JP2977168B2 - 超電導マグネット装置 - Google Patents
超電導マグネット装置Info
- Publication number
- JP2977168B2 JP2977168B2 JP3147724A JP14772491A JP2977168B2 JP 2977168 B2 JP2977168 B2 JP 2977168B2 JP 3147724 A JP3147724 A JP 3147724A JP 14772491 A JP14772491 A JP 14772491A JP 2977168 B2 JP2977168 B2 JP 2977168B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- superconducting magnet
- magnet device
- small refrigerator
- heat shield
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 35
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶引上装置やＭＲ
Ｉ装置等で使用される低熱侵入型の超電導マグネット装
置に関する。
Ｉ装置等で使用される低熱侵入型の超電導マグネット装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、単結晶引上装置、ＭＲＩ装置等で
使用される超電導マグネット装置は、極低温冷媒の蒸発
を極力少なくするために、図３に示すような構成になっ
ている。すなわち、極低温冷媒１と、超電導コイル
（２）を収納する冷媒容器（３）と、この冷媒容器
（３）を覆うとともに、冷媒容器（３）との間に真空断
熱層を形成する真空容器（４）と、断熱層内に設けられ
た熱シールド（５ａ，５ｂ）と、一端が冷媒容器（３）
に通じるとともに、他端が前記真空断熱層、熱シールド
（５）および真空容器（４）の壁を貫通して常温部に位
置するように設けられたポート（６）とで構成される。
使用される超電導マグネット装置は、極低温冷媒の蒸発
を極力少なくするために、図３に示すような構成になっ
ている。すなわち、極低温冷媒１と、超電導コイル
（２）を収納する冷媒容器（３）と、この冷媒容器
（３）を覆うとともに、冷媒容器（３）との間に真空断
熱層を形成する真空容器（４）と、断熱層内に設けられ
た熱シールド（５ａ，５ｂ）と、一端が冷媒容器（３）
に通じるとともに、他端が前記真空断熱層、熱シールド
（５）および真空容器（４）の壁を貫通して常温部に位
置するように設けられたポート（６）とで構成される。
【０００３】熱シールド（５ａ，５ｂ）は、真空容器
（４）に設けられた小型冷凍機（７）の冷却ステージ
（８ａ，８ｂ）により約８０Ｋ，２０Ｋまで冷却され、
冷媒容器（３）への侵入熱は数十ｍＷ程度まで抑えられ
ている。また、熱シールド（５ａ，５ｂ）には多層断熱
（スーパーインシュレーション）が施こされており、極
力入力熱量を押えている。このため、小型冷凍機（７）
の冷凍能力は第２段ステージ（８ａ）で数Ｗ、第１段ス
テージ（８b ）で数十Ｗ程度の小型のもので十分であ
る。
（４）に設けられた小型冷凍機（７）の冷却ステージ
（８ａ，８ｂ）により約８０Ｋ，２０Ｋまで冷却され、
冷媒容器（３）への侵入熱は数十ｍＷ程度まで抑えられ
ている。また、熱シールド（５ａ，５ｂ）には多層断熱
（スーパーインシュレーション）が施こされており、極
力入力熱量を押えている。このため、小型冷凍機（７）
の冷凍能力は第２段ステージ（８ａ）で数Ｗ、第１段ス
テージ（８b ）で数十Ｗ程度の小型のもので十分であ
る。
【０００４】このような構成の超電導マグネット装置
は、常温で各構成要素が組立られ、小型冷凍機（７）で
熱シールドを冷却し、極低温冷媒（１）で超電導コイル
（２）及びこれを収納する冷媒容器（３）を冷却し、定
常状態まで初期予冷を行った後、使用に供される。
は、常温で各構成要素が組立られ、小型冷凍機（７）で
熱シールドを冷却し、極低温冷媒（１）で超電導コイル
（２）及びこれを収納する冷媒容器（３）を冷却し、定
常状態まで初期予冷を行った後、使用に供される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の極低温冷媒で冷
却された状態で使用される超電導マグネット装置におい
ては、熱シールドを冷却する小型冷凍機は、定常時の侵
入熱に相当する冷却能力のものが採用されている場合が
多く、重量が数百ｋｇの熱シールドを常温（３００ｋ）
から８０又は２０ｋに冷却する初期予冷時間が２〜３時
間を要する。また、図示していない圧縮機は、小型冷凍
機が定常になった場合に最大の能力が出るように製作さ
れている場合が多く、高い温度（例えば、２００Ｋの程
度）では、十分な能力が出ない。さらに、小型冷凍機は
一定の期間使用した後に部品交換等の保守が必要であ
り、保守期間は、熱シールドの冷却が不可能となり、熱
シールドの温度上昇による冷媒容器への侵入熱の増加を
まねく。小型冷凍機が故障した場合も同様の不具合が発
生する。
却された状態で使用される超電導マグネット装置におい
ては、熱シールドを冷却する小型冷凍機は、定常時の侵
入熱に相当する冷却能力のものが採用されている場合が
多く、重量が数百ｋｇの熱シールドを常温（３００ｋ）
から８０又は２０ｋに冷却する初期予冷時間が２〜３時
間を要する。また、図示していない圧縮機は、小型冷凍
機が定常になった場合に最大の能力が出るように製作さ
れている場合が多く、高い温度（例えば、２００Ｋの程
度）では、十分な能力が出ない。さらに、小型冷凍機は
一定の期間使用した後に部品交換等の保守が必要であ
り、保守期間は、熱シールドの冷却が不可能となり、熱
シールドの温度上昇による冷媒容器への侵入熱の増加を
まねく。小型冷凍機が故障した場合も同様の不具合が発
生する。
【０００６】そこで本発明は、初期予冷時間を短縮する
とともに、小型冷凍機の保守、故障時にも高価な極低温
冷媒の蒸発を抑制できる超電導マグネット装置を提供す
ることを目的とする。
とともに、小型冷凍機の保守、故障時にも高価な極低温
冷媒の蒸発を抑制できる超電導マグネット装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の超電導マグネッ
ト装置は、熱シールドに真空容器の外部より低温冷媒を
供給する配管と、冷媒容器の上部からバルブを介して、
前記配管に接続したガス配管を有する構成とする。
ト装置は、熱シールドに真空容器の外部より低温冷媒を
供給する配管と、冷媒容器の上部からバルブを介して、
前記配管に接続したガス配管を有する構成とする。
【０００８】
【作用】このような構成にすると、熱シールドに供給す
る冷媒と小型冷凍機とで初期予冷することが可能にな
り、初期予冷時を大幅に短縮することが出来る。さらに
定常状態で超電導マグネット装置を使用している場合の
小型冷凍機を停止する保守期間は、冷媒容器上部からの
ガス配管のバルブを開にして、熱シールドを冷却するこ
とが可能なため、冷媒容器への侵入熱の増加を防止する
ことが出来る。
る冷媒と小型冷凍機とで初期予冷することが可能にな
り、初期予冷時を大幅に短縮することが出来る。さらに
定常状態で超電導マグネット装置を使用している場合の
小型冷凍機を停止する保守期間は、冷媒容器上部からの
ガス配管のバルブを開にして、熱シールドを冷却するこ
とが可能なため、冷媒容器への侵入熱の増加を防止する
ことが出来る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、本発明の一実施例に係わる超電導マ
グネット装置を示すものである。また、図２は、冷却系
のフローを示すものである。
説明する。図１は、本発明の一実施例に係わる超電導マ
グネット装置を示すものである。また、図２は、冷却系
のフローを示すものである。
【００１０】図１において、超電導マグネット装置は、
超電導コイル（２）と液体ヘリウムを収納する冷媒容器
（３）と、直空容器（４）の間に設けられる熱シールド
（５ａ，５ｂ）へ、真空容器（４）の外部より液体窒素
を供給する配管（１０）を設ける。さらに、熱シールド
（５ａ，５ｂ）にパイプを取付けた構成の熱交換器（１
１ａ，１１ｂ）を設け、極低温冷媒を供給及び回収する
バルブ（１２）の設けられた供給配管（１０ａ）、回収
配管（１０ｂ）に接続する。一方、冷媒容器（３）より
バルブ（１３）を介して蒸発ガスを供給するヒーターを
取付けたガス配管（１４）を、前記の極低温冷媒の供給
配管１０ａに接続する。
超電導コイル（２）と液体ヘリウムを収納する冷媒容器
（３）と、直空容器（４）の間に設けられる熱シールド
（５ａ，５ｂ）へ、真空容器（４）の外部より液体窒素
を供給する配管（１０）を設ける。さらに、熱シールド
（５ａ，５ｂ）にパイプを取付けた構成の熱交換器（１
１ａ，１１ｂ）を設け、極低温冷媒を供給及び回収する
バルブ（１２）の設けられた供給配管（１０ａ）、回収
配管（１０ｂ）に接続する。一方、冷媒容器（３）より
バルブ（１３）を介して蒸発ガスを供給するヒーターを
取付けたガス配管（１４）を、前記の極低温冷媒の供給
配管１０ａに接続する。
【００１１】この様に構成した本実施例の冷却系のフロ
ーは、図２に示すようになる。初期予冷時は、実線矢印
１５の様な冷媒の流れになり、バルブ（１３）は閉の状
態にしておく。小型冷凍機（７）が保守等で停止してい
る場合は、切換バルブ（１３）を開にして、蒸発ガスが
破線の矢印（１６）の様に流れる。
ーは、図２に示すようになる。初期予冷時は、実線矢印
１５の様な冷媒の流れになり、バルブ（１３）は閉の状
態にしておく。小型冷凍機（７）が保守等で停止してい
る場合は、切換バルブ（１３）を開にして、蒸発ガスが
破線の矢印（１６）の様に流れる。
【００１２】この様にして、超電導マグネット装置を初
期予冷する場合、小型冷凍機に加えて、外部からの極低
温冷媒を熱シールドに供給することにより、予冷時間を
大幅に短縮できる。このため、性能試験に必要な日数が
減少し、試験工程が短縮される。特に、量産化された場
合、試験工程、試験員の大幅な低減が可能となる。
期予冷する場合、小型冷凍機に加えて、外部からの極低
温冷媒を熱シールドに供給することにより、予冷時間を
大幅に短縮できる。このため、性能試験に必要な日数が
減少し、試験工程が短縮される。特に、量産化された場
合、試験工程、試験員の大幅な低減が可能となる。
【００１３】また、バルブ（１３）を開にすることによ
り、小型冷凍機が保守等で停止した状態でも、極低温冷
媒の蒸発ガスで熱シールドが冷却され、冷媒容器への侵
入熱の増加を防ぐために、高価な極低温冷媒の消費量を
低減する。
り、小型冷凍機が保守等で停止した状態でも、極低温冷
媒の蒸発ガスで熱シールドが冷却され、冷媒容器への侵
入熱の増加を防ぐために、高価な極低温冷媒の消費量を
低減する。
【００１４】バルブ（１３）は、窒素ガスが固化されつ
まってしまう可能性があるが、ガス配管（１４）に取付
けたヒーターに通電することにより、固化したものをガ
ス体にして、つまりを防止する。
まってしまう可能性があるが、ガス配管（１４）に取付
けたヒーターに通電することにより、固化したものをガ
ス体にして、つまりを防止する。
【００１５】また、他の実施例として、バルブ（１３）
を自動バルブ構成にして、小型冷凍機が停止した場合の
信号により自動的に開にする方式がある。この場合は、
夜間又は休日のように保守員のいない場合に小型冷凍機
が停止した場合でも有効である。
を自動バルブ構成にして、小型冷凍機が停止した場合の
信号により自動的に開にする方式がある。この場合は、
夜間又は休日のように保守員のいない場合に小型冷凍機
が停止した場合でも有効である。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の超電導マグ
ネット装置によれば、初期予冷時間が大幅に短縮される
ため、性能試験における試験工数の減少が可能となる。
この効果は、量産化され製作台数が増加するほど、大き
くなる。また、熱シールドを冷却している小型冷凍機停
止時においても、高価な極低温冷媒の消費量の増加を防
止することが可能な運転コストの少ない超電導マグネッ
ト装置を提供できる。
ネット装置によれば、初期予冷時間が大幅に短縮される
ため、性能試験における試験工数の減少が可能となる。
この効果は、量産化され製作台数が増加するほど、大き
くなる。また、熱シールドを冷却している小型冷凍機停
止時においても、高価な極低温冷媒の消費量の増加を防
止することが可能な運転コストの少ない超電導マグネッ
ト装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の超電導マグネット装置の
図。
図。
【図２】上記実施例の冷却系を示すフロー図。
【図３】従来の超電導マグネット装置を示す図。
１，極低温冷媒 ２，超電導コイル ３，冷媒容器 ４，真空容器 ５ａ，５ｂ，熱シールド ６，ポート ７，小型冷凍機 ８ａ，８ｂ，冷却ス
テージ １０ａ，１０ｂ，冷媒配管 １１ａ，１１ｂ，熱
交換部 １２，１３，バルブ １４，ガス配管 １５，１６，冷媒の流れの方向
テージ １０ａ，１０ｂ，冷媒配管 １１ａ，１１ｂ，熱
交換部 １２，１３，バルブ １４，ガス配管 １５，１６，冷媒の流れの方向
Claims (1)
- 【請求項１】 真空容器内に超電導コイルを収納する
冷媒容器とそれを覆い小型冷凍機で冷却される熱シール
ドを有する超電導マグネット装置において、前記熱シー
ルドに設けられた熱交換部に真空容器の外部から前記超
電導マグネット装置の初期予冷時または前記小型冷凍機
の停止時に低温冷媒を供給、回収する配管を接続し、冷
媒容器上部から前記小型冷凍機の停止の信号により開放
動作をするようにした自動バルブを介して前記低温冷媒
供給配管に接続されたガス配管を有することを特徴とす
る超電導マグネット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3147724A JP2977168B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 超電導マグネット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3147724A JP2977168B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 超電導マグネット装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04370983A JPH04370983A (ja) | 1992-12-24 |
| JP2977168B2 true JP2977168B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=15436743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3147724A Expired - Lifetime JP2977168B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 超電導マグネット装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2977168B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101921542B1 (ko) * | 2016-01-12 | 2018-11-27 | 한국과학기술원 | 열교환기를 이용한 크라이오스탯 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0882938B1 (en) * | 1996-02-22 | 2004-11-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Regenerator material for very low temperature use |
| JP2004233047A (ja) * | 2004-02-09 | 2004-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導マグネット |
| JP2007194258A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Hitachi Ltd | 超伝導磁石装置 |
| GB2441778B (en) | 2006-09-15 | 2008-08-13 | Siemens Magnet Technology Ltd | Integrated access turret-refrigerator turret assembly for cryostat |
| JP5539022B2 (ja) * | 2010-05-25 | 2014-07-02 | 三菱電機株式会社 | 伝導冷却超電導マグネット装置 |
-
1991
- 1991-06-20 JP JP3147724A patent/JP2977168B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101921542B1 (ko) * | 2016-01-12 | 2018-11-27 | 한국과학기술원 | 열교환기를 이용한 크라이오스탯 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04370983A (ja) | 1992-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7185501B2 (en) | Cryogenic cooling system and method with backup cold storage device | |
| JP2758774B2 (ja) | 超電導マグネットおよびその組み立て方法 | |
| JP4031121B2 (ja) | クライオスタット装置 | |
| JPH0334404A (ja) | 極低温冷凍装置 | |
| JP2002335024A (ja) | 極低温冷却システム | |
| US20050229609A1 (en) | Cooling apparatus | |
| JP4855990B2 (ja) | 再凝縮装置、その取り付け方法およびそれを用いた超電導磁石 | |
| JP2977168B2 (ja) | 超電導マグネット装置 | |
| US5979176A (en) | Refrigerator | |
| US20090301129A1 (en) | Helium and nitrogen reliquefying apparatus | |
| CN108630377A (zh) | 多箱式超导磁体低温容器系统及方法 | |
| Longsworth | Interfacing small closed-cycle refrigerators to liquid helium cryostats | |
| JPS60178260A (ja) | 極低温冷凍装置 | |
| JPH09113052A (ja) | 冷凍装置 | |
| JPH05335636A (ja) | 超電導マグネット装置 | |
| CN212433377U (zh) | 磁共振成像设备的冷头排气构造及磁共振成像设备 | |
| JPH0445740B2 (ja) | ||
| JP2000274852A (ja) | ヘリウム液化装置の制御方法及び装置 | |
| JPH06283769A (ja) | 超電導磁石の冷凍システム | |
| JPS62261868A (ja) | ヘリウム冷却装置 | |
| JPS63286670A (ja) | 小型Ｈｅ液化冷凍装置 | |
| JP2602982B2 (ja) | 冷却装置 | |
| Richardson et al. | Neon liquefaction system for high Tc experiments | |
| JPS62228842A (ja) | 極低温装置 | |
| JPH02275260A (ja) | 極低温冷却装置 |