(57)【要約】【課題】電源からのノイズに影響されることなく、クエンチ検出を高感度かつ高速で行うことができ、超電導コイルの信頼性を向上させることができる超電導コイルのクエンチ検出装置及びクエンチ検出方法を提供する。【解決手段】超電導コイルは、基板上に希土類系酸化物超電導体による超電導層を形成したテープ状の超電導線材１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを４枚重ね合せた状態で渦巻き状に巻回して形成されている。各超電導線材１１ａ〜１１ｄの一側縁に素線電流を計測する複数の電流検知素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを設け、それらの電流検知素子１８ａ〜１８ｄによって検知される検知信号によりブリッジ回路が構成される。該ブリッジ回路において平衡が維持されないときにクエンチが生じたと判断される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に希土類系酸化物超電導体による超電導層を形成したテープ状の超電導線材を巻回して構成された超電導コイルのクエンチ検出装置であって、
前記超電導線材を複数枚重ね合せた状態で巻回して超電導コイルを形成するとともに、各超電導線材の少なくとも一側縁に素線電流を計測して検知信号を発する電流検知素子を設け、それらの電流検知素子による複数の検知信号によりブリッジ回路を構成し、該ブリッジ回路において平衡が維持されないときにクエンチが生じたと判断可能に構成したことを特徴とする超電導コイルのクエンチ検出装置。
【請求項２】
前記各超電導線材の電流検知素子は、超電導コイルの中心から半径方向に延びる線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。
【請求項３】
前記超電導コイルは、超電導線材を４枚重ね合せた状態で巻回されて形成され、各超電導線材の一側縁に電流検知素子が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。
【請求項４】
前記電流検知素子はホール素子であり、検知信号はホール電圧であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。
【請求項５】
前記複数の超電導線材は、内周側と外周側とが順に入れ替えて巻回されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。
【請求項６】
前記電流検知素子は、各超電導線材の両側縁の対向する位置に一対ずつ設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置を用いたクエンチ検出方法であって、
前記各超電導線材に設けられた電流検知素子により素線電流を計測して検知信号を発し、それら複数の検知信号によりブリッジ回路を構成し、ブリッジ回路の平衡が維持されるか否かを検出することを特徴とする超電導コイルのクエンチ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイルが超電導状態から常電導状態へ移行するクエンチを速やかに検出して異常な事態に到ることを回避することができる超電導コイルのクエンチ検出装置及びクエンチ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導コイルが超電導状態を維持できず、常電導状態へ移行するクエンチを検出するための装置が種々提案されている。そのようなクエンチ検出装置として、例えば超電導コイルの両電極間における電圧（電位差）を検出し、一定以上の電圧が検出されたときにクエンチが発生したと判断する装置が知られている。
【０００３】
この種の超電導コイルのクエンチ検出装置としては、例えば特許文献１に記載されているクエンチ検出装置が知られている。すなわち、このクエンチ検出装置では、超電導コイルから２つの中間タップが導出され、その２つの中間タップ間に３端子可変抵抗器の固定端子が接続されるとともに、超電導コイルの両コイル端間に直列接続の２つのブリッジ抵抗が接続されている。
【０００４】
そして、超電導コイル及びブリッジ抵抗によりブリッジ回路が構成され、３端子可変抵抗器の可動端子と両ブリッジ抵抗の共通接続点とが検出出力端となっている。このクエンチ検出装置によれば、離れている任意のコイル部分に発生する超電導コイルのクエンチを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１７４８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した特許文献１に記載されている従来構成のクエンチ検出装置においては、超電導コイルの一部にクエンチが発生したとき、そのコイル部分に常電導抵抗成分が生じることにより、ブリッジ回路の平衡が崩れてクエンチが検出される。しかしながら、希土類系酸化物の超電導体では、クエンチによる電気抵抗発生の広がる速度が遅いことから、コイルには局部的な温度上昇が生じ、超電導線材が溶断されるおそれがある。さらに、電源から生ずるノイズにより、クエンチを判定する電圧値を小さくすることが難しく、そのためクエンチ検出の遅れが生じやすく、検出精度が低下するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、電源からのノイズに影響されることなく、クエンチ検出を高感度かつ高速で行うことができ、超電導コイルの信頼性を向上させることができる超電導コイルのクエンチ検出装置及びクエンチ検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の超電導コイルのクエンチ検出装置は、基板上に希土類系酸化物超電導体による超電導層を形成したテープ状の超電導線材を巻回して構成された超電導コイルのクエンチ検出装置であって、前記超電導線材を複数枚重ね合せた状態で巻回して超電導コイルを形成するとともに、各超電導線材の少なくとも一側縁に素線電流を計測して検知信号を発する電流検知素子を設け、それらの電流検知素子による複数の検知信号によりブリッジ回路を構成し、該ブリッジ回路において平衡が維持されないときにクエンチが生じたと判断可能に構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明の超電導コイルのクエンチ検出装置は、請求項１に係る発明において、前記各超電導線材の電流検知素子は、超電導コイルの中心から半径方向に延びる線上に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明の超電導コイルのクエンチ検出装置は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記超電導コイルは、超電導線材を４枚重ね合せた状態で巻回されて形成され、各超電導線材の一側縁に電流検知素子が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明の超電導コイルのクエンチ検出装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に係る発明において、前記電流検知素子はホール素子であり、検知信号はホール電圧であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明の超電導コイルのクエンチ検出装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に係る発明において、前記複数の超電導線材は、内周側と外周側とが順に入れ替えて巻回されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明の超電導コイルのクエンチ検出装置は、請求項１から請求項５のいずれか一項に係る発明において、前記電流検知素子は、各超電導線材の両側縁の対向する位置に一対ずつ設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明の超電導コイルのクエンチ検出方法は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置を用いたクエンチ検出方法であって、前記各超電導線材に設けられた電流検知素子により素線電流を計測して検知信号を発し、それら複数の検知信号によりブリッジ回路を構成し、ブリッジ回路の平衡が維持されるか否かを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
本発明の超電導コイルのクエンチ検出装置では、超電導線材を複数枚重ね合せた状態で巻回して超電導コイルが形成されるとともに、超電導線材の少なくとも一側縁に素線電流を計測して検知信号を発する電流検知素子が設けられている。そして、それらの電流検知素子による複数の検知信号によりブリッジ回路が構成されている。
【００１６】
このように、超電導コイルは超電導線材が複数枚重ね合せた状態で巻回され、各超電導線材に電流検知素子が設けられていることから、いずれかの超電導線材を流れる素線電流が減少した場合には、その減少した素線電流を補うよう転流が起きて他の超電導線材に流れる素線電流が増加する。この素線電流の増減が電流検知素子によって検知され、それらの検知信号に基づいてブリッジ回路で平衡が維持されなくなる。従って、その場合に超電導コイルにクエンチが生じたものと判断することができる。
【００１７】
この場合、ブリッジ回路では、複数の検知信号の比率等の相対値によって平衡が判断されるため、超電導コイルの電源からのノイズ等で検知信号の絶対値に変動があっても、その影響を回避することができる。
【００１８】
従って、本発明の超電導コイルのクエンチ検出装置によれば、電源からのノイズに影響されることなく、クエンチ検出を高感度かつ高速で行うことができ、超電導コイルの信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を具体化した実施形態の超電導コイルの一部を示す図であって、４枚の超電導線材の一側縁に電流検知素子を設けた状態を示す斜視図。
【図２】テープ状の超電導線材を示す断面図。
【図３】超電導コイルを示し、（ａ）は超電導コイル及びその一部を拡大した状態を示す平面図、（ｂ）は超電導コイルを示す断面図。
【図４】ブリッジ回路を示す電気回路図。
【図５】超電導コイルとしてのダブルパンケーキコイルにおいて、テープ状の超電導線材を内周側から外周側へ入れ替える状態を示す部分斜視図。
【図６】ダブルパンケーキコイルにおいて、４枚の超電導線材の内周側と外周側との入れ替え状態を模式的に示す説明図。
【図７】４枚の超電導線材のうち、１枚の超電導線材にヒータを取付けてクエンチと同様の状態を起こしたときの時間と、各超電導線材に流れる素線電流の変化を示すグラフ。
【図８】４枚の超電導線材のうち、２枚の超電導線材にヒータを取付けてクエンチと同様の状態を起こしたときの時間と、各超電導線材に流れる素線電流の変化を示すグラフ。
【図９】４枚の超電導線材のうち、３枚の超電導線材にヒータを取付けてクエンチと同様の状態を起こしたときの時間と、各超電導線材に流れる素線電流の変化を示すグラフ。
【図１０】本発明の別例を示し、４枚の超電導線材の両側縁の対応する位置に電流検知素子を設けた状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図１〜図９に基づいて詳細に説明する。
図２に示すように、テープ状の超電導線材１１は、基板１２上に中間層１３を介して超電導層１４が形成され、その超電導層１４上に第１安定化層１５が形成されるとともに、それらの外周部に第２安定化層１６が被覆され、第２安定化層１６を覆うように絶縁被覆層１７が形成されて構成されている。最外層に絶縁被覆層１７が設けられていることにより、超電導線材１１を渦巻き状に巻回したとき超電導線材１１間の電気的絶縁を図ることができる。
【００２１】
前記基板１２は、ニッケル合金（ハステロイ）、銀、銀合金等の金属により、例えば厚さ１００μｍ、幅１０ｍｍに形成されている。中間層１３は、ガドリニウム・ジルコニウム酸化物（Ｇｄ・Ｚｒ酸化物）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、イットリウム安定化ジルコニウム（ＹＳＺ）、バリウム・ジルコニウム酸化物（Ｂａ・Ｚｒ酸化物）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）等の化合物により、例えば厚さ５００ｎｍ、幅１０ｍｍに形成されている。
【００２２】
超電導層１４は、希土類系酸化物超電導体のＣＶＤ法（化学蒸着法）により、例えば厚さ約１μｍ、幅１０ｍｍに形成されている。希土類元素としては、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、イットリウム（Ｙ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等が挙げられる。希土類系酸化物としては、ＲＥ・Ｂａ・Ｃｕ・Ｏ等が挙げられる。但し、ＲＥは希土類元素を表す。この超電導層１４として具体的には、イットリウム・バリウム・銅酸化物、ランタン・バリウム・銅酸化物（Ｌａ・Ｂａ・Ｃｕ酸化物）等が挙げられる。
【００２３】
第１安定化層１５は、銀等の金属のスパッタリング等により、例えば厚さ約１５μｍ、幅１０ｍｍに形成されている。第２安定化層１６は、銅等の金属のメッキ等により、例えば厚さ約５０μｍに形成されている。絶縁被覆層１７は、エポキシ樹脂等の合成樹脂により形成されている。
【００２４】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、超電導コイル１０は、前述したテープ状の超電導線材１１をコイル状（渦巻状）に巻回して形成される。この超電導コイル１０としては、シングルパンケーキコイル、ダブルパンケーキコイルのいずれであってもよい。ダブルパンケーキコイルは、テープ状の超電導線材１１が巻回されて形成されたコイルが図示しない中間枠を介して上下２段に積層されて形成される。
【００２５】
前記テープ状の超電導線材１１をコイル状に巻回する際には、超電導線材１１は超電導層１４が内周側で基板１２が外周側に位置するように配置される。超電導層１４を内周側に配置することにより、超電導層１４の円弧が基板１２の外周側の円弧に比べて小さくなることから、圧縮ひずみが大きくなり、超電導コイル１０がフープ応力を受けたときに及ぼされる引張りひずみが緩和され、フープ応力に対する抵抗性が大きくなるため好ましい。
【００２６】
図１及び図３（ａ）に示すように、本実施形態では、この超電導コイル１０は４枚の超電導線材１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを重ね合せた状態で巻回して形成されている。各超電導線材１１ａ〜１１ｄの一側縁には、素線電流を計測して検知信号を発するための第１電流検知素子１８ａ、第２電流検知素子１８ｂ、第３電流検知素子１８ｃ及び第４電流検知素子１８ｄがそれぞれ取付けられている。これらの第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄは、超電導コイル１０の中心から半径方向に延びる線上に配置されている。
【００２７】
図４に示すように、超電導コイル１０のクエンチ検出装置は、４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄの各一側縁に設けられた電流検知素子１８ａ〜１８ｄによって発せられる検知信号によりブリッジ回路（ホイーストンブリッジ回路）２０が構成され、該ブリッジ回路２０によって超電導コイル１０のクエンチが検出されるようになっている。このブリッジ回路２０は、各検流部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを有する接続線により菱形状に接続され、対向する第１接続点２２ａと第２接続点２２ｂとの間に電池２３が接続されるとともに、第１中間点２４ａと第２中間点２４ｂとの間に検流計２５が接続されて構成されている。
【００２８】
前記検流部２１は第１検流部２１ａ、第２検流部２１ｂ、第３検流部２１ｃ及び第４検流部２１ｄにより構成され、各超電導線材１１ａ〜１１ｄに取付けられた第１電流検知素子１８ａ、第２電流検知素子１８ｂ、第３電流検知素子１８ｃ及び第４電流検知素子１８ｄが図示しない接続線によって各々接続されている。そして、第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄにより検知された検知信号が各々第１〜第４検流部２１ａ〜２１ｄに伝達され、第１中間点２４ａと第２中間点２４ｂとの間に微少電流が流れ、検流計２５でその微少電流が検知されたとき、超電導コイル１０にクエンチが生じたものと判断されるようになっている。言い換えれば、ブリッジ回路２０の平衡が維持されなかったとき、超電導コイル１０にクエンチが生じたものと判断されるようになっている。
【００２９】
一方、各超電導線材１１ａ〜１１ｄに流れる電流に変化がなく、第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄで検知される電流が変動しない場合には、第１〜第４検流部２１ａ〜２１ｄでの検知信号に変化はないため、検流計２５に電流は流れず、超電導コイル１０にクエンチが生じなかったものと判断されるようになっている。すなわち、ブリッジ回路２０の平衡が維持されたとき、超電導コイル１０にクエンチが生じなかったものと判断されるようになっている。
【００３０】
前記電流検知素子１８は例えばホール素子であり、その検知信号はホール電圧である。ホール素子は、電流に対する磁気作用を示すホール効果を応用したもので、超電導線材１１に流れる電流に対して磁場を印加するとローレンツ力により超電導線材１１内の電子が偏って電位差（出力電圧としてのホール電圧）が発生する。
【００３１】
図５に示すように、前記４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄは、内周側と外周側とが入れ替えて巻回されている。この状態を２枚の超電導線材１１ａ，１１ｂの場合について説明すると、一方のテープ状をなす超電導線材１１ａが所定位置において他方のテープ状をなす超電導線材１１ｂの上に乗り上げるようにして、内周側位置と外周側位置とが入れ替えられるようになっている。従って、４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄの場合には、周方向の９０度毎に順に内周側と外周側が入れ替えられることにより、一周毎に４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄの内外位置を均等に配置することができる。
【００３２】
図６に示すように、このような４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄの入れ替え状態を模式的に説明する。４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄを１、２、３及び４で表すと、ダブルパンケーキコイルの上段では内周側（図６の左側）から１、２、３及び４の順で巻回され、下段では内周側から４、３、２及び１の順で巻回される。このように、超電導コイル１０において４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄの位置を図５に示した方法で内周側から外周側へと順に入れ替えることにより、各超電導線材１１ａ〜１１ｄに流れる素線電流の均一化を図ることができる。
【００３３】
本実施形態の超電導コイル１０のクエンチ検出装置は、前記各超電導線材１１ａ〜１１ｄに取付けられた第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄ、それらの第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄに接続された第１〜第４検流部２１ａ〜２１ｄにより形成されたブリッジ回路２０等により構成されている。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、前記超電導コイル１０の外周部には、一対の電極２６ａ、２６ｂが銅等の導電性の良い金属により設けられている。一方の電極２６ａは４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄの内周端に束ねた状態でリード線を介して接続され、他方の電極２６ｂは４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄの外周端に束ねた状態で接続されている。
【００３５】
次に、上記のように構成された超電導コイル１０のクエンチ検出装置を用いたクエンチ検出方法を作用とともに説明する。
さて、本実施形態の超電導コイル１０を常法に従い冷却して超電導状態とし、その超電導状態で超電導コイル１０の電極２６ａ，２６ｂ間に所定電流を通電することにより、電気抵抗のない状態で通電を継続することができ、所定の磁場を発生することができる。
【００３６】
この超電導状態において、超電導コイル１０を構成する超電導線材１１の一部が何らかの理由で超電導状態を逸脱して常電導状態に移行する事態に到り、クエンチが発生するおそれがある。このようなクエンチの発生を未然に検出するため、常に超電導コイル１０がブリッジ回路２０で監視されている。
【００３７】
図１及び図３（ａ）に示すように、本実施形態では、超電導コイル１０は４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄを重ね合せた状態で巻回して形成されるとともに、各超電導線材１１ａ〜１１ｄの一側縁には第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄがそれぞれ取付けられている。
【００３８】
このため、図４に示すように、第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄで検知された各検知信号がブリッジ回路２０の第１〜第４検流部２１ａ〜２１ｄに入力される。このブリッジ回路２０においては、第１検流部２１ａを流れる電流と第２検流部２１ｂを流れる電流との比率が、第３検流部２１ｃを流れる電流と第４検流部２１ｄを流れる電流との比率に等しくなり、その場合には第１中間点２４ａと第２中間点２４ｂとの間に電流は流れず、検流計２５の値はゼロを示す。このとき、超電導コイル１０に異常はなく、超電導状態が維持されていると判断される。
【００３９】
しかしながら、第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄからの検知信号が変動すると、第１検流部２１ａの電流と第２検流部２１ｂの電流との比率が、第３検流部２１ｃの電流と第４検流部２１ｄの電流との比率とは異なり、第１中間点２４ａと第２中間点２４ｂとの間に微少な電流が流れ、検流計２５の値が一定値を示し、これを検出することができる。このとき、超電導コイル１０の一部に超電導状態からの逸脱が始まり、クエンチに到るものと判断される。
【００４０】
このような超電導コイル１０のクエンチ検出の可否を確認するために、次のような試験を行った。
すなわち、図７に示すように、４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄのうち、１枚の超電導線材（テープ１）１１ａにヒータを取付けて加熱し（ヒータの電力は０．６Ｗ）、常電導状態を強制的に引き起こして、そのときの各超電導線材（テープ１〜４）１１ａ〜１１ｄを流れる電流を測定し、時間と電流との関係として示した。
【００４１】
この図７に示したように、テープ１では常電導状態で電気抵抗が増大して電流値は大きく低下する一方、テープ２〜４では電流の転流によって電流値が増加した。電流の転流は、あるテープでクエンチが発生したとき、隣接するテープに電流が速やかに移る現象を意味する。この転流は、常電導領域発生直後、約１．４秒という短時間で起きた。従って、テープ１〜４に前記第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄを設けて微少電流を計測し、それらの検知信号により、前記ブリッジ回路２０で超電導コイル１０のクエンチを検出可能であることが判明した。
【００４２】
この場合、超電導線材１１の両端部に設けられている両電極２６ａ，２６ｂ間における電位差（電圧）を検出することはできなかった。従って、両電極２６ａ，２６ｂ間の電圧測定によって、超電導コイル１０のクエンチ検出を行うことは困難であることがわかった。
【００４３】
また、図８に示すように、４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄのうち、２枚の超電導線材（テープ１及び４）１１ａ，１１ｄにヒータを取付けて加熱し（ヒータの電力は０．６Ｗ）、常電導状態を強制的に引き起こして、そのときの各超電導線材（テープ１〜４）１１を流れる電流を測定し、時間と電流との関係として示した。
【００４４】
この図８に示したように、テープ１及び４では常電導状態で電気抵抗が増大して電流値は大きく低下する一方、テープ２及び３では電流の転流によって電流値が増加した。従って、テープ１〜４に前記第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄを設け、それらの検知信号により、前記ブリッジ回路２０で超電導コイル１０のクエンチを検出可能であることが明らかになった。
【００４５】
この場合にも、超電導線材１１の両端部の両電極２６ａ，２６ｂ間における電圧を検出することはできなかった。従って、両電極２６ａ，２６ｂ間の電圧測定によって、超電導コイル１０のクエンチ検出を行うことは難しいことがわかった。
【００４６】
さらに、図９に示すように、４枚の超電導線材１１ａ〜１１ｄのうち、３枚の超電導線材（テープ１、２及び４）１１ａ，１１ｂ，１１ｄにヒータを取付けて加熱し（ヒータの電力は０．６Ｗ）、常電導状態を強制的に引き起こして、そのときの各超電導線材（テープ１〜４）１１を流れる電流を測定し、時間と電流との関係として示した。
【００４７】
この図９に示したように、テープ１、２及び４では常電導状態で電気抵抗が増大して電流値はいずれも低下する一方、テープ３では電流の転流によって電流値が増加した。従って、テープ１〜４に前記第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄを設け、それらの検知信号により、前記ブリッジ回路２０で超電導コイル１０のクエンチを検出可能であることが明白になった。
【００４８】
この場合にも、超電導線材１１の両端部の両電極２６ａ，２６ｂ間における電圧を検出することはできなかった。従って、両電極２６ａ，２６ｂ間の電圧測定によって、超電導コイル１０のクエンチ検出を行うことは困難であることがわかった。
【００４９】
以上詳述した実施形態によって得られる効果を以下にまとめて記載する。
（１）本実施形態の超電導コイル１０のクエンチ検出装置では、超電導線材１１を４枚重ね合せた状態で巻回して超電導コイル１０が形成され、超電導線材１１の一側縁に電流検知素子１８ａ〜１８ｄが設けられている。そして、それらの電流検知素子１８ａ〜１８ｄによって検知される複数の検知信号によりブリッジ回路２０が構成されている。
【００５０】
このため、いずれかの超電導線材１１を流れる素線電流が常電導によって減少した場合、その減少した素線電流を補うよう転流が迅速に起きて他の超電導線材１１に流れる素線電流が増加する。従って、この微少な素線電流の増減が電流検知素子１８ａ〜１８ｄによって検知され、それらの検知信号に基づいてブリッジ回路２０で平衡が維持されない場合に超電導コイル１０にクエンチが生じたものと判断することができる。
【００５１】
この場合、ブリッジ回路では、複数の検知信号の比率等の相対値によって平衡が判断されるため、超電導コイル１０の電源からのノイズ等で検知信号の絶対値に変動があっても、その影響を回避することができる。
【００５２】
よって、本実施形態の超電導コイル１０のクエンチ検出装置によれば、電源からのノイズに影響されることなく、クエンチ検出を高感度かつ高速で行うことができ、超電導コイル１０の信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
（２）前記各超電導線材１１ａ〜１１ｄの電流検知素子１８ａ〜１８ｄは、超電導コイル１０の中心から半径方向に延びる線上に配置されている。このため、超電導コイル１０に通電したとき、テープ状の超電導線材１１が受ける磁場の方向に各電流検知素子１８ａ〜１８ｄが並んで設けられ、位置ずれによる補正を要することなく、クエンチ検出を容易かつ精度良く行うことができる。
（３）前記超電導コイル１０は、超電導線材１１を４枚重ね合せた状態で巻回されて形成され、各超電導線材１１ａ〜１１ｄの一側縁に電流検知素子１８ａ〜１８ｄが設けられている。従って、第１〜第４電流検知素子１８ａ〜１８ｄにより得られる４つの検知信号に基づいてブリッジ回路２０を容易に構成することができ、超電導コイル１０のクエンチ検出を効率良く行うことができる。
（４）前記電流検知素子１８はホール素子であり、検知信号はホール電圧である。そのため、ホール素子によって各超電導線材１１ａ〜１１ｄのホール電圧を的確に検知することができ、ブリッジ回路２０により超電導コイル１０のクエンチ検出を精度良く行うことができる。
（５）前記複数の超電導線材１１ａ〜１１ｄは、内周側と外周側とが順に入れ替えて巻回されている。このため、複数の超電導線材１１ａ〜１１ｄについて内周側位置と外周側位置とを均等になるように配置することができ、各超電導線材１１ａ〜１１ｄの電流検知素子１８ａ〜１８ｄによる検知信号について、超電導線材１１ａ〜１１ｄの内外位置による変動を抑制することができる。
（６）前述のクエンチ検出装置を用いたクエンチ検出方法では、各超電導線材１１ａ〜１１ｄに設けられた電流検知素子１８ａ〜１８ｄにより素線電流を計測して検知信号を発し、それら複数の検知信号によりブリッジ回路２０が構成される。従って、ブリッジ回路２０の平衡が維持されるか否かを検出することにより、超電導コイル１０のクエンチ検出を容易かつ感度良く行うことができる。
【００５３】
なお、前記各実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・  図１０に示すように、前記電流検知素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを、各超電導線材１１ａ〜１１ｄの両側縁の対向する位置に一対ずつ設けてもよい。この場合には、電流検知素子１８が受ける遮蔽電流を、各一対の電流検知素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄによって相殺することができ、電流検知素子１８による検知精度を向上させることができる。
【００５４】
・  前記超電導コイル１０を、２枚の超電導線材１１を巻回して構成し、電流検知素子１８を各超電導線材１１に２個ずつ取付けるように構成してもよい。また、前記ブリッジ回路２０の検流部２１は４つであるため、電流検知素子１８が取付けられる超電導線材１１の枚数を２の倍数に設定することが好ましい。
【００５５】
・  前記電流検知素子１８として、ピックアップコイル、ロゴスキーコイル等を用いた検知素子を使用してもよい。
・  前記検知信号として、電流検知素子１８で検知された電流信号等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０…超電導コイル、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…超電導線材、１２…基板、１４…超電導層、１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…電流検知素子、２０…ブリッジ回路。
【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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