JP5504888B2 - Superconducting coil container and superconducting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、超電導コイル用容器および超電導機器に関するものであり、より特定的には超電導コイルを内部に保持する超電導コイル用容器、および当該超電導コイル用容器を用いた超電導機器に関するものである。 The present invention relates to a superconducting coil container and a superconducting device, and more particularly to a superconducting coil container that holds a superconducting coil inside, and a superconducting device that uses the superconducting coil container.
超電導コイルを用いた超電導モータなどの超電導機器において、超電導コイルに電流を流すために、液体窒素などの冷媒を用いて超電導コイルを冷却する。具体的には、超電導コイル用容器の内部に超電導コイルが保持された状態で、超電導コイル用容器の内部に上記冷媒を供給する。 In a superconducting device such as a superconducting motor using a superconducting coil, the superconducting coil is cooled using a refrigerant such as liquid nitrogen in order to pass a current through the superconducting coil. Specifically, the refrigerant is supplied into the superconducting coil container in a state where the superconducting coil is held inside the superconducting coil container.
超電導コイル用容器は通常、真空断熱容器の態様をなし、真空断熱容器は超電導コイルを内部に保持する内側の槽(内槽)と、内槽を囲むように配置される外側の槽(外槽)とを備える。内槽と外槽の間には一定の間隙が存在し、当該間隙を真空状態とする。このようにすれば、これは内槽と外槽の間の間隙(真空状態の領域)が、外槽側から内槽側への熱の伝達を抑制する。このため、冷媒による超電導コイルの冷却効率を高め、かつ超電導コイル用機器の外側から進入する熱により当該冷媒の温度が上がることが抑制される。 The superconducting coil container is usually in the form of a vacuum heat insulating container. The vacuum heat insulating container is an inner tank (inner tank) that holds the superconducting coil inside, and an outer tank (outer tank) that is arranged to surround the inner tank. ). A certain gap exists between the inner tank and the outer tank, and the gap is set in a vacuum state. In this way, the gap between the inner tank and the outer tank (a region in a vacuum state) suppresses heat transfer from the outer tank side to the inner tank side. For this reason, the cooling efficiency of the superconducting coil by a refrigerant | coolant is improved, and it is suppressed that the temperature of the said refrigerant | coolant rises with the heat which approachs from the outer side of the apparatus for superconducting coils.
なお上記の内槽の内部に冷媒を供給するために、内槽には冷媒供給管が設置される。この冷媒供給管は超電導コイル用容器の外側から、超電導コイルの載置された領域(ここでは内槽の内部)にまで到達するように配置された管状部材である。この冷媒供給管についても、冷媒供給管の外側を囲むようにさらに外管を設け、外管と冷媒供給管との間に一定の間隙を設けて真空状態とすることが好ましい。このように冷媒の供給管も真空断熱容器と同様の態様とすれば、冷媒供給管の内部を流通する冷媒は、上記外管と冷媒供給管との間の間隙や外管により、外気の温度の影響を受けにくくなる。 In order to supply the refrigerant into the inner tank, a refrigerant supply pipe is installed in the inner tank. This refrigerant supply pipe is a tubular member arranged so as to reach from the outside of the superconducting coil container to the region where the superconducting coil is placed (in this case, the inside of the inner tank). The refrigerant supply pipe is also preferably provided with an outer pipe so as to surround the refrigerant supply pipe, and a vacuum is provided by providing a certain gap between the outer pipe and the refrigerant supply pipe. In this way, if the refrigerant supply pipe is also in the same manner as the vacuum heat insulating container, the refrigerant flowing through the refrigerant supply pipe is heated by the gap between the outer pipe and the refrigerant supply pipe or the outer pipe. It becomes difficult to be affected.
このように超電導コイル用容器が内槽と外槽とからなる真空断熱容器として構成されており、内槽へ冷媒を供給する冷媒供給管がこれを囲む外管を備える構成を有する超電導装置として、たとえば特開2007−5573号公報(特許文献1)や特開2000−182821号公報(特許文献2)に開示されている装置を挙げることができる。 In this way, the superconducting coil container is configured as a vacuum heat insulating container composed of an inner tank and an outer tank, and a superconducting device having a configuration in which a refrigerant supply pipe for supplying a refrigerant to the inner tank includes an outer pipe surrounding it. For example, the apparatus currently disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-5573 (patent document 1) and Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-182821 (patent document 2) can be mentioned.
また冷媒供給管の内部に極低温の冷媒が流れることにより、冷媒供給管がその延在する方向に関して伸縮する。この伸縮により当該供給管に加わる熱応力を吸収し、当該供給管の破損などを抑制するため、延在する方向に関して自在に伸縮することが可能な供給管(フレキシブルチューブ)を備える配管装置がたとえば特開平8−219344号公報(特許文献3)に開示されている。 Further, when the cryogenic refrigerant flows inside the refrigerant supply pipe, the refrigerant supply pipe expands and contracts in the extending direction. In order to absorb the thermal stress applied to the supply pipe by this expansion and contraction and suppress the breakage of the supply pipe, a piping device including a supply pipe (flexible tube) that can be freely expanded and contracted in the extending direction, for example, It is disclosed in JP-A-8-219344 (Patent Document 3).
特許文献1に開示された超伝導磁石装置は、超電導コイルが内蔵されたコイル容器内に冷媒を供給する際に、冷媒注入管をパワーリード配管内に挿入し、冷媒注入管の内部に冷媒を流通させることによりコイル容器内に冷媒を供給する。そしてコイル容器内への冷媒の供給が終了すれば、冷媒注入管をパワーリード配管から抜き取り、超電導コイルの通常使用時や待機時には冷媒注入管がパワーリード配管内に挿入されていない状態とする。このようにすれば、通常使用時などにたとえば外気による熱が冷媒注入管の延在する方向に沿ってコイル容器内に侵入することが抑制される。また特許文献2の超電導マグネットは、超電導コイルとこれを内蔵する輻射シールドの筐体とを、両者の間に介在する接触板などの部材を用いて接触させたり非接触にしたり調整することを可能とする。このようにして、超電導コイルが内蔵される輻射シールドの内部の冷却効率を向上させ、当該輻射シールドの外部から内部への熱の侵入が抑制される。
The superconducting magnet device disclosed in
しかし特許文献1、2のいずれの装置についても、超電導コイルを内部に保持する容器の筐体と、当該容器と直接接触する冷媒供給管などの部材との熱膨張差について考慮がなされていない。特許文献1、2の装置はいずれも、当該容器の内部への冷媒供給時にのみ冷媒供給管を設置したり、超電導コイルと容器の筐体とが直接接触する状態とすることにより、冷媒供給時以外における両者の接触に起因する熱侵入を抑制するものである。しかし冷媒供給時において、冷媒供給管と容器とが接触する領域が、室温から急激に冷却され、容器と冷媒供給管が熱収縮を起こす。このとき、両者が接触していれば、両者の熱収縮量の差により両者の間に熱応力が発生し、両者の接触部分においてクラックなどの損傷が発生する可能性がある。また特許文献3には冷媒を供給する配管についてのみ開示されており、これを接続する容器との関係についての記載がなされていない。
However, in any of the devices of
本発明は以上の問題に鑑みなされたものである。その目的は、超電導コイルを内部に保持する容器の筐体と、当該容器に接続された冷媒供給管との間に発生する熱応力を抑制し、安定に冷媒を供給することが可能な超電導コイル用容器を提供することである。また当該超電導コイル用容器を用いた超電導機器を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems. The purpose is to suppress the thermal stress generated between the casing of the container that holds the superconducting coil inside and the refrigerant supply pipe connected to the container, and to supply the refrigerant stably. Is to provide a container. Moreover, it is providing the superconducting apparatus using the said container for superconducting coils.
本発明に係る超電導コイル用容器は、内槽と、内槽を内部に保持する外槽と、外槽の外側から内槽の内部にまで到達するとともに、内槽に接続された冷媒供給管と、外槽の外側で冷媒供給管を囲み、外槽に接続された外管とを備えている。上記冷媒供給管は、内槽接続部と熱抵抗可動部とを有し、内槽接続部を構成する材料の第1の熱膨張係数が、内槽を構成する材料の第2の熱膨張係数の50%以上200%以下である。上記熱抵抗可動部は、上記冷媒供給管のうち上記熱抵抗可動部以外の領域に比べて熱抵抗が大きく、かつ上記熱抵抗可動部は屈曲部を含む。 The superconducting coil container according to the present invention includes an inner tank, an outer tank that holds the inner tank inside, a refrigerant supply pipe that reaches from the outside of the outer tank to the inside of the inner tank, and is connected to the inner tank. And an outer tube connected to the outer tub, surrounding the refrigerant supply tube outside the outer tub. The refrigerant supply pipe has an inner tank connection part and a thermal resistance movable part, and the first thermal expansion coefficient of the material constituting the inner tank connection part is the second thermal expansion coefficient of the material constituting the inner tank. 50% or more and 200% or less. The heat resistance movable part has a larger heat resistance than the region other than the heat resistance movable part in the refrigerant supply pipe, and the heat resistance movable part includes a bent part.
冷媒供給管は内槽に接続されているため、内槽の内部に超電導コイルを搭載し、内槽の内部に冷媒を供給することにより冷却する。ここで、内槽を構成する筐体と冷媒供給管とが互いに接続されていれば、冷却時に筐体と冷媒供給管とが熱収縮する。ここで両者の熱膨張係数が著しく異なれば、両者の熱収縮量の差が大きくなる。すると両者の間に大きな熱応力が発生する。このためたとえば内槽の筐体の、冷媒供給管と接触する部分を起点にクラックなどが発生する可能性がある。 Since the refrigerant supply pipe is connected to the inner tank, a superconducting coil is mounted inside the inner tank, and cooling is performed by supplying the refrigerant into the inner tank. Here, if the housing | casing and refrigerant | coolant supply pipe | tube which comprise an inner tank are mutually connected, a housing | casing and a refrigerant | coolant supply pipe | tube will heat-shrink at the time of cooling. Here, if the thermal expansion coefficients of the two are significantly different, the difference in the amount of thermal shrinkage between the two becomes large. Then, a large thermal stress is generated between the two. For this reason, for example, a crack or the like may occur starting from a portion of the housing of the inner tank that contacts the refrigerant supply pipe.
ここで上述したように、冷媒供給管のうち、内槽と接続する部分(内槽接続部)を構成する材料の熱膨張係数(第1の熱膨張係数)を、内槽を構成する筐体の熱膨張係数(第2の熱膨張係数)に近づける。すると冷却する際の両者の熱収縮量の差が小さくなる。このためたとえば内槽が冷媒供給管と接触する部分に大きな熱応力が加わり、当該接触する部分を起点としてクラックが発生するなどの問題の発生を抑制することができる。つまり当該接触する部分における封止をより確実なものとすることができる。 Here, as described above, the thermal expansion coefficient (first thermal expansion coefficient) of the material constituting the portion connected to the inner tank (inner tank connection part) in the refrigerant supply pipe is the casing that constitutes the inner tank. To the thermal expansion coefficient (second thermal expansion coefficient). As a result, the difference in heat shrinkage between the two during cooling is reduced. For this reason, for example, a large thermal stress is applied to a portion where the inner tank comes into contact with the refrigerant supply pipe, and it is possible to suppress the occurrence of problems such as generation of cracks starting from the contact portion. That is, the sealing at the contacted portion can be made more reliable.
また冷媒供給管のうち、上記内槽接続部を含み、内槽に近い熱膨張係数の材料からなる部材(第1部材)の外側(内槽の外側)に接続される部材(第2部材)には熱抵抗が他の領域より相対的に大きい(たとえば熱伝導率の相対的に低い材料からなる、もしくは断面積が小さくなっている)熱抵抗可動部が形成されている。冷媒供給管の熱抵抗可動部における熱抵抗を、冷媒供給管の熱抵抗可動部以外の領域における熱抵抗よりも大きくすれば、当該熱抵抗可動部において、冷媒供給管の延在する方向に熱が伝播することを抑制することができる。このため、たとえば冷媒供給管の外側(内槽の外側)から内側(内槽側)に向けて、延在する方向に熱が伝播して内槽の内部に熱が侵入することを抑制することができる。したがってこのような構成とすれば、内槽の内部の断熱効果を高めることができる。 Of the refrigerant supply pipe, a member (second member) that includes the inner tank connecting portion and is connected to the outside (outside of the inner tank) of a member (first member) made of a material having a thermal expansion coefficient close to the inner tank. Is formed with a movable portion of thermal resistance having a relatively higher thermal resistance than other regions (for example, made of a material having a relatively low thermal conductivity or having a small cross-sectional area). If the thermal resistance in the heat resistance movable part of the refrigerant supply pipe is made larger than the thermal resistance in the region other than the heat resistance movable part of the refrigerant supply pipe, heat is generated in the extending direction of the refrigerant supply pipe in the heat resistance movable part. Can be prevented from propagating. For this reason, for example, heat is propagated in the extending direction from the outside of the refrigerant supply pipe (outside of the inner tank) to the inside (inner tank side), and the heat is prevented from entering the inside of the inner tank. Can do. Therefore, if it is set as such a structure, the heat insulation effect inside an inner tank can be heightened.
なお、熱抵抗可動部を屈曲部を含む構成とすれば、当該屈曲部において冷媒供給管の延在する方向に関する、冷媒供給管の筐体がなす長さが実質的に長くなる。このため外部の熱が冷媒供給管の筐体の内部を伝播して内槽の内部に侵入するために実質的に伝播すべき距離が長くなる。このことからも、熱の容器内部への侵入を抑制することができる。また熱抵抗可動部は屈曲部を有しているので、冷媒供給管の延在する方向においてその長さが可変となっている。このため冷媒供給管や内槽が熱収縮する場合など、冷媒供給管が容器外部の部材と接続されていても、熱収縮による冷媒供給管の変位を熱抵抗可動部で吸収できる。そのため、外部の部材と冷媒供給管との接続部に過大な応力が加わることを抑制できる。 If the heat resistance movable part includes a bent part, the length of the casing of the refrigerant supply pipe in the bent part with respect to the direction in which the refrigerant supply pipe extends substantially increases. For this reason, since the external heat propagates through the inside of the casing of the refrigerant supply pipe and enters the inside of the inner tank, the distance to be propagated becomes long. Also from this, the penetration of heat into the container can be suppressed. Further, since the heat resistance movable portion has a bent portion, its length is variable in the extending direction of the refrigerant supply pipe. For this reason, even when the refrigerant supply pipe and the inner tank are thermally contracted, even if the refrigerant supply pipe is connected to a member outside the container, the displacement of the refrigerant supply pipe due to the thermal contraction can be absorbed by the heat resistance movable portion. Therefore, it is possible to suppress an excessive stress from being applied to the connection portion between the external member and the refrigerant supply pipe.
上述した熱抵抗可動部は、たとえば蛇腹構造を有することが好ましい。蛇腹構造は、上述したように冷媒供給管の延在する方向に多数の屈曲部が並んでおり、当該領域において冷媒供給管の筐体が延在する方向に沿った長さ(沿面長さ)が実質的に長くなる。また多数の屈曲部により、冷媒供給管の延在する方向に沿って冷媒供給管の長さが可変となる。したがって蛇腹構造を用いれば、外部の熱が冷媒供給管を通じて内槽の内部へ伝播されることが抑制されるとともに、冷媒供給管や内槽の熱収縮などによる変位を吸収できる。 It is preferable that the heat resistance movable part mentioned above has a bellows structure, for example. In the bellows structure, as described above, a large number of bent portions are arranged in the direction in which the refrigerant supply pipe extends, and the length along the direction in which the casing of the refrigerant supply pipe extends in the region (the creepage length). Is substantially longer. Further, the length of the refrigerant supply pipe is variable along the direction in which the refrigerant supply pipe extends due to the large number of bent portions. Therefore, if the bellows structure is used, it is possible to suppress the external heat from being propagated into the inner tank through the refrigerant supply pipe, and to absorb the displacement due to the thermal contraction of the refrigerant supply pipe and the inner tank.
上記の超電導コイル用容器においては、冷媒供給管の蛇腹構造における厚みを、冷媒供給管の蛇腹構造以外の領域の厚みよりも薄くすることが好ましい。このようにすれば、蛇腹構造における冷媒供給管の筐体の、冷媒供給管の延在する方向に交差する断面積が小さくなる。したがって当該蛇腹構造の部分における熱抵抗をさらに大きくすることができる。言い換えれば、蛇腹構造の部分における熱の伝播をさらに抑制することができる。 In the superconducting coil container, it is preferable that the thickness of the refrigerant supply pipe in the bellows structure is thinner than the thickness of the region other than the bellows structure of the refrigerant supply pipe. If it does in this way, the cross-sectional area which cross | intersects the extending direction of a refrigerant | coolant supply pipe | tube of the housing | casing of the refrigerant | coolant supply pipe | tube in a bellows structure will become small. Therefore, the thermal resistance in the bellows structure portion can be further increased. In other words, the propagation of heat in the bellows structure can be further suppressed.
上記超電導コイル用容器において、内槽接続部は鉄、ニッケル、コバルトから選択される少なくとも1種を含む材質から構成されることが好ましい。これらの材質の熱膨張係数は、内槽を構成する材料の熱膨張係数の50%以上200%以下である。したがって上述したように、内槽接続部にこれらの材質を含む材料を用いれば、内槽接続部における内槽と冷媒供給管との熱収縮差を小さくすることができる。 A container for the superconducting coil, the inner tub connections iron, nickel, preferably composed of a material containing at least one selected from cobalt. The thermal expansion coefficient of these materials is 50% or more and 200% or less of the thermal expansion coefficient of the material constituting the inner tank. Therefore, as described above, if a material including these materials is used for the inner tank connecting portion, the difference in thermal contraction between the inner tank and the refrigerant supply pipe in the inner tank connecting portion can be reduced.
以上に述べた超電導コイル用容器と、当該超電導コイル用容器の内部に配置される超電導コイルとを備えた超電導機器は、上述したように容器と冷媒供給管との接続部分における容器の損傷を抑制し、かつ外部から容器内部への熱の侵入を抑制することができる。したがって内槽の内部の冷却効率の高い、高品質の超電導機器を提供することができる。 The superconducting device including the superconducting coil container described above and the superconducting coil disposed inside the superconducting coil container suppresses damage to the container at the connection portion between the container and the refrigerant supply pipe as described above. And the penetration | invasion of the heat from the exterior to the inside of a container can be suppressed. Therefore, a high-quality superconducting device with high cooling efficiency inside the inner tank can be provided.
本発明によれば、熱膨張係数の差に起因する損傷が抑制され、かつ容器内部への熱侵入を抑制することができる、高品質の超電導コイル用容器を提供することができる。その結果、当該超電導コイル用容器を用いた高品質な超電導機器が提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damage resulting from the difference in a thermal expansion coefficient can be suppressed, and the high quality superconducting coil container which can suppress the heat penetration | invasion to the inside of a container can be provided. As a result, a high-quality superconducting device using the superconducting coil container can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、同一の機能を果たす要素には同一の参照符号を付し、その説明は、特に必要がなければ繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, elements having the same function are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated unless particularly necessary.
本実施の形態に係る超電導機器としては、たとえば図1に示す超電導モータ100が挙げられる。超電導モータ100は、回転子として用いるロータ30と、固定子として用いるステータ20とからなる。図1の超電導モータ100は概略の構造を示す模式図であるが、図面を見やすくするためロータ30を構成する部材の一部のみを図示し、ステータ20を構成する部材については図示を省略している。そしてロータ30およびステータ20を構成する各部材については図2の断面図および、図3〜図6により具体的に図示している。以下においては図1〜図6を適宜参照して、超電導モータ100について説明する。
An example of the superconducting device according to the present embodiment is a
超電導モータ100のロータ30は、ロータコア13の周囲に超電導線材を超電導コイル10として巻回させたものに外部から電流を流し、当該電流の向きに応じてロータコア13に磁性を生じさせる。超電導コイル10はたとえば図1、図3、図4に示すようにレーストラック型コイルの態様とすることが好ましい。ステータ20についてもステータコア23の周囲の超電導コイル10に流れる電流の向きに応じてステータコア23に磁性を生じさせる。ロータコア13とステータコア23との磁性による両者間の引き寄せや反発を利用してロータ30をロータ軸16の周囲に沿った方向へ回転させる。ロータ30の回転は、ロータ30の回転を出力する負荷に接続された出力軸18から外部へと伝播される。出力軸18の回転はベアリング35により支持される。
The
ここで超電導コイル10は超電導線材により構成されるため、これを作動するために液体窒素などの冷媒17で冷やす必要がある。そのため超電導コイル10は容器の内部に保持されている。当該容器の内部に冷媒17を供給することにより、超電導コイル10を冷却して使用可能な状態とする。
Here, since the
ここでいう容器とは、超電導コイル10を収納する超電導コイル用容器のことである。超電導コイル用容器は、図2に示すように超電導コイル10を内部に直接保持する内槽容器50(内槽)と、内槽容器50の外周部を取り囲むように配置された外槽容器60(外槽)とからなる。内槽容器50および外槽容器60は、ロータ30、ステータ20のそれぞれの超電導コイル10に備えられている。なお内槽容器50および外槽容器60は、図1、3、4においては図示されていない。
The container here is a superconducting coil container that houses the
当該容器が内槽容器50を備えることにより、超電導コイル10を冷却して安定に作動させることができる。また当該容器が外槽容器60を備えることにより、冷媒を保持する内槽容器50が室温である外気に触れることを抑制する断熱容器としての作用を有する。
Since the container includes the
したがって内槽容器50および外槽容器60は、断熱性に優れた材料から構成されることが好ましい。一例としてこれらはFRP(繊維強化プラスチック)により形成されることが好ましい。FRPは強度や断熱性が非常に高いため、容器の内部と外部との温度差や、当該超電導モータ100の使用時と不使用時との容器内部の温度差による熱応力による破損や、冷媒による超電導コイル10の冷却効率の劣化を抑制することができる。ただしFRPの代わりに、内槽容器50および外槽容器60としてたとえばフィラー含有プラスチックやセラミックスなどを用いてもよい。
Therefore, it is preferable that the
図5と図6にはそれぞれ一例として、ステータ20に用いられる内槽容器および外槽容器を示している。内槽容器50は図5に示すように、たとえば円筒形状を有するFRPの筐体からなる。内槽容器50の円筒部は内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52との2台の円筒形状の筐体が、これらの円筒形状の底面としての円形の中心がほぼ一致して同心円をなすように配置される。内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52とに挟まれた領域が、超電導コイル10が載置される領域である。超電導コイル10の中空の領域を、ステータコア23やロータコア13が貫通するために、内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52の側面(円筒形状をなす側部)には開口部53が形成されている。つまり複数の開口部53のそれぞれに超電導コイル10の中空の部分やステータコア23、ロータコア13が配置され、隣り合う開口部53に挟まれた領域に隣り合う超電導コイル10の超電導線材が配置される構成となる。
FIGS. 5 and 6 show an inner tank container and an outer tank container used for the
なお開口部53は、図5に示すように、内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52との側面の両方にたとえば矩形の孔が形成されることにより、内槽容器外側筐体51から内槽容器内側筐体52まで、側面に交差する方向に貫通するように形成されたものであってもよい。しかしたとえば内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52とのいずれか一方のみに矩形の孔が形成されることにより、たとえば内槽容器50の側面の外側(内側)から見たときに、開口部53が凹部をなすような形状となっていてもよい。
As shown in FIG. 5, the
開口部53の縁部は開口部側面54としてFRPにより塞がれる。また内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52との底面近傍(円筒形状の端部)においてもフランジ形状を有するFRPからなる端部筐体55、56を配置する。以上により、内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52とに挟まれた領域が密閉空間となり、内槽容器50としての態様をなす。ここにたとえば液体窒素などの冷媒17(図2参照)を給排するための冷媒供給管と冷媒排出管とが接続される。図5に示すように、端部筐体55から冷媒を流通させる管状部材が2本突出している。これらのうち1本は内槽容器50の内部に冷媒17を供給するための冷媒供給管であり、他の1本は内槽容器50の内部から冷媒17を排出するための冷媒供給管である。しかし両者は同様の構造を備えているため、ここでは両者を合わせて冷媒供給管と呼ぶことにする。
The edge of the
冷媒供給管1は、内槽接続部2と冷媒導入部3とを有する。両者を合わせて冷媒供給管1は、外槽容器60の外部から内槽容器50の内部まで、すなわち使用時における室温の領域から極低温の領域までを繋ぐように延在する。なお冷媒供給管1が冷媒17を排出するための部材である場合においても、ここでは内槽接続部2の(内槽容器50から見て)外側に接続された部材を冷媒導入部3と呼ぶことにする。
The
内槽接続部2は内槽容器50の特に外側(端部筐体55など)と接続されるように配置される。つまり内槽接続部2は、内槽容器50を構成するFRPと接触しながら、内槽容器50の内部にまで到達するように配置される。このため内槽接続部2は、内槽容器50のFRPとの熱膨張係数の差が比較的小さい材料からなることが好ましい。このようにすれば、内槽容器50の内部に冷媒17を供給する際に内槽容器50や内槽接続部2が室温から極低温に冷却されても、冷却により生じる内槽容器50と内槽接続部2とのそれぞれの熱収縮量の差が比較的小さくなる。このため、内槽容器50と内槽接続部2とが接触する領域において熱収縮量の差により大きな熱応力が発生し、さらに当該熱応力に起因して内槽容器50が破損するなどの不具合が発生することを抑制することができる。つまり内槽容器50と内槽接続部2との接続する領域における封止をより確実なものとすることができる。
The inner
内槽接続部2の熱膨張係数について具体的には、内槽容器50を構成するFRPの熱膨張係数の50%以上200%以下であることが好ましい。なおここで熱膨張係数とは、氷点下200℃以上25℃以下の温度範囲内における熱膨張係数の値をいうものとする。上述した熱膨張係数の条件を満たす材質として、たとえば内槽容器50がFRPからなる場合においては、鉄にニッケル、コバルトを配合した合金からなる材質を、内槽接続部2の材料として用いることが好ましい。
Specifically, the thermal expansion coefficient of the inner
鉄にニッケル、コバルトを配合した合金は、金属のなかでは熱膨張係数がFRPの熱膨張係数に近い材料である。このため鉄にニッケル、コバルトを配合した合金からなる内槽接続部2は、冷却時における熱収縮量をFRP製の内槽容器50と同等にすることができ、内槽容器50との間に大きな熱応力が発生することを抑制することができる。なお内槽容器50を構成する材料が変化した場合には、ニッケルの含有割合を調整することにより内槽接続部2の材質を調整することができる。これはニッケルの含有割合を調整することにより、上記合金の熱膨張係数を調整することができるためである。
An alloy in which nickel and cobalt are mixed with iron is a material having a thermal expansion coefficient close to that of FRP among metals. For this reason, the inner
また内槽接続部2の、内槽容器50から見て外側に接続される冷媒導入部3は、冷媒供給管1への冷媒17の入口または冷媒供給管1からの冷媒17の出口に最も近い領域を構成する部材である。このため冷媒導入部3は内槽容器50および外槽容器60の外部の室温環境下にまで延在するように配置される。冷媒導入部3において、内槽接続部2と接続される側の領域は、冷媒供給管1が延在する方向に交差する断面における、冷媒17の流路の断面積(太さ)が内槽接続部2とほぼ等しいが、内槽接続部2と反対側の領域は、上記延在する方向に交差する断面での上記流路の断面積(太さ)が内槽接続部2よりも大きく(太く)なっている。これは後述する外槽容器60に接続される外管の太さに良好に整合させるためである。ただし冷媒導入部3の太さを内槽接続部2とほぼ等しくなるようにしてもよい。
The
図5の冷媒導入部3では、内槽接続部2よりも太い領域において、熱抵抗可動部4が形成されている。冷媒導入部3のうち、熱抵抗可動部4以外の領域は、内部に冷媒17が流通する方向に関して直線状に延在している。しかし熱抵抗可動部4は、冷媒17の流通する方向に関して屈曲部を含む構成となっている。つまり熱抵抗可動部4は、冷媒17が流通する方向に関して、冷媒17の流路の断面積が増加したり減少したりを繰り返すように屈曲する屈曲部を、通常は複数含んでいる。言い換えればたとえば熱抵抗可動部4は蛇腹構造であることが好ましい。なおここで蛇腹構造とは、熱抵抗可動部4を構成する円筒状の構造体が、その円筒表面において山折りと谷折りとを通常複数回繰り返すことによりなす構造である。
In the
超電導モータ100の使用時において、内槽容器50の内部は冷媒17により極低温に冷却されるのに対し、超電導モータ100が載置されるのは室温の環境下であるため、冷媒供給管1は、延在する方向に関する一方の端部(内槽接続部2のうち内槽容器50の内部に配置される領域)と他方の端部(冷媒導入部3)とでは大きな温度差が生じうる。このため高温である冷媒導入部3側から低温である内槽接続部2側に向かって、冷媒供給管1の円筒形状の構造体の内部を伝って熱が伝播することになる。このとき、当該構造体にはその形状に応じた抵抗値(熱抵抗)が存在する。
When the
熱抵抗可動部4が蛇腹構造を有するなど屈曲部を含んでいることにより、冷媒導入部3(冷媒供給管1)の熱抵抗は、直線状に延在する領域に比べて大きくなる。このため冷媒導入部3は、熱抵抗可動部4を含んでいることにより、たとえば熱抵抗可動部4を含まない場合に比べて熱抵抗が大きくなる。したがって冷媒供給管1を熱が伝うことにより内槽容器50の内部が高温になったり、内槽容器50の内部の冷媒17が蒸発するなどの不具合の発生を抑制することができる。
Since the heat resistance
また熱抵抗可動部4が屈曲部を含んでいるため、冷媒導入部3(冷媒供給管1)は、その構造体の延在する方向に沿った長さが長くなる。つまり特に屈曲部においては当該構造体の屈曲に沿った長さを考えれば、実質的に冷媒導入部3(冷媒供給管1)の長さは、屈曲部を含まず構造体が直線状に延在する場合に比べて長くなる。このことからも冷媒導入部3は、熱抵抗可動部4を含んでいることにより、たとえば熱抵抗可動部を含まない場合に比べて熱抵抗が大きくなる。これは、屈曲部において構造体の延在する方向に沿った長さが実質的に長くなるため、当該構造体の内部を冷媒17の流通する方向に沿って熱が伝播すべき距離が長くなるためである。熱が伝播すべき距離が長くなる分だけ、冷媒導入部3から内槽接続部2(内槽容器50の内部)まで熱の伝播が抑制される。また、冷媒導入部3の延在方向における温度変化に起因する変位を熱抵抗可動部4で吸収することができる。
Moreover, since the heat resistance
冷媒導入部3は上述した蛇腹構造などの熱抵抗可動部4を含むため、屈曲部の加工を容易にするために、たとえばSUS316やSUS304などのステンレス材料からなることが好ましい。このようにすれば、上述した鉄、ニッケル、コバルトの合金からなる内槽接続部2との接続が容易となる。なお内槽容器50や内槽接続部2を構成する材料が変化した場合には、ニッケルの含有割合を調整することにより冷媒導入部3の材質を調整することができる。これはニッケルの含有割合を調整することにより、合金の熱膨張係数を調整することができるためである。
Since the
一方、断熱容器としての外槽容器60は、上述したように内槽容器50の外側を取り囲むように配置される。具体的には図2に示すように、内槽容器50の内槽容器外側筐体51の外側に、内槽容器外側筐体51に対向するように外槽容器外側筐体61が載置され、内槽容器内側筐体52の内側に、内槽容器内側筐体52に対向するように外槽容器内側筐体62が載置される。外槽容器外側筐体61および外槽容器内側筐体62に挟まれた領域(つまり外槽容器60の内部)に内槽容器50が載置される。また図6に示すように、外槽容器外側筐体61および外槽容器内側筐体62にも複数の開口部63が形成されており、開口部53に重なるように配置される。このようにして、開口部63と開口部53とが重畳された領域に超電導コイル10の中空の領域やステータコア23、ロータコア13が配置される構成となる(図2参照)。開口部63の縁部にも開口部側面64が存在し、また端部筐体65、66が配置されることにより、外槽容器60の内部が密閉空間をなす態様となっている。
On the other hand, the
つまり各容器の底面がなす円形の直径は、大きい順から外槽容器外側筐体61、内槽容器外側筐体51、内槽容器内側筐体52、外槽容器内側筐体62であり、開口部63は開口部53より小さい。
That is, the circular diameter formed by the bottom surface of each container is the outer tub container
内槽容器50と外槽容器60とは、それぞれの底面がなす円形の径方向に関して互いに接触しないように配置されている。つまり図2に示すように、たとえば内槽容器50の内槽容器外側筐体51と、外槽容器60の外槽容器外側筐体61との間には径方向に一定の間隙が存在する。内槽容器50の内槽容器内側筐体52と、外槽容器60の外槽容器内側筐体62とについても同様である。つまり当該間隙はたとえば図2に示す間隙21として存在し、内槽容器50の外周を取り囲むように存在する。この間隙21の存在により、内槽容器50の内部が冷媒17により冷却される効率を高め、内槽容器50の内部の温度が、たとえば外槽容器60の外側の室温の影響を受けることを抑制している。このため外槽容器60が、内槽容器50の内部の温度制御を容易にする断熱材として作用するものであるといえる。
The
そして冷媒供給管1の外側を覆うように、外槽容器60には図6に示す外管6が配置されている。外管6についても冷媒供給管1と同様に、端部筐体65から2本突出しており、2本のうち一方は内槽容器50の内部に冷媒17を供給する冷媒供給管1の外側を囲むものであり、他方は内槽容器50の内部から冷媒17を排出する冷媒供給管1の外側を囲むものであるが、ここでは両者とも外管6と呼ぶことにする。
And the outer pipe |
なお図6に示す開口部63は、開口部53と同様に、外槽容器外側筐体61と外槽容器内側筐体62との側面の両方にたとえば矩形の孔が形成されることにより、外槽容器外側筐体61から外槽容器内側筐体62まで、側面に交差する方向に貫通するように形成されたものであってもよい。しかしたとえば外槽容器外側筐体61と外槽容器内側筐体62とのいずれか一方のみに矩形の孔が形成されることにより、たとえば外槽容器60の側面の外側(内側)から見たときに、開口部63が凹部をなすような形状となっていてもよい。
Note that the
外管6は、図6に示すように外管本体7と外部接続フランジ9とから構成される。そして外管本体7には上述した冷媒導入部3(冷媒供給管1)と同様の熱抵抗可動部8が形成されることが好ましい。つまり熱抵抗可動部8も熱抵抗可動部4と同様にたとえば蛇腹構造などの屈曲部を含んだ構造となっている。このような構造を含むことにより、外管本体7を構成する構造体の、外管6が延在する方向における実質的な長さが長くなるため、外管本体7において内槽容器50側へ熱が伝達することが抑制される。つまり内槽容器50の内部の温度が上昇することが抑制され、内槽容器50の内部の冷媒17が蒸発するなどの不具合の発生を抑制することができる。また、外管6の延在方向における温度変化に起因する変位を熱抵抗可動部8で吸収することができる。
As shown in FIG. 6, the
次に、以上に述べた内槽容器50および外槽容器60の製造方法の概略を説明する。まず内槽容器50の製造方法について、以下に概説する。まず図7に示すように、円筒形状でたとえばFRPからなる枠体57を準備する。この枠体57は内槽容器50を構成する骨組みとして形成されるものである。この枠体57の外周部に、複数台の超電導コイル10を、図7に示すようにその長手方向が枠体57の長手方向に沿うように配置する。
Next, the outline of the manufacturing method of the
図7の枠体57の円筒形状の部材を覆うようにたとえばFRPからなる内槽容器外側筐体51や内槽容器内側筐体52を取り付ける。さらに端部筐体55、56および、内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52との円筒形状部分の開口部が重なって形成される開口部53の側面同士を塞ぐ開口部側面54を配置する。以上のように枠体57の周囲に内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52、開口部側面54や端部筐体55、56を配置し、固定することにより内槽容器50が形成される。
For example, an inner tank container
内槽容器50を構成する端部筐体55、あるいは内槽容器外側筐体51または内槽容器内側筐体52と、冷媒供給管1の一方の端部とを接続する。上述したように冷媒供給管1は内槽接続部2と冷媒導入部3とからなるが、端部筐体55などの内槽容器50の構成部材と接続するのは内槽接続部2とすることが好ましい。
The
図8の拡大図に示すように、端部筐体55を貫通するように冷媒供給管1(内槽接続部2)が接続されるように配置されている。なお構成によっては、冷媒供給管1の内槽接続部2の長手方向に関する一部の領域が、内槽容器50の内槽容器外側筐体51または内槽容器内側筐体52の内部に到達するように配置されてもよい。これらの接続は、たとえば内槽容器外側筐体51や内槽容器内側筐体52、端部筐体55の内部に形成された雌ねじと、内槽接続部2の端部近傍に形成された雄ねじとが嵌合されることによりなされることが好ましい。
As shown in the enlarged view of FIG. 8, the refrigerant supply pipe 1 (inner tank connection portion 2) is arranged so as to pass through the
また内槽接続部2と冷媒導入部3とは接続部2aにおいて、たとえば銀ろうを用いてろう付けすることにより接着されることが好ましい。
Moreover, it is preferable to adhere | attach the inner
冷媒導入部3に形成される熱抵抗可動部4はたとえば蛇腹構造を有することが好ましい。冷媒導入部3は、図9の断面図に示すように、これを構成する構造体部分の延在する方向に交差する厚みに関して、熱抵抗可動部4の厚みt1が、熱抵抗可動部4以外の領域の直線状に延在する領域の厚みt2よりも薄いことが好ましい。
It is preferable that the heat resistance
図9における左側は内槽容器50などの外側であり、図9における右側は内槽容器50と接続される側である。したがって使用時において図9の左側は室温またはそれに近い温度となる領域であり、図9の右側は極低温に冷却される領域である。つまり使用時において熱が図9の左側から右側に伝播する。
The left side in FIG. 9 is the outside of the
熱抵抗可動部4は上述したように(複数の)屈曲部を含んでいる。このため冷媒導入部3の構造体(図9においてハッチングを施した筒状部分)を左側から右側に熱が伝播する際に、熱抵抗可動部4での伝熱経路の長さが他の部分より長くなる。このため、熱抵抗可動部4において熱抵抗可動部4以外の領域よりも熱抵抗が大きくなる。さらに厚みt1を厚みt2よりも薄くすれば、冷媒導入部3の構造体が延在する、熱が伝播する方向に交差する断面での熱抵抗可動部4の壁部の断面積が、熱抵抗可動部4以外の領域での壁部の断面積よりも小さくなる。したがって熱抵抗可動部4は熱抵抗可動部4以外の領域よりも熱抵抗がさらに大きくなる。つまり屈曲部を含む蛇腹構造とすることに加えて、蛇腹構造における構造体領域(壁部)の断面積を小さくすれば、そのことによっても蛇腹構造における熱抵抗を大きくし、熱が図9の左側から右側に伝播されることを抑制することができる。すなわち冷媒供給管1を熱が伝うことにより内槽容器50の内部が高温になったり、内槽容器50の内部の冷媒17が蒸発するなどの不具合の発生を抑制することができる。
The thermal resistance
なお以上に述べた、熱抵抗可動部4における熱抵抗を大きくする効果をさらに高めるためには、厚みt1を厚みt2の10%以下の厚みとなるように設計することが好ましい。
In order to further enhance the effect of increasing the thermal resistance in the thermal resistance
次に外槽容器60の製造方法について、以下に概説する。まず内槽容器50の円筒形状の領域を覆うように、外槽容器60を構成する各部材(外槽容器外側筐体61や外槽容器内側筐体62)を配置する。外槽容器外側筐体61は内槽容器外側筐体51と一定の距離を隔てて互いに対向するように配置されることが好ましい。同様に外槽容器内側筐体62は内槽容器内側筐体52と一定の距離を隔てて互いに対向するように配置されることが好ましい。
Next, the manufacturing method of the
ただし外槽容器外側筐体61と外槽容器内側筐体62とは、外槽容器60の円筒形状の長手方向を構成する長さが、内槽容器外側筐体51や内槽容器内側筐体52の当該長さよりも長いことが好ましい。これは外槽容器60が内槽容器50の端部筐体55、56を含めて全体を覆うように配置されることが好ましいためである。
However, the outer tank container
内槽容器50の開口部53の側面を塞ぐ開口部側面54と同様に、外槽容器外側筐体61や外槽容器内側筐体62の開口部63の側面同士を接続する開口部側面64を形成する。そして図10に示すように、長手方向の端部に配置される端部筐体65、66を取り付ける。以上のように外槽容器外側筐体61と外槽容器内側筐体62、開口部側面64や端部筐体65、66を配置しこれらを接着、組み立てすることにより外槽容器60が形成される。
Similarly to the
外槽容器60は内槽容器50の外周部を取り囲むように形成される。このため図10に示すように、外槽容器60を構成する端部筐体65は、これの主表面である輪状の表面に、内槽容器50の冷媒供給管1を貫通するための貫通用穴67が形成されていることが好ましい。つまり外槽容器60が貫通用穴67を備えることにより、冷媒供給管1は内槽容器50のみならず外槽容器60の部材をも貫通するため、外槽容器60の外部(つまり室温である、各容器の外部)にまで延在させることができる。
The
外槽容器60を構成する外槽容器外側筐体61などの部材が組み立てされたところで、図11に示すように外管本体7を取り付ける。外管本体7は外管6の中心をなす部材である。図11および図12の拡大図を参照して、外槽容器60を構成する端部筐体65、あるいは外槽容器外側筐体61または外槽容器内側筐体62と、外管本体7の一方の端部とを接続させる。
When members such as the outer tub container
図12の拡大図に示すように、外管本体7の長手方向に関する一方の端部には外槽接続部5が配置される。たとえば外槽容器60がFRPからなる場合においては、鉄にニッケル、コバルトを配合した合金からなる材質を、外槽接続部5の材料として用いることが好ましい。なお外槽容器60を構成する材料が変化した場合には、ニッケルの含有割合を調整することにより外槽接続部5の材質を調整することができる。これはニッケルの含有割合を調整することにより、合金の熱膨張係数を調整することができるためである。
As shown in the enlarged view of FIG. 12, the outer
そして外槽接続部5と外管本体7とが接続部5aにて、たとえば銀ろうを用いてろう付けすることにより接着されることが好ましい。このようにすれば外管本体7は、外槽接続部5が端部筐体65(あるいは外槽容器外側筐体61または外槽容器内側筐体62)の内部に嵌挿するように配置されることにより、外槽容器60と接続されることになる。これらの接続は、たとえば外槽容器外側筐体61や外槽容器内側筐体62、端部筐体65の内部に形成された雌ねじと、外槽接続部5の端部近傍に形成された雄ねじとが嵌合されることによりなされることが好ましい。
And it is preferable that the outer
なお図11および図12に示すように外管本体7には、冷媒供給管1の冷媒導入部3の熱抵抗可動部4と同様の熱抵抗可動部8を有することが好ましい。熱抵抗可動部8を形成するために、外管本体7は冷媒導入部3と同様に、たとえばSUS316やSUS304などのステンレス材料からなることが好ましい。このようにすれば、外管本体7の熱抵抗可動部8の屈曲部の加工が容易になるとともに、上述した鉄、ニッケル、コバルトの合金からなる外槽接続部5との接続が容易となる。なお外槽接続部5を構成する材料が変化した場合には、ニッケルの含有割合を調整することにより外管本体7の材質を調整することができる。これはニッケルの含有割合を調整することにより、合金の熱膨張係数を調整することができるためである。
As shown in FIGS. 11 and 12, the outer tube
なお図13に示すように外管本体7には、熱抵抗可動部8よりも(外槽容器60から見て)外側に、熱抵抗可動部8よりも外管本体7の延在する方向に交差する断面の直径が大きいフランジを有する。しかしこのような構成は用途に応じて任意に形成されることが好ましく、たとえば外管本体7は当該フランジを含まないものであってもよい。
As shown in FIG. 13, the outer tube
さらに図13に示すように、外管本体7よりも(外槽容器60から見て)外側に、外部接続フランジ9が接続される。一例として図13においては、外管本体7の外側(延在する方向に関して外槽容器60と反対側)に外部接続フランジ9が溶接により接続されている。外部接続フランジ9は、たとえばSUS304にて形成されていることが好ましいが、SUS316にて形成されていてもよい。 以上の外部接続フランジ9と外管本体7、外槽接続部5により、外管6が形成される。外部接続フランジ9には、たとえば真空ポートが備えられていることが好ましい。真空ポートは、後述する外管6と冷媒供給管1とに挟まれた間隙を真空状態に保つために備えられている。このようにすれば、たとえば外部から冷媒供給管1へ熱が伝播することを抑制することができる。なお真空ポートはたとえばSUS316にて形成されていることが好ましいが、SUS304にて形成されていてもよい。
Further, as shown in FIG. 13, the
以上により図6に示すように外管6が取り付けられた外槽容器60が形成される。図6の外槽容器60の内部には内槽容器50が配置されていることになる。その態様を示したものが図14の断面図である。ただし図6には外管6が図示されているが、図14には図示されていない。つまり冷媒用の配管としては、図14には冷媒供給管1のみ図示されている。
As described above, the
図14の断面図の要部の模式図が図15である。ただし図15は模式図であり、図14の細部を必ずしも忠実に反映していない。たとえば図14においては外管本体7に、管部よりも断面の直径が大きいフランジが備えられているが、図15においては省略されている。またその他の部分についても、図14と図15との間で断面の直径の大小などに若干の相違がある。これは図15を見やすい模式図とするためである。さらに図15においては、図14において省略されている外管6が図示されている。
FIG. 15 is a schematic diagram of the main part of the cross-sectional view of FIG. However, FIG. 15 is a schematic diagram, and details of FIG. 14 are not necessarily reflected faithfully. For example, in FIG. 14, the outer tube
図15に示すように、たとえば内槽容器50と、冷媒供給管1の内槽接続部2との間はねじ部101にて接続されている。同様に外槽容器60と、外管6の外槽接続部5との間はねじ部102にて接続されている。上述したように超電導コイル用容器(内槽容器50と外槽容器60)と配管の接続部(接続部2a、5a)との熱膨張係数の差を小さくしているため、ねじ部101、102において熱収縮差に起因する大きな熱応力が発生することを抑制することができる。
As shown in FIG. 15, for example, the
また内槽容器50と外槽容器60との間には一定間隔の間隙が存在する。これは上述した図2に示す間隙21であり、外気の熱が外槽容器60から内槽容器50の内部へ伝播することを抑制する。同様に冷媒を流通する配管についても、冷媒供給管1と外管6との間には(特に冷媒導入部3と外部接続フランジ9との間において)間隙22が存在する。この間隙22も外気の熱が外管6(外部接続フランジ9)から冷媒供給管1(冷媒導入部3)の内部へ伝播することを抑制する。
Further, there is a gap at a constant interval between the
図15に示す熱抵抗可動部4および熱抵抗可動部8は、上述したように蛇腹構造を有する。しかし熱抵抗可動部は屈曲部を含み、当該屈曲部が直線状に延在する領域に比べて熱抵抗を増加する機能を有する態様であればよい。たとえば図16に示すように配管19から屈曲部としての波状屈曲部14が延びた構造であってもよい。ここでの配管19は、たとえば図14(図15)における冷媒導入部3や外管本体7に相当し、ここでの波状屈曲部14は、たとえば図14(図15)における熱抵抗可動部4、8に相当する。
The thermal resistance
図16は図15の熱抵抗可動部4、8(蛇腹構造)と同様に(同方向から)波状屈曲部14を切断した態様を示している。図16に示すように波状屈曲部14の波状になった領域において、配管19の延在する方向(図16の左右方向)に交差する断面の面積が大きくなる態様であってもよい。あるいは図17に示すように波状屈曲部14の波状になった領域においても配管19が直線状に延在する領域とほぼ同じ断面積(配管19の延在する、図17の左右方向に交差する断面の面積)となる態様であってもよい。
FIG. 16 shows a mode in which the wave-like
波状屈曲部14においても当該配管19の直線状に延在する領域に比べ、屈曲部が形成されている結果、熱抵抗が大きくなる。このため配管19が波状屈曲部14を備えることにより、外気の熱が配管19を伝って内槽容器50の内部に伝播されることを抑制することができる。つまり、波状屈曲部14を備えることにより、配管19を構成する構造体に沿って(図16や図17の左右方向に)熱が伝播する距離が長くなる。このため、外気の熱が配管19を伝って内槽容器50の内部に伝播されることを抑制することができる。
As a result of the formation of the bent portion in the wave-like
なお上述した蛇腹構造と同様に、波状屈曲部14における構造体の厚みが、配管19のうち波状屈曲部14以外の(直線状に延在する)領域における構造体の厚みよりも薄いことがより好ましい。配管19の構造体(図16および図17においてハッチングを施した筒状部分)を左側から右側に熱が伝播する際に、波状屈曲部14における構造体の厚みをそれ以外の領域における構造体の厚みよりも薄くすれば、熱が伝播する方向に交差する断面の断面積が、波状屈曲部14において波状屈曲部14以外の領域よりも小さくなる。したがって波状屈曲部14は波状屈曲部14以外の領域よりも熱抵抗が大きくなる。つまり波状屈曲部14の構造体領域の断面積を小さくすれば、そのことによっても波状屈曲部14における熱抵抗を大きくし、熱が図16および図17の左側から右側に伝播されることを抑制することができる。すなわち冷媒供給管1を熱が伝うことにより内槽容器50の内部が高温となる現象を抑制することができる。
Note that, similarly to the above-described bellows structure, the thickness of the structure in the wavy
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
本発明は、超電導コイルが載置される容器の内部への熱の侵入を抑制し、かつ当該容器と当該容器の内部に冷媒を供給する配管との間の熱応力による容器の損傷を抑制することにより、高品質な超電導コイルを提供する技術として特に優れている。 The present invention suppresses heat intrusion into the inside of a container on which a superconducting coil is placed, and suppresses damage to the container due to thermal stress between the container and a pipe that supplies a refrigerant to the inside of the container. Therefore, it is particularly excellent as a technique for providing a high-quality superconducting coil.
1 冷媒供給管、2 内槽接続部、2a,5a 接続部、3 冷媒導入部、4,8 熱抵抗可動部、5 外槽接続部、6 外管、7 外管本体、9 外部接続フランジ、10 超電導コイル、13 ロータコア、14 波状屈曲部、16 ロータ軸、17 冷媒、18 出力軸、19 配管、20 ステータ、21,22 間隙、23 ステータコア、30 ロータ、35 ベアリング、50 内槽容器、51 内槽容器外側筐体、52 内槽容器内側筐体、53,63 開口部、54,64 開口部側面、55,56,65,66 端部筐体、57 枠体、60 外槽容器、61 外槽容器外側筐体、62 外槽容器内側筐体、67 貫通用穴、100 超電導モータ、101,102 ねじ部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記内槽を内部に保持する外槽と、
前記外槽の外側から前記内槽の内部にまで到達するとともに、前記内槽に接続された冷媒供給管と、
前記外槽の外側で、前記冷媒供給管を囲み、前記外槽に接続された外管とを備えており、
前記冷媒供給管は、
内槽接続部と、
熱抵抗可動部とを有し、
前記内槽接続部を構成する材料の第1の熱膨張係数が、前記内槽を構成する材料の第2の熱膨張係数の50%以上200%以下であり、
前記熱抵抗可動部は、前記冷媒供給管のうち前記熱抵抗可動部以外の領域に比べて熱抵抗が大きく、
かつ前記熱抵抗可動部は屈曲部を含む、超電導コイル用容器。 An inner tank,
An outer tub that holds the inner tub inside;
Reaching from the outside of the outer tank to the inside of the inner tank, and a refrigerant supply pipe connected to the inner tank,
An outer pipe that surrounds the refrigerant supply pipe outside the outer tank and is connected to the outer tank;
The refrigerant supply pipe is
An inner tank connection,
A heat resistance movable part,
The first thermal expansion coefficient of the material constituting the inner tub connection portion is 50% or more and 200% or less of the second thermal expansion coefficient of the material constituting the inner tub,
The thermal resistance movable part has a larger thermal resistance than the region other than the thermal resistance movable part in the refrigerant supply pipe,
And the container for superconducting coils in which the said heat resistance movable part contains a bending part.
前記超電導コイル用容器の内部に配置される超電導コイルとを備えた超電導機器。 A container for a superconducting coil according to claim 1;
A superconducting device comprising a superconducting coil disposed inside the superconducting coil container.
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