(57)【要約】    【課題】  超伝導素子に対するノイズを抑制できる冷却装置を提供すること。    【解決手段】  ヘリウムガスを圧縮する圧縮機３と、この圧縮機３で圧縮されたヘリウムガスを膨張する膨張器５と、この膨張器５に接続されると共に超伝導素子としてのＳＱＵＩＤを搭載する素子搭載部９とを備える。圧縮機３を、電磁遮蔽ケース３１と磁気遮蔽ケース３２とからなる機器シールド３３で覆い、膨張器５の発熱部以外の部分を、電磁遮蔽ケース５１と磁気遮蔽ケース５２とからなる機器シールド５３で覆い、膨張器５の発熱部に設けた放熱板１４を、電磁遮蔽ケース１４１と磁気遮蔽ケース１４２とからなる放熱板シールド１４３で覆い、電源１１を、電磁遮蔽ケース１１１で覆う。電源１１、圧縮機３および膨張器５から電磁波や磁気が漏れることを防止して、ＳＱＵＩＤの出力信号のノイズを低減できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機（３）と、
上記冷媒を膨張させる膨張器（５）と、
上記膨張器（５）に接続されると共に超伝導素子が搭載される素子搭載部（９）と、
上記圧縮機（３）または膨張器（５）の少なくとも一方を覆うと共に、電磁遮蔽材（３１，５１，１４１）と磁気遮蔽材（３２，５２，１４２）からなる機器シールド（３３，５３，１４３）とを備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置において、
上記機器シールド（３３，１４３）は、通気孔（２０，２１）を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷却装置において、
上記圧縮機（３）と膨張器（５）を接続すると共に、磁気遮蔽材からなる防磁接続管（１３１）を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却装置において、
上記防磁接続管（１３１）は、電磁遮蔽材からなる電磁シールド（１３２）で覆われていることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の冷却装置において、
上記圧縮機（３）と膨張器（５）を接続する接続管（１３）と、
上記接続管（１３）を覆うと共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる接続管シールドとを備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の冷却装置において、
上記圧縮機に電力を供給する電源（１１）と、
上記電源（１１）を覆うと共に、電磁遮蔽材（１１１）と磁気遮蔽材（１１２）からなる電源シールド（１１３）と
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項６に記載の冷却装置において、
上記電源シールド（１１３）は、上記圧縮機（３）、膨張器（５）および電源（１１）を収容するケーシング（２３）に、熱的に接続されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の冷却装置において、
上記圧縮機（３）、膨張器（５）および電源（１１）を収容するケーシングを、電磁遮蔽材（２３１）と磁気遮蔽材（２３２）で形成したことを特徴とする冷却装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の冷却装置において、
電磁遮蔽材（２５１）と磁気遮蔽材（２５２）からなり、上記超伝導素子および素子搭載部（９）の周りを覆うと共に内部が減圧される真空容器を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の冷却装置において、
上記圧縮機（３）または膨張器（５）の少なくとも一方を冷却する冷却ファン（１６）と、
上記冷却ファン（１６）を駆動するモータ（１８）を覆うと共に、磁気遮蔽材からなるモータシールド（１８１）と
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の冷却装置において、
上記素子搭載部（９）および超伝導素子の上方と側方を覆う筒部（２７）と、上記素子搭載部（９）および超伝導素子の下方に位置すると共に上記筒部（２７）の下端近傍を閉鎖する蓋部（２８）と、上記筒部（２７）と蓋部（２８）との間に形成され、上記超伝導素子に接続された信号線（９１）が取り出される信号線取り出し部（２９）とを有すると共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる素子ケーシング（２６）を備えることを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導素子を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device：超伝導量子干渉素子）等の超伝導素子を冷却するため、例えばパルス管冷凍機等を用いた冷却装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。上記パルス管冷凍機は、電動モータで駆動されて冷媒の圧力パルスを生成する圧縮機と、この圧縮機に接続されたパルス管と、このパルス管に接続されたバッファタンクとを備え、内部に冷媒としてのヘリウムガスを充填している。上記圧縮機で生成されたヘリウムガスの圧力パルスは、上記パルス管およびバッファタンクに順次伝達され、上記バッファタンクで圧力パルスの位相が変換されて、このバッファタンクに接続する側のパルス管の端部に寒冷が生じる。このパルス管の端部に設けた冷却ステージに冷熱を蓄積して、この冷却ステージに搭載したＳＱＵＩＤを冷却している。
【０００３】
しかしながら、上記従来の冷却装置は、上記圧縮機の動作時に生じる電磁波が、上記ＳＱＵＩＤに対するノイズとなって、上記ＳＱＵＩＤを用いた磁束計の磁場検出感度や精度が低下してしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−０４８４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、超伝導素子に対するノイズを防止できる冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、
上記冷媒を膨張させる膨張器と、
上記膨張器に接続されると共に超伝導素子が搭載される素子搭載部と、
上記圧縮機または膨張器の少なくとも一方を覆うと共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる機器シールドとを備えることを特徴としている。
【０００６】
上記構成によれば、上記圧縮機で圧縮された冷媒が、上記膨張器で膨張され、この膨張器に冷熱が生成される。この冷熱により、上記素子搭載部が冷却されて、この素子搭載部に搭載された超伝導素子が、所定の動作温度に冷却される。ここで、上記圧縮機が動作する際に生成される電磁波および磁気は、上記圧縮機を覆う機器シールドによって、外部に漏洩することが防止される。したがって、上記圧縮機からの電磁波および磁気が、上記超伝導素子に達することが防止される。その結果、上記超伝導素子のノイズが低減される。また、上記膨張器を覆う機器シールドにより、上記圧縮機から膨張器に伝わった電磁波および磁気が、上記超伝導素子に達することが防止される。これによって、上記超伝導素子のノイズが防止される。
【０００７】
一実施形態の冷却装置は、上記機器シールドは、通気孔を有することを特徴としている。
【０００８】
上記実施形態によれば、上記圧縮機の動作時に生成される熱が、上記機器シールドが有する通気孔を介して、この機器シールドの外側に放出される。したがって、上記圧縮機が異常高温になるという不都合が防止され、圧縮機の性能が安定する。その結果、上記素子搭載部に搭載された超伝導素子が所定温度に安定して冷却され、この超伝導素子の性能が安定して、この超伝導素子のノイズが防止される。
【０００９】
また、上記膨張器の動作時に生成する熱が、上記機器シールドが有する通気孔を介して、この機器シールドの外側に放熱される。したがって、上記膨張器が異常高温になるという不都合が防止されて、この膨張器の性能が安定する。その結果、上記膨張器によって寒冷が安定して生成され、この膨張器に接続された素子搭載部に搭載された超伝導素子が、所定の温度に安定して冷却される。その結果、超伝導素子のノイズが防止される。
【００１０】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機と膨張器を接続すると共に、磁気遮蔽材からなる防磁接続管を備えることを特徴としている。
【００１１】
上記実施形態によれば、上記圧縮機の例えば冷媒吐出口から、この圧縮機の磁気が外部に漏れた場合であっても、上記冷媒吐出口に上記防磁接続管を接続することにより、この防磁接続管の外部に磁気が漏れることが防止される。したがって、上記超伝導素子に上記磁気が及ぶことが効果的に防止され、その結果、上記超伝導素子のノイズが低減される。なお、上記防磁接続管は、一端を上記圧縮機の冷媒吐出口および冷媒吸入口のいずれに接続してもよく、また、冷媒の吐出と吸入との両方を行なう吐出・吸入口に接続してもよい。これに対応して、上記防磁接続管の他端は、上記膨張器の冷媒吸入口および冷媒吐出口のいずれに接続してもよく、また、冷媒の吸入と吐出との両方を行なう吸入・吐出口に接続してもよい。
【００１２】
一実施形態の冷却装置は、上記防磁接続管は、電磁遮蔽材からなる電磁シールドで覆われていることを特徴としている。
【００１３】
上記実施形態によれば、上記圧縮機の電磁波が、例えば冷媒吐出口から圧縮機の外部に漏れた場合であっても、上記冷媒吐出口に、上記電磁シールドで覆われた上記防磁接続管を接続することにより、外部に上記電磁波が漏れることが防止される。したがって、上記超伝導素子に上記電磁波が及ぶことが効果的に防止され、その結果、上記超伝導素子のノイズが防止される。
【００１４】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機と膨張器を接続する接続管と、
上記接続管を覆うと共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる接続管シールドとを備えることを特徴としている。
【００１５】
上記実施形態によれば、上記圧縮機で生成された電磁波および磁気が、この圧縮機の例えば冷媒吐出口から外部に漏れた場合であっても、上記冷媒吐出口に、上記接続管シールドで覆われた上記接続管を接続することにより、上記電磁波および磁気が外部に漏れることが防止される。したがって、上記圧縮機からの電磁波および磁気が、上記超伝導素子に達することが効果的に防止され、その結果、上記超伝導素子のノイズが防止される。
【００１６】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機に電力を供給する電源と、
上記電源を覆うと共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる電源シールドと
を備えることを特徴としている。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記電源シールドによって、上記電源からの電磁波および磁気が、この電源シールドの外部に漏れることが防止される。したがって、上記電源からの電磁波および磁気が、上記超伝導素子に達することが効果的に防止され、その結果、上記超伝導素子のノイズが防止される。
【００１８】
一実施形態の冷却装置は、上記電源シールドは、上記圧縮機、膨張器および電源を収容するケーシングに、熱的に接続されていることを特徴としている。
【００１９】
上記実施形態によれば、上記電源で生成された熱が、上記電源シールドを介して上記ケーシングに伝達されて、このケーシングの外側に放出される。したがって、上記電源で生成された熱が冷却装置に蓄積されることが防止されて、冷凍能力の低下が防止される。その結果、上記素子搭載部に搭載された超伝導素子が安定して動作できて、この超伝導素子のノイズが防止される。
【００２０】
ここにおいて、「熱的に接続する」とは、熱伝導が可能であるように接続することをいう。
【００２１】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機、膨張器および電源を収容するケーシングを、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材で形成したことを特徴としている。
【００２２】
上記実施形態によれば、上記ケーシングは、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材で形成されているので、上記圧縮機、膨張器および電源で生成された電磁波および磁気が、上記ケーシングの外に漏れることが防止される。したがって、上記ケーシングの外側に位置する超伝導素子に、上記電磁波および磁気が到達することが効果的に防止され、その結果、上記超伝導素子のノイズが効果的に防止される。
【００２３】
一実施形態の冷却装置は、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなり、上記超伝導素子および素子搭載部の周りを覆うと共に内部が減圧される真空容器を備えることを特徴としている。
【００２４】
上記実施形態によれば、上記減圧容器は、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなるので、電磁波および磁気が上記減圧容器内に進入することが効果的に防止される。したがって、この減圧容器内の超伝導素子は、電磁波および磁気によるノイズが効果的に防止される。
【００２５】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機または膨張器の少なくとも一方を冷却する冷却ファンと、
上記冷却ファンを駆動するモータを覆うと共に、磁気遮蔽材からなるモータシールドと
を備えることを特徴としている。
【００２６】
上記実施形態によれば、上記圧縮機および膨張器が上記冷却ファンによって冷却されるので、この冷却装置の冷凍性能が安定になる。したがって、上記超伝導素子が所定温度に安定して冷凍されるので、この超伝導素子の性能が安定して、この超伝導素子のノイズが低減される。また、上記モータシールドによって、上記モータの磁気が外部に漏れることが防止される。したがって、上記モータから超伝導素子に磁気が及ぶことが防止され、その結果、上記超伝導素子のノイズが防止される。
【００２７】
なお、上記モータシールドは、上記磁気遮蔽材に換えて電磁遮蔽材で形成してもよく、また、磁気遮蔽材と電磁遮蔽材とで形成してもよい。これにより、上記モータからの電磁波についても、上記超伝導素子への到達が防止されて、この超伝導素子のノイズが防止される。
【００２８】
一実施形態の冷却装置は、上記素子搭載部および超伝導素子の上方と側方を覆う筒部と、上記素子搭載部および超伝導素子の下方に位置すると共に上記筒部の下端近傍を閉鎖する蓋部と、上記筒部と蓋部との間に形成され、上記超伝導素子に接続された信号線が取り出される信号線取り出し部とを有すると共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる素子ケーシングを備えることを特徴としている。
【００２９】
上記実施形態によれば、上記素子ケーシングの筒部および蓋部は、上記電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなるので、この素子ケーシング内に、電磁波および磁気が侵入するのが防止される。したがって、上記超伝導素子は、電磁波および磁気によるノイズが効果的に防止される。また、上記信号線取り出し部をスリーブ状に形成することにより、この素子ケーシング内に電磁波および磁気が進入することが、効果的に防止される。
【発明の効果】
【００３０】
このように、本発明の冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、上記冷媒を膨張させる膨張器と、上記膨張器に接続されると共に超伝導素子が搭載される素子搭載部と、上記圧縮機または膨張器の少なくとも一方を覆うと共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる機器シールドとを備えるので、上記圧縮機や膨張器からの電磁波および磁気が上記超伝導素子に達することが、上記機器シールドにより防止でき、その結果、この超伝導素子のノイズを防止できる。
【００３１】
一実施形態の冷却装置は、上記機器シールドは通気孔を有するので、上記圧縮機や膨張器の動作時に生成される熱を、上記機器シールドの通気孔を介して外側に放熱でき、上記圧縮機や膨張器が異常高温になるという不都合を防止できる。したがって、上記圧縮機や膨張器の性能を安定にして、上記超伝導素子を所定温度に安定して冷却できて、この超伝導素子の性能を安定にでき、その結果、この超伝導素子のノイズを防止できる。
【００３２】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機と膨張器を接続すると共に、磁気遮蔽材からなる防磁接続管を備えるので、上記圧縮機からの磁気が、例えば冷媒吐出口から外部に漏れても、この冷媒吐出口に上記防磁接続管を接続することにより、上記磁気が外部に漏れることを防止できる。したがって、上記超伝導素子に磁気が及ぶことを効果的に防止でき、その結果、上記超伝導素子のノイズを防止できる。
【００３３】
一実施形態の冷却装置は、上記防磁接続管は、電磁遮蔽材からなる電磁シールドで覆われているので、上記圧縮機で生成された電磁波が、例えば冷媒吐出口から外部に漏れても、この冷媒吐出口に、上記電磁シールドで覆われた防磁接続管を接続することにより、上記電磁シールドの外部に電磁波が漏れることを防止できる。したがって、上記超伝導素子に電磁波が達することを効果的に防止でき、その結果、上記超伝導素子のノイズを防止できる。
【００３４】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機と膨張器を接続する接続管と、上記接続管を覆うと共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる接続管シールドとを備えるので、上記圧縮機で生成された電磁波および磁気が、上記圧縮機の例えば冷媒吐出口から外部に漏れた場合であっても、上記冷媒吐出口に、上記接続管シールドで覆われた上記接続管を接続することにより、上記電磁波および磁気が外部に漏れることを防止できる。したがって、上記超伝導素子に電磁波および磁気が達することを効果的に防止でき、その結果、上記超伝導素子のノイズを防止できる。
【００３５】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機に電力を供給する電源と、上記電源を覆うと共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる電源シールドとを備えるので、上記電源からの電磁波および磁気が外部に漏れることを防止できる。したがって、上記超伝導素子に電磁波および磁気が達することを効果的に防止でき、その結果、上記超伝導素子のノイズを防止できる。
【００３６】
一実施形態の冷却装置は、上記電源シールドは、上記圧縮機、膨張器および電源を収容するケーシングに、熱的に接続されているので、上記電源で生成された熱を、上記電源シールドを介して上記ケーシングに伝達して、このケーシングの外側に放出できる。したがって、上記電源で生成された熱による冷凍能力の低下を効果的に防止できて、上記超伝導素子を所定温度に安定に保持でき、その結果、上記超伝導素子を安定して動作できて、この超伝導素子のノイズを低減できる。
【００３７】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機、膨張器および電源を収容するケーシングを、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材で形成したので、電磁波および磁気が上記ケーシングの外に漏れることを防止できる。したがって、上記ケーシングの外に位置する超伝導素子に、上記電磁波および磁気が到達することを効果的に防止でき、その結果、上記超伝導素子のノイズを効果的に防止できる。
【００３８】
一実施形態の冷却装置は、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなり、上記超伝導素子が搭載される冷却部の周りを覆うと共に内部が減圧される真空容器を備えるので、電磁波および磁気が上記減圧容器の内側に進入することを効果的に防止できる。したがって、この減圧容器内の超伝導素子に、電磁波および磁気によるノイズが生じることを効果的に防止できる。
【００３９】
一実施形態の冷却装置は、上記圧縮機または膨張器の少なくとも一方を冷却する冷却ファンと、上記冷却ファンを駆動するモータを覆うと共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなるモータシールドとを備えるので、上記冷却ファンによって上記圧縮機および膨張器を冷却することにより、冷却装置の冷凍性能を安定にして、上記超伝導素子を所定温度に安定して冷凍できる。したがって、上記超伝導素子の性能を安定にできて、この超伝導素子のノイズを防止できる。また、上記モータシールドによって、上記冷却ファンを駆動するモータからの電磁波および磁気が外部に漏れることを防止でき、その結果、上記超伝導素子に電磁波および磁気が及ぶことを防止できて、上記超伝導素子のノイズを防止できる。
【００４０】
一実施形態の冷却装置は、上記素子搭載部および超伝導素子の上方と側方を覆う筒部と、上記素子搭載部および超伝導素子の下方に位置すると共に上記筒部の下端近傍を閉鎖する蓋部と、上記筒部と蓋部との間に形成され、上記超伝導素子に接続された信号線が取り出される信号線取り出し部とを有すると共に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材からなる素子ケーシングを備えるので、この素子ケーシング内に、電磁波および磁気が侵入することを防止できる。したがって、上記超伝導素子について、電磁波および磁気によるノイズの発生を効果的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４２】
図１は、本発明の第１実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。この冷却装置１は、冷媒としてのヘリウムガスを圧縮する圧縮機３と、この圧縮機３で圧縮されたヘリウムガスを膨張する膨張器５と、この膨張器５に接続された素子搭載部９とを有する。この素子搭載部９に、超伝導素子としてのＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device）を搭載している。上記圧縮機３は、冷媒の吐出および吸入を行う吐出・吸入口を備え、この吐出・吸入口に、接続管１３の一端を接続している。この接続管１３の他端は、上記膨張器５の一端に接続している。この膨張器５の一端は、動作時に昇温する発熱部になっており、この発熱部の熱を膨張器５の外部に排出するための放熱板１４が設けられている。上記膨張器５の他端は、動作時に降温する冷却部７になっており、この冷却部７に上記素子搭載部９を接続している。上記圧縮機３に関して膨張器５を配置した側と反対側に、上記圧縮機３に電力を供給する電源１１を配置している。上記圧縮機３、接続管１３、放熱板１４および電源１１を、ケーシング２３内に収容している。このケーシング２３に冷却ファン１６および駆動モータ１８を設け、この駆動モータ１８で冷却ファン１６を駆動して、上記ケーシング２３内に送風して、このケーシング２３内を冷却するようにしている。一方、上記膨張器５、素子搭載部９およびＳＱＵＩＤを、内部が減圧される真空容器２５内に収容している。
【００４３】
上記圧縮機３は、電磁遮蔽材としての電磁遮蔽ケース３１と磁気遮蔽材としての磁気遮蔽ケース３２とからなる機器シールド３３で覆われている。また、上記膨張器５の上記放熱板１４を設けた部分以外の部分は、電磁遮蔽材としての電磁遮蔽ケース５１と磁気遮蔽材としての磁気遮蔽ケース５２とからなる機器シールド５３で覆われている。また、上記放熱板１４は、電磁遮蔽材としての電磁遮蔽ケース１４１と磁気遮蔽材としての磁気遮蔽ケース１４２とからなる放熱板シールド１４３で覆われている。なお、この放熱板シールド１４３は、上記放熱板１４と共に膨張器５の一端を覆っており、機器シールドとして機能する。上記電源１１は、電磁遮蔽材としての電磁遮蔽ケース１１１に覆われている。
【００４４】
上記各電磁遮蔽ケースは、パーマロイおよびミューメタルなどの高透磁率材料で形成されており、上記各電磁遮蔽ケースは、高純度のアルミニウム、アルミ合金、高純度の銅および銅合金（例えば真鍮）などの高電気伝導度を有する材料で形成されている。なお、図１は、本実施形態の冷却装置を模式的に示したものであり、電磁遮蔽ケースと磁気遮蔽ケースは密着して形成してもよく、また、互いに隙間をなして形成してもよい。
【００４５】
上記構成の冷却装置１を動作すると、上記電源１１から圧縮機３に電力が供給され、この圧縮機３内のモータで駆動された圧縮部によって、ヘリウムガスのパルス状の圧力変動が生成される。このパルス状の圧力変動をなすヘリウムガスが、上記接続管１３を介して膨張器５に供給されて、この膨張器５の一端が昇温すると共に他端が降温する。そして、上記膨張器５の他端に接続された素子搭載部９に冷熱が蓄積されて、この素子搭載部９に搭載されたＳＱＵＩＤが極低温に冷却される。
【００４６】
上記冷却装置１が動作する際、上記電源１１および圧縮機３のモータから電磁波が生じる。しかしながら、上記電源１１を電磁遮蔽ケース１１１で覆うと共に、上記圧縮機３を機器シールド３３で覆っているので、上記電源および圧縮機３から電磁波が外部に漏れ出ることが防止される。したがって、上記電源１１および圧縮機３からの電磁波が、ＳＱＵＩＤに及ぶことが効果的に防止される。その結果、上記ＳＱＵＩＤの出力信号にノイズが生じることを、効果的に防止できる。
【００４７】
また、上記圧縮機３で生成された電磁波が、接続管を介して膨張器５に伝達した場合であっても、上記膨張器５の発熱部の放熱板１４を放熱板シールド１４３で覆っていると共に、上記膨張器５を機器シールド５３で覆っているので、上記膨張器５から電磁波が外部に漏れ出ることが防止される。したがって、上記膨張器５からの電磁波が、ＳＱＵＩＤに及ぶことが効果的に防止される。その結果、上記ＳＱＵＩＤの出力信号にノイズが生じることを、効果的に防止できる。
【００４８】
また、上記圧縮機３のモータにより磁界が生成され、この圧縮機３の駆動時には、上記モータの磁界強度が変動する。しかしながら、上記圧縮機３を機器シールド３３で覆っているので、上記圧縮機３の磁気が外部に漏れ出ることが防止される。したがって、上記圧縮機３の磁気が、ＳＱＵＩＤに及ぶことが効果的に防止される。その結果、上記ＳＱＵＩＤの出力信号にノイズが生じることを効果的に防止できる。また、上記圧縮機３から磁気が接続管１３を介して膨張器５に伝達した場合であっても、上記膨張器５の発熱部の放熱板１４を放熱板シールド１４３で覆っていると共に、上記膨張器５を機器シールド５３で覆っているので、上記膨張器５から磁気が外部に漏れ出ることが防止される。したがって、上記膨張器５からの磁気が、ＳＱＵＩＤに及ぶことが効果的に防止される。その結果、上記ＳＱＵＩＤの出力信号にノイズが生じることを、効果的に防止できる。
【００４９】
また、上記圧縮機３、電源１１および膨張器５の一端は、冷却装置の動作に伴って発熱する。しかしながら、これらを収容するケーシング２３は、冷却ファン１６によって外部から送風されているので、上記圧縮機３、電源１１および膨張器５の発熱部に生じた熱は、図示しない排気口を介して冷却装置１の外部に放出される。したがって、上記圧縮機３、電源１１および膨張器５は、異常高温に達することが防止されて、冷却装置の冷凍能力が安定して保持される。その結果、上記ＳＱＵＩＤは、所定温度に安定して冷却されて性能が安定するので、このＳＱＵＩＤの出力信号にノイズが生じることを効果的に防止できる。
【００５０】
なお、上記冷却ファン１６は、上記圧縮機３、膨張器５、電源１１または放熱板１４のいずれかを冷却するものであってもよい。
【００５１】
また、上記機器シールド３３，５３は、圧縮機３および膨張器５のいずれか一方のみに設けてもよい。また、上記放熱板シールド１４３は、設けなくてもよい。
【００５２】
また、上記電源１１は、電磁遮蔽材としての電磁遮蔽ケース１１１のみを設けたが、磁気遮蔽材を更に設けてもよい。
【００５３】
図２（ａ）は、上記圧縮機３を覆う機器シールド３３および放熱板１４を覆う放熱板シールド１４３の変形例を示した概略正面図である。図２（ｂ）は、上記圧縮機３の機器シールド３３のみを示した概略側面図である。上記機器シールド３３および放熱板シールド１４３には、いずれも、複数の通気孔２０，２１が設けられている。上記通気孔２０，２１は、機器シールド３３および放熱板シールド１４３の略全面に、略均一な密度に形成されている。この機器シールド３３および放熱板シールド１４３は、上記通気孔２０，２１を空気が通過するので、上記機器シールド３３内の圧縮機３の放熱効率が向上し、また、上記放熱板シールド１４３内の放熱板１４の放熱効率が向上する。したがって、冷却装置１の動作中に、上記圧縮機３および膨張器５が異常高温になることを効果的に防止できて、冷却装置１の冷却能力を効果的に安定化できる。
【００５４】
図３（ａ），（ｂ）は、上記圧縮機３と膨張器５とを接続する接続管１３の変形例を示す断面図である。
【００５５】
図３（ａ）に示す接続管１３１は、磁気遮蔽材としての高透磁率材料からなり、防磁接続管を形成している。すなわち、圧縮機３から、吐出・吸入口を経て接続管１３１内に磁気が伝達しても、この接続管１３１は高透磁率材料からなるので、上記伝達した磁気が外部に殆ど漏れない。したがって、上記圧縮機３からの磁気が、ＳＱＵＩＤに及ぶことが効果的に防止される。その結果、上記ＳＱＵＩＤの出力信号にノイズが生じることを、効果的に防止できる。
【００５６】
図３（ｂ）に示す接続管１３３は、図３（ａ）と同様の高透磁率材料からなる防磁接続管１３１の表面に、電磁遮蔽材としての高電気伝導度材料からなる電磁シールド１３２を設けている。この接続管１３３は、上記防磁接続管１３１によって磁気の外部への漏洩を防止できると共に、上記電磁シールド１３２によって電磁波の外部への漏洩を防止できる。したがって、上記圧縮機３からの磁気および電磁波が、この圧縮機３の吐出・吸入口を経てＳＱＵＩＤに及ぶことが、効果的に防止できる。その結果、上記ＳＱＵＩＤの出力信号にノイズが生じることを、効果的に防止できる。
【００５７】
図３（ｂ）の接続管１３３は、防磁接続管１３１と磁気シールド１３２とで形成することにより、磁気と電磁波の漏洩を防止したが、図１の接続管１３の表面に、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材とからなる接続管シールドを設けて電磁波と磁気の漏洩を防止してもよい。
【００５８】
図４は、第２実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。この冷却装置は、電源１１を、電磁遮蔽材としての電磁遮蔽ケース１１１と、磁気遮蔽材としての磁気遮蔽ケース１１２とからなる電源シールド１１３で覆うと共に、この電源シールド１１３をケーシング２３に熱的に接続している。第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００５９】
第２実施形態の冷却装置は、電源１１を電源シールド１１３で覆ったので、上記電源１１で生じる電磁波と磁気が、上記電源シールド１１３の外部に漏洩することを効果的に防止できる。したがって、上記電源１１からの電磁波および磁気がＳＱＵＩＤに達することが防止されて、上記ＳＱＵＩＤの出力にノイズが生じることを、効果的に防止できる。
【００６０】
また、上記電源シールド１１３は、ケーシング２３に熱的に接続されているので、上記電源１１で生じた熱を、上記電源シールド１１３を介してケーシング２３に効率良く伝達して、このケーシング２３の外側に効率良く放出できる。したがって、上記電源１１が異常高温になることが防止されて、この冷却装置の性能が安定する。したがって、上記ＳＱＵＩＤを、所定温度に安定して冷却して性能を安定にできて、出力ノイズの低減を行なうことができる。
【００６１】
図５は、第３実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。この冷却装置は、圧縮機３、接続管１３、放熱板１４および電源１１を収容するケーシング２３２を、電磁遮蔽材としての電磁遮蔽ケーシング２３１と、磁気遮蔽材としての磁気遮蔽ケーシング２３２とで形成している。第３実施形態において、第１実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００６２】
第３実施形態の冷却装置は、ケーシング２３２を、電磁遮蔽ケーシング２３１と磁気遮蔽ケーシング２３２とで形成したので、圧縮機３および電源１１で生じる電磁波および磁気が、ケーシング２３２の外側に漏洩することを効果的に防止できる。したがって、上記ケーシング２３２の外側に位置するＳＱＵＩＤに、上記圧縮機３および電源１１からの電磁波および磁気が達することが、効果的に防止される。その結果、上記ＳＱＵＩＤの検出信号にノイズが生じることを、効果的に防止できる。
【００６３】
上記実施形態において、上記ケーシング２３２は、上記電源１１または電源１１を収容するケーシングに、熱的に接続されていてもよい。
【００６４】
図６は、第４実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。この冷却装置は、圧縮機３、接続管１３、放熱板１４および電源１１を収容するケーシング２３に設けた冷却ファン１６の駆動モータ１８を、磁気遮蔽材からなるモータシールド１８１で覆っている。第４実施形態において、第１実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００６５】
第４実施形態の冷却装置は、冷却ファン１６の駆動モータ１８を、磁気遮蔽材からなるモータシールド１８１で覆ったので、上記駆動モータ１８の磁気が外部に漏れることが防止される。したがって、上記駆動モータ１８からＳＱＵＩＤに磁気が及ぶことが防止され、その結果、上記ＳＱＵＩＤの検出信号にノイズが生じる不都合を、効果的に防止できる。
【００６６】
なお、上記モータシールド１８１は、磁気遮蔽材に換えて電磁遮蔽材で形成してもよく、また、磁気遮蔽材と電磁遮蔽材とで形成してもよい。これにより、上記駆動モータ１８からの電磁波についても、上記ＳＱＵＩＤへの到達量を低減できて、上記ＳＱＵＩＤの出力信号のノイズを低減できる。
【００６７】
図７は、第５実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。この冷却装置は、膨張器５の発熱部以外の部分と、素子搭載部９およびＳＱＵＩＤを収容すると共に内部が減圧される真空容器２５３を、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材とで形成している。第５実施形態において、第１実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００６８】
第５実施形態の冷却装置は、上記真空容器２５３を、電磁遮蔽材と磁気遮蔽材とで形成しているので、電磁波および磁気が真空容器２５３内に侵入することを効果的に防止できる。したがって、上記真空容器２５３内のＳＱＵＩＤに電磁波および磁気が及ぶことを効果的に防止できて、上記ＳＱＵＩＤのノイズを効果的に低減できる。
【００６９】
図８は、第６実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。この冷却装置は、素子搭載部９とこの素子搭載部９に搭載されたＳＱＵＩＤとを、電磁遮蔽材と時期遮蔽材とからなる素子ケーシング２６で覆っている。第６実施形態において、第１実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００７０】
本実施形態の冷却装置が備える素子ケーシング２６は、上記素子搭載部９およびＳＱＵＩＤの上方と側方を覆う筒部２７と、上記素子搭載部９およびＳＱＵＩＤの下方に位置すると共に上記筒部２７の下端近傍を閉鎖する蓋部２８とを有する。この蓋部２８は、上記筒部２７よりも小径の円板部分と、この円板部分の縁に連なると共に下方に延びる袖状部分とからなる。上記筒部２７の下端部分と、上記蓋部２８の袖状部分との間の隙間により、上記ＳＱＵＩＤの信号線９１を取り出す信号線取り出し部２９を形成している。この信号線取り出し部２９は、スリーブ状に形成しているので、この信号線取り出し部２９を経由した外部からの電磁波および磁気の侵入が生じ難い。また、上記素子ケーシング２６の筒部２７と蓋部２８を、電磁遮蔽材および時期遮蔽材で形成したので、この素子ケーシング２６への電磁波および磁気の侵入を防止できる。したがって、この素子ケーシング２６中のＳＱＵＩＤに電磁波および磁気が及ぶことが効果的に防止でき、その結果、上記ＳＱＵＩＤの出力信号のノイズを効果的に低減できる。
【００７１】
上記実施形態において、上記信号線取り出し部２９は、上記筒部２７の下端と上記蓋部２８の下端との間に、周方向全体に亘って形成された隙間であってもよく、また、周方向の一部に形成された隙間であってもよい。
【００７２】
図９（ａ）は、上記圧縮機３を覆う機器シールド３３の更なる変形例を示した概略正面図である。この機器シールド３３は、概略筒状をなす上記機器シールド３３の側面において、軸方向の両端部分に通気孔２０を設ける一方、軸方向の中央部分近傍には通気孔２０を設けていない。また、上記機器シールド３３の両端面には通気孔２０を設けていない。図９（ｂ）は、この機器シールド３３内に収納される圧縮機３に生成される磁力線を模式的に示した正面図である。略円筒形状を有する上記圧縮機３において、磁力線が、図９（ｂ）の矢印Ａで示すように、側面の軸方向中央から径方向に向って出射すると共に、両端面に軸方向に向って入射している。そこで、上記機器シールド３３の軸方向の両端部分のみに通気孔２０を設けている。つまり、上記機器シールド３３の側面の中央部分近傍と両端面とには通気孔２０を設けないで、磁力線の通過を確実に低減して、上記磁力線の上記機器シールド３３からの漏れを効果的に防止している。また、磁力線が通過しない部分には通気孔２０を設けて、上記圧縮機３の放熱を効果的に行なうようにしている。したがって、上記圧縮機３の磁気の漏れの防止と、冷却とを有効に両立できて、ＳＱＵＩＤへの磁気の影響を低減すると共に、ＳＱＵＩＤの冷却温度を安定にできる。その結果、上記ＳＱＵＩＤの出力信号のノイズを、効果的に低減できる。
【００７３】
上記機器シールド３３には、側面において軸方向の両端部分に通気孔２０を設けたが、上記通気孔２０を設ける部分は、機器シールドが収容する圧縮機に生成される磁力線において、適宜変更することができる。すなわち、機器シールドにおいて、圧縮機によって生成される磁力線が殆ど通過しない部分に、通気孔を設ければよい。
【００７４】
また、上記機器シールド３３には、圧縮機３の磁力線が通過する部分には通気孔２０を設けなかったが、他の部分に設ける通気孔よりも径が小さい通気孔を設けてもよい。
【００７５】
また、上記機器シールド３３を形成する電磁遮蔽ケース３１と磁気遮蔽ケース３２とは、互いに隙間をおいて形成しても良く、あるいは、互いに密着して形成してもよい。上記機器シールド３３の放熱効率を向上するためには、互いに密着して形成するのが好ましい。
【００７６】
図１０は、上記機器シールド３３を示す概略断面図である。図１０に示すように、圧縮機３の端面と、機器シールド３０の内側面との間に、隙間３４を設けている。この隙間３４に、上記圧縮機３の端面から側面に渡って、空気が通過できるようにしている。これにより、上記機器シールド３０の圧縮機３の端面に対向する部分に通気孔２０を設けなくても、上記圧縮機３の端面に生成された熱が、上記隙間３４を介して、上記機器シールド３０の側面の通気孔２０から効率良く排出される。その結果、上記機器シールドの磁気漏洩防止機能を保ちつつ、上記圧縮機３を効率良く冷却できる。
【００７７】
上記各実施形態において、圧縮機３は、吐出・吸入口を介して冷媒を吐出および吸入するものであるが、吐出口と吸入口を別個に設けたものでもよい。この場合、吐出口に吐出配管を接続すると共に、吸入口に吸入配管を接続して、各々の配管に防磁接続管を用いればよい。また、上記防磁接続管に電磁シールドを設けてもよい。
【００７８】
上記各実施形態において、電磁遮蔽材としての電磁遮蔽ケース３１，５１，１４１，１１１を用いたが、電磁遮蔽材は、電磁遮蔽作用を奏するものであればケースに限られず、例えば薄膜や繊維などの他の形態を有するものを用いてもよい。また、磁気遮蔽材についても、ケースに限られず、磁気遮蔽作用を奏するものであれば、例えば薄膜や繊維などの他の形態を有するものを用いてもよい。
【００７９】
上記各実施形態の冷却装置は、パルス管冷凍機を用いて形成したが、スターリング冷凍機、ＧＭ（ギフォード・マクマフォン）冷凍機等の他の冷凍機を用いることもできる。要は、超伝導素子を、この超伝導素子の動作温度に冷却する冷却装置を構成できれば、冷却方式は限られない。
【００８０】
また、上記各実施形態の冷却装置は、超伝導素子としてのＳＱＵＩＤを冷却するものであるが、他の超伝導素子を冷却するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。
【図２】図２（ａ）は、圧縮機の機器シールドおよび放熱板シールドの変形例を示す概略正面図である。図２（ｂ）は、機器シールドの変形例を示す概略側面図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は、圧縮機と膨張器とを接続する接続管の変形例を示す断面図である。
【図４】第２実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。
【図５】第３実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。
【図６】第４実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。
【図７】第５実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。
【図８】第６実施形態の冷却装置を示す概略断面図である。
【図９】図９（ａ）は、圧縮機の機器シールドの更なる変形例を示した概略正面図である。図９（ｂ）は、機器シールド内に収納される圧縮機に生成される磁力線を模式的に示した正面図である。
【図１０】機器シールドを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  冷却装置
３  圧縮機
５  膨張器
７  冷却部
９  素子搭載部
１１  電源
１３  接続管
１４  放熱板
１６  冷却ファン
１８  駆動モータ
２３  ケーシング
２５  減圧容器
３１  電磁遮蔽ケース
３２  磁気遮蔽ケース
３３  機器シールド
５１  電磁遮蔽ケース
５２  磁気遮蔽ケース
５３  機器シールド
１１１  電磁遮蔽ケース
１４１  電磁遮蔽ケース
１４２  磁気遮蔽ケース
１４３  放熱板シールド
【図１】
2005057076.tif 000003
【図２】
2005057076.tif 000004
【図３】
2005057076.tif 000005
【図４】
2005057076.tif 000006
【図５】
2005057076.tif 000007
【図６】
2005057076.tif 000008
【図７】
2005057076.tif 000009
【図８】
2005057076.tif 000010
【図９】
2005057076.tif 000011
【図１０】
2005057076.tif 000012