JP2000156316A - 超電導磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱式永久電流動作スイッチを動作させるため
に必要なクライオスタットを貫通する通電用リード線の
数を減少させることが可能な超電導磁石装置を提供す
る。そして、通電用リード線の数を減少させると共に、
これら通電用リード線を通すクライオスタットの開口部
を小さくすることにより、寒剤の蒸発量を低くすること
が可能な超電導磁石装置を提供する。 【解決手段】 超電導主コイルと、この超電導主コイル
の発生する磁場分布を均一化するための超電導シムコイ
ルと、これらコイル用熱式永久電流動作スイッチとをク
ライオスタット内に設けると共に、前記コイル用熱式永
久電流動作スイッチのヒータ線を加熱するヒータ用電源
を前記クライオスタット外に設けてなる超電導磁石装置
において、前記コイル用熱式永久電流動作スイッチのそ
れぞれのヒータ線との切り替えを行う切替スイッチを前
記クライオスタット内に設けると共に、この切替スイッ
チと前記ヒータ用電源との間に通電用リード線を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導主コイルと
この超電導主コイルの発生する磁場を補正するための超
電導シムコイルと、これらコイル用の熱式永久電流動作
スイッチとを備えた超電導磁石装置に関するものであ
り、特に、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）あるいはＮ
ＭＲ（核磁気共鳴）装置の励磁手段に用いて最適な超電
導磁石装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＭＲＩあるいはＮＭＲ装置の励
磁手段に用いる超電導磁石装置は、磁場中心に配置され
る被測定試料の空間領域の磁場均一性が１０^-6〜１０^-9
と極めて高いことが要求されている。したがって、磁場
の高均一化を実現するために、超電導磁石装置の設計で
は超電導主コイルの形状や電流や電流密度に工夫が施さ
れている。しかし、実際に超電導磁石装置を製作する場
合には、超電導主コイルの製作精度や超電導磁石装置近
傍に配置された強磁性体により、所定の空間の磁場分布
が乱され、所望の均一度が得られない。

【０００３】このため、超電導主コイルが発生する主磁
場の誤差磁場成分を補正する方法として、超電導シムコ
イルが用いられている。この超電導シムコイルは超電導
主コイルが発生する軸方向（Ｚ方向）磁場のＸ，Ｙ，Ｚ
方向の微分係数の磁場を補償するコイルである。そし
て、複数個の超電導シムコイルに流す電流を独立に制御
することにより、超電導主コイルが発生するＺ方向磁場
の微分係数の磁場をほぼゼロにしての極めて均一な磁場
を得るものである。

【０００４】一例として、超電導シムコイルは、超電導
主コイルによるＺ方向磁場の１次磁場成分ｚ，ｘ，ｙ，
２次磁場成分ｚ２，ｚｘ，ｚｙ，ｘｙ，ｘ２−ｙ２を補
償するために、超電導線を巻回した合計８個の超電導シ
ムコイルがクライオスタット内（超低温領域）に配設さ
れている。そして、これら超電導主コイルおよび超電導
シムコイルの永久電流動作を実現するために、熱式永久
電流動作スイッチがクライオスタット内に設けられてい
る。

【０００５】この従来の超電導磁石装置には、図２の図
ａに示されるように、寒剤（通常、液体ヘリウム）が満
たされたクライオスタット１３内に超電導主コイル１が
設けられ、この超電導主コイル１の周りに超電導シムコ
イル２が設けられている。これら超電導主コイル１およ
び超電導シムコイル２は、それぞれ図示しない熱式永久
電流動作スイッチを備えている。さらに、クライオスタ
ット１３には、超電導主コイルおよび超電導シムコイル
の励磁用リード線の開口部１５と熱式永久電流動作スイ
ッチのヒータ線を加熱するための通電用リード線の開口
部１４が設けられている。そして、超電導シムコイルに
備えられた熱式永久電流動作スイッチを作動させて超電
導シムコイルの励磁電流を調整することにより、磁場中
心に配置される被測定試料２０の空間領域の磁場の均一
性が図られている。

【０００６】従来の超電導磁石装置の電気的回路を、図
７により説明する。超電導主コイル１はクライオスタッ
ト１３の外部に設けられた励磁用電源１１ａと励磁用リ
ード線１０ａにより接続されている。そして、超電導主
コイル用の熱式永久電流動作スイッチ３が超電導主コイ
ル１と並列に励磁用リード線１０ａと接続されている。
一方、超電導シムコイル２ａ、２ｂ、・・・はクライオ
スタット１３の外部に設けられた励磁用電源１１ｂと励
磁用リード線１０ｂにより接続されている。そして、こ
れら超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチ４
ａ、４ｂ、・・・がそれぞれ超電導シムコイル２ａ、２
ｂ、・・・と並列に励磁用リード線１０ｂと接続される
と共に、それぞれの超電導シムコイル２ａ、２ｂ、・・
・とそれぞれの超電導シムコイル用の熱式永久電流動作
スイッチ４ａ、４ｂ、・・・とがそれぞれ閉ループを構
成するように接続されている。

【０００７】そして、超電導主コイル用の熱式永久電流
動作スイッチ３および超電導シムコイル用の熱式永久電
流動作スイッチ４ａ、４ｂ、・・・には、それぞれ、ヒ
ータ線８、９ａ、９ｂ、・・・が備えられている。これ
ら熱式永久電流動作スイッチ３、４ａ、４ｂ、・・・の
オン、オフ動作はこれら熱式永久電流動作スイッチのヒ
ータ線８、９ａ、９ｂ、・・・へのヒータ電流の遮断、
通電の操作により行う。熱式永久電流動作スイッチのオ
ン状態（超電導状態）はヒータ電流が遮断された状態で
あり、超電導コイルとこのコイルに設けられた熱式永久
電流動作スイッチにより構成される閉ループを永久電流
が流れている状態となる。一方、熱式永久電流動作スイ
ッチのオフ状態（常電導状態）はヒータ電流が通電され
た状態であり、熱式永久電流動作スイッチの超電導線２
１は加熱され電気抵抗を生じ、前記閉ループに永久電流
が流れなくなる。

【０００８】超電導主コイルが発生する主磁場の誤差磁
場成分を補正するために、制御対象の超電導シムコイル
の熱式永久電流動作スイッチをオフ状態（常電導状態）
にして超電導シムコイルに所定の励磁電流を流し、次
に、オン状態（超電導状態）にして、この超電導シムコ
イルとこのコイルに設けられた熱式永久電流動作スイッ
チにより構成される閉ループに所定の永久電流を流すも
のである。このようにして、超電導シムコイルを励磁す
る永久電流値を制御して、超電導シムコイルにより、超
電導主コイルの発生する磁場分布を均一化するものであ
る。

【０００９】熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電
気的回路は、図８に示すように、ヒータ線８、９ａ、９
ｂ、・・・は外部に設けられたヒータ用電源から通電用
リード線６と接続されている。従来の超電導シムコイル
が８個用いられる場合、Ａの通電用リード線６がヒータ
電源１２から超電導主コイルおよび超電導シムコイルの
ヒータ線８、９ａ、９ｂ、・・・へヒータ電流を供給す
る共有する通電用リード線となる。そして、他の通電用
リード線６は超電導主コイル用の熱式永久電流動作スイ
ッチ用に１本（Ｂの通電用リード線６）、超電導シムコ
イル用の熱式永久電流動作スイッチ用に８本（Ｃ〜Ｊの
通電用リード線６）の合計１０本となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一方、ＭＲＩあるいは
ＮＭＲ装置においては、クライオスタットからの寒剤の
蒸発量をできるだけ低く抑えることが要求されている。
特に、寒剤に高価な液体ヘリウムが使用されている場合
が多く、この要求が高いものとなっている。しかしなが
ら、上述の方法では、室温領域とクライオスタット内
（極低温領域）とを繋ぐ、すなわち、クライオスタット
を貫通する多数の通電用リード線が存在するため、通電
用リード線を通すためのクライオスタットの開口部を大
きくする必要がある。このため、これら通電用リード線
による直接的な熱伝導や大きな開口部からの熱侵入によ
り、ある程度の寒剤の蒸発量はさけることができない問
題がある。

【００１１】本発明は、前述した問題を解決するもので
あり、第１の目的は熱式永久電流動作スイッチを動作さ
せるために必要なクライオスタットを貫通する通電用リ
ード線の数を減少させることが可能な超電導磁石装置を
提供することである。そして、第２の目的は、通電用リ
ード線の数を減少させると共に、これら通電用リード線
を通すクライオスタットの開口部を小さくすることによ
り、寒剤の蒸発量を低くすることが可能な超電導磁石装
置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の第１発明（請求項１から３に記載の発
明）は、超電導主コイルと、この超電導主コイルの発生
する磁場分布を均一化するための１又は２以上の超電導
シムコイルと、これらコイル用の熱式永久電流動作スイ
ッチとをクライオスタット内に設けると共に、前記コイ
ル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線を加熱する
ヒータ用電源を前記クライオスタット外に設けてなる超
電導磁石装置において、前記コイル用の熱式永久電流動
作スイッチのそれぞれヒータ線との切り替えを行う切替
スイッチを前記クライオスタット内に設けると共に、こ
の切替スイッチと前記ヒータ用電源との間に通電用リー
ド線を設けてなることを特徴とするものである。コイル
用の熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線と
の切り替えを行う切替スイッチを前記クライオスタット
内に設けることにより、クライオスタット内の切替スイ
ッチにより複数個の熱式永久電流動作スイッチが動作可
能となり、そして、前記切替スイッチとクライオスタッ
ト外のヒータ用電源とを繋ぐ通電用リード線が実質的に
２本にすることができる。この結果、通電用リード線用
の開口部を小さくできるので、寒剤の蒸発量を低減でき
る。

【００１３】このとき、切替スイッチの駆動用に着脱可
能な着脱棒を用いることにより、前記熱式永久電流動作
スイッチのオン状態（超電導状態）では切替スイッチか
ら切り離すこととなり、駆動用着脱棒による直接的な熱
伝導を防止できるので好ましい。さらに、駆動用着脱棒
が前記通電用リード線を兼ねることにより、この駆動用
着脱棒用の開口部をより小さくできるので好ましい。

【００１４】本発明の第２発明（請求項４から５に記載
の発明）は、超電導主コイルと、この超電導主コイルの
発生する磁場分布を均一化するための１又は２以上の超
電導シムコイルと、これらコイル用の熱式永久電流動作
スイッチとをクライオスタット内に設けると共に、前記
コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線を加熱
するヒータ用電源を前記クライオスタット外に設けてな
る超電導磁石装置において、前記コイル用の熱式永久電
流動作スイッチのヒータ線のそれぞれにダイオードを直
列に接続すると共に、これらダイオードを接続した永久
電流スイッチのそれぞれ２つをダイオードの極性が互い
に逆になるように並列に接続した１対の熱式永久電流動
作スイッチ組（以下、「熱式永久電流動作スイッチ組」
という。）を設けてなることを特徴とするものである。
コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線のそれ
ぞれにダイオードを直列に接続すると共に、これらダイ
オードを接続した永久電流スイッチのそれぞれ２つをダ
イオードの極性が互いに逆になるように並列に接続した
１対の熱式永久電流動作スイッチ組を設けることによ
り、２個の熱式永久電流動作スイッチと外部のヒータ用
電源とを繋ぐ通電用リード線を実質的に２本とすること
ができる。この結果、通電用リード線用の開口部を小さ
くできるので、寒剤の蒸発量を低減できる。このとき、
２個の熱式永久電流動作スイッチの制御は、ヒータ用電
源から熱式永久電流動作スイッチのヒータ線へ直流電流
を送り、この直流電流の極性を切り換えることにより、
２個の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線に電流を選
択的に流すことができる。

【００１５】さらに、熱式永久電流動作スイッチ組を２
組以上直列に接続すると共に、これら直列に接続された
熱式永久電流動作スイッチ組の両端およびこれら各熱式
永久電流動作スイッチ組の間から前記ヒータ用電源と接
続する通電用リード線を設けてなることが好ましい。こ
の結果、直列に接続された隣同士の熱式永久電流動作ス
イッチ組のヒータ用電源と接続する通電用リード線を共
通化でき、通電用リード線の数を減少できる。

【００１６】さらにまた、熱式永久電流動作スイッチ組
が３組以上設けた場合において、前述の熱式永久電流動
作スイッチ組を２組以上直列に接続された熱式永久電流
動作スイッチ組の内のいずれか連続した２組又は／およ
び３組以上の熱式永久電流動作スイッチ組の１つ又は２
つ以上に、新たに、熱式永久電流動作スイッチ組を並列
に接続することが好ましい。この結果、熱式永久電流動
作スイッチと外部のヒータ用電源とを繋ぐｎ本の通電用
リード線で最大ｎ×（ｎ−１）個の熱式永久電流動作ス
イッチを動作させることが可能となり、多数の熱式永久
電流動作スイッチを用いても、使用する通電用リード線
の数を著しく少なくできる。この結果、通電用リード線
用の開口部を小さくできるので、寒剤の蒸発量を低減で
きる。なお、ｎ本の通電用リード線で最大ｎ×（ｎ−
１）個の熱式永久電流動作スイッチを動作させる手段に
ついては、発明の実施の形態の第３の実施の形態で詳し
く説明する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図示例と
ともに説明する。本発明の実施の形態に用いた超電導磁
石は、従来例で説明した図２の図ａに示される超電導磁
石装置であり、寒剤として液体ヘリウムを用い、超電導
主コイルによるＺ方向磁場の１次磁場成分ｚ，ｘ，ｙ，
２次磁場成分ｚ２，ｚｘ，ｚｙ，ｘｙ，ｘ２−ｙ２を補
償するために、超電導線を巻回した合計８個の超電導シ
ムコイルを配設したものである。

【００１８】〔第１の実施の形態：本発明の第１発明
（請求項１）〕本発明の実施の形態を図１に基づいて説
明する。図１は本発明の第１の実施の形態による超電導
磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線
の電気的回路図である。図１に示すように、本発明の超
電導磁石装置は、超電導主コイル用の熱式永久電流動作
スイッチ３および超電導シムコイル用の熱式永久電流動
作スイッチ４からなる。これら超電導シムコイル４は
ｚ，ｘ，ｙ，ｚ２，ｚｘ，ｚｙ，ｘｙ，ｘ２−ｙ２の合
計８チャンネル具備しているため、超電導主コイル用の
熱式永久電流動作スイッチ３と合わせて合計９個の熱式
永久電流動作スイッチから構成されており、クライオス
タット１３内にロータリースイッチ（切替スイッチ）７
が配設されている。このロータリースイッチ７は各熱式
永久電流動作スイッチと接続する接続端子（電極）１７
ａとクライオスタット１３外部のヒータ用電源１２と接
続する主端子（電極）１７ｂと、これら端子１７ａ、１
７ｂとの間を切り換えて接続する接続手段１７ｄを備え
ている。

【００１９】クライオスタット１３内の通電用リード線
は、前記各超電導コイル１、２の熱式永久電流動作スイ
ッチ３、４のヒータ線８、９からの１本を共通の通電用
リード線１９ａと、他方のそれぞれの熱式永久電流動作
スイッチのヒータ線８、９からの通電用リード線１９ｂ
からなる。そして、１９ａの通電用リード線はクライオ
スタット１３外部の室温領域にあるヒータ用電源１２と
Ａの通電用リード線６と接続され、１９ｂの通電用リー
ド線はロータリースイッチ７の接続端子（電極）１７ａ
に接続されている。このように、本実施例では、９個の
熱式永久電流動作スイッチを動作させるために必要なク
ライオスタット１３を貫通する通電用リード線６は従来
例の１１本から２本に減少させることが可能となった。
この結果、通電用リード線を介して熱侵入量が従来の２
／１１に低減させることができる。

【００２０】〔第２の実施の形態：本発明の第１発明
（請求項２、３）〕本発明の実施の形態を図２に基づい
て説明する。図２は本発明の第２の実施の形態による超
電導磁石装置であり、図ａは超電導磁石装置の概略図で
あり、図ｂはロータリースイッチ付近拡大図である。図
２の図ｂに示すように、本実施の形態ではロータリース
イッチ（切替スイッチ）７の接続端子１７ａと主端子１
７ｂとの間の切替手段１７ｄの駆動を駆動用着脱棒１６
により行い、この駆動用着脱棒１６が通電用リード線６
を兼ねるものである。

【００２１】このロータリースイッチ７は、円盤２２
と、駆動用着脱棒１６と、コネクタ１７ｂとからなり、
前記円盤２２の周辺部に各熱式永久電流動作スイッチの
それぞれのヒータ線の片側からの通電用リード線１９ｂ
と接続された複数の周辺電極１７ａと、前記円盤の中心
部に孔を有す中心電極１７ｃと、この中心電極１７ｃに
接続されて回転自在に前記複数の周辺電極と通電可能な
接続手段１７ｄが設けらた構成である。そして、前記駆
動用着脱棒１６が中空円筒からなり、この駆動用着脱棒
１６の端部にそれぞれ絶縁された２つの電極１８ａ、１
８ｂが設けられ、この２つの電極１８ａ、１８ｂはヒー
タ用電源から前記円筒の中空を通った２本の通電用リー
ド線６により接続されている。さらに、コネクタ１７ｂ
が前記円盤の中心電極１７ｃの孔の下方に設けられると
共に、各熱式永久電流動作スイッチの共通の通電用リー
ド線１９ａと接続された構造である。

【００２２】ロータリースイッチ７の切り替えは、駆動
用着脱棒１６を中心電極１７ｃの孔に通し、駆動用着脱
棒１６の最先端の電極１８ａをコネクタ１７ｂに挿入す
ると共に、駆動用着脱棒１６の電極１８ｂを中心電極１
７ｃと接触させ、クライオスタット外部から操作して行
うものである。この結果、本実施の形態では、９個の熱
式永久電流動作スイッチを動作させるために必要な通電
用リード線の開口部１４の径を従来例の３０ｍｍφから
１０ｍｍφに細くすることできた。このため、開口部面
積を約１／１０にできたことにより開口部の熱侵入量が
従来の１／１０になり、寒剤の蒸発量を約１／３に低減
させることができる。さらに、駆動用着脱棒１６は通電
中のみ、ロータリースイッチ７と接続されるので、超電
導シムコイルの調整完了後は、ロータリースイッチ７と
別離した状態にすることを可能とし、したがって、駆動
用着脱棒からの熱侵入量を０にすることができ、寒剤の
蒸発量をさらに低減させることができる。

【００２３】〔第３の実施の形態：本発明の第２発明
（請求項４、５、６）〕本発明の実施の形態を図示例に
基づいて説明する。図３は本発明の第３の実施の形態に
よる超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチ
の通電用リード線が２本の場合の電気的回路図であり、
図４は通電用リード線が３本の場合、図５は通電用リー
ド線が４本の場合である。そして、図６は通電用リード
線が４本の場合で、前記第１および第２の実施の形態と
同様に、超電導主コイル用の熱式永久電流動作スイッチ
と８個の超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッ
チが設けられた場合の電気的回路図である。

【００２４】〔第３の実施の形態（その１）：通電用リ
ード線が２本の場合〕図３に示すように、２個の熱式永
久電流動作スイッチ４のヒータ線９はそれぞれダイオー
ド５と直列に接続されると共に、ダイオード５の極性が
互いに逆方向になるようにそれぞれの熱式永久電流動作
スイッチ４が並列に接続されている。さらに、２本の通
電用リード線６がクライオスタット１３の外部のヒータ
用電源１２と接続された構成である。

【００２５】ＡＢ間の通電用リード線による熱式永久電
流動作スイッチの動作を説明する。Ａの通電用リード線
６の直流電流の極性を＋にし、Ｂの通電用リード線６の
極性を−にした場合に、イの熱式永久電流動作スイッチ
４のダイオード５は順特性となり電流が流れる。一方、
ロの熱式永久電流動作スイッチ４のダイオード５は逆特
性となるため電流が流れない。このため、イの熱式永久
電流動作スイッチ４のヒータ線９にのみ電流を流すこと
ができる。次に、Ａの通電用リード線６の極性を−、Ｂ
の通電用リード線６の極性を＋にした場合に、ロの熱式
永久電流動作スイッチ４のダイオード５は順特性とな
り、ロの永久電流スイッチ４のヒータ線９にのみ電流を
流すことができる。このように２個の熱式永久電流動作
スイッチを動作させるために必要な通電用リード線は従
来の３本から２本に減少させることができる。

【００２６】〔第３の実施の形態（その２）：通電用リ
ード線が３本の場合〕図４に示すように、本実施の形態
では、熱式永久電流動作スイッチ４のヒータ線９のそれ
ぞれにダイオード５を直列に接続すると共に、熱式永久
電流動作スイッチ４に接続されたダイオード５の極性が
互いに逆になるように、これら熱式永久電流動作スイッ
チ４を並列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組
（イロ）、（ハニ）および（ホヘ）の３組から構成され
る。そして、２組の熱式永久電流動作スイッチ組（イ
ロ）、（ハニ）が直列に接続されると共に、この２組の
熱式永久電流動作スイッチ組の両端が２本（Ａおよび
Ｃ）の通電用リード線６と、この２組の熱式永久電流動
作スイッチ組の間が１本（Ｂ）の通電用リード線６によ
り、クライオスタット１３の外部のヒータ用電源１２と
接続されている。このとき、ＡとＢの通電用リード線６
により、（イロ）の熱式永久電流動作スイッチ組を動作
させ、ＢとＣの通電用リード線６により、（ハニ）の熱
式永久電流動作スイッチ組を動作させる構成となってい
る。さらに、この直列に接続された２組の熱式永久電流
動作スイッチ組（イロ）、（ハニ）に、（ホヘ）の熱式
永久電流動作スイッチ組が並列に接続され、ＡとＣの通
電用リード線６により、（ホヘ）の熱式永久電流動作ス
イッチ組を動作させる構成となっている。

【００２７】本実施の形態での熱式永久電流動作スイッ
チの動作を表１により説明する。本実施の形態で用いた
ダイオードのオン電圧は４．２Ｋで約５Ｖである。そし
て、熱式永久電流動作スイッチのヒータ線９に通電して
熱式永久電流動作スイッチをオフ状態（常電導状態）と
するためには約１００Ωのヒータ線に６０ｍＡ以上流す
必要があり、このためヒータ線には約６Ｖの電圧がかか
る。この結果、熱式永久電流動作スイッチのヒータ線に
電流を流すためには１１Ｖ以上の電圧を必要とするの
で、本実施の形態では各通電用リード線間の電圧が１２
Ｖとなるようにヒータ用電源を設定した。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示すように、各通電用リード線の間
での通電用リード線の直流電流の極性を変えることによ
り、各熱式永久電流動作スイッチのヒータ線９にそれぞ
れ独立して通電することができる。新たに加わったＡＣ
間の通電用リード線による熱式永久電流動作スイッチの
動作を説明する。ＡＣ間に１２Ｖの直流電流を流し、表
１に示すように、Ａの通電用リード線６の極性を＋、Ｃ
の通電用リード線６の極性を−にした場合に、ホの熱式
永久電流動作スイッチ４のダイオード５は順特性とな
り、ホの熱式永久電流動作スイッチ４のヒータ線９に電
流が流れるが、ヘの永久電流スイッチ４のダイオード５
は逆特性のため、ヘの熱式永久電流動作スイッチ４のヒ
ータ線９に電流が流れない。一方、イおよびハの永久電
流スイッチ４のダイオード５はそれぞれ順特性である
が、ＡＣ間の通電用リード線間の電圧が１２Ｖのため、
直列に接続されたイおよびハの永久電流スイッチ４にか
かる電圧はそれぞれ６Ｖとなり、熱式永久電流動作スイ
ッチのヒータ線に電流を流すために必要な１１Ｖより低
いために、イおよびハの熱式永久電流動作スイッチ４の
ヒータ線９に電流が流れることはない。そして、ＡＢ間
およびＢＣ間の通電用リード線による、イ、ロ、ハおよ
びニの熱式永久電流動作スイッチの動作は、第３の実施
の形態（その１）で説明したと同様の操作により、イ、
ロ、ハおよびニの熱式永久電流動作スイッチのヒータ線
９にそれぞれ独立して通電することができる。

【００３０】このように、３本の通電用リード線で、最
大６個の熱式永久電流動作スイッチの動作を行うことが
できる。さらに、本実施の形態では３本の通電用リード
線で、４個、又は、５個の熱式永久電流動作スイッチの
動作を行うことができる。例えば、４個の熱式永久電流
動作スイッチの場合は、図４において、２つの熱式永久
電流動作スイッチ組（イロ）、（ハニ）のみの構成の場
合である。これら熱式永久電流動作スイッチの動作は、
同様に表１により行うことができる。そして、５個の熱
式永久電流動作スイッチの場合は、図４において、熱式
永久電流動作スイッチ組（イロ）、（ハニ）および（ホ
ヘ）のいずれか１つの熱式永久電流動作スイッチを除い
た構成の場合である。そして、いずれか１つの熱式永久
電流動作スイッチを除いても、残りの熱式永久電流動作
スイッチの動作は、同様に表１により行うことができ
る。

【００３１】〔第３の実施の形態（その３）：通電用リ
ード線が４本の場合〕図５に示すように、４本の通電用
リード線を、熱式永久電流動作スイッチ組を３組直列に
接続された、それぞれの熱式永久電流動作スイッチ組と
接続する。さらに、ＡＣ間およびＢＤ間の通電用リード
線と熱式永久電流動作スイッチ組を接続する。このと
き、これら熱式永久電流動作スイッチ組（トチ）、（ル
オ）は、２組の直列に接続された熱式永久電流動作スイ
ッチ組のそれぞれと並列に接続されたこととなる。さら
にまた、ＡＤ間の通電用リード線と熱式永久電流動作ス
イッチ組を接続する。このとき、この熱式永久電流動作
スイッチ組（リヌ）は、３組の直列に接続された熱式永
久電流動作スイッチ組と並列に接続されたこととなる。

【００３２】本実施の形態での熱式永久電流動作スイッ
チの動作は表２により行うことができる。この結果、４
本の通電用リード線で、最大１２個の熱式永久電流動作
スイッチの動作を行うことができる。同様の方法によ
り、ｎ本の通電用リード線で、最大ｎ×（ｎ−１）個の
熱式永久電流動作スイッチを動作させることができ、多
数の熱式永久電流動作スイッチを用いても、使用する通
電用リード線の数を著しく少なくできる。この結果、通
電用リード線の開口部をより小さくできるので、寒剤の
蒸発量を著しく低減することができる。

【００３３】

【表２】

【００３４】〔第３の実施の形態（その４）〕本実施の
形態は前記第１および第２の実施の形態と同様に、超電
導主コイル用の熱式永久電流動作スイッチと８個の超電
導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチが設けられ
た場合である。図６に示すような、熱式永久電流動作ス
イッチの電気的回路により、表３に示すように、それぞ
れの各通電用リード線間において、直流電流の極性を変
えることにより、熱式永久電流動作スイッチの動作を独
立に行うことができる。この結果、使用する通電用リー
ド線を従来の１１本から４本に減少させることができ
る。そして、通電用リード線の熱伝導の抑制だけでな
く、通電用リード線の開口部をより小さくできるので、
寒剤の蒸発量を低減できる。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の第１発
明（請求項１〜３に記載の発明）は、クライオスタット
内に切替スイッチを設け、複数個の熱式永久電流動作ス
イッチを動作させることにより、クライオスタット外
（室温領域）のヒータ用電源とを繋ぐ通電用リード線が
実質的に２本することができる。さらに、通電用リード
線の開口部を小さくできるので、寒剤の蒸発量を低減で
きる。さらに、切替スイッチの切替用に着脱可能な着脱
棒を設けることにより、熱式永久電流動作スイッチのオ
ン状態（超電導状態）では切替スイッチから切り離すこ
とができ、この駆動用着脱棒による直接的な熱伝導を防
止できる。これに加えて、駆動用着脱棒が通電用リード
線を兼ねることにより、この駆動用着脱棒の開口部をよ
り小さくでき、熱侵入を防止できる。このため、さら
に、寒剤の蒸発量を低減できる。

【００３７】本発明の第２発明（請求項４〜６に記載の
発明）は、熱式永久電流動作スイッチと外部のヒータ用
電源とを繋ぐｎ本の通電用リード線で最大ｎ×（ｎ−
１）個の熱式永久電流動作スイッチを動作させることが
でき、多数の熱式永久電流動作スイッチを用いても、使
用する通電用リード線の数を著しく少なくできる。さら
に、通電用リード線の開口部をより小さくできるので、
寒剤の蒸発量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による超電導磁石装
置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気
的回路図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態による超電導磁石装
置であり、図ａは超電導磁石装置の概略図であり、図ｂ
はロータリースイッチ付近拡大図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態（その１）による超
電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒー
タ線の電気的回路図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態（その２）による超
電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒー
タ線の電気的回路図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態（その３）による超
電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒー
タ線の電気的回路図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態（その４）による超
電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒー
タ線の電気的回路図である。

【図７】従来の超電導磁石装置の電気的回路図である。

【図８】従来の超電導磁石装置における熱式永久電流動
作スイッチのヒータ線の電気的回路図である。

【符号の説明】

１ 超電導主コイル ２ 超電導シムコイル（２ａ、２ｂ、・・・ 超電導シ
ムコイル） ３ 熱式永久電流動作スイッチ（超電導主コイル用） ４ 熱式永久電流動作スイッチ（超電導シムコイル用）
（４ａ、４ｂ、・・・ 超電導シムコイル用の熱式永久
電流動作スイッチ） ５ ダイオード ６ 通電用リード線 ７ ロータリースイッチ（切替スイッチ） ８ ヒータ線（超電導主コイル用） ９ ヒータ線（超電導シムコイル用）（９ａ、９ｂ、・
・・ 超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチ
のヒータ線） １０ａ 励磁用リード線（超電導主コイル用） １０ｂ 励磁用リード線（超電導シムコイル用） １１ａ 励磁用電源（超電導主コイル用） １１ｂ 励磁用電源（超電導シムコイル用） １２ ヒータ用電源 １３ クライオスタット １４ 通電用リード線の開口部 １５ 励磁用リード線の開口部 １６ 駆動用着脱棒 １７ａ ロータリースイッチの電極（接続端子） １７ｂ ロータリースイッチの電極（主端子） １７ｃ 中心電極 １７ｄ 接続手段 １８ａ 駆動用着脱棒の電極 １８ｂ 駆動用着脱棒の電極 １９ クライオスタット内の通電用リード線 ２０ 被測定試料 ２１ 超電導線 ２２ 円盤

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導主コイルと、この超電導主コイル
   の発生する磁場分布を均一化するための１又は２以上の
   超電導シムコイルと、これらコイル用の熱式永久電流動
   作スイッチとをクライオスタット内に設けると共に、前
   記コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線を加
   熱するヒータ用電源を前記クライオスタット外に設けて
   なる超電導磁石装置において、 前記コイル用の熱式永久電流動作スイッチのそれぞれの
   ヒータ線との切り替えを行う切替スイッチを前記クライ
   オスタット内に設けると共に、この切替スイッチと前記
   ヒータ用電源との間に通電用リード線を設けてなること
   を特徴とする超電導磁石装置。
2. 【請求項２】 前記切替スイッチの駆動用に着脱可能な
   着脱棒を設けてなる請求項１に記載の超電導磁石装置。
3. 【請求項３】 前記駆動用の着脱棒が前記通電用リード
   線を兼ねる請求項１又は２に記載の超電導磁石装置。
4. 【請求項４】 超電導主コイルと、この超電導主コイル
   の発生する磁場分布を均一化するための１又は２以上の
   超電導シムコイルと、これらコイル用の熱式永久電流動
   作スイッチとをクライオスタット内に設けると共に、前
   記コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線を加
   熱するヒータ用電源を前記クライオスタット外に設けて
   なる超電導磁石装置において、 前記コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の
   それぞれにダイオードを直列に接続すると共に、 これらダイオードを接続した永久電流スイッチのそれぞ
   れ２つをダイオードの極性が互いに逆になるように並列
   に接続した１対の熱式永久電流動作スイッチ組（以下、
   「熱式永久電流動作スイッチ組」という。）を設けてな
   ることを特徴とする超電導磁石装置。
5. 【請求項５】 熱式永久電流動作スイッチ組が２組以上
   設けた請求項４に記載の超電導磁石装置であって、 熱式永久電流動作スイッチ組を２組以上直列に接続する
   と共に、これら直列に接続された熱式永久電流動作スイ
   ッチ組の両端およびこれら各熱式永久電流動作スイッチ
   組の間から前記ヒータ用電源と接続する通電用リード線
   を設けてなることを特徴とする超電導磁石装置。
6. 【請求項６】 熱式永久電流動作スイッチ組が３組以上
   設けた請求項５に記載の超電導磁石装置であって、 前記直列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組の内
   のいずれか連続した２組又は／および３組以上の熱式永
   久電流動作スイッチ組の１つ又は２つ以上に、新たに、
   熱式永久電流動作スイッチ組を並列に接続してなる超電
   導磁石装置。