(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の外乱磁場補償コイルの内の一又は複数のコイルにヒーターを接触させ、
前記複数の主コイル及びシールドコイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に前記ヒーターが接続されていることを特徴とする超電導マグネット。
【請求項２】
マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の外乱磁場補償コイルと永久電流スイッチが電気的に直列に接続され、
前記永久電流スイッチのスイッチ用ヒーターが前記複数の主コイル及びシールドコイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されていることを特徴とする超電導マグネット。
【請求項３】
マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の外乱磁場補償コイルの内の一又は複数のコイルの上に常電導金属線が巻きまわされ、
前記常電導金属線の両端が前記複数の主コイル及びシールドコイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されていることを特徴とする超電導マグネット。
【請求項４】
マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルに第一のヒーターが熱的に接触され、
前記複数の外乱磁場補償コイルの内の一又は複数のコイルに第二のヒーターが熱的に接触され、
前記第一のヒーターと前記第二のヒーターとが電気的に直列に接続されて直列回路を形成し、
前記直列回路の両端が前記複数の主コイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されていることを特徴とする超電導マグネット。
【請求項５】
マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルにヒーターが熱的に接触され、
前記複数の外乱磁場補償コイルと永久電流スイッチが電気的に直列に接続され、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルに熱的に接触されたヒーターと前記永久電流スイッチのスイッチ用ヒーターとが電気的に直列に接続されて直列回路を形成し、、
前記直列回路の両端が前記複数の主コイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されていることを特徴とする超電導マグネット。
【請求項６】
マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルにヒーターが熱的に接触され、
前記複数の外乱磁場補償コイルの内の一又は複数のコイルの上に常電導金属線が巻きまわされ、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルに熱的に接触されたヒーターと前記常電導金属線とが電気的に直列に接続されて直列回路を形成し、
前記直列回路の両端が前記複数の主コイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されていることを特徴とする超電導マグネット。
【請求項７】
前記複数の主コイルと前記シールドコイルが複数のセクションに分割され、セクション毎にコイル保護用ダイオードが並列接続されていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の超電導マグネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）及び核磁気共鳴分析（ＮＭＲ分析）に用いられる超電導マグネットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ及びＮＭＲ分析においては、空間的均一度及び時間的安定性の高い静磁場を必要とするが、このような静磁場を得るために、超電導マグネットがよく用いられている。
従来のＭＲＩ用の超電導マグネットは、撮像空間に静磁場を出力する円筒状に形成した超電導コイル（以下、主コイルという）、主コイルが発生する外部への漏洩磁場を打ち消すための超電導コイル（以下、シールドコイルという）を備える。主コイル及びシールドコイルは、例えば、銅等の安定化材中に例えばＮｂＴｉ合金やＮｂ３Ｓｎ化合物等からなるフィラメントを埋めこんだ超電導線材を巻きまわして形成され、直列に接続されて超電導回路を形成している（以下、主コイル系回路という）。主コイル系回路は、冷媒である液体ヘリウムと共にクライオスタット内に収納されている。
【０００３】
前記ＭＲＩ及びＮＭＲ分析に必要な静磁場は、その高い均一性及び安定性から、磁気的外乱の影響を受けやすい。例えば、ＭＲＩ装置の設置場所の近くを車両等、磁性体を多く含む物体が通過すると、撮像空間の磁場が変動し、画像の歪み等を引き起こす原因となる。そのため、ＭＲＩ用及びＮＭＲ用の超電導マグネットには外乱磁場を遮蔽する機構が必要となる。
【０００４】
前記外乱磁場の遮蔽方法として、例えば、特許文献１及び特許文献２に示されているように、外乱磁場補償用超電導コイル（以下、外乱磁場補償コイルという）を設置するというものがある。この外乱磁場補償コイルは、主コイル及びシールドコイルと同軸に、例えば、銅等の安定化材中にＮｂＴｉ合金やＮｂ３Ｓｎ化合物等からなるフィラメントを埋めこんだ超電導線材を巻きまわして形成され、主コイル系回路とは独立して設けられた超電導回路内に配置される。外乱磁場が侵入すると、外乱磁場補償コイルには超電導回路の磁束保存効果により電流が誘起され、外乱磁場を打ち消す磁場を撮像空間に出力する。
【０００５】
外乱磁場を遮蔽してＭＲＩ画像を取得するために、外乱磁場補償コイルには、当該外乱磁場と逆極性で大きさが等しくかつ空間的に均一な磁場を出力することが求められる。
【０００６】
さらに、電磁力による破損や焼損をすることがないよう、主コイル系回路の励磁時やクエンチ時においても外乱磁場補償コイルに過大な電流が誘起されないことが求められる。従来の超電導マグネットでは、主コイル系回路と外乱磁場補償コイルの磁気結合を十分に少なくすることで、励磁時やクエンチ時にも外乱磁場補償コイルに過大な電流が誘起されないようにしていた。具体的には、外乱磁場補償コイルを、主コイルの近傍だけでなくシールドコイルの近傍にも設置することで、主コイル系回路との相互インダクタンスを低く抑える方法を採っていた。
【０００７】
また、これとは異なる従来技術として、例えば、特許文献３に示されたように、主コイル又はシールドコイルと電気的に並列にヒーターを接続し、当該ヒーターを、クエンチしたコイルと直列に接続されている他の主コイル又はシールドコイルに熱的に接触させる技術がある。
【０００８】
この場合、クエンチ時にはクエンチにより発生する電圧によって当該ヒーターに電流が流れ、ヒーターに熱的に接触したコイルを過熱することにより、クエンチを他のコイルに速やかに伝播させ、クエンチ前に流れていた電流のエネルギーが、クエンチしたコイルのみで減衰することによる高温、高電圧の発生を回避することができる。
【０００９】
【特許文献１】特許第３０４３４７８号（第４−８頁、図１−４）
【特許文献２】特許第３０４３４９４号（第３頁、図１−２）
【特許文献３】特開２００５−３５３７７７号公報（第６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来のように、主コイル系回路と外乱磁場補償コイルの磁気結合を抑えるためには、ほとんどの場合、主コイルの近傍だけでなくシールドコイルの近傍にも外乱磁場遮蔽コイルを配置することが必要となり、外乱磁場補償コイルのコイル数が増加する。
【００１１】
また、外乱磁場補償コイル設計上の制約条件が増えることとなり、一般に外乱磁場補償コイル全体の必要巻き数が増加する。
【００１２】
したがって、従来のように主コイル系回路との磁気結合を抑えるように外乱磁場補償コイルの配置を決めると、巻き数・コイル数が増加することから、外乱磁場補償コイルの製作コストが増加するという課題があった。
【００１３】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、外乱磁場補償コイルの制約条件を減少させ、かつ、クエンチ時に外乱磁場補償コイルに過大な電流が誘起されることを防止することができる超電導マグネ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】
【００１４】
本発明に係る超電導マグネットは、マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の外乱磁場補償コイルの内の一又は複数のコイルにヒーターを接触させ、
前記複数の主コイル及びシールドコイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に前記ヒーターが接続されているものである。
【００１５】
また、マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の外乱磁場補償コイルと永久電流スイッチが電気的に直列に接続され、
前記永久電流スイッチのスイッチ用ヒーターが前記複数の主コイル及びシールドコイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されているものである。
【００１６】
また、マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の外乱磁場補償コイルの内の一又は複数のコイルの上に常電導金属線が巻きまわされ、
前記常電導金属線の両端が前記複数の主コイル及びシールドコイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されているものである。
【００１７】
また、マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルに第一のヒーターが熱的に接触され、
前記複数の外乱磁場補償コイルの内の一又は複数のコイルに第二のヒーターが熱的に接触され、
前記第一のヒーターと前記第二のヒーターとが電気的に直列に接続されて直列回路を形成し、
前記直列回路の両端が前記複数の主コイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されているものである。
【００１８】
また、マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルにヒーターが熱的に接触され、
前記複数の外乱磁場補償コイルと永久電流スイッチが電気的に直列に接続され、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルに熱的に接触されたヒーターと前記永久電流スイッチのスイッチ用ヒーターとが電気的に直列に接続されて直列回路を形成し、
前記直列回路の両端が前記複数の主コイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されているものである。
【００１９】
また、マグネット内の撮像空間に静磁場を発生する超電導コイルから構成される複数の主コイルと、前記マグネット外部への漏洩磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数のシールドコイルとが円筒状に配列され、電気的に直列に接続された主コイル系回路、前記主コイル系回路を形成するコイルと同軸に配置され、電気的に直列に接続された外乱磁場を打ち消す超電導コイルから構成される複数の外乱磁場補償コイルを備え、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルにヒーターが熱的に接触され、
前記複数の外乱磁場補償コイルの内の一又は複数のコイルの上に常電導金属線が巻きまわされ、
前記複数の主コイル又はシールドコイルの内の一又は複数のコイルに熱的に接触されたヒーターと前記常電導金属線とが電気的に直列に接続されて直列回路を形成し、
前記直列回路の両端が前記複数の主コイルに含まれるコイルの内の一又は複数のコイルに電気的に並列に接続されているものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にに係る超電導マグネットによれば、主コイル系のコイルがクエンチした場合に、外乱磁場補償コイルの回路中に電気抵抗を発生させることができるので、外乱磁場補償コイルに誘起された電流を減衰させることができ、過電流による焼損や電磁力による破損を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る超電導マグネットの実施の形態１を示す回路構成図、図２は、本発明に係る超電導マグネットの実施の形態１を示す断面図である。
【００２２】
図１及び図２に示したように、発明に係る超電導マグネットは、撮像空間１００に静磁場を出力する超電導コイル１ａ〜１ｇ（以下、主コイル１という）、主コイル１が発生する外部への漏洩磁場を打ち消すための超電導コイル２ａ及び２ｂ（以下、シールドコイル２という）を備える。主コイル１及びシールドコイル２は、例えば、銅等の安定化材中に、例えば、ＮｂＴｉ合金やＮｂ３Ｓｎ化合物等からなるフィラメントを埋めこんだ超電導線材を複数ターン巻きまわして形成され、直列に接続されて超電導回路（以下、主コイル系回路という）を形成している。主コイル系回路は、冷媒である液体ヘリウムと共にクライオスタット３内に収納されており、クライオスタット３外部の励磁電源４とパワーリード５を介して電気的に接続され、励磁電源４から電力の供給を受けることにより励磁される。
【００２３】
クライオスタット３は、液体ヘリウムを保持するためのヘリウム容器３１、外部からの熱輻射を遮断する熱シールド３２、内部を真空状態に保ちヘリウム槽及び熱シールドを収納する真空容器３３からなる。冷凍機ユニット３４は、熱シールド３２と熱的に接続され、さらにヘリウム容器３１に一部挿入されている。冷凍機ユニット３４は、圧縮機ユニット３５とガスホースで接続されており、高圧ヘリウムガスの供給を受けている。
【００２４】
主コイル系回路と並列に、逆並列ダイオード６と、永久電流スイッチ（以下、ＰＣＳという）７が接続されている。逆並列ダイオード６は、２つのダイオードが逆方向、並列に接続されたもので、主コイル１又はシールドコイル２のいずれかがクエンチした際に電流を転流させてコイルを保護することを目的として設けられている。ＰＣＳ７は、安定化銅を剥離した超電導物質、例えばＮｂＴｉ合金からなる超電導フィラメント７ａを無誘導巻きしたものに、永久電流スイッチ用ヒーター（以下、ＰＣＳヒーター）７ｂを熱的に接触させたものであり、ＰＣＳヒーター７ｂは、クライオスタット３の外部に設置した永久電流スイッチ用ヒーター電源（以下、ＰＣＳ電源）８に電気的に接続されている。必要時にはＰＣＳ電源８のオン・オフにより超電導フィラメント７ａの常電導状態・超電導状態を切り替え、主コイル系回路の超電導ループを開閉する。
【００２５】
外乱磁場補償コイル１０は、主コイル１及びシールドコイル２と同軸に、例えば、銅等の安定化材中に例えばＮｂＴｉ合金やＮｂ３Ｓｎ化合物等からなるフィラメントを埋めこんだ超電導線材を巻きまわして形成され、主コイル系回路とは独立して設けられた超電導回路内に配置される。外乱磁場補償コイル１０ｆ及び１０ｇには、外乱磁場補償コイル用ヒーター１１が熱的に接触されており、外乱磁場補償コイル用ヒーター１１の両端は、主コイル１ｆ、１ｇの両端に並列に接続されている。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態１の動作について説明する。
本発明の超電導マグネットを励磁するには、クライオスタット３外部に設けたＰＣＳ電源８により、ＰＣＳヒーター７ｂに通電して超電導フィラメント７ａを常電導にした状態で、励磁用電源４から主コイル１及びシールドコイル２に電流を流す。電流値を目標の値まで上げた後、ＰＣＳヒーター７ｂへの通電を止めると、ＰＣＳ７の超電導フィラメント７ａが超電導転移し、ＰＣＳ７、主コイル１及びシールドコイル２が超電導ループを形成し、永久電流モードに入る。本発明の超電導マグネットは通常、この状態で使用されることとなる。
【００２７】
ＭＲＩ用超電導マグネット及びＮＭＲ用超電導マグネットにおいては、極めて均一性の高い磁場を、図２に示した撮像空間１００に出力するように配置されている。例えば、ＭＲＩ用超電導マグネットにおいては、直径５０センチメートルの球空間で３ｐｐｍ程度の磁場均一性が求められる。そして、磁性体や、磁場を発生する装置が周囲に接近し、外乱磁場が撮像空間１００に侵入した場合でもこの磁場を保つために外乱磁場補償コイル１０が設けられている。即ち、外乱磁場補償コイル１０は、侵入してきた外乱磁場による誘起電流によって、外乱磁場を打ち消す磁場を発生するように配置されている。
【００２８】
主コイル１又はシールドコイル２の内、いずれかの超電導コイルがクエンチした場合、主コイル１及びシールドコイル２の出力する磁場が急激に減衰し、外乱磁場補償コイル１０を貫いていた磁束の内、主コイル１及びシールドコイル２が発生していた磁束が減少するため、外乱磁場補償コイル１０には、減少する磁束を補うように自分自身で磁束を発生するだけの電流が誘起される。通常、外乱磁場補償コイル１０の巻き数は主コイル１及びシールドコイル２のコイルに比べ少ないため、外乱磁場補償コイル１０に誘起される電流は非常に大きなものになる。
【００２９】
しかし本発明に係る超電導マグネットにおいては、主コイル１又はシールドコイル２のクエンチと同時に、クエンチによって主コイル１の内部に発生した電圧により、外乱磁場補償コイル用ヒーター１１に電流が流れ、ヒーター１１の発熱によって外乱磁場補償コイル１０ｆ及び１０ｇが常電導転移を起こす。これにより外乱磁場補償コイル１０も電気抵抗を持つに至り、誘起された電流が減衰することとなる。
【００３０】
なお、図１に示した回路図においては、主コイル１ｆ、１ｇの両端にヒーター１１を接続しているが、１ｆ、１ｇ以外のコイルがクエンチしても、１ｆ、１ｇの両端には電磁誘導による電位差が生じるので、外乱磁場補償コイル用ヒーター１１には電流が流れ、外乱磁場補償コイル１０をクエンチさせることができる。
【００３１】
このように本発明によれば、主コイル１又はシールドコイル２の内、いずれかの超電導コイルがクエンチしても、超電導コイル１ｆ、１ｇの発生電圧によって外乱磁場補償コイル用ヒーター１１を発熱させ、外乱磁場補償コイル１０を人為的にクエンチさせることで、外乱磁場補償コイル１０に誘起される電流を減衰させることができ、過電流による焼損や電磁力による破損を防ぐことができる。
【００３２】
なお、本実施の形態１においては、外乱磁場補償コイル用ヒーター１１は超電導コイル１ｆ、１ｇの両端に並列接続されているが、外乱磁場補償コイル用ヒーター１１が外乱磁場補償コイル１０をクエンチさせるのに十分な量の発熱をするだけの電圧をクエンチ時に生じるコイルが他にあれば、当該他のコイルの両端へ接続してもよい。
【００３３】
また、本実施の形態１においては、外乱磁場補償コイル用ヒーター１１は外乱磁場補償コイル１０ｆ、１０ｇに熱的に接触しているが、他の外乱磁場補償コイルがクエンチすることによっても十分な電気抵抗が発生できるものであれば、当該他の外乱磁場補償コイルに外乱磁場補償コイル用ヒーター１１を接触させてもよい。
【００３４】
実施の形態２．
図３は、本発明に係る超電導マグネットの実施の形態１を示す回路構成図である。
前記実施の形態１においては、主コイル系回路のいずれかの超電導コイルがクエンチする際に発生する電圧により外乱磁場補償コイル用ヒーター１１に通電し、外乱磁場補償コイル１０を人為的にクエンチさせるものであるが、図３の回路図に示したように、外乱磁場補償コイル１０の回路中に永久電流スイッチ４０を設け、永久電流スイッチ用ヒーター４０ｂの両端を主コイル系回路中のいずれかの超電導コイルの両端に並列に接続することによっても実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【００３５】
すなわち、主コイル系回路中のいずれかの超電導コイルがクエンチする際に発生する電圧により、外乱磁場補償コイル１０の回路に入っている永久電流スイッチ４０の永久電流スイッチ用ヒーター４０ｂに通電し、超電導回路を開状態にすることで、外乱磁場補償コイル１０に誘起される電流を減衰させることができ、過電流による焼損や電磁力による破損を防ぐことができる。
【００３６】
実施の形態３．
図４は、本発明に係る超電導マグネットの実施の形態３における外乱磁場補償コイルを示す断面図、図５は、本発明に係る超電導マグネットの実施の形態３を示す回路構成図である。
【００３７】
前記実施の形態１及び２においては、主コイル系回路のいずれかのコイルの両端からヒーターを並列に接続し、当該ヒーターにより外乱磁場補償コイルを含む回路中に電気抵抗を発生させるものであるが、図４及び５に示したように、ヒーターに替えて、例えば、ホルマル被覆付き銅線４４等の熱伝導率の高い常電導金属線を外乱磁場補償コイル１０の外周に巻きつけることによっても実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【００３８】
以下、本実施の形態３を図４及び図５に基づいて説明する。
図４において、磁場補償コイルの巻枠４１は、例えば、ステンレス等の非磁性の金属又はガラス繊維強化プラスチック等の樹脂からなる。例えば、銅等の安定化材中に例えばＮｂＴｉ合金やＮｂ３Ｓｎ化合物等からなるフィラメントを埋めこんだ超電導線材４２は、巻枠４１との間を電気的に絶縁する絶縁物４３を介して複数回巻きまわされて超電導コイル４２を形成し、図５に示したように、外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇを形成している。超電導コイル４２の上には、例えば、ホルマル被覆付き銅線４４が絶縁物４３を介して巻きつけられ、銅線４４の両端は、図５に示したように、主コイル１ｆ、１ｇの両端に並列接続されている。
【００３９】
主コイル１又はシールドコイル２のいずれかのコイルがクエンチすると、主コイル１ｆ、１ｇの両端に発生する電圧により、外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇの外周に巻きつけた銅線４４に通電される。銅線４４に電流が流れると、銅線４４の発するジュール熱によって外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇがクエンチする。したがって、外乱磁場補償コイル１０に誘起される電流を減衰させることができ、過電流による焼損や電磁力による破損を防ぐことができる。
【００４０】
また、外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇがクエンチした後には電気抵抗を有するため、誘起された電流を減衰させる際にジュール熱を発生する。外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇには大電流が誘起され前記ジュール熱も大きなものになるため、外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇの温度が上昇し、焼損あるいは絶縁破壊するおそれがある。しかし本実施の形態３においては、銅線４４は外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇと熱的に接触しているため、外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇのヒートシンクとしても働き、外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇの発する熱を効率的に放散することができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態３によれば、主コイル１又はシールドコイル２のクエンチ時に外乱磁場補償コイル１０をクエンチさせて誘起電流の減衰を図れるのみならず、外乱磁場補償コイル１０に発生した熱を効率的に放散することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態３では、銅線４４を巻くのは外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇに限らず、他の外乱磁場補償コイルがクエンチすることによっても十分な電気抵抗が発生できものであれば、当該他の外乱磁場補償コイルに銅線４４を巻くようにしてもよい。
【００４３】
また、銅線４４は超電導コイル１ｆ、１ｇの両端に並列接続されているが、外乱磁場補償コイル１０をクエンチさせるのに十分な量の発熱をするだけの電圧をクエンチ時に生じるコイルが他にあれば、当該他のコイルの両端へ接続してもよい。
【００４４】
実施の形態４．
図６、図７及び図８は、本発明に係る超電導マグネットの実施の形態４を示す回路構成図である。
前記実施の形態１〜３においては、主コイル１及びシールドコイル２のいずれかのコイルの両端から外乱磁場補償コイル用ヒーター１１または銅線４４を並列に接続し、外乱磁場補償コイル１０と熱的に接触させたものであるが、図６に示したように、外乱磁場補償コイル用ヒーター１１を主コイル用ヒーター４５と直列に接続し、その両端を主コイル１及びシールドコイル２のいずれかのコイルの両端に並列に接続することによっても実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【００４５】
図６においては、主コイル用ヒーター４５を、主コイル１及びシールドコイル２と熱的に接触させ、また、外乱磁場補償コイル用ヒーター１１を、外乱磁場補償コイル１０ｆ，１０ｇと熱的に接触させている。
【００４６】
主コイル用ヒーター４５と外乱磁場補償コイル用ヒーター１１とは電気的に直列に接続され、その両端を主コイル１ｆ、１ｇの両端に接続されているため、主コイル１又はシールドコイル２のいずれかのコイルがクエンチすると、主コイル用ヒーター４５及び外乱磁場補償コイル用ヒーター１０に同時に電流が流れ、各ヒーターは発熱する。これにより、主コイル１のうちクエンチしたコイル以外のコイルにも速やかにクエンチを伝播させることができ、エネルギーの集中による高温、高電圧を回避できるばかりでなく、外乱磁場補償コイル１０に誘起される電流を減衰させ、外乱磁場補償コイル１０の過電流による焼損や電磁力による破損を免れることができる。
【００４７】
したがって、外乱磁場補償コイル１０の過電流による焼損や電磁力による破損を免れることができる上に、主コイル用ヒーター４５と外乱磁場補償コイル用ヒーター１１の回路を共有することができることとなり、外乱磁場補償コイル１０及び外乱磁場補償コイル用ヒーター１１の製作コストを大きく削減することができる。
【００４８】
また、図７に示したように、主コイル用ヒーター４５と、外乱磁場補償コイル１０の回路中に設けた永久電流スイッチ４０の永久電流スイッチ用ヒーター４０ｂとを直列に接続し、その直列回路の両端を主コイル１及びシールドコイル２のいずれかのコイルの両端に並列に接続することによっても同様の作用効果を奏する。
【００４９】
また、図８に示したように、主コイル用ヒーター４５と、図４に示した構造と同様の、外乱磁場補償コイル１０の外周に巻きつけた銅線等の熱伝導率の高い常電導金属線４４を直列に接続し、その直列回路の両端を主コイル１及びシールドコイル２のいずれかのコイルの両端に並列に接続することによっても同様の作用効果を奏する。
【００５０】
実施の形態５．
図９は、本発明に係る超電導マグネットの実施の形態５を示す回路構成図である。
前記実施の形態１〜４においては、主コイル１及びシールドコイル２は、直列に接続された複数個の超電導コイルからなり、超電導コイル群全体と逆並列ダイオード及び永久電流スイッチが並列接続されているものであるが、本実施の形態５は、図９の回路図に示したように、主コイル１及びシールドコイル２が２回路に分割されて複数の逆並列ダイオードで保護されている場合であり、この場合においても、主コイル１及びシールドコイル２のいずれかのコイルの両端から外乱磁場補償コイル用ヒーター１１を並列に接続し、外乱磁場補償コイル１０と熱的に接触させることで実施の形態１と同様の作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る超電導マグネットは、主として磁気共鳴画像診断（ＭＲＩ）及び核磁気共鳴分析（ＮＭＲ分析）に有効に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る超電導マグネットの実施の形態１を示す回路構成図である。
【図２】本発明に係る超電導マグネットの実施の形態１を示す断面図である。
【図３】本発明に係る超電導マグネットの実施の形態１を示す回路構成図である。
【図４】本発明に係る超電導マグネットの実施の形態３における外乱磁場補償コイルを示す断面図である。この発明の実施の形態３における外乱磁場補償コイルの構造である。
【図５】本発明に係る超電導マグネットの実施の形態３を示す回路構成図である。
【図６】本発明に係る超電導マグネットの実施の形態４を示す回路構成図である。
【図７】本発明に係る超電導マグネットの実施の形態４を示す回路構成図である。
【図８】本発明に係る超電導マグネットの実施の形態４を示す回路構成図である。
【図９】本発明に係る超電導マグネットの実施の形態５を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１，１ａ〜１ｇ  主コイル、２，２ａ，２ｂ  シールドコイル、
３  クライオスタット、４  励磁電源、５  パワーリード、６  逆並列ダイオード、
７  永久電流スイッチ（ＰＣＳ）、７ａ  超電導フィラメント、
７ｂ  永久電流スイッチ用ヒーター（ＰＣＳヒーター）、
８  永久電流スイッチ用ヒーター電源（ＰＣＳ電源）、
１０，１０ａ〜１０ｉ  外乱磁場補償コイル、１１  外乱磁場補償コイル用ヒーター、
３１  ヘリウム容器、３２  熱シールド、３３  真空容器、３４  冷凍機ユニット、
３５  圧縮機、４０  永久電流スイッチ（ＰＣＳ）、４１  外乱磁場補償コイル巻枠、
４２  超電導線、４３  絶縁物、４４  銅線、４５  主コイル用ヒーター、
１００  撮像空間。
【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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