JPH0622169B2 - 超電導磁石装置 - Google Patents

超電導磁石装置

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JPH0622169B2
JPH0622169B2 JP62020438A JP2043887A JPH0622169B2 JP H0622169 B2 JPH0622169 B2 JP H0622169B2 JP 62020438 A JP62020438 A JP 62020438A JP 2043887 A JP2043887 A JP 2043887A JP H0622169 B2 JPH0622169 B2 JP H0622169B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、極低温液体冷媒であるヘリウム等によって
冷却されている超電導コイルに通電する電流リード体を
備えた超電導磁石装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第4図は例えば特開昭61−38963号公報に示され
た従来の超電導磁石装置を示す縦断面図であり、図にお
いて、(1)は外槽極低温容器、(2)は外槽極低温容器
(1)の内側に設けられた外槽極低温容器(1)と協働して
超高真空空間を形成する内槽極低温容器、(3)は極低温
液体冷媒である液体ヘリウム(4)中に浸漬された超電導
コイル、(4a)は液体ヘリウム(4)が蒸発した極低温ガ
ス冷媒であるガスヘリウム、(6)は一端が超電導コイル
(3)に接続され他端が外槽極低温容器(1)外に導出され
た電流リード体である。電流リード体(6)は、超電導コ
イル(3)に通電する電流リード(6a)と、電流リード(6
a)が貫通された電流リード配管(6b)とを備え、気密絶
縁体(6c)により絶縁支持されている。
上記のように構成された従来の超電導磁石装置において
は、電流リード(6a)に通電した場合、電流リード(6a)
は、ジュール熱により高温になろうとするが、電流リー
ド配管(6b)内を流れるガスヘリウム(4a)により冷却さ
れて一定以上の高温にはならない。そして、このガスヘ
リウム(4a)は電流リード配管(6b)を介して外槽極低温
容器(1)の外部で回収される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の超電導磁石装置は以上のように構成されているの
で、電流リード(6a)に通電する、しないにかかわら
ず、内槽極低温容器(2)内のガスヘリウム(4a)の層と
外槽極低温容器(1)の外の常温ガスヘリウム層とが電流
リード配管(6b)を介して常時連通状態にあり、このよ
うな状態にある場合には電流リード配管(6b)内におい
てガスヘリウム(4a)の熱振動(サーマルオシレーショ
ン)が発生し易く、その結果常温ガスヘリウムが内槽極
低温容器(2)内部に侵入し、液体ヘリウム(4)の蒸発量
が異常に多くなるなどの問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、常温極低温ガス冷媒が極低温容器内部に侵
入するのを防ぎ極低温容器内の極低温液体冷媒の蒸発消
費量が低減する超電導磁石装置を得ることを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の第1の発明の超電導磁石装置は、電流リード
とリード配管との間に気密絶縁体を配置して電流リード
配管を熱シールド側と外槽極低温容器側とに区分し、熱
シールド側の電流リード配管内が所定の圧力以上になっ
たとき、電流リード配管内の極低温ガス冷媒が熱シール
ド側から外槽極低温容器側へ流通可能な第1の逆止弁を
電流リードに設けたものである。
この発明の第2の発明の超電導磁石装置は、内槽極低温
容器と外槽極低温容器との間で外槽極低温容器及び内槽
極低温容器を貫通する位置より低い位置を通るように電
流リード体を形成したものである。
この発明の第3の発明の超電導磁石装置は、電流リード
体の内槽極低温容器の外側に第3の逆止弁を配置して、
前記電流リード配管の前記内槽極低温容器側が所定の圧
力以上になったとき極低温ガス冷媒が前記内槽極低温容
器側から前記第3の逆止弁を通過できるようにするとと
もに、前記第2の逆止弁と前記熱シールドとの間で前記
電流リード配管が前記内槽極低温容器及び前記熱シール
ドを貫通する位置より低い位置を通るように形成し、 前記電流リード体の前記熱シールドの外側に第4の逆止
弁を配置して、前記電流リード配管の前記熱シールド側
が所定の圧力以上になったとき前記極低温ガス冷媒が前
記熱シールド側から前記第4の逆止弁を通過できるよう
にするとともに、前記第4の逆止弁と前記外槽極低温容
器との間で前記電流リード配管が前記熱シールド及び前
記外槽極低温容器を貫通する位置より低い位置を通るよ
うに形成したものである。
〔作用〕
この発明の第1の発明においては、第1の逆止弁を電流
リードに設けたので、外槽極低温容器側から熱シールド
内への常温極低温ガス冷媒の侵入は阻止される。
この発明の第2の発明においては、外槽極低温容器及び
内槽極低温容器を貫通する位置よりも低い位置を通るよ
うに電流リード体を形成したので、電流リード配管が長
くなり、極低温ガス冷媒の流れ抵抗が大きくなるととも
に、外槽極低温容器と内槽極低温容器との間の熱抵抗も
大きくなる。
この発明の第3の発明においては、電流リード体に第3
の逆止弁、第4の逆止弁を設けたので、電流リード体内
の常温極低温ガス冷媒の移動が規制される。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。第1図
はこの発明の一実施例を示す断面図であり、第4図と同
一または相当部分は同一符号を付し、その説明は省略す
る。
図において、(5)は内槽極低温容器(2)と外槽極低温容
器(1)との間に設けられ輻射による熱侵入を阻止する熱
シールドで、内部が液体窒素で冷却されている。(5a)
は熱シールド(5)と電流リード体(6)との間に設けられ
常温外部から電流リード配管(6b)を通じて内槽極低温
容器(2)内に侵入する熱を防ぐサーマルアンカ、(7)は
電流リード配管(6b)の下部に取り付けられた第1の逆
止弁である。
また、電流リード(6a)に第2図に示す第2の逆止弁
(17)が組み込まれているものである。この第2の逆止
弁(17)は、ガスヘリウム(4a)の動圧により押し上げ
られる弁体(17a)と、この弁体(17a)を弁座(17b)
側に常に付勢するばね(17c)とを備えている。
上記のように構成された超電導磁石装置においては、ガ
スヘリウム(4a)が第1の逆止弁(7)から電流リード配
管(6b)内を通って電流リード(6a)を冷却し、外槽極低
温容器(1)の外部で回収される。一方、外槽極低温容器
(1)の外部から常温ガスヘリウムが電流リード配管(6
b)を通って内槽極低温容器(2)内に侵入することは第1
の逆止弁(7)により防止され、サーマルオシレーション
に起因する液体ヘリウム(4)の蒸発消費量は低減され
る。
また、電流リード配管(6b)を外槽極低温容器(1)側と
内槽極低温容器(2)側とに区分し、第2の逆止弁(17)
を電流リード(6a)に設けたので、外槽極低温容器(1)
側から熱シールド(5)内へ常温ガスヘリウムが極低温容
器(1)内部に侵入することは阻止される。
第3図は電流リード体(16)が内槽極低温容器(2)内か
ら外側に水平方向に導出されている超電導磁石装置を示
す縦断面図であり、U字形状をした電流リード体(16)
の内槽極低温容器(2)近傍に第3の逆止弁(27)、U字
形状をした電流リード体(16)の熱シールド(5)近傍に
第4の逆止弁(28)がそれぞれ取り付けられている。
上記のような超電導磁石装置においては、内槽極低温容
器(2)と熱シールド(5)との間、熱シールド(5)と外槽
極低温容器(1)との間では電流リード体(16)はU字形
状になっており、電流リード配管が長くなり、ガスヘリ
ウム(4a)の流れ抵抗が大きくなり、サーマルオシレー
ションの発生が抑制される。また、外槽極低温容器(1)
と内槽極低温容器(2)との間での熱抵抗も大きくなる。
また、内槽極抵温容器(2)及び熱シールド(5)近傍の上
方に位置した上部電流リード体(16a),(16c)は低温
側となり、それぞれに対応した下方に位置した下部電流
リード体(16b),(16d)は高温側となっており、低温
側の密度の高いガスヘリウム(4a)が下部電流リード体
(16b)側に降下し、高温側の密度の低いガスヘリウム
(4a)が上部電流リード体(16a)側に上昇するなどして
電流リード体(16)内でサーマルオシレーションが発生
し易いが、第1の逆止弁(7)、第3の逆止弁(27)及び
第4の逆止弁(28)の作用により、電流リード体(16)
内のガスヘリウム(4a)の移動は規制され、サーマルオ
シレーションの発生は防止される。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明の第1の発明において
は、第2の逆止弁を電流リードに設けたので、サーマル
オシレーションの発生は抑制され、外槽極低温容器側か
ら熱シールド内への常温低温ガス冷媒の侵入は阻止され
る結果、極低温容器内の極低温液体冷媒の蒸発消費量が
低減される効果がある。
この発明の第2の発明においては、外槽極低温容器及び
内槽極低温容器を貫通する位置よりも低い位置を通るよ
うに電流リード体を形成したので、電流リード配管が長
くなり、極低温ガス冷媒の流れ抵抗が大きくなり、サー
マルオシレーションの発生は抑制される。また、外槽極
低温容器と内槽極低温容器との間の熱抵抗も大きくな
り、極低温容器内の極低温液体冷媒の蒸発消費量が低減
される。
この発明の第3の発明においては、第2の発明の電流リ
ード体に第3の逆止弁、第4の逆止弁を設けたので、第
2の発明のものと比較してサーマルオシレーションの発
生をさらに抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の発明の一実施例による超電導
磁石装置を示す縦断面図、第2図は第1図の逆止弁の縦
断面図、第3図はこの発明の第2及び第3の発明の一実
施例を示す縦断面図、第4図は従来の超電導磁石装置の
一例を示す縦断面図である。 図において、(1)は外槽極低温容器、(2)は内槽極低温
容器、(3)は超電導コイル、(4)は液体ヘリウム、(4
a)はガスヘリウム、(5)は熱シールド、(6),(16)は
電流リード体、(6a)は電流リード、(6b)は電流リード
配管、(7)は第1の逆止弁、(17)は第2の逆止弁、
(27)は第3の逆止弁、(28)は第4の逆止弁である。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】極低温液体冷媒が入った内槽極低温容器
    と、 この内槽極低温容器内の前記極低温液体冷媒に浸漬した
    超電導コイルと、 前記内槽極低温容器を収容して外部からの輻射侵入熱を
    阻止する熱シールドと、 この熱シールドを収容して真空空間を形成した外槽極低
    温容器と、 前記超電導コイルと接続して前記内槽極低温容器と前記
    熱シールドと前記外槽極低温容器とを貫通して前記外槽
    極低温容器の外部に引き出した電流リード、及び前記電
    流リードが貫通し前記内槽極低温容器と前記熱シールド
    と前記外槽低温容器とを気密貫通して、前記極低温液体
    冷媒の蒸発した極低温ガス冷媒が流通可能にした電流リ
    ード配管で構成した電流リード体と、 この電流リード体の前記内槽極低温容器内に前記内槽極
    低温容器内が所定の圧力以上になったとき前記内槽極低
    温容器側から前記電流リード配管側へ前記極低温ガス冷
    媒が流通するのを可能にした第1の逆止弁とを備えた超
    電導磁石装置において、 前記電流リードと前記リード配管との間に気密絶縁体を
    配置して前記電流リード配管を前記熱シールド側と前記
    外槽極低温容器側とに区分し、前記熱シールド側の前記
    電流リード配管内が所定の圧力以上になったとき前記電
    流リード配管内の前記極低温ガス冷媒が前記熱シールド
    側から前記外槽極低温容器側へ流通可能にする第2の逆
    止弁を前記電流リードに設けたことを特徴とする超電導
    磁石装置。
  2. 【請求項2】極低温液体冷媒が入った内槽極低温容器
    と、 この内槽極低温容器内の前記極低温液体冷媒に浸漬した
    超電導コイルと、 前記内槽極低温容器を収容して外部からの輻射侵入熱を
    阻止する熱シールドと、 この熱シールドを収容して真空空間を形成した外槽極低
    温容器と、 前記超電導コイルと接続して前記内槽極低温容器と前記
    熱シールドと前記外槽極低温容器とを水平方向に貫通し
    て前記外槽極低温容器の外部に引き出した電流リード、
    及び前記電流リードが貫通し前記内槽極低温容器と前記
    熱シールドと前記外槽極低温容器とを水平方向に気密貫
    通して、前記極低温液体冷媒の蒸発した極低温ガス冷媒
    が流通可能にした電流リード配管で構成した電流リード
    体と、 この電流リード体の前記内槽極低温容器内に前記内槽極
    低温容器内が所定の圧力以上になったとき前記内槽極低
    温容器側から前記電流リード配管側へ前記極低温ガス冷
    媒が流通するのを可能にした第1の逆止弁とを備えた超
    電導磁石装置において、 前記内槽極低温容器と前記外槽極低温容器との間で前記
    電流リード体が前記外槽極低温容器及び前記内槽極低温
    容器を貫通する位置より低い位置を通るように形成した
    ことを特徴とする超電導磁石装置。
  3. 【請求項3】極低温液体冷媒が入った内槽極低温容器
    と、 この内槽極低温容器内の前記極低温液体冷媒に浸漬した
    超電導コイルと、 前記内槽極低温容器を収容して外部からの輻射侵入熱を
    阻止する熱シールドと、 この熱シールドを収容して真空空間を形成した外槽極低
    温容器と、 前記超電導コイルと接続して前記内槽極低温容器と前記
    熱シールドと前記外槽極低温容器とを水平方向に貫通し
    て前記外槽極低温容器の外部に引き出した電流リード、
    及び前記電流リードが貫通し前記内槽極低温容器と前記
    熱シールドと前記外槽極低温容器とを水平方向に気密貫
    通して、前記極低温液体冷媒の蒸発した極低温ガス冷媒
    が流通可能にした電流リード配管で構成した電流リード
    体と、 この電流リード体の前記内槽極低温容器内に前記内槽極
    低温容器内が所定の圧力以上になったとき前記内槽極低
    温容器側から前記電流リード配管側へ前記極低温ガス冷
    媒が流通するのを可能にした第1の逆止弁とを備えた超
    電導磁石装置において、 前記電流リード体の前記内槽極低温容器の外側に第3の
    逆止弁とを配置して、前記電流リード配管の前記内槽極
    低温容器側が所定の圧力以上になったとき前記極低温ガ
    ス冷媒が前記内槽極低温容器側から前記第2の逆止弁を
    通過できるようにするとともに前記第3の逆止弁と前記
    熱シールドとの間で前記電流リード配管が前記内槽極低
    温容器及び前記熱シールドを貫通する位置より低い位置
    を通るように形成し、 前記電流リード体の前記熱シールドの外側に第4の逆止
    弁を配置して、前記電流リード配管の前記熱シールド側
    が所定の圧力以上になったとき前記極低温ガス冷媒が前
    記熱シールド側から前記第4の逆止弁を通過できるよう
    にするとともに、前記第4の逆止弁と前記外槽極低温容
    器との間で前記電流リード配管が前記熱シールド及び前
    記外槽極低温容器を貫通する位置より低い位置を通るよ
    うに形成したことを特徴とする超電導磁石装置。
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