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).

特開2007−5573号公報JP 2007-5573 A 特開2000−182821号公報JP 2000-182821 A 特開平8−219344号公報JP-A-8-219344

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 Patent Document 1 inserts a refrigerant injection pipe into a power lead pipe and supplies the refrigerant into the refrigerant injection pipe when supplying the refrigerant into a coil container having a superconducting coil. The refrigerant is supplied into the coil container by circulating it. When the supply of the refrigerant into the coil container is completed, the refrigerant injection pipe is extracted from the power lead pipe, and the refrigerant injection pipe is not inserted into the power lead pipe during normal use or standby of the superconducting coil. If it does in this way, it will suppress that the heat | fever by external air penetrate | invades in a coil container along the direction where a refrigerant | coolant injection pipe extends at the time of normal use etc., for example. In addition, the superconducting magnet of Patent Document 2 can adjust the superconducting coil and the housing of the radiation shield that incorporates the superconducting coil to be in contact with each other using a member such as a contact plate interposed therebetween, or to be non-contacting. And In this way, the cooling efficiency inside the radiation shield in which the superconducting coil is incorporated is improved, and the penetration of heat from the outside to the inside of the radiation shield is suppressed.

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 Patent Documents 1 and 2, no consideration is given to the difference in thermal expansion between the casing of the container that holds the superconducting coil inside and a member such as a refrigerant supply pipe that is in direct contact with the container. In each of the devices of Patent Documents 1 and 2, the refrigerant supply pipe is installed only when the refrigerant is supplied to the inside of the container, or the superconducting coil and the casing of the container are in direct contact with each other. It suppresses the heat intrusion caused by the contact between them. However, when the refrigerant is supplied, the region where the refrigerant supply pipe and the container are in contact with each other is rapidly cooled from room temperature, and the container and the refrigerant supply pipe undergo thermal contraction. At this time, if they are in contact with each other, thermal stress is generated between the two due to the difference in thermal shrinkage between the two, and there is a possibility that damage such as cracks may occur at the contact portion between the two. Patent Document 3 discloses only a pipe for supplying a refrigerant, and does not describe a relationship with a container for connecting the pipe.

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.

本発明の実施の形態1に係る超電導機器の外観の状態を示す概略模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the external appearance of the superconducting apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の線分II−IIにおける概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in line segment II-II of FIG. 図1および図2のロータの概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of the rotor of FIGS. 1 and 2. 図1および図2のステータの概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of the stator of FIGS. 1 and 2. 超電導コイルが内部に保持される内槽容器の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the inner tank container by which a superconducting coil is hold | maintained inside. 図5の内槽容器を取り囲む外槽容器の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the outer tank container which surrounds the inner tank container of FIG. 図5の内槽容器の製造工程を説明する概略斜視図である。It is a schematic perspective view explaining the manufacturing process of the inner tank container of FIG. 図7の要部である内槽接続部の拡大図である。It is an enlarged view of the inner tank connection part which is the principal part of FIG. 図8の線分IX−IXにおける概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in line segment IX-IX of FIG. 図6の外槽容器の製造工程を説明する概略斜視図である。It is a schematic perspective view explaining the manufacturing process of the outer tank container of FIG. 図10に続く、図6の外槽容器の製造工程を説明する概略斜視図である。FIG. 11 is a schematic perspective view illustrating a manufacturing process of the outer tank container of FIG. 6 following FIG. 10. 図11の要部である外槽接続部の拡大図である。It is an enlarged view of the outer tank connection part which is the principal part of FIG. 図12に続く、図6の外槽容器の製造工程を説明する概略斜視図である。It is a schematic perspective view explaining the manufacturing process of the outer tank container of FIG. 6 following FIG. 図6の線分XIV−XIVにおける概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in line segment XIV-XIV of FIG. 図14の丸点線で囲った「XV」の領域の拡大模式図である。FIG. 15 is an enlarged schematic diagram of a region “XV” surrounded by a round dotted line in FIG. 14. 図15における熱抵抗可動部の第1の変形例の態様を示す拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram which shows the aspect of the 1st modification of the thermal resistance movable part in FIG. 図15における熱抵抗可動部の第2の変形例の態様を示す拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram which shows the aspect of the 2nd modification of the thermal resistance movable part in FIG.

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 superconducting motor 100 shown in FIG. Superconducting motor 100 includes a rotor 30 used as a rotor and a stator 20 used as a stator. The superconducting motor 100 of FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic structure, but only a part of the members constituting the rotor 30 is shown for easy understanding of the drawing, and the members constituting the stator 20 are not shown. Yes. Each member constituting the rotor 30 and the stator 20 is specifically illustrated by the cross-sectional view of FIG. 2 and FIGS. The superconducting motor 100 will be described below with reference to FIGS. 1 to 6 as appropriate.

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 rotor 30 of the superconducting motor 100 causes a current to flow from outside to the rotor core 13 around which the superconducting wire is wound as the superconducting coil 10, and causes the rotor core 13 to be magnetized according to the direction of the current. The superconducting coil 10 is preferably in the form of a racetrack coil as shown in FIGS. 1, 3, and 4, for example. As for the stator 20, magnetism is generated in the stator core 23 according to the direction of the current flowing through the superconducting coil 10 around the stator core 23. The rotor 30 is rotated in the direction along the periphery of the rotor shaft 16 by utilizing the attraction and repulsion between the rotor core 13 and the stator core 23 due to magnetism. The rotation of the rotor 30 is propagated to the outside from the output shaft 18 connected to a load that outputs the rotation of the rotor 30. The rotation of the output shaft 18 is supported by the bearing 35.

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 superconducting coil 10 is composed of a superconducting wire, it needs to be cooled with a refrigerant 17 such as liquid nitrogen in order to operate it. Therefore, the superconducting coil 10 is held inside the container. By supplying the refrigerant 17 to the inside of the container, the superconducting coil 10 is cooled to be usable.

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 superconducting coil 10. As shown in FIG. 2, the superconducting coil container includes an inner tank container 50 (inner tank) that directly holds the superconducting coil 10 inside, and an outer tank container 60 that is disposed so as to surround the outer periphery of the inner tank container 50 ( Outer tank). The inner tank container 50 and the outer tank container 60 are provided in each superconducting coil 10 of the rotor 30 and the stator 20. The inner tank container 50 and the outer tank container 60 are not shown in FIGS.

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 inner tank container 50, the superconducting coil 10 can be cooled and stably operated. Moreover, since the said container is provided with the outer tank container 60, it has the effect | action as a heat insulation container which suppresses that the inner tank container 50 holding a refrigerant | coolant touches the external air which is room temperature.

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 inner tank container 50 and the outer tank container 60 are made of a material excellent in heat insulation. As an example, these are preferably formed of FRP (fiber reinforced plastic). Since FRP has very high strength and heat insulation properties, the temperature difference between the inside and outside of the container, the damage caused by the thermal stress due to the temperature difference inside the container between when the superconducting motor 100 is used and when it is not used, The deterioration of the cooling efficiency of the superconducting coil 10 can be suppressed. However, instead of FRP, for example, filler-containing plastics or ceramics may be used as the inner tank container 50 and the outer tank container 60.

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 stator 20 as an example. As shown in FIG. 5, the inner tank container 50 is formed of, for example, an FRP housing having a cylindrical shape. The cylindrical portion of the inner tank container 50 has two cylindrical casings, an inner tank container outer casing 51 and an inner tank container inner casing 52, whose circular centers as the bottom surfaces of these cylindrical shapes are substantially coincident with each other. Arranged in a concentric circle. A region sandwiched between the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52 is an area where the superconducting coil 10 is placed. In order for the stator core 23 and the rotor core 13 to pass through the hollow region of the superconducting coil 10, an opening 53 is provided on the side surfaces (side portions having a cylindrical shape) of the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52. Is formed. In other words, the hollow portion of the superconducting coil 10, the stator core 23, and the rotor core 13 are disposed in each of the plurality of openings 53, and the superconducting wire of the adjacent superconducting coil 10 is disposed in a region sandwiched between the adjacent openings 53. It becomes.

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 opening 53 is formed by forming, for example, a rectangular hole on both side surfaces of the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52, so that the inner tank container outer casing is formed. From the body 51 to the inner tank container inner housing | casing 52, it was formed so that it might penetrate in the direction which cross | intersects a side surface. However, for example, when a rectangular hole is formed in only one of the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52, for example, when viewed from the outside (inside) of the side surface of the inner tank container 50 In addition, the opening 53 may have a concave shape.

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 opening 53 is closed by the FRP as the opening side surface 54. Further, end casings 55 and 56 made of FRP having a flange shape are also arranged near the bottom surfaces (cylindrical ends) of the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52. By the above, the area | region pinched | interposed into the inner tank container outer housing | casing 51 and the inner tank container inner housing | casing 52 turns into sealed space, and makes the aspect as the inner tank container 50. FIG. Here, for example, a refrigerant supply pipe and a refrigerant discharge pipe for supplying and discharging the refrigerant 17 such as liquid nitrogen (see FIG. 2) are connected. As shown in FIG. 5, two tubular members that circulate the refrigerant protrude from the end housing 55. One of these is a refrigerant supply pipe for supplying the refrigerant 17 to the inside of the inner tank container 50, and the other one is a refrigerant supply pipe for discharging the refrigerant 17 from the inside of the inner tank container 50. . However, since both have the same structure, both are here called a refrigerant supply pipe.

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 refrigerant supply pipe 1 has an inner tank connection part 2 and a refrigerant introduction part 3. Together, the refrigerant supply pipe 1 extends from the outside of the outer tank container 60 to the inside of the inner tank container 50, that is, from the room temperature region to the cryogenic region during use. Even when the refrigerant supply pipe 1 is a member for discharging the refrigerant 17, the member connected to the outside of the inner tank connection portion 2 (as viewed from the inner tank container 50) is referred to as the refrigerant introduction portion 3 here. I will decide.

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 tank connecting portion 2 is disposed so as to be connected to the outer side (end housing 55 or the like) of the inner tank container 50 in particular. That is, the inner tank connection part 2 is disposed so as to reach the inside of the inner tank container 50 while being in contact with the FRP constituting the inner tank container 50. For this reason, it is preferable that the inner tank connection part 2 consists of material with a comparatively small difference of a thermal expansion coefficient with FRP of the inner tank container 50. FIG. In this way, even when the inner tank container 50 and the inner tank connection portion 2 are cooled from room temperature to a cryogenic temperature when the refrigerant 17 is supplied to the inside of the inner tank container 50, the inner tank container 50 and the inner tank that are generated by the cooling are used. The difference in the amount of thermal contraction with the tank connecting portion 2 is relatively small. For this reason, in the area | region where the inner tank container 50 and the inner tank connection part 2 contact, the big thermal stress generate | occur | produces by the difference in the amount of thermal shrinkage, Furthermore, the inner tank container 50 is damaged by the said thermal stress, etc. Can be prevented from occurring. That is, the sealing in the region where the inner tank container 50 and the inner tank connection portion 2 are connected can be made more reliable.

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 tank connecting portion 2 is preferably 50% or more and 200% or less of the thermal expansion coefficient of the FRP constituting the inner tank container 50. Here, the thermal expansion coefficient refers to the value of the thermal expansion coefficient within a temperature range of 200 ° C. to 25 ° C. below freezing point. As a material satisfying the above-described thermal expansion coefficient, for example, when the inner tank container 50 is made of FRP, a material made of an alloy in which nickel and cobalt are mixed with iron is used as the material of the inner tank connection portion 2. preferable.

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 tank connection part 2 which consists of an alloy which mix | blended nickel and cobalt with iron can make the amount of thermal shrinkage at the time of cooling equivalent to the inner tank container 50 made from FRP, and is between the inner tank containers 50. Generation | occurrence | production of a big thermal stress can be suppressed. In addition, when the material which comprises the inner tank container 50 changes, the material of the inner tank connection part 2 can be adjusted by adjusting the content rate of nickel. This is because the thermal expansion coefficient of the alloy can be adjusted by adjusting the nickel content.

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 refrigerant introduction part 3 connected to the outside of the inner tank connection part 2 when viewed from the inner tank container 50 is closest to the inlet of the refrigerant 17 to the refrigerant supply pipe 1 or the outlet of the refrigerant 17 from the refrigerant supply pipe 1. It is a member constituting the region. For this reason, the refrigerant introduction part 3 is disposed so as to extend to a room temperature environment outside the inner tank container 50 and the outer tank container 60. In the refrigerant introduction part 3, the region on the side connected to the inner tank connection part 2 has a cross-sectional area (thickness) of the flow path of the refrigerant 17 in a cross section intersecting with the direction in which the refrigerant supply pipe 1 extends. Although it is substantially equal to the connection part 2, the region opposite to the inner tank connection part 2 has a larger cross-sectional area (thickness) of the flow path in the cross section intersecting the extending direction than the inner tank connection part 2. (Thick). This is to satisfactorily match the thickness of the outer tube connected to the outer tank container 60 described later. However, the thickness of the refrigerant introduction part 3 may be substantially equal to that of the inner tank connection part 2.

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 refrigerant introduction part 3 of FIG. 5, the heat resistance movable part 4 is formed in a region thicker than the inner tank connection part 2. Of the refrigerant introduction part 3, the region other than the heat resistance movable part 4 extends linearly with respect to the direction in which the refrigerant 17 flows. However, the heat resistance movable part 4 is configured to include a bent part in the direction in which the refrigerant 17 flows. That is, the heat resistance movable part 4 normally includes a plurality of bent parts that bend so that the cross-sectional area of the flow path of the refrigerant 17 repeatedly increases or decreases in the direction in which the refrigerant 17 flows. In other words, for example, the heat resistance movable part 4 preferably has a bellows structure. Here, the bellows structure is a structure in which a cylindrical structure constituting the heat resistance movable portion 4 is usually formed by repeating a mountain fold and a valley fold on the surface of the cylinder a plurality of times.

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 superconducting motor 100 is used, the inside of the inner tank container 50 is cooled to a cryogenic temperature by the refrigerant 17, whereas the superconducting motor 100 is placed in a room temperature environment. Can cause a large temperature difference between one end (the region disposed in the inner tank container 50 of the inner tank connection part 2) and the other end (the refrigerant introduction part 3) in the extending direction. . For this reason, heat propagates through the inside of the cylindrical structure of the refrigerant supply pipe 1 from the high temperature refrigerant introduction part 3 side toward the low temperature inner tank connection part 2 side. At this time, the structure has a resistance value (thermal resistance) corresponding to its shape.

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 movable part 4 includes a bent part such as a bellows structure, the heat resistance of the refrigerant introduction part 3 (refrigerant supply pipe 1) is larger than that of the region extending linearly. For this reason, since the refrigerant introduction part 3 includes the thermal resistance movable part 4, for example, the thermal resistance increases compared to a case where the refrigerant resistance movable part 4 is not included. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of problems such as the temperature of the inside of the inner tank container 50 becoming high due to heat transmitted through the refrigerant supply pipe 1 or the evaporation of the refrigerant 17 inside the inner tank container 50.

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 movable part 4 includes the bent part, the refrigerant introduction part 3 (refrigerant supply pipe 1) has a long length along the direction in which the structure extends. In other words, especially in the bent part, considering the length along the bent of the structure, the length of the refrigerant introduction part 3 (refrigerant supply pipe 1) does not include the bent part and the structure extends linearly. It becomes longer than the case where it exists. Also from this, the refrigerant introduction part 3 includes the thermal resistance movable part 4, so that the thermal resistance is increased as compared with, for example, a case where the thermal resistance movable part is not included. This is because the length along the direction in which the structure extends in the bent portion is substantially increased, and therefore the distance through which heat should propagate along the direction in which the refrigerant 17 flows is increased in the structure. Because. Propagation of heat is suppressed from the refrigerant introduction part 3 to the inner tank connection part 2 (inside the inner tank container 50) by an amount corresponding to an increase in the distance to which heat should propagate. Further, the displacement caused by the temperature change in the extending direction of the refrigerant introduction part 3 can be absorbed by the thermal resistance movable part 4.

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 refrigerant introduction part 3 includes the heat resistance movable part 4 such as the above-described bellows structure, it is preferable that the refrigerant introduction part 3 is made of a stainless material such as SUS316 or SUS304 in order to facilitate the processing of the bent part. If it does in this way, the connection with the inner tank connection part 2 which consists of an alloy of iron, nickel, and cobalt mentioned above will become easy. In addition, when the material which comprises the inner tank container 50 and the inner tank connection part 2 changes, the material of the refrigerant | coolant introduction part 3 can be adjusted by adjusting the content rate of nickel. This is because the thermal expansion coefficient of the alloy can be adjusted by adjusting the nickel content.

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 outer tank container 60 as the heat insulating container is disposed so as to surround the outer side of the inner tank container 50 as described above. Specifically, as shown in FIG. 2, an outer tub container outer casing 61 is placed outside the inner tub container outer casing 51 of the inner tub container 50 so as to face the inner tub container outer casing 51. The outer tank container inner casing 62 is placed inside the inner tank container inner casing 52 so as to face the inner tank container inner casing 52. The inner tank container 50 is placed in a region sandwiched between the outer tank container outer casing 61 and the outer tank container inner casing 62 (that is, inside the outer tank container 60). As shown in FIG. 6, a plurality of openings 63 are also formed in the outer tub container outer casing 61 and the outer tub container inner casing 62, and are arranged so as to overlap with the openings 53. In this manner, the hollow region of the superconducting coil 10, the stator core 23, and the rotor core 13 are arranged in the region where the opening 63 and the opening 53 are superimposed (see FIG. 2). An opening side surface 64 is also present at the edge of the opening 63, and the end housings 65 and 66 are arranged, whereby the inside of the outer tank container 60 forms a sealed space.

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 outer casing 61, the inner tub container outer casing 51, the inner tub container inner casing 52, and the outer tub container inner casing 62 in the descending order. The part 63 is smaller than the opening 53.

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 inner tank container 50 and the outer tank container 60 are arranged so as not to contact each other with respect to the circular radial direction formed by the respective bottom surfaces. That is, as shown in FIG. 2, for example, there is a certain radial gap between the inner tank container outer casing 51 of the inner tank container 50 and the outer tank container outer casing 61 of the outer tank container 60. The same applies to the inner tank container inner casing 52 of the inner tank container 50 and the outer tank container inner casing 62 of the outer tank container 60. That is, the gap exists, for example, as the gap 21 shown in FIG. 2 and surrounds the outer periphery of the inner tank container 50. The presence of the gap 21 increases the efficiency of cooling the inside of the inner tank container 50 by the refrigerant 17 and suppresses the temperature inside the inner tank container 50 from being influenced by the room temperature outside the outer tank container 60, for example. doing. For this reason, it can be said that the outer tank container 60 acts as a heat insulating material that facilitates temperature control inside the inner tank container 50.

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 | tube 6 shown in FIG. 6 is arrange | positioned at the outer tank container 60 so that the outer side of the refrigerant | coolant supply pipe | tube 1 may be covered. Similarly to the refrigerant supply pipe 1, two of the outer pipes 6 protrude from the end housing 65, and one of the two pipes extends outside the refrigerant supply pipe 1 that supplies the refrigerant 17 into the inner tank container 50. The other is the one that surrounds the outside of the refrigerant supply pipe 1 that discharges the refrigerant 17 from the inside of the inner tank container 50, and both are hereinafter referred to as the outer pipe 6.

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 opening 63 shown in FIG. 6 is similar to the opening 53 in that, for example, a rectangular hole is formed on both sides of the outer tub container outer casing 61 and the outer tub container inner casing 62, thereby It may be formed so as to penetrate from the tank container outer casing 61 to the outer tank container inner casing 62 in a direction intersecting the side surface. However, for example, when a rectangular hole is formed in only one of the outer tub container outer casing 61 and the outer tub container inner casing 62, for example, when viewed from the outside (inside) of the side surface of the outer tub container 60 In addition, the opening 63 may have a concave shape.

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 outer tube 6 includes an outer tube body 7 and an external connection flange 9. The outer pipe main body 7 is preferably formed with a heat resistance movable part 8 similar to the refrigerant introduction part 3 (refrigerant supply pipe 1) described above. That is, similarly to the heat resistance movable part 4, the heat resistance movable part 8 has a structure including a bent portion such as a bellows structure. By including such a structure, the substantial length of the structure constituting the outer tube main body 7 in the direction in which the outer tube 6 extends increases, so that the outer tube main body 7 moves toward the inner tank container 50 side. Heat transfer is suppressed. That is, it is possible to suppress the temperature inside the inner tank container 50 from rising, and to prevent the occurrence of problems such as evaporation of the refrigerant 17 inside the inner tank container 50. Further, the displacement caused by the temperature change in the extending direction of the outer tube 6 can be absorbed by the heat resistance movable portion 8.

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 inner tank container 50 and the outer tank container 60 which were described above is demonstrated. First, the manufacturing method of the inner tank container 50 will be outlined below. First, as shown in FIG. 7, a frame 57 made of, for example, FRP having a cylindrical shape is prepared. The frame body 57 is formed as a framework constituting the inner tank container 50. A plurality of superconducting coils 10 are arranged on the outer periphery of the frame body 57 so that the longitudinal direction thereof is along the longitudinal direction of the frame body 57 as shown in FIG.

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 outer casing 51 or an inner tank container inner casing 52 made of FRP is attached so as to cover the cylindrical member of the frame 57 of FIG. Further, the end side surfaces 55 and 56 and the side surface of the opening that closes the side surfaces of the opening 53 formed by overlapping the openings of the cylindrical portions of the inner tank container outer case 51 and the inner tank container inner case 52. 54 is arranged. As described above, the inner tank container 50 is provided by arranging and fixing the inner tank container outer casing 51, the inner tank container inner casing 52, the opening side surface 54, and the end casings 55 and 56 around the frame body 57. Is formed.

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 end case 55 constituting the inner tank container 50, or the inner tank container outer case 51 or the inner tank container inner case 52, and one end of the refrigerant supply pipe 1 are connected. As described above, the refrigerant supply pipe 1 includes the inner tank connecting portion 2 and the refrigerant introducing portion 3, but the inner tank connecting portion 2 is connected to the constituent members of the inner tank container 50 such as the end housing 55. It is preferable.

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 end housing 55. Depending on the configuration, a partial region in the longitudinal direction of the inner tank connecting portion 2 of the refrigerant supply pipe 1 reaches the inside of the inner tank container outer casing 51 or the inner tank container inner casing 52 of the inner tank container 50. May be arranged as follows. These connections include, for example, an internal thread formed inside the inner tank container outer casing 51, inner tank container inner casing 52, and end casing 55, and an external thread formed near the end of the inner tank connection section 2. It is preferable that this is done by fitting.

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 tank connection part 2 and the refrigerant | coolant introducing | transducing part 3 by brazing in the connection part 2a, for example using a silver solder.

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t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tよりも薄いことが好ましい。 It is preferable that the heat resistance movable part 4 formed in the refrigerant introduction part 3 has, for example, a bellows structure. As shown in the cross-sectional view of FIG. 9, the refrigerant introduction portion 3 has a thickness t 1 of the heat resistance movable portion 4 which is related to the thickness intersecting the extending direction of the structure portion constituting the refrigerant introduction portion 3. It is preferable that the thickness is smaller than the thickness t 2 of the region extending linearly other than the region.

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 inner tank container 50 and the like, and the right side in FIG. 9 is the side connected to the inner tank container 50. Accordingly, in use, the left side of FIG. 9 is a region at or near room temperature, and the right side of FIG. 9 is a region cooled to a very low temperature. That is, in use, heat propagates from the left side to the right side in FIG.

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tを厚みt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 movable part 4 includes a plurality of bent parts as described above. For this reason, when heat propagates from the left side to the right side in the structure of the refrigerant introduction part 3 (the cylindrical part hatched in FIG. 9), the length of the heat transfer path in the heat resistance movable part 4 is the other part. It will be longer. For this reason, thermal resistance becomes larger in the thermal resistance movable part 4 than in the area other than the thermal resistance movable part 4. Furthermore, if the thickness t 1 is made thinner than the thickness t 2 , the cross-sectional area of the wall portion of the heat resistance movable portion 4 in the cross section that intersects the direction in which heat propagates, in which the structure of the refrigerant introduction portion 3 extends, It becomes smaller than the cross-sectional area of the wall portion in the region other than the heat resistance movable portion 4. Therefore, the thermal resistance of the thermal resistance movable part 4 is larger than that of the region other than the thermal resistance movable part 4. That is, in addition to the bellows structure including the bent portion, if the cross-sectional area of the structure region (wall portion) in the bellows structure is reduced, this also increases the thermal resistance in the bellows structure, and the heat is shown in FIG. Propagation from the left side to the right side can be suppressed. That is, it is possible to suppress the occurrence of problems such as the temperature of the inside of the inner tank container 50 becoming high or the refrigerant 17 inside the inner tank container 50 evaporating due to heat transmitted through the refrigerant supply pipe 1.

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tを厚みt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 movable portion 4 described above, it is preferable to design the thickness t 1 to be 10% or less of the thickness t 2 .

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 outer tank container 60 will be outlined below. First, each member (the outer tank container outer casing 61 and the outer tank container inner casing 62) constituting the outer tank container 60 is arranged so as to cover the cylindrical area of the inner tank container 50. The outer tub container outer casing 61 is preferably arranged to face each other with a certain distance from the inner tub container outer casing 51. Similarly, it is preferable that the outer tub container inner housing 62 is disposed so as to face each other with a certain distance from the inner tub container inner housing 52.

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 outer casing 61 and the outer tank container inner casing 62 have a length constituting the cylindrical longitudinal direction of the outer tank container 60, and the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing. It is preferable that the length is longer than 52. This is because the outer tank container 60 is preferably arranged so as to cover the entire inner tank container 50 including the end housings 55 and 56.

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 opening side surface 54 that closes the side surface of the opening 53 of the inner tank container 50, the opening side surface 64 that connects the side surfaces of the opening 63 of the outer tank container outer casing 61 and the outer tank container inner casing 62 is provided. Form. And as shown in FIG. 10, the edge part housing | casing 65 and 66 arrange | positioned at the edge part of a longitudinal direction is attached. As described above, the outer tub container outer casing 61, the outer tub container inner casing 62, the opening side surface 64, and the end casings 65 and 66 are arranged, and these are bonded and assembled to form the outer tub container 60. 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 outer tank container 60 is formed so as to surround the outer periphery of the inner tank container 50. For this reason, as shown in FIG. 10, the end housing 65 constituting the outer tank container 60 is for penetrating through the refrigerant supply pipe 1 of the inner tank container 50 on the ring-shaped surface which is the main surface thereof. It is preferable that a hole 67 is formed. That is, since the outer tank container 60 is provided with the through holes 67, the refrigerant supply pipe 1 penetrates not only the inner tank container 50 but also the members of the outer tank container 60, so that the outside of the outer tank container 60 (that is, room temperature). Can extend to the outside of each container).

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 outer casing 61 constituting the outer tub container 60 are assembled, the outer tube main body 7 is attached as shown in FIG. The outer tube main body 7 is a member that forms the center of the outer tube 6. Referring to the enlarged views of FIG. 11 and FIG. 12, one of the end casing 65 constituting the outer tub container 60, or the outer tub container outer casing 61 or the outer tub container inner casing 62, and the outer tube main body 7. Connect the end of the.

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 tub connecting portion 5 is disposed at one end of the outer tube main body 7 in the longitudinal direction. For example, when the outer tub container 60 is made of FRP, it is preferable to use a material made of an alloy in which nickel and cobalt are blended in iron as the material of the outer tub connection portion 5. In addition, when the material which comprises the outer tank container 60 changes, the material of the outer tank connection part 5 can be adjusted by adjusting the content rate of nickel. This is because the thermal expansion coefficient of the alloy can be adjusted by adjusting the nickel content.

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 tub connection part 5 and the outer pipe | tube main body 7 are adhere | attached by brazing in the connection part 5a, for example using a silver solder. In this way, the outer tube main body 7 is arranged such that the outer tub connecting portion 5 is fitted and inserted into the end casing 65 (or the outer tub container outer casing 61 or the outer tub container inner casing 62). As a result, the outer tank container 60 is connected. These connections include, for example, an external thread formed inside the outer tub container outer casing 61, outer tub container inner casing 62, and end casing 65, and an external thread formed near the end of the outer tub connection section 5. It is preferable that this is done by fitting.

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 main body 7 preferably has a heat resistance movable portion 8 similar to the heat resistance movable portion 4 of the refrigerant introduction portion 3 of the refrigerant supply tube 1. In order to form the heat resistance movable portion 8, the outer tube main body 7 is preferably made of a stainless material such as SUS316 or SUS304, as in the refrigerant introduction portion 3. If it does in this way, while the process of the bending part of the heat resistance movable part 8 of the outer pipe | tube main body 7 will become easy, the connection with the outer tank connection part 5 which consists of an iron, nickel, and cobalt alloy mentioned above will become easy. . In addition, when the material which comprises the outer tank connection part 5 changes, the material of the outer pipe | tube main body 7 can be adjusted by adjusting the content rate of nickel. This is because the thermal expansion coefficient of the alloy can be adjusted by adjusting the nickel content.

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 main body 7 has an outer side of the heat resistance movable portion 8 (as viewed from the outer tank container 60) and a direction in which the outer tube main body 7 extends from the heat resistance movable portion 8. It has a flange with a large diameter in the cross section. However, it is preferable that such a configuration is arbitrarily formed according to the application. For example, the outer tube main body 7 may not include the flange.

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 external connection flange 9 is connected to the outer side of the outer tube main body 7 (as viewed from the outer tank container 60). As an example, in FIG. 13, the external connection flange 9 is connected to the outside of the outer tube main body 7 (on the side opposite to the outer tank container 60 with respect to the extending direction) by welding. The external connection flange 9 is preferably formed of, for example, SUS304, but may be formed of SUS316. The outer pipe 6 is formed by the external connection flange 9, the outer pipe main body 7, and the outer tub connection portion 5 described above. The external connection flange 9 is preferably provided with a vacuum port, for example. The vacuum port is provided to keep a gap between the outer tube 6 and the refrigerant supply tube 1 described later in a vacuum state. If it does in this way, it can control that heat propagates to refrigerant supply pipe 1 from the exterior, for example. The vacuum port is preferably formed of, for example, SUS316, but may be formed of SUS304.

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 outer tank container 60 to which the outer tube 6 is attached is formed as shown in FIG. The inner tank container 50 is arranged inside the outer tank container 60 of FIG. The aspect is shown in the cross-sectional view of FIG. However, although the outer tube 6 is shown in FIG. 6, it is not shown in FIG. That is, only the refrigerant supply pipe 1 is shown in FIG. 14 as the refrigerant pipe.

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 main body 7 is provided with a flange having a cross-sectional diameter larger than that of the tube portion, but is omitted in FIG. Further, with respect to other portions, there is a slight difference between FIG. 14 and FIG. This is because the schematic diagram of FIG. 15 is easy to see. Further, in FIG. 15, the outer tube 6 omitted in FIG. 14 is shown.

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 inner tank container 50 and the inner tank connecting portion 2 of the refrigerant supply pipe 1 are connected by a screw portion 101. Similarly, the outer tub container 60 and the outer tub connecting portion 5 of the outer pipe 6 are connected by a screw portion 102. As described above, since the difference in coefficient of thermal expansion between the superconducting coil container (inner tank container 50 and outer tank container 60) and the pipe connection parts (connection parts 2a, 5a) is reduced, the screw parts 101, 102 are used. It is possible to suppress the occurrence of a large thermal stress due to the difference in thermal shrinkage.

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 inner tank container 50 and the outer tank container 60. This is the gap 21 shown in FIG. 2 described above, and suppresses the heat of the outside air from propagating from the outer tank container 60 to the inside of the inner tank container 50. Similarly, a gap 22 exists between the refrigerant supply pipe 1 and the outer pipe 6 (particularly between the refrigerant introduction part 3 and the external connection flange 9) in the pipe through which the refrigerant flows. The gap 22 also suppresses the heat of the outside air from propagating from the outer pipe 6 (external connection flange 9) to the inside of the refrigerant supply pipe 1 (refrigerant introduction part 3).

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 movable part 4 and the thermal resistance movable part 8 shown in FIG. 15 have a bellows structure as described above. However, the heat resistance movable portion may include a bent portion, and any mode having a function of increasing the heat resistance as compared with a region where the bent portion extends linearly may be used. For example, as shown in FIG. 16, a structure in which a wave-like bent portion 14 as a bent portion extends from the pipe 19 may be used. The piping 19 here corresponds to, for example, the refrigerant introduction part 3 and the outer pipe main body 7 in FIG. 14 (FIG. 15), and the wavy bent part 14 here is, for example, the heat resistance movable part 4 in FIG. 14 (FIG. 15). , 8.

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 bent portion 14 is cut (from the same direction) as the heat resistance movable portions 4 and 8 (bellows structure) of FIG. As shown in FIG. 16, in the wavy region of the wavy bent portion 14, the cross-sectional area intersecting with the extending direction of the pipe 19 (the left-right direction in FIG. 16) may be increased. Alternatively, as shown in FIG. 17, even in the wavy region of the wavy bent portion 14, the cross-sectional area is substantially the same as the region in which the pipe 19 extends in a straight line (the pipe 19 extends and intersects in the left-right direction in FIG. 17. The aspect which becomes the area of a cross section) may be sufficient.

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 bent portion 14 as compared with the linearly extending region of the pipe 19, the thermal resistance is increased. For this reason, by providing the pipe 19 with the wave-like bent portion 14, it is possible to suppress the heat of the outside air from being transmitted to the inside of the inner tank container 50 through the pipe 19. That is, by providing the wave-like bent portion 14, the distance that heat propagates along the structure constituting the pipe 19 (in the left-right direction in FIGS. 16 and 17) becomes longer. For this reason, it can suppress that the heat of external air is propagated through the piping 19 and the inside of the inner tank container 50.

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 bent portion 14 is thinner than the thickness of the structure in the region other than the wavy bent portion 14 (extending linearly) in the pipe 19. preferable. When heat propagates from the left side to the right side of the structure of the pipe 19 (the cylindrical part hatched in FIGS. 16 and 17), the thickness of the structure in the wavy bent portion 14 is set to the If the thickness is smaller than the thickness, the cross-sectional area of the cross section that intersects the direction in which heat propagates is smaller in the wavy bent portion 14 than in the region other than the wavy bent portion 14. Therefore, the wavy bent portion 14 has a higher thermal resistance than the region other than the wavy bent portion 14. In other words, if the cross-sectional area of the structure region of the wave-like bent portion 14 is reduced, this also increases the thermal resistance in the wave-like bent portion 14 and suppresses heat from being propagated from the left side to the right side in FIGS. can do. That is, it is possible to suppress a phenomenon that the temperature of the inside of the inner tank container 50 becomes high due to heat transmitted through the refrigerant supply pipe 1.

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 SYMBOLS 1 Refrigerant supply pipe, 2 Inner tank connection part, 2a, 5a connection part, 3 Refrigerant introduction part, 4,8 Thermal resistance movable part, 5 Outer tank connection part, 6 Outer pipe, 7 Outer pipe body, 9 Outer connection flange, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Superconducting coil, 13 Rotor core, 14 Wave-like bending part, 16 Rotor shaft, 17 Refrigerant, 18 Output shaft, 19 Piping, 20 Stator, 21, 22 Gap, 23 Stator core, 30 Rotor, 35 Bearing, 50 Inner tank container, 51 Tank container outer casing, 52 Inner tank container inner casing, 53, 63 Opening, 54, 64 Opening side, 55, 56, 65, 66 End casing, 57 Frame, 60 Outer tank container, 61 Outside Tank container outer casing, 62 outer tank container inner casing, 67 penetration hole, 100 superconducting motor, 101, 102 threaded portion.

Claims (5)

内槽と、
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.
前記熱抵抗可動部が蛇腹構造を有する、請求項1に記載の超電導コイル用容器。   The superconducting coil container according to claim 1, wherein the heat resistance movable part has a bellows structure. 前記冷媒供給管の前記蛇腹構造における厚みを、前記冷媒供給管の前記蛇腹構造以外の領域の厚みよりも薄くした、請求項2に記載の超電導コイル用容器。   The superconducting coil container according to claim 2, wherein a thickness of the refrigerant supply pipe in the bellows structure is thinner than a thickness of a region other than the bellows structure of the refrigerant supply pipe. 前記内槽接続部は鉄、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、請求項1〜3のいずれか1項に記載の超電導コイル用容器。 The inner tub connections iron, nickel, and a material containing at least one selected from cobalt, superconducting coil container according to any one of claims 1 to 3. 請求項1に記載の超電導コイル用容器と、
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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