JPH0318001A - 緊急消磁装置付超電導マグネット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、緊急消磁装置付超電導マグネット装置、特
に磁気共鳴イメージング装置における静磁界発生のため
の永久電清モードで運転される緊急消磁装置付超電導マ
グネット装置に関するものである． ［従来に技術］ 第４図は従来の緊急消磁装置付超電導マグネット装置を
示す回路図であり、図において（１）は磁気共鳴イメー
ジングの対象領域にほぼ均一な静磁界を発生する超電導
主コイル、（２ａ）及び（２ｂ）は超電導主コイル（１
〉の発生する磁界の空間均一性を改養するために用いら
れる超電導補正コイル、＜３），（４ａ）　，　（４ｂ
）は超電導主コイル（１〉、超電導補正コイル（２ａ）
　，　（２ｂ）とそれぞれ並列に接続された永久電流ス
イッチである．これらの永久電流スイッチ（３）　，　
（４ａ）　，　（４ｂ）は各々永久電流スイッチ超電導
体（５）　，　（６ａ）　，　（６ｂ）とそれぞれこれ
に近接して設けられた永久電流スイッチヒータ（７）　
．　（８ｍ）　，　（８ｂ）とがら構成されている．　
（９）．（１０ａ），（１０ｂ）はそれぞれ超電導主コ
イル（１）Ｊ電導補正コイル（２ａ）　，　（２ｂ）と
並列に接続されて抵抗やダイオードから成っている保謹
素子である．この保護素子（９）　，　（１０ａ）　，
（１０ｂ）はそれぞれ超電導主コイル（１），超電導補
正コイル（２ａ）　，　（２ｂ）にクインチが発生した
場合に、永久電流スイッチ（３）　，　（４ｍ）　，　
（４ｂ）の両端間に生ずる電圧を抑制するために設けら
れている，’＜１１），（１２ａ）　，　（１２ｂ）は
それぞれ超電導主コイル（１）、超電導補正コイル（２
ａ）　．　（２ｂ）に近接して設けられた消磁用ヒータ
素子である．以上のように構成された全体は低温容器（
１３）に収納されている。また、消磁用ヒータ素子（１
１）はヒータ回路開閉スイッチ（１５〉を介してヒータ
電源（１４）に接続され、消磁用ヒータ素子（１２ａ）
と（１２ｂ）は互いに直列に接続されると共に消磁用ヒ
ータ素子（１１）と並列に接続された上でヒータ回路ｒ
Ｍ閉スイッチ（１５）を介してヒータ電源（１４）に接
続されている．なお、これら消磁用ヒータ素子（１１）
．　（１２ａ）　，　（１２ｂ）、ヒータ回路開閉スイ
ッチ（１５）及びヒータ電源（１４）は緊急消磁装置を
構成する． 従来の緊急消磁装置付超電導マグネット装置は上述した
ように構成され、いま永久電流モードで運転されている
として、たとえば超電導マグネット装置への鉄体は啜着
や火災発生等の理由により、緊急に消磁が必要になった
場合には、ヒータ回路開閉スイッチ（１５）を閉路する
ことにより、超電導主コイル（１）及び超電導補正コイ
ル（２ａ）　．　（２ｂ）の消磁用ヒータ素子（１１〉
及び（１２ａ）　．　（１２ｂ）がヒータ電源（１４）
からの通電により発熱し、その熱で超電導主コイル（１
〉及び超電導補正コイル（２ａ）　，　（２ｂ）を加温
する．この加温により超電導主コイル（１）及び超電導
補正コイル（２ａ）　，　（２ｂ）は温度上昇し、ある
所定の臨界温度を超えると、各コイルの少なくとも一部
分が常電導状態に移転して抵抗を発生し、更にその抵抗
に発生するジュール熱により常電導転移部分が拡大し、
各コイルの全体が常電導体に移転する。このことにより
超電導主コイル（１）と永久電流スイッチ（３〉からな
る閉回路を環流する電流、それに超電導補正コイル（２
ａ〉と永久電流スイッチ（４ａ）からなる閉回路を環流
する電流、及び超電導補正コイル（２ｂ〉と永久電流ス
イッチ（４ｂ）からなる閉回路を環流する電流が急速に
減衰して超電導主コイル（１）及び超電導補正コイル（
２ａ）　，〈２ｂ〉は消磁される。

ところが、一般に超電導コイルが常電導体に移転する温
度（臨界温度）は、超電導体が置かれている磁場及びそ
の通電電流が大きい低下する．また、超電導主コイルの
方が超電導補正コイルよりも臨界温度が低いので、両者
の消磁用ヒータ素子に同時に通電すると、超電導主コイ
ルの方が早く常電導体に転移するので、その電流は急速
に減衰し従って超電導主コイルは消磁される．ところが
、超電導主コイルと超電導補正コイルは相互に磁気結合
されているので、超電導主コイルの電流が減衰すると超
電導補正コイルに起電力ひいては電流が誘起される．し
かも超電導補正コイルが超電導状態にある場合には抵抗
が無いため、超電導補正コイルに大きな電流が誘起され
る．超電導補正コイル消磁用ヒータ素子も超電導主コイ
ル消磁用ヒータ素子と同時に通電されるので、超電導補
正コイルも若干の時間遅れの後に臨界温度に達して常電
導体に移転し消磁されるが、超電導主コイルより若干時
間遅れを生ずる為、超電導主コイルの常電導体への転移
は超電導補正コイルが超電導に留まっている状態で発生
し、超電導補正コイルには大きな電流が誘起される。

［発明が解決しようとする課ｆｆｌ］ 上述したような従来の緊急消磁装置付超電導マグネット
装置では、緊急消磁装置が作動すると超電導補正コイル
に過大な電流が誘起されるため、超電導補正コイルが大
きな機械的、熟的ストレスを受け、更にこの超電導補正
コイルの過電圧を保護するための保譲素子も大容量のも
のが必要になると云う問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、超電導補正コイルに過大な電流が誘起するこ
となく、超電導主コイル及び超ｔ導補正コイルを速やか
に消磁出来る緊急消磁装置付超電導マグネット装置を得
ることを目的とする，［課題を解決するための手段］ この発明に係る緊急消磁装置付超電導マグネット装置は
、緊急消磁するとき、まず超電導補正コイル消磁用ヒー
タ素子に通電させ、その所定時間後に超電導主コイル消
磁用ヒータ素子に通電させるための手段を、ヒータ電源
と消磁用ヒータ素子の間に設けたものである。

［作　用］ この発明においては、緊急消磁の際、まず超電導補正コ
イル消磁用ヒータ素子に通電してその超電導補正コイル
を常電導体に転移させた後、超電導主コイル消磁用ヒー
タ素子に通電することにより、超電導主コイルの消磁に
伴って超電導補正コイルに誘起される電流をその巻線抵
抗により抑制する． ［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、図に
おいて（１）〜（１４）は従来装置におけるものと全く
同一のものである．　（１５ａ）は消磁用ヒータ素子（
１２ａ）と（１２ｂ）をヒータ電源（１４）に接続する
ヒータ回路開閉スイッチ、そして（１５ｂ）は消磁用ヒ
ータ素子（１１）をヒータ電源（１４）に接続するヒー
タ回路開閉スイッチである． 次に、第１図に示した実施例の動作について説明する。

いまこの発明の緊急消磁装置付超電導マグネット装置を
永久電流モードで運転中に緊急消磁が必要になったとす
る．まずヒータ回路開閉スイッチ（１５ａ）を閉路する
ことにより超電導補正コイル消磁用ヒータ素子（１２ａ
）　，　（１２ｂ）がヒータ電源（１４）からの通電で
発熱し、これにより超電導補正コイル（２ａ）　，　（
２ｂ）を加温する．この加温により、ある所定の臨界温
度を超えると、超電導補正コイル（２ａ）　，　（２ｂ
）は常電導状態に移転する．従って、超電導補正コイル
（２ａ〉と永久電流スイッチ（４ａ）からなる閉回路を
環流する電流及び超電導補正コイル（２ｂ）と永久電流
スイッチ（４ｂ）からなる閉回路を環流する電流が急速
に減衰して８Ｉ電導補正コイル（２ａ）　，　（２ｂ）
は消磁される．次いで、ヒータ回路開閉スイッチ（１５
ｂ）を閉路すると、消磁用ヒータ素子（１ｌ）がヒータ
電源（１４）からの通電により発熱し、超電導主コイル
（１）を加温する。この温度上昇により、ある所定の臨
界温度を超えると超電導主コイル（１）は常電導状態に
移転する。従って、超電導主コイル（１〉と永久電流ス
イッチ（３）からなる閉回路を環流する電流は急速に減
衰して超電導主コイル（１）は消磁される． なお、上述した動作中、超電導主コイル（１）が常電導
体に転移することにより、その電流が急速に減衰し、消
磁されるとき、磁気結合により超電導補正コイル（２ａ
）　，　（２ｂ）に起電力が誘起されるが、超電導補正
コイル（２ａ）　，　（２ｂ）が常電導体に転移してい
るため、閉回路の電流は超電導補正コイル（２ａ）　，
　（２ｂ）の発生抵抗により抑制される。また、超重導
補正コイル（２ａ），（２ｂ）が常電導体に転移するこ
とにより、その電流が急速に減衰し、消磁されるとき、
超電導主コイル（１）に磁気結合により起電力が銹起さ
れるが、超電導補正コイル（Ｚａ），（２ｂ）の電流は
小さく、巻数も小さいため、超電導主コイル（１）に誘
起される起電力は小さいので、超電導主コイル（１）と
永久電流スイッチ（３）からなる閉回路を環流する電流
は小さい。第２図は第■図におけるヒータ回路開閉スイ
ッチ（１５ａ）と（１５ｂ）の閉路時点の時間差を示す
動作説明図である． なお、上記実施例ではヒータ回路開閉スイッチ（１５ａ
）と（１５ｂ）を所定の時間差で作動させたが、第３図
に示すようにヒータ電源（１４）の出力側に１＠のヒー
タ回路開閉スイッチ（１５）を設け、このヒータ回路ｒ
Ｍ閉スイッチ（１５〉の出力側に設けた遅延回路（１６
）によって超電導主コイル消磁用ヒータ素子（１ｌ）と
超電導補正コイル消磁用ヒータ素子（１２ａ）　，（ｔ
ｚｂ）との通電開始時間に適当な時間差をもたせるよう
にしても、同様の効果を奏する．なお、回ｒＩ＠開閉手
段が、この発明の一実施例ではヒータ回路開閉スイッチ
（１５ａ）　，　（１５ｂ）から戒るが、他の実施例で
はヒータ回路開閉スイッチ（１５）及び遅延回路（１６
）から或る． また、第１図及び第３図においては、超電導補正コイル
が２個で楕戒されたものを示したが、２個以上であって
も同様の効果を奏することができる。

［発明の効果］ この発明は、以上説明した通り、ヒータ電源と消磁用ヒ
ータ素子を結ぶ回路中に設けられ、超電導マグネット装
置の緊急消磁時に、まず超電導補正コイル用ヒータ素子
に通電させ、超電導補正コイルが常電導転移した後、超
電導主コイル消磁用ヒータ素子に通電させる回路開閉手
段を設けたので、超電導主コイルの消磁に伴って超電導
補正コイルに誘起される電流は、超電導補正コイルの巻
線抵抗により抑制され、超電導補正コイルに過大な電流
が流れるのを防止できる．このため、超電導補正コイル
に作用する機械的、熱的ストレスが軽減されると共に、
超電導補正コイル用保護素子（１０ａ）　．　（１０ｂ
）の容量を軽減でき、更に装置のコストも軽減できると
いう効果を奏する．

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図中のヒータ回路開閉スイッチの投入順序を示す説明
図、第３図はこの発明の他の実施例を示す回路図、第４
図は従来の緊急消磁装誼付超電導マグネット装置のを回
路図である．図において、（１）は超電導主コイル、（
２ａ）　，　（２ｂ）は超電導補正コイル、（１１）．
（１２ａ）．（１２ｂ）は消磁用ヒータ素子、（１４）
はヒータ電源、（１５）　．　（１５ａ）　．（１５ｂ
）はヒータ回路開閉スイッチ、（１６）は遅延回路であ
る． なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す． 代　　理　　人　　　曾　　我　　道　　照昂１図 １３ 昂２図 一−→峰闇 滴３図 昂４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　均一な静磁界を発生する超電導主コイルと、この超電
   導主コイルの発生する磁界の均一性を改善するための超
   電導補正コイルと、上記超電導主コイルに近接して設け
   られた超電導主コイル消磁用ヒータ素子と、上記超電導
   補正コイルに近接して設けられた超電導補正コイル消磁
   用ヒータ素子と、これら消磁用ヒータ素子に電流を供給
   するためのヒータ電源と、このヒータ電源と上記消磁用
   ヒータ素子との間の回路を開閉する手段とを備え、この
   回路開閉手段は、緊急消磁時に、まず上記超電導補正コ
   イル消磁用ヒータ素子に通電させ、上記超電導補正コイ
   ルが常電導体に転移した後、上記超電導主コイル消磁用
   ヒータ素子に通電させることを特徴とする緊急消磁装置
   付超電導マグネット装置。