超导磁铁装置(10)具备：超导线圈(12)；辐射屏蔽件(14)，热保护超导线圈(12)；主冷头(102)，对超导线圈(12)进行冷却；副冷头(104)，对辐射屏蔽件(14)进行冷却；共用的压缩机(106)，向主冷头(102)及副冷头(104)供给制冷剂气体；第1温度传感器(40)，测定辐射屏蔽件(14)的温度；第2温度传感器(42)，测定超导线圈(12)的温度；及控制器(110)，其构成为，为了超导磁铁装置(10)的初始冷却而启动副冷头(104)，根据第1温度传感器(40)或第2温度传感器(42)的输出使副冷头(104)停止运转，使主冷头(102)在副冷头(104)停止运转的状态下运转。头(102)在副冷头(104)停止运转的状态下运转。头(102)在副冷头(104)停止运转的状态下运转。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超导磁铁装置、超低温制冷机及超导磁铁装置的冷却方法
[0001]本专利技术涉及一种超导磁铁装置、超低温制冷机及超导磁铁装置的冷却方法。
技术介绍
[0002]以往，已知有一种超导磁铁的冷却方式，其将超导磁铁与大量的液态氦一并容纳于氦槽中，并将整个超导磁铁浸渍于液态氦中。这又被称为浸渍冷却。为了再冷凝气化的液态氦，通常使用二级式吉福德
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麦克马洪(Gifford
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McMahon；GM)制冷机。
[0003]以往技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2004
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233047号公报
技术实现思路
[0006]专利技术要解决的技术课题
[0007]近年来，出于全球性的氦生产量的减少及其导致的氦价格的暴涨，正在进行相较于所谓的浸渍冷却大幅减少液态氦的使用量的超导磁铁装置的研发。这种省氦型超导磁铁装置大致提出有两种方式。一种是在冷却超导线圈时不使用液态氦而利用超低温制冷机直接冷却超导线圈的传导冷却型超导磁铁装置。另一种是使极少量的液态氦或超低温的氦气循环到超导线圈上从而进行冷却的类型。在这种超导磁铁装置中，为了抑制有可能会妨碍超导状态的出现的内部发热及温度上升以使超导磁铁装置持续运行，例如期待GM制冷机等超低温制冷机相较于以往的使用大量液态氦的方式发挥更大的作用。
[0008]本专利技术的一种实施方式的例示目的之一在于，提供一种省氦的超导磁铁装置中的超低温冷却。
[0009]用于解决技术课题的手段
[0010]根据本专利技术的一种实施方式，超导磁铁装置具备：超导线圈；辐射屏蔽件，热保护超导线圈；主冷头，对超导线圈进行冷却；副冷头，对辐射屏蔽件进行冷却；共用的压缩机，向主冷头及副冷头供给制冷剂气体；第1温度传感器，测定辐射屏蔽件的温度；第2温度传感器，测定超导线圈的温度；及控制器，其构成为，为了超导磁铁装置的初始冷却而启动副冷头，根据第1温度传感器或第2温度传感器的输出使副冷头停止运转，使主冷头在副冷头停止运转的状态下运转。
[0011]根据本专利技术的一种实施方式，超导磁铁装置具备：超导线圈；辐射屏蔽件，热保护超导线圈；主冷头，对超导线圈进行冷却；副冷头，对辐射屏蔽件进行冷却；共用的压缩机，向主冷头及副冷头供给制冷剂气体；第1温度传感器，测定辐射屏蔽件的温度；第2温度传感器，测定超导线圈的温度；及控制器，其构成为，在使主冷头在副冷头停止运转的状态下运转的期间，根据第1温度传感器或第2温度传感器的输出来启动副冷头。
[0012]根据本专利技术的一种实施方式，超低温制冷机具备：二级式主冷头，具有对用于超导线圈的辐射屏蔽件进行冷却的一级冷却台和对超导线圈进行冷却的二级冷却台，单级式副
冷头，对辐射屏蔽件进行冷却；及共用的压缩机，向主冷头及副冷头供给制冷剂气体。
[0013]根据本专利技术的一种实施方式，提供一种超导磁铁装置的冷却方法。超导磁铁装置具备：超导线圈；辐射屏蔽件，热保护超导线圈；主冷头，对超导线圈进行冷却；副冷头，对辐射屏蔽件进行冷却；及共用的压缩机，向主冷头及副冷头供给制冷剂气体。冷却方法包括如下步骤：为了超导磁铁装置的初始冷却而启动副冷头；根据辐射屏蔽件或超导线圈的温度使副冷头停止运转；及使主冷头在副冷头停止运转的状态下运转。
[0014]根据本专利技术的一种实施方式，提供一种超导磁铁装置的冷却方法。超导磁铁装置具备：超导线圈；辐射屏蔽件，热保护超导线圈；主冷头，对超导线圈进行冷却；副冷头，对辐射屏蔽件进行冷却；及共用的压缩机，向主冷头及副冷头供给制冷剂气体。冷却方法包括如下步骤：使主冷头在副冷头停止运转的状态下运转；及根据辐射屏蔽件或超导线圈的温度来启动副冷头。
[0015]专利技术效果
[0016]根据本专利技术，能够提供一种省氦的超导磁铁装置中的超低温冷却。
附图说明
[0017]图1是概略地表示实施方式所涉及的超导磁铁装置的图。
[0018]图2是例示实施方式所涉及的超导磁铁装置的初始冷却的控制方法的流程图。
[0019]图3是表示实施方式所涉及的超导磁铁装置的初始冷却中的温度特性曲线的一例的图。
[0020]图4中(a)至(c)是表示超低温制冷机的各冷头的开启和关闭时刻的变形例的图。
[0021]图5是例示实施方式所涉及的超导磁铁装置的稳态运行中的冷却的控制方法的流程图。
[0022]图6是表示实施方式所涉及的超导磁铁装置的稳态运行中的温度特性曲线的一例的图。
[0023]图7是概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的变形例的图。
[0024]图8是概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的副冷头的变形例的图。
[0025]图9中(a)及(b)是概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的另一变形例的图。
[0026]图10是概略地表示实施方式所涉及的超导磁铁装置的变形例的图。
具体实施方式
[0027]以下，参考附图，对本专利技术的实施方式进行详细说明。在以下说明及附图中，对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。在各附图中，为了便于说明，适当设定了各部的缩尺和形状，除非另有特别说明，其并不作限定性解释。实施方式为示例，其并不对本专利技术的范围作任何限定。实施方式中记载的所有特征或其组合并非一定是专利技术的本质。
[0028]图1是概略地表示实施方式所涉及的超导磁铁装置10的图。超导磁铁装置10例如作为核磁共振成像(MRI)系统、基于外加磁场柴可拉斯基法的单晶硅拉制装置(例如，回旋加速器等加速器)或其他高磁场利用设备的磁场源而搭载于高磁场利用设备上，从而产生
该设备所需的高磁场。超导磁铁装置10又被称为超导磁铁。
[0029]超导磁铁装置10具备：超导线圈12；辐射屏蔽件14，热保护超导线圈12；及超低温制冷机100，对超导线圈12及辐射屏蔽件14进行冷却。并且，超导磁铁装置10具备真空容器16和电流引线18。而且，超导磁铁装置10还具备：第1温度传感器40，测定辐射屏蔽件14的温度；及第2温度传感器42，测定超导线圈12的温度。
[0030]超导线圈12可以使用公知的超导线圈(例如，所谓的低温超导线圈)，其构成为若在冷却至超导转变温度以下的超低温状态下通电则产生强磁场。超导线圈12与辐射屏蔽件14及电流引线18一并容纳于真空容器16内。
[0031]辐射屏蔽件14配置成包围超导线圈12，由此屏蔽有可能会从周围环境(例如，室温大气压环境)或真空容器16的容器壁侵入到超导线圈12的辐射热。辐射屏蔽件14例如由铜等金属材料或导热系数高的其他材料形成。
[0032]电流引线18设置于超导磁铁装置10上，其将超导线圈12连接到电源装置(未图示)。电源装置配置于真空容器16的外部。电流引线18具备：金属电流引线18a，通过设置于真空容器16的馈通部与电源装置连接；及超导电流引线18b，与金属电流引线18a连接。超导电流引线1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超导磁铁装置，其特征在于，具备：超导线圈；辐射屏蔽件，热保护所述超导线圈；主冷头，对所述超导线圈进行冷却；副冷头，对所述辐射屏蔽件进行冷却；共用的压缩机，向所述主冷头及所述副冷头供给制冷剂气体；第1温度传感器，测定所述辐射屏蔽件的温度；第2温度传感器，测定所述超导线圈的温度；及控制器，其构成为，为了超导磁铁装置的初始冷却而启动所述副冷头，根据所述第1温度传感器或所述第2温度传感器的输出使所述副冷头停止运转，使所述主冷头在所述副冷头停止的状态下运转。2.根据权利要求1所述的超导磁铁装置，其特征在于，所述控制器构成为，在启动所述副冷头时、在所述副冷头运转的期间或在使所述副冷头停止运转时，启动所述主冷头。3.根据权利要求1或2所述的超导磁铁装置，其特征在于，所述控制器构成为，比较由所述第1温度传感器测得的温度和目标冷却温度，并在所述测得的温度为所述目标冷却温度以下时使所述副冷头停止运转。4.根据权利要求1至3中任一项所述的超导磁铁装置，其特征在于，所述控制器构成为，在使所述主冷头在所述副冷头停止运转的状态下运转的期间，根据所述第1温度传感器或所述第2温度传感器的输出来重新启动所述副冷头。5.根据权利要求4所述的超导磁铁装置，其特征在于，所述控制器构成为，在重新启动所述副冷头时使所述主冷头停止运转。6.根据权利要求4或5所述的超导磁铁装置，其特征在于，所述控制器构成为，比较由所述第1温度传感器测得的温度和警戒温度，并在所述测得的温度超过了所述警戒温度时重新启动所述副冷头。7.根据权利要求1至6中任一项所述的超导磁铁装置，其特征在于，还具备热开关，所述热开关构成为，使所述副冷头与所述辐射屏蔽件热接触或解除热接触。8.根据权利要求1至7中任一项所述的超导磁铁装置，其特征在于，还具备超低温制冷剂回路，所述超低温制冷剂回路具有配置于所述超导线圈的表面和/或内部的超低温制冷剂配管，并且利用流过所述超低温制冷剂配管的超低温制冷剂与所述超导线圈之间的热交换来冷却所述超导线圈，所述主冷头冷却所述超低温制冷剂回路从而冷却所述超导线圈。9.根据权利要求1至8中任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：池谷阳一郎，R，
申请(专利权)人：住友SHI美国低温研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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