(57)【要約】【課題】  本発明は磁場が不要部位に漏洩するのを防止する磁気シールドを有した超電導マグネット装置に関し、超電導コイルが磁気シールドを吸引する力を相殺させつつ、装置の小型化を図ることを課題とする。【解決手段】  超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄと、真空容器１３を内設すると共に超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄを挟んで配設された上板部１２Ａと下板部１２Ｂとを具備しコイルからの漏れ磁場を防止する磁気シールド１２とを設けており、磁気シールド１２Ａと真空容器１３との離間距離ｈ３を下板部１２Ｂと真空容器１３との離間距離ｈ２よりも小さくすることにより装置の小型化を図る。また、上板部１２Ａを薄くすることにより、下板部１２Ｂに対して磁気抵抗を大きくし、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄが上板部１２Ａを吸引する力Ｆ１と下板部１２Ｂを吸引する力Ｆ２が等しくなるよう構成する。【選択図】  図５
2007109811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を発生する複数の超電導コイルと、
該真空容器を内設すると共に前記超伝導コイルを挟んで配設された第１の部位と第２の部位とを具備し、前記超電導コイルが生成する磁場が不要部位に漏洩するのを防止する磁気シールドとを設けており、
前記第１の部位と前記超電導コイルとの間の第１の離間距離と、前記第２の部位と前記超電導コイルとの間の第２の離間距離とを異なる距離とすると共に、
前記第１の部位と第２の部位の磁気抵抗を異ならせ、磁場発生時において、前記第１の部位と前記超電導コイルとの間に発生する第１の吸引力と、前記第２の部位と前記超電導コイルとの間に発生する第２の吸引力が実質的に等しくなるよう構成したことを特徴とする超電導マグネット装置。
【請求項２】
請求項１記載の超電導マグネット装置において、
前記第１の部位と第２の部位の厚さを異ならせることにより、前記第１の部位と第２の部位の磁気抵抗を異ならせたことを特徴とする超電導マグネット装置。
【請求項３】
請求項１記載の超電導マグネット装置において、
前記第１の部位と第２の部位の材料を異ならせることにより、前記第１の部位と第２の部位の磁気抵抗を異ならせたことを特徴とする超電導マグネット装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超電導マグネット装置において、
前記超電導コイルは水平磁場を発生することを特徴とする超電導マグネット装置。
【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に係り、特に磁場が不要部位に漏洩するのを防止する磁気シールドを有した超電導マグネット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁場発生装置として超電導マグネット装置が知られている。この超電導マグネットは、常電導マグネットでは発生不可能な２Ｔ以上の強磁場を発生させることが可能なため、強磁場下での物性測定、磁性流体制御、磁気配向など、各種磁場を用いた研究、産業プロセスで用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、その中でも、マグネットを冷却する方式として冷凍機を用いる冷凍機冷却型（ヘリウムフリー型）超電導マグネットは、従来の冷却のように液体ヘリウムを使用しないことから、操作性の容易さや安全性、また、装置の小型化、長時間運転の容易さ、コスト面でも優れているために利用の場を拡大してきている。
【０００４】
また、超電導マグネット装置の周囲にはモータや計測器等が配置されることがあるが、超電導マグネットから磁場が漏れモータや計測器等に作用すると、これらの機器が適正に動作しないおそれがある。このため、超電導マグネット装置には、超電導マグネットの外周を磁性材料よりなる磁気シールドによる覆い、これによりモータや計測器等に対して磁場がもたらす影響を小さくするように構成したものがある（磁気シールドについては特許文献２参照）。
【０００５】
図１乃至図３は、従来の磁気シールド２を取り付けたヘリウムフリー超電導マグネット装置１（以下、超電導マグネット装置という）の一例を示している。この超電導マグネット装置１は、例えば単結晶の引き上げ装置に適用されるものである。図１は超電導マグネット装置１の平面図、図２は超電導マグネット装置１の超電導コイル５Ａ〜５Ｄを透視した状態で示す斜視図、図３は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【０００６】
超電導マグネット装置１は、大略すると磁気シールド２，真空容器３，ギフォード・マクマホン式冷凍機４（以下、ＧＭ冷凍機という），超電導コイル５Ａ〜５Ｄ等により構成されている。この超電導マグネット装置１は、図１及び図２に示されるように、中央に磁場空間９が形成された円筒形状を有している。超電導マグネット装置１により磁界を印加しようとする被磁界印加物（例えば、例えば磁界印加式チョクラルスキー法（ＭＣＺ法）を用いたシリコン単結晶製造装置）は、この磁場空間９の内部に配設される。
【０００７】
磁気シールド２は、超電導コイル５Ａ〜５Ｄで発生する磁界が装置外部に漏洩するのを防止するものである。このため、磁気シールド２は軟鋼等の磁性材により形成されている。この磁気シールド２は、上板部２Ａと下板部２Ｂとその間に配設された筒状部２Ｃとにより構成されている。
【０００８】
上板部２Ａ及び下板部２Ｂは筒状部２Ｃから外側に向け延出した構成とされており、真空容器３はこの上板部２Ａと下板部２Ｂとの間に配設されている。また、単結晶の引き上げ装置（磁界を印加する装置）と対向する位置においては、磁気シールド２は設けられておらず、真空容器３が露出した状態となっている。
【０００９】
真空容器３は中空な円柱形状を有した内部が真空とされた容器であり、上記のように磁気シールド２の内部に配設されている。超電導コイル５Ａ〜５Ｄはこの真空容器３の内部に配設され、更に真空容器３は磁気シールド２の上板部２Ａと下板部２Ｂとの間に配設されている。
【００１０】
本実施例に係る超電導マグネット装置１は、４個の超電導コイル５Ａ〜５Ｄが設けられたマルチコイルシステムを採用している。このため、各超電導コイル５Ａ〜５Ｄは、超電導コイル５Ａと超電導コイル５Ｃが対向するよう配設され、超電導コイル５Ｂと超電導コイル５Ｄが対向するよう構成されている。
【００１１】
このように配設された各超電導コイル５Ａ〜５Ｄは、協働して磁場空間９内に水平磁場を形成するよう構成されている。この際、超電導コイル５Ａ〜５Ｄはコイル取り付け部材（図示せず）に取り付けられ、またコイル取り付け部材は支持部材（図示せず）に支持される構成とされていた。
【００１２】
また、超電導コイル５Ａ〜５ＤはＧＭ冷凍機４と熱的に接続されており、このＧＭ冷凍機４により臨界温度以下まで冷却される構成とされている。これにより超電導コイル５Ａ〜５Ｄは超電導状態とされ、前記のように磁場空間９内に常電導マグネットでは発生不可能な２Ｔ以上の強磁場を発生させる。
【特許文献１】特開平１１−２３３３３２公報
【特許文献２】特開平０６−１２５１９０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、超電導マグネット装置１で採用している磁場空間９内に水平磁場を形成するマルチコイルシステムでは、前記したように各超電導コイル５Ａ〜５Ｄは協働して水平磁場を形成する。しかしながら、個々の超電導コイル５Ａ〜５Ｄが発生する磁力は、磁性材により形成された磁気シールド２との間でも作用し、近接位置の磁気シールド２を吸引しようとする。この時に作用する力は、超電導マグネット装置１の仕様により異なるが、数トンから数十トンに及ぶ。
【００１４】
このため、従来では図中上下方向（図中、矢印Ｙ１，Ｙ２で示す方向）に対する各超電導コイル５Ａ〜５Ｄが磁気シールド２に作用する力を等しくすることが行なわれてきた。即ち、超電導コイル５Ａ〜５Ｄの中心位置から上下方向に配設される構成が等しくなるよう構成していた。
【００１５】
具体的には、超電導コイル５Ａ〜５Ｄを真空容器３の中央に配置し、かつ真空容器３を磁気シールド２の上板部２Ａと下板部２Ｂとの中央に配置する。これにより、磁気シールド２の上板部２Ａと真空容器３の上面との離間距離（ｈ１）と、下板部２Ｂと真空容器３の仮面との離間距離（ｈ２）は等しくなる（ｈ１＝ｈ２）。また、磁気シールド２を構成する上板部２Ａの厚さ（ｔ１），下板部２Ｂの厚さ（ｔ２），及び筒状部２Ｃの厚さ（Ｘ１）は、全て同一の厚さ（ｔ１＝ｔ２＝Ｘ１）とされていた。
【００１６】
これにより、超電導コイル５Ａ〜５Ｄが上板部２Ａを吸引する力（図３に矢印Ｆ１で示す）と、超電導コイル５Ａ〜５Ｄが下板部２Ｂを吸引する力（図３に矢印Ｆ２で示す）は等しくなる（Ｆ１＝Ｆ２）。このため、超電導コイル５Ａ〜５Ｄの上板部２Ａ及び下板部２Ｂを吸引する力は相殺され、これにより前記した支持部材は超電導コイル５Ａ〜５Ｄの略自重を支持できるだけの能力に設計されていた。このため、上記のように超電導コイル５Ａ〜５Ｄが磁気シールド２を吸引しようとする力が数トンから数十トンと大きな値であっても、支持部材は比較的簡易な構成で実現することができた。
【００１７】
しかしながら、近年、超電導マグネット装置１に対する小型化が求められるようになってきている。超電導マグネット装置１の小型化を図ろうとした場合、超電導コイル５Ａ〜５Ｄの大きさは発生させる磁場の大きさにより決まるため、超電導コイル５Ａ〜５Ｄ及びこれを収納する真空容器３の大きさを変更するのは困難である。また、真空容器３と下板部２Ｂとの離間距離ｈ２は、この離間部分に超電導コイル５Ａ〜５Ｄを支持する支持部材が配設されるため、この離間距離ｈ２を小さくするのも困難である。
【００１８】
これに対して、上板部２Ａと真空容器３と離間距離ｈ１は小さくすることが可能であり、この離間距離ｈ１を小さくすることにより、超電導マグネット装置１の小型化を図ることができる。しかしながら、上板部２Ａと真空容器３との離間距離ｈ１を小さくすると、上板部２Ａと真空容器３との離間距離ｈ１と、真空容器３と下板部２Ｂとの離間距離ｈ２が異なる距離になってしまう（ｈ１≠ｈ２）。
【００１９】
このように各離間距離が異なると、超電導コイル５Ａ〜５Ｄが上板部２Ａを吸引する力Ｆ１と、超電導コイル５Ａ〜５Ｄが下板部２Ｂを吸引する力Ｆ２が不均衡となる（Ｆ１≠Ｆ２）。このため、超電導コイル５Ａ〜５Ｄが上板部２Ａを吸引する力Ｆ１と、超電導コイル５Ａ〜５Ｄが下板部２Ｂを吸引する力Ｆ２が相殺されない構成となり、この吸引力の差分を支持部材で支持する必要が生じる。このため、支持部材の強度を高める必要が生じ、必然的に支持部材が大型化する。よって、上板部２Ａと真空容器３との離間距離ｈ１が短くなっても、支持部材の大型化により、結果的に超電導マグネット装置１が大型化してしまうという問題点があった。
【００２０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、超電導コイルが磁気シールドを吸引する力を相殺させつつ、装置の小型化を図りうる超電導マグネット装置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】
【００２１】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１記載の発明に係る超電導マグネット装置は、
磁場を発生する複数の超電導コイルと、
該真空容器を内設すると共に前記超伝導コイルを挟んで配設された第１の部位と第２の部位とを具備し、前記超電導コイルが生成する磁場が不要部位に漏洩するのを防止する磁気シールドとを設けており、
前記第１の部位と前記超電導コイルとの間の第１の離間距離と、前記第２の部位と前記超電導コイルとの間の第２の離間距離とを異なる距離とすると共に、
前記第１の部位と第２の部位の磁気抵抗を異ならせ、磁場発生時において、前記第１の部位と前記超電導コイルとの間に発生する第１の吸引力と、前記第２の部位と前記超電導コイルとの間に発生する第２の吸引力が実質的に等しくなるよう構成したことを特徴とするものである。
【００２３】
上記発明によれば、磁気シールドの第１の部位と超電導コイルとの間の第１の離間距離と、磁気シールドの第２の部位と超電導コイルとの間の第２の離間距離とを異ならせることにより、第１または第２の部位と超電導コイルとの離間距離を小さくすることができ、超電導マグネット装置の小型化を図ることができる。
【００２４】
また、第１の離間距離と第２の離間距離を異ならせても、磁場発生時において、第１の部位と超電導コイルとの間に発生する第１の吸引力と、第２の部位と前記超電導コイルとの間に発生する第２の吸引力が実質的に等しくなるよう構成したことにより、第１の吸引力と第２の吸引力は相殺される。よって、超電導コイルの支持する部材を強固にするため大型化する必要はなく、超電導マグネット装置の小型化を図ることができる。
【００２５】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の超電導マグネット装置において、
前記第１の部位と第２の部位の厚さを異ならせることにより、前記第１の部位と第２の部位の磁気抵抗を異ならせたことを特徴とするものである。
【００２６】
上記発明によれば、第１の部位或いは第２の部位の厚さを異ならせることにより、第１の部位或いは第２の部位を薄くすることが可能となる。また、薄くした場合には磁気抵抗が高くなり、厚くした場合には磁気抵抗が低くなる。
【００２７】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１記載の超電導マグネット装置において、
前記第１の部位と第２の部位の材料を異ならせることにより、前記第１の部位と第２の部位の磁気抵抗を異ならせたことを特徴とするものである。
【００２８】
上記発明によれば、第１の部位と第２の部位の材料変更により磁気抵抗を異ならせることができるため、容易に超電導マグネット装置１の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超電導マグネット装置において、
前記超電導コイルは水平磁場を発生することを特徴とするものである。
【００３０】
上記発明のように水平磁場を発生させるためには、超電導コイルを立たせた状態で配置する必要があり、これを支持する支持部材の配置及び大きさに制約が生じるが、第１の吸引力と第２の吸引力が相殺されるため、支持部材の配置に制約のある水平磁場を発生させる超電導マグネット装置においても、装置の小型化を有効に図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
上記の発明によれば、超電導コイルの支持する部材を強固にするため大型化する必要はなく、超電導マグネット装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【００３３】
図４及び図５は、本発明の第１実施例である超電導マグネット装置１０Ａを示している。図４は超電導マグネット装置１０Ａの超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄを透視して示す斜視図であり、図５は超電導コイル１５Ａの部分での断面図を示している。
【００３４】
本実施例に係る超電導マグネット装置１０Ａは、後述するようにマルチコイルシステムを採用しており、水平磁場を発生する構成とされている。また、この超電導マグネット装置１０Ａは、例えばシリコン単結晶を磁界印加式チョクラルスキー法（ＭＣＺ法）を用いて成長させる際、溶融したシリコン単結晶に磁界印加するのに用いられるものである。
【００３５】
超電導マグネット装置１０Ａは、大略すると磁気シールド１２、真空容器１３、ギフォード・マクマホン式冷凍機１４（以下、ＧＭ冷凍機という）、及び超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄ等により構成されている。
【００３６】
磁気シールド１２は軟鋼等の磁性材により形成されており、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄで発生する磁界が装置外部に漏洩するのを防止するものである。この磁気シールド１２は、円筒状の筒状部１２Ｇと、この筒状部１２Ｇの上端に配設された円盤状の上板部１２Ａと、筒状部１２Ｇ下端に配設された円盤状の下板部１２Ｂとにより構成されている。
【００３７】
真空容器１３は、磁気シールド１２の内部に配設されている。この磁気シールド１２は内部が真空とされており、装置外部の熱が内部に熱伝導しないよう構成されている。尚、磁気シールド１２の内部に外部からの輻射熱を遮断する機能を奏する熱シールドを設けた構成としてもよい。
【００３８】
超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは、この真空容器１３の内部に配設されている。本実施例に係る超電導マグネット装置１０Ａは、４個の超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄが設けられたマルチコイルシステムを採用している。このため、各超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは、超電導コイル１５Ａと超電導コイル１５Ｃとが対をなして対向するよう配設され、超電導コイル１５Ｂと超電導コイル１５Ｄとが対をなして対向するよう配設されている。
【００３９】
このように配設された各超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは、協働して磁場空間１９内に水平磁場を形成するよう構成されている。尚、本実施例では上記のように４個の超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄを用いた例を示しているが、装置内に配設される超電導コイル数は４個に限定されるものではない。
【００４０】
ＧＭ冷凍機１４は二段のシリンダを有しており、二段目のシリンダ１４ａは超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄと熱的に接続されたコイル取付部材（図示せず）に接続されている。ＧＭ冷凍機１４は、内設されたディスプレーサをシリンダ内で往復移動させることにより、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膨張させ、これによりシリンダ内に寒冷を発生させて超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄ及び熱シールド１８を冷却する構成とされている。このＧＭ冷凍機１４はコイル取付部材を介して超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄを冷却する。
【００４１】
超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは、このＧＭ冷凍機１４により臨界温度以下まで冷却される構成とされている。これにより超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは超電導状態とされ、前記のように磁場空間１９内に常電導マグネットでは発生不可能な２Ｔ以上の強磁場を発生させる。また、前記のように超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは真空容器１３及び熱シールド１８の内部に配設されている。このため、超電導マグネット装置１０Ａの外部の熱が超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄに熱伝導することはなく、これによりＧＭ冷凍機１４の冷却効率を高める構成とされている。
【００４２】
ここで、本実施例に係る超電導マグネット装置１０Ａにおける、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄの取り付け構造について説明する。
【００４３】
本実施例に係る超電導マグネット装置１０Ａは、水平磁場を発生する構成とされているため、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは、コイル面に対する法線が９の磁場空間１９の中心に向かうよう配設されている。即ち、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは、立った状態で真空容器１３内に配設されている。
【００４４】
各超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは、図４に示すような間隔で配置されている。そして、各超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄの間には、図示しないコイル取付部材が配設されている。各超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄは、このコイル取付部材により真空容器１３内に固定される構成とされている。更に、コイル取付部材にはＧＭ冷凍機１４が接続されており、ＧＭ冷凍機１４で発生した寒冷はコイル取付部材を介して超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄに伝えられ冷却を行う構成とされている。
【００４５】
また、磁気シールド１２の下板部１２Ｂと真空容器１３の下面との間には、真空容器１３を支持するための支持部材（図示せず）が配設されている。この支持部材はＦＲＰ（繊維強化プラスチック）が用いられている。即ち、真空容器１３は下板部１２Ｂ上に配置されたＦＲＰ上に載置されることにより、磁気シールド１２に支持された構成とされている。このＦＲＰの厚さ（即ち、真空容器１３と下板部１２Ｂとり離間距離ｈ２）は、真空容器１３及び超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄの重量、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄが下板部１２Ｂを吸引する力Ｆ２（図５参照）等とにより決定されるものである。
【００４６】
ここで、上記構成とされた超電導マグネット装置１０Ａにおいて、装置の小型化を図る方法について考察する。
【００４７】
超電導マグネット装置１０Ａの小型化を図ろうとした場合、上板部１２Ａと真空容器１３と離間距離を小さく（狭く）することが有効である。しかしこの構成とすると、上板部１２Ａと真空容器１３との離間距離と、真空容器１３と下板部１２Ｂとの離間距離が異なってしまう。このため、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄが上板部１２Ａを吸引する力Ｆ１と、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄが下板部１２Ｂを吸引する力Ｆ２が不均衡となり（Ｆ１≠Ｆ２）、この吸引力の差分を支持部材で支持する必要が生じ、結果的に支持部材が大型化して超電導マグネット装置１０Ａが大型化してしまうことは前述した通りである。
【００４８】
そこで、本実施例に係る超電導マグネット装置１０Ａでは、図５に示すように、先ず真空容器１３の上面と上板部１２Ａとの離間距離ｈ３と、真空容器１３の下面と下板部１２Ｂとの離間距離ｈ２が異なるよう設定した。具体的は、真空容器１３の下面と下板部１２Ｂとの離間距離ｈ２に対し、真空容器１３の上面と上板部１２Ａとの離間距離ｈ３が小さくなるよう設定した（ｈ３＜ｈ２）。
【００４９】
従来では、真空容器１３の上面と上板部１２Ａまでの離間距離と、真空容器１３の下面と下板部１２Ｂとの離間距離が等しかったため、本実施例の構成とすることにより、従来の構成に比べてΔｈ（＝ｈ２−ｈ３）だけ超電導マグネット装置１０Ａの小型化を図ることができる。
【００５０】
しかしながら、上記の離間距離ｈ２，ｈ３が異なる距離（ｈ３≠ｈ２）となると、これに伴い超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄが上板部１２Ａを吸引する力Ｆ１と、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄが下板部１２Ｂを吸引する力Ｆ２が不均衡となる（Ｆ１≠Ｆ２）。そこで、本実施例に係る超電導マグネット装置１０Ａでは、上板部１２Ａと下板部１２Ｂの磁気抵抗を異ならせ、磁場発生時において上板部１２Ａと超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄとの間に発生する第１の吸引力Ｆ１と、下板部１２Ｂと超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄとの間に発生する第２の吸引力Ｆ２が実質的に等しくなる（Ｆ１＝Ｆ２）よう構成したことを特徴とする。
【００５１】
具体的には、本実施例では上板部１２Ａの厚さ（ｔ３）を下板部１２Ｂの厚さ（ｔ２）に比べて薄くなるよう設定した（ｔ３＜ｔ２）。この構成とすることにより、上板部１２Ａの磁気抵抗は、下板部１２Ｂの磁気抵抗よりも大きくなる。
【００５２】
よって、超電導マグネット装置１０Ａの小型化を図るため、上板部１２Ａと超電導コイル１５Ａ〜１５Ａとの離間距離ｈ３を小さくしても、上板部１２Ａの厚さｔ３を薄くしたことにより磁気抵抗は高くなる。このため、上板部１２Ａと超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄとの間に発生する吸引力Ｆ１の強さを、下板部１２Ｂと超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄとの間に発生する第２の吸引力Ｆ２と実質的に等しくすることが可能となる。
【００５３】
これにより、上記の第１の吸引力Ｆ１と第２の吸引力Ｆ２は相殺されることとなり、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄ等を支持するＦＲＰ等を大型化する必要はなく、よって超電導マグネット装置１０Ａの小型化を図ることができた。具体的には、図５に示すように、従来では磁気シールド２の高さがｙ１必要であったものが、上板部１２Ａと真空容器１３との離間距離ｈ３が従来に比べΔｈ（＝ｈ２−ｈ３）だけ小さくなり、かつ上板部１２Ａの厚さも従来に比べてΔｔ（＝ｔ１−ｔ３）小さくなり、全体としてｙ２（＝ｙ１−Δｈ−Δｔ）の高さとすることができた。
【００５４】
また、本実施例に係る超電導マグネット装置１０Ａは水平磁場を発生させる構成であるため、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄを立たせた状態で配置する必要がある。円筒形状とされた真空容器１３内に超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄを立たせた状態で支持させるためには、コイル取付部材等の配置や大きさ等に制約が生じる。しかしながら、本実施例のように第１の吸引力Ｆ１と第２の吸引力Ｆ２とが相殺される構成とすることにより、コイル取付部材等の構成も簡単化することができ、これによっても超電導マグネット装置１０Ａの小型化を図ることができる。
【００５５】
次に、本発明の第２及び第３実施例について説明する。
【００５６】
図６及び図７は、本発明の第２及び第３実施例である超電導マグネット装置１０Ｂ，１０Ｃを示している。尚、図６及び図７において、図４及び図５に示した第１実施例に係る超電導マグネット装置１０Ａと同一構成については、同一符号を付してその説明を省略するものとする。
【００５７】
前記した第１実施例に係る超電導マグネット装置１０Ａは、上板部１２Ａの厚さを薄くすることにより磁気抵抗を高め、これにより第１及び第２の吸引力Ｆ１，Ｒ２を等しくする構成とした。これに対して図６に示す第２実施例に係る超電導マグネット装置１０Ｂでは、磁気シールド１２の筒状部分を肉薄部１２Ｃと肉厚部１２Ｄとにより構成したことを特徴とするものである。
【００５８】
肉薄部１２Ｃの肉厚（Ｘ２）は、肉厚部１２Ｄの肉厚（Ｘ１）よりも薄く設定されている（Ｘ２＜Ｘ１）。超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄから発生した磁束は、外気に対して磁気抵抗の小さい磁性材よりなる磁気シールド１２内を通る磁路を形成する。この際、本実施例では、上板部１２Ａと接続した肉薄部１２Ｃの肉厚Ｘ２が下板部１２Ｂに接続した肉厚部１２Ｄの肉厚Ｘ１よりも薄く設定されている。この構成とすることにより、上板部１２Ａと肉薄部１２Ｃとの合成磁気抵抗は、下板部１２Ｂと肉厚部１２Ｄとの合成磁気抵抗よりも大きくなる。
【００５９】
一方、図７に示す第３実施例に係る超電導マグネット装置１０Ｃでは、磁気シールド１２の筒状部分を高磁気抵抗材１２Ｅと体磁気抵抗材１２Ｆとにより構成したことを特徴とするものである。高磁気抵抗材１２Ｅとしては例えばフェライトを用いることができ、また体磁気抵抗材１２Ｆとしては鉄を用いることができる。
【００６０】
この構成とした場合、第２実施例と同様に、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄから発生した磁束は、外気に対して磁気抵抗の小さい磁性材よりなる磁気シールド１２内を通る磁路を形成するが、本実施例では上板部１２Ａと高磁気抵抗材１２Ｅとの合成磁気抵抗は、下板部１２Ｂと体磁気抵抗材１２Ｆとの合成磁気抵抗よりも大きくなる。
【００６１】
よって、第２及び第３実施例のいずれにおいても、超電導マグネット装置１０Ｂ，１０Ｃの小型化を図るため、上板部１２Ａと超電導コイル１５Ａ〜１５Ａとの離間距離ｈ３を小さくしても、磁気シールド１２の上板部１２Ａ側の磁気抵抗は高くなるため、上板部１２Ａと超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄとの間に発生する吸引力Ｆ１の強さを、下板部１２Ｂと超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄとの間に発生する第２の吸引力Ｆ２と実質的に等しくすることが可能となる。
【００６２】
これにより、上記の第１の吸引力Ｆ１と第２の吸引力Ｆ２は相殺されることとなり、超電導コイル１５Ａ〜１５Ｄ等を支持するＦＲＰ等を大型化する必要はなく、よって超電導マグネット装置１０Ｂ，１０Ｃの小型化を図ることができた。具体的には、図６及び図７に示すように、従来では磁気シールド２の高さがｙ１必要であったものが、上板部１２Ａと真空容器１３との離間距離ｈ３が従来に比べΔｈ（＝ｈ２−ｈ３）だけ小さくなり、全体としてｙ３，ｙ４（＝ｙ１−Δｈ）の高さとすることができた。
【００６３】
尚、上記した実施例において、上板部１２Ａ，下板部１２Ｂは、請求項に記載の第１の部位，第２の部位に相当する。また、離間距離ｈ２，ｈ３は、請求項に記載の第１の離間距離，第２の離間距離に相当するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、従来の一例である超電導マグネット装置の平面図である。
【図２】図２は、従来の一例である超電導マグネット装置の斜視図である。
【図３】図３は、従来の一例である超電導マグネット装置の横断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施例である超電導マグネット装置の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施例である超電導マグネット装置の超電導コイル部分での断面図である。
【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の超電導コイル部分での断面図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施例である超電導マグネット装置の超電導コイル部分での断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０Ａ〜１０Ｃ  超電導マグネット装置
１２  磁気シールド
１２Ａ  上板部
１２Ｂ  下板部
１２Ｃ  肉薄部
１２Ｄ  肉厚部
１２Ｅ  高磁気抵抗材
１２Ｆ  体磁気抵抗材
１３  真空容器
１４  ＧＭ冷凍機
１５Ａ〜１５Ｄ  超電導コイル
１９  磁場空間
【図１】
2007109811.tif 000003
【図２】
2007109811.tif 000004
【図３】
2007109811.tif 000005
【図４】
2007109811.tif 000006
【図５】
2007109811.tif 000007
【図６】
2007109811.tif 000008
【図７】
2007109811.tif 000009