JP3117173B2 - Superconducting magnet device with refrigerator - Google Patents

Superconducting magnet device with refrigerator

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JP3117173B2
JP3117173B2 JP29205893A JP29205893A JP3117173B2 JP 3117173 B2 JP3117173 B2 JP 3117173B2 JP 29205893 A JP29205893 A JP 29205893A JP 29205893 A JP29205893 A JP 29205893A JP 3117173 B2 JP3117173 B2 JP 3117173B2
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機付超電導マグネ
ット装置に係わり、特に、少なくとも2段の冷凍ステー
ジを有し、これら冷凍ステージを冷凍機で冷却して超電
導コイルを永久電流モード駆動する冷凍機付超電導マグ
ネット装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting magnet apparatus with a refrigerator, and more particularly, to a superconducting magnet apparatus having at least two stages, and cooling the refrigerator stage with a refrigerator to drive a superconducting coil in a permanent current mode. The present invention relates to a superconducting magnet device with a refrigerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気共鳴装置(MRI)や磁気浮上列車
等において使用される既知の永久電流モード運転の超電
導マグネット装置は、一般に、定常的な磁場を発生する
超電導マグネットと前記超電導マグネットに永久電流を
通流させるNbTi、Nb3 Sn等の材料からなる超電
導線とを、冷媒として機能する液体ヘリウム内に充填さ
せて所定の低温度になるように冷却し、その冷却状態の
基に永久電流モード運転させるもので、当然に、冷媒に
液体ヘリウムを用いる必要があるものである。
2. Description of the Related Art Known permanent current mode operation superconducting magnet devices used in a magnetic resonance apparatus (MRI), a magnetic levitation train, and the like generally include a superconducting magnet that generates a steady magnetic field and a permanent current flowing through the superconducting magnet. NbTi to flow through the, Nb 3 a superconducting wire made of a material such as Sn, by filling in liquid helium which functions as a refrigerant cooled to a predetermined low temperature, the persistent current mode based on the cooling conditions It is necessary to use liquid helium as the refrigerant.

【0003】これに対して、冷媒である液体ヘリウムを
用いずに、冷凍機のみの冷却機能によって働く超電導マ
グネット装置も、例えば、「第48回 1992年秋季
低温工学・超電導学会講演概要集」第299頁乃至第3
01頁に記載されているように既知である。そして、こ
の既知の超電導マグネット装置は、永久電流スイッチを
用いることなく、超電導マグネットとこの超電導マグネ
ットに電流を通流させるために、冷凍機の冷却機能によ
って所定の低温度になるように冷却し、その冷却状態の
基に運転させるものである。
[0003] On the other hand, a superconducting magnet device that operates by using only the cooling function of a refrigerator without using liquid helium as a refrigerant is also described in, for example, "The 48th Autumn Meeting of 1992 Autumn Conference on Low Temperature Engineering and Superconductivity," 299 pages to 3rd
It is known as described on page 01. And, this known superconducting magnet device, without using a permanent current switch, in order to allow current to flow through the superconducting magnet and this superconducting magnet, cooling to a predetermined low temperature by the cooling function of the refrigerator, The operation is performed based on the cooling state.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷媒として
の液体ヘリウムを用いている前記既知の永久電流モード
運転の超電導マグネット装置は、どうしても超電導マグ
ネットや超電導線等を収納配置している真空容器内に冷
媒となる液体ヘリウムを注入する等の操作が必要になる
ので、超電導マグネットや超電導線等の冷却のための作
業工程が複雑になり、必然的にこの作業工程に熟練する
ことが要求され、冷却のための作業工程を含めた定磁場
発生の操作を初心者が行うことは困難であるという問題
がある。
The known superconducting magnet device of the permanent current mode operation using liquid helium as a refrigerant is inevitably provided in a vacuum vessel containing a superconducting magnet, a superconducting wire and the like. Since an operation such as injection of liquid helium as a refrigerant is required, a work process for cooling the superconducting magnet, the superconducting wire, and the like becomes complicated. There is a problem that it is difficult for a novice to perform an operation of generating a constant magnetic field including a work process for the operation.

【0005】一方、冷凍機のみの冷却機能によって働く
前記既知の永久電流モード運転の超電導マグネット装置
は、液体ヘリウムを用いていないために、超電導マグネ
ットや超電導線等の冷却のための作業工程が複雑になっ
て、この作業工程の熟練さを要求されたりすることはな
いものの、永久電流スイッチを用いていないため、常
時、超電導マグネットや超電導線を駆動電源と接続し、
それらに通電させておく必要があり、しかも、定常運転
における発生磁場または通電電流の最大値が、高温側冷
凍ステージへの通電回路を構成する銅等からなる電流リ
ードからの熱流入量と、冷凍機の高温側冷凍ステージの
冷凍能力との関係によって制限されるという問題があ
る。
On the other hand, the known superconducting magnet device operating in the persistent current mode, which is operated only by the cooling function of the refrigerator, does not use liquid helium, so that the work process for cooling the superconducting magnet and the superconducting wire is complicated. Although it is not required to be skilled in this work process, since a permanent current switch is not used, always connect a superconducting magnet or superconducting wire with a drive power supply,
It is necessary to energize them, and the maximum value of the generated magnetic field or energizing current in steady operation depends on the amount of heat inflow from the current lead made of copper or the like that constitutes the energizing circuit to the high-temperature refrigeration stage, There is a problem that it is limited by the relationship with the refrigerating capacity of the high-temperature side refrigerating stage of the machine.

【0006】もっとも、前記定常運転における発生磁場
または通電電流の最大値は、永久電流スイッチを用い、
前記電流リードに常時通電することなく、永久電流モー
ド運転の開始時だけ通電させるようにすれば、一応、そ
の制限を緩和させることができるものの、冷凍機のみの
冷却機能によって働く前記既知の超電導マグネット装置
においては、かかる永久電流スイッチを用いることが開
示されていないばかりか、その永久電流スイッチの設置
箇所等についても開示されていない。
However, the maximum value of the generated magnetic field or the energizing current in the steady operation is determined by using a permanent current switch.
If the current lead is not always energized, but is energized only at the start of the permanent current mode operation, the limitation can be eased for the time being, but the known superconducting magnet that works by the cooling function of only the refrigerator. The device does not disclose the use of such a permanent current switch, nor does it disclose the location of the permanent current switch.

【0007】ちなみに、特開昭55−150513号に
は、固定及び可動電極を有する永久電流スイッチを設
け、その可動電極の可動を液体ヘリウムガス等の作動媒
体の圧入、排出により機械的に行う手段が開示されてい
るが、永久電流スイッチを液体ヘリウムの1気圧の沸点
である4.2K付近で可動させると、ヘリウムガスの圧
入時に液化状態になり、動作上問題が生じることにな
る。
Incidentally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-150513 discloses a means for providing a permanent current switch having fixed and movable electrodes, and for mechanically moving the movable electrode by pressurizing and discharging a working medium such as liquid helium gas. However, if the permanent current switch is operated near 4.2 K, which is the boiling point of 1 atm of liquid helium, a liquefied state occurs when helium gas is injected, which causes a problem in operation.

【0008】本発明は、前記問題点を除去するものであ
って、その目的は、冷媒となる液体ヘリウムを用いず
に、冷凍機による冷却を行い、作業性及び動作安定性の
向上、消費電力の削減を図る永久電流モード運転の冷凍
機付超電導マグネット装置を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to perform cooling by a refrigerator without using liquid helium as a refrigerant, to improve workability and operational stability, and to reduce power consumption. It is an object of the present invention to provide a superconducting magnet device with a refrigerator in a permanent current mode operation for reducing the amount of power consumption.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、2段の冷凍ステージを有し、これら冷凍
ステージを冷凍機によって冷却し、超電導コイルを永久
電流モード駆動する冷凍機付超電導マグネット装置にお
いて、高温側冷凍ステージには、前記高温側冷凍ステー
ジの動作温度よりも臨界温度の高い超電導材料からなる
永久電流スイッチを配置し、低温側冷凍ステージには、
前記低温側冷凍ステージの動作温度よりも臨界温度が高
い超電導材料からなる超電導コイルを配置し、前記永久
電流スイッチと前記超電導コイルとの間には、前記高温
側冷凍ステージの動作温度よりも臨界温度が高い超電導
材料からなる電流リードを配置した第1の手段を備え
る。
In order to achieve the above object, the present invention has a refrigerator having two refrigerating stages, the refrigerating stages being cooled by a refrigerating machine, and a superconducting coil being driven in a permanent current mode. In the attached superconducting magnet device, a permanent current switch made of a superconducting material having a critical temperature higher than the operating temperature of the high-temperature refrigeration stage is arranged on the high-temperature refrigeration stage.
A superconducting coil made of a superconducting material having a critical temperature higher than the operating temperature of the low-temperature refrigeration stage is disposed, and a critical temperature higher than the operating temperature of the high-temperature refrigeration stage is provided between the permanent current switch and the superconducting coil. Means for arranging a current lead made of a superconducting material having a high level.

【0010】また、前記目的を達成するために、本発明
は、少なくとも3段の冷凍ステージを有し、これら冷凍
ステージが冷凍機によって冷却し、超電導コイルを永久
電流モード駆動する冷凍機付超電導マグネット装置にお
いて、各冷凍ステージには、その冷凍ステージの動作温
度よりも臨界温度が高い超電導材料からなる超電導コイ
ルまたは永久電流スイッチを配置し、隣接する各冷凍ス
テージ間には、高温側冷凍ステージの動作温度よりも臨
界温度が高い超電導材料からなる電流リードを配置した
第2の手段を備える。
In order to achieve the above object, the present invention provides a superconducting magnet with a refrigerator having at least three refrigeration stages, wherein the refrigeration stages are cooled by the refrigerator and a superconducting coil is driven in a permanent current mode. In the apparatus, a superconducting coil or a permanent current switch made of a superconducting material having a critical temperature higher than the operating temperature of the refrigeration stage is arranged in each refrigeration stage, and the operation of the high-temperature refrigeration stage is provided between adjacent refrigeration stages. A second means provided with a current lead made of a superconducting material having a critical temperature higher than the temperature;

【0011】[0011]

【作用】前記第1の手段によれば、2段の冷凍ステージ
を有し、永久電流モード運転の超電導マグネット装置に
おいて、高温側冷凍ステージに、前記高温側冷凍ステー
ジの動作温度よりも臨界温度の高い超電導材料、例え
ば、酸化物超電導体等からなる永久電流スイッチを配置
し、前記永久電流スイッチと超電導コイルとの間に、前
記高温側冷凍ステージの動作温度よりも臨界温度が高い
超電導材料、例えば、酸化物超電導体等からなる電流リ
ードを配置するようにしている。
According to the first means, in the superconducting magnet device having two stages of refrigeration stages and operating in the permanent current mode, the high-temperature side refrigeration stage has a temperature higher than the operating temperature of the high-temperature side refrigeration stage. High superconducting material, for example, a permanent current switch made of an oxide superconductor or the like is arranged, and between the permanent current switch and the superconducting coil, a superconducting material whose critical temperature is higher than the operating temperature of the high-temperature side refrigeration stage, for example, And a current lead made of an oxide superconductor or the like.

【0012】このため、冷凍機付超電導マグネット装置
における永久電流モード運転時に、永久電流スイッチの
設置によって、超電導コイルが発生する定磁場の時間的
安定性を向上させることができ、動作時の電力量の削減
等を図ることもできる。
[0012] For this reason, the time stability of the constant magnetic field generated by the superconducting coil can be improved by installing the permanent current switch during the operation in the permanent current mode in the superconducting magnet device with the refrigerator, and the amount of power during operation Can be reduced.

【0013】また、前記永久電流スイッチは、既知の液
体ヘリウムの冷却温度の基で用いられるNbTiまたは
Nb3 Sn超電導線を用いた永久電流スイッチに比べ
て、その動作温度が高くなって熱容量が大きくなり、同
じエネルギの印加に対し永久電流スイッチの温度が上昇
しにくくなるので、機械的な振動等の撹乱の印加に対し
てクエンチされ難くなる。
The operating temperature of the permanent current switch is higher than that of a permanent current switch using an NbTi or Nb 3 Sn superconducting wire which is used based on a known cooling temperature of liquid helium, and the heat capacity is larger. As a result, the temperature of the permanent current switch hardly rises when the same energy is applied, so that it is hard to be quenched by the application of disturbance such as mechanical vibration.

【0014】さらに、永久電流スイッチをオフ状態に
し、超電導電流リードを介して超電導マグネットを励磁
するとき、永久電流スイッチの両端には励磁時の電圧が
印加されてジュール発熱を生じるが、冷凍機の高温側冷
凍ステージに永久電流スイッチを設置するようにすれ
ば、低温側冷凍ステージに永久電流スイッチを設置する
場合に比べて、高温側冷凍ステージにおける冷凍能力が
高いため、そのジュール発熱分の冷却を行うことが格段
に容易になる。
Further, when the permanent current switch is turned off to excite the superconducting magnet through the superconducting current lead, the voltage at the time of excitation is applied to both ends of the permanent current switch, and Joule heat is generated. If a permanent current switch is installed on the high-temperature side refrigeration stage, compared with the case where a permanent current switch is installed on the low-temperature side refrigeration stage, the refrigeration capacity of the high-temperature side refrigeration stage is higher, so cooling of the Joule heat is reduced. It is much easier to do.

【0015】この他に、超電導コイルを低温側冷凍ステ
ージに設置し、永久電流スイッチを高温側冷凍ステージ
に設置するというように、それらを離して設置している
ため、超電導コイルの漏れ磁場が永久電流スイッチに影
響を及ぼすことを軽減でき、磁場印加時に臨界電流が低
下するような材料を永久電流スイッチに使用できるよう
になって、材料選択の範囲が広くなる。
In addition, since the superconducting coil is installed on the low-temperature side refrigeration stage and the permanent current switch is installed on the high-temperature side refrigeration stage, the leakage magnetic field of the superconducting coil is permanent. The influence on the current switch can be reduced, and a material whose critical current decreases when a magnetic field is applied can be used for the permanent current switch, and the range of material selection can be widened.

【0016】次に、前記第2の手段によれば、3段以上
の冷凍ステージを有し、永久電流モード運転の超電導マ
グネット装置において、各冷凍ステージには、その冷凍
ステージの動作温度よりも臨界温度が高い超電導材料か
らなる超電導コイルまたは永久電流スイッチを配置し、
隣接する各冷凍ステージ間には、高温側冷凍ステージの
動作温度よりも臨界温度が高い超電導材料からなる電流
リードを配置するようにしている。
Next, according to the second means, in a superconducting magnet device having three or more refrigerating stages and operating in a persistent current mode, each refrigerating stage is more critical than the operating temperature of the refrigerating stage. A superconducting coil or permanent current switch made of superconducting material with high temperature is arranged,
Current leads made of a superconducting material having a critical temperature higher than the operating temperature of the high-temperature side refrigeration stage are arranged between adjacent refrigeration stages.

【0017】このため、前記第1の手段で得られた作用
を、3段以上の冷凍ステージを有する超電導マグネット
装置においても同様に得ることが可能になる。
Therefore, the effect obtained by the first means can be obtained in a superconducting magnet device having three or more refrigerating stages.

【0018】なお、前記第1及び第2の手段の双方にお
いて、室温部と高温側冷凍ステージとの間に配置される
電流リードを、永久電流モード運転に設定した後で、高
温側冷凍ステージの取付部または途中で切り離せるよう
な着脱式のものにすれば、前記電流リードを通して高温
側冷凍ステージへ流入される熱による温度上昇を低減す
ることができ、この場合に、前記電流リードにおける高
温側冷凍ステージの取付部を銅のブロック等からなる熱
容量の大きい物体で構成すれば、前記電流リードを通し
て高温側冷凍ステージへ流入される熱による温度上昇を
さらに抑制することができる。
In both of the first and second means, after the current lead disposed between the room temperature part and the high-temperature side refrigeration stage is set to the permanent current mode operation, the operation of the high-temperature side refrigeration stage is started. With a detachable type that can be detached at the mounting portion or in the middle, it is possible to reduce a temperature rise due to heat flowing into the high-temperature side refrigeration stage through the current lead. If the mounting portion of the refrigeration stage is formed of an object having a large heat capacity, such as a copper block, the temperature rise due to the heat flowing into the high-temperature refrigeration stage through the current lead can be further suppressed.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は、本発明に係わる冷凍機付超電導マ
グネット装置の第1の実施例の構成を示す断面構成図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a first embodiment of a superconducting magnet device with a refrigerator according to the present invention.

【0021】図1において、1はGM冷凍機、2は高温
側冷凍ステージ、3は低温側冷凍ステージ、4は超電導
コイル、5は超電導電流リード、6は永久電流スイッ
チ、7は電流リード、8は取付部、9は熱シールド板、
10は真空容器、11はウイルソンシール、12はコン
プレッサである。
In FIG. 1, 1 is a GM refrigerator, 2 is a high-temperature refrigeration stage, 3 is a low-temperature refrigeration stage, 4 is a superconducting coil, 5 is a superconducting current lead, 6 is a permanent current switch, 7 is a current lead, 8 Is a mounting part, 9 is a heat shield plate,
10 is a vacuum vessel, 11 is a Wilson seal, and 12 is a compressor.

【0022】そして、GM冷凍機1は、真空容器10の
外側に取付けられ、コンプレッサ12に連結される。G
M冷凍機1の冷凍出力は、真空容器10内に配置されて
いる高温側冷凍ステージ2及び低温側冷凍ステージ3を
冷却するように構成され、真空容器10内に液体ヘリウ
ムは挿入されていないものである。超電導コイル4は、
NbTiからなり、低温側冷凍ステージ3に対して電気
的に絶縁され、かつ、熱的に良く接触するように配置さ
れる。永久電流スイッチ6は、Tl−1223酸化物超
電導体からなり、高温側冷凍ステージ2に対して電気的
に絶縁され、かつ、熱的に良く接触するように配置され
る。超電導電流リード5は、Bi−2223酸化物超電
導体のバルク材の両端に銅製の電極を半田付けしたもの
からなり、一端部が超電導コイル4の電極に半田付けさ
れ、他端部が永久電流スイッチ6の電極に半田付けされ
る。この場合、一端部は、低温側冷凍ステージ3に対し
て電気的に絶縁され、かつ、熱的に良く接触するよう
に、低温側冷凍ステージ3に機械的にしっかり固定さ
れ、他端部は、高温側冷凍ステージ2に対して電気的に
絶縁され、熱的にできるだけ良く接触するようにしてい
るが、超電導電流リード5に応力が掛からないようにす
るため、高温側冷凍ステージ2に機械的にしっかりと固
定しない構成にしている。
The GM refrigerator 1 is mounted outside the vacuum vessel 10 and connected to the compressor 12. G
The refrigeration output of the M refrigerator 1 is configured to cool the high-temperature side refrigeration stage 2 and the low-temperature side refrigeration stage 3 disposed in the vacuum vessel 10, and no liquid helium is inserted into the vacuum vessel 10. It is. The superconducting coil 4
It is made of NbTi and is arranged so as to be electrically insulated from the low-temperature refrigeration stage 3 and to make good thermal contact. The permanent current switch 6 is made of a Tl-1223 oxide superconductor, is electrically insulated from the high-temperature side refrigeration stage 2, and is disposed so as to be in good thermal contact. The superconducting current lead 5 is formed by soldering copper electrodes to both ends of a bulk material of the Bi-2223 oxide superconductor, one end of which is soldered to the electrode of the superconducting coil 4 and the other end of which is a permanent current switch. 6 is soldered to the electrodes. In this case, one end is electrically insulated from the low-temperature refrigeration stage 3 and is mechanically firmly fixed to the low-temperature refrigeration stage 3 so as to make good thermal contact. Although it is electrically insulated from the high-temperature side refrigeration stage 2 and is in thermal contact with the refrigeration stage 2 as much as possible, the high-temperature side refrigeration stage 2 is mechanically The structure is not fixed firmly.

【0023】また、真空容器10の外側の室温部と高温
側冷凍ステージ2との間には、常電導特性の電流リード
7を接続配置し、この電流リード7の高温側冷凍ステー
ジ2側に取付部8を設け、この部分を着脱式にしてい
る。取付部8は、熱伝導度が高く、熱容量の大きい物
体、例えば、銅等のブロックで構成し、電流リード7の
通電時に取付部8の温度が上昇しにくいようにしてい
る。なお、電流リード7を取付部8から引き抜くとき
に、真空容器10の真空度が低下するのを防ぐため、電
流リード7におけるフランジ部の取付治具は、O−リン
グを設けたウィルソン・シール11で構成している。
A current lead 7 having normal conduction characteristics is connected between the room temperature portion outside the vacuum vessel 10 and the high-temperature side refrigeration stage 2, and is attached to the high-temperature side refrigeration stage 2 side of the current lead 7. A part 8 is provided, and this part is detachable. The mounting portion 8 is made of an object having a high thermal conductivity and a large heat capacity, for example, a block made of copper or the like, so that the temperature of the mounting portion 8 does not easily rise when the current lead 7 is energized. In order to prevent the degree of vacuum of the vacuum vessel 10 from being lowered when the current lead 7 is pulled out from the mounting portion 8, the mounting jig for the flange portion of the current lead 7 is a Wilson seal 11 provided with an O-ring. It consists of.

【0024】さらに、超電導コイル4は、図示していな
い銅製のブロックによって覆い、この銅製のブロックの
固定伝導により低温側冷凍ステージ3の冷凍温度に速や
かに達するように構成している。熱シールド板9は、高
温側冷凍ステージ2に取付けられ、低温側冷凍ステージ
3、超電導コイル4、超電導電流リード5、永久電流ス
イッチ6をそれぞれ覆い、熱侵入量をできるだけ小さく
するようにしている。なお、真空容器10は、動作時に
内部が真空に保たれている。
Further, the superconducting coil 4 is covered with a copper block (not shown), and is configured to quickly reach the refrigeration temperature of the low-temperature refrigeration stage 3 by the fixed conduction of the copper block. The heat shield plate 9 is attached to the high-temperature refrigeration stage 2 and covers the low-temperature refrigeration stage 3, the superconducting coil 4, the superconducting current lead 5, and the permanent current switch 6, respectively, so as to minimize the amount of heat penetration. The inside of the vacuum vessel 10 is kept in a vacuum during operation.

【0025】次いで、図2は、第1の実施例における電
気的回路を示す回路構成図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an electric circuit according to the first embodiment.

【0026】図2において、6hはヒータ巻線、13は
励磁用電源、14はスイッチであり、その他、図1に示
された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付けてい
る。
In FIG. 2, 6h is a heater winding, 13 is an excitation power source, 14 is a switch, and other components that are the same as those shown in FIG.

【0027】そして、励磁用電源13の出力は、電流リ
ード7を介して高温側冷凍ステージ2に配置された永久
電流スイッチ6に供給され、同時に、超電導電流リード
5を介して低温側冷凍ステージ3に配置された超電導コ
イル4に供給される。なお、ヒータ巻線6hは、永久電
流スイッチ6を超電導状態と常電導状態との間で切り換
えるもので、ヒータ巻線6hの非駆動時に永久電流スイ
ッチ6が超電導状態にスイッチされ、一方、ヒータ巻線
6hの駆動時に永久電流スイッチ6が常電導状態にスイ
ッチされる。
The output of the excitation power supply 13 is supplied to the permanent current switch 6 arranged on the high-temperature refrigeration stage 2 via the current lead 7, and at the same time, the low-temperature refrigeration stage 3 is supplied via the superconducting current lead 5. Is supplied to the superconducting coil 4 arranged in the first position. The heater winding 6h switches the permanent current switch 6 between the superconducting state and the normal conducting state. When the heater winding 6h is not driven, the permanent current switch 6 is switched to the superconducting state. When the line 6h is driven, the permanent current switch 6 is switched to the normal conduction state.

【0028】ここで、第1の実施例における動作、即
ち、その運転手順について説明すると、次のとおりであ
る。
Here, the operation in the first embodiment, that is, its operation procedure will be described as follows.

【0029】まず、真空容器10に真空排気装置を取り
付け、真空容器10の内部を真空排気する。次に、この
真空排気が完了すると、GM冷凍機1を運転させ、高温
側冷凍ステージ2及び低温側冷凍ステージ3を冷却させ
る。この冷却の間に、高温側冷凍ステージ2、低温側冷
凍ステージ3、超電導コイル4、電流リード5及び永久
電流スイッチ6等の各部の温度をモニタし、各部が所定
の温度にまで冷却完了されたことを確認する。この各部
の冷却完了が確認されると、ヒータ巻線6hを駆動し
て、永久電流スイッチ6をオフ状態にする。続いて、ス
イッチ14を投入して励磁用電源13の出力を超電導コ
イル4に供給し、超電導コイル4に流れる励磁電流が所
定電流値に達したとき、その電流値を保持させる。次い
で、ヒータ巻線6hを非駆動にし、永久電流スイッチ6
をオン状態に変化させる。次に、励磁用電源13の出力
電流値を前記所定電流値からゼロになるまで低下させ
る。ここで、励磁用電源13の出力電流値がゼロになっ
たことが確認されたとき、電流リード7を取付部8から
引き抜く。
First, a vacuum exhaust device is attached to the vacuum vessel 10, and the inside of the vacuum vessel 10 is evacuated. Next, when the evacuation is completed, the GM refrigerator 1 is operated to cool the high-temperature refrigeration stage 2 and the low-temperature refrigeration stage 3. During this cooling, the temperature of each part such as the high-temperature side refrigeration stage 2, the low-temperature side refrigeration stage 3, the superconducting coil 4, the current lead 5, the permanent current switch 6, etc. was monitored, and each part was cooled to a predetermined temperature. Make sure that When the completion of cooling of each part is confirmed, the heater winding 6h is driven to turn off the permanent current switch 6. Subsequently, the switch 14 is turned on to supply the output of the exciting power supply 13 to the superconducting coil 4, and when the exciting current flowing through the superconducting coil 4 reaches a predetermined current value, the current value is held. Next, the heater winding 6h is deactivated, and the permanent current switch 6 is turned off.
Is turned on. Next, the output current value of the excitation power supply 13 is reduced from the predetermined current value to zero. Here, when it is confirmed that the output current value of the excitation power supply 13 has become zero, the current lead 7 is pulled out from the mounting portion 8.

【0030】以上の手順を経ることによって、この冷凍
機付超電導マグネット装置は、GM冷凍機1の運転電力
に基づく冷凍能力だけで、高温側冷凍ステージ2及び低
温側冷凍ステージ3等を冷却させ、それにより超電導コ
イル4を永久電流モードに保持することができる。
Through the above procedure, the superconducting magnet device with a refrigerator cools the high-temperature side refrigerating stage 2 and the low-temperature side refrigerating stage 3 only by the refrigerating capacity based on the operating power of the GM refrigerator 1. Thereby, superconducting coil 4 can be maintained in the permanent current mode.

【0031】この場合、永久電流スイッチ6を、Tl−
1223酸化物超電導体によって構成した場合には、永
久電流スイッチ6を用いない場合に比べて、定常的な通
電電流を高くすることが可能になる。
In this case, the permanent current switch 6 is set to Tl−
In the case of using the 1223 oxide superconductor, it is possible to increase the steady-state conduction current as compared with the case where the permanent current switch 6 is not used.

【0032】続いて、図3は、本発明に係わる冷凍機付
超電導マグネット装置の第2の実施例の構成を示す断面
構成図であって、3段の冷凍ステージを備えた例を示す
ものである。
FIG. 3 is a sectional view showing the construction of a second embodiment of the superconducting magnet device with a refrigerator according to the present invention, and shows an example having three stages of refrigeration stages. is there.

【0033】図3において、15は最低温側冷凍ステー
ジであり、その他、図1に示された構成要素と同じ構成
要素には同じ符号を付けている。
In FIG. 3, reference numeral 15 denotes a lowest-temperature side refrigeration stage, and other components that are the same as those shown in FIG.

【0034】そして、この第2の実施例は、低温側冷凍
ステージ3に配置された超電導コイル4の内側に最低温
側冷凍ステージ15を別途配置したもので、最低温側冷
凍ステージ15に対して電気的に絶縁され、かつ、熱的
に良く接触するように配置された小型の超電導コイル4
が最低温側冷凍ステージ15に配置される。この場合
に、内側の印加磁場の高い小型の超電導コイル4は、最
低温側冷凍ステージ15によって冷却され、その外側の
超電導コイル4は、低温側冷凍ステージ3によって冷却
される。
In the second embodiment, the lowest-temperature side refrigeration stage 15 is separately disposed inside the superconducting coil 4 disposed on the low-temperature-side refrigeration stage 3. A small superconducting coil 4 which is electrically insulated and arranged in good thermal contact
Is disposed on the lowest-temperature refrigeration stage 15. In this case, the small superconducting coil 4 having a high applied magnetic field on the inner side is cooled by the lowest temperature freezing stage 15, and the outer superconducting coil 4 on the outside thereof is cooled by the low temperature side freezing stage 3.

【0035】続く、図4は、第2の実施例における電気
的回路を示す回路構成図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an electric circuit according to the second embodiment.

【0036】図4において、図3に示された構成要素と
同じ構成要素には同じ符号を付けている。
In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

【0037】そして、低温側冷凍ステージ3に配置され
た超電導コイル4及び最低温側冷凍ステージ15に配置
された超電導コイル4は、超電導電流リード5を介して
直列接続されており、ここでも、励磁用電源13の出力
は、電流リード7を介して高温側冷凍ステージ2に配置
された永久電流スイッチ6に供給されるとともに、超電
導電流リード5を介して直列接続された低温側冷凍ステ
ージ3に配置された超電導コイル4及び最低温側冷凍ス
テージ15に配置された超電導コイル4の双方に供給さ
れる。
The superconducting coil 4 arranged on the low-temperature refrigeration stage 3 and the superconducting coil 4 arranged on the lowest-temperature refrigeration stage 15 are connected in series via a superconducting current lead 5, and here, too, are excited. The output of the power supply 13 is supplied to the permanent current switch 6 disposed on the high-temperature refrigeration stage 2 via the current lead 7 and is disposed on the low-temperature refrigeration stage 3 connected in series via the superconducting current lead 5. The supplied superconducting coil 4 and the superconducting coil 4 arranged on the lowest temperature refrigeration stage 15 are both supplied.

【0038】また、前記構成による第2の実施例の動作
は、本質的に前述の第2の実施例の動作と殆んど同じで
あるので、この第2の実施例についての動作説明は、省
略する。
The operation of the second embodiment having the above-described configuration is essentially the same as the operation of the second embodiment. Therefore, the operation of the second embodiment will be described. Omitted.

【0039】次に、図5は、第2の実施例における電気
的回路において、クエンチ時の保護機能を有する第1の
回路例を示す回路構成図である。
Next, FIG. 5 is a circuit diagram showing a first example of an electric circuit according to the second embodiment, which has a protection function at the time of quenching.

【0040】図5において、16は保護抵抗、17はダ
イオードであり、その他、図4に示された構成要素と同
じ構成要素には同じ符号を付けている。
In FIG. 5, reference numeral 16 denotes a protection resistor, reference numeral 17 denotes a diode, and other components identical to those shown in FIG.

【0041】そして、保護抵抗16とダイオード17
は、電気的に直列接続され、いずれも高温側冷凍ステー
ジ2に配置される。また、保護抵抗16とダイオード1
7の直列接続回路は、電気的に永久電流スイッチ6に並
列接続される。
The protection resistor 16 and the diode 17
Are electrically connected in series, and both are arranged on the high-temperature side refrigeration stage 2. The protection resistor 16 and the diode 1
7 are electrically connected in parallel to the permanent current switch 6.

【0042】この第1の回路例の動作は、保護抵抗16
とダイオード17の直列接続回路を永久電流スイッチ6
に並列接続したことにより、クエンチ時の保護を達成す
ることができる他は、図4に示された回路構成図の動作
と同じであるので、この第1の回路例についての動作説
明は省略する。
The operation of the first circuit example is as follows.
And the diode 17 in series with the permanent current switch 6
Since the operation is the same as the operation of the circuit configuration diagram shown in FIG. 4 except that protection during quenching can be achieved by connecting in parallel, the operation description of the first circuit example is omitted. .

【0043】続いて、図6は、第1の実施例における電
気的回路において、2つの超電導コイルを設け、それら
に各別の電流を通流させる第2の回路例を示す回路構成
図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a second circuit example in which two superconducting coils are provided in the electric circuit according to the first embodiment and different currents flow therethrough. .

【0044】図6において、4a、4bは第1、第2の
超電導コイル、5a、5b、5cは第1、第2、第3の
超電導電流リード、6a、6bは第1、第2の永久電流
スイッチ、7a、7b、7cは第1、第2、第3の電流
リード、13a、13bは第1、第2の励磁用電源、1
4a、14bは第1、第2のスイッチ、16a、16b
は第1、第2の保護抵抗、17a、17bは第1、第2
のダイオードであり、その他、図2に示された構成要素
と同じ構成要素には同じ符号を付けている。
In FIG. 6, reference numerals 4a and 4b denote first and second superconducting coils, 5a, 5b and 5c denote first, second and third superconducting current leads, and 6a and 6b denote first and second permanent coils. Current switches, 7a, 7b, 7c are first, second, and third current leads; 13a, 13b are first and second excitation power supplies;
4a and 14b are first and second switches, 16a and 16b
Are the first and second protection resistors, and 17a and 17b are the first and second protection resistors.
And the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

【0045】そして、第1の超電導コイル4a、第1、
第2の超電導電流リード5a、5b、第1の永久電流ス
イッチ7a、第1、第2の電流リード7a、7b、第1
の励磁用電源13a、第1のスイッチ14a、第1の保
護抵抗16a、第1のダイオード17aからなる第1の
回路は、第1の実施例の電気的回路に、第1の保護抵抗
16aと第1のダイオード17aを付加したものに相当
し、この場合、第1の保護抵抗16aと第1のダイオー
ド17aは、電気的に直列接続されてともに高温側冷凍
ステージ2に配置され、かつ、この直列接続回路は電気
的に第1の永久電流スイッチ6aに並列接続された構成
を有するものである。また、第2の超電導コイル4b、
第2、第3の超電導電流リード5b、5c、第2の永久
電流スイッチ7b、第2、第3の電流リード7b、7
c、第2の励磁用電源13b、第2のスイッチ14b、
第2の保護抵抗16b、第2のダイオード17bからな
る第2の回路は、同様に、第1の実施例の電気的回路
に、第2の保護抵抗16bと第2のダイオード17bを
付加したものに相当し、この場合も、第2の保護抵抗1
6bと第2のダイオード17bは、電気的に直列接続さ
れてともに高温側冷凍ステージ2に配置され、かつ、こ
の直列接続回路は電気的に第2の永久電流スイッチ6b
に並列接続された構成を有している。さらに、前記第1
の回路と前記第2の回路は、第2の電流リード7b及び
第2の超電導電流リード5bを共有し、互いに電気的に
結合するように組み合わされている。
Then, the first superconducting coil 4a, the first,
Second superconducting current leads 5a, 5b, first permanent current switch 7a, first and second current leads 7a, 7b, first
The first circuit including the excitation power supply 13a, the first switch 14a, the first protection resistor 16a, and the first diode 17a is the same as the electrical circuit of the first embodiment except that the first protection resistor 16a In this case, the first protection resistor 16a and the first diode 17a are electrically connected in series and both are arranged on the high-temperature side refrigeration stage 2, and The series connection circuit has a configuration electrically connected in parallel to the first permanent current switch 6a. Also, the second superconducting coil 4b,
Second and third superconducting current leads 5b and 5c, second permanent current switch 7b, second and third current leads 7b and 7
c, a second excitation power supply 13b, a second switch 14b,
Similarly, the second circuit including the second protection resistor 16b and the second diode 17b is obtained by adding the second protection resistor 16b and the second diode 17b to the electric circuit of the first embodiment. In this case as well, the second protection resistor 1
6b and the second diode 17b are electrically connected in series and arranged together on the high-temperature side refrigeration stage 2, and this series connection circuit electrically connects the second permanent current switch 6b
Are connected in parallel. Further, the first
And the second circuit share the second current lead 7b and the second superconducting current lead 5b and are combined to be electrically coupled to each other.

【0046】かかる構成による第2の回路例の動作は、
第1のスイッチ14aと第2のスイッチ14bが投入さ
れたとき、第1の回路、第2の回路を流れる電流、即
ち、第1の超電導コイル4a、第2の超電導コイル4b
に流れる電流値をそれぞれ異ならせることができる点、
及び、第1の回路、第2の回路の双方においてクエンチ
時の保護を達成することができる点で、第1の実施例に
おける電気的回路の動作と異なっているが、その他の点
は、第1の実施例における電気的回路の動作と同じであ
る。そして、この動作は、当該技術分野の者にとっては
明らかであるので、第2の回路例についてもこれ以上の
動作説明は省略する。
The operation of the second circuit example having such a configuration is as follows.
When the first switch 14a and the second switch 14b are turned on, the current flowing through the first circuit and the second circuit, that is, the first superconducting coil 4a and the second superconducting coil 4b
That the value of the current flowing through the
The operation differs from the operation of the electric circuit in the first embodiment in that the protection during quenching can be achieved in both the first circuit and the second circuit. The operation is the same as that of the electric circuit in the first embodiment. Since this operation is apparent to those skilled in the art, further description of the operation of the second circuit example will be omitted.

【0047】次に、図7は、第2の実施例における電気
的回路において、2つの超電導コイルを設け、それらに
各別の電流を通流させる第3の回路例を示す回路構成図
である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a third circuit example in which two superconducting coils are provided in the electric circuit according to the second embodiment and different currents flow therethrough. .

【0048】図7において、4c、4dは第1、第2の
超電導コイル、5d、5e、5fは第1、第2、第3の
超電導電流リード、6c、6dは第1、第2の永久電流
スイッチ、7d、7e、7fは第1、第2、第3の電流
リード、13c、13dは第1、第2の励磁用電源、1
4c、14dは第1、第2のスイッチ、16c、16d
は第1、第2の保護抵抗、17c、17dは第1、第2
のダイオードであり、その他、図4に示された構成要素
と同じ構成要素には同じ符号を付けている。
In FIG. 7, 4c and 4d denote first and second superconducting coils, 5d, 5e and 5f denote first, second and third superconducting current leads, and 6c and 6d denote first and second permanent current leads. Current switches, 7d, 7e, 7f are first, second, and third current leads; 13c, 13d are first and second excitation power supplies;
4c and 14d are first and second switches, 16c and 16d
Are first and second protection resistors, and 17c and 17d are first and second protection resistors.
And the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

【0049】そして、第1の超電導コイル4c、第1、
第2の超電導電流リード5d、5e、第1の永久電流ス
イッチ7c、第1、第2の電流リード7d、7e、第1
の励磁用電源13c、第1のスイッチ14c、第1の保
護抵抗16c、第1のダイオード17cを含んだ回路部
分は、第1の回路を構成し、この第1の回路における第
1の保護抵抗16cと第1のダイオード17cは、電気
的に直列接続されてともに高温側冷凍ステージ2に配置
され、かつ、この直列接続回路は電気的に第1の永久電
流スイッチ6cに並列接続された構成になっている。ま
た、第2の超電導コイル4d、第2、第3の超電導電流
リード5e、5f、第2の永久電流スイッチ7d、第
2、第3の電流リード7e、7f、第2の励磁用電源1
3d、第2のスイッチ14d、第2の保護抵抗16d、
第2のダイオード17dは、第2の回路を構成し、同様
に、この第2の回路における第2の保護抵抗16dと第
2のダイオード17dは、電気的に直列接続されてとも
に高温側冷凍ステージ2に配置され、かつ、この直列接
続回路は電気的に第2の永久電流スイッチ6dに並列接
続された構成になっている。さらに、前記第1の回路と
前記第2の回路は、第2の電流リード7e及び第2の超
電導電流リード5eを共有し、互いに電気的に結合する
ように組み合わされている。
Then, the first superconducting coil 4c, the first,
Second superconducting current leads 5d, 5e, first permanent current switch 7c, first and second current leads 7d, 7e, first
The circuit portion including the excitation power supply 13c, the first switch 14c, the first protection resistor 16c, and the first diode 17c constitutes a first circuit, and the first protection resistor in the first circuit 16c and the first diode 17c are electrically connected in series and arranged together on the high-temperature side refrigeration stage 2, and this series connection circuit is electrically connected in parallel to the first permanent current switch 6c. Has become. The second superconducting coil 4d, the second and third superconducting current leads 5e and 5f, the second permanent current switch 7d, the second and third current leads 7e and 7f, and the second excitation power supply 1
3d, a second switch 14d, a second protection resistor 16d,
The second diode 17d constitutes a second circuit. Similarly, the second protection resistor 16d and the second diode 17d in the second circuit are electrically connected in series and both are connected to the high-temperature refrigeration stage. 2 and the series connection circuit is electrically connected in parallel to the second permanent current switch 6d. Further, the first circuit and the second circuit share a second current lead 7e and a second superconducting current lead 5e and are combined so as to be electrically coupled to each other.

【0050】かかる構成による第3の回路例の動作につ
いても、第1のスイッチ14cと第2のスイッチ14d
が投入されたとき、第1の回路、第2の回路を流れる電
流、即ち、第1の超電導コイル4c、第2の超電導コイ
ル4dに流れる電流値をそれぞれ異ならせることができ
る点、及び、第1の回路、第2の回路の双方においてク
エンチ時の保護を達成することができる点で、前記第1
の回路例の動作と異なっているが、その他の点は、第1
の回路例の動作と同じである。そして、その動作は、当
該技術分野の者にとっては明らかであるので、第3の回
路例についてもこれ以上の動作説明は省略する。
The operation of the third circuit example having such a configuration also includes the first switch 14c and the second switch 14d.
Is applied, the current flowing through the first circuit and the second circuit, that is, the value of the current flowing through the first superconducting coil 4c and the current flowing through the second superconducting coil 4d can be different from each other. The first circuit is characterized in that the protection during quench can be achieved in both the first circuit and the second circuit.
Is different from the operation of the circuit example of FIG.
The operation is the same as that of the circuit example of FIG. Since the operation is obvious to those skilled in the art, further description of the operation of the third circuit example will be omitted.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、冷凍機付超電導マグネ
ット装置における永久電流モード運転時に、永久電流ス
イッチの設置により、超電導コイルが発生する定磁場の
時間的安定性を向上させることができ、動作時の電力量
の削減等を図ることもできるという効果がある。
According to the present invention, the time stability of the constant magnetic field generated by the superconducting coil can be improved by installing the permanent current switch during the operation in the permanent current mode in the superconducting magnet device with a refrigerator. There is an effect that the amount of electric power during operation can be reduced.

【0052】また、本発明によれば、永久電流スイッチ
は、既知の液体ヘリウムの冷却温度の基で用いられるN
bTiまたはNb3 Sn超電導線を用いた永久電流スイ
ッチに比べて、その動作温度が高くなって熱容量が大き
く、同じエネルギの印加に対し永久電流スイッチの温度
が上昇しにくくいので、機械的な振動等の撹乱の印加に
対してクエンチされ難いという効果がある。
Also in accordance with the present invention, a persistent current switch is used which operates at a known liquid helium cooling temperature.
As compared with a permanent current switch using a bTi or Nb 3 Sn superconducting wire, the operating temperature is higher and the heat capacity is larger, and the temperature of the permanent current switch is less likely to rise for the same energy application. Has the effect of being hardly quenched by the application of disturbance such as

【0053】さらに、本発明によれば、永久電流スイッ
チをオフ状態にし、超電導電流リードを介して超電導マ
グネットを励磁するとき、永久電流スイッチの両端に励
磁時の電圧が印加されてジュール発熱を生じるが、冷凍
機の高温側冷凍ステージに永久電流スイッチを設置して
いるので、低温側冷凍ステージに永久電流スイッチを設
置する場合に比べて、高温側冷凍ステージにおける冷凍
能力が高いため、そのジュール発熱分の冷却を行うこと
が格段に容易になるという効果がある。
Further, according to the present invention, when the permanent current switch is turned off and the superconducting magnet is excited via the superconducting current lead, a voltage at the time of the excitation is applied to both ends of the permanent current switch to generate Joule heat. However, since the permanent current switch is installed on the high-temperature side refrigeration stage of the refrigerator, the refrigeration capacity of the high-temperature side refrigeration stage is higher than when a permanent current switch is installed on the low-temperature side refrigeration stage. There is an effect that cooling for a minute is significantly easier.

【0054】この他にも、本発明によれば、超電導コイ
ルを低温側冷凍ステージに設置し、永久電流スイッチを
高温側冷凍ステージに設置するというように、それらを
離して設置しているため、超電導コイルの漏れ磁場が永
久電流スイッチに影響を及ぼすことを軽減でき、磁場印
加時に臨界電流が低下するような材料を永久電流スイッ
チに使用できるようになって、材料選択の範囲が広くな
るという効果もある。
In addition, according to the present invention, since the superconducting coils are installed on the low-temperature refrigeration stage and the permanent current switches are installed on the high-temperature refrigeration stage, they are separated from each other. The effect that the leakage magnetic field of the superconducting coil affects the permanent current switch can be reduced, and a material that reduces the critical current when a magnetic field is applied can be used for the permanent current switch, thereby expanding the range of material selection. There is also.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる冷凍機付超電導マグネット装置
の第1の実施例の構成を示す断面構成図である。
FIG. 1 is a sectional configuration diagram showing a configuration of a first embodiment of a superconducting magnet device with a refrigerator according to the present invention.

【図2】図1に図示の第1の実施例における電気的回路
を示す回路構成図である。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing an electric circuit in the first embodiment shown in FIG.

【図3】本発明に係わる冷凍機付超電導マグネット装置
の第2の実施例の構成を示す断面構成図である。
FIG. 3 is a sectional configuration diagram showing a configuration of a second embodiment of the superconducting magnet device with a refrigerator according to the present invention.

【図4】図3に図示の第2の実施例における電気的回路
を示す回路構成図である。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing an electric circuit in the second embodiment shown in FIG.

【図5】図3に図示の第2の実施例における電気的回路
において、クエンチ時の保護機能を有する第1の回路例
を示す回路構成図である。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a first circuit example having a protection function at the time of quench in the electric circuit in the second embodiment shown in FIG. 3;

【図6】図2に図示の第1の実施例における電気的回路
において、2つの超電導コイルに各別の電流を通流させ
る第2の回路例を示す回路構成図である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a second circuit example in which different currents flow through two superconducting coils in the electric circuit according to the first embodiment shown in FIG. 2;

【図7】図5に図示の第2の実施例における電気的回路
において、2つの超電導コイルに各別の電流を通流させ
る第3の回路例を示す回路構成図である。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a third circuit example in which different currents flow through two superconducting coils in the electric circuit according to the second embodiment shown in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GM冷凍機 2 高温側冷凍ステージ 3 低温側冷凍ステージ 4 超電導コイル 4a、4c 第1の超電導コイル 4b、4d 第2の超電導コイル 5 超電導電流リード 5a、5d 第1の超電導電流リード 5b、5e 第2の超電導電流リード 5c、5f 第3の超電導電流リード 6 永久電流スイッチ 6a、6c 第1の永久電流スイッチ 6b、6d 第2の永久電流スイッチ 6h ヒータ巻線 7 電流リード 7a、7d 第1の電流リード 7b、7e 第2の電流リード 7c、7f 第3の電流リード 8 取付部 9 熱シールド板 10 真空容器 11 ウイルソンシール 12 コンプレッサ 13 励磁用電源 13a、13c 第1の励磁用電源 13b、13d 第2の励磁用電源 14 スイッチ 14a、14c 第1のスイッチ 14b、14d 第2のスイッチ 15 最低温側冷凍ステージ 16 保護抵抗 16a、16c 第1の保護抵抗 16b、16d 第2の保護抵抗 17 ダイオード 17a、17c 第1のダイオード 17b、17d 第2のダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 GM refrigerator 2 High temperature side refrigerating stage 3 Low temperature side refrigerating stage 4 Superconducting coil 4a, 4c First superconducting coil 4b, 4d Second superconducting coil 5 Superconducting current lead 5a, 5d First superconducting current lead 5b, 5e 2 superconducting current lead 5c, 5f third superconducting current lead 6 permanent current switch 6a, 6c first permanent current switch 6b, 6d second permanent current switch 6h heater winding 7 current lead 7a, 7d first current Leads 7b, 7e Second current lead 7c, 7f Third current lead 8 Mounting part 9 Heat shield plate 10 Vacuum container 11 Wilson seal 12 Compressor 13 Excitation power supply 13a, 13c First excitation power supply 13b, 13d Second Excitation power supply 14 Switches 14a, 14c First switches 14b, 14d Second switches Pitch 15 coldest side refrigeration stage 16 protection resistor 16a, 16c first protection resistor 16b, 16d second protection resistor 17 diodes 17a, 17c first diode 17b, 17d second diode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 6/00 ZAA ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01F 6/00 ZAA

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2段の冷凍ステージを有し、これら冷凍
ステージを冷凍機によって冷却し、超電導コイルを永久
電流モード駆動する冷凍機付超電導マグネット装置にお
いて、高温側冷凍ステージには、前記高温側冷凍ステー
ジの動作温度よりも臨界温度の高い超電導材料からなる
永久電流スイッチを配置し、低温側冷凍ステージには、
前記低温側冷凍ステージの動作温度よりも臨界温度が高
い超電導材料からなる超電導コイルを配置し、前記永久
電流スイッチと前記超電導コイルとの間には、前記高温
側冷凍ステージの動作温度よりも臨界温度が高い超電導
材料からなる電流リードを配置したことを特徴とする冷
凍機付超電導マグネット装置。
1. A superconducting magnet device with a refrigerator having two refrigerating stages, wherein the refrigerating stages are cooled by a refrigerating machine, and a superconducting coil is driven in a permanent current mode. A permanent current switch made of a superconducting material whose critical temperature is higher than the operating temperature of the refrigeration stage is arranged.
A superconducting coil made of a superconducting material having a critical temperature higher than the operating temperature of the low-temperature refrigeration stage is disposed, and a critical temperature higher than the operating temperature of the high-temperature refrigeration stage is provided between the permanent current switch and the superconducting coil. A superconducting magnet device with a refrigerator, wherein a current lead made of a superconducting material having a high weight is arranged.
【請求項2】 少なくとも3段の冷凍ステージを有し、
これら冷凍ステージが冷凍機によって冷却し、超電導コ
イルを永久電流モード駆動する冷凍機付超電導マグネッ
ト装置において、各冷凍ステージには、その冷凍ステー
ジの動作温度よりも臨界温度が高い超電導材料からなる
超電導コイルまたは永久電流スイッチを配置し、隣接す
る各冷凍ステージ間には、高温側冷凍ステージの動作温
度よりも臨界温度が高い超電導材料からなる電流リード
を配置したことを特徴とする冷凍機付超電導マグネット
装置。
2. It has at least three freezing stages,
In the superconducting magnet device with a refrigerator, in which these refrigeration stages are cooled by a refrigerator and the superconducting coils are driven in a permanent current mode, each refrigeration stage has a superconducting coil made of a superconducting material having a critical temperature higher than the operating temperature of the refrigeration stage. Alternatively, a permanent current switch is arranged, and a current lead made of a superconducting material having a critical temperature higher than the operating temperature of the high-temperature side refrigeration stage is arranged between adjacent refrigeration stages, wherein the superconducting magnet device with a refrigerator is characterized in that: .
【請求項3】 前記電流リードは、酸化物超電導体から
なることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載
の冷凍機付超電導マグネット装置。
3. The superconducting magnet device with a refrigerator according to claim 1, wherein the current lead is made of an oxide superconductor.
【請求項4】 前記高温側冷凍ステージに配置される超
電導コイルに並列に保護抵抗とダイオードの直列回路を
接続し、この保護抵抗を前記高温側冷凍ステージに配置
したことを特徴とする請求項1乃至3に記載の冷凍機付
超電導マグネット装置。
4. A high-temperature refrigeration stage, wherein a series circuit of a protection resistor and a diode is connected in parallel with a superconducting coil disposed on the high-temperature refrigeration stage, and the protection resistor is disposed on the high-temperature refrigeration stage. 4. The superconducting magnet device with a refrigerator according to any one of items 3 to 3.
【請求項5】 前記高温側冷凍ステージは、室温部との
間に接続される電流リードを有し、この電流リードは前
記高温側冷凍ステージとの接続部分が着脱式になってい
ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の
冷凍機付超電導マグネット装置。
5. The high-temperature side refrigeration stage has a current lead connected between the high-temperature side refrigeration stage and a room temperature portion, and a connection portion of the current lead to the high-temperature side refrigeration stage is detachable. The superconducting magnet device with a refrigerator according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記電流リードと前記高温側冷凍ステー
ジとの接続部分は、銅のブロック等の熱容量の大きな物
体で構成されていることを特徴とする請求項5に記載の
冷凍機付超電導マグネット装置。
6. The superconducting magnet with a refrigerator according to claim 5, wherein a connection portion between the current lead and the high-temperature side refrigeration stage is made of an object having a large heat capacity such as a copper block. apparatus.
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