JPH03218079A - cryostat - Google Patents
cryostatInfo
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- JPH03218079A JPH03218079A JP2012576A JP1257690A JPH03218079A JP H03218079 A JPH03218079 A JP H03218079A JP 2012576 A JP2012576 A JP 2012576A JP 1257690 A JP1257690 A JP 1257690A JP H03218079 A JPH03218079 A JP H03218079A
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- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、クライオスタットの断熱支持体に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a thermally insulating support for a cryostat.
従来の断熱支持体は、特公昭56−7413号公報に記
載のように,高温と低温の二つの領域で断熱材の材質を
変え、高温部にガラス繊維強化プラスチックを低温部に
炭素繊維強化プラスチックを使っていた。また、特開昭
56−108288号公報に記載のようにポリアミド繊
維,ボロン繊維から成る断熱支持体があった。As described in Japanese Patent Publication No. 56-7413, conventional heat insulating supports change the material of the heat insulating material in two regions, high temperature and low temperature, and use glass fiber reinforced plastic in the high temperature region and carbon fiber reinforced plastic in the low temperature region. was using. Furthermore, there is a heat insulating support made of polyamide fibers and boron fibers, as described in JP-A-56-108288.
今後のクライオスタントには、よりいっそうの断熱性能
向上が要求されており,従来の断熱支持体では不十分で
あった。Future cryostants will require even greater insulation performance, and conventional insulation supports have not been sufficient.
本発明は、室温と液体ヘリウム温度間の領域で低熱伝導
率特性を示すSi−Ti−C−0繊維から成る繊維強化
プラスチック(以下FRP)を断熱材料として用いるこ
とにより、侵入熱を小さくすることができる。The present invention reduces heat intrusion by using fiber reinforced plastic (hereinafter referred to as FRP) made of Si-Ti-C-0 fibers, which exhibits low thermal conductivity in the region between room temperature and liquid helium temperature, as a heat insulating material. I can do it.
本発明の目的は、超電導磁気共鳴撮像装置(以下MRI
)や超電導磁気浮上列車等のクライオスタントの断熱性
能の向上を図ることにある。The purpose of the present invention is to use a superconducting magnetic resonance imaging system (hereinafter referred to as MRI).
) and superconducting magnetic levitation trains, etc., to improve the insulation performance of cryostants.
上記目的を達成するために比強度が高く熱伝導率の低い
Si−Ti−C−0繊維をエポキシ樹脂で含浸したSi
−Ti−C−0/FRPの材料を極低温下の断熱支持体
として利用したものである。To achieve the above objectives, Si-Ti-C-0 fibers with high specific strength and low thermal conductivity are impregnated with epoxy resin.
-Ti-C-0/FRP material is used as a heat insulating support at extremely low temperatures.
比強度が高イs i −T i −C−0/ FRP(
7)材料は、従来ガラス繊維強化プラスチック(以下G
FRP)と炭素繊維強化プラスチック(以下CFRP)
がともに熱伝導率の高い温度領域(約40K−10K)
で熱伝導率が小さい特性をもっている。この素材は、高
断熱性能が要求されているMRI及び超電導磁気浮上列
車等の超電導磁石の断熱支持体に利用することで、従来
より優れた断熱性能が得られる。また,これにより超電
導コイルを冷却する液体ヘリウムの消費量を小さくでき
ることから液体ヘリウムの注液回数を少なくできるメリ
ットがある。High specific strength Is i -T i -C-0/FRP (
7) The material is conventional glass fiber reinforced plastic (hereinafter referred to as G
FRP) and carbon fiber reinforced plastic (hereinafter referred to as CFRP)
Both are temperature ranges with high thermal conductivity (approximately 40K-10K)
It has the characteristic of low thermal conductivity. By using this material as a heat insulating support for superconducting magnets such as MRI and superconducting magnetic levitation trains, which require high heat insulation performance, superior heat insulation performance can be obtained compared to conventional materials. Additionally, this reduces the amount of liquid helium consumed to cool the superconducting coils, which has the advantage of reducing the number of times liquid helium is injected.
以下,本発明の一実施例を第1図から第5図を使って説
明する。第1図は、核磁気共鳴(以下N M R )分
析用超電導磁石である。高磁界,高均一磁場は超電導コ
イル1によって得られる。この超電導コイルはNbTi
(ニオブチタン)の超電導線材からできているので
液体ヘリウム2で4.2K程度まで冷却する必要がある
。この液体へりウム2は少しの侵入熱で蒸発してしまう
ので断熱をよくして液体ヘリウム2の消費量を少なくし
ている。3は、40Kふく射シールドで高温の表面から
、直接、液体ヘリウムタンク2aに入ることがないよう
遮へいしている。また,4は、液体窒素タンク5を備え
た窒素シールドで、その温度を約80Kに維持している
。6は液体窒素で、これも液体ヘリウムと同様に少しの
侵入熱で蒸発するので積層断熱材7を窒素シールド4の
外周に取付け室温表面(真空容器8)からのふく射熱を
遮へいしている。液体ヘリウムタンク2aは、このよう
に多重のふく射シールドで包み込んでいることと、真空
容器8の内部を高真空( 1 0−’Torr以下)に
保つことで液体ヘリウム2への侵入熱を小さくしている
。また、この超電導磁石は、輸送にも耐える必要がある
。このため,窒素シールド4,40Kシールド3と液体
ヘリウムタンク2aは断熱支持体で固定されているが、
上述のように侵入熱を少なくすることが重要である。こ
のため、この断熱支持体は熱伝導率の小さなことと高強
度の材料であることが必須条件となっている。第2図は
、CFRP,GFRPとS i −T i −C−0/
FRPの熱伝導率の温度特性を示している.ここで、S
i−Ti−C−0繊維は45〜53%のケイ素,25〜
33%の炭素,15〜20%の酸素,1〜5%のチタン
元素から成る非結晶構造の材料である。第2図からCF
RPは,40K以下, GFRPは100K以上、そし
て, Si−Ti −C−0/FRPは.40Kから1
00Kまでの中間温度領域で熱伝導率が最も小さい材料
であることがわかる。また、このSi−Ti−C−0繊
維の引張強度が2 7 4 0 M P aと高いこと
から強度も高く断熱支持体の材料として優れていること
が分かる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 shows a superconducting magnet for nuclear magnetic resonance (NMR) analysis. A high magnetic field and a highly uniform magnetic field are obtained by the superconducting coil 1. This superconducting coil is made of NbTi
Since it is made of superconducting wire (niobium titanium), it needs to be cooled to about 4.2 K with liquid helium 2. Since this liquid helium 2 evaporates with a small amount of heat entering, the amount of consumption of liquid helium 2 is reduced by improving insulation. 3 is a 40K radiation shield that shields the liquid helium tank 2a from directly entering the liquid helium tank 2a from the high temperature surface. Further, 4 is a nitrogen shield equipped with a liquid nitrogen tank 5, which maintains its temperature at about 80K. 6 is liquid nitrogen, which evaporates with a small amount of heat entering like liquid helium, so a laminated heat insulating material 7 is attached to the outer periphery of the nitrogen shield 4 to shield heat radiated from the room temperature surface (vacuum container 8). The liquid helium tank 2a is surrounded by multiple radiation shields in this way, and the interior of the vacuum container 8 is maintained at a high vacuum (below 10-' Torr) to reduce the amount of heat that enters the liquid helium 2. ing. This superconducting magnet also needs to withstand transportation. For this reason, the nitrogen shield 4, 40K shield 3 and liquid helium tank 2a are fixed with a heat insulating support,
As mentioned above, it is important to reduce the amount of heat intrusion. For this reason, it is essential that this heat-insulating support has low thermal conductivity and is made of a high-strength material. Figure 2 shows CFRP, GFRP and S i -T i -C-0/
This shows the temperature characteristics of FRP's thermal conductivity. Here, S
i-Ti-C-0 fibers contain 45-53% silicon, 25-53% silicon
It is a material with an amorphous structure consisting of 33% carbon, 15-20% oxygen, and 1-5% titanium. CF from Figure 2
RP is 40K or less, GFRP is 100K or more, and Si-Ti-C-0/FRP is . 40K to 1
It can be seen that this material has the lowest thermal conductivity in the intermediate temperature range up to 00K. Further, since the tensile strength of this Si-Ti-C-0 fiber is as high as 2740 MPa, it can be seen that the fiber has high strength and is excellent as a material for a heat insulating support.
第1図の9は、断熱支持体で真空容器(約300K)に
窒素シールド4 (80K)を固定する高温断熱支持体
である。この材質はGFRPである。Reference numeral 9 in FIG. 1 is a high-temperature heat-insulating support that fixes the nitrogen shield 4 (80K) to the vacuum container (approximately 300K). This material is GFRP.
10は、窒素シールド4と40Kシールド3をつなぎ固
定する中温断熱支持体でSi−Ti−C−0/FRPで
できている.11は、40Kシールド3と液体ヘリウム
タンク2aをむすび支持固定する低温断熱支持体でCF
RP製である。第2図から分かるように、第1図の各断
熱支持体は、それぞれの熱伝導率特性を活かすことによ
って最も伝導熱の小さな断熱支持体となる.また、この
ことから,従来以上の高断熱性能の超電導磁石となり、
液体ヘリウムの消費量が少なくてすむメリットがある。Reference numeral 10 denotes a medium-temperature insulation support for connecting and fixing the nitrogen shield 4 and the 40K shield 3, and is made of Si-Ti-C-0/FRP. 11 is a low-temperature insulating support that connects and fixes the 40K shield 3 and liquid helium tank 2a;
It is made by RP. As can be seen from Fig. 2, each of the heat insulating supports shown in Fig. 1 becomes a heat insulating support with the least conductive heat by taking advantage of its respective thermal conductivity characteristics. In addition, from this, it becomes a superconducting magnet with higher heat insulation performance than conventional ones,
This has the advantage of requiring less liquid helium consumption.
この効果の他は、液体ヘリウムの再注入時間を長く保つ
ことができ、しかも、液体ヘリウムの費用も少なくする
ことができる.第3図と第4図は、第1図に示した各断
熱支持体9,10.11の実施例の拡大図である。第3
図は、リング状にしたものである。第4図は、FRP材
の両端にフツク12を取り付けたものである。In addition to this effect, the re-injection time of liquid helium can be maintained for a long time, and the cost of liquid helium can be reduced. 3 and 4 are enlarged views of the embodiments of the respective insulating supports 9, 10, 11 shown in FIG. 1. Third
The figure shows a ring shape. FIG. 4 shows hooks 12 attached to both ends of the FRP material.
第5図は、本発明の他の実施例で、MRI用超電導磁石
の断面図である。12は、小形ヘリウム冷凍機で80K
と40Kの二つの冷却部を持つ.l3は80K冷却部1
4は40K冷却部である.このMRI用超電導磁石は、
冷凍機12を取付けることで、液体ヘリウム2の消費量
を少なくしている。80K冷却部13に窒素シールド4
を40K冷却部に40Kシールド3を熱的に結合し、そ
れぞれの温度を80Kと40Kに維持している。FIG. 5 is a cross-sectional view of a superconducting magnet for MRI according to another embodiment of the present invention. 12 is a small helium refrigerator at 80K
It has two cooling parts: 1 and 40K. l3 is 80K cooling section 1
4 is the 40K cooling section. This superconducting magnet for MRI is
By installing the refrigerator 12, the amount of liquid helium 2 consumed is reduced. Nitrogen shield 4 in 80K cooling section 13
The 40K shield 3 is thermally coupled to the 40K cooling section, and the respective temperatures are maintained at 80K and 40K.
この場合でも、高温断熱支持体9は、真空容器8と窒素
シールド4間に,中温断熱支持体10は窒素シールド4
と40Kシールド3間に、低温断熱支持体11は、40
Kシールドと液体ヘリウムタンク2a間に取付け、断熱
支持体からの伝導による侵入熱を少なくしている。Even in this case, the high temperature insulation support 9 is placed between the vacuum container 8 and the nitrogen shield 4, and the medium temperature insulation support 10 is placed between the nitrogen shield 4.
and the 40K shield 3, the low temperature insulation support 11 is 40K
It is installed between the K shield and the liquid helium tank 2a to reduce heat intrusion due to conduction from the heat insulating support.
Si−Ti−C−0繊維からなるFRPは、比強度が高
いこと,また、その他の複合材料と比べても熱伝導率の
小さい材料であることから室温から低温まで一つの材質
で断熱支持体として利用することも可能である。FRP made of Si-Ti-C-0 fibers has high specific strength and has low thermal conductivity compared to other composite materials, so it can be used as a heat insulating support from room temperature to low temperature. It is also possible to use it as
本発明によれば,CFRP,Si−Ti−C−0/FR
PとGFRPのそれぞれの熱伝導率の温度特性から熱伝
導率の最も小さくなる温度領域になるように断熱支持体
を組み合わせることで、断熱支持体からの侵入熱を最も
小さくすることがで4
きる。According to the present invention, CFRP, Si-Ti-C-0/FR
Based on the temperature characteristics of the thermal conductivity of P and GFRP, it is possible to minimize the heat intrusion from the heat insulating support by combining the heat insulating support so that the temperature range where the thermal conductivity is the lowest is achieved. .
第1図は本発明の一実施例のNMR用超電導磁石の縦断
面図、第2図は、超電導磁石の断熱支持体材料の熱伝導
率の温度特性図、第3図と第4図は,断熱支持体の構造
を示す正面図、第5図は、本発明の他の実施例のMRI
用超電導磁石の断面図である。
9・・・高温断熱支持体、10・・・中温断熱支持体、
第
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40K大漬ヒ即FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a superconducting magnet for NMR according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a temperature characteristic diagram of thermal conductivity of the heat insulating support material of the superconducting magnet, and FIGS. 3 and 4 are: FIG. 5, a front view showing the structure of the heat insulating support, is an MRI image of another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a superconducting magnet for use. 9... High temperature adiabatic support, 10... Medium temperature adiabatic support,
No.l. ,-p year old j・<tl seal ゛5-・1 water stock 1 tokunfu cod 2 warm 3rd figure wo. /0, // \ 1Z 11 hook #5 mouth l4 40K Ozuke Hi Immediately
Claims (1)
ック、40K以下の温度領域を炭素繊維強化プラスチッ
ク、また、40Kから100Kまでの温度領域をSi−
Ti−C−O繊維の繊維強化プラスチックから成る断熱
支持体を使つたことを特徴とするクライオスタット。1. Glass fiber reinforced plastic is used in the temperature range of 100K or more, carbon fiber reinforced plastic is used in the temperature range of 40K or less, and Si- is used in the temperature range of 40K to 100K.
A cryostat characterized by using a heat insulating support made of fiber-reinforced plastic made of Ti-C-O fibers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012576A JPH03218079A (en) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | cryostat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012576A JPH03218079A (en) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | cryostat |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218079A true JPH03218079A (en) | 1991-09-25 |
Family
ID=11809186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012576A Pending JPH03218079A (en) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | cryostat |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03218079A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012523902A (en) * | 2009-04-17 | 2012-10-11 | タイム メディカル ホールディングス カンパニー リミテッド | Cryogenically cooled superconducting gradient coil module for magnetic resonance imaging |
| WO2021156969A1 (en) * | 2020-02-05 | 2021-08-12 | 三菱電機株式会社 | Superconducting magnet |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP2012576A patent/JPH03218079A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012523902A (en) * | 2009-04-17 | 2012-10-11 | タイム メディカル ホールディングス カンパニー リミテッド | Cryogenically cooled superconducting gradient coil module for magnetic resonance imaging |
| WO2021156969A1 (en) * | 2020-02-05 | 2021-08-12 | 三菱電機株式会社 | Superconducting magnet |
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