(57)【要約】【課題】輸送時及び保管時の超電導コイルの温度上昇を抑制することができ、冷凍機停止時の超電導コイルの温度上昇をも抑制して冷媒再注液時の冷媒の消費量を低減する。【解決手段】  真空容器１５中に設けられ、冷却用の冷媒８を収容した冷媒容器２中に配設された超電導コイル７と、上記真空容器１５を経て上記冷媒容器２の上部に設けられた冷凍機１と、上記冷凍機１の低温ステージ６と上記超電導コイル７とを熱短絡する伝導冷却部材３０とを備えた構成とする。【選択図】図１
2010262950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器中に設けられ、冷却用の冷媒を収容した冷媒容器中に配設された超電導コイルと、上記真空容器を経て上記冷媒容器の上部に設けられた冷凍機と、上記冷凍機の低温ステージと上記超電導コイルとを熱短絡する伝導冷却部材とを備えたことを特徴とする超電導電磁石。
【請求項２】
上記伝導冷却部材がヒートパイプであることを特徴とする請求項１記載の超電導電磁石。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の超電導電磁石の輸送時に上記冷凍機を停止し、輸送前及び輸送後における上記超電導電磁石の保管中に上記冷凍機を運転して上記超電導コイルを低温に保持することを特徴とする超電導電磁石の輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば医療用磁気共鳴イメージング装置に用いられる強磁界を発生する超電導電磁石及びその輸送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超電導電磁石の構成を図３に示す。この図に示すように、真空容器１５内に配設された液体ヘリウム容器２内に収容された磁界発生用の超電導コイル７と、液体ヘリウム容器２の上部で磁界の弱い部位に真空容器１５を貫通して液体ヘリウム容器２を冷却するように配設された冷凍機１とを備え、冷凍機１によって液体ヘリウム容器２を冷却することにより、超電導コイル７への熱侵入を低減するようにしていた。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
また、液体ヘリウムを使用せず、超電導コイルを巻装した巻枠と複数のヒートパイプとを一体的に構成し、各ヒートパイプを冷凍機で冷却することにより超電導コイルへの熱侵入を低減して所定の温度以下に保つようにしているものもある。（例えば特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１００１５号公報（段落００２９、図１）
【特許文献２】特開平７−５７９２７号公報（段落０００６、００１１−００１２、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示されたものは、冷凍機によって液体ヘリウム容器を冷却するものであるのに加えて、航空機等での輸送時には液体ヘリウムを貯液した状態で輸送ができないことが多く、液体ヘリウムを抜いてしまうことから、輸送時及び保管時に超電導コイルの温度が上昇し、再冷却時に液体ヘリウムが多く必要になるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献２に示されたものは、液体ヘリウムを使用しないため、冷凍機が停止した場合には、超電導コイルの温度が直ちに上昇し、超電導コイルの発生磁界を直ちに停止する必要がある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決するためになされたもので、輸送時及び保管時における超電導コイルの温度上昇を抑制することができ、冷凍機停止時における温度上昇も抑制することができる超電導電磁石及びその輸送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る超電導電磁石は、真空容器中に設けられ、冷却用の冷媒を収容した冷媒容器中に配設された超電導コイルと、上記真空容器を経て上記冷媒容器の上部に設けられた冷凍機と、上記冷凍機の低温ステージと上記超電導コイルとを熱短絡する伝導冷却部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る超電導電磁石は上記のように構成され、冷媒容器内に配設された超電導コイルと冷凍機とを伝導冷却部材で熱短絡しているため、冷媒である液体ヘリウムが無い
状態でも超電導コイルを低温に保持することができる。
【００１０】
また、超電導コイルの輸送の前後における保管中に冷凍機を運転し、輸送時に上記冷凍機を停止するようにしているため、空輸等の短時間の輸送であれば、輸送後に冷媒を注液する場合の初期冷却量を大幅に低減することができる。なお、船舶による輸送の場合は輸送時間が長時間となるが、船舶内の電源あるいは持ち込み電源によって輸送中も冷凍機を運転することが可能であるため、輸送途中をも含めて冷却保持が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１による超電導電磁石の構成を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】この発明の実施の形態２による超電導電磁石の構成を示す縦断面図である。
【図３】従来の超電導電磁石の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による超電導電磁石の構成を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１３】
これらの図に示すように、真空によって常温部と断熱するための真空容器１５の中に、輻射シールド１０によって覆われた冷媒容器２が設けられ、この冷媒容器２の中に超電導コイル７が配設されている。冷媒容器２中にはまた、冷媒としての液体ヘリウム８が収容され、その液面と冷媒容器２との空間にはヘリウムガス１６が充満し、超電導コイル７を冷却するようにされている。
【００１４】
さらに、液体ヘリウム８の蒸発を抑制するために真空容器１５の上部に冷凍機１が設けられ、その第１段目低温ステージ３及び第２段目低温ステージ６がスリーブ４を介して真空容器１５、輻射シールド１０及び冷媒容器２を貫通し、第２段目低温ステージ６と超電導コイル７とを伝導冷却部材３０で接続して熱短絡するようにしている。
【００１５】
このような構成において、冷凍機１を運転することにより、超電導コイル７が例えば4.2Kの温度に保持される。従って、この状態において、超電導コイル７が何らかの原因で超電導状態から常伝導状態に転移（クエンチ）し、超電導コイル内の蓄積エネルギーによって超電導コイルの温度が上昇して液体ヘリウム８が消滅したとしても、冷凍機１と超電導コイル７とが伝導冷却部材３０で熱短絡されているため、超電導コイル７の温度が上昇しようとしても冷凍機１で冷却が継続され、再度、液体ヘリウム８が注液されるまでの間、超電導コイル７を十分に冷却することができるので、液体ヘリウム８を注液する際における貯液までの初期冷却に要する液体ヘリウムの必要量を低減することができる。
【００１６】
また、超電導電磁石を輸送する際には冷媒である液体ヘリウムを抜くことが多く、冷媒を抜くと超電導コイル７の温度が上昇してしまうが、この実施の形態によれば、冷凍機１の第２段目低温ステージ６と超電導コイル７とを伝導冷却部材３０で熱短絡しているため、輸送時もしくは輸送前後の保管時に冷凍機１を運転すれば超電導コイル７の温度上昇を抑制することが可能となり、液体ヘリウムを再注液する際に超電導コイル７を液体ヘリウム温度まで冷却するためのヘリウム消費量を抑制することができる。
【００１７】
例えば、超電導コイル７と冷媒容器２の被冷却重量が2500kgの超電導電磁石において、従来のように超電導コイル７を直接冷却する伝導冷却部材３０が無い構造では、冷媒である液体ヘリウム８を抜いて冷凍機１を停止すると、超電導コイル７の温度がおよそ１週間
で100K程度まで上昇する。この状態から液体ヘリウムを注液しようとすると、貯液が始まるまでに約1000リットルを消費し、冷凍機１を運転しても50K程度に達するまでに３０日
以上を要する。
【００１８】
一方、実施の形態１のように、伝導冷却部材３０により冷凍機１の第２段目低温ステージ６と超電導コイル７とを熱短絡した構成の超電導電磁石においては、熱コンダクタンスを５W/Kで構成した場合、100Kの超電導コイルが40Kに達するまでに3.9日間、20Kに達するまでに4.5日間で冷却でき、５日間以内で液体ヘリウム温度にまで冷却することができる
ため、輸送における冷凍機１の停止期間が１週間程度あったとしても、４，５日間冷凍機１を運転することにより液体ヘリウムの消費量を大幅に低減することができる。
【００１９】
また、液体ヘリウム消費量は20Kに冷却できている場合には50リットルとなり上述の1/20、40Kに冷却できている場合には200リットルとなり上述の1/5に大幅に抑制することができる。
このように、超電導コイル７と冷凍機１とを伝導冷却部材３０で熱短絡することにより、どの温度状態であっても良く冷却することが可能である。
【００２０】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図２は、実施の形態２による超電導電磁石の構成を示す断面図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
図１と異なる点は、伝導冷却部材を薄肉ステンレス管内にヘリウムガスなどを加圧封入して形成したいわゆるヒートパイプ３２で形成した点にある。ヒートパイプ３２を用いることにより、実施の形態１と同様に輸送時もしくは輸送前後の保管時に冷凍機１を運転すれば超電導コイル７の温度上昇を抑制することが可能である一方、輸送時等に係わらず冷凍機１が停止した時に熱侵入によって冷凍機１が温度上昇し超電導コイル7の温度より高
くなって熱負荷となってしまうことがあるが、ヒートパイプ３２を用いることにより熱スイッチの効果があるため冷凍機１からの熱侵入が超電導コイル７に伝わりにくくなり、温度上昇を抑制することができる。
【００２２】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３は超電導電磁石の輸送方法を提供するものである。
実施の形態１あるいは２の構成を有する超電導電磁石を空輸または船舶輸送する場合は、冷媒８の液体ガスを抜き取ることになるため、そのままでは超電導コイル７が温度上昇してしまう。
【００２３】
このため、例えば輸送に際しての搬出待機時には冷凍機１およびガス圧縮機に電源を供給して運転し、超電導コイル７を最低温度まで冷却する。空輸の場合は、その間の電源供給が困難であるため冷凍機１を停止する。この場合、超電導コイル７は温度上昇するが、空輸の場合は輸送時間が比較的短いため到着後に冷凍機１を再度運転して冷却を開始すれば低温を維持することができる。船舶輸送の場合は、輸送時間が長時間であるが冷凍機の電源は船舶電源もしくは発電機持ち込み運転により供給可能であることから輸送中も冷却保持が可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  冷凍機、  ２  冷媒容器、  ３  第１段目低温ステージ、  ４  スリーブ、  ６  第２段目低温ステージ、  ７  超電導コイル、  ８  液体ヘリウム、  １０  輻射シールド、
１５  真空容器、  １６  ヘリウムガス、  ３０  伝導冷却部材、  ３２  ヒートパイプ。
【図１】
2010262950.tif 000003
【図２】
2010262950.tif 000004
【図３】
2010262950.tif 000005