JPH0434904A - 超電導マグネット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、人体の断層撮影を行う核磁気共鳴断層撮影
装置や、磁気浮上列車などに利用されている超電導マグ
ネット装置に係り、特に、超電導マグネット装置に備え
られている超電導コイルと、超電導コイル用電源との接
続機構に関する。

Ｂ、従来技術 従来の超電導マグネット装置の一例として、特開昭５５
−１２７００５号に記載されている装置を挙げる。

第６図は、その装置の概略構成を示した断面図である。

図中、符号１は超電導コイル２を液体ヘリウム中に浸漬
して収納する低温容器であり、上蓋３によって、密閉さ
れている。超電導コイル２のリード端３ａと３ｂは、そ
れぞれ接続部材４ａ、４ｂと連接している。接続部材４
ａ、４ｂの位置に相当する上板３の部位には透孔５ａ、
５ｂが形成され、下端部を先細り状に形成した電流リー
ド６ａ、６ｂが、透孔５ａ、５ｂから低温容器１内に挿
入されて、接続部材４ａ、４ｂの凹部に着脱自在に嵌め
込まれている。電流り−ド６ａ　６ｂの上端部には端子
７ａ、７ｂが取り付けられ、この端子７ａ、７ｂに超電
導コイル２を励磁する励磁用電源８が接続されている。

なお、図中符号９はリード端３ａ、３ｂに接続された永
久電流スイッチ、１０は超電導線、１１は永久電流スイ
ッチ９に接続されているヒータ電源である。

このような構成の超電導コイル装置では、ヒータ電源１
１からの通電により、永久電流スイ・フチ９内の超電導
体（超電導線１０の一部分）を臨界温度以上にして、こ
の部分に抵抗を発生させる。この状態で、励磁用電源８
により、超電導コイル２を所定の電流値で励磁する。超
電導コイル２の電流が定常状態になったところで、ヒー
タ電ａｌｌの通電を停止すると、前記超電導体は液体ヘ
リウムによって冷却されて臨界温度以下となり、電気抵
抗は零となる。次に、励磁用電源８の励１電流を零にす
れば、超電導コイル２は永久電流運転される。

このとき、電流リード６ａ、６ｂは、常温部から低温部
へ熱を伝導するので、液体ヘリウムの暴発量を増加させ
るという不都合が生じる。このため、永久電流による通
常運転開始後、電流リード６ａ６ｂを低温容器ｌから離
脱させ、外部からの熱侵入を防いでいた。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来装置には次のような問題点
がある。

電流リード６ａ、６ｂの着脱時に透孔５ａ、５ｂを通し
て、低温容器１外の雰囲気（空気、または、水分を含ん
だ空気）が容器内に侵入する。極低温状態である低温容
器１内に侵入した水分や空気は凝固して霜となり、接続
部材４ａ、４ｂ上に堆積する。このため、接続部材４ａ
、４ｂと電流リード６ａ、６ｂとの導通不良が発生する
という問題点があった。また、接合部材４ａ、４ｂと電
流リード６ａ　、　６ｂとが凍結して、電流リード６ａ
、６ｂが抜けにくくなることもあった。

さらに、外部雰囲気の温度とヘリウムガスとの温度差が
極端なため、電流リード６ａ　、　６ｂを低温容器ｌ内
に差し込む際に、低温容器１内の蒸発ヘリウムガスが噴
出するので、作業者は凍傷にならないように注意して作
業を行う必要があった。

また、このような着脱作業を避けるために、電流リード
６ａ、６ｂを低温容器１内に常設した場合には、電流リ
ード６ａ、６ｂを通して外部から熱が侵入し、液体ヘリ
ウムの蒸発量が増大するので、冷媒保持性能及びコスト
面で不利であるという別異の問題が生じる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、超電導コイルと電源部との接続および切り離しを
確実に行うことができ、しかも外部からの熱侵入を抑制
することができる超電導マグネット装置を提供すること
を目的としている。

０６課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するために次のような構成
を備えている。

即ち、この発明は、超電導コイルを極低温寒剤中に浸漬
して収納する低温容器と、低温容器を内包する真空容器
と、この真空容器外に設置される超電導コイル用の電源
部と、前記超電導コイルと前記電源部との接続および切
り離しを行う電流リード部とを備えた超電導マグネット
装置において、前記電流リード部は、前記超電導コイル
に接続され低温容器に取り付けられた固定コネクタと、
電気良導体部と断熱体部とが交互に連設され、下方の電
気良導体部が前記固定コネクタに対し接触可能に構成さ
れた内側部材と、少なくとも内周面側に電気良導体部と
断熱体部が交互に連設され、前記内側部材に外挿される
筒状の外側部材と、前記内側部材または外側部材のいず
れか一方の電気良導体部にその基部が取り付けられ、先
端部は他方部材に押圧状態に接触している接触部材とを
備え、前記内側部材と外側部材とを軸方向に相対移動可
能に構成することによって、内側および外側部材の電気
良導体部を接触部材を介して互いに接続して前記１１源
部と固定コネクタとを導通する状態と、前記各電気良導
体部を切り離して前記電源部と固定コネクタとを非導通
状態にする状態とに切り換え可能に構成したことを特徴
としている。

８０作用 この発明の超電導マグネット装置に備えられている電流
リード部によれば、以下のようにして超電導コイルに接
続されている固定コネクタと電源部との接続および切り
離しが行われる。

接続する際には、外側部材と内側部材とを相対移動させ
て、両部材の電気良導体部を接触部材を介して接続させ
、内側部材と固定コネクタとを接触させる。これにより
、電源部と超電導コイルとが、両部材の各電気良導体部
および接触部材と固定コネクタとを介して電気的に接続
する。

切り離しの際には、前記相対移動とは逆の方向に外側部
材と内側部材とを相対移動させて、両部材の電気良導体
部を非接続状態にし、内側部材を固定コネクタから退避
させる。これにより、電源部と超電導コイルとが切り離
される。

Ｆ、実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、第３図の断面図を参照して、超電導マグネット装
置の全体構成を説明する。

超電導コイル２は、超電導状態を維持するために液体ヘ
リウムなどの極低温寒剤中に浸漬され、低温容器１内に
収納されている。低温容器１の周囲は、アルミニウムな
どの熱伝導性の高い材料で形成された第１熱シールド板
２１によって覆われ、第１熱シールド板２１の周囲は、
同様の材料で形成された第２熱シールド板２２によって
覆われている。

第１熱シールド板２１は、冷凍Ｉｌ＆＜図示せず）の冷
却作用によって約２０°Ｋに維持され、第２熱シールド
板２２は約８０°Ｋに維持されている。低温容器１、第
１熱シールド板２１、第２熱シールド板２２は常温の真
空容器２０内に収納されている。この真空容器２０の外
側壁部（図面上における上側）の凹部分に後述する電流
リード部２３．２４が設けられてい真空容器２０外には
、超電導コイル２に励［電流を加えるための１８部８が
設置されている。電源部８と超電導コイル１とを連結し
ているのが、電流リード部２３．２４である。各電流リ
ード部２３．２４は電源部８の（＋）側出力端子と、（
−）側出力端子とに対応して設けられている。なお、図
中符号９は、ヒータ電源１１からの通電／遮断により、
超電導コイル１への給電と永久を流運転とを切り換える
ための永久電流スイッチ部である。

次に、第１図および第２図の断面図を参照して、電流リ
ード部２３．２４の構成について説明する。なお、電流
リード部２３と２４は全く同じ構成であるので、ここで
は電流リード部２３を例にとって開示説明する。

本実施例の電流リード部２３は、電源部８に接続された
円柱状の内側部材２７と、内側部材２７の外周部を囲む
ように配置された円筒状の外側部材２Ｂとを主要部品と
して備えている。

外側部材２８はガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ
）などの電気絶縁材料で形成されており、真空容器２０
の凹部分の開口を寒くように配された上板２５と、低温
容器Ｉの上側（図面における上側）壁部の一部を切り取
り、その切り取り部分を閉塞するように取り付けられた
下板２６との間に立設している。この上板２５と下板２
６も外側部材２８と同様の電気絶縁材料で形成されてい
る。外側部材２８が設置された下板２６の略中心部には
、固定コネクタ３６が貫通状態で取り付けられ、その脇
には透孔４２が形成されている。固定コネクタ３６は下
板２６を挟むように配されたナツト３７によって、下板
２６に固定されている。固定コネクタ３６の低温容器１
内に突出した部分には、超電導線３８が取り付けられ、
超電導線３８は超電導コイル２（図示省略）に接続され
ている。外側部材２８の上板２５付近の外周壁部から上
板２５を貫通して外部へと延出しているのは、下板２６
の透孔４２から噴き出す蒸発ヘリウムガスを排気する配
管３５である。

内側部材２７は、電源部８から引き出された電源ケーブ
ル３９の先端部にある圧着端子４０が、上端部において
ナツト４１で締め込み固定されており、この圧着端子４
０が取り付けられた部分を含み銅などで形成された電気
良導体部３１（以下、単に導体部３１と略す）と、ＧＦ
ＲＰなどの電気絶縁性および断熱性を兼ね備えた断熱部
３２とが長手方向に沿って交互に連設された構成になっ
ている。内側部材２７の下端部にある導体部３１には、
前記固定コネクタ３６と嵌入する空洞部４４が形成され
ている。この例の内側部材２７は、導体部３１を３個、
その間に挟まれる断熱部３２を２個備えている。内側部
材２７は、外側部材２８が設置された上板２５の略中心
部を貫通して、外側部材２８内に挿入されており、内側
部材２７と上板２５との間や、上板２５と真空容器２０
との間は０リング４３を介した気密構造になっている。

熱シールド板２１．２２の位置に相当する外側部材２８
の内周壁面の上下２箇所には、円筒電極３０が固定的に
設けられている。さらに、第１図の■−■矢視断面図で
ある第２図に示すように、各円筒電極３０の内周面の上
下２箇所には、円周状に配された複数個の接触部材２９
の基部が固定されている。

この接触部材２９は、弾性を有する導電性材料（例えば
、リン青銅やヘリリウム青銅など）で形成されており、
接触抵抗を小さくするため、表面に金や銀などのメツキ
が施されている。

外側部材２８内に挿入された内側部材２７は、接触部材
２９の弾性力でもって、外側部材２８の略中心空間部に
支持されており、接触部材２９の接触面と０リング４３
の内周面とを摺動して、鉛直方向に往復動可能なように
構成されている。

図中符号３３は、外側部材２８を貫いて、各円筒電極３
０の外周部と、熱シールド板２Ｌ２２とを接合する接合
部材である。この接合部材３３は、熱伝導性が良好で且
つ、電気絶縁性が良好な材料、例えば、アルミナ（酸化
アルミニウム）や窒化アルミニウムなどのセラミック材
料で形成されており、導体部３１から接触部材２９を介
して円筒電極３０を伝導する外部熱の一部を低温の熱シ
ールド板２１．２２に逃がすものである。

次に、上述した電流リード部２３による電源部８と超電
導コイル２との接続および切り離し動作について、第４
図を参照しながら説明する。

第４図はｔ流す−ド部２３の内側部材２７と外側部材２
８の円筒電極３０とを示した概略図である。

同図（ａ）に示している状態は、電源部８と超電導コイ
ル２とを切り離した状態を示しており、後述する接続状
態から、内側部材２７を低温容器１の外に向かって退行
移動させることより、固定コネクタ３６と内側部材２７
とを切り離している。このように、固定コネクタ３６と
内側部材２７とを切り離した状態では、接触部材２９は
、内側部材２７の各導体部３１と対向状態に位置する。

したがって、内側部材２７の導体部３１から伝導してく
る外部熱は、断熱部３２によって遮断され、内側部材２
７や円筒電極３０を伝導して低温容器１内へ侵入するの
は回避される。

電源部８と超電導コイル２との接続を行う場合には、上
記の切り離し状態から内側部材２７を低温容器１へ向か
って押し込んで進行移動させる。この進行移動を案内す
るのが接触部材２９であり、内側部材２７は、接触部材
２９との接触面に摺動しながら進行移動し、進行方向先
端部が下板２６に当たると、その移動は停止する。進行
移動の結果を図示したのが、第４図（ｂ）である。この
ように、内側部材２７を進行移動させると、内側部材２
７の空洞部４４内に固定コネクタ３６が嵌入し、内側部
材２７の各導体部３１が円筒電極３０を介して直列的に
接続した状態になる。電源部８から引き出された電源ケ
ーブル３９は導体部３１に接続されているため、電源部
８と超電導コイル２は、導体部３１．接触部材２９およ
び円筒電極３０を介して導通状態になる。この状態で、
従来例に記載したと同様の超電導コイル２の励磁、また
は減磁を行うことができる。また、この状態において、
外部から、導体部３１、接触部材２９、円筒電極３０に
侵入した熱は、円筒電極３０と接合部材３３を介して接
合されている熱シールド板２１゜２２に逃げていくため
、電源部８と超電導コイル２と接続した状態においても
、低温容器１内への熱侵入は抑制される。

上述の電流リード部２３．２４は次のように変形実施す
ることができる。

以下、第５図の断面図を参照して説明する。

先の実施例に記載した電流リード部２３．２４　は真空
容器２０の凹部骨、すなわち真空容器２０の外側に配さ
れているが、この変形例は、真空容器２０の内部に電流
リード部２３．２４を設置したものである。

内側部材２７と外側部材２８の構造は先の実施例と同様
であり、両部材２７．２８は、真空容器２０の上面に形
成された開口５２から内部に挿入されている。

外側部材２８は下板２６の上に立設している。外側部材
２８の外周を囲むようにして、下板２６の上にＧＦＲＰ
などからなる筒体４５が立設されている。この筒体４５
の上端部はフランジ形状となっており、真空容器２０の
内壁部に固定されている。筒体４５の胴部には、複数個
の透孔４６が形成されており、この透孔４６によって、
筒体４５の内部は真空容器２０内と同様に真空引きされ
る。内側部材２７は、真空容器２０内の真空が外部に漏
洩しないように、例えばセラミック製の気密性の高い絶
縁部材５３を介して支持板４７に固定支持されている。

支持板４７の両端上面部それぞれには、取り付は板４８
が気密状態に固定され、取り付は板４８は、これを貫通
するボルト４９とナンド５０によって、真空容器２０の
外壁部に取り付けられている。筒体４５のフランジ上面
部と、取り付は板４８の下面との間には、伸縮自在のへ
ローズ５１が配されており、開口５２からの真空漏洩を
防いでいる。

この変形例によれば、ナラ）５０の締め込み位置を下方
へ移動させることによって、内側部材２７は絶縁板４７
とともにベローズ５１を縮めながら真空容器２０内部に
向かって進行移動し、固定コネクタ３６と接続して、図
示を省略している電源部８と超電導コイル２とを導通状
態にする。これらを切り離すときは、ナツト５０の締め
込み位置を上方へ移動させて、内側部材２７と固定コネ
クタ３６との切り離しを行う。

このように、電流リード部２３．２４を真空容器２０内
に設けると、内側部材２７．外側部材２８．固定コネク
タ３６と外部雰囲気との接触をより確実に断絶すること
ができるので、これらの各電極部分に空気または水分の
凝固物である霜が堆積されることなく、より一層、良好
な電気導通を維持することができる。

なお、上述の実施例および変形例において、内側部材２
７を進退移動可能にすることによって、電流リード部２
３．２４の接続と切り離しを行ったが、これは、外側部
材２８を進退移動させることによって行うようにしても
よい。

また、接触部材２９を外側部材２８の円筒電極３０に設
けた構成にしているが、接触部材２９を内側部材２７の
導体部３１に設けるようにしてもよい。

また、内側部材２７を円柱状に、外側部材２８を円筒状
に形成した例を挙げたが、この形状にこだわることなく
、例えば方形など、その他の形状としてもよい。

Ｇ３発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係る超電導
マグネ７ト装置によれば次のような効果が発揮される。

（１）超電導コイルと電源部との接続および切り離しを
行う際に、従来装置のように電流リード部を挿抜する必
要がないので、挿抜時に外部雰囲気が真空容器内に侵入
して、電流リード部の接合部分に霜を堆積しない。した
がって、接合部分における接触不良を防ぎ、常時、良好
な超電導コイルへの通電が行える。また、接合部分に霜
が堆積してその部分が凍結することもないので、電流リ
ード部の切り離しも容易に行うことができる。

（２）また、作業者は電流リード部の挿抜時における寒
剤蒸発ガスの噴出をうけることがないので、安全性の向
上を図ることができる。

（３）電源部と接続される内側部材（あるいは、外側部
材）を、電気良導体部と断熱体部とを交互に形成した構
造としたので、これらの部材を伝導して低温容器内に侵
入する外部熱を遮断することができ、外部熱による極低
温寒剤の蒸発量が抑えられ、超電導マグネット装置の運
転コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、この発明の一実施例に係り、第
１図は電流リード部の縦断面図、第２図は第１図の■−
■矢視断面図、第３図は超電導マグネ７）装置の概略構
成を示した断面図、第４図は電流リード部の動作を説明
する簡略断面図、第５図は変形実施される電流リード部
の概略構成を示した断面図である。 また、第６図は従来の超電導マグネント装置の概略構成
を示した断面図である。 １・・・低温容器　　　２・・・超電導コイル８・・・
ｉｆ′ＦＡ部　　　２３．２４・・・電流リード部２７
・・・内側部材　　　２８・・・外側部材２９・・・接
触部材　　３０・・・円筒型８ｉＩ（を気長導体）３１
・・・導体部（電気良導体） ３２・・・断熱部 特許出願人　株式会社　島津製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導コイルを極低温寒剤中に浸漬して収納する
   低温容器と、低温容器を内包する真空容器と、この真空
   容器外に設置される超電導コイル用の電源部と、前記超
   電導コイルと前記電源部との接続および切り離しを行う
   電流リード部とを備えた超電導マグネット装置において
   、前記電流リード部は、前記超電導コイルに接続され低
   温容器に取り付けられた固定コネクタと、電気良導体部
   と断熱体部とが交互に連設され、下方の電気良導体部が
   前記固定コネクタに対し接触可能に構成された内側部材
   と、少なくとも内周面側に電気良導体部と断熱体部が交
   互に連設され、前記内側部材に外挿される筒状の外側部
   材と、前記内側部材または外側部材のいずれか一方の電
   気良導体部にその基部が取り付けられ、先端部は他方部
   材に押圧状態に接触している接触部材とを備え、前記内
   側部材と外側部材とを軸方向に相対移動可能に構成する
   ことによって、内側および外側部材の電気良導体部を接
   触部材を介して互いに接続して前記電源部と固定コネク
   タとを導通する状態と、前記各電気良導体部を切り離し
   て前記電源部と固定コネクタとを非導通状態にする状態
   とに切り換え可能に構成したことを特徴とする超電導マ
   グネット装置。