JP2861692B2 - 超電導マグネット装置 - Google Patents
超電導マグネット装置Info
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Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴診断装置等に
用いられ、極低温冷凍機で冷却される超電導マグネット
に関するものである。
用いられ、極低温冷凍機で冷却される超電導マグネット
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
超電導マグネットの冷却技術としては、 液体ヘリウム、液体窒素などの冷媒の中に超電導マグ
ネットを浸漬して冷却する。 冷凍機のコールドヘッドを超電導マグネットに取り付
け、熱伝導で冷却する。 の２通りがあるが、このうちに関するものとして、図
４に示すような構造のものがある。
超電導マグネットの冷却技術としては、 液体ヘリウム、液体窒素などの冷媒の中に超電導マグ
ネットを浸漬して冷却する。 冷凍機のコールドヘッドを超電導マグネットに取り付
け、熱伝導で冷却する。 の２通りがあるが、このうちに関するものとして、図
４に示すような構造のものがある。
【０００３】これは、真空容器10中に、ほぼ８０Ｋ以下
に冷却される第一熱シールド11と、ほぼ２０Ｋ以下に冷
却される第二熱シールド12を具え、第二熱シールド12の
内部に配置された超電導コイル13（マグネット）を極低
温冷凍機15で冷却するものである。ここで、極低温冷凍
機15のコールドヘッドと超電導コイル13との間には、熱
伝導性に優れたアルミニウムなどで構成された伝導板14
が介在されている。そして、伝導板14と超電導コイル13
とは、熱伝導性と電気絶縁性を考慮して、ワニス、エポ
キシ樹脂などの接着剤を用いて熱接触しているのであ
る。
に冷却される第一熱シールド11と、ほぼ２０Ｋ以下に冷
却される第二熱シールド12を具え、第二熱シールド12の
内部に配置された超電導コイル13（マグネット）を極低
温冷凍機15で冷却するものである。ここで、極低温冷凍
機15のコールドヘッドと超電導コイル13との間には、熱
伝導性に優れたアルミニウムなどで構成された伝導板14
が介在されている。そして、伝導板14と超電導コイル13
とは、熱伝導性と電気絶縁性を考慮して、ワニス、エポ
キシ樹脂などの接着剤を用いて熱接触しているのであ
る。
【０００４】しかし、このワニスやエポキシ樹脂などは
熱伝導性の点で十分とはいえず、速やかな熱伝導を行う
ことができない。そのため、接着面で熱抵抗が大きくな
り、冷却時間が長くかかったり、目標温度まで冷却でき
ないといった問題もあった。
熱伝導性の点で十分とはいえず、速やかな熱伝導を行う
ことができない。そのため、接着面で熱抵抗が大きくな
り、冷却時間が長くかかったり、目標温度まで冷却でき
ないといった問題もあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、その特徴は、極低温
冷凍機と超電導マグネットとの接続部、コイル巻線間の
隙間やコイルとボビンとの隙間に、シリコングリースと
熱伝導性に優れた粉末材料との混和物を介在させたこと
にある。
を解消するためになされたもので、その特徴は、極低温
冷凍機と超電導マグネットとの接続部、コイル巻線間の
隙間やコイルとボビンとの隙間に、シリコングリースと
熱伝導性に優れた粉末材料との混和物を介在させたこと
にある。
【０００６】ここで、超電導コイルのボビンは、熱伝導
性に優れた銅やアルミニウムを用いることが望ましい。
又、熱伝導性に優れた粉末材料としては、ＺｎＯ，Ａｌ
２Ｏ３（高純度Ａｌ２Ｏ３やサファイヤ），ＭｇＯ，ダ
イヤモンド，ＡｌＮ等が好適である。これらはいずれも
電気絶縁性にも優れた材料である。
性に優れた銅やアルミニウムを用いることが望ましい。
又、熱伝導性に優れた粉末材料としては、ＺｎＯ，Ａｌ
２Ｏ３（高純度Ａｌ２Ｏ３やサファイヤ），ＭｇＯ，ダ
イヤモンド，ＡｌＮ等が好適である。これらはいずれも
電気絶縁性にも優れた材料である。
【０００７】
【作用】上記の混和物は熱伝導性に優れた粉末材料同士
がミクロに接触し、グリースがこれらのバインダの役割
を果たしているため、熱伝導が必要な接続部等の隙間を
うめることで、コイルの効率的な冷却に有効に働く。
又、混和物でコイル巻線の隙間をうめるだけであるた
め、作業が簡単で、コイルの巻線占積率を大きく低下さ
せることもない。さらに、混和したグリースは電気絶縁
物であるのでコイル内に用いてもその絶縁特性を低下さ
せることもない。
がミクロに接触し、グリースがこれらのバインダの役割
を果たしているため、熱伝導が必要な接続部等の隙間を
うめることで、コイルの効率的な冷却に有効に働く。
又、混和物でコイル巻線の隙間をうめるだけであるた
め、作業が簡単で、コイルの巻線占積率を大きく低下さ
せることもない。さらに、混和したグリースは電気絶縁
物であるのでコイル内に用いてもその絶縁特性を低下さ
せることもない。
【０００８】
【実施例】以下、図に基づいて本発明の一実施例を説明
する。図１は、本発明実施例構造を示す概略図である。
図において、１はボビン２に装着された超電導コイル
で、例えば、酸化物超電導線材により構成され、ボビン
２と共に真空容器内の熱シールド（図示せず）に収納さ
れている。ここではテープ状の線材を巻回したパンケー
キ状のコイルを４枚積層して用いた。又、３は極低温冷
凍機のコールドヘッドで、前記ボビン２と熱接続されて
いる。
する。図１は、本発明実施例構造を示す概略図である。
図において、１はボビン２に装着された超電導コイル
で、例えば、酸化物超電導線材により構成され、ボビン
２と共に真空容器内の熱シールド（図示せず）に収納さ
れている。ここではテープ状の線材を巻回したパンケー
キ状のコイルを４枚積層して用いた。又、３は極低温冷
凍機のコールドヘッドで、前記ボビン２と熱接続されて
いる。
【０００９】このような構成において、コールドヘッド
とボビンとの接続部、各パンケーキコイル同士の間、コ
イルとボビンフランジ2aとの接合部に、グリースと熱伝
導性に優れた粉末材料との混和物４を塗布した。
とボビンとの接続部、各パンケーキコイル同士の間、コ
イルとボビンフランジ2aとの接合部に、グリースと熱伝
導性に優れた粉末材料との混和物４を塗布した。
【００１０】そして、実際にＢｉ系超電導線材（銀シー
ス材）を用いた超電導コイルで混和物の塗布により効率
的な冷却がなされるかどうかをテストしてみた。テスト
条件は以下の通りである。
ス材）を用いた超電導コイルで混和物の塗布により効率
的な冷却がなされるかどうかをテストしてみた。テスト
条件は以下の通りである。
【００１１】(1) コイル構造 ボビン：銅製で、コールドヘッドと熱接続されてい
る。 図１における各部の寸法；ａ1 ４０ｍｍ、ａ2 １００ｍ
ｍ ｂ1 ２３ｍｍ、ｂ2 ３３ｍｍ コイル体積；約２５０ｃｃ 導 体：Ｂｉ系銀シース多芯線 ６１芯 銀比４ 寸法 ２．７ｍｍ幅×０．２４ｍｍ厚×２００ｍ（全コ
イル長） パンケーキコイル：前記導体を巻回したパンケーキ状
コイル×４枚 タイプ ダブルパンケーキ ターン数 １２０ターン／枚 導体長 ５０ｍ／枚
る。 図１における各部の寸法；ａ1 ４０ｍｍ、ａ2 １００ｍ
ｍ ｂ1 ２３ｍｍ、ｂ2 ３３ｍｍ コイル体積；約２５０ｃｃ 導 体：Ｂｉ系銀シース多芯線 ６１芯 銀比４ 寸法 ２．７ｍｍ幅×０．２４ｍｍ厚×２００ｍ（全コ
イル長） パンケーキコイル：前記導体を巻回したパンケーキ状
コイル×４枚 タイプ ダブルパンケーキ ターン数 １２０ターン／枚 導体長 ５０ｍ／枚
【００１２】(2) 混和物 ＺｎＯをシリコングリースと混和したものを前記所定
位置に塗布。 (3) 冷凍機 方 式：ＧＭ方式 ４Ｗ at ２０Ｋ
位置に塗布。 (3) 冷凍機 方 式：ＧＭ方式 ４Ｗ at ２０Ｋ
【００１３】以上の条件で運転したところ、約４．５時
間でコイルを２０Ｋにまで冷却することができた。図２
のグラフに上記パンケーキコイル４枚を直列に通電した
際のコイル電流と磁束密度の関係を示す。図示のよう
に、中心磁場ＢO ＝０．５Tesla 、コイル電流Ｉ＝３０
Ａでコイルは十分冷却され、１００時間経過しても安定
して通電できることが確認された。
間でコイルを２０Ｋにまで冷却することができた。図２
のグラフに上記パンケーキコイル４枚を直列に通電した
際のコイル電流と磁束密度の関係を示す。図示のよう
に、中心磁場ＢO ＝０．５Tesla 、コイル電流Ｉ＝３０
Ａでコイルは十分冷却され、１００時間経過しても安定
して通電できることが確認された。
【００１４】尚、比較例として、実施例と同じ形状のコ
イル４枚の各間にガラス繊維シート（５０μｍ）を挟ん
だものをステンレス（ＳＵＳ３０４）ケースの中に入
れ、エポキシ樹脂を含浸させたもので同様に冷凍試験を
行った。その結果、２０Ｋ迄２５時間と長い冷却時間を
要した。又、通電電流３０Ａで樹脂の熱伝導が悪く、３
０分間経過後コイルの温度上昇が急激に起こり、クエン
チ現象が生じて不安定であった。
イル４枚の各間にガラス繊維シート（５０μｍ）を挟ん
だものをステンレス（ＳＵＳ３０４）ケースの中に入
れ、エポキシ樹脂を含浸させたもので同様に冷凍試験を
行った。その結果、２０Ｋ迄２５時間と長い冷却時間を
要した。又、通電電流３０Ａで樹脂の熱伝導が悪く、３
０分間経過後コイルの温度上昇が急激に起こり、クエン
チ現象が生じて不安定であった。
【００１５】以上の実施例ではパンケーキ状のコイルを
例として説明したが、図３に示すように、断面円形の線
材５をソレノイド状に巻回したコイルでも、混和物４を
巻線の隙間に充填することで冷却効率を向上させること
ができる。
例として説明したが、図３に示すように、断面円形の線
材５をソレノイド状に巻回したコイルでも、混和物４を
巻線の隙間に充填することで冷却効率を向上させること
ができる。
【００１６】尚、電気絶縁性をさらに向上させるため、
薄い絶縁シート（１５μｍ厚マイラーシート等）を混和
物の塗布部に介在させても冷却効率が大きく低下するこ
とはない。
薄い絶縁シート（１５μｍ厚マイラーシート等）を混和
物の塗布部に介在させても冷却効率が大きく低下するこ
とはない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明マグネット
装置によれば超電導マグネットの冷却効率を向上させる
ことができる。このため、体積容量の大きなマグネット
に対しても小型の冷凍機で済むため、冷却機構全体を小
型化することができる。又、所定の混和物をコイルの隙
間などに塗り込むだけでよいため、コイルをステンレス
ケースなどに収納し、エポキシ樹脂などを含浸すること
に比べて作業が容易である。従って、各種移動機器（リ
ニアーモータ、電気自動車用モータ等）や各種分析シス
テム（ＭＲＩ、分析用ＮＭＲ等）の冷凍システムに利用
すると効果的である。
装置によれば超電導マグネットの冷却効率を向上させる
ことができる。このため、体積容量の大きなマグネット
に対しても小型の冷凍機で済むため、冷却機構全体を小
型化することができる。又、所定の混和物をコイルの隙
間などに塗り込むだけでよいため、コイルをステンレス
ケースなどに収納し、エポキシ樹脂などを含浸すること
に比べて作業が容易である。従って、各種移動機器（リ
ニアーモータ、電気自動車用モータ等）や各種分析シス
テム（ＭＲＩ、分析用ＮＭＲ等）の冷凍システムに利用
すると効果的である。
【図１】実施例装置を示す説明図である。
【図２】実施例装置を運転した場合のコイル電流と磁束
密度の関係を示すグラフである。
密度の関係を示すグラフである。
【図３】線材をソレノイド状に巻線した超電導コイルに
おける本発明実施例を示す説明図である。
おける本発明実施例を示す説明図である。
【図４】従来の超電導マグネット装置を示す概略図であ
る。
る。
１ 超電導コイル ２ ボビン 2a フランジ ３ コールドヘッド ４ 混和物 ５ 線材 10 真空容器 11 第一熱シールド 12 第二熱シールド 13 超電導コイル 14 伝導板 15 極低温冷凍機
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−121044（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−86106（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−79304（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−105573（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−37248（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25D 3/10 F25B 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】 極低温冷凍機により冷却される超電導マ
グネットを具えたマグネット装置において、前記冷凍機
と超電導マグネットの接続部、超電導マグネットのコイ
ル巻線間の隙間及びコイルと超電導マグネットのボビン
との隙間に、シリコングリースと熱伝導性に優れた粉末
材料との混和物を介在させたことを特徴とする超電導マ
グネット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351007A JP2861692B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 超電導マグネット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351007A JP2861692B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 超電導マグネット装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174349A JPH06174349A (ja) | 1994-06-24 |
| JP2861692B2 true JP2861692B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=18414409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4351007A Expired - Fee Related JP2861692B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 超電導マグネット装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861692B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1041125A (ja) * | 1996-05-13 | 1998-02-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイル |
| TW385456B (en) * | 1997-05-08 | 2000-03-21 | Sumitomo Electric Industries | Superconduction coil |
| JPH11135318A (ja) * | 1997-10-28 | 1999-05-21 | Kyushu Electric Power Co Inc | 超電導磁石 |
| JP3867158B2 (ja) * | 1998-06-12 | 2007-01-10 | 株式会社日立製作所 | 極低温容器およびそれを用いた磁性測定装置 |
| JP2003075003A (ja) * | 2001-09-04 | 2003-03-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 低温装置 |
| US7616083B2 (en) | 2005-11-14 | 2009-11-10 | Siemens Magnet Technology Ltd. | Resin-impregnated superconducting magnet coil comprising a cooling layer |
| JP6266391B2 (ja) * | 2014-03-14 | 2018-01-24 | 株式会社東芝 | 超電導コイル装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037248U (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-14 | 富士電機株式会社 | 混成集積回路 |
| JPH01121044A (ja) * | 1987-11-06 | 1989-05-12 | Toshiba Corp | Ｍｒｉ装置 |
| US4876413A (en) * | 1988-07-05 | 1989-10-24 | General Electric Company | Efficient thermal joints for connecting current leads to a cryocooler |
| JPH0479304A (ja) * | 1990-07-23 | 1992-03-12 | Toshiba Corp | 超電導マグネット装置 |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP4351007A patent/JP2861692B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06174349A (ja) | 1994-06-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071211 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081211 Year of fee payment: 10 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091211 Year of fee payment: 11 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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