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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024060526
(43)【公開日】2024-05-02
(54)【発明の名称】冷却システム、磁場発生装置、及び、運転方法
(51)【国際特許分類】
H01F 6/04 20060101AFI20240424BHJP
H01F 6/06 20060101ALI20240424BHJP
F25B 9/00 20060101ALI20240424BHJP
【ＦＩ】
H01F6/04
H01F6/06 110
H01F6/06 140
F25B9/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022167959
(22)【出願日】2022-10-19
(71)【出願人】
【識別番号】000133939
【氏名又は名称】テラル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100174023
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 怜愛
(72)【発明者】
【氏名】河島 裕
(72)【発明者】
【氏名】伊東 徹也
(57)【要約】 （修正有）
【課題】極低温冷凍機の駆動エネルギーを低減できる、冷却システム、磁場発生装置及び運転方法を提供する。
【解決手段】冷却システムは、真空断熱容器４と、真空断熱容器内に配置された冷却対象物である超電導コイル３と、寒冷を発生させる寒冷ステージ部ＣＲＳを有する極低温冷凍機ＣＲと、寒冷ステージ部と冷却対象物とを熱伝導可能に接続する熱伝導接続部ＴＣと、温度センサＴＳと、真空断熱容器内に配置された電流リードＤ１、Ｄ２と、を有する冷却ユニットＲＵ及び制御部を備える。温度センサは、冷却対象物、寒冷ステージ部、熱伝導接続部及び電流リードのうち、いずれか１つの温度を検知する。制御部は、極低温冷凍機の運転中において、温度センサによって検知される温度によって、極低温冷凍機の運転を停止する運転停止処理と、極低温冷凍機の運転を開始する運転開始処理と、を行う。
【選択図】図２
【解決手段】冷却システムは、真空断熱容器４と、真空断熱容器内に配置された冷却対象物である超電導コイル３と、寒冷を発生させる寒冷ステージ部ＣＲＳを有する極低温冷凍機ＣＲと、寒冷ステージ部と冷却対象物とを熱伝導可能に接続する熱伝導接続部ＴＣと、温度センサＴＳと、真空断熱容器内に配置された電流リードＤ１、Ｄ２と、を有する冷却ユニットＲＵ及び制御部を備える。温度センサは、冷却対象物、寒冷ステージ部、熱伝導接続部及び電流リードのうち、いずれか１つの温度を検知する。制御部は、極低温冷凍機の運転中において、温度センサによって検知される温度によって、極低温冷凍機の運転を停止する運転停止処理と、極低温冷凍機の運転を開始する運転開始処理と、を行う。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空断熱容器と、
前記真空断熱容器内に配置された、冷却対象物と、
寒冷が発生するように構成された寒冷ステージ部を有する、極低温冷凍機と、
前記寒冷ステージ部と前記冷却対象物とを熱伝導可能に接続する、熱伝導接続部と、
１つ又は複数の温度センサと、
前記真空断熱容器内に配置された、電流リードと、
制御部と、
を備えた、冷却システムであって、
前記１つ又は複数の温度センサは、それぞれ、前記冷却対象物、前記寒冷ステージ部、前記熱伝導接続部、及び、前記電流リードのうち、いずれか１つの温度を検知するように構成されており、
前記制御部は、
前記極低温冷凍機の運転中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が所定目標冷却温度にまで下がった場合に、前記極低温冷凍機の運転を停止する、運転停止処理と、
前記極低温冷凍機の運転停止中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が、前記所定目標冷却温度よりも高い所定運転開始温度にまで上がった場合に、前記極低温冷凍機の運転を開始する、運転開始処理と、
を行うように構成されている、冷却システム。
前記真空断熱容器内に配置された、冷却対象物と、
寒冷が発生するように構成された寒冷ステージ部を有する、極低温冷凍機と、
前記寒冷ステージ部と前記冷却対象物とを熱伝導可能に接続する、熱伝導接続部と、
１つ又は複数の温度センサと、
前記真空断熱容器内に配置された、電流リードと、
制御部と、
を備えた、冷却システムであって、
前記１つ又は複数の温度センサは、それぞれ、前記冷却対象物、前記寒冷ステージ部、前記熱伝導接続部、及び、前記電流リードのうち、いずれか１つの温度を検知するように構成されており、
前記制御部は、
前記極低温冷凍機の運転中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が所定目標冷却温度にまで下がった場合に、前記極低温冷凍機の運転を停止する、運転停止処理と、
前記極低温冷凍機の運転停止中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が、前記所定目標冷却温度よりも高い所定運転開始温度にまで上がった場合に、前記極低温冷凍機の運転を開始する、運転開始処理と、
を行うように構成されている、冷却システム。
【請求項2】
前記所定目標冷却温度は、前記寒冷ステージ部の冷却負荷が５Ｗとなるときの前記寒冷ステージ部の温度以上である、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項3】
前記冷却対象物は、高温超電導線材を含んで構成されており、
前記所定運転開始温度は、前記高温超電導線材を超電導にすることができる最高温度以下である、請求項１に記載の冷却システム。
前記所定運転開始温度は、前記高温超電導線材を超電導にすることができる最高温度以下である、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項4】
前記熱伝導接続部は、蓄冷体を有している、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項5】
前記蓄冷体は、前記冷却対象物よりも、熱容量が大きい、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項6】
前記熱伝導接続部は、１つ又は複数の均熱部材を有しており、
前記１つ又は複数の均熱部材は、前記蓄冷体の外周面に全周にわたって接触している、請求項４に記載の冷却システム。
前記１つ又は複数の均熱部材は、前記蓄冷体の外周面に全周にわたって接触している、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項7】
前記熱伝導接続部は、１つ又は複数の冷却導体部材を有しており、
前記１つ又は複数の冷却導体部材は、前記均熱部材及び前記冷却対象物に接触している、請求項６に記載の冷却システム。
前記１つ又は複数の冷却導体部材は、前記均熱部材及び前記冷却対象物に接触している、請求項６に記載の冷却システム。
【請求項8】
前記蓄冷体は、鉄心部材であり、
前記冷却対象物は、超電導コイルであり、
前記超電導コイルは、前記鉄心部材に巻かれている、請求項４に記載の冷却システム。
前記冷却対象物は、超電導コイルであり、
前記超電導コイルは、前記鉄心部材に巻かれている、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項9】
前記冷却システムは、磁場発生装置に用いられるように構成されており、
前記磁場発生装置は、
前記冷却システムと、
略Ｃ字状又は略Ｕ字状のヨークと、
を備え、
前記冷却システムは、１つ又は一対の前記真空断熱容器を備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記冷却対象物である一対の超電導コイルを備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記蓄冷体である一対の分割鉄心部を備えており、
前記一対の分割鉄心部は、前記ヨークとは別体に構成され、前記ヨークの内側に位置し、互いに作業空間を介して対向配置されており、
各前記分割鉄心部には、各前記超電導コイルが、前記一対の分割鉄心部どうしが対向する方向に平行な軸線を中心とする周方向に沿って、それぞれ巻かれており、
前記分割鉄心部と前記分割鉄心部に巻かれた前記超電導コイルとを有する分割鉄心コイル組立体は、前記１つ又は一対の真空断熱容器に収容されており、
前記ヨークは、前記１つ又は一対の真空断熱容器の外に配置されている、請求項４～８のいずれか一項に記載の冷却システム。
前記磁場発生装置は、
前記冷却システムと、
略Ｃ字状又は略Ｕ字状のヨークと、
を備え、
前記冷却システムは、１つ又は一対の前記真空断熱容器を備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記冷却対象物である一対の超電導コイルを備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記蓄冷体である一対の分割鉄心部を備えており、
前記一対の分割鉄心部は、前記ヨークとは別体に構成され、前記ヨークの内側に位置し、互いに作業空間を介して対向配置されており、
各前記分割鉄心部には、各前記超電導コイルが、前記一対の分割鉄心部どうしが対向する方向に平行な軸線を中心とする周方向に沿って、それぞれ巻かれており、
前記分割鉄心部と前記分割鉄心部に巻かれた前記超電導コイルとを有する分割鉄心コイル組立体は、前記１つ又は一対の真空断熱容器に収容されており、
前記ヨークは、前記１つ又は一対の真空断熱容器の外に配置されている、請求項４～８のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項10】
請求項４～８のいずれか一項に記載の冷却システムと、
略Ｃ字状又は略Ｕ字状のヨークと、
を備えた、磁場発生装置であって、
前記冷却システムは、１つ又は一対の前記真空断熱容器を備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記冷却対象物である一対の超電導コイルを備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記蓄冷体である一対の分割鉄心部を備えており、
前記一対の分割鉄心部は、前記ヨークとは別体に構成され、前記ヨークの内側に位置し、互いに作業空間を介して対向配置されており、
各前記分割鉄心部には、各前記超電導コイルが、前記一対の分割鉄心部どうしが対向する方向に平行な軸線を中心とする周方向に沿って、それぞれ巻かれており、
前記分割鉄心部と前記分割鉄心部に巻かれた前記超電導コイルとを有する分割鉄心コイル組立体は、前記１つ又は一対の真空断熱容器に収容されており、
前記ヨークは、前記１つ又は一対の真空断熱容器の外に配置されている、磁場発生装置。
略Ｃ字状又は略Ｕ字状のヨークと、
を備えた、磁場発生装置であって、
前記冷却システムは、１つ又は一対の前記真空断熱容器を備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記冷却対象物である一対の超電導コイルを備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記蓄冷体である一対の分割鉄心部を備えており、
前記一対の分割鉄心部は、前記ヨークとは別体に構成され、前記ヨークの内側に位置し、互いに作業空間を介して対向配置されており、
各前記分割鉄心部には、各前記超電導コイルが、前記一対の分割鉄心部どうしが対向する方向に平行な軸線を中心とする周方向に沿って、それぞれ巻かれており、
前記分割鉄心部と前記分割鉄心部に巻かれた前記超電導コイルとを有する分割鉄心コイル組立体は、前記１つ又は一対の真空断熱容器に収容されており、
前記ヨークは、前記１つ又は一対の真空断熱容器の外に配置されている、磁場発生装置。
【請求項11】
請求項１～８のいずれか一項に記載の冷却システムのための運転方法であって、
前記極低温冷凍機の運転中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が所定目標冷却温度にまで下がった場合に、前記制御部が、前記極低温冷凍機の運転を停止する、運転停止ステップと、
前記極低温冷凍機の運転停止中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が、前記所定目標冷却温度よりも高い所定運転開始温度にまで上がった場合に、前記制御部が、前記極低温冷凍機の運転を開始する、運転開始ステップと、
を含む、運転方法。
前記極低温冷凍機の運転中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が所定目標冷却温度にまで下がった場合に、前記制御部が、前記極低温冷凍機の運転を停止する、運転停止ステップと、
前記極低温冷凍機の運転停止中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が、前記所定目標冷却温度よりも高い所定運転開始温度にまで上がった場合に、前記制御部が、前記極低温冷凍機の運転を開始する、運転開始ステップと、
を含む、運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、冷却システム、磁場発生装置、及び、運転方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、冷却対象物を冷却するために用いられる極低温冷凍機がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平５－３１２４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の極低温冷凍機においては、常に略一定の出力にて運転されるため、冷却対象物の温度が十分に下がった後でも同等の出力にて冷却対象物を冷却し続けることから、駆動エネルギーの無駄が生じるおそれがあった。
【0005】
この発明は、上述した課題を解決するためのものであり、極低温冷凍機の駆動エネルギーを低減できる、冷却システム、磁場発生装置、及び、運転方法を、提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
〔１〕真空断熱容器と、
前記真空断熱容器内に配置された、冷却対象物と、
寒冷が発生するように構成された寒冷ステージ部を有する、極低温冷凍機と、
前記寒冷ステージ部と前記冷却対象物とを熱伝導可能に接続する、熱伝導接続部と、
１つ又は複数の温度センサと、
前記真空断熱容器内に配置された、電流リードと、
制御部と、
を備えた、冷却システムであって、
前記１つ又は複数の温度センサは、それぞれ、前記冷却対象物、前記寒冷ステージ部、前記熱伝導接続部、及び、前記電流リードのうち、いずれか１つの温度を検知するように構成されており、
前記制御部は、
前記極低温冷凍機の運転中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が所定目標冷却温度にまで下がった場合に、前記極低温冷凍機の運転を停止する、運転停止処理と、
前記極低温冷凍機の運転停止中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が、前記所定目標冷却温度よりも高い所定運転開始温度にまで上がった場合に、前記極低温冷凍機の運転を開始する、運転開始処理と、
を行うように構成されている、冷却システム。
前記真空断熱容器内に配置された、冷却対象物と、
寒冷が発生するように構成された寒冷ステージ部を有する、極低温冷凍機と、
前記寒冷ステージ部と前記冷却対象物とを熱伝導可能に接続する、熱伝導接続部と、
１つ又は複数の温度センサと、
前記真空断熱容器内に配置された、電流リードと、
制御部と、
を備えた、冷却システムであって、
前記１つ又は複数の温度センサは、それぞれ、前記冷却対象物、前記寒冷ステージ部、前記熱伝導接続部、及び、前記電流リードのうち、いずれか１つの温度を検知するように構成されており、
前記制御部は、
前記極低温冷凍機の運転中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が所定目標冷却温度にまで下がった場合に、前記極低温冷凍機の運転を停止する、運転停止処理と、
前記極低温冷凍機の運転停止中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が、前記所定目標冷却温度よりも高い所定運転開始温度にまで上がった場合に、前記極低温冷凍機の運転を開始する、運転開始処理と、
を行うように構成されている、冷却システム。
【0007】
〔２〕前記所定目標冷却温度は、前記寒冷ステージ部の冷却負荷が５Ｗとなるときの前記寒冷ステージ部の温度以上である、〔１〕に記載の冷却システム。
【0008】
〔３〕前記冷却対象物は、高温超電導線材を含んで構成されており、
前記所定運転開始温度は、前記高温超電導線材を超電導にすることができる最高温度以下である、〔１〕又は〔２〕に記載の冷却システム。
前記所定運転開始温度は、前記高温超電導線材を超電導にすることができる最高温度以下である、〔１〕又は〔２〕に記載の冷却システム。
【0009】
〔４〕前記熱伝導接続部は、蓄冷体を有している、〔１〕～〔３〕のいずれか１つに記載の冷却システム。
【0010】
〔５〕前記蓄冷体は、前記冷却対象物よりも、熱容量が大きい、〔４〕に記載の冷却システム。
【0011】
〔６〕前記熱伝導接続部は、１つ又は複数の均熱部材を有しており、
前記１つ又は複数の均熱部材は、前記蓄冷体の外周面に全周にわたって接触している、〔４〕又は〔５〕に記載の冷却システム。
前記１つ又は複数の均熱部材は、前記蓄冷体の外周面に全周にわたって接触している、〔４〕又は〔５〕に記載の冷却システム。
【0012】
〔７〕前記熱伝導接続部は、１つ又は複数の冷却導体部材を有しており、
前記１つ又は複数の冷却導体部材は、前記均熱部材及び前記冷却対象物に接触している、〔６〕に記載の冷却システム。
前記１つ又は複数の冷却導体部材は、前記均熱部材及び前記冷却対象物に接触している、〔６〕に記載の冷却システム。
【0013】
〔８〕前記蓄冷体は、鉄心部材であり、
前記冷却対象物は、超電導コイルであり、
前記超電導コイルは、前記鉄心部材に巻かれている、〔４〕～〔７〕のいずれか１つに記載の冷却システム。
前記冷却対象物は、超電導コイルであり、
前記超電導コイルは、前記鉄心部材に巻かれている、〔４〕～〔７〕のいずれか１つに記載の冷却システム。
【0014】
〔９〕前記冷却システムは、磁場発生装置に用いられるように構成されており、
前記磁場発生装置は、
前記冷却システムと、
略Ｃ字状又は略Ｕ字状のヨークと、
を備え、
前記冷却システムは、１つ又は一対の前記真空断熱容器を備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記冷却対象物である一対の超電導コイルを備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記蓄冷体である一対の分割鉄心部を備えており、
前記一対の分割鉄心部は、前記ヨークとは別体に構成され、前記ヨークの内側に位置し、互いに作業空間を介して対向配置されており、
各前記分割鉄心部には、各前記超電導コイルが、前記一対の分割鉄心部どうしが対向する方向に平行な軸線を中心とする周方向に沿って、それぞれ巻かれており、
前記分割鉄心部と前記分割鉄心部に巻かれた前記超電導コイルとを有する分割鉄心コイル組立体は、前記１つ又は一対の真空断熱容器に収容されており、
前記ヨークは、前記１つ又は一対の真空断熱容器の外に配置されている、〔４〕～〔８〕のいずれか１つに記載の冷却システム。
前記磁場発生装置は、
前記冷却システムと、
略Ｃ字状又は略Ｕ字状のヨークと、
を備え、
前記冷却システムは、１つ又は一対の前記真空断熱容器を備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記冷却対象物である一対の超電導コイルを備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記蓄冷体である一対の分割鉄心部を備えており、
前記一対の分割鉄心部は、前記ヨークとは別体に構成され、前記ヨークの内側に位置し、互いに作業空間を介して対向配置されており、
各前記分割鉄心部には、各前記超電導コイルが、前記一対の分割鉄心部どうしが対向する方向に平行な軸線を中心とする周方向に沿って、それぞれ巻かれており、
前記分割鉄心部と前記分割鉄心部に巻かれた前記超電導コイルとを有する分割鉄心コイル組立体は、前記１つ又は一対の真空断熱容器に収容されており、
前記ヨークは、前記１つ又は一対の真空断熱容器の外に配置されている、〔４〕～〔８〕のいずれか１つに記載の冷却システム。
【0015】
〔１０〕〔４〕～〔８〕のいずれか１つに記載の冷却システムと、
略Ｃ字状又は略Ｕ字状のヨークと、
を備えた、磁場発生装置であって、
前記冷却システムは、１つ又は一対の前記真空断熱容器を備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記冷却対象物である一対の超電導コイルを備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記蓄冷体である一対の分割鉄心部を備えており、
前記一対の分割鉄心部は、前記ヨークとは別体に構成され、前記ヨークの内側に位置し、互いに作業空間を介して対向配置されており、
各前記分割鉄心部には、各前記超電導コイルが、前記一対の分割鉄心部どうしが対向する方向に平行な軸線を中心とする周方向に沿って、それぞれ巻かれており、
前記分割鉄心部と前記分割鉄心部に巻かれた前記超電導コイルとを有する分割鉄心コイル組立体は、前記１つ又は一対の真空断熱容器に収容されており、
前記ヨークは、前記１つ又は一対の真空断熱容器の外に配置されている、磁場発生装置。
略Ｃ字状又は略Ｕ字状のヨークと、
を備えた、磁場発生装置であって、
前記冷却システムは、１つ又は一対の前記真空断熱容器を備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記冷却対象物である一対の超電導コイルを備えており、
前記冷却システムは、それぞれ前記蓄冷体である一対の分割鉄心部を備えており、
前記一対の分割鉄心部は、前記ヨークとは別体に構成され、前記ヨークの内側に位置し、互いに作業空間を介して対向配置されており、
各前記分割鉄心部には、各前記超電導コイルが、前記一対の分割鉄心部どうしが対向する方向に平行な軸線を中心とする周方向に沿って、それぞれ巻かれており、
前記分割鉄心部と前記分割鉄心部に巻かれた前記超電導コイルとを有する分割鉄心コイル組立体は、前記１つ又は一対の真空断熱容器に収容されており、
前記ヨークは、前記１つ又は一対の真空断熱容器の外に配置されている、磁場発生装置。
【0016】
〔１１〕〔１〕～〔８〕のいずれか１つに記載の冷却システムのための運転方法であって、
前記極低温冷凍機の運転中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が所定目標冷却温度にまで下がった場合に、前記制御部が、前記極低温冷凍機の運転を停止する、運転停止ステップと、
前記極低温冷凍機の運転停止中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が、前記所定目標冷却温度よりも高い所定運転開始温度にまで上がった場合に、前記制御部が、前記極低温冷凍機の運転を開始する、運転開始ステップと、
を含む、運転方法。
前記極低温冷凍機の運転中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が所定目標冷却温度にまで下がった場合に、前記制御部が、前記極低温冷凍機の運転を停止する、運転停止ステップと、
前記極低温冷凍機の運転停止中において、いずれか１つの前記温度センサによって検知される温度が、前記所定目標冷却温度よりも高い所定運転開始温度にまで上がった場合に、前記制御部が、前記極低温冷凍機の運転を開始する、運転開始ステップと、
を含む、運転方法。
【発明の効果】
【0017】
この発明によれば、極低温冷凍機の駆動エネルギーを低減できる、冷却システム、磁場発生装置、及び、運転方法を、提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一実施形態に係る冷却システムを備えた、本発明の一実施形態に係る磁場発生装置を、概略的に示す、断面図である。
【図7】２段式極低温冷凍機の能力曲線の一例を示す図である。
【図8】高温超電導線材の一種であるＲＥＢＣＯ線材の臨界電流特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明に係る冷却システム、及び、本発明に係る運転方法は、任意の冷却対象物を冷却するために利用できるものであり、例えば、超電導コイルを冷却するために好適に利用できるものである。また、本発明に係る冷却システム、及び、本発明に係る運転方法は、任意の装置に用いられることができ、例えば、磁場発生装置に用いられることができる。
本発明に係る磁場発生装置は、任意の用途に利用できるものであり、例えば、アルミビレットの加熱装置に利用できるものである。
以下に、図面を参照しつつ、この発明に係る冷却システム、磁場発生装置、及び、運転方法の実施形態を例示説明する。
本発明に係る磁場発生装置は、任意の用途に利用できるものであり、例えば、アルミビレットの加熱装置に利用できるものである。
以下に、図面を参照しつつ、この発明に係る冷却システム、磁場発生装置、及び、運転方法の実施形態を例示説明する。
【0020】
図１は、本発明の一実施形態に係る冷却システムＲＳを備えた、本発明の一実施形態に係る磁場発生装置１を示している。本実施形態の冷却システムＲＳは、磁場発生装置１に用いられるように構成されている。
図１に示すように、本実施形態の磁場発生装置１は、本発明の一実施形態に係る冷却システムＲＳと、ヨーク２１と、を備えている。本実施形態の冷却システムＲＳは、一対の冷却ユニットＲＵと、制御部ＰＳと、を備えている。各冷却ユニットＲＵは、それぞれ、真空断熱容器４と、冷却対象物３と、極低温冷凍機ＣＲと、熱伝導接続部ＴＣと、温度センサＴＳと、輻射シールドＳＨと、を備えている。本実施形態の冷却システムＲＳ（ひいては磁場発生装置１）は、真空断熱容器４と、冷却対象物３と、極低温冷凍機ＣＲと、熱伝導接続部ＴＣと、温度センサＴＳと、輻射シールドＳＨとを、それぞれ一対ずつ、備えている。本実施形態において、熱伝導接続部ＴＣは、１つ又は複数（本実施形態では、１つ）の伝熱導体部材ＴＰと、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫと、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭと、蓄冷体２２と、を有している。本実施形態の冷却システムＲＳ（ひいては磁場発生装置１）は、蓄冷体２２を、一対、備えている。
各冷却ユニットＲＵは、それぞれの冷却対象物３を冷却するように構成されている。
なお、本実施形態において、各冷却ユニットＲＵどうしの構成は、互いに同様であるので、以下において冷却ユニットＲＵ又はその構成要素について説明する際には、特に断りが無い限り、各冷却ユニットＲＵのそれぞれについて説明しているものとする。
図１に示すように、本実施形態の磁場発生装置１は、本発明の一実施形態に係る冷却システムＲＳと、ヨーク２１と、を備えている。本実施形態の冷却システムＲＳは、一対の冷却ユニットＲＵと、制御部ＰＳと、を備えている。各冷却ユニットＲＵは、それぞれ、真空断熱容器４と、冷却対象物３と、極低温冷凍機ＣＲと、熱伝導接続部ＴＣと、温度センサＴＳと、輻射シールドＳＨと、を備えている。本実施形態の冷却システムＲＳ（ひいては磁場発生装置１）は、真空断熱容器４と、冷却対象物３と、極低温冷凍機ＣＲと、熱伝導接続部ＴＣと、温度センサＴＳと、輻射シールドＳＨとを、それぞれ一対ずつ、備えている。本実施形態において、熱伝導接続部ＴＣは、１つ又は複数（本実施形態では、１つ）の伝熱導体部材ＴＰと、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫと、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭと、蓄冷体２２と、を有している。本実施形態の冷却システムＲＳ（ひいては磁場発生装置１）は、蓄冷体２２を、一対、備えている。
各冷却ユニットＲＵは、それぞれの冷却対象物３を冷却するように構成されている。
なお、本実施形態において、各冷却ユニットＲＵどうしの構成は、互いに同様であるので、以下において冷却ユニットＲＵ又はその構成要素について説明する際には、特に断りが無い限り、各冷却ユニットＲＵのそれぞれについて説明しているものとする。
【0021】
本実施形態において、冷却対象物３は、超電導コイル３である。以下では、冷却対象物３を、「超電導コイル３」と称する場合がある。
また、本実施形態において、蓄冷体２２は、鉄心部材２２であり、分割鉄心部２２である。以下では、蓄冷体２２を、「鉄心部材２２」又は「分割鉄心部２２」と称する場合がある。
また、本実施形態において、蓄冷体２２は、鉄心部材２２であり、分割鉄心部２２である。以下では、蓄冷体２２を、「鉄心部材２２」又は「分割鉄心部２２」と称する場合がある。
【0022】
真空断熱容器４は、内部が真空に維持されるように構成されている。それにより、真空断熱容器４は、極低温冷凍機ＣＲによって冷却された真空断熱容器４内部の構成要素の温度を保冷するように構成されている。
【0023】
真空断熱容器４内には、冷却対象物３と、極低温冷凍機ＣＲの一部と、熱伝導接続部ＴＣと、温度センサＴＳと、輻射シールドＳＨとが、配置されている。
【0024】
ヨーク２１と、一対の分割鉄心部２２（すなわち、蓄冷体２２又は鉄心部材２２）とから、鉄心２が構成されている。
【0025】
ヨーク２１は、鉄を含んで構成されており、磁束を通すように構成されている。ヨーク２１は、略Ｃ字状又は略Ｕ字状（図１の例では、略Ｃ字状）をなしている。ヨーク２１は、一対の端部２１ａを有している。図１の例において、ヨーク２１は、一対の端部２１ａが作業空間６側を向くように指向されている。ただし、ヨーク２１は、分割鉄心部２２の軸線方向外側ＡＤＯの面と狭い隙間で対向する面が設けられていれば、ヨーク２１の端部２１ａは任意の向きに指向されてよい。
ヨーク２１は、一対の真空断熱容器４の外に配置されている。
ヨーク２１は、一対の真空断熱容器４の外に配置されている。
【0026】
一対の分割鉄心部２２は、鉄を含んで構成されており、磁束を通すように構成されている。一対の分割鉄心部２２は、ヨーク２１とは別体に構成されている。一対の分割鉄心部２２は、ヨーク２１の内側に位置しており、互いに作業空間６を介して対向配置されている。作業空間６は、エアギャップである。
このようにして、鉄心２は、略Ｃ字状をなしている。
このようにして、鉄心２は、略Ｃ字状をなしている。
【0027】
本明細書では、一対の分割鉄心部２２を通るとともに一対の分割鉄心部２２どうしが対向する方向に延在する軸線Ｏに平行な方向を、「軸線方向ＡＤ」という。また、軸線方向ＡＤにおいて作業空間６に近い側を「軸線方向内側ＡＤＩ」といい、軸線方向ＡＤにおいて作業空間６から遠い側を「軸線方向外側ＡＤＯ」という。また、軸線方向ＡＤに対し垂直な方向を「軸直方向ＯＤ」という。軸直方向ＯＤにおいて軸線Ｏに近い側を「軸直方向内側」といい、軸直方向ＯＤにおいて軸線Ｏから遠い側を「軸直方向外側」という。また、本明細書では、軸線Ｏを中心とする周方向を、単に「周方向」ということがある。また、「外周側」、「内周側」とは、特に断りがない限り、軸線Ｏを中心としたときの外周側、内周側をそれぞれ指す。
また、本明細書では、軸線方向ＡＤに垂直な一方向を「縦方向ＶＤ」といい、軸線方向ＡＤ及び縦方向ＶＤのそれぞれに垂直な方向を「奥行方向ＤＤ」という。また、縦方向ＶＤにおける一方側を「縦方向第１側ＶＤ１」といい、縦方向ＶＤにおける他方側を「縦方向第２側ＶＤ２」という。
本実施形態においては、縦方向ＶＤが鉛直方向に指向され、縦方向第１側ＶＤ１が上側に指向されているが、縦方向ＶＤは、任意の方向に指向されてよい。
また、本明細書では、軸線方向ＡＤに垂直な一方向を「縦方向ＶＤ」といい、軸線方向ＡＤ及び縦方向ＶＤのそれぞれに垂直な方向を「奥行方向ＤＤ」という。また、縦方向ＶＤにおける一方側を「縦方向第１側ＶＤ１」といい、縦方向ＶＤにおける他方側を「縦方向第２側ＶＤ２」という。
本実施形態においては、縦方向ＶＤが鉛直方向に指向され、縦方向第１側ＶＤ１が上側に指向されているが、縦方向ＶＤは、任意の方向に指向されてよい。
【0028】
一対の分割鉄心部２２とヨーク２１の一対の端部２１ａとは、軸線方向ＡＤに対向している。一対の分割鉄心部２２は、ヨーク２１の一対の端部２１ａに対し軸線方向内側ＡＤＩに位置している。一対の分割鉄心部２２の軸線方向外側ＡＤＯの面は、一対のヨーク２１の軸線方向内側ＡＤＩの面に対して狭い隙間で対向している。
【0029】
図１～図６に示すように、分割鉄心部２２には、超電導コイル３が巻かれている。より具体的に、分割鉄心部２２には、超電導コイル３が、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って（言い換えれば、軸線Ｏの周りを周回するように）、それぞれ巻かれている。超電導コイル３は、分割鉄心部２２の外周面２２１（具体的に、外周面２２１のうち、後述の段差部２２１１の軸線方向面２２１１ｂ、図５～図６）の外周側に位置して、外周面２２１（具体的には、軸線方向面２２１１ｂ）と径方向に離間対向している。ただし、超電導コイル３は、分割鉄心部２２の外周面２２１（例えば、軸線方向面２２１１ｂ）と接触していてもよい。
超電導コイル３は、超電導体を含んで構成されており、言い換えれば、超電導体を含むコイル本体（超電導線材）を含んで構成されている。超電導コイル３のコイル本体（超電導線材）は、高温超電導線材であると、好適である。超電導コイル３のコイル本体は、例えば帯状に構成される。超電導コイル３は、コイル本体に加え、コイル本体を内部に収容するコイルケースをさらに含んでもよい。コイルケースは、例えば樹脂等から構成される。
図５に示すように、本例において、超電導コイル３は、軸直方向ＯＤの断面において、軸線Ｏの周りを周回する略四角環形状をなしているが、超電導コイル３は、軸直方向ＯＤの断面において、軸線Ｏの周りを周回する環形状である限り、例えば略円環形状、略楕円環形状等、任意の環形状をなしていてよい。
図示は省略するが、磁場発生装置１は、超電導コイル３に電流（例えば直流電流）を流すための電流供給部を備えている。
超電導コイル３は、極低温冷凍機ＣＲによって、超電導コイル３を構成する超電導線材ひいては超電導体が超電導となるまで（ひいては、電気抵抗が実質的にゼロになるまで）、冷却される。
超電導コイル３は、超電導体を含んで構成されており、言い換えれば、超電導体を含むコイル本体（超電導線材）を含んで構成されている。超電導コイル３のコイル本体（超電導線材）は、高温超電導線材であると、好適である。超電導コイル３のコイル本体は、例えば帯状に構成される。超電導コイル３は、コイル本体に加え、コイル本体を内部に収容するコイルケースをさらに含んでもよい。コイルケースは、例えば樹脂等から構成される。
図５に示すように、本例において、超電導コイル３は、軸直方向ＯＤの断面において、軸線Ｏの周りを周回する略四角環形状をなしているが、超電導コイル３は、軸直方向ＯＤの断面において、軸線Ｏの周りを周回する環形状である限り、例えば略円環形状、略楕円環形状等、任意の環形状をなしていてよい。
図示は省略するが、磁場発生装置１は、超電導コイル３に電流（例えば直流電流）を流すための電流供給部を備えている。
超電導コイル３は、極低温冷凍機ＣＲによって、超電導コイル３を構成する超電導線材ひいては超電導体が超電導となるまで（ひいては、電気抵抗が実質的にゼロになるまで）、冷却される。
【0030】
図１～図２に示すように、分割鉄心部２２と、当該分割鉄心部２２に巻かれた超電導コイル３とは、分割鉄心コイル組立体５を構成している。すなわち、分割鉄心コイル組立体５は、分割鉄心部２２と、当該分割鉄心部２２に巻かれた超電導コイル３と、を有している。本実施形態において、冷却システムＲＳ（ひいては磁場発生装置１）は、一対の分割鉄心コイル組立体５を有している。
本実施形態において、分割鉄心コイル組立体５は、分割鉄心部２２及び超電導コイル３に加えて、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫと、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭと、を有している。
本実施形態において、分割鉄心コイル組立体５は、分割鉄心部２２及び超電導コイル３に加えて、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫと、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭと、を有している。
【0031】
各分割鉄心コイル組立体５は、各真空断熱容器４にそれぞれ収容されている。ヨーク２１は、一対の真空断熱容器４の外に配置されている。一対の真空断熱容器４どうしは、作業空間６を介して互いに軸線方向ＡＤに対向している。
図６に示すように、真空断熱容器４における軸線方向内側ＡＤＩの壁４２は、分割鉄心コイル組立体５と作業空間６との間に位置している。また、真空断熱容器４における軸線方向外側ＡＤＯの壁４３は、分割鉄心コイル組立体５とヨーク２１の端部２１ａとの間に位置している。
図６に示すように、真空断熱容器４における軸線方向内側ＡＤＩの壁４２は、分割鉄心コイル組立体５と作業空間６との間に位置している。また、真空断熱容器４における軸線方向外側ＡＤＯの壁４３は、分割鉄心コイル組立体５とヨーク２１の端部２１ａとの間に位置している。
【0032】
このように構成された磁場発生装置１においては、図示しない電流供給部によって超電導コイル３に電流が流されると、鉄心２（ヨーク２１及び一対の分割鉄心部２２）に磁束が通り、作業空間６に強磁場が発生する。
作業空間６に発生する強磁場は、任意の用途に用いられてよい。
作業空間６に発生する強磁場は、任意の用途に用いられてよい。
【0033】
例えば、磁場発生装置１は、アルミビレットの加熱装置に用いられてもよい。この場合、当該加熱装置は、磁場発生装置１に加えて、アルミビレットを回転させるモータを備える。超電導コイル３には、直流電流が流され、ひいては、作業空間６には直流強磁場が発生するようにされる。アルミビレットは、アルミビレットの中心軸線が奥行方向ＤＤに延在するように、作業空間６に配置され、モータによって、アルミビレットの中心軸線の周りに回転される。そうすると、アルミビレットには交流磁場が印加されたことと等価となり、アルミビレット内に誘導電流が流れ、アルミビレットが加熱される。
【0034】
極低温冷凍機ＣＲは、任意の従来公知の構成を有してよい。極低温冷凍機ＣＲは、蓄冷式極低温冷凍機であると好適であり、より具体的に、例えば、ギフォード・マクマホン（ＧＭ）冷凍機であると好適である。
図２に示すように、極低温冷凍機ＣＲは、寒冷が発生するように構成された寒冷ステージ部ＣＲＳを、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）、有している。
より具体的に、本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲは、２段式のＧＭ冷凍機として構成されている。図２に示すように、本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲは、コールドヘッドＣＲＨと、モータＣＲＭと、を有している。本実施形態において、コールドヘッドＣＲＨは、それぞれ寒冷を発生させるように構成された２つの寒冷ユニットＣＲＵ（第１段寒冷ユニットＣＲＵ１及び第２段寒冷ユニットＣＲＵ２）を有している。各寒冷ユニットＣＲＵは、シリンダーＣＲＣと、シリンダーＣＲＣの内部でシリンダーＣＲＣの延在方向に沿って往復移動可能に構成されたディスプレーサＣＲＤと、ディスプレーサＣＲＤの内部に配置された蓄冷材ＣＲＬと、シリンダーＣＲＣとディスプレーサＣＲＤとの間に設けられた封止部材ＣＲＦと、スリーブＣＲＶと、を備えている。ここで、「シリンダーＣＲＣの延在方向」とは、シリンダーＣＲＣの中心軸線に平行な方向を指す。シリンダーＣＲＣとディスプレーサＣＲＤの先端面との間には、膨張室ＣＲＲが区画されている。スリーブＣＲＶは、金属からなり、シリンダーＣＲＣのうち膨張室ＣＲＲを区画する部分を外側から覆っている。ただし、スリーブＣＲＶは、設けられなくてもよい。寒冷ユニットＣＲＵは、膨張室ＣＲＲの近傍において、寒冷ステージ部ＣＲＳを有している。寒冷ステージ部ＣＲＳは、寒冷が発生するように構成されており、より具体的には、膨張室ＣＲＲで発生する寒冷の温度と同等の温度となるように構成されている。寒冷ステージ部ＣＲＳは、例えば、シリンダーＣＲＣのうち膨張室ＣＲＲを区画する部分と、スリーブＣＲＶと、から構成される。２つの寒冷ユニットＣＲＵは、直列に連結されており、具体的には、各寒冷ユニットＣＲＵのシリンダーＣＲＣどうし、及び、各寒冷ユニットＣＲＵのディスプレーサＣＲＤどうしが、直列に連結されている。第２段寒冷ユニットＣＲＵ２は、第１段寒冷ユニットＣＲＵ１に対して、コールドヘッドＣＲＨの先端側に位置している。
モータＣＲＭは、例えば、コールドヘッドＣＲＨ内に収容されたディスプレーサＣＲＤを駆動する（往復移動させる）ように構成されている。
極低温冷凍機ＣＲには、コンプレッサ（図示せず）が接続されている。コンプレッサは、コールドヘッドＣＲＨに接続され、冷媒ガスを圧縮するように構成される。冷媒ガスとしては、例えば、ヘリウムガスが挙げられる。
極低温冷凍機ＣＲには、インバータ（図示せず）が接続されていてもよい。この場合、インバータは、例えば、極低温冷凍機ＣＲの電源とコンプレッサとの間に接続され、極低温冷凍機ＣＲの電源周波数を所定電源周波数にするように構成される。
図２に示すように、極低温冷凍機ＣＲは、寒冷が発生するように構成された寒冷ステージ部ＣＲＳを、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）、有している。
より具体的に、本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲは、２段式のＧＭ冷凍機として構成されている。図２に示すように、本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲは、コールドヘッドＣＲＨと、モータＣＲＭと、を有している。本実施形態において、コールドヘッドＣＲＨは、それぞれ寒冷を発生させるように構成された２つの寒冷ユニットＣＲＵ（第１段寒冷ユニットＣＲＵ１及び第２段寒冷ユニットＣＲＵ２）を有している。各寒冷ユニットＣＲＵは、シリンダーＣＲＣと、シリンダーＣＲＣの内部でシリンダーＣＲＣの延在方向に沿って往復移動可能に構成されたディスプレーサＣＲＤと、ディスプレーサＣＲＤの内部に配置された蓄冷材ＣＲＬと、シリンダーＣＲＣとディスプレーサＣＲＤとの間に設けられた封止部材ＣＲＦと、スリーブＣＲＶと、を備えている。ここで、「シリンダーＣＲＣの延在方向」とは、シリンダーＣＲＣの中心軸線に平行な方向を指す。シリンダーＣＲＣとディスプレーサＣＲＤの先端面との間には、膨張室ＣＲＲが区画されている。スリーブＣＲＶは、金属からなり、シリンダーＣＲＣのうち膨張室ＣＲＲを区画する部分を外側から覆っている。ただし、スリーブＣＲＶは、設けられなくてもよい。寒冷ユニットＣＲＵは、膨張室ＣＲＲの近傍において、寒冷ステージ部ＣＲＳを有している。寒冷ステージ部ＣＲＳは、寒冷が発生するように構成されており、より具体的には、膨張室ＣＲＲで発生する寒冷の温度と同等の温度となるように構成されている。寒冷ステージ部ＣＲＳは、例えば、シリンダーＣＲＣのうち膨張室ＣＲＲを区画する部分と、スリーブＣＲＶと、から構成される。２つの寒冷ユニットＣＲＵは、直列に連結されており、具体的には、各寒冷ユニットＣＲＵのシリンダーＣＲＣどうし、及び、各寒冷ユニットＣＲＵのディスプレーサＣＲＤどうしが、直列に連結されている。第２段寒冷ユニットＣＲＵ２は、第１段寒冷ユニットＣＲＵ１に対して、コールドヘッドＣＲＨの先端側に位置している。
モータＣＲＭは、例えば、コールドヘッドＣＲＨ内に収容されたディスプレーサＣＲＤを駆動する（往復移動させる）ように構成されている。
極低温冷凍機ＣＲには、コンプレッサ（図示せず）が接続されている。コンプレッサは、コールドヘッドＣＲＨに接続され、冷媒ガスを圧縮するように構成される。冷媒ガスとしては、例えば、ヘリウムガスが挙げられる。
極低温冷凍機ＣＲには、インバータ（図示せず）が接続されていてもよい。この場合、インバータは、例えば、極低温冷凍機ＣＲの電源とコンプレッサとの間に接続され、極低温冷凍機ＣＲの電源周波数を所定電源周波数にするように構成される。
【0035】
上記のように構成された極低温冷凍機ＣＲの運転中においては、コンプレッサ（図示せず）によって圧縮された高圧の冷媒ガスが、各寒冷ユニットＣＲＵにおいて、蓄冷材ＣＲＬを通って蓄冷材ＣＲＬに蓄冷された寒冷よって冷却された後に、膨張室ＣＲＲに導かれて断熱膨張されることでさらに冷却され、その後、この冷却された冷媒ガスが、蓄冷材ＣＲＬを通って戻され、その際に、冷媒ガスの寒冷を蓄冷材ＣＲＬに残していく、という動作が繰り返されることにより、膨張室ＣＲＲひいては寒冷ステージ部ＣＲＳの温度が徐々に下がっていく。この間、より後段（先端側）の寒冷ユニットＣＲＵほど、寒冷ステージ部ＣＲＳで発生する寒冷の温度が低くなるようにされている。すなわち、本実施形態においては、第２段寒冷ユニットＣＲＵ２の寒冷ステージ部ＣＲＳ（以下、「第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２」ともいう。）で発生する寒冷の温度は、第１段寒冷ユニットＣＲＵ１の寒冷ステージ部ＣＲＳ（以下、「第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１」ともいう。）で発生する寒冷の温度よりも、低くなるようにされている。
なお、極低温冷凍機ＣＲは、寒冷ユニットＣＲＵを１つのみ有する単段式極低温冷凍機として構成されてもよいし、あるいは、寒冷ステージ部ＣＲＳを任意の複数有する多段式極低温冷凍機として構成されてもよい。
なお、極低温冷凍機ＣＲは、寒冷ユニットＣＲＵを１つのみ有する単段式極低温冷凍機として構成されてもよいし、あるいは、寒冷ステージ部ＣＲＳを任意の複数有する多段式極低温冷凍機として構成されてもよい。
【0036】
本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲのコールドヘッドＣＲＨは、真空断熱容器４内に配置されており、極低温冷凍機ＣＲのうちコールドヘッドＣＲＨ以外の部分（モータＣＲＭ、電源等）や、コンプレッサ（図示せず）、インバータ等は、真空断熱容器４の外部に配置されている。これにより、真空断熱容器４内に、極低温冷凍機ＣＲのうちコールドヘッドＣＲＨ以外の部分からの余計な熱が侵入するのを抑制できる。
【0037】
図１～図５に示すように、熱伝導接続部ＴＣは、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）と冷却対象物３とを熱伝導可能に接続している。これにより、冷却対象物３の熱が、熱伝導接続部ＴＣを介して、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）によって、吸熱（ひいては冷却）される。
熱伝導接続部ＴＣは、それぞれ金属等の熱伝導体からなる任意の１つ又は複数の部材から構成されてよい。
本実施形態において、熱伝導接続部ＴＣは、それぞれ金属等の熱伝導体からなる、１つ又は複数（本実施形態では、１つ）の伝熱導体部材ＴＰと、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫと、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭと、蓄冷体２２（すなわち、分割鉄心部２２又は鉄心部材２２）と、を有している。
熱伝導接続部ＴＣは、それぞれ金属等の熱伝導体からなる任意の１つ又は複数の部材から構成されてよい。
本実施形態において、熱伝導接続部ＴＣは、それぞれ金属等の熱伝導体からなる、１つ又は複数（本実施形態では、１つ）の伝熱導体部材ＴＰと、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫと、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭと、蓄冷体２２（すなわち、分割鉄心部２２又は鉄心部材２２）と、を有している。
【0038】
図２において破線で示すように、本実施形態において、真空断熱容器４内には、それぞれ電流リードである第１電流リードＤ１と第２電流リードＤ２とが配置されている。
第１電流リードＤ１の一方側の端は、第１ブスバーＢＢ１に接続されている。第１ブスバーＢＢ１は、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１に接触している。第１電流リードＤ１の他方側の端は、ハーメチック貫通端子Ｅに接続されている。ハーメチック貫通端子Ｅは、真空断熱容器４の壁に取り付けられている。
第２電流リードＤ２は、一方側の端が高温端Ｄ２ａであり、他方側の端が低温端Ｄ２ｂである。第２電流リードＤ２の高温端Ｄ２ａは、第１ブスバーＢＢ１に接続されている。第２電流リードＤ２の低温端Ｄ２ｂは、第２ブスバーＢＢ２に接続されている。第２ブスバーＢＢ２は、超電導コイル３に接続されている。第２電流リードＤ２の低温端Ｄ２ｂは、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２によって冷却される超電導コイル３の端子部によって冷却される。第２電流リードＤ２の高温端Ｄ２ａは、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１によって冷却される。
第１電流リードＤ１の一方側の端は、第１ブスバーＢＢ１に接続されている。第１ブスバーＢＢ１は、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１に接触している。第１電流リードＤ１の他方側の端は、ハーメチック貫通端子Ｅに接続されている。ハーメチック貫通端子Ｅは、真空断熱容器４の壁に取り付けられている。
第２電流リードＤ２は、一方側の端が高温端Ｄ２ａであり、他方側の端が低温端Ｄ２ｂである。第２電流リードＤ２の高温端Ｄ２ａは、第１ブスバーＢＢ１に接続されている。第２電流リードＤ２の低温端Ｄ２ｂは、第２ブスバーＢＢ２に接続されている。第２ブスバーＢＢ２は、超電導コイル３に接続されている。第２電流リードＤ２の低温端Ｄ２ｂは、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２によって冷却される超電導コイル３の端子部によって冷却される。第２電流リードＤ２の高温端Ｄ２ａは、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１によって冷却される。
【0039】
温度センサＴＳは、冷却対象物３、極低温冷凍機ＣＲの寒冷ステージ部ＣＲＳ（好適には、最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２））、熱伝導接続部ＴＣ、及び、電流リードＤ１、Ｄ２（好適には、第２電流リードＤ２）のうち、いずれか１つの温度を検知するように構成されている。なお、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）の温度は、熱伝導接続部ＴＣを介して、素早く冷却対象物３に伝わるため、冷却対象物３、当該寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）、及び、熱伝導接続部ＴＣのそれぞれの温度は、互いにほぼ同等となる傾向がある。温度センサＴＳは、上記の温度の検知を、定期的（所定時間間隔毎）に、あるいは、連続的に、行う。温度センサＴＳによる温度の検知結果は、有線通信及び／又は無線通信により、制御部ＰＳに出力される。
温度センサＴＳは、真空断熱容器４内に配置されると好適であり、温度の検知対象の構成要素（冷却対象物３、寒冷ステージ部ＣＲＳ、熱伝導接続部ＴＣ、又は、電流リードＤ１、Ｄ２）に接触していると、より好適である。
本実施形態においては、図１に示すように、温度センサＴＳは、熱伝導接続部ＴＣ（より具体的には、伝熱導体部材ＴＰ）に接触しており、熱伝導接続部ＴＣ（より具体的には、伝熱導体部材ＴＰ）の温度を検知するように構成されている。
温度センサＴＳは、真空断熱容器４内に配置されると好適であり、温度の検知対象の構成要素（冷却対象物３、寒冷ステージ部ＣＲＳ、熱伝導接続部ＴＣ、又は、電流リードＤ１、Ｄ２）に接触していると、より好適である。
本実施形態においては、図１に示すように、温度センサＴＳは、熱伝導接続部ＴＣ（より具体的には、伝熱導体部材ＴＰ）に接触しており、熱伝導接続部ＴＣ（より具体的には、伝熱導体部材ＴＰ）の温度を検知するように構成されている。
【0040】
制御部ＰＳは、例えばＣＰＵ等の処理装置を含んで構成され、記憶部（図示せず）に記憶されたプログラムを実行することにより、後述の運転方法を行うように構成されている。具体的に、制御部ＰＳは、当該プログラムを実行することにより、以下に説明する種々の処理を行い、それにより、温度センサＴＳによる検知結果に基づいて、極低温冷凍機ＣＲを制御するように、構成されている。制御部ＰＳは、さらに、極低温冷凍機ＣＲに接続されたコンプレッサ及び／又はインバータを制御するように構成されていてもよい。
記憶部（図示せず）は、例えばＲＯＭ及び／又はＲＡＭから構成され、制御部ＰＳが実行するためのプログラム等、様々な情報を記憶する。記憶部は、制御部ＰＳの外部にあってもよいし、制御部ＰＳの内部にあってもよい。
本実施形態において、制御部ＰＳは、図１に示すように、一対の冷却ユニットＲＵに対して１つのみ設けられており、すなわち、１つの制御部ＰＳによって、各冷却ユニットＲＵにおいて、後述の運転方法を行うようにされている。
ただし、制御部ＰＳは、冷却ユニットＲＵ毎に１つずつ設けられてもよく、すなわち、それぞれの制御部ＰＳが、対応する冷却ユニットＲＵにおいて、後述の運転方法を行うようにされていてもよい。
記憶部（図示せず）は、例えばＲＯＭ及び／又はＲＡＭから構成され、制御部ＰＳが実行するためのプログラム等、様々な情報を記憶する。記憶部は、制御部ＰＳの外部にあってもよいし、制御部ＰＳの内部にあってもよい。
本実施形態において、制御部ＰＳは、図１に示すように、一対の冷却ユニットＲＵに対して１つのみ設けられており、すなわち、１つの制御部ＰＳによって、各冷却ユニットＲＵにおいて、後述の運転方法を行うようにされている。
ただし、制御部ＰＳは、冷却ユニットＲＵ毎に１つずつ設けられてもよく、すなわち、それぞれの制御部ＰＳが、対応する冷却ユニットＲＵにおいて、後述の運転方法を行うようにされていてもよい。
【0041】
ここで、本発明の一実施形態に係る運転方法について説明する。この運転方法は、冷却システムＲＳのための運転方法であって、本明細書で説明する任意の実施形態の冷却システムＲＳに用いることができる。
まず、極低温冷凍機ＣＲの電源がＯＮにされる。温度センサＴＳは、定期的（所定時間間隔毎）に、あるいは、連続的に、冷却対象物３、極低温冷凍機ＣＲの寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）、熱伝導接続部ＴＣ、及び、電流リードＤ１、Ｄ２のうち、いずれか１つの温度を検知し、その検知結果を、制御部ＰＳに出力する。
極低温冷凍機ＣＲの運転中において、温度センサＴＳによって検知される温度が所定目標冷却温度ＴＨＬにまで下がった場合、制御部ＰＳは、極低温冷凍機ＣＲの運転を停止する、運転停止処理を行う（運転停止ステップ）。
極低温冷凍機ＣＲの運転停止中において、温度センサＴＳによって検知される温度が、所定目標冷却温度ＴＨＬよりも高い所定運転開始温度ＴＨＨにまで上がった場合、制御部ＰＳは、極低温冷凍機ＣＲの運転を開始する、運転開始処理を行う（運転開始ステップ）。
このように、この運転方法においては、極低温冷凍機ＣＲの電源がＯＮにされた後に、運転停止処理（運転停止ステップ）と運転開始処理（運転開始ステップ）とが、交互に繰り返される。
なお、制御部ＰＳは、例えば、コンプレッサ及び極低温冷凍機ＣＲの電源をＯＦＦ／ＯＮにすることによって、極低温冷凍機ＣＲの運転を停止／開始するようにしてもよい。より具体的に、制御部ＰＳは、コンプレッサの電源をＯＦＦ／ＯＮし、それに応じて、コンプレッサから極低温冷凍機ＣＲの運転の停止／開始の制御が自動で実施され、それにより、極低温冷凍機ＣＲの運転を停止／開始するようにしてもよい。あるいは、コンプレッサ及び極低温冷凍機ＣＲのそれぞれが信号によって制御されるように構成されている場合、制御部ＰＳは、コンプレッサ及び極低温冷凍機ＣＲに対して運転の停止／開始の制御信号を出力し、それにより、極低温冷凍機ＣＲの運転を停止／開始するようにしてもよい。
極低温冷凍機ＣＲの運転中において、極低温冷凍機ＣＲの駆動能力（電源周波数やコンプレッサへの入力電力等）は、一定に維持される。極低温冷凍機ＣＲの駆動効率向上の観点から、運転中における極低温冷凍機ＣＲの電源周波数は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚにされると好適であり、６０Ｈｚにされるとより好適である。一般的に、市販の極低温冷凍機ＣＲにおいては、極低温冷凍機ＣＲに接続されたコンプレッサとモータＣＲＭとが共通の電源周波数５０Ｈまたは６０Ｈｚで運転される。一般的に、冷凍効率は、電源周波数を６０Ｈｚとした場合のほうが良い。コンプレッサ及びモータＣＲＭへの電源入力をインバータで５０Ｈｚ又は６０Ｈｚにすることも考えられる。
まず、極低温冷凍機ＣＲの電源がＯＮにされる。温度センサＴＳは、定期的（所定時間間隔毎）に、あるいは、連続的に、冷却対象物３、極低温冷凍機ＣＲの寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）、熱伝導接続部ＴＣ、及び、電流リードＤ１、Ｄ２のうち、いずれか１つの温度を検知し、その検知結果を、制御部ＰＳに出力する。
極低温冷凍機ＣＲの運転中において、温度センサＴＳによって検知される温度が所定目標冷却温度ＴＨＬにまで下がった場合、制御部ＰＳは、極低温冷凍機ＣＲの運転を停止する、運転停止処理を行う（運転停止ステップ）。
極低温冷凍機ＣＲの運転停止中において、温度センサＴＳによって検知される温度が、所定目標冷却温度ＴＨＬよりも高い所定運転開始温度ＴＨＨにまで上がった場合、制御部ＰＳは、極低温冷凍機ＣＲの運転を開始する、運転開始処理を行う（運転開始ステップ）。
このように、この運転方法においては、極低温冷凍機ＣＲの電源がＯＮにされた後に、運転停止処理（運転停止ステップ）と運転開始処理（運転開始ステップ）とが、交互に繰り返される。
なお、制御部ＰＳは、例えば、コンプレッサ及び極低温冷凍機ＣＲの電源をＯＦＦ／ＯＮにすることによって、極低温冷凍機ＣＲの運転を停止／開始するようにしてもよい。より具体的に、制御部ＰＳは、コンプレッサの電源をＯＦＦ／ＯＮし、それに応じて、コンプレッサから極低温冷凍機ＣＲの運転の停止／開始の制御が自動で実施され、それにより、極低温冷凍機ＣＲの運転を停止／開始するようにしてもよい。あるいは、コンプレッサ及び極低温冷凍機ＣＲのそれぞれが信号によって制御されるように構成されている場合、制御部ＰＳは、コンプレッサ及び極低温冷凍機ＣＲに対して運転の停止／開始の制御信号を出力し、それにより、極低温冷凍機ＣＲの運転を停止／開始するようにしてもよい。
極低温冷凍機ＣＲの運転中において、極低温冷凍機ＣＲの駆動能力（電源周波数やコンプレッサへの入力電力等）は、一定に維持される。極低温冷凍機ＣＲの駆動効率向上の観点から、運転中における極低温冷凍機ＣＲの電源周波数は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚにされると好適であり、６０Ｈｚにされるとより好適である。一般的に、市販の極低温冷凍機ＣＲにおいては、極低温冷凍機ＣＲに接続されたコンプレッサとモータＣＲＭとが共通の電源周波数５０Ｈまたは６０Ｈｚで運転される。一般的に、冷凍効率は、電源周波数を６０Ｈｚとした場合のほうが良い。コンプレッサ及びモータＣＲＭへの電源入力をインバータで５０Ｈｚ又は６０Ｈｚにすることも考えられる。
【0042】
なお、真空断熱容器４内の構成要素には、真空断熱容器４の壁面からの輻射、伝熱の他、真空断熱容器４の外部から真空断熱容器４の内部に延在する部材（電流リードＤ１、Ｄ２等）を介して、侵入熱が加わり得る。冷却対象物３は、このような外部からの侵入熱に起因して、極低温冷凍機ＣＲの運転停止中において温度が上昇し得る。
【0043】
本実施形態の運転方法によれば、極低温冷凍機ＣＲを連続的に運転し続けるのではなく、運転中において冷却対象物３の温度が十分に下がった後は、いったん運転を停止し、冷却対象物３の温度が再び高くなると、運転を再開する、というのを繰り返すので、冷却対象物３を必要以上に継続して冷却するのを抑制でき、ひいては、トータルで見たときの極低温冷凍機ＣＲの駆動エネルギーを効果的に低減することができる。
なお、極低温冷凍機ＣＲを一時的に運転停止する代わりに、例えば、インバータの制御によって極低温冷凍機ＣＲの電源周波数（ひいては、コンプレッサの駆動モータ回転数）を一時的に下げたり、コンプレッサへの入力電力を一時的に下げたりすることにより、極低温冷凍機ＣＲの能力を一時的に下げることも考えられる。しかし、一般的に、極低温冷凍機ＣＲは、電源周波数やコンプレッサへの入力電力等が低い（ひいては、極低温冷凍機ＣＲの能力が低い）ほど、駆動効率（冷却効率）が下がる傾向がある。そのため、上記のように極低温冷凍機ＣＲの能力を一時的に下げる手法では、トータルで見たときに、極低温冷凍機ＣＲの駆動エネルギーをさほど低減できない。
一方、本実施形態の運転方法においては、運転中における極低温冷凍機ＣＲの能力ひいては運転効率は下げずに、運転と運転停止とを交互に行うことにより、トータルで見たときに、極低温冷凍機ＣＲの駆動エネルギー（冷却エネルギー）を効果的に低減することができる。
なお、極低温冷凍機ＣＲを一時的に運転停止する代わりに、例えば、インバータの制御によって極低温冷凍機ＣＲの電源周波数（ひいては、コンプレッサの駆動モータ回転数）を一時的に下げたり、コンプレッサへの入力電力を一時的に下げたりすることにより、極低温冷凍機ＣＲの能力を一時的に下げることも考えられる。しかし、一般的に、極低温冷凍機ＣＲは、電源周波数やコンプレッサへの入力電力等が低い（ひいては、極低温冷凍機ＣＲの能力が低い）ほど、駆動効率（冷却効率）が下がる傾向がある。そのため、上記のように極低温冷凍機ＣＲの能力を一時的に下げる手法では、トータルで見たときに、極低温冷凍機ＣＲの駆動エネルギーをさほど低減できない。
一方、本実施形態の運転方法においては、運転中における極低温冷凍機ＣＲの能力ひいては運転効率は下げずに、運転と運転停止とを交互に行うことにより、トータルで見たときに、極低温冷凍機ＣＲの駆動エネルギー（冷却エネルギー）を効果的に低減することができる。
【0044】
なお、冷却システムＲＳは、常に上述の運転方法によって極低温冷凍機ＣＲの運転の停止／開始を繰り返す場合に限られず、必要に応じて、上述の運転方法によって極低温冷凍機ＣＲの運転の停止／開始を繰り返す場合と、従来のように継続的に極低温冷凍機ＣＲの運転を行う場合とを、切り替えられるようにされていてもよい。
【0045】
所定目標冷却温度ＴＨＬは、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）の冷却負荷が５Ｗとなるときの当該寒冷ステージ部ＣＲＳの温度（例えば、図７の例では、１０Ｋ）以上であると好適であり、最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）の冷却負荷が８Ｗとなるときの当該寒冷ステージ部ＣＲＳの温度（例えば、図７の例では、１２Ｋ）以上であるとより好適である。
図７に例示される極低温冷凍機ＣＲの能力曲線の一例からも分かるように、一般的に、極低温冷凍機ＣＲは、寒冷ステージ部ＣＲＳの温度（ひいては冷却温度）が低くなるほど、極低温冷凍機ＣＲの寒冷ステージ部ＣＲＳの冷却負荷（Ｗ）（ひいては冷却効率）が低くなる傾向がある。寒冷ステージ部ＣＲＳの冷却負荷が０Ｗの場合、それ以上はいかなる条件でも冷えないことを意味している。なお、図７は、電源周波数を５０Ｈｚとした場合の２段式極低温冷凍機ＣＲの能力曲線の一例を示しており、横軸は第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の温度（Ｋ）であり、縦軸は第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２の温度（Ｋ）であり、略縦方向に沿って延在する各曲線は、それぞれ第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の冷却負荷（Ｗ）を示しており、略横方向に沿って延在する各曲線は、それぞれ第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２の冷却負荷（Ｗ）を示している。
したがって、所定目標冷却温度ＴＨＬを上述のように設定することにより、運転中における極低温冷凍機ＣＲの駆動効率（冷却効率）を比較的高く維持することができ、トータルで見たときに、極低温冷凍機ＣＲの駆動エネルギー（冷却エネルギー）をさらに効果的に低減することができる。
同様の観点から、所定目標冷却温度ＴＨＬは、１０Ｋ以上であると好適であり、１２Ｋ以上であるとより好適である。
なお、所定目標冷却温度ＴＨＬは、所定運転開始温度ＴＨＨよりも低い。所定運転開始温度ＴＨＨから所定目標冷却温度ＴＨＬを差し引いた温度（温度差）は、２０Ｋ以上であると好適であり、２５Ｋ以上であるとより好適である。
図７に例示される極低温冷凍機ＣＲの能力曲線の一例からも分かるように、一般的に、極低温冷凍機ＣＲは、寒冷ステージ部ＣＲＳの温度（ひいては冷却温度）が低くなるほど、極低温冷凍機ＣＲの寒冷ステージ部ＣＲＳの冷却負荷（Ｗ）（ひいては冷却効率）が低くなる傾向がある。寒冷ステージ部ＣＲＳの冷却負荷が０Ｗの場合、それ以上はいかなる条件でも冷えないことを意味している。なお、図７は、電源周波数を５０Ｈｚとした場合の２段式極低温冷凍機ＣＲの能力曲線の一例を示しており、横軸は第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の温度（Ｋ）であり、縦軸は第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２の温度（Ｋ）であり、略縦方向に沿って延在する各曲線は、それぞれ第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の冷却負荷（Ｗ）を示しており、略横方向に沿って延在する各曲線は、それぞれ第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２の冷却負荷（Ｗ）を示している。
したがって、所定目標冷却温度ＴＨＬを上述のように設定することにより、運転中における極低温冷凍機ＣＲの駆動効率（冷却効率）を比較的高く維持することができ、トータルで見たときに、極低温冷凍機ＣＲの駆動エネルギー（冷却エネルギー）をさらに効果的に低減することができる。
同様の観点から、所定目標冷却温度ＴＨＬは、１０Ｋ以上であると好適であり、１２Ｋ以上であるとより好適である。
なお、所定目標冷却温度ＴＨＬは、所定運転開始温度ＴＨＨよりも低い。所定運転開始温度ＴＨＨから所定目標冷却温度ＴＨＬを差し引いた温度（温度差）は、２０Ｋ以上であると好適であり、２５Ｋ以上であるとより好適である。
【0046】
本実施形態のように冷却対象物３が超伝導線材を含んで構成されている場合（すなわち、例えば、冷却対象物３が超電導コイル３である場合）、冷却対象物３を構成する超伝導線材を超電導に維持する観点から、所定運転開始温度ＴＨＨは、冷却対象物３を構成する超伝導線材を超電導にすることができる最高温度以下であると好適であり、当該最高温度未満であるとより好適である。また、所定運転開始温度ＴＨＨは、冷却対象物３を構成する超電導線材の垂直磁場において通電電流の略２倍の臨界電流となる温度以下であると好適であり、当該温度未満であるとより好適である。
なお、上述のように、冷却対象物３を構成する超伝導線材は、高温超伝導線材であると、好適である。この場合、所定運転開始温度ＴＨＨは、冷却対象物３を構成する高温超伝導線材を超電導にすることができる最高温度以下であると好適であり、当該最高温度未満であるとより好適である。一般的に、高温超伝導線材を超電導にすることができる最高温度は、高温超伝導線材を構成する材料に依って異なり得るが、例えば、約７７Ｋである。一方、一般的な超電導線材（低温超電導線材）を超電導にすることができる最高温度は、低温超伝導線材を構成する材料に依って異なり得るが、例えば、約４Ｋである。冷却対象物３を構成する超伝導線材が高温超伝導線材であることにより、仮に冷却対象物３を構成する超伝導線材が低温超伝導線材である場合に比べて、冷却対象物３を構成する超伝導線材を超電導に維持しながらも運転中における極低温冷凍機ＣＲの冷却温度をより高い温度に維持することが可能になり、ひいては、運転中における極低温冷凍機ＣＲの駆動効率（冷却効率）をより高く維持することができ、運転時間の短縮も可能になり、極低温冷凍機ＣＲの駆動エネルギー（冷却エネルギー）をさらに効果的に低減することができる。
なお、上述のように、冷却対象物３を構成する超伝導線材は、高温超伝導線材であると、好適である。この場合、所定運転開始温度ＴＨＨは、冷却対象物３を構成する高温超伝導線材を超電導にすることができる最高温度以下であると好適であり、当該最高温度未満であるとより好適である。一般的に、高温超伝導線材を超電導にすることができる最高温度は、高温超伝導線材を構成する材料に依って異なり得るが、例えば、約７７Ｋである。一方、一般的な超電導線材（低温超電導線材）を超電導にすることができる最高温度は、低温超伝導線材を構成する材料に依って異なり得るが、例えば、約４Ｋである。冷却対象物３を構成する超伝導線材が高温超伝導線材であることにより、仮に冷却対象物３を構成する超伝導線材が低温超伝導線材である場合に比べて、冷却対象物３を構成する超伝導線材を超電導に維持しながらも運転中における極低温冷凍機ＣＲの冷却温度をより高い温度に維持することが可能になり、ひいては、運転中における極低温冷凍機ＣＲの駆動効率（冷却効率）をより高く維持することができ、運転時間の短縮も可能になり、極低温冷凍機ＣＲの駆動エネルギー（冷却エネルギー）をさらに効果的に低減することができる。
【0047】
上述のように、本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）と冷却対象物３とを熱伝導可能に接続している熱伝導接続部ＴＣは、蓄冷体２２を有している（図２）。すなわち、蓄冷体２２は、当該寒冷ステージ部ＣＲＳと冷却対象物３とに熱伝導可能に接続されている。
蓄冷体２２は、金属等の熱伝導体から構成されており、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）で発生する寒冷（顕熱）の一部を蓄えることができるように構成されている。上述のように、本実施形態において、蓄冷体２２は、分割鉄心部２２又は鉄心部材２２であり、鉄を含んで構成されている。
蓄冷体２２があることにより、蓄冷体２２は、極低温冷凍機ＣＲの運転中において最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）から発生する寒冷の一部を蓄え、極低温冷凍機ＣＲの運転停止中においては、自身がそれまで蓄えた寒冷を使って冷却対象物３を冷却し続けることができる。これにより、極低温冷凍機ＣＲの運転停止中における冷却対象物３の温度上昇を抑制でき、ひいては、極低温冷凍機ＣＲの運転停止時間を増大でき、極低温冷凍機ＣＲの運転及び運転停止（発停）の回数を低減できる。これにより、極低温冷凍機ＣＲの運転及び運転停止（発停）の繰り返しにより冷却システムＲＳの電気部品等に掛かり得る負担を抑制でき、冷却システムＲＳの寿命を向上できる。
ただし、蓄冷体２２は、設けられていなくてもよい。
蓄冷体２２は、金属等の熱伝導体から構成されており、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）で発生する寒冷（顕熱）の一部を蓄えることができるように構成されている。上述のように、本実施形態において、蓄冷体２２は、分割鉄心部２２又は鉄心部材２２であり、鉄を含んで構成されている。
蓄冷体２２があることにより、蓄冷体２２は、極低温冷凍機ＣＲの運転中において最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）から発生する寒冷の一部を蓄え、極低温冷凍機ＣＲの運転停止中においては、自身がそれまで蓄えた寒冷を使って冷却対象物３を冷却し続けることができる。これにより、極低温冷凍機ＣＲの運転停止中における冷却対象物３の温度上昇を抑制でき、ひいては、極低温冷凍機ＣＲの運転停止時間を増大でき、極低温冷凍機ＣＲの運転及び運転停止（発停）の回数を低減できる。これにより、極低温冷凍機ＣＲの運転及び運転停止（発停）の繰り返しにより冷却システムＲＳの電気部品等に掛かり得る負担を抑制でき、冷却システムＲＳの寿命を向上できる。
ただし、蓄冷体２２は、設けられていなくてもよい。
【0048】
蓄冷体２２は、冷却対象物３よりも、熱容量（顕熱容量）が大きいと、好適である。一般的に、熱容量が大きいほど、寒冷を蓄える性能（蓄冷性能）が高くなる傾向がある。よって、蓄冷体２２が冷却対象物３よりも大きな熱容量（顕熱容量）を有することにより、蓄冷体２２の蓄冷性能を向上でき、ひいては、極低温冷凍機ＣＲの運転停止中における冷却対象物３の温度上昇をさらに抑制でき、ひいては、極低温冷凍機ＣＲの運転停止時間を増大でき、極低温冷凍機ＣＲの運転及び運転停止（発停）の回数をさらに低減できる。
同様の観点から、蓄冷体２２は、冷却対象物３よりも、体積が大きいと、好適である。
同様の観点から、蓄冷体２２は、冷却対象物３よりも、体積が大きいと、好適である。
【0049】
上述のように、本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）と冷却対象物３とを熱伝導可能に接続している熱伝導接続部ＴＣは、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫを有している（図２、図４、図５）。すなわち、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫは、当該寒冷ステージ部ＣＲＳと冷却対象物３とに熱伝導可能に接続されている。
均熱部材ＳＫは、寒冷を蓄冷体２２にすばやく均等に伝える機能を有している。均熱部材ＳＫは、金属等の熱伝導体から構成されており、熱伝導率、入手性、加工性、価格等の観点から、銅（例えば、純銅（無酸素銅））から構成されていると好適である。均熱部材ＳＫは、本実施形態のように、板状に構成されていると、寒冷を均等に伝えやすくなるので、好適である。
図４～図５に示すように、本実施形態において、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫは、蓄冷体２２を環状に囲っており、具体的には、蓄冷体２２の外周面に全周にわたって接触している。
さらに具体的に、本実施形態において、蓄冷体２２は、図５に示すように、軸線Ｏを中心軸線とする略直方体形状をなしており、蓄冷体２２の４つの側面２２４が、軸線Ｏの外周側に位置している。蓄冷体２２の４つの側面２２４のうちの第１側面２２４ａ及び第４側面２２４ｄは、軸線方向ＡＤ及び奥行方向ＤＤに平行である。第１側面２２４ａは、第４側面２２４ｄよりも縦方向第２側ＶＤ２に位置している。第１側面２２４ａは縦方向第２側ＶＤ２（本実施形態では下側）を向いており、第４側面２２４ｄは縦方向第１側ＶＤ１（本実施形態では上側）を向いている。蓄冷体２２の４つの側面２２４のうちの第２側面２２４ｂ及び第３側面２２４ｃは、軸線方向ＡＤ及び縦方向ＶＤに平行であり、互いから奥行方向ＤＤに離間している。第２側面２２４ｂ及び第３側面２２４ｃは、それぞれ、奥行方向ＤＤにおいて軸線Ｏとは反対側を向いている。
本実施形態において、４つの均熱部材ＳＫは、それぞれ板状をなしており、それぞれ蓄冷体２２の４つの側面２２４に外周側から接触している。４つの均熱部材ＳＫのうちの第１均熱部材ＳＫａ及び第４均熱部材ＳＫｄは、それぞれ、蓄冷体２２の第１側面２２４ａ及び第４側面２２４ｄと平行に指向されており、蓄冷体２２の第１側面２２４ａ及び第４側面２２４ｄに接触（面接触）している。４つの均熱部材ＳＫのうちの第２均熱部材ＳＫｂ及び第３均熱部材ＳＫｃは、それぞれ、蓄冷体２２の第２側面２２４ｂ及び第３側面２２４ｃと平行に指向されており、蓄冷体２２の第２側面２２４ｂ及び第３側面２２４ｃに接触（面接触）している。これら４つの均熱部材ＳＫどうしは、互いにそれぞれの端部どうしで接触しており、それにより、これら４つの均熱部材ＳＫは、環状をなしている。
本実施形態では、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫが、蓄冷体２２の外周面に全周にわたって接触しているので、これらの均熱部材ＳＫによって、極低温冷凍機ＣＲ側から伝わる寒冷を、蓄冷体２２に全周にわたってすばやく均等に伝えることができる（言い換えれば、蓄冷体２２の均熱化がしやすくなる）とともに、急激な温度変化を抑制することができ、安定して蓄冷体２２による蓄冷をすることができる。これにより、極低温冷凍機ＣＲの運転中において、より効果的かつ安定的に、蓄冷体２２による蓄冷を行うことができる。
均熱部材ＳＫは、寒冷を蓄冷体２２にすばやく均等に伝える機能を有している。均熱部材ＳＫは、金属等の熱伝導体から構成されており、熱伝導率、入手性、加工性、価格等の観点から、銅（例えば、純銅（無酸素銅））から構成されていると好適である。均熱部材ＳＫは、本実施形態のように、板状に構成されていると、寒冷を均等に伝えやすくなるので、好適である。
図４～図５に示すように、本実施形態において、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫは、蓄冷体２２を環状に囲っており、具体的には、蓄冷体２２の外周面に全周にわたって接触している。
さらに具体的に、本実施形態において、蓄冷体２２は、図５に示すように、軸線Ｏを中心軸線とする略直方体形状をなしており、蓄冷体２２の４つの側面２２４が、軸線Ｏの外周側に位置している。蓄冷体２２の４つの側面２２４のうちの第１側面２２４ａ及び第４側面２２４ｄは、軸線方向ＡＤ及び奥行方向ＤＤに平行である。第１側面２２４ａは、第４側面２２４ｄよりも縦方向第２側ＶＤ２に位置している。第１側面２２４ａは縦方向第２側ＶＤ２（本実施形態では下側）を向いており、第４側面２２４ｄは縦方向第１側ＶＤ１（本実施形態では上側）を向いている。蓄冷体２２の４つの側面２２４のうちの第２側面２２４ｂ及び第３側面２２４ｃは、軸線方向ＡＤ及び縦方向ＶＤに平行であり、互いから奥行方向ＤＤに離間している。第２側面２２４ｂ及び第３側面２２４ｃは、それぞれ、奥行方向ＤＤにおいて軸線Ｏとは反対側を向いている。
本実施形態において、４つの均熱部材ＳＫは、それぞれ板状をなしており、それぞれ蓄冷体２２の４つの側面２２４に外周側から接触している。４つの均熱部材ＳＫのうちの第１均熱部材ＳＫａ及び第４均熱部材ＳＫｄは、それぞれ、蓄冷体２２の第１側面２２４ａ及び第４側面２２４ｄと平行に指向されており、蓄冷体２２の第１側面２２４ａ及び第４側面２２４ｄに接触（面接触）している。４つの均熱部材ＳＫのうちの第２均熱部材ＳＫｂ及び第３均熱部材ＳＫｃは、それぞれ、蓄冷体２２の第２側面２２４ｂ及び第３側面２２４ｃと平行に指向されており、蓄冷体２２の第２側面２２４ｂ及び第３側面２２４ｃに接触（面接触）している。これら４つの均熱部材ＳＫどうしは、互いにそれぞれの端部どうしで接触しており、それにより、これら４つの均熱部材ＳＫは、環状をなしている。
本実施形態では、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫが、蓄冷体２２の外周面に全周にわたって接触しているので、これらの均熱部材ＳＫによって、極低温冷凍機ＣＲ側から伝わる寒冷を、蓄冷体２２に全周にわたってすばやく均等に伝えることができる（言い換えれば、蓄冷体２２の均熱化がしやすくなる）とともに、急激な温度変化を抑制することができ、安定して蓄冷体２２による蓄冷をすることができる。これにより、極低温冷凍機ＣＲの運転中において、より効果的かつ安定的に、蓄冷体２２による蓄冷を行うことができる。
【0050】
ただし、蓄冷体２２及び均熱部材ＳＫは、任意の形状をなしていてよい。
また、１つ又は複数の均熱部材ＳＫは、蓄冷体２２の任意の部分に接触していてよい。
また、１つ又は複数の均熱部材ＳＫは、蓄冷体２２の任意の部分に接触していてよい。
【0051】
図１～図２に示すように、本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲのコールドヘッドＣＲＨは、軸線方向ＡＤに延在している。コールドヘッドＣＲＨの先端は、軸線方向内側ＡＤＩを向いている。
ただし、極低温冷凍機ＣＲのコールドヘッドＣＲＨは、任意の向きに指向されてよい。
ただし、極低温冷凍機ＣＲのコールドヘッドＣＲＨは、任意の向きに指向されてよい。
【0052】
図１～図２に示すように、本実施形態において、分割鉄心コイル組立体５は、コールドヘッドＣＲＨよりも、縦方向第１側ＶＤ１に位置している。また、本実施形態において、分割鉄心コイル組立体５は、コールドヘッドＣＲＨよりも、軸線方向内側ＡＤＩに位置している。
ただし、極低温冷凍機ＣＲのコールドヘッドＣＲＨと分割鉄心コイル組立体５との位置関係は、任意でよい。
ただし、極低温冷凍機ＣＲのコールドヘッドＣＲＨと分割鉄心コイル組立体５との位置関係は、任意でよい。
【0053】
上述のように、本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）と冷却対象物３とを熱伝導可能に接続している熱伝導接続部ＴＣは、１つ又は複数（本実施形態では、１つ）の伝熱導体部材ＴＰを有している。すなわち、１つ又は複数（本実施形態では、１つ）の伝熱導体部材ＴＰは、当該寒冷ステージ部ＣＲＳと冷却対象物３とに熱伝導可能に接続されている。
伝熱導体部材ＴＰは、金属等の熱伝導体から構成されており、熱伝導率、入手性、加工性、価格等の観点から、銅（例えば、純銅（無酸素銅））から構成されていると好適である。伝熱導体部材ＴＰは、本実施形態のように、板状に構成されていると、寒冷を均等に伝えやすくなるので、好適である。
より具体的に、伝熱導体部材ＴＰは、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）と、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ）とに、接触しており（図２）、ひいては、これらを熱伝導可能に接続している。これにより、当該寒冷ステージ部ＣＲＳから発生した寒冷は、伝熱導体部材ＴＰを介して、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ）に伝わるようにされている。
本実施形態において、伝熱導体部材ＴＰは、略縦方向ＶＤに沿って延在しており、伝熱導体部材ＴＰの下端部が極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）の先端面に接触（面接触）しており、伝熱導体部材ＴＰの上端部が１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ）に接触（面接触）している（図２）。
ただし、伝熱導体部材ＴＰの形状や延在方向は、任意でよい。
また、伝熱導体部材ＴＰは設けられていなくてもよく、例えば、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）と、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つとが、直接接触していてもよい。
伝熱導体部材ＴＰは、金属等の熱伝導体から構成されており、熱伝導率、入手性、加工性、価格等の観点から、銅（例えば、純銅（無酸素銅））から構成されていると好適である。伝熱導体部材ＴＰは、本実施形態のように、板状に構成されていると、寒冷を均等に伝えやすくなるので、好適である。
より具体的に、伝熱導体部材ＴＰは、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）と、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ）とに、接触しており（図２）、ひいては、これらを熱伝導可能に接続している。これにより、当該寒冷ステージ部ＣＲＳから発生した寒冷は、伝熱導体部材ＴＰを介して、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ）に伝わるようにされている。
本実施形態において、伝熱導体部材ＴＰは、略縦方向ＶＤに沿って延在しており、伝熱導体部材ＴＰの下端部が極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）の先端面に接触（面接触）しており、伝熱導体部材ＴＰの上端部が１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ）に接触（面接触）している（図２）。
ただし、伝熱導体部材ＴＰの形状や延在方向は、任意でよい。
また、伝熱導体部材ＴＰは設けられていなくてもよく、例えば、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）と、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つとが、直接接触していてもよい。
【0054】
上述のように、本実施形態において、極低温冷凍機ＣＲにおける最も後段（最も先端側）の寒冷ステージ部ＣＲＳ（本実施形態では、第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２）と冷却対象物３とを熱伝導可能に接続している熱伝導接続部ＴＣは、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭを有している（図２）。すなわち、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭは、当該寒冷ステージ部ＣＲＳと冷却対象物３とに熱伝導可能に接続されている。より具体的に、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭは、それぞれ、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つと冷却対象物３とに接触している。
冷却導体部材ＰＭは、金属等の熱伝導体から構成されており、熱伝導率、入手性、加工性、価格等の観点から、銅（例えば、純銅（無酸素銅））から構成されていると好適である。冷却導体部材ＰＭは、本実施形態のように、板状に構成されていると、寒冷を均等に伝えやすくなるので、好適である。
より具体的に、熱伝導接続部ＴＣは、それぞれ冷却導体部材ＰＭとして、第１冷却導体部材ＰＭａと第２冷却導体部材ＰＭｂとを有している。
冷却導体部材ＰＭは、金属等の熱伝導体から構成されており、熱伝導率、入手性、加工性、価格等の観点から、銅（例えば、純銅（無酸素銅））から構成されていると好適である。冷却導体部材ＰＭは、本実施形態のように、板状に構成されていると、寒冷を均等に伝えやすくなるので、好適である。
より具体的に、熱伝導接続部ＴＣは、それぞれ冷却導体部材ＰＭとして、第１冷却導体部材ＰＭａと第２冷却導体部材ＰＭｂとを有している。
【0055】
第１冷却導体部材ＰＭａは、軸線方向ＡＤにおいて蓄冷体２２と冷却対象物３との間に配置されており、蓄冷体２２と冷却対象物３とに接触（面接触）している。
より具体的に、本実施形態においては、図１、図２、図５に示すように、蓄冷体２２の外周面２２１は、環状の段差部２２１１を有している。段差部２２１１は、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って全周にわたって延在している。段差部２２１１は、軸線方向内側ＡＤＩに面している。段差部２２１１は、軸直方向内側に凹んでいる。具体的に、段差部２２１１は、軸直方向ＯＤに略平行であるとともに軸線方向内側ＡＤＩを向く軸直方向面２２１１ａと、軸直方向面２２１１ａから蓄冷体２２の軸線方向内側ＡＤＩの端面２２３まで軸線方向ＡＤに略平行に延在する軸線方向面２２１１ｂと、からなる。冷却対象物３は、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って全周にわたって延在してなる環状に構成されており、段差部２２１１内に配置されている。具体的に、冷却対象物３は、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って、段差部２２１１に巻かれている。
一方、第１冷却導体部材ＰＭａは、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って全周にわたって延在してなる環状に構成されている。第１冷却導体部材ＰＭａの軸線方向外側ＡＤＯの面は、蓄冷体２２の段差部２２１１の軸直方向面２２１１ａに接触しており、第１冷却導体部材ＰＭａの軸線方向内側ＡＤＩの面は、冷却対象物３の軸線方向外側ＡＤＯの面に接触している。段差部２２１１の軸線方向面２２１１ｂは、第１冷却導体部材ＰＭａ及び冷却対象物３の内周側に位置している。また、各均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第２均熱部材ＳＫｂ、第３均熱部材ＳＫｃ、第４均熱部材ＳＫｄ）は、蓄冷体２２の段差部２２１１の軸直方向面２２１１ａを超えて軸線方向内側ＡＤＩへ延在している。各均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ、第２均熱部材ＳＫｂ、第３均熱部材ＳＫｃ）は、第１冷却導体部材ＰＭａに接触している。
図６に示すように、第１冷却導体部材ＰＭａと第１冷却導体部材ＰＭａに接触している均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ）とは、互いにねじ等の固定部材Ｆによって固定されていてもよい。本実施形態において、第１均熱部材ＳＫａは、その軸線方向内側ＡＤＩの端面が、軸線方向ＡＤにおいて、蓄冷体２２の段差部２２１１の軸直方向面２２１１ａと略同じ位置に位置している。第１冷却導体部材ＰＭａは、冷却対象物３よりも縦方向第２側ＶＤ２において、第１均熱部材ＳＫａの軸線方向内側ＡＤＩの端面に、軸線方向内側ＡＤＩから接触しており、そこで、固定部材Ｆによって第１均熱部材ＳＫａに固定されている。
より具体的に、本実施形態においては、図１、図２、図５に示すように、蓄冷体２２の外周面２２１は、環状の段差部２２１１を有している。段差部２２１１は、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って全周にわたって延在している。段差部２２１１は、軸線方向内側ＡＤＩに面している。段差部２２１１は、軸直方向内側に凹んでいる。具体的に、段差部２２１１は、軸直方向ＯＤに略平行であるとともに軸線方向内側ＡＤＩを向く軸直方向面２２１１ａと、軸直方向面２２１１ａから蓄冷体２２の軸線方向内側ＡＤＩの端面２２３まで軸線方向ＡＤに略平行に延在する軸線方向面２２１１ｂと、からなる。冷却対象物３は、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って全周にわたって延在してなる環状に構成されており、段差部２２１１内に配置されている。具体的に、冷却対象物３は、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って、段差部２２１１に巻かれている。
一方、第１冷却導体部材ＰＭａは、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って全周にわたって延在してなる環状に構成されている。第１冷却導体部材ＰＭａの軸線方向外側ＡＤＯの面は、蓄冷体２２の段差部２２１１の軸直方向面２２１１ａに接触しており、第１冷却導体部材ＰＭａの軸線方向内側ＡＤＩの面は、冷却対象物３の軸線方向外側ＡＤＯの面に接触している。段差部２２１１の軸線方向面２２１１ｂは、第１冷却導体部材ＰＭａ及び冷却対象物３の内周側に位置している。また、各均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第２均熱部材ＳＫｂ、第３均熱部材ＳＫｃ、第４均熱部材ＳＫｄ）は、蓄冷体２２の段差部２２１１の軸直方向面２２１１ａを超えて軸線方向内側ＡＤＩへ延在している。各均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ、第２均熱部材ＳＫｂ、第３均熱部材ＳＫｃ）は、第１冷却導体部材ＰＭａに接触している。
図６に示すように、第１冷却導体部材ＰＭａと第１冷却導体部材ＰＭａに接触している均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つ（本実施形態では、第１均熱部材ＳＫａ）とは、互いにねじ等の固定部材Ｆによって固定されていてもよい。本実施形態において、第１均熱部材ＳＫａは、その軸線方向内側ＡＤＩの端面が、軸線方向ＡＤにおいて、蓄冷体２２の段差部２２１１の軸直方向面２２１１ａと略同じ位置に位置している。第１冷却導体部材ＰＭａは、冷却対象物３よりも縦方向第２側ＶＤ２において、第１均熱部材ＳＫａの軸線方向内側ＡＤＩの端面に、軸線方向内側ＡＤＩから接触しており、そこで、固定部材Ｆによって第１均熱部材ＳＫａに固定されている。
【0056】
第２冷却導体部材ＰＭｂは、冷却対象物３の軸線方向内側ＡＤＩに配置されており、冷却対象物３に接触（面接触）している。
より具体的に、本実施形態においては、図１、図２、図５に示すように、第２冷却導体部材ＰＭｂは、軸直方向ＯＤに略平行である軸直方向板状部ＰＭｂａと、軸直方向板状部ＰＭｂａの縦方向第２側ＶＤ２の端部から軸線方向外側ＡＤＯへ延在する軸線方向板状部ＰＭｂｂと、からなる。
冷却対象物３の軸線方向内側ＡＤＩの面と蓄冷体２２の軸線方向内側ＡＤＩの端面２２３とは、面一である。第２冷却導体部材ＰＭｂの軸直方向板状部ＰＭｂａの軸線方向外側ＡＤＯの面は、冷却対象物３の軸線方向内側ＡＤＩの面と蓄冷体２２の軸線方向内側ＡＤＩの端面２２３とに接触している。
第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂは、第１均熱部材ＳＫａの縦方向第２側ＶＤ２に位置しており、第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂの縦方向第１側ＶＤ１の面が、第１均熱部材ＳＫａの縦方向第２側ＶＤ２の面に接触している。第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂは、伝熱導体部材ＴＰよりも軸線方向内側ＡＤＩに位置している。本実施形態において、第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂは、伝熱導体部材ＴＰから離間しているが、第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂは、伝熱導体部材ＴＰと接触していてもよい。
また、第２冷却導体部材ＰＭｂは、軸線方向板状部ＰＭｂｂを有していなくてもよい。
より具体的に、本実施形態においては、図１、図２、図５に示すように、第２冷却導体部材ＰＭｂは、軸直方向ＯＤに略平行である軸直方向板状部ＰＭｂａと、軸直方向板状部ＰＭｂａの縦方向第２側ＶＤ２の端部から軸線方向外側ＡＤＯへ延在する軸線方向板状部ＰＭｂｂと、からなる。
冷却対象物３の軸線方向内側ＡＤＩの面と蓄冷体２２の軸線方向内側ＡＤＩの端面２２３とは、面一である。第２冷却導体部材ＰＭｂの軸直方向板状部ＰＭｂａの軸線方向外側ＡＤＯの面は、冷却対象物３の軸線方向内側ＡＤＩの面と蓄冷体２２の軸線方向内側ＡＤＩの端面２２３とに接触している。
第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂは、第１均熱部材ＳＫａの縦方向第２側ＶＤ２に位置しており、第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂの縦方向第１側ＶＤ１の面が、第１均熱部材ＳＫａの縦方向第２側ＶＤ２の面に接触している。第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂは、伝熱導体部材ＴＰよりも軸線方向内側ＡＤＩに位置している。本実施形態において、第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂは、伝熱導体部材ＴＰから離間しているが、第２冷却導体部材ＰＭｂの軸線方向板状部ＰＭｂｂは、伝熱導体部材ＴＰと接触していてもよい。
また、第２冷却導体部材ＰＭｂは、軸線方向板状部ＰＭｂｂを有していなくてもよい。
【0057】
このように、１つ又は複数（本実施形態では、２つ）の冷却導体部材ＰＭは、１つ又は複数（本実施形態では、４つ）の均熱部材ＳＫのうちの少なくとも１つと冷却対象物３とに接触しているので、極低温冷凍機ＣＲの運転中においては、極低温冷凍機ＣＲ側から均熱部材ＳＫを介して伝わった寒冷が、各冷却導体部材ＰＭを介して冷却対象物３に伝わることができる。これにより、より均等かつ効率的に、冷却対象物３を冷却することができる。
また、極低温冷凍機ＣＲの運転停止中においては、蓄冷体２２で蓄えられた寒冷が、第１冷却導体部材ＰＭａを介して冷却対象物３に伝わる。
また、極低温冷凍機ＣＲの運転停止中においては、蓄冷体２２で蓄えられた寒冷が、第１冷却導体部材ＰＭａを介して冷却対象物３に伝わる。
【0058】
ただし、各冷却導体部材ＰＭは、均熱部材ＳＫ及び冷却対象物３に接触している限り、その形状や位置等は任意でよい。
寒冷が均熱部材ＳＫから冷却導体部材ＰＭを介して冷却対象物３に効率的に伝わるようにする観点から、各冷却導体部材ＰＭは、本実施形態のように、少なくとも１つの均熱部材ＳＫに接触しているとともに、冷却対象物３の軸線方向ＡＤのいずれか一方側の端面と接触（面接触）していると、好適である。これにより、冷却導体部材ＰＭと冷却対象物３との接触面積を増やすことができ、ひいては、寒冷が均熱部材ＳＫから冷却導体部材ＰＭを介して冷却対象物３にさらに効率的に伝わるようにすることができる。
寒冷が均熱部材ＳＫから冷却導体部材ＰＭを介して冷却対象物３に効率的に伝わるようにする観点から、各冷却導体部材ＰＭは、本実施形態のように、少なくとも１つの均熱部材ＳＫに接触しているとともに、冷却対象物３の軸線方向ＡＤのいずれか一方側の端面と接触（面接触）していると、好適である。これにより、冷却導体部材ＰＭと冷却対象物３との接触面積を増やすことができ、ひいては、寒冷が均熱部材ＳＫから冷却導体部材ＰＭを介して冷却対象物３にさらに効率的に伝わるようにすることができる。
【0059】
輻射シールドＳＨは、内部に輻射シールド空間ＳＨＲを区画している。輻射シールド空間ＳＨＲ内には、冷却対象物３と、極低温冷凍機ＣＲの一部と、熱伝導接続部ＴＣと、温度センサＴＳとが、配置されている。本実施形態において、輻射シールドＳＨは、極低温冷凍機ＣＲの第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１に接続（接触）されており、それにより、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１で発生する寒冷が輻射シールドＳＨに伝わることができるようにされている。輻射シールドＳＨは、輻射シールドＳＨの外部からの輻射熱が輻射シールド空間ＳＨＲ内に侵入するのを抑制するように、構成されている。極低温冷凍機ＣＲのコールドヘッドＣＲＨのうち、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１よりも後段側（先端側）の部分（本実施形態では、第２段寒冷ユニットＣＲＵ）は、輻射シールド空間ＳＨＲ内に配置されている。
輻射シールドＳＨは、その壁（例えば、その外面）の一部又は全部に積層断熱材を有していると、好適である。積層断熱材は、例えば、金属蒸着樹脂フィルムと樹脂網を複数枚積層することにより構成させる。真空断熱容器４の本体を構成する材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼、複合材のガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等が挙げられる。
ただし、輻射シールドＳＨは、設けられなくてもよい。
輻射シールドＳＨは、その壁（例えば、その外面）の一部又は全部に積層断熱材を有していると、好適である。積層断熱材は、例えば、金属蒸着樹脂フィルムと樹脂網を複数枚積層することにより構成させる。真空断熱容器４の本体を構成する材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼、複合材のガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等が挙げられる。
ただし、輻射シールドＳＨは、設けられなくてもよい。
【0060】
本実施形態の冷却システムＲＳ及び磁場発生装置１においては、磁場発生装置１が超電導コイル３を備えているので、仮に磁場発生装置１が超電導コイル３の代わりに通常の銅コイルを備えた場合と比べて、作業空間６において、より強い磁場を発生させることができる。
また、本実施形態の磁場発生装置１によれば、磁場発生装置１が鉄心２を備えているので、仮に磁場発生装置１が鉄心２を備えない場合に比べて、超電導コイル３の製作に使用される超電導体の使用量を低減しつつ、強磁場を発生させることが可能であるため、超電導体を低減でき、ひいては、コストを低減できる。超電導体は、一般的に高価であるため、超電導体低減によるコスト低減の効果は大きいといえる。
また、本実施形態によれば、磁場発生装置１の鉄心２が、ヨーク２１を有しているので、仮に鉄心２がヨーク２１を有しない場合に比べて、磁気回路抵抗を低減でき、磁束を増加できる。
また、本実施形態によれば、上述のように、鉄心２がヨーク２１と一対の分割鉄心部２２とに分割され、各分割鉄心コイル組立体５が各真空断熱容器４にそれぞれ収容されており、ヨーク２１は、一対の真空断熱容器４の外に配置されている。よって、仮に、分割されていない略Ｃ字状の鉄心と当該鉄心の一対の端部に巻かれた一対の超電導コイルとの全体を真空断熱容器に収容するようにした場合に比べて、真空断熱容器４を小型化することができる。それにより、外部からの熱侵入を低減でき、ひいては、省エネが可能となる。
なお、仮に、分割されていない略Ｃ字状の鉄心を用いる場合において、真空断熱容器を小型化するためには、真空断熱容器が当該鉄心の一対の端部の周りを周回する一対の超電導コイルのみを収容するように、真空断熱容器をドーナツ式に構成することも考えられる。しかし、その場合は、鉄心と超電導コイルとの間に真空断熱容器の壁が介在することになり、すなわち鉄心と超電導コイルとが離間するため、その分、超電導コイルの周長が長くなるため、超電導コイルの使用量が多くなり、コスト増につながる。また、鉄心と超電導コイルとが離間する分、漏れ磁束が増えるため、必要な超電導体の使用量が多くなり、コスト増につながる。その点、本実施形態によれば、鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）に、真空断熱容器の壁を介さずに、直接、超電導コイル３を巻いており、ひいては鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）と超電導コイル３とを接触させて両者間の距離を無くしているので、上述のように真空断熱容器をドーナツ式にした場合に比べて、超電導コイル３の周長を短くすることができ、ひいては、超電導体を低減でき、コストを低減できる。また、鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）と超電導コイル３とを接触させて両者間の距離を無くしているので、上述のように真空断熱容器をドーナツ式にした場合に比べて、漏れ磁束を低減でき、ひいては、超電導体を低減でき、コストを低減できる。また、鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）と超電導コイル３とを（冷却導体部材ＰＭを介して）接触させているので、上述のように真空断熱容器をドーナツ式にした場合に比べて、鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）の蓄冷効果を利用して、超電導コイル３の温度上昇を抑制できるので、極低温冷凍機ＣＲの冷却負担を軽減できるほか、超電導コイルを十分に冷却できることで超電導体の能力を有効に利用できる。
また、本実施形態によれば、図６に示すように、各分割鉄心コイル組立体５において、通電時に、超電導コイル３に軸線方向外側ＡＤＯに向かって作用するローレンツ力（図６の黒矢印）と、分割鉄心部２２に軸線方向内側ＡＤＩに向かって作用する電磁力（図６の白抜き矢印）とが、相殺するため、分割鉄心コイル組立体５に作用する軸線方向ＡＤの力が小さくなる。そのため、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４に対して支持するための支持構造を簡易化することが可能になる。ひいては、外部から支持構造を介した超電導コイル３への熱侵入を低減することが可能になり、ひいては、極低温冷凍機ＣＲの冷却負担を軽減できるほか、超電導コイルを十分に冷却できることで超電導体の能力を有効に利用できる。
また、本実施形態の磁場発生装置１によれば、磁場発生装置１が鉄心２を備えているので、仮に磁場発生装置１が鉄心２を備えない場合に比べて、超電導コイル３の製作に使用される超電導体の使用量を低減しつつ、強磁場を発生させることが可能であるため、超電導体を低減でき、ひいては、コストを低減できる。超電導体は、一般的に高価であるため、超電導体低減によるコスト低減の効果は大きいといえる。
また、本実施形態によれば、磁場発生装置１の鉄心２が、ヨーク２１を有しているので、仮に鉄心２がヨーク２１を有しない場合に比べて、磁気回路抵抗を低減でき、磁束を増加できる。
また、本実施形態によれば、上述のように、鉄心２がヨーク２１と一対の分割鉄心部２２とに分割され、各分割鉄心コイル組立体５が各真空断熱容器４にそれぞれ収容されており、ヨーク２１は、一対の真空断熱容器４の外に配置されている。よって、仮に、分割されていない略Ｃ字状の鉄心と当該鉄心の一対の端部に巻かれた一対の超電導コイルとの全体を真空断熱容器に収容するようにした場合に比べて、真空断熱容器４を小型化することができる。それにより、外部からの熱侵入を低減でき、ひいては、省エネが可能となる。
なお、仮に、分割されていない略Ｃ字状の鉄心を用いる場合において、真空断熱容器を小型化するためには、真空断熱容器が当該鉄心の一対の端部の周りを周回する一対の超電導コイルのみを収容するように、真空断熱容器をドーナツ式に構成することも考えられる。しかし、その場合は、鉄心と超電導コイルとの間に真空断熱容器の壁が介在することになり、すなわち鉄心と超電導コイルとが離間するため、その分、超電導コイルの周長が長くなるため、超電導コイルの使用量が多くなり、コスト増につながる。また、鉄心と超電導コイルとが離間する分、漏れ磁束が増えるため、必要な超電導体の使用量が多くなり、コスト増につながる。その点、本実施形態によれば、鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）に、真空断熱容器の壁を介さずに、直接、超電導コイル３を巻いており、ひいては鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）と超電導コイル３とを接触させて両者間の距離を無くしているので、上述のように真空断熱容器をドーナツ式にした場合に比べて、超電導コイル３の周長を短くすることができ、ひいては、超電導体を低減でき、コストを低減できる。また、鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）と超電導コイル３とを接触させて両者間の距離を無くしているので、上述のように真空断熱容器をドーナツ式にした場合に比べて、漏れ磁束を低減でき、ひいては、超電導体を低減でき、コストを低減できる。また、鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）と超電導コイル３とを（冷却導体部材ＰＭを介して）接触させているので、上述のように真空断熱容器をドーナツ式にした場合に比べて、鉄心２（具体的には、分割鉄心部２２）の蓄冷効果を利用して、超電導コイル３の温度上昇を抑制できるので、極低温冷凍機ＣＲの冷却負担を軽減できるほか、超電導コイルを十分に冷却できることで超電導体の能力を有効に利用できる。
また、本実施形態によれば、図６に示すように、各分割鉄心コイル組立体５において、通電時に、超電導コイル３に軸線方向外側ＡＤＯに向かって作用するローレンツ力（図６の黒矢印）と、分割鉄心部２２に軸線方向内側ＡＤＩに向かって作用する電磁力（図６の白抜き矢印）とが、相殺するため、分割鉄心コイル組立体５に作用する軸線方向ＡＤの力が小さくなる。そのため、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４に対して支持するための支持構造を簡易化することが可能になる。ひいては、外部から支持構造を介した超電導コイル３への熱侵入を低減することが可能になり、ひいては、極低温冷凍機ＣＲの冷却負担を軽減できるほか、超電導コイルを十分に冷却できることで超電導体の能力を有効に利用できる。
【0061】
本実施形態においては、図１、図２、図６に示すように、冷却システムＲＳ及び磁場発生装置１が、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４に対して支持するための支持構造として、支持部材７を有している。支持部材７は、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４から吊り下げるように構成されている。より具体的に、本例では、支持部材７は、例えば熱伝導率が小さい棒状に構成され、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４における上側（縦方向第１側ＶＤ１）の壁４１から断熱を行い吊り下げるように構成されている。このように、支持部材７は、分割鉄心コイル組立体５の自重を支えるように構成されており、分割鉄心コイル組立体５の水平方向の動きを規制するようには構成されていない。このようにして、本実施形態では、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４に対して支持するための支持構造（支持部材７）が、簡易に構成されている。
なお、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４に対して支持するための支持構造は、これに限らず、任意でよい。
なお、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４に対して支持するための支持構造は、これに限らず、任意でよい。
【0062】
本実施形態においては、図１、図２、図６に示すように、冷却システムＲＳ及び磁場発生装置１が、分割鉄心コイル組立体５と真空断熱容器４における軸線方向ＡＤ両側の壁４２、４３（図６）との間に、スペーサ部材８を有している。これにより、通電時等に、分割鉄心コイル組立体５が軸線方向ＡＤ方向に過度に動くのを、より効果的に抑制できる。また、スペーサ部材８により、非通電時は、分割鉄心コイル組立体５と真空断熱容器４との間の隙間を保つ事により、通電停止時の熱侵入量を低減することが可能となる。
スペーサ部材８は、例えば、分割鉄心コイル組立体５の分割鉄心部２２に固定され又は分割鉄心部２２と一体に構成され、かつ、真空断熱容器４における軸線方向ＡＤ両側の壁４２、４３とは別体かつ非固定状態にされてもよい。あるいは、スペーサ部材８は、分割鉄心コイル組立体５とは別体かつ非固定状態にされ、かつ、真空断熱容器４における軸線方向ＡＤ両側の壁４２、４３に固定され又は壁４２、４３と一体に構成されてもよい。
なお、スペーサ部材８は、設けられなくてもよい。
スペーサ部材８は、例えば、分割鉄心コイル組立体５の分割鉄心部２２に固定され又は分割鉄心部２２と一体に構成され、かつ、真空断熱容器４における軸線方向ＡＤ両側の壁４２、４３とは別体かつ非固定状態にされてもよい。あるいは、スペーサ部材８は、分割鉄心コイル組立体５とは別体かつ非固定状態にされ、かつ、真空断熱容器４における軸線方向ＡＤ両側の壁４２、４３に固定され又は壁４２、４３と一体に構成されてもよい。
なお、スペーサ部材８は、設けられなくてもよい。
【0063】
上述のように、本実施形態においては、図１、図２、図５、図６に示すように、一対の分割鉄心コイル組立体５のそれぞれにおいて、分割鉄心部２２の外周面２２１は、環状の段差部２２１１を有している。段差部２２１１は、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って全周にわたって延在している。段差部２２１１は、（真空断熱容器４の壁４２を介して）作業空間６に面している。段差部２２１１は、軸直方向内側に凹んでいる。具体的に、段差部２２１１は、軸直方向ＯＤに略平行であるとともに軸線方向内側ＡＤＩを向く軸直方向面２２１１ａと、軸直方向面２２１１ａから分割鉄心部２２の軸線方向内側ＡＤＩの端面２２３まで軸線方向ＡＤに略平行に延在する軸線方向面２２１１ｂと、からなる。超電導コイル３は、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って、段差部２２１１に巻かれている。
これにより、超電導コイル３と分割鉄心部２２とが軸線方向ＡＤに向き合うようにされているので、超電導コイル３に軸線方向外側ＡＤＯに向かって作用するローレンツ力（図６の黒矢印）と分割鉄心部２２に軸線方向内側ＡＤＩに向かって作用する電磁力（図６の白抜き矢印）とが、より効果的に相殺し、分割鉄心コイル組立体５に作用する軸線方向ＡＤの力がより小さくなる。そのため、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４に対して支持するための支持構造をより簡易化することが可能になる。また、超電導コイル３には、軸線方向外側ＡＤＯに向かうローレンツ力（図６の黒矢印）が作用するものの、超電導コイル３は、段差部２２１１（特に軸直方向面２２１１ａ）によって、軸線方向外側ＡＤＯへの移動が規制される。すなわち、段差部２２１１が、超電導コイル３の軸線方向外側ＡＤＯへの移動を規制する機能を有している。そのため、別途、超電導コイル３の軸線方向外側ＡＤＯへの移動を規制するための規制構造を設ける必要がない。ひいては、外部から規制構造を介した超電導コイル３への熱侵入を低減することが可能になり、ひいては、超電導コイル３の温度上昇を抑制できるので、極低温冷凍機ＣＲの冷却負担を軽減できるほか、超電導コイルを十分に冷却できることで超電導体の能力を有効に利用できる。また、超電導コイル３は、その軸線方向内側ＡＤＩが、分割鉄心部２２によって覆われず、（真空断熱容器４の壁４２を介して）作業空間６に面しているので、その分、作業空間６に、より強い磁場を発生させることができる。また、超電導コイル３は、段差部２２１１の軸線方向面２２１１ｂだけでなく段差部２２１１の軸直方向面２２１１ａにも接触しているので、その分、分割鉄心部２２との接触面積が増え、ひいては、分割鉄心部２２を介した超電導コイル３の冷却効果が向上する。
なお、上述の段差部２２１１は、一対の分割鉄心コイル組立体５の両方に設けられると好適であるが、一対の分割鉄心コイル組立体５のうち一方のみにおいて設けられてもよい。
これにより、超電導コイル３と分割鉄心部２２とが軸線方向ＡＤに向き合うようにされているので、超電導コイル３に軸線方向外側ＡＤＯに向かって作用するローレンツ力（図６の黒矢印）と分割鉄心部２２に軸線方向内側ＡＤＩに向かって作用する電磁力（図６の白抜き矢印）とが、より効果的に相殺し、分割鉄心コイル組立体５に作用する軸線方向ＡＤの力がより小さくなる。そのため、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４に対して支持するための支持構造をより簡易化することが可能になる。また、超電導コイル３には、軸線方向外側ＡＤＯに向かうローレンツ力（図６の黒矢印）が作用するものの、超電導コイル３は、段差部２２１１（特に軸直方向面２２１１ａ）によって、軸線方向外側ＡＤＯへの移動が規制される。すなわち、段差部２２１１が、超電導コイル３の軸線方向外側ＡＤＯへの移動を規制する機能を有している。そのため、別途、超電導コイル３の軸線方向外側ＡＤＯへの移動を規制するための規制構造を設ける必要がない。ひいては、外部から規制構造を介した超電導コイル３への熱侵入を低減することが可能になり、ひいては、超電導コイル３の温度上昇を抑制できるので、極低温冷凍機ＣＲの冷却負担を軽減できるほか、超電導コイルを十分に冷却できることで超電導体の能力を有効に利用できる。また、超電導コイル３は、その軸線方向内側ＡＤＩが、分割鉄心部２２によって覆われず、（真空断熱容器４の壁４２を介して）作業空間６に面しているので、その分、作業空間６に、より強い磁場を発生させることができる。また、超電導コイル３は、段差部２２１１の軸線方向面２２１１ｂだけでなく段差部２２１１の軸直方向面２２１１ａにも接触しているので、その分、分割鉄心部２２との接触面積が増え、ひいては、分割鉄心部２２を介した超電導コイル３の冷却効果が向上する。
なお、上述の段差部２２１１は、一対の分割鉄心コイル組立体５の両方に設けられると好適であるが、一対の分割鉄心コイル組立体５のうち一方のみにおいて設けられてもよい。
【0064】
本明細書で説明する各例においては、一対の分割鉄心コイル組立体５のうち少なくとも一方において、超電導コイル３の外周面３１は、図６の例のように、分割鉄心部２２の外周面２２１と同じ軸直方向ＯＤ位置にあってもよいし、あるいは、図示は省略するが、分割鉄心部２２の外周面２２１よりも内周側にあってもよいし、あるいは、分割鉄心部２２の外周面２２１よりも外周側にあってもよい。
【0065】
本明細書で説明する各例においては、図示は省略するが、一対の分割鉄心コイル組立体５のうち少なくとも一方において、分割鉄心部２２の外周面２２１は、外周側へ突出した突起部を有し、この突起部に、段差部２２１１を有していてもよい。この場合、超電導コイル３の外周面３１は、突起部の外周面と同じ軸直方向ＯＤ位置にあってもよいし、あるいは、突起部の外周よりも内周側にあってもよいし、あるいは、突起部の外周面よりも外周側にあってもよい。
【0066】
図示は省略するが、一対の分割鉄心コイル組立体５のうち少なくとも一方において、分割鉄心部２２の外周面２２１は、環状の溝を有してもよい。溝は、軸線Ｏを中心とする周方向に沿って全周にわたって延在している。溝は、外周側が開放している。溝は、互いに対向するとともにそれぞれ軸直方向ＯＤに略平行な一対の溝壁面と、外周側を向くとともに軸線方向ＡＤに略平行な溝底面と、を有している。この場合、超電導コイル３は、周方向に沿って、溝に巻かれ、ひいては、溝に収容される。
【0067】
ただし、一対の分割鉄心コイル組立体５のうち少なくとも一方において、超電導コイル３は、分割鉄心部２２において段差部２２１１や溝等の凹凸の無い外周面２２１に巻かれていてもよい。その場合も、超電導コイル３に軸線方向外側ＡＤＯに向かって作用するローレンツ力と、分割鉄心部２２に軸線方向内側ＡＤＩに向かって作用する電磁力とが、相殺するため、分割鉄心コイル組立体５に作用する軸線方向ＡＤの力が小さくなる。そのため、分割鉄心コイル組立体５を真空断熱容器４に対して支持するための支持構造を簡易化することが可能になる。ただし、上述した各例のように、超電導コイル３が分割鉄心部２２の外周面２２１の段差部２２１１又は溝に巻かれている場合のほうが、この効果は大きい。なお、超電導コイル３が分割鉄心部２２において段差部２２１１や溝等の凹凸の無い外周面２２１に巻かれている場合、別途、超電導コイル３の軸線方向外側ＡＤＯへの移動を規制するための規制構造を設けると、好適である。
【0068】
本明細書で説明する各例においては、一対の分割鉄心コイル組立体５のうち少なくとも一方において、超電導コイル３は、図１～図６の例のように、軸線方向ＡＤに沿って１層のみからなる１段構造からなってもよいし、あるいは、図示は省略するが、軸線方向ＡＤに沿って複数層の超電導コイル層が配列された多段構造からなってもよい。
【0069】
本明細書で説明する各例においては、ヨーク２１の端部２１ａと、真空断熱容器４の軸線方向外側ＡＤＯの壁４３とは、図６に示すように、互いから離間していると好適であるが、互いに接触していてもよい。
【0070】
本明細書で説明する各例においては、真空断熱容器４や分割鉄心コイル組立体５の構成は、冷却システムＲＳや磁場発生装置１の軸線方向ＡＤの中心に対して対称であると、好適であるが、冷却システムＲＳ及び磁場発生装置１の軸線方向ＡＤの中心に対して非対称であってもよい。
【0071】
本明細書で説明する各例においては、冷却システムＲＳ及び磁場発生装置１は、真空断熱容器４を１つのみ備えてもよい。この場合、一対の分割鉄心コイル組立体５は、当該真空断熱容器４に収容され、また、ヨーク２１は、当該真空断熱容器４の外に配置される。この場合も、仮に、分割されていない略Ｃ字状の鉄心と当該鉄心の一対の端部に巻かれた一対の超電導コイルとの全体を真空断熱容器に収容するようにした場合に比べて、真空断熱容器４を小型化することができる。
なお、この場合の真空断熱容器４は、例えば、図１の例の一対の真空断熱容器４どうしを連結管等で連結して一体化した構成を有してもよい。
なお、この場合の真空断熱容器４は、例えば、図１の例の一対の真空断熱容器４どうしを連結管等で連結して一体化した構成を有してもよい。
【0072】
上述した実施形態においては、各冷却ユニットＲＵが、それぞれ、温度センサＴＳを１つのみ備えていた。ただし、冷却ユニットＲＵは、温度センサＴＳを複数備えていてもよい。その場合も、冷却ユニットＲＵの各温度センサＴＳは、それぞれ、冷却対象物３、極低温冷凍機ＣＲのいずれか１つの寒冷ステージ部ＣＲＳ、熱伝導接続部ＴＣ、及び、電流リードＤ１、Ｄ２のうち、いずれか１つの温度を検知するように構成される。この場合、各温度センサＴＳは、互いに異なる部分の温度を検知するように構成されていると、好適である。そして、極低温冷凍機ＣＲの運転中において、いずれか１つの所定の温度センサＴＳによって検知される温度が所定目標冷却温度ＴＨＬにまで下がった場合、制御部ＰＳは、極低温冷凍機ＣＲの運転を停止する、運転停止処理を行う（運転停止ステップ）。また、極低温冷凍機ＣＲの運転停止中において、いずれか１つの所定の温度センサＴＳによって検知される温度が、所定目標冷却温度ＴＨＬよりも高い所定運転開始温度ＴＨＨにまで上がった場合、制御部ＰＳは、極低温冷凍機ＣＲの運転を開始する、運転開始処理を行う（運転開始ステップ）。運転停止ステップ及び運転開始ステップにおいてそれぞれ用いられる上記所定温度センサＴＳは、運転停止ステップと運転開始ステップとで、同じでもよいし、異なっていてもよい。
【0073】
ここで、所定運転開始温度ＴＨＨについて、補足説明をする。
高温超電導線材は、総称として液体窒素温度レベルで超電導状態が得られるものを示すが、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ２）の様な液体ヘリウムと液体窒素温度の中間温度レベルで超電導を示す材料も存在し、高温超電導線材の範疇に分類される。
高温超電導線材の最低冷却温度（Ｔｃ臨界温度）は、次の条件により変わる。
（１）材料の製法及びそのばらつき
（２）使用環境の磁場強さ
（３）通電電流
一般には、上記の（１）が決まった条件で、互いに連係する（２）、（３）を決め、その３者の結果により必要な冷却温度を決めている。
しかしながら、冷却温度を意図的に決める事は困難であり、従来においては、冷却温度の設定が必要な場合は、設定温度以下に極低温冷凍機ＣＲで冷却の上、コールドヘッドＣＲＨに巻いたヒータに通電し昇温により所定温度を得ている（サーモスタットで制御）場合があった。
所定運転開始温度ＴＨＨは、上記（１）、（２）、（３）から決まる臨界温度に対し、冷凍機の立上り時間や、温度誤差を考慮した低い温度に設定されるのが好ましい。
図８は、高温超電導線材の一種であるＲＥＢＣＯ線材の臨界電流特性の一例を示している。図８の例では、例えば、超電導コイル３の電流３００Ａ、臨界温度５０Ｋに対し、所定運転開始温度ＴＨＨを４５Ｋ程度に設定するのが好ましい。
この他に、極低温冷凍機ＣＲが図１の実施形態のように２段式である場合は、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１で、第２電流リードＤ２の高温端Ｄ２ａの冷却を実施しており、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１への侵入熱による温度上昇の限界点への到達が、超電導コイル３側の温度上昇による到達よりも遅い事が好ましい。もしそれよりも早い場合は、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の温度条件での極低温冷凍機ＣＲの運転開始をするのが好ましい。したがって、例えば、１つの温度センサＴＳを、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の温度を検知するように構成し、当該温度センサＴＳによって検知される温度が所定運転開始温度ＴＨＨにまで上がった場合に、極低温冷凍機ＣＲの運転を開始するようにしてもよい。
高温超電導線材は、総称として液体窒素温度レベルで超電導状態が得られるものを示すが、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ２）の様な液体ヘリウムと液体窒素温度の中間温度レベルで超電導を示す材料も存在し、高温超電導線材の範疇に分類される。
高温超電導線材の最低冷却温度（Ｔｃ臨界温度）は、次の条件により変わる。
（１）材料の製法及びそのばらつき
（２）使用環境の磁場強さ
（３）通電電流
一般には、上記の（１）が決まった条件で、互いに連係する（２）、（３）を決め、その３者の結果により必要な冷却温度を決めている。
しかしながら、冷却温度を意図的に決める事は困難であり、従来においては、冷却温度の設定が必要な場合は、設定温度以下に極低温冷凍機ＣＲで冷却の上、コールドヘッドＣＲＨに巻いたヒータに通電し昇温により所定温度を得ている（サーモスタットで制御）場合があった。
所定運転開始温度ＴＨＨは、上記（１）、（２）、（３）から決まる臨界温度に対し、冷凍機の立上り時間や、温度誤差を考慮した低い温度に設定されるのが好ましい。
図８は、高温超電導線材の一種であるＲＥＢＣＯ線材の臨界電流特性の一例を示している。図８の例では、例えば、超電導コイル３の電流３００Ａ、臨界温度５０Ｋに対し、所定運転開始温度ＴＨＨを４５Ｋ程度に設定するのが好ましい。
この他に、極低温冷凍機ＣＲが図１の実施形態のように２段式である場合は、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１で、第２電流リードＤ２の高温端Ｄ２ａの冷却を実施しており、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１への侵入熱による温度上昇の限界点への到達が、超電導コイル３側の温度上昇による到達よりも遅い事が好ましい。もしそれよりも早い場合は、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の温度条件での極低温冷凍機ＣＲの運転開始をするのが好ましい。したがって、例えば、１つの温度センサＴＳを、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の温度を検知するように構成し、当該温度センサＴＳによって検知される温度が所定運転開始温度ＴＨＨにまで上がった場合に、極低温冷凍機ＣＲの運転を開始するようにしてもよい。
【0074】
つぎに、所定目標冷却温度ＴＨＬについて、補足説明をする。
極低温冷凍機ＣＲの運転を開始した後の超電導コイル３の温度は常に超電導条件を満足する温度になる事より、所定目標冷却温度ＴＨＬは、超電導条件の維持とは全く別の条件で決定され得る。
極低温冷凍機ＣＲの運転を開始した後、極低温冷凍機ＣＲは、略固定値の輻射、伝導等による数ワットの外来熱量の他、超電導コイル３自身及び付帯物の顕熱に対する冷却を行い、冷却温度は次第に低下、冷却温度の低下に従い冷凍機の効率は低下し、冷却能力が外来熱量とバランスした温度で静定し、それ以下の温度には冷却出来ない事になり得る。
超電導状態の維持のみを考慮の場合は、本バランス温度と所定運転開始温度ＴＨＨとの間では何れの温度でも極低温冷凍機ＣＲの運転を停止する事は可能である。しかし、所定目標冷却温度ＴＨＬを高くすると、運転停止の後の運転開始、運転開始の後の運転停止までの時間が短くなり、極低温冷凍機ＣＲの発停の頻度が高くなる。極低温冷凍機ＣＲの発停回数が増加する事は、極低温冷凍機ＣＲ及び関連機器の機械的な寿命に悪影響を及ぼす事が考えられる事より、所定目標冷却温度ＴＨＬを下げる事が考えられるが、極低温冷凍機ＣＲの効率が低下する事により蓄冷体２２の顕熱による冷却エネルギーの蓄積に時間を要する事になり、極低温冷凍機ＣＲの運転停止後の蓄冷体２２の顕熱による冷却時間よりも長くなる事が考えられる。
所定目標冷却温度ＴＨＬについては、蓄冷量による運転時間と、蓄冷量に必要な時間のバランス点以上で設定されることが好ましい。
蓄冷による運転は、蓄冷による外部侵入熱の冷却にあると考えられる事より、所定目標冷却温度ＴＨＬの基準点は、例えば、冷却能力が外部侵入熱の２倍の点になると考えられる。この基準温度では、有意な冷却熱量が必要となる事より、無負荷冷却条件に於ける極低温冷凍機ＣＲの最低到達温度よりも高い温度になる。
例えば、外部侵入熱が４Ｗの場合は、極低温冷凍機ＣＲの第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２の能力が８Ｗの点となる、１５Ｋ程度を、所定目標冷却温度ＴＨＬの基準点とすることが好ましい。この場合、極低温冷凍機ＣＲの電力節減を図りながら、極低温冷凍機ＣＲの運転開始及び運転停止の時間を最長に出来ると考えられる。
基準点以上の温度では、極低温冷凍機ＣＲの能力が向上する事により、所定運転開始温度ＴＨＨ迄の時間は短くなるが、単位時間当たりの蓄冷量が増加により、極低温冷凍機ＣＲの運転時間に対する停止時間の比率は大きくなり、より省エネなるものと考えられる。
極低温冷凍機ＣＲの運転を開始した後の超電導コイル３の温度は常に超電導条件を満足する温度になる事より、所定目標冷却温度ＴＨＬは、超電導条件の維持とは全く別の条件で決定され得る。
極低温冷凍機ＣＲの運転を開始した後、極低温冷凍機ＣＲは、略固定値の輻射、伝導等による数ワットの外来熱量の他、超電導コイル３自身及び付帯物の顕熱に対する冷却を行い、冷却温度は次第に低下、冷却温度の低下に従い冷凍機の効率は低下し、冷却能力が外来熱量とバランスした温度で静定し、それ以下の温度には冷却出来ない事になり得る。
超電導状態の維持のみを考慮の場合は、本バランス温度と所定運転開始温度ＴＨＨとの間では何れの温度でも極低温冷凍機ＣＲの運転を停止する事は可能である。しかし、所定目標冷却温度ＴＨＬを高くすると、運転停止の後の運転開始、運転開始の後の運転停止までの時間が短くなり、極低温冷凍機ＣＲの発停の頻度が高くなる。極低温冷凍機ＣＲの発停回数が増加する事は、極低温冷凍機ＣＲ及び関連機器の機械的な寿命に悪影響を及ぼす事が考えられる事より、所定目標冷却温度ＴＨＬを下げる事が考えられるが、極低温冷凍機ＣＲの効率が低下する事により蓄冷体２２の顕熱による冷却エネルギーの蓄積に時間を要する事になり、極低温冷凍機ＣＲの運転停止後の蓄冷体２２の顕熱による冷却時間よりも長くなる事が考えられる。
所定目標冷却温度ＴＨＬについては、蓄冷量による運転時間と、蓄冷量に必要な時間のバランス点以上で設定されることが好ましい。
蓄冷による運転は、蓄冷による外部侵入熱の冷却にあると考えられる事より、所定目標冷却温度ＴＨＬの基準点は、例えば、冷却能力が外部侵入熱の２倍の点になると考えられる。この基準温度では、有意な冷却熱量が必要となる事より、無負荷冷却条件に於ける極低温冷凍機ＣＲの最低到達温度よりも高い温度になる。
例えば、外部侵入熱が４Ｗの場合は、極低温冷凍機ＣＲの第２段寒冷ステージ部ＣＲＳ２の能力が８Ｗの点となる、１５Ｋ程度を、所定目標冷却温度ＴＨＬの基準点とすることが好ましい。この場合、極低温冷凍機ＣＲの電力節減を図りながら、極低温冷凍機ＣＲの運転開始及び運転停止の時間を最長に出来ると考えられる。
基準点以上の温度では、極低温冷凍機ＣＲの能力が向上する事により、所定運転開始温度ＴＨＨ迄の時間は短くなるが、単位時間当たりの蓄冷量が増加により、極低温冷凍機ＣＲの運転時間に対する停止時間の比率は大きくなり、より省エネなるものと考えられる。
【0075】
以上のことをまとめると、以下のことがいえる：
（ア）所定運転開始温度ＴＨＨは、使用線材の使用特性に対し、電流条件、叉交磁場強さによる臨界温度基準に対し、必要な裕度を持つ下の値で設定するのが好ましい。
（イ）所定目標冷却温度ＴＨＬは、外部侵入熱量の２倍の極低温冷凍機ＣＲの冷却能力及びその時の冷却温度を基準に設定するのが好ましい。
（ウ）所定目標冷却温度ＴＨＬを基準よりも高くすると、極低温冷凍機ＣＲの利用率は向上するが発停頻度が増加し、機械部の寿命に悪影響を及ぼす事を考慮するのが好ましい。
（エ）２段式の極低温冷凍機ＣＲの場合は、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の冷却温度条件、特に第２電流リードＤ２の高温端Ｄ２ａの温度が許容範囲を超えない事が好ましく、超過する場合は、本条件での極低温冷凍機ＣＲの運転を行うのが好ましい。
（ア）所定運転開始温度ＴＨＨは、使用線材の使用特性に対し、電流条件、叉交磁場強さによる臨界温度基準に対し、必要な裕度を持つ下の値で設定するのが好ましい。
（イ）所定目標冷却温度ＴＨＬは、外部侵入熱量の２倍の極低温冷凍機ＣＲの冷却能力及びその時の冷却温度を基準に設定するのが好ましい。
（ウ）所定目標冷却温度ＴＨＬを基準よりも高くすると、極低温冷凍機ＣＲの利用率は向上するが発停頻度が増加し、機械部の寿命に悪影響を及ぼす事を考慮するのが好ましい。
（エ）２段式の極低温冷凍機ＣＲの場合は、第１段寒冷ステージ部ＣＲＳ１の冷却温度条件、特に第２電流リードＤ２の高温端Ｄ２ａの温度が許容範囲を超えない事が好ましく、超過する場合は、本条件での極低温冷凍機ＣＲの運転を行うのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【0076】
本発明に係る冷却システム、及び、本発明に係る運転方法は、任意の冷却対象物を冷却するために利用できるものであり、例えば、超電導コイルを冷却するために好適に利用できるものである。また、本発明に係る冷却システム、及び、本発明に係る運転方法は、任意の装置に用いられることができ、例えば、磁場発生装置に用いられることができる。
本発明に係る磁場発生装置は、任意の用途に利用できるものであり、例えば、アルミビレットの加熱装置に利用できるものである。
本発明に係る磁場発生装置は、任意の用途に利用できるものであり、例えば、アルミビレットの加熱装置に利用できるものである。
【符号の説明】
【0077】
ＲＳ 冷却システム
ＲＵ 冷却ユニット
ＣＲ 極低温冷凍機
ＣＲＭ モータ
ＣＲＨ コールドヘッド
ＣＲＵ 寒冷ユニット
ＣＲＵ１ 第１段寒冷ユニット
ＣＲＵ２ 第２段寒冷ユニット
ＣＲＣ シリンダー
ＣＲＤ ディスプレーサ
ＣＲＬ 蓄冷材
ＣＲＦ 封止部材
ＣＲＲ 膨張室
ＣＲＶ スリーブ
ＣＲＳ 寒冷ステージ部
ＣＲＳ１ 第１段寒冷ステージ部
ＣＲＳ２ 第２段寒冷ステージ部
ＴＳ 温度センサ
ＰＳ 制御部
ＴＣ 熱伝導接続部
ＳＫ 均熱部材
ＳＫａ 第１均熱部材
ＳＫｂ 第２均熱部材
ＳＫｃ 第３均熱部材
ＳＫｄ 第４均熱部材
ＰＭ 冷却導体部材
ＰＭａ 第１冷却導体部材
ＰＭｂ 第２冷却導体部材
ＰＭｂａ 軸直方向板状部
ＰＭｂｂ 軸線方向板状部
ＴＰ 伝熱導体部材
ＳＨ 輻射シールド
ＳＨＲ 輻射シールド空間
Ｆ 固定部材
Ｄ１ 第１電流リード（電流リード）
Ｄ２ 第２電流リード（電流リード）
Ｄ２ａ 高温端
Ｄ２ｂ 低温端
Ｅ ハーメチック貫通端子
ＢＢ１ 第１ブスバー
ＢＢ２ 第２ブスバー
１ 磁場発生装置
２ 鉄心
２１ ヨーク
２１ａ 端部
２２ 分割鉄心部（蓄冷体、鉄心部材）
２２１ 外周面
２２１１ 段差部
２２１１ａ 軸直方向面
２２１１ｂ 軸線方向面
２２３ 軸線方向内側の端面
２２４ 側面
２２４ａ 第１側面
２２４ｂ 第２側面
２２４ｃ 第３側面
２２４ｄ 第４側面
３ 超電導コイル（冷却対象物）
３１ 外周面
４ 真空断熱容器
４１ 上側の壁
４２ 軸線方向内側の壁
４３ 軸線方向外側の壁
５ 分割鉄心コイル組立体
６ 作業空間
７ 支持部材
８ スペーサ部材
Ｏ 軸線
ＡＤ 軸線方向（対向方向）
ＡＤＩ 軸線方向内側
ＡＤＯ 軸線方向外側
ＯＤ 軸直方向
ＶＤ 縦方向
ＶＤ１ 縦方向第１側
ＶＤ２ 縦方向第２側
ＤＤ 奥行方向
ＲＵ 冷却ユニット
ＣＲ 極低温冷凍機
ＣＲＭ モータ
ＣＲＨ コールドヘッド
ＣＲＵ 寒冷ユニット
ＣＲＵ１ 第１段寒冷ユニット
ＣＲＵ２ 第２段寒冷ユニット
ＣＲＣ シリンダー
ＣＲＤ ディスプレーサ
ＣＲＬ 蓄冷材
ＣＲＦ 封止部材
ＣＲＲ 膨張室
ＣＲＶ スリーブ
ＣＲＳ 寒冷ステージ部
ＣＲＳ１ 第１段寒冷ステージ部
ＣＲＳ２ 第２段寒冷ステージ部
ＴＳ 温度センサ
ＰＳ 制御部
ＴＣ 熱伝導接続部
ＳＫ 均熱部材
ＳＫａ 第１均熱部材
ＳＫｂ 第２均熱部材
ＳＫｃ 第３均熱部材
ＳＫｄ 第４均熱部材
ＰＭ 冷却導体部材
ＰＭａ 第１冷却導体部材
ＰＭｂ 第２冷却導体部材
ＰＭｂａ 軸直方向板状部
ＰＭｂｂ 軸線方向板状部
ＴＰ 伝熱導体部材
ＳＨ 輻射シールド
ＳＨＲ 輻射シールド空間
Ｆ 固定部材
Ｄ１ 第１電流リード（電流リード）
Ｄ２ 第２電流リード（電流リード）
Ｄ２ａ 高温端
Ｄ２ｂ 低温端
Ｅ ハーメチック貫通端子
ＢＢ１ 第１ブスバー
ＢＢ２ 第２ブスバー
１ 磁場発生装置
２ 鉄心
２１ ヨーク
２１ａ 端部
２２ 分割鉄心部（蓄冷体、鉄心部材）
２２１ 外周面
２２１１ 段差部
２２１１ａ 軸直方向面
２２１１ｂ 軸線方向面
２２３ 軸線方向内側の端面
２２４ 側面
２２４ａ 第１側面
２２４ｂ 第２側面
２２４ｃ 第３側面
２２４ｄ 第４側面
３ 超電導コイル（冷却対象物）
３１ 外周面
４ 真空断熱容器
４１ 上側の壁
４２ 軸線方向内側の壁
４３ 軸線方向外側の壁
５ 分割鉄心コイル組立体
６ 作業空間
７ 支持部材
８ スペーサ部材
Ｏ 軸線
ＡＤ 軸線方向（対向方向）
ＡＤＩ 軸線方向内側
ＡＤＯ 軸線方向外側
ＯＤ 軸直方向
ＶＤ 縦方向
ＶＤ１ 縦方向第１側
ＶＤ２ 縦方向第２側
ＤＤ 奥行方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】