(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘリウム移送充填施設におけるヘリウム回収プロセスを用いる、ヘリウム冷却プロセス及びそれに続く超伝導磁石のための磁石通電プロセスを統合する方法を提供する。【解決手段】極低温ヘリウムガスを用いて磁石の超伝導コイルを冷却し、次に磁石ヘリウム極低温保持装置（貯蔵容器）に液体ヘリウムを充填し、これらの作業から関係するヘリウムガスを回収し、磁石を励磁しながら通常のボイルオフ中にヘリウムを回収し、磁石の通電（励磁）中に起こる可能性があるクエンチの結果として放出されるヘリウムガスを回収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温気体ヘリウムを施設内ヘリウム容器から磁石に供給し、気体ヘリウムを磁石の極低温保持装置を通して流すことを含む、ヘリウム移送充填施設において極低温ヘリウムガスを用いて磁石の超伝導コイルへの冷却を与える方法。
【請求項２】
容器がＩＳＯ容器である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
気体ヘリウムの温度が８０Ｋ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
磁石の温度が安定になるまでヘリウムを施設内ヘリウム容器から供給する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
液体ヘリウムを充填した磁石を、磁気共鳴画像装置及び核磁気共鳴装置からなる群から選択される装置において用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
極低温保持装置がその指定設計最大値に充填されるまで、施設内ヘリウム容器から磁石に充填することを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
磁石から極低温ヘリウムガスを回収することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ヘリウム移送充填施設における液体ヘリウムの磁石への充填から気化ヘリウムを回収する方法。
【請求項９】
回収されるヘリウムが気体ヘリウムである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
気化ヘリウムをまずクエンチガス回収バッグ中に回収する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
クエンチガス回収バッグがヘリウムガス回収システムと流体連絡している、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ヘリウム回収システムがヘリウムガスバッグである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
気化ヘリウムを圧縮してヘリウム精製装置に供給する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
精製され圧縮されたヘリウムをヘリウム液化装置に供給する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
液化されたヘリウムを液化装置から排出して貯蔵装置に供給する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
液化されたヘリウムを用いて磁石の超伝導コイルを冷却する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ヘリウム移送充填施設において通電にかけている間に磁石から気化ヘリウムを回収することを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
磁石がクエンチしている間に気化ヘリウムを放出する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[001]本出願は、２０１０年１月２７日出願の米国仮特許出願６１／２９８，６８７からの優先権を主張する。
[002]本発明は、ヘリウム移送充填施設におけるヘリウム回収プロセスを用いる、ヘリウム冷却プロセス及びそれに続く超伝導磁石のための磁石通電プロセスを統合する方法を提供する。より詳しくは、本発明は、極低温ヘリウムガスを用いて磁石の超伝導コイルを冷却し、次に磁石ヘリウム極低温保持装置（貯蔵容器）に液体ヘリウムを充填し、これらの作業から関係するヘリウムガスを回収し、磁石を励磁しながら通常のボイルオフ中にヘリウムを回収し、磁石の通電（励磁）中に起こる可能性があるクエンチの結果として放出されるヘリウムガスを回収することを提供する。
【背景技術】
【０００２】
[003]超伝導又は他のタイプの磁石を用いる磁気共鳴画像処理（ＭＲＩ）及び核磁気共鳴（ＮＭＲ）システムは、医療診断のような分野において用いられている。超伝導磁石は、ヘリウム貯蔵容器内に含まれる液体ヘリウム中に少なくとも部分的に浸漬されている主コイルを有するコイルアセンブリを含む。貯蔵容器は、通常は二重熱遮蔽によって取り囲まれ、これが次に真空包囲によって取り囲まれている。Ｎｂ−Ｔｉ超伝導コイルは通常は約４Ｋの温度において操作され、Ｎｂ−Ｓｎ超伝導コイルは通常は約１０Ｋの温度において操作される。コイルアセンブリをかかる温度に冷却すると、それが超伝導性になり、大きな更なるエネルギーを投入することなく磁界強度が保持される。超伝導磁石の操作のために必要なものは、冷却剤を存在させることである。この冷却剤は通常は液体ヘリウムであり、これによって磁石コイルの材料を超伝導状態に到達させるために必要な低温を達成することができる。この低温の必要性のために、必然的に、磁石コイルを超伝導性にするのに十分に低い温度の十分量の液体ヘリウムを磁石内の貯蔵容器に充填しなければならない。
【０００３】
[004]通常は、磁石製造施設においてヘリウムによる磁石アセンブリの冷却及びそれに続く充填がまず行われ、次に時には顧客の場所、例えば医療診断施設においてこの操作が繰り返される。ヘリウムは材料に冷却を与えるプロセス中に加温され、一部のヘリウムは気相になる。したがって、磁石は、初期冷却操作の間には計画にしたがって、そして継続操作中には周期的にヘリウムを再充填することが必要である。ヘリウムとの接触は危険であり、ヘリウムの不適切な取り扱いは無駄が多い可能性があるので、充填又は再充填操作は注意深く行わなければならない。磁石には液体ヘリウムを充填しなければならず、その後に超伝導コイルに通電することができる。
【０００４】
[005]これらの充填及び再充填操作は、ヘリウムを製造場所又は顧客の場所に移送しなければならないので欠点を有しており、超伝導コイルの周囲の空間に充填する場合には操作コストが増加する。更に、気化によるヘリウムの損失はヘリウムを長距離輸送する際に考慮すべきファクターである。更に、必要なヘリウムの輸送、充填、及び再充填を与えるためには、特別に設計された装置を、消費場所において製造して設置する必要がある可能性がある。多くの場合、ヘリウムのコストを減少させるために、約８０Ｋに冷却した液体窒素を初期冷却剤として用いる。この窒素は、その後極低温保持装置から除去して、液体ヘリウムを導入した際に凍結することを防がなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[006]本発明は、既存のヘリウム移送充填施設において、極低温ヘリウムガス冷却、液体ヘリウム充填、及びヘリウムガス回収システムを与えることによってこれらの困難性を克服しようとするものである。減少した設備コスト、大きく向上したヘリウム回収率、及び冷却剤としての窒素の排除が、本発明によって実現される利益である。
【０００６】
[007]冷却及び検査中にＭＲＩユニットから排気されるヘリウムを、単純に失うのではなく回収することができる。特別な充填装置は、一旦製造したら移送充填施設において継続して使用される。本発明は、磁石の超伝導コイルを雰囲気温度から冷却するのに用いるための極低温ヘリウムガスの源として施設内のヘリウムＩＳＯ容器を用いることを更に提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[008]本発明は、極低温気体ヘリウムをＩＳＯ（国際標準化機構）容器から磁石に送り、それをユニットの極低温保持装置を通して流すことを含む、ヘリウム移送充填施設において極低温ヘリウムガスによって磁石の超伝導コイルを冷却する方法を提供する。ヘリウムガスによって磁石の極低温保持装置（貯蔵容器）及びコイルに冷却を与えたら、ヘリウムを再処理のために回収する。
【０００８】
[009]気体ヘリウムの温度は４〜８０Ｋである。磁石の温度が安定になるまで、ヘリウムを施設内のヘリウムＩＳＯ容器から供給する。或いは、極低温保持装置がその指定設計最大値に充填されるまで、施設内のヘリウムＩＳＯ容器から磁石に充填する。極低温ヘリウムガスを磁石から回収することもできる。
【０００９】
[0010]本発明はまた、液体ヘリウムを磁石に充填している間に、充填プロセスから得られる気化ヘリウム生成物を回収してヘリウム移送充填施設に戻す方法も提供する。
[0011]回収されるヘリウムは、磁石に充填するのに用いた液体ヘリウムから気化した気体ヘリウムである。気化ヘリウムはまず、ヘリウムガス回収システムと流体連絡している気体回収バッグ中に回収する。気化ヘリウムを圧縮し、ヘリウムガス精製装置及び／又はヘリウム液化装置を含んでいてよいヘリウム回収システムに供給する。精製し回収した液化ヘリウムは、貯蔵容器に供給するか、或いは磁石の超伝導コイルを冷却するのに用いることができる。
【００１０】
[0012]本発明は、ヘリウム移送充填施設において通電を受けた磁石から気化ヘリウムを回収する方法を更に提供する。
[0013]本発明は、磁石に関して行われる通電（励磁）プロセス、およびこのプロセスから生起する可能性がある結果として起こるクエンチ中に放出される気体ヘリウムを、ヘリウム移送充填施設において回収する方法を更に提供する。
【００１１】
[0014]磁石アセンブリ内の液体ヘリウムは、超伝導コイルによる液体ヘリウム中への熱の生成、及び超伝導コイルから液体ヘリウム中へのエネルギーの散逸からなる群から選択されるプロセスの結果として気化する。
【００１２】
[0015]回収されたヘリウムガスは、上記に記載のプロセスによって処理し、適宜貯蔵又は使用のために再循環する。
[0016]冷却し、液体ヘリウムを充填し、通電した磁石は、その後にＭＲＩ又はＮＭＲのような超伝導磁石を用いる装置内で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】[0017]図１は、ヘリウム移送充填施設において行うヘリウム充填操作、及びそれと磁石冷却との統合の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0018]本発明は、ヘリウム移送充填施設においてヘリウムを用いて、磁石を冷却し、充填し、通電することを統合する方法である。
[0019]図１は、ヘリウム移送充填をヘリウムによる充填及び磁石の冷却と統合したヘリウム移送充填施設１０を示す。液体ヘリウムは、通常は３６．００リットル又はそれより小さい公称容量を有する可動ＩＳＯ供給容器Ａ中でヘリウム移送充填施設に到着する。液体ヘリウム供給容器Ａの圧力を最適の液体排出を可能にする圧力に低下させるために、気体ヘリウムを液体ヘリウム供給容器Ａの気体ヘリウム出口バルブを通して排出する。ライン１１及び１２は、ライン１５と同様にＩＳＯ供給容器Ａから出ている。
【００１５】
[0020]冷気体ヘリウムは、オフガスプレヒーターＨへのライン１３を通して、純気体ヘリウム圧力緩衝器Ｉ及び純ヘリウム圧縮器Ｊに供給することができ、これによって圧縮された純ヘリウムガスが純ヘリウムガス充填区域Ｋに供給され、ここで純ヘリウムをシリンダー及び／又はマルチシリンダーパック（ＭＣＰ）及び／又はチューブトレーラー中に充填する。圧縮器Ｊから排出される純ヘリウムガスは、ライン１４を通って、シリンダー充填設備Ｋ或いはトレーラー又はバンドル（図示せず）に送る。或いは、冷ヘリウムガスは、液体ヘリウム供給容器Ａからライン１１を通して超伝導磁石冷却区域Ｕに送り、これを用いて磁石Ｍ１を雰囲気温度から磁石の製造者によって規定されている低温に予備冷却する。
【００１６】
[0021]供給容器Ａにおいて通常は５ｐｓｉ（ｇ）未満の最適圧力に到達したら、ライン１２を通して液体ヘリウムを常設貯蔵容器Ｂ中に注入する。或いは、液体ヘリウムは供給容器Ａから超伝導磁石冷却区域Ｕを含む磁石ブースに供給し、そこでこれを磁石の最終冷却及び／又は磁石Ｍ３の充填及び／又は通電し検査した後の磁石Ｍ２の再充填のために用いる。
【００１７】
[0022]Ｕ、Ｖ、及びＸと示されている磁石Ｍ１、Ｍ２、及びＭ３に関する作業区域において行われる操作は全て、１つの同じ作業区域において行うことができる。
[0023]磁石に関する上記に記載の最終冷却、充填、及び再充填操作は、１つ又は複数のデュアー充填設備Ｄ及びＥにおいて充填されたデュアーによって供給される液体ヘリウムを用いることによって行うこともできる。デュアー充填設備Ｄは、ライン１５及びバルブ１５Ａ並びにライン１６を通してヘリウムを受容し、ライン１７を通してヘリウムを放出して、それを３方向バルブ１８Ａを通してライン１８及びライン１３中へ、或いは続いてライン２４に送り、そこでライン２２及び２３によってそれぞれデュアー貯蔵容器Ｆ及びＧに供給する。デュアー充填設備Ｅは、ライン１３及びライン２０を通してヘリウムを受容し、ライン２１を通してヘリウムを分配し、３方向バルブ１８Ａを通してライン２４にに合流させるか、或いはライン１８を通してライン１３中に送って最終的にはシリンダー充填設備Ｋに送る。デュアー充填設備Ｅからのヘリウムは、ライン２１及びライン２４を通して送って、それぞれライン２２及び２３を通してデュアー貯蔵容器Ｆ及びＧに導入することができる。
【００１８】
[0024]１つ又は複数のデュアー充填設備Ｄ及びＥからの冷ボイルオフ気体ヘリウムは、超伝導磁石冷却区域Ｕに送って、磁石Ｍ１を雰囲気温度から磁石の製造者によって規定されている低温（通常は８０Ｋ未満）に予備冷却するために用いることができる。ライン２４及びオフガスヒーターＺを通してヘリウムを供給して、回収されたヘリウムのライン３４に合流させる。或いは、デュアー充填設備Ｄ及びＥからの冷ボイルオフ気体ヘリウムを、ライン２４に供給し、不純オフガスプレヒーターＺを通して１つ又は複数のボイルオフ回収バッグＱに供給し、次にライン２５を通して不純ヘリウム圧縮器Ｐに供給し、これをライン２６から不純気体ヘリウム圧力緩衝器Ｏに与える。
【００１９】
[0025]回収された不純ヘリウムは、不純ヘリウム圧縮器Ｐ及び気体ヘリウム圧力緩衝器Ｏから、シリンダー及び／又はＭＣＰ及び／又はチューブトレーラー（図示せず）に不純の「気球グレード」の気体ヘリウムを充填するために、不純シリンダー充填設備Ｌに供給することができる。或いは、回収されたヘリウムはヘリウム精製器Ｍによって精製することができ、精製したヘリウムはライン２９及び３０を通して純気体ヘリウム圧力緩衝器Ｉに供給することができる。圧力緩衝器Ｉからのヘリウムは、ライン１４を通してシリンダー充填設備Ｋに供給するために、ライン３２及びライン１３を通して圧縮器Ｊに供給することができる。或いは、回収された不純ヘリウムは、ヘリウム液化器Ｎを通し、ライン２８及びライン２０を通して供給することができ、液化したヘリウムは、デュアー充填Ｄ及びＥのため及び／又は超伝導磁石Ｍ２及びＭ３を充填及び再充填するために、ライン２８を通してライン１５Ｃへ、及びライン１１を通して磁石ブースＶ及びＸに供給して再使用することができる。
【００２０】
[0026]磁石ブースＵ及び磁石Ｍ１の予備冷却、磁石ブースＸにおける超伝導磁石Ｍ３の冷却及び再充填、並びに磁石ブースＶにおける磁石Ｍ２の通電及び検査中において、超伝導磁石からの冷出口ガスは、それぞれライン３５、３８、及び３９を通してクエンチガス回収ガスバッグＲ、Ｓ、及びＴに送ることができ、或いはライン３６を通して不純ガスバッグＱに直接供給することができる。プロセスのこの時点から、不純ガスバッグＱ中のガスを上記に記載のようにして回収する。
【００２１】
[0027]或いは、超伝導磁石からのこの冷出口ガスは、超伝導磁石Ｍ１、Ｍ２、及びＭ３からそれぞれバルブ３５Ａ、３８Ａ、及び３９Ａを通して送ることによってライン４５から純冷却ガスプレヒーターＣを通して、並びにバルブ１２Ｂを通してライン１３に送り、ライン１３を通し、オフガスプレヒーターＨを通して純ヘリウム圧縮器Ｊへ、及びライン３０を通して純気体ヘリウム圧力緩衝器Ｉへ供給することによって回収する。
【００２２】
[0028]冷ヘリウムガス流は、ＩＳＯ供給容器Ａからライン１１を通して磁石ブースＵ、Ｖ、及びＸに送る。ライン３３を通して磁石ブースＵ内の磁石Ｍ１に冷ヘリウムを供給し、バルブ３５Ｂ及びライン３５を通してクエンチガス回収バッグＲに冷ヘリウムを回収する。ヘリウムの一部は、バルブ３５Ａを通してライン４５に迂回させて、冷却ガスプレヒーターＣ及びバルブ１２Ｂを通して、ライン１３及びオフガスプレヒーターＨへ、及び圧縮器Ｊを通してライン１４へ送り、シリンダー充填設備Ｋにおいて回収することができる。
【００２３】
[0029]また、ライン１１によって、磁石ブースＶ内の磁石Ｍ２にヘリウムをライン１１及びライン４３を通して供給する。磁石検査ユニットＷを用いることによってＭ２を通電し、このヘリウムを用いて検査することができる。バルブ３８Ｂを通してライン３８によって、回収されたヘリウムがクエンチガス回収ガスバッグＳに送られる。磁石ブースＵからのヘリウムの回収の場合と同様に、一部のヘリウムはバルブ３８Ａを通してライン４５に送って、回収されたヘリウムをシリンダー充填設備Ｋに供給することができる。
【００２４】
[0030]ライン１１からのヘリウムはまた、ライン４２を通して磁石ブースＸ及びヘリウムを充填する磁石Ｍ３に送ることができる。或いは、磁石Ｍ３は、液体ヘリウムデュアーＹからライン４１を通して充填する。またヘリウムは、ライン３９及びバルブ３９Ｂを通してクエンチガス回収バッグＴに排出することもできる。またヘリウムは、磁石ブースＵ及びＶと同じようにしてバルブ３９Ａからライン４５を通して送って、回収されたヘリウムをシリンダー充填設備Ｋに戻すことができるようにすることもできる。
【００２５】
[0031]ブースＶにおいて磁石に通電し、検査する際には、磁石からの非常に迅速な液体ヘリウムのボイルオフであるクエンチが起こる可能性がある。このクエンチガス又はその一部は、１以上のクエンチガス回収バッグＲ、Ｓ、及びＴを用いることによって回収することができる。この回収されたクエンチガスは、クエンチガス回収バッグＲ、Ｓ、及びＴから回収されたヘリウムガスに関して上記に記載したような更なる使用のために処理することができる。
【００２６】
[0032]その特定の態様に関して本発明を記載したが、本発明の数多くの他の形態及び修正は当業者に明らかであることが明らかである。本発明の特許請求の範囲は、一般に、本発明の真の精神及び範囲内の全てのかかる明らかな形態及び修正をカバーすると解釈すべきである。
【図１】
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【外国語明細書】
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