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超伝導装置及び磁石装置

国内特許コード P200017344
整理番号 (S2017-0971-N0)
掲載日 2020年12月22日
出願番号 特願2019-540899
出願日 平成30年8月28日(2018.8.28)
国際出願番号 JP2018031681
国際公開番号 WO2019049720
国際出願日 平成30年8月28日(2018.8.28)
国際公開日 平成31年3月14日(2019.3.14)
優先権データ
  • 特願2017-171907 (2017.9.7) JP
発明者
  • 山本 明保
  • 島崎 七海
出願人
  • 国立大学法人東京工業大学
発明の名称 超伝導装置及び磁石装置
発明の概要 超伝導装置(1)は、磁場を発生させる磁石部(3)を備えた磁石装置(2)に備えられる。超伝導装置(1)は、磁石部(3)の外部に設けられた超伝導バルク部(4)を有し、超伝導バルク部(4)は、超伝導状態で磁場を捕捉し、磁場を捕捉している超伝導バルク部(4)と磁石部(3)とにより磁気回路(5)が形成される。
従来技術、競合技術の概要

例えば磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置等が有する磁石装置として、強磁場を発生させる磁石部を備えた磁石装置が用いられている。米国特許第7944208号明細書(特許文献1)には、磁気共鳴イメージングシステムにおいて、主磁石が有する互いに反対の磁極が、水平軸に沿って配置され、且つ、主磁石が発生させた磁場を検出するために構成された開放型磁気共鳴イメージング領域を画定する技術が開示されている。

このような強磁場を発生させる磁石装置においては、磁石部の外部に強磁場が漏洩することを防止又は抑制し、磁石部の周囲での磁場の強度を低減するために、環状経路に沿って、磁石部の一方の磁極から磁性体を経て磁石部の他方の磁極に戻る磁気回路が形成されるように、磁気回路用部材として、鉄等の透磁率の高い磁性体が設けられることがある。

特開平7-178071号公報(特許文献2)には、MRI装置のマグネットアセンブリにおいて、下永久磁石を上面に取り付けた下ベースヨークと、その下ベースヨークの端縁部から立設された柱ヨークと、その柱ヨークで支持されると共に上永久磁石を下永久磁石に対向して下面に取り付けた上ベースヨークと、を有する技術が開示されている。

一方、例えばMRI装置以外の磁石装置においては、強磁場を発生させる磁石部として、超伝導バルク体が用いられているものがある。非特許文献1及び非特許文献2には、二ホウ化マグネシウム(MgB)よりなる超伝導バルク体が永久磁石として用いられる技術が開示されている。

産業上の利用分野

本発明は、磁石装置に備えられる超伝導装置、及び、磁石装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
磁場を発生させる磁石部を備えた磁石装置に備えられる超伝導装置において、
前記磁石部の外部に設けられた第1超伝導バルク体を有し、
前記第1超伝導バルク体は、超伝導状態で磁場を捕捉し、
磁場を捕捉している前記第1超伝導バルク体と前記磁石部とにより磁気回路が形成される、超伝導装置。

【請求項2】
請求項1に記載の超伝導装置において、
前記磁石部は、
第1極性を有する第1磁極と、
前記第1極性と反対の第2極性を有する第2磁極と、
を有し、
前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体及び前記第2磁極は、第1軸の周りの環状経路に沿って、前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体、前記第2磁極の順に配置され、
前記環状経路に沿って、前記第1磁極から前記第1超伝導バルク体を経て前記第2磁極に戻る前記磁気回路が形成される、超伝導装置。

【請求項3】
請求項2に記載の超伝導装置において、
前記磁石部は、前記環状経路に沿って互いに間隔を空けて配置された第1磁石及び第2磁石を有し、
前記第1磁石は、
前記第1磁極と、
前記第2極性を有する第3磁極と、
を有し、
前記第2磁石は、
前記第1極性を有する第4磁極と、
前記第2磁極と、
を有し、
前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体、前記第2磁極、前記第4磁極及び前記第3磁極は、前記環状経路に沿って、前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体、前記第2磁極、前記第4磁極、前記第3磁極の順に配置されている、超伝導装置。

【請求項4】
請求項2又は3に記載の超伝導装置において、
前記環状経路に沿って配列された複数の前記第1超伝導バルク体を含む第1超伝導バルク体群を有し、
前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体群及び前記第2磁極は、前記環状経路に沿って、前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体群、前記第2磁極の順に配置され、
前記環状経路に沿って、前記第1磁極から前記第1超伝導バルク体群を経て前記第2磁極に戻る前記磁気回路が形成され、
前記第1超伝導バルク体群に含まれる前記複数の第1超伝導バルク体は、前記複数の第1超伝導バルク体の各々が超伝導状態で磁場を捕捉することにより、前記第1磁極から出た磁束が、前記複数の第1超伝導バルク体を順次通って前記第2磁極に戻るように、前記環状経路に沿って配列されている、超伝導装置。

【請求項5】
請求項4に記載の超伝導装置において、
前記複数の第1超伝導バルク体は、互いに間隔を空けて配列されている、超伝導装置。

【請求項6】
請求項4又は5に記載の超伝導装置において、
前記第1超伝導バルク体群は、前記環状経路に沿って、前記第1磁極と隣り合い、且つ、前記第2磁極と隣り合わず、
前記複数の第1超伝導バルク体のうち、前記環状経路に沿って前記第1磁極に最も近い側に配置された第1超伝導バルク体の、前記環状経路に垂直な断面の外周長さは、前記複数の第1超伝導バルク体のうち、前記環状経路に沿って前記第1磁極に最も近い側と反対側に配置された第1超伝導バルク体の、前記環状経路に垂直な断面の外周長さよりも長い、超伝導装置。

【請求項7】
請求項6に記載の超伝導装置において、
前記複数の第1超伝導バルク体の各々の前記環状経路に垂直な断面の外周長さは、前記環状経路に沿って、前記第1磁極に最も近い側から前記第1磁極に最も近い側と反対側に向かって、前記複数の第1超伝導バルク体の配列順に減少する、超伝導装置。

【請求項8】
請求項6又は7に記載の超伝導装置において、
前記環状経路に沿って配列された複数の第2超伝導バルク体を含む第2超伝導バルク体群を有し、
前記複数の第2超伝導バルク体の各々は、超伝導状態で磁場を捕捉し、
前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体群、前記第2超伝導バルク体群及び前記第2磁極は、前記環状経路に沿って、前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体群、前記第2超伝導バルク体群、前記第2磁極の順に配置され、
前記環状経路に沿って、前記第1磁極から前記第1超伝導バルク体群及び前記第2超伝導バルク体群を順次経て前記第2磁極に戻る前記磁気回路が形成され、
前記第1超伝導バルク体群に含まれる前記複数の第1超伝導バルク体、及び、前記第2超伝導バルク体群に含まれる前記複数の第2超伝導バルク体は、前記複数の第1超伝導バルク体及び前記複数の第2超伝導バルク体の各々が超伝導状態で磁場を捕捉することにより、前記第1磁極から出た磁束が、前記複数の第1超伝導バルク体及び前記複数の第2超伝導バルク体を順次通って前記第2磁極に戻るように、前記環状経路に沿って配列され、
前記第2超伝導バルク体群は、前記環状経路に沿って、前記第2磁極と隣り合い、
前記複数の第2超伝導バルク体のうち、前記環状経路に沿って前記第2磁極に最も近い側に配置された第2超伝導バルク体の、前記環状経路に垂直な断面の外周長さは、前記複数の第2超伝導バルク体のうち、前記環状経路に沿って前記第2磁極に最も近い側と反対側に配置された第2超伝導バルク体の、前記環状経路に垂直な断面の外周長さよりも長い、超伝導装置。

【請求項9】
請求項8に記載の超伝導装置において、
前記複数の第2超伝導バルク体の各々の前記環状経路に垂直な断面の外周長さは、前記環状経路に沿って、前記第2磁極に最も近い側から前記第2磁極に最も近い側と反対側に向かって、前記複数の第2超伝導バルク体の配列順に減少する、超伝導装置。

【請求項10】
請求項4乃至9のいずれか一項に記載の超伝導装置において、
前記複数の第1超伝導バルク体の各々は、前記環状経路に沿った軸線を中心とした筒状の第1筒部を含み、
前記複数の第1超伝導バルク体は、前記複数の第1超伝導バルク体の各々が超伝導状態で前記軸線に沿った磁場を捕捉することにより、前記第1磁極から出た磁束が前記複数の第1超伝導バルク体の各々にそれぞれ含まれる複数の第1筒部を順次通って前記第2磁極に戻るように、前記環状経路に沿って配列されている、超伝導装置。

【請求項11】
請求項4乃至9のいずれか一項に記載の超伝導装置において、
前記複数の第1超伝導バルク体の各々は、前記環状経路に沿って延在する延在部を含み、
前記複数の第1超伝導バルク体は、前記複数の第1超伝導バルク体の各々が超伝導状態で前記環状経路に沿った磁場を捕捉することにより、前記第1磁極から出た磁束が前記複数の第1超伝導バルク体の各々にそれぞれ含まれる複数の延在部を順次通って前記第2磁極に戻るように、前記環状経路に沿って配列されている、超伝導装置。

【請求項12】
請求項4乃至11のいずれか一項に記載の超伝導装置において、
前記磁石部を囲む筒状の第2筒部を含む第3超伝導バルク体を有し、
前記第3超伝導バルク体は、超伝導状態で磁場を捕捉し、
それぞれ磁場を捕捉している前記複数の第1超伝導バルク体と、磁場を捕捉している前記第3超伝導バルク体と、前記磁石部と、により前記磁気回路が形成される、超伝導装置。

【請求項13】
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の超伝導装置において、
前記第1超伝導バルク体は、鉄ニクタイド又は二ホウ化マグネシウムよりなる、超伝導装置。

【請求項14】
請求項1乃至13のいずれか一項に記載の超伝導装置において、
前記第1超伝導バルク体を冷却する冷却部を有し、
前記第1超伝導バルク体が前記冷却部に冷却されることにより、前記第1超伝導バルク体が超伝導状態になり、
前記第1超伝導バルク体は、第二種超伝導体よりなり、
前記第1超伝導バルク体は、超伝導状態で、下部臨界磁場を超え且つ上部臨界磁場以下の磁場を、磁束をピン止めすることにより捕捉し、
前記磁場を捕捉している前記第1超伝導バルク体と前記磁石部とにより、磁束が通る閉回路である前記磁気回路が形成され、
前記磁石部の一方の磁極から出た前記磁束が前記第1超伝導バルク体を通って前記磁石部の他方の磁極に戻る、超伝導装置。

【請求項15】
磁場を発生させる磁石部を備えた磁石装置に備えられる超伝導装置において、
前記磁石部を囲む筒状の第1筒部を含む第1超伝導バルク体を有し、
前記第1超伝導バルク体は、超伝導状態で磁場を捕捉し、
磁場を捕捉している前記第1超伝導バルク体と前記磁石部とにより磁気回路が形成される、超伝導装置。

【請求項16】
請求項15に記載の超伝導装置において、
前記磁石部の外部に設けられた第2超伝導バルク体を有し、
前記第2超伝導バルク体は、超伝導状態で磁場を捕捉し、
磁場を捕捉している前記第2超伝導バルク体と、磁場を捕捉している前記第1超伝導バルク体と、前記磁石部と、により前記磁気回路が形成される、超伝導装置。

【請求項17】
請求項16に記載の超伝導装置において、
前記磁石部は、
第1極性を有する第1磁極と、
前記第1極性と反対の第2極性を有する第2磁極と、
を有し、
前記第1磁極、前記第2超伝導バルク体及び前記第2磁極は、第1軸の周りの環状経路に沿って、前記第1磁極、前記第2超伝導バルク体、前記第2磁極の順に配置され、
前記環状経路に沿って、前記第1磁極から前記第2超伝導バルク体を経て前記第2磁極に戻る前記磁気回路が形成される、超伝導装置。

【請求項18】
請求項17に記載の超伝導装置において、
前記環状経路に沿って配列された複数の前記第2超伝導バルク体を含む第1超伝導バルク体群を有し、
前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体群及び前記第2磁極は、前記環状経路に沿って、前記第1磁極、前記第1超伝導バルク体群、前記第2磁極の順に配置され、
前記環状経路に沿って、前記第1磁極から前記第1超伝導バルク体群を経て前記第2磁極に戻る前記磁気回路が形成され、
前記第1超伝導バルク体群に含まれる前記複数の第2超伝導バルク体は、前記複数の第2超伝導バルク体の各々が超伝導状態で磁場を捕捉することにより、前記第1磁極から出た磁束が、前記複数の第2超伝導バルク体を順次通って前記第2磁極に戻るように、前記環状経路に沿って配列されている、超伝導装置。

【請求項19】
請求項15乃至18のいずれか一項に記載の超伝導装置において、
前記第1超伝導バルク体は、鉄ニクタイド又は二ホウ化マグネシウムよりなる、超伝導装置。

【請求項20】
請求項15乃至19のいずれか一項に記載の超伝導装置において、
前記第1超伝導バルク体を冷却する冷却部を有し、
前記第1超伝導バルク体が前記冷却部に冷却されることにより、前記第1超伝導バルク体が超伝導状態になり、
前記第1超伝導バルク体は、第二種超伝導体よりなり、
前記第1超伝導バルク体は、超伝導状態で、下部臨界磁場を超え且つ上部臨界磁場以下の磁場を、磁束をピン止めすることにより捕捉し、
前記磁場を捕捉している前記第1超伝導バルク体と前記磁石部とにより、磁束が通る閉回路である前記磁気回路が形成され、
前記磁石部の一方の磁極から出る前記磁束が前記第1筒部の内部を通って前記磁石部の他方の磁極に戻る、超伝導装置。

【請求項21】
磁場を発生させる磁石部と、前記磁石部の外部に設けられた超伝導装置と、を備えた磁石装置において、
前記超伝導装置は、前記磁石部の外部に設けられた超伝導バルク体を有し、
前記超伝導バルク体は、超伝導状態で磁場を捕捉し、
磁場を捕捉している前記超伝導バルク体と前記磁石部とにより磁気回路が形成される、磁石装置。

【請求項22】
磁場を発生させる磁石部と、前記磁石部を囲む超伝導装置と、を備えた磁石装置において、
前記超伝導装置は、前記磁石部を囲む筒状の筒部を含む超伝導バルク体を有し、
前記超伝導バルク体は、超伝導状態で磁場を捕捉し、
磁場を捕捉している前記超伝導バルク体と前記磁石部とにより磁気回路が形成される、磁石装置。
国際特許分類(IPC)
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出願権利状態 公開
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