JP2607661Y2 - 極低温容器 - Google Patents
極低温容器Info
- Publication number
- JP2607661Y2 JP2607661Y2 JP1992063972U JP6397292U JP2607661Y2 JP 2607661 Y2 JP2607661 Y2 JP 2607661Y2 JP 1992063972 U JP1992063972 U JP 1992063972U JP 6397292 U JP6397292 U JP 6397292U JP 2607661 Y2 JP2607661 Y2 JP 2607661Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- heat shield
- cryogenic
- temperature
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Linear Motors (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、酸化物超電導線材を用
いた超電導機器の冷却用容器に関するものである。
いた超電導機器の冷却用容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化物超電導機器の冷却方法に
は、超電導機器を液体ヘリウム，液体窒素等の冷媒を
用いて冷やす。超電導機器を極低温冷凍機を用いて冷
やす。の２通りがあるが、の方法として、例えば特開
平４−106373号公報に示されるものがある。これは、
４．２Ｋまで超電導機器を冷やすために３段の熱ステー
ジを持ち、第１、第２の熱ステージを各熱シールドに熱
接続し、第３の熱ステージを超電導機器に熱接続して冷
却することが行われている。そして、初期冷却時、冷却
を早めるため、超電導機器に液体ヘリウムガスを流す冷
却管が具えられる。
は、超電導機器を液体ヘリウム，液体窒素等の冷媒を
用いて冷やす。超電導機器を極低温冷凍機を用いて冷
やす。の２通りがあるが、の方法として、例えば特開
平４−106373号公報に示されるものがある。これは、
４．２Ｋまで超電導機器を冷やすために３段の熱ステー
ジを持ち、第１、第２の熱ステージを各熱シールドに熱
接続し、第３の熱ステージを超電導機器に熱接続して冷
却することが行われている。そして、初期冷却時、冷却
を早めるため、超電導機器に液体ヘリウムガスを流す冷
却管が具えられる。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】しかし、通常冷凍機の
効率は到達温度に大きく依存し、例えば４．２Ｋにおい
て３Ｗの熱負荷を冷やすのに、約６．４ＫＷの入力電力
が必要となり、装置の重量も約３００ｋｇと大きくな
る。
効率は到達温度に大きく依存し、例えば４．２Ｋにおい
て３Ｗの熱負荷を冷やすのに、約６．４ＫＷの入力電力
が必要となり、装置の重量も約３００ｋｇと大きくな
る。
【０００４】又、クライオスタット容器の真空部容量が
４．２Ｋの場合、熱侵入を抑制するため、充分な熱シー
ルドを行う必要から断熱空間も大きくなり、クライオス
タット容器全体が大型化せざるを得なかった。
４．２Ｋの場合、熱侵入を抑制するため、充分な熱シー
ルドを行う必要から断熱空間も大きくなり、クライオス
タット容器全体が大型化せざるを得なかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本考案は上記の問題点を
解決するためになされたもので、その特徴は、20Ｋで超
電導状態を維持できる高温超電導線材を用いた超電導機
器を収納し、外部からの輻射熱を遮断する熱シールド
と、このシールドを内蔵し、内部を真空状態に保持する
真空容器を具える極低温容器であって、前記高温超電導
線材は、(BiPb) ２ Sr ２ Ca ２ Cu ３ Oy高Tc相であり、前記熱
シールドが高温側、超電導機器が20Ｋの低温側となる２
段の温度レベルに冷却できるようそれぞれに熱接続され
た極低温冷凍機を具えると共に、必要時のみ液体窒素が
供給され、前記超電導機器及び熱シールドを冷却する冷
却管を具えたことにある。
解決するためになされたもので、その特徴は、20Ｋで超
電導状態を維持できる高温超電導線材を用いた超電導機
器を収納し、外部からの輻射熱を遮断する熱シールド
と、このシールドを内蔵し、内部を真空状態に保持する
真空容器を具える極低温容器であって、前記高温超電導
線材は、(BiPb) ２ Sr ２ Ca ２ Cu ３ Oy高Tc相であり、前記熱
シールドが高温側、超電導機器が20Ｋの低温側となる２
段の温度レベルに冷却できるようそれぞれに熱接続され
た極低温冷凍機を具えると共に、必要時のみ液体窒素が
供給され、前記超電導機器及び熱シールドを冷却する冷
却管を具えたことにある。
【０００６】
【作用】冷凍機の効率は到達温度に大きく依存すること
は先に述べたが、本考案容器は同温度をできるだけ高く
するために高温超電導材料を用いている。例えば、（Ｂ
ｉＰｂ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏｙ高Ｔｃ相の超電導線
材でのＪｃ−Ｂ特性を図３に示す。
は先に述べたが、本考案容器は同温度をできるだけ高く
するために高温超電導材料を用いている。例えば、（Ｂ
ｉＰｂ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏｙ高Ｔｃ相の超電導線
材でのＪｃ−Ｂ特性を図３に示す。
【０００７】図示のように、２０ＫでのＪｃは４．２Ｋ
の場合に比べて若干低下するものの、コイル性能の大幅
な低下は見られない。従って、このような高温超電導線
材を用いれば、冷凍機の到達温度を２０Ｋとすることが
できる。この場合、３Ｗの熱負荷を冷却するのに、４．
２Ｋの場合の半分以下の入力電力ですみ、重量も１／３
と軽量化できる。
の場合に比べて若干低下するものの、コイル性能の大幅
な低下は見られない。従って、このような高温超電導線
材を用いれば、冷凍機の到達温度を２０Ｋとすることが
できる。この場合、３Ｗの熱負荷を冷却するのに、４．
２Ｋの場合の半分以下の入力電力ですみ、重量も１／３
と軽量化できる。
【０００８】又、クライオスタット容器の真空部容量が
２０Ｋの場合、超電導機器の比熱が４．２Ｋの場合に比
べ約１００倍になるので、断熱部を減らして熱侵入量が
増えても容易に機器が温度上昇しないため容器が小型化
できる。
２０Ｋの場合、超電導機器の比熱が４．２Ｋの場合に比
べ約１００倍になるので、断熱部を減らして熱侵入量が
増えても容易に機器が温度上昇しないため容器が小型化
できる。
【０００９】そして、通常は冷凍機のみを用いて冷却を
行うが、超電導機器が大型化して冷却機の能力が不足す
る場合、或は常温から極低温への初期冷却時等には、超
電導機器及び熱シールドにつながる冷却管を介して、液
体窒素を供給し冷却を行う。超電導機器のみならず、熱
シールドにも冷却管を配設することで、一層効率的な冷
却を行うことができる。この場合、一旦２０Ｋに迄冷却
されれば、超電導機器自体からの発熱はごく僅かなの
で、冷凍機による冷却のみで運転することができる。
行うが、超電導機器が大型化して冷却機の能力が不足す
る場合、或は常温から極低温への初期冷却時等には、超
電導機器及び熱シールドにつながる冷却管を介して、液
体窒素を供給し冷却を行う。超電導機器のみならず、熱
シールドにも冷却管を配設することで、一層効率的な冷
却を行うことができる。この場合、一旦２０Ｋに迄冷却
されれば、超電導機器自体からの発熱はごく僅かなの
で、冷凍機による冷却のみで運転することができる。
【００１０】
【実施例】以下、図に基づいて本考案実施例を説明す
る。図１は、本考案実施例の構成を示す概略図である。
図において、１はボビン２に巻回された超電導コイル
で、高温超電導線材により構成され、ボビン２と共に熱
シールド３に収納されている。このような熱シールド３
は、さらに冷凍機５付きクライオスタット４に内蔵され
ている。
る。図１は、本考案実施例の構成を示す概略図である。
図において、１はボビン２に巻回された超電導コイル
で、高温超電導線材により構成され、ボビン２と共に熱
シールド３に収納されている。このような熱シールド３
は、さらに冷凍機５付きクライオスタット４に内蔵され
ている。
【００１１】この冷凍機５は、コンプレッサ（図示せ
ず）に接続されて、クライオスタット４内を所定の真空
状態に保持すると共に、第１及び第２のコールドヘッド
６，７を具え、前記熱シールド３及び超電導コイル１を
異なる２段の温度レベルに冷却する。
ず）に接続されて、クライオスタット４内を所定の真空
状態に保持すると共に、第１及び第２のコールドヘッド
６，７を具え、前記熱シールド３及び超電導コイル１を
異なる２段の温度レベルに冷却する。
【００１２】熱シールド３は、例えば銅シールドの外周
を断熱材で取り巻いたもので、この銅シールドが冷凍機
の第１コールドヘッド６と熱接続されて、７７Ｋにまで
冷却される（高温側）。一方、第２コールドヘッド７
は、ボビン２の上フランジ２ａに熱接続され、コイル１
を２０Ｋにまで冷却する（低温側）。ここで、第２のコ
ールドヘッド７とボビンの上フランジ２ａが一体に構成
されておれば、接触による熱伝達のロスを最少に抑える
ことができる。
を断熱材で取り巻いたもので、この銅シールドが冷凍機
の第１コールドヘッド６と熱接続されて、７７Ｋにまで
冷却される（高温側）。一方、第２コールドヘッド７
は、ボビン２の上フランジ２ａに熱接続され、コイル１
を２０Ｋにまで冷却する（低温側）。ここで、第２のコ
ールドヘッド７とボビンの上フランジ２ａが一体に構成
されておれば、接触による熱伝達のロスを最少に抑える
ことができる。
【００１３】そして、クライオスタット容器外部から熱
シールド３及びボビン２に冷却管８が配設されている。
これは、熱シールド３及びボビン２の周囲を取り囲むよ
うに配置され、必要時のみ液体窒素を供給して、熱シー
ルド２及びボビン２（コイル１）を冷却するものであ
る。
シールド３及びボビン２に冷却管８が配設されている。
これは、熱シールド３及びボビン２の周囲を取り囲むよ
うに配置され、必要時のみ液体窒素を供給して、熱シー
ルド２及びボビン２（コイル１）を冷却するものであ
る。
【００１４】このような構成の極低温容器で、通常は冷
凍機の運転のみで、超電導コイルを所定の極低温に冷却
することができる。但し、常温から極低温への初期冷却
時などは、冷却管を介して液体窒素を供給することで、
一層効率的な冷却を行うことができる。
凍機の運転のみで、超電導コイルを所定の極低温に冷却
することができる。但し、常温から極低温への初期冷却
時などは、冷却管を介して液体窒素を供給することで、
一層効率的な冷却を行うことができる。
【００１５】実際にＢｉＰｂ超電導線材（銀シース材）
を用いてソレノイドコイルを製作し、上記構成の容器を
用いて冷却を行い、設計通りの磁場が発生できるかどう
かテストしてみた。テスト条件は以下の通りである。 (1) コイル構造 ボビン：銅製で、その上フランジが第２コールドヘッドと一体化されてい る。 外径１００ｍｍ，内径５０ｍｍ，高さ６０ｍｍ コイル占有率０．８５，電流Ｉ＝１００Ａ 導 体：寸法 ４ｍｍ幅×０．２６ｍｍ厚 絶縁 ポリイミドテープ１２．５μｍ (2) クライオスタット構造 クライオスタット：外径１６０ｍｍφ×高さ５００ｍｍ 材質ＳＵＳ３０４ 熱シールド：銅シールドを第１コールドヘッドと熱接続するため固定。 銅シールドの外周に、マイラーフィルムにＡｌを蒸着したも のとガラス繊維布を交互に積層した多層断熱材（スーパーイ ンシュレーション）を約２０ｍｍ厚巻回。
を用いてソレノイドコイルを製作し、上記構成の容器を
用いて冷却を行い、設計通りの磁場が発生できるかどう
かテストしてみた。テスト条件は以下の通りである。 (1) コイル構造 ボビン：銅製で、その上フランジが第２コールドヘッドと一体化されてい る。 外径１００ｍｍ，内径５０ｍｍ，高さ６０ｍｍ コイル占有率０．８５，電流Ｉ＝１００Ａ 導 体：寸法 ４ｍｍ幅×０．２６ｍｍ厚 絶縁 ポリイミドテープ１２．５μｍ (2) クライオスタット構造 クライオスタット：外径１６０ｍｍφ×高さ５００ｍｍ 材質ＳＵＳ３０４ 熱シールド：銅シールドを第１コールドヘッドと熱接続するため固定。 銅シールドの外周に、マイラーフィルムにＡｌを蒸着したも のとガラス繊維布を交互に積層した多層断熱材（スーパーイ ンシュレーション）を約２０ｍｍ厚巻回。
【００１６】その結果、冷凍機を作動させ約４時間で２
０Ｋまで冷却できた。又、コイルパワーリードよりＤＣ
電流を流し、７０Ａまでクエンチなく通電できることが
確認された。このときの発生磁場は０．８テスラであっ
た。
０Ｋまで冷却できた。又、コイルパワーリードよりＤＣ
電流を流し、７０Ａまでクエンチなく通電できることが
確認された。このときの発生磁場は０．８テスラであっ
た。
【００１７】
【考案の効果】以上説明したように、本考案容器による
と、冷凍機の到達温度を従来のものと比べ高くできるた
め、断熱構造などを簡略化でき、冷凍機及び真空容器の
小型軽量化が図れる。又、取り扱いも容易で、通常は冷
凍機による冷却を行い、必要時のみ液体窒素を供給し
て、効率的な冷却を行えばよい。従って、特にリニアモ
ーターカー等の移動体機に用いると効果的である。
と、冷凍機の到達温度を従来のものと比べ高くできるた
め、断熱構造などを簡略化でき、冷凍機及び真空容器の
小型軽量化が図れる。又、取り扱いも容易で、通常は冷
凍機による冷却を行い、必要時のみ液体窒素を供給し
て、効率的な冷却を行えばよい。従って、特にリニアモ
ーターカー等の移動体機に用いると効果的である。
【図１】本考案容器の構成を示す概略図である。
【図２】図１における第２コールドヘッドとボビンの接
合状態を示す構成図である。
合状態を示す構成図である。
【図３】高温超電導線材のＪｃ−Ｂ特性を示すグラフで
ある。
ある。
１ 超電導コイル ２ ボビン ２ａ 上フランジ ３ 熱シールド ４ クライオスタット ５ 冷凍機 ６ 第１コールドヘッド ７ 第２コールドヘッド ８ 冷却管
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−106373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−89302（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−67706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−278386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−292611（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−82176（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188707（ＪＰ，Ａ) Ｋ．Ｓａｔｏ，ｅｔ．ａｌ．Ｊｏｕｒ ｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ ｓｉｃｓ，ｖｏｌ．70，ｎｏ．10，15 Ｎｏｖ．1991，ｐ．6484−6488
Claims (3)
- 【請求項１】 20Ｋで超電導状態を維持できる高温超電
導線材を用いた超電導機器を収納し、外部からの輻射熱
を遮断する熱シールドと、このシールドを内蔵し、内部
を真空状態に保持する真空容器を具える極低温容器であ
って、前記高温超電導線材は、(BiPb) ２ Sr ２ Ca ２ Cu ３ Oy
高Tc相であり、前記熱シールドが高温側、超電導機器が
20Ｋの低温側となる２段の温度レベルに冷却できるよう
それぞれに熱接続された極低温冷凍機を具えると共に、
必要時のみ液体窒素が供給され、前記超電導機器及び熱
シールドを冷却する冷却管を具えたことを特徴とする極
低温容器。 - 【請求項２】 極低温冷凍機は、熱シールド及び超電導
機器のそれぞれに熱接続する第１及び第２コールドヘッ
ドを具え、 前記超電導機器は、第２コールドヘッドと一体に構成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の極低温容
器。 - 【請求項３】 超電導機器は、高温超電導線材が巻回さ
れたボビンを具え、 極低温冷凍機は、熱シールド及び超電導機器のそれぞれ
に熱接続する第１及び第２コールドヘッドを具え、 前記第２コールドヘッドは、ボビンの軸方向から熱接続
するように配置されたことを特徴とする請求項１または
２に記載の極低温容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992063972U JP2607661Y2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 極低温容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992063972U JP2607661Y2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 極低温容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0623265U JPH0623265U (ja) | 1994-03-25 |
| JP2607661Y2 true JP2607661Y2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=13244715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1992063972U Expired - Lifetime JP2607661Y2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 極低温容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607661Y2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11288809A (ja) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Toshiba Corp | 超電導マグネット装置 |
| JP4799770B2 (ja) * | 2001-07-09 | 2011-10-26 | 九州電力株式会社 | 超電導磁石 |
| DE102016224642A1 (de) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | Festo Ag & Co. Kg | Beförderungssystem |
| CN117048653B (zh) * | 2023-10-12 | 2023-12-12 | 西南交通大学 | 一种用于超导磁悬浮列车的低温恒温装置及方法 |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP1992063972U patent/JP2607661Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｋ．Ｓａｔｏ，ｅｔ．ａｌ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．７０，ｎｏ．１０，１５ Ｎｏｖ．１９９１，ｐ．６４８４−６４８８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0623265U (ja) | 1994-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |