(57)【要約】【課題】低温容器の外部の常温部から内部の極低温部までの配線数を減らし、また配線材料を選択することにより、極低温部に侵入する熱量を全体として低減し消費冷媒量を減少させた経済的な超電導電磁石装置を得る。【解決手段】冷媒を充填した低温容器内に超電導コイルおよび液面計を収納した超電導電磁石２個を上下に所定の間隔で配置した超電導電磁石装置において、それぞれの液面計は電流源に接続された電流端子と電圧計に接続された電圧端子を備え、上部低温容器用液面計の電流端子の−極と下部低温容器用液面計の電流端子の＋極とを直列接続し、上部低温容器用液面計の電圧端子の−極と下部低温容器用液面計の電圧端子の＋極とを共通接続したもの。【選択図】        図１
2005005574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を充填した低温容器内に超電導コイルおよび液面計を収納した超電導電磁石を、上下に２個所定の間隔で配置した超電導電磁石装置において、それぞれの液面計は電流源に接続された電流端子と電圧計に接続された電圧端子を備え、前記上部低温容器用液面計の電流端子の−極と下部低温容器用液面計の電流端子の＋極とを直列接続し、上部低温容器用液面計の電圧端子の−極と下部低温容器用液面計の電圧端子の＋極とを共通接続したことを特徴とする超電導電磁石装置。
【請求項２】
冷媒を充填した低温容器内に超電導コイルおよび少なくとも２個の液面計を収納した超電導電磁石装置において、それぞれの液面計は電流源に接続された電流端子と電圧計に接続された電圧端子を備え、一方の液面計の−極電流端子と他方の液面計の−極電流端子とを共通接続し、一方の液面計の−極電圧端子と他方の液面計の−極電圧端子とを共通接続したことを特徴とする超電導電磁石装置。
【請求項３】
上記請求項１あるいは請求項２の超電導電磁石装置において、前記電流源に接続される電流通電線及び前記電圧計に接続される電圧測定線の材料にリン脱酸銅を使用したことを特徴とする超電導電磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超電導電磁石装置に関し、特に超電導電磁石の液面計測装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、医療用の断層撮像装置（ＭＲＩ装置）の静磁場発生源として使用される超電導電磁石装置においては、超電導電磁石を冷却している液体ヘリウムや液体窒素等の冷媒液面を計測する液面計測装置が必要である。
【０００３】
この液面計測装置として、例えば液体ヘリウム液面計と呼ばれるものが使用されている。図４はこの液体ヘリウム液面計の構成を示す概略図であり、液体ヘリウム１の沸点に近い温度で超電導特性を示す超伝導線２が液面高さ検出素子として使用され、この超伝導線２の両端には電圧端子が設けられ、電圧計３が接続されている。
また、超伝導線２の両端部には電流端子が設けられ、超伝導線２の上部電流端子側には超伝導線２を加熱するヒータ４が接続され、ヒータ４は電流源５を介して超伝導線２の下部電流端子に接続されている。
【０００４】
このような液体ヘリウム液面計においては、電流源５から超伝導線２とヒータ４に電流を流すと、超伝導線２の内、液体ヘリウム１の液面から下部は超電導状態であるが、液面から上部は温度が上がり常伝導状態となって超伝導線２に抵抗が発生する。この抵抗によって発生する電圧を電圧計３で検出し、超伝導線２の常伝導部分の電気抵抗を測定することにより、液体ヘリウムの液面高さを測定することができる。
【０００５】
図５は上記液体ヘリウム液面計を開放型超電導電磁石装置に適用した状態を示す断面模式図である。開放型超電導電磁石装置とは、上下に二個の超電導電磁石を所定の間隔で対抗配置したもので、広い開口部を有し、患者の開放感や検査技師の患者へのアクセス性を必要とするＭＲＩ装置用電磁石に特に普及しているタイプのものである。
【０００６】
図５において、上部真空断熱容器６と下部真空断熱容器７が所定の間隔で上下に対向配置され真空容器連結管８で連結されている。上部真空断熱容器６内には上部低温容器９が、また下部真空断熱容器７には下部低温容器１０がそれぞれ収容され、上部低温容器９と下部低温容器１０とは低温連結管１１で連結されている。
更に、上部低温容器９内には上部超電導コイル１２と上部低温容器用液面計１３とが収容されており、また下部低温容器１０内には下部超電導コイル１４と下部低温容器用液面計１５とがそれぞれ収容されている。
【０００７】
最後に、上記上部低温容器用液面計１３と下部低温容器用液面計１４の＋極とー極両端にはそれぞれ電流通電線１６を介して電流源１７が接続されており、更に電圧測定線１８を介して電圧計１９が接続されている。
従来の開放型超電導電磁石装置は上述のように構成されていたため、一つの液面計に対して必要とする線の数量は４本、合計８本必要としていた。
【０００８】
一方、図６は従来の水平型円筒ソレノイド型超電導電磁石装置に上記液体ヘリウム液面計を２系統適用した状態を示す断面模式図である。
通常、液体ヘリウム液面計には、熱入力を小さくし同一液面変化で大きな抵抗変化をもたらすために、非常に細い超電導線２（図４）が使用されており、万一断線事故等の異常が発生した場合には液面測定が出来なくなるため、液面計を２系統設置する場合が多い。
【０００９】
図中、液体ヘリウム１を収容した低温容器２１内に、円筒ソレノイド型超電導コイル２２及び２系統の液面計２３，２４が浸漬されている。
図５と同一符号は相当部分を示しており、液面計２３，２４は図４に示したものと同一構造である。この場合も一つの液面計に対して必要とする線の数量は４本、合計８本必要としていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように液面計設置に不可欠な電流通電線１６や電圧測定線１８を介して低温容器の外部の常温部から内部の極低温部に侵入する熱量は少なくなく、このため液体ヘリウムの消費量が増加するという問題があった。
この発明は上記問題を解決するためになされたもので、低温容器の外部の常温部から内部の極低温部までの配線数を減らし、また配線材料を選択することにより、極低温部に侵入する熱量を全体として低減し、消費冷媒量を減少させた経済的な超電導電磁石装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷媒を充填した低温容器内に超電導コイルおよび液面計を収納した超電導電磁石２個を上下に所定の間隔で配置した超電導電磁石装置において、それぞれの液面計は電流源に接続された電流端子と電圧計に接続された電圧端子を備え、上部低温容器用液面計の電流端子の−極と下部低温容器用液面計の電流端子の＋極とを直列接続し、上部低温容器用液面計の電圧端子の−極と下部低温容器用液面計の電圧端子の＋極とを共通接続したことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明はまた、冷媒を充填した低温容器内に超電導コイルおよび少なくとも２個の液面計を収納した超電導電磁石装置において、それぞれの液面計は電流源に接続された電流端子と電圧計に接続された電圧端子を備え、一方の液面計の−極電流端子と他方の液面計の−極電流端子とを共通接続し、一方の液面計の−極電圧端子と他方の液面計の−極電圧端子とを共通接続したことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明は更に上述した超電導電磁石装置において、前記電流源に接続される電流通電線及び前記電圧計に接続される電圧測定線の材料にリン脱酸銅を使用したことを特徴とするものである。
【００１４】
実施の形態１．
次に本発明の実施の形態について図に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態１を示しており、上記した図５の従来装置に対応する開放型超電導電磁石装置に適用した状態を示す断面模式図である。
図中、図５と同一符号は同一または相当部分を示している。図５と異なる点は上部低温容器用液面計１３及び下部低温容器用液面計１５の電流源１７及び電圧計１９への接続配線のみである。
【００１５】
すなわち、上部低温容器用液面計１３の電流端子の−極と下部低温容器用液面計１５の電流端子の＋極を直列接続し、更に上部低温容器用液面計１３の電圧端子の−極と下部低温容器用液面計１５の電圧端子の＋極を共通接続したものである。
こうすることにより、２本の電流通電線１６で電流源１７から上下の液面計１３，１５に同時に通電することができ、また、３本の電圧測定線１８で上下液面計１３，１５それぞれの電圧測定が可能となり、必要とされる線数を合計５本とすることができる。
【００１６】
上述のように実施の形態１によれば、上下に２個の超電導電磁石を所定の間隔で対抗配置した開放型超電導電磁石装置であっても、上部低温容器用液面計１３及び下部低温容器用液面計１５の電流源１７及び電圧計１９への接続配線を、従来の８本から５本に減少させることが出来、低温容器の外部常温部から内部低温部へ侵入する熱量を低減させることが出来る。
【００１７】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２を示しており、従来の図６に対応する水平型円筒ソレノイド型超電導電磁石装置に適用した状態を示す断面模式図である。
図中、図６と同一符号は同一または相当部分を示している。図６と異なる点は低温容器用液面計２３及び２４の電流源１７及び電圧計１９との接続配線のみである。
すなわち、一方の低温容器用液面計２３の−極電流端子と他方の低温容器用液面計２４の−極電流端子とを共通接続し、更に一方の低温容器用液面計２３の−極電圧端子と他方の低温容器用液面計２４の−極電圧端子とを共通接続したものである。
【００１８】
こうすることにより、３本の電流通電線１６で電流源１７、１７から２つの液面計２３，２４にそれぞれ通電することができ、また、３本の電圧測定線１８で液面計２３，２４それぞれの電圧測定が可能となり、必要とされる線数を合計６本とすることができる。
【００１９】
上述のように実施の形態２によれば、液体ヘリウム液面計を２系統適用した超電導電磁石装置であっても、低温容器用液面計２３及び２４の電流源１７及び電圧計１９への接続配線を、従来の８本から６本に減少させることが出来、低温容器の外部常温部から内部低温部へ侵入する熱量を低減させることが出来る。
なお、本実施形態は３本以上の液面計が設置されている場合も同様に適用できるものである。
【００２０】
実施の形態３．
実施の形態３は、電流通電線１６及び電圧測定線１８に使用される材料を改善することにより熱量侵入を抑制するものである。
すなわち、電流通電線１６及び電圧測定線１８には、従来、液面測定を正確に行うため電気抵抗の少ない銅線が使用されているが、銅線は熱伝導率が高いため常温部からの熱侵入量が大きい。
【００２１】
実施の形態３はこの銅線の材料としてリン脱酸銅を使用したものである。リン脱酸銅は３００Ｋ（ケルビン）と６Ｋ（ケルビン）の温度差における熱侵入量が電気銅を１とした場合、０．２７５と電気銅の１／３以下となる性質があるため、熱侵入量の低減に大いに効果がある。
図３は電気銅とリン脱酸銅の３００Ｋと６Ｋの温度差における熱侵入量の比を示す図表である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、低温容器の外部の常温部から内部の極低温部までの配線数を減らすことにより、液面計を通して極低温部に侵入する熱量を全体として低減し、消費冷媒量を減少させた経済的な超電導電磁石装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す液体ヘリウム液面計を開放型超電導電磁石装置に適用した状態を示す断面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態２を示す液体ヘリウム液面計を水平型円筒ソレノイド型超電導電磁石装置に適用した状態を示す断面模式図である。
【図３】電気銅とリン脱酸銅の３００Ｋと６Ｋの温度差における熱侵入量の比を示す図表である。
【図４】液体ヘリウム液面計の構成を示す概略図である。
【図５】図４の液体ヘリウム液面計を開放型超電導電磁石装置に適用した従来の状態を示す断面模式図である。
【図６】図４の液体ヘリウム液面計を水平型円筒ソレノイド型超電導電磁石装置に２系統適用した従来の状態を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１  液体ヘリウム、２  超電導線、９  上部低温容器、１０  下部低温容器、２２  超電導コイル、１３  上部低温容器用液面計、１５  下部低温容器用液面計、１６  電流通電線、１７  電流源、１８  電圧測定線、１９  電圧計、２１低温容器、２３，２４  液面計。
【図１】
2005005574.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005005574.tif 000006
【図５】
2005005574.tif 000007
【図６】
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