(57)【要約】【課題】冷凍機の異常時においても、超電導コイルの上昇を抑制する超電導磁石装置を提供する。【解決手段】超電導コイル１２と、超電導コイル１２との間の伝熱路を介して超電導コイル１２を冷却する冷凍機１３と、超電導コイル１２と冷凍機１３とを収容する真空容器１１と、冷凍機１３が定常運転状態であるかまたは異常状態であるかを検知し、定常運転状態が検知された場合、伝熱路を形成し、異常状態が検知された場合、超電導コイル１２と冷凍機１３との間を断熱させる検知装置２５とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルと、
前記超電導コイルとの間の伝熱路を介して前記超電導コイルを冷却する冷凍機と、
前記超電導コイルと前記冷凍機とを収容する真空容器と、
前記冷凍機が定常運転状態であるかまたは異常状態であるかを検知し、前記定常運転状態が検知された場合、前記伝熱路を形成し、前記異常状態が検知された場合、前記超電導コイルと前記冷凍機との間を断熱させる検知装置とを備えたことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項２】
前記検出装置の検出結果に基づいて、スイッチを閉じることにより前記伝熱路を形成し、前記スイッチを開放することにより前記超電導コイルと前記冷凍機との間を断熱させる熱スイッチをさらに備えた請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項３】
前記熱スイッチに対して接触圧を付加することにより前記熱スイッチを閉じる加圧装置をさらに備えた請求項２記載の超電導磁石装置。
【請求項４】
前記熱スイッチが開放する方向に復元力を与える弾性体をさらに備えた請求項２または３記載の超電導磁石装置。
【請求項５】
前記冷凍機は、外層シリンダと内層シリンダとを有し、
前記検知装置は、前記定常運転状態が検知された場合、前記外層シリンダと前記内層シリンダとを熱的に接触させることにより前記伝熱路を形成し、前記異常状態が検知された場合、前記外層シリンダと前記内層シリンダとの間を非接触とすることにより前記超電導コイルと前記冷凍機との間を断熱させる請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項６】
前記内層シリンダに対して接触圧を付加することにより前記外層シリンダと前記内層シリンダとを熱的に接触させる加圧装置をさらに備えた請求項５記載の超電導磁石装置。
【請求項７】
前記外層シリンダと前記内層シリンダとを非接触とする方向に復元力を与える弾性体をさらに備えた請求項５または６記載の超電導磁石装置。
【請求項８】
前記超電導コイルと前記冷凍機との温度を検出する温度センサと、
前記冷凍機が前記異常状態から前記定常運転状態に復旧した場合、所定時間経過後に前記伝熱路を形成させる制御装置とをさらに備えた請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記冷凍機の温度が前記超電導コイルの温度よりも高くなった場合に前記伝熱路を形成させる請求項８記載の超電導磁石装置。
【請求項１０】
前記冷凍機に給電する電源をさらに備え、
前記検知装置は、前記電源から前記冷凍機への給電を検知するリレー回路である請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項１１】
前記超電導コイルに熱的に接続され、所要の熱容量を有する熱容量体をさらに備えた請求項１記載の超電導磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイルを冷凍機により伝導冷却する方式の超電導磁石装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超電導磁石の冷却手段においては、冷凍機で伝導冷却する極低温冷凍機を用いた製品が主流である。極低温冷凍機は、蒸発（消費）、再充填を必要とする極低温冷媒による冷却と比較して、冷凍機の運転のみで超電導磁石を使用できる。極低温冷凍機は、コンパクトな構造、低コスト性を有することから、医療用、工業用、研究用への応用が進められている。
【０００３】
一方、冷凍機においては、停電や冷凍機自体の異常停止の際に冷却が行えないため、熱侵入により超電導コイルの温度が上昇し、励磁できなくなるというデメリットがある。これに対して、極低温冷媒冷却の場合は、容器内の冷媒が熱バッファとなり、停電時でもある程度の時間は超電導状態を維持できる。
【０００４】
このようなトラブル対策として、停電時にバックアップ電源で冷凍機を運転したり、冷媒の容器を併設したりして、超電導コイルの保冷時間を延長する技術などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５５６４３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０８５１１号公報
【特許文献３】特開２００８−２５９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トラブル対策として、定常運転時には使用しない補助装置を冷凍機に設けることは、冷凍機の特徴であるコンパクト性、低コスト性を阻害する要因となる。このため、冷凍機伝導冷却のメリットを生かしたまま、異常時における超電導コイルの保冷時間を延長し、超電導状態を維持できる時間を延長することが課題である。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、冷凍機の異常時においても、超電導コイルの上昇を抑制する超電導磁石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】
【０００８】
本発明に係る超電導磁石装置は、上述した課題を解決するために、超電導コイルと、前記超電導コイルとの間の伝熱路を介して前記超電導コイルを冷却する冷凍機と、前記超電導コイルと前記冷凍機とを収容する真空容器と、前記冷凍機が定常運転状態であるかまたは異常状態であるかを検知し、前記定常運転状態が検知された場合、前記伝熱路を形成し、前記異常状態が検知された場合、前記超電導コイルと前記冷凍機との間を断熱させる検知装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る超電導磁石装置においては、冷凍機の異常時においても、超電導コイルの上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る超電導磁石装置の第１実施形態であり、定常運転時における超電導磁石装置を示す断面図。
【図２】本発明に係る超電導磁石装置の第１実施形態であり、異常時における超電導磁石装置を示す断面図。
【図３】第１実施形態における超電導磁石装置の比較例としての超電導磁石装置を示す断面図。
【図４】比較例としての超電導磁石装置の異常時における超電導コイルおよび冷凍機の温度の変化を示すグラフ。
【図５】第１実施形態の超電導磁石装置の異常時における超電導コイルおよび冷凍機の温度の変化を示すグラフ。
【図６】第１実施形態における超電導磁石装置の変形例を示す断面図。
【図７】本発明に係る超電導磁石装置の第１実施形態の他の変形例であり、定常運転時における超電導磁石装置を示す断面図。
【図８】本発明に係る超電導磁石装置の第１実施形態の他の変形例であり、異常時における超電導磁石装置を示す断面図。
【図９】本発明に係る超電導磁石装置の第２実施形態を示す断面図。
【図１０】第２実施形態の超電導磁石装置の異常時における超電導コイルおよび冷凍機の温度の変化を示すグラフ。
【図１１】本発明に係る超電導磁石装置の第３実施形態であり、定常運転時における超電導磁石装置を示す断面図。
【図１２】本発明に係る超電導磁石装置の第３実施形態であり、異常時における超電導磁石装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
本発明に係る超電導磁石装置の第１実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る超電導磁石装置の第１実施形態であり、定常運転時における超電導磁石装置を示す断面図である。
【００１３】
図２は、本発明に係る超電導磁石装置の第１実施形態であり、異常時における超電導磁石装置を示す断面図である。各実施形態においては、「異常状態」は、停電などにより電源１７から冷凍機１３に給電が行えないため、冷凍機１３が運転できない状態をいう。
【００１４】
超電導磁石装置１は、断熱真空容器１１に収納した超電導コイル１２を冷凍機１３により伝導冷却する方式を採用した高温超電導マグネットである。
【００１５】
断熱真空容器（真空容器）１１は、容器内部を真空の状態に保ち、超電導磁石装置１のコールドヘッド１３ａ、超電導コイル１２などの各種要素を収容する。
【００１６】
超電導コイル１２は、例えば高温超電導テープ線材を巻回してなる高温超電導コイルである。高温超電導テープ線材は、テープ形状の金属基板上に中間層を介して超電導層および良導電性安定化金属層が形成される。超電導コイル１２は、超電導コイル１２の下部において伝熱板１５と熱的に接続する。
【００１７】
伝熱板１５は、超電導コイル１２と熱スイッチ１６との間の高熱伝導を担う。伝熱板１５は、例えば純度の高い金属や窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い部材からなる。
【００１８】
冷凍機１３は、例えばＧＭ（ギフォード・マクマホン）冷凍機などの公知の冷凍機である。このＧＭ冷凍機は、電源１７により冷媒給排気、ディスプレーサ駆動用モータを運転し極低温状態を生成する。電源１７は、コールドヘッド駆動ケーブル（駆動ケーブル）１８を介して冷凍機１３と接続され、冷凍機１３に給電する。
【００１９】
熱スイッチ１６は、超電導コイル１２と冷凍機１３の伝熱路として機能し、例えば伝熱板１５と同様の高熱伝導率を有する材料からなる。熱スイッチ１６は、冷凍機側伝熱部１６ａと、コイル側伝熱部１６ｂと、スイッチ部１６ｃとを有する。冷凍機側伝熱部１６ａは、冷凍機１３のコールドヘッド１３ａと熱的に接続される。コイル側伝熱部１６ｂは、伝熱板１５と熱的に接続する。
【００２０】
スイッチ部１６ｃは、コイル側伝熱部１６ｂの接点１６ｄにおいて冷凍機側伝熱部１６ａとコイル側伝熱部１６ｂとを接続するスイッチである。スイッチ部１６ｃは、無負荷状態では接点１６ｄを開放する。スイッチ部１６ｃは、熱スイッチ作動用加圧装置２１が作動しスイッチ部１６ｃと接点１６ｄとが接触する方向に力が働いた場合、接点を閉じる。
【００２１】
熱スイッチ作動用加圧装置（加圧装置）２１は、真空容器１１外部に設けられ、冷凍機１３の運転状態に応じて熱スイッチ作動用断熱材（断熱材）２２を介して熱スイッチ１６の接点１６ｄに接触圧を付加し、熱スイッチ１６を開閉する装置である。加圧装置２１は、冷凍機１３の運転状態に応じて作動する可動部２１ａを有する。
【００２２】
加圧装置２１は、加圧装置制御ケーブル（制御ケーブル）２６を介して、駆動ケーブル１８上に設けられた給電検知リレー２５と接続される。加圧装置２１の可動部２１ａは、給電検知リレー２５で検知される検知信号に基づいて制御される。可動部２１ａは、真空容器１１外部から内部に貫通する断熱材２２の一端と接続される。なお、本実施形態においては、給電検知リレー２５は検知装置として機能する。
【００２３】
断熱材２２は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）やステンレスなどの熱伝導率の低い材料からなる丸棒状の部材である。断熱材２２は、熱スイッチ１６の接点１６ｄを押し、閉じることが可能な程度の強度を有する。断熱材２２の一端は、加圧装置２１の可動部２１ａと接続し、他端はスイッチ部１６ｃと接続する。なお、真空容器１１における断熱材２２の貫通部１１ａは、シール構造となっている。
【００２４】
図１に示すように、加圧装置２１は、冷凍機１３の定常運転時（定常運転状態）においては、熱スイッチ１６を閉じる方向に断熱材２２が動くように可動部２１ａを作動させる。可動部２１ａは、断熱材２２を介して熱スイッチ１６を加圧し、熱スイッチ１６を閉じる。
【００２５】
図２に示すように、加圧装置２１は、冷凍機１３の異常時（異常状態）においては、熱スイッチ１６を開く方向に断熱材２２が動くように可動部を作動させる。可動部２１ａは、熱スイッチ１６を断熱材２２の加圧から解放させ熱スイッチ１６を開放する。
【００２６】
ここで、本実施形態における超電導磁石装置１の比較例としての超電導磁石装置の構成および作用について説明する。
【００２７】
図３は、第１実施形態における超電導磁石装置１の比較例としての超電導磁石装置１００を示す断面図である。第１実施形態の超電導磁石装置１００と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】
図４は、図３の超電導磁石装置１００の異常時における超電導コイル１２および冷凍機１３の温度の変化を示すグラフである。温度Ｔ０は、超電導コイル１２の臨界温度以下の所定温度である。温度Ｔｃは、超電導コイル１２にクエンチが発生するクエンチ温度である。
【００２９】
比較例としての超電導磁石装置１００が第１実施形態における超電導磁石装置１と異なる点は、コールドヘッド１３ａと超電導コイル１２とが伝熱板１１５により熱的に接続される点である。
【００３０】
電源１７から冷凍機１３への給電が時間ｔ０で停止した場合、熱侵入によりコールドヘッド１３ａの温度が上昇する。時間ｔｃにおいて、コールドヘッド１３ａの温度は、クエンチ温度Ｔｃとなる。超電導コイル１２は、熱伝導が良好な伝熱板１１５により冷凍機１３と接続されているため、超電導コイル１２の温度は、コールドヘッド１３ａの温度とほぼ同様に上昇する。すなわち、超電導コイル１２は、所要時間（ｔｃ−ｔ０）でクエンチ温度Ｔｃに到達してしまう。
【００３１】
これに対し、第１実施形態における超電導磁石装置１は、冷凍機１３に異常が発生した場合であっても、クエンチ温度Ｔｃに到達するまでの時間を十分に確保することができる。以下、第１実施形態における超電導磁石装置１の作用について説明する。
【００３２】
図１に示す定常運転時において、冷凍機１３は、電源１７からの給電によりコールドヘッド１３ａを極低温にする。給電検知リレー２５は、電源１７より冷凍機１３に給電されていることを検知する。給電検知リレー２５は、制御ケーブル２６を介して加圧装置２１の可動部２１ａを作動させる。可動部２１ａは、断熱材２２を介して熱スイッチ１６を閉じる（伝熱路が形成される）。
【００３３】
熱スイッチ１６が閉じたことに伴い、冷凍機１３は、熱スイッチ１６および伝熱板１５を介して超電導コイル１２をコールドヘッド１３ａ（冷却ステージ）の温度程度に冷却する。冷却ステージの温度、すなわち超電導コイル１２の温度が超電導コイル１２の臨界温度以下となると、超電導コイル１２は、超電導状態を維持することができる。
【００３４】
図２に示すように、電源１７から冷凍機１３に対する給電が絶たれると、給電検知リレー２５は、電源１７より冷凍機１３に給電されていないことを検知する。給電検知リレー２５は、制御ケーブル２６を介して加圧装置２１の可動部２１ａを作動させる。可動部２１ａは、断熱材２２を介して熱スイッチ１６を開放する。すなわち、超電導コイル１２と冷凍機１３との間を断熱させる。熱スイッチ１６は、冷凍機側伝熱部１６ａおよびスイッチ部１６ｃとコイル側伝熱部１６ｂとの接続を切り離す。
【００３５】
図５は、第１実施形態の超電導磁石装置１の異常時における超電導コイル１２および冷凍機１３の温度の変化を示すグラフである。
【００３６】
電源１７からの給電が絶たれたため、コールドヘッド１３ａ（冷凍機１３）の温度は真空容器１１外部からの熱侵入によりに上昇する。しかし、熱スイッチ１６が開放されたことにより、熱スイッチ１６は、コールドヘッド１３ａと超電導コイル１２との間を断熱状態とすることができる。
【００３７】
図５に示すように、時間ｔ０において冷凍機１３に異常が発生した後、冷凍機１３の温度は急上昇し、時間ｔ１でクエンチ温度Ｔｃに達する。これに対し、超電導コイル１２は、冷凍機１３よりも緩やかに温度上昇し、時間ｔ２でクエンチ温度Ｔｃに達する。
【００３８】
これは、コールドヘッド１３ａと超電導コイル１２とを断熱状態とした結果、超電導コイル１２に影響を与える熱源がコールドヘッド１３ａ以外の微小な熱侵入、発熱による温度上昇のみとなったためである。この結果、超電導コイル１２の保冷時間を長くでき、超電導コイル１２にクエンチが発生するまでの時間を長くすることができる。
【００３９】
この超電導磁石装置１によれば、冷凍機１３の定常運転時においては冷凍機１３により超電導コイル１２を冷却し、異常時においては冷凍機１３と超電導コイル１２とを断熱状態とする。これにより、超電導磁石装置１は、冷凍機１３の温度上昇に伴う超電導コイル１２の温度上昇を防ぎ、超電導コイル１２におけるクエンチ発生までの保冷時間を確保することができる。
【００４０】
なお、異常時における超電導コイル１２の温度上昇を防ぐため、超電導磁石装置１は熱容量体をさらに備えてもよい。
【００４１】
図６は、第１実施形態における超電導磁石装置１の変形例を示す断面図である。
【００４２】
熱容量体３１は、伝熱板１５を介して超電導コイル１２の下部に設けられる。熱容量体３１は、熱スイッチ１６と接続されており、定常運転時には冷凍機１３により冷却される。熱容量体３１は、例えば所要の熱容量（比熱）を有する金属、磁性体、冷媒である。熱容量体３１の付加重量は、超電導コイル１２がクエンチ温度に到達するまでに必要な時間により設定される。
【００４３】
この超電導磁石装置３０は、熱スイッチ１６が開放され断熱状態となった場合、熱容量体３１により冷凍機１３から超電導コイル１２への熱侵入量を小さくし、超電導コイル１２の温度の上昇速度を小さくする。
【００４４】
また、予め設計、検証試験などにより冷凍機１３以外から超電導コイル１２への熱侵入量が見積もられている場合には、冷凍機１３の停止から超電導コイル１２がクエンチ温度に到達するまでの時間を熱容量体の付加重量に応じて設定することができる。すなわち、冷凍機１３の停止後、超電導コイル１２の通電、励磁状態を維持する時間を設計することができる。
【００４５】
例えば、この時間は、冷凍機１３の異常時に行われるメンテナンスの所要時間以上に設計されたり、予め見積もられた標準的な停電復旧時間以上に設計されたりする。これにより、超電導磁石装置１は、冷凍機１３の異常時においても、クエンチを発生させることなく超電導コイル１２の通電、励磁状態を所要時間維持することができる。
【００４６】
なお、熱スイッチ１６の開放を確実に行うため、超電導磁石装置１は熱スイッチ１６にバネをさらに備えてもよい。
【００４７】
図７は、第１実施形態の超電導磁石装置１の他の変形例であり、定常運転時における超電導磁石装置４０を示す断面図である。
【００４８】
図８は、第１実施形態の超電導磁石装置１の他の変形例であり、異常時における超電導磁石装置４０を示す断面図である。
【００４９】
冷凍機１３の定常運転時においては、熱スイッチ１６は、加圧装置２１の電気的な駆動力により接触圧力を受けて閉じられる。一方、異常時においては、熱スイッチ１６は、加圧装置２１の電気的な駆動力から開放されると同時に、バネ４１（弾性体）から与えられる熱スイッチ１６が開放する方向の復元力により機械的に開放される。
【００５０】
この超電導磁石装置４０は、停電時に加圧装置２１の電気的な駆動力が得られない状況においても、バネ４１の機械的な復元力により熱スイッチ１６を自動的に断熱状態とすることができる。この結果、超電導磁石装置１は、異常時における超電導コイル１２の温度上昇を抑制することができる。
【００５１】
［第２実施形態］
本発明に係る超電導磁石装置の第２実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００５２】
図９は、本発明に係る超電導磁石装置の第２実施形態を示す断面図である。
【００５３】
第２実施形態の超電導磁石装置５０が第１実施形態の超電導磁石装置１と異なる点は、冷凍機１３および超電導コイル１２にそれぞれ温度センサ５３、５４が設けられた点、および加圧装置２１を制御する制御装置５１が設けられた点である。第１実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５４】
冷凍機側温度センサ５３は、冷凍機１３のコールドヘッド１３ａの温度を測定する。コイル側温度センサ５４は、超電導コイル１２（伝熱板１５）の温度を測定する。冷凍機側温度センサ５３およびコイル側温度センサ５４は、測定結果を制御装置５１に供給する。
【００５５】
制御装置５１は、制御ケーブル５２を介して加圧装置２１と接続される。制御装置５１は、温度センサ５３、５４より供給された冷凍機１３および超電導コイル１２の温度に応じて、加圧装置２１を制御する。
【００５６】
第２実施形態における超電導磁石装置５０の作用について説明する。
【００５７】
図１０は、第２実施形態の超電導磁石装置５０の異常時における超電導コイル１２および冷凍機１３の温度の変化を示すグラフである。
【００５８】
停電などの異常発生により時間ｔ０において電源１７から冷凍機１３への給電が絶たれると、冷凍機１３の温度は真空容器１１外部からの熱侵入により上昇する。これに伴い、超電導コイル１２の温度は、コールドヘッド１３ａからの熱侵入により徐々に上昇する。
【００５９】
時間ｔ３において異常から復旧し、冷凍機１３に対する給電が開始された。冷凍機１３は運転を開始する。このとき、加圧装置２１は、熱スイッチ１６を開いた状態で維持する。制御装置５１は、超電導コイル１２および運転中の冷凍機１３の温度を計測し、コールドヘッド１３ａ（冷却ステージ）の温度が超電導コイル１２の温度より大きくなるまで監視する。
【００６０】
制御装置５１は、冷凍機１３の温度が超電導コイル１２の温度以下に冷却されたことを検知すると（時間ｔ４）、加圧装置２１の可動部２１ａが断熱材２２を介して熱スイッチ１６を閉じるように制御する（時間ｔ５）。すなわち、超電導磁石装置５０は、冷凍機１３が超電導コイル１２の温度以下になった後に、超電導コイル１２の冷却を開始する。
【００６１】
超電導コイル１２は、冷凍機１３と熱的に接続されて伝熱状態となる。超電導コイル１２は、冷凍機１３により徐々に冷却され、クエンチ温度Ｔｃ以下の温度を維持する。
【００６２】
第２実施形態における超電導磁石装置５０は、第１実施形態で奏する効果に加え、異常からの復旧後においても超電導コイル１２の温度上昇を最低限に抑えることができる。異常からの復旧が超電導コイル１２におけるクエンチの発生に間に合う場合には、超電導コイル１２の温度をクエンチ温度Ｔｃ以下に維持することが可能である。
【００６３】
また、冷凍機１３に何らかの異常があり、修理する必要がある場合、超電導コイル１２の熱容量に影響されずに早急に冷凍機１３の温度を室温に戻すことができ、修理時間の短縮にも効果がある。
【００６４】
［第３実施形態］
本発明に係る超電導磁石装置の第３実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００６５】
図１１は、本発明に係る超電導磁石装置の第３実施形態であり、定常運転時における超電導磁石装置６０を示す断面図である。
【００６６】
図１２は、本発明に係る超電導磁石装置の第３実施形態であり、異常時における超電導磁石装置６０を示す断面図である。
【００６７】
第１実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６８】
冷凍機６１は、外層シリンダ６１ａ（クライオスタット）および内層シリンダ６１ｂ（コールドヘッド）の二層構造を有する。内層シリンダ６１ｂは、外層シリンダ６１ａ内部において、バネ機構６２および加圧装置２１の駆動力により上下動する。
【００６９】
外層シリンダ６１ａ側面と内層シリンダ６１ｂ側面との間には、シール機構６１ｃが設けられる。真空容器１１の外層シリンダ６１ａおよび内層シリンダ６１ｂは、このシール機構６１ｃにより真空容器１１外の温度の影響を受けないようになっている。
【００７０】
また、外層シリンダ６１ａ上端部と内層シリンダ６１ｂ上端部との間には、バネ機構６２が設けられる。バネ機構６２は、内層シリンダ６１ｂ上端部を加圧する加圧装置２１の負荷に応じて伸縮する。一方のバネ機構６２はガイド棒６３に支持される。
【００７１】
外層シリンダ６１ａの外底は、伝熱板６５と熱的に接続される。伝熱板６５は、超電導コイル１２とも熱的に接続されることから、冷凍機６１の熱は伝熱板６５を通じて超電導コイル１２に伝えられる。
【００７２】
次に、第３実施形態における超電導磁石装置６０の作用について説明する。
【００７３】
定常運転時において、給電検知リレー２５は、電源１７より冷凍機６１に給電されていることを検知する。給電検知リレー２５は、制御ケーブル２６を介して加圧装置２１の可動部２１ａを作動させて内層シリンダ６１ｂに接触圧を付加する。内層シリンダ６１ｂは、下方へ移動し接触部６１ｄにおいて外層シリンダ６１ａと熱的に接触し、伝熱路が形成される。内層シリンダ６１ｂの熱は外層シリンダ６１ａ、伝熱板６５、超電導コイル１２へと順次伝わり、超電導コイル１２を冷却する。
【００７４】
異常時においては、給電検知リレー２５は、電源１７より冷凍機６１に給電されていないことを検知する。給電検知リレー２５は、制御ケーブル２６を介して加圧装置２１の可動部２１ａを動作させ、内層シリンダ６１ｂを押す力を解除させる。内層シリンダ６１ｂは、バネ機構６２の復元力により上方へ移動し、外層シリンダ６１ａと接触部６１ｄにおいて非接触となる。内層シリンダ６１ｂの熱は、外層シリンダ６１ａおよび伝熱板６５には伝わらないことから、超電導コイル１２と冷凍機６１とは断熱される。
【００７５】
冷凍機６１の内層シリンダ６１ｂは、冷凍機６１の異常時においては単独で温度上昇する。すなわち、超電導コイル１２は冷凍機６１との伝熱が絶たれるため、冷凍機６１の温度上昇による熱侵入の影響を受けることがなく、超電導コイル１２の保冷時間を確保することができる。
【００７６】
また、冷凍機６１自体の故障などの異常時においては、内層シリンダ６１ｂ一体で室温状態で引き抜き、定常な冷凍機のコールドヘッドと交換することができる。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００７８】
例えば、本発明に係る超電導磁石装置は、冷凍機が２段、あるいはそれ以上の複数段を有する超電導磁石装置においても有効である。複数段を有する場合、超電導コイルを冷却する段以外の熱シールド冷却用の冷却段においても、保冷時間延長の効果は同様に得られる。熱シールドの温度上昇が遅くなると、超電導コイルへの熱侵入量は低減されるため、結果的には超電導コイルの保冷時間の延長に対しても効果がある。
【００７９】
また、「異常状態（異常時）」は、電源からの給電停止状態のみならず、冷凍機の停止状態、冷凍機の異常温度状態を含む。これらの異常を検知する場合には超電導磁石装置に対して所要のセンサや、加圧装置とセンサまたは制御装置とを接続する制御ケーブルなどが設けられる。
【符号の説明】
【００８０】
１、３０、４０、５０、６０  超電導磁石装置
１１  断熱真空容器
１２  超電導コイル
１３、６１  冷凍機
１５、６５  伝熱板
１６  熱スイッチ
１７  電源
２１  熱スイッチ作動用加圧装置
２２  熱スイッチ作動用断熱材
２５  給電検知リレー
３１  熱容量体
４１  バネ
５１  制御装置
５３  冷凍機側温度センサ
５４  コイル側温度センサ
６１ａ  外層シリンダ
６１ｂ  内層シリンダ
６２  バネ機構
【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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【図１１】
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【図１２】
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