(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルと、
前記超電導コイルを液状の冷媒に浸漬した状態で収容する冷媒容器と、
前記冷媒容器の周りを囲む輻射シールドと、
前記超電導コイル、前記冷媒容器および前記輻射シールドを収容する真空容器と、
前記冷媒容器の内部および前記輻射シールドを冷却する冷凍機と、
前記真空容器の外側から前記冷媒容器に接続され、気化した前記冷媒の流路となる第１排気管と、
前記真空容器の外側で前記第１排気管の末端に接続され、前記冷媒容器内の圧力が第１設定値以上になると開く第１放圧弁と、
前記第１排気管に設けられ、前記第１排気管を加熱するヒータと、
前記第１排気管に設けられ、前記第１排気管の内部における氷結の発生により生ずる変化を検知する検知器とを備え、
前記検知器は、前記第１排気管の内側に配置された１対の端子を有し、
前記変化は、前記１対の端子間の電位差の変化である、超電導マグネット。
【請求項２】
超電導コイルと、
前記超電導コイルを液状の冷媒に浸漬した状態で収容する冷媒容器と、
前記冷媒容器の周りを囲む輻射シールドと、
前記超電導コイル、前記冷媒容器および前記輻射シールドを収容する真空容器と、
前記冷媒容器の内部および前記輻射シールドを冷却する冷凍機と、
前記真空容器の外側から前記冷媒容器に接続され、気化した前記冷媒の流路となる第１排気管と、
前記真空容器の外側で前記第１排気管の末端に接続され、前記冷媒容器内の圧力が第１設定値以上になると開く第１放圧弁と、
前記第１排気管に設けられ、前記第１排気管を加熱するヒータと、
前記第１排気管に設けられ、前記第１排気管の内部における氷結の発生により生ずる変化を検知する検知器と、
前記真空容器の外側から前記冷媒容器の内側まで貫通して気化した前記冷媒の流路となる第２排気管と、
前記真空容器の外側で前記第２排気管の末端に接続され、前記冷媒容器内の圧力が前記第１設定値より高い第２設定値以上になると開く第２放圧弁とを備え、
前記第２排気管の冷媒容器側は、前記第１排気管に間隔を置いて前記第１排気管の内側に位置し、
前記第２排気管の前記冷媒容器側とは反対側は、前記第１排気管を貫通して前記真空容器の外側に延在し、
前記第１排気管および前記第２排気管の各々は、導電性部材で構成され、
前記第２排気管が前記第１排気管を貫通している貫通部において、前記第１排気管と前記第２排気管とは電気的に絶縁されており、
前記検知器は、前記第１排気管および前記第２排気管にそれぞれ１つの端子が電気的に接続された１対の端子を有し、
前記変化は、前記１対の端子間の電位差の変化である、超電導マグネット。
【請求項３】
超電導コイルと、
前記超電導コイルを液状の冷媒に浸漬した状態で収容する冷媒容器と、
前記冷媒容器の周りを囲む輻射シールドと、
前記超電導コイル、前記冷媒容器および前記輻射シールドを収容する真空容器と、
前記冷媒容器の内部および前記輻射シールドを冷却する冷凍機と、
前記真空容器の外側から前記冷媒容器に接続され、気化した前記冷媒の流路となる第１排気管と、
前記真空容器の外側で前記第１排気管の末端に接続され、前記冷媒容器内の圧力が第１設定値以上になると開く第１放圧弁と、
前記第１排気管に設けられ、前記第１排気管を加熱するヒータと、
前記第１排気管に設けられ、前記第１排気管の内部における氷結の発生により生ずる変化を前記第１排気管が閉塞していない状態において検知する検知器とを備える、超電導マグネット。
【請求項４】
前記ヒータおよび前記検知器の各々に電気的に接続された制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記検知器が前記変化を検知して出力する信号を入力されている間、前記ヒータを稼働させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
【請求項５】
前記ヒータが、前記第１排気管の内周面に沿って設けられている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超電導マグネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導マグネットに関し、特に、冷媒に浸漬されて冷却される超電導コイルを備える超電導マグネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導マグネットの構成を開示した先行文献として、特開２００５-３１０８１１号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された超電導マグネットは、超電導コイルを収容すると共に超電導コイルを臨界点以下に冷却するための液化した冷媒を収容したコイル容器と、コイル容器を内包してコイル容器を外側から真空断熱する真空容器と、一端部がコイル容器内に連通し、他端部が真空容器の外側に位置する排気管とを備え、排気管の真空容器の内側に配管された部分の少なくとも１箇所に、排気管を加熱する加熱手段が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５-３１０８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された超電導マグネットにおいては、排気管の閉塞による排気管内の圧力上昇を検知し、排気管内の圧力が設定値以上になると、ヒータに通電して排気管を加熱している。このように、閉塞するまで氷結が進行した排気管を加熱して氷結部を融解させる場合、比較的長い加熱時間が必要となる。この加熱時間中に、クエンチまたは真空破壊が発生した場合、超電導マグネットの使用を中断しなければならない。【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、排気管が閉塞することを抑制できる超電導マグネット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】
【０００６】
本発明に基づく超電導マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルを液状の冷媒に浸漬した状態で収容する冷媒容器と、冷媒容器の周りを囲む輻射シールドと、超電導コイル、冷媒容器および輻射シールドを収容する真空容器と、冷媒容器の内部および輻射シールドを冷却する冷凍機と、真空容器の外側から冷媒容器に接続され、気化した上記冷媒の流路となる第１排気管と、真空容器の外側で第１排気管の末端に接続され、冷媒容器内の圧力が第１設定値以上になると開く第１放圧弁と、第１排気管に設けられ、第１排気管を加熱するヒータと、第１排気管に設けられ、第１排気管の内部における氷結の発生により生ずる変化を検知する検知器とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検知器によって、排気管の内部における氷結の発生により生ずる変化を検知することができるため、排気管が閉塞する前にヒータにより排気管を加熱して、排気管が閉塞することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態３に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態４に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態に係る超電導マグネットについて図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。以下の実施形態においては、円筒型の超電導マグネットについて説明するが、必ずしも円筒型の超電導マグネットに限定されるものではなく、開放型の超電導マグネットにも本発明を適用できる。
【００１０】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。なお、図１においては、超電導マグネット１００の上側の断面のみ図示している。また、図１においては、簡単のため、各構成を簡略化して示している。
【００１１】
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る超電導マグネット１００においては、最も外側に、中空円筒状の真空容器１１０が配置されている。真空容器１１０は、真空容器１１０の内側と外側とを真空断熱するために、たとえば、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの非磁性材料から構成されている。真空容器１１０の内部は、真空になるように図示しない減圧装置により減圧されている。
【００１２】
真空容器１１０の内部には、真空容器１１０と略相似形の中空円筒状の輻射シールド１２０が配置されている。輻射シールド１２０は、たとえば、アルミニウムなどの光の反射率の高い非磁性材料から構成されている。輻射シールド１２０の表面には、図示しない多層断熱材(スーパーインシュレーション)が貼り付けられている。
【００１３】
輻射シールド１２０の内部には、輻射シールド１２０と略相似形の中空円筒状の冷媒容器１３０が配置されている。輻射シールド１２０は、冷媒容器１３０の周りを囲んで、冷媒容器１３０と真空容器１１０との間を断熱する機能を有している。冷媒容器１３０は、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの非磁性材料から構成されている。
【００１４】
冷媒容器１３０の内部には、超電導コイル１４０が収容されている。超電導コイル１４０は、巻枠としても機能する冷媒容器１３０の底部に巻き回されている。冷媒容器１３０の内部には、液状の冷媒である液体ヘリウム１５１が充填されている。超電導コイル１４０は、液体ヘリウム１５１中に浸漬されて冷却されている。超電導コイル１４０は、たとえば、銅からなるマトリクスの中心部にニオブチタン合金を埋め込んで形成された超電導線が巻き回されて構成されている。
【００１５】
このように、真空容器１１０は、超電導コイル１４０、冷媒容器１３０および輻射シールド１２０を収容している。
【００１６】
超電導マグネット１００は、冷媒容器１３０の内部および輻射シールド１２０を冷却する冷凍機１５０をさらに備えている。冷凍機１５０としては、２段の冷凍ステージを有するギフォード・マクマホン型冷凍機またはパルスチューブ冷凍機を用いることができる。
【００１７】
冷凍機１５０は、真空容器１１０から冷媒容器１３０まで繋がるように設けられたシリンダ１１２内に挿入されている。冷凍機１５０の第１冷凍ステージは、シリンダ１１２に設けられたサーマルアンカ１２２を通じて、輻射シールド１２０と間接的に接触している。冷凍機１５０の第２冷凍ステージは、冷媒容器１３０の内部の上部に位置して、気化したヘリウムガス１５２を再液化する。
【００１８】
冷凍機１５０の第１冷凍ステージの外周面とシリンダ１１２の内周面との間には第１空間が形成されている。冷凍機１５０の第２冷凍ステージの外周面とシリンダ１１２の内周面との間には第２空間が形成されている。第１空間と第２空間とは、図示しない通路を通じて互いに連通している。
【００１９】
超電導マグネット１００は、真空容器１１０の外側から冷媒容器１３０の内側まで貫通してヘリウムガス１５２の流路となる第１排気管１６０をさらに備えている。第１排気管１６０の先端部は、冷媒容器１３０に接続されている。第１排気管１６０は、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの非磁性材料から構成されている。
【００２０】
第１排気管１６０は、真空容器１１０に固定されている。また、第１排気管１６０は、サーマルアンカ１２１を通じて、輻射シールド１２０と間接的に接触している。第１排気管１６０の先端部は、超電導コイル１４０と略同一の４Ｋ程度まで冷却されている。真空容器１１０の外側は、室温である３００Ｋ程度の温度になっている。
【００２１】
超電導マグネット１００は、真空容器１１０の外側で第１排気管１６０の末端に接続され、冷媒容器１３０内の圧力が第１設定値以上になると開く第１放圧弁１６１をさらに備えている。第１放圧弁１６１としては、たとえば、逆止弁または電磁弁などを用いることができる。第１設定値としては、たとえば、１０００Ｐａである。
【００２２】
超電導マグネット１００は、第１排気管１６０に設けられ、第１排気管１６０を加熱する第１ヒータ１７０をさらに備えている。第１ヒータ１７０は、抵抗加熱ヒータであり、真空容器１１０の内部に位置する部分の第１排気管１６０の内周面に沿って設けられている。第１ヒータ１７０は、網目状、シート状、または、ワイヤ状に形成されている。
【００２３】
本実施形態においては、超電導マグネット１００は、シリンダ１１２に設けられ、シリンダ１１２を加熱する第２ヒータ１７１をさらに備えている。第２ヒータ１７１は、抵抗加熱ヒータであり、シリンダ１１２の内周面または冷凍機１５０の外周面に沿って設けられている。第２ヒータ１７１は、上記の第１空間内および第２空間内の各々に配置されている。第２ヒータ１７１は、網目状、シート状、または、ワイヤ状に形成されている。なお、第２ヒータ１７１は、必ずしも設けられていなくてもよく、第２空間内のみに設けられていてもよい。
【００２４】
超電導マグネット１００は、第１排気管１６０に設けられ、第１排気管１６０の内部における氷結の発生により生ずる変化を検知する第１検知器１８０をさらに備えている。本実施形態においては、第１検知器１８０は、第１排気管１６０の内側に配置されている。
【００２５】
第１検知器１８０は、図示しない１対の端子を有し、第１排気管１６０の内部における氷結の発生により生ずる、１対の端子間の電位差の変化を検知する。具体的には、第１検知器１８０は、第１排気管１６０の内部において発生した氷結部が１対の端子に付着して端子間を短絡させた際の、１対の端子間の電位差の減少を検知する。
【００２６】
本実施形態においては、第１検知器１８０は、温度が低いために氷結が発生しやすい第１排気管１６０の先端部の近傍に配置されている。ただし、第１検知器１８０の配置は、上記に限られず、たとえば、輻射シールド１２０のサーマルアンカ１２１と接触している部分の第１排気管１６０の内側に第１検知器１８０が配置されていてもよい。サーマルアンカ１２１と接触している部分の第１排気管１６０の内側は、図示していないが部分的に狭くなっており氷結が発生しやすい箇所である。また、第１検知器１８０は真空容器１１０の外側に配置され、第１検知器１８０の１対の端子のみ第１排気管１６０の内側に配置されていてもよい。
【００２７】
本実施形態においては、超電導マグネット１００は、シリンダ１１２に設けられ、シリンダ１１２の内部における氷結の発生により生ずる変化を検知する第２検知器１８１をさらに備えている。第２検知器１８１は、シリンダ１１２の内側に配置されている。
【００２８】
第２検知器１８１は、図示しない１対の端子を有し、シリンダ１１２の内部における氷結の発生により生ずる、１対の端子間の電位差の変化を検知する。具体的には、第２検知器１８１は、シリンダ１１２の内部において発生した氷結部が１対の端子に付着して端子間を短絡させた際の、１対の端子間の電位差の減少を検知する。なお、第２検知器１８１は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【００２９】
超電導マグネット１００は、第１ヒータ１７０、第２ヒータ１７１、第１検知器１８０および第２検知器１８１の各々に電気的に接続された制御部１９０をさらに備えている。制御部１９０は、真空容器１１０の外側に配置されている。制御部１９０と第１ヒータ１７０とは、第１配線１９１により電気的に接続されている。制御部１９０と第１検知器１８０とは、第２配線１９２により電気的に接続されている。制御部１９０と第２ヒータ１７１とは、第３配線１９３により電気的に接続されている。制御部１９０と第２検知器１８１とは、第４配線１９４により電気的に接続されている。図１においては、簡単のため、第３配線１９３および第４配線１９４の各々の一部を図示していない。
【００３０】
制御部１９０には、第１検知器１８０および第２検知器１８１の各々の出力信号が入力される。制御部１９０は、第１検知器１８０が１対の端子間の電位差の減少を検知して出力する信号を入力されている間、第１ヒータ１７０を稼働させる。制御部１９０は、第２検知器１８１が１対の端子間の電位差の減少を検知して出力する信号を入力されている間、第２ヒータ１７１を稼働させる。
【００３１】
ここで、超電導マグネット１００の動作について説明する。
仮に、冷媒容器１３０内の圧力が１０００Ｐａ以上になった場合、第１放圧弁１６１が開放してヘリウムガス１５２が第１外部配管１６２に放出される。冷媒容器１３０内の圧力が１０００Ｐａより低くなると第１放圧弁１６１は閉じるが、第１放圧弁１６１が閉じるまでの間に第１外部配管１６２から第１排気管１６０内に空気が侵入することがある。
【００３２】
第１排気管１６０内に侵入した空気の水分は、冷却されて第１排気管１６０の内部において氷結する。この氷結部が第１検知器１８０の１対の端子に付着して端子間を短絡させると、１対の端子間の電位差が減少する。１対の端子間の電位差の減少を検知した第１検知器１８０は、出力信号を制御部１９０に入力する。
【００３３】
制御部１９０は、第１検知器１８０から出力信号が入力されている間、第１ヒータ１７０を稼働させて第１排気管１６０の内部の氷結部を融解させる。氷結部が融解して生じた水は、冷媒容器１３０の内部に落下する。これにより、端子間の短絡が解消し、１対の端子間の電位差が復旧する。その結果、第１検知器１８０の信号の出力が停止する。制御部１９０は、第１検知器１８０からの出力信号の入力が停止したことにより、第１ヒータ１７０の稼働を停止する。
【００３４】
本実施形態に係る超電導マグネット１００は、上記のように、第１排気管１６０の内部において発生した氷結部を、氷結が進行して第１排気管１６０を閉塞させる前に融解させることができる。よって、第１排気管１６０が閉塞することを抑制できる。
【００３５】
上記のように第１排気管１６０内に侵入した空気の水分が、上記の第１空間および第２空間にて氷結することがある。この場合、冷凍機１５０の冷却効率が低下する。第２空間の内部にて生じた氷結部が第２検知器１８１の１対の端子に付着して端子間を短絡させると、１対の端子間の電位差が減少する。１対の端子間の電位差の減少を検知した第２検知器１８１は、出力信号を制御部１９０に入力する。
【００３６】
制御部１９０は、第２検知器１８１から出力信号が入力されている間、第２ヒータ１７１を稼働させて第１空間の内部および第２空間の内部の氷結部を融解させる。氷結部が融解して生じた水は、冷媒容器１３０の内部に落下する。これにより、端子間の短絡が解消し、１対の端子間の電位差が復旧する。その結果、第２検知器１８１の信号の出力が停止する。制御部１９０は、第２検知器１８１からの出力信号の入力が停止したことにより、第２ヒータ１７１の稼働を停止する。
【００３７】
本実施形態に係る超電導マグネット１００は、上記のように、第１空間の内部および第２空間の内部において発生した氷結部を、氷結が進行して第１空間および第２空間を閉塞させる前に融解させることができる。よって、第１空間および第２空間の各々が閉塞することを抑制できる。これにより、冷凍機１５０の冷却効率を維持することができる。
【００３８】
本実施形態に係る超電導マグネット１００においては、第１ヒータ１７０は、第１排気管１６０の内部に配置されているが、これに限られず、たとえば、真空容器１１０の内部に位置する部分の第１排気管１６０の外周面に沿って配置されていてもよい。ただし、この場合は、第１排気管１６０を通じて氷結部を加熱することになるため、第１ヒータ１７０を第１排気管１６０の内部に配置した方が、氷結部を効率よく加熱することができる。
【００３９】
第２ヒータ１７１は、シリンダ１１２の内部に配置されているが、これに限られず、たとえば、シリンダ１１２の外周面に沿って配置されていてもよい。ただし、この場合は、シリンダ１１２を通じて氷結部を加熱することになるため、第２ヒータ１７１をシリンダ１１２の内部に配置した方が、氷結部を効率よく加熱することができる。
【００４０】
本実施形態に係る超電導マグネット１００においては、第１検知器１８０および第２検知器１８１の各々は、１対の端子間の電位差の変化を検知していたが、これに限られず、たとえば、空気中に含まれる水または窒素の熱伝導度とヘリウムガスの熱伝導度の違いによる熱伝導度の変化を検知してもよい。また、第１検知器１８０および第２検知器１８１の各々として、たとえば、米国ニューアピオニクス社製のアイスセンサー(無人航空機用Ｍｏｄｅｌ  ９７３２−ＵＡＶ)を用いて、水分または窒素成分を検知してもよい。
【００４１】
以下、本発明の実施形態２に係る超電導マグネットについて説明する。なお、本実施形態に係る超電導マグネット２００は、第１排気管１６０とシリンダ１１２とを接続する接続配管２６０が設けられている点のみ実施形態１に係る超電導マグネット１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００４２】
(実施形態２)
図２は、本発明の実施形態２に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。なお、図２においては、超電導マグネット２００の上側の断面のみ図示している。また、図２においては、簡単のため、各構成を簡略化して示している。
【００４３】
図１に示すように、本発明の実施形態２に係る超電導マグネット２００においては、第１排気管１６０とシリンダ１１２とが、接続配管２６０によって互いに接続されている。第１排気管１６０の内部とシリンダ１１２の内部とが、接続配管２６０を通じて互いに連通している。
【００４４】
本実施形態に係る超電導マグネット２００において、第１放圧弁１６１が開放してヘリウムガス１５２が第１外部配管１６２に放出される場合、ヘリウムガス１５２の一部は、シリンダ１１２、接続配管２６０および第１排気管１６０の各々の内部を順に通過する。このとき、仮に、冷凍機１５０が停止している場合、シリンダ１１２の内部を通過するヘリウムガス１５２によって冷凍機１５０を冷却することができるため、冷凍機１５０を通じて熱が冷媒容器１３０内に侵入することを抑制できる。これにより、液体ヘリウム１５１がさらに気化することを抑制できる。
【００４５】
以下、本発明の実施形態３に係る超電導マグネットについて説明する。なお、本実施形態に係る超電導マグネット３００は、第２排気管３６０が設けられている点が主に実施形態１に係る超電導マグネット１００と異なるため、実施形態１に係る超電導マグネット１００と同様である構成については同一の符号を付してその説明を繰り返さない。
【００４６】
(実施形態３)
図３は、本発明の実施形態３に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。なお、図３においては、超電導マグネット３００の上側の断面のみ図示している。また、図３においては、簡単のため、各構成を簡略化して示している。
【００４７】
図３に示すように、本発明の実施形態３に係る超電導マグネット３００は、真空容器１１０の外側から冷媒容器１３０の内側まで貫通してヘリウムガス１５２の流路となる第２排気管３６０をさらに備えている。第２排気管３６０は、第１排気管１６０と並ぶように設けられている。第２排気管３６０の先端部は、冷媒容器１３０に接続されている。第２排気管３６０は、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの非磁性材料から構成されている。
【００４８】
第２排気管３６０は、真空容器１１０に固定されている。また、第２排気管３６０は、サーマルアンカ３２１を通じて、輻射シールド１２０と間接的に接触している。第２排気管３６０の先端部は、超電導コイル１４０と略同一の４Ｋ程度まで冷却されている。
【００４９】
超電導マグネット３００は、真空容器１１０の外側で第２排気管３６０の末端に接続され、冷媒容器１３０内の圧力が第１設定値より高い第２設定値以上になると開く第２放圧弁３６１をさらに備えている。第２放圧弁３６１としては、たとえば、逆止弁または電磁弁などを用いることができる。第２設定値としては、たとえば、２０００Ｐａである。第２放圧弁３６１および第２排気管３６０は、第１放圧弁１６１が動作しない異常時に備えて設けられている。
【００５０】
超電導マグネット３００は、第２排気管３６０に設けられ、第２排気管３６０を加熱する第３ヒータ３７０をさらに備えている。第３ヒータ３７０は、抵抗加熱ヒータであり、真空容器１１０の内部に位置する部分の第２排気管３６０の内周面に沿って設けられている。第３ヒータ３７０は、網目状、シート状、または、ワイヤ状に形成されている。
【００５１】
超電導マグネット３００は、第２排気管３６０に設けられ、第２排気管３６０の内部における氷結の発生により生ずる変化を検知する第３検知器３８０をさらに備えている。本実施形態においては、第３検知器３８０は、第２排気管３６０の内側に配置されている。
【００５２】
第３検知器３８０は、図示しない１対の端子を有し、第２排気管３６０の内部における氷結の発生により生ずる、１対の端子間の電位差の変化を検知する。具体的には、第３検知器３８０は、第２排気管３６０の内部において発生した氷結部が１対の端子に付着して端子間を短絡させた際の、１対の端子間の電位差の減少を検知する。
【００５３】
本実施形態においては、第３検知器３８０は、温度が低いために氷結が発生しやすい第２排気管３６０の先端部の近傍に配置されている。ただし、第３検知器３８０の配置は、上記に限られず、たとえば、輻射シールド１２０のサーマルアンカ１２１と接触している部分の第２排気管３６０の内側に第３検知器３８０が配置されていてもよい。サーマルアンカ１２１と接触している部分の第２排気管３６０の内側は、図示していないが部分的に狭くなっており氷結が発生しやすい箇所である。また、第３検知器３８０は真空容器１１０の外側に配置され、第３検知器３８０の１対の端子のみ第２排気管３６０の内側に配置されていてもよい。
【００５４】
制御部１９０は、第５配線３９１により第３ヒータ３７０と電気的に接続されている。制御部１９０は、第６配線３９２により第３検知器３８０と電気的に接続されている。制御部１９０には、第３検知器３８０の出力信号が入力される。制御部１９０は、第３検知器３８０が１対の端子間の電位差の減少を検知して出力する信号を入力されている間、第３ヒータ３７０を稼働させる。
【００５５】
本実施形態に係る超電導マグネット３００は、第２排気管３６０の内部において発生した氷結部を、氷結が進行して第２排気管３６０を閉塞させる前に融解させることができる。よって、第２排気管３６０が閉塞することを抑制できる。
【００５６】
以下、本発明の実施形態４に係る超電導マグネットについて説明する。なお、本実施形態に係る超電導マグネット４００は、第１排気管の構造および検知器の構成が主に実施形態３に係る超電導マグネット３００と異なるため、実施形態３に係る超電導マグネット３００と同様である構成については同一の符号を付してその説明を繰り返さない。
【００５７】
(実施形態４)
図４は、本発明の実施形態４に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。なお、図４においては、超電導マグネット４００の上側の断面のみ図示している。また、図４においては、簡単のため、各構成を簡略化して示している。
【００５８】
図４に示すように、本発明の実施形態４に係る超電導マグネット４００においては、第２排気管３６０の冷媒容器１３０側は、第１排気管４６０に間隔を置いて第１排気管４６０の内側に位置している。第２排気管３６０の冷媒容器１３０側とは反対側は、第１排気管４６０を貫通して真空容器１１０の外側に延在している。第１排気管４６０の末端に、第１放圧弁１６１が接続されている。
【００５９】
第１排気管４６０および第２排気管３６０の各々は、導電性部材で構成されている。第２排気管３６０は、第１排気管４６０に設けられた電気絶縁性を有する環状の固定部材４６１に挿通された状態で固定されている。これにより、第２排気管３６０が第１排気管４６０を貫通している貫通部において、第１排気管４６０と第２排気管３６０とは電気的に絶縁されている。
【００６０】
本実施形態においては、第１ヒータ１７０は、真空容器１１０の内部に位置する部分の第１排気管１６０の内周面かつ第２排気管３６０の外周面に沿って設けられている。
【００６１】
超電導マグネット４００は、第１排気管４６０および第２排気管３６０にそれぞれ１つの端子が電気的に接続された１対の端子を有する第４検知器４８０をさらに備える。第４検知器４８０は、真空容器１１０の外側に配置されている。
【００６２】
第４検知器４８０の第１端子４８１が、真空容器１１０の外側に位置する部分の第１排気管４６０に電気的に接続されている。第４検知器４８０の第２端子４８２が、真空容器１１０および第１排気管４６０の外側に位置する部分の第２排気管３６０に電気的に接続されている。第４検知器４８０は、第７配線４８３によって制御部１９０に電気的に接続されている。
【００６３】
第４検知器４８０は、第１排気管４６０の内部における氷結の発生により生ずる、第１端子４８１と第２端子４８２との間の電位差の変化を検知する。具体的には、第４検知器４８０は、第１排気管４６０の内部において発生した氷結部が、第１排気管４６０の内周面と第２排気管３６０の外周面との間を橋渡しするように付着して、第１排気管４６０と第２排気管３６０とを短絡させた際の、第１端子４８１と第２端子４８２との間の電位差の減少を検知する。
【００６４】
制御部１９０は、第４検知器４８０が第１端子４８１と第２端子４８２との間の電位差の減少を検知して出力する信号を入力されている間、第１ヒータ１７０を稼働させる。
【００６５】
本実施形態に係る超電導マグネット４００は、第１排気管４６０の内部において発生した氷結部を、氷結が進行して第１排気管４６０を閉塞させる前に融解させることができる。よって、第１排気管４６０が閉塞することを抑制できる。
【００６６】
さらに、第１ヒータ１７０を稼働させることにより、第２排気管３６０を通じて第２排気管３６０の内部において発生した氷結部を融解させることができるため、実施形態３に係る第３ヒータ３７０を削減しつつ、第２排気管３６０が閉塞することを抑制できる。
【００６７】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１００，２００，３００，４００  超電導マグネット、１１０  真空容器、４６１  固定部材、１１２  シリンダ、１２０  輻射シールド、１２１，１２２，３２１  サーマルアンカ、１３０  冷媒容器、１４０  超電導コイル、１５０  冷凍機、１５１  液体ヘリウム、１５２  ヘリウムガス、１６０，４６０  第１排気管、１６１，３６１  放圧弁、１６２  第１外部配管、１７０  第１ヒータ、１７１  第２ヒータ、１８０  第１検知器、１８１  第２検知器、１９０  制御部、１９１  第１配線、１９２  第２配線、１９３  第３配線、１９４  第４配線、２６０  接続配管、３６０  第２排気管、３６２  第２外部配管、３７０  第３ヒータ、３８０  第３検知器、３９１  第５配線、３９２  第６配線、４８０  第４検知器、４８１  第１端子、４８２  第２端子、４８３  第７配線。
【要約】
超電導マグネットは、超電導コイル(１４０)と、超電導コイル(１４０)を液状の冷媒(１５１)に浸漬した状態で収容する冷媒容器(１３０)と、冷媒容器(１３０)の周りを囲む輻射シールド(１２０)と、超電導コイル(１４０)、冷媒容器(１３０)および輻射シールド(１２０)を収容する真空容器(１１０)と、冷媒容器(１３０)の内部および輻射シールド(１２０)を冷却する冷凍機(１５０)と、真空容器(１１０)の外側から冷媒容器(１３０)に接続され、気化した冷媒(１５２)の流路となる第１排気管(１６０)と、真空容器(１１０)の外側で第１排気管(１６０)の末端に接続され、冷媒容器(１３０)内の圧力が第１設定値以上になると開く第１放圧弁(１６１)と、第１排気管(１６０)に設けられ、第１排気管(１６０)を加熱するヒータ(１７０)と、第１排気管(１６０)に設けられ、第１排気管(１６０)の内部における氷結の発生により生ずる変化を検知する検知器(１８０)とを備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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