JP2000012326A - Conduction cooling type superconducting magnet system - Google Patents
Conduction cooling type superconducting magnet systemInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機より得られ
る冷熱を超電導コイルに伝導して冷却する超電導電磁石
システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting electromagnet system for conducting cold heat obtained from a refrigerator to a superconducting coil for cooling.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の超電導電磁石システムと
しては、図5に示すような構成のものがある。この超電
導電磁石システムは、図5に示すように真空容器1内に
超電導磁石を構成するための超電導コイル2を収容さ
れ、この超電導コイル2はコンプレッサ3により圧縮さ
れたHeガスがHeガスホース4を通して供給されるギ
フォードマクマホンタイプの冷凍機5より第2段冷却ス
テージ5b、第1段冷却ステージ5aを介して冷熱が伝
導され、超電導状態に冷却される。2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of superconducting electromagnet system, there is one having a configuration as shown in FIG. In this superconducting electromagnet system, a superconducting coil 2 for forming a superconducting magnet is housed in a vacuum vessel 1 as shown in FIG. 5, and the superconducting coil 2 supplies He gas compressed by a compressor 3 through a He gas hose 4. Cold heat is transmitted from the Gifford McMahon type refrigerator 5 through the second cooling stage 5b and the first cooling stage 5a, and is cooled to a superconducting state.
【0003】即ち、超電導コイル2は、熱的に低温端で
ある冷凍機5の第1段冷却ステージ5aに電気的に絶縁
された熱伝導の良い材料からなる熱接続部6aにより熱
的に接続され、この第1段冷却ステージ5aは高温端で
ある第2段冷却ステージ6bに接続されている。[0003] That is, the superconducting coil 2 is thermally connected to the first cooling stage 5a of the refrigerator 5, which is a thermally low-temperature end, by the heat connecting portion 6a made of a material having good heat conductivity and electrically insulated. The first cooling stage 5a is connected to a second cooling stage 6b which is a high-temperature end.
【0004】また、超電導コイル2は、金属の電気抵抗
の小さい材料、例えば銅からなる電流リード7,8a,
8b及び高温超電導リード9を介して、さらに室温部の
電源ケーブル10を通してマグネット電源11に電気的
に接続されている。[0004] The superconducting coil 2 is made of a current lead 7, 8a,
8b and a high-temperature superconducting lead 9, and further electrically connected to a magnet power supply 11 through a power cable 10 at room temperature.
【0005】この場合、真空容器1内の電流リード類
は、熱的に冷凍機5の低温端である第1段冷却ステージ
5a及び高温端である第2段冷却ステージ5bとそれぞ
れ電気的に絶縁された熱伝導の良い材料からなる熱接続
部12b,12aと熱的に接続されている。In this case, the current leads in the vacuum vessel 1 are electrically insulated from the first cooling stage 5a, which is a low-temperature end of the refrigerator 5, and the second cooling stage 5b, which is a high-temperature end. Thermal connection portions 12b and 12a made of a material having good heat conductivity.
【0006】このような構成の従来装置において、超電
導コイル2を冷凍機5の第1段冷却ステージ5aに直接
接触させて、極低温に冷却して超電導状態にしたり、特
開平6−132568号公報に見られるように、超電導
コイル2の外面に液体窒素を導入して、この超電導コイ
ル2との間で熱交換可能とすることにより、冷却速度を
上げて超電導状態としている。In the conventional apparatus having such a configuration, the superconducting coil 2 is brought into direct contact with the first cooling stage 5a of the refrigerator 5 to be cooled to an extremely low temperature to be in a superconducting state, or disclosed in JP-A-6-132568. As shown in FIG. 2, liquid nitrogen is introduced into the outer surface of the superconducting coil 2 so that heat can be exchanged between the superconducting coil 2 and the superconducting coil 2.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来装
置のように超電導コイルを冷凍機の冷却ステージに直接
接触させる方式の場合、超電導コイルを常温から極低温
までに冷却するまでに長時間を要するという問題があ
る。However, in the case of a system in which a superconducting coil is brought into direct contact with a cooling stage of a refrigerator as in a conventional apparatus, it takes a long time to cool the superconducting coil from room temperature to extremely low temperature. There's a problem.
【0008】例えば冷却ステージとして第1段冷却ステ
ージ5aとこの第1段冷却ステージ5aより温度の低い
第2段冷却ステージ5bを設けた冷凍機5を用いた場合
に、熱負荷の小さい第1段冷却ステージ5aの温度が先
行して下がり、所定の温度(50K〜77K)に達す
る。一方、熱容量の大きな超電導コイル2及び超電導コ
イル2と熱的に接続されている第2段冷却ステージ5b
が熱伝導により冷却されるので、所定の超電導状態とな
る温度に到達するのに長時間を要している。For example, when a refrigerator 5 having a first cooling stage 5a and a second cooling stage 5b having a lower temperature than the first cooling stage 5a is used as the cooling stage, the first stage having a small heat load is used. The temperature of the cooling stage 5a drops first and reaches a predetermined temperature (50K to 77K). On the other hand, superconducting coil 2 having a large heat capacity and second cooling stage 5b thermally connected to superconducting coil 2
Is cooled by heat conduction, it takes a long time to reach a temperature at which a predetermined superconducting state is reached.
【0009】また、特開平6−132568号公報に見
られる方式では、液体窒素用の配管等が必要となるた
め、コスト高となり、且つ液体窒素を使用しているた
め、冷媒を使用しない超電導電磁石としての簡便さのメ
リットを損なうことになる。The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-132568 requires a piping for liquid nitrogen and the like, so that the cost is high, and since liquid nitrogen is used, a superconducting magnet which does not use a refrigerant is used. The advantage of the simplicity is impaired.
【0010】一方、超電導コイルに電流を流し、超電導
マグネットとして機能させる際に、励磁速度を早くする
と、渦電流等による発熱を生じ、超電導コイルの温度が
上昇してしまい、超電導状態が常電導状態に転移するク
エンチが生じるという問題がある。従って、磁場励磁の
速度は遅くするのが通常の使用方法になっており、効率
を落としている。On the other hand, when a current is supplied to the superconducting coil to make it function as a superconducting magnet, if the excitation speed is increased, heat is generated due to eddy current or the like, and the temperature of the superconducting coil rises. There is a problem that quenching to transfer to occurs. Therefore, the usual method of use is to reduce the speed of the magnetic field excitation, which lowers the efficiency.
【0011】この温度上昇の影響を防ぐために冷凍機の
冷却能力を高くすることが図られているが、冷凍能力を
高めるためには冷凍機のコンプレッサの消費電力を大き
くしなければならず、ランニングコストを高くするとい
う問題がある。In order to prevent the influence of the temperature rise, the cooling capacity of the refrigerator is increased. However, in order to increase the cooling capacity, the power consumption of the compressor of the refrigerator must be increased. There is a problem of increasing costs.
【0012】本発明は上記のような問題点を解消するた
めなされたもので、最小の電力で安定した超電導磁石を
実現でき、コンプレッサの消費電力を調整して省エネ効
果を得ることができる伝導冷却型超電導磁石システムを
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can realize a stable superconducting magnet with minimum power, and can control the power consumption of a compressor to obtain an energy saving effect. It is intended to provide a superconducting magnet system of the type.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により伝導冷却型超電導磁
石システムを構成するものである。請求項1に対応する
発明は、真空容器内に収容された超電導コイルに冷凍機
より冷熱を伝導して該超電導コイルを冷却する伝導冷却
型超電導磁石システムにおいて、前記冷凍機に圧縮され
た冷媒ガスを供給するコンプレッサと、このコンプレッ
サの動作周波数を可変するインバータと、このインバー
タの出力周波数を制御して前記冷凍機の冷凍能力を可変
する制御手段とを備えたものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention comprises a conduction cooling type superconducting magnet system by the following means. According to a first aspect of the present invention, there is provided a conduction cooling type superconducting magnet system for cooling a superconducting coil by transmitting cold heat from a refrigerator to a superconducting coil housed in a vacuum vessel. , An inverter for varying the operating frequency of the compressor, and control means for controlling the output frequency of the inverter to vary the refrigerating capacity of the refrigerator.
【0014】上記請求項1に対応する発明の伝導冷却型
超電導磁石システムにあっては、冷凍機の冷凍能力を可
変できるため、初期冷却時には最大冷凍能力で動かすこ
とにより、冷却時間を短くできる。また、所定の温度に
なった時に必要最小の冷凍能力に切替えることが可能と
なるので、冷凍機のコンプレッサの消費電力を節約でき
る。In the conduction cooling type superconducting magnet system according to the first aspect of the present invention, since the refrigerating capacity of the refrigerator can be varied, the cooling time can be shortened by operating at the maximum refrigerating capacity during the initial cooling. In addition, since it becomes possible to switch to the minimum necessary refrigeration capacity when the temperature reaches a predetermined temperature, the power consumption of the compressor of the refrigerator can be saved.
【0015】請求項2に対応する発明は、真空容器内に
収容された超電導コイルに冷凍機より冷熱を伝導して該
超電導コイルを冷却する伝導冷却型超電導磁石システム
において、前記冷凍機に圧縮された冷媒ガスを供給する
コンプレッサと、このコンプレッサの動作周波数を可変
するインバータと、前記超電導コイルの温度を検出する
温度センサーと、この温度センサーにより検出された温
度検出信号に基づいて前記インバータの出力周波数を制
御する制御手段とを備えたものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a conduction cooling type superconducting magnet system for cooling a superconducting coil by transmitting cold heat from the refrigerator to a superconducting coil housed in a vacuum vessel. A compressor for supplying a refrigerant gas, an inverter for varying the operating frequency of the compressor, a temperature sensor for detecting the temperature of the superconducting coil, and an output frequency of the inverter based on a temperature detection signal detected by the temperature sensor. And control means for controlling the
【0016】上記請求項2に対応する発明の伝導冷却型
超電導磁石システムにあっては、温度センサーにより検
出された超電導コイルの温度をモニタして制御手段によ
り超電導コイルの温度監視をすることにより冷凍機の運
転休止時でも超電導マグネットを安心して使用すること
ができる。また、超電導コイルへの熱侵入に応じて冷凍
機の冷凍能力を調整できるため、超電導コイルを長時間
安定に維持できる。In the conduction cooling type superconducting magnet system according to the second aspect of the present invention, the temperature of the superconducting coil detected by the temperature sensor is monitored, and the temperature of the superconducting coil is monitored by the control means, whereby the refrigeration is performed. The superconducting magnet can be used safely even when the machine is not operating. Further, since the refrigerating capacity of the refrigerator can be adjusted according to heat intrusion into the superconducting coil, the superconducting coil can be stably maintained for a long time.
【0017】請求項3に対応する発明は、請求項2に対
応する発明の伝導冷却型超電導磁石システムにおいて、
前記制御手段は予め規定された前記冷凍機の冷凍能力と
前記コンプレッサの動作周波数の関係に基づいて求めら
れた周波数を出力するようにしたものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a conduction cooling type superconducting magnet system according to the second aspect of the present invention,
The control means outputs a frequency determined based on a relationship between a predetermined refrigerating capacity of the refrigerator and an operating frequency of the compressor.
【0018】上記請求項2及び請求項3に対応する発明
の伝導冷却型超電導磁石システムにあっては、温度セン
サーにより検出された超電導コイルの温度をモニタして
制御手段により超電導コイルの温度監視をすることによ
り冷凍機の運転休止時でも超電導マグネットを安心して
使用することができる。また、超電導コイルへの熱侵入
に応じて冷凍機の冷凍能力を調整できるため、超電導コ
イルを長時間安定に維持できる。さらに、コンプレッサ
の消費電力を削減するための運転モードを自由に設定制
御することが可能となる。In the conduction cooling type superconducting magnet system according to the second and third aspects of the present invention, the temperature of the superconducting coil detected by the temperature sensor is monitored, and the temperature of the superconducting coil is monitored by the control means. By doing so, the superconducting magnet can be used safely even when the operation of the refrigerator is stopped. Further, since the refrigerating capacity of the refrigerator can be adjusted according to heat intrusion into the superconducting coil, the superconducting coil can be stably maintained for a long time. Further, it is possible to freely set and control the operation mode for reducing the power consumption of the compressor.
【0019】請求項4に対応する発明は、請求項1又は
請求項2に対応する発明の伝導冷却型超電導磁石システ
ムにおいて、前記制御手段は前記温度センサーにより検
出された前記超電導コイルの温度に応じて前記超電導コ
イルを励磁するマグネット電源の出力を制御する機能を
有するものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the conduction-cooled superconducting magnet system according to the first or second aspect, the control means responds to a temperature of the superconducting coil detected by the temperature sensor. To control the output of a magnet power supply for exciting the superconducting coil.
【0020】上記請求項4に対応する発明の伝導冷却型
超電導磁石システムにあっては、請求項1又は請求項2
に対応する発明の作用効果に加えて、冷凍機の冷凍能力
を可変とするインバータとマグネット電源の出力を制御
する機能を有するため、磁場の励磁・消磁のスピードを
超電導コイルがクエンチしない範囲内で自由に調整が可
能となる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a conduction cooling type superconducting magnet system according to the present invention.
In addition to the functions and effects of the invention corresponding to the above, the inverter has a function to control the output of the magnet power supply and an inverter that makes the refrigerating capacity of the refrigerator variable, so that the speed of the excitation and demagnetization of the magnetic field is limited within a range where the superconducting coil does not quench. Adjustment can be freely performed.
【0021】請求項5に対応する発明は、請求項1又は
請求項2に対応する発明の伝導冷却型超電導磁石システ
ムにおいて、前記温度センサーは前記超電導コイルの異
なる複数箇所にそれぞれ設けられるものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the conduction-cooled superconducting magnet system according to the first or second aspect of the present invention, the temperature sensors are respectively provided at a plurality of different positions of the superconducting coil. .
【0022】上記請求項5に対応する発明の伝導冷却型
超電導磁石システムにあっては、請求項1又は請求項2
に対応する発明の作用効果に加えて、超電導コイルの温
度分布が把握できるため、超電導コイルの温度上昇を精
度良く測定することが可能となる。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a conduction-cooled superconducting magnet system according to the present invention.
In addition to the functions and effects of the invention corresponding to (1), since the temperature distribution of the superconducting coil can be grasped, it is possible to accurately measure the temperature rise of the superconducting coil.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明による超電導磁石シス
テムの第1の実施の形態の構成を示すもので、図5と同
一部品には同一符号を付して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of a superconducting magnet system according to the present invention, and the same parts as those in FIG.
【0024】図1において、真空容器1内に超電導磁石
を構成するための超電導コイル2が収容され、この超電
導コイル2はコンプレッサ3により圧縮されたHeガス
がHeガスホース4を通して供給されるギフォードマク
マホンタイプの冷凍機5より第2段冷却ステージ5b、
第1段冷却ステージ5aを介して冷熱が伝導され、超電
導状態に冷却されるものである。In FIG. 1, a superconducting coil 2 for forming a superconducting magnet is accommodated in a vacuum vessel 1, and the superconducting coil 2 is a Gifford McMahon type in which He gas compressed by a compressor 3 is supplied through a He gas hose 4. From the refrigerator 5 of the second stage cooling stage 5b,
Cold heat is conducted through the first cooling stage 5a and is cooled to a superconducting state.
【0025】超電導コイル2は、熱的に低温端である冷
凍機5の第1段冷却ステージ5aに電気的に絶縁された
熱伝導の良い材料からなる熱接続部6により熱的に接続
され、この第1段冷却ステージ5aは高温端である第2
段冷却ステージ5bに接続されている。The superconducting coil 2 is thermally connected to a first cooling stage 5a of the refrigerator 5 which is a thermally low-temperature end by a heat connecting portion 6 made of a material having good heat conductivity and electrically insulated. This first stage cooling stage 5a is a second stage at a high temperature end.
It is connected to the stage cooling stage 5b.
【0026】また、超電導コイル2は、金属の電気抵抗
の小さい材料、例えば銅からなる電流リード7,8a,
8b及び高温超電導リード9を介して、さらに室温部の
電源ケーブル10を通してマグネット電源11に電気的
に接続されている。The superconducting coil 2 is composed of current leads 7, 8a,
8b and a high-temperature superconducting lead 9, and further electrically connected to a magnet power supply 11 through a power cable 10 at room temperature.
【0027】この場合、真空容器1内の電流リード類
は、熱的に冷凍機5の低温端である第1段冷却ステージ
5a及び高温端である第2段冷却ステージ5bとそれぞ
れ電気的に絶縁された熱伝導の良い材料からなる熱接続
部6a,6bと熱的に接続されている。In this case, the current leads in the vacuum vessel 1 are thermally insulated from the first cooling stage 5a at the low temperature end of the refrigerator 5 and the second cooling stage 5b at the high temperature end. Thermal connection portions 6a and 6b made of a material having good heat conductivity.
【0028】超電導コイル2にはコイルの温度を計測す
るための温度センサー12(例えばカーボン抵抗体や熱
伝対)が電気的に絶縁された,熱伝導の良いスペーサ等
を介して取付けられている。この温度センサー12は計
測用ケーブル13を介してコントローラ14に接続され
る。この計測用ケーブル13は図には示していないが、
フィールドスルーを介して真空容器1内から気密に外部
へ導出される。A temperature sensor 12 (for example, a carbon resistor or a thermocouple) for measuring the temperature of the coil is attached to the superconducting coil 2 via an electrically insulated spacer having good heat conductivity. . This temperature sensor 12 is connected to a controller 14 via a measuring cable 13. Although this measuring cable 13 is not shown in the figure,
It is led out from the inside of the vacuum vessel 1 to the outside through the field through.
【0029】このコントローラ14は、制御ケーブル1
5を介してインバータ16に接続されると共に、制御ケ
ーブル17を介してマグネット電源11に接続される。
インバータ16は冷凍機5のコンプレッサ13に接続さ
れ、コンプレッサ13の動作周期を替えることにより冷
凍機5の冷凍能力を可変できるようになっている。The controller 14 controls the control cable 1
5 and connected to the magnet power supply 11 via the control cable 17.
The inverter 16 is connected to the compressor 13 of the refrigerator 5 so that the refrigerating capacity of the refrigerator 5 can be changed by changing the operation cycle of the compressor 13.
【0030】また、コントローラ14は予め規定された
冷凍機5の冷凍能力とコンプレッサ3の動作周波数の関
係に基づいて求められた周波数を出力する機能と、超電
導コイル2を励磁するマグネット電源11の出力を制御
する機能とを有している。The controller 14 has a function of outputting a frequency determined based on a relationship between a predetermined refrigerating capacity of the refrigerator 5 and an operating frequency of the compressor 3, and an output of the magnet power supply 11 for exciting the superconducting coil 2. Control function.
【0031】ここで、図2に冷凍機5に圧縮されたHe
ガスを供給するコンプレッサ3と消費電力の関係を示
し、図3にコンプレッサ3の動作周期と冷凍機5の冷凍
能力の関係を示す。Here, FIG. 2 shows He compressed in the refrigerator 5.
FIG. 3 shows the relationship between the compressor 3 supplying gas and power consumption, and FIG. 3 shows the relationship between the operation cycle of the compressor 3 and the refrigerating capacity of the refrigerator 5.
【0032】この図2及び図3から明らかなように、コ
ンプレッサ3の動作周波数を高くすると、消費電力が増
加し、図3に示すように冷凍機5の冷凍能力が高くなる
ことが分かる。As is apparent from FIGS. 2 and 3, when the operating frequency of the compressor 3 is increased, the power consumption is increased, and as shown in FIG. 3, the refrigerating capacity of the refrigerator 5 is increased.
【0033】次に上記のように構成された超電導磁石シ
ステムの作用について説明する。いま、超電導コイル2
への熱侵入量が増加すると、超電導コイル2の温度が上
昇する。このときの超電導コイル2の温度は温度センサ
ー12により検出され、その検出信号はコントローラ1
4に入力される。Next, the operation of the superconducting magnet system configured as described above will be described. Now, superconducting coil 2
When the amount of heat penetrating into the superconducting coil 2 increases, the temperature of superconducting coil 2 increases. At this time, the temperature of superconducting coil 2 is detected by temperature sensor 12, and the detection signal
4 is input.
【0034】ここで、超電導コイル2の温度検出信号が
予め設定された温度よりも高い場合には、コントローラ
14による制御によりインバータ16はさらに高い周波
数をコンプレッサ3に出力する。これにより、コンプレ
ッサ3も動作周波数が高くなり、冷凍機5の冷凍能力が
大きくなるので、第1段冷却ステージ5aにより超電導
コイル2の温度が低下する。When the temperature detection signal of superconducting coil 2 is higher than a preset temperature, inverter 16 outputs a higher frequency to compressor 3 under the control of controller 14. As a result, the operating frequency of the compressor 3 also increases, and the refrigerating capacity of the refrigerator 5 increases, so that the temperature of the superconducting coil 2 is reduced by the first cooling stage 5a.
【0035】このようなサイクルは超電導コイル2の温
度が所定の温度になるまで続けられ、一定温度に安定し
た時点でコンプレッサ3の動作周波数は最適な運転周波
数に維持される。Such a cycle is continued until the temperature of the superconducting coil 2 reaches a predetermined temperature, and when the temperature is stabilized at a constant temperature, the operating frequency of the compressor 3 is maintained at the optimum operating frequency.
【0036】一方、マグネット電源11の動作により超
電導コイル2に電流が流れると、常温部からの熱の侵入
が大きくなると共に、時間的に変化する電流による交流
ロスが発生し、超電導コイル5が発熱する。これらの熱
により超電導コイル2の温度が上昇する。このときの超
電導コイル2の温度が温度センサー12により検出さ
れ、その検出信号がコントローラ14に入力される。す
ると、コントローラ14は温度センサー12からの検出
信号に基づいてマグネット電源11の出力が制御され
る。従って、超電導コイル2の温度は所定の温度以下に
なるように通電制御される。このときインバータ16に
よりコンプレッサ3の動作周波数も同時に制御されるこ
とは前述と同様である。On the other hand, when a current flows through the superconducting coil 2 due to the operation of the magnet power supply 11, heat penetration from the room temperature part increases, and an AC loss occurs due to a time-varying current, so that the superconducting coil 5 generates heat. I do. The temperature of superconducting coil 2 rises due to these heats. The temperature of superconducting coil 2 at this time is detected by temperature sensor 12, and the detection signal is input to controller 14. Then, the controller 14 controls the output of the magnet power supply 11 based on the detection signal from the temperature sensor 12. Therefore, energization control is performed such that the temperature of superconducting coil 2 becomes equal to or lower than a predetermined temperature. At this time, the operation frequency of the compressor 3 is simultaneously controlled by the inverter 16 as described above.
【0037】次にコンプレッサ3の消費電力を少なくす
るための運転モードについて説明する。いま、冷凍機5
の最大冷凍能力でコンプレッサ3を動作させると、超電
導コイル2の温度が不必要な温度まで低下してしまう。
本来、超電導コイル2は予めその線材の超電導転移温度
Tc以下に規定した温度になっていれば良い。Next, an operation mode for reducing the power consumption of the compressor 3 will be described. Now, refrigerator 5
When the compressor 3 is operated at the maximum refrigerating capacity, the temperature of the superconducting coil 2 drops to an unnecessary temperature.
Essentially, the superconducting coil 2 only needs to be at a temperature specified in advance below the superconducting transition temperature Tc of the wire.
【0038】従って、冷凍機5の冷凍能力を落として所
定の温度域に超電導コイル2を保つことは、コンプレッ
サ3の消費電力を節減できることになる。そこで、超電
導コイル2の温度を温度センサ12により検出し、コン
トローラ14によりインバータ16を制御することで、
インバータ16の出力周波数を必要最小限に抑えること
ができる。Therefore, maintaining the superconducting coil 2 in a predetermined temperature range by lowering the refrigerating capacity of the refrigerator 5 can reduce the power consumption of the compressor 3. Therefore, by detecting the temperature of the superconducting coil 2 by the temperature sensor 12 and controlling the inverter 16 by the controller 14,
The output frequency of the inverter 16 can be minimized.
【0039】このように第1の実施の形態では、温度セ
ンサー12により検出された超電導コイル2の温度をモ
ニタしてコントローラ14により超電導コイル2の温度
監視をすることにより、冷凍機5の運転休止時でも超電
導マグネットを安心して使用することができる。また、
超電導コイル2への熱侵入に応じて冷凍機5の冷凍能力
を調整できるため、超電導コイル2を長時間安定に維持
できる。さらに、コントローラ14によりコンプレッサ
3の消費電力を削減するための運転モードを自由に設定
制御することが可能となる。As described above, in the first embodiment, the operation of the refrigerator 5 is stopped by monitoring the temperature of the superconducting coil 2 detected by the temperature sensor 12 and monitoring the temperature of the superconducting coil 2 by the controller 14. Even at times, the superconducting magnet can be used with confidence. Also,
Since the refrigerating capacity of the refrigerator 5 can be adjusted according to heat intrusion into the superconducting coil 2, the superconducting coil 2 can be stably maintained for a long time. Furthermore, the controller 14 can freely set and control the operation mode for reducing the power consumption of the compressor 3.
【0040】さらに、コントローラ14は冷凍機5の冷
凍能力を可変とするインバータ16とマグネット電源1
1の出力を制御する機能を有するため、磁場の励磁・消
磁のスピードを超電導コイルがクエンチしない範囲内で
自由に調整が可能となる。Further, the controller 14 includes an inverter 16 for changing the refrigerating capacity of the refrigerator 5 and the magnet power supply 1.
Since it has a function of controlling the output of No. 1, the speed of exciting and demagnetizing the magnetic field can be freely adjusted within a range where the superconducting coil does not quench.
【0041】図4は本発明による超電導磁石システムの
第2の実施の形態の構成を示すもので、図1と同一部品
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る点について述べる。FIG. 4 shows the configuration of a second embodiment of the superconducting magnet system according to the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. State.
【0042】第2の実施の形態では、図4に示すように
超電導コイル2の温度を複数個、ここでは2個の温度セ
ンサー12a,12bにより検出し、その検出信号をコ
ントローラ14へそれぞれ入力し、何ずれかの検出信号
が予め規定されている超電導コイル2の温度を超える
と、前述した第1の実施の形態と同様にインバータ16
を介してコンプレッサ3の動作周波数を制御すると共
に、マグネット電源11の励磁スピードを制御するよう
にしたものである。In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the temperature of the superconducting coil 2 is detected by a plurality of, here two, temperature sensors 12a and 12b, and the detection signals are input to the controller 14, respectively. If any of the detection signals exceeds the temperature of the superconducting coil 2 which is specified in advance, the inverter 16 is turned off in the same manner as in the first embodiment.
, The operating frequency of the compressor 3 and the excitation speed of the magnet power supply 11 are controlled.
【0043】このような構成とすれば、超電導コイル2
の温度分布が把握できるため、超電導コイル2の温度上
昇を精度良く測定することができる。なお、第1及び第
2の実施の形態で説明した構成は、本発明の一例であ
り、他の構成の超電導磁石システムに対しても同様に適
用することができる。さらに、本発明は低温超電導マグ
ネットの特徴を最大限に生かしたものであるが、高温超
電導マグネットに対しても十分適用実施可能であること
は言うまでもない。With such a configuration, the superconducting coil 2
, The temperature rise of the superconducting coil 2 can be accurately measured. The configurations described in the first and second embodiments are examples of the present invention, and can be similarly applied to a superconducting magnet system having another configuration. Further, although the present invention makes the most of the features of the low-temperature superconducting magnet, it is needless to say that the present invention can be sufficiently applied to a high-temperature superconducting magnet.
【0044】[0044]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、冷凍
機の冷凍能力を可変するようにしているので、最小の電
力で安定した超電導磁石を実現でき、コンプレッサの消
費電力を調整できるので、省エネ効果を与えることがで
きる超電導磁石システムを提供できる。As described above, according to the present invention, since the refrigerating capacity of the refrigerator is made variable, a stable superconducting magnet can be realized with minimum power, and the power consumption of the compressor can be adjusted. And a superconducting magnet system capable of providing an energy saving effect.
【図1】本発明による超電導磁石システムの第1の実施
の形態を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a superconducting magnet system according to the present invention.
【図2】同実施の形態において、コンプレッサの動作周
波数と消費電力の関係を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an operating frequency of a compressor and power consumption in the embodiment.
【図3】同実施の形態において、コンプレッサの動作周
波数と冷凍機冷凍能力の関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the operating frequency of the compressor and the refrigerating capacity of the refrigerator in the embodiment.
【図4】本発明による超電導磁石システムの第1の実施
の形態を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a first embodiment of a superconducting magnet system according to the present invention.
【図5】従来の超電導磁石システムの一例を示す構成
図。FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional superconducting magnet system.
1……真空容器 2……超電導コイル 3……コンプレッサ 5……冷凍機 5a……第1段冷却ステージ 5b……第2段冷却ステージ 6,6a,6b……熱接続部 7,8a,8b……電流リード 9……高温超電導リード 10……電源ケーブル 11……マグネット電源 12,12a,12b……温度センサー 14……コントローラ 16……インバータ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container 2 ... Superconducting coil 3 ... Compressor 5 ... Refrigerator 5a ... 1st cooling stage 5b ... 2nd cooling stage 6, 6a, 6b ... Thermal connection part 7, 8a, 8b ... current lead 9 ... high-temperature superconducting lead 10 ... power cable 11 ... magnet power supply 12, 12a, 12b ... temperature sensor 14 ... controller 16 ... inverter.
Claims (5)
冷凍機より冷熱を伝導して該超電導コイルを冷却する伝
導冷却型超電導磁石システムにおいて、 前記冷凍機に圧縮された冷媒ガスを供給するコンプレッ
サと、このコンプレッサの動作周波数を可変するインバ
ータと、このインバータの出力周波数を制御して前記冷
凍機の冷凍能力を可変する制御手段とを備えたことを特
徴とする伝導冷却型超電導磁石システム。1. A conduction cooling type superconducting magnet system for cooling a superconducting coil by transmitting cold from a refrigerator to a superconducting coil housed in a vacuum vessel, wherein the compressor supplies compressed refrigerant gas to the refrigerator. And an inverter for varying the operating frequency of the compressor, and control means for controlling the output frequency of the inverter to vary the refrigerating capacity of the refrigerator.
冷凍機より冷熱を伝導して該超電導コイルを冷却する伝
導冷却型超電導磁石システムにおいて、 前記冷凍機に圧縮された冷媒ガスを供給するコンプレッ
サと、このコンプレッサの動作周波数を可変するインバ
ータと、前記超電導コイルの温度を検出する温度センサ
ーと、この温度センサーにより検出された温度検出信号
に基づいて前記インバータの出力周波数を制御する制御
手段とを備え、 前記超電導コイルの温度に応じてコンプレッサの動作周
波数を制御することにより、前記冷凍機の冷凍能力を可
変するようにしたことを特徴とする伝導冷却型超電導磁
石システム。2. A conduction cooling type superconducting magnet system for cooling a superconducting coil by transmitting cold heat from a refrigerator to a superconducting coil accommodated in a vacuum vessel, wherein the compressor supplies compressed refrigerant gas to the refrigerator. An inverter that varies the operating frequency of the compressor, a temperature sensor that detects the temperature of the superconducting coil, and control means that controls an output frequency of the inverter based on a temperature detection signal detected by the temperature sensor. A conduction-cooled superconducting magnet system, wherein the refrigerating capacity of the refrigerator is varied by controlling an operating frequency of a compressor according to a temperature of the superconducting coil.
ステムにおいて、前記制御手段は予め規定された前記冷
凍機の冷凍能力と前記コンプレッサの動作周波数の関係
に基づいて求められた周波数を出力することを特徴とす
る伝導冷却型超電導磁石システム。3. The conduction cooling type superconducting magnet system according to claim 2, wherein said control means outputs a frequency determined based on a predetermined relationship between a refrigerating capacity of said refrigerator and an operating frequency of said compressor. A conduction-cooled superconducting magnet system, characterized in that:
超電導磁石システムにおいて、前記制御手段は前記温度
センサーにより検出された前記超電導コイルの温度に応
じて前記超電導コイルを励磁するマグネット電源の出力
を制御する機能を有することを特徴とする伝導冷却型超
電導磁石システム。4. The superconducting magnet system according to claim 1, wherein said control means includes a magnet power supply for exciting said superconducting coil according to a temperature of said superconducting coil detected by said temperature sensor. A conduction-cooled superconducting magnet system having a function of controlling output.
超電導磁石システムにおいて、前記温度センサーは前記
超電導コイルの異なる複数箇所にそれぞれ設けられるこ
とを特徴とする伝導冷却型超電導磁石システム。5. The conduction-cooled superconducting magnet system according to claim 1, wherein the temperature sensors are respectively provided at a plurality of different positions of the superconducting coil.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002231522A (en) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Cooling device for high-temperature superconductive coil |
JP2003324010A (en) * | 2002-04-30 | 2003-11-14 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Monitoring device for refrigerator cooling-type superconducting magnet device |
JP2007151382A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | General Electric Co <Ge> | Ultra-low temperature exciter |
JP2008016554A (en) * | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Toshiba Corp | High-temperature superconducting coil equipment |
JP2019012743A (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-24 | 住友電気工業株式会社 | Superconducting magnet, operating method thereof, and inspection device |
CN114566345A (en) * | 2022-03-02 | 2022-05-31 | 氢合科技(广州)有限公司 | Superconducting magnet system based on adjustable-frequency GM refrigerator and control method |
-
1998
- 1998-06-26 JP JP18037998A patent/JP3930153B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002231522A (en) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Cooling device for high-temperature superconductive coil |
JP2003324010A (en) * | 2002-04-30 | 2003-11-14 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Monitoring device for refrigerator cooling-type superconducting magnet device |
JP2007151382A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | General Electric Co <Ge> | Ultra-low temperature exciter |
JP2008016554A (en) * | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Toshiba Corp | High-temperature superconducting coil equipment |
JP2019012743A (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-24 | 住友電気工業株式会社 | Superconducting magnet, operating method thereof, and inspection device |
CN114566345A (en) * | 2022-03-02 | 2022-05-31 | 氢合科技(广州)有限公司 | Superconducting magnet system based on adjustable-frequency GM refrigerator and control method |
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