JP2593466B2 - 極低温装置 - Google Patents
極低温装置Info
- Publication number
- JP2593466B2 JP2593466B2 JP62022552A JP2255287A JP2593466B2 JP 2593466 B2 JP2593466 B2 JP 2593466B2 JP 62022552 A JP62022552 A JP 62022552A JP 2255287 A JP2255287 A JP 2255287A JP 2593466 B2 JP2593466 B2 JP 2593466B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid helium
- cryogenic device
- refrigerant
- cryogenic
- dummy spacer
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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） 本発明は超電導マグネットのように、液体ヘリウム等
の冷媒を使用する極低温機器を冷媒貯槽内に収納して成
る極低温装置の改良に関する。
の冷媒を使用する極低温機器を冷媒貯槽内に収納して成
る極低温装置の改良に関する。
（従来の技術） 従来、超電導マグネットのように液体ヘリウム等の冷
媒を使用する極低温機器は、クライオスタットと称され
る真空断熱二重容器等の中で使用されている。
媒を使用する極低温機器は、クライオスタットと称され
る真空断熱二重容器等の中で使用されている。
第３図は、この種の極低温装置の構成を断面図にて示
したものである。第３図において、１は超電導マグネッ
トであり、吊り金具２により上部フランジ３に支持さ
れ、液体ヘリウム４が充填されている冷媒貯槽としての
クライオスタット５内に収納されている。また、６は超
電導マグネット１に電流を流すための電流リードであ
る。
したものである。第３図において、１は超電導マグネッ
トであり、吊り金具２により上部フランジ３に支持さ
れ、液体ヘリウム４が充填されている冷媒貯槽としての
クライオスタット５内に収納されている。また、６は超
電導マグネット１に電流を流すための電流リードであ
る。
この場合、クライオスタットと超電導マグネットのサ
イズの適合性がとれていればよいが、クライオスタット
は数個の超電導マグネットで共用する場合が多い。そし
て、使用される超電導マグネットによっては、クライオ
スタット内部に大きな空間が残り多量の液体ヘリウムが
必要となる。この液体ヘリウムは、その偏在性および液
化温度が4.2Kと極えて低温であるために可成り高価であ
ること等により、必要にして十分な最小限の量の液体ヘ
リウムを充しておけば十分で、残りの空間を埋めるため
にダミー・スペーサを用いている。
イズの適合性がとれていればよいが、クライオスタット
は数個の超電導マグネットで共用する場合が多い。そし
て、使用される超電導マグネットによっては、クライオ
スタット内部に大きな空間が残り多量の液体ヘリウムが
必要となる。この液体ヘリウムは、その偏在性および液
化温度が4.2Kと極えて低温であるために可成り高価であ
ること等により、必要にして十分な最小限の量の液体ヘ
リウムを充しておけば十分で、残りの空間を埋めるため
にダミー・スペーサを用いている。
第４図は、従来の内部を真空にしたダミー・スペーサ
を断面図にて示したものである。第４図において、11は
ステンレス鋼等の薄板により構成された真空ケース、1
a,12bは内部真空により受ける外圧による力を支える補
強ステーである。
を断面図にて示したものである。第４図において、11は
ステンレス鋼等の薄板により構成された真空ケース、1
a,12bは内部真空により受ける外圧による力を支える補
強ステーである。
かかる様なダミー・スペーサにおいては、内部を真空
にして重量を減少させているものの、ステンレス鋼の熱
容量が大きく4K程度まで冷却するまでには、かなりの液
体ヘリウムが蒸発してしまうという問題がある。また、
超電導マグネットがウエンチして大きな磁界変化がある
場合は、渦電流損のために余分に液体ヘリウムを蒸発さ
せてしまうという問題がある。
にして重量を減少させているものの、ステンレス鋼の熱
容量が大きく4K程度まで冷却するまでには、かなりの液
体ヘリウムが蒸発してしまうという問題がある。また、
超電導マグネットがウエンチして大きな磁界変化がある
場合は、渦電流損のために余分に液体ヘリウムを蒸発さ
せてしまうという問題がある。
一方、最近では超電導パルス・マグネットの開発が始
められ、外直径1m程度の大きな超電導パルス・マグネッ
トの試作計画が各国で行なわれ製作されつつある。これ
らの大形の超電導パルス・マグネットにおいては、直接
に液体ヘリウムを注入して4.2Kまで冷却するには、多量
の液体ヘリウムと時間を要する。このため、ヘリウム液
化冷凍機を用いてヘリウム・ガスによる閉ループで10K
程度まで冷却し、その後液体ヘリウムを注入する方式が
必要不可欠であり、パルス・マグネット通電時は冷凍機
による冷凍運転を行なって液量を保持する。超電導パル
ス・マグネットはパルス通電をするために、渦電流損の
無い繊維強化プラスチック（以下、FRPと称する）また
はセラミックス等の絶縁物で作られたクライオスタット
の方が良いが、これらのクライオスタットは信頼性が低
く、さらには高圧ガスに関する法規のもとでは、液体ヘ
リウムを用いた閉ループでは上記の材料は使用不可であ
る。そのため、超電導パルス・マグネットの磁界が減衰
し、あまり渦電流損に影響を与えない程度の内径を有す
る、大形のステンレス鋼のクライオスタットを用いてい
る。このため、液体ヘリウムの充填される空間が必要以
上に大きくなり、ダミー・スペーサを必要とする。
められ、外直径1m程度の大きな超電導パルス・マグネッ
トの試作計画が各国で行なわれ製作されつつある。これ
らの大形の超電導パルス・マグネットにおいては、直接
に液体ヘリウムを注入して4.2Kまで冷却するには、多量
の液体ヘリウムと時間を要する。このため、ヘリウム液
化冷凍機を用いてヘリウム・ガスによる閉ループで10K
程度まで冷却し、その後液体ヘリウムを注入する方式が
必要不可欠であり、パルス・マグネット通電時は冷凍機
による冷凍運転を行なって液量を保持する。超電導パル
ス・マグネットはパルス通電をするために、渦電流損の
無い繊維強化プラスチック（以下、FRPと称する）また
はセラミックス等の絶縁物で作られたクライオスタット
の方が良いが、これらのクライオスタットは信頼性が低
く、さらには高圧ガスに関する法規のもとでは、液体ヘ
リウムを用いた閉ループでは上記の材料は使用不可であ
る。そのため、超電導パルス・マグネットの磁界が減衰
し、あまり渦電流損に影響を与えない程度の内径を有す
る、大形のステンレス鋼のクライオスタットを用いてい
る。このため、液体ヘリウムの充填される空間が必要以
上に大きくなり、ダミー・スペーサを必要とする。
（発明が解決しようとする問題点） 然乍ら、前述したようなダミー・スペーサは渦電流損
のために使用することができず、新たなダミー・スペー
サが要求されてきているのが現状である。
のために使用することができず、新たなダミー・スペー
サが要求されてきているのが現状である。
本発明は上記のような問題を解決するために成された
もので、その目的は渦電流損による余分な冷媒の蒸発が
なく安価でしかも作業性の良い極低温装置を提供するこ
とにある。
もので、その目的は渦電流損による余分な冷媒の蒸発が
なく安価でしかも作業性の良い極低温装置を提供するこ
とにある。
〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、液体ヘリウ
ム等の極低温の冷媒が充填された冷媒貯槽内に、極低温
機器を収納して成る極低温装置において、ステンレス鋼
に比べて熱容量の小さな絶縁部材の外表面に、ガラスク
ロスを積層しエポキシ樹脂を含浸して加熱硬化させた繊
維強化プラスチックを被覆してなるダミー・スペーサ
を、冷媒貯槽内の極低温機器の底部または外周部の少な
くとも底部に、冷媒の流通路となる間隙を存して配設し
ている。
ム等の極低温の冷媒が充填された冷媒貯槽内に、極低温
機器を収納して成る極低温装置において、ステンレス鋼
に比べて熱容量の小さな絶縁部材の外表面に、ガラスク
ロスを積層しエポキシ樹脂を含浸して加熱硬化させた繊
維強化プラスチックを被覆してなるダミー・スペーサ
を、冷媒貯槽内の極低温機器の底部または外周部の少な
くとも底部に、冷媒の流通路となる間隙を存して配設し
ている。
（作用） 従って、本発明の極低温装置においては、ステンレス
鋼よりも熱容量の小さな絶縁部材の外表面に、ガラスク
ロスを積層しエポキシ樹脂を含浸して加熱硬化させた繊
維強化プラスチックを被覆してなるダミー・スペーサ
を、冷媒貯槽内の極低温機器の底部または外周部の少な
くとも底部に配設することにより、冷媒貯槽の空間部分
を埋めて高価な液体ヘリウム等の冷媒の充填量を減少さ
せ、また冷却を簡単に行なって作業性を向上させ、渦電
流の発生をなくして液体ヘリウム等の冷媒の蒸発を抑え
ることができるものである。
鋼よりも熱容量の小さな絶縁部材の外表面に、ガラスク
ロスを積層しエポキシ樹脂を含浸して加熱硬化させた繊
維強化プラスチックを被覆してなるダミー・スペーサ
を、冷媒貯槽内の極低温機器の底部または外周部の少な
くとも底部に配設することにより、冷媒貯槽の空間部分
を埋めて高価な液体ヘリウム等の冷媒の充填量を減少さ
せ、また冷却を簡単に行なって作業性を向上させ、渦電
流の発生をなくして液体ヘリウム等の冷媒の蒸発を抑え
ることができるものである。
（実施例） 以下、本発明を図面に示す一実施例について説明す
る。第１図は、本発明に適用する液体ヘリウム用ダミー
・スペーサの構成例を断面図にて示すものである。第１
図において、13は前述した従来のステンレス鋼に比べて
熱容量の小さな硬質ウレタン等の絶縁部材からなる内部
充填部材であり、その外表面にガラスクロスを積層しエ
ポキシ樹脂を含浸して加熱硬化させたFRP14を被覆して
ダミー・スペーサを構成する。
る。第１図は、本発明に適用する液体ヘリウム用ダミー
・スペーサの構成例を断面図にて示すものである。第１
図において、13は前述した従来のステンレス鋼に比べて
熱容量の小さな硬質ウレタン等の絶縁部材からなる内部
充填部材であり、その外表面にガラスクロスを積層しエ
ポキシ樹脂を含浸して加熱硬化させたFRP14を被覆して
ダミー・スペーサを構成する。
第２図は、かかるダミー・スペーサを組込んだ極低温
装置の構成例を断面図にて示すもので、第３図と同一部
分には同一符号を付して示す。つまり本極低温装置は、
円柱状のダミー・スペーサ15aを超電導マグネット１の
底部に、図示のように液体ヘリウム４の流通路となる間
隙を存して設けると共に、円筒状のダミー・スペーサ15
bを同じくその外周部に、図示のように液体ヘリウム４
の流通路となる間隙を存して設けるようにしたものであ
る。
装置の構成例を断面図にて示すもので、第３図と同一部
分には同一符号を付して示す。つまり本極低温装置は、
円柱状のダミー・スペーサ15aを超電導マグネット１の
底部に、図示のように液体ヘリウム４の流通路となる間
隙を存して設けると共に、円筒状のダミー・スペーサ15
bを同じくその外周部に、図示のように液体ヘリウム４
の流通路となる間隙を存して設けるようにしたものであ
る。
かかる構成の装置においては、ダミー・スペーサ15a,
15bはFRP被覆されているため、内部には液体ヘリウム４
が入り込まない。また、本ダミー・スペーサ15a,15bを
図示の如くクライオスタット５内に構成することによ
り、空間部分が大幅に減少し、液体ヘリウム４の充填量
が必要最低限の量となる。よって、この液体ヘリウム４
の充填量の減少は、液体ヘリウム４が高価であるために
試験費用の大幅な低減をもたらすことになる。さらに、
本ダミー・スペーサ15a,15bは電気的に絶縁部材で構成
されているため、超電導パルス・マグネットの磁界変化
による渦電流が発生せず渦電流損が無く、もって液体ヘ
リウム４の余分な蒸発が抑えられる。さらにまた、本ダ
ミー・スペーサ15a,15bは従来のステンレス鋼に比べて
熱容量が小さく軽量であるため、作業性が大幅に改善さ
れることになる。
15bはFRP被覆されているため、内部には液体ヘリウム４
が入り込まない。また、本ダミー・スペーサ15a,15bを
図示の如くクライオスタット５内に構成することによ
り、空間部分が大幅に減少し、液体ヘリウム４の充填量
が必要最低限の量となる。よって、この液体ヘリウム４
の充填量の減少は、液体ヘリウム４が高価であるために
試験費用の大幅な低減をもたらすことになる。さらに、
本ダミー・スペーサ15a,15bは電気的に絶縁部材で構成
されているため、超電導パルス・マグネットの磁界変化
による渦電流が発生せず渦電流損が無く、もって液体ヘ
リウム４の余分な蒸発が抑えられる。さらにまた、本ダ
ミー・スペーサ15a,15bは従来のステンレス鋼に比べて
熱容量が小さく軽量であるため、作業性が大幅に改善さ
れることになる。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を変更しない範囲で種々に変形して実施するこ
とができるものである。
その要旨を変更しない範囲で種々に変形して実施するこ
とができるものである。
以上説明したように本発明によれば、液体ヘリウム等
の極低温の冷媒が充填された冷媒貯槽内に、極低温機器
を収納して成る極低温装置において、ステンレス鋼に比
べて熱容量の小さな絶縁部材の外表面に、ガラスクロス
を積層しエポキシ樹脂を含浸して加熱硬化させた繊維強
化プラスチックを被覆してなるダミー・スペーサを、冷
媒貯槽内の極低温機器の底部または外周部の少なくとも
底部に、冷媒の流通路となる間隙を存して配設するよう
にしたので、以下のような効果を有する極低温装置が提
供できる。
の極低温の冷媒が充填された冷媒貯槽内に、極低温機器
を収納して成る極低温装置において、ステンレス鋼に比
べて熱容量の小さな絶縁部材の外表面に、ガラスクロス
を積層しエポキシ樹脂を含浸して加熱硬化させた繊維強
化プラスチックを被覆してなるダミー・スペーサを、冷
媒貯槽内の極低温機器の底部または外周部の少なくとも
底部に、冷媒の流通路となる間隙を存して配設するよう
にしたので、以下のような効果を有する極低温装置が提
供できる。
（ａ） ダミー・スペーサによって冷媒貯槽の空間部分
を埋めることにより、液体ヘリウムの充填量が減少し、
もって液体ヘリウムが高価なものであることから、試験
費用の大幅な低減を図ることができ極めて安価である。
を埋めることにより、液体ヘリウムの充填量が減少し、
もって液体ヘリウムが高価なものであることから、試験
費用の大幅な低減を図ることができ極めて安価である。
（ｂ） ダミー・スペーサは熱容量が小さく且つ軽量で
あるため、冷却が簡単に行ない得ると共に作業性が良
い。
あるため、冷却が簡単に行ない得ると共に作業性が良
い。
（ｃ） ダミー・スペーサは電気的には絶縁部材で構成
されているため、渦電流が発生せず渦電流損による余分
な液体ヘリウムの蒸発を抑えることができる。もって、
パルス通電を行なう超電導パルス・マグネットに最適な
ものである。
されているため、渦電流が発生せず渦電流損による余分
な液体ヘリウムの蒸発を抑えることができる。もって、
パルス通電を行なう超電導パルス・マグネットに最適な
ものである。
第１図および第２図は本発明の一実施例を夫々示す断面
図、第３図は従来の極低温装置を示す断面図、第４図は
従来のダミー・スペーサを示す断面図である。 １……超電導マグネット、２……吊り金具、３……上部
フランジ、４……液体ヘリウム、５……クライオスタッ
ト、６……電流リード、11……真空ケース、12a,12b…
…補強ステー、13……内部充填部材、14……FRP、15a,1
5b……ダミー・スペーサ。
図、第３図は従来の極低温装置を示す断面図、第４図は
従来のダミー・スペーサを示す断面図である。 １……超電導マグネット、２……吊り金具、３……上部
フランジ、４……液体ヘリウム、５……クライオスタッ
ト、６……電流リード、11……真空ケース、12a,12b…
…補強ステー、13……内部充填部材、14……FRP、15a,1
5b……ダミー・スペーサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真田 芳直 横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 原田 光雄 横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式 会社東芝京浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭57−75406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−263102（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】液体ヘリウム等の極低温の冷媒が充填され
た冷媒貯槽内に、極低温機器を収納して成る極低温装置
において、 ステンレス鋼に比べて熱容量の小さな絶縁部材の外表面
に、ガラスクロスを積層しエポキシ樹脂を含浸して加熱
硬化させた繊維強化プラスチックを被覆してなるダミー
・スペーサを、 前記冷媒貯槽内の極低温機器の底部または外周部の少な
くとも底部に、前記冷媒の流通路となる間隙を存して配
設したことを特徴とする極低温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022552A JP2593466B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 極低温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022552A JP2593466B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 極低温装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63192281A JPS63192281A (ja) | 1988-08-09 |
| JP2593466B2 true JP2593466B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=12086009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62022552A Expired - Lifetime JP2593466B2 (ja) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | 極低温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2593466B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002222709A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-08-09 | Imura Zairyo Kaihatsu Kenkyusho:Kk | 磁場発生コイル装置 |
| GB2505207B (en) * | 2012-08-22 | 2014-12-10 | Siemens Plc | A superconducting magnet within a cryogen vessel with cryogen displacers |
| WO2016070695A1 (en) | 2014-11-04 | 2016-05-12 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | Displacer in magnetic resonance imaging system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5775406A (en) * | 1980-10-29 | 1982-05-12 | Toshiba Corp | Superconductive electromagnet and manufacture thereof |
| JPS61263102A (ja) * | 1985-05-16 | 1986-11-21 | Toshiba Corp | 超電導マグネツト |
-
1987
- 1987-02-04 JP JP62022552A patent/JP2593466B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63192281A (ja) | 1988-08-09 |
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