JPH0669028A - Superconducting magnet - Google Patents

Superconducting magnet

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JPH0669028A
JPH0669028A JP22281092A JP22281092A JPH0669028A JP H0669028 A JPH0669028 A JP H0669028A JP 22281092 A JP22281092 A JP 22281092A JP 22281092 A JP22281092 A JP 22281092A JP H0669028 A JPH0669028 A JP H0669028A
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regenerator
stage
tank
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mounting cylinder
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Kazuki Moritsu
一樹 森津
Takahiro Matsumoto
隆博 松本
Shuichi Nakagawa
修一 中川
Hideto Yoshimura
秀人 吉村
Masashi Nagao
政志 長尾
Takashi Inaguchi
隆 稲口
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To inhibit a disturbance of an external magnetic field, which is accompanied by the reciprocating movement of a displacer having a cold storage device using a rare earth metal alloy or a compound as a cold storage material, and to obtain a superconducting magnet capable of obtaining the uniformity of a high magnetic field. CONSTITUTION:One end of a refrigerator mounting cylinder 51 is mounted to an L type tube 50 mounted to a helium tank 2 and the other end is mounted to a vacuum tank 4. A three-step system cold storage type refrigerator 30 is inserted and mounted in this cylinder 51. A cold storage material consisting of a rare earth metal alloy or a compound is filled in a third step cold storage device of the refrigerator 30. A third step cylinder part 100 of the cylinder 51 is constituted of a superconductor, such as arc NbTi superconductor, and encircles the range of reciprocating movement of the third step cold to magnetically shield an external magnetic field.

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、極低温冷媒、例えば
液体ヘリウムを直接再液化できる極低温冷凍機を備えた
超電導マグネットに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting magnet equipped with a cryogenic refrigerator capable of directly reliquefying cryogenic refrigerant such as liquid helium.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超電導マグネットは、磁気共鳴画
像診断装置、磁気浮上列車、シンクロトロンラジエーシ
ョン、結晶引き上げ装置等の磁場発生装置として用いら
れている。一般に、この種超電導マグネットは、ヘリウ
ム槽内に円筒形の超電導コイルを配設し、このヘリウム
槽を包囲するように真空層を設け、ヘリウム槽と真空槽
との間にヘリウム槽を包囲するように同軸円筒状に第1
および第2熱シールドを設け、さらに第1および第2熱
シールドを冷却する蓄冷型冷凍機を超電導コイルの軸方
向に対して垂直に配設して構成された横向中空円筒状の
超電導マグネットが知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, superconducting magnets have been used as magnetic field generators for magnetic resonance imaging diagnostic equipment, magnetic levitation trains, synchrotron radiation, crystal pulling equipment and the like. Generally, this kind of superconducting magnet has a cylindrical superconducting coil arranged in a helium tank, a vacuum layer is provided so as to surround the helium tank, and the helium tank is surrounded between the helium tank and the vacuum tank. To the coaxial cylindrical first
Further, there is known a horizontal hollow cylindrical superconducting magnet configured by providing a second heat shield and a regenerative refrigerator that cools the first and second heat shields perpendicularly to the axial direction of the superconducting coil. Has been.

【0003】しかし、上記従来の超電導マグネットは、
横向中空マグネットであり、蓄冷型冷凍機を上方から磁
石の軸方向に対して垂直に配設しているので、冷凍機の
冷却性能を達成するためにディスプレーサとよばれるピ
ストンの往復移動の長さを確保する必要があり、第1熱
シールドと第2熱シールドとの間隙および真空槽と第1
熱シールドとの間隙を大きくとらなければならず、装置
の高さが高くなるとともに大形化してしまうという欠点
あった。さらに、ヘリウム槽内で蒸発するヘリウムガス
を再液化しておらず、液体ヘリウムの消費量が多くなる
という欠点もあった。
However, the above conventional superconducting magnet is
It is a horizontal hollow magnet, and since the regenerator is arranged vertically from above to the axial direction of the magnet, the length of the reciprocating movement of the piston called the displacer in order to achieve the cooling performance of the refrigerator. It is necessary to secure the space between the first heat shield and the second heat shield and the vacuum chamber and the first heat shield.
The gap between the heat shield and the heat shield must be large, and the height of the device becomes high and the device becomes large. Further, the helium gas evaporated in the helium tank has not been reliquefied, and there is a drawback that the consumption of liquid helium increases.

【0004】そこで、本出願人は上記欠点を解決するた
めに、蓄冷型冷凍機を略水平に配置して小形化を図ると
ともに、ヘリウム槽内で蒸発するヘリウムガスを再液化
する超電導マグネットを先に提案している(特願平4ー
70922号)。
Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, the applicant of the present invention first arranges the regenerator type refrigerator in a substantially horizontal position to reduce the size of the regenerator and uses a superconducting magnet for reliquefying the helium gas evaporated in the helium tank. (Japanese Patent Application No. 4-70922).

【0005】図4は特願平4ー70922号に記載され
た従来の超電導マグネットを示す一部破断斜視図であ
り、図において1は円筒形に構成された超電導コイルで
あり、この超電導コイル1は極低温冷媒槽としての中空
円筒形のヘリウム槽2内に収納され、ヘリウム槽2内に
満たされている極低温冷媒としての液体ヘリウム3に浸
漬され、極低温に保持されている。4はヘリウム槽2を
包囲して設けられた真空槽であり、この真空槽4とヘリ
ウム槽2との間を真空排気して断熱している。5は第2
熱シールド、6は第1熱シールドであり、これらの第1
および第2熱シールド6、5は、ヘリウム槽2と真空槽
4との間にヘリウム槽2を包囲するように同軸円筒状に
配設され、ヘリウム槽2への熱侵入を減少させている。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a conventional superconducting magnet described in Japanese Patent Application No. 4-70922. In FIG. 4, reference numeral 1 is a cylindrical superconducting coil. Is stored in a hollow cylindrical helium tank 2 serving as a cryogenic refrigerant tank, immersed in liquid helium 3 serving as a cryogenic refrigerant filled in the helium tank 2, and maintained at a cryogenic temperature. Reference numeral 4 denotes a vacuum tank that is provided so as to surround the helium tank 2, and the space between the vacuum tank 4 and the helium tank 2 is evacuated and insulated. 5 is the second
Heat shield, 6 is the first heat shield,
The second heat shields 6 and 5 are arranged in a coaxial cylindrical shape so as to surround the helium tank 2 between the helium tank 2 and the vacuum tank 4, and reduce heat intrusion into the helium tank 2.

【0006】30は円筒形の超電導コイル1の軸方向と
略平行に真空槽4の端面に取り付けられた3段式蓄冷型
冷凍機、31は鉄製の磁気シールドフランジ32ととも
に真空槽4を包囲して配設された鉄製の磁気シールド、
33はボア、34はポート部13に設けられた放圧弁、
35は超電導マグネットの据付足、36はヘリウム槽2
内の圧力を制御する圧力コントローラユニットである。
Reference numeral 30 denotes a three-stage regenerator with a three-stage regenerator mounted on the end surface of the vacuum chamber 4 substantially parallel to the axial direction of the cylindrical superconducting coil 1. Reference numeral 31 surrounds the vacuum chamber 4 together with a magnetic shield flange 32 made of iron. Magnetic shield made of iron,
33 is a bore, 34 is a pressure relief valve provided in the port portion 13,
35 is a superconducting magnet installation foot, 36 is a helium tank 2
It is a pressure controller unit that controls the internal pressure.

【0007】ここで、上記従来の超電導マグネットで
は、超電導コイル1を収納するヘリウム槽2、第2熱シ
ールド5、第1熱シールド6および真空槽4を同軸配置
して、横向中空マグネットを構成している。
In the conventional superconducting magnet described above, the helium tank 2 for housing the superconducting coil 1, the second heat shield 5, the first heat shield 6 and the vacuum tank 4 are coaxially arranged to form a horizontal hollow magnet. ing.

【0008】つぎに、上記従来の超電導マグネットに用
いられる3段式蓄冷型冷凍機30について、図5に基づ
いて詳細に説明する。3段式蓄冷型冷凍機30は、例え
ばステンレスのホーニングパイプで作られ3段になって
いるシリンダ40内に、第1段ディスプレーサ16、第
2段ディスプレーサ17および第3段ディスプレーサ4
1が摺動可能に配設され、シリンダ40と第1段、第2
段および第3段ディスプレーサ16、17、41のそれ
ぞれの間にはヘリウムガス24が漏れることを防止する
第1段シール18、第2段シール19および第3段シー
ル42が配設され、さらにシリンダ40の各段外周面の
それぞれに第1段ヒートステージ10、第2段ヒートス
テージ11および第3段ヒートステージ43が配設され
て構成されている。
Next, the three-stage regenerative refrigerator 30 used in the conventional superconducting magnet will be described in detail with reference to FIG. The three-stage regenerator 30 includes a first-stage displacer 16, a second-stage displacer 17, and a third-stage displacer 4 in a three-stage cylinder 40 made of, for example, a stainless honing pipe.
1 is slidably arranged, and the cylinder 40, the first stage, and the second stage
A first-stage seal 18, a second-stage seal 19 and a third-stage seal 42, which prevent the helium gas 24 from leaking, are arranged between each of the stage and the third-stage displacers 16, 17, 41, and further, a cylinder. The first-stage heat stage 10, the second-stage heat stage 11, and the third-stage heat stage 43 are arranged on the outer peripheral surfaces of the respective stages of 40.

【0009】ここで、第1段ディスプレーサ16内の第
1段蓄冷器20は銅金網を蓄冷材とし、第2段ディスプ
レーサ17内の第2段蓄冷器21は鉛玉を蓄冷材とし、
第3段ディスプレーサ41内の第3段蓄冷器45は、2
0Kから7.5Kで比熱が大きいGdRhを蓄冷材とす
る高温部45aと、7.5K以下で比熱が大きいGd
0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする低温部45bとから構成
されている。
Here, the first-stage regenerator 20 in the first-stage displacer 16 uses copper wire mesh as the regenerator material, and the second-stage regenerator 21 in the second-stage displacer 17 uses lead balls as the regenerator material.
The third-stage regenerator 45 in the third-stage displacer 41 is 2
High temperature part 45a using GdRh as a cold storage material, which has a large specific heat from 0K to 7.5K, and Gd having a large specific heat at 7.5K or less.
It is composed of a low temperature portion 45b which uses 0.5 Er 0.5 Rh as a cold storage material.

【0010】このように構成された3段式蓄冷型冷凍機
30はつぎのように動作する。まず、第1段、第2段お
よび第3段ディスプレーサ16、17、41が最下端に
あり、吸気バルブ26が開き、排気バルブ27が閉じて
いる状態で、第1段、第2段および第3段膨張室22、
23、46内には、ヘリウムガス圧縮手段であるヘリウ
ム圧縮機25で圧縮された高圧のヘリウムガス24が導
入され、高圧状態となっている。
The three-stage regenerator 30 having the above-described structure operates as follows. First, the first stage, the second stage and the third stage displacers 16, 17, 41 are at the lowermost end, the intake valve 26 is open, and the exhaust valve 27 is closed. Three-stage expansion chamber 22,
A high-pressure helium gas 24 compressed by a helium compressor 25, which is a helium gas compression means, is introduced into 23 and 46, and is in a high-pressure state.

【0011】つぎに、第1段、第2段および第3段ディ
スプレーサ16、17、41が上方に動き、それに伴い
高圧のヘリウムガス24が第1段、第2段および第3段
蓄冷器20、21、45を通じて、第1段、第2段およ
び第3段膨張室22、23、46に導入される。この
間、吸気および排気バルブ26、27は動かない。高圧
のヘリウムガス24は、第1段蓄冷器22、第2段蓄冷
器23および第3段蓄冷器45を通過する際に、それぞ
れの蓄冷材により所定温度に冷却される。第1段、第2
段および第3段ディスプレーサ16、17、41が最上
端になった時に、吸気バルブ26が閉じ、排気バルブ2
7が開き、高圧のヘリウムガス24が低圧部に膨張して
冷凍が発生する。この時、ヘリウムガス24は、低温低
圧ガスとなる。
Next, the first-stage, second-stage and third-stage displacers 16, 17, 41 are moved upward, and the high-pressure helium gas 24 is accordingly moved to the first-stage, second-stage, and third-stage regenerator 20. , 21, 45 to the first, second and third expansion chambers 22, 23, 46. During this time, the intake and exhaust valves 26, 27 do not move. When the high-pressure helium gas 24 passes through the first-stage regenerator 22, the second-stage regenerator 23, and the third-stage regenerator 45, it is cooled to a predetermined temperature by each regenerator material. 1st stage, 2nd
When the stage and third stage displacers 16, 17, 41 are at their uppermost ends, the intake valve 26 is closed and the exhaust valve 2
7 opens, the high-pressure helium gas 24 expands to the low-pressure portion, and freezing occurs. At this time, the helium gas 24 becomes a low temperature low pressure gas.

【0012】ついで、第1段、第2段および第3段ディ
スプレーサ16、17、41が下方に移動することによ
り、低温低圧のヘリウムガス24が、第1段、第2段お
よび第3段蓄冷器20、21、45を通過して排気バル
ブ27から排気される。この時、低温低圧のヘリウムガ
ス24は、第1段、第2段および第3段蓄冷器20、2
1、45の蓄冷材を冷却した後、ヘリウム圧縮機25に
戻る。
Then, the first-stage, second-stage and third-stage displacers 16, 17, 41 are moved downward, so that the low-temperature low-pressure helium gas 24 cools the first-stage, second-stage, and third-stage regenerators. After passing through the chambers 20, 21, and 45, the gas is exhausted from the exhaust valve 27. At this time, the low temperature and low pressure helium gas 24 flows into the first, second and third stage regenerators 20, 2
After cooling the cold storage materials 1 and 45, the operation returns to the helium compressor 25.

【0013】その後、第1段、第2段および第3段膨張
室22、23、46の容積が最小となった状態で、排気
バルブ27が閉じ、吸気バルブ26が開き、ヘリウム圧
縮機25で圧縮された高圧のヘリウムガス24が導入さ
れ、第1段、第2段および第3段膨張室22、23、4
6の圧力が低圧から高圧になる。
Thereafter, with the volumes of the first, second and third expansion chambers 22, 23, 46 minimized, the exhaust valve 27 is closed, the intake valve 26 is opened, and the helium compressor 25 is operated. The compressed high-pressure helium gas 24 is introduced, and the first-stage, second-stage, and third-stage expansion chambers 22, 23, 4,
The pressure of 6 goes from low pressure to high pressure.

【0014】ここで、高圧、例えば20バールのヘリウ
ムガス24は、第1段蓄冷器20で60Kに冷却され、
第2段蓄冷器21で15Kに冷却され、さらに第3段蓄
冷器45で冷却されて第3膨張室46に導かれる。例え
ば、第3段蓄冷器45の蓄冷材を鉛とすると、比熱がヘ
リウムガス24より小さいのでヘリウムガス24は十分
冷却されずに第3段膨張室46に導かれ、膨張室の温度
が上昇して損失が生じてしまい、6.5K程度の到達温
度しか得られず、また蓄冷材としてGdRhを用いる
と、比熱が鉛より大きいので損失が小さくなり、5.5
Kの到達温度が得られている。
Here, the high-pressure, for example, 20 bar helium gas 24 is cooled to 60 K in the first stage regenerator 20,
It is cooled to 15 K by the second-stage regenerator 21, further cooled by the third-stage regenerator 45, and guided to the third expansion chamber 46. For example, if the regenerator material of the third-stage regenerator 45 is lead, the specific heat is smaller than that of the helium gas 24, so the helium gas 24 is not sufficiently cooled and is introduced into the third-stage expansion chamber 46, and the temperature of the expansion chamber rises. As a result, the loss is small because the specific heat is larger than that of lead when GdRh is used as the regenerator material.
The ultimate temperature of K is obtained.

【0015】さらに、蓄冷材としてGdRhとGd0.5
Er0.5Rh(GdRhの重量比を45〜65%)とす
ると、4.2Kの到達温度が得られ、さらにまた、シリ
ンダ40の内面の表面粗さを0.5μmRMSとしてシ
ール部の漏れを低減させたところ、3.68Kの到達温
度を達成できた。ここで、蓄冷材としてGdRhに代え
てEr3Niを用いても、同様の到達温度が得られた。
なお、ヘリウムガス24の高圧は20バール、低圧は6
バールとしている。
Further, GdRh and Gd 0.5 are used as regenerator materials.
When Er 0.5 Rh (weight ratio of GdRh is 45 to 65%), a reached temperature of 4.2K is obtained, and further, the surface roughness of the inner surface of the cylinder 40 is set to 0.5 μm RMS to reduce leakage at the seal portion. As a result, the ultimate temperature of 3.68 K was achieved. Here, even when Er 3 Ni was used as the regenerator material instead of GdRh, the same ultimate temperature was obtained.
The high pressure of the helium gas 24 is 20 bar and the low pressure is 6 bar.
It's a bar.

【0016】このように、銅金網を蓄冷材とする第1段
蓄冷器20と、鉛玉を蓄冷材とする第2段蓄冷器21
と、GdRhを蓄冷材とする高温部45aとGd0.5
0.5Rhを蓄冷材とする低温部45bからなる第3段
蓄冷器45とから3段式蓄冷型冷凍機30を構成してい
るので、第1段ヒートステージ10の到達温度が50〜
80K、第2段ヒートステージ11の到達温度が10〜
20K、第3段ヒートステージ43の到達温度が2〜
4.5Kの優れた冷凍性能が得られ、超電導マグネット
を安定して運転できる。
As described above, the first-stage regenerator 20 using the copper wire mesh as the regenerator material and the second-stage regenerator 21 using the lead balls as the regenerator material.
And a high temperature part 45a using GdRh as a cold storage material and Gd 0.5 E
Since the three-stage regenerator 30 is composed of the third-stage regenerator 45 including the low temperature section 45b having r 0.5 Rh as the regenerator material, the temperature reached by the first-stage heat stage 10 is 50 to 50%.
80K, the reached temperature of the second heat stage 11 is 10
20K, the ultimate temperature of the third stage heat stage 43 is 2
Excellent refrigeration performance of 4.5K is obtained, and the superconducting magnet can be operated stably.

【0017】図6に3段式蓄冷型冷凍機30の取り付け
構造を示す。一端がヘリウム槽2内で蒸発するヘリウム
ガスの雰囲気に臨むようにヘリウム槽2の上部に引出部
としてのステンレス製のL字管50が設けられている。
また、真空槽4の端面には、ステンレス製の3段の冷凍
機取付シリンダ51が超電導コイル1の軸方向と略平行
に取り付けられている。L字管50と冷凍機取付シリン
ダ51とはベロー52で接続されている。この冷凍機取
付シリンダ51には、銅製の第1段ヒートステージ53
および第2段ヒートステージ54が設けられ、それぞれ
が第1熱シールド6および第2熱シールド5に熱接続さ
れている。また、第1段および第2段ヒートステージ5
3、54と第1および第2熱シールド6、5との熱接続
部を覆うように、銅製の第1および第2輻射カバー5
6、55が配設され、さらにステンレス製の封口板57
が真空層4に取り付けられ、外部からの熱侵入を低減し
ている。
FIG. 6 shows the mounting structure of the three-stage regenerator 30. An L-shaped tube 50 made of stainless steel is provided at the upper part of the helium tank 2 so that one end faces the atmosphere of the helium gas evaporated in the helium tank 2.
In addition, a stainless steel three-stage refrigerator mounting cylinder 51 is mounted on the end surface of the vacuum chamber 4 substantially parallel to the axial direction of the superconducting coil 1. The L-shaped tube 50 and the refrigerator mounting cylinder 51 are connected by a bellows 52. The refrigerator mounting cylinder 51 includes a first heat stage 53 made of copper.
A second heat stage 54 is provided, and each is thermally connected to the first heat shield 6 and the second heat shield 5. In addition, the first and second heat stages 5
The first and second radiation covers 5 made of copper are provided so as to cover the thermal connection portions between the first and second heat shields 6 and 5 and the first and second heat shields 3 and 54.
6 and 55 are arranged, and a sealing plate 57 made of stainless steel is further provided.
Are attached to the vacuum layer 4 to reduce heat intrusion from the outside.

【0018】このように、冷凍機取付シリンダ51が真
空槽4の端面から超電導コイル1の軸方向と略平行に取
り付けられているので、ヘリウム槽2、第2熱シールド
5、第1熱シールド6および真空槽4のそれぞれの間隙
を大きくすることなく、3段式蓄冷型冷凍機30の冷凍
性能に寄与する各ディスプレーサの往復移動距離を確保
でき、超電導マグネットの小形化が図られるとともに、
3段式蓄冷型冷凍機30が冷凍機取付シリンダ51に着
脱可能に取り付けられているので、装置を分解すること
なく3段式蓄冷型冷凍機30を取り外すことができ、メ
ンテナンス性が向上する。
As described above, since the refrigerator mounting cylinder 51 is mounted from the end surface of the vacuum tank 4 substantially parallel to the axial direction of the superconducting coil 1, the helium tank 2, the second heat shield 5, and the first heat shield 6 are provided. Also, the reciprocating movement distance of each displacer that contributes to the refrigerating performance of the three-stage regenerator 30 can be ensured without increasing the gap between the vacuum tank 4 and the miniaturization of the superconducting magnet.
Since the three-stage regenerator 30 is detachably attached to the refrigerator mounting cylinder 51, the three-stage regenerator 30 can be removed without disassembling the device, and maintainability is improved.

【0019】また、3段式蓄冷型冷凍機30の第3段ヒ
ートステージ43がL字管50内に露呈しているので、
ヘリウム槽2内で蒸発したヘリウムガスがL字管50内
に引き出されて第3段ヒートステージ43により凝縮液
化され、高価な液体ヘリウム3の消費量を低減できる。
Since the third heat stage 43 of the three-stage regenerator 30 is exposed inside the L-shaped tube 50,
The helium gas evaporated in the helium tank 2 is drawn into the L-shaped tube 50, condensed and liquefied by the third heat stage 43, and the consumption amount of expensive liquid helium 3 can be reduced.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に提案し
ている従来の超電導マグネットでは、3段式蓄冷型冷凍
機30の第3段蓄冷器45の蓄冷材として、GdRh、
Gd0.5Er0.5Rh、Er3Ni等の希土類金属の合金
または化合物を用い、優れた冷凍性能を達成している。
そこで、超電導マグネットを運転する際に、希土類金属
の合金または化合物を蓄冷材とする第3段蓄冷器45を
有する第3段ディスプレーサ41が往復移動することに
なり、外部磁界が乱され、高い磁場の均一性が得られな
いという課題があった。また、外部磁界によって蓄冷材
に電磁力が発生して、ディスプレーサが冷凍機取付シリ
ンダ51に擦られ、発熱が生じ、このために冷凍能力が
低下するという課題もあった。
In the conventional superconducting magnet that the applicant of the present invention has previously proposed, GdRh, as the regenerator material for the third regenerator 45 of the three-stage regenerator 30
Excellent refrigeration performance is achieved by using an alloy or compound of a rare earth metal such as Gd 0.5 Er 0.5 Rh and Er 3 Ni.
Therefore, when the superconducting magnet is operated, the third-stage displacer 41 having the third-stage regenerator 45, which uses a rare earth metal alloy or compound as a regenerator material, reciprocates, disturbing the external magnetic field and increasing the high magnetic field. However, there was a problem that the uniformity could not be obtained. Further, an electromagnetic force is generated in the regenerator material by the external magnetic field, the displacer is rubbed against the refrigerator mounting cylinder 51, and heat is generated, which causes a problem that the refrigerating capacity is reduced.

【0021】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、希土類金属の合金または化合物
を蓄冷材とする蓄冷器を有するディスプレーサの往復移
動にともなう外部磁界の擾乱を抑制し、高い磁場の均一
性が得られる超電導マグネットを得ることを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and suppresses disturbance of an external magnetic field due to reciprocating movement of a displacer having a regenerator having a rare earth metal alloy or compound as a regenerator material. The object of the present invention is to obtain a superconducting magnet that can obtain high magnetic field uniformity.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る超電導マグネットは、超電導コイルと、超電導コイル
を収納し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、
一端が極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲
気中に臨み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付
シリンダと、温度レベルの異なる1個以上の膨張室と蓄
冷器とを有し、少なくとも1個の蓄冷器の蓄冷材が希土
類金属の合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ
内に挿入固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出され
た極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを
備えた超電導マグネットであって、少なくとも希土類金
属の合金または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷
器を包囲する冷凍機取付シリンダの部位を超電導体で構
成したものである。
A superconducting magnet according to claim 1 of the present invention comprises a superconducting coil, a cryogenic refrigerant tank for accommodating the superconducting coil and storing a cryogenic refrigerant for cooling the superconducting coil, and a pole. A vacuum chamber surrounding the low temperature coolant chamber,
A refrigerator mounting cylinder, one end of which faces the atmosphere of the cryogenic refrigerant gas that evaporates in the cryogenic refrigerant tank and the other end of which is attached to the vacuum tank, and one or more expansion chambers and regenerators with different temperature levels are provided. And at least one regenerator material of the regenerator has an alloy or compound of a rare earth metal, is inserted and fixed in the refrigerator mounting cylinder, and reliquefies the cryogenic refrigerant gas drawn into the refrigerator mounting cylinder. A superconducting magnet comprising a multi-stage regenerator and a regenerator mounting cylinder surrounding a regenerator containing at least a regenerator material containing an alloy or compound of a rare earth metal. is there.

【0023】また、この発明の請求項2に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低
温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨
み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、温度レベルの異なる1個以上の膨張室と蓄冷器とを
有し、少なくとも1個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の
合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入
固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、少なくとも希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する冷凍機取付シリンダの部位外周面に超電導体膜を被
覆したものである。
A superconducting magnet according to a second aspect of the present invention accommodates the superconducting coil and the superconducting coil.
A cryogenic refrigerant tank that stores a cryogenic refrigerant that cools the superconducting coil, a vacuum tank that surrounds the cryogenic refrigerant tank, one end of the cryogenic refrigerant gas that evaporates in the cryogenic refrigerant tank, and the other. It has a refrigerator mounting cylinder whose end is attached to a vacuum chamber, one or more expansion chambers and regenerators having different temperature levels, and the regenerator material of at least one regenerator has an alloy or compound of a rare earth metal. A multi-stage regenerator with a multistage regenerator for reliquefying the cryogenic refrigerant gas drawn into the refrigerator mounting cylinder and fixed in the refrigerator mounting cylinder, and an alloy of at least a rare earth metal. Alternatively, the outer peripheral surface of the portion of the refrigerator mounting cylinder that surrounds the regenerator that stores the regenerator material containing the compound is coated with a superconductor film.

【0024】また、この発明の請求項3に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低
温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨
み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、温度レベルの異なる1個以上の膨張室と蓄冷器とを
有し、少なくとも1個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の
合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入
固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、少なくとも希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する冷凍機取付シリンダの部位外周に超電導体からなる
筒体を配設したものである。
A superconducting magnet according to a third aspect of the present invention houses the superconducting coil and the superconducting coil,
A cryogenic refrigerant tank that stores a cryogenic refrigerant that cools the superconducting coil, a vacuum tank that surrounds the cryogenic refrigerant tank, one end of the cryogenic refrigerant gas that evaporates in the cryogenic refrigerant tank, and the other. It has a refrigerator mounting cylinder whose end is attached to a vacuum chamber, one or more expansion chambers and regenerators having different temperature levels, and the regenerator material of at least one regenerator has an alloy or compound of a rare earth metal. A multi-stage regenerator with a multistage regenerator for reliquefying the cryogenic refrigerant gas drawn into the refrigerator mounting cylinder and fixed in the refrigerator mounting cylinder, and an alloy of at least a rare earth metal. Alternatively, a tubular body made of a superconductor is arranged on the outer periphery of a portion of a refrigerator mounting cylinder that surrounds a regenerator that stores a regenerator material containing a compound.

【0025】[0025]

【作用】この発明の請求項1に係る超電導マグネットに
おいては、超電導体で構成された冷凍機取付シリンダの
部位が、マグネット運転時に極低温に冷却されて超電導
状態となり、希土類金属の合金または化合物を有する蓄
冷材が収納される蓄冷器を包囲する磁気シールドを構成
し、希土類金属の合金または化合物を有する蓄冷材が収
納される蓄冷器の往復移動にともなう外部磁界の擾乱を
防止するとともに、外部磁界によって蓄冷材に生じる電
磁力の発生を防止している。
In the superconducting magnet according to the first aspect of the present invention, the portion of the refrigerator mounting cylinder made of the superconductor is cooled to a cryogenic temperature during the operation of the magnet to be in a superconducting state, so that an alloy or compound of a rare earth metal is formed. A magnetic shield that surrounds the regenerator that stores the regenerator that has the external magnetic field that prevents the disturbance of the external magnetic field that accompanies the reciprocating movement of the regenerator that stores the regenerator that contains an alloy or compound of a rare earth metal. This prevents the generation of electromagnetic force generated in the cold storage material.

【0026】また、この発明の請求項2に係る超電導マ
グネットにおいては、冷凍機取付シリンダの外周面に被
覆された超電導体膜が、マグネット運転時に極低温に冷
却されて超電導状態となり、希土類金属の合金または化
合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲する磁気
シールドを構成し、希土類金属の合金または化合物を有
する蓄冷材が収納される蓄冷器の往復移動にともなう外
部磁界の擾乱を防止するとともに、外部磁界によって蓄
冷材に生じる電磁力の発生を防止している。
Further, in the superconducting magnet according to the second aspect of the present invention, the superconducting film coated on the outer peripheral surface of the refrigerator mounting cylinder is cooled to an extremely low temperature during the operation of the magnet and becomes a superconducting state. A magnetic shield that surrounds a regenerator that stores a regenerator material containing an alloy or compound is provided to prevent external magnetic field disturbance due to reciprocating movement of the regenerator that contains a regenerator material containing an alloy or compound of a rare earth metal. At the same time, the generation of electromagnetic force generated in the cold storage material by the external magnetic field is prevented.

【0027】また、この発明の請求項3に係る超電導マ
グネットにおいては、冷凍機取付シリンダの外周に配設
された超電導体からなる筒体が、マグネット運転時に極
低温に冷却されて超電導状態となり、希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する磁気シールドを構成し、希土類金属の合金または化
合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器の往復移動にと
もなう外部磁界の擾乱を防止するとともに、外部磁界に
よって蓄冷材に生じる電磁力の発生を防止している。
Further, in the superconducting magnet according to claim 3 of the present invention, the cylindrical body made of a superconductor disposed on the outer periphery of the refrigerator mounting cylinder is cooled to a cryogenic temperature during the operation of the magnet to be in a superconducting state, Disturbance of the external magnetic field that accompanies the reciprocating movement of the regenerator that forms the magnetic shield that surrounds the regenerator that stores the regenerator material that contains the rare earth metal alloy or compound And the generation of electromagnetic force generated in the regenerator material by the external magnetic field.

【0028】[0028]

【実施例】この発明は、本出願人が先に提案している図
4乃至図6に示す超電導マグネット(特願平4ー709
22号)の改良に関するものであり、同一または相当部
分には同一符号を付してその説明を省略し、発明の特徴
部分について以下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is a superconducting magnet shown in FIGS. 4 to 6 proposed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 4-709).
No. 22), and the same or corresponding portions will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and the characteristic portions of the invention will be described below.

【0029】実施例1.この実施例1はこの発明の請求
項1に係る一実施例である。図1はこの発明の実施例1
を示す超電導マグネットの要部断面図であり、図におい
て100は冷凍機取付シリンダ51の第3段のシリンダ
部であり、この第3段のシリンダ部100は超電導体、
例えばNbTiで構成され、第3段ディスプレーサ4
1、つまりGdRhを蓄冷材とする高温部45aとGd
0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする低温部45bとから構成
する第3段蓄冷器45の往復移動範囲を包囲している。
Example 1. The first embodiment is an embodiment according to claim 1 of the present invention. FIG. 1 is a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a superconducting magnet, in which 100 is a third-stage cylinder part of the refrigerator mounting cylinder 51, and the third-stage cylinder part 100 is a superconductor.
For example, the third stage displacer 4 is made of NbTi.
1, that is, the high temperature part 45a and the Gd that use GdRh as the cold storage material
It surrounds the reciprocating range of movement of the third stage regenerator 45, which is composed of the low temperature portion 45b having 0.5 Er 0.5 Rh as the regenerator material.

【0030】このように構成された上記実施例1では、
ヘリウム槽2内で蒸発したヘリウムガスはL字管50内
に引き出され、第3段ヒートステージ43により凝縮液
化され、ヘリウム槽2内に戻される。また、冷凍機取付
シリンダ51と3段式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40
との間隙にもヘリウムガスが充満している。このヘリウ
ムガスにより第3段のシリンダ部100は極低温に冷却
され、超電導状態となり、良好な磁気シールドを構成す
る。超電導マグネットの運転時には、3段式蓄冷型冷凍
機30のディスプレーサが往復移動するが、GdRh、
Gd0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする第3段蓄冷器45の
往復移動範囲は第3段のシリンダ部100で磁気シール
ドされ、外部磁界の擾乱が抑制されるとともに、蓄冷材
に外部磁界による電磁力が発生されない。
In the first embodiment having the above-mentioned structure,
The helium gas evaporated in the helium tank 2 is drawn into the L-shaped tube 50, condensed and liquefied by the third heat stage 43, and returned to the helium tank 2. In addition, the refrigerator mounting cylinder 51 and the cylinder 40 of the three-stage regenerator 30
The gap between and is also filled with helium gas. The helium gas cools the third-stage cylinder section 100 to an extremely low temperature and becomes a superconducting state, which constitutes a good magnetic shield. During operation of the superconducting magnet, the displacer of the three-stage regenerator 30 reciprocates, but GdRh,
The reciprocating range of the third-stage regenerator 45, which uses Gd 0.5 Er 0.5 Rh as the regenerator material, is magnetically shielded by the third-stage cylinder portion 100, suppressing disturbance of the external magnetic field and electromagnetically generated by the external magnetic field in the regenerator material. No force is generated.

【0031】このように、上記実施例1によれば、冷凍
機取付シリンダ51の第3段のシリンダ部100をNb
Tiで構成しているので、超電導マグネットの運転時に
第3段のシリンダ部100が極低温に冷却されて超電導
状態となり、良好な磁気シールドを構成し、希土類金属
の合金または化合物であるGdRh、Gd0.5Er0.5
hを蓄冷材とする第3段蓄冷器45の往復移動にともな
う外部磁界の擾乱が防止され、高い外部磁場の均一性を
得ることができる。また、蓄冷材に電磁力が発生せず、
ディスプレーサが冷凍機取付シリンダ51に擦られて発
熱することがなく、冷凍能力の低下が抑えられる。
As described above, according to the first embodiment, the third stage cylinder portion 100 of the refrigerator mounting cylinder 51 is set to Nb.
Since it is made of Ti, the third-stage cylinder portion 100 is cooled to an extremely low temperature to be in a superconducting state during operation of the superconducting magnet, constitutes a good magnetic shield, and is a rare earth metal alloy or compound GdRh, Gd. 0.5 Er 0.5 R
The disturbance of the external magnetic field due to the reciprocating movement of the third-stage regenerator 45 using h as the cold storage material is prevented, and high uniformity of the external magnetic field can be obtained. Also, no electromagnetic force is generated in the cold storage material,
The displacer does not generate heat by being rubbed by the refrigerator mounting cylinder 51, and the reduction in refrigerating capacity is suppressed.

【0032】実施例2.この実施例2はこの発明の請求
項2に係る一実施例である。図2はこの発明の実施例2
を示す超電導マグネットの要部断面図であり、図におい
て101は冷凍機取付シリンダ51の第3段のシリンダ
部の外周面に超電導体、例えばNbを被覆してなる超電
導体膜であり、この超電導体膜101は第3段ディスプ
レーサ41、つまりGdRhを蓄冷材とする高温部45
aとGd0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする低温部45bと
から構成する第3段蓄冷器45の往復移動範囲を包囲し
ている。
Example 2. The second embodiment is an embodiment according to claim 2 of the present invention. 2 is a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a superconducting magnet, in which 101 is a superconducting film obtained by coating the outer peripheral surface of the third stage cylinder of the refrigerator mounting cylinder 51 with a superconductor, for example, Nb. The body membrane 101 is the third stage displacer 41, that is, the high temperature portion 45 that uses GdRh as the regenerator material.
It encloses the reciprocating range of the third stage regenerator 45, which is composed of a and a low temperature portion 45b using Gd 0.5 Er 0.5 Rh as a regenerator material.

【0033】このように構成された上記実施例2では、
上記実施例1と同様に、冷凍機取付シリンダ51と3段
式蓄冷型冷凍機30のシリンダ40との間隙に充満され
るヘリウムガスにより超電導体膜101が極低温に冷却
されて、超電導状態となり、良好な磁気シールドを構成
する。超電導マグネットの運転時には、3段式蓄冷型冷
凍機30のディスプレーサが往復移動するが、GdR
h、Gd0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする第3段蓄冷器4
5の往復移動範囲は超電導体膜101で磁気シールドさ
れ、外部磁界の擾乱が抑制されるとともに、蓄冷材に外
部磁界による電磁力が発生されない。
In the second embodiment having the above-mentioned structure,
Similar to the first embodiment, the helium gas filled in the gap between the refrigerator mounting cylinder 51 and the cylinder 40 of the three-stage regenerator 30 cools the superconducting film 101 to a cryogenic temperature and becomes a superconducting state. , Constitutes a good magnetic shield. When the superconducting magnet is operating, the displacer of the three-stage regenerator 30 reciprocates, but GdR
3rd stage regenerator 4 with h, Gd 0.5 Er 0.5 Rh as regenerator material 4
The reciprocating range of 5 is magnetically shielded by the superconductor film 101, disturbance of the external magnetic field is suppressed, and electromagnetic force due to the external magnetic field is not generated in the regenerator material.

【0034】このように、上記実施例2によれば、冷凍
機取付シリンダ51の第3段のシリンダ部の外周面にN
bを被覆して超電導体膜101を形成しているので、超
電導マグネットの運転時に超電導体膜101が極低温に
冷却されて超電導状態となり、良好な磁気シールドを構
成し、希土類金属の合金または化合物であるGdRh、
Gd0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする第3段蓄冷器45の
往復移動にともなう外部磁界の擾乱が防止され、高い外
部磁場の均一性を得ることができる。また、蓄冷材に電
磁力が発生せず、ディスプレーサが冷凍機取付シリンダ
51に擦られて発熱することがなく、冷凍能力の低下が
抑えられる。
As described above, according to the second embodiment, N is formed on the outer peripheral surface of the third stage cylinder portion of the refrigerator mounting cylinder 51.
Since b is coated to form the superconducting film 101, the superconducting film 101 is cooled to an extremely low temperature during operation of the superconducting magnet to be in a superconducting state, thereby forming a good magnetic shield, and an alloy or compound of a rare earth metal. GdRh,
The disturbance of the external magnetic field due to the reciprocating movement of the third-stage regenerator 45 using Gd 0.5 Er 0.5 Rh as the regenerator material is prevented, and high uniformity of the external magnetic field can be obtained. Further, no electromagnetic force is generated in the regenerator material, the displacer is not rubbed by the refrigerator mounting cylinder 51 to generate heat, and the reduction in refrigerating capacity is suppressed.

【0035】実施例3.この実施例3はこの発明の請求
項3に係る一実施例である。図3はこの発明の実施例3
を示す超電導マグネットの要部断面図であり、図におい
て102は冷凍機取付シリンダ51の第3段のシリンダ
部の外周に配設された筒体であり、この筒体102は超
電導体、例えばNbTiからなり、第3段ディスプレー
サ41、つまりGdRhを蓄冷材とする高温部45aと
Gd0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする低温部45bとから
構成する第3段蓄冷器45の往復移動範囲を包囲してい
る。
Example 3. The third embodiment is an embodiment according to claim 3 of the present invention. 3 is a third embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a main part of a superconducting magnet, in which 102 is a cylinder provided around the outer circumference of the third-stage cylinder of the refrigerator mounting cylinder 51. This cylinder 102 is a superconductor, for example NbTi. And includes a third stage displacer 41, that is, a reciprocating range of movement of the third stage regenerator 45 including a high temperature part 45a having GdRh as a regenerator and a low temperature part 45b having Gd 0.5 Er 0.5 Rh as a regenerator. ing.

【0036】このように構成された上記実施例3では、
上記実施例1と同様に、超電導マグネットの運転時に筒
体102が極低温に冷却されて、超電導状態となり、良
好な磁気シールドを構成する。そして、3段式蓄冷型冷
凍機30のディスプレーサが往復移動するが、GdR
h、Gd0.5Er0.5Rhを蓄冷材とする第3段蓄冷器4
5の往復移動範囲は筒体102で磁気シールドされ、外
部磁界の擾乱が抑制されるとともに、蓄冷材に外部磁界
による電磁力が発生されない。
In the third embodiment having the above configuration,
Similar to the first embodiment, when the superconducting magnet is in operation, the tubular body 102 is cooled to a cryogenic temperature to be in a superconducting state, and a good magnetic shield is formed. Then, the displacer of the three-stage regenerator 30 moves back and forth, but GdR
3rd stage regenerator 4 with h, Gd 0.5 Er 0.5 Rh as regenerator material 4
The reciprocating range of 5 is magnetically shielded by the cylindrical body 102, disturbance of the external magnetic field is suppressed, and electromagnetic force due to the external magnetic field is not generated in the cool storage material.

【0037】このように、上記実施例3によれば、冷凍
機取付シリンダ51の第3段のシリンダ部の外周にNb
Tiからなる筒体102を配設しているので、超電導マ
グネットの運転時に筒体102が極低温に冷却されて超
電導状態となり、良好な磁気シールドを構成し、希土類
金属の合金または化合物であるGdRh、Gd0.5Er
0.5Rhを蓄冷材とする第3段蓄冷器45の往復移動に
ともなう外部磁界の擾乱が防止され、高い外部磁場の均
一性を得ることができる。また、蓄冷材に電磁力が発生
せず、ディスプレーサが冷凍機取付シリンダ51に擦ら
れて発熱することがなく、冷凍能力の低下が抑えられ
る。
As described above, according to the third embodiment, Nb is provided on the outer circumference of the third stage cylinder portion of the refrigerator mounting cylinder 51.
Since the cylindrical body 102 made of Ti is provided, the cylindrical body 102 is cooled to an extremely low temperature to be in a superconducting state during operation of the superconducting magnet, constitutes a good magnetic shield, and is a rare earth metal alloy or compound GdRh. , Gd 0.5 Er
The disturbance of the external magnetic field due to the reciprocating movement of the third-stage regenerator 45 having 0.5 Rh as the cold storage material is prevented, and high uniformity of the external magnetic field can be obtained. Further, no electromagnetic force is generated in the regenerator material, the displacer is not rubbed by the refrigerator mounting cylinder 51 to generate heat, and the reduction in refrigerating capacity is suppressed.

【0038】なお、上記各実施例では、3段式蓄冷型冷
凍機30の冷凍性能を向上するために、第3段蓄冷器4
5の蓄冷材として、GdRh、Gd0.5Er0.5Rhを用
いるものとしているが、蓄冷材はこれらに限らず、希土
類金属の合金または化合物を有していればよく、例えば
Er3Ni、Er0.9Yb0.1Ni、Er0.5Dy0.5
2、DyNi2等を用いることができる。
In each of the above embodiments, in order to improve the refrigerating performance of the three-stage regenerator 30, the third-stage regenerator 4 is used.
Although GdRh and Gd 0.5 Er 0.5 Rh are used as the regenerator material of No. 5, the regenerator material is not limited to these and may be any alloy or compound of a rare earth metal, such as Er 3 Ni, Er 0.9 Yb. 0.1 Ni, Er 0.5 Dy 0.5 N
i 2 , DyNi 2 or the like can be used.

【0039】また、上記各実施例では、円筒形の超電導
コイル1の軸方向に略平行に配設された3段式蓄冷型冷
凍機30を備えた超電導マグネットとして説明している
が、この発明は、これに限定されるものではなく、希土
類金属の合金または化合物を蓄冷材とする第3段蓄冷器
45を有する3段式蓄冷型冷凍機30によりヘリウム槽
2内で蒸発するヘリウムガスを直接再液化する超電導マ
グネットであればよく、例えばレーストラック形状の超
電導コイルでもよく、3段式蓄冷型冷凍機30を超電導
コイル1の軸方向に垂直に配設してもよい。
In each of the above embodiments, the superconducting magnet is provided with the three-stage regenerative refrigerator 30 arranged substantially parallel to the axial direction of the cylindrical superconducting coil 1. However, the present invention is not limited to this. Is not limited to this, and the helium gas evaporated in the helium tank 2 is directly supplied by the three-stage regenerator 30 having the third regenerator 45 having a rare earth metal alloy or compound as a regenerator material. Any superconducting magnet that can be reliquefied may be used, for example, a racetrack-shaped superconducting coil may be used, and the three-stage regenerator 30 may be arranged perpendicularly to the axial direction of the superconducting coil 1.

【0040】また、上記各実施例では、3段式蓄冷型冷
凍機30を用いるものとして説明しているが、少なくと
も1個の蓄冷器が希土類金属の合金または化合物を蓄冷
材とする蓄冷型冷凍機であればよく、2段式蓄冷型冷凍
機であっても、4段式蓄冷型冷凍機であってもよい。
In each of the above embodiments, the three-stage regenerator refrigerator 30 is used, but at least one regenerator uses a rare earth metal alloy or compound as a regenerator material. As long as it is a machine, it may be a two-stage regenerator or a four-stage regenerator.

【0041】[0041]

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is constituted as described above, it has the following effects.

【0042】この発明の請求項1の係る超電導マグネッ
トは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、超電導
コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷媒槽
と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低温冷
媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他
端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダと、温
度レベルの異なる1個以上の膨張室と蓄冷器とを有し、
少なくとも1個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の合金ま
たは化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定さ
れ、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温冷媒ガ
スを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マ
グネットであって、少なくとも希土類金属の合金または
化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲する冷
凍機取付シリンダの部位を超電導体で構成しているの
で、冷凍機取付シリンダの該部位が磁気シールドを構成
し、該蓄冷器の往復移動にともなう外部磁界の擾乱が防
止でき、高い外部磁場の均一性が得られる。
A superconducting magnet according to claim 1 of the present invention encloses a superconducting coil, a cryogenic refrigerant tank for accommodating the superconducting coil and storing a cryogenic refrigerant for cooling the superconducting coil, and a cryogenic refrigerant tank. A vacuum tank, a refrigerator mounting cylinder whose one end faces the atmosphere of the cryogenic refrigerant gas that evaporates in the cryogenic refrigerant tank, and the other end that is attached to the vacuum tank, and one or more expansion chambers with different temperature levels. With a regenerator,
A multi-stage regenerator in which at least one regenerator material of the regenerator has an alloy or compound of a rare earth metal, is inserted and fixed in the refrigerator mounting cylinder, and reliquefies the cryogenic refrigerant gas drawn into the refrigerator mounting cylinder. Type refrigerator and a superconducting magnet comprising a refrigerating machine mounting cylinder surrounding a regenerator containing at least a regenerator material containing an alloy or compound of a rare earth metal. The portion of the machine mounting cylinder constitutes a magnetic shield, and disturbance of the external magnetic field due to reciprocating movement of the regenerator can be prevented, and high uniformity of the external magnetic field can be obtained.

【0043】また、この発明の請求項2に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低
温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨
み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、温度レベルの異なる1個以上の膨張室と蓄冷器とを
有し、少なくとも1個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の
合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入
固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、少なくとも希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する冷凍機取付シリンダの部位外周面に超電導体膜で被
覆しているので、超電導体膜が磁気シールドを構成し、
該蓄冷器の往復移動にともなう外部磁界の擾乱が防止で
き、高い外部磁場の均一性が得られる。
A superconducting magnet according to a second aspect of the present invention houses the superconducting coil and the superconducting coil.
A cryogenic refrigerant tank that stores a cryogenic refrigerant that cools the superconducting coil, a vacuum tank that surrounds the cryogenic refrigerant tank, one end of the cryogenic refrigerant gas that evaporates in the cryogenic refrigerant tank, and the other. It has a refrigerator mounting cylinder whose end is attached to a vacuum chamber, one or more expansion chambers and regenerators having different temperature levels, and the regenerator material of at least one regenerator has an alloy or compound of a rare earth metal. A multi-stage regenerator with a multistage regenerator for reliquefying the cryogenic refrigerant gas drawn into the refrigerator mounting cylinder and fixed in the refrigerator mounting cylinder, and an alloy of at least a rare earth metal. Or, since the outer peripheral surface of the portion of the refrigerator mounting cylinder that surrounds the regenerator that stores the regenerator material containing the compound is covered with a superconductor film, the superconductor film forms a magnetic shield,
The disturbance of the external magnetic field due to the reciprocating movement of the regenerator can be prevented, and high uniformity of the external magnetic field can be obtained.

【0044】また、この発明の請求項3に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低
温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨
み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、温度レベルの異なる1個以上の膨張室と蓄冷器とを
有し、少なくとも1個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の
合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入
固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、少なくとも希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する冷凍機取付シリンダの部位外周に超電導体からなる
筒体を配設しているので、筒体が磁気シールドを構成
し、該蓄冷器の往復移動にともなう外部磁界の擾乱が防
止でき、高い外部磁場の均一性が得られる。
A superconducting magnet according to a third aspect of the present invention houses the superconducting coil and the superconducting coil,
A cryogenic refrigerant tank that stores a cryogenic refrigerant that cools the superconducting coil, a vacuum tank that surrounds the cryogenic refrigerant tank, one end of the cryogenic refrigerant gas that evaporates in the cryogenic refrigerant tank, and the other. It has a refrigerator mounting cylinder whose end is attached to a vacuum chamber, one or more expansion chambers and regenerators having different temperature levels, and the regenerator material of at least one regenerator has an alloy or compound of a rare earth metal. A multi-stage regenerator with a multistage regenerator for reliquefying the cryogenic refrigerant gas drawn into the refrigerator mounting cylinder and fixed in the refrigerator mounting cylinder, and an alloy of at least a rare earth metal. Alternatively, since a tubular body made of a superconductor is arranged on the outer periphery of the portion of the refrigerator mounting cylinder that surrounds the regenerator that stores the regenerator material containing the compound, the tubular body constitutes a magnetic shield, and Round trip Prevents disturbance of the external magnetic field associated with the uniformity of the high external magnetic field is obtained.

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

【図1】この発明の実施例1を示す超電導マグネットの
要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a superconducting magnet showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例2を示す超電導マグネットの
要部断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a main part of a superconducting magnet showing a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例3を示す超電導マグネットの
要部断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of essential parts of a superconducting magnet showing a third embodiment of the present invention.

【図4】従来の超電導マグネットの一例を示す一部破断
斜視図である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing an example of a conventional superconducting magnet.

【図5】従来の超電導マグネットにおける3段式蓄冷型
冷凍機の構成を示す模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional three-stage cold storage refrigerator in a superconducting magnet.

【図6】従来の超電導マグネットにおける3段式蓄冷型
冷凍機の取付構造を示す模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a mounting structure of a conventional three-stage cold storage refrigerator in a superconducting magnet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超電導コイル 2 ヘリウム槽(極低温冷媒槽) 3 液体ヘリウム(極低温冷媒) 4 真空槽 20 第1段蓄冷器 21 第2段蓄冷器 22 第1段膨張室 23 第2段膨張室 30 3段式蓄冷型冷凍機 45 第3段蓄冷器 46 第3段膨張室 51 冷凍機取付シリンダ 100 第3段のシリンダ部 101 超電導体膜 102 筒体 1 superconducting coil 2 helium tank (cryogenic refrigerant tank) 3 liquid helium (cryogenic refrigerant) 4 vacuum tank 20 first stage regenerator 21 second stage regenerator 22 first stage expansion chamber 23 second stage expansion chamber 30 3 stages Type regenerator 45 Third stage regenerator 46 Third stage expansion chamber 51 Refrigerator mounting cylinder 100 Third stage cylinder section 101 Superconductor film 102 Cylindrical body

フロントページの続き (72)発明者 吉村 秀人 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 長尾 政志 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 稲口 隆 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社中央研究所内Front page continued (72) Inventor Hideto Yoshimura 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Institute (72) Inventor Masashi Nagao 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (72) Inventor Takashi Inaguchi 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する真空槽
と、一端が前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガ
スの雰囲気中に臨み、他端が前記真空槽に取り付けられ
た冷凍機取付シリンダと、温度レベルの異なる1個以上
の膨張室と蓄冷器とを有し、少なくとも1個の前記蓄冷
器の蓄冷材が希土類金属の合金または化合物を有し、前
記冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、前記冷凍機取
付シリンダ内に引き出された前記極低温冷媒ガスを再液
化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マグネット
であって、少なくとも希土類金属の合金または化合物を
有する前記蓄冷材が収納される前記蓄冷器を包囲する前
記冷凍機取付シリンダの部位を超電導体で構成したこと
を特徴とする超電導マグネット。
1. A superconducting coil, a cryogenic refrigerant tank for accommodating the superconducting coil, storing a cryogenic refrigerant for cooling the superconducting coil, a vacuum tank enclosing the cryogenic refrigerant tank, and one end of the vacuum tank. It has a refrigerator mounting cylinder which is exposed to the atmosphere of the cryogenic refrigerant gas evaporated in the cryogenic tank and has the other end attached to the vacuum tank, and one or more expansion chambers and regenerators with different temperature levels. However, at least one regenerator material of the regenerator has an alloy or compound of a rare earth metal, is inserted and fixed in the refrigerator mounting cylinder, and has the cryogenic refrigerant gas drawn into the refrigerator mounting cylinder. A superconducting magnet having a multistage regenerator for reliquefaction, the refrigerator-installed sillin surrounding the regenerator containing at least the regenerator material having an alloy or compound of a rare earth metal. A superconducting magnet characterized in that the part of the da is made of a superconductor.
【請求項2】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する真空槽
と、一端が前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガ
スの雰囲気中に臨み、他端が前記真空槽に取り付けられ
た冷凍機取付シリンダと、温度レベルの異なる1個以上
の膨張室と蓄冷器とを有し、少なくとも1個の前記蓄冷
器の蓄冷材が希土類金属の合金または化合物を有し、前
記冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、前記冷凍機取
付シリンダ内に引き出された前記極低温冷媒ガスを再液
化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マグネット
であって、少なくとも希土類金属の合金または化合物を
有する前記蓄冷材が収納される前記蓄冷器を包囲する前
記冷凍機取付シリンダの部位外周面に超電導体膜を被覆
したことを特徴とする超電導マグネット。
2. A superconducting coil, a cryogenic refrigerant tank for accommodating the superconducting coil and storing a cryogenic refrigerant for cooling the superconducting coil, a vacuum tank enclosing the cryogenic refrigerant tank, and one end of the vacuum tank. It has a refrigerator mounting cylinder which is exposed to the atmosphere of the cryogenic refrigerant gas evaporated in the cryogenic tank and has the other end attached to the vacuum tank, and one or more expansion chambers and regenerators with different temperature levels. However, at least one regenerator material of the regenerator has an alloy or compound of a rare earth metal, is inserted and fixed in the refrigerator mounting cylinder, and has the cryogenic refrigerant gas drawn into the refrigerator mounting cylinder. A superconducting magnet having a multistage regenerator for reliquefaction, the refrigerator-installed sillin surrounding the regenerator containing at least the regenerator material having an alloy or compound of a rare earth metal. A superconducting magnet having a superconducting film coated on the outer peripheral surface of the d-side portion.
【請求項3】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する真空槽
と、一端が前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガ
スの雰囲気中に臨み、他端が前記真空槽に取り付けられ
た冷凍機取付シリンダと、温度レベルの異なる1個以上
の膨張室と蓄冷器とを有し、少なくとも1個の前記蓄冷
器の蓄冷材が希土類金属の合金または化合物を有し、前
記冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、前記冷凍機取
付シリンダ内に引き出された前記極低温冷媒ガスを再液
化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マグネット
であって、少なくとも希土類金属の合金または化合物を
有する前記蓄冷材が収納される前記蓄冷器を包囲する前
記冷凍機取付シリンダの部位外周に超電導体からなる筒
体を配設したことを特徴とする超電導マグネット。
3. A superconducting coil, a cryogenic refrigerant tank for accommodating the superconducting coil and storing a cryogenic refrigerant for cooling the superconducting coil, a vacuum tank enclosing the cryogenic refrigerant tank, and one end of the vacuum tank. It has a refrigerator mounting cylinder which is exposed to the atmosphere of the cryogenic refrigerant gas evaporated in the cryogenic tank and has the other end attached to the vacuum tank, and one or more expansion chambers and regenerators with different temperature levels. However, at least one regenerator material of the regenerator has an alloy or compound of a rare earth metal, is inserted and fixed in the refrigerator mounting cylinder, and has the cryogenic refrigerant gas drawn into the refrigerator mounting cylinder. A superconducting magnet having a multistage regenerator for reliquefaction, the refrigerator-installed sillin surrounding the regenerator containing at least the regenerator material having an alloy or compound of a rare earth metal. A superconducting magnet, characterized in that a cylindrical body made of a superconductor is arranged on the outer periphery of the d-side portion.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008500712A (en) * 2004-05-25 2008-01-10 シーメンス マグネット テクノロジー リミテッド Refrigeration unit interface for cryostat
US7714574B2 (en) 2006-11-20 2010-05-11 Hitachi, Ltd. Superconducting magnet with refrigerator and magnetic resonance imaging apparatus using the same
EP1923714A3 (en) * 2006-11-20 2010-09-01 Hitachi, Ltd. Superconductive magnet with shielded refrigerator
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