JP2007005573A - 超伝導磁石装置および超電導磁石装置の冷媒注入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明によれば、コイル容器内への熱の侵入を低減し、内部に収容される冷媒の蒸発量を抑えた超伝導磁石装置を提供することができる。
【解決手段】
本発明の特徴は、超伝導コイル１１を内蔵してパワーリード配管が取り付けられるコイル容器２１内に、冷媒を注入する超伝導磁石装置８１の冷媒注入方法であって、冷媒注入管を前記パワーリード配管５１内に挿入し、冷媒注入管を通して冷媒をコイル容器２１内に供給し、コイル容器２１内への冷媒の供給の終了後に冷媒注入管をパワーリード配管
５１から抜き取ることにある。
【選択図】図４

Description

本発明は、超伝導磁石装置及びそれを用いた磁気共鳴イメージング（Magnetic
Resonance Imaging.以下、ＭＲＩという。）装置乃至核磁気共鳴（Nuclear Magnetic
Resonance.以下、ＮＭＲという。）装置に関する。

超伝導磁石を構成する超伝導コイルは、一般に極低温冷媒（例えば、液体ヘリウム）中で冷却される。超伝導コイル、及び液体ヘリウムを収納するコイル容器は、断熱保護のため熱シールドに覆われ、さらに真空容器に収納される。コイル容器は、コイル容器に液体ヘリウムを供給するための注液用配管を有し、注液用配管がコイル容器（低温部）と真空容器の外部（常温部）とを連通する。超伝導コイルを永久電流モードで運転させるには、超伝導コイルに電流を供給し、超伝導コイルを励磁させる必要がある。

低温部と常温部を連通する配管内では、ガスの対流が発生し、低温部であるコイル容器に熱が侵入する。コイル容器に熱が侵入すると、コイル容器内の温度が上昇し、液体ヘリウムが気化される。液体ヘリウム等の極低温冷媒は、高価であるため、液体ヘリウムの蒸発量を極力抑える必要がある。特許文献１に記載の超伝導磁石装置は、低温部と常温部を連通する注液用配管に、支持ロッドに支持された複数のバッフル板を設け、注液用管内で起こるガスの対流を抑制している。つまり、特許文献１は、ガス案内管にバッフル板を設けることで、真空容器の外部からコイル容器へ侵入する熱を低く抑え、コイル容器内の極低温冷媒の蒸発量を抑えている。

特許文献２に記載の超電導磁石装置は、パワーリード配管及び注液用配管を有する。パワーリード配管は、その内部に、超伝導コイルに電流を供給するためのケーブルが設けられる。パワーリード配管及び注液用配管は、コイル容器に設けられ、熱シールドから真空容器を経て超伝導磁石装置の外部へ連通される。

特開平８−１８１３５９号公報 特開２００２−１５８１１０号公報

従来の超伝導磁石装置は、コイル容器に直接固定して注液用配管が設けられていたため、超伝導磁石装置の通常運転時，通電時、及び冷媒注入時において、常に注液用配管を通してコイル容器内に熱が伝わり、コイル容器内の温度を上昇させていた。

本発明の目的は、コイル容器内への熱の侵入を低減し、内部に収容される冷媒の蒸発量を低減することにある。

上記の目的を達成する第１の発明の特徴は、超伝導コイルを内蔵してパワーリード配管が取り付けられるコイル容器内に、冷媒を注入する超伝導磁石装置の冷媒注入方法であって、冷媒注入管を前記パワーリード配管内に挿入し、冷媒注入管を通して冷媒をコイル容器内に供給し、コイル容器内への冷媒の供給の終了後に冷媒注入管をパワーリード配管から抜き取ることにある。

第１発明によれば、注液用配管をコイル容器に設ける必要がなくなり、さらに、冷媒注入管をパワーリード配管内に挿入し、冷媒注入管を通して冷媒をコイル容器内に供給し、供給が終了すると冷媒注入管を抜き取るため、超伝導磁石装置の通常運転時，通電時、及び冷媒注入時に、注液用配管を介してコイル容器内に伝えられる熱量を低減することができる。これにより、コイル容器内に熱が侵入することによって発生するクエンチを防止することができる。

上記の目的を達成する第２の発明の特徴は、真空容器と、前記真空容器内であって、冷媒が内部に供給されるコイル容器と、前記コイル容器内に設けられた超伝導コイルと、前記コイル容器に設置されて前記真空容器の外部に達し、内部に前記超伝導コイルに電流を供給する配線を挿入する配管と、前記配管内に設けられた複数の対流防止板とを備え、前記対流防止板内、及び前記対流防止板と前記配管の間のいずれかに、前記冷媒を前記コイル容器に供給する冷媒注入管を通す注入管挿入部が形成されていることにある。

第２発明によれば、配管内に設けられた対流防止板内、及び対流防止板と配管との間のいずれかに、冷媒をコイル容器に供給する冷媒注入管を通す注入管挿入部が形成されているため、注液用配管をコイル容器に設ける必要がなくなり、超伝導磁石装置の通常運転時，通電時、及び冷媒注入時に、注液用配管を介してコイル容器内に伝えられる熱量を低減することができる。これにより、コイル容器内に熱が侵入することによって発生するクエンチを防止することができる。

本発明によれば、コイル容器内への熱の侵入を低減し、内部に収容される冷媒の蒸発量を抑えることができる。これにより、超電導コイルは運転中に超電導状態を保つことができ、超電導磁石装置として所望の運転が可能となる。

以下、図面を用いて実施例を説明する。

本発明の好適な一実施例であるＭＲＩ装置を、図１，図２を用いて説明する。
ＭＲＩ装置１は、超伝導磁石装置８１，ベッド９１，コンピュータ９２を有して構成される（図１）。超伝導磁石装置８１は、図２に示すように、超伝導コイル１１ａ，１１ｂ，コイル容器２１，熱シールド３１，真空容器４１、及び冷凍機（図示せず）を有する。超伝導コイル１１ａ、及び超伝導コイル１１ｂは電気的に接続されている。コイル容器
２１，熱シールド３１、及び真空容器４１をクライオスタットという。クライオスタットは、真空容器４１の内部に熱シールド３１が設けられ、さらに熱シールド３１の内部にコイル容器２１が設けられる構成を有する。コイル容器２１は、冷媒（例えば、液体ヘリウム）、及び超伝導コイル１１を収容する。つまり、超伝導コイル１１は、液体ヘリウムによって冷却され、コイル容器２１に収容されている。コイル容器２１は、熱シールド３１に覆われて断熱保護され、さらに真空容器４１に収容される。クライオスタットは、外壁が真空容器４１であり、内部に環状の空間が形成される。ベッド９１は、クライオスタットに形成された環状の空間に挿入される。超伝導コイル１１は、ドーナツ状の形状を有し、クライオスタットの上部、及び下部にそれぞれ一つずつ設置される。真空容器４１は、その内部を高い真空度に保っているため、真空容器４１の外部からコイル容器２１へ熱が伝わるのを防ぎ、液体ヘリウムが気化するのを防ぐ。コイル容器２１内には、冷媒注入管受け６７（図６）が設けられている。冷媒注入管受け６７は、コイル容器２１の下部まで届いている。

パワーリード配管５１が、コイル容器２１の上側壁上端部に形成される。パワーリード配管５１の内部には、超伝導コイル１１に電流を供給するためのケーブル（配線）が設けられる。パワーリード配管５１は、熱シールド３１、及び真空容器４１を経てクライオスタットの外部に導かれ、クライオスタットの外部に、分岐管５０を形成する。分岐路５０は、パワーリード配管５１の側面に設けられ、ガス抜き用手動弁５２、及び破裂板５４を有する。パワーリード配管５１の上端部は、パワーリード配管５１の上端部を封鎖する封鎖部材（例えば、フランジ）が着脱可能に取り付けられる構成となっている。ベローズ
５７は、断熱距離を確保するためにパワーリード配管５１に設けられている。

ＭＲＩ装置１の運転は、通電時と通常運転時とに分けられる。通電時とは、超伝導コイル１１に電流を供給し、超伝導コイル１１を励磁している状態をいう。通電時のＭＲＩ装置１の構成を図２，図３を用いて説明する。通電時は、フランジ４５ａが、パワーリード配管５１の先端に設置される。フランジ４５ａは、図３に示すように、パワーリード５８，ガス抜き用手動弁５９，常温側端子６０，冷媒注入管取り合い口６４を有する。パワーリード５８とは、超伝導コイル１１に電流を供給するためのケーブル（配線）である。パワーリード５８は、フランジ４６を貫通して固定され、その先端に常温側端子６０が取り付けられている。ガス抜き用手動弁５９を設置した配管が、パワーリード５８に設けられている。冷媒注入取り合い口６４は、常温側端子６０が設けられた側のフランジ４６面に設けられる。

通電時のＭＲＩ装置１の動作について図２，図６を参照して説明する。パワーリード配管５１の上端部にフランジ４５ａを設置し、ガス抜き用手動弁５９を開く。フランジ45ａをパワーリード配管５１に設置すると、パワーリード５８は、超伝導コイル１１ａに設けられた配線６９に接続される。冷媒注入取り合い口６４から、冷媒注入管６６を挿入する。冷媒注入管６６は、パワーリード配管５１内を通ってコイル容器２１内に設けられた冷媒注入管受け６７に挿入される（図６）。冷媒注入管受け６７に挿入された後、液体ヘリウムは、冷媒注入管６６から冷媒注入管受け６７を介して、コイル容器２１内に注入される。液体ヘリウムは、冷媒注入管受け６７を介してコイル容器２１内へ注入されるため、クライオスタットの上部および下部まで十分に供給される。設定量の液体ヘリウムがコイル容器２１に供給されると（供給終了後に）、冷媒注入管６６をパワーリード配管５１から抜き取る。供給された液体ヘリウムは、超伝導コイル１１，コイル容器２１，パワーリード５８等を冷却する。超伝導コイル１１、及びパワーリード５８が十分に冷却されると、パワーリード５８に接続された電源（図示せず）からパワーリード５８に電流を供給する。電源からの電流（励磁電流）は、パワーリード５８から配線６９を介して超伝導コイル１１ａ、および１１ｂに供給される。超伝導コイル１１に励磁電流を供給している際に気化された液体ヘリウム（ヘリウムガス）、及び冷媒供給時に発生したヘリウムガスは、パワーリード５８の内部を通過し、ガス抜き用手動弁５９から外部に放出される。クライオスタットの上部及び下部に設置された超伝導コイル１１に十分な励磁電流が供給されると、超伝導コイル１１は永久電流モードとなり、強い磁場を発生させる。パワーリード配管５１からフランジ４５ａを取り外す。

通常運転時とは、超伝導コイル１１への励磁電流の供給が終了し、超伝導コイル１１が永久電流状態になったことをいう。通常運転時のＭＲＩ装置１の構成を図４，図５を参照して説明する。通常運転時は、パワーリード配管５１の先端に、図５に示すフランジ45ｂを設置する。つまり、超伝導コイル１１が永久電流状態になると、フランジ４５ａをフランジ４５ｂへ取り替える（図４）。フランジ４５ｂの片面には、冷媒注入取り合い口６４が設けられ、それに対峙する面に対流防止板吊り下げ棒６３が固定される。対流防止板吊り下げ棒６３は、パワーリード配管５１と同程度の長さを有し、その外周にたとえば等間隔に複数の対流防止板５３ａを設置する。本実施例の対流防止板５３ａは、パワーリード配管５１の内径よりも所定だけ小さいステンレス製の円板であり、その厚さは１mm程度である。対流防止板５３ａは、対流防止板貫通穴６１を有する。対流防止板５３ａは、それぞれの貫通穴６１が、ＭＲＩ装置の外部（常温部）からコイル容器（低温部）が直視できない位置（互い違いの位置）となるように対流防止板吊り下げ棒６３に固定される。対流防止板５３ａは、蓋付穴６５を有する。

被検診者の撮像は、パワーリード配管５１の先端にフランジ４５ｂを設置した状態（パワーリード配管５１に対流防止板５３ａを挿入した状態）で行う。コンピュータ９２は、超伝導磁石装置８１で得た核磁気共鳴信号を解析し、必要な画像を作成する。

コイル容器２１内の液体ヘリウムの量が所定値以下になると（または定期的に）、液体ヘリウムをコイル容器２１へ供給する。本実施例は、パワーリード配管５１にフランジ
４５ｂを設置した状態で、液体ヘリウムをコイル容器２１内に注入することが可能である。冷媒注入管６６は、冷媒注入取り合い口６４からパワーリード配管５１内に挿入さる
（図７）。冷媒注入管６６は、対流防止板５３ａに設けられた蓋付穴６５、又は対流防止板貫通穴６１を通過し、冷媒注入管受け６７に挿入される。蓋付穴６５は、冷媒注入管
６６が挿入され、上から力を受けた際に開くようになっている。液体ヘリウムは、パワーリード配管５１に挿入された冷媒注入管６６を通してコイル容器２１内に供給される。設定量の液体ヘリウムがコイル容器２１に供給されると、パワーリード配管５１から冷媒注入管６６を抜き取る。

超伝導磁石装置８１が永久電流モードで運転している際、含浸材（図示せず）が破損する、又は超伝導コイル１１の一部が動く等の機械的擾乱が起こると、超伝導コイル１１に熱擾乱が発生し、超伝導コイル１１の一部分の温度が上昇する。また、超伝導コイル１１を収容するコイル容器２１に熱が侵入した場合にも、超伝導コイル１１の温度が上昇する。この温度上昇により、一部の超伝導コイル１１が超伝導状態から常伝導状態へ転移する。熱擾乱による超伝導コイル１１の温度上昇が、液体ヘリウムによる超伝導コイル１１の冷却を大きく上回り、超伝導コイル１１全体が常伝導状態へ転移する現象をクエンチという。クエンチが発生すると、超伝導コイル１１は、常伝導状態へ転移するため、コイル内での電気的抵抗が大きくなり、多量の熱を発生させる。つまり、クエンチによって、超伝導磁石装置８１が持つ磁気エネルギが熱エネルギに変換される。熱エネルギは、超伝導コイル１１を覆う液体ヘリウムに伝わり、液体ヘリウムを気化させ、大量のヘリウムガスをコイル容器内で発生させる。これにより、コイル容器２１内の圧力が異常に上昇し、コイル容器２１が破損するおそれがある。本実施例では、パワーリード配管５１に破裂板５４を設けることによって、コイル容器２１の破損を防止している。つまり、破裂板５４は、破裂板５４が設置される分岐路５０の内部の圧力がある一定値以上になると破裂するため、コイル容器２１で発生したヘリウムガスは、パワーリード配管５１を通過し、破裂板
５４から外部へ放出される。超伝導磁石装置８１が永久電流モードで運転している際にコイル容器２１内で大量のヘリウムガスが発生すると、ヘリウムガスはパワーリード配管
５１に挿入された対流防止板５３ａの貫通穴６１、及び蓋付穴６５、またパワーリード配管５１と対流防止板５３ａの間を通過し、破裂板５４から外部へ放出される。

本実施例によれば、以下に示す効果を得ることができる。

（１）本実施例は、冷媒注入管をパワーリード配管内に挿入し、冷媒注入管を通して冷媒をコイル容器内に供給し、供給が終了すると冷媒注入管を抜き取るため、超伝導磁石装置の通常運転時、通電時、及び冷媒注入時に、コイル容器内に伝えられる熱量を低減することができる。これにより、コイル容器内の冷媒の蒸発量を低く抑えることができ、パワーリード配管が固定して設けられている従来の超伝導磁石装置と比較して、例えば５％程度冷媒の蒸発量を低く押さえることが出来る。これにより、冷凍機を使用しない超伝導磁石装置では冷媒をコイル容器に供給する回数を例えば５％程度減らすことができ、メンテナンスが容易となる。さらに、冷凍機を使用する超伝導磁石装置においては熱負荷を低減することができる。

（２）本実施例では、パワーリード配管内に対流防止板を設置しているため、パワーリード配管内のガスの対流が防止され、コイル容器への熱侵入を低減できる。また、輻射熱によるコイル容器の温度上昇が低減される。これにより、冷凍機の負荷が軽減され、少ない冷凍機出力でコイル容器内を低温に維持することができる。さらに、消費電力の削減，ランニングコストの削減を可能にする。

（３）本実施例では、コイル容器の内圧が設定値以上になると気化した冷媒をコイル容器から外部に放出する気化冷媒放出装置（本実施例では、破裂板）をパワーリード配管に設置し、パワーリード配管を緊急放出管としている。つまり、超電導コイルにクエンチ等が起こり、コイル容器内で大量のヘリウムガスが発生した場合、パワーリード配管を介して気化された冷媒を真空容器の外部へ放出している。パワーリード配管のような大きい内径を有する配管を緊急放出管としているため、瞬間的に大量のガスが発生した場合でも、管摩擦による圧力損失を小さくでき、コイル容器の圧力上昇を低く抑えることができる。

（４）本実施例は、パワーリード配管に破裂板を設置しているため、クライオスタットに他の破裂板や安全弁管を設ける必要がなくなる。これにより、コイル容器への熱侵入を低く抑えることができる。

（５）本実施例では、複数の対流防止板が、一つの支持棒に固定されているため、パワーリード配管から容易に抜き取ることが可能となる。また、対流防止板は、支持基板と共に着脱可能に取り付けられている。つまり、超伝導コイルに電流を供給する時以外は常に、パワーリード配管に対流防止板が設置されている状態となる。これにより、コイル容器内への侵入熱を低く抑えることができる。

（６）本実施例は、対流防止板に貫通穴が設けられているため、コイル容器内で大量のガスが発生したとしても、真空容器の外部に効率よくガス放出することができる。つまり、対流防止板に貫通穴を設けると、ガスの流路面積が大きなり、瞬間的に発生した大量のガスを外部に、より効率的に放出することができる。さらに、従来よりも大きな磁場を形成する超伝導磁石装置でクエンチ等が発生しても、本実施例によれば、コイル容器からガスを放出することができるため、コイル容器等の破損を防止することができる。

（７）本実施例では、それぞれの対流防止板の貫通穴が、異なる位置（互い違い）に設けられている。つまり、ＭＲＩ装置の外部（常温部）からコイル容器（低温部）が直視できない位置に対流防止板の貫通穴が設けられている。これにより、輻射熱によるコイル容器内への熱侵入量が少なくなり、コイル容器内の冷媒の蒸発量を低く抑えることができる。

（８）本実施例は、冷媒を供給するための冷媒注入管を通す空間を対流防止板に設けているため、パワーリード配管から冷媒を供給することができる。これにより、従来はクライオスタットに直接設けられていた注液用配管が不要となり、超伝導磁石装置の外部からコイル容器（低温部）へ侵入する熱量を低く抑えることができる。さらに、冷凍機の負荷を軽減することができる。

（９）本実施例では、気化冷媒放出装置として破裂板を設けた。破損板は、その構成が簡素であるため、装置全体の構成を複雑化することなくコイル容器から外部へ気化されたガスを放出することができる。

（１０）本実施例の対流防止板は、パワーリード管の内径よりも所定だけ小さい円板のものを用いた。パワーリード管と対流防止板との間に空間を設けることで、より効率的にコイル容器内で発生したガスを外部に放出することができる。また、必要に応じて対流防止板をパワーリード配管に接触させる構成としてもよい。これにより、ＭＲＩ装置の外部（常温部）からコイル容器（低温部）が直視できない構成となるため、輻射熱によるコイル容器内への熱侵入量を少なくでき、コイル容器内の冷媒の蒸発量を低く抑えることができる。このように、対流防止板をパワーリード配管に接触させ、かつパワーリード配管を介して気化された冷媒を効率よく外部に放出できるのは、対流防止板に貫通穴を設けたためである。

（１１）本実施例では、対流防止板は、貫通穴を設けているが、必要に応じて貫通穴に蓋を設けることも可能である。貫通穴に蓋を設けることで、ガス対流によるコイル容器内部への熱侵入量をより低減することができる。さらに、貫通穴の蓋は、超電導コイルにクエンチ等が発生し、コイル容器の内圧がある一定値以上になると、開く構造にすることも可能である。この構成により、ガスの流路を広く確保することができ（流路面積が広くなるため）、瞬間的に発生したガスを効率的に外部へ放出することができる。

（１２）本実施例では、パワーリードを、通電時にのみパワーリード配管に設置するため、コイル容器２１へ進入する熱量を低減できる。

（１３）ＭＲＩ装置では、撮像時に発生する電磁振動により真空容器が振動し、作成される像に乱れが生じていた。通常運転時にパワーリードが設置さてるＭＲＩ装置では、真空容器系の重量が増加し、共振の固有値がさがり、像の乱れが助長されるおそれがある。本実施例は、パワーリードが着脱可能に設けられ、通常運転時にはパワーリードが真空容器内に設けられていないため、真空容器系の重量の増加による像の乱れを低減することができる。

（１４）通常のパワーリードは、超伝導磁石装置に固定して設けられ、その先端は配線で電源装置に接続されている。パワーリードが固定して設けられたＭＲＩ装置では、パワーリード、及び配線等がＭＲＩ装置から見える構成となっていたため、患者に圧迫感を与えていた。本実施例は、パワーリードが着脱可能に設置されて、撮影時にはパワーリードは抜き取られているため、患者への圧迫感を低減でき、患者の負担を低減できる。

本実施例の対流防止板は、ステンレス製の円形平板を用いたが、熱伝導率が低く、その表面の放射率が低い材料であればよい。また、低温環境に強い材料であるとさらに良い。具体的には、ＦＲＰ（Fiber Regin Plastics，ガラス繊維，ケプラー繊維、又は炭素繊維などを芯としてポリエステル樹脂やエポキシ樹脂で固めたもの）等がある。

本実施例では、パワーリード配管５１の分岐路５０に破裂板５４を設けている。破裂板５４の替りにバネ式安全弁５５を設けても、本実施例と同様の効果を得ることができる
（図８）。

以下に、本願発明の他の実施例であるＭＲＩ装置を、図面を用いて説明する。

本実施例のＭＲＩ装置は、実施例１のＭＲＩ装置１において、通常運転時にパワーリード配管５１の上端部に設置する対流防止フランジ４５ｂを、対流防止フランジ４５ｃに替えた構成を有する。

ＭＲＩ装置の通常運転時は、パワーリード配管５１の上端部にフランジ４５ｃを設置する。対流防止フランジ４５ｃは、図９に示すように、片面に冷媒注入取り合い口６４が設けられ、それに対峙する面に対流防止板吊り下げ棒６３が固定されている。対流防止板吊り下げ棒６３は、パワーリード配管５１と同程度の長さを有し、その外周にたとえば等間隔に複数の対流防止板５３ｂを設えている。対流防止板５３ｂは、パワーリード配管５１の内径よりも所定だけ小さい、円形状の高分子材料（例えば、ポリミドアミド）にアルミの膜を蒸着させた構成を有する。具体的には、本実施例の対流防止板５３ｂは、厚さ0.2〜０.３mm のポリミドアミドの円形膜表面に、厚さ１μｍのアルミを蒸着した膜である。対流防止板固定桟６２が対流防止板５３ｂの表面に糸によって固定されている。対流防止板固定桟６２は、対流防止板５３ｂの直径と同程度の長さを有する、厚さ１mmのＳＵＳの棒である。対流防止板５３ｂに対流防止板固定桟６２を固定する糸は、冷却に強い性質を持つガラス繊維、又はケプラー繊維等を用いると良い。対流防止板５３ｂに対流防止板固定桟６２を設けることによって、不必要に対流防止板５３ｂが反るの防ぐことができる。複数の対流防止板５３ｂが、ナット等（図示せず）によって対流防止板吊り下げ棒６３に固定される。それぞれの対流防止板５３ｂは、冷媒注入管通過用スリット６８を有する。

パワーリード配管５１の上端部に対流防止フランジ４５ｃを設置する（図１０（ａ））。冷媒注入管６６は、冷媒注入取り合い口６４からパワーリード配管５１内に挿入される。冷媒注入管６６は、対流防止板５３ｂに設けられた冷媒注入管通過用スリット６８を通過し、冷媒注入管受け６７に挿入される（図１０（ｃ））。冷媒注入管通過用スリット
６８は、冷媒注入管６６を挿入した際に上から力を受け、下方に折り曲げられる。液体ヘリウムは、パワーリード配管５１に挿入された冷媒注入管６６から冷媒注入管受け６７を通してコイル容器２１内に供給される。設定量の冷媒がコイル容器２１に供給されると、冷媒注入管６６は、パワーリード配管５１から抜き取られる。下方に折り曲げられていた冷媒注入管通過用スリット６８は、元の位置に戻る。

コイル容器２１内で大量のヘリウムガスが発生し、コイル容器２１の圧力が、一定値以上になると破裂板５４が破裂する。通常運転時（パワーリード配管５１にフランジ４５ｃを設置している際）に破裂板５４から大量のヘリウムガスが放出されると、対流防止板
５３ｂは、固定桟６２で折れ曲がる構成となっている（図１０（ｂ））。つまり、対流防止板５３ｂが折れ曲がることによって、ヘリウムガスが通過する流路面積を広く取ることができ、効率よくヘリウムガスを破裂板５４から外部へ放出できる。

本実施例の対流防止板５３ｂは、対流防止板５３ｂの中心付近に設けられ、固定桟６２と対流防止板５３ｂが接する部分で対流防止板５３ｂの全体が折れ曲がる構成となっている。対流防止板は、図１１で示すように、対流防止板の一部で折れ曲がる構成としても良い。その際、対流防止板５３ｃには、蝶番が設けられる。コイル容器２１内で発生した大量のへリウムガスがパワーリード配管５１を通過すると、対流防止板５３ｃは、蝶番が設けられた位置で折れ曲がる。

本実施例も実施例１で生じた効果（１）〜（５），（９），（１１）〜（１４）を得ることができ、さらに以下の効果も得ることができる。

（１５）本実施例の対流防止板は、気化冷媒が外部に放出される際に折れ曲がる構成を有している。そのため、コイル容器内で大量のガスが発生したとしても、真空容器の外部に効率よくガス放出することができる。つまり、ガスの流路面積が大きくなり、瞬間的に発生した大量のガスを外部に、より効率的に放出することができる。さらに、従来よりも大きな磁場を形成する超伝導磁石装置でクエンチ等が発生しても、本実施例によれば、コイル容器からガスを放出することができるため、コイル容器等の破損を防止することができる。

（１６）本実施例は、気化された冷媒が外部に放出され、対流防止板に力が加えられたときにだけ折り曲がる構成となっているため、コイル容器への熱侵入をより低減でき、また、輻射熱によるコイル容器の温度上昇もさらに低減できる。これにより、冷凍機の負荷が軽減され、少ない冷凍機出力でコイル容器内を低温に維持することができる。さらに、消費電力の削減，ランニングコストの削減を可能にする。

（１７）本実施例の対流防止板は、対流防止板固定桟が設けられているため、よりよく固定され、重力によって対流防止板が反るのを防ぐことができる。

本実施例では、ケプラー繊維、又はガラス繊維の糸を用いて対流防止板５３ｂにＳＵＳの棒を固定した。固定する他の方法として、低温用の接着剤を用いる対流防止板５３ｂに固定する、又はボルトなどの固定具を締め付けることにより固定する方法を採用しても、本実施例と同様の効果を得ることができる。

以上述べた各実施例は、ＮＭＲ装置２（図１２）に適応することが可能である。ＮＭＲ装置２は、超伝導磁石装置８２，コンピュータ９２、及びスペクトロメータ９３を有して構成される。超伝導磁石装置８２は、超伝導コイル１２，コイル容器（図示せず），熱シールド（図示せず），真空容器４２を有する。真空容器４２の内部に熱シールドが設けられ、熱シールドの内部にコイル容器が設けられている。コイル容器は、超伝導コイル１２を収容する。真空容器４２は、その内部を高い真空度に保っているため、真空容器４２の外部からコイル容器へ熱が伝わるのを防ぎ、液体ヘリウムが気化するのを防ぐ。パワーリード配管５１が、コイル容器の上側壁上端部に形成される。パワーリード配管５１は、熱シールド、及び真空容器４２を経て超伝導磁石装置８２の外部に導かれる。パワーリード配管５１の上端部にフランジ４５ｂ、又はフランジ４５ｃを設置する。コイル容器内には、試料を入れるサンプル管が収容される。コイル容器内に冷媒を供給する。

ＮＭＲ装置２は、超伝導コイル１２に電流を供給することによって、ＮＭＲ装置２の中央部に非常に均一度の高い静磁場空間を生成する。ＮＭＲ現象とは静磁場中に置かれた原子核に特定の周波数の電磁波を与えた時に起こる共鳴現象で、その電磁波を切ると原子核は共鳴状態から元の平衡状態に戻り、共鳴時に吸収したエネルギを放出する。この放出されるエネルギがＮＭＲ信号である。この電磁波のパターン（パルス，方向）を変化させることにより得られる様々なスペクトルからその成分などを調べることが出来る。つまり、ＮＭＲ装置２を用いた分析では、超伝導コイル１２に電流を供給し、試料が設けられたサンプル管がある空間に磁場を形成し、核磁気共鳴現象によって試料を分析する。

実施例１をＮＭＲ装置に用いた場合、実施例１で生じた効果（１）〜（１２）を得ることができ、さらに以下の効果も得ることができる。

（１８）冷凍機から発生する振動がサンプル空間での静磁場均一度に影響するため、一般的なＮＭＲ装置には冷凍機が設置されておらず、冷媒補充型のクライオスタットとなっている。本実施例は、パワーリードが着脱可能な構成を有しているため、低温系への熱侵入量が低減され、特に、冷媒補充型のクライオスタットの場合、冷媒の補給間隔を長くすることができる。

実施例２をＮＭＲ装置に用いた場合、実施例１で生じた効果（１）〜（５），（９），（１１）〜（１４）、実施例２で生じた効果（１６），（１７）、及び上記効果（１８）を得ることができる。

本発明の好適な一実施例であるＭＲＩ装置の斜視図である。 本発明の好適な一実施例である超伝導磁石装置の断面図である。 パワーリード配管に設けるフランジの断面図である。 本発明の好適な一実施例である超伝導磁石装置の断面図である。 本発明の好適な一実施例であるフランジの斜視図である。 パワーリードを設置したパワーリード配管の断面図である。 冷媒注入管を挿入したパラーリード配管の断面図である。 本発明の他の実施例である超伝導磁石装置の断面図である。 本発明の他の実施例であるフランジの斜視図である。 本発明の他の実施例であるパワーリード配管の断面図である。（ａ）通常運転時、（ｂ）クエンチなどの異常時、（ｃ）冷媒注入時。 本発明の他の実施例であるパワーリード配管の断面図である。 本実施例の他の実施例であるＮＭＲ装置の概念図である。

符号の説明

１…ＭＲＩ装置、２…ＮＭＲ装置、１１，１２…超伝導コイル、２１…コイル容器、
３１…熱シールド、４１，４２…真空容器、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…フランジ、５１…パワーリード配管、５２…ガス抜き用手動弁、５３ａ，５３ｂ…対流防止板、５４…破裂板、５５…バネ式安全弁、５７…断熱用ベローズ、５８…パワーリード、５９…ガス抜き用手動弁、６０…常温側端子、６１…貫通穴、６２…対流防止板固定桟、６３…対流防止板吊り下げ棒、６４…冷媒注入取り合い口、６５…蓋付穴、６６…冷媒注入管、６７…冷媒注入管受け、６８…冷媒注入管通過用スリット、８１…超伝導磁石装置、９１…ベッド、９２…コンピュータ、９３…スペクトロメータ。

Claims (12)

1. 超伝導コイルを内蔵してパワーリード配管が取り付けられるコイル容器内に、冷媒を注入する超伝導磁石装置の冷媒注入方法であって、
   冷媒注入管を前記パワーリード配管内に挿入し、
   前記冷媒注入管を通して前記冷媒を前記コイル容器内に供給し、
   前記コイル容器内への前記冷媒の供給の終了後に前記冷媒注入管をパワーリード配管から抜き取ることを特徴とする超伝導磁石装置の冷媒注入方法。
2. 前記冷媒注入管を前記パワーリード配管に挿入する工程は、
   前記パワーリード配管内に設けられた対流防止板内、及び前記対流防止板と前記パワーリード配管の間のいずれかに形成された注入管挿入部に前記冷媒注入管を挿入する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の超伝導磁石装置の冷媒注入方法。
3. 真空容器と、
   前記真空容器内であって、冷媒が内部に供給されるコイル容器と、
   前記コイル容器内に設けられた超伝導コイルと、
   前記コイル容器に設置されて前記真空容器の外部に達し、内部に前記超伝導コイルに電流を供給する配線を挿入する配管と、
   前記配管内に設けられた複数の対流防止板とを備え、
   前記対流防止板内、及び前記対流防止板と前記配管の間のいずれかに、前記冷媒を前記コイル容器に供給する冷媒注入管を通す注入管挿入部が形成されていることを特徴とする超伝導磁石装置。
4. 前記配管の上端部は、前記対流防止板を保持して前記配管の上端部を封鎖する封鎖部材を着脱可能に設置できる構成となっており、
   前記封鎖部材は、冷媒注入管挿入口を形成していることを特徴とする請求項３に記載の超伝導磁石装置。
5. 複数の前記対流防止板は、支持部材に設置され、前記複数の対流防止板及び前記支持部材は着脱可能に前記配管内に設置されていることを特徴とする請求項３に記載の超伝導磁石装置。
6. 前記配管に設けられ、前記コイル容器の内圧が設定値以上になると気化した前記冷媒を前記コイル容器から外部に放出する気化冷媒放出装置を備え、
   前記対流防止板は、前記コイル容器から外部に放出される前記気化した冷媒が通過する通路を形成していることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の超伝導磁石装置。
7. 前記配管に設けられ、前記コイル容器の内圧が設定値以上になると気化した前記冷媒を前記コイル容器から外部に放出する気化冷媒放出装置を備え、
   前記対流防止板は、外部に放出される前記気化した冷媒によって折れ曲がる構成を有していることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の超伝導磁石装置。
8. 前記対流防止板に形成された前記通路は、それぞれの対流防止板において異なる位置に設けられたことを特徴とする請求項６に記載の超伝導磁石装置。
9. 前記対流防止板は、前記配管に接触して設けられたことを特徴とする請求項３ないし請求項８のいずれか１項に記載の超伝導磁石装置。
10. 前記対流防止板は、前記注入管挿入部の開閉を行う蓋を設けていることを特徴とする請求項３ないし請求項９のいずれかに１項に記載の超伝導磁石装置。
11. 前記気化冷媒放出装置が破裂板であることを特徴とする請求項３ないし請求項１０のいずれか１項に記載の超電導磁石装置。
12. 前記気化冷媒放出装置がバネ式安全弁であることを特徴とする請求項３ないし請求項９のいずれか１項に記載の超電導磁石装置。
    
    

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