JPH1116718A - 超電導電磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 医療用の核磁気共鳴装置に使用される超電導
電磁石装置の断層写真撮影空間の周囲が開放的であり、
分離された極低温容器の液体ヘリウムがそれぞれに適量
が充填されるように超電導電磁石を構成する。 【解決手段】 超電導コイルを収容した極低温容器、こ
の極低温容器、熱シールドを収容する真空容器からなる
超電導電磁石の複数を上下方向に適正な間隔をおいて配
置し、上部の超電導電磁石と下部の超電導電磁石の超電
導コイルを収容する極低温容器、真空容器のそれぞれの
内部相互間を連通して連結し、熱シールド相互間を熱的
に連結し、極低温容器間の連結管の上端部は上部極低温
容器の上方に、下端部は下部極低温容器の上方に配置
し、上部および下部の極低温容器の内部に適量の液体ヘ
リウムが充填されるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、医療用の核磁気
共鳴診断装置に使用される超電導電磁石装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の核磁気共鳴装置の超電導電磁石装
置の実用されているものとして、超電導コイルを水平方
向に配置し、水平状態の撮影空間に水平方向磁場を与え
る構成の図５に示すものがある。図５において、１は超
電導導体を円筒状に巻回した超電導コイル、２は円筒状
の超電導コイル１を収容し、液体ヘリウム３を充填して
極低温に冷却する極低温容器、４は極低温容器２を包囲
し内部を真空に保持する真空容器、５、６は極低温容器
２を包囲し、真空容器４との間に配置された内側の熱シ
ールドおよび外側の熱シールド、７は真空容器４の上部
壁に取り付けられ、真空容器４の内部を冷却する冷凍機
であり、内側の熱シールド５を２０Ｋ前後、外側の熱シ
ールド６を７０Ｋ前後に冷却して外部からの熱の侵入を
防いでいる。８は液体ヘリウムの注液口、蒸発したヘリ
ウムガスの排気する排気管を付属し、超電導コイルを励
磁する電流リードを挿通したサービスポートである。９
は真空容器４の外周を包囲するように配置された強磁性
体で形成された磁気シールド、１０は検査対象の被検
者、１１は被検者１０の断層像を撮像するための傾斜磁
場を与える傾斜磁場コイル、１２は磁気共鳴させるため
の高周波電波を発信および受信するためのＲＦコイル、
１３は被検者を載置して中心部に挿入するベッド、１４
は冷凍機７に供給する高圧ガスを圧縮する圧縮機、１５
は高圧ガスを冷凍機に供給するホースである。

【０００３】図５の従来の超電導電磁石装置の構成は水
平方向に撮影空間が形成され、被検者１０はベッド１３
に載置されて中心部に配置され、断層像を撮影する構成
である。この構成においては、被検者１０はベッド１３
上に載せられて超電導電磁石の中心部に挿入され、超電
導電磁石装置の中心部において、断層像を撮るために水
素原子に磁気共鳴を発生させるＲＦコイル１２、特定の
部分にある水素原子のみを共鳴させる傾斜磁場を発生さ
せる傾斜磁場コイル１１等が駆動され、磁気共鳴によっ
て得られた水素原子の信号によって画像に構成される。

【０００４】断層像撮影時の被検者１０の状態は、閉鎖
された超電導電磁石装置の中心部に入った状態であり、
被検者１０が閉所恐怖症の場合は検査中の苦痛に耐えら
れず、検査ができない場合があった。また、得られた画
像により手術する場合は、そのつど超電導電磁石から被
検者１０を引き出して行うことが必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の医療診断用
の超電導電磁石装置は、撮影空間が水平方向の円筒状で
あり、被検者は閉鎖された撮影空間に挿入されて行われ
るが、被検者が閉所恐怖症の場合は、検査中の苦痛に耐
えられず、検査ができないという問題点があった。また
撮影した画像を見ながら手術する場合は、そのつど被検
者を超電導電磁石装置から引き出す必要があるという問
題点もあった。

【０００６】この発明は、上記問題点を解消するために
なされたものであり、被検者に恐怖感を与えないように
撮影空間が開放的であり、また画像を見ながらの手術が
可能な構成として、超電導電磁石を上部と下部に配置し
て撮影空間が開放的な医療用の核磁気共鳴診断装置に使
用される超電導電磁石装置を構成し、上部と下部に配置
された超電導電磁石の超電導コイルを極低温に冷却する
液体ヘリウムの充填量が、上部と下部でバランスがとれ
るように構成し、液体冷媒の補充のインターバルを長く
した医療用の核磁気共鳴装置に使用される超電導電磁石
装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る超電導電磁石装置は、超電導コイルと、超電導コイル
を収容し、液体ヘリウムが充填された極低温容器と、極
低温容器を包囲して間隔をおいて配置した熱シールド
と、極低温容器およびこれを包囲した熱シールドを収容
し、内部が真空に保持された真空容器とで構成された超
電導電磁石の複数を、上下方向に所定の間隔をおいて配
置し、上部の超電導電磁石と下部の超電導電磁石は、極
低温容器相互間、および真空容器相互間はそれぞれの内
部を連通して連結し、熱シールド相互間は熱的に連結
し、上部の超電導電磁石の上方に液体ヘリウムの注液口
と、気化したヘリウムガスを排出する排出管とを備え、
超電導コイルを励磁する電流リードを挿通したサービス
ポートを備えたものである。

【０００８】この発明の請求項２に係る超電導電磁石装
置は、請求項１の構成の上部の超電導電磁石と下部の超
電導電磁石の熱シールドの相互間を熱的に連結する連結
部材を熱の良導体で形成したものである。

【０００９】この発明の請求項３に係る超電導電磁石装
置は、請求項１または請求項２の上部の超電導電磁石に
冷凍機を装着し、冷凍機の極低温を発生する冷却ステー
ジは極低温容器内に連通した空間に配置し、中間の冷却
ステージは熱シールドに熱的に接続した構成としたもの
である。

【００１０】この発明の請求項４に係る超電導電磁石装
置は、請求項１乃至請求項３のいずれかの構成の上部の
超電導電磁石および下部の超電導電磁石の極低温容器相
互間を連通する連結管を、上端部が上部の超電導電磁石
装置の極低温容器内部の適正液面位置に開口するように
配置したものである。

【００１１】この発明の請求項５に係る超電導電磁石装
置は、請求項１乃至請求項４のいずれかの構成の上部の
超電導電磁石および下部の超電導電磁石の極低温容器相
互間を連通する連結管は、上端部を上部の超電導電磁石
の極低温容器内部の適正液面位置に開口するように配置
し、下端部は下部の超電導電磁石の極低温容器内部の液
体ヘリウムの適正液面位置に開口するように配置したも
のである。

【００１２】この発明の請求項６に係る超電導電磁石装
置は、請求項１乃至請求項４のいずれかの構成の上部の
超電導電磁石および下部の超電導電磁石の極低温容器相
互間を連通する連結管は、上端部を上部の超電導電磁石
の極低温容器内部の上方に開口するように配置し、下端
部は下部の超電導電磁石の極低温容器内部の下方に開口
するように配置し、この連結管の内径部を挿通し、上部
および下部の超電導電磁石の上部ガス空間に開口するガ
ス抜き管を設け、このガス抜き管の上端部にガス抜きバ
ルブが取り付けられ、このガス抜きバルブの位置を連結
管の上端部に配置したガス抜き管を設けたものである。

【００１３】この発明の請求項７に係る超電導電磁石装
置は、請求項５または請求項６の構成の上部の超電導電
磁石の極低温容器、および下部の超電導電磁石の極低温
容器それぞれに液体ヘリウムの液面を検出する液面計を
設け、ガス抜き管の上端に設けたガス抜きバルブと排気
管の排気バルブを開閉して上部超電導電磁石および下部
の超電導電磁石の極低温容器内の液体ヘリウムの液面が
適量になるように制御する制御装置を設けたものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下この発明の実施の形態について説明
する。図１は実施の形態１の超電導電磁石装置の構成を
示す断面図である。図において、２１は上部超電導コイ
ル、２２は上部超電導コイル２１が収容され、液体ヘリ
ウム２３が充填された上部極低温容器、２４は上部極低
温容器２２を収容する上部真空容器、２５は上部極低温
容器２２を包囲し上部真空容器２４の外壁との間に配置
された上部内側熱シールド、２６は上部内側熱シールド
２５と上部真空容器２４の間に配置された上部外側熱シ
ールドである。２７は上部極低温容器２２と上部真空容
器２４とを連結し、重量、電磁力を支持する上部支持部
材である。２０は上部の超電導電磁石であり、２１〜２
７で構成されている。

【００１５】上部の超電導電磁石２０とは中間に対して
各部材が対称に配置された構成である。３１は下部超電
導コイル、３２は下部超電導コイル３１が収容され、液
体ヘリウム３３が充填された下部極低温容器、３４は下
部極低温容器３２を収容する下部真空容器、３５は下部
極低温容器３２を包囲し下部真空容器３４の外壁との間
に配置された下部内側熱シールド、２６は下部内側熱シ
ールド３５と下部真空容器３４の間に配置された下部外
側熱シールドである。３６は下部極低温容器３２と下部
真空容器３４とを連結し、重量、電磁力を支持する下部
支持部材である。３０は下部の超電導電磁石であり、３
１〜３７で構成されている。上部の超電導電磁石２０と
下部の超電導電磁石は中間に対して対称に配置されてい
る。

【００１６】４０は上部の超電導電磁石２０と下部の超
電導電磁石３０を連結する連結部である。４２は上部極
低温容器２２と下部極低温容器３２の相互間を連通した
状態で連結する極低温容器連結管であり、上端部は上部
超電導電磁石２０の液体ヘリウムの適正液面位置に設定
している。４４は上部真空容器２４と下部真空容器３４
の相互間を連結する真空容器連結管、４５は上部内側熱
シールド２５と下部内側熱シールド３５の相互間を連結
する内側熱シールド連結管、４６は上部外側熱シールド
２６と下部外側熱シールド３６の相互間を連結する外側
熱シールド連結管であり、４０は上部の超電導電磁石２
０と下部の超電導電磁石３０を連結する連結部であり、
連結部４０は４２、４４〜４７で構成されている。

【００１７】５１は冷凍機で、冷却ステージが３段式の
ものであり、第１段冷却ステージ５１ａで７０Ｋ前後、
第２段冷却ステージ５１ｂで２０Ｋ前後、第３段冷却ス
テージ５１ｃで１０Ｋ以下の極低温が発生できるもので
ある。５２は上部極低温容器２４と極低温冷凍機５１の
第３段冷却ステージ５１ｃ部分とを連通させる極低温連
通管、５４は上部真空容器２４の上方の壁に取り付けら
れた冷凍機を取り付ける真空容器連通管、５５は冷凍機
５１の第２段冷却ステージ５１ｂと上部内側熱シールド
２４とを接続する内側熱シールド接続管、５６は冷凍機
５１の第１段冷却ステージ５１ａと上部外側熱シールド
２６とを接続する外側熱シールド接続管、５７は液体ヘ
リウムを注液する注液口５８、気化したヘリウムガスを
排気する排気管５９、排気バルブ５９ａを付属し、超電
導コイル２１、３１を励磁する電流リードを挿通させた
サービスポートである。

【００１８】このように上部の超電導電磁石２０と下部
の超電導電磁石３０を上下に対向して配置したことによ
り、その中間部の解放された空間に強磁界を発生させる
ことができ、従来の図５に示すように横方向に超電導コ
イルを配置し、中心部の撮影空間が閉鎖された構成のよ
うに、被検者１０が閉所恐怖症の時に検査ができなくな
るという問題点が解消され、また、撮影空間の周囲が解
放されているので、被検者を引き出すことなく、撮影し
た画像を見ながらの手術も可能となる構成が得られる。

【００１９】また、上部の超電導電磁石２０と下部の超
電導電磁石３０は、所定の間隔をおいて連結部４０で連
結されており、上部の超電導電磁石２０と下部の超電導
電磁石３０の間に働く電磁力、上部の超電導電磁石２０
の重量が連結部４０で支持され、上部の超電導電磁石２
０と下部の超電導電磁石３０の相互間の支持は簡単な部
材で支持することができる。

【００２０】上部極低温容器２２と下部極低温容器３２
の相互間を連通した極低温容器連結管４２の上端部の位
置は、上部極低温容器２２内部の適正液面位置としたこ
とにより、極低温冷却媒体の液体ヘリウムを注入したと
きに、上部の超電導電磁石２０の極低温容器２２の適正
液面に注入され、その位置以降の注入は極低温容器連結
管４２の上端より内径部を通って下部の超電導電磁石３
０の極低温容器３２内にも供給され、１個のサービスポ
ート５７で上部の超電導電磁石２０および下部の超電導
電磁石３０の双方に適正量の液体ヘリウムを注入するこ
とができる。

【００２１】装置が運転されて上部極低温容器２２内お
よび下部極低温容器３２内の液体ヘリウムが外部からの
熱の侵入により気化して圧力が上昇すると排気管５９よ
りヘリウムガスを放出して圧力の上昇を防止するように
運転される。上部極低温容器２２および下部極低温容器
３２のそれぞれの内部の液体ヘリウムは上部、下部それ
ぞれの極低温容器内に侵入する熱量に応じて液体ヘリウ
ムが気化してそれぞれの超電導コイルが極低温に維持さ
れる。下部極低温容器３２内で気化したヘリウムガスは
極低温容器連結管４２の内径部より上部極低温容器２２
内に移動し、排気管５９より排気され、内部圧力が一定
に維持される。

【００２２】サービスポート５７は上部極低温容器２２
に取り付けられており、このサービスポート５７からの
熱の侵入が最も大きく、サービスポート５７が１個でよ
くなると、外部からの熱の侵入は少なくなり、液体ヘリ
ウムの消費量が少なくなる。

【００２３】冷凍機５１の第１段冷却ステージ５１ａ
は、外側熱シールド接続管５６を介して上部外側熱シー
ルド２６、外側熱シールド連結管４６、下部外側熱シー
ルド３６にそれぞれ直列に接続され、第２段冷却ステー
ジ５１ｂは内側熱シールド接続管５５を介して上部内側
熱シールド２５、内側熱シールド連結管４５、下部内側
熱シールド３５にそれぞれ直列に接続されており、それ
ぞれの熱シールド接続管５５、５６、熱シールド２５、
２６、３５、３６、熱シールド連結管４５、４６を例え
ばアルミニウムのような熱の良導体で形成することによ
り、それぞれの熱シールドは冷凍機５１の各冷却ステー
ジの温度に保持され真空容器の内部が真空に保持されて
いるので、外部からの熱の侵入が抑制できる。

【００２４】また、冷凍機５１の極低温を発生する第３
段冷却ステージ５１ｃは上部極低温容器２２内に連通す
るように設けられた極低温連通管５２内に挿入されてお
り、運転中に気化したヘリウムガスが自然対流して、極
低温冷凍機の第３段冷却ステージ５１ｃの部分で凝縮さ
れ、上部極低温容器２４の内部に落下して冷却媒体の消
費が抑制される。

【００２５】実施の形態２．実施の形態２は、実施の形
態１の構成の極低温容器連結管の下端開口部の位置を下
部の極低温容器の必要とする液面の位置まで下げて配置
したものである。図２にその構成を示す。図２の構成は
図１の構成の極低温容器連結管４２の下端開口部の位置
が異なるのみで、その他の構成は図１と全く同一であ
る。

【００２６】図２に示す極低温容器連結管６２の下端開
口部の位置を下部極低温容器３２の必要とする液面位置
に配置すると、液体ヘリウムは上部極低温容器２２およ
び下部極低温容器３２の内部にはほぼ充満するように充
填され、運転中に液体ヘリウムが気化して消耗すると下
部極低温容器３２の内部上方にガス空間ができ、上部極
低温容器２２の上部にもガス空間ができ、上部極低温容
器３２の気化したヘリウムガスが排気管より排気される
のに対して、下部極低温容器内の液体ヘリウムの気化に
つれて下部の極低温容器の上方にガス空間ができるが、
極低温容器連結管６２の下部開口部の位置が下部極低温
容器３２の適正液面位置に配置されているので、上部極
低温容器２２のガスが排気されても、下部極低温容器３
２内の上部のガス空間のガスは抜けないで、空間の容積
が大きくなり、下部極低温容器３２内のガス空間の容積
が大きくなるにしたがって下部極低温容器３２の内部の
液体ヘリウムが上部極低温容器２２内に押し上げられて
移動し、上部極低温容器２２、下部極低温容器３２のそ
れぞれの内部の液体ヘリウムの量は必要とする液面位置
が最低位置になるまで確保され、液体ヘリウムの補給の
インターバルを長くすることができる。

【００２７】実施の形態３．実施の形態３は、実施の形
態２の構成の上部の超電導電磁石２０と下部の超電導電
磁石３０のそれぞれの液体ヘリウムの液面位置を調整で
きるようにしたものである。その構成を図３に示す。図
３において、２１〜２７、３１〜３７、４４〜４６、５
１、５２、５４〜５９は図１と同一部分を示すものであ
り説明は省略する。７２は上端部が上部の超電導電磁石
２０の極低温容器２２内の上方の適正液面位置に開口
し、下端部は下部の超電導電磁石３０の極低温容器３２
の下方まで延長した極低温容器連結管、７３は極低温容
器連結管７２の内径部に挿通され、上端部にガス抜きバ
ルブ７３ａが取り付けられ、下端部は下部の超電導電磁
石３０の極低温容器３２の上方に開口するように配置さ
れたガス抜き管である。ガス抜きバルブ７３ａは外部か
ら開閉できるようになっている。

【００２８】このように構成した場合、液体ヘリウムの
注入時にはガス抜きバルブ７３ａを開状態として上部の
サービスポート５７に取り付けられた注液口５８より液
体ヘリウムを注入すると、上部の超電導電磁石２０には
適正液面位置まで注入され、それ以上の注入は極低温容
器連結管７２の内径部より下部の超電導電磁石３０の極
低温容器３２内に注入され、下部の超電導電磁石３０の
適正液面になると注入を終了する。上部の超電導電磁石
２０および下部の超電導電磁石３０の液体ヘリウムの液
面が適正液面の状態で運転されると、装置の構成は上部
の超電導電磁石２０にサービスポート５７、極低温冷凍
機５１等が取り付けられており、上部超電導電磁石２０
の方が下部の超電導電磁石３０よりも外部からの熱の侵
入量は多く、早く液体ヘリウムが減少し、そのまま長期
間運転されると上部の超電導電磁石２０の方が早くクエ
ンチすることが想定される。

【００２９】上部の超電導電磁石２０と下部の超電導電
磁石３０の内部の液体ヘリウムの量が一方に偏ったとき
に、ガス抜きバルブ７３ａを閉じると、下部の超電導電
磁石３０の内部圧力が高くなり、極低温容器３２内の液
体ヘリウムが上部の超電導電磁石２０上部極低温容器２
２内に移送することができる。移送する量は上部および
下部の液体ヘリウムの液面がほぼ等しくなるようにする
のが好ましい。このように、運転中に液体ヘリウムの液
面を監視し、上部および下部の液体ヘリウム量の調整を
行うと液体ヘリウムを補充するインターバルを長くする
ことができる。

【００３０】実施の形態４．実施の形態３では、ガス抜
き管７３とガス抜きバルブ７３ａの操作について説明し
たが、これらの操作を円滑に行う制御方法をこの実施の
形態４に示す。図４にその構成を示す。図４構成は、実
施の形態３の構成に上部極低温容器には上部液面計、お
よび下部極低温容器には下部液面計を付加したものであ
り、その他の構成は実施の形態３の図３と同一である。
図４は上部の超電導電磁石２０および下部の超電導電磁
石３０は主要部のみを示した表現にしている。

【００３１】図４において、８４は上部の超電導電磁石
の上部極低温容器２２内部に設けた液面計、８５は下部
の超電導電磁石の下部極低温容器３２内部に設けた液面
計、８６は液面計が検出した液体ヘリウムの液面によ
り、バルブ７３ａを開閉して上部の超電導電磁石および
下部の超電導電磁石の極低温容器内部の液体ヘリウムの
液面がほぼ同一レベルになるように制御するものであ
る。このように液面計により液体ヘリウムの液面位置を
制御することにより、液体ヘリウムの補充のインターバ
ルを長くすることができ、長期間の連続運転ができる。

【００３２】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る超電導電磁石
装置は、超電導コイルと、超電導コイルを収容し、液体
ヘリウムが充填された極低温容器と、極低温容器を間隔
をおいて包囲した熱シールドと、極低温容器およびこれ
を包囲した熱シールドを収容し、内部が真空に保持され
た真空容器とで構成された超電導電磁石の複数を、上下
方向に所定の間隔をおいて配置し、上部の超電導電磁石
と下部の超電導電磁石は、極低温容器相互間、および真
空容器相互間はそれぞれの内部を連通して連結し、熱シ
ールド相互間は熱的に連結し、上部の超電導電磁石の上
方に液体ヘリウムの注液口と、気化したヘリウムガスを
排出する排出管とを備え、超電導コイルを励磁する電流
リードを挿通したサービスポートを備えたものとしたの
で、閉所恐怖症の被検者の時に検査ができなくなるとい
う問題点が解消され、また、撮影空間の周囲が解放され
ているので、被検者を引き出すことなく、撮影した画像
を見ながらの手術も可能となる構成が得られる。また、
上部の超電導電磁石と下部の超電導電磁石は、所定の間
隔をおいて連結部で連結されており、超電導電磁石相互
間に働く電磁力、および超電導電磁石の重量が連結部で
支持され、上部の超電導電磁石と下部の超電導電磁石の
相互間の支持は簡単な部材で支持することができる。上
部極低温容器と下部極低温容器の相互間を連通した極低
温容器連結管の上端部の位置は、上部極低温容器内部の
上方の適正液面の位置としたことにより、極低温冷却媒
体の液体ヘリウムを注入したときに、上部の超電導電磁
石の上部極低温容器の適正液面に注入され、その位置以
降の注入は極低温容器連結管の上端より内径部を通って
下部の超電導電磁石の極低温容器内に供給され、１個の
サービスポートで上部の超電導電磁石および下部の超電
導電磁石の双方に適正量の液体ヘリウムを注入すること
ができる。サービスポートが１個とすると、外部からの
熱の侵入は少なくなり、液体ヘリウムの消費量が少なく
なる効果も得られる。

【００３３】この発明の請求項２に係る超電導電磁石装
置は、請求項１の構成の上部の超電導電磁石と下部の超
電導電磁石の熱シールドの相互間を熱的に連結する連結
部材は熱の良導体で形成したので、上部および下部のそ
れぞれの熱シールドは内側、外側それぞれ同一の温度に
保持され、真空容器の内部が真空に保持されていること
で、外部からの熱の侵入が抑制できる。

【００３４】この発明の請求項３に係る超電導電磁石装
置は、請求項１または請求項２の上部の超電導電磁石に
冷凍機を装着し、冷凍機の極低温を発生する冷却ステー
ジ部は極低温容器内に連通した空間に配置し、中間の冷
却ステージは熱シールドに熱的に接続した構成としたの
で、上部、および下部の内側、外側の熱シールドは冷凍
機の冷却ステージの温度に維持され、外部からの熱の侵
入が抑制される。また、冷凍機の極低温を発生する第３
段冷却ステージが上部極低温容器内に連通するように設
けられた極低温連通管内に挿入され、運転中に気化した
ヘリウムガスが凝縮されるようになっているので、液体
ヘリウムの消費量が抑制される。

【００３５】この発明の請求項４に係る超電導電磁石装
置は、請求項１乃至請求項３のいずれかの構成の上部の
超電導電磁石および下部の超電導電磁石の極低温容器相
互間を連通する連結管を、上端部が上部の超電導電磁石
装置の上部極低温容器内部の上方の適正液面の位置とし
たことにより、液体ヘリウムを注入したときに、上部の
超電導電磁石として極低温容器の適正液面に注入された
後に極低温容器連結管の上端より内径部を通って下部の
超電導電磁石の極低温容器内にも供給され、１個のサー
ビスポートで上部極低温容器および下部極低温容器の双
方に適正量の液体ヘリウムを注入され、液体ヘリウムが
少量注入されたときにも上部極低温容器に液体ヘリウム
が確保される。

【００３６】この発明の請求項５に係る超電導電磁石装
置は、請求項１乃至請求項４のいずれかの構成の上部の
超電導電磁石および下部の超電導電磁石の極低温容器相
互間を連通する連結管は、上端部を上部の超電導電磁石
の極低温容器内部の上方に開口するように配置し、下端
部は下部の超電導電磁石の極低温容器内部の液体ヘリウ
ムが必要な適正液面位置に開口するように配置したの
で、上部極低温容器の気化したガスが排気されると、下
部極低温容器内の上部のガス空間の容積が大きくなり、
下部極低温容器の液体ヘリウムが上部極低温容器内に押
し上げられ、上部極低温容器、下部極低温容器のそれぞ
れの液体ヘリウムの量は必要とする液面位置が最低位置
になるまで確保され、液体ヘリウムの補給のインターバ
ルを長くすることができる。

【００３７】この発明の請求項６に係る超電導電磁石装
置は、請求項１乃至請求項４のいずれかの構成の上部の
超電導電磁石および下部の超電導電磁石の極低温容器相
互間を連通する連結管は、上端部を上部極低温容器内部
の上方に開口するように配置し、下端部は下部極低温容
器内部の下方に開口するように配置し、この連結管の内
径部を挿通し、上部および下部の超電導電磁石の上部ガ
ス空間に開口するガス抜き管を設け、このガス抜き管の
上端部にガス抜きバルブを取り付け、このガス抜きバル
ブの位置を連結管の上端部に配置したガス抜き管を設け
たので、上部極低温容器と下部極低温容器の内部の液体
ヘリウムの量がアンバランスになったときに、ガス抜き
バルブを閉じて下部極低温容器内の液体ヘリウムを上部
極低温容器内に移送し、上部極低温容器と下部極低温容
器の液体ヘリウムの液面がほぼ等しくすることができ
る。このように、運転中に液体ヘリウムの量を監視し、
上部および下部の液体ヘリウム量の調整を行うことで液
体ヘリウムを補充するインターバルを長くすることがで
きる。

【００３８】この発明の請求項７に係る超電導電磁石装
置は、請求項６の構成の上部の超電導電磁石の極低温容
器、および下部の超電導電磁石の極低温容器それぞれに
液体ヘリウムの液面を検出する液面計を設け、ガス抜き
管の上端に設けたガス抜きバルブを開閉して上部超電導
電磁石および下部の超電導電磁石装置の極低温容器内の
液体ヘリウムの液面が適量になるように制御する制御装
置を設けたので、液体ヘリウムの液面位置を細かく制御
することにより、液体ヘリウムの補充のインターバルを
長くすることができ、長期間の連続運転ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の超電導電磁石装置
の構成を示す断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態２の超電導電磁石装置
の構成を示す断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態３の超電導電磁石装置
の構成を示す断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態４の超電導電磁石装置
の構成を示す断面図である。

【図５】 従来の超電導電磁石の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２０ 上部の超電導電磁石、２１ 上部超電導コイル、
２２ 上部極低温容器、２３ 液体ヘリウム、２４ 上
部真空容器、２５ 上部内側熱シールド、２６ 上部外
側熱シールド、２７ 上部支持部材、３０ 下部の超電
導電磁石、３１ 下部超電導コイル、３２ 下部極低温
容器、３３ 液体ヘリウム、３４ 下部真空容器、３５
下部内側熱シールド、３６ 下部外側熱シールド、３
７ 下部支持部材、４０ 連結部、４２ 極低温容器連
結管、４４ 真空容器連結管、４５ 内側熱シールド連
結管、４６ 外側熱シールド連結管、５１ 冷凍機、５
２ 極低温容器連通管、５４ 真空容器連通管、５５
内側熱シールド接続管、５６ 外側熱シールド接続管、
５７ サービスポート、５８ 注液口、５９ 排気管、
５９ａ 排気バルブ、６２ 極低温容器連結管、７２
極低温容器連結管、７３ ガス抜き管、７３ａ ガス抜
きバルブ、８４ 上部液面計、８５ 下部液面計、８６
液量制御装置。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導コイルと、該超電導コイルを収容
   し、液体ヘリウムが充填された極低温容器と、該極低温
   容器を包囲して間隔をおいて配置された熱シールドと、
   極低温容器およびこれを包囲した熱シールドを収容し、
   内部が真空に保持された真空容器とで構成された複数の
   超電導電磁石が、上下方向に所定の間隔をおいて配置さ
   れ、上部の超電導電磁石と下部の超電導電磁石の極低温
   容器相互間、および真空容器相互間はそれぞれの内部を
   連通する連結管で連結され、熱シールド相互間は熱的に
   連結され、上部の超電導電磁石の極低温容器の上方に液
   体ヘリウムの注液口と、気化したヘリウムガスを排出す
   る排気管とを付属し、超電導コイルを励磁する電流リー
   ドを挿通したサービスポートを備えたことを特徴とする
   超電導電磁石装置。
2. 【請求項２】 上部の超電導電磁石および下部の超電導
   電磁石の熱シールドおよび熱シールド相互間の連結部材
   は熱の良導体で形成されていることを特徴とする請求項
   １記載の超電導電磁石装置。
3. 【請求項３】 上部の超電導電磁石に冷凍機を装着し、
   冷凍機の極低温を発生する冷却ステージ部は極低温容器
   内に連通した空間に配置し、中間の冷却ステージは熱シ
   ールドに熱的に接続されていることを特徴とする請求項
   １または請求項２記載の超電導電磁石装置。
4. 【請求項４】 上部の超電導電磁石および下部の超電導
   電磁石の極低温容器相互間を連通する連結管は、上端部
   を上部の超電導電磁石の極低温容器内部の適正液面位置
   に開口するように配置したことを特徴とする請求項１乃
   至請求項３のいずれかに記載の超電導電磁石装置。
5. 【請求項５】 上部の超電導電磁石および下部の超電導
   電磁石の極低温容器相互間を連通する連結管は、上端部
   を上部の超電導電磁石の極低温容器内部の適正液面位置
   に開口するように配置し、下端部は下部の超電導電磁石
   の極低温容器内部の極低温容器の液体ヘリウムの適正液
   面位置に開口するように配置したことを特徴とする請求
   項１乃至請求項４のいずれかに記載の超電導電磁石装
   置。
6. 【請求項６】 上部の超電導電磁石および下部の超電導
   電磁石の極低温容器相互間を連通する連結管は、上端部
   を上部の超電導電磁石の極低温容器内部の上方に開口す
   るように配置し、下端部は下部の超電導電磁石の極低温
   容器内部の下方に開口するように配置し、該連結管の内
   径部を挿通し、上部および下部の超電導電磁石の上部ガ
   ス空間に開口するガス抜き管を設け、このガス抜き管の
   上端部にガス抜きバルブが取り付けられ、このガス抜き
   バルブの位置を上記連結管の上端部に配置したことを特
   徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の超電
   導電磁石装置。
7. 【請求項７】 上部の超電導電磁石の極低温容器、およ
   び下部の超電導電磁石の極低温容器それぞれに冷却媒体
   の液面を検出する液面計を設け、ガス抜き管の上端に設
   けたガス抜きバルブおよび排気管に設けられた排気バル
   ブを開閉して、上部の超電導電磁石および下部の超電導
   電磁石の極低温容器内の極低温冷媒の液面が適正位置に
   なるように制御する制御装置を設けたことを特徴とする
   請求項６記載の超電導電磁石装置。