WO2019198266A1 - 超電導磁石装置 - Google Patents

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WO2019198266A1
WO2019198266A1 PCT/JP2018/041505 JP2018041505W WO2019198266A1 WO 2019198266 A1 WO2019198266 A1 WO 2019198266A1 JP 2018041505 W JP2018041505 W JP 2018041505W WO 2019198266 A1 WO2019198266 A1 WO 2019198266A1
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cooling
refrigerant
superconducting coil
superconducting
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French (fr)
Inventor
直樹 岩本
正義 大屋
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/04—Cooling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • G—PHYSICS
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    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
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    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
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    • G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
    • G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting magnet device, and more particularly to a superconducting magnet device including a superconducting coil and a circuit that is thermally coupled to the superconducting coil and in which a refrigerant circulates.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-118228 discloses a superconducting coil, a refrigerant circulation circuit (thermosyphon part) in which a refrigerant for cooling the superconducting coil circulates, a protective resistor in thermal contact with the superconducting coil,
  • a superconducting magnet device includes a high-boiling-point refrigerant supply unit that supplies a high-boiling-point refrigerant having a boiling point higher than that of the refrigerant inside the resistor.
  • MRI magnetic resonance imaging apparatus
  • thermosiphon superconducting magnet apparatus as described above has been put into practical use.
  • thermosiphon superconducting magnet device when a current is supplied to the superconducting coil to excite the superconducting magnet, or when the current supply is stopped and demagnetized, the protective resistor is energized and becomes transient. Fever occurs. As a result, the liquid level of the refrigerant in the refrigerant circuit may be lower than the height of the superconducting coil, the temperature of the superconducting coil may rise, and the superconducting state may be lost.
  • the main object of the present invention is to provide a superconducting magnet device in which the disappearance of the superconducting state is suppressed during excitation or demagnetization while reducing the amount of refrigerant used as compared with the conventional superconducting magnet device. is there.
  • the superconducting magnet device includes a superconducting coil centered on an axis extending in a direction intersecting with the vertical direction, a refrigerant circulation circuit in which the refrigerant circulates, and a cooling unit that cools the refrigerant.
  • the refrigerant circulation circuit includes a cooling pipe that is in thermal contact with the superconducting coil, an upper pipe that is connected to the cooling pipe and disposed above the cooling pipe, and is connected to the cooling pipe. It includes a lower pipe disposed below the cage cooling pipe and a connection pipe connecting the upper pipe and the lower pipe.
  • the refrigerant circulates through the cooling pipe, the upper pipe, the connection pipe, and the lower pipe in order.
  • the cooling unit is provided to cool the refrigerant in the upper pipe line.
  • the cooling pipeline has a storage part in which the refrigerant is stored.
  • the conventional superconducting magnet device is provided. As compared with the above, it is possible to provide a superconducting magnet device in which the disappearance of the superconducting state is suppressed during excitation or demagnetization while reducing the amount of refrigerant used.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a superconducting magnet device according to Embodiment 1.
  • FIG. It is the elements on larger scale of the area
  • FIG. It is a figure which shows the liquid level height of the refrigerant
  • Embodiment 1 FIG. ⁇ Configuration of superconducting magnet device> As shown in FIGS. 1 to 4, the superconducting magnet device 100 includes a plurality of superconducting coils 1, a refrigerant circulation circuit 10 through which a refrigerant circulates, and a cooling unit 20 that cools the refrigerant.
  • the number of superconducting coils 1 is not particularly limited, but is four, for example, as shown in FIG.
  • Each of the plurality of superconducting coils 1 extends in a circumferential direction centering on an axis extending in a direction intersecting with the vertical direction.
  • the plurality of superconducting coils 1 have a first superconducting coil 1a, a second superconducting coil 1b, a third superconducting coil 1c, and a fourth superconducting coil 1d arranged in the extending direction of the shaft.
  • the plurality of superconducting coils 1 are wound around a winding frame (not shown).
  • the material constituting the plurality of superconducting coils 1 is a superconducting wire.
  • the plurality of superconducting coils 1 may be arranged coaxially with each other. Moreover, the several superconducting coil 1 may be arrange
  • the outer diameter of the first superconducting coil 1a is, for example, larger than the outer diameter of the second superconducting coil 1b.
  • the outer diameter of the second superconducting coil 1b is, for example, equal to the outer diameter of the third superconducting coil 1c.
  • the outer diameter of the fourth superconducting coil 1d is, for example, larger than the outer diameter of the third superconducting coil 1c.
  • the refrigerant circuit 10 is filled with a refrigerant.
  • the refrigerant circulates in the refrigerant circuit 10 based on the so-called thermosiphon effect.
  • the refrigerant is, for example, liquid helium.
  • the refrigerant circulation circuit 10 includes a plurality of cooling pipelines 11a to 11d, an upper pipeline 12, a lower pipeline 13, and a connection pipeline 14.
  • the refrigerant circulates through the plurality of cooling pipes 11a to 11d, the upper pipe 12, the connection pipe 14, and the lower pipe 13 in order.
  • the material constituting the pipes constituting the refrigerant circuit 10 and the first reservoir 16a includes at least one selected from copper (Cu), aluminum (Al), and stainless steel (SUS).
  • the pressure inside the refrigerant circuit 10 is, for example, atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure.
  • the plurality of cooling pipes 11a to 11d are in thermal contact with the plurality of superconducting coils 1a to 1d.
  • the plurality of cooling pipes 11a to 11d are a first cooling pipe 11a that is in thermal contact with the first superconducting coil 1a, a second cooling pipe 11b that is in thermal contact with the second superconducting coil 1b,
  • the third cooling conduit 11c is in thermal contact with the third superconducting coil 1c
  • the fourth cooling conduit 11d is in thermal contact with the fourth superconducting coil 1d.
  • Each of the plurality of cooling pipes 11a to 11d is provided with a main pipe line through which the refrigerant flows in the vertical direction and a refrigerant that is provided in the middle of the main pipe line even when the liquid level of the refrigerant in the main pipe line is lowered. And a storage part provided as described above.
  • the first cooling pipe 11a has a first main pipe 15a and a first storage portion 16a branched from the first main pipe 15a.
  • the second cooling pipeline 11b includes a second main pipeline 15b and a second storage portion 16b branched from the second main pipeline 15b.
  • the third cooling pipe 11c has a third main pipe 15c and a third storage portion 16c branched from the third main pipe 15c.
  • the fourth cooling pipeline 11d has a fourth main pipeline 15d and a fourth reservoir 16d branched from the fourth main pipeline 15d.
  • the first cooling pipe 11a further includes a lower storage part 17a that is branched from, for example, the first main pipe 15a and stores the refrigerant.
  • the second cooling pipe 11b further includes, for example, a lower storage part 17b that is branched from the second main pipe 15b and stores the refrigerant.
  • the third cooling pipe 11c further includes, for example, a lower storage part 17c that is branched from the third main pipe 15c and stores the refrigerant.
  • the fourth cooling pipe 11d further includes a lower storage portion 17d that is branched from, for example, the fourth main pipe 15d and stores the refrigerant.
  • the upper pipeline 12 is disposed above the plurality of cooling pipelines 11a to 11d.
  • the upper pipe 12 has a tank for storing, for example, a liquid-phase refrigerant and a gas-phase refrigerant.
  • a cooling unit 20 is disposed in a portion of the upper pipe 12 where a gas-phase refrigerant is stored.
  • the lower pipeline 13 is disposed below the plurality of cooling pipelines 11a to 11d.
  • the lower pipeline 13 has, for example, a tank that stores a liquid-phase refrigerant.
  • a protective resistor (not shown) for preventing deterioration in performance or burning of the superconducting coil 1 when a quench occurs, for example, is arranged inside the lower pipe 13. The protective resistor is connected in parallel with the plurality of superconducting coils 1a to 1d.
  • connection pipeline 14 connects the upper pipeline 12 and the lower pipeline 13.
  • the connection pipeline 14 is connected to the plurality of cooling pipelines 11a to 11d via the upper pipeline 12, and is connected to the plurality of cooling pipelines 11a to 11d via the lower pipeline 13.
  • the cooling unit 20 condenses the gas-phase refrigerant into the liquid-phase refrigerant.
  • the cooling unit 20 includes a low-temperature head 21 that is disposed, for example, in a portion where the gas-phase refrigerant is stored in the upper pipe 12 and condenses the gas-phase refrigerant.
  • the refrigerant condensed in the cooling unit 20 flows preferentially into the upper part of the connection pipe 14 rather than the cooling pipes 11a to 11d.
  • the superconducting magnet device 100 may further include a precooling circuit (not shown) in which, for example, helium gas circulates in addition to the refrigerant circulation circuit 10 and the cooling unit 20.
  • the pre-cooling circuit is used when the normal temperature superconducting coil 1 is cooled to a critical temperature or lower. A part of the preliminary cooling circuit also serves as a part of the refrigerant circulation circuit 10, for example.
  • the pre-cooling circuit keeps the superconducting coil 1 below the critical temperature over 3 to 5 days while keeping the temperature of the superconducting coil 1 within a predetermined temperature range, for example, a central value of ⁇ 20K to a central value of + 20K. Cooling.
  • the superconducting coils 1a to 1d and the cooling pipes 11a to 11d have the same configuration, for example.
  • the structure of the 1st superconducting coil 1a and the 1st cooling conduit 11a is demonstrated as a representative.
  • the first cooling duct 11a is brazed to the outer peripheral surface of the first superconducting coil 1a, for example.
  • the first cooling duct 11a may be brazed to the inner peripheral surface of the first superconducting coil 1a or the outer peripheral surface of the winding frame.
  • heat can be transferred from one of the first cooling pipe 11a and the first superconducting coil 1a to the other, either directly or via a winding frame. It can be said that it is in thermal contact with the superconducting coil 1a.
  • the first cooling pipe 11a has an upper end portion positioned relatively upward and a lower end portion positioned relatively lower. An upper end portion of the first cooling pipe 11 a is connected to the upper pipe 12. A lower end portion of the first cooling pipe line 11 a is connected to the lower pipe line 13.
  • the first cooling pipeline 11a includes a first main pipeline 15a and a first storage portion 16a branched from the first main pipeline 15a.
  • the first main pipeline 15 a is a pipeline that connects the upper pipeline 12 and the lower pipeline 13.
  • the first main pipe line 15a may have an arbitrary configuration.
  • the first pipe part 31a and the second pipe part 32a extending along the circumferential direction, and the axis extending along the axis.
  • a third pipe portion 33a is extended toward the downward direction from upper direction rather than the lower end of the 1st pipe part 31a.
  • the 1st storage part 16a branches below from the middle of the 1st main pipe line 15a, and is made into the pipe
  • the lower end of the first reservoir 16a is higher than the lowest position of the first superconducting coil 1a, and therefore higher than the lower conduit 13.
  • the first tube portion 31a and the second tube portion 32a have an arc shape whose central angle with respect to the axis is less than 180 degrees.
  • the first pipe part 31 a is connected to the upper pipe line 12.
  • the 1st pipe part 31a and the 2nd pipe part 32a are connected via the 3rd pipe part 33a.
  • the portion connected to the third tube portion 33a in the first tube portion 31a is disposed above the lower end of the first tube portion 31a.
  • a portion located below the portion connected to the third tube portion 33a in the first tube portion 31a constitutes the first storage portion 16a.
  • the first storage part 16a has a bottom part below the branch part from the first main pipe line 15a, that is, the connection part between the first pipe part 31a and the third pipe part 33a, and the bottom part is the first pipe. It is comprised by the lower end of the part 31a.
  • the first main pipeline 15a is configured as a pipeline bent into, for example, an S shape or a Z shape, and the first storage portion 16a is branched from the bent portion.
  • the 1st main pipe line 15a is not limited to the said structure, For example, you may be comprised as a straight pipe extended along one direction.
  • the 1st storage part 16a may be constituted, for example as a pipe which branches from the middle of the 1st main pipe line 15a, and bends below.
  • the first cooling pipeline 11a further includes a lower storage portion 17a branched from, for example, the first main pipeline 15a.
  • the 1st storage part 16a and the lower storage part 17a are arrange
  • the lower storage part 17a is arrange
  • the first main pipe line 15a further includes, for example, a fourth pipe part 34a extending along the circumferential direction and a fifth pipe part 35a extending along the axis.
  • the 4th pipe part 34a is arrange
  • the fourth pipe portion 34 a is connected to the lower pipe line 13.
  • the fifth pipe portion 35a is disposed at a distance from the third pipe portion 33a in the circumferential direction.
  • a portion of the second pipe portion 32a that is connected to the fifth pipe portion 35a is disposed above the lower end portion of the second pipe portion 32a.
  • a portion located below the portion connected to the fifth tube portion 35a in the second tube portion 32a constitutes the lower storage portion 17a.
  • the connecting portion between the second tube portion 32a and the third tube portion 33a is disposed, for example, below the upper end portion of the second tube portion 32a.
  • the 2nd pipe part 32a has the protrusion part 18a which protrudes upwards rather than the connection part with the 3rd pipe part 33a, for example.
  • the volume of the protrusion 18a is less than the volume of the first reservoir 16a.
  • the connection part of the 4th pipe part 34a and the 5th pipe part 35a is arrange
  • the entire first cooling pipe 11a is in thermal contact with the first superconducting coil 1a. That is, the first tube portion 31a, the second tube portion 32a, the third tube portion 33a, the fourth tube portion 34a, the fifth tube portion 35a, the first storage portion 16a, and the lower storage portion 17a are the first superconducting coil 1a. And is in thermal contact.
  • the refrigerant circulation circuit 10 is filled with refrigerant so that the liquid level L1 of the refrigerant is disposed in the upper pipe 12 when the superconducting magnet device 100 is normally operated.
  • the normal operation of the superconducting magnet device 100 refers to an operation in which the entire superconducting coil 1 is in a superconducting state and no local normal electric transition occurs in the superconducting coil 1.
  • a region located below the liquid level L1 in the refrigerant circulation circuit 10 is filled with liquid-phase refrigerant.
  • the gas-phase refrigerant fills only the region located above the liquid level L1 in the refrigerant circulation circuit 10.
  • the amount of heat entering the superconducting coil 1 increases, so that the coolant level in the coolant circulation circuit 10 falls.
  • the liquid level of the refrigerant falls below the liquid level L1 shown in FIG.
  • the protective resistor is energized and generates heat transiently. In this case, the refrigerant in the lower pipe line 13 in which the protective resistance is arranged in the refrigerant circuit 10 evaporates due to heat from the protective resistance.
  • the refrigerant circulation circuit 10 changes the temperature of the superconducting coil 1 to a critical temperature or less (for example, 6.0 K or less, for example) by changing the phase of the refrigerant when heat enters the superconducting coil 1 or heat is generated from the protective resistance. ).
  • the state shown in FIG. 4 can be realized.
  • heat enters the part away from the part that is in thermal contact with the reservoirs 16a to 16d in the plurality of superconducting coils 1, and the amount of heat penetration is shown in FIG. This is realized when it is increased than during normal operation.
  • the state shown in FIG. 4 can be realized when the protective resistance transiently generates heat as described above.
  • the liquid level of the refrigerant is arranged in the main pipelines 15 a to 15 d, in the storage portions 16 a to 16 d, and in the connection pipeline 14.
  • the refrigerant liquid level L2 arranged in the main pipe lines 15a to 15d and the connection pipe line 14 is arranged below the refrigerant liquid level L3 arranged in the reservoirs 16a to 16d.
  • the liquid-phase refrigerant stored in the storage portions 16a to 16d cools the portions of the plurality of superconducting coils 1a to 1d that are in thermal contact with the storage portions 16a to 16d, and evaporates in some cases. .
  • the vapor-phase refrigerant evaporated in the reservoirs 16a to 16d is condensed in the upper pipe 12 and condensed in the refrigerant circulation circuit 10 in the same manner as the vapor-phase refrigerant evaporated in the first main pipe 15a or the lower pipe 13. Circulate inside.
  • the liquid-phase refrigerant stored in the storage portions 16 a to 16 d in FIG. 4 also contributes to heat transport by the refrigerant circulation circuit 10.
  • the superconducting magnet device 100 includes a first superconducting coil centered on an axis extending in a direction intersecting the vertical direction, a refrigerant circulation circuit in which the refrigerant circulates, and a cooling unit that cools the refrigerant.
  • the refrigerant circuit 10 includes a first cooling pipe 11a that is in thermal contact with the first superconducting coil 1a, an upper pipe 12 that is disposed above the first cooling pipe 11a, and a first cooling pipe. It includes a lower pipe line 13 disposed below the path 11a, and a connecting pipe line 14 connecting the upper pipe line 12 and the lower pipe line 13. The refrigerant circulates through the first cooling pipe 11a, the upper pipe 12, the connection pipe 14, and the lower pipe 13 in order.
  • the cooling unit 20 is provided to cool the refrigerant in the upper pipe 12.
  • the first cooling pipe 11a includes a first main pipe 15a that connects the upper pipe 12 and the lower pipe 13, and a first storage section 16a that is branched from the first main pipe 15a and stores the refrigerant. And have.
  • the superconducting magnet device 100 can take the state shown in FIG. Even in a state where the amount of the refrigerant in the gas phase is relatively large as shown in FIG. 4, the refrigerant circulation circuit 10 generates heat that has entered the first superconducting coil 1a in a portion located above the liquid level L2 of the refrigerant.
  • the liquid phase refrigerant stored in the 1 storage section 16a can be quickly removed. That is, in the superconducting magnet device 100, compared to the conventional superconducting magnet device in which the first reservoir 16a is not provided, the occurrence of dryout due to the shortage of liquid phase refrigerant is suppressed, and the occurrence of quenching is more effective. Can be prevented.
  • the liquid level of the refrigerant is relatively high in the cooling pipeline even in a state where the amount of refrigerant in the gas phase is relatively large. In order to maintain a high position, it is necessary to increase the amount of refrigerant charged in the refrigerant circulation circuit.
  • the superconducting magnet device 100 in the superconducting magnet device 100, the state shown in FIG. 4 in which the coolant level L3 in the first reservoir 16a is disposed above the coolant level L2 in the first main conduit 15a. Can be realized. Therefore, the superconducting magnet device 100 can effectively prevent the occurrence of quenching while reducing the amount of refrigerant as compared with the conventional superconducting magnet device in which the first storage portion 16a is not provided.
  • the second superconducting coil 1b, the third superconducting coil 1c, and the fourth superconducting coil 1d have the same configuration as the first superconducting coil 1a
  • the second cooling conduit 11b, the third cooling The pipe line 11c and the fourth cooling pipe line 11d have the same configuration as the first cooling pipe line 11a. Therefore, the superconducting magnet device 100 is provided with the first storage portion 16a, the second storage portion 16b, the third storage portion 16c, and the fourth storage portion 16d, so that these are not provided. As compared with, the occurrence of quenching can be prevented more effectively.
  • the first cooling pipe line 11a further includes a lower storage part 17a that is branched from the first main pipe line 15a below the first storage part 16a and stores the refrigerant.
  • the 1st storage part 16a and the downward storage part 17a are arrange
  • the second cooling duct 11b further includes a lower reservoir 17b that is branched from the second main duct 15b below the second reservoir 16b and stores the refrigerant.
  • the third cooling pipe 11c further includes a lower storage part 17c that is branched from the third main pipe 15c below the third storage part 16c and stores the refrigerant.
  • the fourth cooling pipe 11d further includes a lower storage part 17d that is branched from the fourth main pipe 15d below the fourth storage part 16d and stores the refrigerant.
  • the liquid level of the refrigerant in the main pipe line 15a is disposed below the lower storage part 17a, and the liquid refrigerant is in the first storage part 16a and the lower storage part 17a.
  • superconducting magnet device 100 effectively prevents the occurrence of quenching while reducing the amount of refrigerant, compared to a conventional superconducting magnet device in which storage portions 16a to 16d and lower storage portions 17a to 17d are not provided. be able to.
  • the plurality of cooling pipes 11a to 11d have projecting portions 18a to 18d.
  • a cooling pipe line can be formed relatively easily by connecting a plurality of pipe parts by welding or the like.
  • a cooling pipe line has a low risk of breakage or the like due to thermal stress as compared to a case where a straight pipe line is bent.
  • the plurality of cooling pipes 11a to 11d may not have the protrusions 18a to 18d shown in FIG.
  • FIG. As shown in FIGS. 7 and 8, the superconducting magnet device 101 according to the second embodiment has basically the same configuration as the superconducting magnet device 100 according to the first embodiment. The difference is that it further includes a communication conduit 40 as a first communication conduit that communicates the first reservoir 16a of the first cooling conduit 11a and the second reservoir 16b of the second cooling conduit 11b.
  • a communication conduit 40 as a first communication conduit that communicates the first reservoir 16a of the first cooling conduit 11a and the second reservoir 16b of the second cooling conduit 11b.
  • the refrigerant circuit 10 further includes a communication pipe 41 as a first communication pipe that communicates, for example, the third storage section 16c of the third cooling pipe 11c and the fourth storage section 16d of the fourth cooling pipe 11d. .
  • the communication conduit 40 communicates, for example, the lower end portion of the first storage portion 16a and the lower end portion of the second storage portion 16b.
  • the communication pipe 41 communicates the lower end of the third reservoir 16c and the lower end of the fourth reservoir 16d.
  • the communication pipeline 40 and the communication pipeline 41 extend, for example, along a direction inclined with respect to the horizontal direction.
  • the lower end of the connection portion between the communication conduit 40 and the first storage portion 16a is disposed, for example, between the lower end and the upper end of the connection portion between the communication conduit 40 and the second storage portion 16b.
  • the 2nd storage part 16b is arrange
  • the communication conduit 40 is arranged farther from the first superconducting coil 1a than the first main conduit 15a and the first reservoir 16a.
  • the communication conduit 41 is disposed, for example, farther from the third superconducting coil 1c than the third main conduit 15c and the third reservoir 16c.
  • the lower end of the connection portion between the communication conduit 41 and the fourth storage portion 16d is disposed, for example, between the lower end and the upper end of the connection portion between the communication conduit 41 and the third storage portion 16c.
  • the superconducting magnet device 101 Since the superconducting magnet device 101 has basically the same configuration as the superconducting magnet device 100, the same effect as the superconducting magnet device 100 can be obtained.
  • the superconducting magnet device 101 for example, when a larger amount of heat enters the first superconducting coil 1a than the second superconducting coil 1b and all of the liquid-phase refrigerant stored in the first storage unit 16a evaporates, A part of the liquid-phase refrigerant stored in the second storage unit 16 b is supplied into the first storage unit 16 a through the communication pipe 40. The movement of the liquid-phase refrigerant through the communication pipe 40 is performed by receiving gravity. Therefore, in the superconducting magnet device 101, the occurrence of quenching is more effectively prevented when the heat penetration amount varies among the plurality of superconducting coils 1a to 1d as compared with the superconducting magnet device 100.
  • the second reservoir 16b when the second reservoir 16b is disposed below the first reservoir 16a, the second reservoir 16b has a larger amount of liquid-phase refrigerant than the first reservoir 16a. Can be stored. Therefore, for example, when the second superconducting coil 1b is more susceptible to external heat penetration than the first superconducting coil 1a, it is possible to effectively prevent the second superconducting coil 1b from being quenched.
  • the communication pipeline 40 and the communication pipeline 41 may extend along the horizontal direction.
  • Embodiment 3 FIG. the superconducting magnet device 102 according to the third embodiment has basically the same configuration as the superconducting magnet device 100 according to the first embodiment. The difference is that it further includes a communication conduit 42 as a first communication conduit that allows the first reservoir 16a, the second reservoir 16b, the third reservoir 16c, and the fourth reservoir 16d to communicate with each other.
  • the communication pipeline 42 includes a first reservoir 16a of the first cooling pipeline 11a, a second reservoir 16b of the second cooling pipeline 11b, a third reservoir 16c of the third cooling pipeline 11c, and a fourth cooling pipe.
  • the 4th storage part 16d of the path 11d is connected.
  • the portion that communicates the first reservoir 16a and the second reservoir 16b and the portion that communicates the third reservoir 16c and the fourth reservoir 16d are, for example, in the horizontal direction. It extends along the direction inclined with respect to.
  • the part which makes the 2nd storage part 16b and the 3rd storage part 16c communicate is extended along the horizontal direction, for example.
  • the lower end of the connection portion between the communication conduit 42 and the first storage portion 16a is disposed, for example, between the lower end and the upper end of the connection portion between the communication conduit 42 and the second storage portion 16b.
  • the lower end of the connection portion between the communication conduit 42 and the fourth storage portion 16d is disposed, for example, between the lower end and the upper end of the connection portion between the communication conduit 42 and the third storage portion 16c.
  • the communication conduit 42 is more than the first superconducting coil 1a than the first main conduit 15a, the second main conduit 15b, the third main conduit 15c, the first reservoir 16a, the second reservoir 16b, and the third reservoir 16c.
  • the second superconducting coil 1b and the third superconducting coil 1c are arranged apart from each other.
  • the superconducting magnet device 102 Since the superconducting magnet device 102 has basically the same configuration as the superconducting magnet device 100, the same effect as the superconducting magnet device 100 can be obtained.
  • the superconducting magnet device 102 for example, when a larger amount of heat enters the first superconducting coil 1a than the other superconducting coils 1b to 1d, and all of the liquid-phase refrigerant stored in the first storage unit 16a evaporates.
  • a part of the liquid-phase refrigerant stored in the second storage part 16b, the third storage part 16c, and the fourth storage part 16d is supplied into the first storage part 16a through the communication conduit 42.
  • the movement of the liquid-phase refrigerant through the communication pipe 42 is performed by receiving gravity.
  • the occurrence of quenching is more effectively prevented even when the amount of heat penetration varies among the plurality of superconducting coils 1a to 1d.
  • FIG. 10 shows, when the 2nd storage part 16b and the 3rd storage part 16c are arrange
  • a larger amount of liquid-phase refrigerant can be stored in the third storage unit 16c than in the first storage unit 16a and the fourth storage unit 16d. Therefore, for example, when the second superconducting coil 1b and the third superconducting coil 1c are more susceptible to external heat invasion than the first superconducting coil 1a and the fourth superconducting coil 1d, the second superconducting coil 1b and the third superconducting coil 1c. It is possible to effectively prevent the occurrence of quenching in.
  • the superconducting magnet device 103 according to the fourth embodiment has basically the same configuration as the superconducting magnet device 100 according to the first embodiment, but the refrigerant circulation circuit 10 is the first one. It further includes a communication conduit 43 as a second communication conduit that connects the first cooling conduit 11 a and the fourth cooling conduit 11 d, and the second storage portion 16 b and the third storage portion 16 c are configured by the communication conduit 43. Is different.
  • the communication pipeline 43 is branched from each of the first cooling pipeline 11a and the fourth cooling pipeline 11d.
  • the communication conduit 43 has a central portion that is bent so as to protrude downward from both ends connected to the first cooling conduit 11a and the fourth cooling conduit 11d.
  • the inner diameter of the communication pipe 43 is larger than the inner diameters of the first cooling pipe 11a and the fourth cooling pipe 11d.
  • the communication conduit 43 is connected to, for example, the first cooling conduit 11a and extends along the axial direction, and is connected to the fourth cooling conduit 11d.
  • the second part 43b extending along the axial direction is connected to the first part 43a and the second part 43b, and is provided so as to protrude below the first part 43a and the second part 43b. And a third portion 43c.
  • the first portion 43a has a portion that is in thermal contact with the first superconducting coil 1a and a portion that is in thermal contact with the second superconducting coil 1b.
  • the second portion 43b has a portion that is in thermal contact with the fourth superconducting coil 1d and a portion that is in thermal contact with the third superconducting coil 1c.
  • the third portion 43c has a portion that is in thermal contact with the second superconducting coil 1b and a portion that is in thermal contact with the third superconducting coil 1c.
  • the communication pipe 43 When the liquid level of the refrigerant in at least one of the first cooling pipe 11a and the fourth cooling pipe 11d is lower than the connection with the communication pipe 43, the communication pipe 43 remains in the inside thereof. It is provided as follows. That is, the portion of the communication conduit 43 that is in thermal contact with the second superconducting coil 1b acts as the second reservoir 16b. A portion of the communication conduit 43 that is in thermal contact with the third superconducting coil 1c acts as the third reservoir 16c.
  • the superconducting magnet device 103 Since the superconducting magnet device 103 has basically the same configuration as the superconducting magnet device 100, the same effect as the superconducting magnet device 100 can be obtained.
  • the superconducting magnet device 103 for example, a larger amount of heat enters the first superconducting coil 1a than the other superconducting coils 1b to 1d, and all of the liquid-phase refrigerant stored in the first cooling pipe 11a evaporates. In this case, a part of the liquid-phase refrigerant stored in the communication pipe 43 is supplied to the first cooling pipe 11 a through the communication pipe 43. The movement of the liquid-phase refrigerant through the communication pipe 43 is performed by receiving gravity. Therefore, in the superconducting magnet device 103, compared to the superconducting magnet device 100, the occurrence of quenching is more effectively prevented even when the heat penetration amount varies among the plurality of superconducting coils 1a to 1d.
  • the communication line 43 can store a larger amount of liquid phase refrigerant than the first cooling line 11a and the fourth cooling line 11d. Therefore, for example, the second superconducting coil 1b and the third superconducting coil 1b and the third superconducting coil 1c are more susceptible to external heat invasion than the first superconducting coil 1a and the fourth superconducting coil 1d. It is possible to effectively prevent the quench from occurring in the coil 1c.
  • the inner diameter of the communication pipe 43 is larger than the inner diameters of the first cooling pipe 11a and the fourth cooling pipe 11d. Therefore, in the superconducting magnet device 103, the communication pipe 43 is compared with the inner diameter of the first cooling pipe 11a and the fourth cooling pipe 11d from the viewpoint of reducing the amount of refrigerant, compared to the case where the inner diameter is the same.
  • the pressure loss of the refrigerant flowing through the passage 43 is reduced.
  • the refrigerant pressure loss caused by the reversal of the refrigerant flow direction becomes significantly larger as the inner diameter of the pipe is smaller.
  • the flow direction of the refrigerant in the communication conduit 43 is reversed upward or downward depending on the operation state of the superconducting magnet device 103.
  • the superconducting magnet device 103 shown in FIGS. 11 and 12 does not include the second cooling pipe line 11b and the third cooling pipe line 11c, and the first storage part 16a and the fourth storage part 16d. It is not limited.
  • the superconducting magnet device 103 according to the fourth embodiment includes a plurality of cooling pipes 11a to 11d and a plurality of storage portions 16a to 16d having the same configuration as any of the superconducting magnet devices 100 to 102 according to the first to third embodiments. May be further provided.
  • Embodiment 5 FIG. As shown in FIGS. 13 and 14, the superconducting magnet device 104 according to the fifth embodiment has basically the same configuration as the superconducting magnet device 100 according to the first embodiment, but each of the storage portions 16a to 16d. Is different in that each of the main pipelines 15a to 15d is formed by a bent pipe portion.
  • the first main pipe line 15a is connected between the first bent pipe part 15aa that is bent so as to protrude downward, and between the first bent pipe part 15aa and the lower pipe line, and the first bent pipe part. And a second bent tube portion 15ab that is bent so as to protrude upward from 15aa.
  • a part of the first main pipe line 15a is bent into an S shape or a Z shape to form a first bent pipe part 15aa and a second bent pipe part 15ab.
  • the first bent tube portion 15aa and the second bent tube portion 15ab are bent, for example, along the outer peripheral surface of the first superconducting coil 1a. That is, the first bent tube portion 15aa and the second bent tube portion 15ab are in thermal contact with the first superconducting coil 1a as a whole.
  • the first bent tube portion 15aa and the second bent tube portion 15ab may be bent along, for example, the inner peripheral surface of the first superconducting coil 1a or the outer peripheral surface of the winding frame.
  • the first bent pipe portion 15aa is provided so that the refrigerant remains in the first bent pipe portion 15a when the liquid level of the refrigerant is lower than that of the second bent pipe portion 15ab. That is, the first bent pipe portion 15aa functions as the first storage portion 16a.
  • the superconducting magnet device 104 has basically the same configuration as the superconducting magnet device 100, the same effect as the superconducting magnet device 100 can be obtained.
  • the superconducting magnet device 104 shown in FIGS. 13 and 14 includes the lower storage portions 17a to 17d having the same configuration as the superconducting magnet device 100 according to the first embodiment.
  • the lower storage portions 17a to 17d may be formed by bent pipe portions formed by bending the main pipelines 15a to 15d, similarly to the storage portions 16a to 16d.

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Abstract

超電導磁石装置（１００）は、上下方向と交差する方向に延びる軸を中心とする第１超電導コイル（１ａ）と、冷媒が循環する冷媒循環回路（１０）とを備える。冷媒循環回路（１０）は、第１超電導コイル（１ａ）と熱的に接触された第１冷却管路（１１ａ）と、第１冷却管路（１１ａ）よりも上方に配置されている上方管路（１２）と、第１冷却管路（１１ａ）よりも下方に配置されている下方管路（１３）と、上方管路（１２）と下方管路（１３）とを接続する接続管路（１４）とを含む。第１冷却管路（１１ａ）は、冷媒が貯留される第１貯留部（１６ａ）とを有している。

Description

超電導磁石装置
　本発明は、超電導磁石装置に関し、特に超電導コイルと、超電導コイルに熱的に結合されており冷媒が循環する回路とを備える超電導磁石装置に関する。
　特開２０１３－１１８２２８号公報には、超電導コイルと、超電導コイルを冷却するための冷媒が循環する冷媒循環回路（サーモサイフォン部）と、超電導コイルと熱的に接触している保護抵抗と、保護抵抗の内部に冷媒よりも高沸点である高沸点冷媒を供給する高沸点冷媒供給部とを備える超電導磁石装置が開示されている。
　また、上記のようなサーモサイフォン方式の超電導磁石装置を備える磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ）が実用化されている。
特開２０１３－１１８２２８号公報
　しかしながら、上記のようなサーモサイフォン方式の超電導磁石装置では、超電導コイルに電流を供給して超電導磁石を励磁する場合または電流の供給を停止して消磁する場合に、保護抵抗が通電されて過渡的な発熱が起こる。これにより、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さが超電導コイルの高さよりも低下し、超電導コイルの温度が上昇して超電導状態が消失されることがある。
　上記問題の発生を抑制するためには、冷媒循環回路内に封入される冷媒量（冷媒使用量）を多くする必要がある。
　本発明の主たる目的には、従来の超電導磁石装置と比べて、冷媒使用量の削減を図りながらも、励磁または消磁の際に超電導状態の消失が抑制されている超電導磁石装置を提供することにある。
　本発明に係る超電導磁石装置は、上下方向と交差する方向に延びる軸を中心とする超電導コイルと、冷媒が循環する冷媒循環回路と、冷媒を冷却する冷却部とを備える。冷媒循環回路は、超電導コイルと熱的に接触された冷却管路と、冷却管路に接続されており冷却管路よりも上方に配置されている上方管路と、冷却管路に接続されており冷却管路よりも下方に配置されている下方管路と、上方管路と下方管路とを接続する接続管路とを含む。冷媒は冷却管路、上方管路、接続管路、および下方管路を順に循環する。冷却部は上方管路内の冷媒を冷却するように設けられている。冷却管路は、冷媒が貯留される貯留部を有している。
　本発明によれば、第１超電導コイルと熱的に接続された第１冷却管路が励磁または消磁の際に冷媒が貯留される第１貯留部を有しているため、従来の超電導磁石装置と比べて、冷媒使用量の削減を図りながらも、励磁または消磁の際に超電導状態の消失が抑制されている超電導磁石装置を提供することができる。
実施の形態１に係る超電導磁石装置を示す斜視図である。 図１中の領域ＩＩの部分拡大図である。 実施の形態１に係る超電導磁石装置が通常運転されているときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。 実施の形態１に係る超電導磁石装置の超電導コイルが励磁または消磁されるときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。 図４に示される冷媒循環回路の断面図である。 実施の形態２に係る超電導磁石装置を示す図である。 実施の形態２に係る超電導磁石装置が通常運転されているときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。 実施の形態２に係る超電導磁石装置の超電導コイルが励磁または消磁されるときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。 実施の形態３に係る超電導磁石装置が通常運転されているときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。 実施の形態３に係る超電導磁石装置の超電導コイルが励磁または消磁されるときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。 実施の形態４に係る超電導磁石装置が通常運転されているときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。 実施の形態４に係る超電導磁石装置の超電導コイルが励磁または消磁されるときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。 実施の形態５に係る超電導磁石装置が通常運転されているときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。 実施の形態５に係る超電導磁石装置の超電導コイルが励磁または消磁されるときの、冷媒循環回路内の冷媒の液面高さを示す図である。
　実施の形態１．
＜超電導磁石装置の構成＞
　図１～図４に示されるように、超電導磁石装置１００は、複数の超電導コイル１と、冷媒が循環する冷媒循環回路１０と、冷媒を冷却する冷却部２０とを備える。
　超電導コイル１の数は特に制限されるものではないが、例えば図１に示されるように４つである。複数の超電導コイル１の各々は、上下方向と交差する方向に延びる軸を中心とする周方向に延在する。複数の超電導コイル１は、上記軸の延在方向に並んでいる第１超電導コイル１ａ、第２超電導コイル１ｂ、第３超電導コイル１ｃおよび第４超電導コイル１ｄを有している。複数の超電導コイル１は、図示しない巻枠に巻き付けられている。複数の超電導コイル１を構成する材料は、超電導線材である。なお、複数の超電導コイル１は、互いに同軸上に配置されていてもよい。また、複数の超電導コイル１は、上記軸の延在方向において互いに重なるように配置されていてもよい。第１超電導コイル１ａの外径は、例えば第２超電導コイル１ｂの外径より大きいである。第２超電導コイル１ｂの外径は、例えば第３超電導コイル１ｃの外径と等しい。第４超電導コイル１ｄの外径は、例えば第３超電導コイル１ｃの外径より大きいである。
　冷媒循環回路１０には、冷媒が充填されている。冷媒は、いわゆるサーモサイフォン効果に基づいて、冷媒循環回路１０内を循環する。冷媒は、例えば液体ヘリウムである。冷媒循環回路１０は、複数の冷却管路１１ａ～１１ｄ、上方管路１２、下方管路１３、および接続管路１４を含む。冷媒は、複数の冷却管路１１ａ～１１ｄ、上方管路１２、接続管路１４、および下方管路１３を順に循環する。冷媒循環回路１０を構成する各管路および第１貯留部１６ａを構成する材料は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびステンレス鋼（ＳＵＳ）から選択される少なくとも１つを含む。冷媒循環回路１０内部の圧力は、例えば大気圧または大気圧に近い圧力とされる。
　複数の冷却管路１１ａ～１１ｄは、複数の超電導コイル１ａ～１ｄと熱的に接触されている。複数の冷却管路１１ａ～１１ｄは、第１超電導コイル１ａと熱的に接触されている第１冷却管路１１ａ、第２超電導コイル１ｂと熱的に接触されている第２冷却管路１１ｂ、第３超電導コイル１ｃと熱的に接触されている第３冷却管路１１ｃ、第４超電導コイル１ｄと熱的に接触されている第４冷却管路１１ｄを有している。複数の冷却管路１１ａ～１１ｄの各々は、上下方向に冷媒が流れるための主管路と、主管路の途中に設けられて主管路の冷媒の液面が低下した場合にも内部に冷媒が残るように設けられた貯留部とを有している。第１冷却管路１１ａは、第１主管路１５ａと、第１主管路１５ａから分岐された第１貯留部１６ａとを有している。第２冷却管路１１ｂは、第２主管路１５ｂと、第２主管路１５ｂから分岐された第２貯留部１６ｂとを有している。第３冷却管路１１ｃは、第３主管路１５ｃと、第３主管路１５ｃから分岐された第３貯留部１６ｃとを有している。第４冷却管路１１ｄは、第４主管路１５ｄと、第４主管路１５ｄから分岐された第４貯留部１６ｄとを有している。
　第１冷却管路１１ａは、例えば第１主管路１５ａから分岐されており冷媒が貯留される下方貯留部１７ａをさらに有している。第２冷却管路１１ｂは、例えば第２主管路１５ｂから分岐されており冷媒が貯留される下方貯留部１７ｂをさらに有している。第３冷却管路１１ｃは、例えば第３主管路１５ｃから分岐されており冷媒が貯留される下方貯留部１７ｃをさらに有している。第４冷却管路１１ｄは、例えば第４主管路１５ｄから分岐されており冷媒が貯留される下方貯留部１７ｄをさらに有している。
　上方管路１２は、複数の冷却管路１１ａ～１１ｄの上方に配置されている。上方管路１２は、例えば液相の冷媒および気相の冷媒を貯留するタンクを有している。上方管路１２において気相の冷媒が貯留される部分には、冷却部２０が配置されている。下方管路１３は、複数の冷却管路１１ａ～１１ｄの下方に配置されている。下方管路１３は、例えば液相の冷媒を貯留するタンクを有している。下方管路１３の内部には、例えばクエンチが発生したときに超電導コイル１の性能低下または焼損を防止するための図示しない保護抵抗が配置されている。保護抵抗は、複数の超電導コイル１ａ～１ｄと並列に接続されている。
　接続管路１４は、上方管路１２と下方管路１３とを接続している。接続管路１４は、上方管路１２を介して複数の冷却管路１１ａ～１１ｄと接続されており、かつ下方管路１３を介して複数の冷却管路１１ａ～１１ｄと接続されている。
　冷却部２０は、気相の冷媒を液相の冷媒に凝縮させる。冷却部２０は、例えば上方管路１２において気相の冷媒が貯留される部分に配置され、気相の冷媒を凝縮させる低温ヘッド２１を有している。冷却部２０で凝縮した冷媒は各冷却管路１１ａ～１１ｄよりも接続管路１４の上部に優先的に流入するようにされている。
　超電導磁石装置１００は、冷媒循環回路１０および冷却部２０の他に、例えばヘリウムガスが循環する図示しない予備冷却回路をさらに備えていてもよい。予備冷却回路は、常温の超電導コイル１を臨界温度以下まで冷却させるときに使用される。予備冷却回路の一部は、例えば冷媒循環回路１０の一部を兼ねている。予備冷却回路は、例えば超電導コイル１の温度を予め定められた温度範囲内、例えば中心値－２０Ｋ以上中心値＋２０Ｋ以下、に保ちながら、３～５日をかけて超電導コイル１を臨界温度以下まで冷却する。
　超電導磁石装置１００において、各超電導コイル１ａ～１ｄおよび各冷却管路１１ａ～１１ｄの構成は、例えば互いに同等である。以下では、代表して第１超電導コイル１ａおよび第１冷却管路１１ａの構成について説明する。
　＜第１超電導コイルおよび第１冷却管路の構成＞
　第１冷却管路１１ａは、例えば第１超電導コイル１ａの外周面にロウ付けされている。なお、第１冷却管路１１ａは、第１超電導コイル１ａの内周面または上記巻枠の外周面にロウ付けされていてもよい。上述したいずれの場合にも、第１冷却管路１１ａおよび第１超電導コイル１ａの一方から他方に、直接または巻枠を介して、熱が伝達され得るため、第１冷却管路１１ａは第１超電導コイル１ａと熱的に接触されていると言える。
　図１～図４に示されるように、第１冷却管路１１ａは、相対的に上方に位置する上端部と、相対的に下方に位置する下端部とを有している。第１冷却管路１１ａの上端部は、上方管路１２に接続されている。第１冷却管路１１ａの下端部は、下方管路１３に接続されている。
　図１～図５に示されるように、第１冷却管路１１ａは、第１主管路１５ａと、第１主管路１５ａから分岐された第１貯留部１６ａとを有している。第１主管路１５ａは、上方管路１２と下方管路１３とを繋ぐ管路である。第１主管路１５ａは、任意の構成を有していればよいが、例えば上記周方向に沿って延在する第１管部３１ａおよび第２管部３２ａと、上記軸に沿って延在する第３管部３３ａとを有している。第２管部３２ａは、第１管部３１ａの下端よりも上方から下方に向けて延在している。第１貯留部１６ａは第１主管路１５ａの途中から下方に分岐し、第１超電導コイル１ａの外周面に沿って下端を有する管とされる。典型的には第１貯留部１６ａの下端は第１超電導コイル１ａの最下位置より上、従って下方管路１３よりも高い位置とされる。
　図１～図５に示されるように、第１管部３１ａおよび第２管部３２ａは、上記軸に対する中心角が１８０度未満の円弧状を成している。第１管部３１ａは、上方管路１２に接続されている。第１管部３１ａと第２管部３２ａとは、第３管部３３ａを介して接続されている。第１管部３１ａにおいて第３管部３３ａと接続されている部分は、第１管部３１ａの下端よりも上方に配置されている。第１管部３１ａにおいて第３管部３３ａと接続されている部分よりも下方に位置する部分が、第１貯留部１６ａを構成している。第１貯留部１６ａは、第１主管路１５ａからの分岐部、すなわち第１管部３１ａと第３管部３３ａとの接続部よりも下方に底部を有しており、該底部は第１管部３１ａの下端により構成されている。
　図１～図５に示されるように、第１主管路１５ａは、例えばＳ字状またはＺ字状に折り曲げられた管路として構成されており、第１貯留部１６ａはその屈曲部から分岐されている。なお、第１主管路１５ａは、上記構成に限定されるものではなく、たとえば一方向に沿って延びる直管として構成されていてもよい。この場合、第１貯留部１６ａは、たとえば第１主管路１５ａの途中から分岐して下方に曲がる管として構成されていてもよい。
　図１、図３～図５に示されるように、第１冷却管路１１ａは、例えば第１主管路１５ａから分岐された下方貯留部１７ａをさらに有している。第１貯留部１６ａおよび下方貯留部１７ａは、上記周方向に互いに間隔を隔てて配置されている。下方貯留部１７ａは、第１貯留部１６ａよりも下方に配置されている。
　第１主管路１５ａは、例えば上記周方向に沿って延在する第４管部３４ａと、上記軸に沿って延在する第５管部３５ａとをさらに有している。第４管部３４ａは、例えば第１管部３１ａと上記周方向に間隔を隔てて配置されている。第４管部３４ａは、下方管路１３に接続されている。第５管部３５ａは、例えば第３管部３３ａと上記周方向に間隔を隔てて配置されている。第２管部３２ａにおいて第５管部３５ａと接続されている部分は、第２管部３２ａの下端部よりも上方に配置されている。第２管部３２ａにおいて第５管部３５ａと接続されている部分よりも下方に位置する部分が、下方貯留部１７ａを構成している。
　図１～図４に示されるように、第２管部３２ａと第３管部３３ａとの接続部は、例えば第２管部３２ａの上端部よりも下方に配置されている。異なる観点から言えば、第２管部３２ａは、例えば第３管部３３ａとの接続部よりも上方に突出している突出部１８ａを有している。突出部１８ａの容積は、第１貯留部１６ａの容積未満である。第４管部３４ａと第５管部３５ａとの接続部は、例えば第４管部３４ａの上端部よりも下方に配置されている。異なる観点から言えば、第４管部３４ａは、例えば第５管部３５ａとの接続部よりも上方に突出している突出部を有している。
　上述のように、第１冷却管路１１ａは、その全体が第１超電導コイル１ａと熱的に接触している。すなわち、第１管部３１ａ、第２管部３２ａ、第３管部３３ａ、第４管部３４ａ、第５管部３５ａ、第１貯留部１６ａ、および下方貯留部１７ａは、第１超電導コイル１ａと熱的に接触している。
　図３に示されるように、冷媒循環回路１０には、超電導磁石装置１００が通常運転されているときに冷媒の液面Ｌ１が上方管路１２内に配置されるように、冷媒が充填されている。ここで、超電導磁石装置１００の通常運転時とは、超電導コイル１の全体が超電導状態にあり、超電導コイル１に局所的な常電動転移が生じていない運転時を指す。通常運転時では、冷媒循環回路１０において液面Ｌ１よりも下方に位置する領域には、液相の冷媒が満たされている。気相の冷媒は、冷媒循環回路１０において液面Ｌ１よりも上方に位置する領域のみを満たしている。通常運転時において、超電導磁石装置１００の外部から超電導コイル１への熱侵入が起こると、当該熱は冷媒を昇温させて蒸発させることにより消費される。冷却管路１１ａ～１１ｄ内において蒸発した気相の冷媒は、矢印Ａの方向に移動し、冷却管路１１ａ～１１ｄから排出されて上方管路１２に貯留される。上方管路１２に貯留された気相の冷媒は、冷却部２０の低温ヘッド２１によって冷却されて液相の冷媒に凝縮する。液相の冷媒は、接続管路１４内を矢印Ｂの方向に移動する。このようにして、冷媒循環回路１０では、いわゆるサーモサイフォン効果により、冷媒が還流する。
　超電導コイル１へ侵入する熱量が増えると、気相の冷媒量が増加するため、冷媒循環回路１０における冷媒の液面が下降する。特に、冷媒の蒸発に消費された熱量が冷却部２０の冷却能力を上回る場合には、冷媒の液面が図３に示される液面Ｌ１よりも下降する。また、超電導磁石を励磁または消磁するときにも、上記保護抵抗は通電されて過渡的に発熱する。この場合、冷媒循環回路１０において保護抵抗が配置された下方管路１３内の冷媒が保護抵抗からの熱により蒸発する。一般的に励磁または消磁時の保護抵抗の発熱量は冷却部２０の冷却能力を上回るため、冷媒の液面が図３に示される液面Ｌ１よりも下降する。このように、冷媒循環回路１０は、超電導コイル１への熱侵入または保護抵抗の発熱が生じたときに冷媒を相変化させることにより、超電導コイル１の温度を臨界温度以下（例えば６．０Ｋ以下）に維持する。
　超電導磁石装置１００では、図４に示される状態が実現され得る。図４に示される状態は、例えば複数の超電導コイル１において貯留部１６ａ～１６ｄに熱的に接している部分から離れた部分へ外部から熱が侵入し、かつ当該熱侵入量が図３に示される通常運転時よりも増大したときに、実現される。または、図４に示される状態は、上述のように保護抵抗が過渡的に発熱したときに、実現され得る。図４に示される状態では、冷媒の液面は、主管路１５ａ～１５ｄ内、貯留部１６ａ～１６ｄ内、および接続管路１４内に配置される。主管路１５ａ～１５ｄ内および接続管路１４内に配置される冷媒の液面Ｌ２は、貯留部１６ａ～１６ｄ内に配置される冷媒の液面Ｌ３よりも下方に配置される。この場合、貯留部１６ａ～１６ｄ内に貯留された液相の冷媒は、複数の超電導コイル１ａ～１ｄにおいて貯留部１６ａ～１６ｄと熱的に接触している部分を冷却し、場合によっては蒸発する。貯留部１６ａ～１６ｄ内で蒸発した気相の冷媒は、第１主管路１５ａ内または下方管路１３内で蒸発した気相の冷媒と同様に、上方管路１２において凝縮されて冷媒循環回路１０内を循環する。このように、図４において貯留部１６ａ～１６ｄ内に貯留された液相の冷媒も、冷媒循環回路１０による熱輸送に寄与する。
　＜作用効果＞
　超電導磁石装置１００は、上下方向と交差する方向に延びる軸を中心とする第１超電導コイルと、冷媒が循環する冷媒循環回路と、冷媒を冷却する冷却部とを備える。冷媒循環回路１０は、第１超電導コイル１ａと熱的に接触された第１冷却管路１１ａと、第１冷却管路１１ａよりも上方に配置されている上方管路１２と、第１冷却管路１１ａよりも下方に配置されている下方管路１３と、上方管路１２と下方管路１３とを接続する接続管路１４とを含む。冷媒は第１冷却管路１１ａ、上方管路１２、接続管路１４、および下方管路１３を順に循環する。
　冷却部２０は上方管路１２内の冷媒を冷却するように設けられている。第１冷却管路１１ａは、上方管路１２と下方管路１３とを接続している第１主管路１５ａと、第１主管路１５ａから分岐されており冷媒が貯留される第１貯留部１６ａとを有している。
　超電導磁石装置１００は、図４に示される状態を採ることができる。冷媒循環回路１０は、図４に示されるような気相の冷媒量が比較的多い状態においても、第１超電導コイル１ａにおいて冷媒の液面Ｌ２よりも上方に位置する部分に浸入した熱を第１貯留部１６ａに貯留された液相の冷媒によって速やかに除去できる。つまり、超電導磁石装置１００は、第１貯留部１６ａが設けられていない従来の超電導磁石装置と比べて、液相冷媒の不足に伴うドライアウトの発生が抑制されており、クエンチの発生をより効果的に防ぐことができる。
　また、第１貯留部１６ａが設けられていない従来の超電導磁石装置においてクエンチの発生を防ぐには、気相の冷媒量が比較的多い状態においても冷媒の液面が冷却管路内の比較的高い位置に保たれるように、冷媒循環回路に充填される冷媒量を増やす必要がある。これに対し、超電導磁石装置１００では、第１主管路１５ａ内の冷媒の液面Ｌ２よりも上方に第１貯留部１６ａ内の冷媒の液面Ｌ３が配置された図４に示された状態が実現され得る。そのため、超電導磁石装置１００は、第１貯留部１６ａが設けられていない従来の超電導磁石装置と比べて、冷媒量を削減しながらも、クエンチの発生を効果的に防ぐことができる。
　さらに、超電導磁石装置１００では、第２超電導コイル１ｂ、第３超電導コイル１ｃおよび第４超電導コイル１ｄが第１超電導コイル１ａと同様の構成を備えており、第２冷却管路１１ｂ、第３冷却管路１１ｃおよび第４冷却管路１１ｄが第１冷却管路１１ａと同様の構成を備えている。そのため、超電導磁石装置１００は、第１貯留部１６ａ、第２貯留部１６ｂ、第３貯留部１６ｃおよび第４貯留部１６ｄが設けられていることにより、これらが設けられていない従来の超電導磁石装置と比べて、クエンチの発生をより効果的に防ぐことができる。
　さらに、第１冷却管路１１ａは、第１貯留部１６ａよりも下方において第１主管路１５ａから分岐されており冷媒が貯留される下方貯留部１７ａをさらに有している。第１貯留部１６ａおよび下方貯留部１７ａは、上記周方向に間隔を隔てて配置されている。第２冷却管路１１ｂは、第２貯留部１６ｂよりも下方において第２主管路１５ｂから分岐されており冷媒が貯留される下方貯留部１７ｂをさらに有している。第３冷却管路１１ｃは、第３貯留部１６ｃよりも下方において第３主管路１５ｃから分岐されており冷媒が貯留される下方貯留部１７ｃをさらに有している。第４冷却管路１１ｄは、第４貯留部１６ｄよりも下方において第４主管路１５ｄから分岐されており冷媒が貯留される下方貯留部１７ｄをさらに有している。そのようにすれば、例えば主管路１５ａ内の冷媒の液面が下方貯留部１７ａよりも下方に配置された状態であって、かつ第１貯留部１６ａおよび下方貯留部１７ａ内に液相の冷媒が貯留された状態が実現され得る。そのため、超電導磁石装置１００は、貯留部１６ａ～１６ｄおよび下方貯留部１７ａ～１７ｄが設けられていない従来の超電導磁石装置と比べて、冷媒量を削減しながらも、クエンチの発生を効果的に防ぐことができる。
　また、複数の冷却管路１１ａ～１１ｄは、突出部１８ａ～１８ｄを有している。このような冷却管路は、複数の管部を溶接等により接続することで、比較的容易に形成され得る。また、このような冷却管路は、直線状の管路が折り曲げられることにより形成される場合と比べて、熱応力によって破断等が生じるリスクが低い。なお、図６に示されるように、複数の冷却管路１１ａ～１１ｄは、図３に示される突出部１８ａ～１８ｄを有していなくてもよい。
　実施の形態２．
　図７および図８に示されるように、実施の形態２に係る超電導磁石装置１０１は、実施の形態１に係る超電導磁石装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、冷媒循環回路１０が、第１冷却管路１１ａの第１貯留部１６ａと第２冷却管路１１ｂの第２貯留部１６ｂとを連通させる第１連通管路としての連通管路４０をさらに含む点で異なる。
　冷媒循環回路１０は、例えば第３冷却管路１１ｃの第３貯留部１６ｃと第４冷却管路１１ｄの第４貯留部１６ｄとを連通させる第１連通管路としての連通管路４１をさらに含む。
　連通管路４０は、例えば第１貯留部１６ａの下端部と第２貯留部１６ｂの下端部とを連通させる。連通管路４１は、例えば第３貯留部１６ｃの下端部と第４貯留部１６ｄの下端部とを連通させる。連通管路４０および連通管路４１は、例えば水平方向に対して傾斜する方向に沿って延在している。連通管路４０と第１貯留部１６ａとの接続部の下端は、例えば連通管路４０と第２貯留部１６ｂとの接続部の下端と上端との間に配置されている。第２貯留部１６ｂは、例えば第１貯留部１６ａよりも下方に配置されている。連通管路４０は、例えば第１主管路１５ａおよび第１貯留部１６ａよりも第１超電導コイル１ａから離れて配置されている。連通管路４１は、例えば第３主管路１５ｃおよび第３貯留部１６ｃよりも第３超電導コイル１ｃから離れて配置されている。連通管路４１と第４貯留部１６ｄとの接続部の下端は、例えば連通管路４１と第３貯留部１６ｃとの接続部の下端と上端との間に配置されている。
　超電導磁石装置１０１は、超電導磁石装置１００と基本的に同様の構成を備えているため、超電導磁石装置１００と同様の効果を奏することができる。
　さらに超電導磁石装置１０１では、例えば第１超電導コイル１ａに第２超電導コイル１ｂよりも多くの熱量が侵入して第１貯留部１６ａ内に貯留された液相の冷媒の全てが蒸発した場合に、第２貯留部１６ｂ内に貯留された液相の冷媒の一部が連通管路４０を通って第１貯留部１６ａ内に供給される。連通管路４０を介した液相冷媒の移動は、重力を受けて行われる。そのため、超電導磁石装置１０１では、超電導磁石装置１００と比べて、複数の超電導コイル１ａ～１ｄ間で熱侵入量にばらつきが生じる場合にもクエンチの発生がより効果的に防止される。
　図８に示されるように、第２貯留部１６ｂが第１貯留部１６ａよりも下方に配置されている場合には、第２貯留部１６ｂには第１貯留部１６ａよりも多量の液相冷媒が貯留され得る。そのため、例えば第２超電導コイル１ｂが第１超電導コイル１ａと比べて外部からの熱侵入を受けやすい場合、第２超電導コイル１ｂにおいてクエンチが発生することを効果的に防止することができる。
　なお、連通管路４０および連通管路４１は、水平方向に沿って延在していてもよい。
　実施の形態３．
　図９および図１０に示されるように、実施の形態３に係る超電導磁石装置１０２は、実施の形態１に係る超電導磁石装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、冷媒循環回路１０が、第１貯留部１６ａ、第２貯留部１６ｂ、第３貯留部１６ｃおよび第４貯留部１６ｄを互いに連通させる第１連通管路としての連通管路４２をさらに含む点で異なる。
　連通管路４２は、第１冷却管路１１ａの第１貯留部１６ａ、第２冷却管路１１ｂの第２貯留部１６ｂ、第３冷却管路１１ｃの第３貯留部１６ｃ、および第４冷却管路１１ｄの第４貯留部１６ｄを連通させている。連通管路４２において、第１貯留部１６ａと第２貯留部１６ｂとを連通させている部分と、第３貯留部１６ｃと第４貯留部１６ｄとを連通させている部分とは、例えば水平方向に対して傾斜する方向に沿って延在している。連通管路４２において、第２貯留部１６ｂと第３貯留部１６ｃとを連通させている部分は、例えば水平方向に沿って延在している。連通管路４２と第１貯留部１６ａとの接続部の下端は、例えば連通管路４２と第２貯留部１６ｂとの接続部の下端と上端との間に配置されている。連通管路４２と第４貯留部１６ｄとの接続部の下端は、例えば連通管路４２と第３貯留部１６ｃとの接続部の下端と上端との間に配置されている。
　連通管路４２は、例えば第１主管路１５ａ、第２主管路１５ｂ、第３主管路１５ｃ、第１貯留部１６ａ、第２貯留部１６ｂおよび第３貯留部１６ｃよりも、第１超電導コイル１ａ、第２超電導コイル１ｂおよび第３超電導コイル１ｃから離れて配置されている。
　超電導磁石装置１０２は、超電導磁石装置１００と基本的に同様の構成を備えているため、超電導磁石装置１００と同様の効果を奏することができる。
　さらに超電導磁石装置１０２では、例えば第１超電導コイル１ａに他の超電導コイル１ｂ～１ｄよりも多くの熱量が侵入して第１貯留部１６ａ内に貯留された液相の冷媒の全てが蒸発した場合に、第２貯留部１６ｂ、第３貯留部１６ｃおよび第４貯留部１６ｄ内に貯留された液相の冷媒の一部が連通管路４２を通って第１貯留部１６ａ内に供給される。連通管路４２を介した液相冷媒の移動は、重力を受けて行われる。そのため、超電導磁石装置１０２では、超電導磁石装置１００と比べて、複数の超電導コイル１ａ～１ｄ間で熱侵入量にばらつきが生じる場合にもクエンチの発生がより効果的に防止される。
　図１０に示されるように、第２貯留部１６ｂおよび第３貯留部１６ｃが第１貯留部１６ａおよび第４貯留部１６ｄよりも下方に配置されている場合には、第２貯留部１６ｂおよび第３貯留部１６ｃには第１貯留部１６ａおよび第４貯留部１６ｄよりも多量の液相冷媒が貯留され得る。そのため、例えば第２超電導コイル１ｂおよび第３超電導コイル１ｃが第１超電導コイル１ａおよび第４超電導コイル１ｄと比べて外部からの熱侵入を受けやすい場合、第２超電導コイル１ｂおよび第３超電導コイル１ｃにおいてクエンチが発生することを効果的に防止することができる。
　実施の形態４．
　図１１および図１２に示されるように、実施の形態４に係る超電導磁石装置１０３は、実施の形態１に係る超電導磁石装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、冷媒循環回路１０が第１冷却管路１１ａと第４冷却管路１１ｄとを連通させる第２連通管路としての連通管路４３をさらに含み、第２貯留部１６ｂおよび第３貯留部１６ｃが連通管路４３により構成されている点で異なる。
　連通管路４３は、第１冷却管路１１ａおよび第４冷却管路１１ｄの各々から分岐されている。連通管路４３は、第１冷却管路１１ａおよび第４冷却管路１１ｄの各々に接続されている両端部よりも下方に突出するように折り曲げられた中央部を有している。連通管路４３の内径は、第１冷却管路１１ａおよび第４冷却管路１１ｄの内径よりも大きい。
　具体的には、連通管路４３は、例えば第１冷却管路１１ａに接続されておりかつ上記軸方向に沿って延びる第１部４３ａと、第４冷却管路１１ｄに接続されておりかつ上記軸方向に沿って延びる第２部４３ｂと、第１部４３ａと第２部４３ｂとの間を接続しておりかつ第１部４３ａおよび第２部４３ｂよりも下方に突出するように設けられている第３部４３ｃとを有している。
　第１部４３ａは、第１超電導コイル１ａと熱的に接触している部分と、第２超電導コイル１ｂと熱的に接触している部分とを有している。第２部４３ｂは、第４超電導コイル１ｄと熱的に接触している部分と、第３超電導コイル１ｃと熱的に接触している部分とを有している。第３部４３ｃは、第２超電導コイル１ｂと熱的に接触している部分と、第３超電導コイル１ｃと熱的に接触している部分とを有している。
　上記連通管路４３は、第１冷却管路１１ａおよび第４冷却管路１１ｄの少なくともいずれかの冷媒の液面が連通管路４３との接続部よりも低下した場合、その内部に冷媒が残るように設けられている。つまり、連通管路４３のうち第２超電導コイル１ｂと熱的に接触している部分は第２貯留部１６ｂとして作用する。連通管路４３のうち第３超電導コイル１ｃと熱的に接触している部分は第３貯留部１６ｃとして作用する。
　超電導磁石装置１０３は、超電導磁石装置１００と基本的に同様の構成を備えているため、超電導磁石装置１００と同様の効果を奏することができる。
　さらに超電導磁石装置１０３では、例えば第１超電導コイル１ａに他の超電導コイル１ｂ～１ｄよりも多くの熱量が侵入して第１冷却管路１１ａ内に貯留された液相の冷媒の全てが蒸発した場合に、連通管路４３内に貯留された液相の冷媒の一部が連通管路４３を通って第１冷却管路１１ａ内に供給される。連通管路４３を介した液相冷媒の移動は、重力を受けて行われる。そのため、超電導磁石装置１０３では、超電導磁石装置１００と比べて、複数の超電導コイル１ａ～１ｄ間で熱侵入量にばらつきが生じる場合にもクエンチの発生がより効果的に防止される。
　図１２に示されるように、連通管路４３には第１冷却管路１１ａおよび第４冷却管路１１ｄよりも多量の液相冷媒が貯留され得る。そのため、例えば第２超電導コイル１ｂおよび第３超電導コイル１ｃが第１超電導コイル１ａおよび第４超電導コイル１ｄと比べて外部からの熱侵入を受けやすい場合にも、第２超電導コイル１ｂおよび第３超電導コイル１ｃにおいてクエンチが発生することを効果的に防止することができる。
　また、連通管路４３の内径は第１冷却管路１１ａおよび第４冷却管路１１ｄの内径よりも大きい。そのため、超電導磁石装置１０３では、冷媒量を削減する観点から連通管路４３の内径が第１冷却管路１１ａおよび第４冷却管路１１ｄの内径と同等とされている場合と比べて、連通管路４３を流れる冷媒の圧力損失が低減されている。特に、冷媒の流通方向の反転によって生じる冷媒の圧力損失は、管路の内径が小さいほど顕著に大きくなる。連通管路４３における冷媒の流通方向は、超電導磁石装置１０３の運転状態によって、上向きまたは下向きに反転する。そのため、第１冷却管路１１ａおよび第４冷却管路１１ｄよりも拡径された連通管路４３を備える超電導磁石装置１０３では、冷媒の流通方向の反転に伴う圧力損失の増大が効果的に抑制されている。
　なお、図１１および図１２に示される超電導磁石装置１０３は、第２冷却管路１１ｂおよび第３冷却管路１１ｃ、ならびに第１貯留部１６ａおよび第４貯留部１６ｄを備えていないが、これに限られるものではない。実施の形態４に係る超電導磁石装置１０３は、実施の形態１～３に係る超電導磁石装置１００～１０２のいずれかと同様の構成を備える複数の冷却管路１１ａ～１１ｄおよび複数の貯留部１６ａ～１６ｄをさらに備えていてもよい。
　実施の形態５．
　図１３および図１４に示されるように、実施の形態５に係る超電導磁石装置１０４は、実施の形態１に係る超電導磁石装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、各貯留部１６ａ～１６ｄが各主管路１５ａ～１５ｄが折り曲げられてなる折れ曲がり管部により構成されている点で異なる。
　第１主管路１５ａは、下方に突出するように折り曲げられている第１折れ曲がり管部１５ａａと、第１折れ曲がり管部１５ａａと下方管路との間に接続されており、かつ第１折れ曲がり管部１５ａａよりも上方に突出するように折り曲げられている第２折れ曲がり管部１５ａｂとを有している。言い換えると、第１主管路１５ａの一部は、Ｓ字状またはＺ字状に折り曲げられて第１折れ曲がり管部１５ａａおよび第２折れ曲がり管部１５ａｂを成している。
　第１折れ曲がり管部１５ａａおよび第２折れ曲がり管部１５ａｂは、例えば第１超電導コイル１ａの外周面に沿って折り曲げられている。つまり、第１折れ曲がり管部１５ａａおよび第２折れ曲がり管部１５ａｂは、その全体が第１超電導コイル１ａと熱的に接触している。なお、第１折れ曲がり管部１５ａａおよび第２折れ曲がり管部１５ａｂは、例えば第１超電導コイル１ａの内周面または上記巻枠の外周面に沿って折り曲げられていてもよい。
　上記第１折れ曲がり管部１５ａａは、第１主管路１５ａの冷媒の液面が第２折れ曲がり管部１５ａｂよりも低下した場合、その内部に冷媒が残るように設けられている。つまり、第１折れ曲がり管部１５ａａは第１貯留部１６ａとして作用する。
　超電導磁石装置１０４は、超電導磁石装置１００と基本的に同様の構成を備えているため、超電導磁石装置１００と同様の効果を奏することができる。
　なお、図１３および図１４に示される超電導磁石装置１０４は、実施の形態１に係る超電導磁石装置１００と同様の構成を備える下方貯留部１７ａ～１７ｄを備えているが、これに限られるものではない。下方貯留部１７ａ～１７ｄは、貯留部１６ａ～１６ｄと同様に、各主管路１５ａ～１５ｄが折り曲げられてなる折れ曲がり管部により構成されていてもよい。
　以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、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を含むことが意図される。
　１，１ａ，１ｂ，１ｄ　超電導コイル、１０　冷媒循環回路、１１ａ　第１冷却管路，１１ｂ　第２冷却管路，１１ｃ　第３冷却管路，１１ｄ　第４冷却管路、１２　上方管路、１３　下方管路、１４　接続管路、１５ａ　第１主管路、１５ａａ　第１折れ曲がり管部、１５ａｂ　第２折れ曲がり管部、１５ｂ　第２主管路，１５ｃ　第３主管路，１５ｄ　第４主管路、１６ａ　第１貯留部，１６ｂ　第２貯留部，１６ｃ　第３貯留部，１６ｄ　第４貯留部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ　下方貯留部、１８ａ，１８ｄ，１９ａ　突出部、２０　冷却部、２１　低温ヘッド、３１ａ　第１管部、３２ａ　第２管部、３３ａ　第３管部、３４ａ　第４管部、３５ａ　第５管部、４０，４１，４２，４３　連通管路、１００，１０１，１０２　超電導磁石装置。

Claims (10)

  1. 　上下方向と交差する方向に延びる軸を中心とする超電導コイルと、冷媒が循環する冷媒循環回路と、冷媒を冷却する冷却部とを備える超電導磁石装置であって、
    　前記冷媒循環回路は、前記超電導コイルと熱的に接触された冷却管路と、前記冷却管路に接続されており前記冷却管路よりも上方に配置されている上方管路と、前記冷却管路に接続されており前記冷却管路よりも下方に配置されている下方管路と、前記上方管路と前記下方管路とを接続する接続管路とを含み、
    　冷媒は前記冷却管路、前記上方管路、前記接続管路、および前記下方管路を順に循環し、
    　前記冷却部は前記上方管路内の冷媒を冷却するように設けられており、
    　前記冷却管路は、冷媒が貯留される貯留部を有している、超電導磁石装置。
  2. 　前記冷却管路は、前記上方管路と前記下方管路とを接続している主管路をさらに有し、
    　前記貯留部は、前記主管路から分岐されている、請求項１に記載の超電導磁石装置。
  3. 　前記超電導コイルは、前記軸を中心とする第１超電導コイルおよび第２超電導コイルを含み、
    　前記冷却管路は、
    　前記第１超電導コイルと熱的に接触されている第１冷却管路と、
    　前記第２超電導コイルと熱的に接触されており、かつ前記上方管路および前記下方管路に対して前記第１冷却管路と並列に接続されている第２冷却管路とを有し、
    　前記第１冷却管路は、前記貯留部としての第１貯留部を有しており、
    　前記第２冷却管路は、前記貯留部としての第２貯留部を有しており、
    　前記第１貯留部は前記第１超電導コイルと熱的に接触されており、
    　前記第２貯留部は前記第２超電導コイルと熱的に接触されている、請求項２に記載の超電導磁石装置。
  4. 　前記冷媒循環回路は、前記第１貯留部と前記第２貯留部とを連通させる第１連通管路をさらに含む、請求項３に記載の超電導磁石装置。
  5. 　前記主管路は、前記軸を中心とする周方向に沿って延在する第１管部および第２管部と、前記第１管部と前記第２管部とを接続しており、前記軸に沿って延在する第３管部とを有し、
    　前記第２管部は、前記第１管部の下端よりも上方から下方に向けて延在しており、
    　前記第１管部と前記第３管部との接続部は、前記第１管部の前記下端よりも上方に配置されており、
    　前記貯留部は、前記第１管部において前記接続部よりも下方に位置する部分により構成されている、請求項２～４のいずれか１項に記載の超電導磁石装置。
  6. 　前記第２管部と前記第３管部との接続部は、前記第２管部の上端よりも下方に配置されている、請求項５に記載の超電導磁石装置。
  7. 　前記冷却管路は、前記上方管路および前記下方管路に対して互いに並列に接続されている複数の冷却管路を有し、
    　前記冷媒循環回路は、前記複数の冷却管路間を連通させる第２連通管路をさらに含み、
    　前記貯留部は、前記第２連通管路により構成されている、請求項２に記載の超電導磁石装置。
  8. 　前記超電導コイルは、前記軸を中心とする第１超電導コイルおよび第２超電導コイルを含み、
    　前記複数の冷却管路は、前記第１超電導コイルと熱的に接触された第１冷却管路を有し、
    　前記貯留部は、前記第２超電導コイルと熱的に接触している、請求項７に記載の超電導磁石装置。
  9. 　前記冷却管路は、前記上方管路と前記下方管路とを接続している主管路を有し、
    　前記主管路は、
    　下方に突出するように折り曲げられている第１折れ曲がり管部と、
    　前記第１折れ曲がり管部と前記下方管路との間に接続されており、かつ前記第１折れ曲がり管部よりも上方に突出するように折り曲げられている第２折れ曲がり管部とを有し、
    　前記貯留部は、前記第１折れ曲がり管部により構成されている、請求項１に記載の超電導磁石装置。
  10. 　前記冷却管路は、前記貯留部よりも下方において冷媒が貯留される下方貯留部をさらに有している、請求項１～９のいずれか１項に記載の超電導磁石装置。
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