JP3122539B2

JP3122539B2 - 超電導マグネット

Info

Publication number: JP3122539B2
Application number: JP22281092A
Authority: JP
Inventors: 一樹森津; 隆博松本; 修一中川; 秀人吉村; 政志長尾; 隆稲口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: JPH0669028A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、極低温冷媒、例えば
液体ヘリウムを直接再液化できる極低温冷凍機を備えた
超電導マグネットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、超電導マグネットは、磁気共鳴画
像診断装置、磁気浮上列車、シンクロトロンラジエーシ
ョン、結晶引き上げ装置等の磁場発生装置として用いら
れている。一般に、この種超電導マグネットは、ヘリウ
ム槽内に円筒形の超電導コイルを配設し、このヘリウム
槽を包囲するように真空層を設け、ヘリウム槽と真空槽
との間にヘリウム槽を包囲するように同軸円筒状に第１
および第２熱シールドを設け、さらに第１および第２熱
シールドを冷却する蓄冷型冷凍機を超電導コイルの軸方
向に対して垂直に配設して構成された横向中空円筒状の
超電導マグネットが知られている。

【０００３】しかし、上記従来の超電導マグネットは、
横向中空マグネットであり、蓄冷型冷凍機を上方から磁
石の軸方向に対して垂直に配設しているので、冷凍機の
冷却性能を達成するためにディスプレーサとよばれるピ
ストンの往復移動の長さを確保する必要があり、第１熱
シールドと第２熱シールドとの間隙および真空槽と第１
熱シールドとの間隙を大きくとらなければならず、装置
の高さが高くなるとともに大形化してしまうという欠点
あった。さらに、ヘリウム槽内で蒸発するヘリウムガス
を再液化しておらず、液体ヘリウムの消費量が多くなる
という欠点もあった。

【０００４】そこで、本出願人は上記欠点を解決するた
めに、蓄冷型冷凍機を略水平に配置して小形化を図ると
ともに、ヘリウム槽内で蒸発するヘリウムガスを再液化
する超電導マグネットを先に提案している（特願平４ー
７０９２２号）。

【０００５】図４は特願平４ー７０９２２号に記載され
た従来の超電導マグネットを示す一部破断斜視図であ
り、図において１は円筒形に構成された超電導コイルで
あり、この超電導コイル１は極低温冷媒槽としての中空
円筒形のヘリウム槽２内に収納され、ヘリウム槽２内に
満たされている極低温冷媒としての液体ヘリウム３に浸
漬され、極低温に保持されている。４はヘリウム槽２を
包囲して設けられた真空槽であり、この真空槽４とヘリ
ウム槽２との間を真空排気して断熱している。５は第２
熱シールド、６は第１熱シールドであり、これらの第１
および第２熱シールド６、５は、ヘリウム槽２と真空槽
４との間にヘリウム槽２を包囲するように同軸円筒状に
配設され、ヘリウム槽２への熱侵入を減少させている。

【０００６】３０は円筒形の超電導コイル１の軸方向と
略平行に真空槽４の端面に取り付けられた３段式蓄冷型
冷凍機、３１は鉄製の磁気シールドフランジ３２ととも
に真空槽４を包囲して配設された鉄製の磁気シールド、
３３はボア、３４はポート部１３に設けられた放圧弁、
３５は超電導マグネットの据付足、３６はヘリウム槽２
内の圧力を制御する圧力コントローラユニットである。

【０００７】ここで、上記従来の超電導マグネットで
は、超電導コイル１を収納するヘリウム槽２、第２熱シ
ールド５、第１熱シールド６および真空槽４を同軸配置
して、横向中空マグネットを構成している。

【０００８】つぎに、上記従来の超電導マグネットに用
いられる３段式蓄冷型冷凍機３０について、図５に基づ
いて詳細に説明する。３段式蓄冷型冷凍機３０は、例え
ばステンレスのホーニングパイプで作られ３段になって
いるシリンダ４０内に、第１段ディスプレーサ１６、第
２段ディスプレーサ１７および第３段ディスプレーサ４
１が摺動可能に配設され、シリンダ４０と第１段、第２
段および第３段ディスプレーサ１６、１７、４１のそれ
ぞれの間にはヘリウムガス２４が漏れることを防止する
第１段シール１８、第２段シール１９および第３段シー
ル４２が配設され、さらにシリンダ４０の各段外周面の
それぞれに第１段ヒートステージ１０、第２段ヒートス
テージ１１および第３段ヒートステージ４３が配設され
て構成されている。

【０００９】ここで、第１段ディスプレーサ１６内の第
１段蓄冷器２０は銅金網を蓄冷材とし、第２段ディスプ
レーサ１７内の第２段蓄冷器２１は鉛玉を蓄冷材とし、
第３段ディスプレーサ４１内の第３段蓄冷器４５は、２
０Ｋから７．５Ｋで比熱が大きいＧｄＲｈを蓄冷材とす
る高温部４５ａと、７．５Ｋ以下で比熱が大きいＧｄ
_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈを蓄冷材とする低温部４５ｂとから構成
されている。

【００１０】このように構成された３段式蓄冷型冷凍機
３０はつぎのように動作する。まず、第１段、第２段お
よび第３段ディスプレーサ１６、１７、４１が最下端に
あり、吸気バルブ２６が開き、排気バルブ２７が閉じて
いる状態で、第１段、第２段および第３段膨張室２２、
２３、４６内には、ヘリウムガス圧縮手段であるヘリウ
ム圧縮機２５で圧縮された高圧のヘリウムガス２４が導
入され、高圧状態となっている。

【００１１】つぎに、第１段、第２段および第３段ディ
スプレーサ１６、１７、４１が上方に動き、それに伴い
高圧のヘリウムガス２４が第１段、第２段および第３段
蓄冷器２０、２１、４５を通じて、第１段、第２段およ
び第３段膨張室２２、２３、４６に導入される。この
間、吸気および排気バルブ２６、２７は動かない。高圧
のヘリウムガス２４は、第１段蓄冷器２２、第２段蓄冷
器２３および第３段蓄冷器４５を通過する際に、それぞ
れの蓄冷材により所定温度に冷却される。第１段、第２
段および第３段ディスプレーサ１６、１７、４１が最上
端になった時に、吸気バルブ２６が閉じ、排気バルブ２
７が開き、高圧のヘリウムガス２４が低圧部に膨張して
冷凍が発生する。この時、ヘリウムガス２４は、低温低
圧ガスとなる。

【００１２】ついで、第１段、第２段および第３段ディ
スプレーサ１６、１７、４１が下方に移動することによ
り、低温低圧のヘリウムガス２４が、第１段、第２段お
よび第３段蓄冷器２０、２１、４５を通過して排気バル
ブ２７から排気される。この時、低温低圧のヘリウムガ
ス２４は、第１段、第２段および第３段蓄冷器２０、２
１、４５の蓄冷材を冷却した後、ヘリウム圧縮機２５に
戻る。

【００１３】その後、第１段、第２段および第３段膨張
室２２、２３、４６の容積が最小となった状態で、排気
バルブ２７が閉じ、吸気バルブ２６が開き、ヘリウム圧
縮機２５で圧縮された高圧のヘリウムガス２４が導入さ
れ、第１段、第２段および第３段膨張室２２、２３、４
６の圧力が低圧から高圧になる。

【００１４】ここで、高圧、例えば２０バールのヘリウ
ムガス２４は、第１段蓄冷器２０で６０Ｋに冷却され、
第２段蓄冷器２１で１５Ｋに冷却され、さらに第３段蓄
冷器４５で冷却されて第３膨張室４６に導かれる。例え
ば、第３段蓄冷器４５の蓄冷材を鉛とすると、比熱がヘ
リウムガス２４より小さいのでヘリウムガス２４は十分
冷却されずに第３段膨張室４６に導かれ、膨張室の温度
が上昇して損失が生じてしまい、６．５Ｋ程度の到達温
度しか得られず、また蓄冷材としてＧｄＲｈを用いる
と、比熱が鉛より大きいので損失が小さくなり、５．５
Ｋの到達温度が得られている。

【００１５】さらに、蓄冷材としてＧｄＲｈとＧｄ_0.5
Ｅｒ_0.5Ｒｈ（ＧｄＲｈの重量比を４５〜６５％）とす
ると、４．２Ｋの到達温度が得られ、さらにまた、シリ
ンダ４０の内面の表面粗さを０．５μｍＲＭＳとしてシ
ール部の漏れを低減させたところ、３．６８Ｋの到達温
度を達成できた。ここで、蓄冷材としてＧｄＲｈに代え
てＥｒ₃Ｎｉを用いても、同様の到達温度が得られた。
なお、ヘリウムガス２４の高圧は２０バール、低圧は６
バールとしている。

【００１６】このように、銅金網を蓄冷材とする第１段
蓄冷器２０と、鉛玉を蓄冷材とする第２段蓄冷器２１
と、ＧｄＲｈを蓄冷材とする高温部４５ａとＧｄ_0.5Ｅ
ｒ_0.5Ｒｈを蓄冷材とする低温部４５ｂからなる第３段
蓄冷器４５とから３段式蓄冷型冷凍機３０を構成してい
るので、第１段ヒートステージ１０の到達温度が５０〜
８０Ｋ、第２段ヒートステージ１１の到達温度が１０〜
２０Ｋ、第３段ヒートステージ４３の到達温度が２〜
４．５Ｋの優れた冷凍性能が得られ、超電導マグネット
を安定して運転できる。

【００１７】図６に３段式蓄冷型冷凍機３０の取り付け
構造を示す。一端がヘリウム槽２内で蒸発するヘリウム
ガスの雰囲気に臨むようにヘリウム槽２の上部に引出部
としてのステンレス製のＬ字管５０が設けられている。
また、真空槽４の端面には、ステンレス製の３段の冷凍
機取付シリンダ５１が超電導コイル１の軸方向と略平行
に取り付けられている。Ｌ字管５０と冷凍機取付シリン
ダ５１とはベロー５２で接続されている。この冷凍機取
付シリンダ５１には、銅製の第１段ヒートステージ５３
および第２段ヒートステージ５４が設けられ、それぞれ
が第１熱シールド６および第２熱シールド５に熱接続さ
れている。また、第１段および第２段ヒートステージ５
３、５４と第１および第２熱シールド６、５との熱接続
部を覆うように、銅製の第１および第２輻射カバー５
６、５５が配設され、さらにステンレス製の封口板５７
が真空層４に取り付けられ、外部からの熱侵入を低減し
ている。

【００１８】このように、冷凍機取付シリンダ５１が真
空槽４の端面から超電導コイル１の軸方向と略平行に取
り付けられているので、ヘリウム槽２、第２熱シールド
５、第１熱シールド６および真空槽４のそれぞれの間隙
を大きくすることなく、３段式蓄冷型冷凍機３０の冷凍
性能に寄与する各ディスプレーサの往復移動距離を確保
でき、超電導マグネットの小形化が図られるとともに、
３段式蓄冷型冷凍機３０が冷凍機取付シリンダ５１に着
脱可能に取り付けられているので、装置を分解すること
なく３段式蓄冷型冷凍機３０を取り外すことができ、メ
ンテナンス性が向上する。

【００１９】また、３段式蓄冷型冷凍機３０の第３段ヒ
ートステージ４３がＬ字管５０内に露呈しているので、
ヘリウム槽２内で蒸発したヘリウムガスがＬ字管５０内
に引き出されて第３段ヒートステージ４３により凝縮液
化され、高価な液体ヘリウム３の消費量を低減できる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に提案し
ている従来の超電導マグネットでは、３段式蓄冷型冷凍
機３０の第３段蓄冷器４５の蓄冷材として、ＧｄＲｈ、
Ｇｄ_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈ、Ｅｒ₃Ｎｉ等の希土類金属の合金
または化合物を用い、優れた冷凍性能を達成している。
そこで、超電導マグネットを運転する際に、希土類金属
の合金または化合物を蓄冷材とする第３段蓄冷器４５を
有する第３段ディスプレーサ４１が往復移動することに
なり、外部磁界が乱され、高い磁場の均一性が得られな
いという課題があった。また、外部磁界によって蓄冷材
に電磁力が発生して、ディスプレーサが冷凍機取付シリ
ンダ５１に擦られ、発熱が生じ、このために冷凍能力が
低下するという課題もあった。

【００２１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、希土類金属の合金または化合物
を蓄冷材とする蓄冷器を有するディスプレーサの往復移
動にともなう外部磁界の擾乱を抑制し、高い磁場の均一
性が得られる超電導マグネットを得ることを目的とす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る超電導マグネットは、超電導コイルと、超電導コイル
を収納し、超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、
一端が極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲
気中に臨み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付
シリンダと、温度レベルの異なる１個以上の膨張室と蓄
冷器とを有し、少なくとも１個の蓄冷器の蓄冷材が希土
類金属の合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ
内に挿入固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出され
た極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを
備えた超電導マグネットであって、少なくとも希土類金
属の合金または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷
器を包囲する冷凍機取付シリンダの部位を超電導体で構
成したものである。

【００２３】また、この発明の請求項２に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低
温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨
み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、温度レベルの異なる１個以上の膨張室と蓄冷器とを
有し、少なくとも１個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の
合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入
固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、少なくとも希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する冷凍機取付シリンダの部位外周面に超電導体膜を被
覆したものである。

【００２４】また、この発明の請求項３に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低
温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨
み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、温度レベルの異なる１個以上の膨張室と蓄冷器とを
有し、少なくとも１個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の
合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入
固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、少なくとも希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する冷凍機取付シリンダの部位外周に超電導体からなる
筒体を配設したものである。

【００２５】

【作用】この発明の請求項１に係る超電導マグネットに
おいては、超電導体で構成された冷凍機取付シリンダの
部位が、マグネット運転時に極低温に冷却されて超電導
状態となり、希土類金属の合金または化合物を有する蓄
冷材が収納される蓄冷器を包囲する磁気シールドを構成
し、希土類金属の合金または化合物を有する蓄冷材が収
納される蓄冷器の往復移動にともなう外部磁界の擾乱を
防止するとともに、外部磁界によって蓄冷材に生じる電
磁力の発生を防止している。

【００２６】また、この発明の請求項２に係る超電導マ
グネットにおいては、冷凍機取付シリンダの外周面に被
覆された超電導体膜が、マグネット運転時に極低温に冷
却されて超電導状態となり、希土類金属の合金または化
合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲する磁気
シールドを構成し、希土類金属の合金または化合物を有
する蓄冷材が収納される蓄冷器の往復移動にともなう外
部磁界の擾乱を防止するとともに、外部磁界によって蓄
冷材に生じる電磁力の発生を防止している。

【００２７】また、この発明の請求項３に係る超電導マ
グネットにおいては、冷凍機取付シリンダの外周に配設
された超電導体からなる筒体が、マグネット運転時に極
低温に冷却されて超電導状態となり、希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する磁気シールドを構成し、希土類金属の合金または化
合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器の往復移動にと
もなう外部磁界の擾乱を防止するとともに、外部磁界に
よって蓄冷材に生じる電磁力の発生を防止している。

【００２８】

【実施例】この発明は、本出願人が先に提案している図
４乃至図６に示す超電導マグネット（特願平４ー７０９
２２号）の改良に関するものであり、同一または相当部
分には同一符号を付してその説明を省略し、発明の特徴
部分について以下に説明する。

【００２９】実施例１．この実施例１はこの発明の請求
項１に係る一実施例である。図１はこの発明の実施例１
を示す超電導マグネットの要部断面図であり、図におい
て１００は冷凍機取付シリンダ５１の第３段のシリンダ
部であり、この第３段のシリンダ部１００は超電導体、
例えばＮｂＴｉで構成され、第３段ディスプレーサ４
１、つまりＧｄＲｈを蓄冷材とする高温部４５ａとＧｄ
_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈを蓄冷材とする低温部４５ｂとから構成
する第３段蓄冷器４５の往復移動範囲を包囲している。

【００３０】このように構成された上記実施例１では、
ヘリウム槽２内で蒸発したヘリウムガスはＬ字管５０内
に引き出され、第３段ヒートステージ４３により凝縮液
化され、ヘリウム槽２内に戻される。また、冷凍機取付
シリンダ５１と３段式蓄冷型冷凍機３０のシリンダ４０
との間隙にもヘリウムガスが充満している。このヘリウ
ムガスにより第３段のシリンダ部１００は極低温に冷却
され、超電導状態となり、良好な磁気シールドを構成す
る。超電導マグネットの運転時には、３段式蓄冷型冷凍
機３０のディスプレーサが往復移動するが、ＧｄＲｈ、
Ｇｄ_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈを蓄冷材とする第３段蓄冷器４５の
往復移動範囲は第３段のシリンダ部１００で磁気シール
ドされ、外部磁界の擾乱が抑制されるとともに、蓄冷材
に外部磁界による電磁力が発生されない。

【００３１】このように、上記実施例１によれば、冷凍
機取付シリンダ５１の第３段のシリンダ部１００をＮｂ
Ｔｉで構成しているので、超電導マグネットの運転時に
第３段のシリンダ部１００が極低温に冷却されて超電導
状態となり、良好な磁気シールドを構成し、希土類金属
の合金または化合物であるＧｄＲｈ、Ｇｄ_0.5Ｅｒ_0.5Ｒ
ｈを蓄冷材とする第３段蓄冷器４５の往復移動にともな
う外部磁界の擾乱が防止され、高い外部磁場の均一性を
得ることができる。また、蓄冷材に電磁力が発生せず、
ディスプレーサが冷凍機取付シリンダ５１に擦られて発
熱することがなく、冷凍能力の低下が抑えられる。

【００３２】実施例２．この実施例２はこの発明の請求
項２に係る一実施例である。図２はこの発明の実施例２
を示す超電導マグネットの要部断面図であり、図におい
て１０１は冷凍機取付シリンダ５１の第３段のシリンダ
部の外周面に超電導体、例えばＮｂを被覆してなる超電
導体膜であり、この超電導体膜１０１は第３段ディスプ
レーサ４１、つまりＧｄＲｈを蓄冷材とする高温部４５
ａとＧｄ_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈを蓄冷材とする低温部４５ｂと
から構成する第３段蓄冷器４５の往復移動範囲を包囲し
ている。

【００３３】このように構成された上記実施例２では、
上記実施例１と同様に、冷凍機取付シリンダ５１と３段
式蓄冷型冷凍機３０のシリンダ４０との間隙に充満され
るヘリウムガスにより超電導体膜１０１が極低温に冷却
されて、超電導状態となり、良好な磁気シールドを構成
する。超電導マグネットの運転時には、３段式蓄冷型冷
凍機３０のディスプレーサが往復移動するが、ＧｄＲ
ｈ、Ｇｄ_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈを蓄冷材とする第３段蓄冷器４
５の往復移動範囲は超電導体膜１０１で磁気シールドさ
れ、外部磁界の擾乱が抑制されるとともに、蓄冷材に外
部磁界による電磁力が発生されない。

【００３４】このように、上記実施例２によれば、冷凍
機取付シリンダ５１の第３段のシリンダ部の外周面にＮ
ｂを被覆して超電導体膜１０１を形成しているので、超
電導マグネットの運転時に超電導体膜１０１が極低温に
冷却されて超電導状態となり、良好な磁気シールドを構
成し、希土類金属の合金または化合物であるＧｄＲｈ、
Ｇｄ_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈを蓄冷材とする第３段蓄冷器４５の
往復移動にともなう外部磁界の擾乱が防止され、高い外
部磁場の均一性を得ることができる。また、蓄冷材に電
磁力が発生せず、ディスプレーサが冷凍機取付シリンダ
５１に擦られて発熱することがなく、冷凍能力の低下が
抑えられる。

【００３５】実施例３．この実施例３はこの発明の請求
項３に係る一実施例である。図３はこの発明の実施例３
を示す超電導マグネットの要部断面図であり、図におい
て１０２は冷凍機取付シリンダ５１の第３段のシリンダ
部の外周に配設された筒体であり、この筒体１０２は超
電導体、例えばＮｂＴｉからなり、第３段ディスプレー
サ４１、つまりＧｄＲｈを蓄冷材とする高温部４５ａと
Ｇｄ_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈを蓄冷材とする低温部４５ｂとから
構成する第３段蓄冷器４５の往復移動範囲を包囲してい
る。

【００３６】このように構成された上記実施例３では、
上記実施例１と同様に、超電導マグネットの運転時に筒
体１０２が極低温に冷却されて、超電導状態となり、良
好な磁気シールドを構成する。そして、３段式蓄冷型冷
凍機３０のディスプレーサが往復移動するが、ＧｄＲ
ｈ、Ｇｄ_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈを蓄冷材とする第３段蓄冷器４
５の往復移動範囲は筒体１０２で磁気シールドされ、外
部磁界の擾乱が抑制されるとともに、蓄冷材に外部磁界
による電磁力が発生されない。

【００３７】このように、上記実施例３によれば、冷凍
機取付シリンダ５１の第３段のシリンダ部の外周にＮｂ
Ｔｉからなる筒体１０２を配設しているので、超電導マ
グネットの運転時に筒体１０２が極低温に冷却されて超
電導状態となり、良好な磁気シールドを構成し、希土類
金属の合金または化合物であるＧｄＲｈ、Ｇｄ_0.5Ｅｒ
_0.5Ｒｈを蓄冷材とする第３段蓄冷器４５の往復移動に
ともなう外部磁界の擾乱が防止され、高い外部磁場の均
一性を得ることができる。また、蓄冷材に電磁力が発生
せず、ディスプレーサが冷凍機取付シリンダ５１に擦ら
れて発熱することがなく、冷凍能力の低下が抑えられ
る。

【００３８】なお、上記各実施例では、３段式蓄冷型冷
凍機３０の冷凍性能を向上するために、第３段蓄冷器４
５の蓄冷材として、ＧｄＲｈ、Ｇｄ_0.5Ｅｒ_0.5Ｒｈを用
いるものとしているが、蓄冷材はこれらに限らず、希土
類金属の合金または化合物を有していればよく、例えば
Ｅｒ₃Ｎｉ、Ｅｒ_0.9Ｙｂ_0.1Ｎｉ、Ｅｒ_0.5Ｄｙ_0.5Ｎ
ｉ₂、ＤｙＮｉ₂等を用いることができる。

【００３９】また、上記各実施例では、円筒形の超電導
コイル１の軸方向に略平行に配設された３段式蓄冷型冷
凍機３０を備えた超電導マグネットとして説明している
が、この発明は、これに限定されるものではなく、希土
類金属の合金または化合物を蓄冷材とする第３段蓄冷器
４５を有する３段式蓄冷型冷凍機３０によりヘリウム槽
２内で蒸発するヘリウムガスを直接再液化する超電導マ
グネットであればよく、例えばレーストラック形状の超
電導コイルでもよく、３段式蓄冷型冷凍機３０を超電導
コイル１の軸方向に垂直に配設してもよい。

【００４０】また、上記各実施例では、３段式蓄冷型冷
凍機３０を用いるものとして説明しているが、少なくと
も１個の蓄冷器が希土類金属の合金または化合物を蓄冷
材とする蓄冷型冷凍機であればよく、２段式蓄冷型冷凍
機であっても、４段式蓄冷型冷凍機であってもよい。

【００４１】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４２】この発明の請求項１の係る超電導マグネッ
トは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、超電導
コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷媒槽
と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低温冷
媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨み、他
端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダと、温
度レベルの異なる１個以上の膨張室と蓄冷器とを有し、
少なくとも１個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の合金ま
たは化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定さ
れ、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温冷媒ガ
スを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マ
グネットであって、少なくとも希土類金属の合金または
化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲する冷
凍機取付シリンダの部位を超電導体で構成しているの
で、冷凍機取付シリンダの該部位が磁気シールドを構成
し、該蓄冷器の往復移動にともなう外部磁界の擾乱が防
止でき、高い外部磁場の均一性が得られる。

【００４３】また、この発明の請求項２に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低
温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨
み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、温度レベルの異なる１個以上の膨張室と蓄冷器とを
有し、少なくとも１個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の
合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入
固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、少なくとも希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する冷凍機取付シリンダの部位外周面に超電導体膜で被
覆しているので、超電導体膜が磁気シールドを構成し、
該蓄冷器の往復移動にともなう外部磁界の擾乱が防止で
き、高い外部磁場の均一性が得られる。

【００４４】また、この発明の請求項３に係る超電導マ
グネットは、超電導コイルと、超電導コイルを収納し、
超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液する極低温冷
媒槽と、極低温冷媒槽を包囲する真空槽と、一端が極低
温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に臨
み、他端が真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、温度レベルの異なる１個以上の膨張室と蓄冷器とを
有し、少なくとも１個の蓄冷器の蓄冷材が希土類金属の
合金または化合物を有し、冷凍機取付シリンダ内に挿入
固定され、冷凍機取付シリンダ内に引き出された極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超
電導マグネットであって、少なくとも希土類金属の合金
または化合物を有する蓄冷材が収納される蓄冷器を包囲
する冷凍機取付シリンダの部位外周に超電導体からなる
筒体を配設しているので、筒体が磁気シールドを構成
し、該蓄冷器の往復移動にともなう外部磁界の擾乱が防
止でき、高い外部磁場の均一性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す超電導マグネットの
要部断面図である。

【図２】この発明の実施例２を示す超電導マグネットの
要部断面図である。

【図３】この発明の実施例３を示す超電導マグネットの
要部断面図である。

【図４】従来の超電導マグネットの一例を示す一部破断
斜視図である。

【図５】従来の超電導マグネットにおける３段式蓄冷型
冷凍機の構成を示す模式的断面図である。

【図６】従来の超電導マグネットにおける３段式蓄冷型
冷凍機の取付構造を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１超電導コイル２ヘリウム槽（極低温冷媒槽）３液体ヘリウム（極低温冷媒）４真空槽２０第１段蓄冷器２１第２段蓄冷器２２第１段膨張室２３第２段膨張室３０３段式蓄冷型冷凍機４５第３段蓄冷器４６第３段膨張室５１冷凍機取付シリンダ１００第３段のシリンダ部１０１超電導体膜１０２筒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉村秀人尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者長尾政志尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者稲口隆尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 6/04 ZAA

Claims

(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収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する真空槽
と、一端が前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガ
スの雰囲気中に臨み、他端が前記真空槽に取り付けられ
た冷凍機取付シリンダと、温度レベルの異なる１個以上
の膨張室と蓄冷器とを有し、少なくとも１個の前記蓄冷
器の蓄冷材が希土類金属の合金または化合物を有し、前
記冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、前記冷凍機取
付シリンダ内に引き出された前記極低温冷媒ガスを再液
化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マグネット
であって、少なくとも希土類金属の合金または化合物を
有する前記蓄冷材が収納される前記蓄冷器を包囲する前
記冷凍機取付シリンダの部位を超電導体で構成したこと
を特徴とす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収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する真空槽
と、一端が前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガ
スの雰囲気中に臨み、他端が前記真空槽に取り付けられ
た冷凍機取付シリンダと、温度レベルの異なる１個以上
の膨張室と蓄冷器とを有し、少なくとも１個の前記蓄冷
器の蓄冷材が希土類金属の合金または化合物を有し、前
記冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、前記冷凍機取
付シリンダ内に引き出された前記極低温冷媒ガスを再液
化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マグネット
であって、少なくとも希土類金属の合金または化合物を
有する前記蓄冷材が収納される前記蓄冷器を包囲する前
記冷凍機取付シリンダの部位外周面に超電導体膜を被覆
したことを特徴とす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収
納し、前記超電導コイルを冷却する極低温冷媒を貯液す
る極低温冷媒槽と、前記極低温冷媒槽を包囲する真空槽
と、一端が前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガ
スの雰囲気中に臨み、他端が前記真空槽に取り付けられ
た冷凍機取付シリンダと、温度レベルの異なる１個以上
の膨張室と蓄冷器とを有し、少なくとも１個の前記蓄冷
器の蓄冷材が希土類金属の合金または化合物を有し、前
記冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、前記冷凍機取
付シリンダ内に引き出された前記極低温冷媒ガスを再液
化する多段式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マグネット
であって、少なくとも希土類金属の合金または化合物を
有する前記蓄冷材が収納される前記蓄冷器を包囲する前
記冷凍機取付シリンダの部位外周に超電導体からなる筒
体を配設したことを特徴とする超電導マグネット。