JPH0277106A - セラミック超導電体極低温電流導線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は超導電磁石の中で極低温電流導線（ｌｅａｄ
）として使用するための高温セラミック超導電体に関す
る。

超導電磁石では、磁石を付勢するために電流を増大させ
て行く際に電流導線が使用される。この導体はまた、磁
石の動作中に、巻線中に非超導電性の継目が存在してい
ても巻線に一定の電流が流れるようにするためにも使用
される。

極低温電流導線は、現在、典型的には高い導電度及び熱
伝導度を持つような、ヘリウムで冷却される抵抗性金属
導体で作られている。ヘリウム冷却は、超導電磁石への
伝導による熱伝達を減少させ、導線の抵抗性発熱を散逸
させるために必要であるとされている。

多くの超導電磁石装置では、磁石装置の運転の経済性の
ためにヘリウムや冷媒の損失の無いことが必須であるの
で、−旦磁石の動作を開始すると極低温電流導線を切り
離すか、又は導線の冷却に用いたヘリウムを再び液化す
るために再液化装置を設けなければならない。ヘリウム
再凝縮器及び極低温冷却器は、閉ループ系内にヘリウム
を閉じ込めて保持し且つ信頼性が良いので、再液化装置
として好ましい。再凝縮器又は極低温冷却器を備えた磁
石用極低温槽は蒸気又は液体による冷却のためにヘリウ
ムの損失が無いようにしであるので、このためヘリウム
によって冷却されない従来の導線の熱損失は長期にわた
って許容することは出来ない。

従って、この発明の目的は、ヘリウム蒸気による直接冷
却の必要のない極低温電流導線を提供することである。

この発明の別の目的は、従来の蒸気冷却式極低温導線に
匹敵する低い温度が伝導による熱伝達によって得られる
ようにした極低温導線を提供することである。

発明の要約 この発明の一面では、第１段熱交換ステーションよりも
低い温度を達成できる第２段熱交換ステーションを持つ
２段形極低温冷却器のスリーブが設けられる。電流導線
は、冷却器の第１段の動作温度よりも高い臨界温度を持
つセラミック超導電体で構成され、テーパが付けられて
いる。その幅の広い方の端部が第１段熱交換ステーショ
ンに熱結合され、幅の狭い方の端部が第２段熱交換ステ
ー　ジョンに熱結合される。このテーパの付いたセラミ
ックの導線は第１段熱交換ステーションから第２段熱交
換ステーションへの熱伝導を減じる。

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且つ明確に
記載しであるが、この発明の構成、作用及びその他の目
的並びに利点は、以下図面について説明する所から最も
よく理解されよう。

発明の詳細な説明 図面全体にわたり、同様な部分には同じ参照数字を用い
ているが、極低温剤を持たない超電電磁石の幾つかの実
施例が示されている。磁石は高温超導電体、即ち、実施
例ではニオブ錫（Ｎｂ３Ｓｎ）を使って動作する様に設
計されている。磁石は、ギフオード−７クマホン（Ｇｌ
ｆ’ｆ’ｏｒｄ　ＭｃＭａｈｏｎ　）サイクルに基づく
信頼性の高い２段形極低温冷却器によって直接的に冷却
される。１．５Ｔまでの磁界で動作する円筒形の磁石で
は、磁石の形状は、超電電体内のピーク磁束密度が出来
るだけ低くなる様に構成されている。この条件は、９１
Ｋ又はそれ以上の高温に於けるＮｂ３　Ｓｎｎ超電電体
本質的な磁界対電流能力によって要求されるものである
。

４Ｔよりずっと高いピーク磁界は、１０”Ｋに於けるか
なり高い電流密度によって対処することが出来ない。巻
線のピーク磁界を下げる為、硝子繊維の絶縁物を一層多
く使うことにより、又はクエンチの伝搬及び巻線のフー
プ強度を改善する為に安定材のストランドを一緒に巻く
ことによって、巻線の電流密度を下げなければならない
。長くて細いコイル争モジュールは短くて太いものより
も、ピーク磁界が低いから、巻線を軸方向に広げて、第
１図及び第１０図の実施例に示すように長くて細いソレ
ノイドの形にする。

次に第１図について説明すると、遮蔽された真空容器ま
たはハウジング１５内に一体のエポキシ含浸巻線１３を
持つ円筒形の磁気共鳴用磁石１１が示されている。円筒
形の繊維で補強した巻型が、この実施例では硝子繊維の
巻型２５で構成されているが、その軸方向の中心平面に
対して対称的に配置されたスロット内に、６つの巻線１
７，１８゜１９．２０．・２１．２２が巻装されている
。第１図、第２図、第３図及び第４図について説明する
と、円筒形の硝子繊維巻型２５が、−様な厚さを持つ殻
体として製造され、その扱銅のコネクタに対するくりぬ
きを持つ様に加工される。このコネクタは軸方向及び円
周方向に伸びる部分３１．２７を持っている。円周方向
部分はコイル巻型の途中までしか伸びていない。動作中
のブスバー（ｂｕｓ　ｂａｒ　）の抵抗値を小さくする
為に、ブスバーの軸方向部分に設けた溝の中で何本かの
超電電線をはんだ付けすることが出来る。ニオブ錫超導
電体の相互間に超電電性を持つ継目を作るのは困難であ
る。銅コネクタを使って６つの巻線を直列に結合する。

銅コネクタが、エポキシを用いて、硝子繊！＃、ｅ型２
５に結合される。銅コネクタを所定位置に置いて硝子繊
維巻型を再び加工して、円周方向に伸びる６つの巻線ス
ロットを設け、コネクタの円周方向部分がこのスロット
の両側に来る様にする。この加工の際、片側はスロット
の底、反対側はスロットの頂部の近くで、円周方向に伸
びる銅コネクタ２７に桟部３３を加工する。銅のマトリ
クス中のニオブ錫超導電体で構成された超電電線３５及
びこの実施例では絶縁銅線で構成される安定材３７のス
トランドが、スロットの中に一緒に巻装される。Ｎｂ３
　Ｓｎ及び銅線が、スロットの底にある銅コネクタの桟
部にはんだ付けされて、巻線の始めとし、第４図に示す
様に硝子織布４１によって隔てられた層に分けて巻装さ
れる。超電電線及び安定材は、巻線の層毎にはんだ付け
することが好ましい。はんだ付けの前に安定材から絶縁
物を取去り、例えばテープを使って接続部を再び絶縁す
る。やはり第４図に示す様に、コイルを巻装する前に、
スロットの内張りとしてやはり硝子布を使う。スロット
内の巻線が、スロットの反対側にある銅コネクタの桟部
３３に対するはんだ接続で終端する。

第４図に示す様に、銅箔４３の閉ループが、何層か毎に
、例えば３層又は４層毎に巻線内に分布している。銅箔
は硝子布の絶縁物により、その上下が巻線の層から隔て
られている。箔を部分的に重ね合せてはんだ付けし、巻
線を包む様にして、導電ループを形成する。ループの一
部分を細くして、次の層を開始する為に、２本の線がル
ープに沿って伸びる様に一緒に巻くことが出来る様にす
る。任意の巻線で使われる銅の閉ループの数が、利用し
得る場所の広さ、必要とするクエンチ保護及びコストの
様な幾つかの因子によって決定される。軸方向に伸びる
銅コネクタ３１が隣合った円周方向の銅コネクタ２７を
結合する。この様に超電電体を巻装して終端すると、超
電電線を損傷する慣れのある様な、各々のコイルの初め
又は終りに於ける尖ったアングル形のターンを設けなく
て済む。絶縁銅線３７を超電電線と一緒に巻装すること
により、ピーク磁界が制御され、クエンチ伝搬が改善さ
れる。銅コネクタの上方に配置された充填材４５がエポ
キシによって銅コネクタに結合されて、一定半径の外周
面を作る。充填材は例えばＧ−１０で構成することが出
来る。第３図に示す様に、巻装されたコイルの上にステ
ンレス鋼線４７を巻付けて、磁石が一杯の磁界を持つ時
、コイルに作用するローレンツ（Ｌｏｒｅｎｚ）力に対
する支持作用を強める。

ステンレス鋼の様な熱伝導材料のリング５１がコイル巻
型２５の両端にボルト締めされる。リングは、第４図に
示した硝子繊維のコイル巻型にある軸方向のスロットと
整合した円周方向の溝５３を持っている。軸方向のスロ
ット５５がコイル巻型の長さにわたって伸び、巻型上の
巻線の間にある円周方向スロット５６によって互いに相
互接続される。銅の様な熱伝導度の高い非磁性材料をコ
イル巻型の外側に巻付けて殻体５７を形成するが、これ
が第２図及び第３図に示されている。殻体は、薄板の両
端を重ね合せてはんだ付けし、殻体の縁をステンレス鋼
のリング５１に固着する為に熱伝導度の高いエポキシを
使って取付けられる。低温に於ける熱伝導度が高い点、
並びに硝子繊維の巻型２５と温度による収縮が密接に釣
合う点で、殻体には電解に強いピッチ（ＥＴＰ）銅を使
うことが好ましい。アルミニウムの殻体を使う場合、硝
子繊維の巻型に結合しようとする面は、アムケム・プロ
ダクツ・インコーポレーテット社の商品名であるアロダ
イン（商標）１２００Ｓの様な市場に出ているクロム酸
化学変換彼覆を用いて、又は重クロム酸ナトリウム−硫
酸方法、又はクロム酸−硫酸方法又はアルコール−燐酸
方法又は陽極酸化の様な同様な方法を用いて処理し、エ
ポキシ接着剤に対する結合をよくする。更に結合をよく
する為に、サンド・ブラスティング又はローレット加工
の様な粗面化を用いてもよい。銅の殻体に対する表面処
理の好ましい方法は、コレクチカット州のエントン壷イ
ンコーポレーテット社の商品名であるアルコール（登録
商標）“Ｃ“特殊黒色キュブリック酸化物被覆を使うこ
とである。別の方法として、亜硫酸アンモニア方法、塩
化第２鉄方法又は塩化水素酸−塩化第２鉄方法又は重ク
ロム酸ナトリウム−硫酸方法がある。

コイル巻型の両端で、はんだ付けにより、又はインジウ
ム圧力継目を使うことにより、ブスバー６１．６３が円
周方向コネクタ２７に結合される。

ブスバーが絶縁体６４上でコイルの中心平面に向って伸
びる。コイル、コイル巻型、リング及び殻体の完成した
集成体をエポキシで真空含浸する。

この含浸は、集成体を１端で立てＮ１リング５１の管継
手（図面に示してない）を介して下端にエポキシを導入
することによって行なうことが出来る。リング５１の円
周方向の溝５３が、巻型の中の全ての軸方向のスロット
５５にエポキシを分配するのを助ける。別の円周方向の
スロット５６が、巻線の内部全体にわたり、並びに巻型
２５と殻体５７の間にエポキシを良好に分配するのを助
ける。

含浸の後、磁石集成体は、遮蔽体６５によって取囲まれ
るようにして、真空ハウジング１５の内側に取付ける。

この遮蔽体は銅又はアルミニウムで作ることが出来る。

ブスバーは、コイル相互間の電流を通す他に、コイル相
互間の熱ブリッジとなり、クエンチの際に発生された熱
を樹脂含浸コイルの内部から隣接するコイルへ運び、ク
エンチが他のコイルに拡がる速度を高める。クエンチが
層に拡がるのが速ければ速い程、磁石のエネルギを散逸
し得る面積が一層大きくなる。

次に第１図、第５図及び第６図について説明すると、コ
イル巻型２５が遮蔽された真空ハウジング１５内に、半
径方向及び軸方向ケーブル懸架装置によって懸架される
。半径方向懸架部は、真空にひくことが出来るハウジン
グに対してコイル巻型が半径方向に移動するのを防ぐも
のであるが、４本のケーブル６７．６８，６９．７０と
、対７３ａ及び７３ｂ、７５ａ及び７５ｂ、７７ａ及び
７７ｂ、７９ａ及び７９ｂに分けて配置された８本のケ
ーブル緊張材を有する。ケーブル緊張材がハウジング１
５の外側に固定される。真空にひくことが出来るハウジ
ングの各々の端で、２対のケーブル緊張材を用い、８対
のケーブル緊張材が、末端リング５１を通る仮想の直径
方向の線が真空にひくことが出来るハウジングから出て
来る場所の両側で、円周方向に隔たる様に配置される。

各々のケーブルは、１端が８対の対応する１つのケーブ
ル緊張材に取付けられた後、ハウジングの開口及び遮蔽
体６５を通抜けてから、リングの外面にある夫々１つの
溝８１の中を、リングに沿って半分以上伸びる。その後
、各々のケーブルは遮蔽体及びハウジングの開口を通抜
け、その対の他方のケーブル緊張材に固着される。

ケーブルは１／４吋のステンレス鋼線索又は１／４吋の
アラミド繊維ケーブルで構成することが出来る。ケーブ
ルがねじ棒８３に終端し、このねじ棒が例えばしのぎ継
手によってケーブルに固定される。ケーブル緊張材は、
鋼製ハウジングに溶接された加工された鋼索係止延長部
で構成される。

ケーブル係止部の外側には、１対のねじ棒を予定の角度
で受入れる２つの孔がある。皿形座金８７及びナツト８
５がケーブルの端を固定し、ケーブルが冷却する間、ケ
ーブルに張力がか一つた状態に保つ。この代りに、皿孔
をハウジングに適当な角度で設け、ケーブルを直接的に
ハウジングに固着してもよい。ハウジング１５が気密に
とゾまる様に、磁石を組立てた後、８対の緊張材の上の
所定位置に気密カバー９１を溶接する。

第６図には、コイル巻型の軸方向懸架部が示されている
。ハウジングに対するコイルの軸方向の動きを防ぐ為、
４本のケーブル９３．９４，９５゜９６の夫々１端がル
ープになっていて、このループが４つのトラニオン９７
の夫々°１つに引掛けである。トラニオンは互いに向い
合って配置されており、コイル巻型の各々の側面に２つ
のトラニオンがある。各々の側面にあるトラニオンは、
コイル巻型の軸方向中心平面に対して軸方向に対称的に
隔たっていて、巻型に固定されている。トラニオンは軸
方向中心平面に接近して設けて、磁石が冷却され、コイ
ル巻型が収縮する時の、ハウジングに対するトラニオン
の動きを制限する。各々のトラニオンにループを引掛け
たケーブルが、真空ハウジング１５の一番近い方の端に
向って軸方向に伸びる。組立ての際の調節を簡単にする
為、ケーブルの１端又は両端は、ハウジングの両端を通
抜ける代りに、ハウジングに取付けられた滑車１０１の
周りに半径方向外向きに廻す。ケーブルがハウジングの
開口を半径方向に通って固定手段に至る。この固定手段
は緊張ボルト１０３で構成されており、ケーブルをその
周りに巻付け、Ｕ字形ブラケット１０５がハウジングか
らボルトを支持している。ナツト及び固定ナツト１０７
が緊張ボルトに設けられていて、ボルトがブラケットに
対して回転しない様にする。

次に第５図、第７図及び第８図について説明すると、遮
蔽体６５の支持部が示されている。遮蔽体６５は、コイ
ル巻型に固定されていて、巻型から半径方向に伸びる９
本のスペーサによってコイル巻型から支持される。６つ
のスペーサ１１１が、円周方向に等間隔で半径方向外向
きに伸びる３本ずつのスペーサの２つの群に分けて配置
されている。

スペーサ１１１は何れも肉厚の薄いＧ−１０円筒であっ
て、円板形プラグ１１３が１端にあり、他端には露出し
たねじ山を持つプラグ１１４がある。プラグはやはりＧ
−１０で作ることが出来るが、これが剛性を持たせる。

スペーサ１１１が、コイル巻型２５の熱伝導スリーブ１
１５を通抜ける孔の中に配置されている。スリーブがフ
ランジつきの端を持ち、この端がコイル巻型の銅の殻体
５７に固着されている。スリーブの他端が半径方向内向
きに伸び、内ねじを持つ開口を持っていて、これがプラ
グ１１４のねじ山を設けた端を受入れる。ねじ山を設け
たプラグ１１４に溝孔１１６があり、これがスペーサの
内部まで伸び、磁石を真空にひく際、スペーサの通気を
するのに役立つと共に、スペーサのプラグ１１３側の端
がコイル巻型の先まで伸びる様に、スペーサを巻型から
半径方向外向きに調節する為のねじ廻し用の溝孔となる
。スペーサ１１１はコイル巻型を取巻く遮蔽体６５を巻
型又は殻体５７から隔てると共に、そのどの部分とも直
接的に接触しない様にする。

次に第５図、第７図及び第９図について説明すると、コ
イル巻型の軸方向中心平面１１８に沿って円周方向に相
隔たって、コイル巻型の内部から伸びる３本のスペーサ
１１７が、遮蔽体６５の内の、コイル巻型より内側にあ
る部分を隔てた状態に保つ。スペーサ１１７は肉厚の薄
いＧ−１０円筒で構成されていて、１端に円板形プラグ
１１９が挿入され、絶縁材料のリング１２０が他端を取
囲んでいる。リング１２０の外面にはねじ山が設けられ
ている。スペーサ１１７がコイル巻型の開口内に配置さ
れる。開口の殻体側の端にねじ山が設けられている。ス
ペーサ１１７が所定位置に螺着し、コイル巻型から半径
方向内向きに突出する。

９本の半径方向のスペーサの他に、何れもコイル巻型の
各々の軸方向の端に２つずつある４本のスペーサ１２１
が、遮蔽体の両端がコイル巻型に接触しない様に、開口
内に位置ぎめされている。

全てのスペーサ１１１，１１７，１２１は、開口内に配
置されるが、開口内にある端を除いてコイル巻型と接触
しないようになっており、またコイル巻型とそれに隣接
する遮蔽体との間の距離よりも長さが長くなっており、
その為、スペーサの実効熱通路は、コイル巻型と遮蔽体
の間の距離よりも大きくなる。

組立ての際、真空圧力含浸した硝子繊維のコイル巻型を
、両端を取外した真空ハウジングの内側に配置する。軸
方向懸架装置の４本のケーブルをトラニオンにループ状
にかける。内側及び外側の円筒と２つの末端リングで構
成される遮蔽体の外側円筒をコイル巻型の上に滑りばめ
にする。組立ての便宜の為、コイル巻型は、やはり１端
の上に立てたハウジングの内側で、１端で立たせること
が出来る。最初はコイル巻型の外側と殆んど面一に引込
めたスペーサ１１１を、コイル巻型の内部から接近し得
る調節用溝孔を使って、外向きに伸ばし、コイル巻型と
放射遮蔽体の外側円筒の間の間隔を調節する。スペーサ
１１７が、コイル巻型から半径方向内向きに一定距離だ
け突出するが、最初の取付は後は、調節が出来ない。ス
ペーサ１２１がコイル巻型の両端から一定距離だけ突出
する。スペーサ１１７．１２１は普通は遮蔽体と接触し
ないで、短かな距離だけ離れていて、組立てを容易にす
ると共に、熱伝導通路を少なくする。

輸送中の様に、磁石が震動した場合、スペーサ１１７．
１２１は遮蔽体とコイル巻型の間の接触を防止する。典
型的には、輸送中の重力より大きいピークの加速度は、
あらゆる方向に１ｇである。

磁石はコイルが超電電の状態で輸送されるから、遮蔽体
とコイル巻型の間の直接接触を避けるべきである。軸方
向懸架ケーブルが遮蔽体を通抜けるようにして、遮蔽体
の末端リングが所定位置にボルト締めされる。−旦ケー
ブル懸架部が所定位置に配置され、正しく張力がかけら
れると、遮蔽体の両端は所定位置にボルト締め又は溶接
することか出来る。

スペーサ１１７，１２１が、遮蔽体の撓みを制限するバ
ンパーとして作用するが、スペーサ１１１．１１７，１
２１は何れも、遮蔽体の塑性変形があった場合、又は遮
蔽体が丸さを失った時、熱の漏れが最小限になる様に設
計しなければならない。

磁石と遮蔽体の間のすき間が３／８吋であって、コイル
巻型の厚さが１吋である場合、熱通路長は３．７倍に増
加することが出来る。熱伝導の通路が増加するが、支持
体は、圧縮荷重に於ける支持体の座屈の惧れがあること
を念頭において設計しなければならない。最も簡単な真
直ぐな管状の柱の設計では、長さ１吋で、両端を円板形
挿着体によって締付けた硝子繊維エポキシの臨界的な座
屈荷重の内輪の推定値は、自由端モデルを使って表わす
ことが出来る。即ち Ｐｃｒ−（７，５Ｘ１０６）ｔ２　　　　（１）こ−で
Ｐｅｒはポンド数で表わした臨界荷重であり、ｔは吋で
表わした半径方向の厚さである。遮蔽体の質量が３００
ポンドで、最小限２本の垂直方向の支持体によって合計
２ｇの動的な荷重を支える場合、Ｐｃｒは３００ボンド
でなければならない。従って、管の最小の厚さは０．０
０６３吋である。厚さ０．０１０吋の管にすれば、適当
な安全率が得られる。

遮蔽体の公称の動作温度である５０”Ｋから１０　’Ｋ
まで、直径５／８吋で、厚さ０．０１吋の管に沿った熱
の漏れは６１である。従って、１１本の支持体が０．０
６６Ｗの合計熱負荷を表わすが、これは０．０３　＠に
と云う磁石の動作温度にとって無視し得る増加である。

この熱の漏れは、コイル巻型を取巻く銅の殻体によって
冷却器に運ばなければならないので、その熱の漏れを殻
体に伝える銅スリーブに外向きの半径方向の支持体が取
付けられる。内側の半径方向の支持体がコイル巻型の外
径に螺着され、その為、その熱が直接的に殻体に入る。

軸方向の支持体をコイル巻型にある金属の末端リングに
螺着し、こうしてその熱を直接的に銅の殻体に伝える。

第１図に示す様に、極低温冷却器１２３が、円筒形集成
体の中心平面にある磁界の小さい領域内で、垂直サービ
スφスタック１２５内に位置ぎめされる。このスタック
が外側の真空ハウジング１５及び熱放射遮蔽体６５を通
る。極低温冷却器の第２及び第１のヒートφステーショ
ンが殻体５７及び遮蔽体６５と緊密に接触していて、直
接的な熱伝導による冷却により、温度を夫々１０　°Ｋ
及び５０＠に以下に維持する。ブスバーが第２のヒート
φステーションに対して熱的に連結される。

永久的に接続された導線がサービスφスタックに沿って
伸び、両方のヒート・ステーションに熱的に連結される
と共に、ブスバー６１．６３に電気接続される。１９８
８年７月５日に出願された係属中の米国特許出願通し番
号第２１５，１１４号に記載されている様な極低温冷却
器の低温ヘッド界面ソケットを第１図の実施例に使うこ
とが出来る。

極低温槽の真空ハウジング１５が、高さ１２訳の天井を
持つ標準的な病院の室内に磁石を取付けるのに典型的に
要求される様に、半径３ｍ及び長さ８ｍの円筒面の中に
０．５Ｔ磁石の５ガウスのフリンジ磁界を収容する為の
受動形磁気遮蔽体として設計されていることが示されて
いる。

１実施例の０．５Ｔ磁石では、第１図のコイルは、直径
０．０１８吋のＮｂ３　Ｓｎ裸線と直径０．０１８吋の
絶縁銅線を用いて巻装される。層間硝子布絶縁物は０．
００４吋であり、導体に流れる電流は５８アンペアであ
る。

遮蔽した真空ハウジングを用いると、５ガウスの線は、
中孔の中心から、４Ｐ１定して半径方向に２゜９ｍであ
り、中孔の中心から軸方向に測定して４゜Ｏｍである。

中孔の中心に置いた直径５０ｃｍの球形容積の表面上の
非均質性は、６５ｐｐＨであり、中孔の中心に置いた直
径４０ｃ＋ｎの球形容積では１５　ｐｐｍである。

第１０図には、個別に巻装したコイルを持つ超電電磁石
１３１が示されている。３対のコイル１３５と１３６．
１３７と１３８、及び１３９と１４０が、Ｎｂ３Ｓｎ裸
線と安定材のストランドとを用いて一緒に巻装されてい
る。この安定材が第１０図の実施例では絶縁銅線である
。Ｎｂｇ　Ｓｎ線及び銅線は少なくとも各々のコイルの
初めと終りで電気接続する。個別に構成したコイル巻線
は、層の間に硝子繊維布の様な絶縁層を入れて、真空エ
ポキシ含浸し、全てのコイルは、各々の超導電コイルの
外側の重ね巻きの硝子繊維の厚さを調節することにより
、同じ外径を持つ様にする。何層か毎に、例えば３層又
は４＠毎に、銅箔の閉ループを使って、前に説明した様
にクエンチに対する保護を行なう。円筒形殻体の硝子繊
維スペーサ１４３を用いると共にコイルを組立て＼、円
筒形集成体を形成する。この時、コイルの対は、円筒形
殻体の中点の周りに、軸方向に対称的に配置される。例
えば銅のブスバーを用いて、スペーサの外側にある軸方
向に伸びる溝（図面に示してない）の中でコイルとコイ
ル導線の接続を行なう。円筒形集成体を加工して、滑か
な円筒形外面が得られる様にする。この集成体を熱伝導
度の高い殻体１４５の内側に接着剤で結合する。この殻
体は巻線の側面及び内径を包み込むように熱伝導度の高
い銅又はアルミニウムで作られる。導線１４７．１４９
が大体円周方向の同じ位置で、巻線から伸びている。

導線は熱伝導度の高い殻体から電気絶縁されている。こ
の熱伝導度の高い殻体によって包み込まれたコイル集成
体が、熱放射遮蔽体１５１の中に位置ぎめされるが、こ
の熱放射遮蔽体はコイル集成体から隔たっている。

第１１図を参照して説明すると、殻体の中でコイルが、
第１図でコイル巻型を支持するのに使った懸架部と同様
な半径方向及び軸方向ケーブル懸架部により、真空ハウ
ジング内に懸架される。ステンレス・リング１５３が外
面に１本の円周方向の溝を持っていて、それが銅の殻体
１４５にボルト締めされる。４本のケーブル１５５，１
５６゜１５７．１５８及び８本のケーブル緊張材１６１
ａど１６１ｂ、１６３ａと１３６ｂ、１６５ａと１６５
ｂ、１６７ａと１６７ｂを同じ様に使う。

ケーブル緊張材は前に説明した様に位置ぎめするが、ケ
ーブルの接続の仕方が異なる。各々の端に更に２本のケ
ーブルを使うが、各々のケーブルが、円周方向に最も接
近している各々の対のケーブル緊張材の内の一方の間に
接続される。各々のケーブルは円周方向の溝の中をリン
グの周りに半分未満だけ伸びている。軸方向の支持は前
と同じである。遮蔽体１５１が、前に説明したように、
離散的な場所でコイル集成体から支持される。

２段のギフオード・マクマホン形極低温冷却器１２３が
、外側の真空ハウジング１７１及び熱放射遮蔽体１５１
を通抜ける垂直サービス・スタック１２５内で、円筒形
集成体の中心平面内の磁界の弱い領域内に配置される。

極低温冷却器の第２段は、約９　’にで動作するが、熱
伝導度の高い殻体と緊密に接触している。冷却器の第１
段は、約５０　＠にで動作するが、熱放射遮蔽体が１５
１と緊密に接触している。

第１１図に示した１実施例の磁石で、磁石の中孔の磁界
が１．５Ｔである時、磁石の巻線を通る電流は５０アン
ペアである。超導電コイルは直径０．０４３ＣＩｌのＮ
ｂ３　Ｓｎ裸線を、やはり直径０．０４３ＣＩ１１の絶
縁銅線と一緒に巻装して構成される。

Ｎｂ３　Ｓｎ裸線は直径５ミクロンの１５００本のフィ
ラメントと共に１個の心を有する。銅とマトリクスの比
は１．５である、この線は例えばニューヨーク州のイン
ターマグネティッスφゼネラル・コーポレーション社か
ら入手することが出来る。層間絶縁の厚さは０．０１０
ｃｎである。Ｎｂ３　Ｓｎ線の直径が０．０４３ｃｍの
場合の磁石の負荷線が第１２図に示されている。予想さ
れる非均質性は、磁石の中孔の中心に置いた直径５０ｃ
ｌＩの球形容積の表面で２９ｐｐ−であり、磁石の中孔
の中心に置いた直径４００１１の球形容積の表面で４　
ｐｐｍである。

磁気共鳴作像装置に使うのに適した混成形超電電／抵抗
形磁石１７９が第１３図、第１４図及び第１５図に示さ
れている。２つのエポキシ含浸超導電コイル１８１．１
８３が何れもアルミニウム・リング１８５に支持されて
いる。こう云うリングはエポキシ含浸コイルの外面に締
りばめになっている。２つのコイルは互いに隔たってい
て、平行な平面内にあり、それらの中心はこれらの平面
に対して垂直に伸びる線上にある。アルミニウム・リン
グ１８５は、コイルの外面を取巻く他に、互いに向い合
うコイルの面を覆っている。コイルが４つの中実な（即
ち中空でない）アルミニウム柱１８７によって隔てられ
ている。これらの柱はアルミニウム・リングの内、コイ
ルの向い合う面を覆う部分の間に固着されている。コイ
ル及び柱が、各々の柱及びコイルを個別に取巻く熱遮蔽
体１９１により取囲まれている。コイル及び熱遮蔽体が
、３つの懸架柱１９４によって真空ハウジング１９３の
内側に支持されている。各々の懸架柱は２つの同心のＧ
−１０薄肉管１９５，１９７で構成されていて、巻線を
支持する。これらの管の外面は放射率を下げる為に、ア
ルミ化マイラーで覆うことが出来る。内側の管１９５の
１端が、アルミニウム・リング１８５に固定したアルミ
ニウム争ブラケット２０１と接触している。内側管の他
端が、中心開口２０５を持つアルミニウム・カップ２０
３の中に支持されている。このカップは同心の２番目の
管１９７の１端にも固定されている。同心の２番目の管
の他端がリング２０７によって懸架されている。このリ
ングが、同心の２本の管１９５，１９７を取巻く同心の
３番目の管２１１によって支持されている。同心の３番
目の管２１１は、同心の２番目の管１９７を支持する他
に、熱遮蔽体１９１をも支持する。同心の３番目の管の
他端がリング２１３により、やはり同心の３本の管の支
持体を個別に取巻く真空ハウジング１９３に固定されて
いる。この支持体にある内側の管１９５及び３番目の管
２１１は圧縮を受けるが、２番目の管１９７は張力を受
ける。懸架柱は、冷却の際、真空ハウジングに対する遮
蔽体及び巻線の半径方向の熱収縮が出来る位の可撓性が
ある。

真空ハウジング１９３及び熱遮蔽体１９１は何れも横方
向に分割したトロイドとして作られる。

熱遮蔽体の外側を銀で覆って、その熱放射率を下げるこ
とが出来る。熱遮蔽体の両半分ははんだ付けにより、又
は熱伝導性のエポキシによって一緒に結合することが出
来る。ステレンス鋼のハウジングは、気密外被を作る為
に、両半分を結合する溶接継目を持つている。

巻線は、真空ハウジングの延長部の中に配置された２段
形極低温冷却器２１５によって冷却される。この極低温
冷却器の第１段が熱遮蔽体１９１に熱結合されて、熱遮
蔽体を５０”Ｋに保ち、第２段が巻線のアルミニウム・
リング１８５と熱接触していて、巻線を１０＠により低
く保つ。軟質インジウム・ガスケットによる高圧接触に
より、極低温冷却器のヒート・ステーションと遮蔽体及
び巻線のステーションとの間に低い熱抵抗を設定する。

内側の抵抗形コイル２１７は、各々の超導電コイルと大
体同じ平面内で、それと同心に配置されている。内側の
抵抗形コイルは、５００　Ａ／ｃｊの電流密度で動作す
る様に、中空の水冷の銅の導体で巻装し得る様に、十分
にアンペア・ターンを小さくしである。抵抗形コイルが
真空ハウジングから、半径方向に伸びる４つのブラケッ
ト２２０によって夫々支持される。抵抗形コイル及び超
導電コイルは全部直列に接続されていて、各々が同じ円
周方向に電流を通す。永久接続の熱的に連結された導線
により、超導電コイルに対して電流が供給される。

この混成超電電／抵抗形磁石の０．５７の実施例は、次
に述べる様な特性を有する。球形作像容積は２０ｃｍ＋
で、ピーク間の非均質性は３０ｐｐｍである。患者出入
開口は４０　Ｘ　７０ｃｍである。超導電及び抵抗形コ
イルは夫々５０アンペアを通し、夫々６０７４ターン及
び１３５ターンであり、コイルの電流密度は夫々１１４
００及び５（１０アンペア／ｃｄである。各々の超電電
コイルの半径は５９．４０であり、抵抗形コイルの半径
は１５．２１である。超電電コイルは軸方向に５１．４
ｃｍ１ｌａたっているが、抵抗形コイルは５２．２（Ｊ
だけ隔たっている。超電電コイル及び抵抗形コイルの高
さに幅をかけた断面は３．８Ｘ７Ｃ１及び３，７×３．
７ｃｍである。磁石のインダクタンスは２０６Ｈであり
、蓄積エネルギは２５８キロジユールである。超導電線
はＮｂ３　Ｓｒ＋線であり、銅線を一緒に巻装する。Ｎ
ｂ３８１１裸線及び絶縁銅線は何れも直径が０．０４３
ｔＭｌであり、銅と超電電体の比は１゜５である。超導
電線はＩＱ”Ｋで超電電になる。

第１６図、第１７図、第１８図及び第１９図には、混成
層導電／抵抗形磁石の別の実施例が示されている。磁石
２２２は全体的な形は第１３図の磁石と同じである。２
つの超電電コイル２２１゜２２３がＵ字形断面を持つ銅
のコイル巻型２２５の周りに巻付けられている。コイル
巻型は３つの部材、即ち銅ストリップを丸めてその両端
を溶接して形成される帯２２７と、２つの円形フランジ
２２９とで構成されており、フランジは中心開口を持ち
、帯２２７の両側で、その内径の所ではんだ付は等によ
って結合されている。超導電線は０゜０１７ＸＯ，０２
５吋のＮｂ３　Ｓｎｎ超電電体構成することが出来、銅
と超電電体の比は０．５にする。

この線が０．００２５吋の硝子の編組によって覆われて
いる。この線を青銅法によって処理するが、これはオッ
クスフォード・エアコ社から入手し得る。

巻型の内側を処理して、エポキシに対する結合を改善す
ると共に、硝子繊維布で内張すする。特に第１７図につ
いて説明すると、絶縁ブロック２３３によってフランジ
の他の部分から絶縁されたフランジ２２９内の出発端子
２３１に線がはんだ付けされる。この線を３乃至５オン
スの張力で巻付ける。各層は硝子繊維布絶縁物で隔てる
。４番目又は５番目の層毎に、厚さ約０．０１０吋の薄
い銅箔の帯で取巻く。この帯がコイル巻型にある線の層
を取囲み、両端が重なり合って、はんだ付けされる。こ
の帯は巻線が前に述べた様に次の層へ通過出来る様にす
る。巻線が終り端子２３５で終端し、この端子にはんだ
付けされる。重ね継ぎを必要とする場合、取除いた絶縁
物と線の３０吋の重なりをはんだ付けし、その結果得ら
れた継目は超電電ではないが、抵抗値が非常に小さい。

巻線を硝子繊維布で覆い、７ランジに形成した溝孔に銅
板２３７を滑り込ませる。銅板が巻線を完全に取囲む時
、絶縁されていないステンレス鋼の重ね巻き２４１が銅
板を包み込む。この重ね巻きは離型材で覆い、真鍮のシ
ム（図面に示してない）で覆う。このシムはワイヤ（図
面に示してない）によって所定位置に保持し、両方のコ
イル２２１゜２２３を真空エポキシ含浸する。ワイヤ及
び真鍮のシムが、過剰のエポキシがあれば、それと共に
除去される。含浸の後、板は溝孔の中にしっかりと位置
ぎめされる。銅板が、磁石の動作中に、巻線によって発
生された半径方向外向きの荷重の一部分をＵ字形コイル
巻型に伝達する。

コイルが５０’にの遮蔽体１９１に取囲まれており、こ
の遮蔽体が真空ハウジング１９３に取囲まれている。遮
蔽体及びハウジングの両方が前に説明した様に製造され
、３つの支持体１９４によって極低温槽内に支持される
。各々の支持体は、やはり前に説明した形式の３本の同
心の管１９５゜１９７．２１１を有する。４本のアルミ
ニウム柱１８７がコイル２２１をコイル２２３の上方に
支持する。締付はブラケット２４３がコイル巻型２２５
及びコイルを保持し、支持体及び柱に固定される。抵抗
形コイルが前に説明した様にブラケットによって支持さ
れる。導線が極低温冷却器に永久的に取付けられ、２つ
の超電電コイルを直列に接続する。入って来る導線は極
低温冷却器の２段に対して熱的に連結される。第２段の
ヒート壷ステーションからの導線が巻線２２３の入力端
子及び巻線２２１の出力端子に結合される。夫々巻線２
２３．２２１の出力端子及び入力端子が一緒に結合され
る。抵抗形コイルも互いに直列に、且つ超導電コイルと
直列に接続される。全てのコイルの全ての電流が同じ円
周方向に流れる。

開放形磁石の別の実施例が第２１図に示されている。磁
石２４４は抵抗形コイルを持たないが、４つの超導電樹
脂含浸コイル２５１，２５２，２５３．２５４を持って
いる。極低温槽の２つのトロイダル形部分の夫々に２つ
の超導電コイル２５１と２５２、及び２５３と２５４が
ある。コイル２５１．２５３は直径及びターン数が同じ
であり、その何れもコイル２５２．２５４より大きいが
、コイル２５２，２５４は直径及びターン数が同じであ
る。各々のトロイダル形部分にある超導電コイルが銅の
巻型２５７に巻装される。コイル巻型は互いに平行に隔
たっていて、それらの中心は、各々のコイルがある平面
に対して垂直な同じ線上にある。コイル＠型が、前に説
明した様なアルミニウム柱によって隔てられるが、両方
のコイル巻型は何れも３本の同心の管を有する支持体１
９４によって支持される。熱放射遮蔽体がコイル巻型を
取囲んでいて、それを真空ハウジングが取囲んでいる。

動作中、全てのコイルが直列に接続され、コイル２５１
．２５３は同じ方向に電流を通すが、コイル２５２，２
５４は反対の円周方向に電流を通す。

第２１図の磁石では、コイル２５１，２５２゜２５３．
２５４は、金属のコイル巻型２５７の形を持つ硝子繊維
の巻型上に巻装することが出来る。

導電性の殻体がコイル巻型の下側部分及び側面を取囲ん
でいて、コイル２５３．２５４を支持することが出来る
。例えば銅で作った全体的にＵ字形の殻体を鍋として使
い、その中でコイルを真空圧力含浸することが出来る。

第２１図の０．５Ｔの実施例では、外側コイルは互いに
６５ｃｍ隔たっていて、半径が５６．１ｃｍである。外
側コイルは、直径０．０４３ｃｍのＮｂ３Ｓｎ線を直径
０．４３ｃｍの絶縁鋼線と一緒に巻装したものに５０ア
ンペアを通す。コイルの断面は、高さ２．６ｃｍ、幅１
４０＋１１である。超導電コイル２５２．２５４は５１
．８ｃｍ隔たっていて、半径が４０ＣＩ＋である。コイ
ル２５２．２５４は、同じ寸法の鋼線及びＮｂ３　Ｓｎ
線を一緒に巻装し、５０アンペアを通す。コイル２５２
，２５４の夫々の断面は高さ’１ｃＩｌ、幅３．　４ｃ
ｍである。この磁石の空いている中孔の直径は７０ｃＩ
Ｉ＋であり、横方向の患者出入口が４０Ｘ７０ｃｍであ
る。２５Ｃ１＋の球内での計算による均質性は１３ｐｐ
ｍである。

第２２図及び第２３図に示す様に、開放形磁石１７９は
、閉じた円筒形のコイル巻型に一連のコイルを設けた磁
石よりも、患者の視野が一層大きい。開放形磁石は、作
像しようとする患者２６１を立たせて、又は横にして使
うことが出来る。第２３図に示す形式では、患者は不動
のま−であってよく、磁石が必要に応じて垂直方向に移
動する。

マサチューセッツ州のＣＴＩクライオジエニツクス社か
ら入手し得る１０２０形クライオダイン極低温冷却器を
６０Ｈｚ電源で運転した時の典型的な冷却能力が第２４
図に示されている。この図は、異なる実施例の超電電磁
石に使った時の、極低温冷却器の動作点をも示している
。磁石の冷却負荷は大体法の通りである。

Ｎｂ３　Ｓｎ巻線 放射　　　　　０．１１０ 導電　　　　　０．０９０ 電流導線、銅　ｏ、ｅｏ。

極低温冷却器の第２段の熱負荷　ｏ、ｓｏｏワット放射
遮蔽体 放射　　　　　８．６ 導電　　　　　２．０ 電流導線、銅　４．８ 極低温冷却器の第１段の熱負荷　１５，４ワツト始動の
際、極低温器を動作させ、電源が傾斜状に、電流導線を
通る電流が一定の５０アンペアになるまで徐々に上昇す
る。この傾斜状の変化の際、コイルの各層にある導電ル
ープに電流が誘起される。然し、こう云う電流は、電流
の変化が徐々であるから問題にならない。−旦超導電動
作に達したら、コイルは超導電であるが、電源は接続し
たま＼にしておいてよい。コイルを接続する銅棒及び電
流導線は抵抗損失がある。然し、こう云う損失は余り人
きくなく、磁石のインダクタンスが大きく、抵抗値か小
さいことにより、時定数が大きい。

動作中、放射及び伝導によって磁石の表面に運ばれた全
ての熱は、極低温冷却器によって瑣去って、超導電線の
温度が遷移温度より上昇してクエンチを起さない様にし
なければならない。

クエンチが生じた場合、導電性の箔のループが、磁界の
減少によりループ内に誘起された電流を通し始める。ル
ープが発熱し、クエンチ状態を急速に他のコイルにまで
拡げる。クエンチが他のコイルに急速に拡がらなければ
、磁石の全ての蓄積エネルギは、始めにクエンチが発生
した地点で散逸しなければならなくなり、線を過熱して
それを破壊する。

一緒に巻装する安定材は、層毎に超電電体にはんだトｊ
けしだ場合、クエンチ状態になった超導電線の部分と並
列の小さい抵抗を構成し、クエンチを生じた超電電体に
通る電流を減少させる。

この発明の実施例の超導電磁石に対する電流導線は、消
耗性極低ｌＨ剤を使っていないから、ヘリウム蒸気で冷
却することによって超導電磁石への伝導による熱伝達を
少なくすると共に、導線の抵抗性発熱を散逸することが
出来ない。使われる電流導線は、極低温冷却器の第１段
及び第２段に熱的に連結されて、超導電コイルに達する
前に熱を遮る。

この発明で使われる極低温冷却器では、銅の様な抵抗性
金属導体が、３００　　＠にの周囲温度にある極低温槽
の外部から、動作中は５０”Ｋの温度を持つ極低温冷却
器の第１段までの導線部分として使われる。抵抗性金属
導体は、５０’Ｋにある極低温冷却器の第１段から１０
’Ｋにある第２段までの導線部分としても使われる。電
流導線によるヒート・ステーションへの伝導による熱伝
達を最小限に抑える為、所定の電流に対する導線の縦横
比を最適にしなければならない。

抵抗性金属導体の抵抗性発熱が断面積に対する長さ（Ｌ
／Ａ）に正比例し、−層低温のヒート・ステーションに
対する伝導による熱伝達がＬ／Ａに反比例するので、−
層低温のステーションに伝導によって伝達される熱が最
小になる様な最適のＬ／Ａがある。その長さに沿って比
抵抗が殆んど一定である抵抗性導線では、温度の低いス
テーションに伝達される最小の熱は、導線部分の抵抗性
発熱に温度の高いステーションから伝達された伝導によ
る熱を加えたちの一半分に等しい。縦横比をこの様に調
節すると、温度の高いステーションから伝達される正味
の熱は、抵抗性発熱の残り半分が、このステーションか
ら伝達された伝導による熱と釣合う為に、ゼロである。

５０アンペアの電流に対し、縦横比を最適にした電流導
線の電流分布が、第２５図に示されている。１０　＠Ｋ
及び５０　＠にのヒート・ステーションの間を伸びる導
線が、５０　＠にのヒート・ステーションに近付く時の
温度分布の勾配が水平になり、抵抗並びに伝導による熱
の流れが釣合うことを示している。同様に、５０″にの
ヒート・ステーションと周囲との間の電流導線の温度分
布の勾配は、導線が周囲温度に近付く時、水平である。

５０　＠にのヒートｅステーションから１０　　＠にの
ヒート◆ステーションへの導線部分に高温セラミック超
導電体を使った場合、この導線部分に於ける抵抗性発熱
がゼロであり、この部分に対しては最適の導線の縦横比
がない。セラミック超導電体の導線部分は、必要な電流
■を通す様に十分大きく作り、導線の長さを十分長くし
て、１０”Ｋのヒート・ステーションへの伝導による熱
伝達が許容し得るものになる様にする。材料の臨界電流
密度Ｊｃが温度Ｔと共に急に減少する為、導線の断面積
Ａは次式のように温度に対して反比例する形で変えて、 Ａ−［１／Ｊ］　＞　［Ｉ／Ｊｃ　　（Ｔ）］しかも十
分な安全余裕（Ｊｃ　　Ｊ）／Ｊｃが約１０乃至３０％
になる様にしなければならない。ニーでＪがセラミック
導線の実際の電流密度であり、■が電流である。

第２６図は真空ハウジング２６０内の極低温冷却器のス
リーブの低温端部分を示す６２本の真直ぐなセラミック
導線２′６１が極低温冷却器のスリ−ブの夫々５０”Ｋ
及び１０’にのステーション２６３，２６５から伸びて
いて、導線は先細になっていて、導線は高温側の端で断
面積が一層大きくなる様になっている。セラミック導線
は夫々５０　’Ｋ及び１０’にのヒート・ステーション
２６３．２６１に熱的に連結される。周囲（３００’Ｋ
）及び５０　°にのヒート・ステーションの間にある導
線の高温部分は、動作電流の時、５００にのステーショ
ンに伝達される熱を最小限にする様に最適にしたＬ／Ａ
を持つ銅の導体で構成される。−船内に、導線は銀でメ
タライズすべきである。１つの方法はスパッタリングで
あり、別の方法は銀エポキシを使うことである。セラミ
ック導線２６１は電流の導電接続部を作る領域で、銀装
填エポキシで被覆する。セラミックを処理する際、エポ
キシが蒸発し、銀の被覆を残し、銅の導線をそれにはん
だ付けすることが出来る。抵抗性金属導体が、インジウ
ムはんだの様な比抵抗の小さいはんだを用いて、１０″
にのヒート・ステーションの所でセラミック導線にはん
だ付けされる。

周囲から伸びる銅の導線は、５０’にのヒート・ステー
ションの近くでセラミック導線にはんだ付けされる。セ
ラミック導線は、例えば、両側を銅又はニッケルでメタ
ライズし、メタライズしたセラミック導線と極低温冷却
器のスリーブのヒート・ステーションとの間にはんだ付
けしたベリリア又はアルミナを使って、熱的に連結する
ことが出来る。これは１９８８年７月５日に出願された
係属中の米国特許第２１５．１３１号を参照されたい。

第２７図及び第２８図は２つの先細形の螺旋形高温セラ
ミック超導電体２７１，２７３を示す。

これは酸化イツトリウム・バリウム銅（ＹＢａｚ　Ｃｕ
３０、）の様な１本の円柱形のセラミック超導電体で作
ることか出来る。セラミック導線が夫々５０＠にのヒー
ト・ステーション２６３から１０　＠にのヒート・ステ
ーション２６５へ伸び、５０″Ｋ及び１０”Ｋのヒート
・ステーションに結合される。セラミック導線は、それ
を全装填エポキシで被覆すること等によって銀でメタラ
イズする。このエポキシが、加熱の時、銀の被覆を残し
、低抗性金属導体を１０　　＠にのヒート・ステーショ
ンの所で銀被覆のセラミック導線にはんだ付けすること
が出来る様にする。インジウムはんだの様な抵抗値の小
さいはんだを使うことが好ましい。各々の周囲温度から
の電流導線は、５０”Ｋのヒート・ステーションの近く
でセラミック導線にはんだ付けされる。

従って、磁石の極低温槽の１０＠Ｋ及び５０’にのヒー
ト・ステーションに熱結合されたスリーブ内にある極低
温冷却器は、最適の縦横比を持つ抵抗性金属導体又はセ
ラミック超導電体を使った時、１０　″にのステーショ
ンの所で電流導線から受ける熱負荷を無視し得る。１０
＠にのステーションに於ける冷却容量が制限されており
、ヒート・ステーションが電流導線から受ける熱負荷が
無視し得るが、５０”Ｋのヒート・ステーションに於け
る導線の熱負荷は、この温度で利用し得る冷却器；を増
加することによって、容易に処理することが出来る。

この発明では、安定な電源に導線を永久接続することに
よって、磁石に電力を供給する。この電源は、銅のブス
バー、電流導線及び超電電体の重ね継ぎに於ける抵抗に
よって失われた電力を供給する。導線が偶発的に切れた
場合、又はセラミック超導電体の導線のクエンチが生じ
た場合、アークが発生しない様にする為、磁石にダイオ
ードを接続して、連続的な電流通路を作る。電流導線を
接続して、それが正しく動作している時の動作中、ダイ
オードの両端の電圧はそれを導電させる程にならない。

導線の電流が遮断されると、ダイオードの両端の電圧が
増加し、ダイオードを導電させる。

ニオブ錫層導電線に作った継目は非超導電であるが、抵
抗値が非常に小さい。超電電線だけを使って、銅のブス
バーとか或いは永久接続の導線を使わなければ、磁石の
抵抗値は約１０−８オームである。磁石のインダクタン
スは、図示の実施例では、１６０乃至１６００ヘンリー
にわたって変化するが、磁界強度に関係する。−旦超導
電コイルに電流が設定されると、磁石回路の長い時定数
（何千年）により、事実上永続的な動作が得られ、磁石
内に安定な磁界が得られる。

以上説明したように、この発明による極低温電流導線は
、ヘリウム蒸気による直接冷却を必要としない。

この発明を幾つかの実施例について具体的に図示して説
明してきたが、当業者であれば、この発明の範囲内で、
細部に種々の変更を加えることが出来ることは明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はｍ４電磁石の一部分の軸方向に沿った断面図、
第２図は第１図の超導電コイルの接続に使われる銅コネ
クタ部分を示す部分断面斜視図、第３図は超導電巻線及
び重ね巻き線を所定位置においた第２図の銅コネクタ部
分の部分断面斜視図、第４図は第１図の巻型の巻線スロ
ット部分を、巻線の層を取巻く導電性の箔ループと共に
示す部分断面斜視図、第５図は第１図の磁石の端面を一
部破断して、半径方向ケーブル懸架部を示す部分的な端
面図、第６図は第１図の磁石の一部分を破断して、軸方
向ケーブル懸架部を示す斜視図、第７図はコイル巻型か
ら熱放射遮蔽体を支持するのに使われるスペーサを示す
、磁石の一部分の断面図、第８図は半径方向外向きに伸
びるスペーサを示す断面図、第９図は半径方向内向きに
伸びるスペーサを示す断面図、第１０図は軸方向に沿っ
たｍ４電磁石の一部分の断面図、第１１図は第１０図の
磁石の一部破断部分的端面図、第１２図は異なる動作温
度に於ける磁石の負荷線を電流及び磁界強度の関数とし
て示すグラフ、第１３図は抵抗形及び超導電コイルを持
つ開放混成形磁石の斜視図、第１４図は第１３図の線１
４−１４で切った断面図、第１５図は第１３図の線１５
−１５で切った断面図、第１６図は別の実施例の混成形
磁石の斜視図、第１７図は第１６図の線１７−１７で切
った断面図、第１８図は第１６図の線１８−１８で切っ
た断面図、第１９図は第１６図の磁石で超導電コイルが
巻装される様子を示す、一部分を断面で示し、一部分を
分解した斜視図、第２０図はこじんまりした開放形層導
電磁石の一部分を断面で示した側面図、第２１図はこじ
んまりした開放形層導電磁石の一部分を断面で示した斜
視図、第２２図は磁石の中孔の中に患者を配置した開放
混成形磁石の斜視図、第２３図は垂直方向に可動であっ
て、患者を立った姿勢で収容する開放混成形磁石の斜視
図、第２４図は極低温冷却器に加えられる熱負荷の関数
として、極低温冷却器の第１段及び第２段の温度を示す
グラフ、第２５図は所定の電流に対して長さと面積の比
を最適にした抵抗性電流導線に於ける温度分布を示すグ
ラフ、第２６図は第１段及び第２段の間に先細の超導電
セラミック導線を持つ極低温冷却器の低温側の端の一部
分を切欠いた斜視図、第２７図は第１段及び第２段の間
に先細の螺旋形超導電電流導線を持つ極低温冷却器の低
温側の端の一部分を切欠いた斜視図、第２８図は第２７
図の先細の螺旋形セラミック超導電導線の側面図である
。 ［主な符号の説明コ １１；ｍ４電磁石 １３：エポキシ含浸巻線 １５：真空ハウジング １７．１８．１９．２０，２１．２２：巻線２５：コイ
ル巻型 ２７．３１：銅コネクタ ３５：超導電線 ３７：安定材のストランド ４１：硝子織布 ４３：銅箔 ５７：殻体 ６１．６３ニブスパー ６５：熱放射遮蔽体 ６７．６８．６９．９３，９４，９５：ケーブル ７３　ａ、　　７３　ｂ、　　７５　ａ、　　７５　ｂ
　：ケーブル緊張材 ９７：トラニオン １０１：滑車 １１１．１１７，１２１ニスペーサ １２３：極低温冷却器 Ｊワ万−ｌＢ ２　　４　　　（Ｅｊ　　　８　　１０　　／ＺＢと７
） ｌ巧元”７１３ ２２１’Ｊ ｌη乙ＩＳ ｊりｙ、　８１７ Ｚ１５　　　　　　　　　２０３ 第１現９温崖　旬 温Ｌ　　〜 手続補正書 １．事件の表示 平成１年特許願第１７２０６３号 ２、発明の名称 セラミック超導電体極低温電流導線 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　特許出願人名　称　　ゼネ
ラルやエレクトリック・カンパニイ４６代理人 住　所　　〒１０７東京都港区赤坂１丁１」１４番１４
号第３５興和ビル　４階 日本ゼネラル・エレクトリック株式会社・極東特許部内
電話（５８８）５２００−５２０７ （イ）明細書第９頁第４行に記載のｒＧ−１０ＪをｒＧ
−１０（これは当業者に周知のように連続したブイラン
メント状の硝子とエポキシ樹脂結合剤とよりなる積層熱
硬化性材料である）」に訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．第１段熱交換ステーションよりも低い温度を達成で
   きる第２段熱交換ステーションを持つ２段形極低温冷却
   器のスリーブと、前記冷却器の第１段の動作温度よりも
   高い臨界温度を持つセラミック超導電体で構成された電
   流導線とを有し、前記セラミック超導電体はテーパが付
   けられていて、その幅の広い方の端部が前記第１段熱交
   換ステーションに熱結合され且つ幅の狭い方の端部が前
   記第２段熱交換ステーションに熱結合されており、前記
   テーパの付いたセラミック超導電体よりなる導線が前記
   第１段熱交換ステーションから第２段熱交換ステーショ
   ンへの熱伝導を減じていることよりなる装置。
2. ２．前記テーパの付いたセラミック超導電体が前記電流
   導線の熱通路の長さを増すために前記極低温冷却器のま
   わりにらせん状に巻かれている請求項１記載の装置。