JPS6180878A - 超電導マグネツト用クライオスタツト - Google Patents
超電導マグネツト用クライオスタツトInfo
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- JPS6180878A JPS6180878A JP59201605A JP20160584A JPS6180878A JP S6180878 A JPS6180878 A JP S6180878A JP 59201605 A JP59201605 A JP 59201605A JP 20160584 A JP20160584 A JP 20160584A JP S6180878 A JPS6180878 A JP S6180878A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C3/00—Vessels not under pressure
- F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
- F17C3/08—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by vacuum spaces, e.g. Dewar flask
- F17C3/085—Cryostats
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/068—Special properties of materials for vessel walls
- F17C2203/0687—Special properties of materials for vessel walls superconducting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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- F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
- F17C2221/01—Pure fluids
- F17C2221/016—Noble gases (Ar, Kr, Xe)
- F17C2221/017—Helium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
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- F17C2270/0509—"Dewar" vessels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、核磁気共鳴を利用した医療用診断装置に好適
な超電導マグネット用クライオスタットに関する。
な超電導マグネット用クライオスタットに関する。
従来のクライオスタットは、例えば、
Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ、 ＶｏＱ２４ Ｉ Ｎ＋１２
ｔ ｐ ５９ （１’Ｊ８３年）におけるに、 Ｐｉｅ
ｔｅｒｍａｎとＨ，Ｐｏｓｔｍａによる”Ａ １．５Ｔ
ｓｕｐａｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｍａｇｎｅｔ
ｔｒｉ七ｈ ｃｌｏｓｅｄ ｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓ
ｔｅｍ ｆｏｒ ｓｐｉｎ−ｉｍａｇｉｎｇ ： ａｎ
ｏｕｔｌｉｎｅ”と題する文献において論じられてい
る。これは、口径約６５ｃ＋ｎの人体診断用核磁気共鳴
断層像撮影装置のための超電導マグネットシステムに関
するもので、従来の一般的超電導マグネットシステムに
比べ、冷媒の保有量が極端に少ないのが特徴である。こ
れはマグネットが超電導破壊を起こしたときの大量のヘ
リウムの蒸発や、クライオスタットの断熱真空槽が破壊
したときの窒素やヘリウムの蒸発の急増を避け、また、
初期必要冷媒量を低減する目的がある。したがって、２
枚の熱しゃへい板は、別設の冷凍機から８０Ｋ及び１８
にのヘリウムガスを供給して冷却している。
ｔ ｐ ５９ （１’Ｊ８３年）におけるに、 Ｐｉｅ
ｔｅｒｍａｎとＨ，Ｐｏｓｔｍａによる”Ａ １．５Ｔ
ｓｕｐａｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｍａｇｎｅｔ
ｔｒｉ七ｈ ｃｌｏｓｅｄ ｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓ
ｔｅｍ ｆｏｒ ｓｐｉｎ−ｉｍａｇｉｎｇ ： ａｎ
ｏｕｔｌｉｎｅ”と題する文献において論じられてい
る。これは、口径約６５ｃ＋ｎの人体診断用核磁気共鳴
断層像撮影装置のための超電導マグネットシステムに関
するもので、従来の一般的超電導マグネットシステムに
比べ、冷媒の保有量が極端に少ないのが特徴である。こ
れはマグネットが超電導破壊を起こしたときの大量のヘ
リウムの蒸発や、クライオスタットの断熱真空槽が破壊
したときの窒素やヘリウムの蒸発の急増を避け、また、
初期必要冷媒量を低減する目的がある。したがって、２
枚の熱しゃへい板は、別設の冷凍機から８０Ｋ及び１８
にのヘリウムガスを供給して冷却している。
この装置では、別室に冷凍機を設置するため、可どう性
の移送管で冷凍機とクライオスタット間を直結している
。その結果、移送管における熱負荷がかなり大きい。
の移送管で冷凍機とクライオスタット間を直結している
。その結果、移送管における熱負荷がかなり大きい。
また、液体ヘリウムは自然蒸発冷却により、約２０日に
１回補給しなければならないという手間がかかる。
１回補給しなければならないという手間がかかる。
本発明の目的は、低温移送管を必要とせず、かつ、−切
の冷媒の補給を不要とした超電導マグネット用クライオ
スタットを提供することにある。
の冷媒の補給を不要とした超電導マグネット用クライオ
スタットを提供することにある。
本発明の特徴は、熱しゃへい板および超電導マグネット
に冷却管を取りつけ、タライオスタット内に一体化され
た冷凍機と配管でつなぐことにより、移送管を排除し、
また、液体ヘリウム温度での熱負荷に対応した冷凍機と
することにより、液体の補給を不要としたことにある。
に冷却管を取りつけ、タライオスタット内に一体化され
た冷凍機と配管でつなぐことにより、移送管を排除し、
また、液体ヘリウム温度での熱負荷に対応した冷凍機と
することにより、液体の補給を不要としたことにある。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。■は
超電導巻線で、内巻枠２に巻いた後、外巻枠３に嵌合さ
れ、エポキシ樹脂等で含浸固化して、超電導巻線１を外
巻枠３に熱的にも接続する。
超電導巻線で、内巻枠２に巻いた後、外巻枠３に嵌合さ
れ、エポキシ樹脂等で含浸固化して、超電導巻線１を外
巻枠３に熱的にも接続する。
４は外巻枠３に固定された冷却管で冷凍機系統につなが
る。５は超？ｌ！導巻線１の外周側じゃへい板、６は内
周側じゃへい板で、銅又はアルミニウム等からなる。外
側じゃへい板５には冷却管７が巻いてあり、さらにその
外側を多層断熱材８で包囲しである。最外槽は外筒９．
内筒１０、及び側板１１により気密にし、内部は高真空
とする。支持体１２は、しやへい板や超電導巻線が相互
に間隔を保って支承されるようにするものである。全体
は、病人の診断に適用することを考えて、中空常温空間
の軸が水平となるように床１３の上に横置きとする。１
４は、冷凍機を内蔵するための冷凍機ボートで、内側に
は、熱交換器群１５と液溜１６が組み込まれる。液溜１
６には１０ｕ程度の液体ヘリウム１７が蓄えられ、ここ
を電流導線１８が室温部から貫通して、導入端子１９よ
り超電導巻線１に接続される。ポート１４の上部フラン
ジ２０には、膨張機ユニット２１が搭載され、
１また図示されていないが電流導線やガス配管が引
き出されている。
る。５は超？ｌ！導巻線１の外周側じゃへい板、６は内
周側じゃへい板で、銅又はアルミニウム等からなる。外
側じゃへい板５には冷却管７が巻いてあり、さらにその
外側を多層断熱材８で包囲しである。最外槽は外筒９．
内筒１０、及び側板１１により気密にし、内部は高真空
とする。支持体１２は、しやへい板や超電導巻線が相互
に間隔を保って支承されるようにするものである。全体
は、病人の診断に適用することを考えて、中空常温空間
の軸が水平となるように床１３の上に横置きとする。１
４は、冷凍機を内蔵するための冷凍機ボートで、内側に
は、熱交換器群１５と液溜１６が組み込まれる。液溜１
６には１０ｕ程度の液体ヘリウム１７が蓄えられ、ここ
を電流導線１８が室温部から貫通して、導入端子１９よ
り超電導巻線１に接続される。ポート１４の上部フラン
ジ２０には、膨張機ユニット２１が搭載され、
１また図示されていないが電流導線やガス配管が引
き出されている。
ここに使用されている冷凍機の流れ系統を第２図によっ
て説明する。３１は隔離された場所に置かれた圧縮機ユ
ニット、３２及び３３は圧縮機ユニット３１と冷凍機本
体をつなぐ高圧配管及び低圧配管、３４は第１熱交換器
、３５は第２熱交換器、３６は第３熱交換器、３７は第
４交換器、３８は第５熱交換器で、いずれも高圧と低圧
のヘリウムの熱交換を行う。第１熱交換器３４を出た高
圧ヘリウムは約７０Ｋに冷却されていて、第１図に示す
じゃへい板５に取りつけられた冷却管７を流れて、しや
へい仮５を冷やす。その後、弁３９を経て、フィルタ４
０．第１膨張機４１によりさらに低い温度になり、第３
熱交換器３６及びフィルタ４２を通って第２膨張機４３
に入る。圧力降下したヘリウムは戻りの低圧配管に入り
、熱交換器３７．３Ｌ ３５．３４を経て、圧縮機ユニ
ット３１に戻る。膨張［４１，４３を経由しなかったヘ
リウムは、熱交換器３５，３６，３７゜３８、フィルタ
４４、膨張弁４５を通って一部液化し、冷却管４を流れ
て第１図の超電４巻線１を冷却する。その後、液溜１６
を経て、大部分のガスは熱交換器３８に入るが、一部の
ガスは電流導線４６に沿って冷却しながら常温側４７に
引き出され、調整弁４８を経て、戻りの配管３３に合流
する。電流導線４６は、常温部の電流端子４９に接続さ
れる。このようにすることにより、電流導線を経由する
常温部分からの侵入熱を減らし、全体として冷凍機負荷
を最小にすることができる。
て説明する。３１は隔離された場所に置かれた圧縮機ユ
ニット、３２及び３３は圧縮機ユニット３１と冷凍機本
体をつなぐ高圧配管及び低圧配管、３４は第１熱交換器
、３５は第２熱交換器、３６は第３熱交換器、３７は第
４交換器、３８は第５熱交換器で、いずれも高圧と低圧
のヘリウムの熱交換を行う。第１熱交換器３４を出た高
圧ヘリウムは約７０Ｋに冷却されていて、第１図に示す
じゃへい板５に取りつけられた冷却管７を流れて、しや
へい仮５を冷やす。その後、弁３９を経て、フィルタ４
０．第１膨張機４１によりさらに低い温度になり、第３
熱交換器３６及びフィルタ４２を通って第２膨張機４３
に入る。圧力降下したヘリウムは戻りの低圧配管に入り
、熱交換器３７．３Ｌ ３５．３４を経て、圧縮機ユニ
ット３１に戻る。膨張［４１，４３を経由しなかったヘ
リウムは、熱交換器３５，３６，３７゜３８、フィルタ
４４、膨張弁４５を通って一部液化し、冷却管４を流れ
て第１図の超電４巻線１を冷却する。その後、液溜１６
を経て、大部分のガスは熱交換器３８に入るが、一部の
ガスは電流導線４６に沿って冷却しながら常温側４７に
引き出され、調整弁４８を経て、戻りの配管３３に合流
する。電流導線４６は、常温部の電流端子４９に接続さ
れる。このようにすることにより、電流導線を経由する
常温部分からの侵入熱を減らし、全体として冷凍機負荷
を最小にすることができる。
５０．５１は逆流防止用チェック弁、５２は安全弁であ
る。
る。
以上述べたような実施例によれば、冷凍機の主要部をす
べてクライオスタットの中に一体化したので、低温断熱
配管がきわめて短くなり、配管での熱損失を大幅に低減
した。また、超電導巻線も直接液体ヘリウムに浸すのを
止め、冷却管で間接的に冷却するようにしたので、所要
液体ヘリウム量は数Ｑ以下と従来の１／１０〜１／１０
０になった。そのため、超電導巻線が超電導破壊したと
きの放出ガス量も少なく、管内圧力の上昇も小さく、よ
り安全性が高まった。従来に比べ構造が単純になったの
で、冷却すべき重量も低減し、常温からの冷却時間も短
くなった。もちろん、冷凍機運転のほかに、補助冷媒（
液体窒素や液体ヘリウム）を使って冷却時間を短縮する
ようにすることもできる。この場合、補助冷媒用冷却管
を増設するか、あるいは、液溜部に外部から注入できる
ようにしてもよい。
べてクライオスタットの中に一体化したので、低温断熱
配管がきわめて短くなり、配管での熱損失を大幅に低減
した。また、超電導巻線も直接液体ヘリウムに浸すのを
止め、冷却管で間接的に冷却するようにしたので、所要
液体ヘリウム量は数Ｑ以下と従来の１／１０〜１／１０
０になった。そのため、超電導巻線が超電導破壊したと
きの放出ガス量も少なく、管内圧力の上昇も小さく、よ
り安全性が高まった。従来に比べ構造が単純になったの
で、冷却すべき重量も低減し、常温からの冷却時間も短
くなった。もちろん、冷凍機運転のほかに、補助冷媒（
液体窒素や液体ヘリウム）を使って冷却時間を短縮する
ようにすることもできる。この場合、補助冷媒用冷却管
を増設するか、あるいは、液溜部に外部から注入できる
ようにしてもよい。
冷凍機単体の修理を要する時１両者の断熱ス空槽が共通
化されているので、全体を暖めてから分解することにな
る。しかし、故障し易い膨張機などの可動部分は、ユニ
ット化して局部的に解体できるようにしておけば、全体
を暖めたりする必要はない０本実施例では、フィルタと
膨張機をユニット化し上部フランジから着脱可能にしで
ある。
化されているので、全体を暖めてから分解することにな
る。しかし、故障し易い膨張機などの可動部分は、ユニ
ット化して局部的に解体できるようにしておけば、全体
を暖めたりする必要はない０本実施例では、フィルタと
膨張機をユニット化し上部フランジから着脱可能にしで
ある。
超電導マグネット動作中に万一、冷凍機が停止しても、
液溜の液体が応急的な冷却の役割を果し、安全対策を講
する余裕を与える。
液溜の液体が応急的な冷却の役割を果し、安全対策を講
する余裕を与える。
以上、述べたように、本発明によれば、冷凍機がクライ
オスタット内部に組み込まれたため、移送管における熱
損失が無くなり冷凍機の負荷を低減できる。また、超電
導巻線とじゃへい板を同時に冷凍できるので、−切の冷
凍の補給が不要となる効果がある。
オスタット内部に組み込まれたため、移送管における熱
損失が無くなり冷凍機の負荷を低減できる。また、超電
導巻線とじゃへい板を同時に冷凍できるので、−切の冷
凍の補給が不要となる効果がある。
第１図は、本発明の実施例を示す側部断面図、第２図は
第１図に示した冷凍機の流れ系統図である。 １・・・超電導巻線、３・・・巻枠、４，７・・・冷却
管。 １５・・・熱交換器、２１・・・膨張機。 第１区 才 ２ 閃 事件の表示 昭和５９年特許願第 ２０１６０５ 号発明の名称 超電導マグネット用タライオスタット 補正をする者 １げｔとの１藉 特許出願人 ｔ’、 ｌＩ’５１−川＋、 ７１： ’ｒ ｒｌ
目 立 装 作 所代 理 人 ２４、洗２１５９頁（１９８３年）」と補正する。 以上
第１図に示した冷凍機の流れ系統図である。 １・・・超電導巻線、３・・・巻枠、４，７・・・冷却
管。 １５・・・熱交換器、２１・・・膨張機。 第１区 才 ２ 閃 事件の表示 昭和５９年特許願第 ２０１６０５ 号発明の名称 超電導マグネット用タライオスタット 補正をする者 １げｔとの１藉 特許出願人 ｔ’、 ｌＩ’５１−川＋、 ７１： ’ｒ ｒｌ
目 立 装 作 所代 理 人 ２４、洗２１５９頁（１９８３年）」と補正する。 以上
Claims (1)
- 低温ヘリウムの冷却管を備えた巻枠に超電導巻線を熱
的に接続固定し、その外側を前記ヘリウムよりも高温の
ヘリウムガスを流すための冷却管を具備したしやへい板
で囲み、これらを多層断熱材及び真空で包囲して断熱し
た中空常温円筒空間を有する超電導マグネット用クライ
オスタットにおいて、前記ヘリウムを供給する冷凍機の
熱交換器を主体とする部分を前記クライオスタット内に
一体に組み込んだことを特徴とする超電導マグネット用
クライオスタット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59201605A JPS6180878A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 超電導マグネツト用クライオスタツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59201605A JPS6180878A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 超電導マグネツト用クライオスタツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180878A true JPS6180878A (ja) | 1986-04-24 |
Family
ID=16443821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59201605A Pending JPS6180878A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 超電導マグネツト用クライオスタツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6180878A (ja) |
Cited By (1)
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-
1984
- 1984-09-28 JP JP59201605A patent/JPS6180878A/ja active Pending
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