(57)【要約】【課題】本発明は超電導コイルを冷却する冷却手段を有する超電導マグネット装置ユニットに関し、コスト上昇を伴うことなく超電導コイルの冷却効率を高めることを課題とする。【解決手段】超電導マグネット装置１０と吸熱装置２０とを有する。超電導マグネット装置１０は、超電導コイル１３と、この超電導コイル１３が超電導状態となるよう冷却を行う冷凍機１８と、超電導コイル１３を支持する荷重支持体１５，１６とを有する。また、吸熱装置２０は、液体ヘリウムが収容された吸熱タンク２１と、この吸熱タンク２１と超電導コイル１３とを熱的に接続する伝熱部材２２Ａと、吸熱タンク２１と超電導コイル１３との熱的な接続のＯＮ／ＯＦＦを行う熱スイッチ２３とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルと、前記超電導コイルが超電導状態となるよう冷却を行う冷凍機と、前記超電導コイルを支持する荷重支持体とを有する超電導マグネット装置と、
前記超電導コイルの熱を吸熱する吸熱装置と
を有することを特徴とする超電導マグネット装置ユニット。
【請求項２】
前記吸熱装置は、
冷媒が収容された収容部と、
前記収容部と前記超電導コイルとを熱的に接続する熱伝導部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の超電導マグネット装置ユニット。
【請求項３】
前記吸熱装置は、
前記超電導コイルから前記収容部への吸熱のＯＮ／ＯＦＦを行う熱スイッチを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導マグネット装置ユニット。
【請求項４】
超電導コイルと、前記超電導コイルが超電導状態となるよう冷却を行う冷凍機と、前記超電導コイルを支持する荷重支持体とを有する超電導マグネット装置と、
前記荷重支持体の熱を吸熱する吸熱装置と
を有することを特徴とする超電導マグネット装置ユニット。
【請求項５】
前記吸熱装置は、
冷媒が収容された収容部と、
前記収容部と前記荷重支持体とを熱的に接続する熱伝導部材とを有することを特徴とする請求項４に記載の超電導マグネット装置ユニット。
【請求項６】
前記吸熱装置は、
前記荷重支持体から前記収容部への吸熱のＯＮ／ＯＦＦを行う熱スイッチを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の超電導マグネット装置ユニット。
【請求項７】
前記荷重支持体を真空側荷重支持体と大気側荷重支持体とに分離すると共に前記真空側と大気側とを画成する隔壁を設け、前記真空側荷重支持体と大気側荷重支持体とが前記隔壁を介して連結及び連結解除が可能な構成とし、
かつ、前記吸熱装置を前記大気側荷重支持体と熱的に接続したことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の超電導マグネット装置ユニット。
【請求項８】
前記冷媒は、液体ヘリウムであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の超電導マグネット装置ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超電導マグネット装置ユニットに係り、特に超電導コイルを冷却する冷却手段を有する超電導マグネット装置ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一例である超電導マグネット装置を図８に示す。同図に示す超電導マグネット装置１００は、超電導コイル１０３、伝熱ステージ１０４、荷重支持体１０５、熱シールド板１０７、冷凍機１０８、及び鉄心１１０等により構成されている。
【０００３】
鉄心１１０は気密性を有しており、内部を真空としうる構成となっている。超電導コイル１０３は低温超電導線材で形成されている。また、超電導コイル１０３は図示しない超電導リードにより外部から給電される構成となっており、これにより超電導コイル１０３は磁界を発生する。
【０００４】
冷凍機１０８は２段式の冷凍機であり、１段部１０８ａは熱シールド板１０７に熱的に接続され、２段部１０８ｂは伝熱ステージ１０４を介して超電導コイル１０３と熱的に接続されている。この超電導コイル１０３は伝熱部材１０４と熱的に接続されており、冷凍機１０８により伝熱部材１０４が冷却されることにより超電導コイル１０３も冷却される。また、熱シールド板１０７は冷凍機１０８で冷却されることにより、装置外部から超電導コイル１０３に伝達される熱（輻射熱）を遮断する。
【０００５】
荷重支持体１０５は、磁界発生時に超電導コイル１０３に印加される荷重を支持するものである。この荷重支持体１０５は、常温の鉄心１１０から超電導コイル１０３に直接繋がるため、超電導コイル１０３への熱の侵入源となる。よって、この超電導コイル１０３への熱侵入を抑制するために、荷重支持体１０５は冷凍機１０８で冷却される熱シールド板１０７に熱的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８１４６９号公報
【特許文献２】特開２００１−１６７９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来の超電導マグネット装置１００は、超電導コイル１０３を冷却する手段が冷凍機１０８のみであった。超電導マグネット装置１００の始動性を考慮した場合、超電導コイル１０３が超電導状態となるまで冷却されるのに要する時間は短いほうが望ましい。このように冷却時間を短くする方法としては、冷凍機１０８の設置台数を増やす方法、或いは冷凍機１０８の冷凍能力を増大させる方法が考えられる。
【０００８】
しかしながらこれら方法では、超電導マグネット装置１００が大型化してしまうという問題点がある。また、冷凍機１０８は高価であるため、冷凍機１０８の設置台数を増やすことにより超電導マグネット装置１００のコストが上昇してしまうという問題点が生じる。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、コスト上昇を伴うことなく超電導コイルの冷却効率を高めうる超電導マグネット装置ユニット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】
【００１０】
上記の課題は、第１の観点からは、
超電導コイルと、前記超電導コイルが超電導状態となるよう冷却を行う冷凍機と、前記超電導コイルを支持する荷重支持体とを有する超電導マグネット装置と、
前記超電導コイル及び／又は前記荷重支持体の熱を吸熱する吸熱装置と
を有する超電導マグネット装置ユニットにより解決することができる。
【００１１】
また上記の課題は、第２の観点からは、
超電導コイルと、前記超電導コイルが超電導状態となるよう冷却を行う冷凍機と、前記超電導コイルを支持する荷重支持体とを有する超電導マグネット装置と、
前記荷重支持体の熱を吸熱する吸熱装置と
を有する超電導マグネット装置ユニットにより解決することができる。
【発明の効果】
【００１２】
開示の超電導マグネット装置ユニットによれば、超電導コイルは冷凍機により冷凍される冷却系統と、吸熱装置により吸熱されることにより冷却される冷却系等の二つの冷却系等を有することとなり、超電導コイルを効率的に短時間で冷却することが可能となる。
【００１３】
また、吸熱装置により荷重支持体の熱が吸熱されることにより、超電導マグネット装置に外部から荷重支持部材を介して熱が侵入することを低減することができ、よって超電導コイルを効率的に短時間で冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１実施例である超電導マグネット装置ユニットの起動前状態を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施例である超電導マグネット装置ユニットのコイル冷却状態を示す構成図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施例である超電導マグネット装置ユニットのコイル稼働状態を示す構成図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施例である超電導マグネット装置ユニットの起動前状態を示す構成図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例である超電導マグネット装置ユニットのコイル冷却状態を示す構成図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施例である超電導マグネット装置ユニットのコイル稼働状態を示す構成図である。
【図７】図７は、本発明の第１及び第２実施例の変形例である超電導マグネット装置ユニットの構成図である。
【図８】図８は、従来の一例である超電導マグネット装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態である超電導マグネット装置ユニット１Ａを示している。同図に示す超電導マグネット装置ユニット１Ａは、例えば陽子線治療装置ガントリー用偏向電磁石に適用するものである。超電導マグネット装置ユニット１Ａは、大略すると超電導マグネット装置１０と吸熱装置２０とにより構成されている。
【００１７】
超電導マグネット装置１０は冷凍機冷却式の超電導マグネット装置であり、大略すると鉄心１２、超電導コイル１３、真空側荷重支持体１５、大気側荷重支持体１６、熱シールド板１７、及び冷凍機１８等を有している。
【００１８】
鉄心１２は気密容器であり、図示しない真空ポンプに接続されている。この真空ポンプが可動することにより、鉄心１２の内部は真空状態とされる構成となっている。この鉄心３０は超電導コイル１３で発生する磁束を案内するヨークとして機能し、よって鉄心３０を設けることにより超電導コイル１３で生成する磁束の均一化を図ることができる。
【００１９】
超電導コイル１３は、この鉄心１２の内部に配設される。超電導コイル１３は超電導線材で形成されており、本実施形態では高温超電導線材で形成されている。この超電導コイル１３の高温超電導線材としては、例えばBi2223，Bi2212，Y123，MgB2，FeAs，酸化物超伝導体等を用いることができる。この超電導コイル１３は、巻枠１３ａに巻回された構成とされている。尚、本実施形態では超電導線材として高温超電導線材を用いているが、低温超電導線材を用いる構成とすることも可能である。
【００２０】
超電導コイル１３には、電流ライン（図示を省略）を用いて給電が行われる。この電流ラインは、鉄心１２から熱シールド板１７までの間は電気伝導率の大きい材料（例えば、銅，アルミニウム等）が用いられ、熱シールド板１７から超電導コイル１３の間は超電導電流リードが用いられる。
【００２１】
冷凍機１８は、鉄心１２に固定されている。本実施形態では、冷凍機１８としてギフォードマクマホン式（ＧＭ式）の冷凍機を用いている。このＧＭ式の冷凍機１８は内設されたモータを駆動させることにより、ディスプレーサがシリンダ内で往復移動する構成とされている。そして、このディスプレーサの往復移動により、図示しない冷凍機コンプレッサから供給される高圧冷媒を断熱膨張させ、これにより寒冷を発生させる構成とされている。
【００２２】
このＧＭ冷凍機１８は２段式の冷凍機であり、１段部１８ａは熱シールド板１７に接続され、２段部１８ｂは伝熱ステージ１４を介して超電導コイル１３に接続されている。熱伝導ステージ１４は冷凍機１８の１段部１８ａにより、70K〜110K程度に冷却される。また超電導コイル１３と熱的に接続した伝熱ステージ１４は、２段部１８ｂにより10K〜40K程度に冷却される。よって、熱伝導ステージ１４に接続された超電導コイル１３は、冷凍機１８により冷却されることにより超電導状態を実現する。
【００２３】
本実施形態では、超電導コイル１３を支持する荷重支持体は、真空側荷重支持体１５と大気側荷重支持体１６とにより構成されている。この各荷重支持体１５，１６は、高強度の絶縁材料（ＧＦＲＰ，ＣＦＲＰ等）で構成されている。
【００２４】
また、真空側荷重支持体１５の一端部は熱伝導ステージ１４に固定されており、他端部は鉄心１２に形成された穴部２５に挿入された構成となっている。大気側荷重支持体１６は、図示しない駆動機構により穴部２５内を図中矢印Ｚ１，Ｚ２方向に移動可能な構成とされている。
【００２５】
また、穴部２５の内部には隔壁となるベローズ１９が設けられており、このベローズ１９により穴部２５は真空側と大気側に画成されている。よって、鉄心１２は、その内部が真空に維持される。また、ベローズ１９は蛇腹形状を有しており、鉄心１２内の真空状態を維持しつつ、図中矢印Ｚ１，Ｚ２方向に変位可能な構成とされている。真空側荷重支持体１５のＺ２方向側の端部と、大気側荷重支持体１６のＺ１方向側の端部は、ベローズ１９を介して対峙した構成となっている。
【００２６】
熱シールド板１７は、超電導コイル１３を囲繞するよう設けられている。この熱シールド板１７は、前記のように冷凍機１８の１段部１８ａと熱的に接続されている。よって、熱シールド板１７を設けることにより、超電導コイル１３に侵入する輻射熱を低減することができる。この熱シールド板１７は、例えば銅やアルミニウムなどの伝熱特性の優れた材料により形成されている。
【００２７】
次に、吸熱装置２０について説明する。
【００２８】
吸熱装置２０は、大略すると吸熱タンク２１、伝熱部材２２Ａ、及び熱スイッチ２３により構成されている。吸熱タンク２１は、冷媒となる液体ヘリウムが収納される収容部として機能するものである。この吸熱タンク２１は、図示しない液体ヘリウム供給手段から液体ヘリウムが供給される。
【００２９】
伝熱部材２２Ａは、熱伝導性の高い材料（例えば、銅，アルミニウム等）により形成されている。この伝熱部材２２Ａは、その一端部が吸熱タンク２１に熱的に接続され、他端部が鉄心１２内に配設された熱伝導ステージ１４に熱的に接続されている。この伝熱部材２２Ａは、外部の熱が侵入するのを防止するため断熱材により覆われた構成とされている。この断熱材としては、例えば多層断熱材（ＭＬＩ）を用いることができる。
【００３０】
また、伝熱部材２２Ａの途中位置には、熱スイッチ２３が設けられている。この熱スイッチ２３は、吸熱タンク２１側の伝熱部材２２Ａと、熱伝導ステージ１４側の伝熱部材２２Ａとを熱的に接続（ＯＮ）及び接続解除（ＯＦＦ）を行うスイッチである。熱スイッチ２３がＯＮとなることにより熱伝導ステージ１４と吸熱タンク２１は熱的に接続され、よって熱伝導ステージ１４の熱は伝熱部材２２Ａを介して吸熱タンク２１に吸熱され、よって熱伝導ステージ１４は冷却される。また、熱スイッチ２３がＯＦＦとなることにより、熱伝導ステージ１４と吸熱タンク２１は熱的に遮断される。
【００３１】
次に、超電導マグネット装置ユニット１Ａの動作について説明する。
【００３２】
図１は、超電導マグネット装置１０が起動する前の状態（起動前状態という）を示している。起動前状態においては、冷凍機１８は停止しており、また超電導コイル１３への給電も停止されている。この状態において、吸熱タンク２１は接続された液体ヘリウム供給手段から液体ヘリウムが供給される。よって、吸熱タンク２１の内部温度は、4.2K〜5.0K程度となっている。また、吸熱タンク２１の容量は、超電導コイル１３の冷却温度及び熱伝導ステージ１４の容積等に基づき設定されている。
【００３３】
一方、吸熱装置２０を構成する熱スイッチ２３は、起動前状態ではＯＦＦの状態となっている。よって、超電導コイル１３（熱伝導ステージ１４）と吸熱タンク２１は、熱的に分離された状態となっている。従って、起動前状態において、超電導コイル１３が吸熱タンク２１により冷却（吸熱）されるようなことはない。また、大気側荷重支持体１６は駆動装置によりＺ２方向に移動しており、よって真空側荷重支持体１５と大気側荷重支持体１６は離間した状態となっている。
【００３４】
図２は、超電導マグネット装置１０が起動し、超電導コイル１３の冷却を実施している状態（以下、コイル冷却状態という）を示している。コイル冷却状態では、冷凍機１８は起動して１段部１８ａは熱シールド板１７を冷却し、２段部１８ｂは熱伝導ステージ１４を介して超電導コイル１３を冷却する。尚、冷凍機１８が冷却処理を行っている場合、図中において冷凍機１８を黒塗りして示すこととする。
【００３５】
一方、吸熱装置２０を構成する熱スイッチ２３は、超電導マグネット装置ユニット１Ａがコイル冷却状態になるとＯＦＦからＯＮに切替えが行われる。これにより、超電導コイル１３（熱伝導ステージ１４）と吸熱タンク２１は熱的に接続された状態となり、熱伝導ステージ１４の熱は伝熱部材２２Ａを介して吸熱タンク２１に吸熱される。これにより超電導コイル１３は、冷凍機１８と共に吸熱タンク２１によっても冷却されることとなる。尚、熱スイッチ２３がＯＮとなり、吸熱タンク２１が超電導コイル１３の冷却（吸熱）処理を行っている場合、図中において伝熱部材２２Ａを黒塗りして示すこととする。
【００３６】
また、大気側荷重支持体１６はＺ２方向に移動した状態を維持しており、よって真空側荷重支持体１５と大気側荷重支持体１６は離間した状態となっている。大気側荷重支持体１６は常温である大気側に位置しているが、真空側荷重支持体１５を大気側荷重支持体１６から離間させることにより、大気側荷重支持体１６から超電導コイル１３に外部の熱が侵入することを抑制できる。
【００３７】
図３は、超電導コイル１３が超電導状態まで冷却され、給電されることにより超電導コイル１３が磁界を発生させている状態（以下、コイル稼働状態という）を示している。コイル稼働状態では、冷凍機１８は熱シールド板１７及び超電導コイル１３の冷却を維持する。また、熱スイッチ２３もＯＮ状態を維持し、よって熱伝導ステージ１４の熱は伝熱部材２２Ａを介して吸熱タンク２１に吸熱される。これにより、超電導コイル１３は冷凍機１８及び吸熱タンク２１により冷却された状態を維持する。
【００３８】
一方、コイル稼働状態では超電導コイル１３は磁界を発生させているため、この発生磁力により超電導コイル１３には荷重が印加される。特に本実施形態では、超電導コイル１３を覆うように磁性体である鉄心１２が設けられているため、大きな荷重が超電導コイル１３に印加される。
【００３９】
そこで本実施形態では、超電導マグネット装置ユニット１Ａがコイル稼働状態にあるとき、真空側荷重支持体１５と大気側荷重支持体１６を連結する構成としている。具体的には、大気側荷重支持体１６に接続された駆動装置は、超電導マグネット装置１０がコイル稼働状態となるまでに大気側荷重支持体１６を矢印Ｚ１方向に移動させる。
【００４０】
これにより、大気側荷重支持体１６は先ずベローズ１９に当接するが、ベローズ１９は蛇腹形状を有し矢印Ｚ１，Ｚ２方向に変化可能であるため、大気側荷重支持体１６はベローズ１９の底部を押圧しつつ真空側荷重支持体１５に向け移動する。そして、大気側荷重支持体１６は、間にベローズ１９を介して真空側荷重支持体１５と連結された状態となる。
【００４１】
大気側荷重支持体１６を駆動する駆動装置は強固な構造とされており、超電導コイル１３に印加される荷重を支持できるよう設定されている。よって、真空側荷重支持体１５と大気側荷重支持体１６とを分離した構成としても、各荷重支持体１５，１６が連結されることにより、超電導コイル１３の荷重はこの各荷重支持体１５，１６により確実に支持される。
【００４２】
一方、超電導マグネット装置１０は、一時的に磁界の発生を中止する場合がある（以下、待機状態という）。この待機状態では、超電導コイル１３への給電は中止され、よって磁界に起因した超電導コイル１３に印加される荷重は一時的になくなる。しかしながら、直ちに再起動が可能なように、冷凍機１８は超電導コイル１３に対する冷却を維持し、また熱スイッチ２３もＯＮ状態を維持することにより吸熱タンク２１による超電導コイル１３の冷却も継続される（図２と同じ状態となる。）。
【００４３】
これに対し、大気側荷重支持体１６は駆動装置によりＺ２方向に移動することにより、真空側荷重支持体１５に対し離間させる。これにより、外部の熱が真空側荷重支持体１５を介して真空側荷重支持体１５に伝達されるのを防止でき、よって冷凍機１８及び吸熱タンク２１による熱伝導ステージ１４の冷却効率を高めることができる。
【００４４】
上記のように、本実施形態に係る超電導マグネット装置ユニット１Ａは、コイル冷却状態において超電導コイル１３を冷却するに際し、冷凍機１８で冷却を行うと共に吸熱装置２０によっても冷却処理を行っている。
【００４５】
即ち、吸熱装置２０は、熱スイッチ２３をＯＮ状態とすることにより吸熱タンク２１と超電導コイル１３（熱伝導ステージ１４）を熱的に接続し、超電導コイル１３の熱を吸熱タンク２１に吸熱することにより冷却処理を行っている。よって、冷凍機１８のみで超電導コイル１３を冷却する構成に比べ、短時間で超電導コイル１３を超電導状態となる温度まで冷却することが可能となる。また、高価な冷凍機１８を複数設ける必要もないため、超電導マグネット装置１０の小形化及び低コスト化を図ることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００４７】
図４乃至図６は、第２実施形態である超電導マグネット装置ユニット１Ｂを示している。図４は起動前状態の超電導マグネット装置ユニット１Ｂを示しており、図５はコイル冷却状態における超電導マグネット装置ユニット１Ｂを示しており、更に図６はコイル稼働状態の超電導マグネット装置ユニット１Ｂを示している。尚、図４乃至図６において、図１乃至図３に示した構成と対応する構成については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４８】
前記した第１実施形態では、吸熱装置２０を構成する伝熱部材２２Ａを超電導コイル１３が設けられた熱伝導ステージ１４に接続し、超電導コイル１３の熱を伝熱部材２２Ａを介して吸熱タンク２１で吸熱することにより超電導コイル１３の冷却を行う構成とした。
【００４９】
これに対して本実施形態では、吸熱装置２０を構成する伝熱部材２２Ｂを大気側荷重支持体１６に接続したことを特徴としている。この伝熱部材２２Ｂは、大気側荷重支持体１６が矢印Ｚ１，Ｚ２方向に移動しても、その接続状態を維持できる構成とされている。
【００５０】
また本実施形態では、吸熱装置２０を構成する吸熱タンク２１は、大気側荷重支持体１６から吸熱を行うことにより、常温の大気側荷重支持体１６から超電導コイル１３に熱が侵入するのを防止する。このため、第１実施形態に比べて吸熱タンク２１により吸熱する吸熱量は少なく、よって第１実施形態に比べて吸熱タンク２１の容積を小さくすることができる。
【００５１】
次に、上記構成とされた超電導マグネット装置ユニット１Ｂの動作について説明する。図４は、起動前状態を示している。起動前状態においては、大気側荷重支持体１６は駆動装置によりＺ２方向に移動しており、よって真空側荷重支持体１５に対して離間した状態となっている。
【００５２】
また、この起動前状態においては、熱スイッチ２３はＯＦＦとされており、よって吸熱タンク２１と大気側荷重支持体１６は熱的に遮断された状態となっている。従って、起動前状態において大気側荷重支持体１６が吸熱タンク２１により吸熱（冷却）されることはない。また、本実施形態においても、この起動前状態において吸熱タンク２１に液体ヘリウムの供給が行われる。
【００５３】
図５は、コイル冷却状態を示している。コイル冷却状態では、冷凍機１８は起動して熱シールド板１７及び超電導コイル１３を冷却する。この際、本実施形態においても熱スイッチ２３はＯＦＦからＯＮに切替えが行われ、大気側荷重支持体１６と吸熱タンク２１は熱的に接続された状態となる。よって、大気側荷重支持体１６の熱は、伝熱部材２２Ａを介して吸熱タンク２１に吸熱される。
【００５４】
これにより、コイル冷却状態において、常温とされた外部の熱が大気側荷重支持体１６を介して超電導コイル１３に熱伝達されることをより確実に防止することができる。このように外部からの熱侵入が有効に防止されることにより、冷凍機１８による超電導コイル１３の冷却効率は高まり、よって短時間で超電導コイル１３を超電導状態を実現しうる温度まで冷却することができる。また、このコイル冷却状態において、大気側荷重支持体１６はＺ２方向に移動した状態を維持している。
【００５５】
尚、本実施形態では、コイル冷却状態において大気側荷重支持体１６を真空側荷重支持体１５に対して離間した構成を示したが、大気側荷重支持体１６を真空側荷重支持体１５と連結した構成としてもよい。この構成とすることにより、大気側荷重支持体１６は真空側荷重支持体１５を介して超電導コイル１３に熱的に接続され、よって超電導コイル１３の熱を吸熱タンク２１で吸熱（冷却）することが可能となる。これにより、超電導コイル１３の冷却効率を高めることができる。
【００５６】
図６は、コイル稼働状態を示している。コイル稼働状態では、超電導コイル１３は磁界を発生しているため、これに起因して超電導コイル１３には荷重が印加される。このため、大気側荷重支持体１６は駆動装置によりＺ１方向に移動され、ベローズ１９を介して真空側荷重支持体１５と連結される。これにより、超電導コイル１３に印加される荷重は、各荷重支持体１５，１６により支持される。
【００５７】
また、大気側荷重支持体１６は大気側に位置しているが、本実施形態では大気側荷重支持体１６は伝熱部材２２Ｂを介して吸熱装置２０に接続されている。吸熱装置２０を構成する熱スイッチ２３は、コイル稼働状態ではＯＮ状態に切替えられている。よって、大気側荷重支持体１６の熱は伝熱部材２２Ｂを介して吸熱タンク２１に吸熱され、大気側荷重支持体１６は冷却される。これにより、大気側荷重支持体１６を真空側荷重支持体１５に連結しても、外部の熱が各荷重支持体１５，１６を介して超電導コイル１３に熱伝導されることはない。
【００５８】
上記のように、本実施形態に係る超電導マグネット装置ユニット１Ｂは、大気側荷重支持体１６を吸熱装置２０に接続することにより、大気側荷重支持体１６を介して超電導コイル１３に外部の熱が熱伝達されることを防止でき、よって短時間で超電導コイル１３を超電導状態とすることができる。また、高価な冷凍機１８を複数設ける必要もないため、超電導マグネット装置１０の小形化及び低コスト化を図ることができる。
【００５９】
図７は、上記した第１及び第２実施形態に係る超電導マグネット装置ユニット１Ａ，１Ｂの変形例である超電導マグネット装置ユニット１Ｃを示している。第１実施形態では吸熱装置２０を超電導コイル１３にのみ接続した構成とし、また第２実施形態では吸熱装置２０を大気側荷重支持体１６にのみ接続した構成とした。
【００６０】
しかしながら、吸熱装置２０の接続は超電導コイル１３又は大気側荷重支持体１６のいずれか一方にのみ接続する構成に限定されるものではなく、本変形例のように、吸熱装置２０を超電導コイル１３及び大気側荷重支持体１６の双方に接続する構成としてもよい。この際、熱スイッチ２３は、吸熱タンク２１に接続された伝熱部材２２Ｃを超電導コイル１３に接続された伝熱部材２２Ａ、或いは大気側荷重支持体１６に接続された伝熱部材２２Ｂに選択的に接続可能な構成とされている。
【００６１】
上記した本変形例に係る超電導マグネット装置ユニット１Ｃにおいても、コイル冷却状態において短時間で超電導コイル１３を超電導状態とすることができ、また装置の大型化及びコスト上昇を抑制することができる。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
【００６３】
例えば、伝熱部材２２Ａ，２２Ｂが超電導マグネット装置１０に対して熱コネクタ等を用いて装着脱可能な構成とし、これにより超電導マグネット装置１０に対して吸熱装置２０が装着脱可能な構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ〜１Ｃ  超電導マグネット装置ユニット
１０  超電導マグネット装置
１２  鉄心
１３  超電導コイル
１４  熱伝導ステージ
１５  真空側荷重支持体
１６  大気側荷重支持体
１７  熱シールド板
１８  冷凍機
１９  ベローズ
２０  吸熱装置
２１  吸熱タンク
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  伝熱部材
２３  熱スイッチ
【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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