JP2756551B2 - 伝導冷却型超電導磁石装置 - Google Patents
伝導冷却型超電導磁石装置Info
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Classifications
-
- Y02E40/641—
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は伝導冷却型超電導磁石装
置にかかるもので、とくに超電導コイルに給電する電流
リードの支持構造を改良した伝導冷却型超電導磁石装置
に関するものである。
置にかかるもので、とくに超電導コイルに給電する電流
リードの支持構造を改良した伝導冷却型超電導磁石装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の超電導磁石装置（たとえば特願平
３−１０４０４２号）においては、超電導コイルに電流
供給するための方式として、以下のような構造がある。
３−１０４０４２号）においては、超電導コイルに電流
供給するための方式として、以下のような構造がある。
【０００３】第一の構造は、温度３００Ｋの常温端から
温度４〜１０Ｋ程度の極低温端にわたって、無酸素銅な
どの常電導リード線により給電を行う構造である。
温度４〜１０Ｋ程度の極低温端にわたって、無酸素銅な
どの常電導リード線により給電を行う構造である。
【０００４】この構造の場合には、通電によるジュール
発熱があり、超電導コイルへの侵入熱を無視することが
できず、超電導コイルを冷却するたとえば蓄冷式の冷凍
機の負担が大きいという問題がある。
発熱があり、超電導コイルへの侵入熱を無視することが
できず、超電導コイルを冷却するたとえば蓄冷式の冷凍
機の負担が大きいという問題がある。
【０００５】第二の構造は、常電導リード線と、極低温
において超電導化されるＮｂ3Ｓｎなどの高温超電導電
流リードとを組み合わせて給電する構造である。
において超電導化されるＮｂ3Ｓｎなどの高温超電導電
流リードとを組み合わせて給電する構造である。
【０００６】この高温超電導電流リードとは、液体窒素
温度（７７Ｋ）付近で超電導状態を示す高温超電導材料
を利用した電流リードであり、したがって、超電導状態
下においてジュール発熱はないが、従来は専用の冷凍機
を用いてこの高温超電導電流リードを極低温に冷却する
必要がある。
温度（７７Ｋ）付近で超電導状態を示す高温超電導材料
を利用した電流リードであり、したがって、超電導状態
下においてジュール発熱はないが、従来は専用の冷凍機
を用いてこの高温超電導電流リードを極低温に冷却する
必要がある。
【０００７】したがって、超電導コイル自体を冷却する
冷凍機のほかに、この超電導電流リードを冷却する専用
の冷凍機が別途必要となり、装置全体の大型化および高
額化の問題がある。
冷凍機のほかに、この超電導電流リードを冷却する専用
の冷凍機が別途必要となり、装置全体の大型化および高
額化の問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、とくに電流リードか
らの侵入熱の低減化、および装置全体の小型・コンパク
ト化を可能とした伝導冷却型超電導磁石装置を提供する
ことを課題とする。
諸問題にかんがみなされたもので、とくに電流リードか
らの侵入熱の低減化、および装置全体の小型・コンパク
ト化を可能とした伝導冷却型超電導磁石装置を提供する
ことを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、電流
リード自体を高温超電導材料から構成することに着目し
たもので、冷凍機と、この冷凍機により冷却可能とした
超電導コイルと、この超電導コイルに給電する電流リー
ドと、を有する伝導冷却型超電導磁石装置であって、上
記冷凍機の冷却ステージに上記超電導コイルを接触さ
せ、かつ上記電流リードを高温超電導材料から構成する
とともに、上記冷凍機の冷却ステージに該電流リードを
接触させることを特徴とする伝導冷却型超電導磁石装置
である。
リード自体を高温超電導材料から構成することに着目し
たもので、冷凍機と、この冷凍機により冷却可能とした
超電導コイルと、この超電導コイルに給電する電流リー
ドと、を有する伝導冷却型超電導磁石装置であって、上
記冷凍機の冷却ステージに上記超電導コイルを接触さ
せ、かつ上記電流リードを高温超電導材料から構成する
とともに、上記冷凍機の冷却ステージに該電流リードを
接触させることを特徴とする伝導冷却型超電導磁石装置
である。
【００１０】なお、上記電流リードと上記冷凍機の冷却
ステージとの間に電気絶縁材を設けることが望ましい。
ステージとの間に電気絶縁材を設けることが望ましい。
【００１１】上記冷凍機の冷却ステージとして第一段冷
却ステージおよび該第一段冷却ステージより低温の第二
段冷却ステージを設け、上記超電導コイルを該第二段冷
却ステージに接触させるとともに、上記電流リードの高
温側端部を該第一段冷却ステージに、低温側端部を該第
二段冷却ステージにそれぞれ接触させることができる。
却ステージおよび該第一段冷却ステージより低温の第二
段冷却ステージを設け、上記超電導コイルを該第二段冷
却ステージに接触させるとともに、上記電流リードの高
温側端部を該第一段冷却ステージに、低温側端部を該第
二段冷却ステージにそれぞれ接触させることができる。
【００１２】さらに、上記電流リードの高温側端部を自
由端とするとともに、低温側端部を固定端とすることが
望ましい。
由端とするとともに、低温側端部を固定端とすることが
望ましい。
【００１３】あるいは、上記電流リードの高温側端部お
よび低温側端部をともに自由端とすることが望ましい。
よび低温側端部をともに自由端とすることが望ましい。
【００１４】上記電流リードと上記冷凍機の冷却ステー
ジとの間に電極を設けるとともに、この電極と該電流リ
ードとの間に可撓性のリング状電極を介在させたことが
望ましい。
ジとの間に電極を設けるとともに、この電極と該電流リ
ードとの間に可撓性のリング状電極を介在させたことが
望ましい。
【００１５】上記電流リードの外周に高温超電導磁気シ
ールドを設けることができる。
ールドを設けることができる。
【００１６】
【作用】本発明による伝導冷却型超電導磁石装置におい
ては、超電導コイルを冷却する冷凍機、および高温超電
導電流リードにより装置を構成するとともに、この冷凍
機により超電導コイルとともに高温超電導電流リードを
冷却するようにしたので、超電導状態の高温超電導電流
リードによるジュール熱の発生がないとともに、冷凍機
の冷凍負荷が低減化され、超電導冷却用の冷凍機により
高温超電導電流リードの冷却を兼用することができ、装
置全体を小型化することが可能となる。
ては、超電導コイルを冷却する冷凍機、および高温超電
導電流リードにより装置を構成するとともに、この冷凍
機により超電導コイルとともに高温超電導電流リードを
冷却するようにしたので、超電導状態の高温超電導電流
リードによるジュール熱の発生がないとともに、冷凍機
の冷凍負荷が低減化され、超電導冷却用の冷凍機により
高温超電導電流リードの冷却を兼用することができ、装
置全体を小型化することが可能となる。
【００１７】また、電流リードの高温側端部および低温
側端部の少なくともいずれか一方を自由端とすることと
したので、この電流リードの超電導化にともなう熱収縮
応力を吸収することにより電流リードの破損を防止する
ことができる。
側端部の少なくともいずれか一方を自由端とすることと
したので、この電流リードの超電導化にともなう熱収縮
応力を吸収することにより電流リードの破損を防止する
ことができる。
【００１８】
【実施例】つぎに、本発明の第一の実施例による伝導冷
却型超電導磁石装置１を図１および図２にもとづき説明
する。
却型超電導磁石装置１を図１および図２にもとづき説明
する。
【００１９】図１は、伝導冷却型超電導磁石装置１の一
部縦断面図であって、この伝導冷却型超電導磁石装置１
は、基台２と、真空容器（クライオスタット）３と、熱
シールド板４と、超電導コイル５と、正負極一対の高温
超電導電流リード６と、蓄冷式冷凍機７と、外部電源８
とを有する。
部縦断面図であって、この伝導冷却型超電導磁石装置１
は、基台２と、真空容器（クライオスタット）３と、熱
シールド板４と、超電導コイル５と、正負極一対の高温
超電導電流リード６と、蓄冷式冷凍機７と、外部電源８
とを有する。
【００２０】真空容器３は、真空としたその内部に熱シ
ールド板４と、超電導コイル５と、高温超電導電流リー
ド６と、蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ステージ７Ａおよ
び第二段冷却ステージ７Ｂとを収容している。
ールド板４と、超電導コイル５と、高温超電導電流リー
ド６と、蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ステージ７Ａおよ
び第二段冷却ステージ７Ｂとを収容している。
【００２１】熱シールド板４は、蓄冷式冷凍機７の第一
段冷却ステージ７Ａに接触固定するとともに、その内部
の超電導コイル５および高温超電導電流リード６への熱
侵入を防止している。
段冷却ステージ７Ａに接触固定するとともに、その内部
の超電導コイル５および高温超電導電流リード６への熱
侵入を防止している。
【００２２】超電導コイル５は、コイル巻き枠９に超電
導線材１０を巻いたもので、その外周に冷却促進部材と
して外周冷却用銅ブロック１１を締め付けてある。
導線材１０を巻いたもので、その外周に冷却促進部材と
して外周冷却用銅ブロック１１を締め付けてある。
【００２３】この外周冷却用銅ブロック１１およびコイ
ル巻き枠９を蓄冷式冷凍機７の第二段冷却ステージ７Ｂ
に接触固定することにより、超電導線材１０を効率的に
極低温まで冷却可能としてある。
ル巻き枠９を蓄冷式冷凍機７の第二段冷却ステージ７Ｂ
に接触固定することにより、超電導線材１０を効率的に
極低温まで冷却可能としてある。
【００２４】高温超電導電流リード６は、その正負極一
対を設けてあり、電流リード端子１２および常電導電流
リードワイヤ１３を介して外部電源８に接続してあり、
その高温側端部を蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ステージ
７Ａに、低温側端部を第二段冷却ステージ７Ｂにそれぞ
れ取り付けてある。
対を設けてあり、電流リード端子１２および常電導電流
リードワイヤ１３を介して外部電源８に接続してあり、
その高温側端部を蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ステージ
７Ａに、低温側端部を第二段冷却ステージ７Ｂにそれぞ
れ取り付けてある。
【００２５】蓄冷式冷凍機７は、ＧＭ冷凍機など任意の
冷凍機であって、その第一段冷却ステージ７Ａは液体窒
素温度７７Ｋ付近まで冷却可能であり、第二段冷却ステ
ージ７Ｂは極低温４〜１０Ｋまで冷却可能としてある。
冷凍機であって、その第一段冷却ステージ７Ａは液体窒
素温度７７Ｋ付近まで冷却可能であり、第二段冷却ステ
ージ７Ｂは極低温４〜１０Ｋまで冷却可能としてある。
【００２６】したがって、常電導電流リードワイヤ１３
が真空容器３の常温（３００Ｋ）部分から蓄冷式冷凍機
７の第一段冷却ステージ７Ａの温度（７０Ｋ）付近まで
の範囲での給電を行い、高温超電導電流リード６が第一
段冷却ステージ７Ａの部分から第二段冷却ステージ７Ｂ
の温度範囲での給電を行う。
が真空容器３の常温（３００Ｋ）部分から蓄冷式冷凍機
７の第一段冷却ステージ７Ａの温度（７０Ｋ）付近まで
の範囲での給電を行い、高温超電導電流リード６が第一
段冷却ステージ７Ａの部分から第二段冷却ステージ７Ｂ
の温度範囲での給電を行う。
【００２７】高温超電導電流リード６が第一段冷却ステ
ージ７Ａ温度以下において超電導状態を示すため、超電
導コイル５への通電状態においても高温超電導電流リー
ド６でのジュール熱の発生はない。
ージ７Ａ温度以下において超電導状態を示すため、超電
導コイル５への通電状態においても高温超電導電流リー
ド６でのジュール熱の発生はない。
【００２８】高温超電導電流リード６を伝導冷却型超電
導磁石装置１にて起用する場合に解決すべき問題は、電
気的、熱的および磁気的諸問題、ならびにリード本体
（後述）の強度保持である。
導磁石装置１にて起用する場合に解決すべき問題は、電
気的、熱的および磁気的諸問題、ならびにリード本体
（後述）の強度保持である。
【００２９】すなわち、高温超電導電流リード６を蓄冷
式冷凍機７の第一段冷却ステージ７Ａおよび第二段冷却
ステージ７Ｂにおいて伝導冷却する必要があるので、蓄
冷式冷凍機７との間では電気的絶縁をされて、しかも熱
伝達の良好な構成が要求される。
式冷凍機７の第一段冷却ステージ７Ａおよび第二段冷却
ステージ７Ｂにおいて伝導冷却する必要があるので、蓄
冷式冷凍機７との間では電気的絶縁をされて、しかも熱
伝達の良好な構成が要求される。
【００３０】また高温超電導電流リード６は、強磁界中
に設置された場合には、通電能力（電流密度）が劣化す
る特性があるので、リード本体への磁気を低減させる機
能が要求される。
に設置された場合には、通電能力（電流密度）が劣化す
る特性があるので、リード本体への磁気を低減させる機
能が要求される。
【００３１】さらに、リード本体はセラミック焼結体で
あるので、外力付加や熱収縮応力に対して脆弱な弱点が
あり、こうした点についても考慮する必要がある。
あるので、外力付加や熱収縮応力に対して脆弱な弱点が
あり、こうした点についても考慮する必要がある。
【００３２】図２は、こうした諸要請を満足するための
高温超電導電流リード６の取付け構造を拡大して示す要
部拡大断面図であって、高温超電導電流リード６は、高
温側電極１４と、リード本体である電流リードバルク１
５と、低温側電極１６と、円筒状の高温超電導磁気シー
ルド１７とを有する。
高温超電導電流リード６の取付け構造を拡大して示す要
部拡大断面図であって、高温超電導電流リード６は、高
温側電極１４と、リード本体である電流リードバルク１
５と、低温側電極１６と、円筒状の高温超電導磁気シー
ルド１７とを有する。
【００３３】高温側電極１４は、常電導電流リードワイ
ヤ１３にこれを接続するとともに、熱アンカー銅線１
８、銅板１９、および高温側窒化アルミニウム板などに
よる高温側絶縁材２０を介して蓄冷式冷凍機７の第一段
冷却ステージ７Ａにこれを接続してある。
ヤ１３にこれを接続するとともに、熱アンカー銅線１
８、銅板１９、および高温側窒化アルミニウム板などに
よる高温側絶縁材２０を介して蓄冷式冷凍機７の第一段
冷却ステージ７Ａにこれを接続してある。
【００３４】電流リードバルク１５は、酸化物高温超電
導物質などにより円筒状にこれを形成したもので、その
高温側端部を銀ローにより高温側電極１４に接続して自
由端とし、その低温側端部を低温側電極１６に銀ローに
より固定してある。
導物質などにより円筒状にこれを形成したもので、その
高温側端部を銀ローにより高温側電極１４に接続して自
由端とし、その低温側端部を低温側電極１６に銀ローに
より固定してある。
【００３５】低温側電極１６は、低温側窒化アルミニウ
ム板などによる低温側絶縁材２１を介して蓄冷式冷凍機
７の第二段冷却ステージ７Ｂにボルトによりこれを接続
固定して固定端とするとともに、超電導コイル５の超電
導線材１０に接続してある。
ム板などによる低温側絶縁材２１を介して蓄冷式冷凍機
７の第二段冷却ステージ７Ｂにボルトによりこれを接続
固定して固定端とするとともに、超電導コイル５の超電
導線材１０に接続してある。
【００３６】かくして、電流リードバルク１５の低温側
端部を固定支持するとともに、高温側端部を自由端とす
ることにより、熱収縮応力を回避可能な構造とした。
端部を固定支持するとともに、高温側端部を自由端とす
ることにより、熱収縮応力を回避可能な構造とした。
【００３７】なお、第二段冷却ステージ７Ｂが極低温
（４〜１０Ｋ）に冷却されるので、伝導冷却により電流
リードバルク１５も同じく極低温に冷却されることにな
る。
（４〜１０Ｋ）に冷却されるので、伝導冷却により電流
リードバルク１５も同じく極低温に冷却されることにな
る。
【００３８】また、電流リードバルク１５の高温側端部
を蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ステージ７Ａには直接固
定しない自由端とするが、熱アンカー銅線１８を設ける
ことにより第一段冷却ステージ７Ａとの熱接触を得るよ
うにしているため、電流リードバルク１５の高温側端部
は第一段冷却ステージ７Ａの温度（７０Ｋ）に冷却され
る。
を蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ステージ７Ａには直接固
定しない自由端とするが、熱アンカー銅線１８を設ける
ことにより第一段冷却ステージ７Ａとの熱接触を得るよ
うにしているため、電流リードバルク１５の高温側端部
は第一段冷却ステージ７Ａの温度（７０Ｋ）に冷却され
る。
【００３９】円筒状の高温超電導磁気シールド１７は、
電流リードバルク１５の外側に環状に覆う構造としたも
ので、超電導コイル５から電流リードバルク１５への磁
気をシールドすることにより電流リードバルク１５にか
かる外部磁界を低減させている。
電流リードバルク１５の外側に環状に覆う構造としたも
ので、超電導コイル５から電流リードバルク１５への磁
気をシールドすることにより電流リードバルク１５にか
かる外部磁界を低減させている。
【００４０】なお、円筒状の高温超電導磁気シールド１
７は蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ステージ７Ａとの直接
接触によりこれを伝導冷却可能としてある。
７は蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ステージ７Ａとの直接
接触によりこれを伝導冷却可能としてある。
【００４１】熱アンカー銅線１８は、高温側絶縁材２０
により電気的絶縁状態を保ちつつ第二段冷却ステージ７
Ｂと高温側電極１４との熱接触を維持することにより高
温側電極１４からの侵入熱を阻止可能としている。
により電気的絶縁状態を保ちつつ第二段冷却ステージ７
Ｂと高温側電極１４との熱接触を維持することにより高
温側電極１４からの侵入熱を阻止可能としている。
【００４２】こうした構成の伝導冷却型超電導磁石装置
１において、外部電源８からの正極電流は最初に電流リ
ード端子１２を経て、常電導電流リードワイヤ１３に導
かれ、ついで順次、高温側電極１４、電流リードバルク
１５、低温側電極１６、高温超電導電流リード６に導か
れ、超電導コイル５が励磁される。なお、負極電流は上
述と逆のコースで外部電源８まで戻る。
１において、外部電源８からの正極電流は最初に電流リ
ード端子１２を経て、常電導電流リードワイヤ１３に導
かれ、ついで順次、高温側電極１４、電流リードバルク
１５、低温側電極１６、高温超電導電流リード６に導か
れ、超電導コイル５が励磁される。なお、負極電流は上
述と逆のコースで外部電源８まで戻る。
【００４３】高温超電導電流リード６は、高温側電極１
４および低温側電極１６と電流リードバルク１５との電
気的接続状態、ならびに蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ス
テージ７Ａおよび第二段冷却ステージ７Ｂとの電気的非
接続状態を維持しながら、その電流リードバルク１５が
第二段冷却ステージ７Ｂとの熱的接触状態を保持してい
る。
４および低温側電極１６と電流リードバルク１５との電
気的接続状態、ならびに蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ス
テージ７Ａおよび第二段冷却ステージ７Ｂとの電気的非
接続状態を維持しながら、その電流リードバルク１５が
第二段冷却ステージ７Ｂとの熱的接触状態を保持してい
る。
【００４４】さらに、常電導電流リードワイヤ１３の外
部電源８側の温度は常温（３００Ｋ）、高温側電極１４
側の温度は第一段冷却ステージ７Ａ温度（７０Ｋ付近）
であり、温度差による伝導熱侵入および通電発熱（ジュ
ール発熱）があるが、第一段冷却ステージ７Ａにより熱
吸収される。
部電源８側の温度は常温（３００Ｋ）、高温側電極１４
側の温度は第一段冷却ステージ７Ａ温度（７０Ｋ付近）
であり、温度差による伝導熱侵入および通電発熱（ジュ
ール発熱）があるが、第一段冷却ステージ７Ａにより熱
吸収される。
【００４５】一方電流リードバルク１５は、第一段冷却
ステージ７Ａ温度（７０Ｋ付近）に冷却されるので、そ
の超電導状態が確立されており、ジュール発熱はなく、
かつ電流リードバルク１５の熱伝導率は銅の１／１００
程度であり、両端の温度差によるわずかな侵入熱のみが
あるため、第二段冷却ステージ７Ｂの冷凍負荷は少なく
なる。
ステージ７Ａ温度（７０Ｋ付近）に冷却されるので、そ
の超電導状態が確立されており、ジュール発熱はなく、
かつ電流リードバルク１５の熱伝導率は銅の１／１００
程度であり、両端の温度差によるわずかな侵入熱のみが
あるため、第二段冷却ステージ７Ｂの冷凍負荷は少なく
なる。
【００４６】したがって、温度７０Ｋ以下での給電が、
電気抵抗ゼロの超電導状態において行われるので、蓄冷
式冷凍機７の冷凍負荷が従来型に比較して軽減され、蓄
冷式冷凍機７の複数設置が不要となるばかりでなく、伝
導冷却型超電導磁石装置１全体を小型化することができ
る。
電気抵抗ゼロの超電導状態において行われるので、蓄冷
式冷凍機７の冷凍負荷が従来型に比較して軽減され、蓄
冷式冷凍機７の複数設置が不要となるばかりでなく、伝
導冷却型超電導磁石装置１全体を小型化することができ
る。
【００４７】つぎに、本発明の第二の実施例による伝導
冷却型超電導磁石装置３０を図３ないし図６にもとづき
説明する。ただし、以下の説明において図１および図２
と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省
略する。
冷却型超電導磁石装置３０を図３ないし図６にもとづき
説明する。ただし、以下の説明において図１および図２
と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省
略する。
【００４８】図３は、伝導冷却型超電導磁石装置３０の
一部縦断面図であって、この伝導冷却型超電導磁石装置
３０は前述の伝導冷却型超電導磁石装置１と基本的構造
は同じである。
一部縦断面図であって、この伝導冷却型超電導磁石装置
３０は前述の伝導冷却型超電導磁石装置１と基本的構造
は同じである。
【００４９】電流リードバルク１５両端は蓄冷式冷凍機
７の第一段冷却ステージ７Ａおよび第二段冷却ステージ
７Ｂにより冷却する必要があるが、また第一段冷却ステ
ージ７Ａおよび第二段冷却ステージ７Ｂに対して電気的
絶縁を施す必要もある。
７の第一段冷却ステージ７Ａおよび第二段冷却ステージ
７Ｂにより冷却する必要があるが、また第一段冷却ステ
ージ７Ａおよび第二段冷却ステージ７Ｂに対して電気的
絶縁を施す必要もある。
【００５０】一般的な支持構造としては、図２において
示したと同様に、高温側電極１４を第一段冷却ステージ
７Ａに対して自由支持するとともに、低温側電極１６を
第二段冷却ステージ７Ｂに対して固定支持するものであ
る。
示したと同様に、高温側電極１４を第一段冷却ステージ
７Ａに対して自由支持するとともに、低温側電極１６を
第二段冷却ステージ７Ｂに対して固定支持するものであ
る。
【００５１】たとえば、図４に示すような構造である。
すなわち、電流リードバルク１５の低温側端部は、ハン
ダ付けによりこれを低温側電極１６に固定支持してい
る。
すなわち、電流リードバルク１５の低温側端部は、ハン
ダ付けによりこれを低温側電極１６に固定支持してい
る。
【００５２】また高温側端部は、高温側電極１４にこれ
をハンダ付けするが、この高温側電極１４と第一段冷却
ステージ７Ａとの間には、高温側絶縁材２０、銅板１
９、熱アンカー銅線１８を介在させてこれを自由端とし
てある。
をハンダ付けするが、この高温側電極１４と第一段冷却
ステージ７Ａとの間には、高温側絶縁材２０、銅板１
９、熱アンカー銅線１８を介在させてこれを自由端とし
てある。
【００５３】他の支持構造としては、高温側電極１４お
よび低温側電極１６ともに第一段冷却ステージ７Ａある
いは第二段冷却ステージ７Ｂに固定支持するものであ
る。
よび低温側電極１６ともに第一段冷却ステージ７Ａある
いは第二段冷却ステージ７Ｂに固定支持するものであ
る。
【００５４】しかしながら、電流リードバルク１５はも
ろく、外力あるいは冷却時の熱収縮応力がかかるときに
破損しやすいという問題がある。
ろく、外力あるいは冷却時の熱収縮応力がかかるときに
破損しやすいという問題がある。
【００５５】そこで、当該伝導冷却型超電導磁石装置３
０では、電流リードバルク１５の高温側電極１４および
低温側電極１６の連結構造を工夫することにより電流リ
ードバルク１５の両端を自由支持構造とした。
０では、電流リードバルク１５の高温側電極１４および
低温側電極１６の連結構造を工夫することにより電流リ
ードバルク１５の両端を自由支持構造とした。
【００５６】すなわち図５および図６に示すように、従
来のように電流リードバルク１５を高温側電極１４ある
いは低温側電極１６に直接挿入してハンダ付けするのを
やめて、その外部に置くこととしている。
来のように電流リードバルク１５を高温側電極１４ある
いは低温側電極１６に直接挿入してハンダ付けするのを
やめて、その外部に置くこととしている。
【００５７】具体的には、電流リードバルク１５と高温
側電極１４との間に可撓性を有するリング状の高温側電
極３１を介在させるとともに、電流リードバルク１５と
低温側電極１６との間に同じくリング状の低温側電極３
２を介在させ、それぞれの間をハンダ付けするととも
に、ボルト３３により両者間を固定する。
側電極１４との間に可撓性を有するリング状の高温側電
極３１を介在させるとともに、電流リードバルク１５と
低温側電極１６との間に同じくリング状の低温側電極３
２を介在させ、それぞれの間をハンダ付けするととも
に、ボルト３３により両者間を固定する。
【００５８】リング状の高温側電極３１および低温側電
極３２は同じ材料および構造としてあり、薄い銅版を曲
げ加工したものである。
極３２は同じ材料および構造としてあり、薄い銅版を曲
げ加工したものである。
【００５９】こうした構成とすれば、従来固定端であっ
た電流リードバルク１５の低温側端部も自由端とするこ
とができ、高温側端部もより自由度の高い自由端とする
ことができる。
た電流リードバルク１５の低温側端部も自由端とするこ
とができ、高温側端部もより自由度の高い自由端とする
ことができる。
【００６０】つまり、高温側電極１４および低温側電極
１６と電流リードバルク１５との間にリング状の高温側
電極３１および低温側電極３２を介在させることによっ
て電流リードバルク１５にはより多くの自由度を得るこ
とができ、従来常電導電流リードワイヤ１３から電流リ
ードバルク１５に対する外力が働いたり、あるいは冷却
による熱収縮によって電流リードバルク１５に内部応力
が働いたりして電流リードバルク１５が破損しやすかっ
たが、当該支持構造とすることにより電気的絶縁および
熱接触を確保したまま電流リードバルク１５の破損を防
止可能である。
１６と電流リードバルク１５との間にリング状の高温側
電極３１および低温側電極３２を介在させることによっ
て電流リードバルク１５にはより多くの自由度を得るこ
とができ、従来常電導電流リードワイヤ１３から電流リ
ードバルク１５に対する外力が働いたり、あるいは冷却
による熱収縮によって電流リードバルク１５に内部応力
が働いたりして電流リードバルク１５が破損しやすかっ
たが、当該支持構造とすることにより電気的絶縁および
熱接触を確保したまま電流リードバルク１５の破損を防
止可能である。
【００６１】なお、本発明の応用例として、本超電導磁
石装置をＸ線回折装置と組み合わせることにより、強磁
場下におけるＸ線回折がコンパクトな装置で可能とな
り、材料の物性研究や新材料の開発にきわめて有効であ
る。
石装置をＸ線回折装置と組み合わせることにより、強磁
場下におけるＸ線回折がコンパクトな装置で可能とな
り、材料の物性研究や新材料の開発にきわめて有効であ
る。
【００６２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、超電導コ
イルを冷凍機により冷却するとともに、この冷凍機によ
り高温超電導電流リードをも冷却することとしたので、
全体を小型化することができる。
イルを冷凍機により冷却するとともに、この冷凍機によ
り高温超電導電流リードをも冷却することとしたので、
全体を小型化することができる。
【００６３】さらに、この高温超電導電流リードの支持
構造として、高温側端部および低温側端部の少なくとも
一方を自由端として電極に取り付けるようにしたので、
外力あるいは熱収縮応力による破損もこれを防止可能で
ある。
構造として、高温側端部および低温側端部の少なくとも
一方を自由端として電極に取り付けるようにしたので、
外力あるいは熱収縮応力による破損もこれを防止可能で
ある。
【００６４】
【図１】本発明の第一の実施例による伝導冷却型超電導
磁石装置１の一部縦断面図である。
磁石装置１の一部縦断面図である。
【図２】同、高温超電導電流リード６の取付け構造を拡
大して示す要部拡大断面図である。
大して示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例による伝導冷却型超電導
磁石装置３０の一部縦断面図である。
磁石装置３０の一部縦断面図である。
【図４】同、高温超電導電流リード６の取付け構造の一
例を拡大して示す要部拡大断面図である。
例を拡大して示す要部拡大断面図である。
【図５】同、高温超電導電流リード６の取付け構造の他
例を拡大して示す要部拡大断面図である。
例を拡大して示す要部拡大断面図である。
【図６】同、図５のＶＩ線矢視図である。
１ 伝導冷却型超電導磁石装置 ２ 基台 ３ 真空容器（クライオスタット） ４ 熱シールド板 ５ 超電導コイル ６ 高温超電導電流リード ７ 蓄冷式冷凍機 ７Ａ 蓄冷式冷凍機７の第一段冷却ステージ ７Ｂ 蓄冷式冷凍機７の第二段冷却ステージ ８ 外部電源 ９ コイル巻き枠 １０ 超電導線材 １１ 外周冷却用銅ブロック（冷却促進部材） １２ 電流リード端子 １３ 常電導電流リードワイヤ １４ 高温側電極 １５ 電流リードバルク １６ 低温側電極 １７ 円筒状の高温超電導磁気シールド １８ 熱アンカー銅線 １９ 銅板 ２０ 高温側絶縁材（高温側窒化アルミニウム板） ２１ 低温側絶縁材（低温側窒化アルミニウム板） ３０ 伝導冷却型超電導磁石装置 ３１ リング状の高温側電極 ３２ リング状の低温側電極 ３３ ボルト
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−258103（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−256206（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 39/04 ZAA F25B 9/00 ZAA H01L 6/00 ZAA
Claims (3)
- 【請求項１】 冷凍機と、 この冷凍機により冷却可能とした超電導コイルと、 この超電導コイルに給電する電流リードと、を有する伝
導冷却型超電導磁石装置であって、 前記電流リードを高温超電導材料から構成するととも
に、前記冷凍機の冷却ステージとして第一段冷却ステー
ジおよび該第一段冷却ステージより低温の第二段冷却ス
テージを設け、 前記超電導コイルを前記第二段冷却ステージに接触さ
せ、 前記電流リードの高温側端部と前記第一段冷却ステージ
との間に熱アンカー銅線を介在させてこの高温側端部を
前記第一段冷却ステージに熱接触する自由端とするとと
もに、 前記電流リードの低温側端部を前記第二段冷却ステージ
に接触する固定端としたことを特徴とする伝導冷却型超
電導磁石装置。 - 【請求項２】 冷凍機と、 この冷凍機により冷却可能とした超電導コイルと、 この超電導コイルに給電する電流リードと、を有する伝
導冷却型超電導磁石装置であって、 前記電流リードを高温超電導材料から構成するととも
に、前記冷凍機の冷却ステージとして第一段冷却ステー
ジおよび該第一段冷却ステージより低温の第二段冷却ス
テージを設け、 前記超電導コイルを前記第二段冷却ステージに接触させ
るとともに、 前記電流リードと前記冷凍機の前記い
ずれかの冷却ステージとの間に設けた電極と該電流リー
ドとの間に可撓性のリング状電極を介在させて、この電
流リードの高温側端部および低温側端部の少なくともい
ずれか一方を自由端としつつ、前記電流リードの高温側
端部を前記第一段冷却ステージに、低温側端部を前記第
二段冷却ステージにそれぞれ熱接触可能とすることを特
徴とする伝導冷却型超電導磁石装置。 - 【請求項３】 冷凍機と、 この冷凍機により冷却可能とした超電導コイルと、 この超電導コイルに給電する電流リードと、を有する伝
導冷却型超電導磁石装置であって、 前記冷凍機の冷却ステージに前記超電導コイルを接触さ
せ、かつ前記電流リードを高温超電導材料から構成する
とともに、前記冷凍機の冷却ステージに該電流リードを
接触させ、さらに前記電流リードの外周に高温超電導磁
気シールドを設けたことを特徴とする伝導冷却型超電導
磁石装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4306295A JP2756551B2 (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 伝導冷却型超電導磁石装置 |
| US08/114,173 US5623240A (en) | 1992-10-20 | 1993-09-01 | Compact superconducting magnet system free from liquid helium |
| DE69324436T DE69324436T2 (de) | 1992-10-20 | 1993-09-30 | Kompaktes supraleitendes Magnetsystem ohne flüssiges Helium |
| EP97121654A EP0837478B1 (en) | 1992-10-20 | 1993-09-30 | Current lead for a superconducting magnet system free from liquid helium |
| EP93115827A EP0596249B1 (en) | 1992-10-20 | 1993-09-30 | Compact superconducting magnet system free from liquid helium |
| DE69333128T DE69333128T2 (de) | 1992-10-20 | 1993-09-30 | Stromzuleitung für supraleitendes Magnetsystem ohne flüssiges Helium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4306295A JP2756551B2 (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 伝導冷却型超電導磁石装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132567A JPH06132567A (ja) | 1994-05-13 |
| JP2756551B2 true JP2756551B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=17955383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4306295A Expired - Fee Related JP2756551B2 (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 伝導冷却型超電導磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2756551B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9234692B2 (en) | 2009-06-15 | 2016-01-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting magnetic apparatus |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004233047A (ja) * | 2004-02-09 | 2004-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導マグネット |
| JP6045411B2 (ja) * | 2013-03-14 | 2016-12-14 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導マグネット装置 |
| JP6084490B2 (ja) * | 2013-03-19 | 2017-02-22 | 株式会社東芝 | 超電導装置 |
| US20160040830A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-02-11 | Raytheon Company | Cryogenic assembly including carbon nanotube electrical interconnect |
| JP6535210B2 (ja) * | 2015-05-13 | 2019-06-26 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 超電導フライホイール蓄電システム用超電導磁気軸受 |
| JP6742717B2 (ja) * | 2015-12-10 | 2020-08-19 | キヤノン株式会社 | 光学装置、それを備えた露光装置、および物品の製造方法 |
| JP6866131B2 (ja) * | 2016-01-27 | 2021-04-28 | キヤノン株式会社 | 光学装置、それを備えた露光装置、および物品の製造方法 |
| JP6773589B2 (ja) | 2017-03-15 | 2020-10-21 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02256206A (ja) * | 1988-12-10 | 1990-10-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導パワーリード |
| JP2551875B2 (ja) * | 1991-02-12 | 1996-11-06 | 住友重機械工業株式会社 | 超電導コイルの冷却装置 |
-
1992
- 1992-10-20 JP JP4306295A patent/JP2756551B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9234692B2 (en) | 2009-06-15 | 2016-01-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting magnetic apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06132567A (ja) | 1994-05-13 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |