JPH04212401A - Superconducting magnet - Google Patents

Superconducting magnet

Info

Publication number
JPH04212401A
JPH04212401A JP3031145A JP3114591A JPH04212401A JP H04212401 A JPH04212401 A JP H04212401A JP 3031145 A JP3031145 A JP 3031145A JP 3114591 A JP3114591 A JP 3114591A JP H04212401 A JPH04212401 A JP H04212401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cool
heat transfer
transfer rod
current lead
heat
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.)
Pending
Application number
JP3031145A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Takita
滝田 清
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Publication of JPH04212401A publication Critical patent/JPH04212401A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To shorten the time necessary for cooling-down, without changing the capacity of a refrigerator, by installing a heat transfer rod for cooling-down composed of good conductor wherein one tip exists outside a vacuum vessel and the other tip reaches the inside of a cryogenic vessel. CONSTITUTION:Heat, which has traveled a protruding part higher than an upper flange 10C of a heat transfer rod 17 for cooling-down and flanges 10B, 10C and permeated from a vacuum vessel 3, travels the rod type part of the heat transfer rod 17, reaches the lower end portion, and heats liquid helium in contact with the lower end of the rod. At the same time, the heat travels connectors inserted in connector holes 30A, reaches a superconducting coil 1, and heats the liquid helium in contact with them. The heat transfer rod for cooling-down is made of good conductor like copper or aluminum having large thermal conductivity, and its shape size is made to coincide almost with that of a current lead 9.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は超電導核磁気共鳴装置
に使用されるマグネットのように、永久電流モードで運
転される超電導マグネット、特に超電導コイルを超電導
状態が維持される極低温にまで冷却するクールダウン時
に使用するクールダウン用伝熱棒又は電流リードに関す
る。
[Industrial Application Field] This invention cools a superconducting magnet operated in persistent current mode, such as a magnet used in a superconducting nuclear magnetic resonance apparatus, particularly a superconducting coil, to an extremely low temperature where the superconducting state is maintained. This invention relates to a cool-down heat transfer rod or current lead used during cool-down.

【0002】0002

【従来の技術】超電導核磁気共鳴装置に用いられる超電
導マグネットは、超電導コイルが極低温に冷却されて超
電導が定常的に維持される状態になった後に、別に設け
られている直流電源に接続されて電圧が印加され電流が
供給されるいわゆる励磁が行われる。超電導コイルに流
れる電流は印加電圧と超電導コイルのインダクタンスか
ら決まる上昇速度で増大してゆくが、所定の電流値にな
ったところで超電導コイルと同じ極低温容器に内蔵され
ている永久電流スイッチを短絡して電流が半永久的に流
れ続けるいわゆる永久電流モード状態にされる。超電導
マグネットはこの永久電流モードの状態で運転使用され
る。
[Prior Art] A superconducting magnet used in a superconducting nuclear magnetic resonance apparatus is connected to a separate DC power source after the superconducting coil is cooled to an extremely low temperature and the superconductivity is maintained steadily. So-called excitation is performed in which a voltage is applied and a current is supplied. The current flowing through the superconducting coil increases at a rising rate determined by the applied voltage and the inductance of the superconducting coil, but when the current reaches a predetermined value, a persistent current switch built in the same cryogenic container as the superconducting coil is short-circuited. The device is placed in a so-called persistent current mode in which current continues to flow semi-permanently. A superconducting magnet is operated in this persistent current mode.

【0003】図3は超電導マグネットの断面図である。 この図において、超電導マグネットは略円筒状をしてい
てその対称軸は図の中央部の水平線になる。上の断面図
には円筒状に突出したサービスポート100の断面図も
図示してある。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a superconducting magnet. In this figure, the superconducting magnet has a substantially cylindrical shape, and its axis of symmetry is the horizontal line in the center of the figure. The above cross-sectional view also shows a cross-sectional view of the service port 100 which projects into a cylindrical shape.

【0004】超電導マグネットの外側は真空容器3にな
っており、その中に外側から順次第1の熱シールド、第
2の熱シールド及び超電導コイル1を収納する極低温容
器2が設けられている。サービスポート100には真空
容器3の外部と極低温容器2との間をつなげる連結管7
が設けられていて放圧弁8又は図示しないバルブを介し
て極低温容器2と真空容器3の外部の大気とが連通した
構成になっている。連結管7は途中で第1の熱シールド
4、第2の熱シールド5をそれぞれ貫通しており、それ
ぞれの貫通部で連結管7に設けられているフランジと機
械的に支持されるとともに熱的に連結されている。連結
管7は熱伝導率の小さなステンレス製であるとともに、
真空容器3、第1の熱シールド4、第2の熱シールド5
及び極低温容器2との間をそれぞれ連結する部分には図
に波形で示す蛇腹部が設けられていて連結管7を介して
熱伝導するときの熱抵抗を大きくした断熱部を有する構
成が採用されている。極低温容器2の内部は連結管7を
介して大気とつながっているのでこれらのその内部は大
気と同じ1気圧である。一方、真空容器3の内部は真空
に保持されて魔法瓶と同じ効果によって断熱効果を向上
させてあるので、連通管7は真空に対して耐えるだけの
機械的強度を持つものでもある。
[0004] The outside of the superconducting magnet is a vacuum container 3, in which a cryogenic container 2 is provided which houses a first heat shield, a second heat shield, and a superconducting coil 1 in order from the outside. A connecting pipe 7 connecting the outside of the vacuum container 3 and the cryogenic container 2 is connected to the service port 100.
The structure is such that the cryogenic container 2 and the atmosphere outside the vacuum container 3 communicate with each other via a pressure relief valve 8 or a valve (not shown). The connecting pipe 7 passes through the first heat shield 4 and the second heat shield 5 on the way, and is mechanically supported and thermally connected to the flange provided on the connecting pipe 7 at each penetration part. is connected to. The connecting pipe 7 is made of stainless steel with low thermal conductivity, and
Vacuum container 3, first heat shield 4, second heat shield 5
A configuration is adopted in which bellows parts shown in the waveforms in the figure are provided at the connecting parts with the cryogenic container 2 and the cryogenic container 2, respectively, and have a heat insulating part that increases the thermal resistance when heat is conducted through the connecting pipe 7. has been done. Since the inside of the cryogenic container 2 is connected to the atmosphere via the connecting pipe 7, the inside thereof is at 1 atmosphere, the same as the atmosphere. On the other hand, since the inside of the vacuum container 3 is maintained in a vacuum to improve the heat insulation effect by the same effect as a thermos flask, the communication tube 7 also has sufficient mechanical strength to withstand the vacuum.

【0005】極低温容器2には液体ヘリウムが封入され
ていて超電導コイル1はこの液体ヘリウムに浸されて約
4Kの極低温が保持されている。第1の熱シールド4、
第2の熱シールド5は冷凍機6で冷却されることによっ
てそれぞれ約80K、約20Kに保持される。このよう
に真空容器3と極低温容器2との間に2層の熱シールド
4,5を設けることによって外部からの主にふく射によ
る熱侵入を低減して液体ヘリウムの蒸発量を極小にして
高価なヘリウムの消費を抑制する構成が採用されている
[0005] Liquid helium is sealed in the cryogenic container 2, and the superconducting coil 1 is immersed in this liquid helium to maintain a cryogenic temperature of about 4K. first heat shield 4,
The second heat shield 5 is maintained at approximately 80K and approximately 20K by being cooled by the refrigerator 6, respectively. By providing two layers of heat shields 4 and 5 between the vacuum container 3 and the cryogenic container 2 in this way, heat intrusion from the outside, mainly due to radiation, is reduced and the amount of evaporation of liquid helium is minimized, making it more expensive. A configuration that suppresses helium consumption is adopted.

【0006】図3は励磁時の電流リード9が設置された
状態を示してある。励磁が完了して永久電流モードにな
ったときにはこの電流リード9は不用になるので取り外
される。電流リード9と超電導コイル1との接続は後述
するように低温接続部31で行われる。
FIG. 3 shows the current lead 9 installed during excitation. When excitation is completed and the permanent current mode is entered, this current lead 9 is no longer needed and is removed. The connection between the current lead 9 and the superconducting coil 1 is performed at a low temperature connection part 31, as will be described later.

【0007】運転状態で液体ヘリウムが蒸発して生成し
たヘリウムガスは連結管7内を上昇して図示しないバル
ブから大気中に放出される。放出しないで回収される場
合もある。超電導コイル1が何らかの理由で突然常電導
状態になるいわゆるクエンチは超電導コイルにとって避
けられない現象であるが、そのときには極低温容器2中
の液体ヘリウムが急速に蒸発して内圧が上昇するので、
これを避けるために放圧弁8が設けられていて、一定の
内圧以上になると動作してクエンチによって生じた大量
のヘリウムガスはこの放圧弁8から大気中に放出される
[0007] During operation, the liquid helium evaporates and the helium gas generated rises in the connecting pipe 7 and is discharged into the atmosphere from a valve (not shown). In some cases, it is collected without being released. The so-called quench, in which the superconducting coil 1 suddenly becomes normal conductive for some reason, is an unavoidable phenomenon for superconducting coils, but at that time, the liquid helium in the cryogenic container 2 rapidly evaporates and the internal pressure increases.
In order to avoid this, a pressure relief valve 8 is provided, which operates when the internal pressure exceeds a certain level, and a large amount of helium gas generated by quenching is released from the pressure relief valve 8 into the atmosphere.

【0008】図4は従来の電流リードの断面図である。 この図において、電流リード9には外円筒25とその内
部を通る往復導体としての2本の導体22が設けられて
おり、超電導コイル1と接続される下部の低温接続部3
1は支持絶縁物27、コネクタ導体28、コネクタ穴3
0及びガイドピン30からなっている。導体22の図の
上部は図示しない端子によって直流電源に接続され、下
部は低温接続部31のコネクタ導体28に電気的につな
がっていて、コネクタ穴30に超電導コイル1の図示し
ないコタネクタが挿入されることによって超電導コイル
1が直流電源と電気的に接続される。2本のコネクタ導
体28と外円筒25とは支持絶縁物27によって互いに
絶縁されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional current lead. In this figure, the current lead 9 is provided with an outer cylinder 25 and two conductors 22 as reciprocating conductors passing through the outer cylinder 25, and a lower low-temperature connection part 3 connected to the superconducting coil 1.
1 is a support insulator 27, a connector conductor 28, and a connector hole 3
0 and a guide pin 30. The upper part of the conductor 22 in the diagram is connected to a DC power source by a terminal (not shown), and the lower part is electrically connected to the connector conductor 28 of the low-temperature connection part 31, and a connector (not shown) of the superconducting coil 1 is inserted into the connector hole 30. As a result, the superconducting coil 1 is electrically connected to a DC power source. The two connector conductors 28 and the outer cylinder 25 are insulated from each other by a support insulator 27.

【0009】電流リード9にはフランジ10Aが設けら
れていてこのフランジ10Aが真空容器3に設けられい
るフランジ10Bとボルト締めされることによって真空
容器3に固定される。また、外円筒25の下部にはヘリ
ウムガス穴23が同じ高さ位置に数箇所設けられていて
連結管7から外円筒23内にヘリウムガスが導かれて導
体22が冷却される。導体22に電流が流れて発熱する
励磁時には連結管7内のヘリウムガスを大気に放出する
バルブは閉じられいて液体ヘリウムが蒸発して生成した
ヘリウムガスは全て電流リード9内を通って上部の排気
口16を通って大気に放出される。
The current lead 9 is provided with a flange 10A, and the flange 10A is fixed to the vacuum container 3 by being bolted to a flange 10B provided on the vacuum container 3. Further, several helium gas holes 23 are provided at the same height in the lower part of the outer cylinder 25, and helium gas is guided into the outer cylinder 23 from the connecting pipe 7 to cool the conductor 22. During excitation, when current flows through the conductor 22 and generates heat, the valve that releases the helium gas in the connecting tube 7 to the atmosphere is closed, and all the helium gas generated by evaporation of liquid helium passes through the current lead 9 and is exhausted to the upper part. It is discharged to the atmosphere through the port 16.

【0010】ところで、超電導コイル1並びに第1、第
2の熱シールド4,5を運転状態の温度に冷却する作業
のことをクールダウンと呼ばれているが、このクールダ
ウンのときには第1と第2の熱シールド4,5は主に冷
凍機6によって冷却される。侵入熱によって液体ヘリウ
ムガスが蒸発して生成されたヘリウムガスが連結管7内
を上昇する過程で連結管7を介して冷却される作用も幾
らかはあるが、ヘリウムガス量が僅かなのでこの作用は
余り期待できないのが実際である。
[0010] Incidentally, the operation of cooling the superconducting coil 1 and the first and second heat shields 4 and 5 to the operating temperature is called cool-down. The heat shields 4 and 5 of No. 2 are mainly cooled by a refrigerator 6. There is some effect of the helium gas generated by evaporation of liquid helium gas due to the intrusion heat being cooled through the connecting pipe 7 as it rises in the connecting pipe 7, but this effect occurs because the amount of helium gas is small. In reality, we cannot expect much.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、クール
ダウンのときには、第1の熱シールド4を約80Kに、
第2の熱シールド5を約20Kにまで冷却するのは主と
して冷凍機6によるのであるが、冷凍機6の冷却性能は
これらの熱シールドの温度を維持するのに必要な冷凍性
能を基本にして設定されているので、それぞれの熱シー
ルド4,5を所定の温度にまで冷却するのに多大の時間
が必要となるという問題があり、クールダウンに要する
時間は数日を費やすというのが実際である。クールダウ
ンに要する時間を短縮するためには冷凍能力の大きな冷
凍機を採用すればよいが、冷凍機が高価になること、冷
凍機の寸法が増大して超電導マグネットに組み込むこと
が困難になるなどの実際上の問題が生じて採用するのは
困難である。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, during cool down, the first heat shield 4 is heated to about 80K.
It is mainly the refrigerator 6 that cools the second heat shield 5 to about 20K, but the cooling performance of the refrigerator 6 is based on the refrigeration performance necessary to maintain the temperature of these heat shields. The problem is that it takes a lot of time to cool down each of the heat shields 4 and 5 to a predetermined temperature, and in reality it takes several days to cool down the heat shields 4 and 5. be. In order to shorten the time required for cool-down, it is possible to use a refrigerator with a large cooling capacity, but the refrigerator becomes expensive and its size increases, making it difficult to incorporate it into a superconducting magnet. This method is difficult to adopt due to practical problems.

【0012】この発明の目的はこのような問題を解決し
、冷凍機の能力を変えることなくクールダウンに要する
時間を短縮することのできる超電導マグネットを提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a superconducting magnet that can solve these problems and shorten the time required for cool-down without changing the capacity of the refrigerator.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、内部が真空に保持される真空容
器、この真空容器に収納されて極低温に保持される極低
温容器、この極低温容器と前記真空容器との間を熱的に
シールドする第1と第2の2層の熱シールド、前記極低
温容器に収納される超電導コイル、前記真空容器の外と
前記極低温容器内とを前記第1と第2の熱シールドを貫
通して連通するとともに、前記真空容器、第1と第2の
熱シールド及び極低温容器の間にそれぞれ断熱部を有す
る連結管とからなり、前記超電導コイルを励磁する際に
外部電源に前記超電導コイルを電気的かつ着脱可能に接
続する電流リードを前記連結管の中に装着する超電導マ
グネットにおいて、クールダウン時に、一方の先端が前
記真空容器外にあり他方の先端が前記極低温容器内に達
する伝熱体よりなるクールダウン用伝熱棒を前記電流リ
ードの代わりに装着するものとし、また、クールダウン
用伝熱棒の真空容器への取付け部が、前記電流リードの
真空容器への取付け部と実質的に同一の形状であるもさ
のとし、また、クールダウン用伝熱棒の極低温容器側の
先端が、前記電流リードの超電導コイルとの接続部であ
る低温接続部と実質的に同一の形状であるものとし、又
は、外部から電力が供給されるヒータを電流リードの超
電導コイルとの接続部である低温接続部に設けて、クー
ルダウン時にクールダウン用伝熱棒の代わりにこの電流
リードを装着し前記ヒータで前記低温接続部を加熱する
ものとする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a vacuum container whose interior is kept in a vacuum, a cryogenic container housed in the vacuum container and kept at an extremely low temperature, A first and second two-layer heat shield for thermally shielding between the cryogenic container and the vacuum container, a superconducting coil housed in the cryogenic container, and the outside of the vacuum container and the cryogenic container. a connecting pipe that communicates with the inside through the first and second heat shields, and has a heat insulating section between the vacuum container, the first and second heat shields, and the cryogenic container, respectively; A superconducting magnet in which a current lead for electrically and removably connecting the superconducting coil to an external power supply when exciting the superconducting coil is installed in the connecting pipe, and one tip of the superconducting magnet is installed outside the vacuum vessel during cool-down. A cool-down heat transfer rod consisting of a heat transfer body located in the cryogenic container with the other end reaching into the cryogenic container shall be installed in place of the current lead, and the cool-down heat transfer rod shall be installed in the vacuum container. The part has substantially the same shape as the attachment part of the current lead to the vacuum vessel, and the tip of the cool-down heat transfer rod on the cryogenic vessel side is connected to the superconducting coil of the current lead. or a heater to which power is supplied from the outside is provided at the low temperature connection part which is the connection part with the superconducting coil of the current lead, During cool-down, this current lead is attached instead of the heat transfer rod for cool-down, and the low-temperature connection part is heated by the heater.

【0014】[0014]

【作用】この発明の構成において、クールダウン時に、
励磁時に連結管内に設けられ外部直流電源と超電導コイ
ルとを電気的に連結する電流リードの代わりに、一方の
先端が真空容器の外にあり他方の先端が極低温容器内に
達する良伝熱体よりなるクールダウン用伝熱棒を装着す
ることにより、このクールダウン用伝熱棒を通って極低
温容器内への熱侵入量が増大する。そのため極低温容器
に封入されている液体ヘリウムの蒸発量が増大して連結
管を通って外部に放出されるヘリウムガスの量が増加す
る。このヘリウムガスは連結管を冷却し連結管とそれぞ
れの熱シールドを接続するフランジなどを介して熱シー
ルドを冷却することになる。クールダウン用伝熱棒を設
けないときにはヘリウムガスの量が少ないためにこの冷
却効果は大きくはなかったのに対して、クールダウン用
伝熱棒を設けることにより冷却効果が増大することにな
る。また、クールダウン用伝熱棒の真空容器への取付け
部を電流リードの真空容器への取付け部と同一の構造に
することにより、クールダウン用伝熱棒の支持が確実に
なるとともに、真空容器との熱的結合が向上してクール
ダウン用伝熱棒からの熱侵入量が更に増大する。また、
クールダウン用伝熱棒の極低温容器側の先端を電流リー
ドの超電導コイルとの接続部と同一の構造にすることに
よりクールダウン用伝熱棒と超電導コイルとの熱結合が
向上することから液体ヘリウムの蒸発が更に促進される
。又は、外部から電力ガ供給されるヒータを電流リード
の超電導コイルとの接続部である低温接続部に設けて、
クールダウン時にクールダウン用伝熱棒の代わりにこの
電流リードを装着しヒータで低温接続部を加熱すること
によって、この低温接続部からの熱伝導によって超電導
コイル加熱されることになり、これらと接触する液体ヘ
リウムの蒸発が促進される。
[Operation] In the configuration of this invention, during cooldown,
Instead of a current lead that is installed in the connecting tube and electrically connects the external DC power supply and the superconducting coil during excitation, a good heat conductor is used that has one tip outside the vacuum vessel and the other tip that reaches inside the cryogenic vessel. By attaching the cool-down heat transfer rod, the amount of heat entering into the cryogenic container through the cool-down heat transfer rod increases. Therefore, the amount of evaporation of the liquid helium sealed in the cryogenic container increases, and the amount of helium gas released to the outside through the connecting pipe increases. This helium gas cools the connecting pipes and cools the heat shields through flanges connecting the connecting pipes and each heat shield. When the cool-down heat transfer rods were not provided, the cooling effect was not large because the amount of helium gas was small, whereas the cooling effect was increased by providing the cool-down heat transfer rods. In addition, by making the attachment part of the cool-down heat transfer rod to the vacuum vessel the same structure as the attachment part of the current lead to the vacuum vessel, the support of the cool-down heat transfer rod is ensured, and Thermal coupling between the cool-down heat transfer rods is improved and the amount of heat intrusion from the cool-down heat transfer rods is further increased. Also,
By making the tip of the cool-down heat transfer rod on the side of the cryogenic container the same structure as the connection part with the superconducting coil of the current lead, the thermal coupling between the cool-down heat transfer rod and the superconducting coil is improved. Evaporation of helium is further promoted. Alternatively, a heater that is supplied with power from an external source is provided at the low-temperature connection section where the current lead connects to the superconducting coil.
By attaching this current lead instead of the cool-down heat transfer rod during cool-down and heating the low-temperature connections with a heater, the superconducting coil will be heated by heat conduction from the low-temperature connections, and the superconducting coil will come into contact with these. The evaporation of liquid helium is accelerated.

【0015】[0015]

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。 図1はこの発明の第1の実施例を示すクールダウン用伝
熱棒の断面図である。この図において、クールダウン用
伝熱棒は銅又はアルミなどの熱伝導率の大きな良伝熱材
料からなっていて、図4の電流リードと形状寸法を殆ど
一致させた構成にしてある。すなわち、真空容器3との
接続部は電流リードのフランジ10Aと同じ寸法のフラ
ンジ10Cとし、棒の径は電流リード9の外円筒のそれ
に一致させ、電流リード9のコネクタ穴30と同じ寸法
のコネクタ穴30Aを設けてある。長さ方向寸法も合わ
せてある。異なるのは電流リード9には上部先端部に排
気口16が設けられているのに対してクールダウン用伝
熱棒17にはこれに相当する突出部がないことであり勿
論その必要がないからである。なお、フランジ10Cよ
り上の突出部も必ずしも必要ではない。
EXAMPLES The present invention will be explained below based on examples. FIG. 1 is a sectional view of a cool-down heat transfer rod showing a first embodiment of the present invention. In this figure, the cool-down heat transfer rod is made of a good heat transfer material with high thermal conductivity, such as copper or aluminum, and has a configuration that almost matches the current lead in FIG. 4 in shape and dimensions. That is, the connection part with the vacuum vessel 3 is a flange 10C having the same dimensions as the flange 10A of the current lead, the diameter of the rod is made to match that of the outer cylinder of the current lead 9, and the connector has the same dimensions as the connector hole 30 of the current lead 9. A hole 30A is provided. The lengthwise dimensions are also included. The difference is that the current lead 9 is provided with an exhaust port 16 at the top end, whereas the cool-down heat transfer rod 17 does not have a corresponding protrusion, and of course there is no need for it. It is. Note that the protruding portion above the flange 10C is not necessarily required.

【0016】クールダウン用伝熱棒17による外部から
極低温容器2への熱侵入は次の経路による。クールダウ
ン用伝熱棒17の上部のフランジ10Cより上の突出部
及びフランジ10B、10Cを伝わって真空容器3から
侵入した熱がクールダウン用伝熱棒17の棒状部を伝わ
って下端部に到達しこの部分に接触している図示しない
液体ヘリウムを加熱するとともに、コネクタ穴30Aに
挿入された図示しないコネクタを伝わって超電導コイル
1に伝わり、これらに接触する液体ヘリウムを加熱する
。加熱された液体ヘリウムは蒸発してヘリウムガスとな
り連結管7の中を上昇する。図3に示すように連結管7
には蛇腹部があり、外部から連結管7を伝わって侵入す
る熱を抑制しているが、途中で第1、第2の熱シールド
4,5とフランジを介して熱的に接しているので、前述
のヘリウムガスによってこの部分が冷却されこれがフラ
ンジを介してそれぞれ第1、第2の熱シールド4,5に
伝わって冷却することになる。前述のように従来の構成
ではヘリウムガスの流量が僅かであったのでこのような
第1、第2の熱シールド4,5に対する冷却効果も小さ
かったが、クールダウン用伝熱棒17を装着してクール
ダウンを行うことによってヘリウムガスの発生量が増大
するので、このヘリウムガスによる第1、第2の熱シー
ルド4,5の冷却効果が増大してクールダウンに要する
時間が短縮することになる。
Heat enters the cryogenic container 2 from the outside through the cool-down heat transfer rod 17 through the following route. The heat that enters from the vacuum container 3 through the protrusion above the flange 10C and the flanges 10B and 10C of the cool-down heat transfer rod 17 is transmitted through the rod-shaped portion of the cool-down heat transfer rod 17 and reaches the lower end. It heats the liquid helium (not shown) that is in contact with this portion, and also heats the liquid helium that is transmitted to the superconducting coil 1 through a connector (not shown) inserted into the connector hole 30A and comes into contact with them. The heated liquid helium evaporates and becomes helium gas, which rises in the connecting pipe 7. Connecting pipe 7 as shown in Figure 3
has a bellows part that suppresses the heat that enters from the outside through the connecting pipe 7, but it is in thermal contact with the first and second heat shields 4 and 5 via flanges in the middle. This portion is cooled by the aforementioned helium gas, and this is transmitted to the first and second heat shields 4 and 5 via the flanges, respectively, for cooling. As mentioned above, in the conventional configuration, the flow rate of helium gas was small, so the cooling effect on the first and second heat shields 4 and 5 was small, but by installing the cool-down heat transfer rod 17. By performing a cool-down, the amount of helium gas generated increases, so the cooling effect of this helium gas on the first and second heat shields 4 and 5 increases, and the time required for cool-down is shortened. .

【0017】クールダウン用伝熱棒17による熱侵入量
は真空容器3への取付け構造や超電導コイルとの連結構
造によって調整することができる。すなわち、図1に示
したように外気側におけるフランジ10Cで真空容器3
のフランジ10Bにボルト締めで固定する構成が最も熱
侵入量を大きくする構成であり、極低温容器2側におけ
るコネクタ穴30Aを設けて超電導コイルと熱的に連結
する構成も最もよく極低温容器2内への熱伝達をさせる
構成である。このように図1のクールダウン用伝熱棒1
7は熱侵入量を最も大きくした場合の構成であり、実際
には高価なヘリウムの消費量を余り大きくしないという
点も考慮されて適度のヘリウムガス発生量に調整される
ものであり、そのために適当な熱侵入量に調整される。
The amount of heat intrusion by the cool-down heat transfer rod 17 can be adjusted by the attachment structure to the vacuum vessel 3 and the connection structure with the superconducting coil. That is, as shown in FIG. 1, the vacuum container 3 is connected to the flange 10C on the outside air side.
The configuration in which the flange 10B of the cryogenic vessel 2 is fixed with bolts is the configuration that maximizes the amount of heat penetration, and the configuration in which the connector hole 30A is provided on the side of the cryogenic vessel 2 to thermally connect it to the superconducting coil is also the best configuration. This configuration allows heat to be transferred inward. In this way, the cool-down heat transfer rod 1 in Figure 1
7 is the configuration in which the amount of heat penetration is maximized, and in reality, the amount of helium gas generated is adjusted to an appropriate amount, taking into account the fact that the amount of expensive helium consumed is not too large. The amount of heat penetration is adjusted to an appropriate level.

【0018】熱侵入量を調整するためには、フランジ1
0C,10Bの間に断熱材を挿入するなどして真空容器
3からの熱侵入を制限したり、クールダウン用伝熱棒1
7の極低温容器2側の構成をガイドピン29Aやコネク
タ穴30Aを設けず超電導コイルのコネクタに当たらな
い程度に長さを短くするなどの構成を採用する。また、
クールダウン用伝熱棒17の径を変えても熱侵入量を調
整することができる。いずれにしても図1に示す構成は
クールダウン用伝熱棒の単なる一例を示すものでこの発
明の目的に反しない限りどのような構成を採用してもよ
い。
In order to adjust the amount of heat penetration, the flange 1
You can limit heat intrusion from the vacuum container 3 by inserting a heat insulating material between 0C and 10B, or heat transfer rod 1 for cool down.
The configuration on the cryogenic container 2 side of No. 7 is adopted such that the guide pin 29A and connector hole 30A are not provided, and the length is shortened to such an extent that it does not hit the connector of the superconducting coil. Also,
The amount of heat penetration can also be adjusted by changing the diameter of the cool-down heat transfer rod 17. In any case, the configuration shown in FIG. 1 is merely an example of the cool-down heat transfer rod, and any configuration may be adopted as long as it does not contradict the purpose of the present invention.

【0019】図2はこの発明の第2の実施例を示す電流
リードの断面図であり、図4と同じ部材については共通
の符号を付けて詳細な説明を省略する。この図において
、電流リード90の低温接続部31Bの支持絶縁物27
Bに棒状のヒータ40を埋め込んで設け、外円筒内を通
るリード線41、外円筒25Bを貫通する気密端子43
を介して外部に設けてあるヒータ電源42に接続してあ
る。クールダウン時には従来のクールダウンの時と同様
にこの電流リード90をあらかじめ装着しておき、ヒー
タ40にヒータ電源42から電流を供給して加熱する。 加熱された熱は低温接続部31の温度を上げるとともに
、コネクタ穴30やガイドピン29と熱的に接している
図3の超電導コイル1の温度を上げる。これらに接触し
ている液体ヘリウムはこれらの熱によって蒸発量が増大
する。その結果、第1の実施例と同様に第1、第2の熱
シールドの冷却が促進されてクールダウン時間を大幅に
短縮することができる。
FIG. 2 is a sectional view of a current lead showing a second embodiment of the present invention, and the same members as those in FIG. 4 are given the same reference numerals and detailed explanations will be omitted. In this figure, support insulator 27 of cold connection 31B of current lead 90
A rod-shaped heater 40 is embedded in B, a lead wire 41 passes through the outer cylinder, and an airtight terminal 43 passes through the outer cylinder 25B.
It is connected to a heater power source 42 provided outside through. During cool-down, this current lead 90 is attached in advance as in the conventional cool-down, and current is supplied to the heater 40 from the heater power source 42 to heat it. The heated heat raises the temperature of the low-temperature connection part 31 and also raises the temperature of the superconducting coil 1 shown in FIG. 3, which is in thermal contact with the connector hole 30 and the guide pin 29. The amount of evaporation of the liquid helium that is in contact with these increases due to the heat. As a result, similarly to the first embodiment, cooling of the first and second heat shields is promoted and the cool-down time can be significantly shortened.

【0020】この図ではヒータ40として支持絶縁物2
7Bに埋め込むのに適した棒状のヒータを採用している
が、このような構成にこだわるものではない。また、ヘ
リウムガスを大気中に放出させないで回収するために冷
凍機に導く構成を採用する場合でも外円筒25B内の気
圧は外気と大差ないので、気密端子43として一般にハ
ーモチックと称されて市販されているものを使用するこ
とができる。ヒータ40の加熱に必要な電力は前述のM
RI装置の超電導マグネットの場合でせいぜい数kWな
ので、ヒータ電源42の容量も実施上問題にはならず、
リード線41も細くてよく、これらヒータ40とこれに
関連する部材は従来の技術の範囲で容易に実施すること
ができるものである。
In this figure, the support insulator 2 is used as the heater 40.
Although a rod-shaped heater suitable for being embedded in the 7B is used, the configuration is not limited to this. Furthermore, even if a configuration is adopted in which helium gas is guided to a refrigerator in order to recover it without releasing it into the atmosphere, the air pressure inside the outer cylinder 25B is not much different from the outside air, so the airtight terminal 43 is generally referred to as harmotic and is sold commercially. You can use what you have. The electric power required for heating the heater 40 is the above-mentioned M
In the case of the superconducting magnet of the RI device, the capacity is several kW at most, so the capacity of the heater power supply 42 is not a problem in implementation.
The lead wires 41 may also be thin, and these heaters 40 and related members can be easily implemented within the scope of conventional technology.

【0021】[0021]

【発明の効果】この発明は前述のように、超電導マグネ
ットのクールダウン時に、励磁時に装着される電流リー
ドの代わりに一方の先端が真空容器の外にあり他方の先
端が極低温容器内に達する良伝熱体よりなるクールダウ
ン用伝熱棒を装着することにより、このクールダウン用
伝熱棒を通って極低温容器内への熱侵入量が増大し、そ
のため極低温容器に封入されている液体ヘリウムの蒸発
量が増大して連結管を通って外部に放出されるヘリウム
ガスが増加する。このヘリウムガスは連結管を冷却し連
結管とそれぞれの熱シールドを接続するフランジなどを
介してそれぞれの熱シールドを冷却することになる。そ
の結果、熱シールドの冷却が促進されてクールダウンの
時間が大幅に短縮するという効果が得られる。また、ク
ールダウン用伝熱棒の真空容器への取付け部を電流リー
ドの真空容器への取付け部と同一の構造にすることによ
り、クールダウン用伝熱棒の支持が確実になるとともに
、真空容器との熱結合が向上してクールダウン用伝熱棒
からの熱侵入量がより増大するという効果が得られる。 また、クールダウン用伝熱棒の極低温容器側の先端を電
流リードの超電導コイルとの接続部と同一の構造にする
ことによりクールダウン用伝熱棒と超電導コイルとの熱
結合が向上することから液体ヘリウムの蒸発がより促進
されるという効果が得られる。又は、外部から電力が供
給されるヒータを電流リードの超電導コイルとの接続部
である低温接続部に設けて、クールダウン時にクールダ
ウン用伝熱棒の代わりにこの電流リードを装着しヒータ
で低温接続部を加熱することによって、この低温接続部
からの熱伝導によって超電導コイルが加熱されることに
なり、これらと接触する液体ヘリウムの蒸発が促進され
て前述と同じ理由によってクールダウンの時間が大幅に
短縮するという効果が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, when a superconducting magnet is cooled down, instead of the current lead attached during excitation, one tip is outside the vacuum container and the other tip reaches inside the cryogenic container. By installing a cool-down heat transfer rod made of a good heat conductor, the amount of heat that enters the cryogenic container through the cool-down heat transfer rod increases, and therefore, the temperature inside the cryogenic container is increased. The amount of evaporation of liquid helium increases, and the amount of helium gas released to the outside through the connecting pipe increases. This helium gas cools the connecting pipes and cools each heat shield via a flange connecting the connecting pipe and each heat shield. As a result, the cooling of the heat shield is accelerated and the cool-down time is significantly shortened. In addition, by making the attachment part of the cool-down heat transfer rod to the vacuum vessel the same structure as the attachment part of the current lead to the vacuum vessel, the support of the cool-down heat transfer rod is ensured, and This has the effect of improving the thermal coupling with the heat transfer rod and further increasing the amount of heat intrusion from the cool-down heat transfer rod. In addition, by making the tip of the cool-down heat transfer rod on the side of the cryogenic container the same structure as the connection part of the current lead to the superconducting coil, the thermal coupling between the cool-down heat transfer rod and the superconducting coil is improved. The effect is that the evaporation of liquid helium is further promoted. Alternatively, a heater to which power is supplied from the outside can be installed at the low-temperature connection part where the current lead connects to the superconducting coil, and this current lead can be attached in place of the cool-down heat transfer rod during cool-down, and the heater can reduce the temperature to low temperatures. By heating the connections, the superconducting coils will be heated by heat conduction from these cold connections, which will accelerate the evaporation of the liquid helium that comes into contact with them, significantly reducing the cool-down time for the same reason as mentioned above. This has the effect of shortening the time to .

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

【図1】この発明の第1の実施例を示す超電導マグネッ
トのクールダウン用伝熱棒の断面図
[Fig. 1] A cross-sectional view of a heat transfer rod for cooling down a superconducting magnet showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施例を示す超電導マグネッ
トの電流リードの断面図
[Fig. 2] A cross-sectional view of a current lead of a superconducting magnet showing a second embodiment of the present invention.

【図3】超電導マグネットの断面図[Figure 3] Cross-sectional view of superconducting magnet

【図4】従来の超電導マグネットの電流リードの断面図
[Figure 4] Cross-sectional view of the current lead of a conventional superconducting magnet

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    超電導コイル 2    極低温容器 3    真空容器 4    第1の熱シールド 5    第2の熱シールド 7    連結管 9    電流リード 90    電流リード 17    クールダウン用伝熱棒 25    外円筒 25B  外円筒 27    支持絶縁物 27B  支持絶縁物 28    コネクタ導体 29    ガイドピン 29A  ガイドピン 30    コネクタ穴 30A  コネクタ穴 31    低温接続部 31B  低温接続部 40    ヒータ 41    リード線 42    ヒータ電源 43    気密端子 1 Superconducting coil 2 Cryogenic container 3 Vacuum container 4 First heat shield 5 Second heat shield 7 Connecting pipe 9 Current lead 90 Current lead 17 Heat transfer rod for cool down 25 Outer cylinder 25B outer cylinder 27 Support insulator 27B Support insulator 28 Connector conductor 29 Guide pin 29A Guide pin 30 Connector hole 30A connector hole 31 Low temperature connection 31B Low temperature connection part 40 Heater 41 Lead wire 42 Heater power supply 43 Airtight terminal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内部が真空に保持される真空容器、この真
空容器に収納されて極低温に保持される極低温容器、こ
の極低温容器と前記真空容器との間を熱的にシールドす
る第1と第2の2層の熱シールド、前記極低温容器に収
納される超電導コイル、前記真空容器の外と前記極低温
容器内とを前記第1と第2の熱シールドを貫通して連通
するとともに、前記真空容器、第1と第2の熱シールド
及び極低温容器の間にそれぞれ断熱部を有する連結管と
からなり、前記超電導コイルを励磁する際に外部電源に
前記超電導コイルを電気的かつ着脱可能に接続する電流
リードを前記連結管の中に装着する超電導マグネットに
おいて、クールダウン時に、一方の先端が前記真空容器
外にあり他方の先端が前記極低温容器内に達する伝熱体
よりなるクールダウン用伝熱棒を前記電流リードの代わ
りに装着することを特徴とする超電導マグネット。
Claims: 1. A vacuum container whose interior is kept in a vacuum; a cryogenic container housed in the vacuum container and kept at a cryogenic temperature; a superconducting coil housed in the cryogenic container; the outside of the vacuum container and the inside of the cryogenic container are communicated through the first and second heat shields; The superconducting coil is electrically connected to an external power source when the superconducting coil is excited. A superconducting magnet in which a removably connected current lead is installed in the connecting pipe, the superconducting magnet having one tip outside the vacuum vessel and the other tip reaching inside the cryogenic vessel during cool-down. A superconducting magnet characterized in that a cool-down heat transfer rod is attached in place of the current lead.
【請求項2】クールダウン用伝熱棒の真空容器への取付
け部が、前記電流リードの真空容器への取付け部と実質
的に同一の形状であることを特徴とする請求項1記載の
超電導マグネット。
2. The superconductor according to claim 1, wherein the attachment portion of the cool-down heat transfer rod to the vacuum vessel has substantially the same shape as the attachment portion of the current lead to the vacuum vessel. magnet.
【請求項3】クールダウン用伝熱棒の極低温容器側の先
端が、前記電流リードの超電導コイルとの接続部である
低温接続部と実質的に同一の形状であることを特徴とす
る請求項1記載又は請求項2記載の超電導マグネット。
3. A claim characterized in that the tip of the cool-down heat transfer rod on the side of the cryogenic container has substantially the same shape as the low-temperature connection portion that is the connection portion of the current lead to the superconducting coil. The superconducting magnet according to claim 1 or claim 2.
【請求項4】外部から電力が供給されるヒータを電流リ
ードの超電導コイルとの接続部である低温接続部に設け
て、クールダウン時にクールダウン用伝熱棒の代わりに
この電流リードを装着し前記ヒータで前記低温接続部を
加熱することを特徴とする請求項1記載の超電導マグネ
ット。
Claim 4: A heater to which power is supplied from the outside is provided at the low-temperature connection part where the current lead connects to the superconducting coil, and this current lead is attached in place of the cool-down heat transfer rod during cool-down. The superconducting magnet according to claim 1, wherein the low temperature connection part is heated by the heater.
JP3031145A 1990-11-07 1991-02-27 Superconducting magnet Pending JPH04212401A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2-117113 1990-05-07
JP11711390 1990-11-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04212401A true JPH04212401A (en) 1992-08-04

Family

ID=14703745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3031145A Pending JPH04212401A (en) 1990-11-07 1991-02-27 Superconducting magnet

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04212401A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8525023B2 (en) Cooled current leads for cooled equipment
US20080115510A1 (en) Cryostats including current leads for electronically powered equipment
US5442928A (en) Hybrid cooling system for a superconducting magnet
US7982566B2 (en) Cryostat having a magnet coil system, which comprises an LTS section and an HTS section, which is arranged in the vacuum part
JP2006324325A (en) Super-conducting magnet apparatus
US4680936A (en) Cryogenic magnet systems
US7235975B2 (en) Magnet system with shielded regenerator housing
US5369387A (en) Shim lead power coupling assembly for superconducting magnet
JP4799757B2 (en) Superconducting magnet
JPH09223621A (en) Superconducting apparatus
JPH11337631A (en) Strong magnetic field low-temperature device for measuring physical property
JPS59224187A (en) Exciting leading conductor unit for superconductive unit andparticularly magnet
JP2014187148A (en) Current supply device
JPH04212401A (en) Superconducting magnet
US8406833B2 (en) Cryostat having a magnet coil system, which comprises an LTS section and a heatable HTS section
JP6172979B2 (en) Superconducting device
JP6021791B2 (en) Permanent current switch and superconducting device equipped with it
JPH11112043A (en) Current lead for super conducting device
JPH07131079A (en) High-temperature superconductor current lead
JP2581283B2 (en) Current lead for superconducting coil
JPH11199367A (en) Refrigerator-cooling type superconductive magnet device for pulling-up device of single crystal
JPH11329834A (en) Superconducting device with conductor formed of superconducting material
CN118039284A (en) Superconducting magnet equipment and superconducting coil cooling method
JP3339118B2 (en) Superconducting device current leads
JP4562947B2 (en) Superconducting magnet