JP2009267273A - Superconducting electromagnet - Google Patents

Superconducting electromagnet Download PDF

Info

Publication number
JP2009267273A
JP2009267273A JP2008117945A JP2008117945A JP2009267273A JP 2009267273 A JP2009267273 A JP 2009267273A JP 2008117945 A JP2008117945 A JP 2008117945A JP 2008117945 A JP2008117945 A JP 2008117945A JP 2009267273 A JP2009267273 A JP 2009267273A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerator
pressure
helium
heater
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008117945A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5322489B2 (en
Inventor
Hajime Tamura
一 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2008117945A priority Critical patent/JP5322489B2/en
Publication of JP2009267273A publication Critical patent/JP2009267273A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5322489B2 publication Critical patent/JP5322489B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a superconducting electromagnet that detects a faulty state where pressure control does not operate normally to prevent a negative pressure from being produced in a helium bath, thereby avoiding freezing and blockage due to inflow of air. <P>SOLUTION: A superconducting electromagnet includes a pressure controller 13 that controls the amount of heat of a heater 14 according to the pressure in a helium bath 3 measured by a pressure sensor 12 so that the pressure in the helium bath 3 does not fall below atmospheric pressure. The superconducting electromagnet includes a state detecting means of determining whether the pressure controller 13 normally controls the pressure in the helium bath 3, and stops the operation of a refrigerator 9 when the detecting means detects a faulty state where the pressure controller does not work normally. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば磁気共鳴画像診断装置,単結晶引き上げ装置,NMR分析装置等に用いられる超電導電磁石に関するものである。   The present invention relates to a superconducting electromagnet used for, for example, a magnetic resonance diagnostic imaging apparatus, a single crystal pulling apparatus, and an NMR analyzer.

一般に超電導電磁石においては、超電導コイルを冷却して超電導状態に維持することが必須である。液体ヘリウム浸漬方式の超電導電磁石は、超電導コイルを液体ヘリウムに浸漬し極低温に保つことで超電導状態を維持する。液体ヘリウム浸漬方式の超電導電磁石には、熱侵入により蒸発したヘリウムを大気に開放するタイプと、冷凍機により再凝縮するタイプのものがある。図9は、従来の再凝縮タイプの超電導電磁石を示すものである。   In general, in a superconducting electromagnet, it is essential to cool the superconducting coil and maintain it in a superconducting state. A liquid helium immersion type superconducting electromagnet maintains a superconducting state by immersing a superconducting coil in liquid helium and keeping it at a very low temperature. Liquid helium immersion type superconducting electromagnets include a type in which helium evaporated by heat intrusion is opened to the atmosphere, and a type in which helium is recondensed by a refrigerator. FIG. 9 shows a conventional recondensing type superconducting electromagnet.

図9に示される超電導電磁石においては、ヘリウム槽3内に超電導コイル1を収め、液体ヘリウムに浸漬させている。このヘリウム槽3を取り囲むように熱シールド4が配置され、外部からの輻射による熱侵入を低減している。さらに熱シールド4は内部を真空に保たれた真空槽5に収納され、気体の対流及び伝導による熱侵入を防止している。ヘリウム槽3,熱シールド4及び真空槽5からなる低温容器をクライオスタット6と呼ぶ。   In the superconducting electromagnet shown in FIG. 9, the superconducting coil 1 is housed in a helium tank 3 and immersed in liquid helium. A heat shield 4 is disposed so as to surround the helium tank 3 to reduce heat intrusion due to radiation from the outside. Furthermore, the heat shield 4 is housed in a vacuum chamber 5 whose inside is kept in a vacuum, and prevents heat intrusion due to gas convection and conduction. A cryogenic container composed of the helium tank 3, the heat shield 4 and the vacuum tank 5 is called a cryostat 6.

クライオスタット6は、ヘリウム槽3への熱侵入をできる限り抑えるよう設計されるが、ヘリウム槽3への熱侵入を完全にゼロにすることはできない。そこで超電導電磁石は冷凍機9を有し、冷却すると共に、蒸発したヘリウムを再凝縮することにより、クライオスタット6の熱収支をゼロにし、液体ヘリウムの消費をゼロにすることができる。冷凍機9は、例えばギフォード−マクマホン式冷凍機(以下、GM式冷凍機という)や、パルスチューブ冷凍機のような、ヘリウムを液化する能力のある極低温冷凍機が用いられる。冷凍機9は膨張機7と圧縮機8を有し、交流電源10で駆動される。   The cryostat 6 is designed to suppress the heat intrusion to the helium tank 3 as much as possible, but the heat intrusion to the helium tank 3 cannot be made completely zero. Therefore, the superconducting electromagnet has the refrigerator 9, and while cooling and recondensing the evaporated helium, the heat balance of the cryostat 6 can be made zero, and the consumption of liquid helium can be made zero. As the refrigerator 9, for example, a cryogenic refrigerator having an ability to liquefy helium, such as a Gifford-McMahon refrigerator (hereinafter referred to as a GM refrigerator) or a pulse tube refrigerator, is used. The refrigerator 9 has an expander 7 and a compressor 8 and is driven by an AC power supply 10.

しかし、冷凍機9の冷凍能力と、ヘリウム槽3への熱侵入量は必ずしも釣り合うとは限らず、冷凍機9の冷凍能力が上回った場合には、蒸発により発生するガスヘリウムの量よりも冷凍機9により凝縮されるガスヘリウムの量が上回り、ヘリウム槽3内部の圧力は低下する。ヘリウム槽3内部の圧力が大気圧以下(以下、負圧という)になると、空気が吸い込まれて氷結し、配管詰まりの原因となる。配管が詰まると、例えばヘリウム槽3内部の超電導コイル1がクエンチした場合等、内圧が急上昇した場合にガスヘリウムを排気することができず、最悪の場合クライオスタットが破裂する等の危険がある。   However, the refrigerating capacity of the refrigerator 9 and the amount of heat intrusion into the helium tank 3 are not necessarily balanced, and when the refrigerating capacity of the refrigerator 9 exceeds the amount of gas helium generated by evaporation The amount of gas helium condensed by the machine 9 exceeds the pressure, and the pressure inside the helium tank 3 decreases. When the pressure inside the helium tank 3 is below atmospheric pressure (hereinafter referred to as negative pressure), air is sucked in and freezes, which causes clogging of the piping. When the piping is clogged, for example, when the superconducting coil 1 in the helium tank 3 is quenched, the gas helium cannot be exhausted when the internal pressure suddenly rises, and in the worst case, the cryostat may be ruptured.

このため従来の超電導電磁石では、ヘリウム槽3の圧力を測定する圧力センサー12と、ヘリウム槽3の内部に取り付けたヒーター14を圧力制御装置13で連動させ、圧力が低下した場合にヒーター14に電流を流し加熱することによって液体ヘリウムを蒸発させてヘリウム槽3の内圧を上げ、大気圧以上の一定の圧力(以下、正圧という)に保つ制御を行なっていた。なお、関連する技術文献としては、以下の特許文献がある。   For this reason, in the conventional superconducting electromagnet, the pressure sensor 12 for measuring the pressure in the helium tank 3 and the heater 14 attached to the inside of the helium tank 3 are interlocked by the pressure control device 13, and when the pressure decreases, the heater 14 is supplied with current. The helium tank 3 was evaporated by flowing and heated to increase the internal pressure of the helium tank 3 and controlled to maintain a constant pressure (hereinafter referred to as positive pressure) equal to or higher than the atmospheric pressure. Related technical documents include the following patent documents.

特開平01−159576号公報Japanese Patent Laid-Open No. 01-159576 特開2006−165009号公報JP 2006-165209 A 特開2001−143922号公報JP 2001-143922 A 特開2006−352146号公報JP 2006-352146 A 特開2007−019520号公報JP 2007-019520 A

前記従来技術は、ヘリウム槽内部の圧力が大気圧以下にならないように、圧力センサー12で測定したヘリウム槽3の内圧に応じて圧力制御装置13でヒーター14を制御し、ヘリウム槽3内部を正圧に保つことで空気の流入を防ぎ氷結を防止するものであるが、ヒーター14に電力を供給する電源の故障や、結線ミス・操作ミス等、圧力制御が正常に働かない状態に陥っても冷凍機9は運転を続けるという問題があった。そのような場合、操作者がそのことに気付かなければ、ヘリウム槽3内部は負圧になり空気が吸い込まれて氷結してしまうという大きな問題があった。   In the prior art, the heater 14 is controlled by the pressure control device 13 according to the internal pressure of the helium tank 3 measured by the pressure sensor 12 so that the pressure inside the helium tank does not become atmospheric pressure or less, and the inside of the helium tank 3 is corrected. By maintaining the pressure, the inflow of air is prevented and icing is prevented. However, even if the pressure control does not work properly, such as a failure of the power supply that supplies power to the heater 14, a connection error, or an operation error. The refrigerator 9 has a problem of continuing operation. In such a case, unless the operator notices that, the inside of the helium tank 3 has a negative pressure, and air is sucked in, resulting in freezing.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、圧力制御が正常に働かない状態であるときにこれを検出してヘリウム槽内部が負圧になるのを事前に防止し、空気流入による氷結、閉塞を防止しようとするものである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and when the pressure control is not operating normally, this is detected to prevent the inside of the helium tank from becoming negative pressure in advance. However, it is intended to prevent icing and blockage due to air inflow.

この発明に係わる超電導電磁石は、液体ヘリウムが貯液されたヘリウム槽と、このヘリウム槽の液体ヘリウム中に浸漬させて配設された超電導コイルと、前記ヘリウム槽を包囲するように設けられた熱シールドと、これらのヘリウム槽及び熱シールドを包囲し、内部が真空に保持された真空槽と、前記ヘリウム槽内で蒸発したガスヘリウムを凝縮させる冷凍機と、前記ヘリウム槽内部の圧力を測定する圧力センサーと、前記ヘリウム槽内部を加温するヒーターと、前記ヘリウム槽内部の圧力が大気圧以下にならないように、前記圧力センサーで測定した前記ヘリウム槽内部の圧力に応じて前記ヒーターの熱量を制御する圧力制御装置を備える超電導電磁石において、前記圧力制御装置による前記ヘリウム槽内部の圧力の制御が働く状態であるか否かを検出する状態検出手段を設け、制御が働かない状態であることを検出したときに前記冷凍機の動作を停止させるようにしたものである。   A superconducting electromagnet according to the present invention includes a helium tank in which liquid helium is stored, a superconducting coil disposed by being immersed in the liquid helium in the helium tank, and a heat provided so as to surround the helium tank. Measures the pressure inside the helium tank, the vacuum tank surrounding the shield, the helium tank and the heat shield, the inside of which is kept in vacuum, the refrigerator that condenses the gas helium evaporated in the helium tank, and The amount of heat of the heater is determined according to the pressure inside the helium tank measured by the pressure sensor so that the pressure inside the helium tank and the pressure inside the helium tank are not less than atmospheric pressure. In a superconducting electromagnet equipped with a pressure control device to control, the pressure control device is in a state of controlling the pressure inside the helium tank Provided condition detecting means for detecting whether said is obtained so as to stop the operation of the refrigerator when not detected to control does not work.

この発明の超電導電磁石によれば、ヘリウム槽内部の圧力の制御が働かない状態であるときにこれを検出して冷凍機の動作を停止させるようにしたので、圧力制御が働いていない場合でも、冷凍機のみが働く状況を作らないことで、ヘリウム槽内部が負圧になるのを事前に防止し、空気流入による氷結、閉塞を防止することができる。   According to the superconducting electromagnet of the present invention, when the control of the pressure inside the helium tank does not work, this is detected and the operation of the refrigerator is stopped, so even if the pressure control is not working, By not creating a situation where only the refrigerator works, it is possible to prevent the inside of the helium tank from becoming negative pressure in advance, and it is possible to prevent icing and blockage due to air inflow.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による超電導電磁石を示す構成図で、その内部圧力制御装置及び内部圧力制御方法を示す。なお、明細書の各図中において、同一符号は同一又は相当部分を示し、その説明を省略することがある。図1において、1は液体ヘリウム中に浸漬された超電導コイル、2は超電導コイルを冷却する液体ヘリウム、3は液体ヘリウムが貯液されたヘリウム槽、4はヘリウム槽3を包囲するように設けた熱シールド、5はヘリウム槽3及び熱シールド4を包囲し内部が真空に保持された真空槽、6はクライオスタット、7は膨張機、8は圧縮機、9はヘリウム槽3内で蒸発したガスヘリウムを凝縮させる冷凍機、10は交流電源、11は冷凍機ON/OFFスイッチ、12はヘリウム槽3内部の圧力を測定する圧力センサー、13は圧力制御装置、14はヘリウム槽3内部を加温するヒーターを示す。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a superconducting electromagnet according to Embodiment 1 of the present invention, and shows its internal pressure control device and internal pressure control method. In the drawings of the specification, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts, and the description thereof may be omitted. In FIG. 1, 1 is a superconducting coil immersed in liquid helium, 2 is liquid helium for cooling the superconducting coil, 3 is a helium tank in which liquid helium is stored, and 4 is provided so as to surround the helium tank 3. The heat shield 5 is a vacuum tank that surrounds the helium tank 3 and the heat shield 4 and is kept in a vacuum, 6 is a cryostat, 7 is an expander, 8 is a compressor, 9 is gas helium evaporated in the helium tank 3 10 is an AC power supply, 11 is a refrigerator ON / OFF switch, 12 is a pressure sensor for measuring the pressure inside the helium tank 3, 13 is a pressure control device, and 14 is for heating the inside of the helium tank 3. Indicates a heater.

超電導コイル1は、例えばニオブチタン(NbTi)や、ニオブ3スズ(NbSn)等を超電導材料とする超電導線を巻き回して形成される。超電導電磁石は、超電導コイル1に電流を流すことで所望の磁場を得るが、MRI又はNMRにおいては、出力される磁場の強さは空間的に高均一であることが求められ、また超電導電磁石外部への漏洩磁場を嫌うことから、超電導コイル1は単一のコイルでなく、逆極性のものを含む分割された複数個の超電導コイル(図示しない)を所望の磁場特性を満たすように配置したものとなる。 The superconducting coil 1 is formed by winding a superconducting wire using, for example, niobium titanium (NbTi), niobium 3 tin (Nb 3 Sn) or the like as a superconducting material. The superconducting electromagnet obtains a desired magnetic field by passing a current through the superconducting coil 1, but in MRI or NMR, the strength of the output magnetic field is required to be spatially highly uniform, and the superconducting electromagnet external The superconducting coil 1 is not a single coil, but a plurality of divided superconducting coils (not shown) including those having opposite polarities are arranged so as to satisfy desired magnetic field characteristics. It becomes.

超電導コイル1を冷却するために、超電導コイル1は液体ヘリウム2に浸漬され、ステンレス製のヘリウム槽3に収納されている。ヘリウム槽3は、外部からの熱侵入を低減するために、アルミニウム製の熱シールド4に全体を包囲され、さらにステンレス製の真空槽5に収納され、真空槽5内部は真空排気される。またヘリウム槽3は、熱伝導の小さなガラスエポキシ等の樹脂製の支持材(図示しない)で支持される。これらの液体ヘリウム槽への熱侵入を極力抑えるように設計した低温容器をクライオスタット6と呼ぶ。   In order to cool the superconducting coil 1, the superconducting coil 1 is immersed in liquid helium 2 and stored in a stainless steel helium tank 3. In order to reduce heat intrusion from the outside, the helium tank 3 is entirely surrounded by an aluminum heat shield 4 and further housed in a stainless steel vacuum tank 5, and the inside of the vacuum tank 5 is evacuated. The helium tank 3 is supported by a resin support material (not shown) such as glass epoxy having a small thermal conductivity. A cryogenic container designed to suppress heat penetration into these liquid helium tanks is called a cryostat 6.

クライオスタット6には、膨張機7と圧縮機8からなる冷凍機9が取り付けられる。ここで示した冷凍機9はヘリウムガスの圧縮と膨張を繰り返して冷凍する極低温用のギフォード−マクマホン式冷凍機(GM式冷凍機)であるが、ヘリウムを液化できる能力があれば、パルスチューブ冷凍機など他の種類の冷凍機を使用してもよい。膨張機7は、絶対温度4Kと同40Kの2段の冷却ステージを持ち、クライオスタット6に設けられた開口部に取り付けられる。先端の4K冷却ステージはヘリウム槽3内部に挿入され、途中の40K冷却ステージは熱シールド4と熱的に接触して熱シールド4を冷却する。冷凍機9は、交流電源10から給電を受け動作する。   A cryostat 9 including an expander 7 and a compressor 8 is attached to the cryostat 6. The refrigerator 9 shown here is a cryogenic Gifford-McMahon refrigerator (GM refrigerator) for refrigerating by repeatedly compressing and expanding helium gas, but if it has the ability to liquefy helium, a pulse tube Other types of refrigerators such as refrigerators may be used. The expander 7 has two cooling stages having an absolute temperature of 4K and 40K, and is attached to an opening provided in the cryostat 6. The 4K cooling stage at the tip is inserted into the helium tank 3, and the 40K cooling stage in the middle is in thermal contact with the heat shield 4 to cool the heat shield 4. The refrigerator 9 receives power from the AC power supply 10 and operates.

冷凍機9と交流電源10は両者間に、冷凍機ON/OFFスイッチ11が介在して接続され、必要に応じて冷凍機9への給電をON/OFFする。冷凍機ON/OFFスイッチ11は、リレー駆動信号が来ているときのみ閉状態となるリレー(A接点)を内部に包含しており、外部からのリレー駆動信号がなければ、冷凍機9への給電はOFF状態となる。圧力センサー12は、ヘリウム槽3内部のガスヘリウムの圧力と大気との差圧を検出し、圧力制御装置13に信号を送る。ヒーター14は、ヘリウム槽3内部の冷凍機表面に設置され、圧力制御装置13の制御により膨張機7の表面を加熱する。ヒーター14は冷凍機表面に設置しているが、ヒーター14はヘリウム槽3内部であればどこに設置しても同様の作用効果を生ずる。また、冷凍機ON/OFFスイッチ11は冷凍機と独立した機器として表しているが、冷凍機に当該機能を組み込んだとしても同様の作用効果を生ずる。   The refrigerator 9 and the AC power source 10 are connected to each other with a refrigerator ON / OFF switch 11 interposed therebetween, and the power supply to the refrigerator 9 is turned ON / OFF as necessary. The refrigerator ON / OFF switch 11 includes a relay (A contact) that is closed only when a relay drive signal is received. If there is no relay drive signal from the outside, the refrigerator ON / OFF switch 11 is connected to the refrigerator 9. The power supply is turned off. The pressure sensor 12 detects the pressure difference between the gas helium inside the helium tank 3 and the atmosphere, and sends a signal to the pressure control device 13. The heater 14 is installed on the surface of the refrigerator inside the helium tank 3, and heats the surface of the expander 7 under the control of the pressure control device 13. Although the heater 14 is installed on the surface of the refrigerator, the same effect can be obtained regardless of where the heater 14 is installed in the helium tank 3. Moreover, although the refrigerator ON / OFF switch 11 is represented as a device independent of the refrigerator, even if the function is incorporated in the refrigerator, the same effect is produced.

次に圧力制御装置13、冷凍機ON/OFFスイッチ11、圧力センサー12、及びヒーター14の詳細を、圧力制御装置13のブロック図を示す図2を用いて説明する。図2において、圧力センサー12からの信号は、圧力制御装置13に入力された後、圧力制御装置13内部のA/D変換器21及びヒーター電流制御回路(ヒーター熱量制御装置)22に入力される。A/D変換器21にはさらに、圧力値表示部24と通信制御部25が接続され、圧力センサー12が測定した圧力値を圧力値表示部24に表示し、通信制御部25を通して計算機システム26に送信される。ヒーター電流制御回路22は、直流電源23からヒーター14に流れる電流を制御する。また、直流電源の出力つまり第1状態検出手段27の出力は、冷凍機ON/OFFスイッチ11の駆動信号として圧力制御装置13から出力される。   Next, details of the pressure controller 13, the refrigerator ON / OFF switch 11, the pressure sensor 12, and the heater 14 will be described with reference to FIG. 2 showing a block diagram of the pressure controller 13. In FIG. 2, the signal from the pressure sensor 12 is input to the pressure control device 13, and then input to the A / D converter 21 and the heater current control circuit (heater heat amount control device) 22 inside the pressure control device 13. . Further, a pressure value display unit 24 and a communication control unit 25 are connected to the A / D converter 21, and the pressure value measured by the pressure sensor 12 is displayed on the pressure value display unit 24, and the computer system 26 is passed through the communication control unit 25. Sent to. The heater current control circuit 22 controls the current flowing from the DC power source 23 to the heater 14. The output of the DC power source, that is, the output of the first state detecting means 27 is output from the pressure control device 13 as a drive signal for the refrigerator ON / OFF switch 11.

次に動作について、圧力制御装置13の電源がONの時とOFFの時に分けて説明する。
(1)圧力制御装置13の電源がON状態のとき
直流電源23が動作するため、第1状態検出手段27の出力である冷凍機ON/OFFスイッチ11の駆動信号が、圧力制御装置13の直流電源23から出力される。これにより、冷凍機ON/OFFスイッチ11のリレーが閉状態となり、冷凍機9への給電が行なわれ、冷凍機9が動作する。
Next, the operation will be described separately when the pressure control device 13 is powered on and off.
(1) When the power supply of the pressure control device 13 is in the ON state Since the DC power supply 23 operates, the drive signal of the refrigerator ON / OFF switch 11 that is the output of the first state detection means 27 is the direct current of the pressure control device 13. Output from the power source 23. Accordingly, the relay of the refrigerator ON / OFF switch 11 is closed, power is supplied to the refrigerator 9, and the refrigerator 9 operates.

(2)圧力制御装置13の電源がOFF状態のとき
ヒーター通電用直流電源23が停電、故障、電圧低下又はヒューマンエラー等で、直流電源23が正常でないとき、第1状態検出手段27の出力である冷凍機ON/OFFスイッチ11の駆動信号が、圧力制御装置13の直流電源23から出力されない。そのため、冷凍機ON/OFFスイッチ11のリレーが開状態となり、冷凍機への給電がされず、冷凍機9が動作しない。
(2) When the power supply of the pressure control device 13 is in an OFF state When the DC power supply 23 is not normal due to a power failure, failure, voltage drop or human error, etc. A drive signal for a certain refrigerator ON / OFF switch 11 is not output from the DC power supply 23 of the pressure control device 13. For this reason, the relay of the refrigerator ON / OFF switch 11 is opened, power is not supplied to the refrigerator, and the refrigerator 9 does not operate.

前記(1)の場合、冷凍機9の冷却能力がヘリウム槽3への熱侵入量を上回った場合においては、ヘリウム槽3内部の圧力が大気圧以下にならないように、ヒーター電流制御回路(ヒーター熱量制御装置)22の動作により、直流電源23からヒーター14に適切な電流を流すことで、ヒーター14の発する熱により冷凍機9の冷凍能力が打ち消され、液体ヘリウム2の蒸発が優勢となり、ヘリウム槽3の内圧が上昇する。反対にヘリウム槽3内部の圧力が高い時には、ヒーター電流制御回路22の動作により、直流電源23からヒーター14に流れる電流を絞ることで、ヒーター14による入熱が減少するため、冷凍機9によるヘリウムの凝縮が優勢となり、ヘリウム槽3内部の圧力が減少する。このヒーター電流制御回路22の動作として、例えば図3に示すようなヘリウム槽圧力値(大気圧に対する正圧)に対するヒーター14への通電電流の応答を定義することで、ヘリウム槽内部の圧力が、大気圧の1%程度の500〜1000Pa程度のわずかな正圧に保たれ安全な超電導電磁石の運転が実現する。   In the case of (1), when the cooling capacity of the refrigerator 9 exceeds the amount of heat intruding into the helium tank 3, a heater current control circuit (heater) is used so that the pressure inside the helium tank 3 does not become below atmospheric pressure. The operation of the heat quantity control device) 22 causes an appropriate current to flow from the DC power source 23 to the heater 14, so that the refrigeration capacity of the refrigerator 9 is canceled by the heat generated by the heater 14, and the evaporation of the liquid helium 2 becomes dominant. The internal pressure of the tank 3 increases. On the contrary, when the pressure inside the helium tank 3 is high, the current flowing from the DC power source 23 to the heater 14 is reduced by the operation of the heater current control circuit 22, so that heat input by the heater 14 is reduced. Condensation becomes dominant, and the pressure inside the helium tank 3 decreases. As an operation of the heater current control circuit 22, for example, by defining a response of an energization current to the heater 14 with respect to a helium tank pressure value (positive pressure with respect to atmospheric pressure) as shown in FIG. Safe operation of the superconducting magnet is realized by maintaining a slight positive pressure of about 500 to 1000 Pa, which is about 1% of the atmospheric pressure.

上記(2)の場合には、負圧になる前に事前に冷凍機9を動作させないため、ガスヘリウムの凝縮がされず、ヘリウム槽3内部が負圧になることはない。ここで仮定している条件、“圧力制御装置13が動作していない場合”、つまり、ヘリウム槽3内部の圧力の制御が働かない場合としては、直流電源23が動作しないときや、圧力制御装置13の故障という障害が考えられる。   In the case of (2), since the refrigerator 9 is not operated in advance before the negative pressure is reached, the gas helium is not condensed and the inside of the helium tank 3 does not become a negative pressure. The conditions assumed here, “when the pressure control device 13 is not operating”, that is, when the control of the pressure inside the helium tank 3 does not work, are the cases where the DC power supply 23 does not operate or the pressure control device. There can be 13 failures.

この発明によれば、ヘリウム槽3内部の圧力の制御が働かない場合であってもこれを検出して冷凍機が自動的に停止し、ヘリウム槽3内部が負圧になるのを事前に防止する、いわゆるインターロックとしての機能を圧力制御装置13及び冷凍機9のシステムに持たせることができる。   According to the present invention, even if the control of the pressure inside the helium tank 3 does not work, this is detected and the refrigerator automatically stops, and the inside of the helium tank 3 is prevented from becoming negative pressure in advance. Thus, the system of the pressure control device 13 and the refrigerator 9 can be provided with a function as a so-called interlock.

実施の形態2.
図4は実施の形態2における圧力制御装置の構成を示すブロック図である。なお実施の形態2〜6における図1に相当する構成図は実施の形態1の場合と同様である。実施の形態2は圧力制御装置13の内部構成・動作が実施の形態1と異なる。圧力制御装置を示す図4において、圧力センサー12からの信号は、圧力制御装置13に入力された後、圧力制御装置13内部のA/D変換器21及びヒーター電流制御回路22に入力される。ヒーター電流制御回路22は、直流電源23からヒーター14に流れる電流を制御する。直流電源の出力、つまり第1状態検出手段27の出力は、冷凍機ON/OFFスイッチ11の駆動信号としてリレー42を介して圧力制御装置13から出力される。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the pressure control apparatus according to the second embodiment. The configuration diagram corresponding to FIG. 1 in the second to sixth embodiments is the same as that in the first embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in the internal configuration and operation of the pressure control device 13. In FIG. 4 showing the pressure control device, a signal from the pressure sensor 12 is inputted to the pressure control device 13 and then inputted to the A / D converter 21 and the heater current control circuit 22 inside the pressure control device 13. The heater current control circuit 22 controls the current flowing from the DC power source 23 to the heater 14. The output of the DC power source, that is, the output of the first state detection means 27 is output from the pressure control device 13 via the relay 42 as a drive signal for the refrigerator ON / OFF switch 11.

リレー42は駆動信号が来ているときにのみ閉になり、それ以外の場合には開状態を維持するリレー(A接点)である。ヒーター14には、ヒーター接続確認回路(第2状態検出手段)41がヒーター電流制御回路22と並列に接続されており、ヒーター接続確認回路41からの出力は、リレー42の駆動信号となる。ヒーター結線確認回路41は、ヒーター14の抵抗値を測定して接続状態を監視する。ヒーター接続確認回路41が測定するヒーター14の抵抗が規定値の範囲に入っている場合、ヒーター14の接続状態は正常と判断し、ヒーター接続確認回路41はリレー42を駆動する信号を出力する。したがって、圧力制御装置の電源がON状態であっても、ヒーター14の接続が正常でなければヒーター接続確認回路(第2状態検出手段)41の出力によりリレー42は開状態となり、冷凍機ON/OFFスイッチ11の駆動信号は出力されない。   The relay 42 is a relay (A contact) that is closed only when a drive signal is received, and maintains an open state in other cases. A heater connection confirmation circuit (second state detection means) 41 is connected to the heater 14 in parallel with the heater current control circuit 22, and an output from the heater connection confirmation circuit 41 becomes a drive signal for the relay 42. The heater connection confirmation circuit 41 measures the resistance value of the heater 14 and monitors the connection state. When the resistance of the heater 14 measured by the heater connection confirmation circuit 41 is within the specified value range, the heater 14 is determined to be in a normal connection state, and the heater connection confirmation circuit 41 outputs a signal for driving the relay 42. Therefore, even if the power supply of the pressure control device is in the ON state, if the connection of the heater 14 is not normal, the relay 42 is opened by the output of the heater connection confirmation circuit (second state detection means) 41, and the refrigerator ON / OFF The drive signal for the OFF switch 11 is not output.

実施の形態1においては、圧力制御装置13の電源がON状態の場合にはいつも、冷凍機ON/OFFスイッチ11のリレーはON状態となるが、実施の形態2においては、前記の条件に加え、ヒーター14の接続が正常な状態でなければ、圧力制御装置13から冷凍機ON/OFFスイッチ11のリレー駆動信号は出力されず、冷凍機が動作することはない。   In the first embodiment, the relay of the refrigerator ON / OFF switch 11 is always turned on when the power supply of the pressure control device 13 is turned on. In the second embodiment, in addition to the above conditions, If the connection of the heater 14 is not in a normal state, the relay drive signal of the refrigerator ON / OFF switch 11 is not output from the pressure control device 13, and the refrigerator does not operate.

前述のようにこの実施の形態2によれば、圧力制御装置13の電源が入っていない場合のみならず、圧力を制御するヒーター14の結線にミスがあったり、ヒーター14そのものの損傷があったりして、ヒーター14が正常でない場合にも冷凍機を自動的に停止し、ヘリウム槽3内部が負圧になるのを防止する、いわゆるインターロックとしての機能をヒーター14、圧力制御装置13及び冷凍機9のシステムに持たせることができる。   As described above, according to the second embodiment, not only when the pressure control device 13 is not turned on, there is a mistake in the connection of the heater 14 that controls the pressure, or the heater 14 itself is damaged. Then, even when the heater 14 is not normal, the refrigerator is automatically stopped, and the function as a so-called interlock that prevents the inside of the helium tank 3 from becoming negative pressure is the heater 14, the pressure control device 13, and the freezer. The system of the machine 9 can be provided.

実施の形態3.
図5は実施の形態3における圧力制御装置の構成を示すブロック図である。実施の形態3は圧力制御装置13の内部構成・動作が実施の形態1と異なる。圧力制御装置を示す図5において、圧力センサー12からの信号は、圧力制御装置13に入力された後、圧力制御装置13内部のA/D変換器21及びヒーター電流制御回路22に入力される。ヒーター電流制御回路22は、直流電源23からヒーター14に流れる電流を制御する。直流電源の出力、つまり第1状態検出手段27の出力は、冷凍機ON/OFFスイッチ11の駆動信号としてリレー52を介して圧力制御装置13から出力される。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the pressure control apparatus according to the third embodiment. The third embodiment is different from the first embodiment in the internal configuration and operation of the pressure control device 13. In FIG. 5 showing the pressure control device, a signal from the pressure sensor 12 is inputted to the pressure control device 13 and then inputted to the A / D converter 21 and the heater current control circuit 22 inside the pressure control device 13. The heater current control circuit 22 controls the current flowing from the DC power source 23 to the heater 14. The output of the DC power source, that is, the output of the first state detection means 27 is output from the pressure control device 13 via the relay 52 as a drive signal for the refrigerator ON / OFF switch 11.

リレー52は駆動信号が来ているときにのみ閉になり、それ以外の場合には開状態を維持するリレー(A接点)である。圧力センサー12には、センサー接続確認回路(第3状態検出手段)51が接続されており、センサー接続確認回路51からの出力は、リレー52の駆動信号となる。センサー接続確認回路51は、センサー12の接続状態を監視する。センサー接続確認回路51がセンサー12の接続状態は正常と判断した場合、センサー接続確認回路51はリレー52を駆動する信号を出力する。したがって、圧力制御装置の電源がON状態であっても、センサー12の接続が正常でなければセンサー接続確認回路(第3状態検出手段)51の出力によりリレー52は開状態となり、冷凍機ON/OFFスイッチ11の駆動信号は出力されない。   The relay 52 is a relay (A contact) that is closed only when a drive signal is received, and maintains an open state in other cases. A sensor connection confirmation circuit (third state detection means) 51 is connected to the pressure sensor 12, and an output from the sensor connection confirmation circuit 51 becomes a drive signal for the relay 52. The sensor connection confirmation circuit 51 monitors the connection state of the sensor 12. When the sensor connection confirmation circuit 51 determines that the connection state of the sensor 12 is normal, the sensor connection confirmation circuit 51 outputs a signal for driving the relay 52. Therefore, even if the power supply of the pressure control device is in the ON state, if the connection of the sensor 12 is not normal, the relay 52 is opened by the output of the sensor connection confirmation circuit (third state detecting means) 51, and the refrigerator ON / OFF The drive signal for the OFF switch 11 is not output.

実施の形態1においては、圧力制御装置13の電源がON状態の場合にはいつも、冷凍機ON/OFFスイッチ11のリレーはON状態となるが、実施の形態3においては、前記の条件に加え、圧力センサー12の接続が正常でなけらば、圧力制御装置13から冷凍機ON/OFFスイッチ11のリレー駆動信号は出力されず、冷凍機が動作することはない。   In the first embodiment, the relay of the refrigerator ON / OFF switch 11 is turned on whenever the power supply of the pressure control device 13 is turned on. In the third embodiment, in addition to the above conditions, If the connection of the pressure sensor 12 is not normal, the relay control signal of the refrigerator ON / OFF switch 11 is not output from the pressure control device 13, and the refrigerator does not operate.

前述のように実施の形態3によれば、圧力制御装置の電源が入っていない場合のみならず、圧力を制御する圧力センサー12の結線にミスがあったり、圧力センサー12が故障していたりして、圧力センサー12が正常でない場合にも冷凍機を自動的に停止し、ヘリウム槽3内部が負圧になるのを防止する、いわゆるインターロックとしての機能を圧力センサー12、圧力制御装置13及び冷凍機9のシステムに持たせることができる。   As described above, according to the third embodiment, not only when the power supply of the pressure control device is not turned on, there is a mistake in the connection of the pressure sensor 12 that controls the pressure, or the pressure sensor 12 is broken. Thus, even when the pressure sensor 12 is not normal, the refrigerator is automatically stopped, and the function as a so-called interlock for preventing the inside of the helium tank 3 from becoming negative pressure is the pressure sensor 12, the pressure control device 13, and The system of the refrigerator 9 can be provided.

実施の形態4.
図6は実施の形態4における圧力制御装置の構成を示すブロック図である。実施の形態4は圧力制御装置13の内部構成・動作が実施の形態1と異なる。圧力制御装置を示す図6において、圧力センサー12からの信号は、圧力制御装置13に入力された後、圧力制御装置13内部のA/D変換器21及びヒーター電流制御回路22に入力される。ヒーター電流制御回路22は、直流電源23からヒーター14に流れる電流を制御する。実施の形態1,2及び3と同様に、直流電源23には第1状態検出手段、ヒーター14にはヒー
ター接続確認回路(第2状態検出手段)41が、圧力センサー12には、センサー接続確認回路(第3状態検出手段)51が接続されている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the pressure control apparatus according to the fourth embodiment. The fourth embodiment differs from the first embodiment in the internal configuration and operation of the pressure control device 13. In FIG. 6 showing the pressure control device, a signal from the pressure sensor 12 is inputted to the pressure control device 13 and then inputted to the A / D converter 21 and the heater current control circuit 22 inside the pressure control device 13. The heater current control circuit 22 controls the current flowing from the DC power source 23 to the heater 14. As in the first, second, and third embodiments, the DC power source 23 has a first state detection means, the heater 14 has a heater connection confirmation circuit (second state detection means) 41, and the pressure sensor 12 has a sensor connection confirmation. A circuit (third state detecting means) 51 is connected.

61は冷凍機ON/OFFスイッチの駆動信号を出力する、冷凍機ON/OFF制御回路である。冷凍機ON/OFF制御回路61へは、直流電源23の出力電圧(第1状態検出手段の出力)、ヒーター接続確認回路41の出力、及びセンサー接続確認回路51の出力の3信号が入力されている。また、冷凍機ON/OFF制御回路61の出力は、冷凍機ON/OFFスイッチ11と、冷凍機停止状態警告表示LED62に出力される。   Reference numeral 61 denotes a refrigerator ON / OFF control circuit that outputs a drive signal for the refrigerator ON / OFF switch. The refrigerator ON / OFF control circuit 61 receives three signals of the output voltage of the DC power source 23 (output of the first state detection means), the output of the heater connection confirmation circuit 41, and the output of the sensor connection confirmation circuit 51. Yes. The output of the refrigerator ON / OFF control circuit 61 is output to the refrigerator ON / OFF switch 11 and the refrigerator stop state warning display LED 62.

冷凍機ON/OFF制御回路61は、3つの入力信号が全てONのとき、即ち、[1]直流電源がON、[2]ヒーター14の接続が正常、[3]圧力センサー12の接続が正常、の3条件全てを満たす時にのみ冷凍機ON/OFFスイッチ11にリレー駆動信号を出力する。これにより、圧力制御に関わる、圧力制御装置13、ヒーター14、圧力センサー12の全てが正常に動作する状態以外には、冷凍機は動作することはない。   The refrigerator ON / OFF control circuit 61 has all three input signals ON, that is, [1] DC power is ON, [2] heater 14 is connected normally, and [3] pressure sensor 12 is connected normally. The relay drive signal is output to the refrigerator ON / OFF switch 11 only when all the three conditions are satisfied. Thereby, the refrigerator does not operate except for the state in which all of the pressure control device 13, the heater 14, and the pressure sensor 12 related to the pressure control operate normally.

冷凍機ON/OFF制御回路61は、3つの入力信号のいずれかOFFのとき、即ち、[1]直流電源がON、[2]ヒーター14の接続が正常、[3]圧力センサー12の接続が正常、のいずれかの条件を満たさない時に冷凍機停止状態警告表示LED62を点灯させる。したがって、圧力制御に関わる、圧力制御装置13、ヒーター14、圧力センサー12のいずれかに異常があり、冷凍機を停止している場合には、冷凍機停止状態警告表示LED62が点灯して、その状況を操作者に知らせ、異常状態の究明と解決を促すことができる。   The refrigerator ON / OFF control circuit 61 is in the state where any one of the three input signals is OFF, that is, [1] DC power supply is ON, [2] heater 14 is connected normally, and [3] pressure sensor 12 is connected. The refrigerator stop state warning display LED 62 is turned on when any of the normal conditions is not satisfied. Therefore, when there is an abnormality in any of the pressure control device 13, the heater 14, and the pressure sensor 12 related to the pressure control and the refrigerator is stopped, the refrigerator stop state warning display LED 62 is turned on, The situation can be notified to the operator and the investigation and resolution of the abnormal state can be promoted.

前述のように実施の形態4によれば、圧力制御装置13、ヒーター14、圧力センサー12のいずれかに異常が発生した場合に、自動的に冷凍機を停止させることができるのみならず、その異常状態を操作者に知らせ、早期の原因究明と解決を促すことができる。
冷凍機停止状態が長引けば、超電導コイル1を冷却する液体ヘリウムが蒸発し、いずれは冷却が足りずに超電導コイル1の超電導破壊(クエンチ)を起こすことにも発展する可能性があるため、超電導電磁石の運転上、操作者が冷凍機停止状態に早期に気付く警報機能は重要である。なお、実施の形態4では、LEDを用いて冷凍機停止状態を操作者に伝える方法を開示しているが、冷凍機停止状態を操作者に伝えることができれば、例えば電球や液晶表示装置のような他の表示装置や、ブザーのような音による警報装置を用いても同様の作用効果を生ずる。
As described above, according to the fourth embodiment, when an abnormality occurs in any of the pressure control device 13, the heater 14, and the pressure sensor 12, the refrigerator can be automatically stopped, An abnormal condition can be notified to the operator, and prompt investigation and resolution of the cause can be promoted.
If the refrigerator is stopped for a long time, the liquid helium that cools the superconducting coil 1 evaporates, and eventually the superconducting coil 1 may develop into a superconducting breakdown (quenching) due to insufficient cooling. In the operation of the electromagnet, an alarm function that allows an operator to quickly notice that the refrigerator is stopped is important. In the fourth embodiment, a method is disclosed in which an LED is used to inform the operator of the refrigerator stop state. However, if the refrigerator stop state can be communicated to the operator, for example, a light bulb or a liquid crystal display device is used. Even if other display devices or alarm devices using sounds such as a buzzer are used, similar effects can be obtained.

実施の形態5.
図7は実施の形態5における圧力制御装置及び計算機システムの構成を示すブロック図である。実施の形態5は圧力制御装置13及び計算機システム26の内部構成・動作が実施の形態1と異なる。図7において、圧力センサー12からの信号は、圧力制御装置13に入力された後、圧力制御装置13内部のA/D変換器21及びヒーター電流制御回路22に入力される。A/D変換器21は、圧力値表示部24と通信制御部25に接続されている。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the pressure control device and the computer system in the fifth embodiment. The fifth embodiment is different from the first embodiment in the internal configuration and operation of the pressure control device 13 and the computer system 26. In FIG. 7, the signal from the pressure sensor 12 is input to the pressure control device 13 and then input to the A / D converter 21 and the heater current control circuit 22 inside the pressure control device 13. The A / D converter 21 is connected to the pressure value display unit 24 and the communication control unit 25.

61は冷凍機ON/OFFスイッチ11の駆動信号を出力する、冷凍機ON/OFF制御回路である。冷凍機ON/OFF制御回路61へは、直流電源23の出力電圧(第1状態検出手段の出力)、ヒーター接続確認回路41の出力、及びセンサー接続確認回路51の出力の3信号が入力している。冷凍機ON/OFF制御回路61の出力は、冷凍機ON/OFFスイッチ11と、通信制御部25に接続されている。通信制御部25は、圧力制御装置13外部の計算機システム26に接続されている。計算機システム26には、操作者が操作するためのコンソール71が接続されている。   Reference numeral 61 denotes a refrigerator ON / OFF control circuit that outputs a drive signal for the refrigerator ON / OFF switch 11. The refrigerator ON / OFF control circuit 61 receives three signals: the output voltage of the DC power supply 23 (the output of the first state detecting means), the output of the heater connection confirmation circuit 41, and the output of the sensor connection confirmation circuit 51. Yes. The output of the refrigerator ON / OFF control circuit 61 is connected to the refrigerator ON / OFF switch 11 and the communication control unit 25. The communication control unit 25 is connected to a computer system 26 outside the pressure control device 13. A console 71 for operation by an operator is connected to the computer system 26.

冷凍機ON/OFF制御回路61は、3つの入力信号のいずれかOFFのとき、即ち、[1]直流電源がON、[2]ヒーター14の接続が正常、[3]圧力センサー12の接続が正常、のいずれかの条件を満たさない時に通信制御部25に信号を出力する。通信制御部25は、冷凍機ON/OFF制御回路61からの信号を受け、これを所定のプロトコルで計算機システム26に送信する。したがって、圧力制御に関わる、圧力制御装置13、ヒーター14、圧力センサー12のいずれかに異常があり、冷凍機を停止している場合には、計算機システム26およびコンソール71を通じて、その状況を操作者に知らせ、異常状態の究明と解決を促すことができる。   The refrigerator ON / OFF control circuit 61 is in the state where any one of the three input signals is OFF, that is, [1] DC power supply is ON, [2] heater 14 is connected normally, and [3] pressure sensor 12 is connected. A signal is output to the communication control unit 25 when any one of the normal conditions is not satisfied. The communication control unit 25 receives a signal from the refrigerator ON / OFF control circuit 61 and transmits it to the computer system 26 using a predetermined protocol. Therefore, when there is an abnormality in any of the pressure control device 13, the heater 14, and the pressure sensor 12 related to the pressure control and the refrigerator is stopped, the situation is indicated to the operator through the computer system 26 and the console 71. To help investigate and resolve abnormal conditions.

前述のように実施の形態5によれば、圧力制御装置13、ヒーター14、圧力センサー12のいずれかに異常が発生した場合に自動的に冷凍機を停止させることができるのみならず、その異常状態を、計算機システム26の操作コンソール71を通じて操作者に知らせ、早期の原因究明と解決を促すことができる。   As described above, according to the fifth embodiment, when an abnormality occurs in any of the pressure control device 13, the heater 14, and the pressure sensor 12, the refrigerator can be automatically stopped, and the abnormality The state can be notified to the operator through the operation console 71 of the computer system 26, and an early cause investigation and solution can be promoted.

実施の形態6.
図8は実施の形態6における圧力制御装置及び計算機システムの構成を示すブロック図である。実施の形態6は圧力制御装置13及び計算機システム26の内部構成・動作が実施の形態1と異なる。図7において、計算機システム部分以外は実施の形態5を示す図7と同等であるので説明は省略する。図8において、通信制御部25は計算機システム26に接続している。計算機システム26は、例えばインターネット等の外部ネットワーク81に接続されており、ネットワークの先には保守用リモートホスト82が接続されている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the pressure control device and the computer system in the sixth embodiment. The sixth embodiment differs from the first embodiment in the internal configuration and operation of the pressure control device 13 and the computer system 26. 7 is the same as FIG. 7 showing the fifth embodiment except for the computer system portion, and the description thereof will be omitted. In FIG. 8, the communication control unit 25 is connected to the computer system 26. The computer system 26 is connected to an external network 81 such as the Internet, for example, and a maintenance remote host 82 is connected to the end of the network.

実施の形態6においても、実施の形態5と同様に、直流電源23、ヒーター14、圧力センサー12の動作異常に連動して冷凍機を停止させ、ヘリウム槽3の負圧を防止する。さらに、実施の形態6においては、冷凍機9を停止させる異常状態が発生した場合には、圧力制御装置13は、通信制御部25、計算機システム26、外部ネットワーク81を介し、保守用リモートホスト82に冷凍機9が停止したことを通報する。これにより、操作者や保守技術者が超電導電磁石の近くにいないときであっても、超電導電磁石やその圧力制御装置13の異常状態を検知することができ、早期の原因究明と解決にとりかかることができる。   In the sixth embodiment, similarly to the fifth embodiment, the refrigerator is stopped in conjunction with abnormal operation of the DC power supply 23, the heater 14, and the pressure sensor 12, and the negative pressure in the helium tank 3 is prevented. Furthermore, in the sixth embodiment, when an abnormal state that stops the refrigerator 9 occurs, the pressure control device 13 causes the remote host 82 for maintenance via the communication control unit 25, the computer system 26, and the external network 81. Is notified that the refrigerator 9 has stopped. As a result, even when the operator or maintenance engineer is not near the superconducting electromagnet, the abnormal state of the superconducting electromagnet or the pressure control device 13 can be detected, and the cause can be investigated and solved early. it can.

この発明の実施の形態1における超電導電磁石を示す構成図である。It is a block diagram which shows the superconducting electromagnet in Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1における圧力制御装置の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram illustrating a configuration of a pressure control device in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における圧力制御装置のヒーター電流出力を示す図である。It is a figure which shows the heater current output of the pressure control apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2における圧力制御装置の構成を示すブロック図である。6 is a block diagram illustrating a configuration of a pressure control device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3における圧力制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a pressure control device according to Embodiment 3. 実施の形態4における圧力制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a pressure control device in a fourth embodiment. 実施の形態5における圧力制御装置及び計算機システムの構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a pressure control device and a computer system in a fifth embodiment. 実施の形態6における圧力制御装置及び計算機システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the pressure control apparatus in Embodiment 6, and a computer system. 従来の超電導電磁石を示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional superconducting electromagnet.

符号の説明Explanation of symbols

1 超電導コイル 2 液体ヘリウム
3 ヘリウム槽 4 熱シールド
5 真空槽 6 クライオスタット
7 膨張槽 8 圧縮機
9 冷凍機 10 交流電源 11 冷凍機ON/OFFスイッチ 12 圧力センサー
13 圧力制御装置 14 ヒーター
21 A/D変換器 22 ヒーター電流制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting coil 2 Liquid helium 3 Helium tank 4 Heat shield 5 Vacuum tank 6 Cryostat 7 Expansion tank 8 Compressor 9 Refrigerator 10 AC power supply 11 Refrigerator ON / OFF switch 12 Pressure sensor 13 Pressure control device 14 Heater 21 A / D conversion 22 Heater current control circuit

23 直流電源 24 圧力表示部
25 通信制御部 26 計算機システム
27 第1状態検出手段
41 ヒーター接続確認回路(第2状態検出手段)
42 リレー
51 センサー接続確認回路(第3状態検出手段)
52 リレー 61 冷凍機ON/OFF制御回路
62 冷凍機停止状態警告表示LED 71 コンソール
81 外部ネットワーク 82 リモートホスト
23 DC power supply 24 Pressure display unit 25 Communication control unit 26 Computer system 27 First state detection means
41 Heater connection confirmation circuit (second state detection means)
42 relay 51 sensor connection confirmation circuit (third state detection means)
52 Relay 61 Refrigerator ON / OFF control circuit 62 Refrigerator stop status warning LED 71 Console 81 External network 82 Remote host

Claims (6)

液体ヘリウムが貯液されたヘリウム槽と、
このヘリウム槽の液体ヘリウム中に浸漬させて配設された超電導コイルと、
前記ヘリウム槽を包囲するように設けられた熱シールドと、
これらのヘリウム槽及び熱シールドを包囲し、内部が真空に保持された真空槽と、
前記ヘリウム槽内で蒸発したガスヘリウムを凝縮させる冷凍機と、
前記ヘリウム槽内部の圧力を測定する圧力センサーと、
前記ヘリウム槽内部を加温するヒーターと、
前記ヘリウム槽内部の圧力が大気圧以下にならないように、前記圧力センサーで測定した前記ヘリウム槽内部の圧力に応じて前記ヒーターの熱量を制御する圧力制御装置を備える超電導電磁石において、
前記圧力制御装置による前記ヘリウム槽内部の圧力の制御が働く状態であるか否かを検出する状態検出手段を設け、制御が働かない状態であることを検出したときに前記冷凍機の動作を停止させるようにしたことを特徴とする超電導電磁石。
A helium tank in which liquid helium is stored;
A superconducting coil disposed by being immersed in liquid helium in this helium tank;
A heat shield provided to surround the helium bath;
A vacuum chamber that surrounds these helium baths and heat shield, and the inside is kept in vacuum;
A refrigerator that condenses the gas helium evaporated in the helium tank;
A pressure sensor for measuring the pressure inside the helium tank;
A heater for heating the inside of the helium tank;
In a superconducting electromagnet comprising a pressure control device that controls the amount of heat of the heater according to the pressure inside the helium tank measured by the pressure sensor so that the pressure inside the helium tank does not become atmospheric pressure or lower,
Provided with a state detecting means for detecting whether or not the control of the pressure inside the helium tank by the pressure control device works, and stops the operation of the refrigerator when it is detected that the control is not working A superconducting electromagnet characterized by being made to cause.
前記状態検出手段で前記ヒーターを加温する電源が正常でないことを検出したときに前記冷凍機の動作を停止させるようにした請求項1記載の超電導電磁石。   The superconducting electromagnet according to claim 1, wherein the operation of the refrigerator is stopped when it is detected by the state detection means that the power source for heating the heater is not normal. 前記状態検出手段で前記ヒーターが正常でないことを検出したときに前記冷凍機の動作を停止させるようにした請求項1又は請求項2記載の超電導電磁石。   The superconducting electromagnet according to claim 1 or 2, wherein the operation of the refrigerator is stopped when the state detecting means detects that the heater is not normal. 前記状態検出手段で前記圧力センサーが正常でないことを検出したときに前記冷凍機の動作を停止させるようにした請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の超電導電磁石。   The superconducting electromagnet according to any one of claims 1 to 3, wherein the operation of the refrigerator is stopped when the state detection means detects that the pressure sensor is not normal. 前記状態検出手段の出力で前記冷凍機の動作を停止させたとき、前記冷凍機停止状態を警告する手段を備えた請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の超電導電磁石。   The superconducting electromagnet according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for warning the stop state of the refrigerator when the operation of the refrigerator is stopped by the output of the state detection means. 前記状態検出手段の出力で前記冷凍機の動作を停止させたとき、前記冷凍機停止状態を計算機システム、又は計算機システムからネットワークを通じたリモートホストに通報するようにした請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の超電導電磁石。   6. The system according to claim 1, wherein when the operation of the refrigerator is stopped by the output of the state detection means, the refrigerator stop state is reported to a computer system or a remote host through a network from the computer system. The superconducting electromagnet according to any one of the above.
JP2008117945A 2008-04-29 2008-04-29 Superconducting magnet Active JP5322489B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008117945A JP5322489B2 (en) 2008-04-29 2008-04-29 Superconducting magnet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008117945A JP5322489B2 (en) 2008-04-29 2008-04-29 Superconducting magnet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009267273A true JP2009267273A (en) 2009-11-12
JP5322489B2 JP5322489B2 (en) 2013-10-23

Family

ID=41392707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008117945A Active JP5322489B2 (en) 2008-04-29 2008-04-29 Superconducting magnet

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5322489B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014173755A (en) * 2013-03-06 2014-09-22 Sumitomo Heavy Ind Ltd Cryogenic temperature cooling apparatus and liquid level adjustment mechanism
JP2015060973A (en) * 2013-09-19 2015-03-30 ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 Pressure controller of cryostat
JP2015079918A (en) * 2013-10-18 2015-04-23 ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 Cryostat
CN106419919A (en) * 2016-09-22 2017-02-22 深圳市贝斯达医疗股份有限公司 Device and system for collecting state information of superconducting device
JP2018038634A (en) * 2016-09-08 2018-03-15 株式会社日立製作所 Superconducting magnet, magnetic resonance imaging apparatus, maintenance system using magnetic resonance imaging apparatus, and maintenance method
WO2022196952A1 (en) * 2021-03-19 2022-09-22 엘에스일렉트릭 주식회사 Cooling control apparatus for superconducting fault current limiter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04116363A (en) * 1990-09-05 1992-04-16 Mitsubishi Electric Corp Cryogenic apparatus
JPH05275231A (en) * 1992-03-27 1993-10-22 Mitsubishi Electric Corp Superconductive magnet and its assembling method
JPH0669030A (en) * 1992-08-21 1994-03-11 Mitsubishi Electric Corp Superconducting magnet
JP2003324010A (en) * 2002-04-30 2003-11-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd Monitoring device for refrigerator cooling-type superconducting magnet device
JP2005310811A (en) * 2004-04-16 2005-11-04 Hitachi Ltd Superconductive magnet device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04116363A (en) * 1990-09-05 1992-04-16 Mitsubishi Electric Corp Cryogenic apparatus
JPH05275231A (en) * 1992-03-27 1993-10-22 Mitsubishi Electric Corp Superconductive magnet and its assembling method
JPH0669030A (en) * 1992-08-21 1994-03-11 Mitsubishi Electric Corp Superconducting magnet
JP2003324010A (en) * 2002-04-30 2003-11-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd Monitoring device for refrigerator cooling-type superconducting magnet device
JP2005310811A (en) * 2004-04-16 2005-11-04 Hitachi Ltd Superconductive magnet device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014173755A (en) * 2013-03-06 2014-09-22 Sumitomo Heavy Ind Ltd Cryogenic temperature cooling apparatus and liquid level adjustment mechanism
JP2015060973A (en) * 2013-09-19 2015-03-30 ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 Pressure controller of cryostat
JP2015079918A (en) * 2013-10-18 2015-04-23 ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 Cryostat
JP2018038634A (en) * 2016-09-08 2018-03-15 株式会社日立製作所 Superconducting magnet, magnetic resonance imaging apparatus, maintenance system using magnetic resonance imaging apparatus, and maintenance method
CN106419919A (en) * 2016-09-22 2017-02-22 深圳市贝斯达医疗股份有限公司 Device and system for collecting state information of superconducting device
WO2022196952A1 (en) * 2021-03-19 2022-09-22 엘에스일렉트릭 주식회사 Cooling control apparatus for superconducting fault current limiter

Also Published As

Publication number Publication date
JP5322489B2 (en) 2013-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10411460B2 (en) System and method for automatically ramping down a superconducting persistent magnet
JP5322489B2 (en) Superconducting magnet
CN109716457B (en) Apparatus and method for supercooling operation of cryostat with small amount of coolant
KR101595437B1 (en) Cooling system and method for monitoring cooling system
JP5484644B1 (en) Superconducting magnet
US6828889B1 (en) Recondensing superconducting magnet thermal management system and method
US20090096452A1 (en) Helium compressor with control for reduced power consumption
KR20050058363A (en) Very low temperature refrigerator
JP2005310811A (en) Superconductive magnet device
CN106158228B (en) Cooling system for superconducting magnet and magnet system
CN115508759A (en) Autonomous cooling of dry cooled superconducting MR magnetic coil systems
JP2013008975A (en) Superconducting magnet systems
US20150128617A1 (en) Closed Cryogen Cooling System And Method For Cooling A Superconducting Magnet
JP2002252380A (en) Superconducting magnet device and monitoring method therefor
JP2007218469A (en) Cooling system
US20180348318A1 (en) Magnetic resonance imaging (mri) apparatus and cryostat for mri apparatus
JP4837202B2 (en) NMR superconducting magnet system
US10481222B2 (en) Fluid path insert for a cryogenic cooling system
JP2009032758A (en) Conduction cooling type superconducting magnet device
WO2022124162A1 (en) Cryogenic refrigerator and heat flow meter
JP2005098580A (en) Controller of cooling device
GB2463033A (en) Method of operating a cryogenic refrigerator with multiple refrigeration stages
JP2005124721A (en) Superconductive magnetic resonance imaging equipment
JP2005237417A (en) Magnetic resonance imaging apparatus using open type superconducting magnet
JP2002285959A (en) Vacuum-maintaining method for refrigerant recondenser

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130611

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130716

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5322489

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350