JP2605937B2 - Cryogenic equipment - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は磁気共鳴診断装置の超電導マグネット等の
超電導機器の極低温装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cryogenic device for superconducting equipment such as a superconducting magnet of a magnetic resonance diagnostic apparatus.
第２図は、例えば米国特許USP3894403に示された従来
の極低温装置を示す断面図である。図において、（１）
は超電導コイル、（２）はこの超電導コイル（１）を冷
却する液体ヘリウム、（３）は超電導コイル（１）およ
び液体ヘリウム（２を収納する液体ヘリウム容器、
（４）はこの液体ヘリウム容器（４）を包囲し、外部か
らの液体ヘリウム容器（３）へ侵入する輻射熱を低減す
る第１の熱シールド、（５）は第１の熱シールド（４）
を包囲し、外部から第１の熱シールド（４）へ侵入する
輻射熱を低減する第２の熱シールド、（６）は液体ヘリ
ウム容器（３）、第１の熱シールド（４）及び第２の熱
シールド（５）を内蔵し、内部を真空を保持することに
よって真空断熱する真空容器、（７）は第１の熱シール
ド（４）及び第２の熱シールド（５）を冷却する冷凍
機、（８）は冷凍機にヘリウムガスを供給する圧縮機、
（９）は内部に冷凍機（７）の第１の冷却部（10）及び
第２の冷却部（11）を収納するとともに、内部にガスを
内蔵し、冷凍機（７）の第１の冷却部（10）から第２の
熱シールド（５）の間の熱伝達を行い、冷凍機（７）の
第２の冷却部（11）から第１の熱シールド（４）の間の
熱伝達を行うパイプ、（12）は液体ヘリウム容器（３）
の開口部である。（13）は超電導コイル（１）に電流を
供給する電流リード、（14）、（15）は電流リード（1
3）と超電導コイル（１）との間の接点部である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional cryogenic apparatus disclosed in, for example, US Pat. No. 3,894,403. In the figure, (1)
Is a superconducting coil, (2) is liquid helium for cooling the superconducting coil (1), (3) is a liquid helium container containing the superconducting coil (1) and liquid helium (2),
(4) is a first heat shield surrounding the liquid helium container (4) and reducing radiant heat entering the liquid helium container (3) from outside, and (5) is a first heat shield (4).
And a second heat shield for reducing radiant heat entering the first heat shield (4) from the outside, (6) a liquid helium container (3), a first heat shield (4) and a second heat shield. A vacuum vessel incorporating a heat shield (5) and vacuum-insulating the inside by maintaining a vacuum inside; (7) a refrigerator for cooling the first heat shield (4) and the second heat shield (5); (8) is a compressor for supplying helium gas to the refrigerator,
(9) accommodates the first cooling unit (10) and the second cooling unit (11) of the refrigerator (7) therein, and incorporates gas therein, and the first cooling unit (7) of the refrigerator (7). Heat transfer between the cooling unit (10) and the second heat shield (5), and heat transfer between the second cooling unit (11) and the first heat shield (4) of the refrigerator (7). Pipe (12) is a liquid helium container (3)
Opening. (13) is a current lead for supplying a current to the superconducting coil (1), and (14) and (15) are current leads (1).
This is a contact portion between 3) and the superconducting coil (1).
第２図の従来の極低温装置は以上のように構成されて
おり、冷凍機（７）の第１の冷却部（10）は約60Kまで
冷却され、これに接続されている第２の熱シールド
（５）は60Kよりも少し高い温度まで冷却される。ま
た、第２の冷却部（11）は約10Kまで冷却され、これに
接続されている第１の熱シールド（４）は10Kより少し
高い温度まで冷却される。超電導コイル（１）は液体ヘ
リウム（２）によって4.2Kに冷却されるが、液体ヘリウ
ム（２）は第１の熱シールド（４）が10K程度にしか冷
却されていないのでわずかではあるが蒸発する。液体ヘ
リウム（２）の蒸発による圧力上昇に耐えるだけの強度
を持っている。The conventional cryogenic device shown in FIG. 2 is configured as described above, and the first cooling section (10) of the refrigerator (7) is cooled to about 60K and the second heat connected thereto. The shield (5) is cooled to a temperature slightly higher than 60K. The second cooling section (11) is cooled to about 10K, and the first heat shield (4) connected thereto is cooled to a temperature slightly higher than 10K. The superconducting coil (1) is cooled to 4.2K by the liquid helium (2), but the liquid helium (2) evaporates a little because the first heat shield (4) is cooled to only about 10K. . It has enough strength to withstand the pressure increase due to evaporation of liquid helium (2).
第３図は米国特許USP4223540に示された他の従来例で
ある。図において（１）〜（８）、（10）、（11）は第
２図の従来例のものと同一または相当部分である。（9
a）は液体ヘリウム容器（３）に連結され、内部に冷凍
機（７）を収納したパイプ、（16）は第２の熱シールド
（５）に熱を伝える熱伝達部、（17）は第１の熱シール
ド（４）に熱を伝える熱伝達部、（18）は圧縮機、（1
9）は圧縮機（18）により圧縮され機内へ送気される約3
00Kのヘリウムガスと、機内から圧縮機に戻る約70Kのヘ
リウムガスとの熱交換を行う第１の熱交換器、（20）は
冷凍機（７）の第１の冷却部（10）により機内へ送気さ
れるヘリウムガスを約70Kに冷却する第１の冷却器、（2
1）は機内へ送気される約70Kに冷却されたヘリウムガス
と、機内から圧縮機に戻る約10Kのヘリウムガスとの熱
交換を行う第２の熱交換器、（22）は冷凍機（７）の第
２の冷却部（11）により機内へ送気されるヘリウムガス
を約10Kに冷却する第２の冷却器、（23）はヘリウムガ
スを断熱膨張させる絞り弁、（24）は液体ヘリウム容器
（３）内の蒸発したヘリウクガスを再凝縮する凝縮器で
ある。FIG. 3 is another conventional example shown in US Pat. No. 4,422,540. In the figure, (1) to (8), (10) and (11) are the same or corresponding parts as those of the conventional example in FIG. (9
a) is a pipe connected to the liquid helium container (3) and contains a refrigerator (7) therein, (16) is a heat transfer unit for transmitting heat to the second heat shield (5), and (17) is a heat transfer unit. (1) a heat transfer section for transmitting heat to the heat shield (4), (18) a compressor, (1)
9) is about 3 compressed by the compressor (18) and sent into the machine
A first heat exchanger for performing heat exchange between helium gas of 00K and helium gas of about 70K returning from the inside of the machine to the compressor. (20) is a first heat exchanger (10) of the refrigerator (7) by the first cooling unit (10). A first cooler that cools the helium gas sent to the
1) is a second heat exchanger for performing heat exchange between helium gas cooled to about 70K sent into the machine and helium gas of about 10K returning from the machine to the compressor. (22) is a refrigerator ( 7) A second cooler for cooling the helium gas sent into the machine by the second cooling unit (11) to about 10K, (23) a throttle valve for adiabatic expansion of the helium gas, and (24) a liquid A condenser for recondensing the evaporated helium gas in the helium container (3).
このように、第３図のように構成された他の従来例で
は、第２の熱シールド（５）は冷凍機（７）の第１の冷
却部（10）により冷却され、第１の熱シールド（４）は
冷凍機（７）の第２の冷却部（11）により冷却されてい
る。また、ヘリウム容器（３）内の液体ヘリウム（２）
は僅かの蒸発はあるが、凝縮器（24）で再凝縮され、ほ
とんど消耗することがない。したがって、この第３図の
装置における液体ヘリウム容器（３）は第２図のものに
比べて強度を必要としない。As described above, in another conventional example configured as shown in FIG. 3, the second heat shield (5) is cooled by the first cooling unit (10) of the refrigerator (7), and the first heat shield (5) is cooled. The shield (4) is cooled by the second cooling section (11) of the refrigerator (7). The liquid helium (2) in the helium container (3)
Although there is slight evaporation, it is recondensed in the condenser (24) and hardly consumed. Therefore, the liquid helium container (3) in the apparatus of FIG. 3 does not require any strength as compared with that of FIG.
以上のように構成された従来の極低温装置では、超電
導コイルを冷却するために液体ヘリウムを内蔵している
ので、ヘリウムの圧力に耐える強度のヘリウム容器を必
要とし、冷凍機の到達温度が10K程度であるので、冷凍
機のみで超電導機器に必要な温度レベルに冷却できない
等の問題点があった。In the conventional cryogenic device configured as described above, since liquid helium is built in to cool the superconducting coil, a helium container strong enough to withstand the pressure of helium is required, and the ultimate temperature of the refrigerator is 10K. Therefore, there has been a problem that the refrigerator cannot be cooled to a temperature level required for the superconducting device only with the refrigerator.
この発明は、上記のような問題点を解決するためにな
されたものであり、液体ヘリウム容器を使用することな
く超電導コイルを極低温に冷却し、超電導状態が維持で
きる極低温装置を得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a cryogenic device capable of cooling a superconducting coil to a cryogenic temperature without using a liquid helium container and maintaining a superconducting state. Aim.
この発明に係る極低温装置は、極低温に冷却できる冷
凍機を使用し、熱の良導体で構成された熱伝導体で超電
導コイルを包囲し、この熱伝導体と冷凍機の極低温冷却
部とを熱的に接続して、超電導コイルを直接冷却すると
ともに熱伝導体の表面に冷却配管を取り付け、必要に応
じて冷却媒体が流通できるようにしたものである。The cryogenic device according to the present invention uses a refrigerator capable of cooling to a cryogenic temperature, surrounds the superconducting coil with a heat conductor composed of a good conductor of heat, and includes a cryogenic cooling unit of the heat conductor and the refrigerator. Are thermally connected, the superconducting coil is directly cooled, and a cooling pipe is attached to the surface of the heat conductor so that a cooling medium can flow as required.
さらに、複数台の冷凍機を取り付け、それぞれの冷凍
機の各段冷却部をそれぞれ熱シールド及び超電導コイル
を包囲した熱伝導体に接続して直接冷却するようにした
ものである。Further, a plurality of refrigerators are attached, and each cooling unit of each refrigerator is connected to a heat conductor surrounding the heat shield and the superconducting coil, respectively, to directly cool the refrigerator.
複数台の冷凍機の極低温冷却部と超電導機器を包囲し
た熱伝導体とは、適宜熱的に接離可能に熱スイッチを介
して接続したものである。The cryogenic cooling units of the plurality of refrigerators and the heat conductor surrounding the superconducting equipment are connected via a thermal switch so as to be able to be thermally connected and separated as appropriate.
以下、この発明の一実施例について説明する。第１図
は、この発明の一実施例を示す。図１はにおいて（１）
は超電導コイル、（45）は超電導コイル（１）に熱的に
接触して包囲するように設けられ、超電導コイル（１）
の温度を均一にする熱伝導体、（４）は超電導コイル
（１）、及び熱伝導体（45）に侵入する輻射熱を低減す
る第１の熱シールド、（５）は第１の熱シールド（４）
を包囲し、第１の熱シールド（４）に侵入する輻射熱を
低減する第２の熱シールド、（６）は超電導コイル
（１）、第１の熱シールド（４）及び第２の熱シールド
（５）を内蔵し、内部を真空に保持することによって真
空断熱する真空容器、（26a）は第１の熱シールド
（５）、第１の熱シールド（４）及び熱伝導体（45）を
冷却する冷凍機、（27a）は冷凍機（6a）を駆動する圧
縮機、（28a），（29a）は圧縮機（27a）から冷凍機（2
6a）に高圧ヘリウムガスを供給、回収する連結ホース、
（30a）は冷凍機（26a）のモータ駆動パルプに電力を供
給する電力ケーブルである。（31a）は約70Kまで冷却さ
れる冷凍機（26a）の第１段冷却部、（32a）は第２の熱
シールド（５）に侵入した熱を冷凍機（26a）の第１段
冷却部（31a）に伝える可とう性の熱伝導部材、（33a）
は約20Kまで冷却される冷凍機（26a）の第２段冷却部、
（34a）は第１の熱シールド（４）に侵入した熱を冷凍
機（26a）の第２段冷却部（33a）に伝える可とう性の熱
伝導部材、（35a）は約4Kまで冷却できる冷凍機（26a）
の極低温冷却部、（36a）は熱伝導体（45）に侵入した
熱を冷凍機（26a）の極低温冷却部（35a）に伝える熱伝
導部材、（37a）は熱伝導部材（36a）の一端に設けら
れ、（38a）は熱伝導体（45）に設けられ、互いに接離
する熱接触子、（39a）は熱接触子（37a）を駆動するベ
ローズ、（40a）はベローズ（39a）にヘリウムガスを供
給する配管、（41a）は熱伝導部材（36a）の冷凍機側、
（42a）は熱伝導部材（36a）の熱伝導体（45）側にそれ
ぞれ取付けられた温度センサである。冷凍機（26a）は
これ１台で極低温装置を運転中に極低温に維持する能力
を有するものである。（26a）〜（42a）の構成を冷却Ａ
系統と呼称する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Fig. 1 shows (1)
Is a superconducting coil, and (45) is provided so as to be in thermal contact with and surround the superconducting coil (1).
(4) is a first heat shield for reducing radiant heat entering the superconducting coil (1) and the heat conductor (45), and (5) is a first heat shield ( 4)
, And a second heat shield for reducing radiant heat entering the first heat shield (4), (6) is a superconducting coil (1), a first heat shield (4) and a second heat shield ( 5) A vacuum vessel that incorporates and holds a vacuum to insulate the inside by holding the inside in vacuum, and (26a) cools the first heat shield (5), the first heat shield (4), and the heat conductor (45). (27a) is a compressor for driving the refrigerator (6a), (28a) and (29a) are compressors (27a) to the refrigerator (2
6a) connecting hose for supplying and recovering high-pressure helium gas,
(30a) is a power cable for supplying power to the motor-driven pulp of the refrigerator (26a). (31a) is a first-stage cooling section of the refrigerator (26a) cooled to about 70K, and (32a) is a first-stage cooling section of the refrigerator (26a) that transfers the heat that has entered the second heat shield (5). (33a) A flexible heat conducting member that transmits to (31a)
Is the second stage cooling unit of the refrigerator (26a) cooled to about 20K,
(34a) is a flexible heat conducting member that transfers the heat that has entered the first heat shield (4) to the second cooling unit (33a) of the refrigerator (26a), and (35a) can cool down to about 4K. Refrigerator (26a)
(36a) is a heat conducting member that transmits heat that has entered the heat conductor (45) to the cryogenic cooling portion (35a) of the refrigerator (26a), and (37a) is a heat conducting member (36a). (38a) is provided on the heat conductor (45) and is a thermal contact that comes into contact with and separates from each other, (39a) is a bellows that drives the thermal contact (37a), and (40a) is a bellows (39a). ) To supply helium gas, (41a) is the refrigerator side of the heat conducting member (36a),
(42a) are temperature sensors attached to the heat conductor (45) side of the heat conduction member (36a), respectively. The single refrigerator (26a) has the ability to maintain the cryogenic device at a very low temperature during operation. Cooling configuration of (26a)-(42a)
It is called a system.
（26b）〜（42b）は（26a）〜（42a）の冷却Ａ系統に
対応して同一の構成を冷却Ｂ系統として設けたものであ
る。この各部の構成の記号の冷却Ａ系統と同一数字は同
一の構成部品を示す。(26b) to (42b) have the same configuration as the cooling B system corresponding to the cooling A system of (26a) to (42a). The same reference numerals as those of the cooling system A in the symbols of the components indicate the same components.
（43）は冷凍機（26a）又は（26b）の運転中の冷凍機
の冷凍能力が低下したことを温度センサ（41a）、（42
a）または（41b）、（42b）により検知し、運転、停止
する冷凍機を選択し、切替える制御装置、（44a）、（4
4b）は冷凍機（26a）または（26b）の制御用電源スイッ
チ、（46）は超電導コイル（１）を室温から極低温にま
で冷却するとき及び超電導コイル（１）を励磁するとき
に、液体窒素または液体ヘリウムなどの液体冷媒を供給
する注液口、（47）は超電導コイル（１）を包囲した熱
伝導体（45）の表面に取り付けられた冷却管、（48）は
超電導コイル（１）を励磁する電流リード（49）を挿通
するサービスポートである。注液口（46）から注入され
た液体冷媒は冷却管を流れてサービスポート（48）に流
入するように接続されている。（50）はサービスポート
の排気口、（51）は超電導コイル（１）に付属する永久
電流スイッチ、（52）は冷却管の一部で永久電流スイッ
チ（51）を冷却する冷却管、（53）は超電導コイル
（１）が超電導破壊したとき、超電導コイル（１）を保
護する低抗体またはダイオードなどで構成される保護素
子である。(43) The temperature sensors (41a) and (42) indicate that the refrigerating capacity of the refrigerator during operation of the refrigerator (26a) or (26b) has decreased.
a) The control device that selects and switches the refrigerator to be operated and stopped, detected by (41b) and (42b), (44a), (4
4b) is a power switch for controlling the refrigerator (26a) or (26b), and (46) is a liquid when the superconducting coil (1) is cooled from room temperature to extremely low temperature and when the superconducting coil (1) is excited. A liquid inlet for supplying a liquid refrigerant such as nitrogen or liquid helium, (47) a cooling pipe attached to the surface of a heat conductor (45) surrounding the superconducting coil (1), and (48) a superconducting coil (1). ) Is a service port through which a current lead (49) for exciting the current lead is inserted. The liquid refrigerant injected from the liquid inlet (46) is connected so as to flow through the cooling pipe and flow into the service port (48). (50) is an exhaust port of a service port, (51) is a permanent current switch attached to the superconducting coil (1), (52) is a part of a cooling pipe that cools the permanent current switch (51), (53) ) Is a protection element composed of a low antibody or a diode for protecting the superconducting coil (1) when the superconducting coil (1) is destroyed by superconductivity.
この発明による極低温装置は以上のように構成されて
おり、通常の運転は冷却Ａ系統または冷却Ｂ系統により
冷却される。例えば冷却Ａ系統で運転されているとして
動作を説明する。The cryogenic device according to the present invention is configured as described above, and normal operation is cooled by the cooling A system or the cooling B system. For example, the operation will be described on the assumption that the cooling system is operated.
冷凍機（26a）は第１段冷却部（31a）で熱伝導部材
（32a）を介して第２の熱シールド（５）を70Kまで冷却
し、第２段冷却部（32a）は熱伝導部材（34a）を介して
第１の熱シールド（４）を20Kまで冷却し、極低温冷却
部（35a）は熱伝導部材（35a）、熱接触子（37a），（3
8a）を介して熱伝導体（45）を約4Kに冷却する。超電導
コイル（１）は熱伝導体（45）が冷却されることによっ
て冷却され、ほぼ4Kの均一な温度に保持され、超電導破
壊することなく運転できる。この実施例では冷却系統を
２系統設けた構成を示したが、１系統のみで正常に動作
すれば２系統の必要性はない。The refrigerator (26a) cools the second heat shield (5) to 70K via the heat conducting member (32a) in the first stage cooling part (31a), and the second stage cooling part (32a) is a heat conducting member. The first heat shield (4) is cooled to 20K via (34a), and the cryogenic cooling part (35a) is composed of a heat conducting member (35a), a thermal contact (37a), (3
Cool the thermal conductor (45) to about 4K via 8a). The superconducting coil (1) is cooled by cooling the heat conductor (45), is maintained at a uniform temperature of about 4K, and can be operated without superconducting breakdown. In this embodiment, a configuration is shown in which two cooling systems are provided, but if only one system operates normally, there is no need for two cooling systems.
第１図の構成では冷却系統を２系統設けられており、
運転されている冷却Ａ系統がの冷却能力が低下した場合
には、温度センサ（41a）、（42a）の検出温度が、超電
導コイル（１）を包囲している熱伝導体（45）側の温度
センサ（41a）の検出温度よりも、冷凍機側の温度セン
サ（42a）の検出温度の方が高くなった場合には冷凍機
の冷却能力が低下したことを示すものであり、また、温
度センサ（41a）が規定値より高くなった場合には、冷
凍機（26a）の能力が低下して来たことを示すものであ
り、このようになった場合に制御装置（43）によって、
冷却Ｂ系統の冷凍機（26b）の電源スイッチ（44b）投入
して運転を開始するとともに、温度センサ（41b）の温
度が規定値まで低下すると、ベローズ（39b）にヘリウ
ムガスを送り、熱接触子（37b），（38b）を熱接続す
る。一方、冷却能力が低下した冷却Ａ系統はベローズ
（39a）のヘリウムガスを減圧し、熱接触子（37a），
（38a）を開くとともに電源スイッチ（44a）を切り冷凍
機（26a）を停止する。In the configuration of FIG. 1, two cooling systems are provided,
When the cooling capacity of the operating cooling A system is reduced, the temperature detected by the temperature sensors (41a) and (42a) is changed by the temperature of the heat conductor (45) surrounding the superconducting coil (1). When the temperature detected by the temperature sensor (42a) on the refrigerator side becomes higher than the temperature detected by the temperature sensor (41a), it indicates that the cooling capacity of the refrigerator has decreased. When the sensor (41a) becomes higher than the specified value, it indicates that the capacity of the refrigerator (26a) has been reduced. In this case, the control device (43)
When the power switch (44b) of the refrigerator B (26b) is turned on and the operation is started, and when the temperature of the temperature sensor (41b) decreases to a specified value, helium gas is sent to the bellows (39b) to make thermal contact. The terminals (37b) and (38b) are thermally connected. On the other hand, the cooling system A with reduced cooling capacity depressurizes the helium gas in the bellows (39a), and the thermal contacts (37a),
Open (38a) and turn off the power switch (44a) to stop the refrigerator (26a).
以上は、冷却Ａ系統から冷却Ｂ系統へ切り替える場合
について説明したが、切り替えが逆の場合電源あっても
同様の操作で切り替えができる。In the above, the case of switching from the cooling A system to the cooling B system has been described. However, when the switching is reversed, the switching can be performed by the same operation even with the power supply.
超伝導装置の冷却は定常状態であれば、１台の冷凍機
で十分な冷却能力があるが、超電導コイル（１）の運転
開始するとき、初期冷却、初期励磁のときは１台の冷却
系統では能力が不足するため、第１図の構成では、熱伝
導体（45）に取り付けられた冷却管（47）に冷却媒体を
流通させて早く冷却することができる。また、冷却媒体
は、注液口（46）から注入し熱伝導体（45）部分を冷却
して励磁用リード線（49）を挿通したサービスポート
（48）を経由し、排出口（50）に排出する経路とする
と、電流リード（49）の冷却もできるので効率よく励磁
することができる。If the cooling of the superconducting device is in a steady state, one refrigerator has sufficient cooling capacity. However, when the superconducting coil (1) starts operation, initial cooling and initial excitation, one cooling system is used. In the configuration shown in FIG. 1, the cooling medium can be circulated through the cooling pipe (47) attached to the heat conductor (45) to perform cooling quickly. The cooling medium is injected from the injection port (46), cools the heat conductor (45), passes through the service port (48) through which the excitation lead wire (49) is inserted, and passes through the discharge port (50). In this case, the current lead (49) can be cooled, so that it can be efficiently excited.
また、超電導コイル（１）に超電導破壊が発生したと
き、超電導コイル（１）に高電圧が発生し、これを防止
するために、保護素子（53）が設けてあり、この保護素
子（53）から多量の熱量が発生する。この熱量に対し
て、超電導コイル（１）を包囲する熱伝導体（45）の熱
容量を確保しておけば、温度上昇を低く押さえることが
できる。Further, when superconducting breakdown occurs in the superconducting coil (1), a high voltage is generated in the superconducting coil (1), and a protection element (53) is provided to prevent this. Generates a large amount of heat. If the heat capacity of the heat conductor (45) surrounding the superconducting coil (1) is secured with respect to this heat amount, the temperature rise can be suppressed low.
なお、第１図に示した構成は、超電導コイルを用いる
場合について説明したが、その他の超電導現象を用いた
機器、例えばジョセフソン素子、SQUID装置などの場合
でも同様の効果を奏するものである。Although the configuration shown in FIG. 1 has been described in the case where a superconducting coil is used, the same effects can be obtained in the case of other devices using a superconducting phenomenon, such as a Josephson element and a SQUID device.
以上のように、この発明によれば、超電導コイルを熱
の良導体で構成された熱伝導体で包囲し、この熱伝導体
と冷凍機の極低温冷却部とを熱的に接続して、超電導コ
イルを直接冷却するとともに熱伝導体の表面に冷却配管
を取り付け、必要に応じて冷却媒体が流通できるように
したので、液体ヘリウム容器を使用する必要がなく冷凍
機のみで超電導コイルを均一に冷却することができ、か
つ初期冷却、初期励磁のときに冷却媒体を流すことによ
り、効率よく運転開始できる効果がある。As described above, according to the present invention, a superconducting coil is surrounded by a heat conductor composed of a good conductor of heat, and this heat conductor is thermally connected to a cryogenic cooling part of a refrigerator. Cooling the coil directly and attaching a cooling pipe to the surface of the heat conductor to allow the cooling medium to flow as needed, so there is no need to use a liquid helium container, and the superconducting coil is uniformly cooled only with a refrigerator. The operation can be efficiently started by flowing the cooling medium at the time of initial cooling and initial excitation.
また、永久電流スイッチを熱伝導体に取り付け、冷却
管を配管したので、初期励磁の安定状態に容易に移行す
ることができる。In addition, since the permanent current switch is attached to the heat conductor and the cooling pipe is provided, it is possible to easily shift to the stable state of the initial excitation.
また、冷却配管の排出口は、超電導コイルの励磁用リ
ードが挿通されたサービスポートを経由しているので、
電流リードも冷却され、初期励磁のときの電流リードか
らの熱の侵入をなくすることができる。In addition, since the outlet of the cooling pipe passes through the service port through which the excitation lead of the superconducting coil is inserted,
The current leads are also cooled, so that heat can be prevented from penetrating from the current leads during the initial excitation.
また、冷却系統を１系統で冷却能力を有する冷却系統
の冷却Ａ系統と冷却Ｂ系統の２系統を装備したので、１
系統に冷却能力に低下があったとしても系統切り替えに
よって安定した運転ができる。In addition, a cooling system having one cooling system and a cooling system having a cooling capacity, a cooling system A and a cooling system B, are provided.
Even if the cooling capacity of the system is reduced, stable operation can be performed by switching the system.
また、２系統装備された冷却系統のそれぞれの冷凍機
の極低温冷却部は、熱的に接離可能に接続され、外部よ
り接離操作できるように構成されているので、自動的に
冷却系統の切り替え制御ができる。In addition, the cryogenic cooling units of the respective refrigerators of the two cooling systems are connected so as to be thermally connectable and detachable from each other and can be operated from the outside, so that the cooling system is automatically controlled. Switching control.
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図、第
３図は従来の実施例を示す断面図である。 図中、（１）は超電導コイル、（４）は第１の熱シール
ド、（５）は第２の熱シールド、（６）は真空容器、
（26a），（26b）は冷凍機、（37a），（37b），（38
a），（38b）は熱接触子、（39a），（39b）はベロー
ズ、（43は制御装置、（45）熱伝導体、（46）は注液
口、（47）は冷却管、（48）はサービスポート、（49）
は電流リードである。FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are sectional views showing a conventional embodiment. In the figure, (1) is a superconducting coil, (4) is a first heat shield, (5) is a second heat shield, (6) is a vacuum vessel,
(26a), (26b) are refrigerators, (37a), (37b), (38
(a) and (38b) are thermal contacts, (39a) and (39b) are bellows, (43 is a control device, (45) is a heat conductor, (46) is a liquid inlet, (47) is a cooling pipe, 48) is the service port, (49)
Is a current lead.
Claims (5)
ル、熱の良導体からなり上記超電導コイルを包囲すると
ともに冷却媒体を適宜流通可能とした冷却管を取付た熱
伝導体、該熱伝導体を包囲して外部からの輻射熱を遮蔽
する熱シールド、上記超電導コイルを包囲した熱伝導体
および熱シールドを収容し、内部が真空に保持された真
空容器、該真空容器内に突出して取り付けられ、中間冷
却部及び極低温冷却部を有する冷凍機を備え、上記熱シ
ールドは冷凍機の中間冷却部と熱接続され、上記熱伝導
体は冷凍機の極低温冷却部と熱接続されていることを特
徴とする極低温装置。1. A superconducting coil which is in a superconducting state at an extremely low temperature, a heat conductor comprising a good heat conductor, surrounding said superconducting coil and having a cooling pipe attached thereto through which a cooling medium can appropriately flow, and a heat conductor. A heat shield that surrounds and shields radiant heat from the outside, a heat conductor that surrounds the superconducting coil and a heat shield, and a vacuum container whose inside is kept in a vacuum, protrudingly mounted in the vacuum container, A refrigerator having a cooling unit and a cryogenic cooling unit, wherein the heat shield is thermally connected to an intermediate cooling unit of the refrigerator, and the heat conductor is thermally connected to a cryogenic cooling unit of the refrigerator. Cryogenic equipment.
永久電流スイッチを取り付けるとともに、冷却媒体が適
宜流通できるように冷却管が取付られていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の極低温装置。2. The method according to claim 1, wherein a permanent current switch is mounted on a surface of the heat conductor surrounding the superconducting coil, and a cooling pipe is mounted so that a cooling medium can be appropriately circulated. The cryogenic device as described.
冷却媒体の排出口は超電導機器を励磁する電流リードが
挿通されたサービスポートに接続されていることを特徴
とする第１項または第２項のいずれかに記載の極低温装
置。3. The cooling medium according to claim 1, wherein a cooling medium outlet of a cooling pipe attached to a surface of the heat conductor is connected to a service port through which a current lead for exciting a superconducting device is inserted. Or the cryogenic device according to any one of the above items 2.
ル、該超電導コイルを包囲する熱の良導体で構成された
熱伝導体、該熱伝導体を包囲し、外部からの輻射熱を遮
蔽する熱シールド、上記超電導コイルを包囲した熱伝導
体および熱シールドを収容し、内部が真空に保持された
真空容器、中間冷却部及び極低温冷却部を有する冷凍機
が複数台真空容器内に突出して取り付けられ、それぞれ
の冷凍機の中間冷却部は熱シールドに、極低温冷却部は
上記熱伝導体に熱接続され、複数台の極低温冷凍機は選
択的に動作させる手段を備えたことを特徴とする極低温
装置。4. A superconducting coil which is brought into a superconducting state at an extremely low temperature, a heat conductor composed of a good heat conductor surrounding the superconducting coil, and a heat shield surrounding the heat conductor and shielding radiant heat from the outside. A plurality of refrigerators accommodating a heat conductor and a heat shield surrounding the superconducting coil, and having a vacuum container having an internal vacuum maintained, an intermediate cooling unit and a cryogenic cooling unit, are protruded into the vacuum container. The intermediate cooling unit of each refrigerator is thermally connected to the heat shield, the cryogenic cooling unit is thermally connected to the heat conductor, and the plurality of cryogenic refrigerators have means for selectively operating. Cryogenic equipment.
伝導機器を包囲する熱伝導体とを熱的に接離可能な熱ス
イッチにより接続されていることを特徴とする特許請求
の範囲第４項記載の極低温装置。5. A cryogenic cooling unit of a plurality of cryogenic refrigerators and a heat conductor surrounding a superconducting device are connected by a heat switch which can be thermally connected and separated. 5. The cryogenic device according to claim 4, wherein:
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