JP5784536B2 - Superconducting coil cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、真空容器に収納した超電導コイルを極低温冷凍機により伝導冷却する超電導コイル冷却システムに関する。 The present invention relates to a superconducting coil cooling system for conducting and cooling a superconducting coil housed in a vacuum vessel with a cryogenic refrigerator.
一般に、超電導コイルは極低温に冷却する必要があり、液体ヘリウムなどの寒剤や極低温冷凍機で冷却されている。そのため、冷却コストが高く、適用機器が限定される要因の一つになっている。 In general, the superconducting coil needs to be cooled to a cryogenic temperature, and is cooled by a cryogen such as liquid helium or a cryogenic refrigerator. Therefore, the cooling cost is high, and this is one of the factors that limit the applied equipment.
近年、従来の金属系超電導材よりも高い温度で超電導になる高温超電導材が注目されている。高温超電導材では冷却温度が高いため、冷却コストが安くなるメリットがある。この高温超電導材を用いた高温超電導コイルでは冷却温度が20〜40K程度で利用されるが、この温度域で適当な寒剤が無いため、伝導冷却が主流である。 In recent years, high-temperature superconducting materials that become superconducting at a higher temperature than conventional metal-based superconducting materials have attracted attention. The high temperature superconducting material has a merit that the cooling cost is low because the cooling temperature is high. The high-temperature superconducting coil using this high-temperature superconducting material is used at a cooling temperature of about 20 to 40 K. However, since there is no suitable cryogen in this temperature range, conduction cooling is the mainstream.
伝導冷却では液体ヘリウム容器等が不要であるため、冷却系の構成が簡素化できるというメリットがある。また、構成の簡素化により低コストになるというメリットもある。特に、第二世代のRE系超電導コイルでは冷却温度が30K以上でも実用的な利用が可能である。そのため、超電導コイル冷却システムにおいて、極低温冷凍機として2段冷凍機を用いた構成から1段冷凍機を用いた構成にすることで、さらに簡素化が可能となる(例えば特許文献1参照)。 Since conduction cooling does not require a liquid helium container, there is an advantage that the configuration of the cooling system can be simplified. In addition, there is an advantage that the cost is reduced due to the simplification of the configuration. In particular, the second generation RE-based superconducting coil can be practically used even at a cooling temperature of 30K or higher. For this reason, in the superconducting coil cooling system, it is possible to further simplify by changing the configuration using the two-stage refrigerator as the cryogenic refrigerator to the configuration using the first-stage refrigerator (see, for example, Patent Document 1).
図5は、従来の超電導コイル冷却システムとして、特許文献1に記載された超電導コイル冷却システムの構成を示す立面図である。
FIG. 5 is an elevation view showing a configuration of a superconducting coil cooling system described in
従来の超電導コイル冷却システムは、超電導コイル1と、極低温冷凍機2と、超電導コイル1と極低温冷凍機2とを熱的に接続するコイル用伝熱部材109と、超電導コイル1の周囲を覆う樹脂層3と、樹脂層3の周囲を覆う輻射遮蔽層4と、これらを収容する真空容器7と、真空容器7内で輻射遮蔽層4を支持する支持部材6と、電流を供給するための電流導入端子8Aと、超電導コイル1と電流導入端子8Aとを電気的に接続する電流リード8Bとを具備している。
A conventional superconducting coil cooling system includes a
極低温冷凍機2は電流リード8Bを冷却する。さらに、極低温冷凍機2は、コイル用伝熱部材109を介して超電導コイル1を冷却することにより、超電導コイル1と極低温冷凍機2との温度差を小さくする。
The
従来の超電導コイル冷却システムでは、超電導コイル1と極低温冷凍機2とがコイル用伝熱部材109により熱的に接続されているため、何らかの不具合で極低温冷凍機2が停止した場合に超電導コイル1の温度が上昇し、超電導コイル1がクエンチする問題があった。ここで、極低温冷凍機2が停止した場合には超電導コイル1が冷却されない上に、極低温冷凍機2からの大きな熱侵入が付加され、コイル温度が急激に上昇し、超電導コイル1が短時間でクエンチする。超電導コイル1がクエンチした場合、超電導コイル1の温度が大幅に上昇し、再冷却に時間がかかる上に、最悪の場合には超電導コイル1が焼損する可能性もある。
In the conventional superconducting coil cooling system, since the
ところで、極低温冷凍機2が停止しても一定時間の余裕があれば、超電導コイル1の通電電流を下げることにより、超電導コイル1のクエンチを回避できる。そのため、超電導コイル1の温度上昇を遅くし、極低温冷凍機2の停止後も一定時間だけでも超電導コイル1の温度を運転可能温度以下に保持できる機構が望まれる。
By the way, if there is a certain amount of time even if the
また、一定時間の余裕があれば、これを利用して超電導コイル1の運用を続けることで、メリットがある場合もある。
In addition, if there is a certain amount of time, there may be a merit by using this to continue the operation of the
極低温冷凍機2の停止後も超電導コイル1の温度を運転可能温度以下に保持する方法としては、超電導コイル1の熱容量を増やすことが考えられる。しかし、この場合には、超電導コイル1の初期冷却時間が長くなる問題や、超電導コイル1が重くなるといった問題がある。
As a method of keeping the temperature of the
本発明が解決しようとする課題は、何らかの不具合で極低温冷凍機が停止した場合に一定時間だけでも超電導コイルの温度を運転可能温度以下に保持することにある。 The problem to be solved by the present invention is to maintain the temperature of the superconducting coil below the operable temperature even for a fixed time when the cryogenic refrigerator is stopped due to some trouble.
本発明に係る超電導コイル冷却システムは、真空容器に収納した超電導コイルを冷凍機により伝導冷却する超電導コイル冷却システムにおいて、前記超電導コイルの周囲を覆う樹脂層と、前記樹脂層の周囲を覆う輻射遮蔽層と、前記輻射遮蔽層と前記冷凍機とを熱的に接続する輻射遮蔽層用伝熱手段と、を具備し、前記超電導コイルと前記冷凍機とを直接接続する伝熱経路が設けられていないことを特徴とする。また、本発明の他の態様の超電導コイル冷却システムは、真空容器に収納した超電導コイルを冷凍機により伝導冷却する超電導コイル冷却システムにおいて、前記超電導コイルの周囲を覆う樹脂層と、前記樹脂層の周囲を覆う輻射遮蔽層と、前記輻射遮蔽層と前記冷凍機とを熱的に接続する輻射遮蔽層用伝熱手段と、前記超電導コイルと前記冷凍機とを熱的に接続するコイル用伝熱手段と、を具備し、当該コイル用伝熱手段の断面積を前記輻射遮蔽層用伝熱手段の断面積よりも小さくして、当該コイル用伝熱手段の熱抵抗を前記輻射遮蔽層用伝熱手段の熱抵抗より大きくすることを特徴とする。 A superconducting coil cooling system according to the present invention is a superconducting coil cooling system in which a superconducting coil housed in a vacuum vessel is conductively cooled by a refrigerator, and a resin layer covering the periphery of the superconducting coil and a radiation shielding covering the periphery of the resin layer. A heat transfer path for connecting the superconducting coil and the refrigerator directly, and a heat transfer means for the radiation shield layer that thermally connects the radiation shield layer and the refrigerator. It is characterized by not. Further, a superconducting coil cooling system according to another aspect of the present invention is a superconducting coil cooling system in which a superconducting coil housed in a vacuum vessel is conductively cooled by a refrigerator, and a resin layer covering the periphery of the superconducting coil; and A radiation shielding layer covering the surroundings, a radiation shielding layer heat transfer means for thermally connecting the radiation shield layer and the refrigerator, and a coil heat transfer for thermally connecting the superconducting coil and the refrigerator And a cross-sectional area of the heat transfer means for the coil is made smaller than a cross-sectional area of the heat transfer means for the radiation shielding layer, and the thermal resistance of the heat transfer means for the coil is reduced. It is characterized by being larger than the thermal resistance of the heating means .
本発明によれば、何らかの不具合で極低温冷凍機が停止した場合に一定時間だけでも超電導コイルの温度を運転可能温度以下に保持することができる。 According to the present invention, when the cryogenic refrigerator is stopped due to some trouble, the temperature of the superconducting coil can be kept below the operable temperature even for a fixed time.
以下、本発明に係る超電導コイル冷却システムの実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a superconducting coil cooling system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る超電導コイル冷却システムの構成を示す立面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an elevation view showing the configuration of the superconducting coil cooling system according to the first embodiment of the present invention.
第1実施形態に係る超電導コイル冷却システムは、超電導コイル1と、極低温冷凍機2と、樹脂層3と、輻射遮蔽層4と、輻射遮蔽層用伝熱部材5と、支持部材6と、真空容器7と、電流導入端子8Aと、電流リード8Bとを具備している。
The superconducting coil cooling system according to the first embodiment includes a
真空容器7は、内部が真空の状態に保たれ、超電導コイル1、極低温冷凍機2、樹脂層3、輻射遮蔽層4、輻射遮蔽層用伝熱部材5、支持部材6および電流リード8Bを収容する容器である。電流導入端子8Aは真空容器7外に設けられている。
The
超電導コイル1の形状は円筒形状であり、図1に示した超電導コイル1は、その断面部分を示している。
The shape of the
電流リード8Bは、その一端が超電導コイル1に接続され、その他端が電流導入端子8Aに接続されている。これにより、電流リード8Bは、超電導コイル1と電流導入端子8Aとを電気的に接続する。電流導入端子8Aから電流が導入され、その電流は電流リード8Bを介して超電導コイル1に供給される。
The
樹脂層3は、超電導コイル1の周囲を覆うように設けられている。樹脂層3は、超電導コイル1を機械的に支持する機能と、一定以上の大きな熱抵抗を有する断熱材としての機能とを兼ね備えている。樹脂層3としては、樹脂または繊維強化プラスチック(たとえばエポキシ樹脂)を含む材料により構成されていることが望ましい。
The
輻射遮蔽層4は、樹脂層3の周囲を覆うように設けられている。輻射遮蔽層4は、真空容器7内における超電導コイル1への輻射を遮蔽する。輻射遮蔽層4としては、アルミニウム、または、アルミニウムと繊維強化プラスチックとを厚さ方向に複合した材料により構成され、そのアルミニウム材料が高純度(純度が99%以上)のものであることが望ましい。
The
支持部材6は、その一端が真空容器7に取り付けられ、その他端が輻射遮蔽層4に取り付けられる。これにより、支持部材6は、真空容器7内で輻射遮蔽層4を支持する。
One end of the
輻射遮蔽層用伝熱部材5は、その一端が輻射遮蔽層4に接続され、その他端が極低温冷凍機2に接続されている。これにより、輻射遮蔽層用伝熱部材5は、輻射遮蔽層4と極低温冷凍機2とを熱的に接続する。輻射遮蔽層用伝熱部材5としては、アルミニウム材料が熱伝導の方向に対して直交する方向に積層された伝熱部材であり、そのアルミニウム材料が高純度(純度が99%以上)のものであることが望ましい。
One end of the
極低温冷凍機2は、極低温の寒冷を生成する冷凍機である。極低温冷凍機2は電流リード8Bを直接冷却する。さらに、極低温冷凍機2は、輻射遮蔽層用伝熱部材5から輻射遮蔽層4および樹脂層3を介して超電導コイル1を冷却する。
The
第1実施形態に係る超電導コイル冷却システムの作用について説明する。 The operation of the superconducting coil cooling system according to the first embodiment will be described.
まず、極低温冷凍機2が動作している場合について説明する。
First, the case where the
真空容器7内から超電導コイル1への輻射熱侵入、および、支持部材6から超電導コイル1への熱伝導については、輻射遮蔽層4により遮断される。また、電流リード8Bから超電導コイル1への熱侵入については、極低温冷凍機2が電流リード8Bを直接冷却することにより遮断される。
The radiation heat penetration from the inside of the
このように、超電導コイル1の熱負荷は超電導コイル1自身の微小な発熱のみである。このため、極低温冷凍機2が輻射遮蔽層用伝熱部材5から輻射遮蔽層4および樹脂層3を介して超電導コイル1を冷却することにより、超電導コイル1の温度を運転可能温度以下に保持することができる。
Thus, the heat load of the
次に、何らかの不具合で極低温冷凍機2が停止した場合について説明する。
Next, a case where the
極低温冷凍機2が停止した場合、極低温冷凍機2から輻射遮蔽層4に対して高熱が侵入することにより、輻射遮蔽層4の温度が上昇する。このとき、輻射遮蔽層4と超電導コイル1との間には樹脂層3が設けられているため、直ちに超電導コイル1に高熱が侵入しない。しかし、輻射遮蔽層4の温度がある程度上昇したとき、極低温冷凍機2から輻射遮蔽層4および樹脂層3を介して超電導コイル1に高熱が侵入する。
When the
ここで、従来の超電導コイル冷却システムでは、超電導コイル1と極低温冷凍機2とを熱的に接続する伝熱経路(図5のコイル用伝熱部材109参照)があるため、極低温冷凍機2が停止した場合に直ちに極低温冷凍機2から超電導コイル1に高熱が侵入する。
Here, in the conventional superconducting coil cooling system, since there is a heat transfer path (see the coil
一方、第1実施形態に係る超電導コイル冷却システムでは、超電導コイル1と極低温冷凍機2とを直接接続する伝熱経路を設けていないため、極低温冷凍機2が停止した場合に直ちに極低温冷凍機2から超電導コイル1に高熱が侵入しない。これにより、一定時間だけでも超電導コイル1の温度を運転可能温度以下に保持することができる。
On the other hand, in the superconducting coil cooling system according to the first embodiment, since a heat transfer path that directly connects the
その一定時間としては、熱負荷、各伝熱経路の熱抵抗、各部の熱容量により、たとえば1時間程度に設定してもよい。これは、超電導コイル1の電流を下げるのに十分な時間であり、運用メリットも大きい。
The fixed time may be set to about 1 hour, for example, depending on the heat load, the thermal resistance of each heat transfer path, and the heat capacity of each part. This is a sufficient time to reduce the current of the
以上の説明により、第1実施形態に係る超電導コイル冷却システムによれば、何らかの不具合で極低温冷凍機2が停止した場合に一定時間だけでも超電導コイル1の温度を運転可能温度以下に保持することができる。
As described above, according to the superconducting coil cooling system according to the first embodiment, when the
なお、第1実施形態に係る超電導コイル冷却システムでは、輻射遮蔽層4と極低温冷凍機2とを熱的に接続する輻射遮蔽層用伝熱部材5として、アルミニウム材料が積層された伝熱部材を用いているが、冷却ガス循環系の伝熱部材、具体的には、極低温冷凍機2の冷却ガスをヒートパイプなどで輻射遮蔽層4に循環させる方式でも良い。
In the superconducting coil cooling system according to the first embodiment, a heat transfer member in which an aluminum material is laminated as the
[第2実施形態]
第2実施形態に係る超電導コイル冷却システムについて、第1実施形態からの変更点のみ説明する。図1と同一部分には同一符号を付し、特に記載していない部分は第1実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
Only the changes from the first embodiment will be described for the superconducting coil cooling system according to the second embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the parts not particularly described are the same as those in the first embodiment.
図2は、本発明の第2実施形態に係る超電導コイル冷却システムの構成を示す立面図である。 FIG. 2 is an elevation view showing the configuration of the superconducting coil cooling system according to the second embodiment of the present invention.
第2実施形態に係る超電導コイル冷却システムは、第1実施形態の構成に対して、コイル用伝熱部材9をさらに具備している。 The superconducting coil cooling system according to the second embodiment further includes a coil heat transfer member 9 with respect to the configuration of the first embodiment.
コイル用伝熱部材9は、その一端が超電導コイル1に接続され、その他端が極低温冷凍機2に接続されている。これにより、コイル用伝熱部材9は、超電導コイル1と極低温冷凍機2とを熱的に接続する。ここで、コイル用伝熱部材9の熱抵抗は輻射遮蔽層用伝熱部材5の熱抵抗より大きい。
The coil heat transfer member 9 has one end connected to the
第2実施形態に係る超電導コイル冷却システムの作用について説明する。 The operation of the superconducting coil cooling system according to the second embodiment will be described.
第1実施形態に係る超電導コイル冷却システムでは、樹脂層3と超電導コイル1との間の貼り付け構成に割れが発生した場合、超電導コイル1の冷却が充分にできなくなる可能性がある。この場合、超電導コイル1の温度が上昇してクエンチする可能性がある。
In the superconducting coil cooling system according to the first embodiment, there is a possibility that the
そこで、第2実施形態に係る超電導コイル冷却システムでは、超電導コイル1と極低温冷凍機2とを熱的に接続するコイル用伝熱部材9を設け、そのコイル用伝熱部材9の断面積を輻射遮蔽層用伝熱部材5の断面積よりも小さくしている。すなわち、コイル用伝熱部材9の熱抵抗を輻射遮蔽層用伝熱部材5の熱抵抗より大きくしている。
Therefore, in the superconducting coil cooling system according to the second embodiment, a coil heat transfer member 9 for thermally connecting the
これにより、極低温冷凍機2が停止した後の超電導コイル1への熱侵入については、コイル用伝熱部材9の熱抵抗を輻射遮蔽層用伝熱部材5の熱抵抗と同じにした場合に比べて、格段に少ない。
Thereby, about the heat penetration | invasion to the
また、樹脂層3と超電導コイル1の間の貼り付け構成に割れが発生しても、超電導コイル1への最低限の伝熱経路は確保されるため、ただちに超電導コイル1がクエンチする温度まで上昇しない。
Further, even if a crack occurs in the bonding structure between the
[第3実施形態]
第3実施形態に係る超電導コイル冷却システムについて、第1実施形態からの変更点のみ説明する。図1と同一部分には同一符号を付し、特に記載していない部分は第1実施形態と同様である。
[Third Embodiment]
Only the changes from the first embodiment will be described for the superconducting coil cooling system according to the third embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the parts not particularly described are the same as those in the first embodiment.
図3は、本発明の第3実施形態に係る超電導コイル冷却システムの構成を示す立面図である。 FIG. 3 is an elevation view showing the configuration of the superconducting coil cooling system according to the third embodiment of the present invention.
第3実施形態に係る超電導コイル冷却システムは、第1実施形態の構成に対して、熱スイッチ10をさらに具備している。
The superconducting coil cooling system according to the third embodiment further includes a
熱スイッチ10は、第1接点部10Aと、第2接点部10Bと、操作部材10Cとを備えている。操作部材10Cは、その一端が第1接点部10Aに接続され、その他端が真空容器7外に設けられている。操作部材10Cの少なくとも他端部分は、第1接点部10Aと熱的に接続されない部分であり、作業者により操作される。
The
本実施形態において、輻射遮蔽層用伝熱部材5は、第1輻射遮蔽層用伝熱部材5Aと第2輻射遮蔽層用伝熱部材5Bとに分離される。
In the present embodiment, the radiation shielding layer
第1輻射遮蔽層用伝熱部材5Aは、その一端が第1接点部10Aに接続され、その他端が極低温冷凍機2に接続されている。これにより、第1輻射遮蔽層用伝熱部材5Aは、第1接点部10Aと極低温冷凍機2とを熱的に接続する。
The first radiation shielding layer
第2輻射遮蔽層用伝熱部材5Bは、その一端が輻射遮蔽層4に接続され、その他端が第2接点部10Bに接続されている。これにより、第2輻射遮蔽層用伝熱部材5Bは、輻射遮蔽層4と第2接点部10Bとを熱的に接続する。
The second radiation shielding layer
作業者の操作により熱スイッチ10をオンにする場合、すなわち、熱スイッチ10の第1接点部10Aと第2接点部10Bとを互いに接触させる場合、熱スイッチ10は、第1接点部10Aから第1輻射遮蔽層用伝熱部材5Aを介して極低温冷凍機2と、第2接点部10Bから第2輻射遮蔽層用伝熱部材5Bを介して輻射遮蔽層4とを熱的に接続する。
When the
第3実施形態に係る超電導コイル冷却システムの作用について説明する。 The operation of the superconducting coil cooling system according to the third embodiment will be described.
第3実施形態に係る超電導コイル冷却システムでは、極低温冷凍機2の停止時に熱スイッチ10をオフにすることで、すなわち、熱スイッチ10の第1接点部10Aと第2接点部10Bとを接触させない状態にすることで、極低温冷凍機2から超電導コイル1への熱侵入を遮断でき、超電導コイル1の温度上昇をさらに遅らせることができる。
In the superconducting coil cooling system according to the third embodiment, the
なお、第3実施形態に係る超電導コイル冷却システムでは、その応用例として、第2実施形態の構成に対して熱スイッチ10をさらに具備しても、上述と同様の効果が得られる。
Note that, in the superconducting coil cooling system according to the third embodiment, as an application example, the same effect as described above can be obtained even if the
この場合、輻射遮蔽層用伝熱部材5およびコイル用伝熱部材9に対してそれぞれ熱スイッチ10として第1および第2熱スイッチ(図示しない)が取り付けられる。輻射遮蔽層用伝熱部材5に第1熱スイッチが取り付けられる場合については、輻射遮蔽層用伝熱部材5に熱スイッチ10が取り付けられる場合についての説明と同様である。コイル用伝熱部材9に第2熱スイッチが取り付けられる場合、コイル用伝熱部材9は、第1コイル用伝熱部材(図示しない)と第2コイル用伝熱部材(図示しない)とに分離される。
In this case, first and second heat switches (not shown) are attached as heat switches 10 to the
第1コイル用伝熱部材は、その一端が第2熱スイッチの第1接点部10Aに接続され、その他端が極低温冷凍機2に接続されていることにより、第2熱スイッチの第1接点部10Aと極低温冷凍機2とを熱的に接続する。第2コイル用伝熱部材は、その一端が超電導コイル1に接続され、その他端が第2熱スイッチの第2接点部10Bに接続されていることにより、超電導コイル1と第2熱スイッチの第2接点部10Bとを熱的に接続する。
The first coil heat transfer member has one end connected to the
作業者の操作により第2熱スイッチをオンにする場合、すなわち、第2熱スイッチの第1接点部10Aと第2接点部10Bとを互いに接触させる場合、第2熱スイッチは、第2熱スイッチの第1接点部10Aから第1コイル用伝熱部材を介して極低温冷凍機2と、第2熱スイッチの第2接点部10Bから第2コイル用伝熱部材を介して超電導コイル1とを熱的に接続する。
When the second thermal switch is turned on by the operator's operation, that is, when the
第3実施形態に係る超電導コイル冷却システムの応用例では、極低温冷凍機2の停止時に第1および第2熱スイッチをオフにすることで、すなわち、第1および第2熱スイッチの第1接点部10Aと第2接点部10Bとを接触させない状態にすることで、極低温冷凍機2から超電導コイル1への熱侵入を遮断でき、超電導コイル1の温度上昇をさらに遅らせることができる。
In the application example of the superconducting coil cooling system according to the third embodiment, when the
[第4実施形態]
第4実施形態に係る超電導コイル冷却システムについて、第1〜第3実施形態からの変更点のみ説明する。特に記載していない部分は第1〜第3実施形態と同様である。
[Fourth Embodiment]
Only the changes from the first to third embodiments will be described for the superconducting coil cooling system according to the fourth embodiment. Portions not particularly described are the same as those in the first to third embodiments.
図4は、図1〜図3の樹脂層3の構成を示す傾視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the
樹脂層3は中空構造である。具体的には、断熱層3は、アラミド繊維のハニカム部材11に端板12を貼り付けてパネル構成にしている。アラミド繊維は強度が強く、また両面に板を貼り付けることで、強度が更に強くなる。
The
第4実施形態に係る超電導コイル冷却システムでは、断熱層3に対して荷重をほぼ均一に与えることができるので、超電導コイル1に局所的な応力がかからないという効果がある。
In the superconducting coil cooling system according to the fourth embodiment, since a load can be applied almost uniformly to the
[他の実施形態]
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、また各実施形態の特徴を組み合わせることができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, modifications, and features of the embodiments can be combined without departing from the spirit of the invention. . These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 … 超電導コイル
2 … 極低温冷凍機
3 … 樹脂層
4 … 輻射遮蔽層
5 … 輻射遮蔽層用伝熱部材
5A … 第1輻射遮蔽層用伝熱部材
5B … 第2輻射遮蔽層用伝熱部材
6 … 支持部材
7 … 真空容器
8A … 電流導入端子
8B … 電流リード
9 … コイル用伝熱部材
10 … 熱スイッチ
10A … 第1接点部
10B … 第2接点部
10C … 操作部材
11 … ハニカム部材
12 … 端板
109 … コイル用伝熱部材
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記超電導コイルの周囲を覆う樹脂層と、
前記樹脂層の周囲を覆う輻射遮蔽層と、
前記輻射遮蔽層と前記冷凍機とを熱的に接続する輻射遮蔽層用伝熱手段と、
を具備し、
前記超電導コイルと前記冷凍機とを直接接続する伝熱経路が設けられていないことを特徴とする超電導コイル冷却システム。 In a superconducting coil cooling system that conducts and cools a superconducting coil stored in a vacuum vessel with a refrigerator,
A resin layer covering the periphery of the superconducting coil;
A radiation shielding layer covering the periphery of the resin layer;
A heat transfer means for a radiation shielding layer for thermally connecting the radiation shielding layer and the refrigerator;
Equipped with,
A superconducting coil cooling system , wherein a heat transfer path for directly connecting the superconducting coil and the refrigerator is not provided .
前記超電導コイルの周囲を覆う樹脂層と、
前記樹脂層の周囲を覆う輻射遮蔽層と、
前記輻射遮蔽層と前記冷凍機とを熱的に接続する輻射遮蔽層用伝熱手段と、
前記超電導コイルと前記冷凍機とを熱的に接続するコイル用伝熱手段と、
を具備し、
当該コイル用伝熱手段の断面積を前記輻射遮蔽層用伝熱手段の断面積よりも小さくして、当該コイル用伝熱手段の熱抵抗を前記輻射遮蔽層用伝熱手段の熱抵抗より大きくすることを特徴とする超電導コイル冷却システム。 In a superconducting coil cooling system that conducts and cools a superconducting coil stored in a vacuum vessel with a refrigerator,
A resin layer covering the periphery of the superconducting coil;
A radiation shielding layer covering the periphery of the resin layer;
A heat transfer means for a radiation shielding layer for thermally connecting the radiation shielding layer and the refrigerator;
A coil heat transfer means for thermally connecting the superconducting coil and the refrigerator ;
Comprising
The cross-sectional area of the coil heat transfer means is made smaller than the cross-sectional area of the radiation shield layer heat transfer means, and the thermal resistance of the coil heat transfer means is larger than the heat resistance of the radiation shield layer heat transfer means. A superconducting coil cooling system.
前記輻射遮蔽層と前記冷凍機とを熱的に接続可能な輻射遮蔽層用伝熱部材と、
オフ時に前記輻射遮蔽層用伝熱部材を分離する熱スイッチと、
を具備することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の超電導コイル冷却システム。 The heat transfer means for the radiation shielding layer is:
A heat transfer member for a radiation shielding layer capable of thermally connecting the radiation shielding layer and the refrigerator;
A heat switch for separating the heat transfer member for the radiation shielding layer when turned off;
The superconducting coil cooling system according to claim 1, wherein the superconducting coil cooling system is provided.
前記超電導コイルと前記冷凍機とを熱的に接続可能なコイル用伝熱部材と、
オフ時に前記コイル用伝熱部材を分離する熱スイッチと、
を具備することを特徴とする請求項2に記載の超電導コイル冷却システム。 The coil heat transfer means includes:
A heat transfer member for a coil capable of thermally connecting the superconducting coil and the refrigerator;
A thermal switch for separating the coil heat transfer member when turned off;
The superconducting coil cooling system according to claim 2, comprising:
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