JP4796995B2 - 超伝導磁石装置、およびこれを用いた磁気共鳴撮像装置、並びに核磁気共鳴装置 - Google Patents
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Description
また、コイル容器には、冷媒をコイル容器内に注入するための注入管路や、コイル容器内の気相の冷媒をコイル容器外に排気するための排気管路が適宜設けられている。
このようなクエンチが発生すると、超伝導コイルから多量の熱が生じ、この熱で周囲の冷媒が蒸発して多量の冷媒ガスが生じるためコイル容器の内部の圧力が急激に上昇する。
従来、このようなコイル容器の内部の圧力上昇を抑制するために、排気管路には破裂板が設けられており、排気管路を通じて真空容器の外部へ冷媒ガスが排出されるように設けられている。
以下、本発明の超伝導磁石装置の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の超伝導磁石装置1は、図1に示すように、超伝導コイル2を冷媒3とともに収容するコイル容器4、コイル容器4を覆うように形成された熱シールド5、コイル容器4および熱シールド5を囲繞し、内部を真空にした真空容器6等からなるクライオスタットを備えている。コイル容器4に収容される冷媒3としては、例えば液体ヘリウムなどの液化した冷媒が用いられており、この冷媒3と熱シールド5とを冷却するための冷凍機7が真空容器6に設置されている。
第2の排気管路30には、第2の連通手段としての破裂板41を備えた第2の破裂装置40が介設されている。この第2の破裂装置40は、通常時、第2の排気管路30の連通を破裂板41で遮断しており、真空容器6の内部の圧力が設定された圧力以上になると、その圧力を受けて破裂板41が変形して破裂し(開き)、第2の排気管路30の真空容器6側と大気側とを連通するようになっている。これにより、クエンチや真空破壊等により真空容器6の内部の圧力が所定の圧力に上昇されたときには、破裂板41が破裂することで、第2の排気管路30を通じて冷媒ガスが大気側へ排出されるようになっている。
(1)本実施形態の超伝導磁石装置1では、一端側10aがコイル容器4の内部に連通し、他端側10bが真空容器6の外部の支障のない場所に導かれて大気側に連通した第1の排気管路10に、設定された圧力以上になると開く第1の破裂装置20が設けられ、さらに、一端側30aが真空容器6の内部に連通する第2の排気管路30に、設定された圧力以上になると開く第2の破裂装置40が設けられ、第2の排気管路30の他端側30bが、第1の破裂装置20よりも大気側の第1の排気管路10に連通して設けられているので、クエンチが発生してコイル容器4の内部の圧力が上昇したときには、第1の破裂装置20の破裂板21が破裂し、第1の排気管路10を通じて大気側の支障のない場所に冷媒ガスが排出されるので、コイル容器4の破損等を防止することができる。また、第1の排気管路10を通じて侵入した水分や空気等によって第1の排気管路10が凍結して閉塞し、その後の入熱等により蒸発した冷媒ガスがコイル容器4や第1の排気管路10から真空容器6の内部に洩れたり、真空容器6の真空破壊等が生じたときには、真空容器6の内部の圧力の上昇により第2の排気管路30に設けられた第2の破裂装置40の破裂板41が破裂し、第2の排気管路30から第1の排気管路10を通じて大気側の支障のない場所に冷媒ガスが排出されるので、真空容器6に破損等が生じるのを好適に防止することができる。
(2)破裂板41は、その板面が湾曲状部分を含んで形成されているので、板面全体が直線状に形成されたものに比べて表面積を大きくとることができ、仮に水分や空気等が侵入して、板面に凍結が生じた場合にも板面全体に凍結が及び難くなり、破裂板41の好適な作動を確保することができる。したがって、真空容器6の内部で急激に蒸発した冷媒ガスを確実に大気側へ排出することができる。
(3)第2の破裂装置40は、真空容器6における第1の排気管路10の取出口6aよりも上方に位置するので、仮に第1の排気管路10から水分や空気等が侵入した場合にも、これが第2の破裂装置40側に流れにくくなり、破裂板41の好適な作動を確保することができる。したがって、真空容器6の内部で急激に蒸発した冷媒ガスを確実に大気側へ排出することができる。
(4)第2の排気管路30が第1の破裂装置20よりも大気側の第1の排気管路10に連通しているので、通常運転時において、破裂板41が真空−冷媒ガスの境界部分とならず、冷媒ガスのリークによる真空度の低下で熱侵入量が増大するような事態に至ることがない。したがって、超伝導磁石装置1の信頼性の向上を図ることができる。
図4に第2実施形態の超伝導磁石装置1を示す。本実施形態が前記第1実施形態と異なるところは、第2の排気管路30の破裂板41が、その板面を鉛直方向にして設置されている点にあり、その他の点に変わりはない。
したがって、真空容器6の内部で急激に圧力が上昇した際に、破裂板41を確実に破裂させて冷媒ガスを大気側へ排出することができるようになり、真空容器6に破損等が生じるのをより好適に防止することができる。
図5に第3実施形態の超伝導磁石装置1を示す。本実施形態が前記第1,第2実施形態と異なるところは、第2の排気管路30が上方に凸状の管路30’を備えている点にある。
第2の排気管路30にこのような管路30’を設けることによって、管路30’内に冷媒ガスを滞留させることができるようになり、この管路30’に滞留した冷媒ガスを、大気側から侵入する可能性のある水分や空気等の遮断要素として利用することができる。
図6に第4実施形態の超伝導磁石装置1を示す。本実施形態が前記第1〜第3実施形態と異なるところは、第2の排気管路30に加熱手段としてのヒータ32が設置されている点にある。
2 超伝導コイル
3 冷媒
4 コイル容器
5 熱シールド
6 真空容器
6a 取出口
7 冷凍機
10 第1の排気管路
10A 分岐管路
10B 開閉弁
10a 一端側
10b 他端側
20 第1の破裂装置
21 破裂板
30 第2の排気管路
30’ 管路
30a 一端側
30b 他端側
32 ヒータ
40 第2の破裂装置
41 破裂板
50 機器(解析手段)
B ベッド
B1 搬送手段
K 磁場空間
P プローブ
S サンプル管
SM スペクトロメータ
Claims (9)
- 超伝導コイルを冷媒とともに収容するコイル容器と、
前記コイル容器を覆うように形成された熱シールドと、
前記コイル容器および前記熱シールドを囲繞し、内部を真空にした真空容器と、を備え、
一端側が前記コイル容器の内部に連通し、他端側が前記コイル容器から前記熱シールドを経て前記真空容器の外部の排出可能な場所に導かれて大気側に連通した第1の排気管路と、
前記第1の排気管路に設けられ、前記コイル容器の内部の圧力が設定された圧力以上になると開いて当該第1の排気管路を連通する第1の連通手段と、
一端側が前記真空容器の内部に連通し、他端側が前記第1の連通手段よりも大気側の前記第1の排気管路に連通した第2の排気管路と、
前記第2の排気管路に設けられ、前記真空容器の内部の圧力が設定された圧力以上になると開いて当該第2の排気管路を連通する第2の連通手段と、
を具備したことを特徴とする超伝導磁石装置。 - 前記第2の連通手段は、前記真空容器内の圧力が設定された圧力以上になると破裂して開くようにされた破裂板を含んで構成され、前記破裂板は、その板面が湾曲状部分を含んで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の超伝導磁石装置。
- 前記第2の連通手段は、前記真空容器の内部の圧力が設定された圧力以上になると破裂して開くようにされた破裂板を含んで構成され、前記破裂板は、その板面が鉛直方向に設置されていることを特徴とする請求項1に記載の超伝導磁石装置。
- 前記第2の連通手段は、前記真空容器における前記第1の排気管路の取出口よりも上方に位置することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超伝導磁石装置。
- 前記第2の排気管路は、前記第2の連通手段よりも大気側の部位に、上方に凸状の管路を備えていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の超伝導磁石装置。
- 前記第1の連通手段よりも大気側の前記第1の排気管路、または前記第2の連通手段よりも大気側の前記第2の排気管路の少なくとも一方には、加熱手段が設置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の超伝導磁石装置。
- 前記破裂板は、金属製であり、当該破裂板を支持する支持体が前記真空容器に溶接されて固定されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の超伝導磁石装置。
- 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の超伝導磁石装置を備えた磁気共鳴撮像装置であって、
被検体を乗せるベッドと、このベッドに乗せられた前記被検体を前記超伝導磁石装置によって形成される磁場空間へ搬送する搬送手段と、この搬送手段によって前記磁場空間に搬送された前記被検体からの核磁気共鳴信号を解析する解析手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の超伝導磁石装置を備えた核磁気共鳴装置であって、
試料を前記超伝導磁石装置の前記超伝導コイル間に形成される磁場空間内に移動させる機構と、この機構によって前記磁場空間内に移動された前記検体からの核磁気共鳴信号を捉えるプローブと、前記プローブで捉えた信号を解析手段とを有する核磁気共鳴装置。
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