JPH0737713A - 監視装置を備えた超電導磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷却媒体中の超電導コイルの状態を観察または
撮影することのできる監視装置を備えた超電導磁石を提
供する。 【構成】冷媒を注入するための注入口を備えた断熱容器
２、３と、断熱容器２、３内に配置された超電導コイル
４とを有する超電導磁石において、断熱容器２、３は、
断熱容器内を観察するための窓部２５、２６を有する。
窓部２５、２６から断熱容器２、３内に照明光を入射さ
せるための照明手段３２が備えられ、照明手段３２は、
予め定められた特定の波長の光のみを前記断熱容器内に
入射させる。 【効果】照明光が冷却媒体に与える熱を低減でき、鮮明
な超電導コイルの可視情報が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁石に係わり、
特に、超電導コイルのクエンチ状況、コイルの動き及び
冷却媒体の蒸発状態を監視するための監視装置を備えた
超電導磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導コイルは、一般に冷却媒体（液体
ヘリウム）で冷却された状態において超電導を示す。こ
の冷却された超電導コイルに通電され磁界が生じた時
に、超電導コイルの導体の一部分が動いたり、含浸剤の
破損等の異常が発生すると、これらが熱擾乱の原因とな
って超電導導体の一部の温度が上昇し、この部分の導体
が常電導へ転移する。これをクエンチという。クエンチ
が発生すると常電導へ転移した部分から大量の熱が発生
するため、冷媒が沸騰し、時には、超電導コイル全体が
常電導へ転移して、コイルが溶融するなどの大事故につ
ながる。そのため、超電導コイルを超電導マグネットと
して実用化するためには、このクエンチを防止するこ
と、および、クエンチの発生原因の解明が重要な課題で
ある。

【０００３】従来、このクエンチを検知する方法として
は、超電導コイルに電圧端子線を接続して、クエンチ時
に発生する電圧から検知する方法、また超電導コイルの
周辺にアコーステックエミッション（AE）センサを取付
け、センサ内の固体材料の変化や破壊に伴って開放され
るエネルギーの弾性波を検知する方法が使用されてい
る。また、銅とコンスタンタンや、金鉄とクロメル等の
熱電対線を直接超電導導体に取付け、その熱起電力から
超電導導体の温度を測定する方法がとられている。

【０００４】しかし、前記のような端子電圧による方法
や熱電対線による検知方法は、コイル間の電磁誘導によ
るノイズが端子電圧の検知や熱電対の起電力検知を妨
げ、検出の信頼性が低下するという問題があった。ま
た、従来のいずれの方法にしても、クエンチが発生する
かどうかを、数値的に検知して予測するものであるた
め、超電導コイルがクエンチするときのコイルの動き
や、冷却媒体の蒸発状態等の情報を知ることはできな
い。そのため、クエンチの防止や原因解明をするには、
情報が不足している。

【０００５】超電導磁石のような気密容器内の情報を、
一度に得ることができる手段としては、直接気密容器内
の状況を可視化することが有効である。従来、超電導磁
石以外では、たとえば、水中の懸濁する物質を監視する
ために、水中に直にTVカメラを投入したり、気密容器内
にTVカメラを配置する構成の監視装置が、特公平３ー２
２９３５号公報記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、極低温
という特殊な条件下にある超電導コイルを観察または撮
影することは非常に困難である。従来の水中の監視装置
のように、水中に直にTVカメラを投入したり、単なる気
密容器を設けて容器内にTVカメラを配置するような観察
方法では、超電導コイルの場合、冷却媒体が４.２Kと極
低温であることから、カメラを配置することによって冷
却媒体への熱の侵入が増大し、冷媒の蒸発が生じる。冷
媒が蒸発すると、超電導コイルを極低温に維持すること
ができなくなるため、クエンチを引き起こす可能性があ
る。また、冷媒の蒸発ガスがカメラの視界を妨げ撮影不
能となる。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、上記問題を解決し、冷却
媒体中の超電導コイルの状態を観察または撮影すること
のできる監視装置を備えた超電導磁石を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、冷媒を注入するための注入口を備
えた断熱容器と、前記断熱容器内に配置された超電導コ
イルとを有する超電導磁石において、前記断熱容器内を
観察するための照明光を出射する照明手段を有し、前記
断熱容器には、前記照明光を透過させて前記断熱容器内
に導くための透明部材を備えた窓部が設けられ、前記照
明手段は、予め定められた特定の波長の光のみを出射す
ることを特徴とする監視装置を備えた超電導磁石が提供
される。

【０００９】断熱容器の窓部から前記断熱容器内を撮影
するための撮影手段をさらに配置し、前記照明手段は、
前記予め定められた特定の波長の光であって、かつ、前
記撮影手段が撮影可能な光のみを前記断熱容器内に入射
させるように構成することも可能である。

【００１０】

【作用】本発明の超電導磁石において、超電導コイル
は、断熱容器内に配置されている。断熱容器内には、注
入口から冷媒が注入され、超電導コイルは冷媒により冷
却される。断熱容器には、断熱容器内を観察するための
窓部が設けられ、照明手段は、この窓部から断熱容器内
に予め定められた特定波長の光のみを入射させる。照明
手段の照明光は、断熱容器内の超電導コイルおよび冷却
媒体で反射される。この反射光を断熱容器の窓部から、
観察または撮影することにより、超電導コイルの状態、
すなわちクエンチをはじめる前兆や、クエンチの発生場
所、超電導コイルの動き、常電導状態の伝搬状況等の可
視情報を鮮明に得ることができる。従って、クエンチの
発生の原因解明や、冷却媒体の蒸発状態からクエンチ発
生の予知等を行うことができる。

【００１１】このとき、照明手段は、可視情報を形成す
るのに必要な、予め定められた特定の波長の光のみを断
熱容器内に入射させる。冷却媒体には、この予め定めら
れた特定の波長の光のみが入射し、他の波長の光は入射
しないため、冷却媒体に光として入射する熱エネルギー
を低減できる。従って、照明光の照射によって、超電導
コイルのクエンチが助長されることがなく、また、冷却
媒体の蒸発によるガス気泡により超電導コイルの観察が
妨げられることもない。

【００１２】照明光の波長としては、人間が目視で観察
する場合には、可視光を用い、撮影装置で撮影する場合
には、撮影装置が感度よく検知することのできる波長を
用いることがのぞましい。これにより、視覚情報化に不
必要な波長の光は、冷却媒体に入射しないため、冷却媒
体に入射する熱エネルギーを低減しつつ、かつ、鮮明な
可視情報を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。

【００１４】（実施例１）まず、本発明の第１の実施例
の監視装置を備えた超電導磁石１の構成について、図
１、図２を用いて説明する。

【００１５】超電導材料で構成された超電導コイル４
は、冷却媒体５が充填された低温槽容器３内に配置され
ている。本実施例では、冷却媒体５として液体ヘリウム
（以下ＬＨｅと記す）を用いている。低温槽容器３は、
さらに内部空間９が真空に排気された断熱真空容器２内
に収納されている。

【００１６】低温槽容器３には、断熱真空容器２を介し
て、断熱監視窓容器２０とサービスポート１３が取り付
けられている。断熱監視窓容器２０内には、超電導コイ
ル４を観察するため装置が格納されている。サービスポ
ート１３には、低温槽容器３内にＬＨｅを注入するＬＨ
ｅ注入管１２が接続されている。また、断熱真空容器２
には、容器の内部空間９を真空に排気するための真空排
気管１０が接続されている。

【００１７】円筒形の断熱真空容器２の内周面側には、
非磁性の材料で構成された非磁性巻枠６が配置されてい
る。非磁性巻枠６の外周面側には、傾斜磁場コイル７、
８が取り付けられ、内周面側にはベット装置（図示しな
い）が収納されている。

【００１８】つぎに、図２を用いて、断熱監視窓容器２
０の構成についてさらに説明する。

【００１９】断熱真空容器２には、円形の開口部２１が
設けられている。また、低温槽容器３には、開口部２１
の同軸上に円形の開口部２２が設けられている。開口部
２２は、開口部２１より直径が小さい。低温槽容器３上
には、開口部２２を囲むように、非磁性材料で形成され
た円筒体２４が取り付けられている。取付け部には、シ
ール部材３７が配置されている。円筒体２４の上端は、
断熱真空容器２の開口部２１から外に突出している。円
筒体２４の上端には、円筒体２４の開口部を覆う容器カ
バー３１が固定されている。

【００２０】低温槽容器３の開口部２２には、破損防止
緩衝材３６を介して、第１色彩円筒容器２５が挿入され
ている。第１色彩円筒容器２５の底部は、低温槽容器３
内に達している。第１色彩円筒容器２５の開口部は、シ
ール緩衝材２７ａ、２７ｂを介して、円筒体２４の内壁
に固定された固定リング２８および円筒体２４に取り付
けられている。第１色彩円筒容器２５の内側には、さら
に、第２色彩円筒容器２６が容器２５に接触しないよう
に配置されている。第１色彩円筒容器２５および第２色
彩円筒容器２６は、オレンジ色の可視光のみを透過する
ガラスで形成されている。

【００２１】第２色彩円筒容器２６の開口部は、シール
緩衝材２７ｃ、２７ｄを介して、円筒体２４の内壁に固
定された固定リング２８、２９に取り付けられている。
第１色彩円筒容器２５と第２色彩円筒容器２６との間の
空間２３は、円筒体２４および固定リング２８を貫通し
て設けられた通流孔４０により、外部の真空排気装置３
８および開閉バルブ４１に接続され、真空排気装置３８
によって真空排気されて真空断熱層となる。また、円筒
体２４および容器カバー３１の壁面の内部には、断熱の
ための空間２０３、２０４が設けられており、空間２０
３、２０４もまた、通流孔４０に接続されて真空排気さ
れ真空断熱層となる。

【００２２】容器カバー３１に設けられた支持部２０５
には、高感度撮影装置１９および白色の照明装置３２が
取り付けられている。高感度撮影装置１９および白色照
明装置３２の電源制御線２０６および画像信号線２０７
は、容器カバー３１を通して外部に引き出され、図１に
示すように、指令回路４３と画像表示装置４４とに接続
されている。本実施例では、高感度撮影装置１９とし
て、人間の目でようやく見ることのできる程度の薄明か
りで撮影することのできる暗視カメラあるいは赤外線カ
メラを用いる。

【００２３】容器カバー３１には、さらに、開閉バルブ
３３を備えたガス給排管３４、３５が接続されている。
ガス給排管３４、３５は、低温層容器３のガス排気管１
７から取り出された冷却媒体の蒸発ガス（ヘリウムガ
ス）または窒素ガスを空間３０に流し、照明装置３２か
ら発せられた熱を冷却するとともに、空間３０内を乾燥
した清浄な雰囲気に保つ。

【００２４】一方、サービスポート１３には、低温槽容
器３から蒸発した冷却媒体５を排気するためのガス排気
配管１７が接続されている。ガス排気配管１７には、蒸
発した冷却媒体５の圧力を検知する検知器１８と、クエ
ンチ等の緊急時に冷却媒体５が多量に蒸発した際に破壊
される破壊板１６とが取り付けられている。通常の蒸発
した冷却媒体５は、任意に開閉可能な開閉バルブ１４を
備えて、破壊板１６と並列に配置された通常配管１５を
通って排気される。検知器１８は、電源装置４２と接続
され電流の供給を受け、ガスの圧力の検知をおこなう。
検知器１８の検知した低温槽容器３内の圧力は、指令回
路４３に入力される。また、サービスポート１３には、
超電導コイル４に電流を供給するために、外部の電源に
接続される電源供給端子１１が設けられている。

【００２５】つぎに、図１、図２の監視装置を備えた超
電導磁石１の動作について説明する。 断熱真空容器１
内は、真空排気管１０から真空排気され、低温槽容器３
を外気から断熱する。監視装置２０の空間２３、２０
３、２０４は、通流孔３９を介して真空排気装置３８に
より真空排気され、監視装置２０から低温槽容器３内の
冷却媒体５への熱侵入を妨げる。低温槽容器３内には、
ＬＨｅ注入管１２から冷却媒体５のＬＨｅが注入され
る。そして、電源供給端子１１から超電導コイル４に電
流を供給すると、超電導電流が流れ、磁界が発生する。

【００２６】低温槽容器３内で蒸発した冷却媒体５は、
ガス排気配管１７から排気される。検知器１８は、低温
槽容器３内の圧力を検知し、検知結果は指令回路４３に
入力される。指令回路４３内の記憶回路には、クエンチ
が発生する前兆として生じる低温層容器３内の圧力増加
時の圧力が格納されている。この圧力は、予め実験によ
り求めた値であり、クエンチ前に冷却媒体５の蒸発量の
増加により生じるものである。指令回路４３は、検知器
１８が検知した圧力と、記憶回路に格納されている圧力
とを比較し、検知器１８が検知した圧力の方が大きい場
合、電源制御線２０６を介して、照明装置３２および撮
影装置１９に照明と撮影の開始を指示する。

【００２７】照明装置３２は、星明かり程度の薄暗い低
照度の白色光を照射する。この照明光は、第１色彩円筒
容器２５と第２色彩円筒容器２６の底部を透過して、冷
却媒体５ならびに超電導コイル４に照射される。これら
で、反射された光は、再び第１色彩円筒容器２５と第２
色彩円筒容器２６の底部を通過して、撮影装置１９に入
射し、画像信号に変換される。照明装置３２および撮影
装置１９の画像信号は、画像表示装置４４に入力され、
画像処理された後、表示される。一方、撮影装置１９が
配置されている空間３０には、ガス給配管３４、３５か
ら乾燥した清浄なガスが供給され排気されるため、撮影
装置１９の視界は常に清浄に保たれる。

【００２８】本実施例では、第１色彩円筒容器２５およ
び第２色彩円筒容器２６を、オレンジ色の透明ガラスで
形成しているため、白色の照明装置３２のうち、撮影に
必要なオレンジ色の波長以外の波長の光は、第１色彩円
筒容器２５および第２色彩円筒容器２６を通過できな
い。これにより、冷却媒体５に照射される光量が大幅に
低減でき、照明光が冷却媒体５への熱侵入を防止するこ
とができるため、低温槽容器３内の冷却媒体５の蒸発を
最小限にとどめることができる。同時に冷却媒体５の蒸
発量を抑制できることから、冷却媒体５の大幅な節約が
できる。ここで、低温槽容器３内に照射する光の波長
は、冷却媒体５に吸収されにくく、かつ、撮影装置１９
の感度が高い光を用いるのがよく、オレンジ色に限ら
ず、撮影装置１９の性能に合わせてスカイブルー等の任
意の波長を選択することができる。また、第１色彩円筒
容器２５および第２色彩円筒容器２６をオレンジ色の光
のみを透過するガラスで構成することにより、これら容
器の表面での反射率が低くなり、照明光の乱反射が防止
され、冷却媒体５および超電導コイル４をより鮮明に撮
影することができる。

【００２９】また、監視窓容器２０内に真空排気した空
間２３を設けているため、低温槽容器３内の低温の空間
を、カメラ等が配置されている空間３０から断熱するこ
とができる。したがって、撮影装置１９や照明装置３２
を常温で動作させることができるため、低温で用いるよ
うに特別に開発された装置ではなく、通常の撮影装置や
照明を用いることができる。また、撮影装置１９や照明
装置３２の熱を低温槽容器３内に伝えることもない。

【００３０】これにより、通常の冷却媒体５中の超電導
コイル４の様子からクエンチ発生に到るまで断続的に、
また長期間連続して鮮明に、冷却媒体５および超電導コ
イル４を可視化した画像を撮影することができる。した
がって、蒸発気泡によるクエンチの予測はもとより、超
電導コイル４の動き、クエンチの発生場所の予測確認や
発生状況と常電導伝播状況を可視化してみることが容易
にできる。また超電導コイル４の破損状況の確認や常電
導伝播速度の解明が容易になり、問題解決の時間短縮を
図ることができる。またクエンチ発生前の冷却媒体５の
観察により、クエンチの予測をし、電源装置４２を早目
に制御することにより、超電導コイル４の安定性向上を
図るのに効果的な超電導磁石の監視装置を提供できる。

【００３１】この他、可視化撮影のための照明度を大幅
に低減できることから、冷却媒体５の蒸発量を抑制で
き、液体ヘリウムの節約ができる。

【００３２】（実施例２）本発明の第２の実施例の監視
装置を備えた超電導磁石の構成について、図３を用いて
説明する。

【００３３】本実施例では、図３に示すように、撮影装
置１９を配置した空間３０と低温槽容器３内の空間と
を、断熱隔絶するための空間２３を、透明なガラス製の
透明円筒容器４６、４９および色彩膜４８により形成し
ている。他の構成は、第１の実施例と同様であるので説
明を省略する。色彩膜４８は、オレンジ色の光のみを透
過する樹脂で形成されている。透明円筒容器４６は、第
１の実施例の第１色彩円筒容器２５と同じ位置に配置さ
れている。また、透明円筒容器４９は、第１の実施例の
第２色彩円筒容器２６の位置に配置されている。色彩膜
４８は、透明円筒容器４９の空間３０側の面を覆うよう
に配置されている。

【００３４】色彩膜４８は、透明円筒容器４９上に、塗
布や接着により固定的に取り付けるか、または、透明円
筒容器４９に沿うような形状に予め加工しておき透明円
筒容器４９上に取外し可能に搭載する。

【００３５】このように、本実施例の超電導磁石は、断
熱監視窓容器２０の照明光が通過する部分を透明円筒容
器４６、４９と色彩膜４８とで構成しているため、可視
化撮影に対する効果としては第１の実施例と同様に、撮
影に必要なオレンジ色の波長以外の波長の光が冷却媒体
５に入射するのを妨げ、冷却媒体５への熱侵入の低減を
図り、冷却媒体５の蒸発気泡を大幅に低減できる。した
がって、冷却媒体５中の超電導コイル４の鮮明に撮影す
ることができる。同時に冷却媒体５の蒸発量を抑制でき
ることから、冷却媒体５の大幅な節約ができる。この
他、容器カバー３１を外し、色彩膜４８のみ、または、
色彩膜４８と透明円筒容器４９とを取り外すことができ
るので、極低温に冷却する前に、白色光を超電導コイル
４に照射して目視で表面観察することができる。

【００３６】（実施例３）本発明の第３の実施例を図４
を用いて説明する。

【００３７】本実施例では、図４のように、撮影装置１
９を配置した空間３０と低温槽容器３内の空間とを断熱
隔絶するための空間２３を、透明なガラス製の透明円筒
容器４６、４９により形成している。また、容器カバー
３１の外側には、円形ドーム容器６６が取り付けられ、
円形ドーム容器６６の内側には低温槽容器３内を照明す
るための円形の照明器６４が配置されている。容器カバ
ー３１には、複数個の白色光の照明器６４に沿って、リ
ング状の溝５９が設けられ、溝５９の底面には、さら
に、リング状の貫通孔６２が設けられている。貫通孔６
２の内壁は、照明器６４側の開口面積が広くなるように
傾斜している。リング状の溝５９の底面には、外周側の
側面６１から内周側の側面６０まで底面全体を覆うよう
に、リング状の色彩板６３が配置されている。色彩板６
３は、オレンジ色の光のみを透過する樹脂で形成されて
いる。

【００３８】また、円形ドーム容器６６には、複数の通
風孔６５が配置され、照明器６４から発せられた熱で加
熱された空気を外部に逃がす。また円形ドーム容器６６
の外側には、さらにファン６８が配置されており、通風
孔６５から逃れた空気を拡散し、これにより円形ドーム
容器６６内部を冷却する。容器カバー３１の内部空間３
０には、第１、第２の実施例と同様に、給配管３４、３
５から、乾燥した窒素ガスまたはヘリウムガスが供給排
気され、空間３０を冷却、乾燥し清浄に保つ。他の構成
は、第１、第２の実施例と同様であるので説明を省略す
る。

【００３９】本実施例の超電導磁石の動作について説明
する。

【００４０】真空断熱層の真空排気や超電導コイルへの
通電については、第１の実施例と同じである。低温槽容
器３内を撮影する場合には、照明器６４から発せられた
光が、色彩板６３、貫通孔６２を通過して空間３０に達
し、透明円筒容器４６、４９を通過して、低温槽容器３
内を照明する。色彩板６３は、オレンジ色の光のみを通
過させるので、低温槽容器３内には、オレンジ色の光の
みが到達する。低温槽容器３内の冷却媒体および超電導
コイルでの反射光は、透明円筒容器４６、４９を通過し
て撮影装置１９に入射して画像信号に変換される。

【００４１】このように、本実施例の超電導磁石では、
白色照明光を色彩板６３を通過させることにより、第
１、第２の実施例と同様に低温槽容器３内に侵入する熱
を低減することができる。また、撮影装置１９が配置さ
れている空間３０の外側に照明器６４を配置しているた
め、照明器６４から発せられた熱により空間３０が加熱
されることがない。従って、低温槽容器３内の冷却媒体
に、空間２３を介して伝わる熱は、さらに低減され、冷
却媒体の蒸発はより一層少なくなる。また、空間３０に
照明器６４が配置されていないので、空間３０を一層清
浄にたもつことができ、低温槽容器３内を一層鮮明に撮
影することが可能である。

【００４２】また、円形ドーム容器６６を取り外すこと
により、色彩板６３を取り外すことが可能であり、これ
により、白色光で低温槽容器３内を照明することができ
る。従って、容器カバー３１を取り外すことなく、照明
光の色を簡単に変えることができ、超電導コイル４周辺
の直視点検や撮影装置の被写体調節が容易になる。

【００４３】（実施例４）本発明の第４の実施例の超電
導コイル評価装置９９を図５を用いて説明する。

【００４４】本実施例の超電導コイル評価装置９９の構
成を説明する。

【００４５】非磁性材料から成る円筒体６９の内壁に
は、固定リング７２と固定リング７３が固定されてい
る。第１断熱真空容器７０ａは、シール部材７０ｃ、７
０ｄを介して、固定リング７２と円筒体６９とに固定さ
れている。第１断熱真空容器７０ａの内側には、第２断
熱真空容器７０ｂが、シール材７１ａ、７１ｂを介して
中間固定リング７２と固定リング７３とに固定されてい
る。第１断熱真空容器７０ａおよび第２断熱真空容器７
０ｂの壁面内には、図示していない真空層が設けられて
いる。第２断熱真空容器７０ｂの容器内には、超電導コ
イル７８が配置されている。第１断熱真空容器７０ａと
第２断熱真空容器７０ｂとの間には、密閉された空間９
４が形成されている。固定リング７２および円筒体６９
には、空間９４に連通する通流孔９５が設けられてい
る。通流孔９５は、安全弁９６を備えた開閉バルブ９７
を介して、真空排気装置９８に接続されている。真空排
気装置９８は、空間９４を真空排気する。真空排気後の
空間９４には液体窒素が充填される。

【００４６】また、円筒体６９の上部は、容器カバー７
６で覆われている。これらの円筒体６９、容器カバー７
６および第１、第２断熱真空容器７０ａ、７０ｂによ
り、断熱円筒容器を形成している。

【００４７】容器カバー７６には、第２断熱真空容器７
０ｂ内に、冷却媒体７９を注入するための冷却媒体注入
口７５が設けられている。冷却媒体７９により超電導コ
イル７８が４．２Ｋまで冷却される。超電導コイル７８
は、吊りボルト８１で容器カバー７６に強固に支持され
ている。超電導コイル７８への電源供給は、容器カバー
７６に設けられた電源供給端子７４から端子線８０を介
して供給される。

【００４８】容器カバー７６には、２個の開口部８２
ａ、８２ｂが設けられ、一方の開口部８２ａには直角に
屈折した円筒８５が、他の開口部８２ｂには照明窓８９
が設けられている。円筒８５の内部の屈折部には、反射
鏡８４が配置され、反射鏡８４の前後には、透明な板８
３ａ、８３ｂが配置されている。透明な板８３ａ、８３
ｂで挟まれた空間は、真空引きされており、断熱真空層
を形成している。円筒８５の開口部９０には、高感度撮
影装置９１が配置されており、第２断熱真空容器７０ｂ
内を常温部から可視化撮影することができる。照明窓８
９は、外部の光を集光および減光して第２断熱真空容器
７０ｂ内に入射させるために、オレンジ色の光のみを透
過するガラスで形成されたレンズで構成されている。ま
た、照明窓８９の内側には、開口部８２ｂを塞ぐように
透明な材料で構成された板８６が配置されている。照明
窓８９と板８６との間の空間８８ａは、真空引きされて
おり、真空断熱層を形成している。

【００４９】また、容器カバー７６には、さらに貫通孔
３０１ａ、３０１ｂが設けられ、外部から乾燥した窒素
ガスまたはヘリウムガスを給排するために、開閉バルブ
９２ａ、９２ｂを備えたガス給排管９３ａ、９３ｂが接
続されている。開閉バルブ９２ａ、９２ｂの開閉操作に
より第２断熱真空容器７０ｂの容器内の内圧調節ができ
るように工夫されている。このように構成した本実施例
の超電導コイル評価装置９９は転倒しないように安定し
た固定架台１００で強固に固定されている。

【００５０】つぎに、本実施例の超電導コイル評価装置
９９の動作について説明する。

【００５１】空間９４は、真空排気装置９８により真空
排気され断熱真空層となる。第２断熱真空容器７０ｂの
容器内には、冷却媒体注入口７５から冷却媒体７９とし
てＬＨｅが注入され超電導コイル７８を４．２Ｋまで冷
却する。超電導コイル７８には、電源供給端子７４およ
び端子線８０を介して電流が供給され、超電導コイル７
８に超電導電流が流れる。

【００５２】つぎに、ガス給排管９３ａ、９３ｂの開閉
バルブ９２ａ、９２ｂを操作し、第２断熱真空容器７０
ｂの容器内の内圧を高める。冷却媒体７９は蒸発してい
るため、通常は開閉バルブ９２ａ、９２ｂを閉じ、適度
に排気することにより内圧を高めることができる。内圧
が十分でないときには、外部からのガス導入側のバルブ
９２ａを開きガスを導入する。この時、外部から導入さ
れるガスの温度は４．２Ｋより高いが、静かに導入する
ことにより、導入されたガスは上部に溜り、冷却媒体７
９の液面まで達しないため、冷却媒体７９を沸騰させた
り、超電導コイル７８のクエンチを引き起こすことはな
い。第２断熱真空容器７０ｂ内の圧力が高められると、
冷却媒体７９の液面に圧力が加わり、冷却媒体７９の蒸
発気泡の発生および波立ちが低減される。

【００５３】外部の光は、照明窓８９、板８６を通過
し、第２断熱真空容器７０ｂ内の超電導コイル７８の全
体を照明する。超電導コイル７８の反射光は、貫通孔８
２ａ、板８３ａを通過して、反射鏡８４で偏向され、さ
らに、板８３ａを通過して常温の撮影装置９１に入射し
画像信号に変換される。画像信号は、画像処理された
後、ディスプレイ（図示せず）に表示される。観察者
は、このディスプレイに表示される画像により、超電導
コイル７８の全面を捕らえることができるので、クエン
チの発生箇所や広がり方を画像情報として知ることがで
きる。これにより、超電導コイルの常電導伝搬解析に好
敵な信頼性の高い資料を提供できる。

【００５４】このとき、照明窓８９は、オレンジ色の光
のみを透過するガラスで形成されているため、他の波長
の光は、第２断熱真空容器７０ｂ内には入射しない。こ
れにより、冷却媒体７９に光として入射する熱量が低減
され、冷却媒体７９の波立ち蒸発気泡が最小限に押さえ
られ、超電導コイル７８の全体を鮮明に撮影することが
できる。

【００５５】また、第１断熱真空容器７０ａと第２断熱
真空容器７０ｂの間の空間部９４は、前記第２断熱真空
容器７０ｂ内の冷却媒体７９として液体窒素を用いる場
合には、真空断熱層とすることができる。

【００５６】（実施例５）本発明の第５の実施例の超電
導コイル評価装置を図６を用いて説明する。

【００５７】本実施例の超電導コイル評価装置は、図６
に示すように、第４の実施例の超電導コイル評価装置と
ほぼ等しい構成であるが、第４の実施例の照明窓８９に
代えて、容器カバー７６および第１、第２断熱真空容器
７０ａ、７０ｂにより形成される断熱円筒容器の内側
に、照明装置として複数の発光ダイオード１０３を配置
している。発光ダイオード１０３は、容器カバー７６の
内側に固定された照明用リング１０４の内周面に取り付
けられている。発光ダイオード１０３に電圧を供給する
リード線１０６は、容器カバー７６に設けられた孔１０
７から外部に引き出され、電源に接続される。発光ダイ
オード１０３の光量の調節は、常温の外部から供給する
電圧の調節により行われる。

【００５８】発光ダイオード１０３は、単色光が得ら
れ、また、発熱量も小さいため、容器カバー７６の内側
に配置しても、冷却媒体７９へ与える熱量はわずかであ
り、蒸発気泡を増大させたり、クエンチの発生を助長す
ることがない。従って、超電導コイルを長時間鮮明に撮
影でき、かつ、冷却媒体７９の蒸発量を押さえ節約する
ことができるため、超電導コイルの評価コストを低減す
ることができる。

【００５９】また、発光ダイオード１０３は、光量の調
節が容易にできるので、冷却媒体７９を投入するまえ
に、撮影装置９１の焦点や位置をあわせる際には、目視
確認ができるようにに光量を増大させることができる。

【００６０】また、図５の第４実施例において、照明窓
８９の外側に発光ダイオード等の照明装置を配置する構
成とすることも可能である。この場合、照明装置として
単色光の発光ダイオードを用いた場合には、照明窓８９
を透明な材料で構成しても、第４の実施例と同様な効果
が得られる。

【００６１】上述のように、本発明の各実施例において
は、超電導コイルを設置した断熱真空容器の一部に窓部
を設け、窓部の外の常温の環境に撮影装置を配置し、窓
部を介して超電導コイルを撮影することにより、撮影装
置に冷却媒体の影響を与えることなく、また、冷却媒体
に撮影装置の熱を与えることなく撮影を行うことができ
る。また、撮影時の照明として、特定の色の可視光を用
いることにより、撮影装置が検出できない波長の光や、
撮影装置が画像信号化に必要な最小限度の光量以外の光
を冷却媒体に入射をさせないようにすることにより、冷
却媒体の蒸発気泡の増加を押さえ、鮮明に超電導コイル
の画像を得ることができる。

【００６２】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、超電導
磁石の超電導コイルの状態を可視化された情報として得
ることができるため、クエンチ発生状態や発生場所等の
多くの情報を一度に得ることができる。これにより、ク
エンチ発生の予知、クエンチ対応策を迅速な実施、クエ
ンチ発生の原因究明等を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わる監視装置を備え
た超電導磁石の構成を示すための切欠き断面図。

【図２】図１の超電導磁石の断熱監視窓容器の断面図。

【図３】本発明の第２実施例に係わる超電導磁石の断熱
監視窓容器の断面図。

【図４】本発明の第３実施例に係わる超電導磁石の断熱
監視窓容器の断面図。

【図５】本発明の第４の実施例に係わる超電導コイル評
価装置の断面図。

【図６】本発明の第５の実施例に係わる超電導コイル評
価装置の断面図。

【符号の説明】

１…超電導磁石、２…断熱真空容器、３…低温槽容器、
４…超電導コイル、５…冷却媒体、６…非磁性巻枠、
７、８…傾斜磁場コイル、９…空間、１０…真空排気
管、１１、７４…電源供給端子、１２…ＬＨｅ注入管、
１３…サービスポート、１４…開閉バルブ、１５…通常
配管、１６…破壊板、１７…ガス排気配管、１８…検知
器、１９、９１…撮影装置、２０…断熱監視窓容器、２
１、２２…開口部、２３…空間、２４、６９…円筒体、
２５…第１色彩円筒容器、２６…第２色彩円筒容器、２
７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ…シール緩衝材、２８、
２９…固定リング、３０…空間、３１…容器カバー、３
２…照明装置、３３、４１…開閉バルブ、３４、３５…
給排管、３６…破損防止緩衝材、３７、７１ａ、７１ｂ
…シール材、３８…真空排気装置、３９…通流孔、４
０、９５…通流孔、４２…電源装置、４３…指令回路、
４４…画像表示装置、４６、４９…透明円筒容器、４８
…色彩膜、５９…溝、６０…内周側側面、６１…外周側
側面、６２…貫通孔、６３…色彩板、６４…照明器、６
５…通風孔、６６…円形ドーム容器、６８…ファン、６
９…円筒体、７０ａ…第１断熱真空容器、７０ｂ…第２
断熱真空容器、７２…固定リング、７３…固定リング、
７５…冷却媒体注入口、７８…超電導コイル、８０…端
子線、８１…吊りボルト、８２ａ、８２ｂ…開口部、８
３ａ、８３ｂ…板、８４…反射鏡、８５…円筒、８６…
板、８７…色彩集光レンズ、８８ａ…空間部、８９…照
明窓、９０…開口部、９２ａ、９２ｂ、９７…開閉バル
ブ、９３ａ、９３ｂ…ガス給排管、９４…空間、９５…
通流孔、９６…安全弁、９９…超電導コイル評価装置、
１００…固定架台、１０３…発光ダイオード、１０４…
リング、１０６…リード線、１０７…孔、２０３、２０
４…空間、２０５…支持部、２０６…電源制御線、２０
７…画像信号線。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒を注入するための注入口を備えた断熱
   容器と、前記断熱容器内に配置された超電導コイルとを
   有する超電導磁石において、 前記断熱容器内を観察するための照明光を出射する照明
   手段を有し、 前記断熱容器には、前記照明光を透過させて前記断熱容
   器内に導くための透明部材を備えた窓部が設けられ、 前記照明手段は、予め定められた特定の波長の光のみを
   出射することを特徴とする監視装置を備えた超電導磁
   石。
2. 【請求項２】請求項１において、前記窓部から前記断熱
   容器内を撮影するための撮影手段をさらに有し、 前記照明手段は、前記予め定められた特定の波長の光で
   あって、かつ、前記撮影手段が撮影可能な光のみを出射
   することを特徴とする監視装置を備えた超電導磁石。
3. 【請求項３】請求項１において、前記照明手段は、白色
   光を発する発光手段と、発せられた白色光のうち前記波
   長の光のみを選択的に透過させて前記断熱容器内に入射
   させる波長選択手段とを有することを特徴とする監視装
   置を備えた超電導磁石。
4. 【請求項４】請求項３において、前記窓部は、前記波長
   選択手段を兼用していることを特徴とする監視装置を備
   えた超電導磁石。
5. 【請求項５】請求項１において、前記照明手段は、前記
   波長の光のみを発する発光手段であることを特徴とする
   監視装置を備えた超電導磁石。
6. 【請求項６】請求項１において、前記断熱容器は、前記
   断熱容器内の圧力を高める昇圧手段を有することを特徴
   とする監視装置を備えた超電導磁石。
7. 【請求項７】請求項１において、前記窓部は、空間をあ
   けて重ねて配置された複数の透明部材と、前記複数の透
   明部材の間の空間を排気するための排気口を有すること
   を特徴とする監視装置を備えた超電導磁石。
8. 【請求項８】請求項２において、前記窓部に面する前記
   断熱容器外の空間を保持して窓部を覆う監視容器をさら
   に有し、前記撮影手段は、前記監視容器内の空間に配置
   され、 前記監視容器には、監視容器内に外部からガスを導入す
   るための導入口が配置されていることを特徴とする監視
   装置を備えた超電導磁石。
9. 【請求項９】請求項８において、前記照明手段は、前記
   監視容器外の空間に配置され、 前記監視容器は、前記照明手段の発する光を透過する窓
   部を有し、前記照明手段が出射した光は、前記監視容器
   窓部および前記断熱容器の窓部を透過して前記断熱容器
   内を照明することを特徴とする監視装置を備えた超電導
   磁石。
10. 【請求項１０】冷媒を注入するための注入口を備えた断
    熱容器と、前記断熱容器内に配置された超電導コイルと
    を有する超電導磁石において、 前記断熱容器外の外光のうち予め定められた波長の光の
    みを選択的に透過させて前記断熱容器内を照明するため
    の波長選択手段を有し、 前記断熱容器には、前記波長選択手段を透過した光を透
    過させて前記断熱容器内に導くための透明部材を備えた
    窓部が設けられていることを特徴とする監視装置を備え
    た超電導磁石。
11. 【請求項１１】冷媒を注入するための注入口を備えた断
    熱容器と、前記断熱容器内に超電導コイルを保持するた
    めの保持手段と、前記超電導コイルに電流を流すための
    電極とを有する超電導コイルの評価装置であって、 前記断熱容器内を観察するための照明光を出射する照明
    手段を有し、 前記断熱容器には、前記照明光を透過させて前記断熱容
    器内に導くための透明部材を備えた窓部が設けられ、 前記照明手段は、予め定められた特定の波長の光で照明
    することを特徴とする超電導コイルの評価装置。
12. 【請求項１２】請求項１１において、前記窓部から前記
    断熱容器内を撮影するための撮影手段をさらに有し、 前記照明手段は、前記予め定められた特定の波長の光で
    あって、かつ、前記撮影手段が撮影可能な光で照明する
    ことを特徴とする超電導コイルの評価装置。
13. 【請求項１３】請求項１１において、前記照明手段は、
    発光ダイオードを有し、前記発光ダイオードは、前記断
    熱容器内に配置されていることを特徴とする超電導コイ
    ルの評価装置。