JP2016032039A - 超電導マグネット、超電導マグネット装置、超電導マグネットの製造方法、および、超電導マグネット装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導コイルの外周部と冷却部材との間の熱伝導率を従来よりも向上させる。
【解決手段】超電導マグネット２０は、超電導コイル３０と、超電導コイル３０に含浸させた含浸材４０と、表面材５０と、表面材５０のコイル径方向外側部分に取り付けられる冷却部材６０と、を備える。表面材５０は、超電導コイル３０の外周部３１に密接し、含浸材４０よりも熱伝導率が高い。
【選択図】図２

Description

本発明は、超電導マグネット、超電導マグネット装置、超電導マグネットの製造方法、および、超電導マグネット装置の製造方法に関する。

特許文献１〜３に、従来の超電導マグネットが記載されている。特許文献１の段落［０００７］には、次の記載がある。「超電導コイル（１２０）は、冷凍機低温部（１５０）からの入熱により、伝熱ブロック（１１０）を介して所定の温度（低温）に冷却保持される」。「伝熱ブロック（１１０）と超電導コイル（１２０）との密着面で・・・隙間が生じる」。「この隙間全体を充填材（１３０）で埋めることが多い。この充填材（１３０）は延性、展性に優れ（柔かい）、熱伝導率の大きな金属からなり、例としてインジウムなどが挙げられる」。なお、特許文献１に記載の符号に括弧を付した（他の文献に記載の符号についても同様）。

超電導コイルの使用時（励磁時）には、超電導コイルを構成する超電導線に電磁力が加わる。そこで、超電導線が動かないように、超電導コイルは樹脂などの含浸材により含浸される。特許文献２の段落［００１６］には、次の記載がある。「超電導コイル（３）の外周部に・・・冷却板（４）が配設され、一体的にエポキシ等で含浸されている」。また、特許文献３の段落［００１７］には、次の記載がある。「巻線を巻いた後、樹脂を含浸することで超電導コイル（１）と筒状部材（２）との界面の密着性を増大させてもよい」。

特開２００１−５２９２０号公報 特開２００１−１８５４１４号公報 特開２００５−３５３９３１号公報

図８に従来の超電導マグネット１２０の例を示す。同図に示すように、超電導コイル１３０の外周部１３１（他の線よりも太い線で示した部分）と冷却部材１６０との間に含浸材１４０がある。含浸材１４０は、金属に比べて熱伝導率が低い材料（例えば樹脂など）により構成される。そのため、この含浸材１４０が、外周部１３１と冷却部材１６０との間での熱伝導率を悪化させている（熱接触抵抗を大きくしている）。仮に、外周部１３１と冷却部材１６０との間に、特許文献１に記載の充填材など（柔らかい金属など）を配置したとしても、外周部１３１と充填材との間に含浸材１４０が配置されるので、上記の熱伝導率の悪化は解消できない。

そこで本発明は、超電導コイルの外周部と冷却部材との間の熱伝導率を従来よりも向上させることができる、超電導マグネット、超電導マグネット装置、超電導マグネットの製造方法、および、超電導マグネット装置の製造方法、を提供することを目的とする。

第１の発明の超電導マグネットは、超電導コイルと、前記超電導コイルに含浸させた含浸材と、前記超電導コイルの外周部に密接し、前記含浸材よりも熱伝導率が高い表面材と、前記表面材のコイル径方向外側部分に取り付けられる冷却部材と、を備える。

第２の発明の超電導マグネットの製造方法は、外側巻線取付工程と、含浸工程と、外側巻線取外し工程と、表面材密接工程と、冷却部材取付工程と、を備える。外側巻線取付工程は、超電導コイルの外周部に直接接触するように前記外周部に外側巻線が巻かれる工程である。含浸工程は、前記外側巻線取付工程を経た前記外側巻線および前記超電導コイルに含浸材を含浸させる工程である。外側巻線取外し工程は、前記含浸工程の後に、前記外周部から前記外側巻線が取り外される工程である。表面材密接工程は、前記含浸材よりも熱伝導率が高い表面材を、前記外側巻線取外し工程を経た前記外周部に密接させる工程である。冷却部材取付工程は、前記表面材密接工程を経た前記表面材のコイル径方向外側部分に冷却部材が取り付けられる工程である。

第１の発明では、超電導コイルの外周部と冷却部材との間の熱伝導率を従来よりも向上させることができる。第２の発明では、超電導コイルの外周部と冷却部材との間の熱伝導率を従来よりも向上させることができる。

超電導マグネット装置１の概略を示す断面図である。 図１に示す超電導マグネット２０を示す断面図である。 図２に示す超電導マグネット２０の製造途中の状態を示す断面図である。 図３に示す状態よりも後の工程での図３相当図である。 図４に示す状態よりも後の工程での図４相当図である。 図５に示す状態よりも後の工程での図５相当図である。 図６に示す状態よりも後の工程での図６相当図である。 従来の超電導マグネット１２０を示す断面図である。

図１〜図７を参照して、図１に示す超電導マグネット装置１および超電導マグネット装置１の製造方法について説明する。

超電導マグネット装置１（超電導磁石装置）は、例えば、磁気共鳴イメージング装置や核磁気共鳴計測装置などの磁場発生装置として用いられる装置である。超電導マグネット装置１は、例えば冷凍機冷却型である（後述）。超電導マグネット装置１は、真空容器１１と、熱シールド１３と、冷却装置１５と、伝熱部材１７と、超電導マグネット２０と、を備える。

真空容器１１は、真空容器１１の外部から超電導マグネット２０に伝わる熱を遮る（断熱する）。真空容器１１は、超電導マグネット２０を収容する容器である。真空容器１１の内部は、真空状態である。

熱シールド１３は、真空容器１１の外部（熱シールド１３の外部）から超電導マグネット２０に伝わる熱を遮る（断熱する）。熱シールド１３は、真空容器１１に収容される。熱シールド１３は、超電導マグネット２０を収容する。

冷却装置１５は、超電導マグネット２０を（後述する超電導コイル３０を）冷却する装置である。冷却装置１５は、超電導コイル３０が超電導状態になるのに必要な冷却能力を有する。冷却装置１５は、例えば冷凍機である（この場合、超電導マグネット装置１は、冷凍機冷却型である）。冷却装置１５は、真空容器１１に取り付けられる。冷却装置１５の一部は、真空容器１１の内部に配置され、熱シールド１３の内部に配置される。

伝熱部材１７は、冷却装置１５と冷却部材６０（後述）とを接続（熱的に接続）する部材である。伝熱部材１７は、金属や合金などにより構成される。

超電導マグネット２０（超電導磁石）は、超電導コイル３０（後述）およびその周辺の部材（後述）により構成される。超電導マグネット２０は、真空容器１１の内部（熱シールド１３の内部）に配置される。冷却装置１５の冷却能力は限られたものであるため、冷却装置１５と超電導コイル３０との間の伝熱効率ができる限り良くなるように、超電導マグネット２０が構成される。超電導マグネット２０は、冷却装置１５により超電導コイル３０を伝熱冷却するための構造（伝熱構造、冷却構造）を備える。図２に示すように、超電導マグネット２０は、超電導コイル３０と、含浸材４０と、表面材５０と、冷却部材６０と、を備える。

超電導コイル３０は、超電導線３５（後述）を備えるコイルである。超電導コイル３０の中心軸を中心軸３０ｃとする。超電導コイル３０の軸方向（中心軸３０ｃが延びる方向）を「コイル軸方向」とする。超電導コイル３０の周方向を「コイル周方向」とする。超電導コイル３０の径方向を「コイル径方向」とする。超電導コイル３０のコイル径方向外側の端部を外周部３１とする。超電導コイル３０は、巻枠３３と、超電導線３５と、を備える。

巻枠３３は、超電導線３５が巻かれる枠（芯、ボビン）である。巻枠３３は、芯部３３ａと、フランジ部３３ｂと、を備える。芯部３３ａは、超電導線３５が巻かれる部分であり、コイル軸方向に延びる円筒状である。フランジ部３３ｂは、コイル軸方向における芯部３３ａの両端部から、コイル径方向外側に延びる部分である。

超電導線３５は、超電導体（超電導材料）により構成される線材である。なお、巻枠３３に巻かれた超電導線３５のコイル径方向外側端部は、超電導コイル３０の外周部３１である。なお、図２の一部拡大図の部分では、複数箇所の超電導線３５の一部にのみ符号を付した。また、図２では、超電導線３５のうち、外周部３１に相当する部分を、他の部分よりも太い線で示した。

含浸材４０は、超電導線３５を固定する。さらに詳しくは、超電導コイル３０の使用時には、超電導線３５に電磁力が加わることにより超電導線３５が動こうとするところ、含浸材４０は、このように動こうとする超電導線３５を巻枠３３に対して固定する。含浸材４０は、超電導コイル３０に（超電導線３５に）含浸させたものである。含浸材４０は、超電導コイル３０に含浸させた後、固化（硬化）したものである。含浸材４０は、超電導線３５どうしの隙間を埋めるように配置される。含浸材４０は、超電導線３５のコイル径方向内側端部（芯部３３ａと接する部分）から、超電導線３５のコイル径方向外側端部（外周部３１）にわたって配置される。含浸材４０は、超電導コイル３０に適切に含浸可能な程度に粘度が低い。含浸材４０の熱伝導率は、金属（例えば銅など）の熱伝導率よりも低い。含浸材４０は、例えば樹脂により構成され、例えばエポキシ樹脂などにより構成される。含浸材４０は、例えばフィラーを含まない樹脂により構成される（フィラーを含む樹脂により構成されてもよい）。含浸材４０には、樹脂以外の不純物などが含まれてもよい。

表面材５０は、冷却部材６０と超電導コイル３０（外周部３１）との間での熱伝導を適切に行えるようにするために設けられる。表面材５０は、超電導コイル３０（超電導線３５）に含浸材４０を含浸させる時（含浸時）に、外側巻線９０（図４参照、後述）が配置されていた位置に配置される（詳細は後述）。表面材５０（のコイル径方向内側端部）は、外周部３１に密接する（直接接触し、隙間なく密着する）。表面材５０は、外周部３１よりもコイル径方向外側に配置される。表面材５０には、外周部３１よりもコイル径方向内側に配置される部分があってもよい。表面材５０には、含浸材４０と接触する部分があってもよい。表面材５０には、外周部３１と冷却部材６０との間に配置されない部分があってもよい（外周部３１と冷却部材６０とが直接接触する部分があってもよい）。表面材５０は、例えば、フランジ部３３ｂの外周（コイル径方向外側端部）よりもコイル径方向内側に配置される（フランジ部３３ｂの外周よりもコイル径方向外側に配置されてもよい）。表面材５０は、例えば、外周部３１の全体に密接する。表面材５０は、コイル軸方向における外周部３１の一端から他端にわたって、外周部３１に密接する。表面材５０は、コイル周方向における外周部３１の全周にわたって、外周部３１に密接する。なお、冷却部材６０が外周部３１の一部のみに取り付けられる場合（図示なし）は、外周部３１のうち冷却部材６０が取り付けられる部分にのみ表面材５０が設けられてもよい。表面材５０は、含浸材４０よりも熱伝導率が高い。表面材５０は、例えば樹脂により構成される。表面材５０は、例えばフィラー入り樹脂により構成される。このフィラーには、例えば金属粉やセラミックなどがある。表面材５０には、樹脂でもフィラーでもない不純物などが含まれてもよい。表面材５０は、含浸材４０よりも粘度が高い。表面材５０は、超電導コイル３０に含浸させることが困難または不可能な程度に、粘度が高い。

冷却部材６０は、超電導コイル３０に取り付けられ、超電導コイル３０を冷却する。図１に示すように、冷却部材６０は、伝熱部材１７を介して冷却装置１５に取り付けられる。図２に示すように、冷却部材６０は、表面材５０のコイル径方向外側部分（外周）に取り付けられる。冷却部材６０は、表面材５０のコイル径方向外側部分に接触する。冷却部材６０と表面材５０との間には、隙間が少ないほど好ましい。冷却部材６０は、図示しない部材（樹脂や、柔らかい金属板など）を介して、表面材５０に取り付けられてもよい。冷却部材６０の少なくとも一部は、巻枠３３のフランジ部３３ｂの外周（コイル径方向外側端部）よりもコイル径方向内側に配置される。冷却部材６０の全体が、フランジ部３３ｂの外周よりもコイル径方向外側に配置されてもよい（図１参照）。冷却部材６０は、表面材５０を介して、外周部３１の全体を覆う。冷却部材６０は、表面材５０を介して、外周部３１の一部のみを覆ってもよい。冷却部材６０は、外周部３１を覆うことができるような形状を備える。冷却部材６０が外周部３１の全体を覆う場合、冷却部材６０は、例えば円筒状部分を備える。この円筒状部分は、例えば板（冷却板）を丸めて円筒状にしたものなどである。冷却部材６０が外周部３１の一部のみを覆う場合、冷却部材６０は、ブロック状などでもよい（図示なし）。図１に示すように、冷却部材６０は、円筒状部分と伝熱部材１７とを接続する部分（板など）を備えてもよい。冷却部材６０は、金属や合金などにより構成される。

（超電導マグネット装置１の製造方法）
超電導マグネット装置１の製造方法について説明する。超電導マグネット装置１の製造方法は、超電導マグネット製造工程（超電導マグネット２０の製造方法）と、真空容器収容工程と、冷却装置接続工程と、を備える。

超電導マグネット製造工程は、超電導コイル準備工程（図３参照）と、外側巻線取付工程（図４参照）と、含浸工程（図５参照）と、外側巻線取外し工程（図６参照）と、表面材密接工程（図７参照）と、冷却部材取付工程（図２参照）と、を備える。

超電導コイル準備工程は、図３に示すように、超電導コイル３０が準備される工程である。超電導コイル準備工程では、巻枠３３に超電導線３５が巻かれる（巻線される）。

外側巻線取付工程は、図４に示すように、外周部３１に直接接触するように、外周部３１に外側巻線９０が巻かれる工程である。外側巻線取付工程は、次のように行われる。外側巻線９０は、表面材５０（図２参照）が配置される位置（後述する表面材密接工程の後に表面材５０が配置される位置）に配置される。外側巻線９０は、外周部３１の全体を覆うように配置される。外側巻線９０は、コイル軸方向における外周部３１の一端から他端にわたって配置される。外側巻線９０は、外周部３１のコイル径方向外側に配置される。外側巻線９０は、後述する外側巻線取外し工程が可能な線材である。外側巻線９０は、外側巻線取外し工程で切れない程度の強度を有する。外側巻線９０は、金属や合金などにより構成される。外側巻線９０は、例えばステンレス、ステンレス合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金などにより構成される。なお、図４では複数箇所の外側巻線９０のうち一部にのみ符号を付した。

含浸工程は、図５に示すように、外側巻線取付工程（図４参照）を経た外側巻線９０および超電導コイル３０（超電導線３５）に、含浸材４０を含浸させる工程である。含浸工程の時（含浸時）に、外側巻線９０は、外周部３１に直接接触するように巻かれた状態である。この含浸は、真空状態で行われる真空含浸である。含浸材４０は、外側巻線９０および超電導コイル３０に含浸された後、固化（硬化）する（含浸材固化工程）。なお、含浸材４０が完全に固化する前に、次の外側巻線取外し工程が行われてもよい。

外側巻線取外し工程は、図６に示すように、含浸工程（図５参照）の後に、外周部３１から外側巻線９０が取り外される工程である。外側巻線取外し工程は、次のように行われる。外側巻線９０が、外周部３１から取り外される（巻きほどかれる）。その結果、外周部３１よりもコイル径方向外側の含浸材４０（図５参照）が、外側巻線９０とともに取り除かれる。その結果、外周部３１が露出する。なお、外周部３１よりもコイル径方向外側の含浸材４０は、完全に取り除かれなくてもよい（外周部３１に含浸材４０がいくらか付着していてもよい）。

表面材密接工程は、図７に示すように、外側巻線取外し工程（図６参照）を経た外周部３１に、表面材５０を密接させる工程である。表面材密接工程は、次のように行われる。露出した外周部３１に、表面材５０が塗布される。いわば、外側巻線９０（図６参照）が、表面材５０に置き換えられる。なお、図６に示す外側巻線取付工程で外側巻線９０が配置されなかった位置に、表面材５０（図７参照）が配置されてもよい。例えば、外側巻線９０どうしの隙間の位置や、外側巻線９０よりもコイル径方向外側の位置に、図７に示す表面材５０が配置されてもよい。表面材５０は、外周部３１に塗布された後、固化（硬化）する（表面材固化工程）。

冷却部材取付工程は、図２に示すように、表面材密接工程を経た表面材５０のコイル径方向外側部分に、冷却部材６０が取り付けられる（固定される）工程である。

真空容器収容工程は、図１に示す超電導マグネット２０が真空容器１１に収容される工程である。真空容器収容工程では、超電導マグネット２０が熱シールド１３にも収容される。

冷却装置接続工程は、冷却部材６０が冷却装置１５に接続される工程である。冷却装置接続工程では、冷却部材６０が、伝熱部材１７を介して、冷却装置１５に接続される。なお、冷却装置接続工程は、真空容器収容工程の前に行われてもよく、後に行われてもよい。

（効果１）（発明４）
図１に示す超電導マグネット装置１の製造方法、超電導マグネット２０の製造方法、超電導マグネット装置１、および超電導マグネット２０による効果を説明する。
超電導マグネット２０の製造方法は、外側巻線取付工程（図４参照）と、含浸工程（図５参照）と、外側巻線取外し工程（図６参照）と、表面材密接工程（図７参照）と、冷却部材取付工程（図２参照）と、を備える。
［構成１−１］図４に示すように、外側巻線取付工程は、超電導コイル３０の外周部３１に直接接触するように、外周部３１に外側巻線９０が巻かれる工程である。
［構成１−２］図５に示すように、含浸工程は、外側巻線取付工程（図４参照）を経た外側巻線９０および超電導コイル３０に含浸材４０を含浸させる工程である。
［構成１−３］図６に示すように、外側巻線取外し工程は、含浸工程（図５参照）の後に、外周部３１から外側巻線９０が取り外される工程である。
［構成１−４］図７に示すように、表面材密接工程は、含浸材４０よりも熱伝導率が高い表面材５０を、外側巻線取外し工程（図６参照）を経た外周部３１に密接させる工程である。
［構成１−５］図２に示すように、冷却部材取付工程は、表面材密接工程（図７参照）を経た表面材５０のコイル径方向外側部分に冷却部材６０が取り付けられる工程である。

超電導マグネット２０の製造方法は、上記［構成１−１］、［構成１−２］、および［構成１−３］を備える。よって、外側巻線取外し工程（上記［構成１−３］、図６参照）により、外周部３１よりもコイル径方向外側にある含浸材４０を容易に取り除くことができる。その結果、外周部３１が露出する。その状態で、表面材密接工程（上記［構成１−４］、図７参照）が行われる。よって、外周部３１に表面材５０が確実に密接する。さらに、表面材５０は、含浸材４０よりも熱伝導率が高い（上記［構成１−４］）。したがって、図２に示す外周部３１と冷却部材６０との間に含浸材４０がある場合（従来技術を示す図８の含浸材１４０参照）に比べ、冷却部材６０（上記［構成１−５］）と外周部３１との間の熱接触抵抗を低減させることができる。よって、冷却部材６０と外周部３１との間の熱伝導率を従来よりも向上させることができる。

（従来技術について）
上記「（効果１）」の背景について説明する。なお、超電導マグネット２０は、下記の従来技術が有する各問題の全てを解消する必要はない（一部のみ解消できてもよい）。図８に従来の超電導マグネット１２０を示す。上記のように、従来の超電導マグネット１２０では、超電導コイル１３０の外周部１３１と、外周部１３１に取り付けられる冷却部材１６０と、の熱接触抵抗（「熱接触抵抗Ｒ」とする）が問題となっていた。

（外周部１３１と冷却部材１６０との隙間について）
超電導マグネット１２０の製造工程においては、超電導線１３５の巻線施工上の問題や、製造上の公差の問題がある。具体的には、コイル軸方向から見たときに、外周部１３１が完全な（厳密な）円形になるように超電導線１３５を巻くことはできない。また、冷却部材１６０を、外周部１３１の形状に正確に沿った形状にすることは困難である。困難である理由は次の通りである。例えば、冷却部材１６０が板状の場合、冷却部材１６０で熱伝導が適切に行われるようにするために、冷却部材１６０には一定以上の厚さが必要である。このように厚みのある冷却部材１６０を、外周部１３１の形状に正確に沿った形状に加工（曲げ加工など）することは困難である。また、冷却部材１６０が板状でない場合、コイル軸方向から見て完全な円形ではない外周部１３１の形状に沿うように、冷却部材１６０に機械加工などを施すことは困難である。

（特許文献１〜３について）
特許文献１〜３には、上記の熱接触抵抗Ｒの低減を図ったものが記載されている。
［従来技術１］特許文献１の段落［０００７］には、次の記載がある（下記の括弧を付した符号は、特許文献１〜３に記載の符号である）。「伝熱ブロック（１１０）と超電導コイル（１２０）との密着面で・・・隙間が生じる」。「この隙間全体を充填材（１３０）で埋めることが多い。この充填材（１３０）は延性、展性に優れ（柔かい）、熱伝導率の大きな金属からなり、例としてインジウムなどが挙げられる」。
［従来技術２］特許文献２の段落［００１５］には、次の記載がある。「伝熱板（５）」を「超電導コイル（３）・・・の外形（外周のＲ部）形状に合わせて端面機械加工したものを、超電導コイル（３）・・・の外周部にエポキシ等の伝熱性のある接着剤または挿入剤を薄く塗布することで薄い層状に密接着させ」。「熱接触を向上させるために、連結部にインジウム等の軟金属（１７）を挿入することもある」。
［従来技術３］特許文献３の段落［００１４］には、次の記載がある。「筒状部材（２）は、超電導コイル（１）に十分に伝熱するために、超電導コイル（１）との密着性が必要であるので、変形が容易な厚さが薄い金属板又は合金板から作製されるものであることが好ましい」。

（外周部１３１と冷却部材１６０との隙間の含浸材１４０について）
上記［従来技術１］［従来技術２］および［従来技術３］には、上記のように、外周部１３１と冷却部材１６０との間の含浸材１４０による熱伝導率の悪化の問題がある。この問題の詳細は次の通りである。
［従来の超電導マグネット１２０の製造方法の例］従来の超電導マグネット１２０の製造方法の一例を説明する。まず、超電導線１３５が巻枠１３３に巻かれることで超電導コイル１３０が作られる。この超電導コイル１３０のコイル径方向外側部分に、冷却部材１６０が取り付けられる。次に、超電導コイル１３０（超電導線１３５）に含浸材１４０が含浸される。すると、外周部１３１と冷却部材１６０との隙間に含浸材１４０が入り込む。上記のように、この含浸材１４０が、外周部１３１と冷却部材１６０との間での熱伝導率を悪化させる。
一方、図２に示すように、本実施形態の超電導マグネット２０では、含浸材４０よりも熱伝導率が高い表面材５０が、外周部３１と冷却部材６０との間に配置される。よって、上記［従来技術１］、［従来技術２］、および［従来技術３］よりも、熱接触抵抗Ｒを小さくできる。

（含浸材１４０の粘性および熱伝導率について）
熱接触抵抗Ｒを低減させるために、図８に示す含浸材１４０（例えば樹脂）の熱伝導率を向上させることも考えられる。例えば、フィラー（金属粉など）を樹脂に混ぜ込むことで、樹脂の熱伝導率を向上させたものがある。しかし、このような熱伝導率の高い樹脂は、粘性が高く、超電導コイル１３０（超電導線１３５）への含浸が困難または不可能なので、含浸材１４０には適さない。
一方、図２に示すように、本実施形態の超電導マグネット２０では、含浸材４０よりも熱伝導率が高い表面材５０が、含浸材４０とは別に設けられる。よって、含浸に適した（粘性の低い）材料を含浸材４０として用い、かつ、熱伝導性は高いが含浸に適さない程度に粘性の高い材料（例えばフィラー入り樹脂）を表面材５０として用いることができる。なお、含浸材４０にフィラーが含まれていてもよい。

また、上記［従来技術３］のように、図８に示す冷却部材１６０を薄くする技術には次の問題がある。上記のように、冷却部材１６０が板状の場合、冷却部材１６０に熱伝導を適切に行わせるためには、冷却部材１６０に一定以上の厚さが必要である。そのため、冷却部材１６０を薄くしすぎると、冷却部材１６０での熱伝導が適切に行われない。
一方、本実施形態の超電導マグネット２０では、図２に示す表面材５０を設けることによって熱接触抵抗Ｒを低減させるので、冷却部材６０を薄くすることによって熱接触抵抗Ｒを低減させる必要はない。よって、冷却部材６０の厚さを、冷却部材６０で適切に熱伝導が行えるような厚さ以上に設定できる。

上記の［従来の超電導マグネット１２０の製造方法の例］では、超電導コイル１３０に冷却部材１６０が取り付けられた後に、超電導コイル１３０に含浸材１４０を含浸させる場合について説明した。一方、超電導コイル１３０に含浸材１４０を含浸させた後、外周部１３１に付着した含浸材１４０を取り除き、外周部１３１に冷却部材１６０を取り付けることで、熱接触抵抗Ｒを低減させることも考えられる。しかし、外周部１３１に付着した多量の含浸材１４０を取り除く作業には、膨大な手間がかかる問題があるので、従来このような作業は行われていない。
一方、本実施形態の超電導マグネット２０（図２参照）では、上記［構成１−３］（外側巻線取外し工程、図６参照）により、外周部３１のコイル径方向外側の含浸材４０（図５参照）を容易に取り除ける。

（効果２）（発明５）
［構成２］図１に示す超電導マグネット装置１の製造方法は、超電導マグネット２０が真空容器１１に収容される真空容器収容工程と、冷却部材６０が冷却装置１５に接続される冷却装置接続工程と、を備える。

上記［構成２］により製造される超電導マグネット装置１は、上記「（効果１）」と同様の効果を奏する。

（効果３）（発明１）
図２に示すように、超電導マグネット２０は、超電導コイル３０と、超電導コイル３０に含浸させた含浸材４０と、表面材５０と、表面材５０のコイル径方向外側部分に取り付けられる冷却部材６０と、を備える。
［構成３］表面材５０は、超電導コイル３０の外周部３１に密接し、含浸材４０よりも熱伝導率が高い。

上記［構成３］により、外周部３１と冷却部材６０との間に含浸材４０がある場合（従来技術を示す図８の含浸材１４０参照）に比べ、冷却部材６０と外周部３１との間の熱接触抵抗を低減させることができる。よって、冷却部材６０と外周部３１との間の熱伝導率を従来よりも向上させることができる。

（効果４）（発明２）
［構成４−１］表面材５０は、図５に示す超電導コイル３０に含浸材４０を含浸させる時（含浸時、含浸工程の時）に外側巻線９０が配置されていた位置に配置される。
［構成４−２］外側巻線９０は、含浸時（含浸工程の時）に外周部３１に直接接触するように巻かれた状態である。
［構成４−３］図６に示すように、外側巻線９０は、含浸時（図５参照）よりも後に外周部３１から取り外されたものである。

上記［構成４−１］のように、図２に示す表面材５０は、図５に示すように、含浸時に外側巻線９０が配置されていた位置に配置される。外側巻線９０は、上記［構成４−２］のように外周部３１に巻かれ、図７に示すように、上記［構成４−３］のように外周部３１から取り外される。よって、表面材５０を、外周部３１に確実に密接するように配置させることができる。よって、上記「（効果３）」を確実に得ることができる。

（効果５）（発明３）
［構成５］図１に示すように、超電導マグネット装置１は、超電導マグネット２０と、超電導マグネット２０を収容する真空容器１１と、冷却部材６０に接続される冷却装置１５と、を備える。

上記［構成５］により、超電導マグネット装置１は、上記「（効果３）」または「（効果４）」と同様の効果を奏する。

１ 超電導マグネット装置
１１ 真空容器
１５ 冷却装置
２０ 超電導マグネット
３０ 超電導コイル
３１ 外周部
４０ 含浸材
５０ 表面材
６０ 冷却部材
９０ 外側巻線

Claims (5)

1. 超電導コイルと、
   前記超電導コイルに含浸させた含浸材と、
   前記超電導コイルの外周部に密接し、前記含浸材よりも熱伝導率が高い表面材と、
   前記表面材のコイル径方向外側部分に取り付けられる冷却部材と、
   を備える、超電導マグネット。
2. 請求項１に記載の超電導マグネットであって、
   前記表面材は、前記超電導コイルに前記含浸材を含浸させる含浸時に外側巻線が配置されていた位置に配置され、
   前記外側巻線は、前記含浸時に前記外周部に直接接触するように巻かれた状態であり、前記含浸時よりも後に前記外周部から取り外されたものである、
   超電導マグネット。
3. 請求項１または２に記載の前記超電導マグネットと、
   前記超電導マグネットを収容する真空容器と、
   前記冷却部材に接続される冷却装置と、
   を備える、超電導マグネット装置。
4. 超電導コイルの外周部に直接接触するように前記外周部に外側巻線が巻かれる外側巻線取付工程と、
   前記外側巻線取付工程を経た前記外側巻線および前記超電導コイルに含浸材を含浸させる含浸工程と、
   前記含浸工程の後に、前記外周部から前記外側巻線が取り外される外側巻線取外し工程と、
   前記含浸材よりも熱伝導率が高い表面材を、前記外側巻線取外し工程を経た前記外周部に密接させる表面材密接工程と、
   前記表面材密接工程を経た前記表面材のコイル径方向外側部分に冷却部材が取り付けられる冷却部材取付工程と、
   を備える、超電導マグネットの製造方法。
5. 請求項４に記載の製造方法により製造された前記超電導マグネットが真空容器に収容される真空容器収容工程と、
   前記冷却部材が冷却装置に接続される冷却装置接続工程と、
   を備える、超電導マグネット装置の製造方法。