(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に端子を有し、かつ、屈曲が可能な屈曲部を１つ以上有する筒状部材と、
前記筒状部材の内部に設けられ、一端が外部電源と接続でき、他端が前記端子と電気的に接続されている可撓性導電線と、
前記筒状部材の外周において、軸方向に摺動自在に設けられている筒状の摺動部材と、
前記屈曲部よりも前記端子側において前記筒状部材から径方向に突出するように設けられている突出部材と、
を備え、
前記摺動部材が前記屈曲部外周よりも前記端子側に移動することを制限することを特徴とする超電導磁石用電流リード。
【請求項２】
前記屈曲部が、関節継手構造であることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石用電流リード。
【請求項３】
前記屈曲部が、可撓性継手構造であることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石用電流リード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久電流タイプの超電導磁石を励磁・消磁するために用いる超電導磁石用電流リードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高分解能ＮＭＲやＭＲＩに使用する超電導磁石は永久電流モードで使用されることは周知の事実である。このような永久電流モード状態とする際、１００Ａを超えるような大電流を超電導コイルに流すために、外部電源と超電導磁石との間に例えばケーブルや電流リードなどが必要となる。一般的にこの電流リードは直線状の棒になっており、液体ヘリウム中の超電導磁石と真空容器の開口部とをつないで電流を流す機構となっている。また、励磁・消磁の作業終了後は超電導磁石への熱侵入量低減のためにこの電流リードを引き抜くことができる構造となっている。
【０００３】
上述の電流リードを抜き差しするための開口部は通常、超電導磁石の上部に位置する。したがって、設置環境や超電導磁石自体の大きさによって異なりはするが、超電導磁石の高さが天井近い高さになってしまうことがあり、電流リードを差し込めない場合が生じていた。
【０００４】
このような状況を避けるため、例えば下記特許文献１に示すような超電動磁石を含む装置がある。この装置では、超電動磁石とクライオスタット（液体ヘリウム槽や真空断熱槽などを含む容器）外部との間にガイドを設け、これに沿って柔軟性リードを内部に捻り込む構造となっている。
【特許文献１】特開２０００−４８６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般にクライオスタットは、高価なヘリウムの蒸発量を低減するために極めて熱侵入が少なくなるように設計されている。しかし、特許文献１の構成の装置では、通常存在しないガイドが取り外しできない状態で設けられているため、ガイドのないものに比べクライオスタットへの入熱量が増加し、ヘリウム槽内のヘリウム蒸発量の増加につながるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、熱侵入によるヘリウム蒸発量を増加させることなく、天井に近い高さにおいても超電導磁石への電気的接続のための上部開口部からの挿入が可能な超電導磁石用電流リード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及び効果】
【０００７】
本発明に係る超電導磁石用電流リードは、一端に端子を有し、かつ、屈曲が可能な屈曲部を１つ以上有する筒状部材と、前記筒状部材の内部に設けられ、一端が外部電源と接続でき、他端が前記端子と電気的に接続されている可撓性導電線と、前記筒状部材の外周において、軸方向に摺動自在に設けられている筒状の摺動部材と、前記屈曲部よりも前記端子側において前記筒状部材から径方向に突出するように設けられている突出部材と、を備え、前記摺動部材が前記屈曲部外周よりも前記端子側に移動することを制限することを特徴とする。
【０００８】
この超電導磁石用電流リードによれば、熱侵入によるヘリウム蒸発量を増加させることなく、天井近い高さにおいても超電導磁石への電気的接続のための上部開口部からの挿入が可能である。さらに、筒状部材の屈曲部が直線状態になった際、この状態を固定することができ、また、補強することができる。
【０００９】
また、本発明に係る超電導磁石用電流リードは、前記屈曲部が関節継手構造であることが好ましい。この構造により確実に筒状部材を屈曲させることが可能である。
【００１０】
また、本発明に係る超電導磁石用電流リードは、前記屈曲部が可撓性継手構造であることが好ましい。この構造により確実に筒状部材を屈曲させることが可能であるとともに、様々な方向に曲がるので、開口部への挿入を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る超電導磁石用電流リードの実施形態について、図を用いて説明する。なお、図１は、本発明の第１実施形態に係る超電導磁石用電流リードを用いた超電導磁石装置の部分断面図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係る超電導磁石用電流リード及びその動作を説明するための概略図である。
【００１４】
超電導磁石装置１は、超電導磁石５を収容する液体ヘリウム槽２、電流リード接続部３、真空断熱槽１２などを主要な構成部とする一般的な超電導磁石装置である。本発明の第１実施形態に係る超電導磁石用電流リード４は、略Ｌ字状筒部材４ａ、直線状筒部材４ｂ、ピン端子４ｃ、導電線４ｄ、継合部４ｅを主要な構成部とする。
【００１５】
図１において、液体ヘリウム槽２は、その内部に超電導磁石５と液体ヘリウム６とを収容している。液体ヘリウム６は、超電導磁石５を冷却するためのものであり、超電導磁石５を極低温に保持している。
【００１６】
真空断熱槽１２は、液体ヘリウム槽２を囲むように配置されている。ここで、真空断熱槽１２は、隙間なく密閉して構成されており、真空断熱槽１２の内部は、予め真空ポンプによって吸引され、真空状態が維持されている。したがって、真空断熱槽１２と液体ヘリウム槽２との間に真空層２０が形成されることとなる。真空層２０は断熱作用を有するため、超電導磁石装置１の外部から、真空断熱槽１２に囲まれた液体ヘリウム槽２への熱の侵入を低減することができる。
【００１７】
電流リード接続部３は、天板３ａと底板３ｂと側壁３ｃとを備え、超電導磁石用電流リード４を設置することが可能であり、熱伝導性が低く、磁性のない絶縁性の材料からなる箱状構造物である。また、電流リード接続部３は、真空断熱槽１２の頂点部を貫通し、さらに液体ヘリウム槽２の頂点部をも貫通しているような状態で配置構成されている。なお、図１における電流リード接続部３の側壁３ｃの外側と、液体ヘリウム槽２及び真空断熱槽１２との接続部分は、気密性が保持できるように溶接接合されている。
【００１８】
天板３ａは、超電導磁石用電流リード４を挿入可能な孔を有している。底板３ｂには、超電導磁石用電流リード４のピン端子４ｃを電気的に接続可能な筒状のソケット端子７と、このソケット端子７を底板３ｂ内側（超電導磁石装置１外部側）において固定保持し、かつ、超電導磁石５と電気的に接続されているリード９を底板３ｂ外側（超電導磁石装置１内部側）において固定保持する固定保持具８とが設けられている。なお、天板３ａの孔の直下にソケット端子７が設けられており、超電導磁石用電流リード４を天板３ａの孔から鉛直方向に下ろせば、ピン端子４ｃをソケット端子７に嵌合させることができるようになっている。また、天板３ａは、超電導磁石用電流リード４を孔から鉛直方向にまっすぐ下ろしやすくするガイドの役割を持たせるために、２０ｍｍ程度以上の厚みを有していることが好ましい。
【００１９】
ソケット端子７は、固定保持具８で底板３ｂに固定することができるような板部材が側面に設けられている。固定保持具８は、ボルトやナットからなっており、このうちボルトが図示しないシール部材を介して底板３ｂを貫通し、ナットによってソケット端子７に設けられた板部材を挟みこんでソケット端子７を固定している。また、このソケット端子７、その側面に設けられた板部材、及び固定保持具８は、リード９に電流を流すために電気的導通性材料であることが必要であり、電気良導性金属からなるものであることが好ましい。
【００２０】
次に、図２を用いて超電導磁石用電流リード４について説明する。超電導磁石用電流リード４は、略Ｌ字状筒部材４ａと直線状筒部材４ｂとの一端同士が関節継手構造（いわゆるジョイント構造）を有しており、図２に示すように２次元平面上において継手部分の継合部４ｅを中心として所定角度回転自在なものである。これら略Ｌ字状筒部材４ａ及び直線状筒部材４ｂは、磁性のない金属材料（ＳＵＳ、銅、アルミニウムなど）又はガラス繊維強化プラスチックなどであることが好ましい。ピン端子４ｃ及び導電線４ｄは、銅などの電気良導性金属からなる。導電線４ｄは、ケーブルなどを介して外部電源と電気的に接続されている。
【００２１】
ここで、超電導磁石用電流リード４の作用について説明する。例えば、超電導磁石装置１の頂上部から設置場所における天井まであまり距離がないときなど高い場所から挿入することが困難である場合に、この超電導磁石用電流リード４の効果が発揮される。すなわち、図２のように屈曲した状態で超電導磁石用電流リード４とすれば、高さがまっすぐに伸ばしたときの約半分となる。したがって、天井との距離が超電導磁石用電流リード４の直線状状態の距離より短くて、作業者が超電導磁石装置１の頂上の上から天板３ａの孔への挿入ができなくとも、天井との距離が図２のように屈曲した状態の超電導磁石用電流リード４の紙面上下方向の高さ以上あれば、超電導磁石装置１の側面側の位置から挿入できる。また、超電導磁石５への電流の供給（超電導磁石の励磁）又は電流を流出（超電導磁石の消磁）させる作業を行いたいときのみ、図１に示すように超電導磁石装置１におけるソケット７に外部電源に接続されている超電導磁石用電流リード４のピン端子４ｃを挿入し、作業終了後には、超電導磁石用電流リード４を抜くということもできる。このような作業終了後に天板３ａの孔を蓋で塞ぐなどすれば、液体ヘリウム槽２への余分な熱の流入を抑止できる。
【００２２】
したがって、上記構成の超電導磁石用電流リード４であれば、余分な熱侵入を極力抑えることができるのでヘリウム蒸発量を増加させることなく、超電導磁石装置１の頂上部が天井近い高さにあっても電流リード接続部３の孔から容易に挿入でき、超電導磁石の励磁・消磁を行うことができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では屈曲部（継手構造）が１つの場合を示したが、２つ以上であってもかまわない。２つ以上である場合には、さらに天井と超電導磁石装置の頂上部との距離が短くても対応することが可能である。これは、以下で説明する変形例や第２実施形態においても同様である。
【００２４】
また、上記実施形態の変形例の１つとして、図３（ａ）、（ｂ）に示す動作状態のように、関節継手構造の外周を軸方向に摺動自在に設けられている筒状の摺動部材４ｆで固定して補強することとしてもよい。このとき、摺動部材４ｆが関節継手構造の外周よりもピン端子４ｃ側に移動することを制限するために、直線状筒部材４ｂの関節継手構造に関わる部分よりもピン端子４ｃ側において、径方向に突出するフランジ４ｇを設けている。なお、摺動部材４ｆの移動を制限することができるのであれば、フランジである必要はなく、単なる凸状部材を直線状筒部材４ｂのフランジ４ｇが設けられていた位置に１つ以上設けることとしてもよい。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態に係る超電導磁石用電流リードについて説明する。第２実施形態に係る超電導磁石用電流リード１４は、略Ｌ字状筒部材１４ａ、直線状筒部材１４ｂ、ピン端子１４ｃ、導電線１４ｄ、可撓性継手部１４ｅ、摺動部材１４ｆ、フランジ１４ｇを主要な構成部とする。なお、上記第１実施形態やその変形例における略Ｌ字状筒部材４ａ、直線状筒部材４ｂ、ピン端子４ｃ、導電線４ｄ、摺動部材４ｆ、フランジ４ｇと、略Ｌ字状筒部材１４ａ、直線状筒部材１４ｂ、ピン端子１４ｃ、導電線１４ｄ、摺動部材１４ｆ、フランジ１４ｇとは同様の部材であるため、説明を省略することがある。また、使用する超電導磁石装置は上記第１実施形態と同様のものである。
【００２６】
可撓性継手部１４ｅは、いわゆるフレキシブル継手構造を有するものであり、略Ｌ字状筒部材１４ａと直線状筒部材１４ｂとを継いでいるものである。また、この可撓性継手部１４ｅによって、超電導磁石用電流リード１４は、様々な方向に屈曲できるものである。したがって、やや不安定な屈曲動作をするので、超電導磁石装置に挿入後は直線状態として摺動部材１４ｆで可撓性継手部１４ｅを固定する。
【００２７】
この超電導磁石用電流リード１４によれば、上記第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００２８】
また、超電導磁石用電流リード１４によれば、可撓性継手部１４ｅによって、超電導磁石用電流リード１４は様々な方向に屈曲できるため、第１実施形態の超電導磁石用電流リード４のように屈曲する方向を気にする必要はないので、超電導磁石用電流リード１４の挿入作業を容易に行うことができる。
【００２９】
さらに、超電導磁石用電流リード１４によれば、可撓性継手部１４ｅで内部に設けられている導電線１４ｄを保護できるので、断線を防止できる。
【００３０】
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態や変形例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態や変形例の説明では、超電導磁石の冷却手段として液体ヘリウムを用いたものを示したが、超電導磁石を極低温に保持できるのであればどのような冷却手段でもよく、例えば、冷凍機などを用いてもよい。また、本発明は、すでに公知の超電導磁石装置のいずれにも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超電導磁石用電流リードを用いた超電導磁石装置の部分断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る超電導磁石用電流リード及びその動作を説明するための概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る超電導磁石用電流リードの変形例を示す概略図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る超電導磁石用電流リードを示す概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      超電導磁石装置
２      液体ヘリウム槽
３      電流リード接続部
３ａ    天板
３ｂ    底板
４、１４    超電導磁石用電流リード
４ａ、１４ａ    Ｌ字状筒部材
４ｂ、１４ｂ    直線状筒部材
４ｃ、１４ｃ    ピン端子
４ｄ、１４ｄ    導電線
４ｅ    継合部
４ｆ、１４ｆ    摺動部材
４ｇ、１４ｇ    フランジ
５      超電導磁石
６      液体ヘリウム
７      ソケット端子
８      固定保持具
９      リード
１２    真空断熱槽
１４ｅ  可撓性継手部
２０    真空層
【図１】
0004559325.tif 000002
【図２】
0004559325.tif 000003
【図３】
0004559325.tif 000004
【図４】
0004559325.tif 000005