(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導主コイルと、この超電導主コイルの発生する磁場分布を均一化するための複数個の超電導シムコイルと、前記超電導主コイル及び前記複数個の超電導シムコイルのそれぞれに備えられた熱式永久電流動作スイッチとをクライオスタット内に備えるとともに、前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線を加熱するヒータ用電源を前記クライオスタット外に備えた超電導磁石装置において、
前記クライオスタット内に、前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線のうちから所要のものを選択する操作がクライオスタット外部から行える１個のロータリースイッチを備え、
前記クライオスタット内において前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線の一端側が接続された共通の通電用リード線の端部にコネクタが接続されており、
前記ロータリースイッチが、周方向に配列され、前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線の他端側が接続された固定接点端子と、これらの固定接点端子に選択的に接触させる１個の接続用接触子と、前記接続用接触子を保持するとともに、回転可能な通電用回転端子と、先端部に、前記ヒータ用電源に接続される２本の通電用リード線のうちの一方の通電用リード線が接続された第１の通電用電極、及び前記ヒータ用電源に接続される他方の通電用リード線が接続された第２の通電用電極を有し、前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線への通電に際し、前記クライオスタットの開口部からクライオスタット内にその先端側が挿入されて、前記コネクタに前記第１の通電用電極を接触させるとともに、前記通電用回転端子に前記第２の通電用電極を接触させ、かつ該通電用回転端子を回転させて、前記配列された固定接点端子に前記接続用接触子を選択的に接触させる操作用着脱棒とを備えた構成であることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項２】
超電導主コイルと、この超電導主コイルの発生する磁場分布を均一化するための１又は２以上の超電導シムコイルと、これらコイル用の熱式永久電流動作スイッチとをクライオスタット内に設けると共に、前記コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線を加熱するヒータ用電源を前記クライオスタット外に設けてなる超電導磁石装置において、
前記コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線のそれぞれにダイオードを直列に接続すると共に、 これらダイオードを接続した永久電流スイッチのそれぞれ２つをダイオードの極性が互いに逆になるように並列に接続した１対の熱式永久電流動作スイッチ組を３組以上設けており、永久電流動作スイッチ組を３組以上直列に接続すると共に、これら直列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組の両端およびこれら各熱式永久電流動作スイッチ組の間から前記ヒータ用電源と接続する通電用リード線を設け、さらに、前記直列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組の内のいずれか連続した２組又は／及び３組以上の熱式永久電流動作スイッチ組の１つ又は２つ以上に、新たに、熱式永久電流動作スイッチ組を並列に接続していることを特徴とする超電導磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導主コイルとこの超電導主コイルの発生する磁場を補正するための超電導シムコイルと、これらコイル用の熱式永久電流動作スイッチとを備えた超電導磁石装置に関するものであり、特に、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）あるいはＮＭＲ（核磁気共鳴）装置の励磁手段に用いて最適な超電導磁石装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＭＲＩあるいはＮＭＲ装置の励磁手段に用いる超電導磁石装置は、磁場中心に配置される被測定試料の空間領域の磁場均一性が１０-6〜１０-9と極めて高いことが要求されている。したがって、磁場の高均一化を実現するために、超電導磁石装置の設計では超電導主コイルの形状や電流や電流密度に工夫が施されている。しかし、実際に超電導磁石装置を製作する場合には、超電導主コイルの製作精度や超電導磁石装置近傍に配置された強磁性体により、所定の空間の磁場分布が乱され、所望の均一度が得られない。
【０００３】
このため、超電導主コイルが発生する主磁場の誤差磁場成分を補正する方法として、超電導シムコイルが用いられている。この超電導シムコイルは超電導主コイルが発生する軸方向（Ｚ方向）磁場のＸ，Ｙ，Ｚ方向の微分係数の磁場を補償するコイルである。そして、複数個の超電導シムコイルに流す電流を独立に制御することにより、超電導主コイルが発生するＺ方向磁場の微分係数の磁場をほぼゼロにしての極めて均一な磁場を得るものである。
【０００４】
一例として、超電導シムコイルは、超電導主コイルによるＺ方向磁場の１次磁場成分ｚ，ｘ，ｙ，２次磁場成分ｚ２，ｚｘ，ｚｙ，ｘｙ，ｘ２−ｙ２を補償するために、超電導線を巻回した合計８個の超電導シムコイルがクライオスタット内（超低温領域）に配設されている。そして、これら超電導主コイルおよび超電導シムコイルの永久電流動作を実現するために、熱式永久電流動作スイッチがクライオスタット内に設けられている。
【０００５】
この従来の超電導磁石装置には、寒剤（通常、液体ヘリウム）が満たされたクライオスタット内に超電導主コイルが設けられ、この超電導主コイルの周りに超電導シムコイルが設けられている。これら超電導主コイルおよび超電導シムコイルは、それぞれ熱式永久電流動作スイッチを備えている。さらに、クライオスタットには、超電導主コイルおよび超電導シムコイルの励磁用リード線の開口部と熱式永久電流動作スイッチのヒータ線を加熱するための通電用リード線の開口部が設けられている。そして、超電導シムコイルに備えられた熱式永久電流動作スイッチを作動させて超電導シムコイルの励磁電流を調整することにより、磁場中心に配置される被測定試料の空間領域の磁場の均一性が図られている。
【０００６】
従来の超電導磁石装置の電気的回路を、図７により説明する。超電導主コイル１はクライオスタット１３の外部に設けられた励磁用電源１１ａと励磁用リード線１０ａにより接続されている。そして、超電導主コイル用の熱式永久電流動作スイッチ３が超電導主コイル１と並列に励磁用リード線１０ａと接続されている。一方、超電導シムコイル２ａ、２ｂ、・・・はクライオスタット１３の外部に設けられた励磁用電源１１ｂと励磁用リード線１０ｂにより接続されている。そして、これら超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチ４ａ、４ｂ、・・・がそれぞれ超電導シムコイル２ａ、２ｂ、・・・と並列に励磁用リード線１０ｂと接続されると共に、それぞれの超電導シムコイル２ａ、２ｂ、・・・とそれぞれの超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチ４ａ、４ｂ、・・・とがそれぞれ閉ループを構成するように接続されている。
【０００７】
そして、超電導主コイル用の熱式永久電流動作スイッチ３および超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチ４ａ、４ｂ、・・・には、それぞれ、ヒータ線８、９ａ、９ｂ、・・・が備えられている。これら熱式永久電流動作スイッチ３、４ａ、４ｂ、・・・のオン、オフ動作はこれら熱式永久電流動作スイッチのヒータ線８、９ａ、９ｂ、・・・へのヒータ電流の遮断、通電の操作により行う。熱式永久電流動作スイッチのオン状態（超電導状態）はヒータ電流が遮断された状態であり、超電導コイルとこのコイルに設けられた熱式永久電流動作スイッチにより構成される閉ループを永久電流が流れている状態となる。一方、熱式永久電流動作スイッチのオフ状態（常電導状態）はヒータ電流が通電された状態であり、熱式永久電流動作スイッチの超電導線２１は加熱され電気抵抗を生じ、前記閉ループに永久電流が流れなくなる。
【０００８】
超電導主コイルが発生する主磁場の誤差磁場成分を補正するために、制御対象の超電導シムコイルの熱式永久電流動作スイッチをオフ状態（常電導状態）にして超電導シムコイルに所定の励磁電流を流し、次に、オン状態（超電導状態）にして、この超電導シムコイルとこのコイルに設けられた熱式永久電流動作スイッチにより構成される閉ループに所定の永久電流を流すものである。このようにして、超電導シムコイルを励磁する永久電流値を制御して、超電導シムコイルにより、超電導主コイルの発生する磁場分布を均一化するものである。
【０００９】
熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路は、図８に示すように、ヒータ線８、９ａ、９ｂ、・・・は外部に設けられたヒータ用電源から通電用リード線６と接続されている。従来の超電導シムコイルが８個用いられる場合、Ａの通電用リード線６がヒータ電源１２から超電導主コイルおよび超電導シムコイルのヒータ線８、９ａ、９ｂ、・・・へヒータ電流を供給する共有する通電用リード線となる。そして、他の通電用リード線６は超電導主コイル用の熱式永久電流動作スイッチ用に１本（Ｂの通電用リード線６）、超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチ用に８本（Ｃ〜Ｊの通電用リード線６）の合計１０本となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一方、ＭＲＩあるいはＮＭＲ装置においては、クライオスタットからの寒剤の蒸発量をできるだけ低く抑えることが要求されている。特に、寒剤に高価な液体ヘリウムが使用されている場合が多く、この要求が高いものとなっている。しかしながら、上述の方法では、室温領域とクライオスタット内（極低温領域）とを繋ぐ、すなわち、クライオスタットを貫通する多数の通電用リード線が存在するため、通電用リード線を通すためのクライオスタットの開口部を大きくする必要がある。このため、これら通電用リード線による直接的な熱伝導や大きな開口部からの熱侵入により、ある程度の寒剤の蒸発量はさけることができない問題がある。
【００１１】
本発明は、前述した問題を解決するものであり、その目的は超電導主コイル及び超電導シムコイルの各熱式永久電流動作スイッチを動作させるために必要なクライオスタットを貫通する通電用リード線の数を減少させ、これにより寒剤の蒸発量を低くすることが可能な超電導磁石装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項１の発明は、超電導主コイルと、この超電導主コイルの発生する磁場分布を均一化するための複数個の超電導シムコイルと、前記超電導主コイル及び前記複数個の超電導シムコイルのそれぞれに備えられた熱式永久電流動作スイッチとをクライオスタット内に備えるとともに、前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線を加熱するヒータ用電源を前記クライオスタット外に備えた超電導磁石装置において、前記クライオスタット内に、前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線のうちから所要のものを選択する操作がクライオスタット外部から行える１個のロータリースイッチを備え、前記クライオスタット内において前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線の一端側が接続された共通の通電用リード線の端部にコネクタが接続されており、前記ロータリースイッチが、周方向に配列され、前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線の他端側が接続された固定接点端子と、これらの固定接点端子に選択的に接触させる１個の接続用接触子と、前記接続用接触子を保持するとともに、回転可能な通電用回転端子と、先端部に、前記ヒータ用電源に接続される２本の通電用リード線のうちの一方の通電用リード線が接続された第１の通電用電極、及び前記ヒータ用電源に接続される他方の通電用リード線が接続された第２の通電用電極を有し、前記熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線への通電に際し、前記クライオスタットの開口部からクライオスタット内にその先端側が挿入されて、前記コネクタに前記第１の通電用電極を接触させるとともに、前記通電用回転端子に前記第２の通電用電極を接触させ、かつ該通電用回転端子を回転させて、前記配列された固定接点端子に前記接続用接触子を選択的に接触させる操作用着脱棒とを備えた構成であることを特徴とするものである。前記ロータリースイッチを前記クライオスタット内に設けることにより、クライオスタット内とクライオスタット外のヒータ用電源とを繋ぐ通電用リード線を２本にすることができる。この結果、通電用リード線用の開口部を小さくできるので、寒剤の蒸発量を低減できる。
【００１３】
このとき、ロータリースイッチをクライオスタット外部から操作する操作用着脱棒を備えることにより、前記熱式永久電流動作スイッチのオン状態（超電導状態）ではロータリースイッチ本体から切り離すこととなり、操作用着脱棒による直接的な熱伝導を防止できるので好ましい。さらに、操作用着脱棒が前記通電用リード線を兼ねることにより、この操作用着脱棒用の開口部をより小さくできるので好ましい。
【００１４】
請求項２の発明は、超電導主コイルと、この超電導主コイルの発生する磁場分布を均一化するための１又は２以上の超電導シムコイルと、これらコイル用の熱式永久電流動作スイッチとをクライオスタット内に設けると共に、前記コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線を加熱するヒータ用電源を前記クライオスタット外に設けてなる超電導磁石装置において、 前記コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線のそれぞれにダイオードを直列に接続すると共に、 これらダイオードを接続した永久電流スイッチのそれぞれ２つをダイオードの極性が互いに逆になるように並列に接続した１対の熱式永久電流動作スイッチ組を３組以上設けており、永久電流動作スイッチ組を３組以上直列に接続すると共に、これら直列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組の両端およびこれら各熱式永久電流動作スイッチ組の間から前記ヒータ用電源と接続する通電用リード線を設け、さらに、前記直列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組の内のいずれか連続した２組又は／及び３組以上の熱式永久電流動作スイッチ組の１つ又は２つ以上に、新たに、熱式永久電流動作スイッチ組を並列に接続していることを特徴とするものである。コイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線のそれぞれにダイオードを直列に接続すると共に、これらダイオードを接続した永久電流スイッチのそれぞれ２つをダイオードの極性が互いに逆になるように並列に接続した１対の熱式永久電流動作スイッチ組を設けることにより、２個の熱式永久電流動作スイッチと外部のヒータ用電源とを繋ぐ通電用リード線を実質的に２本とすることができる。この結果、通電用リード線用の開口部を小さくできるので、寒剤の蒸発量を低減できる。このとき、２個の熱式永久電流動作スイッチの制御は、ヒータ用電源から熱式永久電流動作スイッチのヒータ線へ直流電流を送り、この直流電流の極性を切り換えることにより、２個の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線に電流を選択的に流すことができる。
【００１５】
請求項２の発明では、熱式永久電流動作スイッチ組を３組以上設けており、永久電流動作スイッチ組を３組以上直列に接続すると共に、これら直列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組の両端およびこれら各熱式永久電流動作スイッチ組の間から前記ヒータ用電源と接続する通電用リード線を設け、さらに、前記直列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組の内のいずれか連続した２組又は／及び３組以上の熱式永久電流動作スイッチ組の１つ又は２つ以上に、新たに、熱式永久電流動作スイッチ組を並列に接続するようにしている。
【００１６】
この結果、熱式永久電流動作スイッチと外部のヒータ用電源とを繋ぐｎ本の通電用リード線で最大ｎ×（ｎ−１）個の熱式永久電流動作スイッチを動作させることが可能となり、多数の熱式永久電流動作スイッチを用いても、使用する通電用リード線の数を著しく少なくできる。この結果、通電用リード線用の開口部を小さくできるので、寒剤の蒸発量を低減できる。なお、ｎ本の通電用リード線で最大ｎ×（ｎ−１）個の熱式永久電流動作スイッチを動作させる手段については、発明の実施の形態で詳しく説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。図１，図２に示す本発明の実施の形態による超電導磁石は、寒剤として液体ヘリウムを用い、超電導主コイルによるＺ方向磁場の１次磁場成分ｚ，ｘ，ｙ，２次磁場成分ｚ２，ｚｘ，ｚｙ，ｘｙ，ｘ２−ｙ２を補償するために、超電導線を巻回した合計８個の超電導シムコイルを配設したものである。
【００１８】
〔請求項１の発明の実施の形態〕本発明の実施の形態を図１，図２に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態による超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路図である。図１に示すように、本発明の超電導磁石装置は、超電導主コイル用の熱式永久電流動作スイッチ３および超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチ４からなる。これら超電導シムコイル２はｚ，ｘ，ｙ，ｚ２，ｚｘ，ｚｙ，ｘｙ，ｘ２−ｙ２の合計８チャンネル具備しているため、超電導主コイル用の熱式永久電流動作スイッチ３と合わせて合計９個の熱式永久電流動作スイッチから構成されており、クライオスタット１３内にロータリースイッチ（切替スイッチ）７が配設されている。このロータリースイッチ７は各熱式永久電流動作スイッチと接続する固定接点端子１７ａとクライオスタット１３外部のヒータ用電源１２と接続する通電用回転端子１７ｃと、これら端子１７ａ、１７ｃとの間を切り換えて接続する接続用接触子１７ｄを備えている。
【００１９】
クライオスタット１３内の通電用リード線は、前記各超電導コイル１、２の熱式永久電流動作スイッチ３、４のヒータ線８、９からの１本を共通の通電用リード線１９ａと、他方のそれぞれの熱式永久電流動作スイッチのヒータ線８、９からの通電用リード線１９ｂからなる。そして、１９ａの通電用リード線はクライオスタット１３外部の室温領域にあるヒータ用電源１２とＡの通電用リード線６と接続され、１９ｂの通電用リード線はロータリースイッチ７の固定接点端子１７ａに接続されている。このように、本実施例では、９個の熱式永久電流動作スイッチを動作させるために必要なクライオスタット１３を貫通する通電用リード線６は従来例の１１本から２本に減少させることが可能となった。この結果、通電用リード線を介して熱侵入量が従来の２／１１に低減させることができる。
【００２０】
図２は図１の超電導磁石装置の構造を示す斜視図であり、その（ａ）は装置全体構造を示す概略図であり、その（ｂ）はロータリースイッチ付近拡大図である。図２の（ａ）に示すように、超電導磁石装置には、寒剤（通常、液体ヘリウム）が満たされたクライオスタット１３内に超電導主コイル１が設けられ、この超電導主コイル１の周りに超電導シムコイル２が設けられている。これら超電導主コイル１および超電導シムコイル２は、それぞれ熱式永久電流動作スイッチを備えている。さらに、クライオスタット１３には、超電導主コイル１および超電導シムコイル２の励磁用リード線の開口部１５と熱式永久電流動作スイッチのヒータ線を加熱するための通電用リード線の開口部１４が設けられている。そして、超電導シムコイル２に備えられた熱式永久電流動作スイッチを作動させて超電導シムコイル２の励磁電流を調整することにより、磁場中心に配置される被測定試料２０の空間領域の磁場の均一性が図られている。図２の（ｂ）に示すように、本実施の形態ではロータリースイッチ（切替スイッチ）７の固定接点端子１７ａと通電用回転端子１７ｃとの間の接続用接触子１７ｄの操作を操作用着脱棒１６により行い、この操作用着脱棒１６が通電用リード線６を兼ねるものである。
【００２１】
このロータリースイッチ７は、円盤２２と、操作用着脱棒１６と、コネクタ１７ｂとを備え、前記円盤２２の周辺部に各熱式永久電流動作スイッチのそれぞれのヒータ線の片側からの通電用リード線１９ｂと接続された複数の固定接点端子１７ａと、前記円盤の中心部に孔を有す通電用回転端子１７ｃと、この通電用回転端子１７ｃに接続されて回転自在に前記複数の固定接点端子と通電可能な接続用接触子１７ｄが設けられた構成である。そして、前記操作用着脱棒１６が中空円筒からなり、この操作用着脱棒１６の端部にそれぞれ絶縁された２つの通電用電極１８ａ、１８ｂが設けられ、この２つの通電用電極１８ａ、１８ｂはヒータ用電源から前記円筒の中空を通った２本の通電用リード線６に接続されている。さらに、コネクタ１７ｂが前記円盤の通電用回転端子１７ｃの孔の下方に設けられると共に、各熱式永久電流動作スイッチの共通の通電用リード線１９ａと接続された構造である。
【００２２】
ロータリースイッチ７の切り替えは、操作用着脱棒１６を通電用回転端子１７ｃの孔に通し、操作用着脱棒１６の最先端の第１の通電用電極１８ａをコネクタ１７ｂに挿入すると共に、操作用着脱棒１６の第２の通電用電極１８ｂを通電用回転端子１７ｃと接触させ、クライオスタット外部から操作して行うものである。この結果、本実施の形態では、９個の熱式永久電流動作スイッチを動作させるために必要な通電用リード線の開口部１４の径を従来例の３０ｍｍφから１０ｍｍφに細くすることできた。このため、開口部面積を約１／１０にできたことにより開口部の熱侵入量が従来の１／１０になり、寒剤の蒸発量を約１／３に低減させることができる。さらに、操作用着脱棒１６は通電中のみ、ロータリースイッチ７と接続されるので、超電導シムコイルの調整完了後は、ロータリースイッチ７と別離した状態にすることを可能とし、したがって、操作用着脱棒からの熱侵入量を０にすることができ、寒剤の蒸発量をさらに低減させることができる。
【００２３】
図３は参考例による超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチの通電用リード線が２本の場合の電気的回路図であり、図４は参考例において通電用リード線が３本の場合、図５は本発明の実施の形態による超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路図で、通電用リード線が４本の場合である。そして、図６は本発明の実施の形態による超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路図で、通電用リード線が４本の場合で、超電導主コイル用の熱式永久電流動作スイッチと８個の超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチが設けられた場合の電気的回路図である。
【００２４】
〔参考例：通電用リード線が２本の場合〕図３に示すように、２個の熱式永久電流動作スイッチ４のヒータ線９はそれぞれダイオード５と直列に接続されると共に、ダイオード５の極性が互いに逆方向になるようにそれぞれの熱式永久電流動作スイッチ４が並列に接続されている。さらに、２本の通電用リード線６がクライオスタット１３の外部のヒータ用電源１２と接続された構成である。
【００２５】
ＡＢ間の通電用リード線による熱式永久電流動作スイッチの動作を説明する。Ａの通電用リード線６の直流電流の極性を＋にし、Ｂの通電用リード線６の極性を−にした場合に、イの熱式永久電流動作スイッチ４のダイオード５は順特性となり電流が流れる。一方、ロの熱式永久電流動作スイッチ４のダイオード５は逆特性となるため電流が流れない。このため、イの熱式永久電流動作スイッチ４のヒータ線９にのみ電流を流すことができる。次に、Ａの通電用リード線６の極性を−、Ｂの通電用リード線６の極性を＋にした場合に、ロの熱式永久電流動作スイッチ４のダイオード５は順特性となり、ロの永久電流スイッチ４のヒータ線９にのみ電流を流すことができる。このように２個の熱式永久電流動作スイッチを動作させるために必要な通電用リード線は従来の３本から２本に減少させることができる。
【００２６】
〔参考例：通電用リード線が３本の場合〕図４に示すように、本参考例では、熱式永久電流動作スイッチ４のヒータ線９のそれぞれにダイオード５を直列に接続すると共に、熱式永久電流動作スイッチ４に接続されたダイオード５の極性が互いに逆になるように、これら熱式永久電流動作スイッチ４を並列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組（イロ）、（ハニ）および（ホヘ）の３組から構成される。そして、２組の熱式永久電流動作スイッチ組（イロ）、（ハニ）が直列に接続されると共に、この２組の熱式永久電流動作スイッチ組の両端が２本（ＡおよびＣ）の通電用リード線６と、この２組の熱式永久電流動作スイッチ組の間が１本（Ｂ）の通電用リード線６により、クライオスタット１３の外部のヒータ用電源１２と接続されている。このとき、ＡとＢの通電用リード線６により、（イロ）の熱式永久電流動作スイッチ組を動作させ、ＢとＣの通電用リード線６により、（ハニ）の熱式永久電流動作スイッチ組を動作させる構成となっている。さらに、この直列に接続された２組の熱式永久電流動作スイッチ組（イロ）、（ハニ）に、（ホヘ）の熱式永久電流動作スイッチ組が並列に接続され、ＡとＣの通電用リード線６により、（ホヘ）の熱式永久電流動作スイッチ組を動作させる構成となっている。
【００２７】
本参考例での熱式永久電流動作スイッチの動作を表１により説明する。本参考例及び本発明の実施の形態で用いたダイオードのオン電圧は４．２Ｋで約５Ｖである。そして、熱式永久電流動作スイッチのヒータ線９に通電して熱式永久電流動作スイッチをオフ状態（常電導状態）とするためには約１００Ωのヒータ線に６０ｍＡ以上流す必要があり、このためヒータ線には約６Ｖの電圧がかかる。この結果、熱式永久電流動作スイッチのヒータ線に電流を流すためには１１Ｖ以上の電圧を必要とするので、本参考例及び本発明の実施の形態では各通電用リード線間の電圧が１２Ｖとなるようにヒータ用電源を設定した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１に示すように、各通電用リード線の間での通電用リード線の直流電流の極性を変えることにより、各熱式永久電流動作スイッチのヒータ線９にそれぞれ独立して通電することができる。新たに加わったＡＣ間の通電用リード線による熱式永久電流動作スイッチの動作を説明する。ＡＣ間に１２Ｖの直流電流を流し、表１に示すように、Ａの通電用リード線６の極性を＋、Ｃの通電用リード線６の極性を−にした場合に、ホの熱式永久電流動作スイッチ４のダイオード５は順特性となり、ホの熱式永久電流動作スイッチ４のヒータ線９に電流が流れるが、ヘの永久電流スイッチ４のダイオード５は逆特性のため、ヘの熱式永久電流動作スイッチ４のヒータ線９に電流が流れない。一方、イおよびハの永久電流スイッチ４のダイオード５はそれぞれ順特性であるが、ＡＣ間の通電用リード線間の電圧が１２Ｖのため、直列に接続されたイおよびハの永久電流スイッチ４にかかる電圧はそれぞれ６Ｖとなり、熱式永久電流動作スイッチのヒータ線に電流を流すために必要な１１Ｖより低いために、イおよびハの熱式永久電流動作スイッチ４のヒータ線９に電流が流れることはない。そして、ＡＢ間およびＢＣ間の通電用リード線による、イ、ロ、ハおよびニの熱式永久電流動作スイッチの動作は、図３の参考例で説明したと同様の操作により、イ、ロ、ハおよびニの熱式永久電流動作スイッチのヒータ線９にそれぞれ独立して通電することができる。
【００３０】
このように、３本の通電用リード線で、最大６個の熱式永久電流動作スイッチの動作を行うことができる。さらに、本参考例では３本の通電用リード線で、４個、又は、５個の熱式永久電流動作スイッチの動作を行うことができる。例えば、４個の熱式永久電流動作スイッチの場合は、図４において、２つの熱式永久電流動作スイッチ組（イロ）、（ハニ）のみの構成の場合である。これら熱式永久電流動作スイッチの動作は、同様に表１により行うことができる。そして、５個の熱式永久電流動作スイッチの場合は、図４において、熱式永久電流動作スイッチ組（イロ）、（ハニ）および（ホヘ）のいずれか１つの熱式永久電流動作スイッチを除いた構成の場合である。そして、いずれか１つの熱式永久電流動作スイッチを除いても、残りの熱式永久電流動作スイッチの動作は、同様に表１により行うことができる。
【００３１】
〔請求項２の発明の実施の形態（その１）：通電用リード線が４本の場合〕図５に示すように、４本の通電用リード線を、熱式永久電流動作スイッチ組を３組直列に接続された、それぞれの熱式永久電流動作スイッチ組と接続する。さらに、ＡＣ間およびＢＤ間の通電用リード線と熱式永久電流動作スイッチ組を接続する。このとき、これら熱式永久電流動作スイッチ組（トチ）、（ルオ）は、２組の直列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組のそれぞれと並列に接続されたこととなる。さらにまた、ＡＤ間の通電用リード線と熱式永久電流動作スイッチ組を接続する。このとき、この熱式永久電流動作スイッチ組（リヌ）は、３組の直列に接続された熱式永久電流動作スイッチ組と並列に接続されたこととなる。
【００３２】
本実施の形態での熱式永久電流動作スイッチの動作は表２により行うことができる。この結果、４本の通電用リード線で、最大１２個の熱式永久電流動作スイッチの動作を行うことができる。同様の方法により、ｎ本の通電用リード線で、最大ｎ×（ｎ−１）個の熱式永久電流動作スイッチを動作させることができ、多数の熱式永久電流動作スイッチを用いても、使用する通電用リード線の数を著しく少なくできる。この結果、通電用リード線の開口部をより小さくできるので、寒剤の蒸発量を著しく低減することができる。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
〔請求項２の発明の実施の形態（その２）〕本実施の形態は、超電導主コイル用の熱式永久電流動作スイッチと８個の超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチが設けられた場合である。図６に示すような、熱式永久電流動作スイッチの電気的回路により、表３に示すように、それぞれの各通電用リード線間において、直流電流の極性を変えることにより、熱式永久電流動作スイッチの動作を独立に行うことができる。この結果、使用する通電用リード線を従来の１１本から４本に減少させることができる。そして、通電用リード線の熱伝導の抑制だけでなく、通電用リード線の開口部をより小さくできるので、寒剤の蒸発量を低減できる。
【００３５】
【表３】
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【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１の超電導磁石装置は、クライオスタット内にロータリースイッチを設け、複数個の熱式永久電流動作スイッチを動作させることにより、クライオスタット外（室温領域）のヒータ用電源とを繋ぐ通電用リード線を２本とすることができる。さらに、通電用リード線の開口部を小さくできるので、寒剤の蒸発量を低減できる。さらに、ロータリースイッチの操作用に着脱可能な操作用着脱棒を設けることにより、熱式永久電流動作スイッチのオン状態（超電導状態）ではロータリースイッチ本体から操作用着脱棒を切り離すことができ、この操作用着脱棒による直接的な熱伝導を防止できる。これに加えて、操作用着脱棒が通電用リード線を兼ねることにより、この操作用着脱棒の開口部をより小さくでき、熱侵入を防止できる。このため、さらに、寒剤の蒸発量を低減できる。
【００３７】
請求項２の超電導磁石装置は、熱式永久電流動作スイッチと外部のヒータ用電源とを繋ぐｎ本の通電用リード線で最大ｎ×（ｎ−１）個の熱式永久電流動作スイッチを動作させることができ、多数の熱式永久電流動作スイッチを用いても、使用する通電用リード線の数を著しく少なくできる。さらに、通電用リード線の開口部をより小さくできるので、寒剤の蒸発量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路図である。
【図２】図１の超電導磁石装置の構造を示す斜視図であり、その（ａ）は装置全体構造を示す概略図であり、その（ｂ）はロータリースイッチ付近拡大図である。
【図３】参考例による超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路図である。
【図４】参考例による超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路図である。
【図５】本発明の実施の形態による超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路図である。
【図６】本発明の実施の形態による超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路図である。
【図７】従来の超電導磁石装置の電気的回路図である。
【図８】従来の超電導磁石装置における熱式永久電流動作スイッチのヒータ線の電気的回路図である。
【符号の説明】
１  超電導主コイル
２  超電導シムコイル（２ａ、２ｂ、・・・ 超電導シムコイル）
３  熱式永久電流動作スイッチ（超電導主コイル用）
４  熱式永久電流動作スイッチ（超電導シムコイル用）（４ａ、４ｂ、・・・ 超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチ）
５  ダイオード
６  通電用リード線
７  ロータリースイッチ（切替スイッチ）
８  ヒータ線（超電導主コイル用）
９  ヒータ線（超電導シムコイル用）（９ａ、９ｂ、・・・ 超電導シムコイル用の熱式永久電流動作スイッチのヒータ線）
１０ａ  励磁用リード線（超電導主コイル用）
１０ｂ  励磁用リード線（超電導シムコイル用）
１１ａ  励磁用電源（超電導主コイル用）
１１ｂ  励磁用電源（超電導シムコイル用）
１２  ヒータ用電源
１３  クライオスタット
１４  通電用リード線の開口部
１５  励磁用リード線の開口部
１６  ロータリースイッチの操作用着脱棒
１７ａ  ロータリースイッチの固定接点端子
１７ｂ  コネクタ
１７ｃ  ロータリースイッチの通電用回転端子
１７ｄ  ロータリースイッチの接続用接触子
１８ａ  操作用着脱棒の第１の通電用電極
１８ｂ  操作用着脱棒の第２の通電用電極
１９ａ，１９ｂ  クライオスタット内の通電用リード線
２０  被測定試料
２１  超電導線
２２  円盤
【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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