(57)【要約】【課題】蓄積された磁気エネルギを迅速に消費できる超伝導電磁石装置を提供する。【解決手段】超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂと、超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに直列に接続して第１閉回路Ｃ１を構成し超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに永久電流Ｉｐを流す永久電流スイッチ６と、第１閉回路Ｃ１とは別に超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに直列に接続して第２閉回路Ｃ２１〜Ｃ２３を構成するダイオードＤ１〜Ｄ６と、第２閉回路Ｃ２１〜Ｃ２３とは別にダイオードＤ１〜Ｄ６で発生した熱を超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに伝導する伝熱パス９とを有する。伝熱パス９は、一端がダイオードＤ１に熱的に接続し、他端が超伝導コイル４ａに熱的に接続する伝熱部材と、伝熱部材の側面に設けられる断熱部材とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導コイルと、
前記超伝導コイルに直列に接続して第１閉回路を構成し前記超伝導コイルに永久電流を流す永久電流スイッチと、
前記第１閉回路とは別に前記超伝導コイルに直列に接続して第２閉回路を構成するダイオードと、
前記第２閉回路とは別に前記ダイオードで発生した熱を前記超伝導コイルに伝導する伝熱パスとを有することを特徴とする超伝導電磁石装置。
【請求項２】
前記超伝導コイルと前記ダイオードを冷媒と共に収納し冷却する冷却容器を有し、
前記伝熱パスは、
一端が前記ダイオードに熱的に接続し、他端が前記超伝導コイルに熱的に接続する伝熱部材と、
前記伝熱部材の側面に設けられる断熱部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の超伝導電磁石装置。
【請求項３】
前記超伝導コイルと前記ダイオードを冷媒と共に収納し冷却する冷却容器を有し、
前記ダイオードは、前記超伝導コイルに近接して配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超伝導電磁石装置。
【請求項４】
前記伝熱パスは、
一端が前記ダイオードに熱的に接続し、他端が前記超伝導コイルに熱的に接続する伝熱部材を有し、
前記伝熱部材の熱収縮率は、前記超伝導コイルの熱収縮率に略等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の超伝導電磁石装置。
【請求項５】
前記超伝導コイルと前記ダイオードを冷媒と共に収納し冷却する冷却容器を有し、
前記伝熱パスは、
一端が前記ダイオードに熱的に接続し、他端が前記超伝導コイルに熱的に接続する伝熱部材を有し、
前記超伝導コイルが冷却されて超伝導状態にあるときに、前記伝熱部材と前記超伝導コイルとの間には間隙が生じていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超伝導電磁石装置。
【請求項６】
前記間隙に設けられ、前記伝熱部材と前記超伝導コイルとに接続し、伸縮可能な伸縮部材とを有することを特徴とする請求項５に記載の超伝導電磁石装置。
【請求項７】
前記伝熱部材に設けられ、前記間隙を構成する空間を覆う覆いを有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の超伝導電磁石装置。
【請求項８】
前記ダイオードを変位可能に支持するバネを有し、
前記ダイオード又は前記ダイオードに熱的に接続する伝熱部材は、前記超伝導コイルに圧接することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の超伝導電磁石装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の超伝導電磁石装置と、
被検体を載置するベッドと、
前記ベッドを移動させ、前記被検体を前記超伝導電磁石装置が生成する均一磁場空間へ搬送する搬送手段と、
前記均一磁場空間に置かれた前記被検体からの核磁気共鳴信号を解析する解析手段と、
を備えることを特徴とする磁気共鳴画像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導電磁石装置と、それを搭載した磁気共鳴画像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴画像装置（以下、ＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)装置と称する。）は、生体の大部分を構成する水素原子核の核磁気共鳴（ＮＭＲ(Nuclear Magnetic Resonance)）現象が組織によって異なることを利用して、生体組織を画像化するものであり、共鳴の強さや、共鳴の時間的変化の速さが画像のコントラストとして現われるようになっている。このようなＭＲＩ装置では、高画質の画像を得るために、撮像領域に磁場強度が高く時間的空間的に高い均一度を有する静磁場（均一磁場空間）を生成する必要がある。そのため、この静磁場（均一磁場空間）を発生させるために、超伝導電磁石装置が用いられている。
【０００３】
超伝導電磁石装置では、それに用いられる超伝導コイルの超伝導線材の一部が超伝導状態から常電導状態へと転移（常電導転移）し磁場が消滅するクエンチが、発生する場合がある。このクエンチ発生時には、常電導転移により生じた超伝導コイルの電気抵抗にコイル電流が流れてジュール発熱し、コイル電流を迅速に減衰させ、超伝導コイルに蓄積された磁気エネルギを迅速に消費する。ただし、コイル電流の減衰に時間がかかると、超伝導コイルのクエンチした箇所が焼損したり、超伝導コイルに不均一な電磁力が作用することで損傷したりする恐れがある。このため、超伝導電磁石装置には、クエンチ発生時に、超伝導コイルのクエンチの発生していない箇所にもクエンチを発生させて蓄積された磁気エネルギを迅速に消費するためのクエンチ保護回路が設けられている（特許文献１等参照）。特許文献１等に記載のクエンチ保護回路によれば、最初にクエンチしたコイル群の電流減衰が相互インダクタンスによって結合された他のコイル群の電流増加を誘起し、その他のコイル群に連鎖的にクエンチを誘発させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３４６８９号公報（図７参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のクエンチ保護回路によれば、励磁中の電源遮断やクエンチ発生時に、超伝導コイルのクエンチの発生していない箇所にもクエンチを発生でき、蓄積された磁気エネルギを迅速に消費できる。ただ、１つコイル群と他のすべてのコイル群を、大きな相互インダクタンスで結合することはできないので、複数のコイル群は連鎖的にクエンチを誘発することになり、蓄積された磁気エネルギの消費に時間がかかる場合があると考えられた。このクエンチの連鎖経路の他に、他の箇所にもクエンチを発生させる別の手段があれば、一層、容易にクエンチを広げることができ、蓄積された磁気エネルギを迅速に消費できる
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、蓄積された磁気エネルギを迅速に消費できる超伝導電磁石装置と、それを搭載した磁気共鳴画像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、
超伝導コイルと、前記超伝導コイルに直列に接続して第１閉回路を構成し前記超伝導コイルに永久電流を流す永久電流スイッチと、前記第１閉回路とは別に前記超伝導コイルに直列に接続して第２閉回路を構成するダイオードと、前記第２閉回路とは別に前記ダイオードで発生した熱を前記超伝導コイルに伝導する伝熱パスとを有する超伝導電磁石装置であることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明は、この超伝導電磁石装置と、被検体を載置するベッドと、前記ベッドを移動させ前記被検体を前記超伝導電磁石装置が生成する均一磁場空間へ搬送する搬送手段と、前記均一磁場空間に置かれた前記被検体からの核磁気共鳴信号を解析する解析手段と、を備える磁気共鳴画像装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蓄積された磁気エネルギを迅速に消費できる超伝導電磁石装置と、それを搭載した磁気共鳴画像装置を提供できる。なお、前記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る超伝導電磁石装置のｚ軸より下側部分の断面図である。
【図３】互いに逆極性に並列接続される一対のダイオードユニットとその周辺の模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る超伝導電磁石装置の回路図である。
【図５】超伝導電磁石装置で用いる超伝導コイルの超伝導線材における分流開始温度と磁束密度の関係を示すグラフである。
【図６】伝熱パスとその周辺装置の斜視図である。
【図７Ａ】ダイオードへの通電開始からの評価点ｅ１とｅ２の温度変化を示す時間発展図である。
【図７Ｂ】ダイオードへの通電開始からの評価点ｅ３の温度変化を示す時間発展図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る超伝導電磁石装置のｚ軸より上側部分の断面図である。
【図９Ａ】本発明の第３の実施形態に係る超伝導電磁石装置のｚ軸より下側部分の断面図である。
【図９Ｂ】本発明の第３の実施形態の変形例に係る超伝導電磁石装置のｚ軸より下側部分の断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る超伝導電磁石装置の伝熱パスとその周辺装置の正面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る超伝導電磁石装置の伝熱パスとその周辺装置の正面図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る超伝導電磁石装置の伝熱パスとその周辺装置の正面図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係る超伝導電磁石装置の回路図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態に係る超伝導電磁石装置のｚ軸より下側部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【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。また、後記では、水平磁場方式のＭＲＩ装置について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、垂直磁場方式のＭＲＩ装置にも適用でき、さらに、ＭＲＩ装置以外の超伝導電磁石装置を搭載する装置にも適用することができる。
【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ＭＲＩ装置１０の斜視図を示す。ＭＲＩ装置１０は、核磁気共鳴（ＮＭＲ(Nuclear Magnetic Resonance)）現象を利用して被検体（図示せず、以下同じ）の断層画像を得るものである。ＭＲＩ装置１０は、被検体にＮＭＲ現象を誘起してＮＭＲ信号を受信するための各種装置を収容する筒状のガントリ１１と、被検体を載置するベッド１２と、このベッド１２を移動させ被検体をガントリ１１の筒状の内部に挿入する搬送手段１３とを有する。ガントリ１１には、超伝導電磁石装置１が設置されている。超伝導電磁石装置１は、ガントリ１１の筒の内部に均一磁場空間（撮像領域）Ｆを生成し、そこがＭＲＩ装置１０の撮像領域になる。搬送手段１３は、被検体を均一磁場空間（撮像領域）Ｆまで搬送する。また、ＭＲＩ装置１０は、ガントリ１１内の各種装置（超伝導電磁石装置１を含む）を制御する電源や各種制御装置を収納した制御装置１４と、制御装置１４によって検出された被検体からの核磁気共鳴信号を解析するコンピュータ等の処理装置（解析手段）１５と、解析された核磁気共鳴信号に基づき作成された断層画像を表示する表示装置１６と、ガントリ１１と制御装置１４と処理装置１５等を接続する電源・信号線１７を有している。ガントリ１１とベッド１２と搬送手段１３は、高周波電磁波と静磁場を遮蔽する図示しないシールドルーム内に配置され、制御装置１４と処理装置１５と表示装置１６は、シールドルームの外に配置される。
【００１３】
図２に、本発明の第１の実施形態に係る超伝導電磁石装置１のｚ軸より下側部分の断面図を示す。ｚ軸は、超伝導電磁石装置１（ガントリ１１）の円筒形状の外形の中心軸に略一致している。その円筒形状の両端面の中央のｚ軸上の付近に、撮像領域（均一磁場空間）Ｆが存在する。超伝導電磁石装置１は、撮像領域Ｆに均一磁場空間を生成するための超伝導主コイル（超伝導コイル）２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂと、超伝導主コイル（超伝導コイル）２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが撮像領域Ｆ以外に生成した磁場が装置外へ漏洩することを抑制するための超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａ、４ｂとを有している。超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂと超伝導シールドコイル４ａ、４ｂは、中心軸Ｚを軸として同軸に配置されている。超伝導主コイル（超伝導コイル）２ａと２ｂは、球形状の撮像領域Ｆの中心を通りかつｚ軸を法線とする対称面（図示せず）に対して対称に配置されている。同様に、超伝導主コイル（超伝導コイル）３ａと３ｂは、球形状の撮像領域Ｆの中心を通りかつｚ軸を法線とする対称面（図示せず）に対して対称に配置されている。また、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａと４ｂは、球形状の撮像領域Ｆの中心を通りかつｚ軸を法線とする対称面（図示せず）に対して対称に配置されている。超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂには、一定の電流（永久電流）が流され、超伝導シールドコイル４ａ、４ｂには、超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂとは逆方向の前記一定の電流（永久電流）が流される。なお、これらの超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂと超伝導シールドコイル４ａ、４ｂは、電磁力、漏洩磁場、最大経験磁場、磁場均一度、および磁場強度を許容範囲内に抑えるように、位置、形状、および設置個数の変更が可能である。すなわち、図２の例では、超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの総数を４個としているが、この限りではない。
【００１４】
また、超伝導電磁石装置１は、超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂと、超伝導シールドコイル４ａ、４ｂとを、冷媒２４と共に収納し、冷却する円筒形状の冷却容器２１と、この冷却容器２１を覆うように形成された円筒形状の輻射シールド２２と、冷却容器２１と輻射シールド２２を囲繞し、内部を真空にした真空容器２３とを有している。冷媒２４としては、例えば、液体ヘリウム等の液化した冷媒を用いることができ、冷却容器２１内の超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂと超伝導シールドコイル４ａ、４ｂとを、４．２Ｋ程度に保ち、超伝導状態に維持することができる。なお、この冷媒２４と輻射シールド２２とを冷却するために図示しない冷凍機を設けてもよい。また、真空容器２３が、ガントリ１１を兼ねていると考えることができる。
【００１５】
また、超伝導電磁石装置１は、冷却容器２１内に、一対のダイオードユニット５ａと５ｂを有している。一対の内の一方のダイオードユニット５ａは、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに近接して配置されている。ダイオードユニット５ａは、ダイオードＤ１と、そのダイオードＤ１で発生した熱を放熱させダイオードＤ１を冷却するためのダイオード冷却用銅板７ａとを有している。ダイオード冷却用銅板７ａは、ダイオードＤ１に圧接している。そして、超伝導電磁石装置１は、ダイオードＤ１で発生した熱を超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに伝導する伝熱パス９を有している。伝熱パス９は、ダイオード冷却用銅板７ａ（ダイオードＤ１）が、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに近接して配置されることによって構成してもよい。また、伝熱パス９は、一端がダイオード冷却用銅板７ａ（ダイオードＤ１）に熱的に接続し、他端が超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに熱的に接続する伝熱部材９ａ（図３参照）を有していてもよい。ダイオード冷却用銅板７ａ（ダイオードＤ１）と超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａとを近接して配置し、かつ、それらの間に前記伝熱部材９ａ（図３参照）を設けてもよい。なお、図２の例では、伝熱パス９は、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに熱的に接続しているが、これに限らない。伝熱パス９は、超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂと超伝導シールドコイル４ａ、４ｂとのどれに熱的に接続してよい。
【００１６】
図３に、互いに逆極性に並列接続される一対のダイオードユニット５ａ、５ｂとその周辺の模式図を示す。ダイオードユニット５ａは、複数（図３の例では３個）のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３と、複数（図３の例では４枚）のダイオード冷却用銅板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと、これらを挟み込む加圧装置８とを有している。ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３それぞれを、ダイオード冷却用銅板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄで挟むように、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３とダイオード冷却用銅板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとが交互に積層（スタック）されている。これらは、加圧装置８によって積層方向に加圧され、隣接するダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３とダイオード冷却用銅板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとは圧接している。これにより、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３は、ダイオード冷却用銅板７ｂ、７ｃを介して、電気的に同じ方向に直列に接続している。また、ダイオード冷却用銅板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の電極として機能し、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３を流れる電流は、ダイオード冷却用銅板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから流れ込んだり、流れ出たりする。ダイオード冷却用銅板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３に熱的に接続している。ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３に電流が流れ、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３が発熱すると、その熱は、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３からダイオード冷却用銅板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを伝導して除熱される。
【００１７】
伝熱パス９は、伝熱部材９ａと、断熱部材９ｂを有している。伝熱部材９ａの一端は、ダイオード冷却用銅板７ａを介してダイオードＤ１に熱的に接続し、他端は、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに熱的に接続している。断熱部材９ｂは、伝熱部材９ａの側面に設けられている。断熱部材９ｂとしては、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等を用いることができる。
【００１８】
ダイオードユニット５ｂは、複数（図３の例では３個）のダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６と、複数（図３の例では４枚）のダイオード冷却用銅板７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈと、これらを挟み込む加圧装置８とを有している。ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６それぞれを、ダイオード冷却用銅板７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈで挟むように、ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６とダイオード冷却用銅板７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈとが交互に積層（スタック）されている。これらは、加圧装置８によって積層方向に加圧され、隣接するダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６とダイオード冷却用銅板７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈとは圧接している。これにより、ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６は、ダイオード冷却用銅板７ｆ、７ｇを介して、電気的に同じ方向に直列に接続している。また、ダイオード冷却用銅板７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈは、ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６の電極として機能し、ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６を流れる電流は、ダイオード冷却用銅板７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈから流れ込んだり、流れ出たりする。
【００１９】
そして、ダイオード冷却用銅板７ａと７ｅが、ノードｎ４において接続されている。ダイオード冷却用銅板７ｂと７ｆが、ノードｎ３において接続されている。ダイオード冷却用銅板７ｃと７ｇが、ノードｎ２において接続されている。ダイオード冷却用銅板７ｄと７ｈが、ノードｎ１において接続されている。これにより、ダイオードＤ１とＤ４は互いに逆極性に並列接続されている。ダイオードＤ２とＤ５は互いに逆極性に並列接続されている。ダイオードＤ３とＤ６は互いに逆極性に並列接続されている。そして、ダイオードＤ１とＤ４の並列接続と、ダイオードＤ２とＤ５の並列接続と、ダイオードＤ３とＤ６の並列接続とが、直列接続されている。
【００２０】
図４に、本発明の第１の実施形態に係る超伝導電磁石装置１の回路図を示す。超伝導電磁石装置１では、ダイオードＤ１とＤ４の互いに逆極性の並列接続と、ダイオードＤ２とＤ５の互いに逆極性の並列接続と、ダイオードＤ３とＤ６の互いに逆極性の並列接続とが、直列接続されている。また、超伝導主コイル（超伝導コイル）２ａと２ｂと３ａと３ｂと、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａと４ｂとが、直列接続されている。超伝導主コイル（超伝導コイル）２ａと２ｂと３ａと３ｂと、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａと４ｂの直列接続に、永久電流スイッチ６は直列接続して、第１閉回路Ｃ１を構成している。この第１閉回路Ｃ１に、永久電流Ｉｐを流すことができる。超伝導主コイル（超伝導コイル）２ａと２ｂと３ａと３ｂと、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａと４ｂの直列接続に対して、ダイオードＤ１とＤ４の並列接続とダイオードＤ２とＤ５の並列接続とダイオードＤ３とＤ６の並列接続との直列接続が、並列接続されている。永久電流スイッチ６の両端には、電流源１８と、スイッチ１９の直列接続を、着脱可能に接続することができる。超伝導主コイル（超伝導コイル）２ａと２ｂと３ａと３ｂと、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａと４ｂと、ダイオードＤ１〜Ｄ６と、永久電流スイッチ６とが、前記冷却容器２１（図２参照）内に配置され、冷却されている。電流源１８とスイッチ１９は、前記冷却容器２１（真空容器２３、図２参照）の外に配置されている。
【００２１】
超伝導主コイル２ｂと、超伝導シールドコイル４ａとが、直列接続されている。超伝導主コイル２ｂと、超伝導シールドコイル４ａとは、図２に示すように、撮像領域Ｆの中心を通りかつｚ軸を法線とする前記対称面を挟むようにその両側に配置され位置的に離れている。このため、超伝導主コイル２ｂと超伝導シールドコイル４ａの間の相互インダクタンスは小さくなっている。図４に示すように、超伝導主コイル２ｂと超伝導シールドコイル４ａの直列接続に、ダイオードＤ１とＤ４の互いに逆極性の並列接続が、直列接続して、第２閉回路Ｃ２１が構成されている。ダイオードＤ１とＤ４の互いに逆極性の並列接続の両端のノードｎ３とｎ４に、超伝導主コイル２ｂと超伝導シールドコイル４ａの直列接続が接続している。超伝導主コイル２ｂと超伝導シールドコイル４ａの間の相互インダクタンスが小さいので、クエンチ時の磁場変化を互いに伝達し難いが、クエンチ時における電流Ｉｐの変化を第２閉回路Ｃ２１において互いに伝達できクエンチを拡散させることができる。位置的に離れた超伝導主コイル２ｂと超伝導シールドコイル４ａの間で、クエンチを拡散できるので、迅速に電流Ｉｐを減衰でき、クエンチ時の漏洩磁場の広がりを抑制することができる。なお、図２に示すように、超伝導シールドコイル４ａは、超伝導主コイル２ａ、３ａと対向して配置され、超伝導シールドコイル４ａと、超伝導主コイル２ａ、３ａの間の相互インダクタンスは、大きくなっている。クエンチ時の磁場変化を互いに伝達し合うことで、クエンチを拡散させることができる。すなわち、図４に示すように、超伝導シールドコイル４ａでクエンチが発生すれば、それによる磁場変化により、超伝導主コイル２ａ、３ａへクエンチを拡散させることができる。
【００２２】
電流Ｉｐは、正常時には、第１閉回路Ｃ１を流れるが、クエンチが超伝導主コイル２ｂ又は超伝導シールドコイル４ａで発生すると、電流Ｉｐの一部は、第２閉回路Ｃ２１を流れ、ダイオードＤ１とＤ４の互いに逆極性の並列接続に流れ込む。この並列接続に流れ込む電流Ｉｐの流れの方向に対して、ダイオードＤ１は順方向に接続され、ダイオードＤ４は逆方向に接続されている。すなわち、クエンチ時に、電流Ｉｐの一部は、ノードｎ４から、ダイオードＤ１（とＤ４の互いに逆極性の並列接続）を経由して、ノードｎ３へ流れ、その流れの方向に対して、ダイオードＤ１は順方向に接続され、ダイオードＤ４は逆方向に接続されている。そして、その順方向に接続されているダイオードＤ１と、超伝導シールドコイル４ａとの間に、伝熱パス９が設けられている。伝熱パス９は、第２閉回路Ｃ２１とは別の経路で、ダイオードＤ１で発生した熱を超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに伝導する。
【００２３】
伝熱パス９が設けられている第２閉回路Ｃ２１の、超伝導主コイル２ｂ又は超伝導シールドコイル４ａにおいて、クエンチが発生した場合には、それによる電圧上昇のために、第２閉回路Ｃ２１内に大きな電流が流れてダイオードＤ１で発熱し、その熱を伝熱パス９を介して、超伝導シールドコイル４ａに伝熱することができる。超伝導シールドコイル４ａにおけるまだクエンチの発生していない箇所を加熱し、クエンチを拡散させることができるので、迅速に電流Ｉｐを減衰できる。なお、減衰した電流Ｉｐは、オーバーシュートして逆方向に流れようとするので、この逆方向の電流は、ダイオードＤ４を流れる。このときダイオードＤ４は発熱するが、この発熱のタイミングは、ダイオードＤ１の発熱のタイミングより当然遅れる。このため、できるだけ早いタイミングで熱を超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに伝導するために、ダイオードＤ１側に伝熱パス９を設け、ダイオードＤ１で発生した熱を超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに伝導させている。
【００２４】
また、超伝導主コイル２ａと、超伝導シールドコイル４ｂとが、直列接続されている。超伝導主コイル２ａと、超伝導シールドコイル４ｂとは、図２に示すように、撮像領域Ｆの中心を通りかつｚ軸を法線とする前記対称面を挟むようにその両側に配置され位置的に離れている。このため、超伝導主コイル２ａと超伝導シールドコイル４ｂの間の相互インダクタンスは小さくなっている。図４に示すように、超伝導主コイル２ａと超伝導シールドコイル４ｂの直列接続に、ダイオードＤ３とＤ６の互いに逆極性の並列接続が、直列接続して、第２閉回路Ｃ２３が構成されている。ダイオードＤ３とＤ６の互いに逆極性の並列接続の両端のノードｎ１とｎ２に、超伝導主コイル２ａと超伝導シールドコイル４ｂの直列接続が接続している。超伝導主コイル２ａと超伝導シールドコイル４ｂの間の相互インダクタンスが小さいので、クエンチ時の磁場変化を互いに伝達し難いが、クエンチ時における電流Ｉｐの変化を第２閉回路Ｃ２３において互いに伝達できクエンチを拡散させることができる。位置的に離れた超伝導主コイル２ａと超伝導シールドコイル４ｂの間で、クエンチを拡散できるので、迅速に電流Ｉｐを減衰でき、クエンチ時の漏洩磁場の広がりを抑制することができる。電流Ｉｐは、正常時には、第１閉回路Ｃ１を流れるが、クエンチが超伝導主コイル２ａ又は超伝導シールドコイル４ｂで発生すると、電流Ｉｐの一部は、第２閉回路Ｃ２３を流れ、ダイオードＤ３（とＤ６の互いに逆極性の並列接続）に流れ込む。この並列接続に流れ込む電流Ｉｐの流れの方向に対して、ダイオードＤ３は順方向に接続され、ダイオードＤ６は逆方向に接続されている。なお、ダイオードＤ６には、電流Ｉｐが減衰して逆方向にオーバーシュートした電流が流れる。
【００２５】
また、超伝導主コイル３ａと３ｂとが、直列接続されている。超伝導主コイル３ａと３ｂとは、図２に示すように、撮像領域Ｆの中心を通りかつｚ軸を法線とする前記対称面を挟むようにその両側に配置され位置的に近接している。このため、超伝導主コイル３ａと３ｂの間の相互インダクタンスは大きくなっている。超伝導主コイル３ａと３ｂの直列接続に、ダイオードＤ２とＤ５の互いに逆極性の並列接続が、直列接続して、第２閉回路Ｃ２２が構成されている。ダイオードＤ２とＤ５の互いに逆極性の並列接続の両端のノードｎ２とｎ３に、超伝導主コイル３ａと３ｂの直列接続が接続している。超伝導主コイル３ａと３ｂの間の相互インダクタンスが大きいので、クエンチ時の磁場変化を互いに伝達することができ、クエンチを拡散させることができる。また、クエンチ時における電流Ｉｐの変化を第２閉回路Ｃ２２において超伝導主コイル３ａと３ｂとで互いに伝達できクエンチを拡散させることができる。超伝導主コイル３ａと３ｂの間で、クエンチを拡散できるので、迅速に電流Ｉｐを減衰させることができる。電流Ｉｐは、正常時には、第１閉回路Ｃ１を流れるが、クエンチが超伝導主コイル３ａ又は３ｂで発生すると、電流Ｉｐの一部は、第２閉回路Ｃ２２を流れ、ダイオードＤ２（とＤ５の互いに逆極性の並列接続）に流れ込む。この並列接続に流れ込む電流Ｉｐの流れの方向に対して、ダイオードＤ２は順方向に接続され、ダイオードＤ５は逆方向に接続されている。なお、ダイオードＤ５には、電流Ｉｐが減衰して逆方向にオーバーシュートした電流が流れる。
【００２６】
そして、伝熱パス９が設けられていない第２閉回路Ｃ２２又はＣ２３の、超伝導主コイル２ａ、３ａ、３ｂ又は超伝導シールドコイル４ｂにおいて、クエンチが発生した場合には、それによる磁束変化を妨げる向きの磁束を生成するために、第２閉回路Ｃ２１内に更に大きな電流が流れてダイオードＤ１の発熱量が増大し、より高い熱量を超伝導シールドコイル４ａに伝熱することができる。
【００２７】
図５のグラフに、超伝導電磁石装置１で用いる超伝導コイル（超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、超伝導シールドコイル４ａ、４ｂ）の超伝導線材２６（図６参照）における分流開始温度と磁束密度の関係を示す。以下では、伝熱パス９による伝熱の伝熱解析結果について説明する。まず、超伝導コイル（超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、超伝導シールドコイル４ａ、４ｂ）を、どの程度にまで昇温させることで、クエンチを誘発できるかを見積る。電流の座標軸と磁場の座標軸と温度の座標軸からなる３次元空間において、臨界電流と臨界磁場と臨界温度とからなる座標点（状態）の集合としての臨界曲面が決定できる。超伝導状態とは、その臨界曲面より原点寄りの座標点（状態）のことである。逆に、その臨界曲面より原点から離れている座標点（状態）を意図的に作り出せば、超伝導コイル（超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、超伝導シールドコイル４ａ、４ｂ）をクエンチさせることが可能である。図５に、超伝導線材２６（図６参照）をニオブチタン（ＮｂＴｉ）と仮定して、それに電流値７００Ａ（アンペア）を通電した場合の、超伝導線材２６（図６参照）の経験磁場（磁束密度）と、超伝導状態から常電導状態への遷移が始まる分流開始温度との関係をグラフに示す。例えば、伝熱パス９の設置位置での超伝導線材２６（図６参照）の経験磁場が、４Ｔ（テスラ）であるとすると、分流開始温度は６．７Ｋ（ケルビン）である。つまり、超伝導コイル（超伝導主コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、超伝導シールドコイル４ａ、４ｂ）の伝熱パス９との熱接触部分の温度が６．７Ｋ（ケルビン）以上となるように、伝熱パス９等の伝熱設計をすれば、その熱接触部分にクエンチを発生させることができると考えられる。
【００２８】
図６に、伝熱解析のシミュレーションに用いた伝熱パス９とその周辺装置の解析モデルの斜視図を示す。伝熱解析には、有限要素法を用いた。ダイオード冷却用銅板７ａには、縦１００ｍｍ、横６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの長方形の板材を用いた。そのダイオード冷却用銅板７ａの表面の長方形の中央に、ダイオードＤ１を配置した。超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａのコイル線２５は、複数本の超伝導線材２６と、超伝導線材２６を埋め込む銅部材２７と、その銅部材２７を覆う絶縁部材２８とを有している。絶縁部材２８は、ＦＲＰ製とし、その厚みは０．５ｍｍとした。伝熱パス９の伝熱部材９ａは、８ｍｍ角銅線（ＲＲＲ＝１５０）とし、その熱伝導率には、温度に依存した熱伝導率を設定した。伝熱部材９ａの長さは、１００ｍｍとした。伝熱部材９ａの側面には、ＦＲＰ製の断熱厚み５ｍｍの断熱部材９ｂを設けた。なお、図６では、伝熱パス９の伝熱部材９ａの側面を断熱部材９ｂが囲んでいる様子が容易に理解できるように、断熱部材９ｂの一部記載を省き伝熱部材９ａを露出させているが、解析モデルでは、伝熱部材９ａの側面の全面を、断熱部材９ｂで覆っている。伝熱パス９の伝熱部材９ａの一端は、ダイオード冷却用銅板７ａの側面に接し、他端は、コイル線２５（絶縁部材２８）の側面に接している。コイル線２５（絶縁部材２８）に接している伝熱部材９ａのコイル線２５（超伝導線材２６）の延在方向の長さは、伝熱によって発生した超伝導線材２６の常電導部が拡大する最小の常電導部長さ（最小伝播領域、ＭＺＰ）以上となるように設定した。伝熱解析で用いる熱伝達係数（熱伝導率）については、ダイオード冷却用銅板７ａが液体ヘリウムの膜沸騰条件で冷却され、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａのコイル線２５と、伝熱パス９とが液体ヘリウムの核沸騰条件で冷却されると仮定した。コイル線２５内の熱伝導率については、超伝導線材２６が超伝導角線材の巻線であるとした熱伝導率の異方性を考慮した。なお、伝熱部材９ａの熱収縮率は、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａのコイル線２５の熱収縮率に略等しいことが好ましい。これによれば、伝熱部材９ａと、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａのコイル線２５とを、同じ比率で収縮・膨張できるので、互いに作用するストレスの増大を抑制することができる。
【００２９】
ダイオードＤ１に流れる電流を７００Ａ（アンペア）とし、ダイオードＤ１の順方向降下電圧を０．９Ｖ（ボルト）と仮定した。つまり、ダイオードＤ１での発熱量は、電流と順方向降下電圧の双方の積で表され６３０Ｗ（ワット）である。
【００３０】
温度評価点は、評価点ｅ１、ｅ２、ｅ３の３点を設定した。評価点ｅ１とｅ２は、ダイオード冷却用銅板７ａの端部に設けた。評価点ｅ２は、ダイオード冷却用銅板７ａの、伝熱パス９の伝熱部材９ａが接する箇所の近傍に設定した。評価点ｅ１は、ダイオードＤ１を挟んで評価点ｅ２の反対側に設定した。評価点ｅ３は、超伝導コイル４ａ（コイル線２５）の銅部材２７上に設定した。評価点ｅ３は、絶縁部材２８を挟んで伝熱部材９ａと対向する箇所の銅部材２７に設定した。
【００３１】
図７Ａに、ダイオードＤ１への通電開始（クエンチ発生に伴い電流Ｉｐの一部がダイオードＤ１に流れ込んだとき）からの評価点ｅ１とｅ２の温度変化を示し、図７Ｂに、ダイオードＤ１への通電開始からの評価点ｅ３の温度変化を示す。ダイオード冷却用銅板７ａ上の評価点ｅ１とｅ２の温度は、通電開始から１００秒後に、それぞれ１４１Ｋと１１８Ｋに達している。そして、超伝導コイル４ａ（コイル線２５）の銅部材２７上にある評価点ｅ３の温度は、通電開始から１００秒後に、１３．２Ｋに達している。この１３．２Ｋは、図５で示したクエンチ誘発に必要な温度６．７Ｋより高くなっており、伝熱解析したこの伝熱によれば、超伝導コイル４ａ（コイル線２５）にクエンチを発生させることができる。また、図７Ｂより、評価点ｅ３の温度が、通電開始から６．７Ｋに到達するまでの時間は、約０．５秒であり、迅速にクエンチを誘発させられることがわかる。
【００３２】
前記より、第１の実施形態によれば、ダイオードＤ１と超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａとを、熱伝導が可能な伝熱パス９（伝熱部材９ａ）を介して熱的に接続（接触）させることで、励磁中に電源遮断が発生した場合や、超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの一部がクエンチした場合に、その他の超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂをすみやかにクエンチさせて、常電導転移したコイルで電流Ｉｐを迅速に減衰させることができる。そして、超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに蓄積された磁気エネルギを迅速に消費することができる。このため、超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの焼損等を防止することができる。
【００３３】
伝熱パス９は、その伝熱部材９ａの体積を大きくすることで、総伝熱量が大きくなるため、その体積を大きく（調整）することで（具体的には、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａと熱的に接触する部分の接触面積を調整（大きく）することで）、クエンチを誘発するために必要な熱流束を確保できる。一方、伝熱パス９（伝熱部材９ａ）の体積の上限値はないため、設計裕度が高く熱設計を簡素化できる。なお、発熱源としてダイオードＤ１を用いたが、これに限らず、ダイオードを含む半導体素子や、抵抗体等を用いることができる。これらによっても、ダイオードＤ１を用いた場合と同様の効果を得ることができる。なお、ダイオードＤ１の発熱量は、順方向降下電圧値（ほぼ一定値）と電流値の積で表されるのに対し、抵抗体の発熱量（ジュール発熱量）は、抵抗値と電流値の二乗の積で表される。そのため、ダイオードＤ１の発熱量は、抵抗体のジュール発熱量に比べて、電流値変化に対する発熱量変化が小さい。このため、励磁中の低電流時での電源遮断時には、幅広い電流域に対して変化幅は小さいが大きな発熱量が得られるので、抵抗体を用いる方法に比べて、より幅広い電流域で、必要な発熱量を確保することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図８に、本発明の第２の実施形態に係る超伝導電磁石装置１のｚ軸より上側部分の断面図を示す。第２の実施形態が、第１の実施形態と異なっている点は、ダイオードユニット５ａ、５ｂと伝熱パス９とがｚ軸より上方に設けられている点である。これにより、ダイオードユニット５ａ、５ｂと伝熱パス９を、冷媒２４の液面２４ａに近づけることができる。ダイオードユニット５ａ、５ｂと伝熱パス９を、液面２４ａから出したり、出しやすくしたりすることができる。クエンチ時には、超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂやダイオードＤ１〜Ｄ６での発熱により、冷媒２４が蒸発し、冷媒２４の液面２４ａは下方に下がっていき、ダイオードユニット５ａ、５ｂと伝熱パス９が液面２４ａより上に露出する。液化した冷媒２４中にダイオードユニット５ａ、５ｂと伝熱パス９がある場合に比べて、冷媒２４の液面２４ａからダイオードユニット５ａ、５ｂと伝熱パス９が露出した場合は、それらの温度上昇はより顕著になるため、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａでもより迅速に温度上昇し、すみやかにクエンチを誘発できる。
【００３５】
（第３の実施形態）
図９Ａに、本発明の第３の実施形態に係る超伝導電磁石装置１のｚ軸より下側部分の断面図を示す。第３の実施形態が、第１の実施形態と異なっている点は、超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが冷却されて超伝導状態にあるときに、伝熱パス９（伝熱部材９ａ）と超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａとの間には間隙Ｓ１が生じている点である。その間隙Ｓ１は、伝熱パス９（伝熱部材９ａ）の超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに熱的に接続する端部と、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａの円環形状の外周面との間に生じている。超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａは、クエンチすると温度が上昇して熱膨張する。例えば、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａの外径を１ｍ程度とし、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａの温度がクエンチ時に平均で約１２０Ｋ程度に上昇すると仮定するとし、その超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａは、熱膨張によって、径方向に約１ｍｍ大きくなる。よって、超伝導状態になるように冷却されているときに生じる間隙Ｓ１を設け、その間隙Ｓ１の大きさを約１ｍｍとすることで、クエンチ時における伝熱パス９（伝熱部材９ａ）と超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａの物理的な接触を回避することができる。
【００３６】
（第３の実施形態の変形例）
図９Ｂに、本発明の第３の実施形態の変形例に係る超伝導電磁石装置１のｚ軸より下側部分の断面図を示す。第３の実施形態の変形例が、第３の実施形態と異なっている点は、伝熱パス９（伝熱部材９ａ）と超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａとの間に生じる間隙Ｓ２（Ｓ１）が、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａの円環形状の外周面上ではなく、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａの円環形状の側面上又は内周面上（図９Ｂの例では側面上）に設けられている点である。これによれば、間隙Ｓ２（Ｓ１）の大きさを小さくすることができる（Ｓ２＜Ｓ１）。これは、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａの熱膨張では、その側面や内周面は、その外周面より移動量が小さいからである。間隙Ｓ２の大きさを間隙Ｓ１より小さくできる（Ｓ２＜Ｓ１）ので、熱的により強く接続することができる。
【００３７】
（第４の実施形態）
図１０に、本発明の第４の実施形態に係る超伝導電磁石装置の伝熱パス９とその周辺装置の正面図を示す。第４の実施形態が、第３の実施形態及びその変形例と異なっている点は、前記間隙Ｓ１（Ｓ２）に伸縮可能な伸縮部材９ｃが設けられている点である。伸縮部材９ｃは、少なくとも、伝熱部材９ａに接続するか、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａのコイル線２５に接続するか、している。伸縮部材９ｃは、間隙Ｓ１（Ｓ２）の大きさの変動に追従してその長さを変えることができる。伸縮部材９ｃによれば、この伸縮部材９ｃを介して、伝熱部材９ａからコイル線２５へ熱を伝導することができるので、間隙Ｓ１（Ｓ２）の大きさに関わらず、効率よく熱を伝導することができる。また、伸縮部材９ｃによれば、間隙Ｓ１（Ｓ２）内で冷媒２４が加熱されて、間隙Ｓ１（Ｓ２）内が気化した冷媒２４で満たされている場合に、間隙Ｓ１（Ｓ２）からの気体の冷媒２４の流出を抑制し、間隙Ｓ１（Ｓ２）への液体の冷媒２４の流入を抑制することで、伝熱パス９（伝熱部材９ａ）からコイル線２５へ、効率よく熱を伝導することができる。伸縮部材９ｃとしては、具体的に、バネなどの弾性部材や、蛇腹の管やシートを用いることができる。また、伸縮部材９ｃとしては、複数のバネを線材（糸）として織られた織布や、複数のバネの線材（糸）を互いに絡めた不織布（綿状部材）を用いることができる。
【００３８】
（第５の実施形態）
図１１に、本発明の第５の実施形態に係る超伝導電磁石装置の伝熱パス９とその周辺装置の正面図を示す。第５の実施形態が、第３の実施形態及びその変形例と異なっている点は、前記間隙Ｓ１（Ｓ２）を構成する空間を覆う覆い９ｄが設けられている点である。覆い９ｄは、伝熱部材９ａ又は断熱部材９ｂに設けられている。覆い９ｄは、詰襟やスカートのような形状をしており、間隙Ｓ１（Ｓ２）を構成する空間とその周囲の空間とを分離している。覆い９ｄによれば、間隙Ｓ１（Ｓ２）内で冷媒２４が加熱されて、間隙Ｓ１（Ｓ２）内が気化した冷媒２４で満たされている場合に、間隙Ｓ１（Ｓ２）からの気体の冷媒２４の流出を抑制し、間隙Ｓ１（Ｓ２）への液体の冷媒２４の流入を抑制することで、伝熱パス９（伝熱部材９ａ）からコイル線２５へ、効率よく熱を伝導することができる。なお、覆い９ｄには、極低温においても絶縁性等の電気的特性に優れ、硬化せず形状変化の少ないカプトン（登録商標）などのポリイミドフィルムを用いることができる。覆い９ｄは、伝熱パス９からコイル線２５への方向に広がるラッパや漏斗のような形状をしていることが好ましい。これによれば、間隙Ｓ１（Ｓ２）が狭くなって、覆い９ｄがコイル線２５に当ったり押したりしても、覆い９ｄのコイル線２５側が押し広げられるように変形して、覆い９ｄがコイル線２５を押す押圧の上昇を抑制することができる。
【００３９】
（第６の実施形態）
図１２に、本発明の第６の実施形態に係る超伝導電磁石装置の伝熱パス９とその周辺装置の正面図を示す。第６の実施形態が、第１の実施形態と異なっている点は、ダイオードＤ１（ダイオード冷却用銅板７ａ、ダイオードユニット５ａ）を変位可能に支持するバネ２９を有している点である。これにより、ダイオードＤ１は、ダイオード冷却用銅板７ａと伝熱部材９ａを介して、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａのコイル線２５に圧接している。バネ２９の一端は、冷却容器２１等に支持させることができる。たとえば、ダイオードＤ１の発熱時、もしくは超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａのクエンチ時には、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａおよびそれを支持する構造物と、ダイオード冷却用銅板７ａと伝熱パス９（伝熱部材９ａ）がそれぞれ加熱されて、それぞれの熱収縮率で大きさが変化（膨張）する。それぞれの熱収縮率が異なれば、伝熱パス９と超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａとの接触状況が変化することとなるが、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに対して伝熱パス９を、バネ２９により相対的に移動させることで、前記接触状況を維持することができ高い伝熱特性を確保できる。
【００４０】
（第７の実施形態）
図１３に、本発明の第７の実施形態に係る超伝導電磁石装置１の回路図を示し、図１４に、その超伝導電磁石装置１のｚ軸より下側部分の断面図を示す。第７の実施形態が、第１の実施形態と異なっている点は、伝熱パス９が対で（２つ）も受けられている点である。図１４に示すように、球形状の撮像領域Ｆの中心を通りかつｚ軸を法線とする対称面（図示せず）に対して、対称位置にある一対の超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａと４ｂに、それぞれ、伝熱パス９が設けられている。超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａに設けられる伝熱パス９は、第１の実施形態と同様の構成になっている。一方、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ｂに設けられる伝熱パス９は、第１の実施形態には無く新たに加えられたものである。
【００４１】
ダイオードユニット５ａは、ダイオードＤ３と、そのダイオードＤ３で発生した熱を放熱させダイオードＤ３を冷却するためのダイオード冷却用銅板７ｄとを有している。そして、超伝導電磁石装置１は、ダイオードＤ３で発生した熱を超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ｂに伝導する伝熱パス９を有している。この伝熱パス９は、ダイオード冷却用銅板７ｄ（ダイオードＤ３）が、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ｂに近接して配置されることによって構成してもよい。また、この伝熱パス９は、一端がダイオード冷却用銅板７ｄ（ダイオードＤ３）に熱的に接続し、他端が超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ｂに熱的に接続する伝熱部材９ａ（図３参照）を有していてもよい。ダイオード冷却用銅板７ｄ（ダイオードＤ３）と超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ｂとを近接して配置し、かつ、それらの間に前記伝熱部材９ａ（図３参照）を設けてもよい。
【００４２】
図１３に示すように、第１の実施形態と同様に、クエンチがどこかのコイル等で発生すると、ダイオードＤ１が発熱し、伝熱パス９を介して、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａが加熱され、クエンチが発生する。このクエンチに伴う磁場変化により、超伝導主コイル（超伝導コイル）２ａ、３ａでもクエンチが発生する。これと同様に、クエンチがどこかのコイル等で発生すると、ダイオードＤ３が発熱し、伝熱パス９を介して、超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ｂが加熱され、クエンチが発生する。このクエンチに伴う磁場変化により、超伝導主コイル（超伝導コイル）２ｂ、３ｂでもクエンチが発生する。これらにより、前記対称面に対して対称位置にある超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂのクエンチのタイミングが略同等となるために、コイル電流値を略同等とすることができ、超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂやその周囲に誘導する渦電流も略同等となるために、それによる電磁力は前記対称面に対して対称に作用しバランスされ、超伝導電磁石装置１の支持構造体系を簡素化できる。
【００４３】
なお、クエンチを誘発する対象となる超伝導コイル２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂとしては、磁気エネルギのより大きな超伝導シールドコイル（超伝導コイル）４ａ、４ｂや、超伝導主コイル（超伝導コイル）２ａ、２ｂを選択することが好ましい。その理由は、磁気エネルギの小さな超伝導主コイル（超伝導コイル）３ａ、３ｂでクエンチが発生したのちに、磁気エネルギの大きな超伝導コイル２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂがクエンチしなかった場合でも、フェイルセーフの考えのもと、全磁気エネルギを磁気エネルギの小さな超伝導主コイル（超伝導コイル）３ａ、３ｂで消費することとなるのを避けるためである。
【００４４】
なお、本発明は、前記した第１〜第７の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した第１〜第７の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１      超伝導電磁石装置
２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ  超伝導主コイル（超伝導コイル）
４ａ、４ｂ  超伝導シールドコイル（超伝導コイル）
５ａ、５ｂ  ダイオードユニット
６      永久電流スイッチ
７ａ〜７ｈ  ダイオード冷却用銅板
８      加圧装置
９      伝熱パス
９ａ    伝熱部材
９ｂ    断熱部材
９ｃ    伸縮部材
９ｄ    覆い
１０    磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置
１１    ガントリ
１２    ベッド
１３    搬送手段
１４    制御装置
１５    解析手段（処理装置）
１６    表示装置
１７    電源・信号線
１８    電流源
１９    スイッチ
２１    冷却容器
２２    輻射シールド
２３    真空容器
２４    冷媒
２５    超伝導コイルのコイル線
２６    超伝導線材
２７    銅部材
２８    絶縁部材
２９    バネ
Ｃ１    第１閉回路
Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３  第２閉回路
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６  ダイオード
ｅ１、ｅ２、ｅ３  評価点
Ｆ      均一磁場空間（撮像領域）
Ｓ１、Ｓ２  間隙
【図１】
2014000346.tif 000003
【図２】
2014000346.tif 000004
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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