冷却容器的制造方法
【专利摘要】具有：制冷剂容器(20)，其在内侧收纳冷却对象物(90)和液体制冷剂(60)；盖体(30)，其能够封闭制冷剂容器的上部开口；冷却单元(40)，其悬吊支撑于盖体且在该冷却单元(40)的下端部具有冷却部；以及电流导线(91)，其悬吊支撑于盖体，用于使电流流过制冷剂容器内部的冷却对象物，电流导线在制冷剂容器内的比液体制冷剂的液面靠上方的位置具有热阻高于其周围的热阻部(92)，在热阻部与冷却单元的冷却部之间设置有由隔热材料构成的间隔壁部(50)，该间隔壁部(50)的下端部垂下至比热阻部低的位置。由此，能够抑制侵入热的影响，效率良好地冷却制冷剂容器的内部。
【专利说明】冷却容器
【技术领域】
[0001]本发明涉及在容器内借助于液体制冷剂进行被冷却物的冷却的冷却容器。
【背景技术】
[0002]在SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage:超导磁储能装置)、超导变压器、超导限流器以及NMR(Nuclear Magnetic Resonance:核磁共振)、半导体吸合装置等中作为强磁场的产生源的超导磁铁等的领域中，使用超导线材或超导薄膜，该超导线材或超导薄膜使用以钇类和铋类为代表的超导体。要对这些超导线进行超导化时必须冷却至极低温的温度。
[0003]通常，超导线材为进行冷却而以超导线圈的状态收纳于被称作低温恒温器的真空隔热化的冷却容器中。
[0004]现有的低温恒温器具有:在内部收纳超导线圈和制冷剂的制冷剂容器、冷却制冷剂容器内的制冷剂的冷冻机、向超导线圈注入电流的成对的电流导线(例如，参照专利文献I)。
[0005]在该低温恒温器中，必须将制冷剂容器内的制冷剂维持在极低温，然而必须通过电流导线连接内部的超导线圈与外部的电源，无法避免来自连通内外的电流导线的热侵入的产生。
[0006]于是，在现有的低温恒温器中，在制冷剂容器的外侧使电流导线的一部分为线圈状，来实质上延长基于电流导线的热传递路径，从而实现了传递热量的减少带来的热侵入的减少。
[0007]此外，在专利文献2和3中，作为用于降低电流导线引起的热侵入的技术，公开了具有收纳电流流过的导线主体和绝缘部件的配管、在配管内部形成有使制冷剂气体流通的流路的结构。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开平07-045420号公报
[0011]专利文献2:日本特开平09-092893号公报
[0012]专利文献3:日本特开平11-121222号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的课题
[0014]然而，在上述专利文献I中所述的低温恒温器中，虽然能够降低从电流导线到制冷剂的直接的热侵入，然而无法抑制经过气体对流的来自电流导线的热侵入的影响。
[0015]此外，在实现专利文献2和3的电流导线的冷却的情况下，需要有向该电流导线内的流路输送制冷剂气体的装置，存在会产生低温恒温器整体结构的复杂化、装置成本的上升、装置的大型化等的问题。此外，虽然也可以考虑将制冷剂容器内的制冷剂气体送入电流导线的流路内，然而此时制冷剂容器内的制冷剂的消耗量会增加，因而还存在需要不断进行制冷剂的补充的问题。
[0016]本发明的目的在于提供一种降低向制冷剂容器内的侵入热的影响、进行高效的冷却的冷却容器。
[0017]用于解决课题的手段
[0018]本发明的冷却容器的特征在于，具有:制冷剂容器，其在内侧收纳冷却对象物和液体制冷剂；盖体，其能够封闭所述制冷剂容器的上部开口 ；冷却单元，其悬吊支撑于所述盖体且在该冷却单元的下端部具有冷却部；以及电流导线，其悬吊支撑于所述盖体，用于使电流流过所述制冷剂容器内部的所述冷却对象物，所述电流导线在所述制冷剂容器内的比所述液体制冷剂的液面靠上方的位置具有热阻部，该热阻部的热阻高于其上侧和下侧的部分的热阻，在所述热阻部与所述冷却单元的冷却部之间设置有由隔热材料构成的间隔壁部，该间隔壁部的下端部延伸至比所述热阻部低的位置。
[0019]上述结构中，可以为覆盖所述电流导线的所述热阻部及其上方部位的外周的结构。
[0020]此外，上述结构中，所述间隔壁部可以为覆盖所述冷冻机的冷却部的外周的结构。
[0021]此外，上述结构中，所述热阻部可以是截面积相比于所述电流导线的其他部位缩小的结构。
[0022]或者，所述热阻部可以由分离的导体彼此接合起来而成的部位构成。
[0023]或者，所述热阻部可以是夹有热阻值比所述电流导线的其他部位高的导电材料的结构。
[0024]发明效果
[0025]本发明在电流导线的中途设置有热阻部，因此侵入热不易传递至热阻部的下侧。假设在电流导线上不存在热阻部，则在从电流导线的上端部到液体制冷剂的液面之间表现出随着朝下方温度以大致恒定的降低率逐渐变低的分布，而若设置了热阻部，则以该热阻部为界，在其上侧和下侧以一定的温度差产生剧烈的温度变化。
[0026]因此，在制冷剂容器的比热阻部靠上方的区域为较高的温度，而在比热阻部靠下方的区域为较低的温度。而且，在热阻部与冷却单元的冷却部之间，设置有垂下至低于热阻部的位置的间隔壁部，因此能够抑制由于高温的制冷剂气体的对流而产生的从电流导线向冷却单元的热侵入。
[0027]因此，能够有效降低向制冷剂容器的内侧容器内的侵入热对冷却单元的影响，冷却单元不需要用于将因通过电流导线而侵入制冷剂容器的内部的热而被加热的制冷剂气体冷却至沸点附近的工作量的冷却能力，即使在通过电流导线产生了热侵入的情况下也能够进行闻效的冷却。
[0028]此外，在将间隔壁部形成为覆盖电流导线的热阻部及比其靠上方的部位的结构的情况下，能够隔离被热阻部及比其靠上方的部位加热的制冷剂气体。即，该能够将冷却部与被加热的制冷剂气体隔开，能够进行高效的冷却。
[0029]此外，在将间隔壁部形成为覆盖冷却单元的冷却部的周围的结构的情况下，能够将冷却部与被间隔壁部的下端部的上侧的侵入热而加热的制冷剂气体隔开，进行高效的冷却。另外，间隔壁部还可以形成为分别覆盖电流导线的热阻部及其上方部位以及冷却单元的冷却部周围的结构。
[0030]此外，在将热阻部形成为将导体彼此连结的结构、使其截面积相比于电流导线的其他部位缩小的结构、或夹有热阻值比电流导线的其他部位高的导电材料的结构的情况下，都能够通过热阻部提高热阻值，能够以该热阻部为界形成显著的温度差。由此，能够更有效地将冷却单元的冷却部与被侵入热加热的制冷剂气体隔断，能够进行更高效的冷却。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是发明的第I实施方式的低温恒温器的沿着竖直平面的剖视图。
[0032]图2是表示电流导线的上下方向上的温度分布的线图。
[0033]图3是表示电流导线的上下方向的各部分的热阻和每单位长度的热阻的图表。
[0034]图4A是表示未在电流导线上设置热阻部的低温恒温器的概要图。
[0035]图4B是表示将电流导线的热阻部设置于比间隔壁部的下端部低的位置上的低温恒温器的概要图。
[0036]图4C表示与图1相同的低温恒温器，是表示各处的侵入热的影响的概要图。
[0037]图5是发明的第2实施方式的低温恒温器的沿着竖直平面的剖视图。
[0038]图6A是表示设置于电流导线上的热阻部位于比冷冻机的间隔壁部的下端部低的位置、电流导线的间隔壁部的下端部位于比热阻部高的位置的低温恒温器的概要图。
[0039]图6B表示与图5相同的低温恒温器，是表示各处的侵入热的影响的概要图。
[0040]图7是表示在图1、图5和图6A的低温恒温器中，对电流导线通电，测定当时的电流导线的多个部位的温度而求出的侵入热量的图表。
[0041]图8A是热阻部的另一例，是表示在构成电流导线的导体间夹入有热阻较大的材料的例子的图。
[0042]图SB是热阻部的另一例，是表示缩小了构成电流导线的导体的一部分的截面积的例子的图。
【具体实施方式】
[0043][第I实施方式]
[0044]以下，根据附图详细说明本发明的第I实施方式。
[0045]在该第I实施方式中，说明收纳成为冷却对象物的作为超导设备的超导线圈90实现冷却的、作为冷却容器的低温恒温器10。图1是低温恒温器10的沿着竖直平面的剖视图。
[0046]该低温恒温器10具有:制冷剂容器20，其具有真空隔热的内侧容器21和外侧容器22，收纳作为液体制冷剂的液氮60和超导线圈90 ;盖体30，其能够封闭制冷剂容器20的上部开口 ；作为冷却单元的冷冻机40，其冷却内侧容器21内的液氮60 ;间隔壁部50，其遮蔽来自冷冻机40的冷却部(后述)的周围和上方的对流的制冷剂气体；以及超导线圈90的每个相的一对电流导线91、91，其用于进行超导线圈90与低温恒温器10的外部之间的通电。
[0047][制冷剂容器]
[0048]制冷剂容器20由内侧容器21和外侧容器22构成，是上述2个部件彼此间被真空隔热的二重壁面结构的有底容器。
[0049]内侧容器21是沿着上下方向的圆筒状，下端部被封闭而构成底部，上端部是开放的。
[0050]外侧容器22与内侧容器21同样地为沿着上下方向的圆筒状，下端部被封闭而构成底部，上端部是开放的。而且，该外侧容器22形成为比内侧容器21大一圈，将内侧容器21容纳于内侧。此外，以内侧容器21的外周面和底部下表面与外侧容器22的内周面和底部上表面彼此形成间隙空间的方式，将内侧容器21与外侧容器22的上端部彼此接合而一体化。此外，对内侧容器21与外侧容器22的彼此的间隙空间进行抽真空，实现真空隔热。
[0051]此外，在内侧容器21与外侧容器22的间隙空间内，在圆筒部以及底部的整个区域存在超级绝热材料23，实现了对于来自外部的辐射热的切断，该超级绝热材料23是层叠蒸镀有铝的聚酯膜而构成的。
[0052][盖体]
[0053]内侧容器21与外侧容器22的接合部(制冷剂容器20的上端面)被水平地平滑化，在该环状的平滑面(上端面)上放置安装了圆板状的盖体30。
[0054]该盖体30以能够相对于制冷剂容器20的拆装的状态安装，以便能够在维修维护时进入制冷剂容器20内。例如，通过基于盖体30与制冷剂容器20的彼此间的凹凸形状形成的嵌合结构或螺栓固定等公知的方法将盖体30固定于制冷剂容器20上。
[0055]另外，该盖体30悬吊支撑冷冻机40和各电流导线91、91，因此优选通过具有能够支撑这些部件的强度的材料形成。具体地，可以将FRP (Fiber Reinforced Plasticsjj^ll增强塑料)或不锈钢等用作盖体30的材料。
[0056][超导线圈]
[0057]此外，在上述内侧容器21的内部收纳作为超导设备的超导线圈90。而且，在盖体30上以上下贯通的状态固定安装有与超导线圈90连接的2个电流导线91、91。各电流导线91、91的一端连接于未图示的超导线圈90的电源装置上，另一端分别连接于从制冷剂容器20内的超导线圈90引出的电缆上。而且，各电流导线91、91的表面上利用环氧树脂等形成有绝缘覆盖膜，各电流导线91、91经由该覆盖膜密合安装于盖体30，因而通过从制冷剂容器20取下盖体30，能够通过电流导线91、91将超导线圈90从制冷剂容器20内取出，能够容易地进行对于超导线圈90的维护。
[0058][电流导线]
[0059]上述各电流导线91、91是作为导体的金属棒状体(例如，铜制)，都在内侧容器21内收纳有规定量的液氮60时比规定液面61靠上侧的位置形成有热阻比其他部位高的热阻部92、92。另外，2根电流导线91、91为相同结构，各热阻部92、92都设置于同一高度上，因而仅说明其中一方。
[0060]电流导线91是在将直径相等的2根金属棒状体的端部和端部对接的状态下通过基于螺栓固定的压接等进行连结而形成的。如上，当连结了 2根金属棒状体时，该连结部具有热阻比棒状体的其他部位的热阻高的性质，利用该性质，将该连结部用作热阻部92。
[0061]此外，各电流导线91、91保持为将2根金属棒状体的端部和端部对接的状态，因此能够确保该2根金属棒状体的电连接状态。
[0062]图2是表示电流导线91的上下方向的各位置的温度分布的线图。在该图中，通过电流导线91上的液氮60的液面高度处的温度Tl、热阻部92的下侧附近的位置的温度T2、热阻部92的上侧附近的位置的温度T3、热阻部92与盖体30的中间位置的温度T4、盖体30的下侧附近的高度的温度T5进行测定，根据这些温度求出温度分布。另外，在图2中，双点划线表示在电流导线91设置热阻部92时的温度分布，实线LI表示未在电流导线91设置热阻部92时的温度分布。
[0063]此外，图3示出电流导线91的上下方向的各部分的热阻和每单位长度的热阻。在该图中“电流导线上部”表示从电流导线91的比热阻部92靠上侧位置到盖体30的范围，“热阻部”表示从热阻部92的下端到上端，“电流导线下部”表示从电流导线91上的液面61处到热阻部92的下侧的范围。
[0064]另外，在这些测定中，不对电流导线91进行通电，仅将来自制冷剂容器20的外部的侵入热作为热源。
[0065]如图3所示，电流导线91在比热阻部92靠上侧的部分和比热阻部92靠下侧的部分每单位长度的热阻大致为相同程度的值，热阻部92的每单位长度的热阻相比上述热阻足够大。
[0066]如果未在电流导线91上设置热阻部92、每单位长度的热阻是均一的，则如图2的实线LI所示，表现出这样的温度分布:随着向下方，温度大致成比例下降，在下端部成为液氮的温度。然而，在设置热阻部92的情况下，如图2的双点划线所示，来自电流导线91的上端部的侵入热难以传递至热阻部92以下，在比热阻部92靠上方的范围内相比LI而言温度整体较高，而且在比热阻部92靠下方的范围内相比LI而言温度整体较低。
[0067]S卩，电流导线91以热阻部92为界，能够形成接近热进入源则温度整体较高，远离热进入源则温度整体较低的显著的温度差。
[0068]而且，通过电流导线91的侵入热由于内侧容器21内的制冷剂(氮)气体的对流而被传递至周围，因此在内侧容器21内的热阻部92上侧的区域与下侧的区域中，氛围温度也能形成显著的温度差。
[0069][冷冻机]
[0070]冷冻机40是蓄冷式的所谓GM冷冻机，具有:缸部41，其使排出器容器上下往复，该排出器容器在内部保有蓄冷材料；驱动部42，其容纳有曲轴机构，该曲轴机构以对排出器容器赋予上下的移动动作的电动机为驱动源；以及作为热交换部件的热交换器44，其设置于缸部41中温度最低的低温传递部43。
[0071]此外，在上述冷冻机40上连接未图示的压缩机等，对其内部进行制冷剂气体的吸气和排气。
[0072]上述冷冻机40在盖体30的上表面安装驱动部42，缸部41贯通盖体30并垂下到制冷剂容器20的内侧。
[0073]在缸部41中，在制冷剂气体向下方移动的过程中，在其内部进行隔热压缩和吸热，其下端部为最低温状态。
[0074]而且，在缸部41的该最低温的下端部形成有低温传递部43。该低温传递部43形成为底面积大于缸部41的下部的圆形的平板状，是用于提高与周围的热传导性而设置的。
[0075]热交换器44由与低温传递部43同等或其以上的热传导率高的材料形成。此外，热交换器44的上部密合于低温传递部43的底面，下部形成有向下方延伸的多个翅片。通过该结构，热交换器44扩张了与周围的氮气(制冷剂气体)的接触面积，与制冷剂气体的热传导性变得更高，成为可获得针对制冷剂气体的高冷却效果的结构。
[0076]而且，上述低温传递部43和热交换器44作为冷冻机40的冷却部发挥功能。
[0077][间隔壁部]
[0078]间隔壁部50在制冷剂容器20内固定支撑于冷冻机40的缸部41，围绕作为冷却部的低温传递部43和热交换器44的上侧及其周围，隔断来自除下方以外的所有方向的制冷剂气体。
[0079]该间隔壁部50由以被缸部41贯通的状态固定于该缸部41上的顶板部51和圆筒状的侧壁部52构成，顶板部51和侧壁部52以封闭侧壁部52的上端部的方式接合为一体。此外，该间隔壁部50由热传导率低于低温传递部43和热交换器44的、例如不锈钢材料或所谓的隔热材料、例如，FRP、玻璃棉、泡沫聚氨酯等具有低温耐性的材料形成。
[0080]间隔壁部50的顶板部51以外径略大于低温传递部43且形成间隙而不接触该低温传递部43的上表面的方式固定于缸部41上，或者以就算接触也是最小的接触面积的方式固定于缸部41上。基于防止从间隔壁部向低温传递部的侵入热的观点而言，优选间隔壁部50以不接触低温传递部43的方式在与顶板部51之间形成间隙。
[0081]侧壁部52是围绕作为冷冻机40的冷却部的低温传递部43和热交换器44的圆筒状，其上端部与顶板部51的下表面接合为一体，下端部是开放的。而且，其内径略大于低温传递部43和热交换器44的外径，处于以不与它们接触的方式将它们包含于内部的状态。
[0082]此外，侧壁部52向下方延伸至与热交换器44的翅片的下端部大致相同高度处。由此，间隔壁部50从周围围绕冷冻机40的冷却部，冷却部不会暴露于周围的氮气的对流中，因此能够通过冷冻机40效率良好地进行液氮的冷却。
[0083][热阻部与间隔壁部的关系]
[0084]这里，说明上述热阻部92与间隔壁部50的关系。
[0085]在图1中，A表示热阻部92所处的高度，B表示间隔壁部50的侧壁部52的下端部所处的高度。
[0086]如图所示，间隔壁部50的侧壁部52的下端部向下方延伸至低于热阻部92的位置(更接近液氮60的液面61的位置)(将热阻部92与侧壁部52的下端部的位置关系表示为A > B)。
[0087]另外，若针对热阻部92考虑其上下方向的厚度，则间隔壁部50的侧壁部52的下端部至少低于热阻部92的上端部，更优选向下方延伸至低于热阻部92的下端部的位置。
[0088]如上所述，电流导线91相比不存在热阻部92的情况而言，表现出在热阻部92的上侧整体为高温，在热阻部92的下侧整体为低温的温度分布。因此，在内侧容器21的内部，在比热阻部92靠上方的区域内由于氮气的对流而整体温度高，在比热阻部92靠下方的区域内温度以大于上方区域的温度差降低。
[0089]间隔壁部50的侧壁部52的下端部延伸至低于热阻部92的位置，因此能够将冷冻机40的冷却部与在比热阻部92靠上方的区域产生的对流氮气62隔断。由此，不再需要用于将因通过电流导线91侵入制冷剂容器20的内部的热而被加热的制冷剂气体冷却至沸点附近的工作量的冷却能力。
[0090]另一方面，在电流导线91的比热阻部92靠下侧的部位处，经由电流导线91的侵入热的传播量较少，因此比热阻部92靠下侧的区域内的氮气由于侵入热导致的温度上升较少而被维持低温状态。而且，该低温的氮气在间隔壁部50内被冷冻机40的冷却部冷却而再次液化，因此在低温恒温器10内能够进行制冷剂的高效的冷却和再次液化。
[0091]使用图4A?图4C，对作为比较例的低温恒温器10A、10B与上述低温恒温器10的制冷剂气体对热量的影响进行比较说明。另外，图4A?图4C简化结构进行了图示。上述图4A表示未在电流导线91上设置热阻部92的低温恒温器10A，图4B表示将电流导线91的热阻部92设置于比间隔壁部50的下端部低的位置的低温恒温器10B，图4C表示上述低温恒温器10。另外，图4A?图4C中的各个箭头表示制冷剂(氮)气体的对流的情形，箭头的粗细表示氮气的热量。
[0092]低温恒温器1A的情况下，由于未在电流导线91上设置热阻部92，因此经由电流导线91的侵入热传递至下端部，因此传递到比间隔壁部50靠下侧的区域内的氮气的热量变多，冷冻机40的冷却部使被侵入热加热的氮气冷却和再次液化，因而冷却效率变差。
[0093]低温恒温器1B的情况下，经由电流导线91的侵入热充分传递至电流导线91的热阻部92，通过对流而传递到比间隔壁部50靠下侧的区域内的氮气的热量也较多，因此冷冻机40的冷却部使被侵入热加热的氮气冷却和再次液化，冷却效率变差。
[0094]低温恒温器10的情况下，经由电流导线91的侵入热充分传递至电流导线91的热阻部92，而传递至比热阻部92靠下侧的侵入热的量减少，因此传递到比间隔壁部50靠下侧的区域内的氮气的热量也会减少，冷冻机40的冷却部使侵入热的影响较少的氮气冷却和再次液化，冷却效率提升。
[0095][第2实施方式]
[0096]以下，根据附图详细说明本发明的第2实施方式。
[0097]图5是作为第2实施方式的低温恒温器1C的沿着竖直平面的剖视图。
[0098]该低温恒温器1C与低温恒温器10的不同之处在于，具有围绕各电流导线91的新的间隔壁部93。以下，关于低温恒温器1C仅说明与低温恒温器10的不同点，对于相同结构标注同一标号并省略重复说明。
[0099]如上所述，各电流导线91具有围绕该电流导线91的周围的间隔壁部93。
[0100]间隔壁部93是将电流导线91具有游隙地插入内侧的由隔热材料构成的筒状体，其上端部通过粘结等安装于盖体30的下表面，以悬吊状态被支持。
[0101]关于作为该间隔壁部93的形成材料的隔热材料，例如可使用FRP、玻璃棉、泡沫聚氨酯等具有低温耐性的材料。
[0102]此外，间隔壁部93的下端部被设定为低于电流导线91的热阻部92且比液氮60的液面61靠上方的位置。即，设图5的热阻部92所处的高度为A，间隔壁部93的下端部所处的高度为C时,为A > C的位置关系。
[0103]另外，这种情况下，若关于热阻部92考虑其上下方向的厚度，则间隔壁部93的下端部位于至少低于热阻部92的上端部的位置，更优选向下方延伸至低于热阻部92的下端部的位置。
[0104]如上所述，电流导线91的到热阻部92为止的上侧易于被传递来自外部的侵入热而温度变高，在热阻部92的下侧不易被传递侵入热，因此维持温度较低的状态。
[0105]因此，电流导线91的比热阻部92靠上方的部分的周围的氮气被侵入热加热而温度上升，而由于该热阻部92的周围被间隔壁部93围绕，因此可阻止基于对流的向间隔壁部93的外侧的氮气的热传递。
[0106]此外，电流导线91的比间隔壁部93的下端部靠下侧的部分未被间隔壁部93围绕，但该部分由于热阻部92而减少了侵入热的传递量，因此在比该间隔壁部93的下端部靠下侧的部分的周围也减少了侵入热对氮气的影响。
[0107]因此，热阻部92上方的温度较高的氮气的影响得以降低，冷冻机40的冷却部使比热阻部92靠下侧的低温的氮气冷却并再次液化，因此能够在低温恒温器1C内进行制冷剂的高效的冷却和再次液化。
[0108]另外，在该低温恒温器1C中，各电流导线91的间隔壁部93的下端部位于低于热阻部92的位置，因而如图5所示，能够将热阻部92设置于低于间隔壁部50的下端部的位置上。
[0109]此外，由于具有各电流导线91的间隔壁部93，因此能够削减设置于冷冻机40的冷却部上的间隔壁部50。这种情况下，与间隔壁部50、93都没有设置的结构的低温恒温器相t匕，能够进行制冷剂的高效的冷却和再次液化。
[0110]使用图6A和图6B，对作为比较例的低温恒温器1D和上述低温恒温器1C的热量的影响进行比较并说明。另外，在图6A和图6B中简化了结构进行图示。上述图6A表示设置于电流导线91上的热阻部92位于比冷冻机40的间隔壁部50的下端部低的位置上、电流导线91的间隔壁部93的下端部位于比热阻部92高的位置上的低温恒温器10D，图6B表示上述低温恒温器10C。
[0111]低温恒温器1D的情况下，电流导线91的到热阻部92为止的上侧经由电流导线91被传递侵入热，热阻部92的上部的一部分未被间隔壁部93围绕，因此由于对流而传递至比间隔壁部50靠下侧的区域内的氮气的热量也变多，冷冻机40的冷却部使被侵入热加热的氮气冷却和再次液化，冷却效率变差。
[0112]低温恒温器1C的情况下，电流导线91的到热阻部92为止的上侧经由电流导线91被传递侵入热，但由于比热阻部92靠上方的部分都被间隔壁部93围绕，因此可抑制被加热的氮气导致的对流，传递给比间隔壁部50靠下侧的区域内的氮气的热量减少，冷冻机40的冷却部使侵入热的影响较少的氮气冷却和再次液化，冷却效率提升。
[0113][比较实验]
[0114]图7是关于上述低温恒温器10、10C、10D，对由六根三组构成的电流导线91以400A(安培)通电，测定当时的电流导线91的多个部位的温度而求出的侵入热量的图表。
[0115]在图7中，“侵入热”是根据在电流导线91的盖体30下侧附近的位置、盖体30与热阻部92的中间位置、热阻部92的上侧附近的位置、热阻部92的下侧附近的位置的四个部位测定的表面温度进行计算的。
[0116]此外，图7中的“发热”是测定对各电流导线91以400A进行通电时成对的电流导线91、91间的电压，根据电流值和电压值计算出的热量的值。
[0117]图7中的“总热量”是将上述“侵入热”与“发热”相加求出的值。
[0118]A、B、C的位置关系中的A表示热阻部92所处的高度，B表示冷冻机40的间隔壁部50的下端部所处的高度，C表示电流导线91的间隔壁部93的下端部所处的高度。
[0119]而且，低温恒温器10的热阻部92所处的高度A比冷冻机40的间隔壁部50的下端部所处的高度B靠上方，不具有电流导线91的间隔壁部93 (参照图4C)。
[0120]低温恒温器1C的热阻部92所处的高度A比冷冻机40的间隔壁部50的下端部所处的高度B靠下方，电流导线91的间隔壁部93的下端部所处的高度C比热阻部92所处的高度A靠下方(参照图6B)。
[0121]低温恒温器1D的热阻部92所处的高度A比冷冻机40的间隔壁部50的下端部所处的高度B靠下方，电流导线91的间隔壁部93的下端部所处的高度C比热阻部92所处的高度A靠上方(参照图6A)。
[0122]对这些低温恒温器10、10C、10D比较侵入热，可观测到在低温恒温器10、10C中，减少了侵入热，低温恒温器1D中，侵入热相比其他二者明显较多。
[0123][热阻部的其他结构]
[0124]作为设置于电流导线91上的热阻部的结构，只要能够确保热阻部的上侧与下侧的电连接即可，不限于上述热阻部92，该热阻部还可以采用上下方向的每单位长度的热阻至少大于其上侧、甚至下侧的热阻的其他结构。
[0125]例如，在图8A中，示出了在构成电流导线91的金属棒状体(例如，铜制)与金属棒状体之间，夹有具有导电性且热阻大于金属棒状体的金属(铜)的热阻的材料而形成热阻部92E的情况。
[0126]此外，在图8B中，示出了在电流导线91的一部分减少外径，从而形成截面积小于其他部位的热阻部92F的情况。
[0127]这些热阻部92E、92F也与热阻部92同样地在其上侧和下侧能够形成一定的温度差，能够获得与该热阻部92相同的作用效果。
[0128][其他]
[0129]另外，间隔壁部50、93为分别围绕冷冻机40的冷却部或电流导线91的结构，也可以是隔断从电流导线91的热阻部92到冷冻机40的冷却部的氮气的对流的分隔板或分隔壁。这种情况下，分隔板(壁)的上端部和左右的两侧部密合于盖体30的下表面和内侧容器21的内表面上而能够防止对流的绕回，优选分隔板(壁)的下端部处于至少低于热阻部92的位置。
[0130]此外，在图5的例子中，关于热阻部92的高度A、冷冻机40的间隔壁部50的下端部的高度B、电流导线91的间隔壁部93的下端部的高度C，举例示出了 B > A、A > C的情况，然而只要至少满足A > C，则可以变更B的高度。例如，可以构成为A > C > B。
[0131]此外，以上举例示出了在2根电流导线91、91上使热阻部92、92为相同高度的情况，然而对于各电流导线91、91，只要在各自满足规定的条件(例如在图1的例子中为A>B，在图5的例子中为至少六> C，更优选的是B> A> C)的范围内设置热阻部92、92即可，也可以不是相同高度。
[0132]此外，盖体30例如可以为中空结构，将内部真空化以实现隔热，进一步，还可以在其中空内部收纳超级绝热材料。
[0133]此外，间隔壁部50还可以采用不设置顶板部51而将圆筒状的侧壁部52的上端部向上方延长并直接安装于盖体30的下表面的结构。
[0134]产业上的利用可能性
[0135]能够在为了使超导线材和超导薄膜为超导状态而在极低温温度高效进行冷却的领域中使用。
[0136]标号说明
[0137]10U0C低温恒温器(冷却容器)
[0138]20制冷剂容器
[0139]21内侧容器
[0140]22外侧容器
[0141]30 盖体
[0142]40冷冻机(冷却单元)
[0143]43低温传递部(冷却部)
[0144]44热交换部(冷却部)
[0145]50间隔壁部
[0146]60 液氮
[0147]90超导线圈(冷却对象物)
[0148]91电流导线
[0149]92、92E、92F 热阻部
[0150]93间隔壁部。
【权利要求】
1.一种冷却容器，其特征在于，具有: 制冷剂容器，其在内侧收纳冷却对象物和液体制冷剂； 盖体，其能够封闭所述制冷剂容器的上部开口 ； 冷却单元，其悬吊支撑于所述盖体且在该冷却单元的下端部具有冷却部；以及电流导线，其悬吊支撑于所述盖体，用于使电流流过所述制冷剂容器内部的所述冷却对象物， 所述电流导线在所述制冷剂容器内的比所述液体制冷剂的液面靠上方的位置具有热阻部，该热阻部的热阻高于其上侧和下侧的部分的热阻， 在所述热阻部与所述冷却单元的冷却部之间设置有由隔热材料构成的间隔壁部，该间隔壁部的下端部延伸至比所述热阻部低的位置。
2.根据权利要求1所述的冷却容器，其特征在于， 所述间隔壁部是覆盖所述电流导线的所述热阻部及其上方部位的外周的结构。
3.根据权利要求1或2所述的冷却容器，其特征在于， 所述间隔壁部是覆盖所述冷冻机的冷却部的外周的结构。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的冷却容器，其特征在于， 所述热阻部是截面积相比于所述电流导线的其他部位缩小的结构。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的冷却容器，其特征在于， 所述热阻部由分离的导体彼此接合起来而成的部位构成。
6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的冷却容器，其特征在于， 所述热阻部是夹有热阻值比所述电流导线的其他部位高的导电材料的结构。
【文档编号】F25D13/00GK104335375SQ201380026210
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年1月29日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】笠原甫, 松冈太郎, 松井正和 申请人:古河电气工业株式会社