[发明专利]超导磁铁装置

说明书

技术领域

本发明涉及产生高磁场的超导磁铁装置。

背景技术

利用在冷却至超低温时电阻成为零的性质，超导线圈(coil)能够不产生焦耳(joule)热地增大电流密度，适合于产生高磁场。由这种超导线圈构成的超导磁铁装置作为高磁场产生装置在物理性能的研究领域被广泛利用。

此处，超导线圈需要冷却至4K左右的超低温，作为制冷剂而使用液氦(helium)等。

该液氦难以进行直接处理且在资源上也不丰富，因此近年来使用超低温制冷机对超导线圈进行冷却的方法正得到普及。

随着该超低温制冷机的普及，特别是高温超导体的实用化急速发展。

例如，通过将高温超导线圈与低温超导线圈组合，而开发出使用了小型制冷机的高磁场产生装置(例如非专利文献1)。

非专利文献1：TEION KOUGAKU(J.Cryo.Soc.Jpn.)Vol.41 NO.7P322-327

上述超导磁铁装置，在稳定时只要对因热侵入和连接部发热而产生的1～2W左右的热量进行冷却就足够了，但在励磁时或者去磁时由于与磁场变化相伴随的磁滞(hysteresis)损耗而产生数倍于稳定时的发热。

因此，为了推进超导磁铁装置的进一步实用化，制冷机被要求较大的制冷能力，以便应对该励磁或去磁时的发热。

低温超导线圈通过超细多芯线等低损耗导体的开发而实现了磁滞损耗的降低，但高温超导线圈的磁滞损耗较大。

另一方面，为了实现高磁场化而存在使高温超导线圈大型化的需求，存在必须实现制冷能力的大幅度增强的课题。

发明内容

本发明是考虑到这种情况而进行的，其目的在于提供一种超导磁铁装置，对于较大的发热能够高效率地进行冷却。

本发明的超导磁铁装置的特征在于，具备：配置于真空容器中的第一超导线圈以及位于上述第一超导线圈的外侧的第二超导线圈；第一冷却部，对上述第一超导线圈进行冷却；以及第二冷却部，与上述第一冷却部相独立地被控制，通过与上述第一冷却部不同的冷却方式对上述第二超导线圈进行冷却。

根据实施方式的超导磁铁装置，能够产生高磁场，对于较大的发热能够高效率地进行冷却。

附图说明

图1是表示本发明的超导磁铁装置的第一实施方式的框(block)图。

图2是表示本发明的超导磁铁装置的第二实施方式的框图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

如图1所示，第一实施方式的超导磁铁装置30具备：第一超导线圈11，为圆筒形状，配置于真空容器31中；第二超导线圈12，为圆筒形状，包围在该第一超导线圈11的外侧，且与第一超导线圈11同轴地配置；第一冷却部10，对第一超导线圈11进行冷却；以及第二冷却部12，与该第一冷却部10相区别而独立地被控制，对第二超导线圈12进行冷却。

在各实施方式中，第一超导线圈11是高温超导线圈11。

在该高温超导线圈11的单侧端面(在图1中为上部端面)连接有第一冷却台(stage)14，该第一冷却台14与第一冷却部10进行热交换。

在各实施方式中，第二超导线圈12是低温超导线圈12。

在该低温超导线圈12的单侧端面(在图1中为下部端面)连接有第二冷却台(stage)15，该第二冷却台15与第二冷却部20进行热交换。

如此，由于圆筒形状的第一超导线圈11与设置于包围在该第一超导线圈11的外侧的位置的圆筒形状的第二超导线圈12同轴地配置，因此由第一超导线圈11产生的磁场与由第二超导线圈12产生的磁场重叠，而在磁场空间13中产生高强度的磁场。

此外，该第一超导线圈11以及第二超导线圈12以相互不接触的方式支承于真空容器31中，因此分别通过第一冷却部10以及第二冷却部20独立地进行温度控制。

另外，在图1的实施方式中，在内侧配置高温超导线圈而在外侧配置低温超导线圈，但也可以在内侧配置低温超导线圈而在外侧配置高温超导线圈。此外，第一超导线圈11以及第二超导线圈12均为高温超导线圈的情况、以及均为低温超导线圈的情况，都包含于应用范围。