(57)【要約】【課題】高温超電導コイルのクエンチを未然にかつ確実に防止し、高温超電導コイルをクエンチさせることなく永久電流を減衰させることができ、高温超電導コイルの保護を図ることができる永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに使用される永久電流スイッチを提供する。【解決手段】本発明に係る永久電流超電導マグネット１０は、真空容器１１内に収納される高温超電導コイル１３と、この高温超電導コイルに熱的に接続された永久電流スイッチ１４と、高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを外部環境から断熱する断熱手段１２と、高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを冷却する冷却手段１８と、電流リード２２を介して高温超電導コイルを励磁する通電手段２３とを有し、永久電流スイッチ１４のクエンチ温度を高温超電導コイル１３のクエンチ温度より低く設定したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に収納される高温超電導コイルと、
この高温超電導コイルに熱的に接続された永久電流スイッチと、
前記高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを外部環境から断熱する断熱手段と、
前記高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを冷却する冷却手段と、
電流リードを介して前記高温超電導コイルを励磁する通電手段とを有し、
前記永久電流スイッチのクエンチ温度を高温超電導コイルのクエンチ温度より低く設定したことを特徴とする永久電流超電導マグネット。
【請求項２】
前記永久電流スイッチと並列に室温部に保護抵抗を接続し、前記高温超電導コイルの保護回路を設けた請求項１記載の永久電流超電導マグネット。
【請求項３】
前記永久電流回路に保護用リードを介して保護抵抗を設け、この保護用リードを用いて高温超電導コイルとを電気的に接続し、高温超電導コイルの保護回路を設けた請求項１記載の永久電流超電導マグネット。
【請求項４】
前記高温超電導コイルの保護回路には、保護抵抗をＯＮ−ＯＦＦできるスイッチ手段を設けた請求項２または３記載の永久電流超電導マグネット。
【請求項５】
前記保護抵抗は、真空容器内の断熱手段と同じ温度となる部位あるいは高温超電導コイルと同じ温度となる部位に設置された請求項３または４記載の永久電流超電導マグネット。
【請求項６】
前記冷却手段および通電手段を着脱自在に設け、冷却手段および通電手段を切り離した状態で運転するように設けた請求項１記載の永久電流超電導マグネット。
【請求項７】
前記永久電流スイッチは、金属板あるいは絶縁物の基板上に帯状の高温超電導薄膜を形成した超電導導体が用いられ、前記高温超電導薄膜の導体幅を調節設定自在とした請求項１記載の永久電流超電導マグネット。
【請求項８】
金属板あるいは絶縁物の基板上に帯状の高温超電導薄膜を形成して超電導導体を構成し、この超電導導体は前記高温超電導薄膜の導体幅を調節設定自在とし、クエンチ温度を調節自在としたことを特徴とする永久電流超電導スイッチ。
【請求項９】
前記高温超電導薄膜上に金属保護層を有する請求項８記載の永久電流超電導スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導機器に用いられる永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに使用される永久電流スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに使用される永久電流スイッチには、特開２００３−６９０９３号公報（特許文献１）および特開２００３−１４２７４４号公報（特許文献２）に開示されたものがある。
【０００３】
従来の超電導機器に用いられる永久電流超電導マグネットは、真空容器内に輻射シールドを介して高温超電導コイルと永久電流スイッチとを収容し、この高温超電導コイルと永久電流スイッチとを短絡させる高温超電導線で接続し、永久電流回路を構成している。
【０００４】
高温超電導コイルと永久電流スイッチとは真空容器に設けられた冷凍機によりコイル伝熱板とスイッチ伝熱板を介して直接的に冷却させる一方、高温超電導コイルは励磁電源により電流リードを介して励磁されるようになっている。
【０００５】
従来の永久電流超電導マグネットは、励磁電源で高温超電導コイルを励磁させると、永久電流が高温超電導コイルと永久電流スイッチとからなる永久電流回路を循環するように流れ、この永久電流により超電導マグネットはマグネット機能を連続的に発揮、維持できるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−６９０９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の永久電流超電導マグネットでは、永久電流が維持されている状態で冷凍機の故障や機能劣化、停電等により高温超電導コイルの冷却手段に不具合が発生した場合や、何らかの原因で真空容器の外部から侵入する熱が増大した場合、高温超電導コイルのコイル温度が上昇していき、究極的にクエンチに至る場合が生じる。
【０００７】
高温超電導コイルは多数の高温（酸化物）超電導線をトーラス状あるいはドーナツ状に巻回して構成した非常に高価なものである。高温超電導コイルがクエンチするとコイルの高温超電導線に抵抗部が発生し、この抵抗部で高温超電導コイルのコイルの蓄積エネルギが熱エネルギに変換されるため永久電流は減衰していく。
【０００８】
高温超電導コイルの抵抗部における発熱は、熱歪みを生じさせて高温超電導線の性能を低下させてしまう虞があり、最悪の場合には高温超電導コイルのクエンチにより、高温超電導線が焼損に至る場合もある。
【０００９】
高温超電導コイルは、低温超電導コイルと比較して運転温度が２０Ｋ〜４０Ｋと高いために比熱が大きく、クエンチ温度が伝播しにくい。高温超電導コイルのクエンチ時にクエンチ温度の伝播しにくさから、発生した抵抗部が拡大せず、局所的に発熱する。このため、結果として高温超電導コイルの蓄積エネルギを小さな領域の熱容量で受け持つことになり、熱歪みによる性能低下や焼損が起こり易いという問題があった。
【００１０】
また、従来の永久電流超電導マグネットでは、永久電流スイッチの内部構造が詳しく述べられているが、高温超電導コイルにクエンチが発生する虞があったり、またクエンチが発生した場合の対策についての配慮は一切存在しない。
【００１１】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、高温超電導コイルの温度が上昇しても、高温超電導コイルのクエンチを未然にかつ確実に防止し、高温超電導コイルをクエンチさせずに永久電流を減衰させ、高温超電導コイルの保護を図ることができる永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに使用される永久電流スイッチを提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の他の目的は、永久電流スイッチのクエンチ温度を高温超電導コイルのクエンチ温度より低く調節設定し、高温超電導コイルのクエンチを未然にかつ確実に防止し、高温超電導コイルの破損や焼損を確実に防止した永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに使用される永久電流スイッチを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る永久電流超電導マグネットは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、真空容器内に収納される高温超電導コイルと、この高温超電導コイルに熱的に接続された永久電流スイッチと、前記高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを外部環境から断熱する断熱手段と、前記高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを冷却する冷却手段と、電流リードを介して前記高温超電導コイルを励磁する通電手段とを有し、前記永久電流スイッチのクエンチ温度を高温超電導コイルのクエンチ温度より低く設定したものである。
【００１４】
また、本発明に係る永久電流超電導スイッチは、上述した課題を解決するために、請求項８に記載したように、金属板あるいは絶縁物の基板上に帯状の高温超電導薄膜を形成して超電導導体を構成し、この超電導導体は前記高温超電導薄膜の導体幅を調節設定自在とし、クエンチ温度を調節自在としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る永久電流超電導マグネットは、永久電流スイッチのクエンチ温度を高温超電導マグネットのクエンチ温度より低く調節設定することで、高温超電導コイルをクエンチさせることなく永久電流を減衰させることができ、高温超電導コイルの保護を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに用いられる永久電流スイッチの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１はリニアモータ等の超電導機器に用いられる本発明の永久電流超電導マグネットの第１実施形態を示す概略的な全体構成図を示す。
【００１８】
永久電流超電導マグネット１０は、ボックス状の真空容器１１内にＡｌ，ＣｕあるいはＣ−ＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）の輻射シールド１２が外部環境から断熱すね断熱手段として収容され、この輻射シールド１２内にトーラス状あるいはドーナツ状の高温超電導コイル１３と永久電流スイッチ１４とが収容され、外部環境から断熱される。高温超電導コイル１３は酸化物超電導体で構成され、真空容器１１内に１個または複数個、例えば４個収容される。この高温超電導コイル１３は、永久電流スイッチ１４と高温超電導線１５で接続され、永久電流回路１６を真空容器１１内で構成している。
【００１９】
また、高温超電導コイル１３を収容した真空容器１１には冷凍機１８が高温超電導コイル１３の冷却手段として設けられ、この冷凍機１８の運転により可撓性伝熱板等からなるコイル伝熱手段１９を介して高温超電導コイル１３を１０Ｋ〜７７Ｋ程度、好ましくは２０Ｋ〜４０Ｋに冷却される。高温超電導コイル１３はスイッチ伝熱手段２０を介して永久電流スイッチ１４に熱的に接続されており、高温超電導コイル１３と永久電流スイッチ１４とが略同じ冷却温度に冷却される。
【００２０】
このように、高温超電導コイル１３および永久電流スイッチ１４は伝熱手段１９，２０を介して冷凍機１８にて冷却される。スイッチ伝熱手段２０は、永久電流スイッチ１４を加熱してオフにする場合等のように永久電流スイッチ１４での発熱が大きい場合以外は、永久電流スイッチ１４は高温超電導コイル１３と略同じ温度になるように設計される。
【００２１】
さらに、永久電流回路１６には永久電流スイッチ１４と並列に、高温超電導コイル１３励磁用の電流リード２２が設けられ、このコイル励磁用電流リード２２に通電手段としての励磁電源２３が設けられる。励磁電源２３は真空容器１１の外部、例えば室温部に設置される。この励磁電源２３は電流リード２２を介して高温超電導コイル１３と電気的に接続され、高温超電導コイル１３の励磁用として機能する。励磁用電源２３は、永久電流スイッチ１４をオフにすることで高温超電導コイル１３を励磁している。
【００２２】
また、永久電流スイッチ１４には、図２に示すような、永久電流スイッチ用超電導導体２５が用いられる。この超電導導体２５は、金属製あるいはサファイア等絶縁物の基板２６上に厚さ数μｍ以下、例えば１μｍの高温超電導薄膜２７を帯状に形成し、両端部に設けられた電極２８，２９を介して高温超電導線１５に電気的に接続される。永久電流スイッチ用超電導導体２５は両端の電極２８，２９により高温超電導コイル１３と高温超電導線１５を介して接続される。
【００２３】
高温超電導薄膜２７を構成する導体の幅Ｗは、パターニングを切断により容易に幅調整することが可能であり、この導体幅Ｗの調整により永久電流スイッチ１４がクエンチする温度を自由に設計することができる。永久電流スイッチ１４のクエンチ温度は、導体幅Ｗを小さくすることで低くなり、かつ高温超電導コイル１３のクエンチ温度よりも低い温度で確実にクエンチするように設計される。
【００２４】
この永久電流超電導マグネット１０では、永久電流スイッチ１４に、金属乃至は絶縁物の基板２６上に高温超電導薄膜２７を帯状に形成した超電導導体２５を用いており、高温超電導薄膜２７の導体幅Ｗを変えることにより、永久電流スイッチ１４のクエンチ温度の調節設定を容易にすることができる。
【００２５】
また、永久電流スイッチ１４がクエンチしたとき、高温超電導薄膜２７の一部に発熱が集中して焼損しないように高温超電導薄膜２７に金属保護層３０を図３に示すように設けてもよい。図３は金属保護層３０を設けた永久電流スイッチ用超電導導体２５Ａの断面図を示すものである。金属保護層３０にはＡｕ，Ａｇなどの良電導体が用いられる。この永久電流スイッチ用超電導導体２５Ａは永久電流スイッチ１４の変形例を示すものである。
【００２６】
永久電流スイッチ１４に用いられる超電導導体２５（２５Ａ）として金属ないし絶縁物の基板２６上に帯状の高温超電導薄膜２７を形成した超電導導体を用いるのでクエンチする温度の設定が容易となり、クエンチ温度を高温超電導コイル１３より低く設定した永久電流スイッチ１４を提供できる。
【００２７】
この永久電流超電導マグネット１０では帯状の高温超電導薄膜２７上に金属保護層２８を形成した永久電流スイッチ１４を用いている。この永久電流スイッチ１４がクエンチした時に、高温超電導薄膜２７に流れていた電流が、金属保護層３０に分流するため、永久電流スイッチ１４が焼損しにくくなる。
【００２８】
次に、永久電流超電導マグネット１０の作用を説明する。
【００２９】
この永久電流超電導マグネット１０は、永久電流スイッチ１４をオフにすることにより、励磁電源２３が電流リード２２を介して高温超電導コイル１３に接続され、この高温超電導コイル１３を励磁させる。このとき、高温超電導コイル１３および永久電流スイッチ１４は冷凍機１８の運転により伝熱手段１９を介して、例えば１０Ｋ〜７７Ｋ、好ましくは２０Ｋ〜４０Ｋ程度に冷却されている。
【００３０】
その後、永久電流スイッチ１４をオンにすることで、永久電流回路１６は永久電流モード運転に入る。この永久電流モード運転により高温超電導コイル１３は励磁状態が継続され、超電導マグネットとしてマグネット機能が維持される。
【００３１】
永久電流モード運転中に、冷凍機１８の故障等の何らかの原因で高温超電導コイル１３の冷却が不良になったとき、高温超電導コイル１３の温度が上昇してクエンチする虞があり、非常に高価な高温超電導コイル１３の保護が充分に図れない可能性が生じる。
【００３２】
永久電流超電導マグネット１０に高温超電導コイル１３が使用される場合、クエンチ伝播が非常に遅いため、高温超電導コイル１３の蓄積エネルギがクエンチ発生場所近傍の局所的部位で消費され、終局的にはコイル焼損が生じてしまう可能性がある。
【００３３】
第１実施形態の永久電力超電導マグネット１０では、永久電流スイッチ１４に使用される永久電流スイッチ用超電導薄膜２７の導体幅Ｗを幅調整してカットすることで、永久電流スイッチ１４のクエンチ温度を調節設定できる。永久電流スイッチ１４は高温超電導コイル１３がクエンチする温度より数度ないし１０数度低い温度、例えば１０Ｋ低い温度で確実にクエンチするようにクエンチ温度が設定される。例えば、高温超電導コイル１３のクエンチ温度が４０Ｋ（６０Ｋ）である場合、永久電流スイッチ１４が３０Ｋ（５０Ｋ）でクエンチするように設計される。
【００３４】
この永久電流超電導マグネット１０は、高温超電導コイル１３がクエンチする温度Ｔ１よりも、永久電流スイッチ１４がクエンチする温度Ｔ２の方が低く（Ｔ１＞Ｔ２）なるように設計されている。ただし、クエンチ温度Ｔ１、Ｔ２は実際、永久電流超電導マグネット１０の運転状況においてクエンチする温度である。高温超電導コイル１３や永久電流スイッチ１４の冷却状態によっては、クエンチ温度Ｔ１、Ｔ２は永久電流値が１μＶ／ｃｍで定義される臨界電流値となる温度とは限らない。
【００３５】
本実施形態の永久電流超電導マグネット１０においては、高温超電導コイル１３よりも低い温度で永久電流スイッチ１４がクエンチするので、高温超電導コイル１３の蓄積エネルギは、永久電流スイッチ伝熱手段２０を介して、高温超電導コイル１３全体を加熱するので、高温超電導コイル１３をクエンチさせずに永久電流を減衰させられる永久電流マグネット１０を提供することができる。
【００３６】
この永久電流超電導マグネット１０によれば、永久電流スイッチ１４が、高温超電導コイル１３よりも低い温度でクエンチするように設計されているため、高温超電導コイル１３の温度が上昇した場合においても、高温超電導コイル１３がクエンチしない永久電流超電導マグネット１０を提供することができる。
【００３７】
また、永久電流超電導マグネット１０は、真空容器１１外から熱が侵入したり、冷却手段である冷凍機１８に不具合が発生するなどの原因により、高温超電導コイル１３の温度が上昇したとしても、永久電流スイッチ１４が先にクエンチするため、高温超電導コイル１３をクエンチさせずに、永久電流を減衰させることができる。
【００３８】
図４は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第２実施形態を示す概略的な全体構成図である。
【００３９】
この実施形態を説明するに当り、図１に示された永久電流超電導マグネット１０と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。図４に示された永久電流超電導マグネット１０Ａは、図１に示された永久電流超電導マグネット１０に真空容器１１外部の室温部で保護抵抗３３を設け、この保護抵抗３３を電流リード２２に接続し、高温超電導コイル１３のコイル保護回路３１を構成したものである。この永久電流超電導マグネット１０Ａにおいても、第１実施形態で示した超電導マグネット１０と同等の作用・効果を奏する。
【００４０】
室温部に設置された保護抵抗３３を永久電流スイッチ１４と並列に接続すると、永久電流モード運転中に永久電流スイッチ１４がクエンチした場合に、永久電流スイッチ１４に流れていた電流が保護抵抗３３に分流し、高温超電導コイル１３の蓄積エネルギの大部分を保護抵抗３３で消費させることができる。このため、永久電流スイッチ１４に対する熱負荷を低減させることができる。保護抵抗３３の設置場所は、室温部であれば、真空容器１１の外でも内でもよい。
【００４１】
また、永久電流スイッチ１４が焼損して断線した場合でも、永久電流回路１６がオープンにならないという利点もある。ただし、保護抵抗３３を永久電流スイッチ１４と並列に接続すると、励磁時や消磁時において励磁電源２３から流れる電流が、励磁電圧すなわち励磁速度に応じて保護抵抗３３のコイル保護回路側に分流し、保護抵抗３３が発熱する。保護抵抗３３を室温側に設置する理由は、保護抵抗３３の発熱の悪影響が高温超電導コイル１３に及ばないようにするためである。
【００４２】
この永久電流超電導マグネット１０Ａでは、永久電流スイッチ１４に並列に保護抵抗３３を接続している。永久に電流スイッチ１４がクエンチした際には、保護抵抗３３に電流が分流するため、永久電流スイッチ１４での発熱を低減させることができる。
【００４３】
図５は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第３実施形態を示す概略的な全体構成図である。
【００４４】
この実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０Ｂは、保護回路３５を永久電流回路１５に接続（並設）したものであり、他の構成および作用は第１実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０と異ならないので、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図５に示された永久電流超電導マグネット１０Ｂは、保護抵抗３３と保護リード３４を備えたコイル保護回路３５を備え、この保護回路３５の保護リード３４を高温超電導コイル１３の高温超電導線１５に接続したものである。
【００４６】
永久電流超電導マグネット１０Ｂでは、永久電流モード運転を達成した後、輻射シールド１２や、高温超電導コイル１３への熱負荷を低減させるため、電流リード２２を取り外すことがある。この場合、保護抵抗３３が接続できなくなるので、永久電力回路１６に接続可能なコイル保護回路３５を設け、図５に示すように、高温超電導コイル１３と保護抵抗３３を接続するための保護リード３４を設置する。保護リード３４は、永久電流スイッチ１４がクエンチしても、永久電流を保護抵抗３３に転流させることができるが、コイルの蓄積エネルギを熱として消費する間以外は、あまり電流が流れないので、通常の電流リード２２より浸入熱を小さくなるように設計することが可能である。
【００４７】
第３実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０Ｂにおいても、第１実施形態で示された超電導マグネット１０と同等の作用効果を奏する他、永久電流モード運転達成後に、電流リード２２を取り外し、輻射シールド１２や高温超電導コイル１３への熱負荷を低減させることができる。
【００４８】
この永久電流超電導マグネット１０Ｂでは、高温超電導コイル１３を励磁するための電流リード２２とは別に、高温超電導コイル１３と保護抵抗３３を接続するための保護リード３４を付設したコイル保護回路３５を設けている。浸入熱を低減するために、励磁用電流リード２２を取り外したとしても、保護リード３４を介して保護抵抗３３を常時接続しておくことができ、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４９】
図６は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第４実施形態を概略的に示す全体構成図である。
【００５０】
この永久電流超電導マグネット１０Ｃは、保護抵抗３３とＯＮ−ＯＦＦスイッチ３６を直列接続したコイル保護回路３７を永久電流回路１５に接続（並設）して備えたものであり、他の構成および作用は、第１実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０と異ならないので同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
図６に示された永久電流超電導マグネット１０Ｃは、永久電流回路１５に並設されるコイル保護回路３７に保護抵抗３３とＯＮ−ＯＦＦスイッチ３６とを直列接続して備え、保護抵抗３３とＯＮ−ＯＦＦスイッチ３６とを備えた保護リード３４を高温超電導コイル１３の高温超電導線１５に接続したものである。
【００５２】
この永久電流超電導マグネット１０Ｃでは、永久電流回路１５からコイル保護回路３７側に永久電流を分流させることができる。高温超電導コイル１３が発熱してしまうことを避けるために、コイル保護回路３７をスイッチ手段としてＯＮ−ＯＦＦするＯＮ−ＯＦＦスイッチ３６を設け、励磁時や消磁時に保護回路３７を永久電流回路１６から切り離しておく。
【００５３】
第４実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０Ｃは、保護リード３４からの潜入熱を低減させることができる他、第１実施形態に示された超電導マグネット１０と同等の作用効果を奏する。
【００５４】
この永久電流超電導マグネット１０Ｃでは、保護抵抗３３を接続する保護回路３５等に、保護回路３５を入り切りするスイッチ手段としてＯＮ−ＯＦＦスイッチ３６を付設しており、高温超電導コイル１３の励磁時や消磁時にこのＯＮ−ＯＦＦスイッチ３６を切ることで、励消磁時に保護抵抗３３へ分流させないようにすることができる。
【００５５】
図７は本発明に係る永久電流超電導マグネットの第５実施形態を示す概略的な全体構成図である。
【００５６】
この実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０Ｄは、保護回路を構成する保護抵抗３３およびＯＮ−ＯＦＦスイッチ３６を真空容器１１内に設置した例を示すものである。他の構成および作用は第４実施形態に示された超電導マグネット１０Ｃと異ならないので、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
【００５７】
この永久電流超電導マグネット１０Ｄにおいて、保護回路３７にＯＮ−ＯＦＦスイッチ３６を設置した場合、励磁時や消磁時の保護抵抗３３および保護リード３４の発熱がなくなるので、図７に示すような、保護抵抗３３を輻射シールド１２と同じ温度となる部位や、高温超電導コイル１３と同じ温度になる部位、すなわち低温部に設置することも可能となる。保護抵抗３３を低温部に設置することで、保護リード３４からの浸入熱を低減することができる他、第３実施形態で示したものと同等の作用効果を奏することができる。
【００５８】
図８は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第６実施形態を概略的に示す全体構成図である。
【００５９】
この実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０Ｅは、高温超電導コイル１３の冷却手段４０を、冷凍サイクルで構成してもよい。この冷却手段４０はＨｅ，Ｎｅ等の冷媒を循環させる冷媒流路４１を設け、この冷媒流路４１を真空容器１１および輻射シールド１２を貫いて真空容器１１内に案内して高温超電導コイル１３に付設し、高温超電導コイル１３を冷却可能に構成したものである。
【００６０】
図８に示された永久電流超電導マグネット１０Ｅは、高温超電導コイル１３の冷却手段４０を、冷凍機による伝導冷却ではなく、冷凍サイクルで構成し、高温超電導コイル１３に冷凍手段４０の冷媒流路４１を付設し、この冷媒流路４１内に冷媒を循環させて冷却するものである。他の構成および作用は、第３実施形態に示された超電導マグネット１０Ｂと異ならないので、同じ構成には、同一符号を付して説明を省略する。高温超電導コイル１３の冷却手段４０を除いた永久電流超電導マグネットを、図１，図４，図６および図７に示すように構成してもよい。
【００６１】
第６実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０Ｅは、高温超電導コイル１３の温度が上昇したとしても、高温超電導コイル１３をクエンチさせないで永久電流を減衰させることができるので、冷媒流路４１に冷媒を流す冷却手段４０や、電流リード２３を切り離しての運用が容易になる他、先の実施形態で示した作用効果と同様な作用効果を奏する。
【００６２】
この永久電流超電導マグネット１０Ｅでは、第１ないし第５実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０〜１０Ｄを永久電流モード運転達成後に、冷却手段４０および電流リード２２を切り離して運転することで、移動などを容易にすることができる。
【００６３】
図９は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第７実施形態を概略的に示す全体構成図である。
【００６４】
この実施形態に示された永久電流超電導マグネット１０Ｆは、高温超電導コイル１３の冷却手段４０に冷媒流路着脱部４４を設けて冷媒流路４１を冷凍サイクルの本体側から切り離し自在にセット可能とするとともに、永久電流回路１６からの電流リード引出部にも電流リード着脱部４５を設けて励磁電源２３と切離し自在に設けたものである。他の構成および作用は、第１実施形態ないし第５実施形態に示されたものと異ならないので、同じ構成にも同一符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図９に示された永久電流超電導マグネット１０Ｆは、高温超電導コイル１３の冷却手段４０に冷媒流路着脱部４４を設け、冷媒流路４１を冷凍サイクルの本体側から切り離し、電流リード２２を電流リード着脱部４５で励磁電源２３から切り離し得るようにしたものである。
【００６６】
この永久電流超電導マグネット１０Ｆにおいても、第６実施形態に示された超電導マグネット１０Ｅと同様の作用効果を奏する。
【００６７】
なお、本発明の実施形態の説明では、真空容器内に収容された高温超電導コイルを冷却手段により伝熱手段あるいは冷媒流路を介して冷却する例を示したが、真空容器内に遮蔽手段を介して密閉容器を収容し、この密閉容器にＨｅ，Ｎｅ等の冷媒を収容し、この冷媒を冷却手段で冷却し、密閉容器内に収容された高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを冷却してもよい。この場合、永久電流スイッチには特許文献１および２に記載のスイッチ構造を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る永久電流超電導マグネットの第１実施形態を示す全体構成図。
【図２】図１に示された永久電流超電導マグネットに用いられる永久電流スイッチを示す図。
【図３】図２に示された永久電流スイッチの変形例を示す断面図。
【図４】本発明に係る永久電流超電導マグネットの第２実施形態を示す全体構成図。
【図５】本発明に係る永久電流超電導マグネットの第３実施形態を示す全体構成図。
【図６】本発明に係る永久電流超電導マグネットの第４実施形態を示す全体構成図。
【図７】本発明に係る永久電流超電導マグネットの第５実施形態を示す全体構成図。
【図８】本発明に係る永久電流超電導マグネットの第６実施形態を示す全体構成図。
【図９】本発明に係る永久電流超電導マグネットの第７実施形態を示す全体構成図。
【符号の説明】
【００６９】
１０  永久電流超電導マグネット
１１  真空容器
１２  輻射シールド
１３  高温超電導コイル
１４  永久電流スイッチ
１５  高温超電導線
１６  永久電流回路
１８  冷凍機（冷却手段）
１９  コイル伝熱手段
２０  スイッチ伝熱手段
２２  電流リード（通電手段）
２３  励磁電源（通電手段）
２５  永久電流スイッチ用超電導導体
２６  基板
２７  高温超電導薄膜
２８，２９  電極
３０  金属保護層
３１，３５，３７  コイル保護回路
３３  保護抵抗
３４  保護リード
３６  ＯＮ−ＯＦＦスイッチ（スイッチ手段）
【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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【図８】
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【図９】
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