WO2012127604A1 - 超電導マグネット - Google Patents

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superconducting magnet
superconducting
magnetic shield
refrigerator
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Inventor
一 田村
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三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/04—Cooling

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting magnet.
  • Patent Document 1 JP-A-2-78208 (Patent Document 1) as a prior document disclosing the configuration of a superconducting magnet.
  • the superconducting magnet described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-78208 Patent Document 1
  • one surface of the flange of the refrigerator port is attached to the magnetic shield via a vibration isolator.
  • the other surface of the flange of the refrigerator port is connected to a bellows that is a part of the vacuum vessel.
  • Patent Document 1 the magnetic shield and the vacuum container are assembled so as to be integrated by connecting parts such as a bellows, a bellows flange, a bolt and a nut. Yes. Therefore, the structure is complicated, and each component becomes a dedicated part and lacks versatility.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a superconducting magnet having a simple structure.
  • a superconducting magnet according to the present invention is fixed to a superconducting coil, a heat shield that surrounds the superconducting coil, a vacuum chamber that houses the heat shield, a magnetic shield that covers at least a part of the vacuum chamber, and a superconducting magnet.
  • a refrigerator that cools the coil through the heat conductor.
  • the magnetic shield supports the vacuum chamber by contacting the vacuum chamber with an elastic body in between.
  • the structure of the superconducting magnet can be simplified.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a superconducting magnet according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the superconducting magnet according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the superconducting magnet 100 includes a superconducting coil 110, a heat shield 130 surrounding the superconducting coil 110, and a vacuum chamber 140 that houses the heat shield 130.
  • a cryostat 150 is composed of the heat shield 130 and the vacuum chamber 140.
  • the superconducting magnet 100 includes a magnetic shield 180 that covers at least a part of the vacuum chamber 140 and a refrigerator 160 that is fixed to the vacuum chamber 140 and cools the superconducting coil via the heat conductor 170.
  • the magnetic shield 180 supports the vacuum chamber 140 by contacting the vacuum chamber 140 with the elastic body 190 interposed therebetween.
  • the superconducting magnet 100 is a so-called conduction cooling type superconducting magnet that cools the superconducting coil 110 by bringing the refrigerator 160 and the superconducting coil 110 into thermal contact with each other.
  • the superconducting magnet 100 of this embodiment includes two superconducting coils 110, two heat shields 130, two vacuum chambers 140, and two refrigerators 160.
  • the configuration of the superconducting magnet is not limited to this, and at least one superconducting coil 110, heat shield 130, vacuum chamber 140, and refrigerator 160 may be included.
  • the superconducting coil 110 is made of a superconducting wire made of a niobium titanium alloy, and is wound around a cylindrical winding frame 120.
  • the material of the superconducting wire is not limited to a niobium titanium alloy, and may be a niobium tin alloy, for example.
  • the reel 120 is made of stainless steel, but the material of the reel 120 is not limited to this.
  • the heat shield 130 prevents the superconducting coil 110 from entering heat due to external heat radiation.
  • the heat shield 130 is made of aluminum, but the material of the heat shield 130 is not limited to this, and any material having good heat conductivity may be used.
  • the vacuum chamber 140 houses the superconducting coil 110, the winding frame 120, and the heat shield 130.
  • the vacuum chamber 140 insulates the inside and outside of the vacuum chamber 140 from vacuum.
  • Both the heat shield 130 and the vacuum chamber 140 are structures for preventing heat from entering the superconducting coil 110.
  • the vacuum chamber 140 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape, but the outer shape of the vacuum chamber 140 is not limited to this, and may have a substantially cylindrical outer shape.
  • the two vacuum chambers 140 are arranged so that the side surfaces face each other.
  • the refrigerator 160 has a two-stage cooling unit.
  • the first stage cooling unit of the refrigerator 160 is in contact with the heat shield 130.
  • the second-stage cooling unit which is the tip of the refrigerator 160, is in contact with the superconducting coil 110 via a heat conductor 170 made of, for example, copper.
  • the magnetic shield 180 is formed of a magnetic material such as iron having a thickness of 100 mm or more in order to effectively reduce the magnetic field leaking from the superconducting magnet 100 to the outside.
  • the magnetic shield 180 covers the side surfaces and the bottom surface of the two vacuum chambers 140 other than the opposing surfaces.
  • the elastic body 190 is made of rubber in the present embodiment, but the elastic body 190 is not limited to this, and may be any material that can absorb vibration, such as a metal spring, a resin spring, or a damper.
  • the elastic body 190 is disposed between the bottom surface of the vacuum chamber 140 and the magnetic shield 180 and between the side surface of the vacuum chamber 140 and the magnetic shield 180 with a predetermined interval.
  • the elastic body 190 is bonded to either the vacuum chamber 140 or the magnetic shield 180.
  • the vacuum chamber 140 is depressurized and evacuated. Thereafter, the refrigerator 160 is operated.
  • the heat shield 130 is cooled to about 60K by the first stage cooling unit of the refrigerator 160.
  • Superconducting coil 110 is finally cooled to a temperature of 4K or lower by the second stage cooling unit of refrigerator 160.
  • a magnetic field is generated by causing a current to flow from the external power supply device (not shown) through the lead to the superconducting coil 110.
  • the space between the opposing surfaces of the two vacuum chambers 140 is a region where the generated magnetic field is used.
  • the refrigerator Since the refrigerator is a reciprocating expander type, vibration occurs with the operation of the refrigerator. The vibration propagates to the cryostat 150. However, since the elastic body 190 is disposed between the vacuum chamber 140 and the magnetic shield 180, the vibration of the refrigerator 160 is attenuated by the elastic body 190 and hardly transmitted to the magnetic shield 180.
  • the superconducting magnet 100 of this embodiment suppresses vibration propagation of the refrigerator 160 with a simple structure that supports the vacuum chamber 140 by the magnetic shield 180 being in contact with the vacuum chamber 140 with the elastic body 190 interposed therebetween. Can do. Therefore, it is possible to take measures against vibration of the superconducting magnet 100 by arranging the elastic body 190 corresponding to the outer shape of the cryostat 150, that is, the outer shape of the vacuum chamber 140, and the superconducting magnet 100 has a structure with excellent versatility. have.
  • the superconducting magnet 200 of the present embodiment is different from the superconducting magnet 100 of the first embodiment only in the cooling method of the superconducting coil 110, and therefore, the description of the same configuration as the superconducting magnet 100 of the first embodiment will not be repeated.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a superconducting magnet according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the superconducting magnet 200 according to the second embodiment of the present invention includes a superconducting coil 110, a helium tank 210 that houses the superconducting coil 110 and stores liquid helium 220 therein, and a periphery of the helium tank 210. And a vacuum chamber 140 that houses the heat shield 130.
  • a cryostat 150 is composed of the heat shield 130 and the vacuum chamber 140.
  • the superconducting magnet 200 includes a magnetic shield 180 that covers at least a part of the vacuum chamber 140, and a refrigerator 160 that is fixed to the vacuum chamber 140 and liquefies the vaporized liquid helium 220 to cool the superconducting coil 110. Yes.
  • the magnetic shield 180 supports the vacuum chamber 140 by contacting the vacuum chamber 140 with the elastic body 190 interposed therebetween.
  • the superconducting magnet 200 is a so-called helium cooling type superconducting magnet that cools the superconducting coil 110 by immersing it in the liquid helium 220.
  • the superconducting magnet 200 of the present embodiment includes two superconducting coils 110, a helium tank 210, a heat shield 130, a vacuum tank 140, and two refrigerators 160, respectively.
  • the configuration of the superconducting magnet is not limited to this, and it is sufficient to include at least one superconducting coil 110, helium tank 210, heat shield 130, vacuum tank 140, and refrigerator 160.
  • the helium tank 210 has an O-shaped outer shape.
  • a superconducting coil 110 is wound around the shaft portion of the helium tank 210.
  • a helium pipe 230 is connected to the upper part of the helium tank 210.
  • the helium pipe 230 is for injecting liquid helium 220 and exhausting the helium gas vaporized from the liquid helium 220.
  • Superconducting coil 110 is cooled by liquid helium 220 stored in helium tank 210.
  • the first stage cooling unit of the refrigerator 160 is in contact with the heat shield 130.
  • the second-stage cooling unit which is the tip of the refrigerator 160, is in contact with the liquid helium vaporized in the helium tank 210, and the vaporized liquid helium is cooled and reliquefied.
  • the elastic body 190 is disposed between the vacuum chamber 140 and the magnetic shield 180, the vibration of the refrigerator 160 is attenuated by the elastic body 190 and hardly transmitted to the magnetic shield 180.
  • the superconducting magnet 200 of the present embodiment suppresses vibration propagation of the refrigerator 160 with a simple structure that supports the vacuum chamber 140 by the magnetic shield 180 being in contact with the vacuum chamber 140 with the elastic body 190 interposed therebetween. Can do. Therefore, since it is possible to take measures against vibration of the superconducting magnet 200 by arranging the elastic body 190 corresponding to the outer shape of the cryostat 150, that is, the outer shape of the vacuum chamber 140, the superconducting magnet 200 has excellent versatility. It has a structure.
  • the superconducting magnet 300 of the present embodiment is different from the superconducting magnet 100 of the first embodiment only in the arrangement of the refrigerator, and therefore the description of the same configuration as the superconducting magnet 100 of the first embodiment will not be repeated.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a superconducting magnet according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the superconducting coil 110 is wound around the winding frame 120.
  • a heat shield 130 surrounds the superconducting coil 110.
  • a vacuum chamber 140 houses the heat shield 130.
  • the refrigerator 160 is thermally connected to the superconducting coil 110 via the heat conductor 170 and the heat conductor 310.
  • a part 330 of the vacuum chamber 140 including a portion to which the refrigerator 160 is fixed is located outside the magnetic shield 180.
  • the magnetic shield 180 supports the vacuum chamber 140 by contacting the part 330 of the vacuum chamber 140 with the elastic body 190 interposed therebetween.
  • a part 330 of the vacuum chamber 140 positioned outside the magnetic shield 180 and another portion of the vacuum chamber 140 positioned inside the magnetic shield 180 are connected by a bellows 350.
  • the bellows 350 suppresses vibration from propagating from a part 330 of the vacuum chamber 140 positioned outside the magnetic shield 180 to the other part of the vacuum chamber 140 positioned inside the magnetic shield 180.
  • a part 320 of the heat shield 130 is also located outside the magnetic shield 180.
  • a part 320 of the heat shield 130 located outside the magnetic shield 180 and the other part of the heat shield 130 located inside the magnetic shield 180 are connected by a connecting pipe heat shield 340.
  • a copper braided wire 321 is incorporated in a part 320 of the heat shield 130.
  • the copper braided wire 321 transmits vibration from a part 320 of the heat shield 130 located outside the magnetic shield 180 to another part of the heat shield 130 located inside the magnetic shield 180 while efficiently transferring heat. It is restrained to do.
  • the heat shield 130 is cooled to about 60 K when a part 320 of the heat shield 130 is in contact with the first stage cooling unit of the refrigerator 160.
  • a copper braided wire 311 is also incorporated in the heat conductor 310.
  • the copper braided wire 311 suppresses the propagation of vibration from the refrigerator 160 to the superconducting coil 110 while efficiently transmitting heat.
  • the superconducting coil 110 is cooled to about 4K through the heat conductor 170 when the heat conductor 310 is in contact with the second stage cooling unit of the refrigerator 160.
  • the vacuum chamber 140 is supported by the magnetic shield 180 because a part 330 of the vacuum chamber 140 is in contact with the magnetic shield 180 with the elastic body 190 interposed therebetween. Thereby, it can suppress that the vibration of the refrigerator 160 is transmitted to the magnetic shield 180 and the floor surface.
  • the superconducting magnet 400 of this embodiment differs from the superconducting magnet 100 of the first embodiment only in the shape and number of the cryostat, and therefore, the description of the same configuration as that of the superconducting magnet 100 of the first embodiment will not be repeated.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an appearance of a superconducting magnet according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the outer shape of the cryostat 410 that is, the outer shape of the vacuum chamber is substantially cylindrical.
  • the portion where the refrigerator 160 is provided has a protruding portion 450 that protrudes from the outer peripheral surface of the cryostat 410.
  • the magnetic shield 180 is arranged on the outer periphery of the cylinder of the cryostat 410 in a substantially octagonal shape in a side view. However, the magnetic shield 180 is not located only outside the protrusion 450 of the cryostat 410.
  • the magnetic shield 180 supports the cryostat 410 by coming into contact with the cryostat 410 with the elastic body 190 interposed therebetween.
  • the magnetic shield 180 supports the vacuum chamber by contacting the vacuum chamber with the elastic body 190 interposed therebetween.
  • the rubber that is the elastic body 190 is disposed on both ends of the cryostat 410 in the axial direction and on the top, bottom, left, and right of the cryostat 410 in a side view.
  • the arrangement of the elastic body 190 is not limited to this, and it is sufficient that the elastic body 190 is arranged at a position where the cryostat 410 can be supported.
  • the above superconducting magnet can be used in, for example, a magnetic resonance imaging diagnostic apparatus, a nuclear magnetic resonance measuring instrument, a semiconductor manufacturing apparatus, and the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

　超電導マグネットは、超電導コイル(１１０)と、超電導コイル(１１０)の周囲を囲む熱シールド(１３０)と、熱シールド(１３０)を収納する真空槽(１４０)と、真空槽(１４０)の少なくとも一部を覆う磁気シールド(１８０)と、真空槽(１４０)に固定され、超電導コイル(１１０)を熱伝導体(１７０)を介して冷却する冷凍機(１６０)とを備える。磁気シールド(１８０)は、弾性体(１９０)を間に挟んで真空槽(１４０)と当接することにより真空槽(１４０)を支持している。

Description

超電導マグネット
　本発明は、超電導マグネットに関する。
　超電導マグネットの構成を開示した先行文献として特開平２－７８２０８号公報(特許文献１)がある。特開平２－７８２０８号公報(特許文献１)に記載された超電導マグネットにおいては、冷凍機ポートのフランジの片面が防振体を介して磁気シールドに取付けられている。また、冷凍機ポートのフランジの他面が真空容器の一部であるベローズと連結されている。
特開平２－７８２０８号公報
　特開平２－７８２０８号公報(特許文献１)に記載された超電導マグネットにおいては、磁気シールドと真空容器とが、ベローズ、ベローズフランジ、ボルトおよびナットなどの連結部品によって一体となるように組立てられている。そのため、構造が複雑となって、各構成部品が専用部品となり汎用性に欠ける。
　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構造を有する超電導マグネットを提供することを目的とする。
　本発明に基づく超電導マグネットは、超電導コイルと、超電導コイルの周囲を囲む熱シールドと、熱シールドを収納する真空槽と、真空槽の少なくとも一部を覆う磁気シールドと、真空槽に固定され、超電導コイルを熱伝導体を介して冷却する冷凍機とを備える。磁気シールドは、弾性体を間に挟んで真空槽と当接することにより真空槽を支持している。
　本発明によれば、超電導マグネットの構造を簡易にすることができる。
本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態４に係る超電導マグネットの外観を示す斜視図である。
　以下、本発明の実施形態１に係る超電導マグネットについて図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
　(実施形態１)
　図１は、本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態１に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。
　図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る超電導マグネット１００は、超電導コイル１１０と、超電導コイル１１０の周囲を囲む熱シールド１３０と、熱シールド１３０を収納する真空槽１４０とを備えている。熱シールド１３０と真空槽１４０とからクライオスタット１５０が構成されている。また、超電導マグネット１００は、真空槽１４０の少なくとも一部を覆う磁気シールド１８０と、真空槽１４０に固定され、超電導コイルを熱伝導体１７０を介して冷却する冷凍機１６０とを備えている。磁気シールド１８０は、弾性体１９０を間に挟んで真空槽１４０と当接することにより真空槽１４０を支持している。
　本実施形態に係る超電導マグネット１００は、冷凍機１６０と超電導コイル１１０とを熱的に接触させて超電導コイル１１０を冷却する、いわゆる伝導冷却方式の超電導マグネットである。
　以下、本実施形態に係る超電導マグネット１００の各構成について説明する。本実施形態の超電導マグネット１００は、超電導コイル１１０、熱シールド１３０、真空槽１４０、および、冷凍機１６０をそれぞれ２つずつ備えている。ただし、超電導マグネットの構成はこれに限られず、少なくとも１つの超電導コイル１１０、熱シールド１３０、真空槽１４０、および、冷凍機１６０を含めばよい。
　超電導コイル１１０は、ニオブチタン合金からなる超電導線からなり、筒状の巻枠１２０に巻き付けられて巻き回されている。超電導線の材料は、ニオブチタン合金に限られず、たとえば、ニオブ錫合金でもよい。巻枠１２０はステンレス鋼から形成されているが、巻枠１２０の材料はこれに限られない。
　熱シールド１３０は、超電導コイル１１０に外部からの熱輻射による熱が侵入すること防止している。熱シールド１３０はアルミニウムから形成されているが、熱シールド１３０の材料はこれに限られず、熱伝導性のよい材料であればよい。
　真空槽１４０は、超電導コイル１１０、巻枠１２０および熱シールド１３０を収納している。真空槽１４０は、真空槽１４０の内部と外部とを真空断熱している。熱シールド１３０および真空槽１４０は、いずれも超電導コイル１１０への熱侵入を防止するための構造である。
　本実施形態においては、真空槽１４０は略直方体状の外形を有しているが、真空槽１４０の外形はこれに限られず、略円柱状などの外形を有していてもよい。２つの真空槽１４０は、互いの側面同士が対向するように配置されている。
　冷凍機１６０は、２段の冷却部を有している。冷凍機１６０の第１段目の冷却部は、熱シールド１３０に接している。冷凍機１６０の先端部である第２段目の冷却部は、たとえば銅からなる熱伝導体１７０を介して超電導コイル１１０と接している。
　磁気シールド１８０は、超電導マグネット１００から外部に漏洩する磁場を効果的に低減するため、１００ｍｍ以上の厚さの鉄などの磁性体から形成されている。磁気シールド１８０は、２つの真空槽１４０の各々の対向面以外の側面および底面を覆っている。
　弾性体１９０は本実施形態においてはゴムからなるが、弾性体１９０はこれに限られず、たとえば、金属製のばね、樹脂製のばねまたはダンパーなど振動を吸収できるものであればよい。
　本実施形態においては、弾性体１９０は、真空槽１４０の底面と磁気シールド１８０との間、および、真空槽１４０の側面と磁気シールド１８０との間に所定の間隔を置いて配置されている。弾性体１９０は、真空槽１４０または磁気シールド１８０のいずれかに接着されている。
　以下、超電導マグネット１００において磁場を発生させる際の動作について説明する。
　まず、超電導コイル１１０を超電導状態にするために、真空槽１４０内を減圧して真空引きする。その後、冷凍機１６０を稼動させる。熱シールド１３０は、冷凍機１６０の第１段の冷却部により約６０Ｋまで冷却される。超電導コイル１１０は、冷凍機１６０の第２段の冷却部により、最終的に４Ｋ以下の温度まで冷却される。
　熱シールド１３０および超電導コイル１１０が十分冷却された後、図示しない外部の電源装置からリードを通して超電導コイル１１０に電流を流すことにより、磁場を発生させる。本実施形態においては、２つの真空槽１４０の対向面同士の間が、発生する磁場の利用領域である。
　冷凍機は往復式の膨張機タイプであるため、冷凍機の運転に伴って振動が発生する。その振動は、クライオスタット１５０に伝播する。しかし、真空槽１４０と磁気シールド１８０との間には弾性体１９０を配置しているため、冷凍機１６０の振動は弾性体１９０により減衰して磁気シールド１８０にほとんど伝わらない。
　冷凍機１６０の振動が磁気シールド１８０を介して、磁気シールド１８０が設置されている床面に伝播することを低減することにより、超電導マグネット１００の周囲に配置される精密測定装置に振動の影響が及ぶことを抑制できる。
　本実施形態の超電導マグネット１００は、磁気シールド１８０が弾性体１９０を間に挟んで真空槽１４０と当接することにより真空槽１４０を支持する簡易な構造によって、冷凍機１６０の振動伝播を抑制することができる。そのため、クライオスタット１５０の外形、すなわち、真空槽１４０の外形に対応して弾性体１９０を配置することにより超電導マグネット１００の振動対策を行なうことが可能であり、超電導マグネット１００は汎用性に優れた構造を有している。
　以下、本発明の実施形態２に係る超電導マグネットについて説明する。なお、本実施形態の超電導マグネット２００は、超電導コイル１１０の冷却方式のみ実施形態１の超電導マグネット１００と異なるため、実施形態１の超電導マグネット１００と同一の構成については説明を繰り返さない。
　(実施形態２)
　図３は、本発明の実施形態２に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。図３に示すように、本発明の実施形態２に係る超電導マグネット２００は、超電導コイル１１０と、超電導コイル１１０を収納して内部に液体ヘリウム２２０を貯留するヘリウム槽２１０と、ヘリウム槽２１０の周囲を囲む熱シールド１３０と、熱シールド１３０を収納する真空槽１４０とを備えている。熱シールド１３０と真空槽１４０とからクライオスタット１５０が構成されている。また、超電導マグネット２００は、真空槽１４０の少なくとも一部を覆う磁気シールド１８０と、真空槽１４０に固定され、気化した液体ヘリウム２２０を液化して超電導コイル１１０を冷却する冷凍機１６０とを備えている。磁気シールド１８０は、弾性体１９０を間に挟んで真空槽１４０と当接することにより真空槽１４０を支持している。
　本実施形態に係る超電導マグネット２００は、超電導コイル１１０を液体ヘリウム２２０に浸漬することにより冷却する、いわゆるヘリウム冷却方式の超電導マグネットである。
　以下、本実施形態に係る超電導マグネット２００の各構成について説明する。本実施形態の超電導マグネット２００は、超電導コイル１１０、ヘリウム槽２１０、熱シールド１３０、真空槽１４０、および、冷凍機１６０をそれぞれ２つずつ備えている。ただし、超電導マグネットの構成はこれに限られず、少なくとも１つの超電導コイル１１０、ヘリウム槽２１０、熱シールド１３０、真空槽１４０、および、冷凍機１６０を含めばよい。
　ヘリウム槽２１０は、Ｏ字状の外形を有している。ヘリウム槽２１０の軸部に超電導コイル１１０が巻き付けられている。ヘリウム槽２１０の上部にヘリウム配管２３０が連結されている。ヘリウム配管２３０は、液体ヘリウム２２０の注液、および、液体ヘリウム２２０が気化したヘリウムガスの排気を行なうものである。ヘリウム槽２１０の内部に貯留された液体ヘリウム２２０により超電導コイル１１０が冷却される。
　冷凍機１６０の第１段目の冷却部は、熱シールド１３０に接している。冷凍機１６０の先端部である第２段目の冷却部は、ヘリウム槽２１０内において気化した液体ヘリウムと接しており、気化した液体ヘリウムを冷却して再液化する。
　本実施形態においても、真空槽１４０と磁気シールド１８０との間には弾性体１９０を配置しているため、冷凍機１６０の振動は弾性体１９０により減衰して磁気シールド１８０にほとんど伝わらない。
　冷凍機１６０の振動が磁気シールド１８０を介して、磁気シールド１８０が設置されている床面に伝播することを低減することにより、超電導マグネット１００の周囲に配置される精密測定装置に振動の影響が及ぶことを抑制できる。
　本実施形態の超電導マグネット２００は、磁気シールド１８０が弾性体１９０を間に挟んで真空槽１４０と当接することにより真空槽１４０を支持する簡易な構造によって、冷凍機１６０の振動伝播を抑制することができる。そのため、クライオスタット１５０の外形、すなわち、真空槽１４０の外形に対応して弾性体１９０を配置することにより超電導マグネット２００の振動対策を行なうことが可能であるため、超電導マグネット２００は汎用性に優れた構造を有している。
　以下、本発明の実施形態３に係る超電導マグネットについて説明する。なお、本実施形態の超電導マグネット３００は、冷凍機の配置のみ実施形態１の超電導マグネット１００と異なるため、実施形態１の超電導マグネット１００と同一の構成については説明を繰り返さない。
　(実施形態３)
　図４は、本発明の実施形態３に係る超電導マグネットの構成を示す断面図である。図４に示すように、超電導コイル１１０が巻枠１２０に巻き付けられている。熱シールド１３０が超電導コイル１１０の周囲を囲んでいる。真空槽１４０が熱シールド１３０を収納している。冷凍機１６０は、熱伝導体１７０および熱伝導体３１０を介して超電導コイル１１０に熱的に接続されている。
　本発明の実施形態３に係る超電導マグネット３００においては、冷凍機１６０が固定されている部分を含む真空槽１４０の一部３３０が磁気シールド１８０の外側に位置している。磁気シールド１８０は、弾性体１９０を間に挟んで真空槽１４０の一部３３０と当接することにより真空槽１４０を支持している。
　具体的には、磁気シールド１８０の外側に位置する真空槽１４０の一部３３０と、磁気シールド１８０の内側に位置する真空槽１４０の他の部分とが、ベローズ３５０で連結されている。ベローズ３５０は、磁気シールド１８０の外側に位置する真空槽１４０の一部３３０から、磁気シールド１８０の内側に位置する真空槽１４０の他の部分に振動が伝播するのを抑制している。
　また、熱シールド１３０の一部３２０も磁気シールド１８０の外側に位置している。磁気シールド１８０の外側に位置する熱シールド１３０の一部３２０と、磁気シールド１８０の内側に位置する熱シールド１３０の他の部分とは、連結管熱シールド３４０で連結されている。
　熱シールド１３０の一部３２０には、銅の編組線３２１が組み込まれている。銅の編組線３２１は、熱を効率的に伝えつつ磁気シールド１８０の外側に位置する熱シールド１３０の一部３２０から、磁気シールド１８０の内側に位置する熱シールド１３０の他の部分に振動が伝播するのを抑制している。
　熱シールド１３０は、熱シールド１３０の一部３２０が冷凍機１６０の第１段目の冷却部と接していることにより約６０Ｋまで冷却される。
　熱伝導体３１０にも、銅の編組線３１１が組み込まれている。銅の編組線３１１は、熱を効率的に伝えつつ冷凍機１６０から超電導コイル１１０に振動が伝播するのを抑制している。
　超電導コイル１１０は、熱伝導体３１０が冷凍機１６０の第２段目の冷却部と接していることにより熱伝導体１７０を介して約４Ｋまで冷却される。
　真空槽１４０の一部３３０が弾性体１９０を間に挟んで磁気シールド１８０と当接していることにより、真空槽１４０が磁気シールド１８０により支持されている。これにより、冷凍機１６０の振動が磁気シールド１８０および床面に伝わるのを抑制することができる。
　本実施形態においても、冷凍機１６０の振動が磁気シールド１８０を介して、磁気シールド１８０が設置されている床面に伝播することを低減することにより、超電導マグネット３００の周囲に配置される精密測定装置に振動の影響が及ぶことを抑制できる。
　以下、本発明の実施形態４に係る超電導マグネットについて説明する。なお、本実施形態の超電導マグネット４００は、クライオスタットの形状および数のみ実施形態１の超電導マグネット１００と異なるため、実施形態１の超電導マグネット１００と同一の構成については説明を繰り返さない。
　(実施形態４)
　図５は、本発明の実施形態４に係る超電導マグネットの外観を示す斜視図である。図５に示すように、本発明の実施形態４に係る超電導マグネット４００においては、クライオスタット４１０の外形、すなわち真空槽の外形が略円筒状である。クライオスタット４１０においては、冷凍機１６０が設けられている部分がクライオスタット４１０の外周面から突出した突出部４５０を有している。
　磁気シールド１８０は、クライオスタット４１０の円筒外周に側面視にて略八角形状に配置されている。ただし、クライオスタット４１０の突出部４５０の外側のみ磁気シールド１８０が位置していない。
　磁気シールド１８０は、弾性体１９０を間に挟んでクライオスタット４１０と当接することによりクライオスタット４１０を支持している。言い換えると、磁気シールド１８０は、弾性体１９０を間に挟んで真空槽と当接することにより真空槽を支持している。
　具体的には、弾性体１９０であるゴムが、クライオスタット４１０の軸方向の両端部、かつ、側面視にてクライオスタット４１０の上下左右に配置されている。ただし、弾性体１９０の配置はこれに限られず、クライオスタット４１０を支持可能な位置に配置されていればよい。
　本実施形態においても、冷凍機１６０の振動が磁気シールド１８０を介して、磁気シールド１８０が設置されている床面に伝播することを低減することにより、超電導マグネット４００の周囲に配置される精密測定装置に振動の影響が及ぶことを抑制できる。
　上記において説明した実施形態において組合せが可能な態様同士を組合わせることは当然に予定している。上記の超電導マグネットは、たとえば、磁気共鳴画像診断装置、核磁気共鳴計測器、半導体製造装置などに利用可能である。
　なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　１００，２００，３００，４００　超電導マグネット、１１０　超電導コイル、１２０　巻枠、１３０　熱シールド、１４０　真空槽、１５０，４１０　クライオスタット、１６０　冷凍機、１７０，３１０　熱伝導体、１８０　磁気シールド、１９０　弾性体、２１０　ヘリウム槽、２２０　液体ヘリウム、２３０　ヘリウム配管、３１１，３２１　銅の編組線、３２０　熱シールドの一部、３３０　真空槽の一部、３４０　連結管熱シールド、３５０　ベローズ、４５０　突出部。

Claims (10)

  1. 　超電導コイル(１１０)と、
    　前記超電導コイル(１１０)の周囲を囲む熱シールド(１３０)と、
    　前記熱シールド(１３０)を収納する真空槽(１４０)と、
    　前記真空槽(１４０)の少なくとも一部を覆う磁気シールド(１８０)と、
    　前記真空槽(１４０)に固定され、前記超電導コイル(１１０)を熱伝導体(１７０)を介して冷却する冷凍機(１６０)と
    を備え、
    　前記磁気シールド(１８０)は、弾性体(１９０)を間に挟んで前記真空槽(１４０)と当接することにより前記真空槽(１４０)を支持している、超電導マグネット。
  2. 　超電導コイル(１１０)と、
    　前記超電導コイル(１１０)を収納して内部に液体ヘリウムを貯留するヘリウム槽と、
    　前記ヘリウム槽の周囲を囲む熱シールド(１３０)と、
    　前記熱シールド(１３０)を収納する真空槽(１４０)と、
    　前記真空槽(１４０)の少なくとも一部を覆う磁気シールドと、
    　前記真空槽(１４０)に固定され、気化した前記液体ヘリウムを液化して前記超電導コイルを冷却する冷凍機(１６０)と
    を備え、
    　前記磁気シールド(１８０)は、弾性体(１９０)を間に挟んで前記真空槽(１４０)と当接することにより前記真空槽(１４０)を支持している、超電導マグネット。
  3. 　前記冷凍機(１６０)の先端部が、前記ヘリウム槽内において気化した前記液体ヘリウムと接する、請求項２に記載の超電導マグネット。
  4. 　前記弾性体(１９０)がゴムである、請求項１または２に記載の超電導マグネット。
  5. 　前記弾性体(１９０)がばねである、請求項１または２に記載の超電導マグネット。
  6. 　前記ばねの材質が金属である、請求項５に記載の超電導マグネット。
  7. 　前記冷凍機(１６０)が固定されている部分を含む前記真空槽(１４０)の一部が前記磁気シールドの外側に位置し、
    　前記磁気シールド(１８０)は、前記弾性体を間に挟んで前記真空槽(１４０)の前記一部と当接することにより前記真空槽(１４０)を支持している、請求項１または２に記載の超電導マグネット。
  8. 　前記真空槽(１４０)が略円筒状の外形を有する、請求項１または２に記載の超電導マグネット。
  9. 　前記超電導コイル(１１０)、前記熱シールド(１３０)、前記真空槽(１４０)、および、前記冷凍機(１６０)をそれぞれ２つずつ備え、
    　２つの前記真空槽(１４０)が略直方体状の外形を有し、
    　２つの前記真空槽(１４０)は互いの側面同士が対向するように配置され、
    　前記磁気シールド(１８０)が２つの前記真空槽(１４０)の各々の対向面以外の側面および底面を覆っている、請求項１に記載の超電導マグネット。
  10. 　前記超電導コイル(１１０)、前記ヘリウム槽、前記熱シールド(１３０)、前記真空槽(１４０)、および、前記冷凍機(１６０)をそれぞれ２つずつ備え、
    　２つの前記真空槽(１４０)が略直方体状の外形を有し、
    　２つの前記真空槽(１４０)は互いの側面同士が対向するように配置され、
    　前記磁気シールド(１８０)が２つの前記真空槽(１４０)の各々の対向面以外の側面および底面を覆っている、請求項２に記載の超電導マグネット。
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