JPH06132569A - 極低温容器 - Google Patents
極低温容器Info
- Publication number
- JPH06132569A JPH06132569A JP4306362A JP30636292A JPH06132569A JP H06132569 A JPH06132569 A JP H06132569A JP 4306362 A JP4306362 A JP 4306362A JP 30636292 A JP30636292 A JP 30636292A JP H06132569 A JPH06132569 A JP H06132569A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- shield
- coil
- current
- container
- 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
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気共鳴診断装置などに用いる超電導コイル
の冷却容器において、電流リード用の冷凍機を用いるこ
となく、効率的な冷却を行い、装置全体を小型軽量化す
る。 【構成】 電流リード8aを介して電流が供給される超電
導コイル１を収納し、外部からの輻射熱を遮断する熱シ
ールド３と、このシールドを内蔵し、内部を真空状態に
保持する真空容器４を具える極低温容器であって、熱シ
ールド３が高温側、超電導コイル１が低温側となる２段
の温度レベルに冷却できるよう、第一及び第二コールド
ヘッド６，７を介してそれぞれに熱接続した極低温冷凍
機５を具え、電流リード8aを高温超電導材料で構成し、
第二コールドヘッドに巻回した。この構成により、電流
リードの発熱を最小限に抑え、装置の簡略化を実現し
た。
の冷却容器において、電流リード用の冷凍機を用いるこ
となく、効率的な冷却を行い、装置全体を小型軽量化す
る。 【構成】 電流リード8aを介して電流が供給される超電
導コイル１を収納し、外部からの輻射熱を遮断する熱シ
ールド３と、このシールドを内蔵し、内部を真空状態に
保持する真空容器４を具える極低温容器であって、熱シ
ールド３が高温側、超電導コイル１が低温側となる２段
の温度レベルに冷却できるよう、第一及び第二コールド
ヘッド６，７を介してそれぞれに熱接続した極低温冷凍
機５を具え、電流リード8aを高温超電導材料で構成し、
第二コールドヘッドに巻回した。この構成により、電流
リードの発熱を最小限に抑え、装置の簡略化を実現し
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴診断装置等に
用いられる超電導コイル（マグネット）の冷却容器に関
するものである。
用いられる超電導コイル（マグネット）の冷却容器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
超電導マグネットの冷却技術としては、 液体ヘリウム、液体窒素などの冷媒の中に超電導マグ
ネットを浸漬して冷却する。 冷凍機のコールドヘッドを超電導マグネットに取り付
け、固体熱伝導で冷却する。 の２通りがあるが、このうちに関するものとして、図
２に示すような低温容器を用いるものがある。
超電導マグネットの冷却技術としては、 液体ヘリウム、液体窒素などの冷媒の中に超電導マグ
ネットを浸漬して冷却する。 冷凍機のコールドヘッドを超電導マグネットに取り付
け、固体熱伝導で冷却する。 の２通りがあるが、このうちに関するものとして、図
２に示すような低温容器を用いるものがある。
【０００３】これは、真空容器14中に第一及び第二の２
段熱ステージを持ち、各熱ステージに極低温冷凍機15a
のコールドヘッド16,17 を熱接続して冷却を行うもので
ある。第一熱ステージは、熱シールド13で構成され、ほ
ぼ８０Ｋ以下に冷却される。又、第二熱ステージは、前
記熱シールド13に内蔵された超電導マグネット19で構成
され、ほぼ２０Ｋ以下に冷却される。
段熱ステージを持ち、各熱ステージに極低温冷凍機15a
のコールドヘッド16,17 を熱接続して冷却を行うもので
ある。第一熱ステージは、熱シールド13で構成され、ほ
ぼ８０Ｋ以下に冷却される。又、第二熱ステージは、前
記熱シールド13に内蔵された超電導マグネット19で構成
され、ほぼ２０Ｋ以下に冷却される。
【０００４】一方、超電導マグネットのコイル11に電流
を供給する電流リード18も、マグネット用とは別の極低
温冷凍機15b で、同様に２段の熱ステージに冷却され
る。このように、電流リードの冷却用にも冷凍機15b を
用いているのは、従来からの電流リードが銅製で熱侵入
が大きいため、これを冷却する冷凍機がマグネット用と
は別に必要となるからである。
を供給する電流リード18も、マグネット用とは別の極低
温冷凍機15b で、同様に２段の熱ステージに冷却され
る。このように、電流リードの冷却用にも冷凍機15b を
用いているのは、従来からの電流リードが銅製で熱侵入
が大きいため、これを冷却する冷凍機がマグネット用と
は別に必要となるからである。
【０００５】しかし、２台の冷凍機を必要とすること
で、装置全体が複雑で大型のものとなり、消費電力も大
きくなるという問題があった。
で、装置全体が複雑で大型のものとなり、消費電力も大
きくなるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、その特徴は、電流リ
ードを介して電流が供給される超電導コイルを収納し、
外部からの輻射熱を遮断する熱シールドと、このシール
ドを内蔵し、内部を真空状態に保持する真空容器を具え
る極低温容器であって、前記熱シールドが高温側、超電
導コイルが低温側となる２段の温度レベルに冷却できる
よう、第一及び第二コールドヘッドを介してそれぞれに
熱接続した極低温冷凍機を具え、超電導マグネット用の
冷凍機のみで冷却できるよう、電流リードを高温超電導
材料で構成したことにある。ここで、電流リードの配置
は、二次ステージのコールドヘッドに電流リードを巻回
することが好ましい。
を解消するためになされたもので、その特徴は、電流リ
ードを介して電流が供給される超電導コイルを収納し、
外部からの輻射熱を遮断する熱シールドと、このシール
ドを内蔵し、内部を真空状態に保持する真空容器を具え
る極低温容器であって、前記熱シールドが高温側、超電
導コイルが低温側となる２段の温度レベルに冷却できる
よう、第一及び第二コールドヘッドを介してそれぞれに
熱接続した極低温冷凍機を具え、超電導マグネット用の
冷凍機のみで冷却できるよう、電流リードを高温超電導
材料で構成したことにある。ここで、電流リードの配置
は、二次ステージのコールドヘッドに電流リードを巻回
することが好ましい。
【０００７】
【実施例】以下、図に基づいて本発明の一実施例を説明
する。図１は、本発明実施例の構成を示す概略図であ
る。図において、１はボビン２に巻回され、第二熱ステ
ージとなる超電導コイルで、例えば、酸化物超電導線材
により構成され、ボビン２と共に熱シールド３に収納さ
れている。熱シールド３は、第一熱ステージとなるもの
で、内部を所定の真空状態に保持できる真空容器４に内
蔵され、さらにこの真空容器には、冷凍機５が設置され
ている。
する。図１は、本発明実施例の構成を示す概略図であ
る。図において、１はボビン２に巻回され、第二熱ステ
ージとなる超電導コイルで、例えば、酸化物超電導線材
により構成され、ボビン２と共に熱シールド３に収納さ
れている。熱シールド３は、第一熱ステージとなるもの
で、内部を所定の真空状態に保持できる真空容器４に内
蔵され、さらにこの真空容器には、冷凍機５が設置され
ている。
【０００８】この冷凍機５は、コンプレッサ（図示せ
ず）に接続され、第一及び第二のコールドヘッド６，７
を具えて、前記熱シールド３及び超電導コイル１を異な
る２段の温度レベルに冷却する。
ず）に接続され、第一及び第二のコールドヘッド６，７
を具えて、前記熱シールド３及び超電導コイル１を異な
る２段の温度レベルに冷却する。
【０００９】前記熱シールド３は、例えば銅シールドの
外周を断熱材で取り巻いたもので、この銅シールドが冷
凍機の第一コールドヘッド６と熱接続されて、８０Ｋ以
下にまで冷却される（高温側）。一方、第二次コールド
ヘッド７は、ボビン２に熱接続され、コイル１を２０Ｋ
以下に冷却する（低温側）。
外周を断熱材で取り巻いたもので、この銅シールドが冷
凍機の第一コールドヘッド６と熱接続されて、８０Ｋ以
下にまで冷却される（高温側）。一方、第二次コールド
ヘッド７は、ボビン２に熱接続され、コイル１を２０Ｋ
以下に冷却する（低温側）。
【００１０】又、超電導コイルに電流を供給する電流リ
ード8aは、高温超電導材料（超電導コイルと同材質でも
よい）で構成され、一端は超電導コイルの電極９に接続
され、他端は熱シールド（第一熱ステージ）の中継端子
10に接続される。尚、この電流リード8aは、より効率的
に冷却できるよう、第二コールドヘッド７に巻回されて
いる。そして、第一熱ステージから真空容器、及び真空
容器から電源（図示せず）へは銅製の電流リード8bを用
いて接続する。
ード8aは、高温超電導材料（超電導コイルと同材質でも
よい）で構成され、一端は超電導コイルの電極９に接続
され、他端は熱シールド（第一熱ステージ）の中継端子
10に接続される。尚、この電流リード8aは、より効率的
に冷却できるよう、第二コールドヘッド７に巻回されて
いる。そして、第一熱ステージから真空容器、及び真空
容器から電源（図示せず）へは銅製の電流リード8bを用
いて接続する。
【００１１】一般に、市販の極低温冷凍機は、第一熱ス
テージを８０Ｋ以下、第二熱ステージは２０Ｋ以下に冷
却できるので、上記のように電流リードを高温超電導材
料、例えば銀シースＢｉ系（２２２３相）テープ線材で
構成すれば、電流リード用の冷凍機がなくとも、電流リ
ードを超電導状態とし、第一熱ステージから第二熱ステ
ージの間では殆ど発熱なしに通電することができる。即
ち、リードの発熱が小さいため、第二熱ステージへの熱
負荷が小さくなり、コイル（マグネット）冷却に有利に
働き、より効率よく冷却できる。この場合、銅製の電流
リードに比べて、電流密度が一桁以上高くとれるので、
導体断面積を小さくすることができ、第一熱ステージか
らコイルへの熱侵入を大幅に低減することができる。
テージを８０Ｋ以下、第二熱ステージは２０Ｋ以下に冷
却できるので、上記のように電流リードを高温超電導材
料、例えば銀シースＢｉ系（２２２３相）テープ線材で
構成すれば、電流リード用の冷凍機がなくとも、電流リ
ードを超電導状態とし、第一熱ステージから第二熱ステ
ージの間では殆ど発熱なしに通電することができる。即
ち、リードの発熱が小さいため、第二熱ステージへの熱
負荷が小さくなり、コイル（マグネット）冷却に有利に
働き、より効率よく冷却できる。この場合、銅製の電流
リードに比べて、電流密度が一桁以上高くとれるので、
導体断面積を小さくすることができ、第一熱ステージか
らコイルへの熱侵入を大幅に低減することができる。
【００１２】又、通常、コイルの電極は、コイル（ボビ
ン）外周部にあるため、第二熱ステージ（第二コールド
ヘッド）とコイル（ボビン）の接合部から離れており、
熱伝導の観点から冷却に不利となる。しかし、本発明装
置のように、電流リードを第二コールドヘッドに巻回し
て効果的に電流リードの冷却を行うことで、コイル外周
部における、ジョイント抵抗発熱や、熱侵入による温度
上昇を抑制することができる。
ン）外周部にあるため、第二熱ステージ（第二コールド
ヘッド）とコイル（ボビン）の接合部から離れており、
熱伝導の観点から冷却に不利となる。しかし、本発明装
置のように、電流リードを第二コールドヘッドに巻回し
て効果的に電流リードの冷却を行うことで、コイル外周
部における、ジョイント抵抗発熱や、熱侵入による温度
上昇を抑制することができる。
【００１３】
【試験例】実際にＢｉ系超電導線材（銀シース材）を用
いて超電導コイルを製作し、上記構成の容器を用いて冷
却を行い、発熱、熱侵入なく通電できるかどうかテスト
してみた。テスト条件は以下の通りである。
いて超電導コイルを製作し、上記構成の容器を用いて冷
却を行い、発熱、熱侵入なく通電できるかどうかテスト
してみた。テスト条件は以下の通りである。
【００１４】(1) コイル構造 ボビン：銅製で、第二コールドヘッドと一体化されて
いる。 外径 １００ｍｍ，内径 ７０ｍｍ，厚み ３ｍｍ 導 体：Ｂｉ系銀シース線を巻回したパンケーキ状。 寸法 ２．７ｍｍ幅×０．２４ｍｍ厚 ６１芯 外芯線， ターン数 ９０ターン
いる。 外径 １００ｍｍ，内径 ７０ｍｍ，厚み ３ｍｍ 導 体：Ｂｉ系銀シース線を巻回したパンケーキ状。 寸法 ２．７ｍｍ幅×０．２４ｍｍ厚 ６１芯 外芯線， ターン数 ９０ターン
【００１５】(2) 超電導電流リード 導 体：Ｂｉ系銀シース線 寸法 ２．７ｍｍ幅×０．２４ｍｍ厚 ６１芯、２枚を縦添えしたもの。
【００１６】(3) 冷凍機 方 式：ＧＭ方式 第一熱ステージ ３５Ｗ at ８０Ｋ 第二熱ステージ ４Ｗ at ２０Ｋ 到達温度：第一熱ステージ ３８Ｋ 第二熱ステージ ２０Ｋ 冷凍機コールドヘッド部の真空度：５×１０-6Torr 通電電流：２０Ａ その結果、長時間運転で、発熱、熱侵入なく通電できる
ことが確認された。
ことが確認された。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明容器による
と、超電導コイルに電流を供給する電流リードを高温超
電導材料で構成することにより、電流リード用の冷凍機
を必要とせず、コイルの効率的な冷却が可能となる。従
って、装置全体を小型軽量化することができ、各種移動
機器（リニアーモータ、電気自動車用モータ等）や各種
分析システム（ＭＲＩ、分析用ＮＭＲ等）の冷凍システ
ムに利用すると効果的である。
と、超電導コイルに電流を供給する電流リードを高温超
電導材料で構成することにより、電流リード用の冷凍機
を必要とせず、コイルの効率的な冷却が可能となる。従
って、装置全体を小型軽量化することができ、各種移動
機器（リニアーモータ、電気自動車用モータ等）や各種
分析システム（ＭＲＩ、分析用ＮＭＲ等）の冷凍システ
ムに利用すると効果的である。
【図１】本発明容器の構成を示す概略図である。
【図２】従来の極低温容器を示す概略図である。
１，11 超電導コイル ２ ボビン ３，13 熱シールド ４，14 真空容器 ５,15a,15b 冷凍機 ６, 16 第一コールドヘッド ７, 17 第二コールドヘッド 8a, 8b, 18 電流リード ９ 電極 10 中継端子 19 超電導マグネット
Claims (2)
- 【請求項１】 電流リードを介して電流が供給される超
電導コイルを収納し、外部からの輻射熱を遮断する熱シ
ールドと、 このシールドを内蔵し、内部を真空状態に保持する真空
容器を具える極低温容器であって、 前記熱シールドが高温側、超電導コイルが低温側となる
２段の温度レベルに冷却できるよう、第一及び第二コー
ルドヘッドを介してそれぞれに熱接続した極低温冷凍機
を具え、 前記電流リードを高温超電導材料で構成したことを特徴
とする極低温容器。 - 【請求項２】 高温超電導材料で構成された電流リード
が第二コールドヘッドに巻回されてなることを特徴とす
る請求項１記載の極低温容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4306362A JPH06132569A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 極低温容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4306362A JPH06132569A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 極低温容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132569A true JPH06132569A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17956148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4306362A Pending JPH06132569A (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 極低温容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06132569A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015159258A1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Victoria Link Ltd | Cryogenic fluid circuit design for effective cooling of an elongated thermally conductive structure extending from a component to be cooled to a cryogenic temperature |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP4306362A patent/JPH06132569A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015159258A1 (en) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Victoria Link Ltd | Cryogenic fluid circuit design for effective cooling of an elongated thermally conductive structure extending from a component to be cooled to a cryogenic temperature |
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