JPH0685376B2 - 超電導磁石装置 - Google Patents
超電導磁石装置Info
- Publication number
- JPH0685376B2 JPH0685376B2 JP61115589A JP11558986A JPH0685376B2 JP H0685376 B2 JPH0685376 B2 JP H0685376B2 JP 61115589 A JP61115589 A JP 61115589A JP 11558986 A JP11558986 A JP 11558986A JP H0685376 B2 JPH0685376 B2 JP H0685376B2
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- superconducting magnet
- helium
- heat exchanger
- magnet device
- magnet body
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は，超電導磁石装置に係り，特に，超電導磁石本
体をヘリウムのラムダ点（2.17K）以下の温度まで冷却
して使用する超電導磁石装置の改良に関する。
体をヘリウムのラムダ点（2.17K）以下の温度まで冷却
して使用する超電導磁石装置の改良に関する。
（従来の技術） 超電導磁石本体をヘリウムのラムダ点以下の温度まで冷
却して使用するようにした超電導磁石装置は，通常，第
４図に示すように構成されている。すなわち，真空槽１
内に超流動ヘリウム槽２と常流動ヘリウム槽３とを配置
している。そして，超流動ヘリウム槽２内に超電導磁石
本体４と，液体ヘリウム５と，熱交換器６とを収容し，
また，常流動ヘリウム槽３内に液体ヘリウム７を収容し
ている。熱交換器６の両端はそれぞれ超流動ヘリウム槽
２外へ導かれており，その一端側はジュール・トムソン
弁（以後,JT弁と略称する。）8,予冷熱交換器９の一次
側を介して常流動ヘリウム槽３内に通じ，また他端側は
予冷熱交換器９の二次側を介して真空槽１外に設けられ
た真空ポンプ10に通じている。なお，図中11は液体ヘリ
ウム注入管を示し,12はヘリウムガス回収管を示し,13は
超電導磁石本体４の両線端を常流動ヘリウム槽３内およ
びヘリウムガス回収管12内を通して外部へ導くための連
絡路を示し,14は常流動ヘリウム槽２内に液体ヘリウム
を当初注入するための連絡路を示している。
却して使用するようにした超電導磁石装置は，通常，第
４図に示すように構成されている。すなわち，真空槽１
内に超流動ヘリウム槽２と常流動ヘリウム槽３とを配置
している。そして，超流動ヘリウム槽２内に超電導磁石
本体４と，液体ヘリウム５と，熱交換器６とを収容し，
また，常流動ヘリウム槽３内に液体ヘリウム７を収容し
ている。熱交換器６の両端はそれぞれ超流動ヘリウム槽
２外へ導かれており，その一端側はジュール・トムソン
弁（以後,JT弁と略称する。）8,予冷熱交換器９の一次
側を介して常流動ヘリウム槽３内に通じ，また他端側は
予冷熱交換器９の二次側を介して真空槽１外に設けられ
た真空ポンプ10に通じている。なお，図中11は液体ヘリ
ウム注入管を示し,12はヘリウムガス回収管を示し,13は
超電導磁石本体４の両線端を常流動ヘリウム槽３内およ
びヘリウムガス回収管12内を通して外部へ導くための連
絡路を示し,14は常流動ヘリウム槽２内に液体ヘリウム
を当初注入するための連絡路を示している。
このように構成された従来の超電導磁石装置では次のよ
うにして超電導磁石本体４をラムダ点以下の温度まで冷
却するようにしている。すなわち，超流動ヘリウム槽２
内が１気圧の液体ヘリウム５によって満たされている状
態で真空ポンプ10を動作させる。真空ポンプ10が動作を
開始すると，常流動ヘリウム槽３内の液体ヘリウム７の
一部がJT弁８でジュール・トムソン膨張してラムダ点以
下のガスと液とになって熱交換器６へと流れる。そし
て，熱交換器６内を流れるとき液分が蒸発し，これによ
って超流動ヘリウム槽２内の液体ヘリウム５がラムダ点
以下の温度に冷やされる。したがって，超電導磁石本体
４は超流動ヘリウム槽２内の液体ヘリウム５を介してラ
ムダ点以下の温度に冷却される。なお，熱交換器６から
排出された低温のヘリウムガスは真空ポンプ10へと流
れ，この過程で予冷熱交換器９においてJT弁８を流れる
液体ヘリウムを予冷する。
うにして超電導磁石本体４をラムダ点以下の温度まで冷
却するようにしている。すなわち，超流動ヘリウム槽２
内が１気圧の液体ヘリウム５によって満たされている状
態で真空ポンプ10を動作させる。真空ポンプ10が動作を
開始すると，常流動ヘリウム槽３内の液体ヘリウム７の
一部がJT弁８でジュール・トムソン膨張してラムダ点以
下のガスと液とになって熱交換器６へと流れる。そし
て，熱交換器６内を流れるとき液分が蒸発し，これによ
って超流動ヘリウム槽２内の液体ヘリウム５がラムダ点
以下の温度に冷やされる。したがって，超電導磁石本体
４は超流動ヘリウム槽２内の液体ヘリウム５を介してラ
ムダ点以下の温度に冷却される。なお，熱交換器６から
排出された低温のヘリウムガスは真空ポンプ10へと流
れ，この過程で予冷熱交換器９においてJT弁８を流れる
液体ヘリウムを予冷する。
このように従来の装置では，超電導磁石本体４を覆って
いる液体ヘリウム５を介して超電導磁石本体４をラムダ
点以下の温度に冷やすようにしている。しかし，このよ
うな冷却方式を採用したものでは次のような問題があっ
た。すなわち，液体ヘリウムの熱容量は，たとえば4.2K
の条件下で他のたとえば超電導磁石本体４を構成してい
る材料のそれと比較すると桁違いに大きい。たとえば，
銅の熱容量が0.1J/kgK,ステンレス鋼の熱容量が2J/kgK
であるのに対し，液体ヘリウムのそれは5J/gKと大き
い。このため，この装置を運転するときには超流動ヘリ
ウム槽２内の液体ヘリウム５を冷やすのに長時間を要
し，いわゆる起動時の熱損失が大きい問題があった。
いる液体ヘリウム５を介して超電導磁石本体４をラムダ
点以下の温度に冷やすようにしている。しかし，このよ
うな冷却方式を採用したものでは次のような問題があっ
た。すなわち，液体ヘリウムの熱容量は，たとえば4.2K
の条件下で他のたとえば超電導磁石本体４を構成してい
る材料のそれと比較すると桁違いに大きい。たとえば，
銅の熱容量が0.1J/kgK,ステンレス鋼の熱容量が2J/kgK
であるのに対し，液体ヘリウムのそれは5J/gKと大き
い。このため，この装置を運転するときには超流動ヘリ
ウム槽２内の液体ヘリウム５を冷やすのに長時間を要
し，いわゆる起動時の熱損失が大きい問題があった。
（発明が解決しようとする問題点） 上述の如く起動時の熱損失を抑制しなければ，装置の効
率的な運用を実現することはできない。
率的な運用を実現することはできない。
そこで本発明は，極めて短時間に超電導磁石本体をラム
ダ点以下の所定温度まで冷却することができ，装置の効
率的な運用に寄与できる超電導磁石装置を提供すること
を目的としている。
ダ点以下の所定温度まで冷却することができ，装置の効
率的な運用に寄与できる超電導磁石装置を提供すること
を目的としている。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係る超電導磁石装置では，超電導磁石本体をラ
ムダ点以下の温度に冷却するための熱交換器を超電導磁
石本体に密接して設け，この熱交換器で超電導磁石本体
を直接的に冷却するようにしている。
ムダ点以下の温度に冷却するための熱交換器を超電導磁
石本体に密接して設け，この熱交換器で超電導磁石本体
を直接的に冷却するようにしている。
（作用） 熱交換器を上述した関係に設けているので，超電導磁石
本体は熱容量の大きな液体ヘリウムを介することなく，
上記熱交換器によって直接的に冷却される。したがっ
て，従来の装置に比べて短時間にラムダ点以下の温度に
冷却されることになる。
本体は熱容量の大きな液体ヘリウムを介することなく，
上記熱交換器によって直接的に冷却される。したがっ
て，従来の装置に比べて短時間にラムダ点以下の温度に
冷却されることになる。
（実施例） 以下，本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は，本発明の一実施例に係る超電導磁石装置を示
すもので，第４図と同一部分は同一符号で示してある。
したがって，重複する部分の詳しい説明は省略する。
すもので，第４図と同一部分は同一符号で示してある。
したがって，重複する部分の詳しい説明は省略する。
この実施例に係る超電導磁石装置では，超流動ヘリウム
槽は存在していない。その代りに，常流動ヘリウム槽３
内の液体ヘリウム７によって冷却されるシールド板21で
囲まれた部屋22が設けられており，この部屋22内に超電
導磁石本体４が配置されている。超電導磁石本体４は，
巻き線間にエポキシ樹脂が含浸されるとともに表面がエ
ポキシ樹脂で覆われた構成となっている。そして，超電
導磁石本体４の外周面には筒状の熱交換器23が冷やしば
め等によって密接状態に嵌設されている。
槽は存在していない。その代りに，常流動ヘリウム槽３
内の液体ヘリウム７によって冷却されるシールド板21で
囲まれた部屋22が設けられており，この部屋22内に超電
導磁石本体４が配置されている。超電導磁石本体４は，
巻き線間にエポキシ樹脂が含浸されるとともに表面がエ
ポキシ樹脂で覆われた構成となっている。そして，超電
導磁石本体４の外周面には筒状の熱交換器23が冷やしば
め等によって密接状態に嵌設されている。
熱交換器23は，たとえば第２図に示すように，ステンレ
ス鋼板等で筒状に形成された内側筒24と，この内側筒24
の外周面に螺旋状に刻設された流路溝25と，この流路溝
25の開口部を蓋するように内側筒24に溶接付けされて螺
旋状の流路26を形成する外側筒27とで構成されている。
そして，流路26の一端側はJT弁８の出口に接続され，ま
た他端側は予冷熱交換器９の二次側を介して真空ポンプ
10に接続されている。おな，この図では超電導磁石本体
４の両線端を外部へ導く系が省略されている。
ス鋼板等で筒状に形成された内側筒24と，この内側筒24
の外周面に螺旋状に刻設された流路溝25と，この流路溝
25の開口部を蓋するように内側筒24に溶接付けされて螺
旋状の流路26を形成する外側筒27とで構成されている。
そして，流路26の一端側はJT弁８の出口に接続され，ま
た他端側は予冷熱交換器９の二次側を介して真空ポンプ
10に接続されている。おな，この図では超電導磁石本体
４の両線端を外部へ導く系が省略されている。
このように構成された超電導磁石装置の超電導磁石本体
４をラムダ点以下の温度に冷却するには次のようにす
る。まず，ヘリウム回収管12を閉じるとともにJT弁８を
全開にして真空ポンプ10を動作させる。このようにする
と，常流動ヘリウム槽３内の液体ヘリウム７の一部が熱
交換器23内へと流れ，この熱交換器23内で蒸発し，この
蒸発によって超電導磁石本体４が10K近くまで予冷され
る。次に，ヘリウムガス回収管12を介してヘリウムガス
の回収を開始させるとともにJT弁８の開度を所定まで絞
る。この結果,JT弁８へ流れ込んだ液体ヘリウムは,JT弁
８でジュール・トムソン膨張して低温（定常状態でたと
えば1.8K）のミストになる。このミストが熱交換器23内
を流れる間に超電導磁石本体４と熱交換し，その中の液
分が蒸発して上記超電導磁石本体４をラムダ点以下に冷
やし込む。そして，熱交換器23から排出された低温のヘ
リウムガスは予冷熱交換器９でJT弁８へ流れる液体ヘリ
ウムを予冷した後，真空ポンプへと流れる。
４をラムダ点以下の温度に冷却するには次のようにす
る。まず，ヘリウム回収管12を閉じるとともにJT弁８を
全開にして真空ポンプ10を動作させる。このようにする
と，常流動ヘリウム槽３内の液体ヘリウム７の一部が熱
交換器23内へと流れ，この熱交換器23内で蒸発し，この
蒸発によって超電導磁石本体４が10K近くまで予冷され
る。次に，ヘリウムガス回収管12を介してヘリウムガス
の回収を開始させるとともにJT弁８の開度を所定まで絞
る。この結果,JT弁８へ流れ込んだ液体ヘリウムは,JT弁
８でジュール・トムソン膨張して低温（定常状態でたと
えば1.8K）のミストになる。このミストが熱交換器23内
を流れる間に超電導磁石本体４と熱交換し，その中の液
分が蒸発して上記超電導磁石本体４をラムダ点以下に冷
やし込む。そして，熱交換器23から排出された低温のヘ
リウムガスは予冷熱交換器９でJT弁８へ流れる液体ヘリ
ウムを予冷した後，真空ポンプへと流れる。
このように超電導磁石本体４に密接させて熱交換器23を
設け，この熱交換器23で超電導磁石本体４を直接的にラ
ムダ点以下の温度に冷却するようにしている。したがっ
て，従来装置とは違って，熱交換器23と超電導磁石本体
４との間に熱容量の大きい液体ヘリウムが存在していな
いので，超電導磁石本体４を短時間にラムダ点以下の温
度まで冷やし込むことができ，この結果，装置の効率的
な運用の実現に寄与することができる。また，超流動ヘ
リウム槽を省略できるので，装置全体の小形化にも寄与
できる。また，この実施例の場合には，超電導磁石本体
４を囲繞するように熱交換器23を設けているので，この
熱交換器23に超電導磁石本体４を励磁したときに生じる
フープカに対する補強機能も発揮させることができ，装
置の信頼性を一層向上させることができる。
設け，この熱交換器23で超電導磁石本体４を直接的にラ
ムダ点以下の温度に冷却するようにしている。したがっ
て，従来装置とは違って，熱交換器23と超電導磁石本体
４との間に熱容量の大きい液体ヘリウムが存在していな
いので，超電導磁石本体４を短時間にラムダ点以下の温
度まで冷やし込むことができ，この結果，装置の効率的
な運用の実現に寄与することができる。また，超流動ヘ
リウム槽を省略できるので，装置全体の小形化にも寄与
できる。また，この実施例の場合には，超電導磁石本体
４を囲繞するように熱交換器23を設けているので，この
熱交換器23に超電導磁石本体４を励磁したときに生じる
フープカに対する補強機能も発揮させることができ，装
置の信頼性を一層向上させることができる。
なお，本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち，上述した実施例では，超電導磁石本体４
の外周面に密接させて熱交換器23を設けているが，第３
図に示すように，超電導磁石本体４の内周面および両端
面に密接する部分28と，外周面に密接する部分29とから
なる熱交換器23aを設け，部分28を超電導磁石本体４の
巻き枠として使用するようにしてもよい。また，熱交換
器を構成する材料としてはステンレス鋼に限らず，銅で
構成してもよい。また，熱交換器内の流路構成は実施例
のものに限定されるものではない。
い。すなわち，上述した実施例では，超電導磁石本体４
の外周面に密接させて熱交換器23を設けているが，第３
図に示すように，超電導磁石本体４の内周面および両端
面に密接する部分28と，外周面に密接する部分29とから
なる熱交換器23aを設け，部分28を超電導磁石本体４の
巻き枠として使用するようにしてもよい。また，熱交換
器を構成する材料としてはステンレス鋼に限らず，銅で
構成してもよい。また，熱交換器内の流路構成は実施例
のものに限定されるものではない。
［発明の効果］ 以上述べたように，本発明によれば，超電導磁石本体を
熱交換器で直接的にラムダ点以下の温度に冷却するよう
にしているので，ラムダ点以下の所定温度まで冷却する
のに必要な時間を短縮することができ，これによって装
置の効率的な運用に寄与でき，しかも全体の小形化およ
び機械的強度性の向上化を図れる超電導磁石装置を提供
できる。
熱交換器で直接的にラムダ点以下の温度に冷却するよう
にしているので，ラムダ点以下の所定温度まで冷却する
のに必要な時間を短縮することができ，これによって装
置の効率的な運用に寄与でき，しかも全体の小形化およ
び機械的強度性の向上化を図れる超電導磁石装置を提供
できる。
第１図は本発明の一実施例に係る超電導磁石装置の概略
縦断面図，第２図は同装置に組み込まれた熱交換器を局
部的に切欠して示す側面図，第３図は本発明の別の実施
例に係る超電導磁石装置の概略縦断面図，第４図は従来
の超電導磁石装置の概略縦断面図である。 １…真空槽,3…常流動ヘリウム槽,4…超電導磁石本体,7
…液体ヘリウム,8…ジュール・トムソン弁,9…予冷熱交
換器,21…シールド板,23,23a…熱交換器。
縦断面図，第２図は同装置に組み込まれた熱交換器を局
部的に切欠して示す側面図，第３図は本発明の別の実施
例に係る超電導磁石装置の概略縦断面図，第４図は従来
の超電導磁石装置の概略縦断面図である。 １…真空槽,3…常流動ヘリウム槽,4…超電導磁石本体,7
…液体ヘリウム,8…ジュール・トムソン弁,9…予冷熱交
換器,21…シールド板,23,23a…熱交換器。
Claims (5)
- 【請求項１】真空槽と，この真空槽に隣接して設けられ
内部に液体ヘリウムを収容した常流動ヘリウム槽と，前
記真空槽内に収容された超電導磁石本体と，この超電導
磁石本体に密接して設けられた熱交換器と，前記常流動
ヘリウム槽内の液体ヘリウムを前記熱交換器およびポン
プを介して排出させるヘリウム流路と，このヘリウム流
路の前記常流動ヘリウム槽と前記熱交換器との間に位置
する部分に挿設されたジュール・トムソン弁とを具備し
てなることを特徴とする超電導磁石装置。 - 【請求項２】前記超電導磁石本体は，巻き線間にエポキ
シ樹脂を含浸した構成のものであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の超電導磁石装置。 - 【請求項３】前記熱交換器は，前記超電導磁石本体の補
強部材を兼ねていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の超電導磁石装置。 - 【請求項４】前記熱交換器は，前記超電導磁石本体の巻
き枠を兼ねていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の超電導磁石装置。 - 【請求項５】前記ヘリウム流路には，前記ジュール・ト
ムソン弁に流れる流体ヘリウムを前記熱交換器から出た
ヘリウムガスで予冷する予冷熱交換器が設けられている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導磁
石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115589A JPH0685376B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 超電導磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115589A JPH0685376B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 超電導磁石装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62272504A JPS62272504A (ja) | 1987-11-26 |
| JPH0685376B2 true JPH0685376B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=14666342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61115589A Expired - Fee Related JPH0685376B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 超電導磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685376B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0408312D0 (en) * | 2004-04-14 | 2004-05-19 | Oxford Instr Superconductivity | Cooling apparatus |
-
1986
- 1986-05-20 JP JP61115589A patent/JPH0685376B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62272504A (ja) | 1987-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |