蓄冷型膨張機、パルス管冷凍機、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴装置、超伝導量子干渉素子磁束計及び蓄冷型膨張機の磁気シールド方法
【課題】磁性蓄冷材を有する蓄冷型膨張機を具備した蓄冷型冷凍機において、冷凍機の冷凍能力を低下させることなく、磁性蓄冷材による磁界変化をシールドすることのできる蓄冷型膨張機を提供する。
【解決手段】冷媒ガスの膨張時の冷熱を蓄冷する蓄冷管１、２と、蓄冷管１、２の低温端側と連通され、蓄冷管１、２を通して冷媒ガスの圧縮、膨張を繰り返して冷熱を発生するシリンダ３、４と、蓄冷管１、２の内部に充填され、磁性体よりなり、冷媒ガスと接触して冷熱を蓄冷する磁性蓄冷材２３と、磁性蓄冷材２３を囲繞して設けられた磁気シールド部材２７と、を有する蓄冷型膨張機１０において、磁気シールド部材２７は、常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下であることを特徴とする蓄冷型膨張機１０、パルス管冷凍機、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴装置、超伝導量子干渉素子磁束計及び蓄冷型膨張機の磁気シールド方法。
【解決手段】冷媒ガスの膨張時の冷熱を蓄冷する蓄冷管１、２と、蓄冷管１、２の低温端側と連通され、蓄冷管１、２を通して冷媒ガスの圧縮、膨張を繰り返して冷熱を発生するシリンダ３、４と、蓄冷管１、２の内部に充填され、磁性体よりなり、冷媒ガスと接触して冷熱を蓄冷する磁性蓄冷材２３と、磁性蓄冷材２３を囲繞して設けられた磁気シールド部材２７と、を有する蓄冷型膨張機１０において、磁気シールド部材２７は、常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下であることを特徴とする蓄冷型膨張機１０、パルス管冷凍機、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴装置、超伝導量子干渉素子磁束計及び蓄冷型膨張機の磁気シールド方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄冷型膨張機、パルス管冷凍機、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴装置、超伝導量子干渉素子磁束計及び蓄冷型膨張機の磁気シールド方法に係り、特に磁性蓄冷材に起因する磁界変化をシールドする蓄冷型膨張機、パルス管冷凍機、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴装置、超伝導量子干渉素子磁束計及び蓄冷型膨張機の磁気シールド方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置等の超伝導磁石を備えたシステムにおいて、超伝導磁石を極低温に冷却するために、極低温冷凍機が用いられている。極低温冷凍機として、例えば、ギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon：ＧＭ）冷凍機、パルス管冷凍機等の冷凍機が用いられている。これらの冷凍機は、冷媒ガスを断熱膨張させ、その際に発生する冷熱を蓄冷材に蓄冷することによって冷凍冷却を行う蓄冷型冷凍機である。
【０００３】
蓄冷型冷凍機は、冷媒ガスが断熱膨張するときに発生した冷熱を蓄冷する蓄冷型膨張機と、蓄冷型膨張機から冷媒ガスを回収し、回収した冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスを再び蓄冷型膨張機に供給する圧縮機と、を備える。
【０００４】
蓄冷型膨張機は、冷熱を蓄冷するための蓄冷材を備える。蓄冷材は、使用温度である極低温で大きな比熱を有する必要がある。しかしながら、一般に鉛等の金属の比熱は、１５Ｋ以下の極低温において、温度の低下とともに急激に減少する。逆に、冷媒ガスとして用いられるヘリウムの比熱は、温度の低下とともに増大する。従って、断熱膨張によって冷却されたヘリウムガスは、蓄冷材を十分熱交換することができず、蓄冷型膨張機を例えば４．２Ｋ等の極低温に到達させることができない。
【０００５】
そこで、蓄冷型膨張機を極低温に到達させるため、１５Ｋ以下の温度で鉛よりも大きな比熱を有する、例えば「ＨｏＣｕ２」など（以下、磁性蓄冷材）が蓄冷材として用いられる。磁性蓄冷材は、１５Ｋ以下で相転移し反強磁性体となる。反強磁性体となった磁性蓄冷材は、鉛などと比較して、大きな磁化率を有するため、蓄冷型冷凍機の動作に伴って磁界中を移動すると、蓄冷型冷凍機の周辺に磁界の変化を発生することになる。例えば、蓄冷型冷凍機が超伝導磁石に近接して配置される場合、蓄冷型冷凍機に含まれる磁性蓄冷材が超伝導磁石の発生する磁界によって磁化し、磁化した磁性蓄冷材が超伝導磁石の発生する磁界中を移動するため、超伝導磁石の発生する磁界が乱される。
【０００６】
そこで、蓄冷型膨張機に含まれる磁性蓄冷材の発生する磁界を、超伝導磁気シールド部材を用いてシールドする方法が行われてきた。特許文献１には、希土類金属を用いた合金または化合物を磁性蓄冷材とするＧＭ冷凍機において、磁性蓄冷材の周囲に超伝導体からなる磁気シールド部材が設けられることを特徴とするＧＭ冷凍機の例が開示されている。ＧＭ冷凍機の可動部分であるディスプレーサの内部に磁性蓄冷材が充填され、磁性蓄冷材が充填されたディスプレーサの周囲に超伝導磁気シールド部材が設けられる。
【０００７】
一方、パルス管冷凍機は、例えばＧＭ冷凍機のディスプレーサのような可動部分を含まないため、ＧＭ冷凍機等の他の冷凍機より磁性蓄冷材の移動距離が小さく、磁界が擾乱される量が少ない。そのため、超伝導磁石を備えたシステムにおいて、パルス管冷凍機を用いることは大きな利点である。しかし、ＭＲＩのような微小な磁界を測定する微小磁界測定システムに用いる場合、パルス管冷凍機の微小振動による微小な磁界変化も磁界の擾乱となる。従って、ＭＲＩ等の微小磁界測定システムに用いる場合、パルス管冷凍機にも超伝導磁気シールド部材が設けられる。
【０００８】
図１０を参照して、パルス管冷凍機に超伝導磁気シールド部材が設けられた例を説明する。図１０は、パルス管冷凍機用蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。図１０に示されるように、蓄冷型膨張機１１０は、第１蓄冷管１１１、第２蓄冷管１１２、第１パルス管１１３、第２パルス管１１４、１段冷却ステージ１１５、２段冷却ステージ１１６、フランジ１１７、バルブユニット１１８、蓄冷材１２２、磁性蓄冷材１２３、超伝導磁気シールド部材１２７を有する。フランジ１１７を高温側の起点とし、１段冷却ステージ１１５、２段冷却ステージ１１６が離間して設けられ、フランジ１１７と１段冷却ステージ１１５との間に第１蓄冷管１１１と第１パルス管１１３とが設けられ、１段冷却ステージ１１５と２段冷却ステージ１１６との間に第２蓄冷管１１２が設けられ、フランジ１１７と２段冷却ステージ１１６との間に第２パルス管１１４が設けられる。第２蓄冷管１１２には、１段冷却ステージ１１５側から２段冷却ステージ１１６側への方向に沿って、蓄冷材１２２、磁性蓄冷材１２３の順に充填される。第２蓄冷管１１２の磁性蓄冷材１２３が充填された部分を囲繞し、２段冷却ステージ１１６に熱的に接触されるように、超伝導磁気シールド部材１２７が設けられる。超伝導磁気シールド部材１２７の下端は、２段冷却ステージ１１６にはんだ付けされる。１段冷却ステージ１１５の温度は２０〜１００Ｋ程度に保持され、２段冷却ステージ１１６の温度は４〜１０Ｋ程度に保持される。超伝導磁気シールド部材１２７は、２段冷却ステージ１１６に熱的に接触されるため、２段冷却ステージ１１６と略同じ温度に保持される。また、蓄冷型膨張機１１０が低温容器中において液体ヘリウムを冷却する場合、フランジ１１７より下側の部分は液体ヘリウムが蒸発したヘリウムガス中に配置される。
【０００９】
また、特許文献２には、超伝導磁気シールド部材を有する蓄冷型膨張機を備えたパルス管冷凍機の例が開示されている。更に、特許文献３には、超伝導磁石システムに備えられ、磁性蓄冷材が充填されたパルス管冷凍機であって、磁性蓄冷材による漂遊磁界を低減するために超伝導磁気シールド部材が設けられたパルス管冷凍機の例が開示されている。
【特許文献１】特開平２−１６１２６０号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５３１９号公報
【特許文献３】特開２００６−３８４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、蓄冷型膨張機を備えた蓄冷型冷凍機の磁性蓄冷材による磁界変化を、超伝導磁気シールド部材を用いてシールドする場合、次のような問題があった。
【００１１】
特許文献１乃至３いずれに開示された方法においても、超伝導磁気シールド部材の超伝導状態が維持されるように、超伝導磁気シールド部材を超伝導臨界温度以下に冷却しなくてはならない。ところが、例えば図１０に示されるように、超伝導磁気シールド部材１２７が磁界をシールドする磁性蓄冷材１２３が充填される第２蓄冷管１１２は、１段冷却ステージ１１５と２段冷却ステージ１１６との間に配置されるため、温度が４〜２０Ｋ程度の領域にある。超伝導磁気シールド部材１２７と第２蓄冷管１１２との間にはヘリウムガスが存在するため、ヘリウムガスを介した熱伝導により超伝導磁気シールド部材１２７の温度が上昇し、超伝導磁気シールド部材１２７と熱的に接触された２段冷却ステージ１１６の温度が上昇する。その結果、冷凍機の冷凍能力が低下し、所定の極低温に到達することができないという問題があった。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、磁性蓄冷材を有する蓄冷型膨張機を具備した蓄冷型冷凍機において、冷凍機の冷凍能力を低下させることなく、磁性蓄冷材による磁界変化をシールドすることのできる蓄冷型膨張機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１４】
第１の発明に係る蓄冷型膨張機は、冷媒ガスの膨張時の冷熱を蓄冷する蓄冷管と、前記蓄冷管の低温端側と連通され、前記蓄冷管を通して前記冷媒ガスの圧縮、膨張を繰り返して冷熱を発生するシリンダと、前記蓄冷管の内部に充填され、磁性体よりなり、前記冷媒ガスと接触して前記冷熱を蓄冷する磁性蓄冷材と、前記磁性蓄冷材を囲繞して設けられた磁気シールド部材と、を有する蓄冷型膨張機において、前記磁気シールド部材は、常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明に係る蓄冷型膨張機において、前記磁気シールド部材は、銅又はアルミニウムであることを特徴とする。
【００１６】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る蓄冷型膨張機において、前記蓄冷管の前記磁性蓄冷材が充填される部分は、前記磁気シールド部材であることを特徴とする。
【００１７】
第４の発明は、第１又は第２の発明に係る蓄冷型膨張機において、前記磁気シールド部材は、前記蓄冷管の前記磁性蓄冷材が充填される部分に、接して取り囲むように設けられたことを特徴とする。
【００１８】
第５の発明に係るパルス管冷凍機は、第１乃至第４の発明の何れか一つに係る蓄冷型膨張機を備え、前記シリンダはパルス管であることを特徴とする。
【００１９】
第６の発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、第５の発明に係るパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする。
【００２０】
第７の発明に係る核磁気共鳴装置は、第５の発明に係るパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする。
【００２１】
第８の発明に係る超伝導量子干渉素子磁束計は、第５の発明に係るパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする。
【００２２】
第９の発明に係る蓄冷型膨張機の磁気シールド方法は、磁性蓄冷材を備えた蓄冷型膨張機の磁気シールド方法であって、常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下である電気良導体を用いて前記磁性蓄冷材を囲繞し、前記磁性蓄冷材が発生する磁界が変化することによって前記電気良導体にシールド電流が流れ、前記磁性蓄冷材が発生する前記磁界をシールドすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、磁性蓄冷材を有する蓄冷型膨張機を具備した蓄冷型冷凍機における冷凍機の冷凍能力を低下させることなく、磁性蓄冷材による磁界変化をシールドすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
図１を参照し、本発明の第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機を説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【００２６】
図１に示されるように、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０は、第１蓄冷管１、第２蓄冷管２、第１パルス管３、第２パルス管４、１段冷却ステージ５、２段冷却ステージ６、フランジ７、バルブ／オリフィス／バッファユニット８を有する。蓄冷型膨張機１０は、蓄冷管及びパルス管が２段構造を構成する。従って、高温端側から低温端側に向かって、フランジ７、１段冷却ステージ５、２段冷却ステージ６が離間して設けられ、それらの間を結ぶように、第１蓄冷管１、第２蓄冷管２、第１パルス管３、第２パルス管４が配設される。
【００２７】
第１蓄冷管１、第２蓄冷管２は、フランジ７側を基点として、各々１段目、２段目に設けられた蓄冷管である。第１蓄冷管１、第２蓄冷管２は、冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して発生する冷熱を蓄冷するためのものである。第１蓄冷管１は、一端がフランジ７、他端が１段冷却ステージ５に固定され、フランジ７側を高温端、１段冷却ステージ５側を低温端とする。第２蓄冷管２は、一端が１段冷却ステージ５に、他端が２段冷却ステージ６に固定され、１段冷却ステージ５側を高温端、２段冷却ステージ６側を低温端とする。
【００２８】
第１パルス管３、第２パルス管４は、フランジ７側を基点として、各々１段目、２段目に設けられたパルス管である。第１パルス管３、第２パルス管４は、第１蓄冷管１、第２蓄冷管２を通して供給される冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して冷熱を発生するためのものである。第１パルス管３は、一端がフランジ７に、他端が１段冷却ステージ５に固定され、フランジ７側を高温端、１段冷却ステージ５側を低温端とする。第２パルス管４は、一端がフランジ７に、他端が２段冷却ステージ６に固定され、フランジ７側を高温端、２段冷却ステージ６側を低温端とする。
【００２９】
第１パルス管３は、高温端、低温端に各々整流器１１、１２を有する。第２パルス管４０は、高温端、低温端に各々整流器１３、１４を有する。整流器１１、１２、１３、１４は、第１パルス管３、第２パルス管４における冷媒ガスの供給又は回収に伴う冷媒ガスの流れを安定化させるためのものである。
【００３０】
１段冷却ステージ５は、第１蓄冷管１の低温端及び第１パルス管３の低温端が固定される部分である。１段冷却ステージ５は、第１蓄冷管１から冷熱が伝導され、低温に維持される。また、１段冷却ステージ５は、第２蓄冷管２の高温端が固定される部分でもある。１段冷却ステージ５は、第２蓄冷管２から高温側へ冷熱が伝導されるのを防止するバッファとして機能する。１段冷却ステージ５の到達温度としては、特に限定されるものではないが、例えば４０Ｋとすることができる。
【００３１】
２段冷却ステージ６は、第２蓄冷管２の低温端及び第２パルス管４の低温端が固定される部分である。２段冷却ステージ６は、約４０Ｋの低温に維持される１段冷却ステージ５をバッファとして、第２蓄冷管２から冷熱が伝導され、極低温に維持される。２段冷却ステージ６の到達温度としては、特に限定されるものではないが、例えば４Ｋとすることができる。
【００３２】
第１蓄冷管１の低温端の内部は、１段冷却ステージ５の内部に設けられた配管を介して、第１パルス管３の低温端の内部及び第２蓄冷管２の高温端の内部と連通される。第２蓄冷管２の低温端の内部は、２段冷却ステージ６の内部に設けられた配管を介して、第２パルス管４の低温端の内部と連通される。
【００３３】
バルブ／オリフィス／バッファユニット８は、フランジ７の、第１蓄冷管１、第１パルス管３、第２パルス管４と反対側に配設される。第１蓄冷管１の高温端の内部、第１パルス管３の高温端の内部、第２パルス管４の高温端の内部は、フランジ７の内部に設けられた配管と、バルブ／オリフィス／バッファユニット８の内部に設けられた配管とを介して、外部の圧縮機から冷媒ガスを供給する供給管１５、冷媒ガスを外部の圧縮機に回収する回収管１６と接続される。
【００３４】
第１蓄冷管１の内部には、第１蓄冷材２１が充填される。第１蓄冷材２１としては、例えば銅網（網状の形状に加工された銅線）を用いることができる。また、第１蓄冷管１は、軸方向の伝導損失を最小に抑えるため、肉薄のＳＵＳ材を用いることができる。ＳＵＳ材として、例えばＳＵＳ３０４等の材質を用いることができる。
【００３５】
第２蓄冷管２の内部には、高温端側から低温端側に向かって順に、第２蓄冷材２２、磁性蓄冷材２３が充填される。第２蓄冷材２２として、例えば鉛球を用いることができる。鉛は１５〜４０Ｋの温度領域では、金属の中では大きな比熱を有するためである。
【００３６】
磁性蓄冷材２３は、第２蓄冷管２の高温端側から低温端側に向かって順に、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５を有する。第１磁性蓄冷材２４として、例えば、１０〜１５Ｋの温度領域で大きな比熱を有するＥｒ３Ｎｉを用いることができ、例えば、直径０．２ｍｍ程度の球状のＥｒ３Ｎｉを第２蓄冷管２の中に充填して用いることができる。第２磁性蓄冷材２５として、例えば、５〜１０Ｋの温度領域で大きな比熱を有するＨｏＣｕ２を用いることができる。例えば、直径０．２ｍｍ程度の球状のＨｏＣｕ２を第２蓄冷管２の中に充填して用いることができる。
【００３７】
なお、第１の磁性蓄冷材２４、第２の磁性蓄冷材２５に、例えばＥｒＮｉを用いるように、同一の材料を用いることもでき、この場合は、第１の磁性蓄冷材２４、第２の磁性蓄冷材２５は一体として磁性蓄冷材２３を構成する。
【００３８】
第２蓄冷管２は、第２蓄冷管部材２６と、磁気シールド部材２７と、を有する。第２蓄冷管部材２６は、第２蓄冷材２２が充填される部分を含めた第２蓄冷管２の高温端側の部分である。第１蓄冷管１と同様に、軸方向の伝導損失を最小に抑えるため、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材で構成される。第２蓄冷管部材２６の軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径３５ｍｍ、内径３０ｍｍ、厚さは２．５ｍｍである。
【００３９】
磁気シールド部材２７は、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５が充填される部分を含めた第２蓄冷管２の低温端側の部分である。磁気シールド部材２７は、ＳＵＳ材ではなく、例えば無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気良導体よりなる。磁気シールド部材２７は、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５により発生する磁界変化をシールドするためのものである。磁気シールド部材２７の軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径３５ｍｍ、内径３０ｍｍ、厚さは２．５ｍｍである。
【００４０】
第２蓄冷管部材２６と、磁気シールド部材２７とは、例えば、一方を他方に螺入する接合方法、継手を用いる接合方法、溶接による接合方法等を用いて接合される。
【００４１】
次に、本実施の形態において、蓄冷型膨張機１０が冷熱を蓄冷する作用、磁性蓄冷材２３が磁界変化を発生する作用、及び磁気シールド部材２７が磁界変化をシールドする作用について説明する。
【００４２】
初めに、蓄冷型膨張機１０が冷熱を蓄冷する作用について説明する。
【００４３】
上記構成を有する蓄冷型膨張機１０は、バルブ／オリフィス／バッファユニット８によって、第１蓄冷管１の高温端を供給管１５又は回収管１６と切換え連通し、第１パルス管３内で冷媒ガスが圧縮と膨張とを繰返し、その際に断熱膨張で発生する冷熱を第１蓄冷管１に充填された第１蓄冷材２１に蓄冷することにより、１段冷却ステージ５が例えば４０Ｋ程度に冷却される。
【００４４】
さらに、蓄冷型膨張機１０は２段に構成されているため、上記バルブ／オリフィス／バッファユニット８から第１蓄冷管１に導入された冷媒ガスは、第１蓄冷管１の低温端から第２蓄冷器２の高温端に導入される。そして、第２蓄冷管２の低温端に至り、第２パルス管４内で冷媒ガスが圧縮と膨張を繰返し、その際に断熱膨張で発生する冷熱を第２蓄冷管２に充填された第２蓄冷材２２、磁性蓄冷材２３に蓄冷することにより、２段冷却ステージ６が冷却される。第１パルス管３によって例えば４０Ｋ程度に冷却された冷媒ガスの圧縮・膨張が繰り返されるため、２段冷却ステージ６は例えば４Ｋ程度に冷却される。
【００４５】
次に、磁性蓄冷材２３が磁界変化を発生する作用について説明する。
【００４６】
供給管１５と回収管１６とに切換える繰返し速度、及び第１パルス管３、第２パルス管４での冷媒ガスの圧縮・膨張が繰り返される繰返し速度は、例えば２Ｈｚ程度であるが、圧縮膨張に伴って第２パルス管４が同一の繰返し速度で軸方向に伸縮振動し、それに伴って、２段冷却ステージ６、第２蓄冷管２も軸方向に伸縮振動し、磁性蓄冷材２２も第２蓄冷管２の軸方向に伸縮振動する。磁性蓄冷材２３の周期的な振動振幅は、例えば数１０μｍである。この伸縮振動により、磁性蓄冷材２３の周囲においては、同じ繰返し速度で磁界変化が発生する。
【００４７】
冷媒ガスとの熱交換により、磁性蓄冷材２３の温度も微小に変化する。磁性蓄冷材２３の磁化率には温度依存性があるため、温度変化によって磁性蓄冷材２３の磁化の大きさが変化する。従って、温度変化によっても同じ繰返し速度で磁界変化が発生する。
【００４８】
次に、磁気シールド部材２７が磁界変化をシールドする作用について説明する。
【００４９】
磁界変化が発生した場合、磁気シールド部材２７が、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気良導体よりなるため、レンツの法則（ファラデーの電磁誘導の法則と同じ）により、磁界変化によって発生した磁界の向きを打ち消すように、磁気シールド部材２７にシールド電流が流れ、磁界変化をシールドすることができる。ここで、電界をＥ、磁界をＢ、時間をｔとするときのファラデーの電磁誘導の法則（ｒｏｔＥ＝−∂Ｂ／∂ｔ）、単位長さ辺りｎ回巻きの無限長ソレノイドに電流Ｉが流れるときに無限長ソレノイドが発生する磁界Ｂ１を表す式（Ｂ１∝ｎＩ）を用い、電気良導体の電気抵抗率をρ、磁気シールド部材２７の厚さをｄ、時間Δｔの間の磁界変化をΔＢ１としたとき、レンツの法則により発生する磁界Ｂ２を求めると、Ｂ２∝（ｄ／ρ）・（ΔＢ１／Δｔ）となり、Ｂ２はｄに比例し、ρに逆比例する。従って、電気抵抗率ρが小さい電気良導体を用いて磁気シールド部材２７を形成し、磁気シールド部材２７の厚さｄを大きくすることにより、磁性蓄冷材２３の発生する磁界変化をシールドすることができる。
【００５０】
ここで、電気良導体である磁気シールド部材２７として、絶縁体（１０１２Ωｃｍ以上）、半導体（１０―３〜１０１２Ωｃｍ）に比べて電気抵抗率ρが小さい金属（１０―３Ωｃｍ以下）のうち、第２蓄冷管部材２６の材質であるステンレス（例えばＳＵＳ３０４の電気抵抗率ρ＝７２μΩｃｍ）よりも電気抵抗率ρが小さく５０μΩｃｍ以下である材質を用いることができ、例えば銅（２μΩｃｍ）、アルミニウム（３μΩｃｍ）等の材質を用いることができる。銅材としては、無酸素銅等を用いることができる。
【００５１】
また、磁気シールド部材２７の厚さｄが大きすぎると、１段冷却ステージ５と２段冷却ステージ６との間の熱伝導によって、冷凍機の冷凍能力が低下する。従って、例えば、２．５ｍｍの厚さとすることができる。磁気シールド部材２７の厚さを２．５ｍｍの厚さとすることにより、磁性蓄冷材２３が発生する磁界をシールドすることができ、２段冷却ステージ６の温度を４Ｋに維持することができる。
【００５２】
以上、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機によれば、電気良導体を用いた磁気シールド部材によって、磁性蓄冷材が発生する磁界変化をシールドするため、超伝導磁気シールド部材によって磁界変化をシールドする場合に比べ、超伝導体磁気シールド部材を冷却する分の冷熱の損失がなく、蓄冷型膨張機を備えた冷凍機の冷凍能力の低下を防ぐことができる。
（第１の実施の形態の第１の変形例）
次に、図２を参照し、本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る蓄冷型膨張機を説明する。
【００５３】
図２は、本変形例に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある（以下の変形例、実施の形態についても同様）。
【００５４】
本変形例に係る蓄冷型膨張機は、電気良導体を用いた磁気シールド部材が第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分に接して取り囲むように設けられる点で、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機と相違する。
【００５５】
図２を参照するに、第１の実施の形態において、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分が電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成されるのと相違し、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ａは、電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ａが第２蓄冷管２ａの磁性蓄冷材２３が充填される部分に接して取り囲むように設けられることが特徴である。
【００５６】
図２に示されるように、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ａは、第２蓄冷管２ａ、磁気シールド部材２７ａ以外の構成は、第１の実施の形態と同一である。
【００５７】
しかし、第２蓄冷管２ａは、高温端から低温端まで一体で構成される。第２蓄冷管２ａは、軸方向の伝導損失を最小に抑えるため、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材により形成される。第２蓄冷管２ａの内部には、第１の実施の形態と同様に、高温端側から低温端側に向かって、第２蓄冷材２２、磁性蓄冷材２３が充填され、磁性蓄冷材２３は、高温端側から低温端側に向かって、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５を有する。
【００５８】
加えて、第２蓄冷管２ａの磁性蓄冷材２３が充填される部分に接して取り囲むように、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ａが設けられる。磁気シールド部材２７ａは、磁性蓄冷材２３により発生する磁界変化をシールドするためのものである。
【００５９】
本変形例において、蓄冷型膨張機１０ａが冷熱を蓄冷する作用、磁性蓄冷材２３が磁界変化を発生する作用は、第１の実施の形態と同一である。また、磁気シールド部材２７ａが磁界変化をシールドする作用は、第１の実施の形態と同様である。即ち、磁界変化が発生した場合、磁気シールド部材２７ａが、レンツの法則により、磁界変化によって発生した磁界の向きを打ち消すように、磁気シールド部材２７ａにシールド電流を流し、磁界変化をシールドする。電気抵抗率ρが小さい電気良導体を選択し、磁気シールド部材２７ａの厚さｄを大きくすることにより、磁界変化をシールドすることができるのも、第１の実施の形態と同様であり、例えば無酸素銅等の銅、アルミニウムを含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いることができ、磁気シールド部材２７ａの厚さは、例えば２．５ｍｍの厚さとすることができる。
【００６０】
また、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ａでは、第２蓄冷管２ａが１段冷却ステージ５側から２段冷却ステージ６側まで一体で構成されるため、機械的強度に優れ、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０のように、第２蓄冷管部材２６と、磁気シールド部材２７ａとを接合する加工が必要でないため、簡便で機械的強度に優れた構成とすることができる。
【００６１】
以上、本変形例に係る蓄冷型膨張機によれば、電気良導体を用いた磁気シールド部材によって、磁性蓄冷材が発生する磁界変化をシールドするため、超伝導磁気シールド部材によって磁界変化をシールドする場合に比べ、超伝導体磁気シールド部材を冷却する分の冷熱の損失がなく、蓄冷型膨張機を備えた冷凍機の冷凍能力の低下を防ぐことができる。
（第１の実施の形態の第２の変形例）
次に、図３を参照し、本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る蓄冷型膨張機を説明する。
【００６２】
図３は、本変形例に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【００６３】
本変形例に係る蓄冷型膨張機は、電気良導体を用いた磁気シールド部材が第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分の内周面に設けられる点で、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機と相違する。
【００６４】
図３を参照するに、第１の実施の形態において、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分が電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成されるのと相違し、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ｂは、電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ｂが第２蓄冷管２ｂの磁性蓄冷材２３が充填される部分の内周面に設けられることが特徴である。
【００６５】
図３に示されるように、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ｂは、第２蓄冷管２ｂ、磁気シールド部材２７ｂ以外の構成は、第１の実施の形態と同一である。
【００６６】
しかし、第１の実施の形態の第１の変形例と同様に、第２蓄冷管２ｂは、高温端から低温端まで一体で構成される。また、第２蓄冷管２ｂが、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材により形成されること、第２蓄冷管２ｂの内部に、第２蓄冷材２２と、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５よりなる磁性蓄冷材２３とが充填されるのは、第１の実施の形態の第１の変形例と同様である。
【００６７】
加えて、第２蓄冷管２ｂの磁性蓄冷材２３が充填される部分の内周面に、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ｂが設けられる。磁気シールド部材２７ｂとして、例えば、銅管、アルミニウム管等の管状の部材を用いることができる。また、第２蓄冷管２ｂの内周面に形成された、例えば銅、アルミニウム、金等の膜を用いることができる。
【００６８】
本変形例において、蓄冷型膨張機１０ｂが冷熱を蓄冷する作用、磁性蓄冷材２３が磁界変化を発生する作用は、第１の実施の形態と同一である。また、磁気シールド部材２７ｂが磁界変化をシールドする作用は、第１の実施の形態と同様である。即ち、磁界変化が発生した場合、磁気シールド部材２７ｂが、レンツの法則により、磁界変化によって発生した磁界の向きを打ち消すように、磁気シールド部材２７ｂにシールド電流を流し、磁界変化をシールドする。電気抵抗率ρが小さい電気良導体を選択し、磁気シールド部材２７ｂの厚さｄを大きくすることにより、磁界変化をシールドすることができるのも、第１の実施の形態と同様であり、例えば銅、アルミニウム、金等の電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いることができ、磁気シールド部材２７ｂの厚さは、例えば２．５ｍｍの厚さとすることができる。
【００６９】
また、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ｂでは、第２蓄冷管２ｂが１段冷却ステージ５側から２段冷却ステージ６側まで一体で構成されるため、機械的強度に優れ、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０のように、第２蓄冷管部材２６と、磁気シールド部材２７とを接合する加工が必要でないため、簡便で機械的強度に優れた構成とすることができる。
【００７０】
以上、本変形例に係る蓄冷型膨張機によれば、電気良導体を用いた磁気シールド部材によって、磁性蓄冷材が発生する磁界変化をシールドするため、超伝導磁気シールド部材によって磁界変化をシールドする場合に比べ、超伝導体磁気シールド部材を冷却する分の冷熱の損失がなく、蓄冷型膨張機を備えた冷凍機の冷凍能力の低下を防ぐことができる。
（第２の実施の形態）
次に、図４を参照し、本発明の第２の実施の形態に係る蓄冷型膨張機を説明する。
【００７１】
図４は本実施の形態に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【００７２】
図４に示されるように、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０ｃは、第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃ、第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃ、１段冷却ステージ５ｃ、２段冷却ステージ６ｃ、フランジ７ｃ、バルブ／動力室ユニット８ｃを有する。蓄冷型膨張機１０ｃはＧＭ冷凍機用蓄冷型膨張機であるため、第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃは、ＧＭ冷凍機の第１ディスプレーサ、第２ディスプレーサとして機能する。また、高温端側から低温端側に向かって、フランジ７ｃ、１段冷却ステージ５ｃ、２段冷却ステージ６ｃが離間して設けられ、フランジ７ｃと１段冷却ステージ５ｃとを結ぶように第１蓄冷管１ｃ、第１シリンダ３ｃが配設され、１段冷却ステージ５ｃと２段冷却ステージ６ｃとを結ぶように第２蓄冷管２ｃ、第２シリンダ４ｃが配設される。
【００７３】
第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃは、それらの軸に垂直な断面が円形の形状を有する。第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃは、例えばＳＵＳ等で形成され、互いに異なる内径を有する。
【００７４】
第１蓄冷管１ｃは、第１蓄冷管１ｃの１段冷却ステージ５ｃ側（低温端）が、第１シリンダ３ｃの１段冷却ステージ５ｃ側（低温端）と１段冷却ステージ５ｃとの間に第１膨張空間３２を形成するように、第１シリンダ３ｃに挿入される。第１蓄冷管１ｃは、例えばフェノール樹脂で形成された円筒容器状の部材である。
【００７５】
第１蓄冷管１ｃの高温端側には、第１蓄冷管１ｃの内部と外部とを連通する開口部３３が形成され、第１蓄冷管１ｃの低温端側には、第１蓄冷管１ｃの内部と第１膨張空間３２とを連通する開口部３４が形成される。第１蓄冷管１ｃの内部には、第１蓄冷材２１ｃが充填されている。第１蓄冷材２１ｃは、例えば球状の形状を有する鉛、銅製金網等を用いることができる。第１蓄冷管１ｃの外周には、第１シール部材３５が設けられている。第１シール部材３５は、第１シール部材３５の上側と第１膨張空間３２との間を、第１蓄冷管１ｃの外周面と第１シリンダ３ｃの内周面との間の間隙を介して連通させないためのものである。
【００７６】
第２蓄冷管２ｃは、第２蓄冷管２ｃの１段冷却ステージ５ｃ側（高温端）が、第２シリンダ４ｃの１段冷却ステージ５ｃ側（高温端）と１段冷却ステージ５ｃとの間に第１膨張空間３２を形成し、第２蓄冷管２ｃの２段冷却ステージ６ｃ側（低温端）が、第２シリンダ４ｃの２段冷却ステージ６ｃ側（低温端）と２段冷却ステージ６ｃとの間に第２膨張空間３６を形成するように、第２シリンダ４ｃに挿入される。第２蓄冷管２ｃは、例えばＳＵＳ等で形成された円筒容器状の部材である。
【００７７】
第２蓄冷管２ｃの高温端側には、第２蓄冷管２ｃの内部と第１膨張空間３２とを連通する開口部３７が形成され、第２蓄冷管２ｃの低温端側には、第２蓄冷管２ｃの内部と第２膨張空間３６とを連通する開口部３８が形成される。
【００７８】
第２蓄冷管２ｃの内部には、高温端側から低温端側に向かって順に、第２蓄冷材２２ｃ、磁性蓄冷材２３ｃが充填され、磁性蓄冷材２３ｃは、高温端側から低温端側に向かって順に、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃを有する。第２蓄冷材２２ｃとして、例えば直径０．２ｍｍ程度の球状の鉛を用いることができる。第１磁性蓄冷材２４ｃとして、例えば直径０．２ｍｍ程度の球状のＥｒ３Ｎｉを用いることができる。第２磁性蓄冷材２５ｃとして、例えば直径０．２ｍｍ程度の球状のＨｏＣｕ２を用いることができる。
【００７９】
第２蓄冷管２ｃの外周には、第２シール部材３９が設けられている。第２シール部材３９は、第１膨張空間３２と第２膨張空間３６との間を、第２蓄冷管２ｃの外周面と第２シリンダ４ｃの内周面との間の間隙を介して連通させないためのものである。
【００８０】
第２蓄冷管２ｃは、第２蓄冷管部材２６ｃと、磁気シールド部材２７ｃとを有する。磁気シールド部材２７ｃは、第２蓄冷材２２ｃが充填される第２蓄冷管２ｃの高温端側の部分である。第１蓄冷管１ｃと同様に、軸方向の伝導損失を最小に抑えるため、肉薄のＳＵＳ材で構成される。第２蓄冷管部材２６ｃの軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径４０ｍｍ、内径３５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍである。
【００８１】
磁気シールド部材２７ｃは、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃが充填される第２蓄冷管２ｃの低温端側の部分である。磁気シールド部材２７ｃは、ＳＵＳ材ではなく、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体よりなる。磁気シールド部材２７ｃは、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの後述する往復運動により発生する磁界変化をシールドするためのものである。磁気シールド部材２７ｃの軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径４０ｍｍ、内径３５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍである。
【００８２】
次に、本実施の形態において、蓄冷型膨張機１０ｃが冷熱を蓄冷する作用、磁性蓄冷材２３ｃが磁界変化を発生する作用、及び磁気シールド部材２７ｃが磁界変化をシールドする作用について説明する。
【００８３】
初めに、蓄冷型膨張機１０ｃが冷熱を蓄冷する作用について説明する。
【００８４】
第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃは、連結部材４１によって互いに連結される。第１蓄冷管１０ｃは、連結部材４１を介して、バルブ／動力室ユニット８ｃに配置されるモータ４２の回転軸に接続される。連結部材４１は、モータ４２の回転運動を変換し、第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃを、第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃの軸方向に往復運動させるためのクランクとしての機能を有する。
【００８５】
バルブ／動力室ユニット８ｃ内には、２つのバルブ４３、４４が設けられる。バルブ４３、４４の一端には供給管１５ｃ、回収管１６ｃが接続され、バルブ４３、４４の他端は、合流され、開口部４５を介して、第１膨張空間３３に接続される。
【００８６】
蓄冷型膨張機１０ｃを動作させる際には、所定のタイミングで供給管１５ｃから第１シリンダ３ｃ内へ冷媒ガスが供給され、次の所定のタイミングで第１シリンダ３ｃ内から回収管１６ｃへ冷媒ガスが回収される。冷媒ガスとして、例えば０．５〜２．５ＭＰａの圧力を有するヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられる。
【００８７】
第１シリンダ３ｃ内に供給された冷媒ガスは、第１蓄冷管１ｃ内、第１膨張空間３２内、第２蓄冷管２ｃ内、第２膨張空間３６内に達する。この際、開口部３３、３４、３７、３８は、冷媒ガスの流路となる。
【００８８】
蓄冷型膨張機１０ｃは、第１膨張空間３２、第２膨張空間３６の拡張に伴って冷媒ガスが断熱膨張するように構成されている。供給管１５ｃから第１シリンダ３ｃ内への冷媒ガスの供給と、第１シリンダ３ｃ内から回収管１６ｃへの冷媒ガスの回収が、第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃの往復運動と所定の位相差の下に行われる。第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃを第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃの軸方向に繰返し往復運動させることにより、冷媒ガスの断熱膨張が繰返し起こる。その結果、第１蓄冷管１ｃに充填された第１蓄冷材２１ｃ、第２蓄冷管２ｃに充填された第２蓄冷材２２ｃ、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃが徐々に冷却され、やがて一定の温度となる。更に、１段冷却ステージ５ｃ、２段冷却ステージ６ｃも冷却され、一定の温度となる、例えば、１段冷却ステージ５ｃを４０Ｋ、２段冷却ステージ６ｃを４Ｋに冷却することができる。
【００８９】
次に、磁性蓄冷材２３ｃが磁界変化を発生する作用について説明する。
【００９０】
第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃは、連結部材４１を介したモータ４２の動力により、第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃの軸方向に繰返し往復運動させられる。往復運動のストロークは、例えば１０〜３０ｍｍとすることができ、往復運動の繰返し速度は、例えば１〜２Ｈｚとすることができる。それに伴って、第２蓄冷管２ｃに充填される第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの位置も周期的に第２シリンダ４ｃの軸方向に往復運動する。この往復運動により、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの周囲においては、例えば１〜２Ｈｚの繰返し速度で磁界変化が発生する。
【００９１】
更に、１０〜３０ｍｍのストロークの往復運動が発生すると、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの温度も周期的に変化する。一般的に磁性蓄冷材の磁化率には温度依存性があるため、往復運動に伴う温度変化によって第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの磁化の大きさが変化する。従って、温度変化によっても、例えば１〜２Ｈｚの繰返し速度で磁界変化が発生する。
【００９２】
次に、磁気シールド部材２７ｃが磁界変化をシールドする作用について説明する。
【００９３】
この作用は、第１の実施の形態で説明した作用と同様である。磁気シールド部材２７ｃが、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体よりなるため、レンツの法則により、磁気シールド部材２７ｃの周方向にシールド電流が流れ、磁界変化を打ち消すことができる。電気抵抗率ρが小さい電気良導体を選択し、磁気シールド部材２７ｃの厚さｄを大きくすることにより、磁界変化をシールドすることができる。例えば、銅またはアルミニウムを用い、厚さ２．５ｍｍの円筒状の磁気シールド部材２７ｃを用いることにより、往復運動に伴う磁界変化をシールドすることができる。
【００９４】
更に、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０ｃにおいては、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０に比べ、繰返し速度は略同じで、ストローク距離が増大するため磁界変化ΔＢ１／Δｔが増大し、発生する磁界Ｂ２も増大する。従って、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０に比べ、より大きな磁気シールド効果を有する。
【００９５】
このように、超伝導磁気シールド部材を用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＭＲＩ等の磁気計測装置応用に際して問題となる磁気ノイズを低減することができるとともに、超伝導磁気シールドを備える場合に問題となる熱損失による冷凍機の負荷を低減することができる。
【００９６】
以上、本変形例に係る蓄冷型膨張機によれば、電気良導体を用いた磁気シールド部材によって、磁性蓄冷材が発生する磁界変化をシールドするため、超伝導磁気シールド部材によって磁界変化をシールドする場合に比べ、超伝導体磁気シールド部材を冷却する分の冷熱の損失がなく、蓄冷型膨張機を備えた冷凍機の冷凍能力の低下を防ぐことができる。
（第３の実施の形態）
次に、図５を参照し、本発明の第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明する。
【００９７】
図５は本実施の形態に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。
【００９８】
図５に示されるように、本実施の形態に係るパルス管冷凍機５０は、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０と、圧縮機５１とを備えたことを特徴とする。即ち、本実施の形態に係るパルス管冷凍機５０は、２段構造のパルス管冷凍機であり、第１蓄冷管１、第２蓄冷管２、第１パルス管３、第２パルス管４、１段冷却ステージ５、２段冷却ステージ６、フランジ７の構造は、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０と同一である。
【００９９】
バルブ／オリフィス／バッファユニット８は、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０と同様に、供給管１５、回収管１６を有する。また、切換バルブ５２、オリフィス５３、５４、５５、５６、バッファ５７、５８、を有する。
【０１００】
第１蓄冷管１の高温端側は、切換バルブ５２を介して供給管１５、回収管１６に接続される。また、切換バルブ５２には切換バルブ５２を回転駆動するモータが設けられる。従って、切換バルブ５２を回転駆動することによって、第１蓄冷管１の高温端側は、供給管１５または回収管１６に切換え連通される。
【０１０１】
第１パルス管３の高温端側は、オリフィス５３を介して第１蓄冷管１の高温端側に接続される。同様に、第２パルス管４の高温端側は、オリフィス５４を介して第１蓄冷管１の高温端側に接続される。また、第１パルス管３の高温端側は、オリフィス５５を介してバッファ５７に連通される。同様に、第２パルス管４の高温端側は、オリフィス５６を介してバッファ５８に連通される。
【０１０２】
次に、パルス管冷凍機の動作について説明する。
【０１０３】
切換バルブ５２を切換え、第１蓄冷管１の高温端側を供給管１５に切換え連通することによって、第１蓄冷管１の低温端側を通して第１パルス管３の低温端側から第１パルス管３に冷媒ガスを供給し、第１パルス管３内で冷媒ガスの圧縮と膨張とを繰返し、その際の断熱膨張によって冷熱を発生させる。
【０１０４】
さらに、本実施の形態におけるパルス管冷凍機５０においては、オリフィス５３を介して第１パルス管３の高温端側に冷媒ガスを流入させることによって、第１パルス管３の低温端側からの冷媒ガスの流入を抑制する。その結果、第１パルス管３内における冷媒ガスの移動のタイミングが圧力の変化のタイミングに対して遅くなる。その後、第１パルス管３内の圧力がバッファ５７内の圧力よりも高くなると、第１パルス管３の高温端側の冷媒ガスがオリフィス５５を通ってバッファ５７内に流入し、第１パルス管３内の冷媒ガスが第１パルス管３の高温端側に移動する。
【０１０５】
同様に、切換バルブ５２を切換え第１蓄冷管１に導入された冷媒ガスは、第１蓄冷管１の低温端側から第２蓄冷管２の高温端側に導入される。第２蓄冷管２で熱交換を行いながら、第２蓄冷管２の低温端側を通して第２パルス管４の低温端側から第２パルス管４に冷媒ガスが供給される。すると、第２パルス管４にすでに存在している冷媒ガスは、新たに流入した冷媒ガスに押されて第２パルス管４の高温端側に移動し始める。同時にオリフィス５４を介して第２パルス管４の高温端側に冷媒ガスが流入し、第２パルス管４の低温端側から流入する冷媒ガスが抑制される。その結果、第２パルス管４内における冷媒ガスの移動のタイミングが圧力の変化のタイミングに対して遅くなる。その後、第２パルス管４内の圧力がバッファ５８内の圧力よりも高くなると、第２パルス管４の高温端側の冷媒ガスがオリフィス５６を通ってバッファ５８内に流入し、第２パルス管４内の冷媒ガスが第２パルス管４の高温端側に移動する。
【０１０６】
次に、第１蓄冷管１を回収管１６に切換え連通することによって、第１蓄冷管１内の減圧に伴って第２蓄冷管２内の冷媒ガスが、第１蓄冷管１に吸入され始める。すると、既に第２パルス管４に存在している冷媒ガスが、第２蓄冷管２に吸入され、第２パルス管４内の冷媒ガスが第２パルス管４の低温端側に移動し始める。同時に、オリフィス５４を通って第２パルス管４の高温端側の冷媒ガスが流出し、第２パルス管４の低温端側から流出する冷媒ガスが抑制される。その後、バッファ５８内の冷媒ガスがオリフィス５６を通って第２パルス管４内に戻ると共に、第２パルス管４内の冷媒ガスが第２蓄冷管２の低温端側に流れ込み、第２蓄冷材２２、磁性蓄冷材２３を冷却して温度上昇しつつ第２蓄冷管２の高温端側に移動し、第１蓄冷管１を介して回収管１６に戻る。
【０１０７】
こうして、第２パルス管４内において、第１パルス管３によって４０Ｋ程度に冷却された冷媒ガスの圧縮・膨張が繰り返され、その際の断熱膨張によって発生した冷熱によって、第２パルス管４の低温端側に設けられた２段冷却ステージ６が４Ｋ程度に冷却される。冷媒ガスとして、例えば０．５〜２．５ＭＰａの圧力を有するヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられる。
【０１０８】
ここで、本実施の形態においては、磁気シールド部材２７が、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体よりなるため、レンツの法則により、磁気シールド部材２７の周方向にシールド電流が流れ、磁界変化をシールドすることができる。
【０１０９】
以上、本実施の形態に係るパルス管冷凍機によれば、超伝導磁気シールドを用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＭＲＩ等の磁気計測装置応用に際して問題となる磁気ノイズを低減することができるとともに、超伝導磁気シールドを備える場合に問題となる熱損失による冷凍機の負荷を低減することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態に係る蓄冷型冷凍機を備え、シリンダがパルス管であることを特徴とするパルス管冷凍機を説明したが、第１の実施の形態及び第１の実施の形態の変形例で説明した蓄冷型膨張機を備えた冷凍機であれば、パルス管冷凍機に限定されるものではない。
（第３の実施の形態の変形例）
次に、図６を参照し、本発明の第３の実施の形態の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１１１】
図６は、本変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。
【０１１２】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、電気良導体を用いた磁気シールド部材が第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分に接して取り囲むように設けられる点で、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１１３】
図６を参照するに、第３の実施の形態において、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分が電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成されるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機５０ａは、電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ａが第２蓄冷管２ａの磁性蓄冷材２３が充填される部分に接して取り囲むように設けられることが特徴である。即ち、第３の実施の形態において、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０の代わりに、第１の実施の形態の第１の変形例に係る蓄冷型膨張機１０ａを備えることが特徴である。
【０１１４】
図６に示されるように、本変形例に係るパルス管冷凍機５０ａは、第２蓄冷管２ａ、磁気シールド部材２７ａ以外の構成は、第３の実施の形態と同一である。第２蓄冷管２ａは、高温端から低温端まで一体で構成され、第２蓄冷管２ａの磁性蓄冷材２３が充填される部分に接して取り囲むように、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いた磁気シールド２７が設けられる。
【０１１５】
本変形例において、パルス管冷凍機５０ａの動作、磁気シールド部材２７ａの作用は、第３の実施の形態と同様である。ただし、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機５０に比べて、第２蓄冷管２ａを簡便で機械的強度に優れた構成とすることができる。
【０１１６】
以上、本実施の形態に係るパルス管冷凍機によれば、超伝導磁気シールドを用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＭＲＩ等の磁気計測装置応用に際して問題となる磁気ノイズを低減することができるとともに、超伝導磁気シールドを備える場合に問題となる熱損失による冷凍機の負荷を低減することができる。
【０１１７】
なお、本変形例では、磁気シールド部材は、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分に接して取り囲むように設けられるが、磁気シールド部材は、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分の内周面に設けられることもできる。
（第４の実施の形態）
次に、図７を参照し、本発明の第４の実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置を説明する。
【０１１８】
磁気共鳴イメージング装置は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置とも呼ばれ、静磁界中に置かれた物質中の原子核が固有の周波数の電磁波と相互作用する核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）現象によって得られた信号であるＮＭＲ信号を処理し、生体内の内部の情報を画像化する装置である。
【０１１９】
図７は、本実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を模式的に示す図である。
【０１２０】
図７に示されるように、本実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置６０は、超伝導磁石６１、補正磁界コイル６２、高周波コイル６３、検出コイル６４、補正磁界電源６５高周波送信器６６、受信器６７、制御装置６８を備える。被検体６９が置かれる空間を挟むように超伝導磁石６１が配置され、超伝導磁石６１の内側に補正磁界コイル６２が配置され、補正磁界コイル６２の内側に高周波コイル６３が配置され、高周波コイル６３の内側に、被検体６９に近接して検出コイル６４が配置される。
【０１２１】
超伝導磁石６１は、被検体６９の周りに均一な磁界７１を発生する。その磁界７１の方向は矢印で示すように床から天井に向かっており、磁界７１の磁界均一度は、被検体６９が配設される空間で、例えば約５ｐｐｍ以下になるように調整される。この磁界均一度の調整は、例えば補正磁界コイル６２に補正磁界電源６５を用いて電流を流すことによって行われる。
【０１２２】
高周波コイル６３は、高周波送信器６６を介して制御装置６８に接続され、検出コイル６４は、受信器６７を介して制御装置６８に接続される。制御装置６８からの制御信号に従って、高周波コイル６３は、被検体６９の検査部位に核磁気共鳴を励起するための高周波磁界を発生し、被検体６９に高周波磁界を印加する。この高周波磁界によって、被検体６９に核磁気共鳴が励起される。核磁気共鳴によって得られるＮＭＲ信号は、検出コイル６４によって検出され、受信器６７を介して制御装置６８に送られ、画像再構成、スペクトル計算等の演算処理が行われる。
【０１２３】
超伝導磁石６１は、低温容器７２内に収容される。低温容器７２は、外側から内側へ順に真空容器７２ａ、輻射シールド７２ｂ、液体ヘリウム容器７２ｃとなるような多層構造を有する。液体ヘリウム容器７２ｃの内部には、超伝導磁石６１の超伝導状態を維持するため、４．２Ｋの温度の液体ヘリウム７３が満たされ、液体ヘリウム７３に浸漬するように超伝導磁石６１が配置される。また、液体ヘリウム容器７２ｃには、液体ヘリウム７３の蒸発量を低減するため、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機５０が組み込まれる。パルス管冷凍機５０は、蓄冷型膨張機１０と、圧縮機５１と、供給管１５と、回収管１６とを有する。パルス管冷凍機５０は２段型パルス管冷凍機であり、２段冷却ステージ６が液体ヘリウム７３と熱接触している。
【０１２４】
パルス管冷凍機５０には、圧縮機５１より圧縮されたヘリウムガスが供給管１５を経て供給され、断熱膨張後、回収管１６を経て再び圧縮機５１に戻る動作が、例えば２Ｈｚの周波数で繰り返される。これにより、パルス管冷凍機５０の２段冷却ステージ６と液体ヘリウム７３は４．２Ｋに冷却される。
【０１２５】
圧縮機５１からのヘリウムガスの周期的な供給及び回収により、パルス管冷凍機５０内の圧力も例えば２Ｈｚの周波数で変化し、第２蓄冷管に充填された磁性蓄冷材が例えば２Ｈｚの周波数で振動し、被検体６９に加わる磁界７１も例えば２Ｈｚの周波数で変化する。従って、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化をシールドするための磁気シールド手段を設ける必要がある。
【０１２６】
磁気シールド手段が、補正磁界コイル６２を用いる場合、圧縮機５１の動作信号を取り込み、制御装置６８から制御信号を送って補正磁界電源６５を駆動し、補正磁界コイル６２に磁界変化と大きさが同じで位相が逆である磁界を発生するため、電力負荷が大きくなる。
【０１２７】
また、磁気シールド手段が、超伝導磁気シールド部材を用いる場合、超伝導体が磁性蓄冷材が充填される第２蓄冷管との熱交換によって温度上昇し、２段冷却ステージ６の温度が上昇するため、パルス管冷凍機５０の冷凍能力が低下する。
【０１２８】
しかしながら、本実施の形態において、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分は、銅又はアルミニウムを含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成される。そのため、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化は、磁気シールド部材によって、打ち消される。従って、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化をシールドするために、新たな手段を設ける必要がない。補正磁界電源６５を新たに動作させる必要もなく、超伝導磁気シールド部材の冷却のために冷凍機の能力が低下することもない。
【０１２９】
以上、本実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、補正磁界電源や超伝導磁気シールドを用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＭＲＩの測定に際して問題となる磁界変化を低減することができるとともに、補正磁界を印加する際の電源負荷の増大や、超伝導磁気シールド部材を備える場合に問題となる冷凍機能力の低下を防止することができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態では、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を用いた磁気共鳴イメージング装置の構成を説明したが、磁気共鳴イメージング装置に備えられる冷凍機としては、第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るパルス管冷凍機用蓄冷型膨張機、第２の実施の形態に係るＧＭ冷凍機用蓄冷型膨張機を備えた冷凍機を用いることができる。
（第５の実施の形態）
次に、図８を参照し、本発明の第５の実施の形態に係る核磁気共鳴装置を説明する。
【０１３１】
核磁気共鳴装置は、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）装置とも呼ばれ、静磁界中に置かれた物質中の原子核が固有の周波数の電磁波と相互作用するとき、その固有の周波数が、分子内の原子の環境によってわずかに変化する核磁気共鳴現象を利用し、物質を分析する装置である。
【０１３２】
図８は、本実施の形態に係る核磁気共鳴装置の構成を模式的に示す図である。
【０１３３】
図８に示されるように、本実施の形態に係る核磁気共鳴装置８０は、超伝導磁石８１、補正磁界コイル８２、高周波コイル８３、検出コイル８４、補正磁界電源８５、高周波送信器８６、受信器８７、制御装置８８を備える。被測定試料８９が置かれる空間を挟むように超伝導磁石８１が配置され、超伝導磁石８１の内側に補正磁界コイル８２が配置され、補正磁界コイル８２の内側に高周波コイル８３が配置され、高周波コイル８３の内側に、被測定試料８９に近接して検出コイル８４が配置される。
【０１３４】
超伝導磁石８１は、水平方向に磁界を発生するように配置され、装置上部から挿入され、鉛直方向に置かれた被測定試料８９に横方向から磁界９１を印加する。補正磁界コイル８２は、磁界９１の均一度を向上させるためのものである。
【０１３５】
高周波コイル８３は、高周波送信器８６を介して制御装置８８に接続され、検出コイル８４は、受信器８７を介して制御装置８８に接続される。制御装置８８からの制御信号に従って、高周波コイル８３は、被測定試料８９に核磁気共鳴を励起するための高周波磁界を発生し、被測定試料８９に高周波磁界を印加する。この高周波磁界によって、被測定試料８９に核磁気共鳴が励起される。核磁気共鳴によって得られるＮＭＲ信号は検出コイル８４によって検出され、受信器８７を介して制御装置８８に送られ、演算処理が行われる。
【０１３６】
超伝導磁石８１は、低温容器９２内に配置される。低温容器９２は、外側から内側へ順に真空容器９２ａ、輻射シールド９２ｂ、液体ヘリウム容器９２ｃとなるような多層構造を有する。液体ヘリウム容器９２ｃの内部には、超伝導磁石８１の超伝導状態を維持するため、４．２Ｋの温度の液体ヘリウム９３が満たされ、液体ヘリウム９３に浸漬するように超伝導磁石８１が配置される。また、液体ヘリウム容器９２ｃには、液体ヘリウム９３の蒸発量を低減するため、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機５０が組み込まれる。パルス管冷凍機５０が、膨張型冷凍機１０、圧縮機５１、供給管１５、回収管１６を備えることは、第４の実施の形態と同様である。更に、パルス管冷凍機５０において、圧縮機５１からのヘリウムガスの周期的な供給及び回収により振動が発生し、蓄冷管に充填された磁性蓄冷材の振動から磁界変化が発生するのも、第４の実施の形態と同様である。
【０１３７】
本実施の形態において、蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分は、銅又はアルミニウムを含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成される。そのため、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化は、磁気シールド部材によって、打ち消される。従って、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化をシールドするために、新たな手段を設ける必要がない。補正磁界電源８５を新たに動作させる必要もなく、超伝導磁気シールド部材の冷却のために冷凍機の能力が低下することもない。
【０１３８】
以上、本実施の形態に係る核磁気共鳴装置によれば、補正磁界電源や超伝導磁気シールドを用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＮＭＲの測定に際して問題となる磁界変化を低減することができるとともに、補正磁界を印加する際の電源負荷の増大や、超伝導磁気シールド部材を備える場合に問題となる冷凍機能力の低下を防止することができる。
【０１３９】
なお、本実施の形態では、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を用いた核磁気共鳴装置の構成を説明したが、核磁気共鳴装置に備えられる冷凍機としては、第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るパルス管冷凍機用蓄冷型膨張機、第２の実施の形態に係るＧＭ冷凍機用蓄冷型膨張機を備えた冷凍機を用いることができる。
（第６の実施の形態）
次に、図９を参照し、本発明の第６の実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計を説明する。
【０１４０】
超伝導量子干渉素子は、ＳＱＵＩＤ（Superconducting QUantum Interference Device）とも呼ばれ、超伝導の量子化現象を利用した超高感度磁気センサである。ジョセフソン接合を有する超伝導リングを貫く磁界が変化するとジョセフソン接合部分において電圧の変化が生じ、その電圧変化を測定することで微小な磁界の変化を測定することができる。そして、超伝導量子干渉素子磁束計は、ＳＱＵＩＤを超高感度磁気センサとして用いる磁束計である。例えば、脳神経等の生体から発生する微弱な磁界を測定するのに用いられる。
【０１４１】
図９は、本実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計の構成を模式的に示す図である。
【０１４２】
図９に示されるように、本実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計１００は、超伝導量子干渉素子１０１、検出コイル１０２、電源も含めた帰還回路１０３を有する。
【０１４３】
超伝導量子干渉素子１０１は、二つのジョセフソン接合１０４を有する超伝導リングである。ジョセフソン接合１０４は、例えば二つの超伝導部分の境界が粒界、常伝導膜等であって、その境界を越えて流せる超伝導電流の大きさが限られた超伝導の弱い接合部分である。超伝導量子干渉素子１０１に隣接して、入力コイル１０５及び帰還コイル１０６が磁気結合するように配設される。
【０１４４】
検出コイル１０２は、被検体１０７の発生する微小な磁界変化を検出するコイルであり、超伝導線よりなる。検出コイル１０２の両端は、超伝導量子干渉素子１０１と磁気結合された入力コイル１０５の両端と接続される。その結果、検出コイル１０２、入力コイル１０５は、一本の超伝導閉ループをなす。
【０１４５】
帰還回路１０３は、帰還コイル１０６及び超伝導量子干渉素子１０１に接続され、超伝導量子干渉素子１０１の出力電圧から得られる非線形の磁束−電圧曲線を、帰還コイル１０６を通じて超伝導量子干渉素子１０１に負帰還をかけ、線形の磁束―電圧曲線に変換して出力するためのものである。
【０１４６】
ここで、被検体により磁界変化が発生すると、検出コイル１０２に鎖交する磁束の量が変化し、その超伝導閉ループのマイスナー効果（完全反磁性）により、磁束の量の変化の信号は超伝導量子干渉素子１０１に伝わり、更に帰還コイル１０６、帰還回路１０３を経由して、電圧として出力される。
【０１４７】
本実施の形態においても、超伝導量子干渉素子１０１、検出コイル１０６は、超伝導状態を維持するため、外側から内側へ順に真空容器１０８ａ、輻射シールド１０８ｂ、ヘリウム容器１０８ｃとなるような多層構造を有する低温容器１０８内で、液体ヘリウム又は極低温に冷却されたヘリウムガス１０９に冷却されて低温に保持される。更に、液体ヘリウム又は極低温に冷却されたヘリウムガスを冷却するため、低温容器１０８にパルス管冷凍機５０が組み込まれているのは、第４の実施の形態と同様である。
【０１４８】
本実施の形態において、パルス管冷凍機５０内の蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分は、銅又はアルミニウムを含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成される。そのため、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化は、磁気シールド部材によって、打ち消される。従って、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化をシールドするために、新たな手段を設ける必要がない。補正磁界電源を動作させる必要もなく、超伝導磁気シールド部材の冷却のために冷凍機の能力が低下することもない。
【０１４９】
以上、本実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計によれば、補正磁界電源や超伝導磁気シールド部材を用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＳＱＵＩＤの測定に際して問題となる磁界変化を低減することができるとともに、補正磁界を印加する際の電源負荷や、超伝導磁気シールドを備える場合に問題となる熱損失による冷凍機の負荷を低減することができる。
【０１５０】
なお、本実施の形態では、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を用いた超伝導量子干渉素子磁束計の構成を説明したが、超伝導量子干渉素子磁束計に備えられる冷凍機としては、第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るパルス管冷凍機用蓄冷型膨張機、第２の実施の形態に係るＧＭ冷凍機用蓄冷型膨張機を備えた冷凍機を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る核磁気共鳴装置の構成を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計の構成を模式的に示す図である。
【図１０】従来の蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１ 第１蓄冷管
２、２ａ、２ｂ 第２蓄冷管
３ 第１パルス管
４ 第２パルス管
５ １段冷却ステージ
６ ２段冷却ステージ
７ フランジ
８ バルブ／オリフィス／バッファユニット
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 蓄冷型膨張機
１５ 供給管
１６ 回収管
２１ 第１蓄冷材
２２ 第２蓄冷材
２３ 磁性蓄冷材
２４ 第１磁性蓄冷材
２５ 第２磁性蓄冷材
２６ 第２蓄冷管部材
２７、２７ａ、２７ｂ 磁気シールド部材
５０、５０ａ パルス管冷凍機
５１ 圧縮機
５２ 切換バルブ
５３、５４、５５、５６ オリフィス
５７、５８ バッファ
６０ 磁気共鳴イメージング装置
８０ 核磁気共鳴装置
１００ 超伝導量子干渉素子磁束計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄冷型膨張機、パルス管冷凍機、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴装置、超伝導量子干渉素子磁束計及び蓄冷型膨張機の磁気シールド方法に係り、特に磁性蓄冷材に起因する磁界変化をシールドする蓄冷型膨張機、パルス管冷凍機、磁気共鳴イメージング装置、核磁気共鳴装置、超伝導量子干渉素子磁束計及び蓄冷型膨張機の磁気シールド方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置等の超伝導磁石を備えたシステムにおいて、超伝導磁石を極低温に冷却するために、極低温冷凍機が用いられている。極低温冷凍機として、例えば、ギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon：ＧＭ）冷凍機、パルス管冷凍機等の冷凍機が用いられている。これらの冷凍機は、冷媒ガスを断熱膨張させ、その際に発生する冷熱を蓄冷材に蓄冷することによって冷凍冷却を行う蓄冷型冷凍機である。
【０００３】
蓄冷型冷凍機は、冷媒ガスが断熱膨張するときに発生した冷熱を蓄冷する蓄冷型膨張機と、蓄冷型膨張機から冷媒ガスを回収し、回収した冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスを再び蓄冷型膨張機に供給する圧縮機と、を備える。
【０００４】
蓄冷型膨張機は、冷熱を蓄冷するための蓄冷材を備える。蓄冷材は、使用温度である極低温で大きな比熱を有する必要がある。しかしながら、一般に鉛等の金属の比熱は、１５Ｋ以下の極低温において、温度の低下とともに急激に減少する。逆に、冷媒ガスとして用いられるヘリウムの比熱は、温度の低下とともに増大する。従って、断熱膨張によって冷却されたヘリウムガスは、蓄冷材を十分熱交換することができず、蓄冷型膨張機を例えば４．２Ｋ等の極低温に到達させることができない。
【０００５】
そこで、蓄冷型膨張機を極低温に到達させるため、１５Ｋ以下の温度で鉛よりも大きな比熱を有する、例えば「ＨｏＣｕ２」など（以下、磁性蓄冷材）が蓄冷材として用いられる。磁性蓄冷材は、１５Ｋ以下で相転移し反強磁性体となる。反強磁性体となった磁性蓄冷材は、鉛などと比較して、大きな磁化率を有するため、蓄冷型冷凍機の動作に伴って磁界中を移動すると、蓄冷型冷凍機の周辺に磁界の変化を発生することになる。例えば、蓄冷型冷凍機が超伝導磁石に近接して配置される場合、蓄冷型冷凍機に含まれる磁性蓄冷材が超伝導磁石の発生する磁界によって磁化し、磁化した磁性蓄冷材が超伝導磁石の発生する磁界中を移動するため、超伝導磁石の発生する磁界が乱される。
【０００６】
そこで、蓄冷型膨張機に含まれる磁性蓄冷材の発生する磁界を、超伝導磁気シールド部材を用いてシールドする方法が行われてきた。特許文献１には、希土類金属を用いた合金または化合物を磁性蓄冷材とするＧＭ冷凍機において、磁性蓄冷材の周囲に超伝導体からなる磁気シールド部材が設けられることを特徴とするＧＭ冷凍機の例が開示されている。ＧＭ冷凍機の可動部分であるディスプレーサの内部に磁性蓄冷材が充填され、磁性蓄冷材が充填されたディスプレーサの周囲に超伝導磁気シールド部材が設けられる。
【０００７】
一方、パルス管冷凍機は、例えばＧＭ冷凍機のディスプレーサのような可動部分を含まないため、ＧＭ冷凍機等の他の冷凍機より磁性蓄冷材の移動距離が小さく、磁界が擾乱される量が少ない。そのため、超伝導磁石を備えたシステムにおいて、パルス管冷凍機を用いることは大きな利点である。しかし、ＭＲＩのような微小な磁界を測定する微小磁界測定システムに用いる場合、パルス管冷凍機の微小振動による微小な磁界変化も磁界の擾乱となる。従って、ＭＲＩ等の微小磁界測定システムに用いる場合、パルス管冷凍機にも超伝導磁気シールド部材が設けられる。
【０００８】
図１０を参照して、パルス管冷凍機に超伝導磁気シールド部材が設けられた例を説明する。図１０は、パルス管冷凍機用蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。図１０に示されるように、蓄冷型膨張機１１０は、第１蓄冷管１１１、第２蓄冷管１１２、第１パルス管１１３、第２パルス管１１４、１段冷却ステージ１１５、２段冷却ステージ１１６、フランジ１１７、バルブユニット１１８、蓄冷材１２２、磁性蓄冷材１２３、超伝導磁気シールド部材１２７を有する。フランジ１１７を高温側の起点とし、１段冷却ステージ１１５、２段冷却ステージ１１６が離間して設けられ、フランジ１１７と１段冷却ステージ１１５との間に第１蓄冷管１１１と第１パルス管１１３とが設けられ、１段冷却ステージ１１５と２段冷却ステージ１１６との間に第２蓄冷管１１２が設けられ、フランジ１１７と２段冷却ステージ１１６との間に第２パルス管１１４が設けられる。第２蓄冷管１１２には、１段冷却ステージ１１５側から２段冷却ステージ１１６側への方向に沿って、蓄冷材１２２、磁性蓄冷材１２３の順に充填される。第２蓄冷管１１２の磁性蓄冷材１２３が充填された部分を囲繞し、２段冷却ステージ１１６に熱的に接触されるように、超伝導磁気シールド部材１２７が設けられる。超伝導磁気シールド部材１２７の下端は、２段冷却ステージ１１６にはんだ付けされる。１段冷却ステージ１１５の温度は２０〜１００Ｋ程度に保持され、２段冷却ステージ１１６の温度は４〜１０Ｋ程度に保持される。超伝導磁気シールド部材１２７は、２段冷却ステージ１１６に熱的に接触されるため、２段冷却ステージ１１６と略同じ温度に保持される。また、蓄冷型膨張機１１０が低温容器中において液体ヘリウムを冷却する場合、フランジ１１７より下側の部分は液体ヘリウムが蒸発したヘリウムガス中に配置される。
【０００９】
また、特許文献２には、超伝導磁気シールド部材を有する蓄冷型膨張機を備えたパルス管冷凍機の例が開示されている。更に、特許文献３には、超伝導磁石システムに備えられ、磁性蓄冷材が充填されたパルス管冷凍機であって、磁性蓄冷材による漂遊磁界を低減するために超伝導磁気シールド部材が設けられたパルス管冷凍機の例が開示されている。
【特許文献１】特開平２−１６１２６０号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５３１９号公報
【特許文献３】特開２００６−３８４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、蓄冷型膨張機を備えた蓄冷型冷凍機の磁性蓄冷材による磁界変化を、超伝導磁気シールド部材を用いてシールドする場合、次のような問題があった。
【００１１】
特許文献１乃至３いずれに開示された方法においても、超伝導磁気シールド部材の超伝導状態が維持されるように、超伝導磁気シールド部材を超伝導臨界温度以下に冷却しなくてはならない。ところが、例えば図１０に示されるように、超伝導磁気シールド部材１２７が磁界をシールドする磁性蓄冷材１２３が充填される第２蓄冷管１１２は、１段冷却ステージ１１５と２段冷却ステージ１１６との間に配置されるため、温度が４〜２０Ｋ程度の領域にある。超伝導磁気シールド部材１２７と第２蓄冷管１１２との間にはヘリウムガスが存在するため、ヘリウムガスを介した熱伝導により超伝導磁気シールド部材１２７の温度が上昇し、超伝導磁気シールド部材１２７と熱的に接触された２段冷却ステージ１１６の温度が上昇する。その結果、冷凍機の冷凍能力が低下し、所定の極低温に到達することができないという問題があった。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、磁性蓄冷材を有する蓄冷型膨張機を具備した蓄冷型冷凍機において、冷凍機の冷凍能力を低下させることなく、磁性蓄冷材による磁界変化をシールドすることのできる蓄冷型膨張機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１４】
第１の発明に係る蓄冷型膨張機は、冷媒ガスの膨張時の冷熱を蓄冷する蓄冷管と、前記蓄冷管の低温端側と連通され、前記蓄冷管を通して前記冷媒ガスの圧縮、膨張を繰り返して冷熱を発生するシリンダと、前記蓄冷管の内部に充填され、磁性体よりなり、前記冷媒ガスと接触して前記冷熱を蓄冷する磁性蓄冷材と、前記磁性蓄冷材を囲繞して設けられた磁気シールド部材と、を有する蓄冷型膨張機において、前記磁気シールド部材は、常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明に係る蓄冷型膨張機において、前記磁気シールド部材は、銅又はアルミニウムであることを特徴とする。
【００１６】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る蓄冷型膨張機において、前記蓄冷管の前記磁性蓄冷材が充填される部分は、前記磁気シールド部材であることを特徴とする。
【００１７】
第４の発明は、第１又は第２の発明に係る蓄冷型膨張機において、前記磁気シールド部材は、前記蓄冷管の前記磁性蓄冷材が充填される部分に、接して取り囲むように設けられたことを特徴とする。
【００１８】
第５の発明に係るパルス管冷凍機は、第１乃至第４の発明の何れか一つに係る蓄冷型膨張機を備え、前記シリンダはパルス管であることを特徴とする。
【００１９】
第６の発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、第５の発明に係るパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする。
【００２０】
第７の発明に係る核磁気共鳴装置は、第５の発明に係るパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする。
【００２１】
第８の発明に係る超伝導量子干渉素子磁束計は、第５の発明に係るパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする。
【００２２】
第９の発明に係る蓄冷型膨張機の磁気シールド方法は、磁性蓄冷材を備えた蓄冷型膨張機の磁気シールド方法であって、常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下である電気良導体を用いて前記磁性蓄冷材を囲繞し、前記磁性蓄冷材が発生する磁界が変化することによって前記電気良導体にシールド電流が流れ、前記磁性蓄冷材が発生する前記磁界をシールドすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、磁性蓄冷材を有する蓄冷型膨張機を具備した蓄冷型冷凍機における冷凍機の冷凍能力を低下させることなく、磁性蓄冷材による磁界変化をシールドすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
図１を参照し、本発明の第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機を説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【００２６】
図１に示されるように、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０は、第１蓄冷管１、第２蓄冷管２、第１パルス管３、第２パルス管４、１段冷却ステージ５、２段冷却ステージ６、フランジ７、バルブ／オリフィス／バッファユニット８を有する。蓄冷型膨張機１０は、蓄冷管及びパルス管が２段構造を構成する。従って、高温端側から低温端側に向かって、フランジ７、１段冷却ステージ５、２段冷却ステージ６が離間して設けられ、それらの間を結ぶように、第１蓄冷管１、第２蓄冷管２、第１パルス管３、第２パルス管４が配設される。
【００２７】
第１蓄冷管１、第２蓄冷管２は、フランジ７側を基点として、各々１段目、２段目に設けられた蓄冷管である。第１蓄冷管１、第２蓄冷管２は、冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して発生する冷熱を蓄冷するためのものである。第１蓄冷管１は、一端がフランジ７、他端が１段冷却ステージ５に固定され、フランジ７側を高温端、１段冷却ステージ５側を低温端とする。第２蓄冷管２は、一端が１段冷却ステージ５に、他端が２段冷却ステージ６に固定され、１段冷却ステージ５側を高温端、２段冷却ステージ６側を低温端とする。
【００２８】
第１パルス管３、第２パルス管４は、フランジ７側を基点として、各々１段目、２段目に設けられたパルス管である。第１パルス管３、第２パルス管４は、第１蓄冷管１、第２蓄冷管２を通して供給される冷媒ガスであるヘリウムガスが断熱膨張を繰り返して冷熱を発生するためのものである。第１パルス管３は、一端がフランジ７に、他端が１段冷却ステージ５に固定され、フランジ７側を高温端、１段冷却ステージ５側を低温端とする。第２パルス管４は、一端がフランジ７に、他端が２段冷却ステージ６に固定され、フランジ７側を高温端、２段冷却ステージ６側を低温端とする。
【００２９】
第１パルス管３は、高温端、低温端に各々整流器１１、１２を有する。第２パルス管４０は、高温端、低温端に各々整流器１３、１４を有する。整流器１１、１２、１３、１４は、第１パルス管３、第２パルス管４における冷媒ガスの供給又は回収に伴う冷媒ガスの流れを安定化させるためのものである。
【００３０】
１段冷却ステージ５は、第１蓄冷管１の低温端及び第１パルス管３の低温端が固定される部分である。１段冷却ステージ５は、第１蓄冷管１から冷熱が伝導され、低温に維持される。また、１段冷却ステージ５は、第２蓄冷管２の高温端が固定される部分でもある。１段冷却ステージ５は、第２蓄冷管２から高温側へ冷熱が伝導されるのを防止するバッファとして機能する。１段冷却ステージ５の到達温度としては、特に限定されるものではないが、例えば４０Ｋとすることができる。
【００３１】
２段冷却ステージ６は、第２蓄冷管２の低温端及び第２パルス管４の低温端が固定される部分である。２段冷却ステージ６は、約４０Ｋの低温に維持される１段冷却ステージ５をバッファとして、第２蓄冷管２から冷熱が伝導され、極低温に維持される。２段冷却ステージ６の到達温度としては、特に限定されるものではないが、例えば４Ｋとすることができる。
【００３２】
第１蓄冷管１の低温端の内部は、１段冷却ステージ５の内部に設けられた配管を介して、第１パルス管３の低温端の内部及び第２蓄冷管２の高温端の内部と連通される。第２蓄冷管２の低温端の内部は、２段冷却ステージ６の内部に設けられた配管を介して、第２パルス管４の低温端の内部と連通される。
【００３３】
バルブ／オリフィス／バッファユニット８は、フランジ７の、第１蓄冷管１、第１パルス管３、第２パルス管４と反対側に配設される。第１蓄冷管１の高温端の内部、第１パルス管３の高温端の内部、第２パルス管４の高温端の内部は、フランジ７の内部に設けられた配管と、バルブ／オリフィス／バッファユニット８の内部に設けられた配管とを介して、外部の圧縮機から冷媒ガスを供給する供給管１５、冷媒ガスを外部の圧縮機に回収する回収管１６と接続される。
【００３４】
第１蓄冷管１の内部には、第１蓄冷材２１が充填される。第１蓄冷材２１としては、例えば銅網（網状の形状に加工された銅線）を用いることができる。また、第１蓄冷管１は、軸方向の伝導損失を最小に抑えるため、肉薄のＳＵＳ材を用いることができる。ＳＵＳ材として、例えばＳＵＳ３０４等の材質を用いることができる。
【００３５】
第２蓄冷管２の内部には、高温端側から低温端側に向かって順に、第２蓄冷材２２、磁性蓄冷材２３が充填される。第２蓄冷材２２として、例えば鉛球を用いることができる。鉛は１５〜４０Ｋの温度領域では、金属の中では大きな比熱を有するためである。
【００３６】
磁性蓄冷材２３は、第２蓄冷管２の高温端側から低温端側に向かって順に、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５を有する。第１磁性蓄冷材２４として、例えば、１０〜１５Ｋの温度領域で大きな比熱を有するＥｒ３Ｎｉを用いることができ、例えば、直径０．２ｍｍ程度の球状のＥｒ３Ｎｉを第２蓄冷管２の中に充填して用いることができる。第２磁性蓄冷材２５として、例えば、５〜１０Ｋの温度領域で大きな比熱を有するＨｏＣｕ２を用いることができる。例えば、直径０．２ｍｍ程度の球状のＨｏＣｕ２を第２蓄冷管２の中に充填して用いることができる。
【００３７】
なお、第１の磁性蓄冷材２４、第２の磁性蓄冷材２５に、例えばＥｒＮｉを用いるように、同一の材料を用いることもでき、この場合は、第１の磁性蓄冷材２４、第２の磁性蓄冷材２５は一体として磁性蓄冷材２３を構成する。
【００３８】
第２蓄冷管２は、第２蓄冷管部材２６と、磁気シールド部材２７と、を有する。第２蓄冷管部材２６は、第２蓄冷材２２が充填される部分を含めた第２蓄冷管２の高温端側の部分である。第１蓄冷管１と同様に、軸方向の伝導損失を最小に抑えるため、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材で構成される。第２蓄冷管部材２６の軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径３５ｍｍ、内径３０ｍｍ、厚さは２．５ｍｍである。
【００３９】
磁気シールド部材２７は、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５が充填される部分を含めた第２蓄冷管２の低温端側の部分である。磁気シールド部材２７は、ＳＵＳ材ではなく、例えば無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気良導体よりなる。磁気シールド部材２７は、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５により発生する磁界変化をシールドするためのものである。磁気シールド部材２７の軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径３５ｍｍ、内径３０ｍｍ、厚さは２．５ｍｍである。
【００４０】
第２蓄冷管部材２６と、磁気シールド部材２７とは、例えば、一方を他方に螺入する接合方法、継手を用いる接合方法、溶接による接合方法等を用いて接合される。
【００４１】
次に、本実施の形態において、蓄冷型膨張機１０が冷熱を蓄冷する作用、磁性蓄冷材２３が磁界変化を発生する作用、及び磁気シールド部材２７が磁界変化をシールドする作用について説明する。
【００４２】
初めに、蓄冷型膨張機１０が冷熱を蓄冷する作用について説明する。
【００４３】
上記構成を有する蓄冷型膨張機１０は、バルブ／オリフィス／バッファユニット８によって、第１蓄冷管１の高温端を供給管１５又は回収管１６と切換え連通し、第１パルス管３内で冷媒ガスが圧縮と膨張とを繰返し、その際に断熱膨張で発生する冷熱を第１蓄冷管１に充填された第１蓄冷材２１に蓄冷することにより、１段冷却ステージ５が例えば４０Ｋ程度に冷却される。
【００４４】
さらに、蓄冷型膨張機１０は２段に構成されているため、上記バルブ／オリフィス／バッファユニット８から第１蓄冷管１に導入された冷媒ガスは、第１蓄冷管１の低温端から第２蓄冷器２の高温端に導入される。そして、第２蓄冷管２の低温端に至り、第２パルス管４内で冷媒ガスが圧縮と膨張を繰返し、その際に断熱膨張で発生する冷熱を第２蓄冷管２に充填された第２蓄冷材２２、磁性蓄冷材２３に蓄冷することにより、２段冷却ステージ６が冷却される。第１パルス管３によって例えば４０Ｋ程度に冷却された冷媒ガスの圧縮・膨張が繰り返されるため、２段冷却ステージ６は例えば４Ｋ程度に冷却される。
【００４５】
次に、磁性蓄冷材２３が磁界変化を発生する作用について説明する。
【００４６】
供給管１５と回収管１６とに切換える繰返し速度、及び第１パルス管３、第２パルス管４での冷媒ガスの圧縮・膨張が繰り返される繰返し速度は、例えば２Ｈｚ程度であるが、圧縮膨張に伴って第２パルス管４が同一の繰返し速度で軸方向に伸縮振動し、それに伴って、２段冷却ステージ６、第２蓄冷管２も軸方向に伸縮振動し、磁性蓄冷材２２も第２蓄冷管２の軸方向に伸縮振動する。磁性蓄冷材２３の周期的な振動振幅は、例えば数１０μｍである。この伸縮振動により、磁性蓄冷材２３の周囲においては、同じ繰返し速度で磁界変化が発生する。
【００４７】
冷媒ガスとの熱交換により、磁性蓄冷材２３の温度も微小に変化する。磁性蓄冷材２３の磁化率には温度依存性があるため、温度変化によって磁性蓄冷材２３の磁化の大きさが変化する。従って、温度変化によっても同じ繰返し速度で磁界変化が発生する。
【００４８】
次に、磁気シールド部材２７が磁界変化をシールドする作用について説明する。
【００４９】
磁界変化が発生した場合、磁気シールド部材２７が、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気良導体よりなるため、レンツの法則（ファラデーの電磁誘導の法則と同じ）により、磁界変化によって発生した磁界の向きを打ち消すように、磁気シールド部材２７にシールド電流が流れ、磁界変化をシールドすることができる。ここで、電界をＥ、磁界をＢ、時間をｔとするときのファラデーの電磁誘導の法則（ｒｏｔＥ＝−∂Ｂ／∂ｔ）、単位長さ辺りｎ回巻きの無限長ソレノイドに電流Ｉが流れるときに無限長ソレノイドが発生する磁界Ｂ１を表す式（Ｂ１∝ｎＩ）を用い、電気良導体の電気抵抗率をρ、磁気シールド部材２７の厚さをｄ、時間Δｔの間の磁界変化をΔＢ１としたとき、レンツの法則により発生する磁界Ｂ２を求めると、Ｂ２∝（ｄ／ρ）・（ΔＢ１／Δｔ）となり、Ｂ２はｄに比例し、ρに逆比例する。従って、電気抵抗率ρが小さい電気良導体を用いて磁気シールド部材２７を形成し、磁気シールド部材２７の厚さｄを大きくすることにより、磁性蓄冷材２３の発生する磁界変化をシールドすることができる。
【００５０】
ここで、電気良導体である磁気シールド部材２７として、絶縁体（１０１２Ωｃｍ以上）、半導体（１０―３〜１０１２Ωｃｍ）に比べて電気抵抗率ρが小さい金属（１０―３Ωｃｍ以下）のうち、第２蓄冷管部材２６の材質であるステンレス（例えばＳＵＳ３０４の電気抵抗率ρ＝７２μΩｃｍ）よりも電気抵抗率ρが小さく５０μΩｃｍ以下である材質を用いることができ、例えば銅（２μΩｃｍ）、アルミニウム（３μΩｃｍ）等の材質を用いることができる。銅材としては、無酸素銅等を用いることができる。
【００５１】
また、磁気シールド部材２７の厚さｄが大きすぎると、１段冷却ステージ５と２段冷却ステージ６との間の熱伝導によって、冷凍機の冷凍能力が低下する。従って、例えば、２．５ｍｍの厚さとすることができる。磁気シールド部材２７の厚さを２．５ｍｍの厚さとすることにより、磁性蓄冷材２３が発生する磁界をシールドすることができ、２段冷却ステージ６の温度を４Ｋに維持することができる。
【００５２】
以上、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機によれば、電気良導体を用いた磁気シールド部材によって、磁性蓄冷材が発生する磁界変化をシールドするため、超伝導磁気シールド部材によって磁界変化をシールドする場合に比べ、超伝導体磁気シールド部材を冷却する分の冷熱の損失がなく、蓄冷型膨張機を備えた冷凍機の冷凍能力の低下を防ぐことができる。
（第１の実施の形態の第１の変形例）
次に、図２を参照し、本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る蓄冷型膨張機を説明する。
【００５３】
図２は、本変形例に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。ただし、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある（以下の変形例、実施の形態についても同様）。
【００５４】
本変形例に係る蓄冷型膨張機は、電気良導体を用いた磁気シールド部材が第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分に接して取り囲むように設けられる点で、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機と相違する。
【００５５】
図２を参照するに、第１の実施の形態において、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分が電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成されるのと相違し、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ａは、電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ａが第２蓄冷管２ａの磁性蓄冷材２３が充填される部分に接して取り囲むように設けられることが特徴である。
【００５６】
図２に示されるように、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ａは、第２蓄冷管２ａ、磁気シールド部材２７ａ以外の構成は、第１の実施の形態と同一である。
【００５７】
しかし、第２蓄冷管２ａは、高温端から低温端まで一体で構成される。第２蓄冷管２ａは、軸方向の伝導損失を最小に抑えるため、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材により形成される。第２蓄冷管２ａの内部には、第１の実施の形態と同様に、高温端側から低温端側に向かって、第２蓄冷材２２、磁性蓄冷材２３が充填され、磁性蓄冷材２３は、高温端側から低温端側に向かって、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５を有する。
【００５８】
加えて、第２蓄冷管２ａの磁性蓄冷材２３が充填される部分に接して取り囲むように、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ａが設けられる。磁気シールド部材２７ａは、磁性蓄冷材２３により発生する磁界変化をシールドするためのものである。
【００５９】
本変形例において、蓄冷型膨張機１０ａが冷熱を蓄冷する作用、磁性蓄冷材２３が磁界変化を発生する作用は、第１の実施の形態と同一である。また、磁気シールド部材２７ａが磁界変化をシールドする作用は、第１の実施の形態と同様である。即ち、磁界変化が発生した場合、磁気シールド部材２７ａが、レンツの法則により、磁界変化によって発生した磁界の向きを打ち消すように、磁気シールド部材２７ａにシールド電流を流し、磁界変化をシールドする。電気抵抗率ρが小さい電気良導体を選択し、磁気シールド部材２７ａの厚さｄを大きくすることにより、磁界変化をシールドすることができるのも、第１の実施の形態と同様であり、例えば無酸素銅等の銅、アルミニウムを含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いることができ、磁気シールド部材２７ａの厚さは、例えば２．５ｍｍの厚さとすることができる。
【００６０】
また、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ａでは、第２蓄冷管２ａが１段冷却ステージ５側から２段冷却ステージ６側まで一体で構成されるため、機械的強度に優れ、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０のように、第２蓄冷管部材２６と、磁気シールド部材２７ａとを接合する加工が必要でないため、簡便で機械的強度に優れた構成とすることができる。
【００６１】
以上、本変形例に係る蓄冷型膨張機によれば、電気良導体を用いた磁気シールド部材によって、磁性蓄冷材が発生する磁界変化をシールドするため、超伝導磁気シールド部材によって磁界変化をシールドする場合に比べ、超伝導体磁気シールド部材を冷却する分の冷熱の損失がなく、蓄冷型膨張機を備えた冷凍機の冷凍能力の低下を防ぐことができる。
（第１の実施の形態の第２の変形例）
次に、図３を参照し、本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る蓄冷型膨張機を説明する。
【００６２】
図３は、本変形例に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【００６３】
本変形例に係る蓄冷型膨張機は、電気良導体を用いた磁気シールド部材が第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分の内周面に設けられる点で、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機と相違する。
【００６４】
図３を参照するに、第１の実施の形態において、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分が電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成されるのと相違し、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ｂは、電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ｂが第２蓄冷管２ｂの磁性蓄冷材２３が充填される部分の内周面に設けられることが特徴である。
【００６５】
図３に示されるように、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ｂは、第２蓄冷管２ｂ、磁気シールド部材２７ｂ以外の構成は、第１の実施の形態と同一である。
【００６６】
しかし、第１の実施の形態の第１の変形例と同様に、第２蓄冷管２ｂは、高温端から低温端まで一体で構成される。また、第２蓄冷管２ｂが、肉薄の例えばＳＵＳ３０４等のＳＵＳ材により形成されること、第２蓄冷管２ｂの内部に、第２蓄冷材２２と、第１磁性蓄冷材２４、第２磁性蓄冷材２５よりなる磁性蓄冷材２３とが充填されるのは、第１の実施の形態の第１の変形例と同様である。
【００６７】
加えて、第２蓄冷管２ｂの磁性蓄冷材２３が充填される部分の内周面に、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ｂが設けられる。磁気シールド部材２７ｂとして、例えば、銅管、アルミニウム管等の管状の部材を用いることができる。また、第２蓄冷管２ｂの内周面に形成された、例えば銅、アルミニウム、金等の膜を用いることができる。
【００６８】
本変形例において、蓄冷型膨張機１０ｂが冷熱を蓄冷する作用、磁性蓄冷材２３が磁界変化を発生する作用は、第１の実施の形態と同一である。また、磁気シールド部材２７ｂが磁界変化をシールドする作用は、第１の実施の形態と同様である。即ち、磁界変化が発生した場合、磁気シールド部材２７ｂが、レンツの法則により、磁界変化によって発生した磁界の向きを打ち消すように、磁気シールド部材２７ｂにシールド電流を流し、磁界変化をシールドする。電気抵抗率ρが小さい電気良導体を選択し、磁気シールド部材２７ｂの厚さｄを大きくすることにより、磁界変化をシールドすることができるのも、第１の実施の形態と同様であり、例えば銅、アルミニウム、金等の電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いることができ、磁気シールド部材２７ｂの厚さは、例えば２．５ｍｍの厚さとすることができる。
【００６９】
また、本変形例に係る蓄冷型膨張機１０ｂでは、第２蓄冷管２ｂが１段冷却ステージ５側から２段冷却ステージ６側まで一体で構成されるため、機械的強度に優れ、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０のように、第２蓄冷管部材２６と、磁気シールド部材２７とを接合する加工が必要でないため、簡便で機械的強度に優れた構成とすることができる。
【００７０】
以上、本変形例に係る蓄冷型膨張機によれば、電気良導体を用いた磁気シールド部材によって、磁性蓄冷材が発生する磁界変化をシールドするため、超伝導磁気シールド部材によって磁界変化をシールドする場合に比べ、超伝導体磁気シールド部材を冷却する分の冷熱の損失がなく、蓄冷型膨張機を備えた冷凍機の冷凍能力の低下を防ぐことができる。
（第２の実施の形態）
次に、図４を参照し、本発明の第２の実施の形態に係る蓄冷型膨張機を説明する。
【００７１】
図４は本実施の形態に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【００７２】
図４に示されるように、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０ｃは、第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃ、第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃ、１段冷却ステージ５ｃ、２段冷却ステージ６ｃ、フランジ７ｃ、バルブ／動力室ユニット８ｃを有する。蓄冷型膨張機１０ｃはＧＭ冷凍機用蓄冷型膨張機であるため、第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃは、ＧＭ冷凍機の第１ディスプレーサ、第２ディスプレーサとして機能する。また、高温端側から低温端側に向かって、フランジ７ｃ、１段冷却ステージ５ｃ、２段冷却ステージ６ｃが離間して設けられ、フランジ７ｃと１段冷却ステージ５ｃとを結ぶように第１蓄冷管１ｃ、第１シリンダ３ｃが配設され、１段冷却ステージ５ｃと２段冷却ステージ６ｃとを結ぶように第２蓄冷管２ｃ、第２シリンダ４ｃが配設される。
【００７３】
第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃは、それらの軸に垂直な断面が円形の形状を有する。第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃは、例えばＳＵＳ等で形成され、互いに異なる内径を有する。
【００７４】
第１蓄冷管１ｃは、第１蓄冷管１ｃの１段冷却ステージ５ｃ側（低温端）が、第１シリンダ３ｃの１段冷却ステージ５ｃ側（低温端）と１段冷却ステージ５ｃとの間に第１膨張空間３２を形成するように、第１シリンダ３ｃに挿入される。第１蓄冷管１ｃは、例えばフェノール樹脂で形成された円筒容器状の部材である。
【００７５】
第１蓄冷管１ｃの高温端側には、第１蓄冷管１ｃの内部と外部とを連通する開口部３３が形成され、第１蓄冷管１ｃの低温端側には、第１蓄冷管１ｃの内部と第１膨張空間３２とを連通する開口部３４が形成される。第１蓄冷管１ｃの内部には、第１蓄冷材２１ｃが充填されている。第１蓄冷材２１ｃは、例えば球状の形状を有する鉛、銅製金網等を用いることができる。第１蓄冷管１ｃの外周には、第１シール部材３５が設けられている。第１シール部材３５は、第１シール部材３５の上側と第１膨張空間３２との間を、第１蓄冷管１ｃの外周面と第１シリンダ３ｃの内周面との間の間隙を介して連通させないためのものである。
【００７６】
第２蓄冷管２ｃは、第２蓄冷管２ｃの１段冷却ステージ５ｃ側（高温端）が、第２シリンダ４ｃの１段冷却ステージ５ｃ側（高温端）と１段冷却ステージ５ｃとの間に第１膨張空間３２を形成し、第２蓄冷管２ｃの２段冷却ステージ６ｃ側（低温端）が、第２シリンダ４ｃの２段冷却ステージ６ｃ側（低温端）と２段冷却ステージ６ｃとの間に第２膨張空間３６を形成するように、第２シリンダ４ｃに挿入される。第２蓄冷管２ｃは、例えばＳＵＳ等で形成された円筒容器状の部材である。
【００７７】
第２蓄冷管２ｃの高温端側には、第２蓄冷管２ｃの内部と第１膨張空間３２とを連通する開口部３７が形成され、第２蓄冷管２ｃの低温端側には、第２蓄冷管２ｃの内部と第２膨張空間３６とを連通する開口部３８が形成される。
【００７８】
第２蓄冷管２ｃの内部には、高温端側から低温端側に向かって順に、第２蓄冷材２２ｃ、磁性蓄冷材２３ｃが充填され、磁性蓄冷材２３ｃは、高温端側から低温端側に向かって順に、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃを有する。第２蓄冷材２２ｃとして、例えば直径０．２ｍｍ程度の球状の鉛を用いることができる。第１磁性蓄冷材２４ｃとして、例えば直径０．２ｍｍ程度の球状のＥｒ３Ｎｉを用いることができる。第２磁性蓄冷材２５ｃとして、例えば直径０．２ｍｍ程度の球状のＨｏＣｕ２を用いることができる。
【００７９】
第２蓄冷管２ｃの外周には、第２シール部材３９が設けられている。第２シール部材３９は、第１膨張空間３２と第２膨張空間３６との間を、第２蓄冷管２ｃの外周面と第２シリンダ４ｃの内周面との間の間隙を介して連通させないためのものである。
【００８０】
第２蓄冷管２ｃは、第２蓄冷管部材２６ｃと、磁気シールド部材２７ｃとを有する。磁気シールド部材２７ｃは、第２蓄冷材２２ｃが充填される第２蓄冷管２ｃの高温端側の部分である。第１蓄冷管１ｃと同様に、軸方向の伝導損失を最小に抑えるため、肉薄のＳＵＳ材で構成される。第２蓄冷管部材２６ｃの軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径４０ｍｍ、内径３５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍである。
【００８１】
磁気シールド部材２７ｃは、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃが充填される第２蓄冷管２ｃの低温端側の部分である。磁気シールド部材２７ｃは、ＳＵＳ材ではなく、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体よりなる。磁気シールド部材２７ｃは、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの後述する往復運動により発生する磁界変化をシールドするためのものである。磁気シールド部材２７ｃの軸方向に垂直な断面の形状は、例えば外径４０ｍｍ、内径３５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍである。
【００８２】
次に、本実施の形態において、蓄冷型膨張機１０ｃが冷熱を蓄冷する作用、磁性蓄冷材２３ｃが磁界変化を発生する作用、及び磁気シールド部材２７ｃが磁界変化をシールドする作用について説明する。
【００８３】
初めに、蓄冷型膨張機１０ｃが冷熱を蓄冷する作用について説明する。
【００８４】
第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃは、連結部材４１によって互いに連結される。第１蓄冷管１０ｃは、連結部材４１を介して、バルブ／動力室ユニット８ｃに配置されるモータ４２の回転軸に接続される。連結部材４１は、モータ４２の回転運動を変換し、第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃを、第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃの軸方向に往復運動させるためのクランクとしての機能を有する。
【００８５】
バルブ／動力室ユニット８ｃ内には、２つのバルブ４３、４４が設けられる。バルブ４３、４４の一端には供給管１５ｃ、回収管１６ｃが接続され、バルブ４３、４４の他端は、合流され、開口部４５を介して、第１膨張空間３３に接続される。
【００８６】
蓄冷型膨張機１０ｃを動作させる際には、所定のタイミングで供給管１５ｃから第１シリンダ３ｃ内へ冷媒ガスが供給され、次の所定のタイミングで第１シリンダ３ｃ内から回収管１６ｃへ冷媒ガスが回収される。冷媒ガスとして、例えば０．５〜２．５ＭＰａの圧力を有するヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられる。
【００８７】
第１シリンダ３ｃ内に供給された冷媒ガスは、第１蓄冷管１ｃ内、第１膨張空間３２内、第２蓄冷管２ｃ内、第２膨張空間３６内に達する。この際、開口部３３、３４、３７、３８は、冷媒ガスの流路となる。
【００８８】
蓄冷型膨張機１０ｃは、第１膨張空間３２、第２膨張空間３６の拡張に伴って冷媒ガスが断熱膨張するように構成されている。供給管１５ｃから第１シリンダ３ｃ内への冷媒ガスの供給と、第１シリンダ３ｃ内から回収管１６ｃへの冷媒ガスの回収が、第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃの往復運動と所定の位相差の下に行われる。第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃを第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃの軸方向に繰返し往復運動させることにより、冷媒ガスの断熱膨張が繰返し起こる。その結果、第１蓄冷管１ｃに充填された第１蓄冷材２１ｃ、第２蓄冷管２ｃに充填された第２蓄冷材２２ｃ、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃが徐々に冷却され、やがて一定の温度となる。更に、１段冷却ステージ５ｃ、２段冷却ステージ６ｃも冷却され、一定の温度となる、例えば、１段冷却ステージ５ｃを４０Ｋ、２段冷却ステージ６ｃを４Ｋに冷却することができる。
【００８９】
次に、磁性蓄冷材２３ｃが磁界変化を発生する作用について説明する。
【００９０】
第１蓄冷管１ｃ、第２蓄冷管２ｃは、連結部材４１を介したモータ４２の動力により、第１シリンダ３ｃ、第２シリンダ４ｃの軸方向に繰返し往復運動させられる。往復運動のストロークは、例えば１０〜３０ｍｍとすることができ、往復運動の繰返し速度は、例えば１〜２Ｈｚとすることができる。それに伴って、第２蓄冷管２ｃに充填される第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの位置も周期的に第２シリンダ４ｃの軸方向に往復運動する。この往復運動により、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの周囲においては、例えば１〜２Ｈｚの繰返し速度で磁界変化が発生する。
【００９１】
更に、１０〜３０ｍｍのストロークの往復運動が発生すると、第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの温度も周期的に変化する。一般的に磁性蓄冷材の磁化率には温度依存性があるため、往復運動に伴う温度変化によって第１磁性蓄冷材２４ｃ、第２磁性蓄冷材２５ｃの磁化の大きさが変化する。従って、温度変化によっても、例えば１〜２Ｈｚの繰返し速度で磁界変化が発生する。
【００９２】
次に、磁気シールド部材２７ｃが磁界変化をシールドする作用について説明する。
【００９３】
この作用は、第１の実施の形態で説明した作用と同様である。磁気シールド部材２７ｃが、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体よりなるため、レンツの法則により、磁気シールド部材２７ｃの周方向にシールド電流が流れ、磁界変化を打ち消すことができる。電気抵抗率ρが小さい電気良導体を選択し、磁気シールド部材２７ｃの厚さｄを大きくすることにより、磁界変化をシールドすることができる。例えば、銅またはアルミニウムを用い、厚さ２．５ｍｍの円筒状の磁気シールド部材２７ｃを用いることにより、往復運動に伴う磁界変化をシールドすることができる。
【００９４】
更に、本実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０ｃにおいては、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０に比べ、繰返し速度は略同じで、ストローク距離が増大するため磁界変化ΔＢ１／Δｔが増大し、発生する磁界Ｂ２も増大する。従って、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０に比べ、より大きな磁気シールド効果を有する。
【００９５】
このように、超伝導磁気シールド部材を用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＭＲＩ等の磁気計測装置応用に際して問題となる磁気ノイズを低減することができるとともに、超伝導磁気シールドを備える場合に問題となる熱損失による冷凍機の負荷を低減することができる。
【００９６】
以上、本変形例に係る蓄冷型膨張機によれば、電気良導体を用いた磁気シールド部材によって、磁性蓄冷材が発生する磁界変化をシールドするため、超伝導磁気シールド部材によって磁界変化をシールドする場合に比べ、超伝導体磁気シールド部材を冷却する分の冷熱の損失がなく、蓄冷型膨張機を備えた冷凍機の冷凍能力の低下を防ぐことができる。
（第３の実施の形態）
次に、図５を参照し、本発明の第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を説明する。
【００９７】
図５は本実施の形態に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。
【００９８】
図５に示されるように、本実施の形態に係るパルス管冷凍機５０は、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０と、圧縮機５１とを備えたことを特徴とする。即ち、本実施の形態に係るパルス管冷凍機５０は、２段構造のパルス管冷凍機であり、第１蓄冷管１、第２蓄冷管２、第１パルス管３、第２パルス管４、１段冷却ステージ５、２段冷却ステージ６、フランジ７の構造は、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０と同一である。
【００９９】
バルブ／オリフィス／バッファユニット８は、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０と同様に、供給管１５、回収管１６を有する。また、切換バルブ５２、オリフィス５３、５４、５５、５６、バッファ５７、５８、を有する。
【０１００】
第１蓄冷管１の高温端側は、切換バルブ５２を介して供給管１５、回収管１６に接続される。また、切換バルブ５２には切換バルブ５２を回転駆動するモータが設けられる。従って、切換バルブ５２を回転駆動することによって、第１蓄冷管１の高温端側は、供給管１５または回収管１６に切換え連通される。
【０１０１】
第１パルス管３の高温端側は、オリフィス５３を介して第１蓄冷管１の高温端側に接続される。同様に、第２パルス管４の高温端側は、オリフィス５４を介して第１蓄冷管１の高温端側に接続される。また、第１パルス管３の高温端側は、オリフィス５５を介してバッファ５７に連通される。同様に、第２パルス管４の高温端側は、オリフィス５６を介してバッファ５８に連通される。
【０１０２】
次に、パルス管冷凍機の動作について説明する。
【０１０３】
切換バルブ５２を切換え、第１蓄冷管１の高温端側を供給管１５に切換え連通することによって、第１蓄冷管１の低温端側を通して第１パルス管３の低温端側から第１パルス管３に冷媒ガスを供給し、第１パルス管３内で冷媒ガスの圧縮と膨張とを繰返し、その際の断熱膨張によって冷熱を発生させる。
【０１０４】
さらに、本実施の形態におけるパルス管冷凍機５０においては、オリフィス５３を介して第１パルス管３の高温端側に冷媒ガスを流入させることによって、第１パルス管３の低温端側からの冷媒ガスの流入を抑制する。その結果、第１パルス管３内における冷媒ガスの移動のタイミングが圧力の変化のタイミングに対して遅くなる。その後、第１パルス管３内の圧力がバッファ５７内の圧力よりも高くなると、第１パルス管３の高温端側の冷媒ガスがオリフィス５５を通ってバッファ５７内に流入し、第１パルス管３内の冷媒ガスが第１パルス管３の高温端側に移動する。
【０１０５】
同様に、切換バルブ５２を切換え第１蓄冷管１に導入された冷媒ガスは、第１蓄冷管１の低温端側から第２蓄冷管２の高温端側に導入される。第２蓄冷管２で熱交換を行いながら、第２蓄冷管２の低温端側を通して第２パルス管４の低温端側から第２パルス管４に冷媒ガスが供給される。すると、第２パルス管４にすでに存在している冷媒ガスは、新たに流入した冷媒ガスに押されて第２パルス管４の高温端側に移動し始める。同時にオリフィス５４を介して第２パルス管４の高温端側に冷媒ガスが流入し、第２パルス管４の低温端側から流入する冷媒ガスが抑制される。その結果、第２パルス管４内における冷媒ガスの移動のタイミングが圧力の変化のタイミングに対して遅くなる。その後、第２パルス管４内の圧力がバッファ５８内の圧力よりも高くなると、第２パルス管４の高温端側の冷媒ガスがオリフィス５６を通ってバッファ５８内に流入し、第２パルス管４内の冷媒ガスが第２パルス管４の高温端側に移動する。
【０１０６】
次に、第１蓄冷管１を回収管１６に切換え連通することによって、第１蓄冷管１内の減圧に伴って第２蓄冷管２内の冷媒ガスが、第１蓄冷管１に吸入され始める。すると、既に第２パルス管４に存在している冷媒ガスが、第２蓄冷管２に吸入され、第２パルス管４内の冷媒ガスが第２パルス管４の低温端側に移動し始める。同時に、オリフィス５４を通って第２パルス管４の高温端側の冷媒ガスが流出し、第２パルス管４の低温端側から流出する冷媒ガスが抑制される。その後、バッファ５８内の冷媒ガスがオリフィス５６を通って第２パルス管４内に戻ると共に、第２パルス管４内の冷媒ガスが第２蓄冷管２の低温端側に流れ込み、第２蓄冷材２２、磁性蓄冷材２３を冷却して温度上昇しつつ第２蓄冷管２の高温端側に移動し、第１蓄冷管１を介して回収管１６に戻る。
【０１０７】
こうして、第２パルス管４内において、第１パルス管３によって４０Ｋ程度に冷却された冷媒ガスの圧縮・膨張が繰り返され、その際の断熱膨張によって発生した冷熱によって、第２パルス管４の低温端側に設けられた２段冷却ステージ６が４Ｋ程度に冷却される。冷媒ガスとして、例えば０．５〜２．５ＭＰａの圧力を有するヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられる。
【０１０８】
ここで、本実施の形態においては、磁気シールド部材２７が、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体よりなるため、レンツの法則により、磁気シールド部材２７の周方向にシールド電流が流れ、磁界変化をシールドすることができる。
【０１０９】
以上、本実施の形態に係るパルス管冷凍機によれば、超伝導磁気シールドを用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＭＲＩ等の磁気計測装置応用に際して問題となる磁気ノイズを低減することができるとともに、超伝導磁気シールドを備える場合に問題となる熱損失による冷凍機の負荷を低減することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態に係る蓄冷型冷凍機を備え、シリンダがパルス管であることを特徴とするパルス管冷凍機を説明したが、第１の実施の形態及び第１の実施の形態の変形例で説明した蓄冷型膨張機を備えた冷凍機であれば、パルス管冷凍機に限定されるものではない。
（第３の実施の形態の変形例）
次に、図６を参照し、本発明の第３の実施の形態の変形例に係るパルス管冷凍機を説明する。
【０１１１】
図６は、本変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。
【０１１２】
本変形例に係るパルス管冷凍機は、電気良導体を用いた磁気シールド部材が第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分に接して取り囲むように設けられる点で、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機と相違する。
【０１１３】
図６を参照するに、第３の実施の形態において、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分が電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成されるのと相違し、本変形例に係るパルス管冷凍機５０ａは、電気良導体を用いた磁気シールド部材２７ａが第２蓄冷管２ａの磁性蓄冷材２３が充填される部分に接して取り囲むように設けられることが特徴である。即ち、第３の実施の形態において、第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機１０の代わりに、第１の実施の形態の第１の変形例に係る蓄冷型膨張機１０ａを備えることが特徴である。
【０１１４】
図６に示されるように、本変形例に係るパルス管冷凍機５０ａは、第２蓄冷管２ａ、磁気シールド部材２７ａ以外の構成は、第３の実施の形態と同一である。第２蓄冷管２ａは、高温端から低温端まで一体で構成され、第２蓄冷管２ａの磁性蓄冷材２３が充填される部分に接して取り囲むように、無酸素銅等の銅材またはアルミニウム材を含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いた磁気シールド２７が設けられる。
【０１１５】
本変形例において、パルス管冷凍機５０ａの動作、磁気シールド部材２７ａの作用は、第３の実施の形態と同様である。ただし、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機５０に比べて、第２蓄冷管２ａを簡便で機械的強度に優れた構成とすることができる。
【０１１６】
以上、本実施の形態に係るパルス管冷凍機によれば、超伝導磁気シールドを用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＭＲＩ等の磁気計測装置応用に際して問題となる磁気ノイズを低減することができるとともに、超伝導磁気シールドを備える場合に問題となる熱損失による冷凍機の負荷を低減することができる。
【０１１７】
なお、本変形例では、磁気シールド部材は、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分に接して取り囲むように設けられるが、磁気シールド部材は、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分の内周面に設けられることもできる。
（第４の実施の形態）
次に、図７を参照し、本発明の第４の実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置を説明する。
【０１１８】
磁気共鳴イメージング装置は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置とも呼ばれ、静磁界中に置かれた物質中の原子核が固有の周波数の電磁波と相互作用する核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）現象によって得られた信号であるＮＭＲ信号を処理し、生体内の内部の情報を画像化する装置である。
【０１１９】
図７は、本実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を模式的に示す図である。
【０１２０】
図７に示されるように、本実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置６０は、超伝導磁石６１、補正磁界コイル６２、高周波コイル６３、検出コイル６４、補正磁界電源６５高周波送信器６６、受信器６７、制御装置６８を備える。被検体６９が置かれる空間を挟むように超伝導磁石６１が配置され、超伝導磁石６１の内側に補正磁界コイル６２が配置され、補正磁界コイル６２の内側に高周波コイル６３が配置され、高周波コイル６３の内側に、被検体６９に近接して検出コイル６４が配置される。
【０１２１】
超伝導磁石６１は、被検体６９の周りに均一な磁界７１を発生する。その磁界７１の方向は矢印で示すように床から天井に向かっており、磁界７１の磁界均一度は、被検体６９が配設される空間で、例えば約５ｐｐｍ以下になるように調整される。この磁界均一度の調整は、例えば補正磁界コイル６２に補正磁界電源６５を用いて電流を流すことによって行われる。
【０１２２】
高周波コイル６３は、高周波送信器６６を介して制御装置６８に接続され、検出コイル６４は、受信器６７を介して制御装置６８に接続される。制御装置６８からの制御信号に従って、高周波コイル６３は、被検体６９の検査部位に核磁気共鳴を励起するための高周波磁界を発生し、被検体６９に高周波磁界を印加する。この高周波磁界によって、被検体６９に核磁気共鳴が励起される。核磁気共鳴によって得られるＮＭＲ信号は、検出コイル６４によって検出され、受信器６７を介して制御装置６８に送られ、画像再構成、スペクトル計算等の演算処理が行われる。
【０１２３】
超伝導磁石６１は、低温容器７２内に収容される。低温容器７２は、外側から内側へ順に真空容器７２ａ、輻射シールド７２ｂ、液体ヘリウム容器７２ｃとなるような多層構造を有する。液体ヘリウム容器７２ｃの内部には、超伝導磁石６１の超伝導状態を維持するため、４．２Ｋの温度の液体ヘリウム７３が満たされ、液体ヘリウム７３に浸漬するように超伝導磁石６１が配置される。また、液体ヘリウム容器７２ｃには、液体ヘリウム７３の蒸発量を低減するため、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機５０が組み込まれる。パルス管冷凍機５０は、蓄冷型膨張機１０と、圧縮機５１と、供給管１５と、回収管１６とを有する。パルス管冷凍機５０は２段型パルス管冷凍機であり、２段冷却ステージ６が液体ヘリウム７３と熱接触している。
【０１２４】
パルス管冷凍機５０には、圧縮機５１より圧縮されたヘリウムガスが供給管１５を経て供給され、断熱膨張後、回収管１６を経て再び圧縮機５１に戻る動作が、例えば２Ｈｚの周波数で繰り返される。これにより、パルス管冷凍機５０の２段冷却ステージ６と液体ヘリウム７３は４．２Ｋに冷却される。
【０１２５】
圧縮機５１からのヘリウムガスの周期的な供給及び回収により、パルス管冷凍機５０内の圧力も例えば２Ｈｚの周波数で変化し、第２蓄冷管に充填された磁性蓄冷材が例えば２Ｈｚの周波数で振動し、被検体６９に加わる磁界７１も例えば２Ｈｚの周波数で変化する。従って、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化をシールドするための磁気シールド手段を設ける必要がある。
【０１２６】
磁気シールド手段が、補正磁界コイル６２を用いる場合、圧縮機５１の動作信号を取り込み、制御装置６８から制御信号を送って補正磁界電源６５を駆動し、補正磁界コイル６２に磁界変化と大きさが同じで位相が逆である磁界を発生するため、電力負荷が大きくなる。
【０１２７】
また、磁気シールド手段が、超伝導磁気シールド部材を用いる場合、超伝導体が磁性蓄冷材が充填される第２蓄冷管との熱交換によって温度上昇し、２段冷却ステージ６の温度が上昇するため、パルス管冷凍機５０の冷凍能力が低下する。
【０１２８】
しかしながら、本実施の形態において、第２蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分は、銅又はアルミニウムを含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成される。そのため、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化は、磁気シールド部材によって、打ち消される。従って、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化をシールドするために、新たな手段を設ける必要がない。補正磁界電源６５を新たに動作させる必要もなく、超伝導磁気シールド部材の冷却のために冷凍機の能力が低下することもない。
【０１２９】
以上、本実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置によれば、補正磁界電源や超伝導磁気シールドを用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＭＲＩの測定に際して問題となる磁界変化を低減することができるとともに、補正磁界を印加する際の電源負荷の増大や、超伝導磁気シールド部材を備える場合に問題となる冷凍機能力の低下を防止することができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態では、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を用いた磁気共鳴イメージング装置の構成を説明したが、磁気共鳴イメージング装置に備えられる冷凍機としては、第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るパルス管冷凍機用蓄冷型膨張機、第２の実施の形態に係るＧＭ冷凍機用蓄冷型膨張機を備えた冷凍機を用いることができる。
（第５の実施の形態）
次に、図８を参照し、本発明の第５の実施の形態に係る核磁気共鳴装置を説明する。
【０１３１】
核磁気共鳴装置は、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）装置とも呼ばれ、静磁界中に置かれた物質中の原子核が固有の周波数の電磁波と相互作用するとき、その固有の周波数が、分子内の原子の環境によってわずかに変化する核磁気共鳴現象を利用し、物質を分析する装置である。
【０１３２】
図８は、本実施の形態に係る核磁気共鳴装置の構成を模式的に示す図である。
【０１３３】
図８に示されるように、本実施の形態に係る核磁気共鳴装置８０は、超伝導磁石８１、補正磁界コイル８２、高周波コイル８３、検出コイル８４、補正磁界電源８５、高周波送信器８６、受信器８７、制御装置８８を備える。被測定試料８９が置かれる空間を挟むように超伝導磁石８１が配置され、超伝導磁石８１の内側に補正磁界コイル８２が配置され、補正磁界コイル８２の内側に高周波コイル８３が配置され、高周波コイル８３の内側に、被測定試料８９に近接して検出コイル８４が配置される。
【０１３４】
超伝導磁石８１は、水平方向に磁界を発生するように配置され、装置上部から挿入され、鉛直方向に置かれた被測定試料８９に横方向から磁界９１を印加する。補正磁界コイル８２は、磁界９１の均一度を向上させるためのものである。
【０１３５】
高周波コイル８３は、高周波送信器８６を介して制御装置８８に接続され、検出コイル８４は、受信器８７を介して制御装置８８に接続される。制御装置８８からの制御信号に従って、高周波コイル８３は、被測定試料８９に核磁気共鳴を励起するための高周波磁界を発生し、被測定試料８９に高周波磁界を印加する。この高周波磁界によって、被測定試料８９に核磁気共鳴が励起される。核磁気共鳴によって得られるＮＭＲ信号は検出コイル８４によって検出され、受信器８７を介して制御装置８８に送られ、演算処理が行われる。
【０１３６】
超伝導磁石８１は、低温容器９２内に配置される。低温容器９２は、外側から内側へ順に真空容器９２ａ、輻射シールド９２ｂ、液体ヘリウム容器９２ｃとなるような多層構造を有する。液体ヘリウム容器９２ｃの内部には、超伝導磁石８１の超伝導状態を維持するため、４．２Ｋの温度の液体ヘリウム９３が満たされ、液体ヘリウム９３に浸漬するように超伝導磁石８１が配置される。また、液体ヘリウム容器９２ｃには、液体ヘリウム９３の蒸発量を低減するため、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機５０が組み込まれる。パルス管冷凍機５０が、膨張型冷凍機１０、圧縮機５１、供給管１５、回収管１６を備えることは、第４の実施の形態と同様である。更に、パルス管冷凍機５０において、圧縮機５１からのヘリウムガスの周期的な供給及び回収により振動が発生し、蓄冷管に充填された磁性蓄冷材の振動から磁界変化が発生するのも、第４の実施の形態と同様である。
【０１３７】
本実施の形態において、蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分は、銅又はアルミニウムを含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成される。そのため、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化は、磁気シールド部材によって、打ち消される。従って、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化をシールドするために、新たな手段を設ける必要がない。補正磁界電源８５を新たに動作させる必要もなく、超伝導磁気シールド部材の冷却のために冷凍機の能力が低下することもない。
【０１３８】
以上、本実施の形態に係る核磁気共鳴装置によれば、補正磁界電源や超伝導磁気シールドを用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＮＭＲの測定に際して問題となる磁界変化を低減することができるとともに、補正磁界を印加する際の電源負荷の増大や、超伝導磁気シールド部材を備える場合に問題となる冷凍機能力の低下を防止することができる。
【０１３９】
なお、本実施の形態では、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を用いた核磁気共鳴装置の構成を説明したが、核磁気共鳴装置に備えられる冷凍機としては、第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るパルス管冷凍機用蓄冷型膨張機、第２の実施の形態に係るＧＭ冷凍機用蓄冷型膨張機を備えた冷凍機を用いることができる。
（第６の実施の形態）
次に、図９を参照し、本発明の第６の実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計を説明する。
【０１４０】
超伝導量子干渉素子は、ＳＱＵＩＤ（Superconducting QUantum Interference Device）とも呼ばれ、超伝導の量子化現象を利用した超高感度磁気センサである。ジョセフソン接合を有する超伝導リングを貫く磁界が変化するとジョセフソン接合部分において電圧の変化が生じ、その電圧変化を測定することで微小な磁界の変化を測定することができる。そして、超伝導量子干渉素子磁束計は、ＳＱＵＩＤを超高感度磁気センサとして用いる磁束計である。例えば、脳神経等の生体から発生する微弱な磁界を測定するのに用いられる。
【０１４１】
図９は、本実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計の構成を模式的に示す図である。
【０１４２】
図９に示されるように、本実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計１００は、超伝導量子干渉素子１０１、検出コイル１０２、電源も含めた帰還回路１０３を有する。
【０１４３】
超伝導量子干渉素子１０１は、二つのジョセフソン接合１０４を有する超伝導リングである。ジョセフソン接合１０４は、例えば二つの超伝導部分の境界が粒界、常伝導膜等であって、その境界を越えて流せる超伝導電流の大きさが限られた超伝導の弱い接合部分である。超伝導量子干渉素子１０１に隣接して、入力コイル１０５及び帰還コイル１０６が磁気結合するように配設される。
【０１４４】
検出コイル１０２は、被検体１０７の発生する微小な磁界変化を検出するコイルであり、超伝導線よりなる。検出コイル１０２の両端は、超伝導量子干渉素子１０１と磁気結合された入力コイル１０５の両端と接続される。その結果、検出コイル１０２、入力コイル１０５は、一本の超伝導閉ループをなす。
【０１４５】
帰還回路１０３は、帰還コイル１０６及び超伝導量子干渉素子１０１に接続され、超伝導量子干渉素子１０１の出力電圧から得られる非線形の磁束−電圧曲線を、帰還コイル１０６を通じて超伝導量子干渉素子１０１に負帰還をかけ、線形の磁束―電圧曲線に変換して出力するためのものである。
【０１４６】
ここで、被検体により磁界変化が発生すると、検出コイル１０２に鎖交する磁束の量が変化し、その超伝導閉ループのマイスナー効果（完全反磁性）により、磁束の量の変化の信号は超伝導量子干渉素子１０１に伝わり、更に帰還コイル１０６、帰還回路１０３を経由して、電圧として出力される。
【０１４７】
本実施の形態においても、超伝導量子干渉素子１０１、検出コイル１０６は、超伝導状態を維持するため、外側から内側へ順に真空容器１０８ａ、輻射シールド１０８ｂ、ヘリウム容器１０８ｃとなるような多層構造を有する低温容器１０８内で、液体ヘリウム又は極低温に冷却されたヘリウムガス１０９に冷却されて低温に保持される。更に、液体ヘリウム又は極低温に冷却されたヘリウムガスを冷却するため、低温容器１０８にパルス管冷凍機５０が組み込まれているのは、第４の実施の形態と同様である。
【０１４８】
本実施の形態において、パルス管冷凍機５０内の蓄冷管の磁性蓄冷材が充填される部分は、銅又はアルミニウムを含む電気抵抗率が常温で５０μΩｃｍ以下の電気良導体を用いた磁気シールド部材で形成される。そのため、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化は、磁気シールド部材によって、打ち消される。従って、磁性蓄冷材の振動から発生する磁界変化をシールドするために、新たな手段を設ける必要がない。補正磁界電源を動作させる必要もなく、超伝導磁気シールド部材の冷却のために冷凍機の能力が低下することもない。
【０１４９】
以上、本実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計によれば、補正磁界電源や超伝導磁気シールド部材を用いずに磁界変化をシールドすることができるため、ＳＱＵＩＤの測定に際して問題となる磁界変化を低減することができるとともに、補正磁界を印加する際の電源負荷や、超伝導磁気シールドを備える場合に問題となる熱損失による冷凍機の負荷を低減することができる。
【０１５０】
なお、本実施の形態では、第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機を用いた超伝導量子干渉素子磁束計の構成を説明したが、超伝導量子干渉素子磁束計に備えられる冷凍機としては、第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るパルス管冷凍機用蓄冷型膨張機、第２の実施の形態に係るＧＭ冷凍機用蓄冷型膨張機を備えた冷凍機を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の変形例に係るパルス管冷凍機の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る核磁気共鳴装置の構成を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る超伝導量子干渉素子磁束計の構成を模式的に示す図である。
【図１０】従来の蓄冷型膨張機の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１ 第１蓄冷管
２、２ａ、２ｂ 第２蓄冷管
３ 第１パルス管
４ 第２パルス管
５ １段冷却ステージ
６ ２段冷却ステージ
７ フランジ
８ バルブ／オリフィス／バッファユニット
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 蓄冷型膨張機
１５ 供給管
１６ 回収管
２１ 第１蓄冷材
２２ 第２蓄冷材
２３ 磁性蓄冷材
２４ 第１磁性蓄冷材
２５ 第２磁性蓄冷材
２６ 第２蓄冷管部材
２７、２７ａ、２７ｂ 磁気シールド部材
５０、５０ａ パルス管冷凍機
５１ 圧縮機
５２ 切換バルブ
５３、５４、５５、５６ オリフィス
５７、５８ バッファ
６０ 磁気共鳴イメージング装置
８０ 核磁気共鳴装置
１００ 超伝導量子干渉素子磁束計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ガスの膨張時の冷熱を蓄冷する蓄冷管と、
前記蓄冷管の低温端側と連通され、前記蓄冷管を通して前記冷媒ガスの圧縮、膨張を繰り返して冷熱を発生するシリンダと、
前記蓄冷管の内部に充填され、磁性体よりなり、前記冷媒ガスと接触して前記冷熱を蓄冷する磁性蓄冷材と、
前記磁性蓄冷材を囲繞して設けられた磁気シールド部材と、
を有する蓄冷型膨張機において、
前記磁気シールド部材は、常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下であることを特徴とする蓄冷型膨張機。
【請求項２】
前記磁気シールド部材は、銅又はアルミニウムであることを特徴とする請求項１記載の蓄冷型膨張機。
【請求項３】
前記蓄冷管の前記磁性蓄冷材が充填される部分は、前記磁気シールド部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の蓄冷型膨張機。
【請求項４】
前記磁気シールド部材は、前記蓄冷管の前記磁性蓄冷材が充填される部分に、接して取り囲むように設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の蓄冷型膨張機。
【請求項５】
請求項１乃至４何れか一項に記載の蓄冷型膨張機を備え、前記シリンダはパルス管であることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項６】
請求項５記載のパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項５記載のパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする核磁気共鳴装置。
【請求項８】
請求項５記載のパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする超伝導量子干渉素子磁束計。
【請求項９】
磁性蓄冷材を備えた蓄冷型膨張機の磁気シールド方法であって、
常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下である電気良導体を用いて前記磁性蓄冷材を囲繞し、前記磁性蓄冷材が発生する磁界が変化することによって前記電気良導体にシールド電流が流れ、前記磁性蓄冷材が発生する前記磁界をシールドすることを特徴とする蓄冷型膨張機の磁気シールド方法。
【請求項１】
冷媒ガスの膨張時の冷熱を蓄冷する蓄冷管と、
前記蓄冷管の低温端側と連通され、前記蓄冷管を通して前記冷媒ガスの圧縮、膨張を繰り返して冷熱を発生するシリンダと、
前記蓄冷管の内部に充填され、磁性体よりなり、前記冷媒ガスと接触して前記冷熱を蓄冷する磁性蓄冷材と、
前記磁性蓄冷材を囲繞して設けられた磁気シールド部材と、
を有する蓄冷型膨張機において、
前記磁気シールド部材は、常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下であることを特徴とする蓄冷型膨張機。
【請求項２】
前記磁気シールド部材は、銅又はアルミニウムであることを特徴とする請求項１記載の蓄冷型膨張機。
【請求項３】
前記蓄冷管の前記磁性蓄冷材が充填される部分は、前記磁気シールド部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の蓄冷型膨張機。
【請求項４】
前記磁気シールド部材は、前記蓄冷管の前記磁性蓄冷材が充填される部分に、接して取り囲むように設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の蓄冷型膨張機。
【請求項５】
請求項１乃至４何れか一項に記載の蓄冷型膨張機を備え、前記シリンダはパルス管であることを特徴とするパルス管冷凍機。
【請求項６】
請求項５記載のパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項５記載のパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする核磁気共鳴装置。
【請求項８】
請求項５記載のパルス管冷凍機を備えたことを特徴とする超伝導量子干渉素子磁束計。
【請求項９】
磁性蓄冷材を備えた蓄冷型膨張機の磁気シールド方法であって、
常温での電気抵抗率が５０μΩｃｍ以下である電気良導体を用いて前記磁性蓄冷材を囲繞し、前記磁性蓄冷材が発生する磁界が変化することによって前記電気良導体にシールド電流が流れ、前記磁性蓄冷材が発生する前記磁界をシールドすることを特徴とする蓄冷型膨張機の磁気シールド方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２９３９０９（Ｐ２００９−２９３９０９Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５１０９５（Ｐ２００８−１５１０９５）
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]