(57)【要約】【課題】永久電流運転中の高温超電導コイル３の一部に常電導転移が発生した際には、速やかに高温超電導コイル３を流れる電流を減衰させることができる電磁石装置１を提供する。【解決手段】高温超電導コイル３に直列に接続され、臨界温度が高温超電導コイル３より低い低温超電導線材を用いた限流器５と、高温超電導コイル３に並列に接続され、通電により限流器５を昇温させる昇温手段６とを備え、高温超電導コイル３の一部が超電導状態から常電導転移して発生した電圧にて昇温手段６に通電することにより、限流器５が超電導状態から常電導転移する。【選択図】図１
2010147370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルに直列に接続され、臨界温度が前記超電導コイルより低い超電導線材を用いた限流器と、
前記超電導コイルに並列に接続され、通電により前記限流器を昇温させる昇温手段とを備え、
前記超電導コイルの一部が超電導状態から常電導転移して発生した電圧にて前記昇温手段に通電することにより、前記限流器が超電導状態から常電導転移することを特徴とする電磁石装置。
【請求項２】
前記限流器では、純銅と比較して抵抗率が高い冷却安定化材を、前記超電導線材の超電導体の周囲に配置していることを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。
【請求項３】
前記昇温手段は、前記限流器の前記超電導線材と熱的に接触するヒータを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁石装置。
【請求項４】
前記昇温手段は、前記超電導線体の周囲に配置される冷却安定化材を、前記超電導コイルに並列に接続する回路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電磁石装置。
【請求項５】
前記昇温手段は、ダイオードを有することを特徴とする請求項１及至請求項４のいずれか１項に記載の電磁石装置。
【請求項６】
直列に接続された複数の抵抗を有し、
前記超電導コイルは複数が直列に接続されており、
複数の前記抵抗は、前記直列に接続された複数の前記超電導コイルに並列に接続され、
複数の前記抵抗の接続点と複数の前記超電導コイルの接続点との間に、前記昇温手段を接続して、ブリッジ回路を構成し、
複数の前記超電導コイルが超電導状態であるときは、前記ブリッジ回路は平衡条件を満たして、前記昇温手段には通電しないことを特徴とする請求項１及至請求項４のいずれか１項に記載の電磁石装置。
【請求項７】
真空容器に内包された伝熱手段と、
前記伝熱手段に熱的に接続し前記伝熱手段を冷却する冷凍機とを備え、
前記伝熱手段は、前記超電導コイル、前記限流器、前記昇温手段とに、熱的に接続することを特徴とする請求項１及至請求項６のいずれか１項に記載の電磁石装置。
【請求項８】
真空容器に内包された冷媒容器と、
前記冷媒容器に熱的に接続し前記冷媒容器と冷媒を冷却する冷凍機とを備え、
前記冷媒容器は前記限流器と前記昇温手段と前記冷媒を内包することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電磁石装置。
【請求項９】
前記真空容器に内包され、前記冷媒容器に熱的に接続する伝熱手段を備え、
前記伝熱手段は前記超電導コイルに熱的に接続することを特徴とする請求項８に記載の電磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイルを備えた電磁石装置に関し、特に、クエンチ時における超電導コイルの保護に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超電導コイルを備えた電磁石装置の基本的な回路は、超電導コイルと、超電導コイルに電流を供給する励磁電源と、永久電流運転するための閉回路を形成する永久電流スイッチと、超電導コイルに対して並列接続された保護抵抗とからなっている。このような電磁石装置では、永久電流スイッチを開（オフ）にした状態で励磁電源から超電導コイルに電流供給し、その後、永久電流スイッチを閉（オン）にし、かつ、励磁電源からの供給電流を無くすことで、超電導コイルおよび永久電流スイッチからなる超電導状態の閉回路に電流がほとんど減衰することなく流れ続ける永久電流運転を行うことができる。永久電流運転によれば、電磁石装置は、長期に渡って電力を消費することなく磁場を保持することが可能である(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
永久電流運転中に超電導コイルの一部が超電導状態から常電導転移して、抵抗が発生した場合、超電導コイルに蓄積された蓄積エネルギがジュール発熱で熱エネルギに変換され超電導コイルの温度が上昇する。この温度上昇により前記一部の周囲の超電導コイルがさらに超電導状態から常電導転移するようになり、最終的に、常電導転移がなだれ的に超電導コイル全体に広がるクエンチ現象を引き起こす。超電導コイルには大きな蓄積エネルギを保持できるところ、クエンチ現象によりこの蓄積エネルギが熱エネルギに変換されると、超電導コイルは過大な温度上昇を引き起こし性能劣化さらには焼損してしまう場合がある。
【０００４】
そこで、従来の電磁石装置では、常電導転移により超電導コイルに発生した抵抗に伴って超電導コイルの両端に生じる電圧を保護抵抗に印加し、保護抵抗に電流を流すことで、超電導コイルだけでなく、保護抵抗でもジュール発熱で蓄積エネルギを消費させ、超電導コイルの温度上昇を抑えている。
【特許文献１】特開平５−１９０３２５号公報（第１項、図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ２）や酸化物超電導物質が用いられた、いわゆる高温超電導コイルは、ニオブチタン（Ｎｂ３Ｔｉ）やニオブスズ（Ｎｂ３Ｓｎ）が用いられた、いわゆる低温超電導コイルと比較して、臨界温度が高く、容易に設定可能な冷却温度、例えば冷却温度２０Ｋとの温度差を大きくとれるため、超電導状態から常電導転移しにくく、クエンチ現象の発生を、低温超電導コイルより抑制することができる。
【０００６】
フェイルセーフの観点から、万が一、高温超電導コイルにおいて、クエンチ現象が発生した場合を考察する。クエンチ現象が発生する過程を考えると、まず、高温超電導コイルの一部において、超電導状態から常電導転移することになる。しかし、高温超電導コイルの常電導転移しにくいことが裏目になって、常電導転移している一部の周辺の高温超電導コイルでは、常電導転移しにくく、低温超電導コイルと比較して常電導領域の拡大が遅くなる。このため、高温超電導コイルの常電導転移した一部では、局所的に長時間発熱することになる。そして、高温超電導コイルの一部の常電導転移のみでは、高温超電導コイルに発生する抵抗が小さく、高温超電導コイルの両端に生じる電圧も小さいので、保護抵抗に大きな電流を流して速やかに蓄積エネルギを消費することができない。この結果、高温超電導コイルは、その一部の常電導領域で大半の蓄積エネルギを消費せざるをえず、局所的な温度上昇によって熱歪して性能劣化し、さらに温度上昇すると焼損すると考えられた。
【０００７】
前記より、永久電流運転中の高温超電導コイルの一部に常電導転移が発生した際には、速やかに高温超電導コイルを流れる電流を減衰させ、高温超電導コイルの一部が局所的に温度上昇するのを抑える必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、永久電流運転中の高温超電導コイルの一部に常電導転移が発生した際には、速やかに高温超電導コイルを流れる電流を減衰させることができる電磁石装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するために、本発明の電磁石装置は、超電導コイルに直列に接続され、臨界温度が前記超電導コイルより低い超電導線材を用いた限流器と、前記超電導コイルに並列に接続され、通電により前記限流器を昇温させる昇温手段とを備え、
前記超電導コイルの一部が超電導状態から常電導転移して発生した電圧にて前記昇温手段に通電することにより、前記限流器が超電導状態から常電導転移することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、永久電流運転中の高温超電導コイルの一部に常電導転移が発生した際には、速やかに高温超電導コイルを流れる電流を減衰させることができる電磁石装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る電磁石装置１の回路図を示す。電磁石装置１は、クライオスタット２を有している。クライオスタット２の外側には、励磁電源１０と、励磁電源１０に直列接続された電流遮断器１１とが設けられている。クライオスタット２の内側には、永久電流スイッチ４と、複数（図１では２つ）の保護抵抗７（７ａ、７ｂ）と、複数（図１では２つ）の高温超電導コイル３（３ａ、３ｂ）と、複数（図１では２つ）の限流器５（５ａ、５ｂ）と、複数の（図１では２つ）の昇温手段６が設けられ、保冷されている。特に、高温超電導コイル３、永久電流スイッチ４、限流器５は、クライオスタット２によって、それぞれが有する超電導材の臨界温度以下に保たれ超電導状態となっている。
【００１３】
永久電流スイッチ４は、一端に励磁電源１０が接続され、他端に電流遮断器１１が接続されている。
【００１４】
保護抵抗７ａと保護抵抗７ｂは直列接続され、この直列接続の一端に励磁電源１０が接続され、直列接続の他端に電流遮断器１１が接続されている。
【００１５】
限流器５ａと高温超電導コイル３ａは直列接続され、この直列接続の両端は保護抵抗７ａの両端に接続されることで、この直列接続は保護抵抗７ａに並列接続されている。同様に、限流器５ｂと高温超電導コイル３ｂは直列接続され、この直列接続の両端は保護抵抗７ｂの両端に接続されることで、この直列接続は保護抵抗７ｂに並列接続されている。
【００１６】
高温超電導コイル３は、複数本の超電導体の周囲や隙間を冷却安定化材で覆い充填した超電導線材を巻枠等に巻いて構成されている。超電導体には、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ２）や酸化物超電導物質といった、いわゆる高温超電導物質が用いられている。冷却安定化材には、電気抵抗率が低く、熱伝導率の高い無酸素銅（純銅：Ｃｕ）が用いられている。
【００１７】
限流器５は、複数本の超電導体の周囲や隙間を冷却安定化材で覆い充填した超電導線材を有している。超電導体には、前記高温超電導物質より臨界温度が低い、ニオブチタン（ＮｂＴｉ）やニオブ３スズ（Ｎｂ３Ｓｎ）といった、いわゆる低温超電導物質が用いられている。冷却安定化材には、無酸素銅より電気抵抗率が高い金属、例えば銅ニッケル合金が用いられている。また、限流器５は、高温超電導コイル３と磁気的に結合しないように無誘導に巻線されている。
【００１８】
２つの昇温手段６はそれぞれ、ヒータ９（９ａ、９ｂ）と、順逆方向を違えて並列接続された一対のダイオード８（８ａ、８ｂ）とを有している。ヒータ９ａとダイオード８ａは直列接続され、この直列接続の両端は高温超電導コイル３ａの両端に接続されることで、この直列接続（昇温手段６）は高温超電導コイル３ａに並列接続されている。同様に、ヒータ９ｂとダイオード８ｂは直列接続され、この直列接続の両端は高温超電導コイル３ｂの両端に接続されることで、この直列接続（昇温手段６）は高温超電導コイル３ｂに並列接続されている。ヒータ９は、限流器５、特に、後記する限流器５の超電導線材と熱的に接続（接触）し、ヒータ９で発熱した熱は、限流器５の超電導線材に伝導（伝熱）するようになっている。これにより、昇温手段６は、通電により限流器５の超電導線材を昇温させることができる。
【００１９】
次に、電磁石装置１の運転動作について説明する。まず、クライオスタット２内の高温超電導コイル３、永久電流スイッチ４、限流器５は、臨界温度以下に保たれて、超電導状態に維持される。次に、永久電流スイッチ４を開（オフ）にした状態で、電流遮断器１１を閉（オン）にし、励磁電源１０から高温超電導コイル３に電流供給する。その後、永久電流スイッチ４を閉（オン）にし、さらに、電流供給を停止した後、電流遮断器１１を開（オフ）にする。これにより、励磁電源１０から高温超電導コイル３への電流供給は無くなるが、２つの高温超電導コイル３と２つの限流器５と閉（オン）にした永久電流スイッチ４とが直列に接続された閉回路に、電流が超電導状態でほとんど減衰することなく流れ続け、電磁石装置１は永久電流運転となる。永久電流運転では、電磁石装置１は、励磁電源１０から電力を供給しなくても長期に渡って磁場を保持することが可能である。
【００２０】
次に、電磁石装置１の永久電流運転中に、２つの高温超電導コイル３の内の一方の高温超電導コイル３ａの一部が超電導状態から常電導転移した場合について説明する。
高温超電導コイル３ａの一部で常電導転移が発生し、高温超電導コイル３ａの両端電圧がダイオード８ａのオン電圧を超えた場合、ダイオード８ａが閉（オン）となり、昇温手段６に通電される。高温超電導コイル３ａと永久電流スイッチ４とを通る閉回路を流れる電流の一部が、ヒータ９ａに供給され、ヒータ９ａが発熱する。このヒータ９ａの熱は限流器５ａへ伝導し、限流器５ａ、特に、低温超電導物質で形成された超電導線材を加熱する。この加熱により、超電導線材が昇温し、超電導線材の一部が超電導状態から常電導転移して、この超電導線材の一部で発熱する。そして、この常電導転移とこの発熱は、なだれ状に超電導線材の全体に伝播する。低温超電導物質の臨界温度は高温超電導物質より低く、低温超電導物質は高温超電導物質より常電導転移しやすいことから、その伝播の速度は、高温超電導コイル３ａにおける伝播の速度より速くなる。また、限流器５ａの冷却安定化材の電気抵抗率が、高温超電導コイル３ａの冷却安定化材の電気抵抗率より高いことから、超電導体の一部で常電導転移して、その常電導転移した超電導体の一部からその周辺の冷却安定化材に電流のパスが変わっても、冷却安定化材において高いエネルギ密度で発熱させることができる。これらのことにより、限流器５ａにおける常電導転移の伝播の速度は、高温超電導コイル３ａにおける伝播の速度より速くなっている。
【００２１】
この結果、限流器５ａには、大きい抵抗が速やかに発生し、限流器５ａに直列に接続された高温超電導コイル３ａを流れる大電流が、限流器５ａにも速やかに流れるので、限流器５ａではその大電流が流れることで発熱し、蓄積エネルギを速やかに消費することができる。
【００２２】
また、高抵抗の限流器５ａに大電流が速やかに流れれば、限流器５ａの両端には高電圧が速やかに発生する。この高電圧は、保護抵抗７ａに速やかに印加される。これにより、保護抵抗７ａには、オームの法則を満足するように電流が速やかに流れる。保護抵抗７ａに電流が速やかに流れることにより、保護抵抗７ａは速やかに発熱し、保護抵抗７ａでも蓄積エネルギを速やかに消費することができる。
【００２３】
さらに、保護抵抗７ａに高電圧が速やかに印加されると、保護抵抗７ｂにも高電圧が速やかに印加される。これは、保護抵抗７ａと保護抵抗７ｂは直列接続され、その直列接続の両端は、閉（オン）状態の永久電流スイッチ４によって短絡されているので、電位差ゼロになる。保護抵抗７ａに高電圧が印加されると、この電位差ゼロの関係を満足させるように、保護抵抗７ｂに、保護抵抗７ａに印加されている高電圧と比べて正負が反転し大きさが等しい高電圧が印加される。これによっても、保護抵抗７ｂには、オームの法則を満足するように電流が速やかに流れる。保護抵抗７ｂに電流が速やかに流れることにより、保護抵抗７ｂは速やかに発熱し、保護抵抗７ｂでも蓄積エネルギを速やかに消費することができる。
【００２４】
このように、高温超電導コイル３ａの一部に常電導転移が発生した際には、速やかに限流器５ａが高抵抗化して発熱し、速やかに蓄積エネルギを消費するだけでなく、速やかに保護抵抗７ａと保護抵抗７ｂに電流を流すことでも、速やかに蓄積エネルギを消費している。そして、常電導転移した高温超電導コイル３ａの一部は、速やかに蓄積エネルギが消費されたことによって、そこでの発熱を抑制することができ、高温超電導コイル３ａの性能劣化や焼損を防ぐことができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図２に、本発明の第２の実施形態に係る電磁石装置１の回路図を示す。第２の実施形態の電磁石装置１が、第１の実施形態の電磁石装置１と異なる点は、昇温手段６が、限流器５を高温超電導コイル３に直列かつ並列に接続する回路となって、ヒータ９が省かれている点である。なお、ダイオード８に直列に接続されている抵抗１３は、昇温手段６、さらには限流器５を流れる電流を制限し、昇温手段６と限流器５を保護することができる。
【００２６】
図３に、昇温手段６を構成する配線が施された限流器５が有する超電導線材２０の断面図を示す。この断面図は、超電導線材２０の幅方向ではなく長さ方向に切断した断面を示している。超電導線材２０では、複数本の超電導体２２の周囲を冷却安定化材２１で覆い、複数本の超電導体２２の互いの隙間を冷却安定化材２１で充填している。配線によって、高温超電導コイル３の一端と、冷却安定化材２１とが接続されている。また、配線によって、ダイオード８の一端と、冷却安定化材２１とが接続されている。これらの接続により、限流器５の特に冷却安定化材２１が、高温超電導コイル３に並列接続されている。冷却安定化材２１上で、それぞれの前記並列接続用の配線の接続箇所は互いに離れている。そして、これらの配線で接続された冷却安定化材２１が、前記ヒータ９として機能する。冷却安定化材２１は、超電導体２２に熱的に接続しているので、冷却安定化材２１で発熱し生じた熱は、確実に超電導体２２に伝導させることができる。このため、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、より速やかに限流器５を加熱することができる。
【００２７】
（第３の実施形態）
図４（ａ）に、本発明の第３の実施形態に係る電磁石装置の回路図を示す。第３の実施形態の電磁石装置１が、第２の実施形態の電磁石装置１と異なる点は、直列に接続された複数の抵抗１４（１４ａ、１４ｂ）を有し、この複数の抵抗１４（１４ａ、１４ｂ）の直列接続が、複数の高温超電導コイル群１２（１２ａ、１２ｂ）の直列接続に対して、並列に接続され、直列接続された複数の抵抗１４ａ、１４ｂの間の接続点１６と、直列接続された複数の高温超電導コイル群１２ａ、１２ｂの間の接続点１５の間に、昇温手段６を接続して、ブリッジ回路（バランス型回路）を構成している点である。また、複数の高温超電導コイル３は、高温超電導コイル群１２ａ、１２ｂによって２つに分けられている。
【００２８】
図４（ｂ）に、前記ブリッジ回路（バランス型回路）の等価回路図を示す。なお、等価回路図には、限流器５ａ、５ｂに対する昇温手段６の接続が描かれているように、この限流器５ａ、５ｂへの接続は、限流器５ａ、５ｂの冷却安定化材２１への接続であり、その冷却安定化材２１を前記ヒータ９として機能させるものである。一方、図４（ａ）において、限流器５ａ、５ｂは高温超電導コイル群１２ａ、１２ｂに直列に接続されているが、超電導状態において限流器５ａ、５ｂは、無誘導無抵抗であるので、図４（ｂ）においては、高温超電導コイル群１２ａ、１２ｂに対する限流器５ａ、５ｂの直列接続は省略している。
【００２９】
超電導状態において、高温超電導コイル群１２ａのインダクタンスＬａと高温超電導コイル群１２ｂのインダクタンスＬｂの比Ｌａ／Ｌｂは、抵抗１４ａの抵抗値Ｒａと抵抗１４ｂの抵抗値Ｒｂの比Ｒａ／Ｒｂは等しく（Ｌａ／Ｌｂ＝Ｒａ／Ｒｂ）なり、ブリッジ回路は平衡条件を満たしている。このため、超電導状態においては、接続点１５と接続点１６の間の電位差はゼロになり、限流器５ａ、５ｂに電流は流れない。
【００３０】
高温超電導コイル群１２ａ又は高温超電導コイル群１２ｂの一部が、超電導状態から常電導転移すると、これにより生じた抵抗成分により平衡条件が満たされなくなり、接続点１５と接続点１６の間に速やかに電位差が生じ、限流器５ａ、５ｂに速やかに通電される。そして、限流器５ａ、５ｂを速やかに昇温し高抵抗化することができる。これにより、第３の実施形態でも第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
なお、永久電流スイッチ４を開にした状態で高温超電導コイル３の電流を掃引した際でも、それぞれの高温超電導コイル群１２ａ、１２ｂで発生する誘導電圧の大きさは等しく、平衡条件は満たされているので、接続点１５と接続点１６の間の電位差はゼロになり、昇温手段６、限流器５ａ、５ｂに電流が流れることを避けられる。この結果、第１の実施系形態や第２の実施形態とは異なり、昇温手段６にダイオード８（図１参照）を設ける必要が無くなる。また、保護抵抗７は、複数の高温超電導コイル群１２ａ、１２ｂと複数の限流器５ａ、５ｂの直列接続に対して、並列接続されている。
【００３２】
（第４の実施形態）
図５に、本発明の第４の実施形態に係る電磁石装置１の回路図を示す。第４の実施形態の電磁石装置１の回路構成は、第２の実施形態の電磁石装置１の回路構成と同じになっている。図５に示すように、クライオスタット２は、真空断熱のための真空容器１７と、輻射熱の侵入を抑制する輻射シールド１８と、冷凍機１９と、熱伝達手段２５とを有している。輻射シールド１８は真空容器１７に内包され、熱伝達手段２５は輻射シールド１８に内包されている。冷凍機１９は、極低温に冷却可能な第１ステージと、第１ステージよりは高い温度ではあるが低温に冷却可能な第２ステージとを有している。第１ステージは、熱伝達手段２５に熱的に接続され、熱伝達手段２５は、前記極低温に冷却されている。第２ステージは、輻射シールド１８に熱的に接続され、輻射シールド１８は、前記極低温より高い温度である低温に冷却されている。熱伝達手段２５は、輻射シールド１８に内包された、高温超電導コイル３（３ａ、３ｂ）、保護抵抗７（７ａ、７ｂ）、永久電流スイッチ４、限流器５（５ａ、５ｂ）、ダイオード８（８ａ、８ｂ）、抵抗１３（昇温手段６）と熱的に接続しており、それぞれを臨界温度以下に冷却し、高温超電導コイル３（３ａ、３ｂ）、永久電流スイッチ４、限流器５（５ａ、５ｂ）を超電導状態を保つことが可能である。第４の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、輻射シールド１８に内包するような冷媒容器と冷媒を別途用意せずとも、高温超電導コイル３（３ａ、３ｂ）、永久電流スイッチ４、限流器５（５ａ、５ｂ）を臨界温度以下にして超電導状態を保ち、電磁石装置１を運転することが可能である。
【００３３】
（第５の実施形態）
図６に、本発明の第５の実施形態に係る電磁石装置１の回路図を示す。第５の実施形態の電磁石装置１の回路構成は、第２及び第４の実施形態の電磁石装置１の回路構成と同じになっている。第５の実施形態の電磁石装置１が、第４の実施形態の電磁石装置１と異なる点は、熱伝達手段２５に換えて、冷媒２６が入れられる冷媒容器２７を有している点である。冷媒容器２７は、真空容器１７さらに輻射シールド１８に内包されている。冷媒容器２７は、冷凍機１９の第１ステージに熱的に接続し、冷媒容器２７と冷媒２６は前記極低温に冷却されている。冷媒容器２７は、永久電流スイッチ４、限流器５（５ａ、５ｂ）、ダイオード８（８ａ、８ｂ）、抵抗１３（昇温手段６）を冷媒２６と伴に内包しており、それぞれを臨界温度以下に冷却し、永久電流スイッチ４、限流器５（５ａ、５ｂ）を超電導状態に保つことが可能である。なお、冷媒２６としては、液体ヘリウム（Ｈｅ）を用いることができる。
【００３４】
高温超電導コイル３（３ａ、３ｂ）と保護抵抗７（７ａ、７ｂ）は、真空容器１７と輻射シールド１８に内包され、冷媒容器２７の外側に配置されている。伝熱手段２８は、真空容器１７と輻射シールド１８に内包され、冷媒容器２７と高温超電導コイル３（３ａ、３ｂ）とを熱的に接続している。これにより、高温超電導コイル３（３ａ、３ｂ）は、臨界温度以下に冷却され、超電導状態に保たれている。第５の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、輻射シールド１８を除くクライオスタット２の内包物の全てを冷媒２６にて冷却する場合と比較して、冷媒容器２７を小型にすることが可能であり、少ない冷媒２６にて電磁石装置１を運転することが可能である。
【００３５】
（第６の実施形態）
図７に、本発明の第６の実施形態に係る電磁石装置の回路図を示す。第６の実施形態の電磁石装置１の回路構成は、第２、第４及び第５の実施形態の電磁石装置１の回路構成と同じになっている。第６の実施形態の電磁石装置１が、第５の実施形態の電磁石装置１と異なる点は、永久電流スイッチ４が、冷媒容器２７の外側に配置され、伝熱手段２８によって冷媒容器２７に熱的に接続されている点が異なっている。
【００３６】
高温超電導コイル３及び永久電流スイッチ４は、熱伝達手段２８により冷媒容器２７と接続されており、その熱伝導より冷却され臨界温度以下となり超電導状態を保っている。これによっても、永久電流スイッチ４は、臨界温度以下に冷却され、超電導状態に保つことができる。第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、冷媒容器２７をさらに小型にすることが可能であり、少ない冷媒２６にて電磁石装置１を運転することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電磁石装置の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る電磁石装置の回路図である。
【図３】昇温手段を構成する配線が施された限流器が有する線材の断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る電磁石装置の回路図であり、（ｂ）は、超電導コイルと昇温手段からなるブリッジ回路の等価回路図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る電磁石装置の回路図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る電磁石装置の回路図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る電磁石装置の回路図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      電磁石装置
２      クライオスタット
３、３ａ、３ｂ  超電導コイル
４      永久電流スイッチ
５、５ａ、５ｂ  限流器
６      昇温手段
７、７ａ、７ｂ  保護抵抗
８、８ａ、８ｂ  ダイオード
９、９ａ、９ｂ  ヒータ
１０    励磁電源
１１    電流遮断器
１２、１２ａ、１２ｂ  超電導コイル群
１３、1４、１４ａ、１４ｂ  抵抗
１５    超電導コイル群の接続点
１６    抵抗の接続点
１７    真空容器
１８    輻射シールド
１９    冷凍機
２０    限流器の超電導線材
２１    冷却安定化材
２２    超電導体
２６    冷媒
２７    冷媒容器
２８    伝熱手段
【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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