JPH05335636A - 超電導マグネット装置 - Google Patents
超電導マグネット装置Info
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- JPH05335636A JPH05335636A JP4142266A JP14226692A JPH05335636A JP H05335636 A JPH05335636 A JP H05335636A JP 4142266 A JP4142266 A JP 4142266A JP 14226692 A JP14226692 A JP 14226692A JP H05335636 A JPH05335636 A JP H05335636A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ４Ｋ冷凍機を起動する際に生ずるヘリウム容
器内圧の急激な上昇および超電導コイルのクエンチの発
生を防止する。 【構成】 ヘリウム容器３の内圧を検知する圧力センサ
ー７とヘリウム容器３内のヘリウムガスを放出する電磁
弁８を設け、４Ｋ冷凍機６のＪＴ回路圧縮機63の運転開
始をヘリウム容器３内圧の上位設定値以上とし、ＪＴ回
路圧縮機63の運転開始と同時にヘリウムガス放出用電磁
弁８を開放し、ヘリウム容器３内圧の下位設定圧力以下
でヘリウムガス放出用電磁弁８を閉止する構成とする。
器内圧の急激な上昇および超電導コイルのクエンチの発
生を防止する。 【構成】 ヘリウム容器３の内圧を検知する圧力センサ
ー７とヘリウム容器３内のヘリウムガスを放出する電磁
弁８を設け、４Ｋ冷凍機６のＪＴ回路圧縮機63の運転開
始をヘリウム容器３内圧の上位設定値以上とし、ＪＴ回
路圧縮機63の運転開始と同時にヘリウムガス放出用電磁
弁８を開放し、ヘリウム容器３内圧の下位設定圧力以下
でヘリウムガス放出用電磁弁８を閉止する構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＭＲＩ装置、磁気浮上装
置等に用いられる超電導マグネット装置に関する。
置等に用いられる超電導マグネット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲＩ装置や磁気浮上装置には４Ｋ冷凍
機を搭載した超電導マグネット装置が用いられる。
機を搭載した超電導マグネット装置が用いられる。
【０００３】図４はこのような超電導マグネット装置の
断面図である。この４Ｋ冷凍機を搭載した超電導マグネ
ット装置は、超電導コイル１と液体ヘリウム２を収納す
るヘリウム容器３と、ヘリウム容器３を包囲する輻射シ
ールド４、真空容器５と、ヘリウム容器３内に一部挿入
された冷凍機ユニット６ａおよびこの冷凍機ユニット６
ａに冷却ガスを供給する圧縮機ユニット６ｂにより構成
される。冷凍機ユニット６ａと圧縮機ユニット６ｂを合
わせて４Ｋ冷凍機６と呼ばれている。ヘリウム容器３内
に挿入された冷凍機ユニット６ａの先端に凝縮器68があ
り、４Ｋ冷凍機６の運転により凝縮器68は極低温（4.0
Ｋ〜4.5 Ｋ）に冷却され、液体ヘリウム２の蒸発ガスを
凝縮し、液体ヘリウム２の消費量（蒸発量）を低い値に
低減している。
断面図である。この４Ｋ冷凍機を搭載した超電導マグネ
ット装置は、超電導コイル１と液体ヘリウム２を収納す
るヘリウム容器３と、ヘリウム容器３を包囲する輻射シ
ールド４、真空容器５と、ヘリウム容器３内に一部挿入
された冷凍機ユニット６ａおよびこの冷凍機ユニット６
ａに冷却ガスを供給する圧縮機ユニット６ｂにより構成
される。冷凍機ユニット６ａと圧縮機ユニット６ｂを合
わせて４Ｋ冷凍機６と呼ばれている。ヘリウム容器３内
に挿入された冷凍機ユニット６ａの先端に凝縮器68があ
り、４Ｋ冷凍機６の運転により凝縮器68は極低温（4.0
Ｋ〜4.5 Ｋ）に冷却され、液体ヘリウム２の蒸発ガスを
凝縮し、液体ヘリウム２の消費量（蒸発量）を低い値に
低減している。
【０００４】４Ｋ冷凍機の概略構成を図５に示す。図５
において冷凍機ユニット６ａの一部を成す予冷機62は圧
縮機ユニット６ｂ内の予冷機圧縮機61の運転により１段
ステージ62ａおよび２段ステージ62ｂが冷却され、定常
時各々80Ｋ以下および20Ｋ以下に保持される。次にＪＴ
回路圧縮機63が運転すると冷媒（ヘリウムガス）が図の
矢印の如く流れ、第１熱交64を通り、予冷機の１段ステ
ージ62ａで冷却され、第２熱交65を通り、２段ステージ
62ｂでさらに冷却され第３熱交66を介し、ＪＴ弁67で断
熱膨張し、定常時は4.0 〜4.3 Ｋの温度になり、凝縮器
68でヘリウム容器３内のヘリウムガスを凝縮し、第３，
２，１の各熱交で熱交換しＪＴ回路圧縮機63に戻る。起
動時は第１，２，３熱交および配管部が温まっているの
で凝縮器は高い温度状態になる。
において冷凍機ユニット６ａの一部を成す予冷機62は圧
縮機ユニット６ｂ内の予冷機圧縮機61の運転により１段
ステージ62ａおよび２段ステージ62ｂが冷却され、定常
時各々80Ｋ以下および20Ｋ以下に保持される。次にＪＴ
回路圧縮機63が運転すると冷媒（ヘリウムガス）が図の
矢印の如く流れ、第１熱交64を通り、予冷機の１段ステ
ージ62ａで冷却され、第２熱交65を通り、２段ステージ
62ｂでさらに冷却され第３熱交66を介し、ＪＴ弁67で断
熱膨張し、定常時は4.0 〜4.3 Ｋの温度になり、凝縮器
68でヘリウム容器３内のヘリウムガスを凝縮し、第３，
２，１の各熱交で熱交換しＪＴ回路圧縮機63に戻る。起
動時は第１，２，３熱交および配管部が温まっているの
で凝縮器は高い温度状態になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで４Ｋ冷凍機６
が停止した場合、冷凍機ユニット６ａの内部は温まって
いて、運転を再開すると凝縮器68は高温（100 〜150
Ｋ）に達し、ヘリウム容器３の内部へ多量の熱量を与
え、ヘリウム容器内圧の急激な上昇および超電導コイル
１のクエンチ（常電導転移）を発生することがある。こ
の結果、超電導マグネット装置としての機能を喪失する
ことになる。
が停止した場合、冷凍機ユニット６ａの内部は温まって
いて、運転を再開すると凝縮器68は高温（100 〜150
Ｋ）に達し、ヘリウム容器３の内部へ多量の熱量を与
え、ヘリウム容器内圧の急激な上昇および超電導コイル
１のクエンチ（常電導転移）を発生することがある。こ
の結果、超電導マグネット装置としての機能を喪失する
ことになる。
【０００６】本発明は４Ｋ冷凍機を起動する際に生ずる
ヘリウム容器内圧の急激な上昇および超電導コイルのク
エンチの発生を防止した超電導マグネット装置を提供す
ることを目的とする。
ヘリウム容器内圧の急激な上昇および超電導コイルのク
エンチの発生を防止した超電導マグネット装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の超電導マグネッ
ト装置は、ヘリウム容器内圧を検知する圧力センサーと
ヘリウム容器内のヘリウムガスを放出する電磁弁を設
け、４Ｋ冷凍機のＪＴ回路圧縮機の運転開始をヘリウム
容器内圧の上位設定値以上とし、ＪＴ回路圧縮機の運転
開始と同時にヘリウムガス放出用電磁弁を開放し、ヘリ
ウム容器内圧の下位設定圧力以下でヘリウムガス放出用
電磁弁を閉止する構成とする。
ト装置は、ヘリウム容器内圧を検知する圧力センサーと
ヘリウム容器内のヘリウムガスを放出する電磁弁を設
け、４Ｋ冷凍機のＪＴ回路圧縮機の運転開始をヘリウム
容器内圧の上位設定値以上とし、ＪＴ回路圧縮機の運転
開始と同時にヘリウムガス放出用電磁弁を開放し、ヘリ
ウム容器内圧の下位設定圧力以下でヘリウムガス放出用
電磁弁を閉止する構成とする。
【０００８】
【作用】このような構成にすると、冷凍機始動時にはヘ
リウムガス流によって冷凍端の凝縮器が冷却されるの
で、ヘリウム容器内へ侵入する熱量を低減し、ヘリウム
容器内圧の急激な上昇および超電導コイルのクエンチの
発生を防止することができる。
リウムガス流によって冷凍端の凝縮器が冷却されるの
で、ヘリウム容器内へ侵入する熱量を低減し、ヘリウム
容器内圧の急激な上昇および超電導コイルのクエンチの
発生を防止することができる。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。この図は４
Ｋ冷凍機を搭載した超電導マグネット装置の断面図であ
る。図１において、超電導コイル１と液体ヘリウム２を
収納したヘリウム容器３と、ヘリウム容器３を包囲する
輻射シールド４および真空容器５と、冷凍機ユニット６
ａ、圧縮機ユニット６ｂから成る４Ｋ冷凍機６から構成
される部分は従来と同じである。本実施例においてはヘ
リウム容器３の内圧を検知し圧力信号が取り出せる圧力
センサー７と、液体ヘリウム２の蒸発したヘリウムガス
を大気へ放出する電磁弁８を設ける。圧力センサー７と
電磁弁８は制御器９に電気的に接続する。制御器９は圧
力センサー７による信号で圧縮機ユニット６ｂを運転制
御すると共に、電磁弁８を開閉する。
Ｋ冷凍機を搭載した超電導マグネット装置の断面図であ
る。図１において、超電導コイル１と液体ヘリウム２を
収納したヘリウム容器３と、ヘリウム容器３を包囲する
輻射シールド４および真空容器５と、冷凍機ユニット６
ａ、圧縮機ユニット６ｂから成る４Ｋ冷凍機６から構成
される部分は従来と同じである。本実施例においてはヘ
リウム容器３の内圧を検知し圧力信号が取り出せる圧力
センサー７と、液体ヘリウム２の蒸発したヘリウムガス
を大気へ放出する電磁弁８を設ける。圧力センサー７と
電磁弁８は制御器９に電気的に接続する。制御器９は圧
力センサー７による信号で圧縮機ユニット６ｂを運転制
御すると共に、電磁弁８を開閉する。
【００１０】図２に本実施例の超電導マグネット装置の
運転パターンを示す。この図において、４Ｋ冷凍機６は
停止状態にあり、電源投入（この場合、停電状態から復
電された場合も含む）と同時に予冷機62が運転し、予冷
機62の１段ステージ62ａ、２段ステージ62ｂは冷却さ
れ、定常温度になるまでの時間Ｔ1 以上運転し続ける。
ＪＴ回路圧縮機63は、ヘリウム容器３内圧の上位設定圧
力（ＰH ）以上で運転すると共に、電磁弁８を開放し、
ヘリウム容器内ヘリウムガスを大気へ放出する。磁圧内
圧が降下して下位設定圧力（ＰL ）以下で電磁弁を閉止
し、ヘリウムガスの題記放出を停止する。その後はヘリ
ウム容器内圧の変化に関係なく、その状態で運転を続行
する。なお、前記上位及び下位設定圧力は、４Ｋ冷凍機
の性能、ヘリウム容器の容積、液体ヘリウム貯液量、電
磁弁の流量等により決定される。
運転パターンを示す。この図において、４Ｋ冷凍機６は
停止状態にあり、電源投入（この場合、停電状態から復
電された場合も含む）と同時に予冷機62が運転し、予冷
機62の１段ステージ62ａ、２段ステージ62ｂは冷却さ
れ、定常温度になるまでの時間Ｔ1 以上運転し続ける。
ＪＴ回路圧縮機63は、ヘリウム容器３内圧の上位設定圧
力（ＰH ）以上で運転すると共に、電磁弁８を開放し、
ヘリウム容器内ヘリウムガスを大気へ放出する。磁圧内
圧が降下して下位設定圧力（ＰL ）以下で電磁弁を閉止
し、ヘリウムガスの題記放出を停止する。その後はヘリ
ウム容器内圧の変化に関係なく、その状態で運転を続行
する。なお、前記上位及び下位設定圧力は、４Ｋ冷凍機
の性能、ヘリウム容器の容積、液体ヘリウム貯液量、電
磁弁の流量等により決定される。
【００１１】本実施例の構成と運転パターンをとること
により、以下の作用効果を得る。４Ｋ冷凍機６の停止状
態では前述の如く冷凍機ユニット６ａ内の各熱交および
配管が定常状態より高温になっているため、ＪＴ回路圧
縮機63を運転すると高温の冷媒（ヘリウムガス）が流
れ、凝縮器68が高温（100 Ｋ〜150 Ｋ）になるが、電磁
弁８が開放し、液体ヘリウム２から蒸発した極低温のヘ
リウムガスが、凝縮器68を冷却しながら大気へ放出す
る。このためヘリウム容器３内への熱侵入は軽減され、
ヘリウム容器内圧の急激な上昇を防止できると共に超電
導コイル１のクエンチ発生の危険性も無くすることがで
きる。 （他の実施例）
により、以下の作用効果を得る。４Ｋ冷凍機６の停止状
態では前述の如く冷凍機ユニット６ａ内の各熱交および
配管が定常状態より高温になっているため、ＪＴ回路圧
縮機63を運転すると高温の冷媒（ヘリウムガス）が流
れ、凝縮器68が高温（100 Ｋ〜150 Ｋ）になるが、電磁
弁８が開放し、液体ヘリウム２から蒸発した極低温のヘ
リウムガスが、凝縮器68を冷却しながら大気へ放出す
る。このためヘリウム容器３内への熱侵入は軽減され、
ヘリウム容器内圧の急激な上昇を防止できると共に超電
導コイル１のクエンチ発生の危険性も無くすることがで
きる。 （他の実施例）
【００１２】他の実施例を図３に示す。この図は他の運
転パターンを示すもので、予冷機62の運転開始をヘリウ
ム容器内圧の上位設定圧力（ＰH ）以上とし、その後設
定時間（Ｔ1 ）経過後ＪＴ回路圧縮機63が運転開始する
と同時に電磁弁８を開放して、凝縮器68を冷却し、下位
設定圧力（ＰL ）以下で電磁弁８を閉止し定常運転にす
るものである。
転パターンを示すもので、予冷機62の運転開始をヘリウ
ム容器内圧の上位設定圧力（ＰH ）以上とし、その後設
定時間（Ｔ1 ）経過後ＪＴ回路圧縮機63が運転開始する
と同時に電磁弁８を開放して、凝縮器68を冷却し、下位
設定圧力（ＰL ）以下で電磁弁８を閉止し定常運転にす
るものである。
【００１３】この実施例によれば、前述の効果を得る他
に、ヘリウム容器３に取付いている各部分、例えば安全
弁、破裂板、各種計測ポート、等のシール部に洩れがあ
った場合に検知しやすい利点がある。すなわち洩れがあ
って上位設定圧力（ＰH ）以上にならない場合４Ｋ冷凍
機６は運転開始しないので、異常が検知しやすく、大気
混入によるヘリウム容器３内の凍結を未然に防ぐことが
できる。
に、ヘリウム容器３に取付いている各部分、例えば安全
弁、破裂板、各種計測ポート、等のシール部に洩れがあ
った場合に検知しやすい利点がある。すなわち洩れがあ
って上位設定圧力（ＰH ）以上にならない場合４Ｋ冷凍
機６は運転開始しないので、異常が検知しやすく、大気
混入によるヘリウム容器３内の凍結を未然に防ぐことが
できる。
【００１４】
【発明の効果】本発明により次の効果を得る。４Ｋ冷凍
機起動時の超電導コイルのクエンチ発生の危険性を無く
することができる。
機起動時の超電導コイルのクエンチ発生の危険性を無く
することができる。
【００１５】４Ｋ冷凍機起動時のヘリウム容器内圧の急
激な圧力上昇を軽減し、機器の安全性を増すと共に、熱
侵入量を低減するため、液体ヘリウムの消費量（蒸発
量）を低減するから運転費の低減になる。長時間の停電
等があった場合でも、自動復帰が可能となり、人件費の
節約になる。
激な圧力上昇を軽減し、機器の安全性を増すと共に、熱
侵入量を低減するため、液体ヘリウムの消費量（蒸発
量）を低減するから運転費の低減になる。長時間の停電
等があった場合でも、自動復帰が可能となり、人件費の
節約になる。
【図１】本発明の実施例の超電導マグネット装置を示す
断面図。
断面図。
【図２】上記実施例の運転パターン図。
【図３】運転パターンの他の例を示す図。
【図４】従来の装置を示す断面図。
【図５】４Ｋ冷凍機の概略構成図。
１…超電導コイル ２…液体ヘリウム ３…ヘリウム容器 ４…輻射シールド ５…真空容器 ６…４Ｋ冷凍機 ６ａ…冷凍機ユニット ６ｂ…圧縮機ユニット ７…圧力センサー ８…電磁弁 ９…制御器 62…予冷機 63…ＪＴ回路圧縮機
Claims (2)
- 【請求項１】 超電導コイルと液体ヘリウムを収容する
ヘリウム容器内のヘリウムガスを凝縮する４Ｋ冷凍機
と、ヘリウム容器の内圧を検知する圧力センサーと、ヘ
リウム容器内部のヘリウムガスを放出する電磁弁を備
え、４Ｋ冷凍機の予冷機は電源と同時に運転開始し、４
Ｋ冷凍機のＪＴ回路圧縮機の運転開始を、ヘリウム容器
内圧の上位設定圧力以上で、かつ、予冷機運転開始から
所定の時間以上経過後とし、ＪＴ回路圧縮機の運転開始
と同時にヘリウムガス放出用電磁弁を開放し、ヘリウム
容器内圧の下位設定圧力以下でヘリウムガス放出用電磁
弁を閉止するようにしたことを特徴とする超電導マグネ
ット装置。 - 【請求項２】 ４Ｋ冷凍機の予冷機運転開始を、ヘリウ
ム容器内圧の上位設定圧力以上の場合とし、ＪＴ回路圧
縮機の運転開始と同時にヘリウムガス放出用電磁弁を開
放し、ヘリウム容器内圧の下位設定圧力以下でヘリウム
ガス放出用電磁弁を閉止するようにしたことを特徴とす
る請求項１記載の超電導マグネット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14226692A JP3320772B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 超電導マグネット装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14226692A JP3320772B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 超電導マグネット装置の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335636A true JPH05335636A (ja) | 1993-12-17 |
| JP3320772B2 JP3320772B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=15311353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14226692A Expired - Fee Related JP3320772B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 超電導マグネット装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3320772B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002335024A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-11-22 | General Electric Co <Ge> | 極低温冷却システム |
| JP2007221931A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Toshiba Corp | 超電導限流器 |
| JP2009278094A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Siemens Magnet Technology Ltd | クライオジェン容器からのガスの流出の制御 |
| JP2009278093A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Siemens Magnet Technology Ltd | クライオジェン容器のための受動的過大圧力および過小圧力防護 |
| CN114783717A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-07-22 | 山东奥新医疗科技有限公司 | 一种磁共振系统及其超导磁体的失超保护装置 |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP14226692A patent/JP3320772B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002335024A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-11-22 | General Electric Co <Ge> | 極低温冷却システム |
| JP2007221931A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Toshiba Corp | 超電導限流器 |
| JP2009278094A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Siemens Magnet Technology Ltd | クライオジェン容器からのガスの流出の制御 |
| JP2009278093A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Siemens Magnet Technology Ltd | クライオジェン容器のための受動的過大圧力および過小圧力防護 |
| JP2013191877A (ja) * | 2008-05-12 | 2013-09-26 | Siemens Plc | 極低温容器からのガスの流出の制御 |
| US8820347B2 (en) | 2008-05-12 | 2014-09-02 | Siemens Plc | Passive overpressure and underpressure protection for a cryogen vessel |
| CN114783717A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-07-22 | 山东奥新医疗科技有限公司 | 一种磁共振系统及其超导磁体的失超保护装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3320772B2 (ja) | 2002-09-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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