JPH05275231A - 超電導マグネットおよびその組み立て方法 - Google Patents

超電導マグネットおよびその組み立て方法

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JPH05275231A
JPH05275231A JP7092292A JP7092292A JPH05275231A JP H05275231 A JPH05275231 A JP H05275231A JP 7092292 A JP7092292 A JP 7092292A JP 7092292 A JP7092292 A JP 7092292A JP H05275231 A JPH05275231 A JP H05275231A
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Masashi Nagao
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、冷却性能および組み立て性を向
上できるとともに小型化を図ることができる超電導マグ
ネットを得ることを目的とする。 【構成】 ヘリウム槽２は、円筒形の超電導コイルを収
納し、液体ヘリウムにより極低温に冷却している。この
ヘリウム槽２を包囲するように第２および第１熱シール
ド５、６、さらに真空槽４が同軸的に配設されている。
ヘリウム槽２の上部には、ヘリウム槽２内で蒸発したヘ
リウムガス雰囲気中に臨むようにＬ字管５０が配設され
ている。冷凍機取付シリンダ５１は、端部がベローズ５
２を介してＬ字管５０に接続され、超電導コイルの軸方
向に略平行に真空槽４の端面に取り付けられている。３
段式蓄冷型冷凍機３０は、冷凍機取付シリンダ５１内に
挿入取り付けられ、第３段ヒートステージ４３によりＬ
字管５０内に引き出されたヘリウムガスを再液化してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、冷凍機を備えた超電
導マグネットに関し、特に冷却性能および組み立て性を
向上できるとともに小型化を図ることができる超電導マ
グネットの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１８は従来の超電導マグネットの一例
を示す断面図であり、図において１は超電導コイルであ
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を包囲するように配設された真空槽であり、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。
【０００３】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５、６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。７は第２熱シールド６の一部に構
成された液体窒素容器であり、この液体窒素容器７内に
は液体窒素８が収納されている。
【０００４】９は絶対温度８０Ｋの第１段ヒートステー
ジ１０、２０Ｋの第２段ヒートステージ１１およびモー
タ部１２を備えた例えばギホードマクマホン型２段式冷
凍機であり、この冷凍機９は上方から磁石の軸方向に対
して垂直に配設され、第１段および第２段ヒートステー
ジ１０、１１がそれぞれ第１および第２熱シールド６、
５を冷却するように構成されている。１３は液体ヘリウ
ム３を注入したり、超電導コイル１に通電する電流リー
ドを挿入するために設けられたポート部である。１４は
常温ボアである。
【０００５】ここで、上記従来の超電導マグネットに用
いられる冷凍機９について図２０に基づいて説明する。
冷凍機９は、ホーニングパイプで作られ２段になってい
るシリンダ１５内に、第１段ディスプレーサ１６と第２
段ディスプレーサ１７とが摺動可能に配設され、シリン
ダ１５と第１段ディスプレーサ１６および第２段ディス
プレーサ１７とのそれぞれの間にはヘリウムガスが漏れ
ることを防止する第１段シール１８および第２段シール
１９が配設され、さらにシリンダ１５の各段外周面のそ
れぞれに第１段ヒートステージ１０および第２段ヒート
ステージ１１が配設されて構成されている。また、第１
段ディスプレーサ１６には、蓄冷材として銅金網が用い
られた第１段蓄冷器２０が設けられ、第２段ディスプレ
ーサ１７には、蓄冷材として鉛玉が用いられた第２段蓄
冷器２１が設けられている。
【０００６】さらに、この冷凍機９には、ヘリウムガス
２４を圧縮するヘリウム圧縮機２５、吸気バルブ２６お
よび排気バルブ２７が設けられたヘリウムガス２４を吸
排気するガス配管が接続され、シリンダ１５内を第１段
および第２段ディスプレーサ１６、１７を往復駆動させ
るとともに、この往復駆動に同期して吸気バルブ２６お
よび排気バルブ２７を駆動する駆動モータ２８が設けら
れている。
【０００７】このように構成された冷凍機９はつぎのよ
うに動作する。まず、第１段および第２段ディスプレー
サ１６、１７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段および第２
段膨張室２２、２３内には、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。
【０００８】つぎに、第１段および第２段ディスプレー
サ１６、１７が上方に動き、それに伴い高圧のヘリウム
ガス２４が第１段および第２段蓄冷器２０、２１を通じ
て、第１段および第２段膨張室２２、２３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段および第２段蓄
冷器２０、２１を通過する際に、蓄冷材により所定の温
度まで冷却される。第１段および第２段ディスプレーサ
１６、１７が最上端になった時に、吸気バルブ２６が閉
じて、排気バルブ２７が開き、高圧のヘリウムガス２４
が低圧ガス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。
【０００９】ついで、第１段および第２段ディスプレー
サ１６、１７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段および第２段蓄冷器２０、
２１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段および第２
段蓄冷器２０、２１の蓄冷材を冷却した後、ヘリウム圧
縮機２５に戻る。その後、第１段および第２段膨張室２
２、２３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
および第２段膨張室２２、２３の圧力が低圧から高圧に
なる。このようにして、上述の動作を繰り返すことによ
り、第１段および第２段ヒートステージ１０、１１の温
度を８０Ｋおよび２０Ｋに冷却している。
【００１０】つぎに、上記従来の超電導マグネットの動
作について説明する。第１熱シールド６は、液体窒素容
器７内に収納された液体窒素８および冷凍機９の第１段
ヒートステージ１０により８０Ｋに冷却されている。ま
た、第２熱シールド５は、冷凍機９の第２段ヒートステ
ージ１１により２０Ｋに冷却されている。そこで、外部
からの侵入熱は、真空槽４により真空断熱されるととも
に、第１および第２熱シールド６、５により遮断され、
ヘリウム槽２への熱侵入が低減されている。超電導コイ
ル１は、ヘリウム槽２内の液体ヘリウム３により極低温
（例えば４．２Ｋ）に冷却され、超電導状態を保持して
おり、電流リード（図示せず）を介して外部の超電導マ
グネット用電源（図示せず）から励磁電流が供給され
て、所要の磁場を発生している。
【００１１】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、冷凍機９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９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６と第２熱シールド５との間隙および真空槽４と
第１熱シールド６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。
【００１２】その改善策として、つぎに示す超電導マグ
ネットが提案されている。図１９は例えば特開昭６３ー
１６４２０５号公報に記載された従来の超電導マグネッ
トの他の例を示す断面図であり、図１９に示した従来の
超電導マグネットは、冷凍機９を真空槽４の上部に磁石
の軸方向と平行に配設し、第１段ヒートステージ１０お
よび第２段ヒートステージ１１をそれぞれ銅板等で第１
熱シールド６および第２熱シールド５に接続するものと
している。このように構成された従来の超電導マグネッ
トは、冷凍機９の寸法的に一番長い第１段および第２段
ディスプレーサ１６、１７の往復移動方向を磁石の軸方
向と平行に構成して、装置の径方向の寸法を小さくして
いる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の超電導マグネッ
トは以上のように、冷凍機９を磁石の軸方向に垂直に配
設しているので、磁石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課題があった。
【００１４】また、その改善策としての従来の超電導マ
グネットでは、冷凍機９を真空槽４の上部に磁石の軸方
向と平行に配設して、磁石装置の径方向の寸法を小さく
しているが、８０Ｋおよび２０Ｋの第１段および第２段
ヒートステージ１０、１１を備えた冷凍機９を用いてい
るので、ヘリウム槽２を直接冷却できず、液体ヘリウム
３から蒸発するヘリウムガスを再液化できないという課
題もあった。
【００１５】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、磁石装置の径方向の寸法を小さ
くして小形化を図れるとともに、ヘリウムガスを再液化
できる超電導マグネットを得ることを目的とする。
【００１６】
【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熱シールド
と、熱シールドを包囲する真空槽とを備えた超電導マグ
ネットであって、少なくともヒートステージの一部が極
低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に露
出し、極低温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機
を略水平に真空槽に取り付けたものである。
【００１７】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熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽とを備えた超電導マグネットであ
って、少なくともヒートステージの一部が極低温冷媒槽
内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に露出し、極低
温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機を略水平に
真空槽に着脱可能に取り付けたものである。
【００１８】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熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽とを備えた超電導マグネットであ
って、一端が極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガス
の雰囲気中に臨むように極低温冷媒槽に引出部を取り付
け、少なくともヒートステージの一部が引出部内に露出
し、引出部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を略水平に真空槽に取り付けたも
のである。
【００１９】また、この発明の請求項４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熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽とを備えた超電導マグネットであ
って、少なくともヒートステージの一部が極低温冷媒槽
を冷却する多段式蓄冷型冷凍機を略水平に真空槽に取り
付けたものである。
【００２０】また、この発明の請求項５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熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、少なくともヒートステージの
一部が極低温冷媒槽内の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、多段式蓄冷型冷凍機を略水平に真空槽の端面に取り
付けたものである。
【００２１】また、この発明の請求項６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第２熱シールドと、第
２熱シールドを包囲する第１熱シールドと、第１熱シー
ルドを包囲する真空槽と、真空槽に取り付けられた冷凍
機取付シリンダと、各段のヒートステージが冷凍機取付
シリンダに熱接触するように冷凍機取付シリンダ内に挿
入固定された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、第２熱シールドに第２切り欠け部を設
け、かつ、第１熱シールドに第２切り欠け部を露呈せし
める第１切り欠け部を設け、第１切り欠け部で冷凍機取
付シリンダと第１熱シールドとを可撓導体により熱接続
するとともに、第２切り欠け部で冷凍機取付シリンダと
第２熱シールドとを可撓導体により熱接続したものであ
る。
【００２２】また、この発明の請求項７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第２熱シールドと、第
２熱シールドを包囲する第１熱シールドと、第１熱シー
ルドを包囲する真空槽と、真空槽に取り付けられた冷凍
機取付シリンダと、各段のヒートステージが冷凍機取付
シリンダに熱接触するように冷凍機取付シリンダ内に挿
入固定された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、第２熱シールドに設けられた第２切り
欠け部と、第１熱シールドに第２切り欠け部を露呈せし
めるように設けられた第１切り欠け部と、第１および第
２切り欠け部をそれぞれ封口する輻射カバーとを備え、
第１切り欠け部で冷凍機取付シリンダと第１熱シールド
とを可撓導体により熱接続し、第２切り欠け部で冷凍機
取付シリンダと第２熱シールドとを可撓導体により熱接
続するとともに、輻射カバーにより第１および第２切り
欠け部をそれぞれ封口するものである。
【００２３】また、この発明の請求項８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熱シールドと、熱シー
ルド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、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で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、多段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの間に熱絶縁充填材を充填
したものである。
【００２４】また、この発明の請求項９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熱シールドと、熱シー
ルド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、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で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、多段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの間に充填される熱絶縁充
填材を多段式蓄冷型冷凍機に固着したものである。
【００２５】また、この発明の請求項１０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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、各段にヒートステージを
有する複数段のシリンダとシリンダ内に摺動可能に配設
された複数段のディスプレーサとからなる多段式蓄冷型
冷凍機と、真空槽に取り付けられ、多段式蓄冷型冷凍機
を挿入保持する冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マ
グネットであって、多段式蓄冷型冷凍機の各段のヒート
ステージのそれぞれにテーパ面を有する冷凍機側熱伝導
体を設けるとともに、冷凍機側熱伝導体と対向する冷凍
機取付シリンダ内壁面にテーパ面を有する冷凍機取付シ
リンダ側熱伝導体を設け、冷凍機側熱伝導体と冷凍機取
付シリンダ側熱伝導体との間に軟質金属を挟持したもの
である。
【００２６】また、この発明の請求項１１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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、各段にヒートステージを
有する複数段のシリンダとシリンダ内に摺動可能に配設
された複数段のディスプレーサとからなる多段式蓄冷型
冷凍機と、真空槽に取り付けられ、多段式蓄冷型冷凍機
を挿入保持する冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マ
グネットであって、多段式蓄冷型冷凍機の各段のヒート
ステージのそれぞれに弾性を有する冷凍機側熱伝導体を
設けるとともに、冷凍機側熱伝導体と対向する冷凍機取
付シリンダ内壁面に冷凍機取付シリンダ側熱伝導体を設
け、冷凍機側熱伝導体と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体
との間に軟質金属を挟持したものである。
【００２７】また、この発明の請求項１２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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、各段にヒートステージを
有する複数段のシリンダとシリンダ内に摺動可能に配設
された複数段のディスプレーサとからなる多段式蓄冷型
冷凍機と、真空槽に取り付けられ、多段式蓄冷型冷凍機
を挿入保持する冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マ
グネットであって、多段式蓄冷型冷凍機の各段のヒート
ステージのそれぞれにローレット加工を施したテーパ面
を有する冷凍機側熱伝導体を設けるとともに、冷凍機側
熱伝導体と対向する冷凍機取付シリンダ内壁面にテーパ
面を有する冷凍機取付シリンダ側熱伝導体を設け、冷凍
機側熱伝導体と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体との間に
軟質金属を挟持したものである。
【００２８】また、この発明の請求項１３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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、フランジ部を有する多段
式蓄冷型冷凍機と、真空槽に取り付けられ、取付フラン
ジ部を有する冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マグ
ネットであって、取付フランジ部の内周面とフランジ部
の外周面との間に気密シール材を配設し、取付フランジ
に弾性体を介してフランジ部をボルト締めし、多段式蓄
冷型冷凍機を冷凍機取付シリンダにスライド可能に弾性
保持したものである。
【００２９】また、この発明の請求項１４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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、少なくともヒートステー
ジの一部が極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの
雰囲気中に露出し、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、極
低温冷媒を再液化するヒートステージの外周面に拡大伝
熱面を形成したものである。
【００３０】また、この発明の請求項１５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熱シールドと、熱
シールド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むように極低温
冷媒槽に設けられた引出部と、少なくともヒートステー
ジの一部が引出部内に露出し、引出部内に引き出された
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、複数の磁性体リングを
所定間隙をもって多段式蓄冷型冷凍機の蓄冷器の少なく
とも一部を包囲するように引出部に取り付けたものであ
る。
【００３１】また、この発明の請求項１６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熱シールドと、熱
シールド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むように極低温
冷媒槽に設けられた引出部と、少なくともヒートステー
ジの一部が引出部内に露出し、引出部内に引き出された
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、磁性体の中空円筒状の
磁気シールドを多段式蓄冷型冷凍機の蓄冷器の少なくと
も一部を包囲するように引出部の外側に支持したもので
ある。
【００３２】また、この発明の請求項１７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熱シールドと、熱
シールド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、他端が略水
平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリ
ンダと、冷凍機取付シリンダに挿入固定され、少なくと
もヒートステージの一部で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、多段式蓄冷型
冷凍機の蓄冷器の少なくとも一部を包囲するように多段
式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に磁性発泡
体からなる熱絶縁充填材を充填したものである。
【００３３】また、この発明の請求項１８に係る超電導
マグネットの組み立て方法は、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熱シ
ールドと、熱シールドを包囲する真空槽と、各段にヒー
トステージを有する複数段のシリンダとシリンダ内に摺
動可能に配設された複数段のディスプレーサとからなる
冷凍機と、真空槽に取り付けられ、冷凍機を挿入保持す
る冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マグネットであ
って、冷凍機取付シリンダ内に冷凍機を挿入し、冷凍機
取付シリンダに冷凍機を締め付け固定して各段のヒート
ステージと冷凍機取付シリンダとを熱接触せしめ、冷凍
機が冷却された後、冷凍機取付シリンダに冷凍機を増し
締めするものである。
【００３４】また、この発明の請求項１９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第２熱シールド
と、第２熱シールドを包囲する第１熱シールドと、第１
熱シールドを包囲する真空槽と、略水平に配設された３
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、３段式蓄冷型冷凍機は、第１段ヒートステージの到
達温度が５０〜８０Ｋ、第２段ヒートステージの到達温
度が１０〜２０Ｋ、第３段ヒートステージの到達温度が
２〜４．５Ｋの冷凍性能を有し、第１段および第２段ヒ
ートステージのそれぞれで第１および第２熱シールドを
冷却し、第３段ヒートステージで極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスを再液化するものである。
【００３５】また、この発明の請求項２０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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、熱シールドを冷却する冷
凍機とを備えた超電導マグネットであって、極低温冷媒
槽内の圧力と大気圧との差圧を検出する差圧検出手段を
設け、差圧を０〜０．５Ｋｇ／ｃｍ2に制御するもので
ある。
【００３６】また、この発明の請求項２１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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、熱シールドを冷却する冷
凍機とを備えた超電導マグネットであって、極低温冷媒
槽内の絶対圧を検出する圧力検出手段を設け、絶対圧を
１〜１．５Ｋｇ／ｃｍ2に制御するものである。
【００３７】また、この発明の請求項２２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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、常温部に配設されたヘリ
ウムガス圧縮手段と、ヘリウムガス圧縮手段で圧縮され
たヘリウムガスを作動流体とし、熱シールドを冷却する
冷凍機とを備えた超電導マグネットであって、ヘリウム
ガス圧縮手段は、低圧シェルと、低圧シェル内に配設さ
れたスクロール圧縮機と、スクロール圧縮機から送出さ
れた高圧ヘリウムガスを冷却する冷却器と、冷却器で冷
却された高圧ヘリウムガス中に含まれる油成分を除去す
る油分離器と、油分離器から送出された高圧ヘリウムガ
ス中に含まれる油成分を吸着する吸着器と、吸着器から
送出された高圧ヘリウムガスを冷凍機に供給するガス供
給配管と、冷凍機からの低圧ヘリウムガスを低圧シェル
に戻すガスリターン配管と、油分離器で分離された油を
スクロール圧縮機の中間圧ポートに油インジェクション
する油インジェクション回路とから構成したものであ
る。
【００３８】さらに、この発明の請求項２３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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、常温部に配設されたヘリ
ウムガス圧縮手段と、ヘリウムガス圧縮手段で圧縮され
たヘリウムガスを作動流体とし、熱シールドを冷却する
冷凍機とを備えた超電導マグネットであって、ヘリウム
ガス圧縮手段は、低圧シェルと、低圧シェル内に配設さ
れたスクロール圧縮機と、スクロール圧縮機から送出さ
れた高圧ヘリウムガスを冷却する冷却器と、冷却器で冷
却された高圧ヘリウムガス中に含まれる油成分を除去す
る油分離器と、油分離器から送出された高圧ヘリウムガ
ス中に含まれる油成分を吸着する吸着器と、吸着器から
送出された高圧ヘリウムガスを冷凍機に供給するガス供
給配管と、冷凍機からの低圧ヘリウムガスを低圧シェル
に戻すガスリターン配管と、油分離器で分離された油を
ガスリターン配管に戻す油リターン回路とから構成した
ものである。
【００３９】
【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、多段式蓄冷型冷凍機が略水平に真空槽に取り
付けられているので、真空槽と熱シールドとの間隙およ
び熱シールドと極低温冷媒槽との間隙を大きくとること
なく、多段式蓄冷型冷凍機の冷却性能に寄与するディス
プレーサの往復移動量を確保でき、装置の高さを低くで
きるとともに小型化することができ、さらに多段式蓄冷
型冷凍機の少なくともヒートステージの一部により極低
温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスを再液化している
ので、極低温冷媒の消費量を抑えることができるととも
に、極低温冷媒槽内の圧力上昇を抑え、安定して運転す
ることができる。
【００４０】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、多段式蓄冷型冷凍機が略水平に真
空槽に着脱可能に取り付けられているので、装置を分解
することなく多段式蓄冷型冷凍機を取り外すことがで
き、メンテナンス性を向上することができる。
【００４１】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、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むように極低温冷媒槽に
取り付けられた引出部内に、少なくともヒートステージ
の一部を露出するように多段式蓄冷型冷凍機を配設して
いるので、効率的に極低温冷媒ガスを再液化することが
できる。
【００４２】また、この発明の請求項４に係る超電導マ
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機の少なくとも
ヒートステージの一部により極低温冷媒槽を冷却してい
るので、極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスが再
液化され、極低温冷媒の消費量を抑えることができると
ともに、極低温冷媒槽内の圧力上昇を抑え、安定して運
転することができる。
【００４３】また、この発明の請求項５に係る超電導マ
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機を略水平に真
空槽の端面に取り付けているので、装置の高さが一層低
くできる。
【００４４】また、この発明の請求項６に係る超電導マ
グネットにおいては、第２熱シールドに第２切り欠け部
を設け、かつ、第２切り欠け部を露呈せしめるように第
１熱シールドに第１切り欠け部を設けているので、第１
熱シールドの内側に配設されている第２熱シールドと冷
凍機取付シリンダとを第２切り欠け部で可撓導体により
熱接続する際に、第２切り欠け部が露呈するように形成
された第１切り欠け部により第１熱シールドが邪魔する
ことなく接続でき、組み立て作業性を向上することがで
きる。
【００４５】また、この発明の請求項７に係る超電導マ
グネットにおいては、第２熱シールドに設けられた第２
切り欠け部と、第１熱シールドに設けられた第１切り欠
け部とをそれぞれ封口する輻射カバーを設けているの
で、外部からの熱侵入を低減することができる。
【００４６】また、この発明の請求項８に係る超電導マ
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付
シリンダとの間に熱絶縁充填材が充填されているので、
極低温冷媒槽から多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリ
ンダとの間に引き出された極低温冷媒ガスが多段式蓄冷
型冷凍機の多段シリンダに生じる温度差にともない高温
部で暖められ、低温部で冷やされて発生する多段式蓄冷
型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間の空間での熱対流
が抑えられ、多段式蓄冷型冷凍機の冷却効率を向上する
ことができる。
【００４７】また、この発明の請求項９に係る超電導マ
グネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付
シリンダとの間に充填する熱絶縁充填材を多段式蓄冷型
冷凍機に固着しているので、多段式蓄冷型冷凍機ととも
に熱絶縁充填材を取り外しでき、メンテナンス性を向上
することができる。
【００４８】また、この発明の請求項１０に係る超電導
マグネットにおいては、それぞれテーパ面を有する冷凍
機側熱伝導体と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体との間に
軟質金属を挟持させているので、軟質金属の塑性変形に
より冷凍機側熱伝導体と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体
との熱接続が確保される。
【００４９】また、この発明の請求項１１に係る超電導
マグネットにおいては、弾性を有する冷凍機側熱伝導体
と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体との間に軟質金属を挟
持させているので、熱あるいは振動等の要因により発生
する多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの位置
関係の変動が冷凍機側熱伝導体に吸収され、冷凍機側熱
伝導体と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体との熱接続が確
保される。
【００５０】また、この発明の請求項１２に係る超電導
マグネットにおいては、冷凍機側熱伝導体のテーパ面に
ローレット加工を施しているので、ローレット加工が施
されたテーパ面と軟質金属との密着力が増し、冷凍機取
付シリンダから多段式蓄冷型冷凍機を取り外す際に、熱
接続のために潰れた軟質金属が冷凍機側熱伝導体のロー
レット加工を施したテーパ面に付着して取り出せ、多段
式蓄冷型冷凍機のメンテナンスが簡便に行える。
【００５１】また、この発明の請求項１３に係る超電導
マグネットにおいては、取付フランジ部の内周面とフラ
ンジ部の外周面との間に気密シール材を配設し、取付フ
ランジ部に弾性体を介してフランジ部をボルト締めして
いるので、多段式蓄冷型冷凍機が冷凍機取付シリンダに
スライド可能に気密性を保って弾性保持され、熱あるい
は振動等の要因により発生する多段式蓄冷型冷凍機と冷
凍機取付シリンダとの位置関係の変動を吸収するととも
に、ボルトにより増し締めでき、所定の締付力を確保で
きる。
【００５２】また、この発明の請求項１４に係る超電導
マグネットにおいては、ヒートステージの外周面に拡大
伝熱面が形成されているので、ヒートステージにより液
化された極低温冷媒液は拡大伝熱面により速やかに滴下
され、ヒートステージの外周面における極低温冷媒液膜
が薄くなり、極低温冷媒液膜による熱伝導率の低下を抑
えて、ヒートステージの冷却効率の低下が抑えられる。
【００５３】また、この発明の請求項１５に係る超電導
マグネットにおいては、複数の磁性体リングを所定間隙
をもって多段式蓄冷型冷凍機の少なくとも蓄冷器の一部
を包囲するように引出部に取り付けているので、複数の
磁性体リングが磁気シールドを形成して外部磁界を乱す
ことを防止するとともに、複数の磁性体リング間の間隙
が磁性体リングを介しての熱伝導を遮断している。
【００５４】また、この発明の請求項１６に係る超電導
マグネットにおいては、磁性体の中空円筒状の磁気シー
ルドを多段式蓄冷型冷凍機の少なくとも蓄冷器の一部を
包囲するように引出部の外側に支持しているので、外部
磁界を乱すことなく、磁気シールドを介しての熱侵入を
防止している。
【００５５】また、この発明の請求項１７に係る超電導
マグネットにおいては、多段式蓄冷型冷凍機の蓄冷器の
少なくとも一部を包囲するように多段式蓄冷型冷凍機と
冷凍機取付シリンダとの間に磁性発泡体からなる熱絶縁
充填材を充填しているので、極低温冷媒槽から多段式蓄
冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に引き出された
極低温冷媒ガスの熱対流を抑えるとともに、熱絶縁充填
材が磁気シールドを形成し外部磁界を乱すことを防止し
ている。
【００５６】また、この発明の請求項１８に係る超電導
マグネットの組み立て方法においては、冷凍機取付シリ
ンダ内に冷凍機を挿入し、冷凍機取付シリンダに冷凍機
を締め付け固定して各段のヒートステージと冷凍機取付
シリンダとを熱接触せしめ、冷凍機が冷却された後、冷
凍機取付シリンダに冷凍機を増し締めするようにしてい
るので、冷凍機取付シリンダに冷凍機を締め付け固定し
た後に、冷凍機が冷却されて収縮することにより、冷凍
機取付シリンダと各段のヒートステージとの熱接続が開
離しても、増し締めすることにより、冷凍機取付シリン
ダと各段のヒートステージとの熱接続が確保される。
【００５７】また、この発明の請求項１９に係る超電導
マグネットにおいては、第１段ヒートステージの到達温
度が５０〜８０Ｋ、第２段ヒートステージの到達温度が
１０〜２０Ｋ、第３段ヒートステージの到達温度が２〜
４．５Ｋの冷凍能力を有する３段式蓄冷型冷凍機を用
い、第１段および第２段ヒートステージのそれぞれによ
り第１および第２熱シールドを冷却し、第３段ヒートス
テージにより極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガス
を再液化しているので、超電導マグネットが安定して運
転できる。
【００５８】また、この発明の請求項２０に係る超電導
マグネットにおいては、極低温冷媒槽内の圧力と大気圧
との差圧を検出する差圧検出手段を設け、差圧を０〜
０．５Ｋｇ／ｃｍ2に制御しているので、外気を吸い込
むことがなく、高圧設計の必要がなくなるとともに、容
器の変形を抑えて磁場変化を低減している。
【００５９】また、この発明の請求項２１に係る超電導
マグネットにおいては、極低温冷媒槽内の絶対圧を検出
する圧力検出手段を設け、絶対圧を１〜１．５Ｋｇ／ｃ
ｍ2に制御しているので、外気を吸い込むことがなく、
高圧設計の必要がなくなるとともに、容器の変形を抑え
て磁場変化を低減している。
【００６０】また、この発明の請求項２２に係る超電導
マグネットにおいては、ヘリウムガス圧縮手段に油分離
器で分離された油をスクロール圧縮機の中間圧ポートに
油インジェクションする油インジェクション回路を設け
ているので、スクロール圧縮機の焼き付きが防止され
る。
【００６１】さらに、この発明の請求項２３に係る超電
導マグネットにおいては、ヘリウムガス圧縮機に油分離
器で分離された油をガスリターン配管に戻す油リターン
回路を設けているので、油分離器で分離された油は、冷
却器により冷却された高圧ヘリウムガスから分離されて
おり、低圧シェル内の油を冷却することができる。
【００６２】
【実施例】以下、この発明を磁気共鳴画像診断装置用超
電導マグネット装置に実施した場合について説明する。 実施例１．この実施例１は、この発明の請求項１〜３、
５〜１０、１９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一部破断斜視図で
あり、図において図１８乃至図２０に示した従来の超電
導マグネットと同一または相当部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
【００６３】図において、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。ここで、上記実施例１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。
【００６４】つぎに、上記実施例１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２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４１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１
１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。
【００６５】また、第３段ディスプレーサ４１内の第３
段蓄冷器４５は、２０Ｋから７．５Ｋで比熱が大きいＧ
ｄＲｈを蓄冷材とする高温部４５ａと、７．５Ｋ以下で
比熱が大きいＧｄ0.5Ｅｒ0.5Ｒｈを蓄冷材とする低温部
４５ｂとから構成されている。
【００６６】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。
【００６７】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。
【００６８】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。
【００６９】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。
【００７０】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た。
【００７１】さらに、蓄冷材としてＧｄＲｈとＧｄ0.5
Ｅｒ0.5Ｒｈ（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。
【００７２】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Ｇｄ0.5Ｅ
ｒ0.5Ｒｈ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。
【００７３】図３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段ステージ５３および
第２段ステージ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。
【００７４】３段式蓄冷型冷凍機３０は、第３段ヒート
ステージ４３がＬ字管５０内に引き出されるヘリウムガ
ス雰囲気中に露出するように冷凍機取付シリンダ５１内
に挿入され、第１段ヒートステージ１０および第２段ヒ
ートステージ１１が冷凍機取付シリンダ５１に熱接続す
るように取り付けられている。
【００７５】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型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を取り外しでき、メンテナ
ンス性が向上する。
【００７６】図４は冷凍機取付シリンダ５１と第１熱シ
ールド６および第２熱シールド５との熱接続構造を示
す。第２熱シールド５には、第２切り欠け部６０を形成
している。また、第１熱シールド６には、第２切り欠け
部６０が露呈するように第１切り欠け部６１を形成して
いる。さらに、真空槽４には、第１切り欠け部６１が露
呈するように切り欠け部６２を形成している。
【００７７】第１段ステージ５３と第１熱シールド６と
の間および第２段ステージ５４と第２熱シールド５との
間をそれぞれ、例えば銅線を編んで作製した可撓導体６
３で連結することにより、第１段ステージ５３と第１熱
シールド６との間および第２段ステージ５４と第２熱シ
ールド５との間が熱接続されている。また、第２切り欠
け部６０および第１切り欠け部６１をそれぞれ覆うよう
に銅製の第２輻射カバー５５および第１輻射カバー５６
が配設され、切り欠け部６２を封口するようにステンレ
ス製の封口板５７が真空槽４に取り付けられている。
【００７８】このように、一端が真空槽４の端面に取り
付けられ、他端がベロー５２を介してＬ字管５０に接続
された３段の冷凍機取付シリンダ５１の第１段ステージ
５３および第２段ステージ５４は、切り欠け部６２およ
び第１切り欠け部６１から露呈するように構成されてお
り、第１および第２熱シールド６、５、真空槽４に邪魔
されることなく、冷凍機取付シリンダ５１と第１および
第２熱シールド６、５とを簡単に熱接続できる。さら
に、第１および第２切り欠け部６１、６０が第１および
第２輻射カバー５６、５５で封口されているので、外部
からの熱侵入が低減される。
【００７９】図５は３段式蓄冷型冷凍機３０と冷凍機取
付シリンダ５１との接続構造を示す。冷凍機取付シリン
ダ５１の第１段ステージ５３の取り付け位置の内壁面に
は、テーパ面を有する冷凍機取付シリンダ側熱伝導体６
４が配設されている。３段式蓄冷型冷凍機３０の第１段
ヒートステージ１０には、冷凍機取付シリンダ側熱伝導
体６４のテーパ面と対向するようにローレット加工が施
されたテーパ面を有する冷凍機側熱伝導体６５が配設さ
れている。
【００８０】ここで、図示していないが、第２段ステー
ジ５４の取り付け位置の冷凍機取付シリンダ５１の内壁
面、および３段式蓄冷型冷凍機３０の第２段ヒートステ
ージ１１にも、同様に冷凍機取付シリンダ側熱伝導体６
４および冷凍機側熱伝導体６５がそれぞれ配設されてお
り、冷凍機取付シリンダ側熱伝導体６４および冷凍機側
熱伝導体６５には、良好な熱伝導材料である銅が用いら
れている。
【００８１】冷凍機取付シリンダ側熱伝導体６４と冷凍
機側熱伝導体６５との間には、熱接続するための軟質金
属であるインジウム線６６が配設され、冷凍機取付シリ
ンダ５１の取付フランジ６７には、３段式蓄冷型冷凍機
３０のフランジ６８を取り付けるボルト６９が弾性体で
ある皿バネ７０を介して取り付けられ、取付フランジ６
７とフランジ６８との間には、気密シール材であるＯリ
ング７１が配設され、さらに３段式蓄冷型冷凍機３０に
固着された熱絶縁充填材７２、例えば天然ゴムの発泡体
が冷凍機取付シリンダ５１と３段式蓄冷型冷凍機３０と
の間隙に充填されている。
【００８２】ここで、ボルト６９でフランジ６８を取付
フランジ６７に締着すると、フランジ６８がＯリング７
１により気密性を保ちつつスライドし、このボルト６９
の締着力によりインジウム線６６が塑性変形して、冷凍
機取付シリンダ側熱伝導体６４と冷凍機側熱伝導体６５
とが熱接続される。ボルト６９の過度の締着力および部
材の熱収縮や振動等にともなう部材の変位は、皿バネ７
０で吸収され、部材の破損や熱接続不良が防止できるよ
うに構成されている。さらに、３段式蓄冷型冷凍機３０
が冷凍機取付シリンダ５１に取り付けられた後十分冷却
されて収縮しても、ボルト６９で増し締めして所望の締
付力を確保できる。
【００８３】また、冷凍機側熱伝導体６５のテーパ面に
はローレット加工を施しており、インジウム線６６とロ
ーレット加工面との密着力が向上し、３段式蓄冷型冷凍
機３０を取り外す際に、塑性変形しているインジウム線
６６が冷凍機側熱伝導体６５のテーパ面に付着して取り
出すことができる。
【００８４】また、熱絶縁充填材７２は、メンテナンス
時には３段式蓄冷型冷凍機３０とともに取り出され、冷
凍機取付シリンダ５１内に取り残されることがない。
【００８５】冷凍機取付シリンダ５１と３段式蓄冷型冷
凍機３０との間隙には、Ｌ字管５０を介して引き出され
たヘリウム槽２内で蒸発したヘリウムガスが充満してい
る。しかも、３段式蓄冷型冷凍機３０のシリンダ４０の
各段において熱勾配が生じており、このヘリウムガス
は、シリンダ４０の高温部で温められ、低温部で冷やさ
れて、図６の矢印で示すように、熱対流が生じることに
なる。この熱対流は、低温部である第１段ヒートステー
ジ１０の温度上昇の要因となり、冷凍機の冷却性能を低
下させることになる。ここでは、冷凍機取付シリンダ５
１と３段式蓄冷型冷凍機３０との間隙に充填されている
熱絶縁充填材７２が、このヘリウムガスの熱対流を防止
するように作用している。
【００８６】図７の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ３段式蓄
冷型冷凍機３０における第３段ヒートステージ４３部分
の構造を示す。第３段ヒートステージ４３の外周面に
は、再液化されたヘリウム液７４の滴下方向と平行に拡
大伝熱面である溝７３が形成されている。Ｌ字管５０に
引き出されたヘリウム槽２内で蒸発したヘリウムガス
は、第３段ヒートステージ４３で冷却され、第３段ヒー
トステージ４３の外周面に凝縮付着する。このヘリウム
液７４は、溝７３に流れ込み、溝７３を通って流れ落
ち、Ｌ字管５０を通ってヘリウム槽２内に流れ込む。
【００８７】この時、溝７３がヘリウム液７４の滴下方
向に平行に形成されているので、ヘリウム液７４を速や
かに滴下することができる。また、ヘリウム液７４は第
３段ヒートステージ４３の溝７３に流れ込むので、第３
段ヒートステージ４３の外周面に付着してその冷却性能
を阻害するヘリウム液７４の液膜は、第３段ヒートステ
ージ４３の凸部において薄くなっており、効率よくヘリ
ウムガスを再液化することができる。ここで、第３段ヒ
ートステージ４３の外周面に形成される拡大伝熱面は、
フィン、ローレット目であってもよい。さらに、Ｌ字管
５０に傾斜を設け、あるいは第３段ヒートステージ４３
とＬ字管５０との間にとい等を配設すると、凝縮された
ヘリウム液７４を効率よくヘリウム槽２内に流れ込ませ
ることができる。
【００８８】図８は３段式蓄冷型冷凍機３０の第３段蓄
冷器４５の磁気シールド構造を示す。磁性体リングであ
る短尺の鉄リング７５が、３段式蓄冷型冷凍機３０の第
３段蓄冷器４５を包囲するようにＬ字管５０の内壁面に
所定の間隙をもって複数配設されて、磁気シールドを構
成している。磁気共鳴画像診断装置は、高い磁場の均一
性が要求されており、３段式蓄冷型冷凍機３０の運転中
に、蓄冷材としてＧｄＲｈ、Ｇｄ0.5Ｅｒ0.5Ｒｈの希土
類物質を用いている第３段蓄冷器４５を備えた第３段デ
ィスプレーサ４１が往復移動することにより、外部磁界
が乱されることを、この磁気シールドによって防止して
いる。また、磁気シールドを構成している複数の鉄リン
グ７５間の間隙が、磁気シールドにおける熱伝導を遮断
している。
【００８９】上記実施例１によれば、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。
【００９０】第３段ヒートステージ４３がヘリウム槽２
内で蒸発するヘリウムガス雰囲気中に露出するように、
３段式蓄冷型冷凍機３０を超電導コイル１の軸方向と略
平行に真空槽４に取り付けているので、効率的にヘリウ
ムガスを再液化して、超電導マグネットを安定して運転
でき、冷凍機の冷凍性能に寄与する第１段乃至第３段デ
ィスプレーサ１６、１７、４１の往復移動距離を確保し
て、十分な冷凍性能が達成でき、さらに超電導マグネッ
トの高さが低くくなり、小型化が図られ、設置場所の天
井高さを低くでき、搬送を簡単にできる。
【００９１】また、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、
装置を分解せずに３段式蓄冷型冷凍機３０を取り外すこ
とができ、メンテナンス性を向上することができる。
【００９２】また、一端がヘリウム槽２内で蒸発するヘ
リウムガス雰囲気中に臨むようにヘリウム槽２にＬ字管
５０を取り付け、第３段ヒートステージ４３がＬ字管５
０内に露出するように、３段式蓄冷型冷凍機３０を超電
導コイル１の軸方向と略平行に真空槽４に取り付けてい
るので、３段式蓄冷型冷凍機３０の取り付け構造を簡単
にできる。
【００９３】また、３段式蓄冷型冷凍機３０を超電導コ
イル１の軸方向と略平行に真空槽４の端面に取り付けて
いるので、超電導マグネットの高さを一層低くでき、小
型化が図られる。
【００９４】また、第２熱シールド５に第２切り欠け部
６０を設け、この第２切り欠け部６０が露呈するように
第１熱シールド６に第１切り欠け部６１を設け、第１切
り欠け部６１で第１熱シールド６と冷凍機取付シリンダ
とを可撓導体６３により熱接続し、さらに第２切り欠け
部６０で第２熱シールド５と冷凍機取付シリンダとを可
撓導体６３により熱接続するようにしているので、熱接
続作業において第１および第２熱シールド６、５が邪魔
することなく、組み立て作業性を向上することができ
る。
【００９５】また、第１および第２熱シールド６、５の
設けられた第１および第２切り欠け部６１、６０が第１
および第２輻射カバー５６、５５により封口されている
ので、外部からの熱侵入を低減することができる。
【００９６】また、３段式蓄冷型冷凍機３０と冷凍機取
付シリンダ５１との間隙に熱絶縁充填材７２を充填して
いるので、３段式蓄冷型冷凍機３０と冷凍機取付シリン
ダ５１との間隙に引き出されたヘリウムガスの熱対流が
防止でき、３段式蓄冷型冷凍機３０の冷凍性能を向上す
ることができる。
【００９７】また、３段式蓄冷型冷凍機３０と冷凍機取
付シリンダ５１との間隙に充填される熱絶縁充填材７２
が３段式蓄冷型冷凍機３０に固着されているので、３段
式蓄冷型冷凍機３０とともに熱絶縁充填材７２が取り出
せ、メンテナンス性を向上することができる。
【００９８】また、３段式蓄冷型冷凍機３０の各段のヒ
ートステージにテーパ面を有する冷凍機側熱伝導体６５
を設け、冷凍機側熱伝導体６５と対向する冷凍機取付シ
リンダ５１の内壁面に冷凍機取付シリンダ側熱伝導体６
４を設け、冷凍機側熱伝導体６５と冷凍機取付シリンダ
側熱伝導体６４との間にインジウム線６６を挟持してい
るので、インジウム線６６の塑性変形により冷凍機取付
シリンダ５１と３段式蓄冷型冷凍機３０とが確実に熱接
続される。
【００９９】また、冷凍機側熱伝導体６５のテーパ面に
ローレット加工を施しているので、冷凍機側熱伝導体６
５と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体６４との間で塑性変
形して熱接続しているインジウム線６６は、３段式蓄冷
型冷凍機３０を取り出しする際に、冷凍機取付シリンダ
側熱伝導体６４に残留することなく、冷凍機側熱伝導体
６５のテーパ面に付着して一緒に取り出せ、メンテナン
ス性を向上することができる。
【０１００】また、取付フランジ６７の内周面とフラン
ジ６８の外周面との間にＯリング７１を配設し、取付フ
ランジ６７に皿バネ７０を介してフランジ６８をボルト
６９で締付しているので、熱収縮や振動にともなう部材
の変位が皿バネ６７で吸収でき、さらに３段式蓄冷型冷
凍機３０が取り付け後十分に冷却された後、ボルト６９
で増し締めでき、所定の締付力を確保できる。
【０１０１】また、第３段ヒートステージ４３の外周面
に溝７３を形成しているので、再液化したヘリウム液７
４が溝７３を通って速やかに滴下され、第３段ヒートス
テージ４３の外周面全面にわたってヘリウム液７４が厚
く付着することが防止でき、ヘリウムガスを効率よく再
液化することができる。さらに、溝７３をヘリウム液７
４の滴下方向と平行に形成することにより、その効果は
一層得られる。
【０１０２】また、複数の短尺の鉄リング７５を所定の
間隙をもって第３段蓄冷器４５を包囲するようにＬ字管
５０の内壁面に配設しているので、第３段蓄冷器４５の
往復移動にともなう外部磁界の乱れを防止でき、さらに
鉄リング７５間の間隙で熱伝導を遮断でき、超電導マグ
ネットを安定して運転することができる。
【０１０３】また、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、Ｇｄ
Ｒｈを蓄冷材とする高温部４５ａとＧｄ0.5Ｅｒ0.5Ｒｈ
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、第３段ヒートステージ４３でヘ
リウム槽２内で蒸発するヘリウムガスを再液化でき、超
電導マグネットを安定して運転することができる。
【０１０４】実施例２．この実施例２は、この発明の請
求項１１に係る超電導マグネットの一実施例である。上
記実施例１では、テーパ面を有する冷凍機取付シリンダ
側熱伝導体６４とローレット加工が施されたテーパ面を
有する冷凍機側熱伝導体６５とを、インジウム線６６を
挟持して熱接続するものとしているが、この実施例２で
は、図９に示すように、冷凍機取付シリンダ側熱伝導体
６４を矩形形状とし、冷凍機側熱伝導体６５を外周面に
すじ目が形成され、かつ、軸方向と平行な方向に複数の
スリットを設けて弾性を備えた中空円筒形状とし、冷凍
機取付シリンダ側熱伝導体６４と冷凍機側熱伝導体６５
との間にインジウム線６６を挟持して熱接続するものと
し、熱収縮や振動により部材に生じる冷凍機の軸に垂直
な方向の変位を吸収し、熱接続の信頼性を高めることが
できる。
【０１０５】実施例３．この実施例３は、この発明の請
求項１１に係る超電導マグネットの他の実施例である。
上記実施例２では、矩形形状の冷凍機取付シリンダ側熱
伝導体６４と、外周面にすじ目が形成され、かつ、軸方
向と平行な方向に複数のスリットを設けて弾性を備えた
中空円筒形状とした冷凍機側熱伝導体６５とで、インジ
ウム線６６を挟持して熱接続するものとしているが、こ
の実施例３では、図１０に示すように、冷凍機側熱伝導
体６５を断面コの字状に形成して弾性を有するものと
し、熱収縮や振動等により部材に生じる冷凍機の軸方向
の変位を吸収し、熱接続の信頼性を高めることができ
る。
【０１０６】実施例４．この実施例４は、この発明の請
求項１１に係る超電導マグネットのさらに他の実施例で
ある。上記実施例２では、矩形形状の冷凍機取付シリン
ダ側熱伝導体６４と、外周面にすじ目が形成され、か
つ、軸方向と平行な方向に複数のスリットを設けて弾性
を備えた中空円筒形状とした冷凍機側熱伝導体６５と
で、インジウム線６６を挟持して熱接続するものとして
いるが、この実施例４では、図１１に示すように、冷凍
機側熱伝導体６５を断面コの字状に形成して弾性を有す
るものとし、同様の効果を奏する。
【０１０７】実施例５．この実施例は、この発明の請求
項１５に係る超電導マグネットの他の実施例である。上
記実施例１では、複数の短尺の鉄リング７５を所定の間
隙をもって第３段蓄冷器４５を包囲するようにＬ字管５
０の内壁面に配設するものとしているが、この実施例５
では、複数の短の鉄リング７５を所定の間隙をもって第
３段蓄冷器４５を包囲するようにＬ字管５０の外壁面に
配設するものとし、同様の効果を奏する。
【０１０８】実施例６．この実施例６は、この発明の請
求項１６に係る超電導マグネットの一実施例である。上
記実施例１では、複数の短尺の鉄リング７５を所定の間
隙をもって第３段蓄冷器４５を包囲するようにＬ字管５
０の内壁面に配設するものとしているが、この実施例６
では、図１２に示すように、磁性体、例えば鉄製の中空
円筒状の磁気シールド７６を、第３段蓄冷器４５を包囲
するようにＬ字管５０の外周壁面に断熱材７７を介して
断熱支持するものとしている。
【０１０９】上記実施例６によれば、希土類物質が収納
されている第３段蓄冷器４５を包囲して磁気シールド７
６が配設されているので、第３段蓄冷器４５の往復移動
にともなう外部磁界の乱れを防止でき、またこの磁気シ
ールド７６が断熱材７７によりＬ字管５０に断熱支持さ
れているので、磁気シールド７６を介しての熱伝導が遮
断され、超電導マグネットを安定して運転することがで
きる。
【０１１０】実施例７．この実施例７は、この発明の請
求項１６に係る超電導マグネットの他の実施例である。
上記実施例６では、磁気シールド７６を、第３段蓄冷器
４５を包囲するようにＬ字管５０の外周壁面に断熱材７
７を介して断熱支持するものとしているが、この実施例
７では、磁気シールド７６を少なくとも第３段蓄冷器４
５を包囲するようにＬ字管５０の外周壁面に片持ち支持
するものとし、同様の効果を奏する。
【０１１１】実施例８．この実施例８は、この発明の請
求項１７に係る超電導マグネットの一実施例である。上
記実施例６では、鉄製の中空円筒状の磁気シールド７６
を、第３段蓄冷器４５を包囲するようにＬ字管５０の外
周壁面に断熱材７７を介して断熱支持するものとしてい
るが、この実施例８では、熱絶縁充填材として磁性体で
ある鉄粉を混入した天然ゴムの発泡体で構成した磁性発
泡体を、第３段蓄冷器４５を包囲するように３段式蓄冷
型冷凍機３０と冷凍機取付シリンダ５１との間に充填す
るものとし、同様の効果を奏する。
【０１１２】実施例９．この実施例９は、この発明の請
求項１７に係る超電導マグネットの他の実施例である。
上記実施例８では、熱絶縁充填材として磁性体である鉄
粉を混入した天然ゴムの発泡体で構成した磁性発泡体
を、第３段蓄冷器４５を包囲するように３段式蓄冷型冷
凍機３０と冷凍機取付シリンダ５１との間に充填するも
のとしているが、この実施例９では、磁性発泡体を３段
式蓄冷型冷凍機３０と冷凍機取付シリンダ５１との間全
域にわたって充填するものとし、実施例８の効果に加え
て、３段式蓄冷型冷凍機３０と冷凍機取付シリンダ５１
との間におけるヘリウムガスの熱対流をも防止すること
ができる。
【０１１３】実施例１０．この実施例１０は、この発明
の請求項１８に係る超電導マグネットの取り付け方法の
一実施例である。以下に、図５に基づいて冷凍機取付シ
リンダ５１への３段式蓄冷型冷凍機３０の取り付けにつ
いて説明する。
【０１１４】まず、３段式蓄冷型冷凍機３０のフランジ
６８にＯリング７１を装着し、冷凍機側熱伝導体６５の
テーパ面にインジウム線６６を配設する。その後、冷凍
機取付シリンダ５１内に３段式蓄冷型冷凍機３０を挿入
し、皿バネ７０を介してボルト６９により取付フランジ
６７に冷凍機のフランジ６８を締め付ける。３段式蓄冷
型冷凍機３０は、フランジ６８が気密性を保ちながらス
ライドし、冷凍機側熱伝導体６５と冷凍機取付シリンダ
側熱伝導体６４との間のインジウム線６６を塑性変形さ
せる。この時、インジウム線６６を介して冷凍機側熱伝
導体６５と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体６４とが熱接
続されている。
【０１１５】ここで、冷凍機取付シリンダ５１は低温状
態に保持されており、一方３段式蓄冷型冷凍機３０は常
温状態から低温状態に冷却され、時間が経過するととも
に熱収縮が生じる。この３段式蓄冷型冷凍機３０におけ
る熱収縮は、皿バネ７０の付勢力が弱まることで吸収さ
れ、冷凍機側熱伝導体６５と冷凍機取付シリンダ側熱伝
導体６４との熱接続が確保されている。
【０１１６】ついで、３段式蓄冷型冷凍機３０が十分冷
却され、熱収縮がなくなった後、ボルト６９により増し
締めを行い、熱収縮にともなって弱まった皿バネ７０の
付勢力を設定値に回復させる。
【０１１７】上記実施例１０によれば、３段式蓄冷型冷
凍機３０が十分冷却された後ボルト６９により増し締め
を行って組み立てているので、３段式蓄冷型冷凍機３０
が冷却され熱収縮することによるボルト６９の締着力の
低下が防止され、所定の締着力で３段式蓄冷型冷凍機３
０を取り付けることができ、熱的変動や振動等による変
位が発生しても、冷凍機側熱伝導体６５と冷凍機取付シ
リンダ側熱伝導体６４との熱接続を確保することができ
る。
【０１１８】実施例１１．この実施例１１は、この発明
の請求項４に係る超電導マグネットの一実施例である。
上記実施例１では、第３段ヒートステージ４３がヘリウ
ム槽２内で蒸発するヘリウムガス雰囲気中に露出するよ
うに３段式蓄冷型冷凍機３０を超電導コイル１の軸方向
と略平行に取り付けるものとしているが、この実施例１
０では、図１３に示すように、第３段ヒートステージ４
３がヘリウム槽２を冷却するように３段式蓄冷型冷凍機
３０を超電導コイル１の軸方向と略平行に取り付けるも
のとし、同様の効果を奏する。
【０１１９】実施例１２．この実施例１２は、この発明
の請求項２０に係る超電導マブネットの一実施例であ
る。図１４はこの発明の実施例１２を示す超電導マグネ
ットの模式構成図であり、図において８０は３段式蓄冷
型冷凍機３０の第３段ヒートステージに取り付けられた
ヒータ、８１はポート部１３と屋外とを連通し、経路上
に放圧弁３４が設けられた排気管、８２は排気管８１の
バイパス配管、８３はバイパス配管８２に設けられた逆
止弁、８４は圧力検出手段としての差圧式圧力センサで
ある。
【０１２０】つぎに、上記実施例１２の動作について説
明する。超電導マグネットの運転の際に、ヘリウム槽２
内の液体ヘリウムが突発的に蒸発してヘリウム槽２内の
圧力が異常に上昇した場合には、放圧弁３４から排気管
８１を介してヘリウムガスを屋外に放出して、超電導マ
グネットの破損を防止している。超電導マグネットの通
常運転の際、外部からの熱侵入によりヘリウム槽２内の
液体ヘリウム３が蒸発している。このヘリウム槽２内の
圧力は、バイパス配管８２の逆止弁８３の両端から差圧
式圧力センサ８４により、基準圧力とする屋外の気圧と
の差圧として検出される。この差圧式圧力センサ８４の
検出信号は、圧力制御コントローラユニット３６に入力
される。
【０１２１】圧力制御コントローラユニット３６では、
差圧式圧力センサ８４の検出信号に基づいてつぎのよう
に圧力制御する。まず、差圧が０Ｋｇ／ｃｍ2未満とな
ると、ヒータ８０に通電し、ヘリウム槽２内の温度を上
昇させる。ヘリウム槽２内の温度上昇にともなって、液
体ヘリウム３は蒸発し、ヘリウム槽２内の圧力が上昇す
る。ヘイルム槽２内の圧力が上昇し、０Ｋｇ／ｃｍ2以
上となると、ヒータ８０への通電を停止する。
【０１２２】一方、差圧が０．５Ｋｇ／ｃｍ2を越える
と、３段式蓄冷型冷凍機３０の冷凍サイクルを速め、冷
凍能力を高めて、第３段ヒートステージ４３によるヘリ
ウムガスの再液化を促進させる。ヘリウム槽２内の圧力
は、ヘリウムガスの再液化により低下し、差圧が０．５
Ｋｇ／ｃｍ2以下となると、３段式蓄冷型冷凍機３０を
所定の冷凍サイクルで運転させる。
【０１２３】このように、上記実施例１２によれば、差
圧式圧力センサ８４により屋外の気圧とヘリウム槽２内
の圧力との差圧を検出し、この差圧が０〜０．５Ｋｇ／
ｃｍ2の範囲になるように、ヒータ８０のＯＮ／ＯＦＦ
および３段式蓄冷型冷凍機３０の冷凍サイクル速度を制
御しているので、屋外の気圧の変動に連動してヘリウム
槽２内の圧力を制御することができ、ヘリウム槽２内が
負圧になって空気が吸い込まれることがなく、屋外の気
圧変動あるいはヘリウム槽２内の圧力変動にともなって
生じるヘリウム槽２の歪みが防止され、超電導コイル１
で発生する磁界の歪みがなく、高性能の超電導マグネッ
トが得られる。
【０１２４】実施例１３．この実施例１３は、この発明
の請求項２０に係る超電導マグネットの他の実施例であ
る。上記実施例１２では、差圧式圧力センサ８４を用
い、屋外の圧力とヘリウム槽２内の圧力との差圧を検出
し、ヒータ８０のＯＮ／ＯＦＦおよび３段式蓄冷型冷凍
機３０の冷凍サイクル速度を制御して、差圧を所定の範
囲内に制御するものとしているが、この実施例１３で
は、図１５に示すように、差圧式圧力センサ８４を用
い、基準圧力とする室内の気圧とヘリウム槽２内の圧力
との差圧を検出するものとしている。
【０１２５】上記実施例１３では、差圧式圧力センサ８
４により検出された差圧が、０Ｋｇ／ｃｍ2未満である
と、ヒータ８０に通電するとともに、３段式蓄冷型冷凍
機３０の運転を停止させる。ヒータ８０に通電すること
により、ヘリウム槽２内の温度上昇にともなって、液体
ヘリウム３は蒸発し、ヘリウム槽２内の圧力が上昇す
る。また、３段式蓄冷型冷凍機３０の運転を停止するこ
とにより、ヘリウム槽２内では、第３段ヒートステージ
４３によるヘリウムガスの再液化が停止され、第１およ
び第２熱シールド６、５の冷却が停止され、ヘリウム槽
２への外部からの熱侵入が起こり、液体ヘリウム３の蒸
発が起こり、ヘリウム槽２内の圧力が上昇することにな
る。そこで、ヘリウム槽２内の圧力が上昇し、差圧が０
Ｋｇ／ｃｍ2以上となると、ヒータ８０への通電を停止
し、３段式蓄冷型冷凍機３０の運転を再開する。
【０１２６】一方、差圧が０．５Ｋｇ／ｃｍ2を越える
と、３段式蓄冷型冷凍機３０の冷凍サイクルを速め、冷
凍能力を高めて、第３段ヒートステージ４３によるヘリ
ウムガスの再液化を促進させる。ヘリウム槽２内の圧力
は、ヘリウムガスの再液化により低下し、差圧が０．５
Ｋｇ／ｃｍ2以下となると、３段式蓄冷型冷凍機３０を
所定の冷凍サイクルで運転させる。
【０１２７】このように、上記実施例１３によれば、差
圧式圧力センサ８４により室内の気圧とヘリウム槽２内
の圧力との差圧を検出し、この差圧が０〜０．５Ｋｇ／
ｃｍ2の範囲になるように、ヒータ８０のＯＮ／ＯＦ
Ｆ、３段式蓄冷型冷凍機３０の運転のＯＮ／ＯＦＦおよ
び冷凍サイクル速度を制御しているので、室内の気圧変
動に連動してヘリウム槽２内の圧力を制御することがで
き、ヘリウム槽２内が負圧になって空気が吸い込まれる
ことがなく、屋外の気圧変動あるいはヘリウム槽２内の
圧力変動にともなって生じるヘリウム槽２の歪みが防止
され、超電導コイル１で発生する磁界の歪みがなく、高
性能の超電導マグネットが得られる。
【０１２８】実施例１４．この実施例１４は、この発明
の請求項２１に係る超電導マグネットの一実施例であ
る。上記実施例１２では、差圧式圧力センサ８４を用
い、屋外の気圧とヘリウム槽２内の圧力との差圧を検出
し、ヒータ８０のＯＮ／ＯＦＦおよび３段式蓄冷型冷凍
機３０の冷凍サイクル速度を制御して、差圧を所定の範
囲に制御するものとしているが、この実施例１４では、
図１６に示すように、圧力検出手段である圧力センサ８
５を用い、ヘリウム槽２内の絶対圧を検出し、この絶対
圧を１〜１．５Ｋｇ／ｃｍ2の制御するものとし、同様
の効果を奏する。
【０１２９】実施例１５．この実施例１５は、この発明
の請求項２２、２３に係る超電導マグネットの一実施例
である。図１７はこの発明の実施例１５に係る超電導マ
グネットにおけるヘリウムガス圧縮手段の構成図であ
る。
【０１３０】図において、９０はモータ９１で駆動され
るスクロール圧縮機９２および油ポンプ９３が収納さ
れ、油充填口９４および温度スイッチ９５が設けられた
低圧シェル、９６はスクロール圧縮機９２から送り出さ
れる高圧高温のヘリウムガスを冷却する冷却器、９７は
冷却器９６で冷却された高圧のヘリウムガスに含まれる
油成分を除去する荒取り油分離器、９８は荒取り油分離
器９７から送り出された高圧のヘリウムガスに含まれる
油成分をさらに除去する細取り油分離器、９９は細取り
油分離器９８から送り出された高圧のヘリウムガスに含
まれる油成分を吸着除去する吸着器、１００は吸着器９
９と３段式蓄冷型冷凍機３０とを連通し、高圧のヘリウ
ムガスを供給するガス供給配管、１０１は３段式蓄冷型
冷凍機３０と低圧シェル９０とを連通し、低圧のヘリウ
ムガスを低圧シェル９０に戻すガスリターン配管であ
る。
【０１３１】１０２は油フィルタ１０３、オリフィス１
０４を介して荒取り油分離器９７とスクロール圧縮機９
２の中間圧ポートとを連通し、荒取り油分離器９７で除
去された油をスクロール圧縮機９２に油インジェクショ
ンする油インジェクション回路、１０５、１０６はそれ
ぞれ油フィルタ１０３、オリフィス１０４を介して荒取
り油分離器９７あるいは細取り油分離器９８とガスリタ
ーン配管１０１とを連通し、荒取り油分離器９７および
細取り油分離器９８で除去された油をガスリターン配管
１０１に戻す油リターン回路である。
【０１３２】つぎに、上記実施例１５の動作について説
明する。まず、スクロール圧縮機９２で圧縮された高圧
高温のヘリウムガスは、冷却器９６に送り込まれ、冷却
される。冷却された高圧低温のヘリウムガスは、荒取り
油分離器９７、細取り油分離器９８を通過する際に、油
成分が除去され、吸着器９９に送り込まれる。吸着器９
９では、高圧のヘリウムガス中の油成分をさらに吸着
し、３段式蓄冷型冷凍機３０に作動流体としての高圧の
ヘリウムガスをガス供給配管１００を介して供給する。
【０１３３】３段式蓄冷型冷凍機３０から送り出された
低圧のヘリウムガスは、ガスリターン配管１０１を介し
て低圧シェル９０に戻される。
【０１３４】ここで、荒取り油分離器９７で除去された
低温の油は、油インジェクション回路１０２によりスク
ロール圧縮機９２の中間圧ポートにインジェクションさ
れる。また、荒取り油分離器９７および細取り油分離器
９８で除去された低温の油は、油リターン回路１０５、
１０６によりガスリターン配管１０１に戻され、低圧の
ヘリウムガスとともに低圧シェル９２に戻される。
【０１３５】このように、上記実施例１５によれば、低
圧シェル９０と、スクロール圧縮機９２と、荒取り油分
離器９７および細取り油分離器９８からなる油分離器
と、吸着器９９と、ガス供給配管１００と、ガスリター
ン配管１０１と、油インジェクション回路１０２とから
ヘリウムガス圧縮手段を構成しているので、３段式蓄冷
型冷凍機３０に油成分が除去された高圧低温のヘリウム
ガスを供給でき、冷凍機の冷凍性能を向上できるととも
に、運転中のスクロール圧縮機９２の温度上昇が抑えら
れ、スクロール圧縮機９２の焼き付きを防止することが
できる。
【０１３６】また、荒取り油分離器９７および細取り油
分離器９８からなる油分離器から分離された低温の油を
ガスリターン配管１０１に戻すガスリターン回路１０
５、１０６を備えているので、３段式蓄冷型冷凍機３０
から送り出される低圧のヘリウムガスとともに低温の油
が低圧シェル９０に戻され、低圧シェル９０内の油を十
分に冷却することができる。
【０１３７】なお、上記各実施例では、超電導マグネッ
トを磁気共鳴画像診断装置用超電導マグネット装置に実
施するもの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、例えば磁気浮上列車、シンクロ
トロンラジエーション、結晶引き上げ装置等の超電導マ
グネット装置にも適用することができる。
【０１３８】また、上記各実施例では、円筒形の超電導
コイル１の軸方向と略平行に３段式蓄冷型冷凍機３０を
配設するものとして説明してるが、この発明はこれに限
定されるものではなく、例えばレーストラック形状の超
電導コイルを用いても、３段式蓄冷型冷凍機３０を略水
平に配設することにより、同様の効果を奏する。
【０１３９】また、上記各実施例では、冷凍機として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、この発明はこれに限定されるものではなく、ヒート
ステージの一部が液体ヘリウムを再液化できる冷凍性能
を有するものであればよく、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。
【０１４０】また、上記実施例１では、冷凍機側熱伝導
体６５と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体６４との間に配
設する軟質金属としてインジウム線６６を用いて説明し
ているが、軟質金属はインジウムに限らず容易に塑性変
形するものであればよく、例えば鉛を用いてもよく、そ
の形状は、小さい力で大きな塑性変形量が得られる丸線
もしくは球状が特によい。
【０１４１】さらに、上記実施例１では、３段式蓄冷型
冷凍機３０と冷凍機取付シリンダ５１との間に充填する
熱絶縁充填材７２として天然ゴムの発泡体を用いて説明
しているが、熱絶縁充填材７２は低熱収縮率および熱絶
縁性を有し、ポーラスな構造であればよく、例えばポリ
スチロールの発泡体を用いることができる。
【０１４２】
【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。
【０１４３】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熱シールドと、熱シールド
を包囲する真空槽とを備えた超電導マグネットであっ
て、少なくともヒートステージの一部が極低温冷媒槽内
で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に露出し、極低温
冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機を略水平に真
空槽に取り付けているので、極低温冷媒槽内で蒸発した
極低温冷媒ガスを効率的に再液化して、超電導マグネッ
トを安定して運転でき、冷凍機の冷凍性能に寄与するデ
ィスプレーサの往復移動距離を確保して、十分な冷凍性
能が達成でき、さらに超電導マグネットの高さが低くな
り、小型化が図られ、設置場所の天井高さを低くできる
とともに、搬送を簡単とすることができる。
【０１４４】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熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽とを備えた超電導マグネットであ
って、少なくともヒートステージの一部が極低温冷媒槽
内で蒸発する極低温冷媒ガスの雰囲気中に露出し、極低
温冷媒ガスを再液化する多段式蓄冷型冷凍機を略水平に
真空槽に着脱可能に取り付けているので、多段式蓄冷型
冷凍機を取り外しでき、メンテナンス性を向上できる。
【０１４５】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熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽とを備えた超電導マグネットであ
って、一端が極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガス
の雰囲気中に臨むように極低温冷媒槽に引出部を取り付
け、少なくともヒートステージの一部が引出部内に露出
し、引出部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を略水平に真空槽に取り付けてい
るので、多段式蓄冷型冷凍機の取り付けが簡単となる。
【０１４６】また、この発明の請求項４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熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽とを備えた超電導マグネットであ
って、少なくともヒートステージの一部が極低温冷媒槽
を冷却する多段式蓄冷型冷凍機を略水平に真空槽に取り
付けているので、超電導マグネットを安定して運転で
き、十分な冷凍性能が達成でき、さらに超電導マグネッ
トの高さが低くなり、小型化が図られ、設置場所の天井
高さを低くできるとともに、搬送を簡単とすることがで
きる。
【０１４７】また、この発明の請求項５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熱シールドと、熱シー
ルドを包囲する真空槽と、少なくともヒートステージの
一部が極低温冷媒槽内の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、多段式蓄冷型冷凍機を略水平に真空槽の端面に取り
付けているので、超電導マグネットの高さを一層低くで
き、小型化が図られる。
【０１４８】また、この発明の請求項６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第２熱シールドと、第
２熱シールドを包囲する第１熱シールドと、第１熱シー
ルドを包囲する真空槽と、真空槽に取り付けられた冷凍
機取付シリンダと、各段のヒートステージが冷凍機取付
シリンダに熱接触するように冷凍機取付シリンダ内に挿
入固定された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、第２熱シールドに第２切り欠け部を設
け、かつ、第１熱シールドに第２切り欠け部を露呈せし
める第１切り欠け部を設け、第１切り欠け部で冷凍機取
付シリンダと第１熱シールドとを可撓導体により熱接続
するとともに、第２切り欠け部で冷凍機取付シリンダと
第２熱シールドとを可撓導体により熱接続しているの
で、第１および第２熱シールドが邪魔することなく熱接
続作業が実施でき、組み立て性を向上することができ
る。
【０１４９】また、この発明の請求項７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第２熱シールドと、第
２熱シールドを包囲する第１熱シールドと、第１熱シー
ルドを包囲する真空槽と、真空槽に取り付けられた冷凍
機取付シリンダと、各段のヒートステージが冷凍機取付
シリンダに熱接触するように冷凍機取付シリンダ内に挿
入固定された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、第２熱シールドに設けられた第２切り
欠け部と、第１熱シールドに第２切り欠け部を露呈せし
めるように設けられた第１切り欠け部と、第１および第
２切り欠け部をそれぞれ封口する輻射カバーとを備え、
第１切り欠け部で冷凍機取付シリンダと第１熱シールド
とを可撓導体により熱接続し、第２切り欠け部で冷凍機
取付シリンダと第２熱シールドとを可撓導体により熱接
続するとともに、輻射カバーにより第１および第２切り
欠け部をそれぞれ封口しているので、外部からの熱侵入
を低減して、冷凍性能を向上することができる。
【０１５０】また、この発明の請求項８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熱シールドと、熱シー
ルド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、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で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、多段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの間に熱絶縁充填材を充填
しているので、多段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリン
ダとの間に引き出された極低温冷媒ガスの熱対流が抑え
られ、冷凍性能を向上することができる。
【０１５１】また、この発明の請求項９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熱シールドと、熱シー
ルド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、他端が略水平に
なるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダ
と、冷凍機取付シリンダ内に挿入固定され、少なくとも
ヒートステージの一部で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、多段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの間に充填される熱絶縁充
填材を多段式蓄冷型冷凍機に固着しているので、熱絶縁
充填材が多段式蓄冷型冷凍機とともに取り出され、メン
テナンス性を向上することができる。
【０１５２】また、この発明の請求項１０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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、各段にヒートステージを
有する複数段のシリンダとシリンダ内に摺動可能に配設
された複数段のディスプレーサとからなる多段式蓄冷型
冷凍機と、真空槽に取り付けられ、多段式蓄冷型冷凍機
を挿入保持する冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マ
グネットであって、多段式蓄冷型冷凍機の各段のヒート
ステージのそれぞれにテーパ面を有する冷凍機側熱伝導
体を設けるとともに、冷凍機側熱伝導体と対向する冷凍
機取付シリンダ内壁面にテーパ面を有する冷凍機取付シ
リンダ側熱伝導体を設け、冷凍機側熱伝導体と冷凍機取
付シリンダ側熱伝導体との間に軟質金属を挟持している
ので、軟質金属の塑性変形により冷凍機側熱伝導体と冷
凍機取付シリンダ側熱伝導体とを確実に熱接続すること
ができる。
【０１５３】また、この発明の請求項１１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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、各段にヒートステージを
有する複数段のシリンダとシリンダ内に摺動可能に配設
された複数段のディスプレーサとからなる多段式蓄冷型
冷凍機と、真空槽に取り付けられ、多段式蓄冷型冷凍機
を挿入保持する冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マ
グネットであって、多段式蓄冷型冷凍機の各段のヒート
ステージのそれぞれに弾性を有する冷凍機側熱伝導体を
設けるとともに、冷凍機側熱伝導体と対向する冷凍機取
付シリンダ内壁面に冷凍機取付シリンダ側熱伝導体を設
け、冷凍機側熱伝導体と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体
との間に軟質金属を挟持しているので、熱収縮や振動等
による部材の変位が弾性を有する冷凍機側熱伝導体で吸
収でき、冷凍機側熱伝導体と冷凍機取付シリンダ側熱伝
導体との熱接続の信頼性を向上することができる。
【０１５４】また、この発明の請求項１２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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、各段にヒートステージを
有する複数段のシリンダとシリンダ内に摺動可能に配設
された複数段のディスプレーサとからなる多段式蓄冷型
冷凍機と、真空槽に取り付けられ、多段式蓄冷型冷凍機
を挿入保持する冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マ
グネットであって、多段式蓄冷型冷凍機の各段のヒート
ステージのそれぞれにローレット加工を施したテーパ面
を有する冷凍機側熱伝導体を設けるとともに、冷凍機側
熱伝導体と対向する冷凍機取付シリンダ内壁面にテーパ
面を有する冷凍機取付シリンダ側熱伝導体を設け、冷凍
機側熱伝導体と冷凍機取付シリンダ側熱伝導体との間に
軟質金属を挟持しているので、多段式蓄冷型冷凍機を取
り出す際に、軟質金属が冷凍機側熱伝導体のローレット
加工を施したテーパ面に付着して取り出せ、メンテナン
ス性を向上することができる。。
【０１５５】また、この発明の請求項１３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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、フランジ部を有する多段
式蓄冷型冷凍機と、真空槽に取り付けられ、取付フラン
ジ部を有する冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マグ
ネットであって、取付フランジ部の内周面とフランジ部
の外周面との間に気密シール材を配設し、取付フランジ
に弾性体を介してフランジ部をボルト締めし、多段式蓄
冷型冷凍機を冷凍機取付シリンダにスライド可能に弾性
保持しているので、熱収縮や振動にともなう部材の変位
が弾性体で吸収され、さらに多段式蓄冷型冷凍機が取り
付け後ボルトにより増し締めでき、所定の締付力を確保
することができる。
【０１５６】また、この発明の請求項１４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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、少なくともヒートステー
ジの一部が極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの
雰囲気中に露出し、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、極
低温冷媒を再液化するヒートステージの外周面に拡大伝
熱面を形成しているので、拡大伝熱面がヒートステージ
の外周面に凝縮液化して付着する極低温冷媒液による熱
伝導率の低下を抑え、極低温冷媒ガスを効率よく再液化
することができる。
【０１５７】また、この発明の請求項１５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熱シールドと、熱
シールド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むように極低温
冷媒槽に設けられた引出部と、少なくともヒートステー
ジの一部が引出部内に露出し、引出部内に引き出された
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、複数の磁性体リングを
所定間隙をもって多段式蓄冷型冷凍機の蓄冷器の少なく
とも一部を包囲するように引出部に取り付けているの
で、多段式蓄冷型冷凍機の運転にともなう外部磁界の乱
れを防止でき、磁性体リングを介しての熱侵入も遮断で
き、超電導マグネットを安定して運転することができ
る。
【０１５８】また、この発明の請求項１６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熱シールドと、熱
シールド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むように極低温
冷媒槽に設けられた引出部と、少なくともヒートステー
ジの一部が引出部内に露出し、引出部内に引き出された
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、磁性体の中空円筒状の
磁気シールドを多段式蓄冷型冷凍機の蓄冷器の少なくと
も一部を包囲するように引出部の外側に支持しているの
で、多段式蓄冷型冷凍機の運転にともなう外部磁界の乱
れを防止でき、磁気シールドを介しての熱侵入も遮断で
き、超電導マグネットを安定して運転することができ
る。
【０１５９】また、この発明の請求項１７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熱シールドと、熱
シールド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、他端が略水
平になるように真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリ
ンダと、冷凍機取付シリンダに挿入固定され、少なくと
もヒートステージの一部で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、多段式蓄冷型
冷凍機の蓄冷器の少なくとも一部を包囲するように多段
式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間に磁性発泡
体からなる熱絶縁充填材を充填しているので、多段式蓄
冷型冷凍機の運転にともなう外部磁界の乱れを防止で
き、超電導マグネットを安定して運転することができ
る。
【０１６０】また、この発明の請求項１８に係る超電導
マグネットの組み立て方法は、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熱シ
ールドと、熱シールドを包囲する真空槽と、各段にヒー
トステージを有する複数段のシリンダとシリンダ内に摺
動可能に配設された複数段のディスプレーサとからなる
冷凍機と、真空槽に取り付けられ、冷凍機を挿入保持す
る冷凍機取付シリンダとを備えた超電導マグネットであ
って、冷凍機取付シリンダ内に冷凍機を挿入し、冷凍機
取付シリンダに冷凍機を締め付け固定して各段のヒート
ステージと冷凍機取付シリンダとを熱接触せしめ、冷凍
機が冷却された後、冷凍機取付シリンダに冷凍機を増し
締めしているので、冷凍機の締め付け力が確保され、熱
的変動や振動等による変位が生じても、多段式蓄冷型冷
凍機と冷凍機取付シリンダとの熱接続を確保することが
できる。
【０１６１】また、この発明の請求項１９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第２熱シールド
と、第２熱シールドを包囲する第１熱シールドと、第１
熱シールドを包囲する真空槽と、略水平に配設された３
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、３段式蓄冷型冷凍機は、第１段ヒートステージの到
達温度が５０〜８０Ｋ、第２段ヒートステージの到達温
度が１０〜２０Ｋ、第３段ヒートステージの到達温度が
２〜４．５Ｋの冷凍性能を有し、第１段および第２段ヒ
ートステージのそれぞれで第１および第２熱シールドを
冷却し、第３段ヒートステージで極低温冷媒槽内で蒸発
する極低温冷媒ガスを再液化しているので、超電導マグ
ネットを安定して運転することができる。
【０１６２】また、この発明の請求項２０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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、熱シールドを冷却する冷
凍機とを備えた超電導マグネットであって、極低温冷媒
槽内の圧力と大気圧との差圧を検出する差圧検出手段を
設け、差圧を０〜０．５Ｋｇ／ｃｍ2に制御しているの
で、圧力変化にともなう極低温冷媒槽の歪みが防止で
き、超電導コイルで発生する磁界の歪みが抑えられ、高
性能な超電導マグネットが得られる。
【０１６３】また、この発明の請求項２１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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、熱シールドを冷却する冷
凍機とを備えた超電導マグネットであって、極低温冷媒
槽内の絶対圧を検出する圧力検出手段を設け、絶対圧を
１〜１．５Ｋｇ／ｃｍ2に制御しているので、圧力変化
にともなう極低温冷媒槽の歪みが防止でき、超電導コイ
ルで発生する磁界の歪みが抑えられ、高性能な超電導マ
グネットが得られる。
【０１６４】また、この発明の請求項２２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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、常温部に配設されたヘリ
ウムガス圧縮手段と、ヘリウムガス圧縮手段で圧縮され
たヘリウムガスを作動流体とし、熱シールドを冷却する
冷凍機とを備えた超電導マグネットであって、ヘリウム
ガス圧縮手段は、低圧シェルと、低圧シェル内に配設さ
れたスクロール圧縮機と、スクロール圧縮機から送出さ
れた高圧ヘリウムガスを冷却する冷却器と、冷却器で冷
却された高圧ヘリウムガス中に含まれる油成分を除去す
る油分離器と、油分離器から送出された高圧ヘリウムガ
ス中に含まれる油成分を吸着する吸着器と、吸着器から
送出された高圧ヘリウムガスを冷凍機に供給するガス供
給配管と、冷凍機からの低圧ヘリウムガスを低圧シェル
に戻すガスリターン配管と、油分離器で分離された油を
スクロール圧縮機の中間圧ポートに油インジェクション
する油インジェクション回路とから構成しているので、
スクロール圧縮機の焼き付きを防止することができる。
【０１６５】また、この発明の請求項２３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熱シールドと、熱
シールドを包囲する真空槽と、常温部に配設されたヘリ
ウムガス圧縮手段と、ヘリウムガス圧縮手段で圧縮され
たヘリウムガスを作動流体とし、熱シールドを冷却する
冷凍機とを備えた超電導マグネットであって、ヘリウム
ガス圧縮手段は、低圧シェルと、低圧シェル内に配設さ
れたスクロール圧縮機と、スクロール圧縮機から送出さ
れた高圧ヘリウムガスを冷却する冷却器と、冷却器で冷
却された高圧ヘリウムガス中に含まれる油成分を除去す
る油分離器と、油分離器から送出された高圧ヘリウムガ
ス中に含まれる油成分を吸着する吸着器と、吸着器から
送出された高圧ヘリウムガスを冷凍機に供給するガス供
給配管と、冷凍機からの低圧ヘリウムガスを低圧シェル
に戻すガスリターン配管と、油分離器で分離された油を
ガスリターン配管に戻す油リターン回路とから構成して
いるので、低圧シェル内の油を冷却することができる。
【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
一部破断斜視図である。
【図２】この発明の実施例１を示す超電導マグネットに
おける３段式蓄冷型冷凍機の模式的断面図である。
【図３】この発明の実施例１を示す超電導マグネットに
おける３段式蓄冷型冷凍機の取り付け構造の模式的断面
図である。
【図４】この発明の実施例１を示す超電導マグネットに
おける冷凍機取付シリンダと熱シールドとの熱接続構造
の一部破断平面図である。
【図５】この発明の実施例１を示す超電導マグネットに
おける３段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの接
続構造の要部断面図である。
【図６】この発明の実施例１を示す超電導マグネットに
おける３段式蓄冷型冷凍機と冷凍機取付シリンダとの間
の熱対流を説明する断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）はそれぞれこの発明の実施
例１を示す超電導マグネットにおける３段式蓄冷型冷凍
機の第３段ヒートステージの断面図および拡大断面図で
ある。
【図８】この発明の実施例１を示す超電導マグネットに
おける３段式蓄冷型冷凍機の磁気シールド構造の断面図
である。
【図９】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１０】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１１】この発明の実施例４を示す超電導マグネット
の要部断面図である。
【図１２】この発明の実施例６を示す超電導マグネット
の要部断面図である。
【図１３】この発明の実施例１１を示す超電導マグネッ
トの要部断面図である。
【図１４】この発明の実施例１２を示す超電導マグネッ
トの模式的断面図である。
【図１５】この発明の実施例１３を示す超電導マグネッ
トの模式的断面図である。
【図１６】この発明の実施例１４を示す超電導マグネッ
トの模式的断面図である。
【図１７】この発明の実施例１５を示す超電導マグネッ
トのヘリウム圧縮手段の構成図である。
【図１８】従来の超電導マグネットの一例を示す断面図
である。
【図１９】従来の超電導マグネットの他の例を示す断面
図である。
【図２０】従来の超電導マグネットにおける２段式蓄冷
型冷凍機の一例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 ５ 第２熱シールド ６ 第１熱シールド １０ 第１段ヒートステージ １１ 第２段ヒートステージ １６ 第１段ディスプレーサ １７ 第２段ディスプレーサ ２０ 第１段蓄冷器 ２１ 第２段蓄冷器 ２５ ヘリウム圧縮機（ヘリウムガス圧縮手段） ３０ ３段式蓄冷型冷凍機 ４０ シリンダ ４１ 第３段ディスプレーサ ４３ 第３段ヒートステージ ４５ 第３段蓄冷器 ５０ Ｌ字管（引出部） ５１ 冷凍機取付シリンダ ５５ 第２輻射カバー ５６ 第１輻射カバー ６０ 第２切り欠け部 ６１ 第１切り欠け部 ６３ 可撓導体 ６４ 冷凍機取付シリンダ側熱伝導体 ６５ 冷凍機側熱伝導体 ６６ インジウム線（軟質金属） ６７ 取付フランジ ６８ フランジ ６９ ボルト ７０ 皿バネ（弾性体） ７１ Ｏリング（気密シール材） ７２ 熱絶縁充填材 ７３ 溝（拡大伝熱面） ７５ 鉄リング（磁性体リング） ７６ 磁気シールド ８４ 差圧式圧力センサ（差圧検出手段） ８５ 圧力センサ（圧力検出手段） ９０ 低圧シェル ９２ スクロール圧縮機 ９６ 冷却器 ９７ 荒取り油分離器（油分離器） ９８ 細取り油分離器（油分離器） ９９ 吸着器 １００ ガス供給配管 １０１ ガスリターン配管 １０２ 油インジェクション回路 １０５、１０６ 油リターン回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 修一 赤穂市天和651番地 三菱電機株式会社赤 穂製作所内 (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

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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熱シー
    ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽とを備えた超
    電導マグネットであって、少なくともヒートステージの
    一部が前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの
    雰囲気中に露出し、前記極低温冷媒ガスを再液化する多
    段式蓄冷型冷凍機を略水平に前記真空槽に取り付けたこ
    とを特徴とする超電導マグネット。
  2. 【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熱シー
    ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽とを備えた超
    電導マグネットであって、少なくともヒートステージの
    一部が前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒ガスの
    雰囲気中に露出し、前記極低温冷媒ガスを再液化する多
    段式蓄冷型冷凍機を略水平に前記真空槽に着脱可能に取
    り付けたことを特徴とする超電導マグネット。
  3. 【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熱シー
    ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽とを備えた超
    電導マグネットであって、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むように前記極
    低温冷媒槽に引出部を取り付け、少なくともヒートステ
    ージの一部が前記引出部内に露出し、前記引出部内に引
    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
    凍機を略水平に前記真空槽に取り付けたことを特徴とす
    る超電導マグネット。
  4. 【請求項４】 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熱シー
    ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽とを備えた超
    電導マグネットであって、少なくともヒートステージの
    一部が前記極低温冷媒槽を冷却する多段式蓄冷型冷凍機
    を略水平に前記真空槽に取り付けたことを特徴とする超
    電導マグネット。
  5. 【請求項５】 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熱シー
    ルドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、少なくと
    もヒートステージの一部が前記極低温冷媒槽内の極低温
    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、前記多段式蓄冷型冷凍機を略
    水平に前記真空槽の端面に取り付けたことを特徴とする
    超電導マグネット。
  6. 【請求項６】 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第２熱
    シールドと、前記第２熱シールドを包囲する第１熱シー
    ルドと、前記第１熱シールドを包囲する真空槽と、前記
    真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダと、各段の
    ヒートステージが前記冷凍機取付シリンダに熱接触する
    ように前記冷凍機取付シリンダ内に挿入固定された多段
    式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マグネットであって、
    前記第２熱シールドに第２切り欠け部を設け、かつ、前
    記第１熱シールドに前記第２切り欠け部を露呈せしめる
    第１切り欠け部を設け、前記第１切り欠け部で前記冷凍
    機取付シリンダと前記第１熱シールドとを可撓導体によ
    り熱接続するとともに、前記第２切り欠け部で前記冷凍
    機取付シリンダと前記第２熱シールドとを可撓導体によ
    り熱接続したことを特徴とする超電導マグネット。
  7. 【請求項７】 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第２熱
    シールドと、前記第２熱シールドを包囲する第１熱シー
    ルドと、前記第１熱シールドを包囲する真空槽と、前記
    真空槽に取り付けられた冷凍機取付シリンダと、各段の
    ヒートステージが前記冷凍機取付シリンダに熱接触する
    ように前記冷凍機取付シリンダ内に挿入固定された多段
    式蓄冷型冷凍機とを備えた超電導マグネットであって、
    前記第２熱シールドに設けられた第２切り欠け部と、前
    記第１熱シールドに前記第２切り欠け部を露呈せしめる
    ように設けられた第１切り欠け部と、前記第１および第
    ２切り欠け部をそれぞれ封口する輻射カバーとを備え、
    前記第１切り欠け部で前記冷凍機取付シリンダと前記第
    １熱シールドとを可撓導体により熱接続し、前記第２切
    り欠け部で前記冷凍機取付シリンダと前記第２熱シール
    ドとを可撓導体により熱接続するとともに、前記輻射カ
    バーにより前記第１および第２切り欠け部をそれぞれ封
    口することを特徴とする超電導マグネット。
  8. 【請求項８】 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熱シー
    ルドと、前記熱シールド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、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
    けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
    ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
    で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、前記多段式蓄冷型冷凍機と前
    記冷凍機取付シリンダとの間に熱絶縁充填材を充填した
    ことを特徴とする超電導マグネット。
  9. 【請求項９】 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熱シー
    ルドと、前記熱シールド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、他端が略水平になるように前記真空槽に取り付
    けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリン
    ダ内に挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
    で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、前記多段式蓄冷型冷凍機と前
    記冷凍機取付シリンダとの間に充填される熱絶縁充填材
    を前記多段式蓄冷型冷凍機に固着したことを特徴とする
    超電導マグネット。
  10. 【請求項１０】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、各段に
    ヒートステージを有する複数段のシリンダと前記シリン
    ダ内に摺動可能に配設された複数段のディスプレーサと
    からなる多段式蓄冷型冷凍機と、前記真空槽に取り付け
    られ、前記多段式蓄冷型冷凍機を挿入保持する冷凍機取
    付シリンダとを備えた超電導マグネットであって、前記
    多段式蓄冷型冷凍機の各段の前記ヒートステージのそれ
    ぞれにテーパ面を有する冷凍機側熱伝導体を設けるとと
    もに、前記冷凍機側熱伝導体と対向する冷凍機取付シリ
    ンダ内壁面にテーパ面を有する冷凍機取付シリンダ側熱
    伝導体を設け、前記冷凍機側熱伝導体と前記冷凍機取付
    シリンダ側熱伝導体との間に軟質金属を挟持したことを
    特徴とする超電導マグネット。
  11. 【請求項１１】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、各段に
    ヒートステージを有する複数段のシリンダと前記シリン
    ダ内に摺動可能に配設された複数段のディスプレーサと
    からなる多段式蓄冷型冷凍機と、前記真空槽に取り付け
    られ、前記多段式蓄冷型冷凍機を挿入保持する冷凍機取
    付シリンダとを備えた超電導マグネットであって、前記
    多段式蓄冷型冷凍機の各段の前記ヒートステージのそれ
    ぞれに弾性を有する冷凍機側熱伝導体を設けるととも
    に、前記冷凍機側熱伝導体と対向する冷凍機取付シリン
    ダ内壁面に冷凍機取付シリンダ側熱伝導体を設け、前記
    冷凍機側熱伝導体と前記冷凍機取付シリンダ側熱伝導体
    との間に軟質金属を挟持したことを特徴とする超電導マ
    グネット。
  12. 【請求項１２】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、各段に
    ヒートステージを有する複数段のシリンダと前記シリン
    ダ内に摺動可能に配設された複数段のディスプレーサと
    からなる多段式蓄冷型冷凍機と、前記真空槽に取り付け
    られ、前記多段式蓄冷型冷凍機を挿入保持する冷凍機取
    付シリンダとを備えた超電導マグネットであって、前記
    多段式蓄冷型冷凍機の各段の前記ヒートステージのそれ
    ぞれにローレット加工を施したテーパ面を有する冷凍機
    側熱伝導体を設けるとともに、前記冷凍機側熱伝導体と
    対向する冷凍機取付シリンダ内壁面にテーパ面を有する
    冷凍機取付シリンダ側熱伝導体を設け、前記冷凍機側熱
    伝導体と前記冷凍機取付シリンダ側熱伝導体との間に軟
    質金属を挟持したことを特徴とする超電導マグネット。
  13. 【請求項１３】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、フラン
    ジ部を有する多段式蓄冷型冷凍機と、前記真空槽に取り
    付けられ、取付フランジ部を有する冷凍機取付シリンダ
    とを備えた超電導マグネットであって、前記取付フラン
    ジ部の内周面と前記フランジ部の外周面との間に気密シ
    ール材を配設し、前記取付フランジに弾性体を介して前
    記フランジ部をボルト締めし、前記多段式蓄冷型冷凍機
    を前記冷凍機取付シリンダにスライド可能に弾性保持し
    たことを特徴とする超電導マグネット。
  14. 【請求項１４】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、少なく
    ともヒートステージの一部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露出し、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、前記極低温冷媒を再液化する前
    記ヒートステージの外周面に拡大伝熱面を形成したこと
    を特徴とする超電導マグネット。
  15. 【請求項１５】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールド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
    中に臨むように前記極低温冷媒槽に設けられた引出部
    と、少なくともヒートステージの一部が前記引出部内に
    露出し、前記引出部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、複数の磁性体リングを所定間隙をも
    って前記多段式蓄冷型冷凍機の蓄冷器の少なくとも一部
    を包囲するように前記引出部に取り付けたことを特徴と
    する超電導マグネット。
  16. 【請求項１６】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールド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
    中に臨むように前記極低温冷媒槽に設けられた引出部
    と、少なくともヒートステージの一部が前記引出部内に
    露出し、前記引出部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、磁性体の中空円筒状の磁気シールド
    を前記多段式蓄冷型冷凍機の蓄冷器の少なくとも一部を
    包囲するように前記引出部の外側に支持したことを特徴
    とする超電導マグネット。
  17. 【請求項１７】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールド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、他端が略水平になるように前記真空槽に取り
    付けられた冷凍機取付シリンダと、前記冷凍機取付シリ
    ンダに挿入固定され、少なくともヒートステージの一部
    で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、前記多段式蓄冷型冷凍機の蓄
    冷器の少なくとも一部を包囲するように前記多段式蓄冷
    型冷凍機と前記冷凍機取付シリンダとの間に磁性発泡体
    からなる熱絶縁充填材を充填したことを特徴とする超電
    導マグネット。
  18. 【請求項１８】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、各段に
    ヒートステージを有する複数段のシリンダと前記シリン
    ダ内に摺動可能に配設された複数段のディスプレーサと
    からなる冷凍機と、前記真空槽に取り付けられ、前記冷
    凍機を挿入保持する冷凍機取付シリンダとを備えた超電
    導マグネットであって、前記冷凍機取付シリンダ内に前
    記冷凍機を挿入し、前記冷凍機取付シリンダに前記冷凍
    機を締め付け固定して各段の前記ヒートステージと前記
    冷凍機取付シリンダとを熱接触せしめ、前記冷凍機が冷
    却された後、前記冷凍機取付シリンダに前記冷凍機を増
    し締めすることを特徴とする超電導マグネットの組み立
    て方法。
  19. 【請求項１９】 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第２
    熱シールドと、前記第２熱シールドを包囲する第１熱シ
    ールドと、前記第１熱シールドを包囲する真空槽と、略
    水平に配設された３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、前記３段式蓄冷型冷凍機は、第１
    段ヒートステージの到達温度が５０〜８０Ｋ、第２段ヒ
    ートステージの到達温度が１０〜２０Ｋ、第３段ヒート
    ステージの到達温度が２〜４．５Ｋの冷凍性能を有し、
    前記第１段および第２段ヒートステージのそれぞれで前
    記第１および第２熱シールドを冷却し、前記第３段ヒー
    トステージで前記極低温冷媒槽内で蒸発する極低温冷媒
    ガスを再液化することを特徴とする超電導マグネット。
  20. 【請求項２０】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、前記熱
    シールドを冷却する冷凍機とを備えた超電導マグネット
    であって、前記極低温冷媒槽内の圧力と大気圧との差圧
    を検出する差圧検出手段を設け、前記差圧を０〜０．５
    Ｋｇ／ｃｍ2に制御することを特徴とする超電導マグネ
    ット。
  21. 【請求項２１】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、前記熱
    シールドを冷却する冷凍機とを備えた超電導マグネット
    であって、前記極低温冷媒槽内の絶対圧を検出する圧力
    検出手段を設け、前記絶対圧を１〜１．５Ｋｇ／ｃｍ2
    に制御することを特徴とする超電導マグネット。
  22. 【請求項２２】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、常温部
    に配設されたヘリウムガス圧縮手段と、前記ヘリウムガ
    ス圧縮手段で圧縮されたヘリウムガスを作動流体とし、
    前記熱シールドを冷却する冷凍機とを備えた超電導マグ
    ネットであって、前記ヘリウムガス圧縮手段は、低圧シ
    ェルと、前記低圧シェル内に配設されたスクロール圧縮
    機と、前記スクロール圧縮機から送出された高圧ヘリウ
    ムガスを冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された高
    圧ヘリウムガス中に含まれる油成分を除去する油分離器
    と、前記油分離器から送出された高圧ヘリウムガス中に
    含まれる油成分を吸着する吸着器と、前記吸着器から送
    出された高圧ヘリウムガスを前記冷凍機に供給するガス
    供給配管と、前記冷凍機からの低圧ヘリウムガスを前記
    低圧シェルに戻すガスリターン配管と、前記油分離器で
    分離された油を前記スクロール圧縮機の中間圧ポートに
    油インジェクションする油インジェクション回路とから
    構成したことを特徴とする超電導マグネット。
  23. 【請求項２３】 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熱シ
    ールドと、前記熱シールドを包囲する真空槽と、常温部
    に配設されたヘリウムガス圧縮手段と、前記ヘリウムガ
    ス圧縮手段で圧縮されたヘリウムガスを作動流体とし、
    前記熱シールドを冷却する冷凍機とを備えた超電導マグ
    ネットであって、前記ヘリウムガス圧縮手段は、低圧シ
    ェルと、前記低圧シェル内に配設されたスクロール圧縮
    機と、前記スクロール圧縮機から送出された高圧ヘリウ
    ムガスを冷却する冷却器と、前記冷却器で冷却された高
    圧ヘリウムガス中に含まれる油成分を除去する油分離器
    と、前記油分離器から送出された高圧ヘリウムガス中に
    含まれる油成分を吸着する吸着器と、前記吸着器から送
    出された高圧ヘリウムガスを前記冷凍機に供給するガス
    供給配管と、前記冷凍機からの低圧ヘリウムガスを前記
    低圧シェルに戻すガスリターン配管と、前記油分離器で
    分離された油を前記ガスリターン配管に戻す油リターン
    回路とから構成したことを特徴とする超電導マグネッ
    ト。
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