(57)【要約】ヘリウム消費量を減少させつつ、クエンチに起因した破損を防止可能な超電導電磁石装置を提供する。外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７の上下少なくとも一方に、気体ヘリウム６のヘリウムガス排気管３ａを覆うように配置されたシート状の対流防止材９を設けることによって、輸送時においては熱交換性能を向上させる。万が一クエンチが発生した場合、対流防止材９が排気管の上方へ持ち上がることによって気体ヘリウム６の風路を確保し、内圧の過大な上昇を抑制することを実現する。
2017047164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルに電流を流して磁力を発生させる超電導電磁石装置において、
前記超電導コイルと前記超電導コイルを冷却するヘリウムとを内部に収納する真空容器と、
前記内部から前記真空容器の外部へと前記ヘリウムが排出される排気管と、
前記排気管の管内に部分的に取り付けてあり、前記管内の一部を塞ぐ対流防止材とを備える
ことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項２】
前記真空容器の外部から前記内部へと伝わる熱を吸収する熱シールドと、
前記排気管の管内に突出しており、前記熱シールドに吸収された前記熱を前記管内を通過する前記ヘリウムに伝達する伝熱部材とを備え、
前記対流防止材は、前記管内の圧力変化に基づいて前記管内の一部を空ける
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導磁石装置。
【請求項３】
前記超電導コイルに前記電流を流す電極を前記管内に備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超電導磁石装置。
【請求項４】
前記伝熱部材は、フィンを有する櫛形状のヒートシンクを備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導電磁石装置。
【請求項５】
前記伝熱部材は、前記排気管の管内を通過する前記ヘリウムと熱交換する熱交換領域に複数の開口部を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の超電導電磁石装置。
【請求項６】
前記電極は、前記管内の中央にあり、
前記伝熱部材は、前記排気管の外周側から前記中央に向けて突出しており、
前記対流防止材が塞ぐ前記管内の一部は、前記電極と前記伝熱部材との間に位置する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導電磁石装置。
【請求項７】
前記対流防止材は、弾性を有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の超電導電磁石装置。
【請求項８】
前記対流防止材が前記管内の一部を塞いだ場合、前記ヘリウムは前記伝熱部材へと誘導され、
前記対流防止材が前記管内の一部を空けた場合、前記ヘリウムは前記外部へと誘導される
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の超電導電磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導電磁石装置に関し、特に液体ヘリウムで超電導コイルを冷却するＭＲＩ用超電導電磁石装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導磁石装置は、電極を介して超電導コイルに電力を流して強力な磁力を発生させる装置であるが、超電導コイルの電気抵抗をゼロにするために、超電導コイルを液体ヘリウム温度まで冷却する必要がある。超電導コイルを液体ヘリウム温度まで冷却して強力な磁力を発生させるため、従来の超電導電磁石装置は、例えば図１５に示すように、超電導コイル１、通電時に超電導コイル１へ電流を流す電極８、及びこの超電導コイル１を冷却する液体ヘリウム２を収納するＳＵＳ製のクライオスタット３を備える（例えば特許文献１）。【０００３】
冷却に使用された液体ヘリウムが気化した場合、液体時と比較して体積が著しく増加する。そのため従来の超電導磁石装置では、例えば図１５に示すように、気化して気体となったヘリウムガスを外部へと排出するためのヘリウムガス排気管３ａをクライオスタット３が備えている（例えば特許文献１）。【０００４】
クライオスタット３の外部の温度は、クライオスタット３の内部の温度よりも高い。この外部の熱がクライオスタット３の内部に伝わった場合、液体ヘリウムの気化による体積の増加及び内部温度の上昇を引き起こす虜がある。外部の熱によって内部の温度が上昇することを防止するため、従来の超電導磁石装置では、例えば図１５に示すように、クライオスタット３を収納する真空容器４と、この真空容器４の外部から内部へ向かって浸入する熱を吸収する高熱伝導率のアルミニウム製の熱シールド５と、この熱シールド５に吸収された熱をヘリウムガス排気管３ａの内部を通過する気体ヘリウム６に伝える銅製の伝熱部材７とを備える（例えば特許文献１）。このように構成してある超電導電磁石装置では、例えば図１６及び図１７に示すように、伝熱部材７がヘリウムガス排気管３ａと接続してあり、ヘリウムガス排気管３ａの管内における気体ヘリウムの通過方向と交差しており、ヘリウムガス排気管３ａの管内に突出している。気体ヘリウム６は、伝熱部材７とヘリウムガス排気管３ａとの間の下方から上方に通過する。ヘリウムガス排気管３ａ内を通過の際に気体ヘリウム６が伝熱部材７と接触した場合、外部から浸入して熱シールド５によって吸収されてきた熱が伝熱部材７を介して気体ヘリウム６へと伝わり、熱が伝えられた気体ヘリウム６は自然対流によって外部へと輸送される（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９４２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ヘリウムは高価である。そのため、液体ヘリウム２が気化した気体ヘリウム６を大量に排出することは、超電導電磁石装置の維持コスト増大を招く虞がある。例えば、超電導電磁石装置の輸送時には、通常運転時とは異なり、冷凍機を停止することになる。冷凍機が停止した場合、外部から侵入した熱によってヘリウムガス排気管３ａ内の液体ヘリウム２が蒸発する可能性が増大し、超電導電磁石装置の維持コスト増大を招く可能性がある。【０００７】
気体ヘリウム６の排出量を減少させるためには、ヘリウムガス排気管３ａにおける気体ヘリウム６の通過路を小さくする対応が考えられる。しかしながら、何らかの原因によって超電導コイル１の温度が上昇した場合、液体ヘリウム２が蒸発気化してリウムガス排気管３内の圧力が急激に上昇し得る。そのためヘリウムガス排気管３ａにおける気体ヘリウム６の通過路を小さくする構造を使用した場合、気体ヘリウム６の排出が気体ヘリウム６の発生に追いつかず、内圧が上昇して超電導電磁石装置に破損を引き起こすクエンチが生じる虞がある。【０００８】
本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、気体ヘリウムの排出量を減少させて装置維持コスト増大を抑制するだけでなく、万が一クエンチが発生した場合においてもヘリウムガス排気管内の圧力上昇を抑制して装置破損を回避し得る超電導電磁石装置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】
【０００９】
本発明に係る超電導電磁石装置は、電極を介して超電導コイルに電流を流して磁力を発生させる。また超電導電磁石装置は、超電導コイルと超電導コイルを冷却するヘリウムとを内部に収納する真空容器と、真空容器の外部から内部へと伝わる熱を吸収するように構成してある熱シールドと、ヘリウムが所定の通過方向に通過して外部へ排出される排気管と、排気管の管内を通過するヘリウムに対し、熱シールドに吸収された熱を伝達する伝熱部材と、ヘリウムが所定の通過方向に通過することを防止するために、管内の少なくとも一部を被覆可能である対流防止材とを備える。電極は、所定の通過方向に沿って前記管内に配置してある。伝熱部材は、所定の通過方向と交差する交差方向に沿って排気管に接続してある。伝熱部材の一部は、管内に突出してある。対流防止材の一部は、管内に固定してある。対流防止材は、伝熱部材から所定の通過方向に沿って離隔してあり、管内の圧力が所定値を超えない場合に前記管内の少なくとも一部を被覆し、管内の圧力が所定値を超えた場合に前記管内の少なくとも一部を被覆しない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る超電導電磁石装置は、一部が固定されている対流防止材を排気管の通路に配置する。通常は対流防止材で排気管の通路を被覆して排気管の通路を小さくすることで、伝熱部材にヘリウムを集中させるが、クエンチ等の圧力が上昇した場合には対流防止材が排気管の通路を被覆しないように構成する。そのため、気体ヘリウムの排出量を減少させて装置維持コスト増大を抑制するだけでなく、万が一クエンチが発生した場合においても排気管にヘリウムガスが集中することによって排気管内の圧力上昇を抑制して装置破損を回避し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超電導電磁石装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る超電導電磁石装置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る超電導電磁石装置の伝熱部材近傍の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る超電導電磁石装置のＡ−Ａ’断面基準の上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る超電導電磁石装置のＢ−Ｂ’断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る超電導電磁石装置のクエンチ時の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る超電導電磁石装置を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る超電導電磁石装置のＣ−Ｃ’断面基準の上面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る超電導電磁石装置のＤ−Ｄ’断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る超電導電磁石装置のクエンチ時の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る超電導電磁石装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る超電導電磁石装置のＥ−Ｅ’断面基準の上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る超電導電磁石装置のＦ−Ｆ’断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る超電導電磁石装置のクエンチ時の断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る超電導電磁石装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係る超電導電磁石装置のＧ−Ｇ’断面基準の上面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る超電導電磁石装置のＨ−Ｈ’断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態４に係る超電導電磁石装置のクエンチ時の断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係る超電導電磁石装置を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態５に係る超電導電磁石装置のＩ−Ｉ’断面基準の上面図である。
【図２１】本発明の実施の形態５に係る超電導電磁石装置のＪ−Ｊ’断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態５に係る超電導電磁石装置のクエンチ時の断面図である。
【図２３】従来技術の超電導電磁石装置を示す断面図である。
【図２４】従来技術の超電導電磁石装置の伝熱部材近傍の断面図である。
【図２５】従来技術の超電導電磁石装置のＫ−Ｋ’断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願が開示する超電導電磁石装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１
本発明の実施の形態１に係る超電導電磁石装置を図１から図６を用いて説明する。図１は超電導電磁石装置の模式図である。図２及び図３は、超電導電磁石装置の鉛直方向断面図である。図４は、図３中のＡ−Ａ’断面を鉛直方向の上方から下方へ向けて見た上面図である。図５は、図３中のＢ−Ｂ’断面を鉛直方向の上方から下方へ向けて見た上面図である。図６は、クエンチが発生した場合の鉛直方向断面図である。これらの図は、図１５〜１６に示す従来の超電導電磁石の構造に加え、本発明の実施の形態１において特徴的な構成要素の一つである後述のヘリウムガス排気管３ａ、伝熱部材７、及び対流防止材９とそれらの周囲の構造とを示している。
【００１４】
超電導電磁石装置は、図２に示すように、超電導コイル１と、超電導コイル１及びこの超電導コイル１を冷却する液体ヘリウム２を収納したＳＵＳ製のクライオスタット３と、このＳＵＳ製のクライオスタット３が備えるヘリウムガス排気管３ａを覆う真空容器４と、この真空容器４内に外部から浸入した熱を伝える高熱伝導率のアルミニウム製の熱シールド５と、この熱シールド５に伝わった熱をクライオスタット３内部の気体ヘリウム６に熱を伝える銅製の伝熱部材７と、超電導コイル１への通電時に電流を流す電極８とを備える。鉛直方向に延びるヘリウムガス排気管３ａの内部には、軸中心が同一となるように配置された鉛直方向に延びる電極８が、気体ヘリウム６の通過する所定の通過方向に沿って設けてある。つまり電極８は、ヘリウムガス排気管３ａの管内の中心付近に設けてある。
【００１５】
真空容器４は、超電導コイル１と液体ヘリウム２と液体ヘリウム２が蒸発気化した気体ヘリウム６とを収納しており、超電導コイル１を６Ｋ以下に維持するための冷却容器と機能する。出荷時には、真空容器４内の超電導コイル１が液体ヘリウム２で満たされている。
【００１６】
熱シールド５は、真空容器４内に埋設してあり、液体ヘリウム２を貯蔵する真空容器４全体を覆う。熱シールド５はアルミニウム製であり、真空容器４の外部から侵入した熱に依存する真空容器４の放射熱を吸収し、伝熱部材７に伝える。
【００１７】
気体ヘリウム６はヘリウムガス排気管３ａの内部空間を所定の通過方向に流通することになる。伝熱部材７は、気体ヘリウム６の通過方向と交差する交差方向に沿って配置してあり、伝熱部材７の一部がヘリウムガス排気管３ａの内部空間に突出している。伝熱部材７は、熱伝導率が高い高伝導性材料、例えば銅で構成された金属板であり、鉛直方向に延びるヘリウムガス排気管３ａに対して水平方向に交差するように配置してある。また、熱シールド５と伝熱部材７とが接続してある。そのため、伝熱部材７の突出領域に気体ヘリウム６が接触した場合、熱シールド５が吸収して伝熱部材７に伝わった外部からの浸入熱が気体ヘリウム６に対して熱交換され、熱交換された気体ヘリウム６が外部へと排出される。つまり、熱シールド５は伝熱部材７によって冷却される。
【００１８】
超電導電磁石装置は、室内環境に設置してある。超電導コイル１の超電導状態を維持し続けるためには、真空容器４の外部から浸入した熱を効率よく排出する必要がある。そのため超電導電磁石装置は、上記のような構成を用い、アルミニウム製の熱シールド５に外部から侵入した熱が吸収され、熱シールド５に吸収された熱が伝熱部材７へと伝わり、熱が伝わった伝熱部材７に気化した気体ヘリウム６を接触させ、接触によって熱を受け取った気体ヘリウム６をヘリウムガス排気管３ａから外部へと誘導して排出させるようにしてある。つまり超電導電磁石装置は、気体ヘリウム６を冷媒として使用した冷凍機としての機能を有し、外部からの浸入熱が内部の液体ヘリウム２側に伝わることを抑制し、真空容器４内にある超電導コイル１の冷却状態を維持することができる。図３の矢印は、上記のような構成によってもたらされる熱の経路を示す。
【００１９】
液体ヘリウム２が気化してヘリウムガス排気管３ａを通過した気体ヘリウム６は、超電導電磁石装置の内圧を調整するために、気体ヘリウム６の排出口となる圧力弁がクライオスタット３に設けてあり、超電導電磁石装置の外部に対する気体ヘリウム６の排出量を調整することができる。
【００２０】
ヘリウムガス排気管３ａを軸方向、つまり鉛直方向から見た場合、図５に示してあるように、伝熱部材７はヘリウムガス排気管３ａの内側に向かって突出しており、ヘリウムガス排気管３ａ内にある電極８近傍の内壁部分に伝熱部材７の一部が達している。図５では、扇状のヘリウム風路１０が貫通する一例を示しているが、形状は任意に変更することができる。また、電極８近傍の内壁部分に達している伝熱部材７の一部によってヘリウムガス排気管３ａを保持するようにしてもよい。
【００２１】
伝熱部材７がヘリウムガス排気管３ａの内側に突出している部分の上方（ガス排出下流側）、及び下方（ガス排出上流側）には、対流防止材９が配置してある。対流防止材９は、樹脂で構成された厚さ１ｍｍ程度のシートであり、超電導現象の応用製品等において極低温用途に対し使用されている材料である。図３に示す一例では、伝熱部材７に対して３０ｍｍ程度上側でヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定された対流防止材９と、伝熱部材７に対して３０ｍｍ程度下側でヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定された対流防止材９とが取り付けてある。対流防止材９は、弾性を有しており、気体ヘリウム６の風圧により変形可能である。本実施の形態１では伝熱部材７の鉛直方向上下両側に対流防止材９を配置する一例を示しているが、どちらか一方に配置する構成としても良い。
【００２２】
図４に示すように、対流防止材９は、ヘリウムガス排気管３ａ内にある伝熱部材７の全体を被覆するように設置してある。伝熱部材７のヘリウム風路１０は、図５に示すように、図１７で示した従来のヘリウム風路１０と同一の構造としている。
【００２３】
対流防止材９はヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定されているが、その反対側にあるヘリウムガス排気管３ａの外周側壁面との間には少し隙間が空いていてもよい。通常時、わずかに蒸発するヘリウムガスは対流防止材９が設置された部分では外周側壁面付近を通過する（図３）。一方、伝熱部材７が外周側壁面から突出しておりヘリウム風路１０が対流防止材９で被覆されているため、対流防止材９で被覆されていない場合と比較し、伝熱部材７に接触衝突して流れる気体ヘリウム６の量が増加し、気体ヘリウム６の流れが伝熱部材７の突出部に集中するようになる。上下の対流防止材９が存在することによって、下方の対流防止材９を回避して上方に流れた気体ヘリウム６が伝熱部材７の下面に接触衝突し、下面に接触衝突した気体ヘリウム６が伝熱部材７の電極２側にある側面を経てヘリウム風路１０に向かい、ヘリウム風路１０内を通過した後、再び伝熱部材７の上面と接触しながら上方の対流防止材９を回避して外部へ排出される。つまり、直線的に鉛直下方から上方へと気体ヘリウム６が通過することが抑制されるため、気体ヘリウムの排出量を減少させることができる。また、気体ヘリウム６が伝熱部材７と接触する機会が増加することになり、熱交換効率は向上することになる。なお、対流防止材９が伝熱部材７の上方又は下方の一方だけにある場合も、直線的に鉛直下方から上方へと気体ヘリウム６が通過することが抑制されるため、気体ヘリウム６の排出量を減少させることができる。また、対流防止材９が伝熱部材７の上方にある場合は、気体ヘリウム６と伝熱部材７の上面との接触機会を増加させることができ、対流防止材９が伝熱部材７の下方にある場合は、気体ヘリウム６と伝熱部材７の下面との接触衝突機会を増加させることができるため、対流防止材９が伝熱部材７の上方又は下方の一方だけにある場合であっても熱交換効率が向上することになる。
【００２４】
上記のような構造を有する超電導電磁石装置では、伝熱部材７の上下に対流防止材９を設置することによって、外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７に向けて気体ヘリウム６を集中させることができると共に、気体ヘリウム６が伝熱部材７の表面に接触する風路の長さを長くしつつ、温度境界層の厚みを低減することが可能となり、熱交換量を増加させることができる。その結果、熱シールド５を介した真空容器４の温度を従来の真空容器４の温度よりも低く保持できることができ、液体ヘリウム２の消費量を低減することが可能となる。
【００２５】
伝熱部材７を回避してヘリウムガス排気管３ａを通過した気体ヘリウム６は、圧力弁を介して通過してクライオスタット３の外部、つまり超電導電磁石装置の外部に排出される。気体ヘリウム６は自然対流によって排出されるため、１ｍ／ｓ未満で穏やかに流れている。
【００２６】
対流防止材９によってヘリウムガス排気管３ａ内のヘリウム風路１０が小さくなっているため、何らかの原因によってクエンチが発生して急激に大量の気体ヘリウム６が蒸発した場合、超電導電磁石装置の内圧が上昇して破損を引き起こす虞がある。しかしながら、対流防止材９は電極８の近傍にあるヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面で固定されているため、図６に示すように、上昇した内圧によって対流防止材９が鉛直方向上向きに持ち上がることになり、従来程度の風路幅を確保することができる。したがって、万が一クエンチが発生した場合においてもヘリウムガス排気管３ａ内の圧力上昇を抑制し、超電導電磁石装置の破損を回避することができる。
【００２７】
伝熱部材７と対流防止材９との間隔は特に限定されるものではないが、クエンチが発生した場合の持ち上がりを阻害しない程度の間隔が必要である。また、対流防止材９の変形を考慮した適度な間隔を設定すると良い。
【００２８】
実施の形態２
本発明の実施の形態２に係る超電導電磁石装置を図７から図１０を用いて説明する。図７は鉛直方向断面図、図８は図７中のＣ−Ｃ’断面基準の上面図、図９は図７中のＤ−Ｄ’断面、図１０はクエンチ時の鉛直方向断面図をそれぞれ示している。これらの図は図１５や図１６、図１７に示す従来の超電導電磁石の構造に加え、本発明の実施の形態２において特徴的な構成要素の一つである後述のヘリウムガス排気管３ａ、伝熱部材７、及び対流防止材９とそれらの周囲の構造とを示している。実施の形態１と同様の構成については説明を省略する。
【００２９】
超電導電磁石装置は、超電導コイル１、液体ヘリウム２、ヘリウムガス排気管３ａ、真空容器４、熱シールド５、伝熱部材７、電極８と、対流防止材９とを主要な構成要素として備える。
【００３０】
真空容器４は、超電導コイル１を６Ｋ以下に維持するための冷却容器となっており、出荷時には真空容器４内の超電導コイル１が液体ヘリウム２で満たされている。
【００３１】
対流防止材９は、樹脂で構成された厚さ１ｍｍ程度のシートであり、超超電導現象の応用製品等において、極低温用途だけでなく人工衛星といった特殊用途で使用されている材料である。図７に示すように、伝熱部材７に対して３０ｍｍ程度上側でヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定された対流防止材９と、伝熱部材７に対して３０ｍｍ程度下側でヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定された対流防止材９とが取り付けてある。
【００３２】
図８に示すように、対流防止材９は、ヘリウムガス排気管３ａ内にある伝熱部材７の内周側を被覆するように設置している。つまり対流防止材９は、電極８と伝熱部材７との間にあるヘリウムガス排気管３ａの管内の少なくとも一部を被覆可能とするように配置してある。伝熱部材７はヒートシンクであり、伝熱部材７の表面は、図９に示すように櫛形状となっており、従来に比べて放熱面積が大幅に増加している。このヒートシンクは、切り起こしによるフィン部分を有し、フィン部分のみはんだ付け接着あるいは銅の削り出し加工によって製作するものである。
【００３３】
上記のような構造を有する超電導電磁石装置では、図７に示すように、外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７の上下に対流防止材９を設置することによって、気体ヘリウム６を伝熱部材７のヒートシンク領域１１に集中させて熱交換量を増加させることができる。その結果、実施の形態２に係る超電導電磁石装置では、超電導コイル１の温度を従来の超電導磁石装置よりも低く保持できることができ、液体ヘリウム２の消費量を低減することが可能となる。
【００３４】
伝熱部材を回避してヘリウムガス排気管３ａを通過した気体ヘリウム６は、圧力弁を介して通過してクライオスタット３の外部、つまり超電導電磁石装置の外部に排出される。また気体ヘリウム６は、液体の蒸発がエネルギー源であり自然対流によって排出されるため、気体ヘリウム６は１ｍ／ｓ未満で穏やかに流れている。
【００３５】
対流防止材９によってヘリウムガス排気管３ａ内のヘリウム風路１０が小さくなっているため、何らかの原因によってクエンチが発生して急激に大量の気体ヘリウム６が蒸発した場合、超電導電磁石装置の内圧が上昇して破損を引き起こす虞がある。しかしながら、対流防止材９は電極８の近傍にあるヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面で固定されているため、図１０に示すように、上昇した内圧によって対流防止材９が鉛直方向上向きに持ち上がることになり、従来程度の風路幅を確保することができる。したがって、万が一クエンチが発生した場合においてもヘリウムガス排気管３ａ内の圧力上昇を抑制し、超電導電磁石装置の破損を回避することができる。
【００３６】
実施の形態３
本発明の実施の形態３を図１１から図１４を用いて説明する。図１１は鉛直方向断面図、図１２は図１１中のＥ−Ｅ’断面基準の上面図、図１３は図１１中のＦ−Ｆ’断面、図１４はクエンチ時の鉛直方向断面図をそれぞれ示している。これらの図は、図１５や図１６、図１７に示す従来の超電導電磁石装置の構造に加え、本発明の実施の形態３において特徴的な構成要素の一つであるヘリウムガス排気管３ａ、伝熱部材７、及び対流防止材９とそれらの周囲の構造とを示している。
【００３７】
超電導電磁石装置は、超電導コイル１、液体ヘリウム２、ヘリウムガス排気管３ａ、真空容器４、熱シールド５、伝熱部材７、電極８といった従来の構造に加え、対流防止材９を主要構成要素として備える。
【００３８】
真空容器４は、超電導コイル１を６Ｋ以下に維持するための冷却容器となっており、出荷時には真空容器４内の超電導コイル１が液体ヘリウム２で満たされている。
【００３９】
対流防止材９は、樹脂で構成された厚さ１ｍｍ程度のシートであり、超超電導現象の応用製品等において、極低温用途だけでなく人工衛星といった特殊用途で使用されている材料である。図１１に示すように、伝熱部材７に対して３０ｍｍ程度上側でヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定された対流防止材９と、伝熱部材７に対して３０ｍｍ程度下側でヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定された対流防止材９とが取り付けてある。
【００４０】
図１２に示すように、対流防止材９は、ヘリウムガス排気管３ａ内にある伝熱部材７の内周側を被覆するように設置している。図１３に示すように、伝熱部材７は表面に複数の開口部を有する構造となっており、開口部がない伝熱部材７と比較して放熱面積が大幅に増加する構造となっている。これらの開口部は、銅の削り出し加工によって製作するものである。
【００４１】
上記のような構造を有する超電導電磁石装置では、図１１に示すように、外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７の上下に対流防止材９を設置することによって、気体ヘリウム６を伝熱部材７の熱交換領域１２に集中させて熱交換量を増加させることができる。その結果、実施の形態３に係る超電導電磁石装置では、超電導コイル１の温度を従来の超電導電磁石装置より低く保持できることができ、液体ヘリウム２の消費量を低減することが可能となる。
【００４２】
伝熱部材７を回避してヘリウムガス排気管３ａを通過した気体ヘリウム６は、圧力弁を介して通過してクライオスタット３の外部、つまり超電導電磁石装置の外部に排出される。気体ヘリウム６は、液体の蒸発がエネルギー源である自然対流によって排出されるため、１ｍ／ｓ未満で穏やかに流れている。
【００４３】
対流防止材９によってヘリウムガス排気管３ａ内のヘリウム風路１０が小さくなっているため、何らかの原因によってクエンチが発生して急激に大量の気体ヘリウム６が蒸発した場合、超電導電磁石装置の内圧が上昇して破損を引き起こす虞がある。しかしながら、対流防止材９は電極８の近傍にあるヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面で固定されているため、図１４に示すように、上昇した内圧によって対流防止材９が鉛直方向上向きに持ち上がることになり、従来程度の風路幅を確保することができる。したがって、万が一クエンチが発生した場合においてもヘリウムガス排気管３ａ内の圧力上昇を抑制し、超電導電磁石装置の破損を回避することができる。
【００４４】
実施の形態４
本発明の実施の形態４に係る超電導電磁石装置を図１５から図１８を用いて説明する。図１５は鉛直方向断面図、図１６は図１５中のＧ−Ｇ’断面基準の上面図、図１７は図１５中のＨ−Ｈ’断面、図１８はクエンチ時の鉛直方向断面図をそれぞれ示している。これらの図は図２３や図２４、図２５に示す従来の超電導電磁石の構造に加え、本発明の実施の形態４において特徴的な構成要素の一つである後述のヘリウムガス排気管３ａ、伝熱部材７、及び対流防止材９とそれらの周囲の構造とを示している。実施の形態１と同様の構成については説明を省略する。
【００４５】
実施の形態４に係る超電導電磁石装置は、超電導コイル１、液体ヘリウム２、ヘリウムガス排気管３ａ、真空容器４、熱シールド５、伝熱部材７、電極８と、対流防止材９とを主要な構成要素として備える。
【００４６】
真空容器４は、超電導コイル１を６Ｋ以下に維持するための冷却容器となっており、出荷時には真空容器４内の超電導コイル１が液体ヘリウム２で満たされている。
【００４７】
対流防止材９は、樹脂で構成された厚さ１ｍｍ程度のシートであり、超超電導現象の応用製品等において、極低温用途だけでなく人工衛星といった特殊用途で使用されている材料である。図１５に示すように、伝熱部材７に対して上側端面でヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定された対流防止材９と、伝熱部材７に対して下側端面でヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定された対流防止材９とが取り付けてある。
【００４８】
図１６に示すように、対流防止材９は、ヘリウムガス排気管３ａ内にある伝熱部材７の内周側を被覆するように設置している。つまり対流防止材９は、電極８と伝熱部材７との間にあるヘリウムガス排気管３ａの管内の少なくとも一部を被覆可能とするように配置してある。伝熱部材７はヒートシンクであり、伝熱部材７の表面は、１７に示すように櫛形状となっており、従来に比べて放熱面積が大幅に増加している。このヒートシンクは、切り起こしによるフィン部分を有し、フィン部分のみはんだ付け接着あるいは銅の削り出し加工によって製作するものである。
【００４９】
上記のような構造を有する超電導電磁石装置では、図１５に示すように、外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７の上下に対流防止材９を設置することによって、気体ヘリウム６を伝熱部材７のヒートシンク領域１１に集中させて熱交換量を増加させることができる。その結果、実施の形態４に係る超電導電磁石装置では、超電導コイル１の温度を従来の超電導磁石装置よりも低く保持できることができ、液体ヘリウム２の消費量を低減することが可能となる。
【００５０】
伝熱部材を回避してヘリウムガス排気管３ａを通過した気体ヘリウム６は、圧力弁を介し通過してクライオスタット３の外部、つまり超電導電磁石装置の外部に排出される。また気体ヘリウム６は、エネルギー源として液体の蒸発力を用いた自然対流によって排出されるため、気体ヘリウム６は１ｍ／ｓ未満で穏やかに流れている。
【００５１】
対流防止材９によってヘリウムガス排気管３ａ内のヘリウム風路１０が小さくなっているため、何らかの原因によってクエンチが発生して急激に大量の気体ヘリウム６が蒸発した場合、超電導電磁石装置の内圧が上昇して破損を引き起こす虞がある。しかしながら、対流防止材９は電極８の近傍にあるヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面で固定されているため、図１８に示すように、上昇した内圧によって対流防止材９が鉛直方向上向きに持ち上がることになり、従来程度の風路幅を確保することができる。したがって、万が一クエンチが発生した場合においてもヘリウムガス排気管３ａ内の圧力上昇を抑制し、超電導電磁石装置の破損を回避することができる。
【００５２】
実施の形態５
本発明の実施の形態５に係る超電導電磁石装置を図１９から図２２を用いて説明する。図１９は鉛直方向断面図、図２０は図１９中のＩ−Ｉ’断面基準の上面図、図２１は図１９中のＪ−Ｊ’断面、図１８はクエンチ時の鉛直方向断面図をそれぞれ示している。これらの図は図１９や図２０、図２１に示す従来の超電導電磁石の構造に加え、本発明の実施の形態５において特徴的な構成要素の一つである後述のヘリウムガス排気管３、伝熱部材７、及び対流防止材９とそれらの周囲の構造とを示している。実施の形態１と同様の構成については説明を省略する。
【００５３】
実施の形態５に係る超電導電磁石装置は、超電導コイル１、液体ヘリウム２、ヘリウムガス排気管３ａ、真空容器４、熱シールド５、伝熱部材７、電極８と、対流防止材９とを主要な構成要素として備える。
【００５４】
真空容器４は、超電導コイル１を６Ｋ以下に維持するための冷却容器となっており、出荷時には真空容器４内の超電導コイル１が液体ヘリウム２で満たされている。
【００５５】
対流防止材９は、樹脂で構成された厚さ１ｍｍ程度のシートであり、超超電導現象の応用製品等において、極低温用途だけでなく人工衛星といった特殊用途で使用されている材料である。図１９に示すように、伝熱部材７の上側端面で伝熱部材７の内周側壁面に固定された対流防止材９と、伝熱部材７の下側端面で伝熱部材７の内周側壁面に固定された対流防止材９とが取り付けてある。
【００５６】
図２０に示すように、対流防止材９は、ヘリウムガス排気管３ａ内にある伝熱部材７の内周側を被覆するように設置している。つまり対流防止材９は、電極８と伝熱部材７との間にあるヘリウムガス排気管３ａの管内の少なくとも一部を被覆可能とするように配置してある。伝熱部材７はヒートシンクであり、伝熱部材７の表面は、１７に示すように櫛形状となっており、従来に比べて放熱面積が大幅に増加している。このヒートシンクは、切り起こしによるフィン部分を有し、フィン部分のみはんだ付け接着あるいは銅の削り出し加工によって製作するものである。
【００５７】
上記のような構造を有する超電導電磁石装置では、図１９に示すように、外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７の上下に対流防止材９を設置することによって、気体ヘリウム６を伝熱部材７のヒートシンク領域１１に集中させて熱交換量を増加させることができる。その結果、実施の形態５に係る超電導電磁石装置では、超電導コイル１の温度を従来の超電導磁石装置よりも低く保持できることができ、液体ヘリウム２の消費量を低減することが可能となる。
【００５８】
伝熱部材を回避してヘリウムガス排気管３ａを通過した気体ヘリウム６は、圧力弁を介して通過してクライオスタット３の外部、つまり超電導電磁石装置の外部に排出される。また気体ヘリウム６は、液体の蒸発がエネルギー源であり自然対流によって排出されるため、気体ヘリウム６は１ｍ／ｓ未満で穏やかに流れている。
【００５９】
対流防止材９によってヘリウムガス排気管３ａ内のヘリウム風路１０が小さくなっているため、何らかの原因によってクエンチが発生して急激に大量の気体ヘリウム６が蒸発した場合、超電導電磁石装置の内圧が上昇して破損を引き起こす虞がある。しかしながら、対流防止材９は電極８の近傍にあるヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面で固定されているため、図２２に示すように、上昇した内圧によって対流防止材９が鉛直方向上向きに持ち上がることになり、従来程度の風路幅を確保することができる。したがって、万が一クエンチが発生した場合においてもヘリウムガス排気管３ａ内の圧力上昇を抑制し、超電導電磁石装置の破損を回避することができる。
【００６０】
本発明は、以上のように説明し且つ記述した特定の詳細内容及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。当業者によって容易に導き出すことができる更なる変形例及び効果も本発明に含まれる。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  コイル、２  液体ヘリウム、３  クラリオスタット、３ａ  ヘリウムガス排気管、４  真空容器、５  熱シールド、６  気体ヘリウム、７  伝熱部材、８  電極、９  対流防止材、１０  ヘリウム風路、１１  ヒートシンク領域、１２  熱交換領域、Ａ１  ヘリウムの流れ、Ａ２  熱の流れ
【図１】
2017047164.tif 000003
【図２】
2017047164.tif 000004
【図３】
2017047164.tif 000005
【図４】
2017047164.tif 000006
【図５】
2017047164.tif 000007
【図６】
2017047164.tif 000008
【図７】
2017047164.tif 000009
【図８】
2017047164.tif 000010
【図９】
2017047164.tif 000011
【図１０】
2017047164.tif 000012
【図１１】
2017047164.tif 000013
【図１２】
2017047164.tif 000014
【図１３】
2017047164.tif 000015
【図１４】
2017047164.tif 000016
【図１５】
2017047164.tif 000017
【図１６】
2017047164.tif 000018
【図１７】
2017047164.tif 000019
【図１８】
2017047164.tif 000020
【図１９】
2017047164.tif 000021
【図２０】
2017047164.tif 000022
【図２１】
2017047164.tif 000023
【図２２】
2017047164.tif 000024
【図２３】
2017047164.tif 000025
【図２４】
2017047164.tif 000026
【図２５】
2017047164.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月6日(2017.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルに電流を流して磁力を発生させる超電導電磁石装置であって、
前記超電導コイルと前記超電導コイルを冷却するヘリウムとを内部に収納する真空容器と、
前記内部から前記真空容器の外部へと前記ヘリウムが排出される排気管と、
前記排気管の管内に部分的に取り付けられており、前記管内の一部を塞ぐ対流防止材と、
前記真空容器の外部から前記内部へと伝わる熱を吸収する熱シールドと、
前記管内に突出しており、前記熱シールドに吸収された熱を前記管内を通過する前記ヘリウムに伝達する伝熱部材とを備え、
前記対流防止材は、前記管内の圧力変化に基づいて前記管内の前記一部を空け、
前記超電導電磁石装置は、前記超電導コイルに前記電流を流す電極を前記管内に備え、
前記電極は、前記管内の中央にあり、
前記伝熱部材は、前記排気管の外周側から前記中央に向けて突出しており、
前記対流防止材が塞ぐ前記管内の前記一部は、前記電極と前記伝熱部材との間に位置する、超電導電磁石装置。
【請求項２】
前記伝熱部材は、フィンを有する櫛形状のヒートシンクを備える、請求項１に記載の超電導電磁石装置。
【請求項３】
前記伝熱部材は、前記管内を通過する前記ヘリウムと熱交換する熱交換領域に複数の開口部を備える、請求項１または２に記載の超電導電磁石装置。
【請求項４】
前記対流防止材は、弾性を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導電磁石装置。
【請求項５】
前記対流防止材が前記管内の前記一部を塞いだ場合、前記ヘリウムは前記伝熱部材へと誘導され、
前記対流防止材が前記管内の前記一部を空けた場合、前記ヘリウムは前記外部へと誘導される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の超電導電磁石装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
超電導電磁石装置は、電極を介して超電導コイルに電力を流して強力な磁力を発生させる装置であるが、超電導コイルの電気抵抗をゼロにするために、超電導コイルを液体ヘリウム温度まで冷却する必要がある。超電導コイルを液体ヘリウム温度まで冷却して強力な磁力を発生させるため、従来の超電導電磁石装置は、超電導コイル、通電時に超電導コイルへ電流を流す電極、及びこの超電導コイルを冷却する液体ヘリウムを収納するステンレス鋼製のクライオスタットを備える（例えば特許文献１）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
冷却に使用された液体ヘリウムが気化した場合、液体時と比較して体積が著しく増加する。そのため従来の超電導電磁石装置では、気化して気体となった気体ヘリウムを外部へと排出するための気体ヘリウム排気管をクライオスタットが備えている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
クライオスタットの外部の温度は、クライオスタットの内部の温度よりも高い。この外部の熱がクライオスタットの内部に伝わった場合、液体ヘリウムの気化による体積の増加及び内部温度の上昇を引き起こす虜がある。外部の熱によって内部の温度が上昇することを防止するため、特許文献１の超電導電磁石装置では、クライオスタットを収納する真空容器と、この真空容器の外部から内部へ向かって浸入する熱を吸収する高熱伝導率のアルミニウム製の熱シールドと、この熱シールドに吸収された熱を気体ヘリウム排気管の内部を通過する気体ヘリウムに伝える銅製の伝熱部材とを備える。このように構成してある超電導電磁石装置では、伝熱部材が気体ヘリウム排気管と接続してあり、気体ヘリウム排気管の管内における気体ヘリウムの通過方向と交差しており、気体ヘリウム排気管の管内に突出している。気体ヘリウムは、伝熱部材と気体ヘリウム排気管との間の下方から上方に通過する。気体ヘリウム排気管内を通過の際に気体ヘリウムが伝熱部材と接触した場合、外部から浸入して熱シールドによって吸収されてきた熱が伝熱部材を介して気体ヘリウムへと伝わり、熱が伝えられた気体ヘリウムは自然対流によって外部へと輸送される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
クライオスタット３の外部の温度は、クライオスタット３の内部の温度よりも高い。この外部の熱がクライオスタット３の内部に伝わった場合、液体ヘリウムの気化による体積の増加及び内部温度の上昇を引き起こす虜がある。外部の熱によって内部の温度が上昇することを防止するため、従来の超電導電磁石装置では、図１５に示すように、クライオスタット３を収納する真空容器４と、この真空容器４の外部から内部へ向かって浸入する熱を吸収する高熱伝導率のアルミニウム製の熱シールド５と、この熱シールド５に吸収された熱を気体ヘリウム排気管１３の内部を通過する気体ヘリウム６に伝える銅製の伝熱部材７とを備える。また、図１６及び図１７に示すように、伝熱部材７が気体ヘリウム排気管１３と接続してあり、気体ヘリウム排気管１３の管内における気体ヘリウムの通過方向と交差しており、気体ヘリウム排気管１３の管内に突出している。気体ヘリウム６は、伝熱部材７と気体ヘリウム排気管１３との間の下方から上方に通過する。気体ヘリウム排気管１３内を通過の際に気体ヘリウム６が伝熱部材７と接触した場合、外部から浸入して熱シールド５によって吸収されてきた熱が伝熱部材７を介して気体ヘリウム６へと伝わり、熱が伝えられた気体ヘリウム６は自然対流によって外部へと輸送される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
上記のような構造を有する超電導電磁石装置では、図７に示すように、外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７の上下に通過防止材９を設置することによって、気体ヘリウム６を伝熱部材７のヒートシンク領域１１に集中させて熱交換量を増加させることができる。その結果、実施の形態２に係る超電導電磁石装置では、超電導コイル１の温度を従来の超電導電磁石装置よりも低く保持できることができ、液体ヘリウム２の消費量を低減することが可能となる。気体ヘリウム排気管１３内部を軸方向（通過方向）から見た場合に通過防止材９は、伝熱部材７のフィン部分の少なくとも一部を塞いでいない。このため、通常使用時の気体ヘリウム６はフィン部分を通過でき、通過防止材９と伝熱部材７とが近接してもよく、接していてもよい。
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月28日(2017.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
超電導電磁石装置は、電極を介して超電導コイルに電力を流して強力な磁力を発生させる装置であるが、超電導コイルの電気抵抗をゼロにするために、超電導コイルを液体ヘリウム温度まで冷却する必要がある。超電導コイルを液体ヘリウム温度まで冷却して強力な磁力を発生させるため、従来の超電導電磁石装置は、例えば図１５に示すように、超電導コイル１、通電時に超電導コイル１へ電流を流す電極８、及びこの超電導コイル１を冷却する液体ヘリウム２を収納するＳＵＳ製のクライオスタット３を備える（例えば特許文献１）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
冷却に使用された液体ヘリウムが気化した場合、液体時と比較して体積が著しく増加する。そのため従来の超電導電磁石装置では、例えば図１５に示すように、気化して気体となったヘリウムガスを外部へと排出するためのヘリウムガス排気管３ａをクライオスタット３が備えている（例えば特許文献１）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
クライオスタット３の外部の温度は、クライオスタット３の内部の温度よりも高い。この外部の熱がクライオスタット３の内部に伝わった場合、液体ヘリウムの気化による体積の増加及び内部温度の上昇を引き起こす虜がある。外部の熱によって内部の温度が上昇することを防止するため、従来の超電導電磁石装置では、例えば図１５に示すように、クライオスタット３を収納する真空容器４と、この真空容器４の外部から内部へ向かって浸入する熱を吸収する高熱伝導率のアルミニウム製の熱シールド５と、この熱シールド５に吸収された熱をヘリウムガス排気管３ａの内部を通過する気体ヘリウム６に伝える銅製の伝熱部材７とを備える（例えば特許文献１）。このように構成してある超電導電磁石装置では、例えば図１６及び図１７に示すように、伝熱部材７がヘリウムガス排気管３ａと接続してあり、ヘリウムガス排気管３ａの管内における気体ヘリウムの通過方向と交差しており、ヘリウムガス排気管３ａの管内に突出している。気体ヘリウム６は、伝熱部材７とヘリウムガス排気管３ａとの間の下方から上方に通過する。ヘリウムガス排気管３ａ内を通過の際に気体ヘリウム６が伝熱部材７と接触した場合、外部から浸入して熱シールド５によって吸収されてきた熱が伝熱部材７を介して気体ヘリウム６へと伝わり、熱が伝えられた気体ヘリウム６は自然対流によって外部へと輸送される（例えば特許文献１）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
対流防止材９はヘリウムガス排気管３ａの内周側壁面に固定されているが、その反対側にあるヘリウムガス排気管３ａの外周側壁面との間には少し隙間が空いていてもよい。通常時、わずかに蒸発するヘリウムガスは対流防止材９が設置された部分では外周側壁面付近を通過する（図３）。一方、伝熱部材７が外周側壁面から突出しておりヘリウム風路１０が対流防止材９で被覆されているため、対流防止材９で被覆されていない場合と比較し、伝熱部材７に接触衝突して流れる気体ヘリウム６の量が増加し、気体ヘリウム６の流れが伝熱部材７の突出部に集中するようになる。上下の対流防止材９が存在することによって、下方の対流防止材９を回避して上方に流れた気体ヘリウム６が伝熱部材７の下面に接触衝突し、下面に接触衝突した気体ヘリウム６が伝熱部材７の電極２側にある側面を経てヘリウム風路１０に向かい、ヘリウム風路１０内を通過した後、再び伝熱部材７の上面と接触しながら上方の対流防止材９を回避して外部へ排出される。つまり、直線的に鉛直下方から上方へと気体ヘリウム６が通過することが抑制されるため、気体ヘリウムの排出量を減少させることができる。また、気体ヘリウム６が伝熱部材７と接触する機会が増加することになり、熱交換効率は向上することになる。なお、対流防止材９が伝熱部材７の上方又は下方の一方だけにある場合も、直線的に鉛直下方から上方へと気体ヘリウム６が通過することが抑制されるため、気体ヘリウム６の排出量を減少させることができる。また、対流防止材９が伝熱部材７の上方にある場合は、気体ヘリウム６と伝熱部材７の上面との接触機会を増加させることができ、対流防止材９が伝熱部材７の下方にある場合は、気体ヘリウム６と伝熱部材７の下面との接触衝突機会を増加させることができるため、対流防止材９が伝熱部材７の上方又は下方の一方だけにある場合であっても熱交換効率が向上することになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
上記のような構造を有する超電導電磁石装置では、図７に示すように、外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７の上下に対流防止材９を設置することによって、気体ヘリウム６を伝熱部材７のヒートシンク領域１１に集中させて熱交換量を増加させることができる。その結果、実施の形態２に係る超電導電磁石装置では、超電導コイル１の温度を従来の超電導電磁石装置よりも低く保持できることができ、液体ヘリウム２の消費量を低減することが可能となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
実施の形態３
本発明の実施の形態３を図１１から図１４を用いて説明する。図１１は鉛直方向断面図、図１２は図１１中のＥ−Ｅ’断面基準の上面図、図１３は図１１中のＦ−Ｆ’断面、図１４はクエンチ時の鉛直方向断面図をそれぞれ示している。これらの図は、図１５や図１６、図１７に示す従来の超電導電磁石装置の構造に加え、本発明の実施の形態３において特徴的な構成要素の一つであるヘリウムガス排気管３ａ、伝熱部材７、及び対流防止材９とそれらの周囲の構造とを示している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
上記のような構造を有する超電導電磁石装置では、図１５に示すように、外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７の上下に対流防止材９を設置することによって、気体ヘリウム６を伝熱部材７のヒートシンク領域１１に集中させて熱交換量を増加させることができる。その結果、実施の形態４に係る超電導電磁石装置では、超電導コイル１の温度を従来の超電導電磁石装置よりも低く保持できることができ、液体ヘリウム２の消費量を低減することが可能となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
上記のような構造を有する超電導電磁石装置では、図１９に示すように、外部から浸入した熱を気体ヘリウム６に伝える伝熱部材７の上下に対流防止材９を設置することによって、気体ヘリウム６を伝熱部材７のヒートシンク領域１１に集中させて熱交換量を増加させることができる。その結果、実施の形態５に係る超電導電磁石装置では、超電導コイル１の温度を従来の超電導電磁石装置よりも低く保持できることができ、液体ヘリウム２の消費量を低減することが可能となる。
【国際調査報告】
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