JP4664952B2 - 超電導マグネット装置 - Google Patents
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Description
図1は本発明の第1の実施形態を説明するための図であり、以下のように構成されている。図示しない冷却器により超電導転移温度以下に冷却される超電導コイル3と、超電導コイル3の両端子間を電気的に接続する接合部(リード部材)4によって構成される超電導マグネット装置において、接合部(リード部材)4に、熱電能の異なる第1の熱電素子(熱電能材)1及び第2の熱電素子(熱電能材)2を少なくとも一対直列に接続したものである。
図2は本発明の第2の実施形態を説明するための図であり、熱電素子1と熱電素子2の接合部4の温度T2と、超電導コイル3の温度T1を図示しないと冷却器により任意に調整できるように構成したものである。
図3は本発明の第3の実施形態を説明するための図である。断熱容器5内に収納した超電導コイル3を冷媒中に設置し、又熱電素子1,2の接合部を室温雰囲気中に設置した構成としたものである。
図4は本発明の第4の実施形態を説明するための図である。図4では超電導コイル3を冷却器例えば単段構成の冷凍機6の低温側ステージ6aに熱伝導材7を介して超電導コイル3と熱的に接続してコイルを冷却し、また、熱電素子1,2の接合部を熱伝導材9を介して常温部と熱的な接触を持たせた構成としている。
図5は本発明の第5の実施形態を説明する図である。図5では、超電導コイル3の冷却に冷却器例えば多段構成の冷凍機8を用いる構成について示している。この超電導コイル3は冷凍機8の低温側ステージ8aに熱伝導材7により熱的に接触されて冷却され、熱電素子1,2の接合部4は熱伝導材8cを介して高温側ステージ8bに熱的に接触させた構成としている。
図6は本発明の第6の実施形態を説明するための図である。図6において、超電導コイル3は冷却器例えば多段構成の冷凍機8の低温側ステージ8aに熱的に接続され、この超電導コイル3の口出し部には、例えばHiTcリード10からなる高温超電導電流リードが接続されている。この高温超電導リードの高温側端子を冷凍機8の高温側ステージ8bに熱伝導材8cを介して熱的に接触させ接続し、さらに熱電素子1,2の接合部の低温側端子を冷凍機8の高温側ステージ8bに、熱電素子1,2の接合部4の高温端を熱伝導材9を介して常温部とそれぞれ熱的に接触させた構成とする。
図7は本発明の第7の実施形態を説明するための図である。図7では超電導コイル3を冷却するために用いる冷却器例えば単段構成の冷凍機6の低温側ステージ6a、熱伝導材7を介して熱的に接続し、熱電素子1,2の接合部にはヒータ11を取り付けた構成としたものである。この構成は、前記述べた第1〜第6の実施形態のいずれか一つにも適用できる。
図8は本発明の第8の実施形態を説明するための図である。図8は図4、図5、図6、図7の実施形態のように、超電導コイル3を冷却するために冷凍機6,8を使用する超電導マグネット装置において、当該冷凍機6,8のステージ6a,8a,8bの温度を任意に制御できる温度制御装置17を具備した構成とする。
図9は本発明の第9の実施形態を説明するための図である。図9では、熱電素子1,2の接合部に直列にスイッチ18を接続し、スイッチ18に並列に保護抵抗19を接続したものである。
図10は本発明の第10の実施形態の構成を説明する図である。図10では熱電素子1,2の接合部4に直列にスイッチ18及び可変抵抗20を接続し、該スイッチ18及び可変抵抗20に並列に保護抵抗19を接続したものである。
図11は本発明の第11の実施形態の構成を説明する図である。図11では、p型半導体からなる熱電素子1とn型半導体からなる熱電素子2の接合部に直列にスイッチ18を接続し、該スイッチ18と並列にコイル励磁用電源21を接続したものである。この場合、コイル励磁用電源21は、熱電素子1,2によって超電導コイル3に誘起される電流と同方向に電流が流れる向きに正極および負極を接続したものである。
図12は本発明の第12の実施形態の構成を説明する図である。図12では、図11の構成において、熱電素子1,2の接合部4に直列にダイオード22を接続したものである。この場合のダイオード22の極性は、端子21b側がアノードとなるように接続してある。
図13は本発明の第13の実施形態の構成を説明する図である。図13は超電導コイル3の両端子間に、熱電能の異なる第1及び第2の熱電素子1,2を少なくとも一対直列に接続するものであって、超電導コイル3とこれに接続された熱電素子1,2との間及び熱電素子1,2の接合部4との間に輻射シールド23を配置したものである。
図14は本発明の第14の実施形態の構成を説明する図である。図14は人工衛星等に取り付けられ常時太陽等の熱源に曝されていない、もしくは、熱源が極端に乏しい場合に、少なくとも高温側端部に熱容量の大きなヒートシンク24を設けたものである。
図15は本発明の第15の実施形態の構成を説明する図である。図15は、配管等の冷媒通路25に、低温冷媒例えば液体窒素や液体ヘリウムを供給して被冷却物27を冷却するものであって、該低温冷媒の流量を調整するための流量調整電磁バルブ26を備えた冷媒流量制御装置を示している。
Claims (3)
- 超電導転移温度以下に冷却される超電導コイルを有する超電導マグネット装置において、
前記超電導コイルの両端子間に、熱電能の異なる第1及び第2の熱電素子を少なくとも一対直列に接続すると共に前記熱電素子のひとつを磁性材で構成し、該磁性材を前記超電導コイルの鉄心として利用し、前記熱電能の異なる第1及び第2の熱電素子を構成する2種類の金属として、鉄・コンスタンタン、ニクロム・金コバルトの組み合わせの一方を選択することを特徴とする超電導マグネット装置。 - 前記超電導コイルとこれに接続された熱電素子の接合部との間に輻射シールドを配置したことを特徴とする請求項1に記載の超電導マグネット装置。
- 前記熱電素子の接合部に熱容量の大きなヒートシンクを設けたことを特徴とする請求項2に記載の超電導マグネット装置。
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