(57)【要約】【課題】高温超電導コイルと高温超電導スイッチとを強固に接続できると共に、電流減衰を抑制して安定した磁場を発生させることができること。【解決手段】高温超電導線材にて構成される高温超電導コイル１と、高温超電導線材にて構成され、高温超電導コイル１に電気的に並列に接続された高温超電導スイッチ２と、を有する高温超電導磁石装置１０において、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とが、高温超電導スイッチ２の表面に固着された接続部材８a、８ｂを介して電気的に接続され、接続部材８a、８ｂは、常電導金属にて構成されると共に、その厚さが高温超電導線材の厚さ以上に設定されて構成されたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温超電導線材にて構成される高温超電導コイルと、
前記高温超電導線材にて構成され、前記高温超電導コイルに電気的に並列に接続された高温超電導スイッチと、を有する高温超電導磁石装置において、
前記高温超電導コイルと前記高温超電導スイッチとが、前記高温超電導スイッチの表面に固着された接続部材を介して電気的に接続され、
前記接続部材は、常電導金属により構成されると共に、その厚さが前記高温超電導線材の厚さ以上に設定されて構成されたことを特徴とする高温超電導磁石装置。
【請求項２】
前記接続部材の厚さは、高温超電導線材の厚さの１０倍〜１００倍に設定されて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の高温超電導磁石装置。
【請求項３】
前記高温超電導スイッチは、同心円状に無誘導巻きされたパンケーキ型コイルにて構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の高温超電導磁石装置。
【請求項４】
前記接続部材は、常電導金属により構成された本体部に、高温超電導線材にて構成された低抵抗体が装着されて構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高温超電導磁石装置。
【請求項５】
前記接続部材は、その一部が他の部分に比べて断面積が小さく構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高温超電導磁石装置。
【請求項６】
前記接続部材には、絶縁材にて構成された補強部材が装着されて構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高温超電導磁石装置。
【請求項７】
前記接続部材には、冷却用の伝熱板が接続されて構成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高温超電導磁石装置。
【請求項８】
前記高温超電導スイッチと接続部材との接続面の少なくとも一部が、高温超電導コイルと前記接続部材との接続面に対し同一面上に設定されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高温超電導磁石装置。
【請求項９】
前記高温超電導コイルと前記高温超電導スイッチの中心軸が一致していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高温超電導磁石装置。
【請求項１０】
前記高温超電導コイルと高温超電導スイッチとの間に断熱材が設置されたことを特徴とする請求項８または９に記載の高温超電導磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高温超電導線材にて構成された高温超電導コイルと、同じく高温超電導線材にて構成された高温超電導スイッチとが電気的に並列に接続された高温超電導磁石装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核磁気共鳴測定装置（ＮＭＲ）や磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）などの超電導機器では、長時間にわたって発生する磁場にｐｐｍオーダーの極めて高い時間安定度が求められる。このため、超電導コイルに、永久電流スイッチと呼ばれる電気的なスイッチを並列に接続することがある。この永久電流スイッチは、一般に超電導線材でつくられた超電導スイッチであり、超電導転移温度以下に冷却された状態では電気抵抗が原理的にゼロである。従って、超電導コイルと永久電流スイッチは電気抵抗がゼロの閉ループ(閉回路)を形成するので、この閉ループを流れる電流に電流減衰（磁場減衰）が生ぜず、非常に安定した磁場を発生させることができる。このような運転は永久電流モードと呼ばれる。
【０００３】
閉ループを形成するための超電導スイッチの切り替え（オン・オフ）は、温度変化を利用してなされる。例えば、超電導コイルの励磁時には、超電導スイッチへの分流を防いで超電導コイル本体に電流を供給するために、ヒーターなどを使って超電導スイッチを常電導転移温度以上に加熱して高抵抗（オフ）にする方法がとられる。また、励磁後に超電導コイルと永久電流スイッチとで閉ループを形成して定常運転に移行するために、ヒーターを切って超電導スイッチを冷却し超電導状態（オン）に戻す。
【０００４】
ところで、超電導コイルを構成する超電導線材同士の接続部や、超電導コイルと超電導スイッチとの接続部などの接続部における抵抗成分Ｒ０が生じてしまうと、この抵抗成分Ｒ０と超電導コイルのインダクタンスＬとで定まる上記閉回路の時定数Ｌ／Ｒ０が減少して、閉回路を流れる電流に電流減衰（磁場減衰）が生じてしまう。このため、例えば超電導素線（フィラメント）同士を、圧接やスポット溶接、熱処理などにより直接接続することで、１０−１３Ω乃至１０−１０Ωオーダーの極めて低抵抗かつ強固に接続する所謂超電導接続技術が用いられる。
【０００５】
超電導コイルを構成する超電導線材として、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０-δ線材やＲＥＢ２Ｃ３Ｏ７-δ線材等の酸化物高温超電導線材（即ち、高温超電導線材）の適用が近年、盛んに研究されている。この高温超電導線材を用いた高温超電導コイルでは、従来のＮｂＴｉなどの低温超電導線材に比べ、２０Ｋ〜５０Ｋといった高い温度でも高い臨界電流密度を有するため、高電流密度運転によるコイルの小型化が可能になる。超電導スイッチに用いられる超電導線材についても、超電導コイルと同じ運転温度で設計したほうが冷却構造をより簡素にできる。このため、高温超電導コイルと同じ高温超電導線材を用いて作られた高温超電導スイッチを採用した高温超電導磁石装置が提案されている。
【０００６】
但し、高温超電導線材は超電導層が非常に脆い酸化物の薄膜であるため、上述のような低抵抗かつ強固に接続可能な超電導接続技術は現状では確立されていない。このため、高温超電導コイルと高温超電導スイッチとの接続は、ハンダ層を用いた一般的なハンダ接続でなされる。ハンダ接続は接続長にもよるが、概ね１０−９Ω乃至１０−６Ωオーダーとなり、低温超電導線材での超電導接続に比べて非常に大きな抵抗成分を生じるので電流減衰が加速する要因となってしまう。このため、準永久電流モードにはなっているが、電流減衰を抑えるために、ハンダ接続の回数を可能な限り減らす必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３３２５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１１に示す高温超電導磁石装置１００では、高温超電導コイル１０１と高温超電導スイッチ１０２との接続について、高温超電導コイル１０１と高温超電導スイッチ１０２のそれぞれから正負一対の高温超電導線材１０３ａ、１０３ｂ；１０４ａ、１０４ｂを引き出し、これらを例えば電流フィーダ１０５を介して接続する構成が考えられる。
【０００９】
しかしながら、高温超電導線材１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ及び１０４ｂは非常に脆い酸化物の薄膜であるため、曲げやねじり等の歪に対して脆弱である。従って、高温超電導スイッチ１０２から引き出された高温超電導線材１０４ａ、１０４ｂは、高温超電導コイル１０１の通電時の電磁力などで機械的な力が作用すると、僅かな変形であっても容易に超電導特性が劣化して抵抗成分が急激に増加してしまう。最悪の場合には劣化部が焼損して、高温超電導磁石装置１００が運転停止を余儀なくされる恐れがある。なお、図１１中の符号１０６は励磁電源を示す。
【００１０】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、高温超電導コイルと高温超電導スイッチとを強固に接続できると共に、電流減衰を抑制して安定した磁場を発生させることができる高温超電導磁石装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態における高温超電導磁石装置は、高温超電導線材にて構成される高温超電導コイルと、前記高温超電導線材にて構成され、前記高温超電導コイルに電気的に並列に接続された高温超電導スイッチと、を有する高温超電導磁石装置において、前記高温超電導コイルと前記高温超電導スイッチとが、前記高温超電導スイッチの表面に固着された接続部材を介して電気的に接続され、前記接続部材は、常電導金属により構成されると共に、その厚さが前記高温超電導線材の厚さ以上に設定されて構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、高温超電導コイルと高温超電導スイッチとを強固に接続できると共に、電流減衰を抑制して安定した磁場を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る高温超電導磁石装置の回路構成を示す電気回路図。
【図２】図１の高温超電導コイル、高温超電導スイッチ及び接続部材の構成を示す断面図。
【図３】図１における高温超電導磁石装置の構成を示す概略斜視図。
【図４】高温超電導コイル及び高温超電導スイッチを構成する高温超電導線材を示す断面図。
【図５】（Ａ）は、図１〜図３の接続部材の一部を示す部分斜視図、（Ｂ）は、図４の高温超電導線材の一部を示す部分斜視図。
【図６】第２実施形態に係る高温超電導磁石装置における接続部材の一部を示す部分断面図。
【図７】第３実施形態に係る高温超電導磁石装置における接続部材の一部を示す部分断面図。
【図８】第４実施形態に係る高温超電導磁石装置における接続部材の一部を示す部分断面図。
【図９】第５実施形態に係る高温超電導磁石装置における接続部材の一部と伝熱板等を示す部分断面図。
【図１０】第６実施形態に係る高温超電導磁石装置の構成を示す断面図。
【図１１】比較例における高温超電導磁石装置を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図５）
図１は、第１実施形態に係る高温超電導磁石装置の回路構成を示す電気回路図である。本第１実施形態の高温超電導磁石装置１０は、高温超電導コイル１と、この高温超電導コイル１に電流を供給する励磁電源４とが電気的に接続され、更に、高温超電導コイル１と並列に高温超電導スイッチ２が電気的に接続された回路構成になっている。高温超電導スイッチ２には、この高温超電導スイッチ２の抵抗を温度によって変化させるための温度制御手段としてのヒーター３が、電気的には絶縁された状態で熱的に接続されている。高温超電導コイル１及び高温超電導スイッチ２は、後述の如く高温超電導線材１１にて構成されている。
【００１５】
次に、上述のように構成された高温超電導磁石装置１０の準永久電流モードでの運転方法について述べる。まず、ヒーター３を発熱させることにより、高温超電導スイッチ２は、超電導転移温度Ｔｃ以上に昇温されて常電導状態（オフ）になり、高抵抗を発生する。この状態で、励磁電源４から高温超電導コイル１に定格電流値まで電流を供給（励磁）する。このとき、高温超電導スイッチ２は高抵抗状態になっているため、高温超電導コイル１と並列に接続されてはいるが、励磁電源４からの電流は殆ど流れず、高温超電導コイル１への電流が増加する。
【００１６】
高温超電導コイル１の励磁後、ヒーター３を切ると、高温超電導スイッチ２は図示しない冷凍機との熱的な接続により高温超電導コイル１と同じ温度まで冷却され、超電導状態（オン）になって低抵抗状態となる。更に、励磁電源４からの供給電流を低下させると、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とで形成される閉回路９を、循環する電流が流れる。
【００１７】
このとき、上記閉回路９を流れる準永久電流は、閉回路９の時定数Ｌ／Ｒによって、永久電流モードにおける永久電流に比べて減衰する。この閉回路９の時定数Ｌ／Ｒは、高温超電導コイル１を構成する高温超電導線材１１同士の接続部や、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２との接続部などの接続部における抵抗の和で表される抵抗成分Ｒと、高温超電導コイルのインダクタンスＬとで定まる。例えば、インダクタンスＬが１０Ｈ、抵抗成分Ｒが１０−６Ωとすると、時定数Ｌ／Ｒは１０７秒、すなわち１１５日となる。このため、高温超電導磁石装置１０では、低温超電導磁石のようなレベルの永久電流モード運転ではないものの、発生磁場を長時間にわたって保持可能な準永久電流モード運転が実現される。
【００１８】
なお、励磁電源４からの供給電流を低下させずに高温超電導コイル１を電源駆動のまま運転してもよい。その場合には、高温超電導コイル１に流れる電流値の時間変化は、高温超電導コイル１及び高温超電導スイッチ２が形成する閉回路９の時定数Ｌ／Ｒによって制限される。このため、電源駆動での運転であっても、準永久電流モードと同様に発生磁場の時間安定度を高める効果が得られる。
【００１９】
次に、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２との接続構成を説明する。図２〜図５に示すように、高温超電導コイル１は、一例として、高温超電導線材１１を巻枠の周囲に同心円状に巻き回した複数個の所謂パンケーキ型コイル５を、その中心軸Ｏ方向に積層した積層型のコイルである。
【００２０】
このような積層型の高温超電導コイル１では、隣接する複数個のパンケーキ型コイル５は、それらのコイル最内周と最外周が、良導電性金属からなるコイル間接続電極６a、６ｂを用いて電気的に直列に接続される。また、軸方向端部のパンケーキ型コイル５には、高温超電導コイル１の外部と電流を出し入れするための口出し電極７a、７ｂが設けられる。これらの口出し電極７a、７ｂの材質は、コイル間接続電極６a、６ｂと同じ良導電性金属とする構成のほか、高温超電導コイル１を構成する高温超電導線材１１とする構成も考えられる。
【００２１】
一方、高温超電導スイッチ２は、例えば、一方の先端同士をハンダ接続した２本の高温超電導線材１１を巻枠の周囲に同心円状に巻き回した所謂無誘導巻きのパンケーキ型コイル(中心軸Ｐ)とする構成がある。または、２本の高温超電導線材１１をそれぞれ逆方向に同心円状に巻き回した２個のパンケーキ型コイルを、それらの中心軸方向に積層して無誘導に構成してもよい。
【００２２】
ここで、高温超電導コイル１及び高温超電導スイッチ２を構成する高温超電導線材１１について述べる。図４に示すように、高温超電導線材１１は、例えば、金属製のテープ基板１２の上に中間層１３、超電導層１４、保護層１５が順次積層され、更にこれらの中間層１３、超電導層１４及び保護層１５が安定化層１６により被覆された所謂コーティッド・コンダクターと呼ばれる薄膜の高温超電導線材である。また、テープ基板１２と中間層１３との間に、必要に応じて配向層１７が設けられることもある。
【００２３】
テープ基板１２は、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ等のニッケル合金、銀合金等の材質で形成される。中間層１３は拡散防止層であり、例えば、酸化セリウム、ＹＳＺ、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、バリウムジルコニアなどの材質からなり、テープ基板１２の上に形成される。超電導層１４は、例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０-δ線材やＲＥ１２３系の組成（ＲＥＢ２Ｃ３Ｏ７-δ等）を有する酸化物高温超電導体の薄膜からなる。なお、「ＲＥＢ２Ｃ３Ｏ７-δ」の「ＲＥ」は、希土類元素〔例えば、ネオジム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ホルミニウム（Ｈｏ）、サマリウム（Ｓｍ）等〕及びイットリウム元素の少なくともいずれかを、「Ｂ」はバリウム（Ｂａ）を、「Ｃ」は銅（Ｃｕ）を、「Ｏ」は酸素（Ｏ）をそれぞれ意味している。
【００２４】
保護層１５は、超電導層１４が空気中の水分に触れて劣化するのを防止する等の目的で設けられ、銀等から形成される。また、配向層１７は、テープ基板１２上に中間層１３を配向させて形成する目的で設けられ、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等から形成される。なお、配向したテープ基板１２を用いる場合には配向層１７を省略することができる。安定化層１６は、超電導層１４に過剰に電気が流れた場合に超電導層１４が燃焼するのを防止する目的で設けられ、導電性の銅や銀等から形成される。
【００２５】
さて、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とは、図１〜図３に示すように、高温超電導スイッチ２の外表面または内表面（本実施形態では外表面）に、例えばハンダ接続などにより固着された接続部材８a及び８ｂを介して電気的に接続される。従って、高温超電導スイッチ２では、高温超電導コイル１との接続のために高温超電導線材１１が引き出される必要がない。また、接続部材８a、８ｂは、金、銀、銅、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅合金（例えば真鍮）などのように、高温超電導線材１１に比べて強度の高い常電導金属により構成される。
【００２６】
この接続部材８a、８ｂは、単一の部材に限らず、分割された複数の部材を溶接やハンダ接続、圧着等により連結して構成されたものでもよい。更に、接続部材８a、８ｂは、異なる種類の常電導金属を組み合わせて構成されてもよい。
【００２７】
また、図５に示すように、接続部材８a、８ｂの板厚Ｔ１は、高温超電導線材１１の板厚Ｔ２以上、例えば高温超電導線材１１の板厚Ｔ２の１０倍〜１００倍に設定される。具体的には、高温超電導線材１１の板厚Ｔ２が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍであるのに対し、接続部材８a、８ｂの板厚Ｔ１は、１ｍｍ〜１０ｍｍである。なお、高温超電導線材１１の幅Ｗ２が４ｍｍ〜１２ｍｍであるのに対し、接続部材８a、８ｂの幅Ｗ１は、この接続部材８a、８ｂを流れる設計電流値に対応して適宜設定される。
【００２８】
以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
（１）図２及び図３に示すように、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とが接続部材８a、８ｂを介して電気的に接続され、この接続部材８a、８ｂが強度の高い常電導金属により構成されるので、この接続部材８a、８ｂによって高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とを強固に接続することができる。
【００２９】
（２）高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とが接続部材８a、８ｂにより強固に接続されるので、高温超電導コイル１の通電時の電磁力により生ずる機械的な力の作用により接続部材８a、８ｂが変形または破損等してその抵抗成分が増加することがない。しかも、接続部材８a、８ｂは、その板厚Ｔ１が高温超電導線材１１の板厚Ｔ２以上、例えば高温超電導線材１１の板厚Ｔ２の１０倍〜１００倍に設定されたことでも、抵抗成分の増加を抑制できる。これらの結果、高温超電導コイル１及び高温超電導スイッチ２が形成する閉回路９で電流減衰がほとんど生じないので、高温超電導磁石装置１０は準永久電流モードで安定した磁場を発生させることができる。
【００３０】
なお、図２に示した高温超電導コイル１では、口出し電極７a、７ｂは高温超電導コイル１の内周側に設けられているが、外周側に配置されてもよい。また、第１実施形態の高温超電導コイル１は積層型のコイルとされているが、中心軸Ｏに対して螺旋状に繰り返し巻き重ねるレイヤー巻きコイルであってもよい。更に、高温超電導コイル１は、コイルの外形が、図２及び図３に示すように円形に限定されるものではなく、楕円形状やレーストラック形状、鞍型コイルのように高温超電導線材１１を３次元的に配置したコイルであっても同様の効果が得られる。
【００３１】
［Ｂ］第２実施形態（図６）
図６は、第２実施形態に係る高温超電導磁石装置における接続部材の一部を示す部分断面図である。この第２実施形態において第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００３２】
本第２実施形態の高温超電導磁石装置２０が第１実施形態と異なる点は、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とを接続する接続部材２１が、本体部２２と、高温超電導線材２５を備える低抵抗体２３とを有して構成され、この低抵抗体２３が本体部２２に、ハンダ層２４により貼り合わされて装着された点である。
【００３３】
本体部２２は、第１実施形態と同様な常電導金属にて構成され、その板厚も高温超電導線材１１、２５の板厚よりも１０倍〜１００倍に設定されている。また、低抵抗体２３を構成する高温超電導線材２５は、高温超電導コイル１、高温超電導スイッチ２をそれぞれ構成する高温超電導線材１１と同一または異なる種類の高温超電導線材である。
【００３４】
以上のように構成されたことから、本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。
【００３５】
（３）高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とを接続する接続部材２１は、常電導金属にて構成された本体部２２に、高温超電導線材２５を備えた低抵抗体２３が装着されて構成されている。このため、接続部材２１を流れる電流は、本体部２２よりも抵抗の低い高温超電導線材２５を流れることになるので、接続部材２１の抵抗成分が全体として低下する。従って、高温超電導コイル１、高温超電導スイッチ２及び接続部材２１を有する閉回路の抵抗成分をＲ１、高温超電導コイル１のインダクタンスをＬとしたとき、上記閉回路の時定数Ｌ／Ｒ１が第１実施形態の高温超電導磁石装置１０の場合によりも増加する。この結果、本第２実施形態の高温超電導磁石装置２０は、第１実施形態の高温超電導磁石装置１０よりも、閉回路において電流減衰が生じ難いので、安定した磁場を発生させることができる。
【００３６】
［Ｃ］第３実施形態（図７）
図７は、第３実施形態に係る高温超電導磁石装置における接続部材の一部を示す部分断面図である。この第３実施形態において第１及び第２実施形態と同様な部分については、第１及び第２実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００３７】
本第３実施形態の高温超電導磁石装置３０が第１及び第２実施形態と異なる点は、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とを接続する接続部材３１における本体部３２の一部３２ａの断面積が、他の部分３２ｂに比べて小さく構成された点である。
【００３８】
本体部３２は、第１及び第２実施形態と同様に常電導金属にて構成され、その板厚は、高温超電導線材１１、２５の板厚の１０倍〜１００倍に設定されている。また、この本体部３２の一部３２aが他の部分３２ｂよりも断面積が小さく構成されたので、この一部３２aにおいて本体部３２の長手方向における熱伝導率が低下する。
【００３９】
以上のように構成されたことから、本第３実施形態においても、第１及び第２実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。
【００４０】
（４）接続部材３１の本体部３２は、その一部３２aが他の部分３２ｂに比べて断面積が小さく構成されたので、接続部材３１の強度は、第１及び第２実施形態に比べて低下するものの、接続部材３１の熱伝導率が第１及び第２実施形態に比べて低下する。このため、高温超電導コイル１または高温超電導スイッチ２の温度変動により両者に温度差が生じて接続部材３１を介して伝熱が発生する場合でも、その伝熱量を第１及び第２実施形態よりも低減できる。従って、接続部材３１を介した高温超電導コイル１または高温超電導スイッチ２の温度変動が生じ難くなるので、この温度変動に起因する抵抗成分の変動を抑制できる。この結果、本第３実施形態の高温超電導磁石装置３０は、第１及び第２実施形態の高温超電導装置１０、２０よりも、高温超電導コイル１、高温超電導スイッチ２及び接続部材３１が形成する閉回路において電流減衰が生じ難くなり、安定した磁場を発生させることができる。
【００４１】
［Ｄ］第４実施形態（図８）
図８は、第４実施形態に係る高温超電導磁石装置における接続部材の一部を示す部分断面図である。この第３実施形態において第１〜第３実施形態と同様な部分については、第１〜第３実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４２】
本第４実施形態の高温超電導磁石装置４０が第１〜第３実施形態と異なる点は、接続部材４１の本体部３２における他の部分３２ｂよりも断面積の小さな一部３２aに、絶縁材からなる補強部材４２が装着された点である。
【００４３】
この補強部材４２の材質としては、例えばＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）やＡＦＲＰ（アラミド繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、補強型ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの絶縁材であり、これらの絶縁材は断熱材としても機能する。また、補強部材４２としては、絶縁被覆した金属にて構成され、またはＧＦＲＰ、ＡＦＲＰ、ＣＦＲＰもしくは補強型ＰＴＦＥと絶縁被覆した金属とを組み合わせて構成されてもよい。なお、本第４実施形態の補強部材４２は、第１実施形態の接続部材８a、８ｂまたは第２実施形態の接続部材２１の本体部２２に装着されてもよい。
【００４４】
以上のように構成されたことから、本第４実施形態においても、第１及び第２実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。
【００４５】
（５）高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とを接続する接続部材４１には、特に本体部３２における断面積の小さな一部３２aに、絶縁材にて構成された補強部材４２が装着されたので、接続部材４１の機械的強度の低下を防止できる。このため、この接続部材４１により高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とを強固に接続することができる。
【００４６】
また、補強部材４２が断熱材としても機能する場合には、本体部３２の一部３２aが他の部分３２ｂに比べて熱伝導率が低いことで、第３実施形態と同様に、接続部材４１を介した高温超電導コイル１または高温超電導スイッチ２の温度変動が生じ難くなるので、この温度変動に起因する抵抗成分の変動を抑制できる。この結果、高温超電導コイル１、高温超電導スイッチ２及び接続部材４１が形成する閉回路において電流減衰が生じ難くなり、高温超電導磁石装置４０は安定した磁場を発生させることができる。
【００４７】
［Ｅ］第５実施形態（図９）
図９は、第５実施形態に係る高温超電導磁石装置における接続部材の一部と伝熱板等を示す部分断面図である。この第５実施形態において第１〜第４実施形態と同様な部分については、第１〜第４実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４８】
本第５実施形態の高温超電導磁石装置５０が第１〜第４実施形態と異なる点は、接続部材４１に伝熱冷却用の伝熱板５１が接続され、この伝熱板５１が極低温冷凍機５２に接続されて構成された点である。
【００４９】
伝熱板５１は、接続部材４１の本体部３２または補強部材４２（本第５実施形態では補強部材４２）に接続されている。また、接続部材４１は、伝熱板５１を介して極低温冷凍機５２に接続されたことで、この極低温冷凍機５２により一定温度に冷却される。
【００５０】
以上のように構成されたことから、本第５実施形態によれば、第１、第２及び第４実施形態の効果（１）〜（３）及び（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（６）を奏する。
【００５１】
（６）接続部材４１は、伝熱板５１を介して極低温冷凍機５２に接続され、この極低温冷凍機５２により冷却されて一定温度に保持される。このため、高温超電導コイル１または高温超電導スイッチ２の温度変動により両者に温度差が生ずる場合でも、この温度差に基づく伝熱量が、接続部材４１を介して高温超電導コイル１または高温超電導スイッチ２へ流れることがない。従って、接続部材４１を介した高温超電導コイル１または高温超電導スイッチ２の温度変動が生じ難くなるので、この温度変動に起因する抵抗成分の変動を、第３及び第４実施形態の場合よりも抑制できる。この結果、高温超電導コイル１、高温超電導スイッチ２及び接続部材４１が形成する閉回路において電流減衰が生じ難くなり、高温超電導磁石装置５０は、第３及び第４実施形態の場合よりも安定した磁場を発生させることができる。
【００５２】
［Ｆ］第６実施形態（図１０）
図１０は、第６実施形態に係る高温超電導磁石装置の構成を示す断面図である。この第６実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００５３】
本第６実施形態の高温超電導磁石装置６０が第１実施形態と異なる点は、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とを電気的に接続する接続部材６１a、６１ｂにおいて、高温超電導スイッチ２との接続面６４、６５の少なくとも一部（本第６実施形態では両接続面６４、６５）が、高温超電導コイル１との接続面６２、６３に対して略同一面上に設けられ、更に、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２との間に断熱材６６が設置された点である。
【００５４】
つまり、本第６実施形態では、高温超電導コイル１の中心軸Ｏと高温超電導スイッチ２の中心軸Ｐとが略一致して同軸に設置され、更に、高温超電導コイル１の外径と高温超電導スイッチ２の外径とが略同一に設定されている。これにより、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とを電気的に接続する接続部材６１a、６１ｂのうち、接続部材６１aは、高温超電導スイッチ２の外周との接続面６４が高温超電導コイル１の外周との接続面６２と略同一面上にあり、接続部材６１ｂは、高温超電導スイッチ２の外周との接続面６５が高温超電導コイル１の外周との接続面６３と略同一面上にある。
【００５５】
但し、接続部材６１aの接続面６４と６２が略同一面上にあるが、接続部材６１ｂの接続面６５と６３が略同一面上になく、または、接続部材６１aの接続面６４と６２が略同一面上にないが、接続部材６１ｂの接続面６５と６３が略同一面上にあってもよい。また、本第６実施形態では、高温超電導コイル１の口出し電極７ａ、７ｂ（図１）は、それぞれ接続部材６１a、６１ｂと一体化されて高温超電導コイル１の外周に配置されている。
【００５６】
上述のように構成されたことで、高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２とを、接続部材６１a、６１ｂを用いて最小限の距離で配置することが可能になり、そのため、接続部材６１a、６１ｂを最小限の長さに設定することが可能になる。ここで、接続部材６１a、６１ｂは、第１実施形態と同様に常電導金属にて構成され、その板厚は、高温超電導コイル１、高温超電導スイッチ２を構成する高温超電導線材１１の板厚の１０倍〜１００倍に設定されている。
【００５７】
また、高温超電導スイッチ２をヒーター３により超電導転移温度Ｔｃ以上に昇温する際に、高温超電導コイル１が昇温されてしまうのを防止するため、高温超電導スイッチ２と高温超電導コイル１との間に断熱材６６が設置されている。この断熱材６６の材質としては、例えばＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）やＡＦＲＰ（アラミド繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、補強型ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の絶縁材がある。
【００５８】
以上のように構成されたことから、本第６実施形態においても、第１実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（７）を奏する。
【００５９】
（７）高温超電導磁石装置６０では、接続部材６１ａは、同一面上の接続面６２、６４によりそれぞれ高温超電導コイル１、高温超電導スイッチ２に接続され、接続部材６１ｂは、同一面上の接続面６３、６５によりそれぞれ高温超電導コイル１、高温超電導スイッチ２に接続されている。このため、高温超電導磁石装置６０では、例えば第１実施形態のように、高温超電導コイル１の中心軸Ｏと高温超電導スイッチ２の中心軸Ｐとが異なる位置にあって接続部材８ａ、８ｂが高温超電導コイル１と高温超電導スイッチ２に異なる面上で接続している場合に比べて、接続部材６１a、６１ｂの長さを最小限に設定することが可能になり、接続部材６１a、６１ｂの抵抗成分を低減できる。
【００６０】
従って、高温超電導コイル１、高温超電導スイッチ２及び接続部材６１a、６１ｂが形成する閉回路の抵抗成分をＲ２とし、高温超電導コイル１のインダクタンスをＬとしたとき、上記閉回路の時定数Ｌ／Ｒ２が第１実施形態の場合よりも増加する。この結果、高温超電導磁石装置６０は、第１実施形態の場合よりも、閉回路において電流減衰が生じ難くなるので、安定した磁場を発生させることができる。
【００６１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１…高温超電導コイル、２…高温超電導スイッチ、８a、８ｂ…接続部材、９…閉回路、１０…高温超電導磁石装置、１１…高温超電導線材、２０…高温超電導磁石装置、２１…接続部材、２２…本体部、２３…低抵抗体、２５…高温超電導線材、３０…高温超電導磁石装置、３１…接続部材、４０…高温超電導磁石装置、４１…接続部材、４２…補強部材、５０…高温超電導磁石装置、５１…伝熱板、６０…高温超電導磁石装置、６１a、６１ｂ…接続部材、６２、６３、６４、６５…接続面、６６…断熱材、Ｔ１…接続部材の板厚、Ｔ２…高温超電導線材の板厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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