以如下方式构成超导电磁铁装置，具备：制冷剂(R)进行循环的制冷剂循环流路(6)；对制冷剂循环流路(6)中的制冷剂(R)的蒸气进行冷却的冷冻机(12)；通过循环的制冷剂(R)进行冷却的超导线圈(4)；与超导线圈(4)热接触、并且具有内部空间(S)的保护电阻(10)；向保护电阻(10)内的内部空间(S)供给与制冷剂(R)相比沸点高、并且通过制冷剂(R)冻结的高沸点制冷剂的高沸点制冷剂供给部(22)；至少收纳制冷剂循环流路(6)、超导线圈(4)、以及保护电阻(10)的真空隔热容器(2)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】以如下方式构成超导电磁铁装置，具备：制冷剂(R)进行循环的制冷剂循环流路(6)；对制冷剂循环流路(6)中的制冷剂(R)的蒸气进行冷却的冷冻机(12)；通过循环的制冷剂(R)进行冷却的超导线圈(4)；与超导线圈(4)热接触、并且具有内部空间(S)的保护电阻(10)；向保护电阻(10)内的内部空间(S)供给与制冷剂(R)相比沸点高、并且通过制冷剂(R)冻结的高沸点制冷剂的高沸点制冷剂供给部(22)；至少收纳制冷剂循环流路(6)、超导线圈(4)、以及保护电阻(10)的真空隔热容器(2)。【专利说明】超导电磁铁装置、其冷却方法以及磁共振成像装置
本专利技术涉及超导电磁铁装置、其冷却方法以及磁共振成像装置。
技术介绍
超导磁铁装置由超导线圈、与其并联设置的永久电流开关构成。该超导电磁铁装置，在将上述的永久电流开关置于开的状态下从励磁电源向超导线圈进行电流供给，然后在将永久电流开关置于闭的状态下使来自励磁电源的供给电流减小为零，从而能够进行在由超导线圈以及永久电流开关构成的超导状态的闭合电路中电流几乎没有衰减地持续流通的永久电流运转。由此超导电磁铁装置能够长期保持磁场。在永久电流运转中因常电导转移而在超导线圈中产生电阻的情况下，超导线圈的蓄积能量通过焦耳发热转换为热能量，线圈温度上升。如果该蓄积能量全部在超导线圈中消耗，则可能引起过大的温度上升而在超导线圈中发生性能劣化或烧损。为了避免该问题，在上述电路中，在常电导转移发生后向与超导线圈并联设置的保护电阻供给电流，在超导线圈和保护电阻中消耗能量，从而抑制超导线圈的温度上升。在现有的超导电磁铁装置中，为了将以上述的超导线圈或永久电流开关为代表的构成元件保持为超导状态，多采用在以液氦或液氮为代表的制冷剂中浸溃使用的浸溃冷却方式、将冷冻机和构成元件用热传导性优良的金属热连接进行冷却的传导冷却方式。但是，当上述的冷却方式导致装置大型化时，在浸溃冷却方式中需要大量的制冷剂，在传导冷却方式中冷却对象物内的温度梯度增大而无法保持为所需的温度。因此，在以核聚变装置为代表的大型装置中，采用在装置内部设置制冷剂流路并通过泵强制地循环的强制冷却方式(专利文献I)。并且，提出有在以磁共振成像装置(MRI)为代表的中型装置中，利用通过超导线圈等热源而气化的制冷剂与液化的制冷剂的密度差和自然对流使制冷剂在流路内循环的热对流方式(专利文献2)的方案。附带说一下，为了将超导电磁铁装置保持为超导状态，多采用在以液氦或液氮为代表的制冷剂中浸溃超导元件的浸溃冷却方式、将冷冻机和构成元件用热传导性优良的金属热连接进行冷却的传导冷却方式。但是，在核聚变装置或磁共振成像装置(MRI)等大型装置中，为了避免制冷剂使用量增大或冷却对象物内部的温度梯度增大，采用在装置内部设置的流路中使制冷剂循环的强制冷却方式或热对流方式。这里，将使超导电磁铁装置从常温冷却的作业称为初始冷却。关于该初始冷却，在上述的浸溃冷却方式中，首先，将以液氮为代表的制冷剂从制冷剂导入口送入装置内部，将通过装置内部的热而气化的制冷剂从制冷剂排出口排出。并且，其后通过使装置内部达到制冷剂的液化温度而在内部制冷剂以保持液化的状态留存，保持浸溃超导元件的状态结束初始冷却。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平7-122422号公报(图1等)专利文献2:日本特开平6-342721号公报(图1等)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题另外，在上述的冷却方式中，在强制冷却方式(专利文献I)和热对流方式(专利文献2)中，仅使制冷剂流路的一部分与超导元件热接触，因此与浸溃冷却方式相比热传导率较小(是因为冷却效率较差)。因此，在强制冷却方式和热对流方式中，存在无法在短时间内完成初始冷却的课题。并且，上述这种超导电磁铁装置需要长期保持极低温状态，但是存在由于某种原因导致温度上升的情况。例如可知停电导致冷冻机停止、线圈的一部分常电导转移、因其焦耳发热导致线圈整体爆发地常电导转移的猝熄(quench)现象。另外，在浸溃冷却方式的情况下，制冷剂作为蓄冷剂发挥作用而抑制温度上升。但是，在上述那样的强制冷却方式和热对流方式中作为蓄冷剂发挥作用的材料在流路内仅存在少量，因此与浸溃冷却相比难以抑制温度上升。因此，也可以考虑将成为蓄冷剂的物质在装置内部预先存储的方法，但是由于需要在内部新设构造物而存在导致装置大型化等课题。根据以上的点，本专利技术的课题在于提供冷却性能优良且使用方便的超导电磁铁装置、其冷却方法以及磁共振成像装置。用于解决课题的手段本专利技术构成的超导磁铁装置，具备:制冷剂进行循环的制冷剂循环流路；对上述制冷剂循环流路中的制冷剂蒸气进行冷却的冷冻机；通过上述循环的制冷剂进行冷却的超导线圈；与上述超导线圈热接触，并且具有内部空间的保护电阻；向上述保护电阻内的内部空间供给高沸点制冷剂的高沸点制冷剂供给部，该高沸点制冷剂与上述制冷剂相比沸点高且通过上述制冷剂冻结；以及至少收纳上述制冷剂循环流路、上述超导线圈以及上述保护电阻的真空隔热容器。其它构成，在后述的实施方式中详细说明。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供冷却性能优良且使用方便的超导电磁铁装置、其冷却方法以及磁共振成像装置。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术第一实施方式的超导磁铁装置的剖视图，(a)表示在中心位置的纵剖面，(b)表示(a)A-A’线的横剖面。图2为示意地表示图1的超导磁铁装置的电路的图。图3为本专利技术第二实施方式的超导磁铁装置的剖视图，(a)表示在中心位置的纵剖面，(b)表示(a)A-A’线的横剖面。图4为本专利技术第三实施方式的超导磁铁装置的剖视图，(a)表示在中心位置的纵剖面，(b)表示(a)A-A’线的横剖面。图5A为本专利技术第四实施方式的超导磁铁装置的剖视图，(a)表示在中心位置的纵剖面，(b)表示(a)A-A’线的横剖面。图5B为本专利技术第四实施方式的超导磁铁装置的剖视图，(C)表示图5A(a)的B_B’线的横剖面，(d)表示图5A(a)的C-C’线的横剖面。【具体实施方式】接着，对本专利技术的实施方式，适宜地参照附图进行详细说明。附带说一下，在本实施方式中，对在采用强制冷却方式以及热对流方式的超导电磁铁装置中，能够缩短初始冷却时间、并且避免使装置大型化而能够抑制冷冻机停止或猝熄现象发生时的温度上升的超导电磁铁装置进行说明。第一实施方式以下，对适用本专利技术的第一实施方式，参照图1和图2进行说明。图1为本专利技术第一实施方式的超导电磁铁装置的剖视图，(a)表示在中心位置的纵剖面，(b)表示(a)的A-A’线的横剖面。并且，这些剖面为分层剖面，而没有记载处于内侧的部分。这一点，在后述的图3以下的附图中也是同样的。如图1所示，本实施方式的超导电磁铁装置1，具备:真空容器2、被该真空容器2内包的福射屏蔽3、被该福射屏蔽内包的多个超导线圈4、线圈线圈架5、热对流部6 (本体下部6a、本体上部6b、制冷剂下降流路部6c)、永久电流开关9、保护电阻10、保护电阻收纳部11等。并且，还具备:真空容器2、辐射屏蔽3、冷冻机12等。并且，本实施方式的超导线圈4的中心轴21朝向铅垂方向。S卩，在图1(a)中，纸面的上方为上，纸面的下方为下。附带说一下，第一实施方式的超导电磁铁装置1，例如适用于核磁共振装置(Nuc本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超导电磁铁装置，其特征在于，具备：制冷剂进行循环的制冷剂循环流路；对上述制冷剂循环流路中的制冷剂蒸气进行冷却的冷冻机；通过上述循环的制冷剂进行冷却的超导线圈；与上述超导线圈热接触，并且具有内部空间的保护电阻；向上述保护电阻内的内部空间供给高沸点制冷剂的高沸点制冷剂供给部，该高沸点制冷剂与上述制冷剂相比沸点高且通过上述制冷剂冻结；以及至少收纳上述制冷剂循环流路、上述超导线圈以及上述保护电阻的真空隔热容器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：青木学，安藤龙弥，村田幸弘，中川龙司，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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