(57)【要約】【課題】  ４K以外の任意の温度下における交流損失を容易に測定することができる交流損失測定装置を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明に係る交流損失測定装置は、超電導体から構成される被検体の設置部材と、前記設置部材が固定される柱状の熱抵抗体と、前記被検体に印加される交流磁場を発生するコイルと、前記設置部材、前記熱抵抗体および前記コイルを格納する真空容器と、を備え、前記真空容器と、前記設置部材、前記熱抵抗体および前記コイルとを断熱する第１輻射シールドと、前記設置部材および前記熱抵抗体と、前記コイルとを断熱する第２輻射シールドと、前記第２輻射シールドの前記設置部材および前記熱抵抗体に面した側に配置された前記第２輻射シールドよりも放射率が高い材質で形成された内周部材と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図３
2017190989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導体から構成される被検体が設置される設置部材と、
前記設置部材が固定される柱状の熱抵抗体と、
前記被検体に印加される交流磁場を発生するコイルと、
前記設置部材、前記熱抵抗体および前記コイルを格納する真空容器と、
を備え、
前記真空容器と、前記設置部材、前記熱抵抗体および前記コイルとを断熱する第１輻射シールドと、
前記設置部材および前記熱抵抗体と、前記コイルとを断熱する第２輻射シールドと、
前記第２輻射シールドの前記設置部材および前記熱抵抗体に面した側に配置された前記第２輻射シールドよりも放射率が高い材質で形成された内周部材と、
を備えることを特徴とする交流損失測定装置。
【請求項２】
前記第２輻射シールドは絶縁体であって、
前記内周部材は黒色塗料である
ことを特徴とする請求項１に記載の交流損失測定装置。
【請求項３】
前記第２輻射シールドはアルミナなどの絶縁体で製作され、内周面にグラファイト等が貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の交流損失測定装置
【請求項４】
前記第２輻射シールドは直径の異なる複数の円筒部を連結して構成された部材であって、
前記複数の円筒部には、少なくとも、前記設置部材を覆う直径を有する第１円筒部と、前記第１円筒部よりも小さな直径を有し前記熱抵抗体を覆う直径を有する第２円筒部と、が含まれる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の交流損失測定装置。
【請求項５】
前記第２輻射シールドの内周面に前記内周部材として機能する放熱フィンが設置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の交流損失測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導体の交流損失測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導体は高磁界発生手段として種々の分野で実用されている。例えば磁気共鳴イメージング(MRI)装置等に実用される超電導コイルには、液体ヘリウムの蒸発温度である４Ｋの極低温で超電導状態を維持するNbTiやNb3Sn等の金属超電導体を使用した超電導線が主に使用される。一方、これらの金属超電導体よりも臨界温度の高いMgB2、酸化物超電導体（以下、高温超電導体と表記）を使用した超電導コイルは、液体ヘリウムを使用しない伝導冷却方式によって超電導状態を維持することが可能である。伝導冷却方式は、液体ヘリウムを使用する浸漬冷却方式に対して、希少資源であるヘリウムの使用量が極めて少なく、運転コストが低い利点がある。
【０００３】
超電導体、特に高温超電導体をMRI装置のように超電導コイルが交流磁場に曝される機器に適用するに当たっては、交流磁場による交流損失の評価が重要である。例えば、MRI装置向けの超電導コイルでは、撮像を行う際に例えば数十から数千ヘルツのパルス状の磁場が超電導コイルに作用し、交流損失が生じる。発熱によって超電導体が昇温し臨界温度を超えると、クエンチ（コイル全体が常電導転移し、磁場が消失すること）が起こる。クエンチが起こると超電導コイルの臨界温度以下への冷却と励磁をやり直す必要があり、その間は装置を使用できなくなることから、発熱量を冷凍機器の冷凍能力以下とし、クエンチを起こさない設計とするため、交流損失を評価する必要がある。特に、液体ヘリウムを使用しない伝導冷却方式では、浸漬冷却方式に対してコイルの除熱能力が低く、超電導コイルが発熱によって温度上昇しやすいため、交流損失を高精度に把握することが必須となる。
【０００４】
超電導体の交流損失に関する従来技術として、熱量的測定法（カロリメトリック法）がある。一例としては交流磁場印加時における被検体の温度上昇を測定する方法があり、冷媒の蒸発量を測定する方法に比べ、測定精度が高く熱的調整時間が短いという利点がある（例えば、特開平7-27725号）。この文献の例では、被検体は熱抵抗を介して冷媒と接触している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平7-27725
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開平7-27725の方法では、被検体は液体ヘリウムによって冷却されるため、
被検体の温度は4Kに固定される。したがって、高温超電導体を使用した超電導機器について、４K以外の任意の温度下における交流損失を測定することが難しいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するため、本発明に係る交流損失測定装置は、超電導体から構成される被検体の設置部材と、前記設置部材が固定される柱状の熱抵抗体と、前記被検体に印加される交流磁場を発生するコイルと、前記設置部材、前記熱抵抗体および前記コイルを格納する真空容器と、を備え前記真空容器と、前記設置部材、前記熱抵抗体および前記コイルとを断熱する第１輻射シールドと、前記設置部材および前記熱抵抗体と、前記コイルとを断熱する第２輻射シールドと、前記第２輻射シールドの前記設置部材および前記熱抵抗体に面した側に配置された前記第２輻射シールドよりも放射率が高い材質で形成された内周部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高温超電導体を使用した超電導機器について、４K以外の任意の温度下における交流損失を容易に測定することができる交流損失測定装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】比較例の交流損失測定装置の全体概略図である。
【図２】比較例の交流損失測定装置に第２輻射シールドを設置した装置の全体概略図である。
【図３】本発明の実施例１に係る交流損失測定装置の全体概略図である。
【図４】本発明の実施例１に係る交流損失測定装置の変形例の全体概略図である。
【図５】本発明の実施例２に係る交流損失測定装置の全体概略図である。
【図６】本発明の実施例３に係る第２輻射シールドの断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【００１１】
まず本発明を説明するにあたって、比較例として熱量的測定法（カロリメトリック法）を用いた交流損失測定装置１００（以下、本装置１００と呼ぶ）の構造を図１に示す。本装置１００は、超電導体からなる被検体１と、被検体１を収容する真空容器２と、真空容器２から被検体１への輻射熱を遮蔽するための第１輻射シールド３と、被検体１に交流磁場を印加するための磁場印加コイル４と、被検体１を所望の温度に保持するための冷却手段５と冷却手段６によって構成される。
【００１２】
交流損失の計測時には磁場印加コイル４に交流電流を通電し、被検体１に交流磁場を作用させる。被検体１に接続された熱抵抗体１７には、交流損失によって温度差が生じるため、熱抵抗体１７に配置された少なくとも２つの温度計測手段１８a、１８ｂを用いて熱抵抗体１７の温度を計測することで、交流損失を計測出来る。
【００１３】
磁場印加時には、磁場印加コイル４にはジュール発熱によって温度上昇が生じる。磁場印加コイル４の温度が上昇すると、磁場印加コイル４から被検体１への輻射による入熱が増加する。したがって、交流損失だけでなく輻射入熱の増加によっても熱流束が増加するため、観測された熱流束から交流損失を計測するには、交流損失と輻射入熱の増加の切り分けが必要となる。このため、磁場印加コイル４の温度上昇に起因する輻射熱の増加分を別途検討する必要がある。
【００１４】
また、磁場印加コイル４から被検体１への輻射熱は、被検体１の形状や表面の放射率によって異なるため、被検体１を交換する度に校正を行う必要がある。被検体１の交流損失を短時間で計測するためには、輻射熱の校正が不要であることが望ましい。
【００１５】
輻射熱の校正を不要とするには、図２に示すように磁場印加コイル４と被検体１の間に第２輻射シールド１９を設置し、磁場印加コイル４から被検体１への輻射入熱の増加を低減すればよい。輻射入熱を低減するための手段としては、一般に放射体と吸収体の間に両者の中間温度の輻射シールドを設置し、輻射熱を遮蔽する方法が知られている。被検体１の外側に第２輻射シールド１９を設置し、第２輻射シールド１９は冷却手段６に接続される場合、第１輻射シールド３と磁場印加コイル４からの輻射熱は第２輻射シールド１９に入り、冷却手段６によって冷却される。第２輻射シールド１９を熱伝導率の高い物質で構成する、または第２輻射シールド１９を熱伝導率の高い銅などの導体に接続することで、輻射熱の増加による第２輻射シールド１９の温度上昇を無視できるほど小さくすることが出来る。したがって、磁場印加有無に依らず第２輻射シールド１９の温度は一定に保たれ、被検体１への輻射入熱は一定となるため、磁場印加条件毎の校正は不要となる。
【００１６】
しかしながら、第２輻射シールド１９を設置した場合、第２輻射シールド１９の表面積が小さく、第２輻射シールド１９への輻射熱は小さいため、第２輻射シールド１９を設置しない場合と比較して冷却時間が長くなるという課題が考えられる。このような課題を解決するにあたっては、磁場印加時の輻射熱の増加が抑制される構造を備えることが望ましく、さらには磁場印加条件毎の校正が不要であって初期冷却時間が短いことが望ましい。
【実施例１】
【００１７】
図３に、本発明の第１の実施形態に係る超電導体の交流損失測定装置１０１（以下、本装置１０１と呼ぶ）の全体概略図を示す。本装置１０１は、被検体１を収容する真空容器２と、交流磁場を印加するための磁場印加コイル４と、真空容器２からの輻射熱を遮蔽するための第１輻射シールド３と、第１輻射シールド３、磁場印加コイル４から被検体１への輻射熱を遮蔽するための第２輻射シールド１９と、被検体１を所望の温度に保持するための冷却手段５および冷却手段６によって構成される。なお、図１は、被検体１が設置され、本装置１０１による交流損失測定が実施可能な状態にある場合を示す。
【００１８】
被検体１の材料は例えばNbTiやNb3Sn等の金属超電導体、あるいは、MgB2や酸化物超電導体等の高温超電導体である。被検体１は、これらの材料からなる超電導線材がコイルボビン７に巻線された形成された超電導コイルである。コイルボビン７は、交流磁場印加時に渦電流損失が生じるのを回避するため、ガラス繊維強化プラスチック等の絶縁体からなることが望ましい。なお、コイルボビン７の形状は円形状に限らず、例えばレーストラック形状や鞍型形状や設置台であってよく、被検体１を安定的に設置できる設置部材としてのはたらきを有していればよい。そのため、被検体１は超電導ケーブルやバルク超電導体でもよい。
【００１９】
被検体１は図３に示されるように、コイルボビン７に固定された状態で、熱抵抗体１７の上端面に設置される。なお熱抵抗体１７は冷却板１４の表面に設けられた部材であって、
中空または中実の柱状の形状を有している。また、熱抵抗体１７は鉛直方向において直径が一様であることが、熱の分布や熱伝導の速度を均質化する上で望ましい。また、熱抵抗体１７は、後述するように鉛直方向において異なる二点間の温度差が検知されるため、熱伝導率がある程度低いことが望ましく、例えば繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチックによって形成される。
【００２０】
熱抵抗体１７が設置される冷却板１４は低温下で熱伝導率が高い銅で構成されている。また、被検体１は熱抵抗体１７およびコイルボビン７を介して冷却板１４に接続され、熱の移動経路が形成されている。冷却板１４は熱伝導率が高い銅を使った可とう端子１５によって冷却手段６に接続される。冷却板１４は、荷重支持体１６によって設置台１１から支持される。荷重支持体１６は設置台１１から侵入する伝熱量が小さくなるような部材であることが望ましい。そのような部材は、例えば、低温における熱伝導率の低いガラス繊維強化プラスチック等で製作されることが望ましい。
【００２１】
本装置１０１を用いた測定は、磁場印加コイル４が被検体１に対して交流磁場を印加し、この際に熱抵抗体１７の温度を測定することで実施する。熱抵抗体１７の温度測定は、熱抵抗体１７に配置された少なくとも２つの温度計測手段１８aおよび１８ｂを用いて実施される。温度計測手段１８aは熱抵抗体１７の表面であって、被検体１に近い位置に配置され、温度計測手段１８bは熱抵抗体１７の表面であって、冷却板１４に近い位置に配置される。交流磁場により被検体１に生じる交流損失は、コイルボビン７と熱抵抗体１７と冷却板１４を通過し、冷却手段６に伝わる。熱抵抗体１７を通過する熱流束の分布が軸方向に直交する断面において一様な場合、熱抵抗体１７を通過する熱流束Qは、熱抵抗体１７の断面積をA[m2]、熱伝導率をλ[W/m・K]、高温側に配置された温度計測手段１８ａと低温側に配置された温度計測手段１８ｂとの距離をL[m]、温度計測手段１８ａの温度をTH[K]、温度計測手段１８ｂの温度TL[K]とすると、フーリエの法則より以下の式（数１）で表される。
【００２２】
【数１】
2017190989.tif 000003
【００２３】
一般にλは温度によって変化するが、THとTLの差が小さい場合、λは温度計側手段１８aと温度計測手段１８ｂとの間で一定とみなすことができ、下記（数２）のように変形される。
【００２４】
【数２】
2017190989.tif 000004
【００２５】
ここで、ΔTは高温側の温度計測手段１８ａと低温側の温度計測手段１８ｂの温度差であり、下記の式（数３）で定義される。
【００２６】
【数３】
2017190989.tif 000005
【００２７】
被検体１の交流損失は、数１あるいは数２を用いて評価される。第２輻射シールド１９から被検体１に対する輻射損失や、温度計測手段１８aや温度計測手段１８ｂの計測線からの伝熱損失が、被検体１の交流損失に対して無視できない大きさである時は、それらの損失をQから差し引くことで、被検体１の交流損失が求められる。
【００２８】
以降では、更に本装置１０１の構成について詳細に説明する。
【００２９】
磁場印加コイル４は、コイルボビン９に銅等からなる導線が巻線された構成である。コイルボビン９は、交流磁場印可時に生じる渦電流により磁場が遮蔽されるのを防ぐことが求められる。そのため、電気抵抗率が大きいガラス繊維強化プラスチックやベークライトから作られることが望ましい。磁場印加コイル４は、荷重支持体１０によって設置台１１から支持される。設置台１１は荷重支持体８、荷重支持体１２によって真空容器２から支持される。第１輻射シールド３および設置台１１は銅からなる可とう端子１３および可とう端子２１によって冷却手段５に接続される。銅は低温における熱伝導率が高いという特徴を有し、伝熱経路を構成する部材として適当である。磁場印加コイル４の導線は電流リード線を介して真空容器２の外にある交流電源に配線される。コイルボビン９から第２輻射シールド１９への輻射熱を抑制するため、磁場印加コイル４及びコイルボビン９は冷却されることが好ましい。さらに、測定時の電流印加に伴いジュール発熱が生じるため、銅の伝熱板が巻線部に取り付けられ、同じく銅から形成された可とう端子によって伝熱板と冷却手段５とが接続されることが望ましい。なお、銅に代わって低温下において熱伝導率の高さを有し、ある程度の可とう性を持つ部材であってもよい。
【００３０】
真空容器２の内部は、断熱のために真空状態に保たれる。第１輻射シールド３は荷重支持体８によって真空容器２から支持される。また第１輻射シールド３は、真空容器２の輻射熱を低減するため、放射率の小さいアルミ等から構成される。荷重支持体８は真空容器２から第１輻射シールド３へ向かう伝熱量を小さくするため、低温における熱伝導率の低いガラス強化繊維プラスチック等から構成される。
【００３１】
第２輻射シールド１９は円筒部、天板部、フランジ部から構成される。円筒部、天板部、フランジ部は、温度差が小さくなるように熱伝導率の高い材質で製作されることが望ましい。また、渦電流によって磁場が遮蔽されるのを避けるため、絶縁体で製作されることが望ましい。このような条件を満たす材質の例として、純度９９．５％以上のアルミナが挙げられる。
【００３２】
第２輻射シールド１９の天板部、フランジ部と円筒部は互いに樹脂等によって接着される。あるいは、円筒部はメネジを設け、天板部およびフランジ部は錐穴を設け、ネジ止めによって固定してもよい。ボルトで固定する際は、ボルトと被締付け物である天板部およびフランジ部の間の熱収縮差に留意すべきである。熱収縮差によって応力が生じ天板部、フランジ部が破損するのを避けるために、ボルトの材質は被締付け物と同じにすることが望ましい。また、天板部、フランジ部の締付け箇所には、熱接触を良くするため、カーボンペーストや銀ペーストを挿入することが望ましい。なお、円筒部、天板部、フランジ部は分割構造とせず、一体物として製作してもよい。
【００３３】
第２輻射シールド１９のフランジ部は、可とう端子２０を介して伝熱板に固定されることが望ましい。その際、可とう端子２０とフランジ部とを連結するボルトと、可とう端子２０と冷却板１４とを連結するボルトを別にしてもよい。そうすることで、フランジ部と冷却板１４が独立に可動するため、冷却時の熱収縮差によって応力が発生し、フランジに変形や割れが生じる可能性が抑制される。
【００３４】
または、フランジ部と可とう端子２０とはボルト-ナット締結として、熱接触を確保するようにしてもよい。この場合、ボルトと被締付け物であるフランジ部との熱収縮差によって応力が発生することがある。この応力によってフランジ部に変形や割れが生じるのを避けるため、ボルトの材質は被締付け物と同じ材料で製作されることが望ましい。また、フランジ部と可とう端子２０との間に、低温下で熱伝導が大きくかつ柔らかいインジウム等の薄膜を挟んでもよい。これにより、フランジ部と可とう端子２０の接触熱抵抗を低減でき、コイルボビン９から第２輻射シールド１９に対する輻射熱を効率的に除熱することができる。
【００３５】
また、第２輻射シールド１９の内周面に内周部材２２が配置される。なお、ここでいう内周面とは、第２輻射シールド１９のコイルボビン７や被検体１、熱抵抗体１７に面した側の表面を指す。
【００３６】
内周部材２２は、第２輻射シールド１９よりも放射率の大きい材質で構成された部材である。ここで、放射率とは物質の固体面に対して定義される量であり、黒体面からの熱放射の大きさを１として熱放射の大きさの相対的な大きさを示す。物質が熱平衡にあり、かつ熱伝導、対流によるエネルギー輸送がない場合、吸収された放射エネルギーは再び放射エネルギーとして放出されているので、放射率は吸収率と等しい。放射率は、物質の違いはもちろん表面の温度や面粗さ、酸化などの表面性状によって異なった値をとる。このような内周部材２２を配置することによって、内周部材２２を設置しない場合と比較して、被検体１から第２輻射シールド１９に対する放熱が促進される。これは次のような理由による。
【００３７】
ある吸熱体を想定したときに、放射率の大小と輻射熱の大小は相関する。例えば輻射シールドは外部から内部へ向かう輻射熱を遮蔽する部材であるため、放射率が小さい部材であることが望ましい。しかし、輻射シールドを構成する部材は放射率が小さいために、シールドに覆われた内部空間から外部へ向かう放熱についても遮蔽してしまう。そこで、本実施例のように、第２輻射シールド１９の内周面に内周部材２２を配置することで、被検体１から第２輻射シールド１９への放熱が促進され、かつ外部から内部へ向かう輻射熱は第２輻射シールド１９によって遮蔽される。その結果、被検体１は比較例よりも高速に冷却され、短時間で定常状態に到達させることが可能となる。
【００３８】
また、第１輻射シールド３と磁場印加コイル４からの輻射熱は第２輻射シールド１９に入り、冷却手段６によって冷却されるように構成されている。また、第２輻射シールド１９は熱伝導率の高い物質で構成され、または熱伝導率の高い銅などの導体に接続されている。結果、磁場印加コイル４の通電によって磁場印加コイル４の温度が上昇し、磁場印加コイル４から放射される輻射熱が増加するような場合であっても、第２輻射シールド１９の温度上昇は極めて小さく、第２輻射シールド１９から被検体１への輻射熱はほぼ一定であるため、計測温度は磁場印加コイルの温度上昇に依らず、磁場印加条件毎の校正が不要となる。
【００３９】
なお、内周部材２２の材質としては、黒色塗料、あるいは、放射率の大きいグラファイトなどが挙げられる。また、内周部材２２は、第２輻射シールド１９の内周面の全面を覆っている必要はなく、一部を覆うように構成しても構わない。例えば、被検体１の近傍、具体的には第２輻射シールド１９の天板部の内側のみ内周部材２２が配置される、あるいは円筒部の内側のみ内周部材２２が配置されてもよい。
【００４０】
また内周部材２２が黒色塗料によって構成される場合、例えば図２に示す比較例のような装置体系であれば、第２輻射シールド１９の内面を黒色に塗装することによって、本実施例と同様の効果を奏する装置を容易に実現できる。
【００４１】
また、内周部材２２としてグラファイトを層状に成型した部材が利用される場合は、その部材の下端をフランジ状に加工し、第２輻射シールド１９のフランジ部と冷却板１４との間に、当該形成されたフランジ状の部分を配置することもできる。このような配置構造とすることで、内周部材２２の除熱効率を向上することもできる。これは被検体１の除熱効率が、第２輻射シールド１９の除熱よりも重要な場合において有用である。
【００４２】
また、図４に示されるように、第２輻射シールド１９と内周部材２２との間に熱伝導性が高い部材からなる高熱伝導層２４を設けてもよい。この場合、高熱伝導層２４は内周部材２２の外側表面に存在する微小な凹凸と、第２輻射シールド１９の内側表面の内側に存在する微小な凹凸の両方に対して入り込み適合するような性質を有することが望ましい。そのような性質を有することで、高熱伝導層２４は、内周部材２２と第２輻射シールド１９との間に生じる空隙を少なくし、内周部材２２から第２輻射シールド１９に向かう輻射熱を効率的に伝搬させる。このような部材の候補としては、高熱伝導接着剤や、シート状のインジウムが挙げられる。また高熱伝導層２４の端部を、第２輻射シールド１９のフランジ部と冷却板１４との間まで連続するように形成することで、更に除熱の速度を向上することもできる。
【００４３】
なお、上述の例では一つの定常温度を設け、その温度を起点として磁場を印加し、温度上昇を計測する例を説明した。ここで、次のような装置体系を取ることで、本装置１０１を用いて任意の定常温度下での測定が可能となり、さらに利便性を向上することができる。この場合、磁場印加コイル４と第１輻射シールド３とをまとめて第１冷却対象部、第２輻射シールド１９と被検体１とを第２冷却対象部とし、第１、第２冷却対象部をそれぞれ異なる目標温度を有する冷却手段に接続する。例えば図３に示す例であれば、第１冷却対象部は冷却手段５、第２冷却対象部は冷却手段６によって冷却されるよう接続される。
【００４４】
異なる目標温度を有する冷却手段とは、例えば、冷却手段５および冷却手段６は、それぞれ２段式GM冷凍機の１段冷却ステージ、２段冷却ステージとしてもよい。設定温度が異なる２台の一段冷凍機を利用してもよく、いずれにしても目標温度について冷却手段６が冷却手段５よりも低ければよい。図３の例は、設定温度が高温の冷却手段５は第１冷却対象部に接続され、低温の冷却手段６は第２冷却対象部に接続されている。なお、冷却手段６に電気抵抗率の大きい例えばマンガニンやニクロムからなるヒータ線を設けることもできる。ヒータ線を設けた場合、その出力を変化させることで、冷却手段６の温度を任意に調整できる。
【００４５】
初期冷却過程においては、熱抵抗体１７に比べて熱抵抗が小さい第２輻射シールド１９が熱抵抗体１７、被検体１よりも先に低温になる。熱抵抗体１７、被検体１は第２輻射シールド１９に対する輻射によって冷却される。ここで、第２輻射シールド１９の内周面に内周部材２２が設けられるため、熱抵抗体１７、被検体１から第２輻射シールド１９に対する輻射熱が増大し、放熱が促進されるため、初期冷却時間が短くなる。
【００４６】
輻射熱は放射体の温度の４乗に比例することより、被検体１の温度が下がるにつれて輻射熱は急激に小さくなる。したがって熱抵抗体１７および被検体１が低温のときは、室温のときに比べ被検体１から第２輻射シールド１９に対する輻射熱は十分小さい。すなわち、熱抵抗体１７および被検体１が低温のときは、被検体１からの放熱は熱抵抗体１７からの伝導が支配的となるため、交流損失測定時のおける輻射損失は無視できるほど小さく、交流損失の計測への影響は小さく、精度のよい計測が可能となる。
【００４７】
以上のように、第２輻射シールド１９を設け、被検体１と同温度の維持されるように冷却手段６と接続することで、被検体１の温度を適切に管理することができる。さらに第２輻射シールド１９の内周面に配置された内周部材２２が、被検体１から第２輻射シールド１９に対する放熱を促進するため、初期冷却時間がさらに短くなり任意の測定温度への移行が速やかに実行される。
【実施例２】
【００４８】
図５は本発明の第２の実施形態に係る交流損失測定装置１０２（以下、本装置１０２と呼ぶ）を示す。第１の実施形態と共通の部分は説明を省略し、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４９】
本実施形態の交流損失測定装置１０２は、第２輻射シールド１９が、鉛直方向における異なる位置において、水平方向の差渡しが異なるように形成された点が第１の実施形態と異なる。図５に示す例は、第２輻射シールド１９が直径の異なる複数の円筒部で構成された例を示す。この例では、鉛直方向において設置部材であるコイルボビン７と同位置に配置される円筒部（第１円筒部）が、被検体１およびコイルボビン７を覆うように外側に近接して配置される。また鉛直方向において、熱抵抗体１７と同位置に配置される円筒部（第２円筒部）は、熱抵抗体１７を覆うように外側に近接して配置される。
【００５０】
またそれぞれの円筒部の直径は、内側にある被覆対象に応じて設計されているため、それぞれ異なる大きさとなっている。このようにすることで、放射体と吸収体の距離を近づけ、放射体から放射された熱が再び放射面に到達することなく、吸収体に吸収されやすくなる。したがって、被検体１の外側を覆う円筒部が被検体１に近接し、熱抵抗体１７を覆う円筒部が熱抵抗体１７に近接する配置をとることで、それぞれの内周部材２２も被検体１および熱抵抗体１７のより近傍に設置され、第２輻射シールド１９への放熱が促進されるため、初期冷却時間がさらに短くなる。
【実施例３】
【００５１】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る第２輻射シールド１９の断面図を示す。図６のように、第２輻射シールド１９の内周面に内周部材２２として機能する放熱フィン２３が設置されている。放熱フィン２３の形状は矩形としても三角形としても良い。また放熱フィン２３は、それ自身が放射率の高い材質（例えばグラファイト）で形成されてもよいし、あるいは表面を黒色塗料で覆われた部材であってもよい。第２輻射シールド１９以外の構成は図３と同じである。吸収体の表面積が大きいほど輻射熱は大きいことから、放熱フィン２３を設置することで、第２輻射シールド１９への放熱が促進されるため、初期冷却時間が短くなる。
【００５２】
以上、本発明について複数の実施例を挙げて説明した。ただし本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない限りにおいて、各種の変更を加えることができる。また例えば第２輻射シールド１９の形状は円筒型でなくとも断面が矩形の筒状の部材であってもよい。また、内周部材２２は、被検体１や熱抵抗体１７と接触しない程度に表面に凹凸を形成し表面積を増大させる等をしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  被検体
２  真空容器
３  第１輻射シールド
４  磁場印加コイル
５  冷却手段（高温）
６  冷却手段（低温）
７、９  コイルボビン
８、１０、１２、１６  荷重支持体
１１  設置台
１３、１５、２０、２１  可とう端子
１４  冷却板
１７  熱抵抗体
１８a、１８b  温度計測手段
１９  第２輻射シールド
２２  内周部材
２３  放熱フィン
２４  高熱伝導層
１００、１０１、１０２  交流損失測定装置
【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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