JPH08203726A - 超電導コイル装置 - Google Patents
超電導コイル装置Info
- Publication number
- JPH08203726A JPH08203726A JP7011609A JP1160995A JPH08203726A JP H08203726 A JPH08203726 A JP H08203726A JP 7011609 A JP7011609 A JP 7011609A JP 1160995 A JP1160995 A JP 1160995A JP H08203726 A JPH08203726 A JP H08203726A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting coil
- temperature
- current
- superconducting
- excitation
- 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
Links
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 励磁および消磁過程にも安定した運転特性が
得られる超電導マグネット装置を得る。 【構成】 励消磁時、減圧ポンプ８によりヘリウム容器
２内を減圧して液体ヘリウム３の温度を４．２Ｋより低
い温度にして超電導コイル１の温度を下げる。この温度
の低下により、超電導コイル１の温度的な余裕が増大
し、超電導コイル１の不安定性が低減する。定常の永久
電流モードでは、減圧をやめて減圧ポンプ８を取り外し
超電導コイル１を４．２Ｋで運転する。
得られる超電導マグネット装置を得る。 【構成】 励消磁時、減圧ポンプ８によりヘリウム容器
２内を減圧して液体ヘリウム３の温度を４．２Ｋより低
い温度にして超電導コイル１の温度を下げる。この温度
の低下により、超電導コイル１の温度的な余裕が増大
し、超電導コイル１の不安定性が低減する。定常の永久
電流モードでは、減圧をやめて減圧ポンプ８を取り外し
超電導コイル１を４．２Ｋで運転する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導マグネット等
の超電導コイル装置に関するものである。
の超電導コイル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、例えば医療用磁気共鳴イメージ
ング装置等に使用される従来の超電導マグネット装置を
示す図である。図において、超電導コイル１は極低温容
器であるヘリウム容器２に貯えられた液体ヘリウム３に
浸漬されて約４．２Ｋの極低温に冷却されその温度に保
たれる。その液体ヘリウム３の蒸発量を少なくするため
に、ヘリウム容器２と全体を覆う真空容器６との間に輻
射熱シールド４、５が設けられており、ヘリウム容器
２、輻射熱シールド４、５、真空容器６の各々は熱的に
絶縁されている。そして、輻射熱シールド４、５は冷凍
機７により低温に保たれ液体ヘリウム３の蒸発量を少な
くしている。
ング装置等に使用される従来の超電導マグネット装置を
示す図である。図において、超電導コイル１は極低温容
器であるヘリウム容器２に貯えられた液体ヘリウム３に
浸漬されて約４．２Ｋの極低温に冷却されその温度に保
たれる。その液体ヘリウム３の蒸発量を少なくするため
に、ヘリウム容器２と全体を覆う真空容器６との間に輻
射熱シールド４、５が設けられており、ヘリウム容器
２、輻射熱シールド４、５、真空容器６の各々は熱的に
絶縁されている。そして、輻射熱シールド４、５は冷凍
機７により低温に保たれ液体ヘリウム３の蒸発量を少な
くしている。
【０００３】図８は超電導マグネット装置の回路を示し
た図で、１２は電流供給用リード、１３は超電導コイル
１の短絡開放を行う永久電流スイッチ（以下ＰＣＳと呼
ぶ）、１４はＰＣＳ１３に抵抗を発生させるためのヒー
ター、１５はＰＣＳヒーター用電源、１６は励消磁用電
源、１７は保護素子を示す。
た図で、１２は電流供給用リード、１３は超電導コイル
１の短絡開放を行う永久電流スイッチ（以下ＰＣＳと呼
ぶ）、１４はＰＣＳ１３に抵抗を発生させるためのヒー
ター、１５はＰＣＳヒーター用電源、１６は励消磁用電
源、１７は保護素子を示す。
【０００４】次に動作について説明する。超電導マグネ
ット装置の運転を行う場合には、先ず電流供給用リード
１２を取り付けた後、ＰＣＳヒーター用電源１５からヒ
ーター１４に通電してＰＣＳ１３を開放状態とする。次
に、励消磁用電源１６から超電導コイル１に電流を供給
して励磁を行い、所定の磁界出力になったところでヒー
ター１４をＯＦＦにしてＰＣＳ１３を短絡状態にする
（励磁過程）。これにより、電流が超電導コイル１に閉
じ込められ（永久電流モード）、定常状態として超電導
マグネット装置特有の高い安定した磁界を得ることがで
きる。永久電流モードにした後、熱侵入を少なくするた
めに電流供給用リード１２を取り外し励磁が完了する。
ット装置の運転を行う場合には、先ず電流供給用リード
１２を取り付けた後、ＰＣＳヒーター用電源１５からヒ
ーター１４に通電してＰＣＳ１３を開放状態とする。次
に、励消磁用電源１６から超電導コイル１に電流を供給
して励磁を行い、所定の磁界出力になったところでヒー
ター１４をＯＦＦにしてＰＣＳ１３を短絡状態にする
（励磁過程）。これにより、電流が超電導コイル１に閉
じ込められ（永久電流モード）、定常状態として超電導
マグネット装置特有の高い安定した磁界を得ることがで
きる。永久電流モードにした後、熱侵入を少なくするた
めに電流供給用リード１２を取り外し励磁が完了する。
【０００５】消磁を行う場合には、再び電流供給用リー
ド１２を取り付け、励消磁用電源１６からの電流を立ち
上がらせる。励消磁用電源１６からの電流が超電導コイ
ル１の電流と同一となったところでＰＣＳヒーター用電
源１５からヒーター１４に通電してＰＣＳ１３を開放状
態とする。次に、励消磁用電源１６の電流を零まで低減
する。電流が零になった後、ヒーター１４をＯＦＦに
し、電流供給用リード１２を取り外して消磁が完了する
（消磁過程）。
ド１２を取り付け、励消磁用電源１６からの電流を立ち
上がらせる。励消磁用電源１６からの電流が超電導コイ
ル１の電流と同一となったところでＰＣＳヒーター用電
源１５からヒーター１４に通電してＰＣＳ１３を開放状
態とする。次に、励消磁用電源１６の電流を零まで低減
する。電流が零になった後、ヒーター１４をＯＦＦに
し、電流供給用リード１２を取り外して消磁が完了する
（消磁過程）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来超電導マグネット
装置は以上のように構成され運転されるので、その励磁
過程および消磁過程には、ＰＣＳ１３のヒーター１４に
よる熱発生や電流供給用リード１２からの熱侵入により
液体ヘリウムの温度が上昇し超電導コイル１の温度的な
余裕が永久電流モード時よりも少なくなる。また、励磁
および消磁の動作に伴い発生電磁力が変化して超電導コ
イル１にスリップが発生し易い状態にある。そして、ス
リップが発生すると摩擦による熱発生があり線材温度の
上昇から、最悪の場合には超電導コイル１に超電導状態
が破壊するクエンチが発生する。このように、従来の超
電導マグネット装置では、励磁および消磁動作時には定
常運転時に比較して著しく不安定性が増すという問題点
があった。
装置は以上のように構成され運転されるので、その励磁
過程および消磁過程には、ＰＣＳ１３のヒーター１４に
よる熱発生や電流供給用リード１２からの熱侵入により
液体ヘリウムの温度が上昇し超電導コイル１の温度的な
余裕が永久電流モード時よりも少なくなる。また、励磁
および消磁の動作に伴い発生電磁力が変化して超電導コ
イル１にスリップが発生し易い状態にある。そして、ス
リップが発生すると摩擦による熱発生があり線材温度の
上昇から、最悪の場合には超電導コイル１に超電導状態
が破壊するクエンチが発生する。このように、従来の超
電導マグネット装置では、励磁および消磁動作時には定
常運転時に比較して著しく不安定性が増すという問題点
があった。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、励磁および消磁時にも安定した
運転特性が得られる超電導マグネット装置を得ることを
目的とする。また、上記目的を極力経済的に実現せんと
するものである。
ためになされたもので、励磁および消磁時にも安定した
運転特性が得られる超電導マグネット装置を得ることを
目的とする。また、上記目的を極力経済的に実現せんと
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る超電導コイル装置は、励磁過程および消磁過程におけ
る超電導コイルの温度を永久電流モードにおける温度よ
り低下せしめるようにしたものである。
る超電導コイル装置は、励磁過程および消磁過程におけ
る超電導コイルの温度を永久電流モードにおける温度よ
り低下せしめるようにしたものである。
【０００９】また、請求項２に係る超電導コイル装置
は、励磁過程および消磁過程において極低温容器内を減
圧して冷媒の温度を下げるようにしたものである。
は、励磁過程および消磁過程において極低温容器内を減
圧して冷媒の温度を下げるようにしたものである。
【００１０】また、請求項３に係る超電導コイル装置
は、超電導コイルの熱を極低温容器外へ導出する熱伝導
体を備え、励磁過程および消磁過程において上記極低温
容器外から冷凍機により上記熱伝導体を介して上記超電
導コイルを冷却するようにしたものである。
は、超電導コイルの熱を極低温容器外へ導出する熱伝導
体を備え、励磁過程および消磁過程において上記極低温
容器外から冷凍機により上記熱伝導体を介して上記超電
導コイルを冷却するようにしたものである。
【００１１】また、請求項４に係る超電導コイル装置
は、冷媒の熱を極低温容器外へ導出する熱伝導体を備
え、励磁過程および消磁過程において上記極低温容器外
から冷凍機により上記熱伝導体を介して上記冷媒を冷却
するようにしたものである。
は、冷媒の熱を極低温容器外へ導出する熱伝導体を備
え、励磁過程および消磁過程において上記極低温容器外
から冷凍機により上記熱伝導体を介して上記冷媒を冷却
するようにしたものである。
【００１２】
【作用】この発明の請求項１に係る超電導コイル装置に
おいては、励消磁時、超電導コイルの温度を低くする
分、温度的な余裕が増大し、同励消磁時にその特有の熱
侵入等に基づく超電導コイルの不安定性が低減する。
おいては、励消磁時、超電導コイルの温度を低くする
分、温度的な余裕が増大し、同励消磁時にその特有の熱
侵入等に基づく超電導コイルの不安定性が低減する。
【００１３】また、請求項２に係る超電導コイル装置に
おいては、励消磁時、極低温容器内を減圧することで冷
媒の温度が下がり、これに伴って超電導コイルの温度が
低下する。
おいては、励消磁時、極低温容器内を減圧することで冷
媒の温度が下がり、これに伴って超電導コイルの温度が
低下する。
【００１４】また、請求項３に係る超電導コイル装置に
おいては、励消磁時、冷凍機により熱伝導体を介して超
電導コイルが直接冷却されその温度が低下する。
おいては、励消磁時、冷凍機により熱伝導体を介して超
電導コイルが直接冷却されその温度が低下する。
【００１５】また、請求項４に係る超電導コイル装置に
おいては、励消磁時、冷凍機により熱伝導体を介して冷
媒が冷却されその温度が下がり、これに伴って超電導コ
イルの温度が低下する。
おいては、励消磁時、冷凍機により熱伝導体を介して冷
媒が冷却されその温度が下がり、これに伴って超電導コ
イルの温度が低下する。
【００１６】
実施例１．図１はこの発明の実施例１による超電導マグ
ネット装置の構成を断面で示すもので、従来と同様、医
療用磁気共鳴イメージング装置に使用されるものであ
る。図において、超電導コイル１、ヘリウム容器２、液
体ヘリウム３、輻射熱シールド４、５、真空容器６およ
び冷凍機７は従来装置と同一のもので、個々の説明は省
略する。８は減圧ポンプで、排気管９を介してヘリウム
容器２内と連通する構造となっている。なお、図示は省
略するが、超電導マグネット装置の回路構成は従来の図
８と同様である。
ネット装置の構成を断面で示すもので、従来と同様、医
療用磁気共鳴イメージング装置に使用されるものであ
る。図において、超電導コイル１、ヘリウム容器２、液
体ヘリウム３、輻射熱シールド４、５、真空容器６およ
び冷凍機７は従来装置と同一のもので、個々の説明は省
略する。８は減圧ポンプで、排気管９を介してヘリウム
容器２内と連通する構造となっている。なお、図示は省
略するが、超電導マグネット装置の回路構成は従来の図
８と同様である。
【００１７】次に、図１の超電導マグネット装置を励磁
する場合（励磁過程）の動作を、図２のタイミングチャ
ートを参照して説明する。励磁動作に入る前の初期状態
（図２の時刻ｔ＝ｔ0）では、ヘリウム容器２内の圧力
Ｐ0はほぼ１気圧（＝０．１ＭＰａ）で、超電導コイル
１の温度は液体ヘリウム３の温度Ｔ0＝４．２Ｋに保た
れている。ここで超電導マグネット装置の励磁を行おう
とすると、先ず、減圧ポンプ８により排気管９から排気
を行いヘリウム容器２内を減圧する。これに伴い、液体
ヘリウム３は例えば図３に示す蒸気圧特性に従い温度が
低下する。
する場合（励磁過程）の動作を、図２のタイミングチャ
ートを参照して説明する。励磁動作に入る前の初期状態
（図２の時刻ｔ＝ｔ0）では、ヘリウム容器２内の圧力
Ｐ0はほぼ１気圧（＝０．１ＭＰａ）で、超電導コイル
１の温度は液体ヘリウム３の温度Ｔ0＝４．２Ｋに保た
れている。ここで超電導マグネット装置の励磁を行おう
とすると、先ず、減圧ポンプ８により排気管９から排気
を行いヘリウム容器２内を減圧する。これに伴い、液体
ヘリウム３は例えば図３に示す蒸気圧特性に従い温度が
低下する。
【００１８】超電導コイル１の温度が当初の温度Ｔ0よ
り低い所定の温度Ｔ1に達するまで減圧する（時刻ｔ＝
ｔ1）と、以後、減圧ポンプ８はその時の圧力Ｐ1を維持
する。この状態で電流供給用リード１２を取り付け（時
刻ｔ＝ｔ2）、更に、ＰＣＳヒーター用電源１５からヒ
ーター１４に通電してＯＮとすると、ＰＣＳ１３が開放
状態となる（時刻ｔ＝ｔ3）。
り低い所定の温度Ｔ1に達するまで減圧する（時刻ｔ＝
ｔ1）と、以後、減圧ポンプ８はその時の圧力Ｐ1を維持
する。この状態で電流供給用リード１２を取り付け（時
刻ｔ＝ｔ2）、更に、ＰＣＳヒーター用電源１５からヒ
ーター１４に通電してＯＮとすると、ＰＣＳ１３が開放
状態となる（時刻ｔ＝ｔ3）。
【００１９】以上により準備が整うので、励消磁用電源
１６を操作して時刻ｔ＝ｔ4から電流を立ち上げる。こ
の電流の通電により、超電導コイル１には磁界が発生す
る。電流磁界が所望の値Ｉ0、Ｂ0にまで到達すると（時
刻ｔ＝ｔ5）、励消磁用電源１６はその出力電流値Ｉ0を
保持する。次に、ヒーター１４への通電をＯＦＦしてＰ
ＣＳ１３を短絡状態とした（時刻ｔ＝ｔ6）後、再び励
消磁用電源１６を操作して出力電流を下降させ（時刻ｔ
＝ｔ7）、時刻ｔ＝ｔ8で電流零となる。
１６を操作して時刻ｔ＝ｔ4から電流を立ち上げる。こ
の電流の通電により、超電導コイル１には磁界が発生す
る。電流磁界が所望の値Ｉ0、Ｂ0にまで到達すると（時
刻ｔ＝ｔ5）、励消磁用電源１６はその出力電流値Ｉ0を
保持する。次に、ヒーター１４への通電をＯＦＦしてＰ
ＣＳ１３を短絡状態とした（時刻ｔ＝ｔ6）後、再び励
消磁用電源１６を操作して出力電流を下降させ（時刻ｔ
＝ｔ7）、時刻ｔ＝ｔ8で電流零となる。
【００２０】その後、時刻ｔ＝ｔ9で電流供給用リード
１２を取り外すと、時刻ｔ＝ｔ2から開始されたいわゆ
る励磁過程が終了する。以降、前述した熱的な不安定要
因がなくなるので、時刻ｔ＝ｔ10から減圧ポンプ８によ
る排気動作を止めると、ヘリウム容器２内の圧力はほぼ
１気圧（Ｐ0）に戻り、超電導コイル１の温度も元の温
度Ｔ0（約４．２Ｋ）になる（時刻ｔ＝ｔ11）。即ち、
超電導マグネット装置は永久電流モードである定常運転
の状態になり励磁が完了する。
１２を取り外すと、時刻ｔ＝ｔ2から開始されたいわゆ
る励磁過程が終了する。以降、前述した熱的な不安定要
因がなくなるので、時刻ｔ＝ｔ10から減圧ポンプ８によ
る排気動作を止めると、ヘリウム容器２内の圧力はほぼ
１気圧（Ｐ0）に戻り、超電導コイル１の温度も元の温
度Ｔ0（約４．２Ｋ）になる（時刻ｔ＝ｔ11）。即ち、
超電導マグネット装置は永久電流モードである定常運転
の状態になり励磁が完了する。
【００２１】次に、超電導コイル１の温度をその励磁過
程で特別に低下させた場合の効果等につき、具体的な材
料、物性に基づき説明する。図４は、実用化されている
ＮｂＴｉ超電導線材の、温度をパラメータとした臨界電
流特性の一例で、以下、超電導コイル１にこの図４の超
電導線材を使用した場合について説明する。
程で特別に低下させた場合の効果等につき、具体的な材
料、物性に基づき説明する。図４は、実用化されている
ＮｂＴｉ超電導線材の、温度をパラメータとした臨界電
流特性の一例で、以下、超電導コイル１にこの図４の超
電導線材を使用した場合について説明する。
【００２２】図４において、特性Ａは超電導コイルの温
度が４．２Ｋのときの臨界電流（Ａ）と磁束密度（Ｔ＝
Ｔｅｓｌａ）との関係を示す。今、超電導コイルを電流
２５０（Ａ）、コイル内最高磁束密度３．１（Ｔ）の動
作点（図中、○印で示す）で運転するものとすると、こ
の動作点を含む臨界電流特性Ｂは図に示すように温度
５．４Ｋの特性に相当する。従って、超電導コイルの温
度的な余裕は１．２Ｋである。
度が４．２Ｋのときの臨界電流（Ａ）と磁束密度（Ｔ＝
Ｔｅｓｌａ）との関係を示す。今、超電導コイルを電流
２５０（Ａ）、コイル内最高磁束密度３．１（Ｔ）の動
作点（図中、○印で示す）で運転するものとすると、こ
の動作点を含む臨界電流特性Ｂは図に示すように温度
５．４Ｋの特性に相当する。従って、超電導コイルの温
度的な余裕は１．２Ｋである。
【００２３】励磁過程の中で、超電導コイルの不安定性
が最も増すのは、図２の時刻ｔ＝ｔ5からｔ6の期間、即
ち、電流が立ち上がりその最大値（定常値）に達する過
渡時で、このときにコイルにスリップが起きるとその摩
擦熱により超電導コイルの温度は約０．９Ｋ上昇し、温
度的な余裕はわずか０．３Ｋに減少する。しかし、この
実施例１では、図２の時刻ｔ＝ｔ1からｔ10の期間、減
圧ポンプ８によりヘリウム容器２内を減圧することで、
超電導コイルの温度を低下させているので、その分、温
度的な余裕が増大し、超電導コイルの不安定性を減らす
ことができる。
が最も増すのは、図２の時刻ｔ＝ｔ5からｔ6の期間、即
ち、電流が立ち上がりその最大値（定常値）に達する過
渡時で、このときにコイルにスリップが起きるとその摩
擦熱により超電導コイルの温度は約０．９Ｋ上昇し、温
度的な余裕はわずか０．３Ｋに減少する。しかし、この
実施例１では、図２の時刻ｔ＝ｔ1からｔ10の期間、減
圧ポンプ８によりヘリウム容器２内を減圧することで、
超電導コイルの温度を低下させているので、その分、温
度的な余裕が増大し、超電導コイルの不安定性を減らす
ことができる。
【００２４】即ち、上記時刻ｔ＝ｔ1からｔ10の期間、
ヘリウム容器２内の圧力を、例えば、０．０２４０（Ｍ
Ｐａ）まで減圧したとすると、液体ヘリウムの温度は約
３．０Ｋとなり（図３）、超電導コイル１の温度も約
３．０Ｋにまで下げることができる。この結果、超電導
コイルの臨界電流特性は図４のＣに示す特性となり、超
電導コイルの温度的な余裕が１．２Ｋから２．４Ｋに増
大する訳である。
ヘリウム容器２内の圧力を、例えば、０．０２４０（Ｍ
Ｐａ）まで減圧したとすると、液体ヘリウムの温度は約
３．０Ｋとなり（図３）、超電導コイル１の温度も約
３．０Ｋにまで下げることができる。この結果、超電導
コイルの臨界電流特性は図４のＣに示す特性となり、超
電導コイルの温度的な余裕が１．２Ｋから２．４Ｋに増
大する訳である。
【００２５】以上、励磁過程について説明したが、永久
電流モードから電流を降下させる消磁過程においても、
励磁過程における場合と同様、ヘリウム容器２内の圧力
を下げ超電導コイル１の温度を４．２Ｋより低い温度に
まで下げることで温度的な余裕が大きくなり、不安定性
が少ない超電導マグネット装置を得ることができる。
電流モードから電流を降下させる消磁過程においても、
励磁過程における場合と同様、ヘリウム容器２内の圧力
を下げ超電導コイル１の温度を４．２Ｋより低い温度に
まで下げることで温度的な余裕が大きくなり、不安定性
が少ない超電導マグネット装置を得ることができる。
【００２６】励消磁時以外は、排気管９や減圧ポンプ８
等の減圧装置を外すことも可能である。この減圧装置を
外すことで、熱侵入を減らすことができ、また、超電導
マグネット装置の必要設置空間を小さくして従来の超電
導マグネット装置と同様の設置スペースで運転を行うこ
とができる。
等の減圧装置を外すことも可能である。この減圧装置を
外すことで、熱侵入を減らすことができ、また、超電導
マグネット装置の必要設置空間を小さくして従来の超電
導マグネット装置と同様の設置スペースで運転を行うこ
とができる。
【００２７】また、超電導マグネット装置がその本来の
運転形態である永久電流モードで運転される期間が数ヶ
月、数年に及ぶのに比較して、励消磁に要する時間は数
時間程度である。従って、超電導マグネット装置が複数
台設置されているような場合には、各装置の励消磁の作
業を時間的にずらせることにより、１セットの減圧装置
の共用使用が可能となり、上述したコイル安定化対策を
極めて経済的に実現することができる。
運転形態である永久電流モードで運転される期間が数ヶ
月、数年に及ぶのに比較して、励消磁に要する時間は数
時間程度である。従って、超電導マグネット装置が複数
台設置されているような場合には、各装置の励消磁の作
業を時間的にずらせることにより、１セットの減圧装置
の共用使用が可能となり、上述したコイル安定化対策を
極めて経済的に実現することができる。
【００２８】実施例２．図５はこの発明の実施例２によ
る超電導マグネット装置の構成を示す断面図である。１
〜６は実施例１の場合と同様のものである。１０は冷凍
機で、超電導コイル１を４．２Ｋより低い温度で冷却可
能なように、実施例１の冷凍機７よりその冷却能力が強
化されている。１１は超電導コイル１の熱をヘリウム容
器２外へ導出するためその一端が超電導コイル１に直接
接合された熱伝導体である。
る超電導マグネット装置の構成を示す断面図である。１
〜６は実施例１の場合と同様のものである。１０は冷凍
機で、超電導コイル１を４．２Ｋより低い温度で冷却可
能なように、実施例１の冷凍機７よりその冷却能力が強
化されている。１１は超電導コイル１の熱をヘリウム容
器２外へ導出するためその一端が超電導コイル１に直接
接合された熱伝導体である。
【００２９】次に動作、特に超電導マグネット装置の励
磁動作について説明する。先ず、冷凍機１０により熱伝
導体１１を介して超電導コイル１を冷却し、超電導コイ
ル１の温度を４．２Ｋより低い所定の温度にまで低下さ
せる。その後は実施例１と同様に、電流供給用リード１
２を取り付けヒーター１４をＯＮにしてＰＣＳ１３を開
放状態とする。励消磁用電源１６より電流を流して励磁
を行い、所定の磁界出力になったところでヒーター１４
をＯＦＦにしてＰＣＳ１３を短絡状態とする。その後、
励消磁用電源１６の電流を下降させ電流供給用リード１
２を取り外して励磁過程が終了すると、冷凍機１０の出
力を調整して超電導コイル１の温度を元の４．２Ｋと
し、永久電流モードに入る。なお、消磁過程において
も、同様に、冷凍機１０の出力を調整することで超電導
コイル１の温度を所定値まで低下させる。
磁動作について説明する。先ず、冷凍機１０により熱伝
導体１１を介して超電導コイル１を冷却し、超電導コイ
ル１の温度を４．２Ｋより低い所定の温度にまで低下さ
せる。その後は実施例１と同様に、電流供給用リード１
２を取り付けヒーター１４をＯＮにしてＰＣＳ１３を開
放状態とする。励消磁用電源１６より電流を流して励磁
を行い、所定の磁界出力になったところでヒーター１４
をＯＦＦにしてＰＣＳ１３を短絡状態とする。その後、
励消磁用電源１６の電流を下降させ電流供給用リード１
２を取り外して励磁過程が終了すると、冷凍機１０の出
力を調整して超電導コイル１の温度を元の４．２Ｋと
し、永久電流モードに入る。なお、消磁過程において
も、同様に、冷凍機１０の出力を調整することで超電導
コイル１の温度を所定値まで低下させる。
【００３０】以上のように、実施例２では、ヘリウム容
器２内に熱伝導体１１を備えたので、冷凍機１０により
超電導コイル１を直接冷却してその温度を下げることが
可能となるので、実施例１と同様、超電導線材の臨界電
流特性が良くなり、超電導コイルの温度的な余裕を大き
くすることができ、超電導コイルの不安定性を減らすこ
とができる。
器２内に熱伝導体１１を備えたので、冷凍機１０により
超電導コイル１を直接冷却してその温度を下げることが
可能となるので、実施例１と同様、超電導線材の臨界電
流特性が良くなり、超電導コイルの温度的な余裕を大き
くすることができ、超電導コイルの不安定性を減らすこ
とができる。
【００３１】なお、冷凍機１０としては、超電導コイル
１を直接冷却するため、従来の冷凍機７より冷却能力を
強化したものとする必要があるが、既述した通り、励消
磁の期間は比較的短時間であり、この時間定格の過負荷
運転に耐えるもので十分であり、比較的軽微な能力強化
策で足りる。また、励消磁時のみ、従来の冷凍機７に能
力強化用の冷凍機を併設して行う方式とすれば、実施例
１でも説明した通り、この能力強化用冷凍機１台を複数
台の超電導マグネット装置に対して共用することで費用
節減を実現することができる。
１を直接冷却するため、従来の冷凍機７より冷却能力を
強化したものとする必要があるが、既述した通り、励消
磁の期間は比較的短時間であり、この時間定格の過負荷
運転に耐えるもので十分であり、比較的軽微な能力強化
策で足りる。また、励消磁時のみ、従来の冷凍機７に能
力強化用の冷凍機を併設して行う方式とすれば、実施例
１でも説明した通り、この能力強化用冷凍機１台を複数
台の超電導マグネット装置に対して共用することで費用
節減を実現することができる。
【００３２】実施例３．図６はこの発明の実施例３によ
る超電導マグネット装置の構成を示す断面図である。実
施例２と異なるのは熱伝導体２１である。即ち、この熱
伝導体２１は冷凍機１０により液体ヘリウム３から熱を
奪い、液体ヘリウム３の温度を低下させる。そして、超
電導コイル１はこの温度の低下した液体ヘリウム３によ
って冷却され温度が低下する。
る超電導マグネット装置の構成を示す断面図である。実
施例２と異なるのは熱伝導体２１である。即ち、この熱
伝導体２１は冷凍機１０により液体ヘリウム３から熱を
奪い、液体ヘリウム３の温度を低下させる。そして、超
電導コイル１はこの温度の低下した液体ヘリウム３によ
って冷却され温度が低下する。
【００３３】超電導コイル１の温度を下げるという点で
は間接的な冷却方式となるが、熱伝導体が直接超電導コ
イル１に接触しないので、この部分の電気的な絶縁処理
が容易となる利点がある。
は間接的な冷却方式となるが、熱伝導体が直接超電導コ
イル１に接触しないので、この部分の電気的な絶縁処理
が容易となる利点がある。
【００３４】説明の重複は避けるが、実施例３において
も前述実施例と同様、励消磁時における超電導コイルの
不安定性を減らすことができる。
も前述実施例と同様、励消磁時における超電導コイルの
不安定性を減らすことができる。
【００３５】なお、この発明の適用上、励消磁過程のみ
超電導コイルの温度を下げるための手段、その低下させ
る温度値、更には超電導線材、冷媒等については上記実
施例で説明したものに限定されるものではないことは勿
論であり、また、この発明は、医療用磁気共鳴イメージ
ング装置用の超電導マグネット装置に限らず、広く超電
導コイル装置に適用でき同等の効果を奏する。
超電導コイルの温度を下げるための手段、その低下させ
る温度値、更には超電導線材、冷媒等については上記実
施例で説明したものに限定されるものではないことは勿
論であり、また、この発明は、医療用磁気共鳴イメージ
ング装置用の超電導マグネット装置に限らず、広く超電
導コイル装置に適用でき同等の効果を奏する。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１に係
る超電導コイル装置においては、励消磁過程のみ超電導
コイルの温度を永久電流モード時より下げるようにした
ので、低コストの対策で、同励消磁時における超電導コ
イルの不安定性を低減することができる。
る超電導コイル装置においては、励消磁過程のみ超電導
コイルの温度を永久電流モード時より下げるようにした
ので、低コストの対策で、同励消磁時における超電導コ
イルの不安定性を低減することができる。
【００３７】また、請求項２に係る超電導コイル装置に
おいては、励消磁時、極低温容器内を減圧することで冷
媒の温度を下げ、これによって超電導コイルの温度を下
げるようにしたので、従来からの冷凍装置を変える必要
がなく、低コストで超電導コイルの不安定性の低減を実
現することができる。
おいては、励消磁時、極低温容器内を減圧することで冷
媒の温度を下げ、これによって超電導コイルの温度を下
げるようにしたので、従来からの冷凍装置を変える必要
がなく、低コストで超電導コイルの不安定性の低減を実
現することができる。
【００３８】また、請求項３に係る超電導コイル装置に
おいては、励消磁時、冷凍機により熱伝導体を介して超
電導コイルを直接冷却してその温度を下げるようにした
ので、従来からのタイプの冷凍機の能力増強のみで足
り、低コストで超電導コイルの不安定性の低減を実現す
ることができる。
おいては、励消磁時、冷凍機により熱伝導体を介して超
電導コイルを直接冷却してその温度を下げるようにした
ので、従来からのタイプの冷凍機の能力増強のみで足
り、低コストで超電導コイルの不安定性の低減を実現す
ることができる。
【００３９】また、請求項４に係る超電導コイル装置に
おいては、励消磁時、冷凍機により熱伝導体を介して冷
媒の温度を下げ、これによって超電導コイルの温度を下
げるようにしたので、従来からのタイプの冷凍機の能力
増強のみで足り、低コストで超電導コイルの不安定性の
低減を実現することができる。
おいては、励消磁時、冷凍機により熱伝導体を介して冷
媒の温度を下げ、これによって超電導コイルの温度を下
げるようにしたので、従来からのタイプの冷凍機の能力
増強のみで足り、低コストで超電導コイルの不安定性の
低減を実現することができる。
【図１】 この発明の実施例１による超電導マグネット
装置の構成を示す断面図である。
装置の構成を示す断面図である。
【図２】 実施例１における超電導マグネット装置の励
磁過程におけるタイミングチャートである。
磁過程におけるタイミングチャートである。
【図３】 ヘリウムの飽和蒸気圧と温度との関係を表の
形で示す図である。
形で示す図である。
【図４】 ＮｂＴｉ超電導線材の臨界電流特性を示す図
である。
である。
【図５】 この発明の実施例２による超電導マグネット
装置の構成を示す断面図である。
装置の構成を示す断面図である。
【図６】 この発明の実施例３による超電導マグネット
装置の構成を示す断面図である。
装置の構成を示す断面図である。
【図７】 従来の超電導マグネット装置の構成を示す断
面図である。
面図である。
【図８】 従来の超電導マグネット装置の回路を示す図
である。
である。
１ 超電導コイル、２ ヘリウム容器、３ 液体ヘリウ
ム、７，１０ 冷凍機、８ 減圧ポンプ、１１，１２
熱伝導体、１３ ＰＣＳ、１６ 励消磁用電源。
ム、７，１０ 冷凍機、８ 減圧ポンプ、１１，１２
熱伝導体、１３ ＰＣＳ、１６ 励消磁用電源。
Claims (4)
- 【請求項１】 超電導コイル、この超電導コイルを冷却
する冷媒、上記超電導コイルと冷媒とを格納する極低温
容器、上記超電導コイルに電流を供給する電源、および
上記超電導コイルの短絡開放を行う永久電流スイッチを
備え、上記永久電流スイッチを開放状態として上記電源
により上記超電導コイルの電流を上昇させ上記電流が所
定値に達した後上記永久電流スイッチを短絡状態とする
励磁過程、この励磁過程に続き上記永久電流スイッチを
定常的に短絡状態として上記電流を上記超電導コイルに
閉じ込める永久電流モード、およびこの永久電流モード
に続き上記永久電流スイッチを短絡状態から開放状態と
して上記電源により上記超電導コイルの電流を下降させ
る消磁過程の運転形態を有する超電導コイル装置におい
て、 上記励磁過程および消磁過程における上記超電導コイル
の温度を上記永久電流モードにおける温度より低下せし
めるようにしたことを特徴とする超電導コイル装置。 - 【請求項２】 励磁過程および消磁過程において極低温
容器内を減圧して冷媒の温度を下げることにより、超電
導コイルの温度を低下せしめるようにしたことを特徴と
する請求項１記載の超電導コイル装置。 - 【請求項３】 超電導コイルの熱を極低温容器外へ導出
する熱伝導体を備え、励磁過程および消磁過程において
上記極低温容器外から冷凍機により上記熱伝導体を介し
て上記超電導コイルを冷却することにより、上記超電導
コイルの温度を低下せしめるようにしたことを特徴とす
る請求項１記載の超電導コイル装置。 - 【請求項４】 冷媒の熱を極低温容器外へ導出する熱伝
導体を備え、励磁過程および消磁過程において上記極低
温容器外から冷凍機により上記熱伝導体を介して上記冷
媒を冷却することにより、上記超電導コイルの温度を低
下せしめるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
超電導コイル装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011609A JPH08203726A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 超電導コイル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011609A JPH08203726A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 超電導コイル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08203726A true JPH08203726A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11782657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7011609A Pending JPH08203726A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 超電導コイル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08203726A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010097207A (ko) * | 2000-04-20 | 2001-11-08 | 권영한 | 고온 초전도 마그네트 시스템 |
| JP2010262950A (ja) * | 2009-04-29 | 2010-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導電磁石及びその輸送方法 |
| JP2012030071A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | General Electric Co <Ge> | ランピング時の磁気共鳴撮像システムの動作のためのシステム及び方法 |
| JP2013144099A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-07-25 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JP2014068772A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Hitachi Medical Corp | 超電導磁石装置及び磁気共鳴撮像装置 |
| JP2018538021A (ja) * | 2015-10-16 | 2018-12-27 | シナプティヴ メディカル （バルバドス） インコーポレイテッドＳｙｎａｐｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ （Ｂａｒｂａｄｏｓ） Ｉｎｃ． | 高速磁場傾斜を可能とする磁気共鳴画像法システム |
| CN112162577A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-01 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 磁共振设备温度控制电路、系统和方法 |
-
1995
- 1995-01-27 JP JP7011609A patent/JPH08203726A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010097207A (ko) * | 2000-04-20 | 2001-11-08 | 권영한 | 고온 초전도 마그네트 시스템 |
| JP2010262950A (ja) * | 2009-04-29 | 2010-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導電磁石及びその輸送方法 |
| JP2012030071A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | General Electric Co <Ge> | ランピング時の磁気共鳴撮像システムの動作のためのシステム及び方法 |
| JP2013144099A (ja) * | 2011-12-12 | 2013-07-25 | Toshiba Corp | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JP2014068772A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Hitachi Medical Corp | 超電導磁石装置及び磁気共鳴撮像装置 |
| JP2018538021A (ja) * | 2015-10-16 | 2018-12-27 | シナプティヴ メディカル （バルバドス） インコーポレイテッドＳｙｎａｐｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｃａｌ （Ｂａｒｂａｄｏｓ） Ｉｎｃ． | 高速磁場傾斜を可能とする磁気共鳴画像法システム |
| CN112162577A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-01 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 磁共振设备温度控制电路、系统和方法 |
| CN112162577B (zh) * | 2020-09-25 | 2021-06-22 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 磁共振设备温度控制电路、系统和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2007081914A2 (en) | Superconducting quick switch | |
| US6545474B2 (en) | Controlling method of superconductor magnetic field application apparatus, and nuclear magnetic resonance apparatus and superconducting magnet apparatus using the method | |
| EP0820071B1 (en) | Cooling method and energizing method of superconductor | |
| JPH08203726A (ja) | 超電導コイル装置 | |
| JPH04350906A (ja) | 酸化物超電導コイルの冷却方法および冷却装置 | |
| JP6326804B2 (ja) | 超電導マグネットおよび測定装置 | |
| JPH10335137A (ja) | 超電導体の冷却方法および通電方法 | |
| JPH11233334A (ja) | 伝導冷却式超電導磁石装置 | |
| US3650117A (en) | Paraelectric refrigerator | |
| JP3646427B2 (ja) | 超電導体の着磁方法及び超電導磁石装置 | |
| JPH10189328A (ja) | 超電導マグネット | |
| JPH1012429A (ja) | 超電導磁石装置および超電導磁石装置の着磁方法 | |
| JP2004111581A (ja) | 超電導マグネット装置 | |
| JP5017640B2 (ja) | 極低温冷凍方法および極低温冷凍システム | |
| JP4488695B2 (ja) | 極低温冷却装置 | |
| JP3117173B2 (ja) | 冷凍機付超電導マグネット装置 | |
| JP2005294471A (ja) | バルク超伝導体の着磁方法 | |
| Park et al. | Experimental investigation of superconducting linear compressor (SCLC) for pulse tube refrigerator (PTR) | |
| JP2004259925A (ja) | 核磁気共鳴装置用伝導冷却式超伝導磁石装置 | |
| JP3646426B2 (ja) | 超電導体の着磁方法及び超電導磁石装置 | |
| JP3734630B2 (ja) | 伝導冷却型超電導磁石装置 | |
| JP3382794B2 (ja) | 永久電流スイッチ | |
| JPH09102413A (ja) | 超電導マグネット装置 | |
| JP2000150224A (ja) | 超電導コイルの励磁制御方法 | |
| JPH11340533A (ja) | 高温超電導コイル永久電流スイッチ |