JPH0584651B2 - - Google Patents

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JPH0584651B2
JPH0584651B2 JP14376985A JP14376985A JPH0584651B2 JP H0584651 B2 JPH0584651 B2 JP H0584651B2 JP 14376985 A JP14376985 A JP 14376985A JP 14376985 A JP14376985 A JP 14376985A JP H0584651 B2 JPH0584651 B2 JP H0584651B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、超電導磁石等の極低温装置に係わ
り、特に自然循環冷却法を用いた極低温装置に関
する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 超電導磁石装置では、超電導コイルを例えば
4K程度の極低温に冷却することが必要である。
そこで従来は、超電導コイルそのものを液体ヘリ
ウム溜めに浸漬することによつて超電導コイルを
冷却するようにしていた。しかし、この方法では
ヘリウム溜めに大きなスペースを必要とするこ
と、大量のヘリウムを貯溜しなければならないこ
と、及びヘリウム溜めの製作工程が複雑であるこ
と等の欠点があつた。 これに対し、超電導コイルと熱的に接続された
冷媒循環路に、液体ヘリウム等の冷媒を強制循環
させて超電導コイルを冷却する方法が提案されて
いる。しかし、この方法は、冷媒を強制循環させ
るための設備が不可欠であることから、小形の超
電導コイルに適用することは困難であつた。ま
た、予冷時は勿論のこと、超電導コイルを一旦極
低温下に冷却した後も冷媒を常に強制循環させる
必要があり、このためコンプレツサの如き冷媒の
循環動力源の負担も大きいものであつた。 〔発明の目的〕 本発明はこのような事情に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、超電導コイル等
の被冷却体の冷却に必要なスペースとヘリウム貯
溜量の減少化をはかることができ、しかも製作が
容易で小形の超電導コイルへの適用も可能な極低
温装置を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明の骨子は、超電導コイル等の被冷却体を
冷却する冷却装置として、所謂自然落下循環方式
の冷却装置を用いると共に、予冷時には予冷専用
の配管に冷媒を強制的に流すことにある。 即ち本発明は、被冷却体と、この被冷却体を極
低温下に冷却する冷却装置とを備えた極低温装置
において、前記冷却装置として、前記被冷却体の
上方に設置された極低温液の液溜め部と、冷却サ
イクルを構成する気化部を有し上記液溜め部を介
して閉ループ状に設置された配管からなり、少な
くとも上記気化部から上記液溜め部に至る冷媒が
重力方向へ上向きに進行するように構成された冷
媒循環路と、前記気化部を前記被冷却体と熱的に
接続する手段と、予冷時に冷媒を強制的に流され
て前記被冷却体を冷却する前記冷媒循環路とは独
立した予冷用配管とを設けるようにしたものであ
る。 〔発明の効果〕 本発明によれば、液化した冷媒と気化した冷媒
との密度差を利用して冷媒の循環動力を得る自然
落下循環方式を採用しているので、予冷時以外は
コンプレツサの如き冷媒の循環動力を得るための
手段を必要としない。つまり、超電導コイル等の
被冷却体が一旦低温下(若しくは中間温度)に冷
却された後は冷媒の循環動力が不要となり、省エ
ネ化をはかり得る。また、予冷時には予冷用ガス
配管に冷媒を流すためのコンプレツサ等の動力源
を取付けるだけでよく、この動力源を外付け構成
とすることも可能である。従つて、全体構成の簡
素化をはかることができ、小形の超電導コイルへ
の適用も可能となる。 また本発明では、冷媒循環路と被冷却体とを熱
的に接続することによつて被冷却体を冷却する方
式を採用しているので、被冷却体を浸漬させるた
めの液化ヘリウム溜めを必要としない。従つて、
被冷却体の冷却に必要なスペースとヘリウム貯溜
量の減少化をはかることができる。 〔発明の実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例について
説明する。 図は本発明の一実施例に係わる超電導磁石装置
を一部切欠して示す斜視図である。図中1は円環
状に形成された超電導コイル(被冷却体)であ
り、該コイル1はその外周面全体を覆う冷却装置
2によつて極低温に冷却されるものとなつてい
る。 冷却装置は、具体的には次のように構成され
ている。即ち、超電導コイル1の外周面は、均熱
板11によつて全体的に覆われている。均熱板1
1は、例えば銅等の良熱伝導体で形成された半円
環状の2つの分割体11a,11bの各周方向端
部を電気絶縁板12を介して絶縁ボルト13にて
固着して構成されている。このように構成するこ
とによつて、超電導コイル1の励磁に起因した均
熱板11の誘導加熱が抑制される。均熱板11と
超電導コイル1とは、熱的な密着性を向上させる
目的で、銅と同様の熱膨脹率を有し且つ熱伝導性
に優れたエポキシ樹脂14によつて一体化され
る。なお、均熱板11には複数の孔15が穿設さ
れており、これらの孔15を介して均熱板11の
両面のエポキシ樹脂14が一体化される。従つ
て、均熱板11とエポキシ樹脂14とは一体とな
つて熱収縮するようになつている。 しかして、超電導コイル1は、上記均熱板11
を介して自然落下循環方式の冷却装置本体16
よつて冷却される。冷却装置本体16は、超電導
コイル1の上方に設置された液体ヘリウム槽(液
溜め部)17と、この液体ヘリウム槽17の底部
から同側面へと冷媒を通流させる冷媒通流管18
とで構成されている。液体ヘリウム槽17は、液
体ヘリウムPを収容するものである。冷媒通流管
18は、均熱板11の2つの分割体11a,11
bの外面をそれぞれ這うように2系統設けられ、
それぞれの系統は上記液体ヘリウム槽17の底部
から均熱板11の外周面を重力方向下向きに進行
する冷媒汲出し部21と、この冷媒汲出し部21
の最下端部から重力方向へ上向きに液体ヘリウム
槽17の自由液面上に導かれる気化部22とで構
成されている。 冷媒汲出し部21は、熱伝導性の悪い断熱スペ
ーサ23を介して均熱板11に固定され、均熱板
11と熱的に絶縁されている。また、気化部22
は、均熱板11と直接接触するようにエポキシ樹
脂14中に埋設されると共に、所定の部位で或い
は全長に亙つて均熱板11にハンダ付け等の方法
により固定されている。さらに、気化部22は、
均熱板11の周面に密着して設けられ周方向に伸
びる複数の枝配管31と、これら枝配管31の両
端部を共通に接続するヘツダ32,33とで構成
されている。従つて、液体ヘリウム槽17から汲
出された液体ヘリウムPは、冷媒汲出し部21を
通つて下端のヘツダ33に到達し、このヘツダ3
3から各枝配管31を上昇する過程で超電導コイ
ル1と熱交換されて気化する。気化した冷媒は、
上端のヘツダ部32に集められ、戻り配管34を
介して液体ヘリウム槽17に帰還される。 一方、均熱板11の(エポキシ樹脂14)外周
面には、前記冷媒循環路18とは独立した予冷用
配管51が設けられている。この予冷用配管51
には、供給ポート52から冷たいガス或いは液が
送られ、これらのガス或いは液の通流でコイル1
が中間温度まで冷却される。そして、コイル1で
暖められたガス或いは蒸気が排気ポート53から
放出されるものとなつている。 上記の超電導コイル1と冷却装置とは、例え
ば50〜80K程度の輻射シールド24で囲繞される
とともに、全体が真空容器25の内部に収容さ
れ、外部からの熱侵入を遮断するようにしてい
る。 このように構成された本実施例に係わる超電導
磁石装置においては、被冷却体である超電導コイ
ル1は、次のようにして冷却される。 即ち、液体ヘリウム槽17に収容された液体ヘ
リウムPは、液体ヘリウム槽17の底部から重力
によつて冷媒汲出し部21に汲出される。冷媒汲
出し部21は、均熱板11と熱的に絶縁されてい
るので、液体ヘリウムPは、そのままの温度で重
力方向の最下端部に到達する。さらに、気化部2
2に到達した液体ヘリウムPは、均熱板11を介
して超電導コイル1と熱交換され、気化する。気
化した冷媒は、気化部22を蛇行屈曲しながら上
昇し、液体ヘリウム槽17の自由液面上に帰還す
る。自由液面上の冷媒ガスは、図示しない液化装
置によつて液化され再び冷媒汲出し部21から汲
出される。なお、この液化装置はなくてもよく、
この場合は液体ヘリウムを補充することになる。
この冷凍サイクルでは、冷媒汲出し部21の内部
と気化部22の内部とで冷媒の密度差を生じるた
め、この密度差によつて冷媒の循環動力を得るこ
とができる。従つて、この冷却装置において
は、冷媒を循環させるための手段に特を必要とし
ない。 一方、超電導コイル1を常温から中間温度まで
冷却(予冷)する場合、予冷用配管51の供給ポ
ート52にコンプレツサ等を取付け、供給ポート
52から液体窒素等を送り込む。これにより、予
冷用ガス配管51内に液体窒素或いは窒素ガスが
強制的に流され、均熱板11を介しての熱交換に
より超電導コイル1を速やかに冷却することがで
きる。コイル1で暖められた気化した窒素蒸気
は、排気ポート53から放出される。コイル1の
予冷が終了したら、放出ポート53にめくら栓を
し、供給ポート52より真空排気してから封じ切
る。超電導コイル1が一旦中間温度まで冷却され
た後は、予冷用配管51内の冷媒の通流を停止し
ても、冷媒通流路18内を循環する冷媒により超
電導コイル1は極低温まで冷却される。つまり、
中間温度まで冷却した後は、コンプレツサ等の循
環動力源を必要としないのである。 このように本実施例によれば、予冷時以外は冷
媒を強制循環させる装置を用いずに冷媒通流管1
8の内部に冷媒を自然循環させることができるの
で、装置全体の小形化、構成の簡単化をはかるこ
とができ、さらに省エネ化もはかり得る。また、
予冷用配管51が冷媒通流路18とは独立して設
けられているので、予冷時の窒素残留分が液体ヘ
リウム槽17内に入ることもなく、冷凍機のトラ
ブルを未然に防止することができる。また、超電
導コイル1を浸漬する液体ヘリウム溜めを必要と
しないので、超電導コイル1の冷却に必要なスペ
ース及び液体ヘリウム貯溜量の減少化をはかり得
る等の利点がある。 なお、本発明は上述した各実施例に限定される
ものではない。例えば、前記予冷用配管に流す冷
媒は液体窒素に何等限定されるものではなく、被
冷却体を所定の中間温度まで冷却できるものであ
れば、ガスであつてもよい。また、冷媒循環路に
循環させる冷媒は液体ヘリウムに限るものではな
く、被冷却体を冷却する温度に応じて適宜変更可
能である。さらに、被冷却体としては超電導コイ
ルに限らず、極低温化に冷却する必要のあるもの
であれば適用可能である。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例に係わる超電導磁石装置
を一部切欠して示す斜視図である。 1……超電導コイル(被冷却体)、……冷却
装置、11……均熱板、12……絶縁板、14…
…エポキシ樹脂、16……冷却装置本体、17…
…液体ヘリウム槽(液溜め部)、18……冷媒通
流管、21……冷媒汲出し部、22……気化部、
24……輻射シールド、25……真空容器、31
……枝配管、32,33……ヘツダ、51……予
冷用配管、52……供給ポート、53……放出ポ
ート、P……液体ヘリウム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被冷却体と、この被冷却体を極低温下に冷却
    する冷却装置とを備えた極低温装置において、前
    記冷却装置は、前記被冷却体の上方に設置された
    極低温液の液溜め部と、冷却サイクルを構成する
    気化部を有し上記液溜め部を介して閉ループ状に
    設置された配管からなり、少なくとも上記気化部
    から上記液溜め部に至る冷媒が重力方向へ上向き
    に進行するように構成された冷媒循環路と、前記
    気化部を前記被冷却体と熱的に接続する手段と、
    前記冷媒循環路とは独立して設けられ、予冷時に
    冷媒を強制的に流して前記被冷却体を冷却するた
    めの予冷用配管とを具備してなることを特徴とす
    る極低温装置。 2 前記被冷却体は、超電導コイルであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の極低温装
    置。 3 前記気化部を前記被冷却体と熱的に接続する
    手段として、前記気化部と接触し前記被冷却体を
    被覆する均熱板を用いたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の極低温装置。 4 前記均熱板は、前記被冷却体の周方向に複数
    に分割され、各々が電気的に絶縁されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第3項記載の極低温
    装置。
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JPH11288809A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Toshiba Corp 超電導マグネット装置
US8676282B2 (en) * 2010-10-29 2014-03-18 General Electric Company Superconducting magnet coil support with cooling and method for coil-cooling
FR2994731B1 (fr) * 2012-08-22 2015-03-20 Snecma Procede de mise en froid
WO2020234178A1 (en) * 2019-05-21 2020-11-26 Koninklijke Philips N.V. Accelerated cooldown of low-cryogen magnetic resonance imaging (mri) magnets

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