JPH03218079A - クライオスタツト - Google Patents
クライオスタツトInfo
- Publication number
- 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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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- liquid helium
- heat insulating
- heat
- shield
- 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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- 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。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
）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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 ｌ ．，−ｐ才しｊ・＜ｔｌシールト゛ ５−・一水材蓄１トクンフ 鱈 ２ 暖 第３ 図 ヲ． ／０， ／／ ＼ １Ｚ 一一フック ＃５口 ｌ４ ４０Ｋ大漬ヒ即
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 ｌ ．，−ｐ才しｊ・＜ｔｌシールト゛ ５−・一水材蓄１トクンフ 鱈 ２ 暖 第３ 図 ヲ． ／０， ／／ ＼ １Ｚ 一一フック ＃５口 ｌ４ ４０Ｋ大漬ヒ即
Claims (1)
- １．１００Ｋ以上の温度領域をガラス繊維強化プラスチ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012576A JPH03218079A (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | クライオスタツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012576A JPH03218079A (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | クライオスタツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218079A true JPH03218079A (ja) | 1991-09-25 |
Family
ID=11809186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012576A Pending JPH03218079A (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | クライオスタツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03218079A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012523902A (ja) * | 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 | 磁気共鳴イメージング用極低温冷却超伝導勾配コイルモジュール |
| WO2021156969A1 (ja) * | 2020-02-05 | 2021-08-12 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネット |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP2012576A patent/JPH03218079A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012523902A (ja) * | 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 | 磁気共鳴イメージング用極低温冷却超伝導勾配コイルモジュール |
| WO2021156969A1 (ja) * | 2020-02-05 | 2021-08-12 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネット |
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