JP2002158110A - 超電導コイル冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超電導コイルを収容したコイル容器内の冷媒
が減少したり、無くなった場合でも、クエンチを起こす
ことなく超電導コイルの運転が引き続き可能な超電導コ
イル冷却装置を提供する。 【解決手段】 超電導コイル１が巻き付けられた巻き枠
２を高熱伝導材料で形成すると共に、巻き枠２と冷凍機
７のコールドヘッド７ｂの間を、高熱伝導材料よりなる
伸縮自在な高熱伝導部材９で熱的に連結したもので、コ
イル容器４内が液体ヘリウムで満たされている場合は、
液体ヘリウム３の沸騰冷却で超電導コイル１が冷却され
ているが、コイル容器４内の液体ヘリウム３が漏れるな
どの原因で減少したり、無くなった場合でも、超電導コ
イル１で発生した熱は、ヘリウムガスにより巻き枠２へ
伝達されて冷却されるため、クエンチを起こすことなく
超電導コイル１の運転が引き続き可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコイル容器内の冷媒
が減少しても、超電導コイルの運転が引き続き可能な超
電導コイル冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超電導コイル冷却装置において
は、超電導コイルを冷却する冷凍機が停電などによって
停止すると、超電導コイルの温度が上がってクエンチを
起こし、超電導コイルが破損するなどの不具合が発生す
る。

【０００３】係る不具合を防止するため、例えば特開２
０００−１２５５４２号公報で、冷凍機が停電などによ
り停止しても、超電導コイルが破損することなく運転を
続けることが可能な超電導コイル装置が提案されてい
る。前記公報の超電導コイル装置は、中間シールド内に
コイルと冷却板が収容されていて、冷凍機により冷却板
を介してコイルを冷却するように構成されている。

【０００４】また中間シールド内には、冷却板と流体密
に接合された熱吸収部が設けられており、この熱吸収部
は箱状のケーシングと、このケーシング内に設けられた
再凝縮器とより構成されていて、ケーシング内には液体
ヘリウムや、液体水素などの液化ガスが冷媒として収容
されている。

【０００５】そして通常運転時には、冷凍機により冷却
板を介してコイルが冷却されているが、停電などにより
冷凍機が停止されると、ケーシング内の液化ガスが蒸発
する際の潜熱により冷却板を介してコイルが冷却され
て、コイルの温度上昇が抑制されるため、コイルは超電
導状態に維持され、これによって冷凍機が停止しても、
比較的長時間コイルを破損することなく運転が続けられ
るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記公報の超電
導コイル装置では、停電などによって冷凍機が停止され
た場合、比較的長時間コイルを破損することなく運転を
続けることができるが、中間シールド内に収容された冷
媒が漏れて減少したり、無くなった場合、コイルの温度
が急激に上昇してクエンチを起こし、その結果コイルが
破損するなどの不具合がある。

【０００７】本発明は係る従来の不具合を解消するため
になされたもので、超電導コイルを収容したコイル容器
内の冷媒が減少したり、無くなった場合でも、クエンチ
を起こすことなく超電導コイルの運転が引き続き可能な
超電導コイル冷却装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の超電導コイル冷却装置は、超電導コイル及び前
記超電導コイルを冷却する液体ヘリウムが収容されたコ
イル容器と、コイル容器が収容され、かつコイル容器の
周囲を真空状態に保持する真空容器と、コイル容器と真
空容器の間に設けられ、かつ真空容器側からの輻射熱を
遮蔽するシールドと、コイル容器内で蒸発したヘリウム
ガスを冷却して液化させる冷凍機とを備えた超電導コイ
ル冷却装置であって、超電導コイルが巻き付けられた巻
き枠を高熱伝導材料で形成すると共に、巻き枠と冷凍機
のコールドヘッドの間を、高熱伝導材料よりなる伸縮自
在な高熱伝導部材で熱的に連結したものである。

【０００９】前記構成により、コイル容器内が液体ヘリ
ウムで満たされている場合は、液体ヘリウムの沸騰冷却
で超電導コイルが冷却されているが、コイル容器内の液
体ヘリウムが漏れるなどの原因で減少したり、無くなっ
た場合でも、超電導コイルで発生した熱は、ヘリウムガ
スにより巻き枠へ伝達されて冷却されるため、クエンチ
を起こすことなく超電導コイルの運転が可能になる、ま
た巻き枠と冷凍機のコールドヘッドの間が伸縮自在な高
熱伝導部材で熱的に連結されているため、予め冷凍機に
与圧を付与することにより、冷凍機のコールドヘッドと
高熱伝導部材の間に隙間を生じることなく両者を密着さ
せることができるため、接触熱抵抗が減少し、これによ
って冷却効率が向上する。

【００１０】前記目的を達成するため本発明の超電導コ
イル冷却装置は、高熱伝導部材と巻き枠の間に伝熱部材
を介在させると共に、伝熱部材とコイル容器間に、高熱
伝導部材を囲むようにシールを設けたものである。

【００１１】前記構成により、伝熱部材とコイル容器が
溶接困難な材料で形成されていても、シールによってコ
イル容器内を密閉することができる。

【００１２】前記目的を達成するため本発明の超電導コ
イル冷却装置は、停電時前記冷凍機または冷凍機と超電
導コイルに電力を供給するバックアップ電源及び発電機
を設けたものである。

【００１３】前記構成により、雷等で一時停電した場合
でも、超電導コイル及び冷凍機に電力を供給することが
できるため、引き続き超電導コイルの運転が可能とな
る。

【００１４】前記目的を達成するため本発明の超電導コ
イル冷却装置は、超電導コイル及び前記超電導コイルを
冷却する液体窒素が収容されたコイル容器と、コイル容
器が収容され、かつコイル容器の周囲を真空状態に保持
する真空容器と、コイル容器と真空容器の間に設けら
れ、かつ真空容器側からの輻射熱を遮蔽するシールド
と、コイル容器内で蒸発した液体窒素を冷却して液化さ
せる冷凍機とを備えた超電導コイル冷却装置であって、
コイル容器に冷凍機のコールドヘッドを熱的に接続する
ことにより、コイル容器内の液体窒素を冷却して固体窒
素とし、かつ固体窒素を介して超電導コイルを冷却する
ようにしたものである。

【００１５】前記構成により、超電導コイルを形成する
超電導導体の隙間に固体窒素が充満されて、超電導コイ
ル全体の平均熱伝導率が向上するため、超電導線の熱的
安定性も向上する。

【００１６】前記目的を達成するため本発明の超電導コ
イル冷却装置は、超電導コイル及び超電導コイルを冷却
する冷媒が収容されたコイル容器と、コイル容器が収容
され、かつコイル容器の周囲を真空状態に保持する真空
容器と、コイル容器と真空容器の間に設けられ、かつ真
空容器側からの輻射熱を遮蔽するシールドと、コイル容
器内で蒸発した冷媒ガスを冷却して液化させる冷凍機と
を備えた超電導コイル冷却装置であって、超電導コイル
を複数分割し、かつ各超電導コイルを独立したコイル容
器内に収容すると共に、コイル容器の一方に、超電導コ
イルを冷却する固体窒素を充填し、また他方に、超電導
コイルを冷却を冷却する液体ヘリウムを充填したもので
ある。

【００１７】前記構成により、一方の超電導コイルを固
体窒素で冷却し、また他方の超電導コイルを液体ヘリウ
ムで冷却することにより、超電導コイルの熱的安定性が
向上すると同時に、超電導コイルの高さを低く抑えるこ
とができるため、磁気共鳴撮像装置に好適な小型の超電
導コイル冷却装置が得られるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
ないし図３に示す図面を参照して詳述する。図１は超電
導コイル冷却装置の断面図を示すもので、超電導コイル
１は高熱伝導材料からなる巻き枠２に超電導導体を巻き
付けることにより形成されており、この超電導コイル１
を沸騰冷却するため、超電導コイル１が収納されたコイ
ル容器４には、液体ヘリウム３が冷媒として充填されて
いる。

【００１９】また超電導コイル１へのガスによる伝導熱
を小さくするため、超電導コイル１は真空容器５内部に
収納されており、室温の真空容器５からコイル容器４に
入る輻射熱を遮蔽するため、真空容器５とコイル容器４
間には、シールド６が設けられている。７は真空容器５
の上部に設けられた冷凍機で、シールド６上に設置され
た第１ステージコールドヘッド（以後第１ヘッドと言
う）７ａと、コイル容器４上に設置された第２ステージ
コールドヘッド（以後第２ヘッドと言う）７ｂとよりな
る２段の小形ヘリウム冷凍機より構成されていて、冷却
運転温度は約８０Ｋと４Ｋとなっており、第１ヘッド７
ａはシールド６に熱的に接続されていると共に、第２ヘ
ッド７ｂはコイル容器４内部に設置された高熱伝導材料
よりなる冷却ベンチ８と熱的に接続されている。

【００２０】そして冷却ベンチ８の下面と巻き枠２の上
面を覆う円板状の伝熱部材１０の間に、第２ヘッド７ｂ
の冷却熱を巻き枠２に効率よく伝達する高熱伝導部材９
が介在されている。銅やアルミニウムなどの高熱伝導材
料より形成された高熱伝導部材９は、はぼＵ字形に形成
された２部材を、位相を９０度回転した状態で、互いに
上下方向に連結することにより構成されていて、第２ヘ
ッド７ｂと伝熱部材１０の接離方向に伸縮自在となって
いる。

【００２１】また同じく銅やアルミニウムなどの高熱伝
導材料より形成された伝熱部材１０は、巻き枠２の両端
部と外周部が熱的接続されていると共に、第１ヘッド７
ａと第２ヘッド２ｂを連結する連結部材７ｄが貫通する
コイル容器４上面の開口部４ａには、コイル容器４内か
らのガスが漏れるのを封止するシール部材１１が設けら
れている。

【００２２】一方冷凍機７の上部は、真空容器５の上面
に開口された開口部５ａより真空容器５に上方へ突出さ
れており、突出部にはベローズ１２が嵌挿されている。
ベローズ１２は冷凍機７を上下方向に移動自在に支持す
ると同時に、真空容器５内を真空状態に保持できるよう
になっている。真空容器５より上方へ突出された冷凍機
７の上部には、冷凍機７を駆動するモータ７ｃが設置さ
れており、このモータ７ｃで冷凍機７のコンプレッサ１
３が駆動されるようになっていると共に、コンプレッサ
１３と冷凍機７のモータ７ｃ及び超電導コイル１へ電力
を供給する超電導コイル用電源２０には、停電等で電力
の供給が一時停止した場合でも電力を供給できるようバ
ッテリよりなるバックアップ電源１４が接続されてお
り、停電が長時間続き、バックアップ電源１４より電力
の供給ができなくなった場合は、発電機１５が駆動され
て、発電機１５よりバックアップ電源１４に電力が供給
されるようになっている。

【００２３】またコイル容器４には液体ヘリウム３を供
給するための注液ポート１６が接続されており、この注
液ポート１６には、コイル容器４の内圧が大気圧以下の
ときは弁を閉じ、コイル容器４の内圧が大気圧以上のと
き弁を開く逆止弁１７が設けられていると共に、前記注
液ポート１６とは別に、超電導コイル１がクエンチを起
こしてコイル容器４内の圧力が異常に高圧になっとき
に、管路１８ａを密閉している破壊板１８ｂが破壊され
て、コイル容器４内の高圧を大気に放出することによ
り、コイル容器４が破損するのを防止する安全弁１８
と、超電導コイル１に一端が接続されたケーブル２１を
真空容器５外へ延出する配線用ポート１９が接続されて
おり、真空容器５外へ延出されたケーブル２１の他端は
超電導コイル用電源２０に接続されている。

【００２４】次に前記構成され超電導コイル冷却装置の
作用を説明すると、モータ７ｃによりコンプレッサ１３
が駆動されて、冷凍機７が冷却を開始すると、冷凍機７
で発生された冷却熱は第１ヘッド７ａより連結部材７ｄ
を介して第２ヘッド７ｂへと伝達され、さらに第２ヘッ
ド７ｂより冷却ベンチ８、高熱伝導部材９及び伝熱体１
０を介して巻き枠２へと伝達されて、超電導コイル１が
冷却される。

【００２５】また超電導コイル１の巻き枠２に熱的に接
続された冷却ベンチ８や、高熱伝導部材９、伝熱部材１
０は、銅またはアルミニウムのような高熱伝導材料から
形成されている上、高熱伝導部材９は上下方向に伸縮自
在に形成されているため、予め冷凍機７に下方の与圧を
加えておくことにより、冷却ベンチ８と高熱伝導部材９
が接する面は、常に接触状態に維持されて両者の間に隙
間が生じることがなく、また仮令隙間が生じても、この
隙間にヘリウムガスまたは液体ヘリウム３浸入するの
で、両者間の接触熱抵抗はさらに小さくなり、これによ
つて冷凍機７の第２ヘッド７ｂと巻き枠２の温度差を小
さくすることができる。

【００２６】さらに巻き枠２に巻かれた超電導コイル１
が発熱しても、超電導コイル１の巻き線間には隙間があ
って、この隙間にはヘリウムガスが充満しているので、
超電導コイル１からの熱はヘリウムガスが熱伝導体とな
って巻き枠２へと伝導されるため、コイル容器４内の液
体ヘリウム３が漏れるなどして、液体ヘリウム３の液量
が減少したり、無くなっても、超電導コイル１は巻き枠
２により引き続き冷却されるので、クエンチを起すこと
なく超電導状態を維持するができるようになる。

【００２７】一方図２は液体ヘリウム３の代わりにヘリ
ウムガス３ａを使用した超電導コイル冷却装置の変形例
を示すもので、次にこれを説明する。なお前記第１の実
施の形態と同一部分は同一符号を付して、その説明は省
略する。この変形例では、超電導コイル１に接続された
ケーブルを真空容器５の外部へ延出する配線用ポートと
コイル容器４内へヘリウムガス３ａを供給するガスポー
ト１６ａを兼用させて、このガスポート１６ａよりコイ
ル容器４内へヘリウムガス３ａを供給するようにしてい
る。

【００２８】前記ガスポート１６ａには、コイル容器４
へヘリウムガス３ａを供給した後、閉じることによって
コイル容器４内を密封するバルブ１７ａと、コイル容器
４の内圧が大気圧以下のときは弁を閉じ、コイル容器４
の内圧が大気圧以上のとき弁を開く前記第１の実施の形
態と同様な逆止弁１７が接続されている。また冷却ベン
チ８より巻き枠２の上面を覆う伝熱部材１０へ冷却熱を
効率よく伝達する高熱伝導部材９は、コイル容器４上面
に開口された開口部４ｂよりシールド６内に突出された
構造となつており、このため真空容器５の内部を真空に
維持するためにはコイル容器４開口部４ｂを密封する必
要がある。

【００２９】しかしステンレス鋼で形成されたコイル容
器４と、銅またはアルミニュウム等の高熱伝導材料から
なる伝熱体１０は溶接が困難である。そこで図３に示す
ように、コイル容器４の周囲を囲むように伝熱体１０の
上面にＶ溝１０ａを環状に形成し、かつこのＶ溝１０ａ
に沿って伝熱体１０とコイル容器４の上面間に、柔らか
なインジュウム等のシール２１を介在させて、コイル容
器４側より挿入したボルトなどの固着具２２を締め付け
ることにより、固着具２２の締め付け力でシール２１を
潰して、コイル容器４と筒１０間の隙間をシールしてい
る。

【００３０】これによってコイル容器４をほぼ完全に密
封することができると共に、固着具２２の首部に嵌挿さ
れたばね座金２３によって固着具２２が緩むのを防止す
ることができるため、コイル容器４内に充填されたヘリ
ウムガスが漏れるのを長期に亘って防止することができ
る。

【００３１】以上のように構成された超電導コイル装置
冷却装置の作用は、前記第１の実施の形態と同様なので
その説明は省略するが、この変形例では、ヘリウムガス
３ａが封入されたコイル容器４内の巻き枠２の温度が4.
2Ｋのとき、ヘリウムガス３ａの絶対圧力が０,１２Ｍｐ
ａになると、ヘリウムガス３ａは巻き枠２または伝熱体
１０の表面で凝縮が起こる。しかし、ヘリウムガス３ａ
の絶対圧力が０，０９５Ｍｐａのときには、ヘリウムガ
ス３ａは凝縮せず、巻き枠２の温度が4.2Ｋであれば超
電導コイル１はヘリウムガス３ａ及び超電導導体の熱伝
導により十分冷却されるので、クエンチを起こすことな
く超電導コイル１を運転することができる。

【００３２】一方図４は第２の実施の形態を示すもの
で、次にこれを説明する。なお前記変形例と同様に、第
１の実施の形態と同一部分は同一符号を付して、その説
明は省略する。これは後述する第３の実施の形態につい
ても同様である。

【００３３】図４は円筒状に形成された超電導コイル１
の断面図を示すもので、この超電導コイル１は高熱伝導
の巻き枠２に、ニオブ・チタンよりなる超電導体１ｃを
密に巻き付けることにより形成されていて、軸線が水平
となるように設置されている。超電導コイル１の収容さ
れたコイル容器４内には、超電導体１ｃの臨界温度以上
の温度で固化した固体窒素３１が充填されており、コイ
ル容器４の一端側は、高熱伝導体よりなる均熱板３２取
付けられていて、この均熱板３２に冷凍機７の第２ヘッ
ド７ｂが接続されている。そして冷凍機７の冷却熱は、
コイル容器４の端部を一様な温度にする均熱板３２から
コイル容器４へ伝達され、さらに巻き枠２から超電導コ
イル１に伝達されて、超電導コイル１が冷却されると同
時に、コイル容器４に充満された液体窒素が冷却固化さ
れることにより、固体窒素３１が超電導コイル１の周囲
を覆うようになっている。

【００３４】なお図４中１６ａは、液体窒素をコイル容
器４に供給する際に使用する窒素ポートである。また図
５は図４の点線円で示す部分の超電導コイル１の拡大断
面図で、超電導導体１ａの中心部に超電導線１ｂが設け
られている。超電導線１ｂに使用する超電導線材料に
は、現在臨界温度が液体窒素温度（77.4Ｋ）以上の特性
をもつ高温超電導体があるが、ここではニオブ・チタン
を使用しており、超電導線１ｂの外周は、銅またはアル
ミニュウム等の高電気伝導体からなる安定化材１ｃで覆
われていると共に，超電導導体１ａの最外層はエナメル
等の電気絶縁膜１ｄで被覆されている。

【００３５】さらに超電導導体１ａを巻き枠２に巻き付
ける際、隣接している超電導導体１ａとの間に隙間が生
じてしまうことがあり、隣接している超電導導体１ａと
の間に隙間があると、超電導導体１ａのある部分で発熱
した場合、その隙間によって大きな熱抵抗が生じてしま
い、その結果発熱した超電導導体１ａは冷却が不十分と
なって、超電導コイル１がクエンチを起すことがある。
これを防止するため従来では、隣接している超電導導体
１ａとの間の隙間に、ヘリウムガスより熱伝導率が高い
エポキシ樹脂を塗布しているが、エポキシ樹脂は固体窒
素や固体アルゴンなどに比べて熱伝導率が低い。

【００３６】図６は固体窒素とアルゴン、大気圧(０，
１Ｍｐａ)のヘリウムガス、そしてエポキシの熱伝導率
及び超電導体であるニオブ・チタンの臨界温度（約８
Ｋ）を示すもので、超電導導体１ａの動作範囲（約８Ｋ
以下）では、固体窒素３１や固体アルゴンは従来のエポ
キシ樹脂に比べて約５０倍の熱伝導率をもっている。従
って、超電導導体１ａの各巻き線間に生じた隙間に固体
窒素３１または固体アルゴンを充填すれば、隙間の熱抵
抗は従来のエポキシ樹脂を塗布した場合に比べて１／５
０以下になる。

【００３７】そこでこの第２の実施の形態では、超電導
導体１ａの各巻き線間に生じた隙間に固体窒素３１や、
固体アルゴンを充填して、超電導コイル１のある一部の
超電導導体１ａで発熱した場合、固体窒素３１や固体ア
ルゴンを介して速やかに熱を近接する超電導導体１ａに
伝播させ、高熱伝導材料よりなる巻き枠２から冷凍機７
の第２ヘッド７ｂに伝わるようにしたもので、これによ
って超電導コイル１は従来以上に熱的に安定性が高くな
るため、クエンチが起きにくくなる。

【００３８】図７及び図８は、医療用の磁気共鳴撮像装
置に本発明の超電導コイル冷却装置を適用した第３の実
施の形態を示すもので、次にこれを説明する。この第３
の実施の形態では、超電導コイル１は上部超電導コイル
１₁と下部超電導コイル１₂に分離されていて、上下超電
導コイル１₁，１₂の間に均一な磁界分布を形成するよう
になっており、図７の点線円で囲まれた空間に、検査を
受ける人間が入るように構成されている。上部の超電導
コイル１₁を収容したコイル容器４ａ内には固体窒素３
１が充填されていて、固体窒素３１により超電導コイル
１₁が冷却されるようになっており、コイル容器４の端
面に均熱板３２を介して冷凍機７の第二ヘッド７ｂが接
続されている。

【００３９】また下部超電導コイル１２を収容したコイ
ル容器４ｂ内には液体ヘリウム３が充填されていて、液
体ヘリウム３により下部超電導コイル１₂が沸騰冷却さ
れるようになっている。コイル容器４ｂ内で蒸発したヘ
リウムガスは、コイル容器４ａ，４ｂ間を接続する凝縮
配管３４を上昇して、冷凍機７の第２ヘッド７ｂ近傍に
設置された凝縮器３３で凝縮されるようになっており、
凝縮器３３内で液化された液体ヘリウム３は、再び凝縮
配管３４を通って下部のコイル容器４ｂ内へと循環され
るようになっている。

【００４０】以上のように前記第３の実施の形態では、
上部超電導コイル１₁を固体窒素３１で冷却し，下部超
電導コイル１₂を液体ヘリウム３で冷却するようにして
いるが、その理由を次に説明する。もし上下のコイル容
器４ａ，４ｂに液体ヘリウム３を入れて、上部超電導コ
イル１１と下部超電導コイル１₂を一台の冷凍機７で同
時に冷却しようとした場合、下部のコイル容器４ｂは常
に液で満たされるが、上部のコイル容器４ａは熱侵入の
影響が液面変化となって現れ易くなってしまう。

【００４１】またこの種の磁気共鳴撮像装置は、一般の
病院に設置することを想定しているため、装置をコンパ
クトに設計する必要があるが、上部超電導コイル１₁を
液体ヘリウム３で冷却した場合、上部のコイル容器４ａ
の液面が下がると、上部超電導コイル１₁が液面から露
出して上部超電導コイル１₁の沸騰冷却が不十分とな
り、その結果クエンチが起きやすくなると共に，これを
防止するため液体ヘリウム３の容積を増やそうとする
と、超電導コイル１全体の高さが高くなって、磁気共鳴
撮像装置の小型化ができなくなってしまう。そこで前記
第３の実施の形態では、上部超電導コイル１₁を固体窒
素３１で冷却し、下部超電導コイル１₂を液体ヘリウム
３で冷却することにより、超電導コイル１の熱的安定性
を向上させると同時に、超電導コイル１の高さを低く抑
えることにより、磁気共鳴撮像装置の小型化を実現して
いる。

【００４２】なお前記各実施の形態及び変形例では、ニ
オブ・チタンの超電導体よりなる超電導コイルを使用し
た場合について説明をしたが、ニオブ・チタンの臨界温
度以上の超電導特性を有するＮｂＳｎ３（ニオブサンス
ズ）の焼結した超電導体、またはイットリウム系、ビス
マス系、その他の高温超電導体を主成分とした超電導コ
イルにも適用できるものである。

【００４３】

【発明の効果】本発明は以上詳述したように、超電導コ
イルが巻き付けられた巻き枠を高熱伝導材料で形成する
と共に、巻き枠と冷凍機のコールドヘッドの間を、高熱
伝導材料よりなる伸縮自在な高熱伝導部材で熱的に連結
したことから、コイル容器内が液体ヘリウムで満たされ
ている場合は、液体ヘリウムの沸騰冷却で超電導コイル
が冷却されているが、コイル容器内の液体ヘリウムが漏
れるなどの原因で減少したり、無くなった場合でも、超
電導コイルで発生した熱は、ヘリウムガスにより巻き枠
へ伝達されて冷却されるため、クエンチを起こすことな
く超電導コイルの運転を引き続き継続することができる
ようになる。

【００４４】また超電導コイルの巻き枠と冷凍機のコー
ルドヘッドの間が高熱伝導材料よりなる伸縮自在な高熱
伝導部材で熱的に連結されているため、予め冷凍機に与
圧を付与することにより、冷凍機のコールドヘッドと高
熱伝導部材の間に隙間を生じることなく両者を密着させ
ることができ、これによって両者間の接触熱抵抗が減少
するため、冷却効率の向上大幅な向上が図れるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態になる超電導コイル
冷却装置を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態になる超電導コイル
冷却装置の変形例を示す断面図である。

【図３】図２のＡで示す円内の拡大断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態になる超電導コイル
冷却装置の断面図である。

【図５】図４のＢで示す円内の拡大断面図である。

【図６】各種材料の熱伝導率特性を示す線図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態になる超電導コイル
冷却装置の断面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態になる超電導コイル
冷却装置の要部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 超電導コイル １₁ 上部超電導コイル １₂ 下部超電導コイル ２ 巻き枠 ３ 液体ヘリウム ４ コイル容器 ５ 真空容器 ６ シールド ７ 冷凍機 ７ａ 第１ヘッド（コールドヘッド） ７ｂ 第２ヘッド（コールドヘッド） ９ 高熱伝導部材 １０ 伝熱部材 ２１ シール ３１ 固体窒素

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導コイル及び前記超電導コイルを冷
   却する液体ヘリウムが収容されたコイル容器と、前記コ
   イル容器が収容され、かつ前記コイル容器の周囲を真空
   状態に保持する真空容器と、前記コイル容器と前記真空
   容器の間に設けられ、かつ前記真空容器側からの輻射熱
   を遮蔽するシールドと、前記コイル容器内で蒸発したヘ
   リウムガスを冷却して液化させる冷凍機とを備えた超電
   導コイル冷却装置であって、前記超電導コイルが巻き付
   けられた巻き枠を高熱伝導材料で形成すると共に、前記
   巻き枠と前記冷凍機のコールドヘッドの間を、高熱伝導
   材料よりなる伸縮自在な高熱伝導部材で熱的に連結した
   ことを特徴とする超電導コイル冷却装置。
2. 【請求項２】 前記高熱伝導部材と前記巻き枠の間に伝
   熱部材を介在させると共に、前記伝熱部材と前記コイル
   容器間に、前記高熱伝導部材を囲むようにシールを設け
   て、前記コイル容器内を密閉してなる請求項１に記載の
   超電導コイル冷却装置。
3. 【請求項３】 停電時前記冷凍機または前記冷凍機及び
   前記超電導コイルに電力を供給するバックアップ電源及
   び発電機を設けてなる請求項１または２に記載の超電導
   コイル冷却装置。
4. 【請求項４】 超電導コイル及び前記超電導コイルを冷
   却する液体窒素が収容されたコイル容器と、前記コイル
   容器が収容され、かつ前記コイル容器の周囲を真空状態
   に保持する真空容器と、前記コイル容器と前記真空容器
   の間に設けられ、かつ前記真空容器側からの輻射熱を遮
   蔽するシールドと、前記コイル容器内で蒸発した液体窒
   素を冷却して液化させる冷凍機とを備えた超電導コイル
   冷却装置であって、前記コイル容器に前記冷凍機のコー
   ルドヘッドを熱的に接続することにより、前記コイル容
   器内の液体窒素を冷却して固体窒素とし、かつ前記固体
   窒素を介して前記超電導コイルを冷却することを特徴と
   する超電導コイル冷却装置。
5. 【請求項５】 超電導コイル及び前記超電導コイルを冷
   却する冷媒が収容されたコイル容器と、前記コイル容器
   が収容され、かつ前記コイル容器の周囲を真空状態に保
   持する真空容器と、前記コイル容器と前記真空容器の間
   に設けられ、かつ前記真空容器側からの輻射熱を遮蔽す
   るシールドと、前記コイル容器内で蒸発した冷媒ガスを
   冷却して液化させる冷凍機とを備えた超電導コイル冷却
   装置であって、前記超電導コイルを複数分割し、かつ各
   超電導コイルを独立したコイル容器内に収容すると共
   に、前記コイル容器の一方に、前記超電導コイルを冷却
   する固体窒素を充填し、また他方に、前記超電導コイル
   を冷却する液体ヘリウムを充填したことを特徴とする超
   電導コイル冷却装置。