JPH03235306A - Superconducting coil cooling device - Google Patents

Superconducting coil cooling device

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Publication number
JPH03235306A
JPH03235306A JP2031751A JP3175190A JPH03235306A JP H03235306 A JPH03235306 A JP H03235306A JP 2031751 A JP2031751 A JP 2031751A JP 3175190 A JP3175190 A JP 3175190A JP H03235306 A JPH03235306 A JP H03235306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
helium
cryogen
superconducting coil
port
Prior art date
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Pending
Application number
JP2031751A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Kikuchi
賢一 菊地
Kenji Kodama
健二 児玉
Takeo Nemoto
武夫 根本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP2031751A priority Critical patent/JPH03235306A/en
Publication of JPH03235306A publication Critical patent/JPH03235306A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent air from entering from the outside by providing a pipe, or the like leading to a gas port, etc., with a gas introduction means for refrigerant gas supply. CONSTITUTION:A vacuum vessel 3 surrounds a helium vessel 2 which is a refrigerant vessel to contain a superconducting coil 1 and a refrigerant liquid helium 20. The discharge pipe 41, leading to a gas port 22a and a current port 22b, of this vessel 3 is provided with gas introduction means such as a gas introduction pipe 43 for supplying the refrigerant helium gas, the same as liquid helium, an open/close valve, and others. Accordingly, when refrigerant gas is supplied by a gas supply means even at the time of opening of each port for supply of the refrigerant, the insertion/extraction of a current lead, the air entrance from the outside can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はNMR(Nuclear Magnetic 
Re5onance:核磁気共鳴)分析用超電導コイル
冷却装置に関し、特に、液体ヘリウム等の寒剤の充填や
超電導コイルの励磁に使用する電流リードの挿抜の際に
装置内に空気が侵入するのを防止した超電導コイル冷却
装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is directed to NMR (Nuclear Magnetic
Regarding superconducting coil cooling devices for Re5onance (Nuclear Magnetic Resonance) analysis, we have developed a superconducting coil cooling device that prevents air from entering the device when filling with cryogen such as liquid helium or inserting and removing current leads used to excite superconducting coils. This invention relates to a coil cooling device.

〔従来の技術] 従来の超電導コイル冷却装置として、例えば、第2図に
示されるものがあり、超電導コイル1とこれを4.2に
付近の温度に保つ液体ヘリウム20がドーナソツ状のヘ
リウム槽2に収容され、このヘリウム槽2は液体窒素等
を有するドーナツツ状のシールド槽(図示せず)の内部
に収容され、さらにこれらは、スタンド5によって所定
の場所に固定されたドーナッツ状の真空槽4の内部に真
空状態で収められている。ヘリウム槽2は真空槽3と一
体化し、液体ヘリウム20の充填時に使用するトランス
ファチューブの挿入が行われるヘリウムボート22aと
、超電導コイル1を励磁するときにコネクタ11に接続
される電流リードの挿入路となる電流ポート22bおよ
びヘリウム管21a、21bを介して真空槽3の上方固
定部に一体的に吊下されている。ヘリウムポート22a
、および電流ポート22bの上部には、それぞれウィル
ソンシールと称されるシール部23a、23bが設けら
れており、通常、これらに封止栓24a、24bが挿入
されて封止された状態になっている。ヘリウムポート2
2aと電流ポート22 bは連結管4によって連結され
ており、連結管4の略中央付近ニハ、0.05kgf/
cm2G程度の圧力で開放するり−ク弁42を先端に備
えた放出管41が連結管4と一体的に設けられている。
[Prior Art] For example, there is a conventional superconducting coil cooling device as shown in FIG. This helium tank 2 is housed inside a donut-shaped shield tank (not shown) containing liquid nitrogen or the like, and these are further connected to a donut-shaped vacuum tank 4 fixed in a predetermined place by a stand 5. It is housed inside in a vacuum state. The helium tank 2 is integrated with the vacuum tank 3, and includes a helium boat 22a into which a transfer tube used when filling with liquid helium 20 is inserted, and an insertion path for a current lead connected to the connector 11 when exciting the superconducting coil 1. It is integrally suspended from the upper fixed part of the vacuum chamber 3 via the current port 22b and the helium tubes 21a and 21b. helium port 22a
, and the upper part of the current port 22b are provided with seal portions 23a and 23b called Wilson seals, respectively, and sealing plugs 24a and 24b are normally inserted into these to seal them. There is. helium port 2
2a and the current port 22b are connected by a connecting pipe 4, and a current of 0.05 kgf/
A discharge pipe 41 is provided integrally with the connecting pipe 4 and has a leak valve 42 at its tip that opens at a pressure of about cm2G.

以上の構成において、核磁気共鳴分析を行う場合、真空
槽3の内筒内側部分に形成された常温空間(常温ボア)
の内孔3Aに試料を入れ、コネクタ11に接続された外
部室11.(図示せず)によってコイルlを励磁する。
In the above configuration, when performing nuclear magnetic resonance analysis, a room temperature space (normal temperature bore) formed inside the inner cylinder of the vacuum chamber 3 is used.
A sample is put into the inner hole 3A of the outer chamber 11. which is connected to the connector 11. (not shown) to energize the coil l.

一方、液体ヘリウム2oの減量により、ヘリウム槽2に
液体ヘリウムを充填する場合、シール部23aから封止
栓24aを抜いて、ここから液体ヘリウムを充填するた
めのトランスファチューブを、その先端がヘリウム槽2
に届くまで挿入することによって行う。
On the other hand, when filling the helium tank 2 with liquid helium due to a reduction in the amount of liquid helium 2o, remove the sealing plug 24a from the sealing part 23a, and insert a transfer tube for filling liquid helium from there with its tip end in the helium tank. 2
This is done by inserting it until it reaches.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、従来の超電導コイル冷却装置によると、断熱性
が極めて高く、液体ヘリウムの蒸発量が約0.011 
/時(カス量に換算すルト、約o、1i7分)と極めて
少量であるため、封止栓24a、24bを開放した場合
に外部に排出されるヘリウムガスの流量は極めて小さい
。このため、液体ヘリウムの充填、あるいはコネクタ1
1に接続される電流リードの挿抜等の目的で封止栓24
a、24bを開放した場合、たとえすばやく作業したと
してもヘリウムガスより比重が重い外部の空気(窒素ガ
ス、酸素ガス、水蒸気等)がヘリウムボー) 22 a
、あるいは電流ポート22bから侵入してしまい、内部
のヘリウム管21a、21bやヘリウム槽2の上部に氷
結が生じてしまう。通常、NMR分析用超電導コイル冷
却装置は、特に異常がない限り5〜10年以上連続して
運転され、その間ヘリウム槽2も常に4.2に付近の温
度に維持されているため、−度侵入して氷となった空気
は、決して外部へ排出されることはなく、前述した目的
で封止栓24a、24bを開放する毎に僅かに侵入した
空気によって次第に氷結が大きくなり、トランスファチ
ューブの挿入ができなくなったり、あるいは最悪の場合
には、ヘリウム管21a、21bを完全に塞いでしまっ
たり、コネクタ11に生じた氷結によって電流リードと
の接続(嵌合)が困難、あるいは不可能になるという不
都合がある。
However, according to conventional superconducting coil cooling devices, the insulation properties are extremely high, and the amount of evaporation of liquid helium is approximately 0.011.
Since the amount of helium gas is extremely small at 1/hour (rut in terms of waste amount, approximately o, 1i7 minutes), the flow rate of helium gas discharged to the outside when the sealing plugs 24a and 24b are opened is extremely small. For this reason, filling with liquid helium or connector 1
The sealing plug 24 is used for the purpose of insertion and removal of the current lead connected to 1.
If a and 24b are opened, even if you work quickly, the outside air (nitrogen gas, oxygen gas, water vapor, etc.), which has a higher specific gravity than helium gas, will become helium gas (22 a)
Otherwise, it may enter through the current port 22b, causing ice to form on the internal helium tubes 21a, 21b and the upper part of the helium tank 2. Normally, a superconducting coil cooling device for NMR analysis is operated continuously for 5 to 10 years or more unless there are any abnormalities, and during that time the helium tank 2 is always maintained at a temperature around 4.2 degrees, so The air that has turned into ice is never discharged to the outside, and each time the sealing plugs 24a and 24b are opened for the above-mentioned purpose, the small amount of air that enters causes the ice to become larger, and it becomes difficult to insert the transfer tube. In the worst case scenario, the helium tubes 21a and 21b may be completely blocked, or ice may form on the connector 11, making connection (fitting) with the current lead difficult or impossible. There is an inconvenience.

従って、本発明の目的は寒剤の供給、あるいは超電導コ
イル用の電流リードの挿抜等の目的によってポートを開
放したときに、外部から空気が侵入するのを防止するこ
とができる超電導コイル冷却装置を提供することである
Therefore, an object of the present invention is to provide a superconducting coil cooling device that can prevent air from entering from the outside when a port is opened for the purpose of supplying a cryogen or inserting or removing a current lead for a superconducting coil. It is to be.

〔課題を解決するための手段] 本発明は以上述べた目的を実現するため、ガスポート、
電流ポートに通じる管の適宜の位置に、寒剤の蒸発ガス
と同一の寒剤ガスを供給するガス導入手段を設けた超電
導コイル冷却装置を提供するものである。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a gas port,
A superconducting coil cooling device is provided in which a gas introducing means for supplying the same cryogen gas as the evaporated gas of the cryogen is provided at an appropriate position of a tube leading to a current port.

即ち、本発明の超電導コイル冷却装置は、液体ヘリウム
等の寒剤が収容される寒剤槽が吊下され、前記寒剤槽に
寒剤の供給、あるいは寒剤の蒸発ガスの排出を行う供給
排出管の適宜の位置に前記蒸発ガスと同一の寒剤ガスを
供給するガス導入手段が設けられている。このガス導入
手段は、例えば、前記供給排出管から分岐するように設
けられたガス導入管と、該導入管を開閉する開閉弁によ
って構成され、前記ガス導入管にガス配管を施し、開閉
弁を開放することにより、供給排出管に寒剤ガスを供給
できる構成を有している。また、複数のポートが連結管
によって連結された超電導コイル冷却装置においては、
前記連結管にガス導入手段を設けても良い。このような
構成では、ガス導入手段によって供給された寒剤ガスに
よって前記供給排出管および前記寒剤槽の内部圧力を高
めることができ、寒剤の供給、あるいは超電導コイルの
励磁に使用する電流リードの挿抜等の目的によって供給
排出管を開放しても、寒剤ガスの排出によって空気の侵
入を防止することができる。このため、空気の侵入によ
る装置内の氷結を防止することができ、信頼性等を向上
させることができる。
That is, in the superconducting coil cooling device of the present invention, a cryogen tank containing a cryogen such as liquid helium is suspended, and an appropriate supply/discharge pipe for supplying the cryogen to the cryogen tank or discharging evaporated gas of the cryogen is provided. A gas introducing means for supplying the same cryogen gas as the evaporated gas is provided at the position. This gas introduction means is composed of, for example, a gas introduction pipe provided so as to branch from the supply/discharge pipe, and an on-off valve that opens and closes the introduction pipe. It has a configuration that allows cryogen gas to be supplied to the supply/discharge pipe by opening it. In addition, in a superconducting coil cooling device in which multiple ports are connected by connecting pipes,
A gas introduction means may be provided in the connecting pipe. In such a configuration, the internal pressure of the supply/discharge pipe and the cryogen tank can be increased by the cryogen gas supplied by the gas introduction means, and the current lead used for supplying the cryogen or excitation of the superconducting coil can be inserted or removed. Even if the supply/discharge pipe is opened for this purpose, the intrusion of air can be prevented by discharging the cryogen gas. Therefore, it is possible to prevent freezing inside the device due to air infiltration, and improve reliability and the like.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の超電導コイル冷却装置を詳細に説明する
Hereinafter, the superconducting coil cooling device of the present invention will be explained in detail.

第1図は本発明の一実施例を示し、第2図と同一の部分
には同一の引用数字、符号を付したので重複する説明は
省略するが、連結管4の略中央付近から上部に突出した
放出管41の側方に開閉弁44を備えたガス導入管43
が設けられている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and the same parts as in FIG. Gas introduction pipe 43 equipped with an on-off valve 44 on the side of the protruding discharge pipe 41
is provided.

この構成において、ヘリウム槽2に液体ヘリウムの充填
を行う場合、まず、ガス導入管43にガス供給間(図示
せず)を接続し、封止栓24aを開放する前に開閉弁4
4を開放してヘリウムガスを装置内(連結管4、ヘリウ
ムポート22a、電流ポート22b、ヘリウム管21a
、21bの各内部)に供給し、リーク弁42が大きく開
かない程度に装置内の圧力を高める。この状態で、封止
栓24aを開放し、液体ヘリウムを充填する作業の準備
を行う。ガス導入管43から供給されたヘリウムガスは
、ヘリウムボート22aの上端部を通り、開放状態にな
っているシール部23aより外部に放出される。このと
き、ヘリウムガスの流量を10〜15i!、/分程度以
上にしておけば、シール部23aから放出されるガスの
流れが十分になり、外部から空気が侵入するのを防くこ
とができる。トランスファチューブを用いて所定の作業
を行い、液体ヘリウム充填後、封止栓24aをシール部
23aに嵌入して開閉弁44を閉しる。
In this configuration, when filling the helium tank 2 with liquid helium, first connect the gas supply pipe (not shown) to the gas introduction pipe 43, and before opening the sealing plug 24a,
4 to release helium gas into the device (connecting pipe 4, helium port 22a, current port 22b, helium pipe 21a
, 21b), and the pressure inside the device is increased to such an extent that the leak valve 42 does not open wide. In this state, the sealing plug 24a is opened and preparations are made for filling liquid helium. The helium gas supplied from the gas introduction pipe 43 passes through the upper end of the helium boat 22a and is released to the outside from the open seal portion 23a. At this time, the flow rate of helium gas is set to 10~15i! ,/minute or more, the flow of gas released from the seal portion 23a becomes sufficient and air can be prevented from entering from the outside. A predetermined operation is performed using the transfer tube, and after filling with liquid helium, the sealing plug 24a is fitted into the seal portion 23a to close the on-off valve 44.

これによって液体ヘリウムの充填作業が終了する。This completes the liquid helium filling operation.

また、コネクタ11の接続作業時にもガス導入管43か
らヘリウムガスを供給しながら行えば、装置内に空気を
侵入させることなく電流リードの挿抜を行うことができ
る。
Further, if helium gas is supplied from the gas introduction pipe 43 during the connection work of the connector 11, the current lead can be inserted and removed without allowing air to enter the device.

このように、液体ヘリウムの充填時や電流リードの挿抜
時に、ガス導入管43からヘリウムガスを供給すること
により、それぞれ開放したシール部23a、23bがら
空気が侵入することがなくなり、ヘリウム管21a、2
1b、コネクタ11、ヘリウム槽2の上部等の氷結を無
くすことができる。
In this way, by supplying helium gas from the gas introduction tube 43 when filling with liquid helium or when inserting/extracting the current lead, air does not enter into the open seal portions 23a, 23b, respectively, and the helium tubes 21a, 2
1b, the connector 11, the upper part of the helium tank 2, etc. can be prevented from freezing.

また、以上の実施例では、ガス導入管43を連結管4の
放出管41に取り付けているが、これに限定されるもの
ではなく、連結管を使用せず、ヘリウムボート22a、
22bにそれぞれ単独に2個、取り付けても良い。また
、開閉弁44は常時閉じていて寒剤ガスの供給時に開く
構成であれば、その構成を限定するものではない。
Further, in the above embodiment, the gas introduction pipe 43 is attached to the discharge pipe 41 of the connecting pipe 4, but the invention is not limited to this, and instead of using the connecting pipe, the helium boat 22a,
Two pieces may be individually attached to 22b. Further, the structure of the on-off valve 44 is not limited as long as it is always closed and opens when cryogen gas is supplied.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した通り、本発明の超電導コイル冷却装置によ
ると、ガスポート、電流ボートに通じる管の適宜の位置
に、寒剤の蒸発ガスと同一の寒剤ガスを供給するガス導
入手段を設けたため、寒剤の供給、あるいは電流リード
の挿抜等の目的によって各ポートを開放したとき、外部
から空気が侵入するのを防ぐことができ、装置内での氷
結を防止することができる。
As explained above, according to the superconducting coil cooling device of the present invention, gas introduction means for supplying the same cryogen gas as the evaporated gas of the cryogen is provided at appropriate positions of the gas port and the pipe leading to the current boat. When each port is opened for the purpose of supplying current, inserting and removing current leads, etc., it is possible to prevent air from entering from the outside, and it is possible to prevent freezing inside the device.

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

第1図は本発明の一実施例を示す説明図、第2図は従来
の超電導コイル冷却装置を示す説明図。 符号の説明 1−−−−−−・−・・−[tlコイル 2−−−・・
・・・・−・−・ヘリウム槽3A・・・−一−−−−−
−−−−・内孔    3・−・・・・・・・・・−・
−真空槽4−−・・−・−・・一連結管    5・−
−−−−−−−−−・・・・スタンド11− ・・・−
・・・・・コネクタ 20−−−−−−−−・−液体ヘリウム21a、21 
b−−−−一一一一一一一ヘリウム管22 a−一・−
−一−−−−−−−ヘリウムポート22 b−−m−・
−・・−−−−一電流ボート23a、23 b−−−−
−−−−−−−−−−−シール部24a、24 b −
−−−−−−−−−−一封止栓41〜−−−−・−・−
−−−−一放出管    4243・−・・・−・・・
−ガス導入管  44−−−−−−・リーク弁 開閉弁
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a conventional superconducting coil cooling device. Explanation of symbols 1--------・--[tl coil 2-----...
......--Helium tank 3A...--1---
−−−−・Inner hole 3・−・・・・・・・・・・−・
−Vacuum chamber 4−−・−・−・Series of tubes 5・−
−−−−−−−−−・・・・Stand 11− ・・・−
・・・・・・Connector 20------------Liquid helium 21a, 21
b---111111 helium tube 22 a-1・-
-1------Helium port 22 b---m-・
------One current boat 23a, 23b----
-----------Seal parts 24a, 24b -
−−−−−−−−−−One sealing plug 41~−−−−・−・−
-----One discharge tube 4243・------
-Gas introduction pipe 44--Leak valve on/off valve

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)超電導コイルと寒剤を収容する寒剤槽と、その外
周において前記寒剤槽を真空状態で包囲する真空槽とを
備え、前記寒剤槽に前記寒剤の供給を行う供給管が設け
られた超電導コイル冷却装置において、 前記供給管に、前記寒剤の蒸発ガスと同一の寒剤ガスを
供給するガス導入手段を設けたことを特徴とする超電導
コイル冷却装置。
(1) A superconducting coil comprising a superconducting coil and a cryogen tank containing a cryogen, and a vacuum tank surrounding the cryogen tank in a vacuum state on its outer periphery, and a supply pipe for supplying the cryogen to the cryogen tank. A superconducting coil cooling device, characterized in that the supply pipe is provided with a gas introducing means for supplying the same cryogen gas as the evaporated gas of the cryogen.
(2)前記ガス導入手段は、複数の前記供給管を連結し
た連結管に設けられている請求項第1項記載の超電導コ
イル冷却装置。
(2) The superconducting coil cooling device according to claim 1, wherein the gas introducing means is provided in a connecting pipe connecting a plurality of the supply pipes.
JP2031751A 1990-02-13 1990-02-13 Superconducting coil cooling device Pending JPH03235306A (en)

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