極低温冷凍機直接冷却超電導マグネットとその応用

　 MEMOlRS

　

OF

　

SHONAN 【NSTITUTE

　

OF

　

TECHNOLOGV 　 Vol

、

34

，

　No

、

1

，

2〔Xぬ

極低

温

冷 凍機 直 接 冷 却 超 電 導

マ

グ

ネ

_ッ

トと そ

の

応 用

荻 原 宏 康

＊

・

_{佐 藤}

_昭

＊＊

Drymagnets

：

Advanced

　

Cryocooler

　

Directly

　

Cooled

　

SuperconduCting

　

Magnets

_，

　　　　　　

and 　

their

　

Application

Hiroyasu

　

OGIwARi4

　and 　

Akira

　

SATo

　

Evolution

　of　advanced 　cryocoolers 　and 　

development

　of　

high−

temperature　superconducting 　electric 　current 　leads　have

resulted　

in

　

high

　

pe

 ormance （コry  ooler　directly　cooled 　superconducting 　magnets _（

dry・

magnets _）

．

　

New

　phenomena 　

hke

the　Moses　e 丘ect　had　been　discovered　

in

　

high

　magnetic 且eld　space　of　a　

d

_ワ

・

magnet

．

　Industrial　apparatus 　like　a （li：_｝r

一

  g

−

net　water 　_pur面  tion　magnetic 　separator 　with 　no 　

large

　scale　

helium

　

liquiefier

　

is

　

field

　tested

．

　

This

　_paper　reviews 　possi

−

ble

　applications 　of　

dry−

magnets 　and 　

discusses

　further　

directions

　for　R　and 　D

1

．

は じ め に 　超 電 導 浮 上 式 鉄 道 （簡 単に浮上式リニ モ

ー

タ

ー

カ

ー

さ ら に簡 略し て浮上式リニ ア とい う）の開 発で は関 連 する 超 電 導

・

極 低 温 技 術の完 成が キ

ー

ポ イン ト と なっ てい る

。

100

人に も お よぶ乗 客 を 乗せ た車 両 を 地上 か ら 10  も の 高 さに磁 気 的に非 接 触 支 持 す るために は

，

強 力 な 電 磁 石が必 要で

，

軽 量でコ ンパ ク ト

，

さ らに はエ _{ネル ギ}

ー

_損 失の ない超 電 導マ グ ネ ッ ト と極 低温 冷凍技術な し に は こ の よ う な 非 接触支持を実現 するこ と は不可 能である

。

超 電導マ グ ネッ トを超電 導 状 態で使 うために は極 低 温 冷 凍 技 術が不 可 欠 だか ら で ある

。

　 超 電 導 浮 上式 鉄 道用超 電 導 技 術の 開発 が も た ら し た も の と し て小 型 高 性 能の極 低 温 冷 凍 機 （ク ライ オク

ー

ラ

ー

） が あ る

。

ク ラ イ オク

ー

ラ

ー

に は冷 凍 能 力が

，

42K に お い て

IW 〜10W

の

，

ギフ ォ

ー

ド

・

マ クマ ホン_方式

_．

あ るい はス タ

ー

リン グ方 式の もの が あ る

。

　 他方

，

超 電導コ イル を極低 温 状 態に維 持 する た めの 極 低温容 器 （ク ラ イ オ ス タッ ト）の断 熱 技 術 もこ こ

10

年 で 格 段の進 展 をみ せ て い て浮上式 リニ ア モ

ー

タ カ

ー

用の 超 電導マ グ ネッ トは も と よ り医療用 磁 気 共鳴イメ

ー

ジン グ装置の超 電導マ グネッ トで もク ラ イ オク

ー

ラ

ー

で充 分 に冷 凍で き る程 度に冷 凍負 荷は小さ く なっ て き てい る

。

　さ らに 1987年に発 見された ビス マ ス系高温 超 電導 酸 化 物でつ くっ た大 電 流 リ

ー

ド の 開 発で

，

100A

〜

3000A を 流 す超 電導マ グ ネ ッ トで もク ライ オ ス タ ッ トを

，

ほ と ん ど内 蔵 する超 電 導コ イル の大 き さ と 同 じく らい までに

，

コ ン パ ク ト化するこ と が 可 能に なっ た

。

　以 上

，

二つ の _{発 見}

，

_{研 究 開 発}が集 約 さ れた もの が 超電 導コ イル を 冷 や すの に液 体ヘ _リウ ム_を使_わない

，

極 低温 冷 凍 機直 接 冷凍 式超電導マ グネッ ト で あ る

。

以 下

，

液 体 ヘ _{リ ウ}ム を使わ ない こ と に着目 し て ド ラ イマ グネッ トと 略 称 する

。

　 こ の論 文では ドライマ グ ネッ トの 概 要とそ れに よっ て 見出され た 新 しい 磁 気 現 象

・

効 果につ いて報 告 し

，

さ ら に ドラ イマ グ ネッ トを 主 要 装 置 と し て 展 開 さ れ よ う とし てい る研 究 開 発

，

産 業 応 用につ い て紹 介 す る

。

＊ 電気工学 科 　 教授 ＊ ＊ _{電気工学 科　教 授} 　 平成

11

年

10

月

27

日受 付

2．

ド ラ イマ _グ

_ネ

ッ トと

「

湘

一

6

」

　ド ラ イマ グネッ トの身 近 な 例に

，

本 学 電 気工学 科の 愛 称 「湘S （Sh（浦 _）」1｝_{が あ る}

_。

_{「湘 崎 」は図 1に示 すよ う に} 直径

180

  の 常 温 空 間 を も ち

．

そこ に最 高

6T

の定 常 磁 界 を 発 生 する

。．

1

_蜘

_軍

_晦有で；

れ だ けの 空 間にこれ だ けの磁界 を発 生さ せようとするとt たと え ば

一

．

．

・

_辺

_2m

程 度の 大 き さの 電 磁 石と大 き な電 源

，

さらに大 量の冷 却 水を流す水冷ポン プ を必要とする

。

大 電 力と有に

_，

一

教 室 分のス ベ

ー

ス を必要と し たc 「湘

一

6

」は同じ く らい の 大き さの コ ンプレ ッサ と電 源 を 必要とする が

，

それに し て も

一

．

抱 えの _大き さの もの 二つ あれ ば図 1の よう な大 空

湘 南工科 大 学 紀 要　 第

34

巻　 第

1

号 間 （直径

180

  で長さ が約

300

  ）に

6T

の高 磁 界 を

，

超電導の 知識も極 低 温の 知識も 必要と せずに

，

簡単に発 生 す るこ と ができ る

。

しか も

，

その 中で起 き るこ と を 容 易に観 測 で き る オ

ー

プン ボアになっ て い る

。

現在

，

ドラ イマ グ ネ ッ トは 直径

10

  の 常温 空 間に 図 1　 「湘喝 」

10T

の高 磁 界 を 発 生するもの を標準品と し て購入 で き る よ う に なっ てい る

。

ま た

，

こ の標 準品 を基 本と し て 用途 に応じ た常 温 空 間 径

，

磁 界 強 度の もの がカ タロ グ製 品と して 購 入 可 能 で あ る

。

　前 述の よ うに超 電導の知 識も極 低温技 術の _習熟 も必要 と し な い で高 磁 界 を発生で き る ド ラ イマ グネッ トは幅広 い科 学

，

技 術 分野の 関心を集め て現在

，

国 内で

，

大学

，

研 究機関に限っ て も

100

基に近い標 準ド ライマ グネッ ト が使 わ れて い る

。

ドラ イマ グネッ トの 国 内で の 分 布 状 況 を図 2に示 す

。

　な お

，

ド ライマ グネッ トで も超 電 導コ イル は 4

．

2K

（実 際に は 4

．

5K 程 度）で超 電 導 状 態に な っ て 高 磁 界 を 発 生 し て い る

。

しか し

_，

最 新の高 温 超 電導酸 化 物 電 線の 開 発 進 捗の結 果

，

高 温 超 電導体コ イル が作 れるよ うになっ た

。

冷 凍 温度 22K で動 作 する ビス マ ス _系超 電導酸化物コ イル を 使った ドライマ グネッ ト が住 友 電工 （株 ）によっ て実 現 されてい る2〕

_。

₄

_．

_5K

_{冷 凍と22K 冷 凍で は冷 凍 機製造の} 容易 さ

_，

冷 凍機 負 荷

，

必要電 力

，

効率な どに大 き な 差が ある

。

ド ラ イマ グネッ トの将 来を占う お お き な 成果であ る

。

・

_ot 図

2

　 ド ラ イマ グネッ トの 国 内 設 置 状 況

一 68 一

極 低 温 冷 凍 機 直 接 冷 却 超 電 導マ グネッ トと その応 用 （荻 原 宏 康

・

佐 藤 　 昭 ｝

←

B

丶

_B

図

3

磁気メニ ス カス 　 　 円 筒 軸に直 交 す る 高 磁 界の 中に置かれた水 面

一

　 　 鉄 円 筒 界 面で観 測された磁 気メニ ス カス

。

　以 ドで は ドライマ グ ネッ トを使っ て観 測

，

発 見 さ れ た 新 現 象

，

新 効 果に つ い て紹 介 し てみる

。

こ の よ うな観 測

，

発 見が さ ら に ド ラ イマ グネッ トの需 要 と な り

，

一

層の高 性 能化研 究 開 発 促進とい う要望 と なっ て現 れて きて い る

。

3

．

ドラ イマ _{グ ネ}ッ トに よっ て 観 測 さ れ た

　　　　　　

新 現

象

， 新 効

果

　 新 しい技 術 開 発によっ て生 ま れる器 材 が 理 学の 進 歩 を 支 え

，

そ れが さ ら に次の _{技術 開発 を}生み出し て ゆくとい う螺 旋 階 段 構 造の科 学 技 術の 歩み は ドラ イマ グネッ トに つ い ても真で あ る

。

ド ラ イマ グネッ トが見 出 し た新 現 象

，

新 効 果は たくさ んあ る

。

　

3．

1

磁 気メニ ス カス 3） 　液 体表面と物 体の 間の 表 面 張 力に よっ て起 き るの がメ ニ ス カス現象で あ る

。

図 3は円筒 軸に直 交する高 磁 界の 中に置かれた水 面

一

鉄 円 筒で観 測 さ れ たメニ ス カスで あ る

。

円 筒 中 心 を通る磁 界によっ てメ ニ ス カ ス は円 筒 面に 沿っ て昇っ てい る の に対し て円筒 側面で は負の メニ ス カ スが観 測 されてい て

，

円 周に沿 っ て水の 高さ は プラ スか らマ イ ナスへ

，

_{マ イ ナ}ス からプラ スへ _{と変 化し て}い る

。

高磁界下 で観 測される

，

いわ ば 磁 気メニ ス カ ス効 果で あ る

。

この 効 果 を説明 する の に円筒円周 沿い の磁 界の強度 変 化

，

磁 界

，

磁 力の方向を計算 し たの が図 4で あ る。 円 周 沿い に磁 界

，

水が感 じ る磁 気 力 変 化 し て い て

，

表 面 張 力に影 響 を与え る結 果

，

図

3

のようなメニ ス カスが変化 する と 説 明 で き る

。

　

3．

2 　モ

ー

ゼス効 果 と 逆モ

ー

ゼス効 果4） 　 超 電 導マ グネッ トの つ く る 高 磁 界 沿い に挿入 された細 長い _{容 器}の _中で _水が 中 心か ら両側に 分か れるこ と が九 州 図 4 　磁 界中の鉄 円 筒の まわ りの磁 界 分 布 大 学 で 観 測 さ れ た

。

旧 約 聖 書の 紅 海 の _事蹟 に 因 ん でモ

ー

ゼス効 果 と 名づけ ら れた

。

こ の 現 象は東 大工学 部の広 田 に よっ て

，

水 面に働 く磁 気 力と水に働 く重 力の バ ラ ン ス と して_{解 析 的}に説明されて い る

。

解析に よる と上 下に あ る 二つ の流体の組み合せ に よっ て は モ

ー

ゼス効果と は逆 に中 央が盛 り上 が る逆モ

ー

ゼス _{効 果 も 可 能}な こ と が予測 で き

，

広田 によっ て実 験 的に確 認

，

実 証 されてい る （図 5 ＞

。

　

3，

3

磁 気アル キメデス効 果 5） 　

20T

もの高 磁 界の 中で は カエ ル の よ う な 生 体 を 中 空に 浮かすこ とが で き るこ とをフ ラ ン ス で 実 験し て い る

。

同 じよ うに 20T も あ れ ば 水の塊が磁 界中で浮くこ とを 東 北 大が示 した

。

カエル の よ う な 生 体は ほ ぼ水の 塊と み な せ る。 つ ま り

，

カエ ル は水の 塊と し て 高 磁 界 中に浮い た と 説 明で き る

。

　 こ の 実 験 を 東 京 大 学 工 学 部の池 添 は 12T とい う ドライ マ グネッ トで発 生でき る磁 界の 中で再 現 してみせ てい る

。

そ れに は水 と 高 圧 酸 素 を 使 う

。

水

，

酸 素 と もに微 弱 な 磁 性 を 持っ て おり

，

高圧酸 素の 中で水の塊が持つ 浮 力が

，

水に働 く重 力 よ り大きくな るこ と で説 明がつ けられてい る

。

　

3 ．

4

　 磁 気メニ ス カ スと不均

一

酸化 3｝ 　 高 磁 界の 中で は微 弱な磁 性で も検知可 能な磁 気 的な振 舞い が認め られる

。

前に示した磁 気メニ ス カ ス で

_，

水の 中の 溶 存 酸 素はメニ スカスが 強 化 される部 位に集 り

，

弱 ま る と こ ろ か ら強ま る部 位へ 移 動する

。

その た め金 属円

湘南工 科 大学 紀要 　第 34巻　第 1号

Center

_80mm

∈

ER

Genter

図

5

　モ

ー

ゼス効 果と逆モ

ー

ゼス効 果 　 　高 磁 界中で の_{水 面}の _{沈 降 （}モ

ー

ゼス 効果 ）と

E

昇 く逆モ

ー

ゼス 効 果 ）

。

80mm

図

6

　磁 界 中の鉄の 不 均

一

酸化 　 　円 筒 軸に直交する高磁 界の 中 で 鉄 円 筒の磁 界 に向い た 面 で酸 化が集 中 的に起 り

，

磁 界と平 行な面では 酸 化は 　 　起き てい ない

。

筒 表 面に生 じ る酸 化

，

すな は ち さびの発 生 も 不 均

一

に な る。 図 6に不均

一

_{酸化の 発 生状況を示 した}

_。

　

3．

5

　水の蒸発促 進6｝ 　高 磁 界の 中で は水の蒸 発が促 進 さ れ る

。TDK

（株 ）

，

東 大の _中川 ら は図

7

に_示した実 験セ ッ ト に よって ドラ イ マ グ ネッ トの 中の位 置に よ る水の 蒸 発 を 測 定 し てい る

。

鰮 空間は直径50 

，

長 さ470mm で

，

図

8

に中 心か ら の 位 置によ る 磁 界の 変化 を示 し た。 最 大 磁 界は 中心で

8T ，

静 磁 気 力に直接 関係する磁気勾配 も同時に示されて い る

。

円 筒 内の位 置によ る 蒸 発 量の変 化は図

9

に示され て い る

。

中 心か ら ±00mm に お け る蒸 発 量が極大 を示す こ と と図

8

か ら水の 蒸 発に磁 気 力が関 係し てい るこ と が 考え られた

。

「湘

一

6

」をつ か っ て水の 蒸 発 実 験 を 行っ た

。

こ の実 験で は水 蒸 気を含む 空 気 に 磁 気力が働い て空 気の 流 れ を起 し

，

蒸 発 を促 進 す るこ とを確か め た。 図 10a は 「湘 E 」の中の磁 界 分 布で

，

図

10b

の よ う な

，

シ リ カ ゲ ル を挿入 した容 器 を 「湘 S 」の図 10aの位 置に 入 れ

，

5T の磁 界 を

3

時 間 印 加して

_，

その 間の シ リカ ゲル の 重 量増

極 低 温 冷 凍 機直接 冷 却 超 電導マ グネッ ト と その応用 （荻 原宏康

・

佐 藤　昭 ） 　 　 　 Air

団 圃 回 団 圃

200

　 　 　 ！ 　

Water

temperature controller 図 7 　高 磁 界中の 水の 蒸 発 実 験 　 　ソ レ ノ イ ドコ イルの 中に置い た小さ な水槽での 　 　 水の 蒸 発は

，

磁 気 力が大きくな る中心か ら外 れ 　 　た位置で最 大に な る

。

　 　 　 　 50

（

60

慧

_」

　 　 　 　 oo ⊆ 〇

一

← 面 N

■

」

OnO ， 05O 》

一

糾 面

一

〇 匡 o

−

₂₀₀

−

_{100　　　　　　0　　　　　　100} 　 　 　 　Pesitien　x （m ） 図 9　 蒸 発 量の変 化 200 図

7

の実 験で磁 界 中に置い た

9

個の小 水槽そ れ それで の水の 蒸 発 量

。

10 8 　 　 　 6 　 　 　 4 　 　 　 2 ε 口 ⊇   遁 り 蕁   藍 O 而 Σ o

_・

200 　　　

−

100 　　　　0　　　　100　　　200 　 　 　 　

Position

　x _〔mm _） 400 200



_君

　　 曾

゜

蹇

一

200 曽 　 　 qロ

ー

400 図

8

　 磁 界の 分 布 　 　直径 50 

，

長 さ470  の 8T ドラ イマ グ ネッ 　 　 ト の発 生 磁 界 分 布 と 磁 気 力の 分 布

。

を 測 定 し た

。

結 果は

，

磁 界の 強い 側と弱い側で

80

％を 越え る重 量 変 化が見られ

，

水 蒸 気 を 含む空 気が磁 界の強 い ほ う か ら弱いほ うへ _流れるこ と が確かめられ た

。

な お

，

実 験 は恒温状態 で 行 わ れ

，

同 じ 温 度 で

，

磁 界の ない 時の 水 蒸 気 蒸 発 量は

3

時 間で左 右の シリカゲル に差はな く

，

約 10％ で あっ た

。

この 実 験か ら機 械 的 部 分 を 持たずに 磁 気的に風 を起こ_{す磁 気}送 風機の ア イ デア も生 ま れて い る 7）

。

3 ．

産 業 応 用 と その将 来 高 磁 界の 中の 磁 性 体 細 線は周 りに大 き な 磁 気 勾 配の空

b

Silica

　 　 　 　 →

　

gel

a

65432

　 　

ε

oo

1

丶 ＼ 　 ＼ 　 丶 　 　 丶 　 　 　 ＼ 　 　 　 ＼

　　　　丶

　 　 　 　 ＼ 　 　 　 ＼ 　 　 　 丶 a

ハ

し ー

・

le19rO 　 　

A

臨

S

齢

← ← 丶 、 丶 丶 丶 o

−

₃₀₀



₋₂₀₀



−

₁₀₀

₀



₁₀₀



₂₀₀



₃₀₀

X _（mm _） 図

10a

）湘 6 の 磁 気 力 分 布

b

）湘

一

6

に よる水の 蒸 　 　 発 実 験 間 を 作る

。

高 磁 界で 微 弱な磁 性 を 持つ 物 質に も働 きか け

，

さらに大 き な 磁 気 勾 配 と合 わせ て強い磁 気 力 を働か せ て細 線の_周り に集め て

，

媒 体あるい は溶媒か ら分離し

湘 南工科 大学 紀 要 　第 34巻　第 1号 図

11

　 　 置 磁 場

4

テス ラ

，

処 理 量

6ton

／hr ド ラ イマ グネッ トを使っ た磁気 分離 浄 水 装 よ うとい う もの に高 勾 配 磁 気 分 離 技 術が ある

。

高 磁 気は 超 電 導マ グ ネッ トで し か発 生で きない の で超 電 導 磁 気 分 離 と もい う

。

た と え ば

，

ワイシ ャツ を白くするの に使 わ れる カ オ リン粘土の 中に極微 量で存在する鉄 粉の除 去に 使わ れ て き てい る。 100 着の 中の

一

着に鉄 粉がつ い て小 さ な茶色の斑点 を作っ てもワ イ シャ ツ製 造で は問 題にな る からで ある

。

ま た

，

浄 水 場にながれ 込む水か ら青コ と い うプラン ク トンを除去 した り

，

赤潮の原 因と なっ て い るプラン ク トン を除去するの に

，

プラ ン ク トンにシ

ー

デ ィ ング剤とい _{う磁 性 粉 を付 着さ}せ て分離

，

除 去 す るこ とも行われてい る。 以 前は超 電 導シス テ ム は高 価で大 掛 か り な装置で あっ た た め膨 大な量の 母 体か ら極微量の稀 少 資 源 を 回 収 す る よ う な 場合に使 うことが考 え られ てい た

。

し か し

，

ドラ イマ グネッ トの開 発によっ て用 途は大 きく広がっ て きて い る

。

図 11は ドラ イマグネッ ト によ る 浄 水シ ス テム装 置の野 外 実 証 実 験 状 況で あ る

。

地 球環境 保 全 を 目的にい ろい ろ な 開 発 活 動 が展 開 されてい る

。

　高 磁 界は

，

流 体の熱 対流に も 強い電 磁流体 力学の 力を 働か せ る。 半 導 体 産 業の シ リコ ン単結 晶 引き上 げ 装 置で は るつ ぼか ら出る不純物 を壁 面 近 くに拘 束し て お いたり

，

るつ ぼの 中の対 流 を 安 定さ せて均 質な_単結 晶 をつ _{く る}の に ドラ イマ グネッ トが 使 わ れてい る

。

製 鋼 所では 高 温の 金属融 体の制 御に ド ラ イマ グネッ トを利 用 する技術が開 発 途 上で あ る

。

4 ．

日

本学

術

振

興

会

の未 来 開 拓

科学技

術

プ

ロ

ジ

ェ ク ト

「

高磁 界

の

材料

お よび

　　

生 体の挙 動に及 ぼ す 効 果

」

研 究 　 「湘

一

6

」の よ う なドライマ グネッ トがつ くる

，

極 低 温

・

超 電導に関する知 識や経 験 を 必 要 としないで

，

身 近で観 測可能な高磁界空間は新 しい現象や効果

，

そ し て技 術応 用 の可能性 を 提 供し て く れて い る

。

こ のよう な高 磁 界 空 間で何が で き る かを検 討 する た め に （社 ）低温工学 協 会 で は 「新 磁 界工学 展 開の 可 能 性 検 討 」 研 究 会 を 組 織 して い る

。

ま た

_，

科 学 技 術 庁 管 下の技 術 開 発 事 業 団ではこれ まで 2回の 「新 磁 気 科 学 研 究 報 告 会 」 を 開 催 し て磁 気 応 用の新しい展 開につ い て の研 究 開 発 を集 めてみせ てい る

。

こ こでは

，

たとえ ば 「骨 粗 鬆 症モデル に対する静磁 界の 影 響」と か 「腰痛に対 する磁 気 治 療効果の_検討 」とい う よ う な研 究も報 告されてい る。 　こ のよ う な動きの 中で科 学技術 庁は振 興 調整費 研 究と して 「協 奏 反 応 場の 増 幅 制 御 を利 用 した新材料 創製に関 す る研 究 」 を 昨 年 （平 成

10

年 度 ）か ら 発 足 させた

。

こ の 中に 「連 続 強 磁 界印加に よ る蒸着過 程の協奏増 幅と結 晶 配 向制御」お よび 「磁界

・

超音波 を反応 因 子と し た液 体 プロセ スの協 奏 増幅メ カニ ズムの解明」の研 究が あ る

。

ま た _， 日本 学術 振興会で は本 年 （平 成 11年 度 ）か ら 5 年計 画で 「高 磁 界 下に おけ る 材 料と生 体の挙 動に関 す る 研 究 」

、

総額 約

17

億 円 を 発 足 させ た

。

こ の 主 題の も と に 1

．

強 磁 場 下の 生 体挙 動と影響評価 　 2

．

強 磁場に よ る 磁 気 分離を用い た環 境 改 善と資源 循環利用　

3．

強磁場 下 での溶融凝 固

・

焼 結

・

結 晶 化における新 規 効 果　 4

．

微 粒 子

，

分 子 鎖

，

薄 膜の 磁 場 下 挙 動　

5．

新 規 強 磁場効 果 の探 索と機 構 解 明 　の 五つ の サ ブテ

ー

マ が動 く

。

いず れ も中心ツ

ー

ル と して ド ライマ グネッ トが用 意されるこ と に なっ てい る

。

湘 南 工 科 大 学 も 「高 磁 場 下 での腐 食 に 対 す る 磁 気 効 果 」の テ

ー

マ でこ の プロ ジェ ク トに参 加 し て い るe

5 ．

ドライマ

グ

ネッ トの課 題 　 ドラ イマ グ ネッ トは あくま で もク ラ イ オク

ー

ラ

ー

の 支 援が不 可 欠であ る

。

ク ライク

ー

ラ

ー

の 冷 凍 能 力

，

信 頼 性 で ド ラ イマ グネッ ト の性 能

，

信 頼 性 も 決る

。

その意 味で 完 成 品で はな く

，

これか らもつ ねに改良され 使い やすい もの

_，

よ り高い磁 界 を 発 生するものが 生 ま れてくるは ず で あ る

。

また

，

標 準 ド ラ イマ グ ネッ トの性 能向上 の

一

方 で

_，

用途に適 し た形の産業へ の応用 も次々 と現 れるに_違 い ない

。

　新 磁 界工学 展 開の 可能 性の検 討が進み

_，

電 気 並み に磁 気応用 を広 げる努力が必 要であ る

。

　ま た

，

ク ラ イ オ ク

ー

ラ

ー

へ _{の ドラ イ}マ グネッ トか ら の 要 請とし て はよ り簡単なか たちで信 頼 性の高い ク ライ オ ク

ー

ラ

ー

の開 発 が ある

。

これに はすで にパ ルス冷 凍 機 と い うタ

ー

ゲ ッ トが で き てい る

。

パ ル ス冷凍 機は可 動 部 分

一

一

極 低温 冷 凍 機 直 接 冷 却 超 電 導マ グネッ ト と そ の応用 （荻 原宏康

・

佐 藤

　

昭 ） を もたず

，

ク ライ オ ク

ー

ラ

ー

の 信 頼 性 を決め て い るコ ン プレ ッ サ

ー

を 必 要 としない

。

GM

冷 凍 機や ス タ

ー

リ ン グ 冷 凍 機の 性 能 向上 に は も ち ろ ん期 待 し た い が

，

で き る だ け早く

，

パ ル ス冷 凍 機 冷 却 ドラ イマ グネッ トを実現 し た い

。

さ ら に

，

冷 凍 負 荷の 軽 減

，

高 性 能 化とい う こ と に結 びつ _{く超 電 導}コ イル を高_{温 超 電 導 酸 化 物}で 実現するこ と を 期 待 したい

。

6 ．

ま　 と　 め 　高 性 能 小 型 極 低 温 冷凍 機 直 接冷却超 電 導マ グ ネッ ト （ド ラ イマ グ ネッ ト）の 出現 は

，

容易 に接 近で きる

，

大 き な常 温 空 間に発 生 する高 磁 界 を提 供 し て くれ てい る

。

こ の よう な磁気空 間で起 き るい くつ もの 新しい 磁 気現 象

・

効 果が報 告されるよう に なっ た

。

その 中に は高 磁 界 を利用 する新 しい応 用 技 術につ な が る と期待させる もの もお おい 。 実際

，

半導体単結 晶の 引 上 げ 装 置 や 水 質 改 良 の た めの 磁 気 分 離 装 置 な どが開 発され 実 証試験が進ん で る もの が あ る

。

ド ラ イマ グネッ トの い っ そ うの 高 性 能化 の ため にはパ ル ス_{冷 凍 機}の 開 発 な どク ラ イ オク

ー

ラ

ー

の 高 性 能 化 を 期 待 したい 。 さ ら に高 温 超電導酸 化 物の 工 業 材 料に より

，

今 よ りは高 温で は動 作 する超 電 導コ イル 開 発にも期 待したい

。

参 考 文 献

1）　

Sato，

　

A ．

　_and 　

H ．

　

Ogiwara，

　ISTEC _∫，4_，35_，1998

．

2） Kato，　T 砿 α乙

，

∠

4

ぬ

Superconductim

’

ty

　

X ，

　2

，

　877

，

　1997

．

3

） 佐 藤

　

昭ほ か

，

日本応 用 磁 気 学 会 誌

，22 ，

　

837，

1998．

4

）　

Hirota

，

　

N．

　et

．

　aL

，

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．

_」．AppL　Phpts

．

，34

，

　

L991，1995．

5_）

Ikez

 

，

　

Y

鉱

al，

　NatUre

，

　393

，

　749

，

　1998

6

） 中 川ほ か

，

日本 応 用 磁 気学 会誌

，22 ，

　

825，1998．

7） 植 竹 宏 住ほか

，

第

一

回 新 磁 気 科 学シンポ ジ ウムプロ 　 　シ

ー

デ ィン グ

，43，

1997，