JPH0656810B2 - 超電導マグネット装置 - Google Patents
超電導マグネット装置Info
- Publication number
- JPH0656810B2 JPH0656810B2 JP16660488A JP16660488A JPH0656810B2 JP H0656810 B2 JPH0656810 B2 JP H0656810B2 JP 16660488 A JP16660488 A JP 16660488A JP 16660488 A JP16660488 A JP 16660488A JP H0656810 B2 JPH0656810 B2 JP H0656810B2
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- Japan
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- switch
- superconducting
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は超電導マグネット装置に係り、とくに真空容
器に内蔵される超電導マグネット、永久電流スイッチ、
スイッチ用保護抵抗器、電流リードおよび液体ヘリウム
容器の配置構成に関する。
器に内蔵される超電導マグネット、永久電流スイッチ、
スイッチ用保護抵抗器、電流リードおよび液体ヘリウム
容器の配置構成に関する。
〔従来の技術〕 超電導マグネット装置は数十〜数百アンペア／mm2のよ
うな高い電流密度で運転されるため比較的コンパクトな
寸法で高い磁場を発生させることが可能である。この特
長を利用して核磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）のよう
な医療機器や静磁場発生用マグネットなどに適用されて
いる。
うな高い電流密度で運転されるため比較的コンパクトな
寸法で高い磁場を発生させることが可能である。この特
長を利用して核磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）のよう
な医療機器や静磁場発生用マグネットなどに適用されて
いる。
現在実用化されている超電導マグネット用の超電導体材
料は、約４Ｋの液体ヘリウム温度の時に使用可能で、こ
のため超電導マグネットの最も一般的な使用方法とし
て、高断熱特性を持つ極低温容器内に充填された液体ヘ
リウム中に超電導マグネットを浸漬した浸漬冷却方式が
採られている。浸漬冷却方式は容器が常に液体ヘリウム
で充たされていなければならない。また超電導マグネッ
トの超電導状態が破れ常温電導状態になる（以下クエン
チと称す）時の液体ヘリウムの蒸発に伴う容器圧力の上
昇に耐え得るような極低温容器が要求されるため容器の
肉厚を厚くし、そのため容器の重量が大となる。第３図
は上述した浸漬冷却方式の超電導マグネット装置の概略
縦断面図で、断熱のための真空容器70の内に輻射シール
ド82を介して液体ヘリウム容器92が収納されており、液
体ヘリウム容器92の内部に超電導マグネット10，永久電
流スイッチ50，スイッチ用保護抵抗器51が収納され、超
電導線12によりそれぞれ電気的に接続されている。この
状態で上述した各部品は液体ヘリウム32に浸漬されてい
る。また外部電力供給用として電流リード61，62が外部
から真空容器70，輻射シールド82および液体ヘリウム容
器92を貫通して内部に入り、電流リード61，62を上下に
移動させることにより超電導線12の先端ジャック12a，1
2bと接離可能としている。
料は、約４Ｋの液体ヘリウム温度の時に使用可能で、こ
のため超電導マグネットの最も一般的な使用方法とし
て、高断熱特性を持つ極低温容器内に充填された液体ヘ
リウム中に超電導マグネットを浸漬した浸漬冷却方式が
採られている。浸漬冷却方式は容器が常に液体ヘリウム
で充たされていなければならない。また超電導マグネッ
トの超電導状態が破れ常温電導状態になる（以下クエン
チと称す）時の液体ヘリウムの蒸発に伴う容器圧力の上
昇に耐え得るような極低温容器が要求されるため容器の
肉厚を厚くし、そのため容器の重量が大となる。第３図
は上述した浸漬冷却方式の超電導マグネット装置の概略
縦断面図で、断熱のための真空容器70の内に輻射シール
ド82を介して液体ヘリウム容器92が収納されており、液
体ヘリウム容器92の内部に超電導マグネット10，永久電
流スイッチ50，スイッチ用保護抵抗器51が収納され、超
電導線12によりそれぞれ電気的に接続されている。この
状態で上述した各部品は液体ヘリウム32に浸漬されてい
る。また外部電力供給用として電流リード61，62が外部
から真空容器70，輻射シールド82および液体ヘリウム容
器92を貫通して内部に入り、電流リード61，62を上下に
移動させることにより超電導線12の先端ジャック12a，1
2bと接離可能としている。
上述した浸漬冷却方式は容器の肉厚が厚く、重量が大で
あるというハンデをもつことから間接冷却方式と呼ばれ
るものが実用化されている。この冷却方式は超電導マグ
ネットを直接液体ヘリウムに接触させず、冷媒であるヘ
リウムを専用の流通管の中に流し、この流通管と熱的に
良い接触を保った巻枠に超電導マグネットのコイルが保
持され、超伝導によってコイルは冷却される。
あるというハンデをもつことから間接冷却方式と呼ばれ
るものが実用化されている。この冷却方式は超電導マグ
ネットを直接液体ヘリウムに接触させず、冷媒であるヘ
リウムを専用の流通管の中に流し、この流通管と熱的に
良い接触を保った巻枠に超電導マグネットのコイルが保
持され、超伝導によってコイルは冷却される。
第４図は上述した間接冷却方式の超電導マグネット装置
の概略縦断面図で、真空容器70の中に輻射シールド82を
介して液体ヘリウム容器93が収納され、この液体ヘリウ
ム容器93の内部に永久電流スイッチ50およびスイッチ用
保護抵抗器51が収納され、超電導線12によりそれぞれ電
気的に接続されている。一方超電導マグネット10のコイ
ルは良熱伝導性の巻枠11に巻回されておりこの巻枠11の
外周には冷媒流通管20が巻回されている。この状態で輻
射シールド82を介して前記真空容器70に収納される。収
納位置としては前記液体ヘリウム容器93の真下である。
そして液体ヘリウム容器93内の２本の超電導線12は接続
端子41a，41bを介して超電導マグネット10の引き出し線
10a，10bに接続される。
の概略縦断面図で、真空容器70の中に輻射シールド82を
介して液体ヘリウム容器93が収納され、この液体ヘリウ
ム容器93の内部に永久電流スイッチ50およびスイッチ用
保護抵抗器51が収納され、超電導線12によりそれぞれ電
気的に接続されている。一方超電導マグネット10のコイ
ルは良熱伝導性の巻枠11に巻回されておりこの巻枠11の
外周には冷媒流通管20が巻回されている。この状態で輻
射シールド82を介して前記真空容器70に収納される。収
納位置としては前記液体ヘリウム容器93の真下である。
そして液体ヘリウム容器93内の２本の超電導線12は接続
端子41a，41bを介して超電導マグネット10の引き出し線
10a，10bに接続される。
この方式では超電導マグネット10のコイルは直接液体ヘ
リウム32に接触しておらず、そのためコイルは次のよう
にして間接的に冷却される。すなわち冷媒30（液体ヘリ
ウム）は専用の冷媒流通管20の中を流れ、この冷媒流通
管20と熱的に良い接触を保った巻枠11を介して熱伝導に
よってコイルは冷却される。間接冷却方式は超電導マグ
ネット10にとって熱的な安定性に劣るがヘリウム容器の
構造を簡素化・小形化できる。
リウム32に接触しておらず、そのためコイルは次のよう
にして間接的に冷却される。すなわち冷媒30（液体ヘリ
ウム）は専用の冷媒流通管20の中を流れ、この冷媒流通
管20と熱的に良い接触を保った巻枠11を介して熱伝導に
よってコイルは冷却される。間接冷却方式は超電導マグ
ネット10にとって熱的な安定性に劣るがヘリウム容器の
構造を簡素化・小形化できる。
超電導マグネット装置の運転方法の一つとして、超電導
マグネット10の両端を永久電流スイッチ50で短絡して運
転する方法が用いられる。この永久電流スイッチ50に使
用する超電導線材は超電導マグネット10のコイル線材と
異なりスイッチoff 時の抵抗値を大きくするため、ＯＦ
ＨＣ銅ではなく銅合金を使用する。このため熱的安定性
に乏しいため、永久電流スイッチ50は必ず液体ヘリウム
32に浸漬された状態で運転されなければならない。また
超電導マグネット10を永久電流スイッチ50で短絡して永
久電流モード運転する場合、永久電流スイッチ50は超電
導マグネット10とは別個に、液体ヘリウム容器93内で液
体ヘリウム32に浸漬された状態で運転される。永久電流
スイッチ50には、もしスイッチがクエンチした場合に備
えてスイッチ用保護抵抗器51が必要である。
マグネット10の両端を永久電流スイッチ50で短絡して運
転する方法が用いられる。この永久電流スイッチ50に使
用する超電導線材は超電導マグネット10のコイル線材と
異なりスイッチoff 時の抵抗値を大きくするため、ＯＦ
ＨＣ銅ではなく銅合金を使用する。このため熱的安定性
に乏しいため、永久電流スイッチ50は必ず液体ヘリウム
32に浸漬された状態で運転されなければならない。また
超電導マグネット10を永久電流スイッチ50で短絡して永
久電流モード運転する場合、永久電流スイッチ50は超電
導マグネット10とは別個に、液体ヘリウム容器93内で液
体ヘリウム32に浸漬された状態で運転される。永久電流
スイッチ50には、もしスイッチがクエンチした場合に備
えてスイッチ用保護抵抗器51が必要である。
図示せぬ外部電源より超電導マグネット10へ電力を供給
する電流リード61，62も液体ヘリウム容器93内の蒸発し
た液体ヘリウムガスによって冷却され、電流リード61，
62は液体ヘリウム容器93内の超電導線12と接離可能のよ
うに構成され、永久電流モード運転時の液体ヘリウムの
消費を減らしている。
する電流リード61，62も液体ヘリウム容器93内の蒸発し
た液体ヘリウムガスによって冷却され、電流リード61，
62は液体ヘリウム容器93内の超電導線12と接離可能のよ
うに構成され、永久電流モード運転時の液体ヘリウムの
消費を減らしている。
上述した間接冷却方式の超電導マグネット装置の永久電
流モード運転の場合は、常に液体ヘリウム32に浸漬され
ていなければならないものは、前にも述べたように永久
電流スイッチのみである。このような観点から第４図に
示したように永久電流スイッチや保護抵抗器および電流
リードを一括して収納する構造は液体ヘリウム容器を不
必要に大きくし、高価な液体ヘリウムの消費を増大させ
るので経済的に好ましくない。
流モード運転の場合は、常に液体ヘリウム32に浸漬され
ていなければならないものは、前にも述べたように永久
電流スイッチのみである。このような観点から第４図に
示したように永久電流スイッチや保護抵抗器および電流
リードを一括して収納する構造は液体ヘリウム容器を不
必要に大きくし、高価な液体ヘリウムの消費を増大させ
るので経済的に好ましくない。
この発明は上述した事情に鑑み、間接冷却方式超電導マ
グネット装置を永久電流モードで運転する場合、永久電
流スイッチを運転するために必要な液体ヘリウム容器を
極力小形とし、高価な液体ヘリウムの消費量を減らすこ
とを目的とする。
グネット装置を永久電流モードで運転する場合、永久電
流スイッチを運転するために必要な液体ヘリウム容器を
極力小形とし、高価な液体ヘリウムの消費量を減らすこ
とを目的とする。
この発明では上述の目的達成のため、間接冷却方式超電
導マグネットを永久電流モードで運転するのに必要な永
久電流スイッチ，該スイッチ用保護抵抗器，電流リード
及び前記超電導マグネットを真空容器内に備えた超電導
マグネット装置において、前記永久電流スイッチのみを
収納する液体ヘリウム容器を、電流リードを収納する液
体ヘリウム容器とは別に設けるものとする。
導マグネットを永久電流モードで運転するのに必要な永
久電流スイッチ，該スイッチ用保護抵抗器，電流リード
及び前記超電導マグネットを真空容器内に備えた超電導
マグネット装置において、前記永久電流スイッチのみを
収納する液体ヘリウム容器を、電流リードを収納する液
体ヘリウム容器とは別に設けるものとする。
間接冷却方式超電導マグネットを永久電流モードで運転
するために必要な永久電流スイッチを独立した専用の液
体ヘリウム容器に収納することにより、その容器はコン
パクトにできるので容器への熱侵入量は低減し、液体ヘ
リウムの消費量は減少する。また電流リードを収納する
液体ヘリウム容器では電流リード通電時のみ液体ヘリウ
ムが必要で永久電流モード運転時は超電導マグネットに
は電力を供給する必要なく電流リードは上方へ引上げら
れているので常温部からの熱侵入は極めて少なくなり、
したがって液体ヘリウムの消費は激減する。
するために必要な永久電流スイッチを独立した専用の液
体ヘリウム容器に収納することにより、その容器はコン
パクトにできるので容器への熱侵入量は低減し、液体ヘ
リウムの消費量は減少する。また電流リードを収納する
液体ヘリウム容器では電流リード通電時のみ液体ヘリウ
ムが必要で永久電流モード運転時は超電導マグネットに
は電力を供給する必要なく電流リードは上方へ引上げら
れているので常温部からの熱侵入は極めて少なくなり、
したがって液体ヘリウムの消費は激減する。
第１図は本発明の一実施例である超電導マグネット装置
の概略縦断面図で、超電導マグネット10はアルミ合金な
どの熱良導体性の巻枠11を冷媒流通管20を流れる冷媒30
で冷却することにより熱伝導で間接的に冷却される。超
電導マグネット10より引き出された超電導線14は超電導
マグネット10を収納している真空容器70より分岐した真
空容器71に内蔵された液体ヘリウム容器91へ接続端子40
a，40bを介して導かれ、この液体ヘリウム容器91内の超
電導線15により永久電流スイッチ50に接続される。液体
ヘリウム容器91には液体ヘリウム31が充填され、永久電
流スイッチ50はこの液体ヘリウム31中に浸漬状態にあ
る。超電導マグネット10の励磁・減磁は液体ヘリウム容
器94中に配置されている着脱式電流リード61，62を操作
（引下げ，引上げ）することにより超電導線12の先端の
ジャック12a，12bと接離させ、超電導線12，接続端子41
a，41b，超電導線13を介して行われる。尚、超電導線１
３および１４は、十分に冷却された超電導マグネット１
０や液体ヘリウム容器９１および９４に接続されている
ので、熱伝導によって冷却され、超電導状態が保持され
る。液体ヘリウム容器94の中には永久電流スイッチ50用
の保護抵抗器51が設置され、永久電流スイッチ50とは並
列になるように超電導線12に接続される。80，81，82，
83で示すものは輻射シールドである。第１図の構成にお
いて、液体ヘリウム容器９１および９４には、図示しな
い通常のガス放出用の排気口が設けられており、蒸発ガ
スはその排気口を通して、容器外部に導かれる。
の概略縦断面図で、超電導マグネット10はアルミ合金な
どの熱良導体性の巻枠11を冷媒流通管20を流れる冷媒30
で冷却することにより熱伝導で間接的に冷却される。超
電導マグネット10より引き出された超電導線14は超電導
マグネット10を収納している真空容器70より分岐した真
空容器71に内蔵された液体ヘリウム容器91へ接続端子40
a，40bを介して導かれ、この液体ヘリウム容器91内の超
電導線15により永久電流スイッチ50に接続される。液体
ヘリウム容器91には液体ヘリウム31が充填され、永久電
流スイッチ50はこの液体ヘリウム31中に浸漬状態にあ
る。超電導マグネット10の励磁・減磁は液体ヘリウム容
器94中に配置されている着脱式電流リード61，62を操作
（引下げ，引上げ）することにより超電導線12の先端の
ジャック12a，12bと接離させ、超電導線12，接続端子41
a，41b，超電導線13を介して行われる。尚、超電導線１
３および１４は、十分に冷却された超電導マグネット１
０や液体ヘリウム容器９１および９４に接続されている
ので、熱伝導によって冷却され、超電導状態が保持され
る。液体ヘリウム容器94の中には永久電流スイッチ50用
の保護抵抗器51が設置され、永久電流スイッチ50とは並
列になるように超電導線12に接続される。80，81，82，
83で示すものは輻射シールドである。第１図の構成にお
いて、液体ヘリウム容器９１および９４には、図示しな
い通常のガス放出用の排気口が設けられており、蒸発ガ
スはその排気口を通して、容器外部に導かれる。
第２図はこの発明の他の実施例である超電導マグネット
装置の概略縦断面図で、第１図における部分と同一の部
分については同一の符号を付し説明は省略する。第２図
において第１図と異なる点は、スイッチ用保護抵抗器51
は必ずしも液体ヘリウムに浸漬する必要はないので超電
導マグネット10を収納している真空容器70中に設置した
ことである。これがため超電導線12の収納してある液体
ヘリウム容器95はスイッチ用保護抵抗器51のスペース分
だけ小さくでき、高価な液体ヘリウムの保有量も消費量
も少なくなる。
装置の概略縦断面図で、第１図における部分と同一の部
分については同一の符号を付し説明は省略する。第２図
において第１図と異なる点は、スイッチ用保護抵抗器51
は必ずしも液体ヘリウムに浸漬する必要はないので超電
導マグネット10を収納している真空容器70中に設置した
ことである。これがため超電導線12の収納してある液体
ヘリウム容器95はスイッチ用保護抵抗器51のスペース分
だけ小さくでき、高価な液体ヘリウムの保有量も消費量
も少なくなる。
この発明では間接冷却式超電導マグネットを永久電流モ
ードで運転するために必要な永久電流スイッチを独立し
た専用の液体ヘリウム容器に収納することにより、その
容器をコンパクトにでき液体ヘリウム保有量も少量で済
み、容器への熱侵入量を軽減し、液体ヘリウムの消費量
を減らせられるという効果がある。また永久電流スイッ
チが超電導マグネットから分離されることにより、スイ
ッチの位置を超電導マグネットの磁場が及ばない所に設
置することも可能となり永久電流スイッチの電磁気的安
定性を増すという付加効果もある。さらに電流リードを
収納する液体ヘリウム容器では、電流リードが通電状態
でのみ液体ヘリウムが必要であり、一旦永久電流モード
運転に入ってしまえば電流リードは上方へ引き上げら
れ、電流リードを収納するヘリウム容器には液体ヘリウ
ムが不要になり消費量も極端に減少するという効果もあ
る。
ードで運転するために必要な永久電流スイッチを独立し
た専用の液体ヘリウム容器に収納することにより、その
容器をコンパクトにでき液体ヘリウム保有量も少量で済
み、容器への熱侵入量を軽減し、液体ヘリウムの消費量
を減らせられるという効果がある。また永久電流スイッ
チが超電導マグネットから分離されることにより、スイ
ッチの位置を超電導マグネットの磁場が及ばない所に設
置することも可能となり永久電流スイッチの電磁気的安
定性を増すという付加効果もある。さらに電流リードを
収納する液体ヘリウム容器では、電流リードが通電状態
でのみ液体ヘリウムが必要であり、一旦永久電流モード
運転に入ってしまえば電流リードは上方へ引き上げら
れ、電流リードを収納するヘリウム容器には液体ヘリウ
ムが不要になり消費量も極端に減少するという効果もあ
る。
第１図はこの発明の一実施例である超電導マグネット装
置の概略縦断面図、第２図はこの発明の他の実施例であ
る超電導マグネット装置の概略縦断面図、第３図は従来
の浸漬冷却式超電導マグネット装置の概略縦断面図、第
４図は従来の間接冷却式超電導マグネット装置の概略縦
断面図である。 10：超電導マグネット、12，13，14，15：超電導線、3
1，32：液体ヘリウム、50：永久電流スイッチ、51：ス
イッチ用保護抵抗器、61，62：電流リード、70，71：真
空容器、91，92，93，94，95：液体ヘリウム容器。
置の概略縦断面図、第２図はこの発明の他の実施例であ
る超電導マグネット装置の概略縦断面図、第３図は従来
の浸漬冷却式超電導マグネット装置の概略縦断面図、第
４図は従来の間接冷却式超電導マグネット装置の概略縦
断面図である。 10：超電導マグネット、12，13，14，15：超電導線、3
1，32：液体ヘリウム、50：永久電流スイッチ、51：ス
イッチ用保護抵抗器、61，62：電流リード、70，71：真
空容器、91，92，93，94，95：液体ヘリウム容器。
Claims (1)
- 【請求項１】間接冷却方式超電導マグネットを永久電流
モードで運転するのに必要な永久電流スイッチ，該スイ
ッチ用保護抵抗器，電流リード及び前記超電導マグネッ
トを真空容器内に備えた超電導マグネット装置におい
て、前記永久電流スイッチのみを収納する液体ヘリウム
容器を、電流リードを収納する液体ヘリウム容器とは別
に設けたことを特徴とする超電導マグネット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16660488A JPH0656810B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 超電導マグネット装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16660488A JPH0656810B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 超電導マグネット装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0216704A JPH0216704A (ja) | 1990-01-19 |
| JPH0656810B2 true JPH0656810B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=15834377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16660488A Expired - Lifetime JPH0656810B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 超電導マグネット装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656810B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2426317B (en) * | 2005-05-18 | 2007-10-17 | Siemens Magnet Technology Ltd | A superconducting magnet structure having a former cooled by a thermally conductive tube retained within a channel formed in the former |
| JP5893490B2 (ja) * | 2012-04-18 | 2016-03-23 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | パルス管冷凍機によるシールド板冷却装置 |
-
1988
- 1988-07-04 JP JP16660488A patent/JPH0656810B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0216704A (ja) | 1990-01-19 |
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