(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重壁を有する断熱容器と、該断熱容器の二重壁内に配設された超電導体パネルとを備え、該超電導体パネルは、基体と、該基体の一方の側に被覆された超電導膜と、他方の側に前記超電導膜を形成する熱処理温度より高い融点を持つ材料を使用して凹凸状又は波形状に溶接し前記基体と一体に形成された流路部材とを有し、基体と流路部材間に冷媒流路が形成されたことを特徴とする超電導体による磁気遮蔽構造。
【請求項２】
前記流路部材は、下部に冷媒入口を、上部に冷媒出口を有し、冷媒を常時、供給することを特徴とする請求項１記載の超電導体による磁気遮蔽構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療或いは自然科学の分野において、低磁場での磁気を計測するための超電導体による磁気遮蔽の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
低磁場での磁気を計測するための磁気遮蔽構造として、超電導体を採用する場合、酸化物超電導体は臨界温度が比較的高いため、高価な液体ヘリウム（沸点−２６９℃）を用いることなく液体窒素（沸点−１９６℃）による冷却で超電導状態を作り出し磁気遮蔽空間を形成することができる。図９（Ａ）は従来の磁気遮蔽構造を示す断面図であり、筒状の断熱容器３１内に冷却容器３２を配設し、冷却容器３２内に超電導体３３を配設し、断熱容器３１を真空引きする構造を採用し、冷却容器３２内に液体窒素を充填して貯める方法がとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の超電導体を直接、液体窒素に浸漬して冷却する直接冷却方式においては、超電導体３１や冷却容器３２の剛性を確保するために材料の厚みが増加し、冷却効率が下がると共に冷却面積が増加し、使用する液体窒素の量が増大し小型軽量化が困難であるという問題を有し、また、液体窒素の冷熱の逃げる熱量が大きいので、断熱を良くするため高価な真空断熱を利用しなければならず、また、冷却容器３２を覆うための大型の断熱容器３１を必要とするため小型軽量化が困難であるという問題を有している。そのため、簡単に持ち運ぶことが困難であり、また、例えば吊り構造として人間の頭部だけを囲むようにしても素早く動かすことが困難であり、あまり実用的ではなかった。
【０００４】
さらに、従来の磁気遮蔽構造は縦置き又は横置きにして使用する必要があり、図９（Ｂ）に示すように、磁気遮蔽構造を傾斜させた場合には、冷却容器３２の上部に空隙３５が生じてしまい温度が上昇し、超電導状態が壊れてしまうため傾斜させて使用することができないという問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するものであって、冷却性能を確保しつつ冷媒の放熱を低減させる構造にすることにより小型軽量化を図り、縦置き、横置きはもとより傾斜構造や吊り構造とすることができる超電導体による磁気遮蔽構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の超電導体による磁気遮蔽構造は、二重壁を有する断熱容器と、該断熱容器の二重壁内に配設された超電導体パネルとを備え、該超電導体パネルは、基体と、該基体の一方の側に被覆された超電導膜と、他方の側に前記超電導膜を形成する熱処理温度より高い融点を持つ材料を使用して凹凸状又は波形状に溶接し前記基体と一体に形成された流路部材とを有し、基体と流路部材間に冷媒流路が形成されたことを特徴とする。
【０００７】
前記流路部材は、下部に冷媒入口を、上部に冷媒出口を有し、冷媒を常時、供給することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の超電導体による磁気遮蔽構造の例を示し、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は本発明の使用例を示す概略図、図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）は磁気遮蔽構造の例を示す断面図、図１（Ｅ）及び図１（Ｆ）は超電導体パネルの例を示す斜視図である。
【０００９】
図１（Ａ）において、磁気遮蔽装置１は、磁気遮蔽体２が一対の支持脚部３及び支持アーム部４により支持され、磁気遮蔽体２には超電導量子干渉素子等の弱磁界測定装置５が装着されている。液体窒素は加圧補給槽２２から補給管２３、フレキシブル継手２４により磁気遮蔽体２の冷媒流路内を通り放出管２５から排出され冷媒流路が常に満液状態になるように保つ。このように磁気遮蔽体２を吊り構造にすることにより、被検者の頭部或いは全身だけを囲む磁気遮蔽空間を作り出すようにしている。なお、本例では、支持脚部３により磁気遮蔽体２を吊り構造にしているが、天井部に固定した支持部材により磁気遮蔽体２を吊り構造にしてもよい。
【００１０】
図１（Ｂ）は、磁気遮蔽体２を支持脚部３で支持し、磁気遮蔽体２を傾斜させて使用する構造としている。液体窒素は加圧補給槽２２から補給管２３、フレキシブル継手２４により磁気遮蔽体２の冷媒流路内を通り放出管２５から排出され冷媒流路が常に満液状態になるように保つ。無論、従来のように縦置き又は横置きにして使用することも可能である。
【００１１】
上記磁気遮蔽体２は、図１（Ｃ）に示すように、二重壁を有する筒状の断熱容器７と、断熱容器７の二重壁内６に配設された超電導体パネル１０から構成され、断熱容器７の二重壁内６は真空構造又は断熱材充填構造とされている。断熱容器７は、図１（Ｃ）においては、上下が開口された筒状若しくは上部の開口が絞られた形状にされ、図１（Ｄ）においては、上部が閉鎖され下部が開口された筒状の形状にされている。前記超電導体パネル１０には、図１（Ｅ）及び図１（Ｆ）に示すように、外周（又は内周）全面に流路部材１３が設けられ、下部に設けた冷媒入口１５から液体窒素が常時、供給され、上部に設けた冷媒出口１６から排出若しくは再循環させるようにする。
【００１２】
図２は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示した加圧補給槽の例を示し、加圧補給槽２２は、窒素ガス槽、液体窒素槽、ヒータからなり、熱電対により検出された磁気遮蔽体２の出入口温度差により、ヒータのコントローラ、流量制御弁、圧力制御弁を制御し、液体窒素を加圧して液体窒素を上部に押し上げて補給する装置である。
【００１３】
図３は、本発明における超電導体パネルの例を示す詳細構造であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向に見た拡大断面図である。
【００１４】
超電導体パネル１０は、基体１１と、基体１１の一方の面に被覆される超電導膜１２と、基体１１の他方の面に溶接にて固着される凹凸状又は波形状の流路部材１３とから構成され、基体１１と流路部材１３間に冷媒流路１４が形成されている。冷媒流路１４はその剛性が確保でき、基体１１面を均一にむらなく冷却できるように冷媒が供給されるような流路パターンで設計される。
【００１５】
基体１１と流路部材１３の溶接は、流路部材１３の周辺部Ｃは流路部材１３から冷媒が漏れないようにシール性を持たせた溶接、例えば隅肉溶接とし、その他の部分Ｄは、基体１１と流路部材１３を一体にする溶接、例えばシーム溶接にする。流路部材１３は、ステンレス、チタン、ＦＲＰ、プラスチック、ポリウレタン等の熱伝導率が悪い材料を使用した方が冷却効率が良くなるが、超電導膜１２を形成する熱処理温度より高い融点を持つ材料、鉄、ニッケル、チタン等を使用するのが好ましい。この材料としては、基体１１に使用される材料や、例えば超電導体の縦磁場に対する磁気遮蔽性能を向上させるのに役立つ強磁性体も含まれる。
【００１６】
図４及び図５は、超電導体パネルの参考例を示す図３（Ｂ）と同様の断面図である。なお、図３の例と同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する。図４の例は、基体１１と流路部材１３を接着剤１７により固着した例を示し、図５の例は、基体１１と流路部材１３を締結具（パッキン）１９により固着した例を示している。
【００１７】
上記した溶接、接着および締結による方法のそれぞれの特徴について説明すると、溶接による方法は、溶接の信頼性確保のためにある程度の基体１１の厚みが必要であるが、流路部材１３として超電導膜１２を形成する熱処理温度より高い融点を持つ材料を使用することにより超電導体の再焼鈍が可能である。また、冷媒流路１４の気密性を高めるためには、溶接による方法が最も優れている。
【００１８】
接着による方法は、構造的に問題にならない程度まで基体１１を薄くでき、基体１１の軽量化、材料費削減を図ることができるが、超電導膜１２を形成する熱処理温度より高い融点を持つ材料がないので超電導体の再焼鈍ができない。
【００１９】
締結による方法は、構造的に問題にならない程度まで基体１１を薄くでき、基体１１の軽量化、材料費削減を図ることができると共に、締結具１９を取り外して超電導体の再焼鈍が可能である。
【００２０】
上記の超電導体パネルによれば、直接冷却方式と比較して冷媒の供給量が少なくて済む。また、凹凸状又は波形状の冷媒流路１３と基体１１が一体化されているので剛性が向上し、その結果、超電導体を大型化した場合に基体として機能する部分の材料の厚さを薄くすることができ、冷却効率を高めることができる。更に、基体材料として使用される高価なニッケル等の使用量を低減することが可能になる。また、酸化物超電導体を焼鈍した時点で冷却構造も完成しており、工程が短縮されコストダウンも可能となる。また、溶接による方法の場合、流路部材には、超電導体の基体の材料あるいは超電導膜を形成する熱処理温度より高い融点を持つ材料を使用していることから、再焼鈍による超電導体の再生が可能となる。
【００２１】
図６は、超電導体パネルの他の参考例を示す図４、図５と同様の断面図である。なお、図４、図５の例と同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する。図６（Ａ）は接着による方法の場合を、図６（Ｂ）は締結による方法の場合を示している。本例の特徴は、流路部材１３をポリウレタンフォームなどのフォーム系の断熱材に直接、切削等の方法によって冷媒流路１４を形成し、必要に応じて流路面にアクリル樹脂等で冷媒の浸透を防ぐ保護膜を形成することにより、断熱材と一体となった流路部材１３を用いることである。
【００２２】
図７は、上記超電導体パネル１０から筒状体２０を構成した例を示し、図７（Ａ）は真上から見た平面図、図７（Ｂ）は真横から見た正面図である。超電導体パネル１０を流路部材１３が基体１１の外側になるように円筒状に構成している。なお、円筒状以外にも角状等種々の形状を採用してもよいし、また、流路部材１３を基体１１の内側になるようにしてもよい。また、このような超電導体パネル１０の複数を連結して構成してもよい。
【００２３】
図８は、上記超電導体パネル１０を用いた本発明の磁気遮蔽構造の例を示し、図１（Ｃ）に相当する拡大断面図である。超電導体パネル１０は、二重壁を有する断熱容器７内に支持部材２１により固定され、断熱容器７の二重壁内６は真空構造又は断熱材充填構造にされる。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、超電導体パネルのユニット化だけではなく、冷媒流路パターンに合う形状の断熱材を標準化することにより、いろいろな大きさの超電導体の冷却及び断熱構造を安価に製作することができる。また、人間などの生体検査だけではなく岩石、工業材料等の試料の検査にも有効であることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、冷媒流路１４を流れる冷媒により超電導膜１２を間接的に冷却する方式であるため、従来の直接冷却方式のような冷却容器が不要となり磁気遮蔽構造を薄くすることができ小型軽量化を図ることができる。また、超電導膜１２を形成する熱処理温度より高い融点を持つ材料を使用して凹凸状又は波形状の冷媒流路１３を基体１１に溶接して一体化することにより剛性が向上し、その結果、基体として機能する部分の材料の厚さを薄くすることができ、冷却効率を高めることができる。
【００２６】
その結果、縦置き、横置きはもとより傾斜構造や吊り構造とすることができ、磁気検査装置と組み合わせて使うことにより、余分のスペースを使わない小型の低磁気検査装置が実現でき、狭いスペースで特別の部屋でなくても検査を行うことが可能になる。また、磁気遮蔽体と検査装置を一体にして運ぶことにより、どこでも手軽に検査を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超電導体による磁気遮蔽構造の例を示し、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は本発明の使用例を示す概略図、図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）は磁気遮蔽構造の例を示す断面図、図１（Ｅ）及び図１（Ｆ）は超電導体パネルの例を示す斜視図である。
【図２】図１（Ａ）、（Ｂ）に示した加圧補給槽の例を示す構成図である。
【図３】本発明における超電導体パネルの詳細構造の例示し、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。
【図４】超電導体パネルの参考例を示す図３（Ｂ）と同様の断面図である。
【図５】超電導体パネルの参考例を示す図３（Ｂ）と同様の断面図である。
【図６】超電導体パネルの他の参考例を示す図４、図５と同様の断面図である。
【図７】本発明における超電導体パネルから筒状体を構成した例を示し、図７（Ａ）は真上から見た平面図、図７（Ｂ）は真横から見た正面図である。
【図８】本発明の超電導体による磁気遮蔽構造の例を示し、図１（Ｃ）に相当する拡大断面図である。
【図９】従来の磁気遮蔽構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１…磁気遮蔽装置、２…磁気遮蔽体、６…二重壁内、７…断熱容器
１０…超電導体パネル、１１…基体、１２…超電導膜、１３…流路部材
１４…冷媒流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004001250.tif 000009
【図９】
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