(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導フィルタと、真空断熱容器と、該真空断熱容器内で該超伝導フィルタを冷却する冷凍機とを有する超伝導フィルタ装置において、
該冷凍機のコールドヘッドが該真空断熱容器内に垂直に延在し、該コールドヘッドの冷却端の上に熱的良導体からなる熱拡散板が水平に装着され、該熱拡散板の下面側に該超伝導フィルタが装着され、該熱拡散板の上面に多孔質物質が載置されていることを特徴とする超伝導フィルタ装置。
【請求項２】
前記熱拡散板の下面側に前記超伝導フィルタとともにローノイズアンプが装着されていることを特徴とする請求項１記載の超伝導フィルタ装置。
【請求項３】
熱的良導体からなり、前記熱拡散板に接するとともに前記超伝導フィルタ若しくは相互に密接する該超伝導フィルタと前記ローノイズアンプの周囲を囲んで密接する熱拡散部材を有することを特徴とする請求項１又は２記載の超伝導フィルタ装置。
【請求項４】
前記真空断熱容器は底板と、該底板上方空間を覆う帽子状の上蓋からなり、該底板に信号入出力用のコネクタが設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の超伝導フィルタ装置。
【請求項５】
前記真空断熱容器と前記熱拡散板又は／及び該熱拡散板に装着された部材との間に複数の細線が張着されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の超伝導フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導フィルタとこれをその動作温度以下に保つ手段とで構成される超伝導フィルタ装置に関する。
【０００２】
近年、マイクロ波通信システム等では高温超伝導材料を使用した超伝導デバイスが期待されており、超伝導フィルタもその一つである。この超伝導フィルタは移動体通信の基地局装置等への適用が検討されている。
【０００３】
【従来の技術】
超伝導フィルタは、通常、図４に示すような形で、クライオスタット（以下、真空断熱容器と記す）内で冷凍機により超伝導温度以下に冷却しながら使用される。図４（Ａ）、（Ｂ）は従来例を示す要部断面図であり、同図において、２１Ａ、２１Ｂは真空断熱容器、２４は冷凍機のコールドヘッド、２５はコールドヘッドの冷却端、２６は熱拡散板であるコールドプレート、２７は被冷却物である超伝導フィルタ、２８は信号入出力用のコネクタ（ハーメチックシール型同軸コネクタ）、２９は同軸ケーブルである。
【０００４】
この冷凍機は装置の大型化を抑えるのに有利とされているスターリング冷凍機であり、そのコールドヘッド２４は管内が気体膨張部となっている。真空断熱容器２１Ａ又は２１Ｂの下方の冷凍機本体（図示は省略）からコールドヘッド２４が真空断熱容器２１Ａ又は２１Ｂ内に垂直に延在し、その上端の冷却端２５にコールドプレート２６が水平に装着されており、コールドプレート２６の上面に被冷却物の超伝導フィルタ２７が搭載されている。真空断熱容器２１Ａ，２１Ｂはそれぞれ容器本体２２Ａ，２２Ｂと上蓋２３Ａ，２３Ｂからなる。（Ａ）図ではコネクタ２８が上蓋２３Ａに設けられており、（Ｂ）図ではコネクタ２８が容器本体２２Ｂの側面に設けられている。
【０００５】
移動体通信の基地局装置の受信回路に用いられる場合の超伝導フィルタ装置では、超伝導フィルタの出力側に接続されるローノイズアンプも超伝導フィルタと同一真空断熱容器内で冷却するように構成されることが多い。更に、図２に示すような概略構成で、複数の超伝導フィルタをそれぞれローノイズアンプとともに同一真空断熱容器内に収容することもある。これらの場合、総ての超伝導フィルタとローノイズアンプをコールドプレート上面に搭載して冷却する。尚、この超伝導フィルタ装置は真空断熱容器内を真空排気した後、真空排気系を切り離した状態で使用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の超伝導フィルタ装置では、超伝導フィルタとローノイズアンプをコールドプレート上に搭載しており、しかもその上方に同軸ケーブルをコネクタに接続するための作業スペースを確保しなければならないから、真空断熱容器はコールドプレート上方に大きなスペースを要する。一方、冷凍機の性能を確保するためにはそのコールドヘッドを短縮できないから、真空断熱容器はコールドプレート下方にも大きなスペースを要する。その結果、大きな真空断熱容器が必要となり、この超伝導フィルタ装置を採用するシステムが著しく大型化する、という問題があった。また、この装置の使用中に真空断熱容器の真空度が徐々に低下し、冷凍機の負荷が増える、フィルタ特性が変化する、更にはフィルタ機能が失われる、という問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決して、真空断熱容器の小型化及び長期にわたる真空度維持が可能な超伝導フィルタ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、超伝導フィルタと、真空断熱容器と、真空断熱容器内で超伝導フィルタを冷却する冷凍機とを有する超伝導フィルタ装置において、冷凍機のコールドヘッドが真空断熱容器内に垂直に延在し、コールドヘッドの冷却端上に熱的良導体からなるコールドプレートが水平に装着され、コールドプレートの下面側に超伝導フィルタが装着されていることを特徴とする超伝導フィルタ装置としている。
【０００９】
即ち、被冷却物がコールドプレートの下面に装着されるから、真空断熱容器のコールドプレート上方のスペースを削減でき、また、コールドプレート上面に多孔質物質を載置することができる。また、真空断熱容器のコールドプレート下方はもともとデッドスペースであったから、超伝導フィルタの他にローノイズアンプをコールドプレート下面に装着しても、真空断熱容器を下方に拡大する必要はない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態の一例を示す要部断面図である。この例は、図２に示すような概略構成で、二個の超伝導フィルタをそれぞれローノイズアンプとともに同一真空断熱容器内に収容したものである。
【００１１】
図１において、１は真空断熱容器であり、底板２と、その上方空間を覆う帽子状の上蓋３とで構成されている。４は冷凍機のコールドヘッド、５はコールドヘッドの冷却端であり、真空断熱容器１下方の冷凍機本体（図示は省略）から管状のコールドヘッド４が真空断熱容器１内に垂直に延在し、その上端が銅等の熱的良導体からなる冷却端５となっている。冷凍機は例えばスターリング冷凍機であり、その場合、コールドヘッド４の管内が気体膨張部となる。６はコールドプレートであり、アルミニウムや銅等の熱的良導体からなり、インジウム等のシートを挟んで銅等の熱的良導体からなる冷却端５に水平にねじ止めされている。
【００１２】
７は超伝導フィルタであり、高温超伝導材料からなるフィルタ要素がアルミニウム等の金属パッケージに実装されている。８はローノイズアンプであり、超伝導フィルタ７と同様の材質・寸法のパッケージに実装されている。超伝導フィルタ７とローノイズアンプ８は各々のパッケージの一面が相互に密着した状態でコールドプレート６の下面に装着されている。９は熱拡散部材であり、銅やアルミニウム等の熱的良導体（金、銀、グラファイトでもよい）からなり、相互に密着した状態の超伝導フィルタ７とローノイズアンプ８の外面に接してこれを包囲し、その端部はコールドプレート６に接している。これは、超伝導フィルタ７とローノイズアンプ８の温度均一性を向上させるためのものである。
【００１３】
１０は信号入出力用のコネクタ、１１は同軸ケーブルである。コネクタ１０はハーメチック型の同軸コネクタであり、総て底板２に装着されている。従って、底板２に上蓋３を被せる前に同軸ケーブル１１をコネクタ１０に接続することができ、作業スペースを真空断熱容器１内に設ける必要がない。尚、この図には表れていないが、超伝導フィルタ７からローノイズアンプ８に至る同軸ケーブルが、図の裏面側にある。
【００１４】
１２は多孔質物質であり、例えば、モレキュラシーブ、活性炭、シリカゲルである。これは、真空排気した後の真空断熱容器１内の残留ガスやリークガス等をクライオ効果によって吸着し、真空断熱容器１内の真空度を長期にわたり保持するためのものである。
【００１５】
この他、図示は省略したが、真空断熱容器１には真空計、真空排気口とそれに連通する真空バルブ等が設けられている。この超伝導フィルタ装置は、真空断熱容器１内を真空ポンプで排気した後、真空バルブを閉じ、真空ポンプを切り離して使用する。
【００１６】
本発明者は、上記の超伝導フィルタ装置に対し、真空断熱容器１を約５.0×10-5Paまで真空排気して真空バルブを閉じた状態で、約７０Ｋで冷却テストを行った結果、コールドプレート６と超伝導フィルタ７との温度差は１Ｋ以下に抑えられ、伝送特性もコールドプレート上に超伝導フィルタとローノイズアンプとを装着した従来の装置のそれと同等の値が得られた。また、真空度も10-5Pa台が維持でき、多孔質物質の効果も確認された。
【００１７】
図３は、本発明の実施の形態の他の例を示す要部断面図である。この例では、コールドプレート６から底板２へ複数の細線１３が放射状に張られている。これはコールドプレート６とこれに装着された部材（超伝導フィルタ７やローノイズアンプ８等）が真空断熱容器１内で横揺れするのを防ぐためのものである。即ち、コールドプレート６とこれに装着された部材を支える冷凍機のコールドヘッド４の外壁は肉厚が極めて薄く（１mm以下）、横方向の力に弱いため、上に搭載した部材が横揺れすることにより折れや曲がりを生じて冷凍機の能力を損なうおそれがあるからである。
【００１８】
従って、細線１３の一端が固着される部位はコールドプレート６とは限らず、これに装着された部材やコールドヘッドの冷却端５であってもよい。但し、複数本の細線１３はコールドヘッド４に曲げモーメントが生じないように異なる方向へ、且つ張力をバランスさせて張る必要がある。細線１３の材質としては、低温でも強度を有し且つ熱伝導度の低いものが良く、ケブラー（パラフェニルテレフタルアミド），ナイロン，ステンレス鋼等が適している。
【００１９】
本発明は以上の例に限定されることなく、更に種々変形して実施することができる。例えば、超伝導フィルタ装置がローノイズアンプ８，熱拡散部材９，多孔質物質１２のいずれか、又はそれらのうちの二つ以上を有しない場合であっても、超伝導フィルタ７を一個または三個以上有する場合であっても、また、真空断熱容器１の構造が図１と異なる場合であっても、本発明は有効である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、真空断熱容器の小型化及び長期にわたる真空度維持が可能な超伝導フィルタ装置を提供することが可能となり、これを使用するシステムの小型化や信頼性向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の一例を示す要部断面図である。
【図２】  超伝導フィルタ装置の構成例を示す図である。
【図３】  本発明の実施の形態の他の例を示す要部断面図である。
【図４】  従来例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１、２１Ａ、２１Ｂ  真空断熱容器
２  底板
３  上蓋
４、２４  コールドヘッド
５、２５  冷却端
６、２６  コールドプレート  
７  超伝導フィルタ
８  ローノイズアンプ
９  熱拡散部材
１０、２８  コネクタ
１１、２９  同軸ケーブル
１２  多孔質物質
１３  細線
２２Ａ、２２Ｂ  容器本体
２３Ａ、２３Ｂ  上蓋
２７  被冷却物
【図１】
0004496634.tif 000002
【図２】
0004496634.tif 000003
【図３】
0004496634.tif 000004
【図４】
0004496634.tif 000005