JPH06188466A - 超電導マグネット冷却システム - Google Patents
超電導マグネット冷却システムInfo
- Publication number
- JPH06188466A JPH06188466A JP4337087A JP33708792A JPH06188466A JP H06188466 A JPH06188466 A JP H06188466A JP 4337087 A JP4337087 A JP 4337087A JP 33708792 A JP33708792 A JP 33708792A JP H06188466 A JPH06188466 A JP H06188466A
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- Japan
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- superconducting
- cooling system
- superconducting coil
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- Pending
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導マグネットの冷却システムを小型化
し、熱伝導の高効率化しながら磁気シールドにより冷凍
機モータの停止するのを防止する。 【構成】 超電導コイル１を真空断熱層の容器２内に設
け、これに熱良導体３、蓄冷材４を介して冷凍機５を近
接させて取り付け、蓄冷器の冷熱を直接コイルに伝導で
きるように形成する。モータ６は強磁性体１１で磁気シ
ールドされている。
し、熱伝導の高効率化しながら磁気シールドにより冷凍
機モータの停止するのを防止する。 【構成】 超電導コイル１を真空断熱層の容器２内に設
け、これに熱良導体３、蓄冷材４を介して冷凍機５を近
接させて取り付け、蓄冷器の冷熱を直接コイルに伝導で
きるように形成する。モータ６は強磁性体１１で磁気シ
ールドされている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導マグネットを
冷却するシステムに関する。
冷却するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導マグネットシステムにおいて磁気
シールドを採用した例が雑誌「東芝レビュー」ＶｏＬ４
６，Ｎｏ．５，Ｐ４０２〜４０５（１９９１）に開示さ
れている。又、冷凍機で超電導マグネットを直接冷却す
る冷却システムが、例えば技術報告書「伝導冷却型Ｎｂ
３Ｓｎ超電導マグネットシステムの開発」（１９９２年
度秋季低温工学、超電導学会Ｄ３−３、Ｐ３０１〜）に
報告されている。
シールドを採用した例が雑誌「東芝レビュー」ＶｏＬ４
６，Ｎｏ．５，Ｐ４０２〜４０５（１９９１）に開示さ
れている。又、冷凍機で超電導マグネットを直接冷却す
る冷却システムが、例えば技術報告書「伝導冷却型Ｎｂ
３Ｓｎ超電導マグネットシステムの開発」（１９９２年
度秋季低温工学、超電導学会Ｄ３−３、Ｐ３０１〜）に
報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】冷凍機を有する従来の
超電導マグネットシステムにおける、磁気シールドの役
割は、例えば前述の「東芝レビュー」に示されているよ
うに、システムから外に漏れる磁場を遮蔽することであ
った。また、従来、冷凍機はマグネット自体ではなく、
クライオスタットを冷却していたため、マグネットから
の漏れ磁場の影響が十分小さな場所に冷凍機がおかれて
いたため、冷凍機への磁場侵入防止を目的とする磁気シ
ールドを必要としなかった。
超電導マグネットシステムにおける、磁気シールドの役
割は、例えば前述の「東芝レビュー」に示されているよ
うに、システムから外に漏れる磁場を遮蔽することであ
った。また、従来、冷凍機はマグネット自体ではなく、
クライオスタットを冷却していたため、マグネットから
の漏れ磁場の影響が十分小さな場所に冷凍機がおかれて
いたため、冷凍機への磁場侵入防止を目的とする磁気シ
ールドを必要としなかった。
【０００４】しかし、例えば、前記技術報告書に示され
るような冷凍機でマグネットを直接冷却するようなシス
テムでは、冷凍機とマグネットとの距離が小さいため冷
凍機自体に大きな漏れ磁場がかかる。又、超電導マグネ
ット冷却システムに用いられる冷凍機は蓄冷材を用いた
多段式の高効率蓄冷器と、この蓄冷器で断熱膨張を行な
うピストンを駆動するモータを有するが、冷凍機で直接
マグネットを冷却する冷却システムでは、マグネットの
漏れ磁場によって駆動モータが停止してしまうという問
題が生じる。
るような冷凍機でマグネットを直接冷却するようなシス
テムでは、冷凍機とマグネットとの距離が小さいため冷
凍機自体に大きな漏れ磁場がかかる。又、超電導マグネ
ット冷却システムに用いられる冷凍機は蓄冷材を用いた
多段式の高効率蓄冷器と、この蓄冷器で断熱膨張を行な
うピストンを駆動するモータを有するが、冷凍機で直接
マグネットを冷却する冷却システムでは、マグネットの
漏れ磁場によって駆動モータが停止してしまうという問
題が生じる。
【０００５】そこで、駆動モータを停止させない１つの
方法として、ピストンを長くして駆動モータ、蓄冷材間
の距離を大きくすることが考えられるが、熱効率が悪く
なるシステムが大型化するといった問題が生じる。従っ
て、駆動モータを停止させない方法としては、漏れ磁場
が駆動モータ内に侵入するのを防止するのが最も有効と
考えられるが、駆動モータへの磁場の侵入を磁気シール
ドにより防止するという方法は従来試みられたことがな
い。
方法として、ピストンを長くして駆動モータ、蓄冷材間
の距離を大きくすることが考えられるが、熱効率が悪く
なるシステムが大型化するといった問題が生じる。従っ
て、駆動モータを停止させない方法としては、漏れ磁場
が駆動モータ内に侵入するのを防止するのが最も有効と
考えられるが、駆動モータへの磁場の侵入を磁気シール
ドにより防止するという方法は従来試みられたことがな
い。
【０００６】この発明は、上述した従来の超電導マグネ
ット冷却システムの問題点に留意して、冷凍機を超電導
マグネットに直接取り付ける冷却システムで、駆動モー
タへの磁場の侵入を直接的に又は間接的に磁気シールド
し、システムを小型化して駆動モータが停止するのを防
止した超電導マグネット冷却システムを提供することを
課題とする。
ット冷却システムの問題点に留意して、冷凍機を超電導
マグネットに直接取り付ける冷却システムで、駆動モー
タへの磁場の侵入を直接的に又は間接的に磁気シールド
し、システムを小型化して駆動モータが停止するのを防
止した超電導マグネット冷却システムを提供することを
課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
としてこの発明は、真空断熱層の容器内に設けた超電導
マグネットに対し、蓄冷材を内部に有し冷媒の断熱膨張
により冷却する蓄冷器とそのピストン駆動用のモータを
有する冷凍機を直接取り付け、蓄冷器はその冷熱が蓄冷
器の端に取り付けた蓄冷材から熱良導体を介して超電導
コイルに直接伝熱するように設け、上記冷凍機のモータ
又は超電導コイルのいずれかを磁気シールドで遮蔽して
成る超電導マグネット冷却システムの構成としたのであ
る。
としてこの発明は、真空断熱層の容器内に設けた超電導
マグネットに対し、蓄冷材を内部に有し冷媒の断熱膨張
により冷却する蓄冷器とそのピストン駆動用のモータを
有する冷凍機を直接取り付け、蓄冷器はその冷熱が蓄冷
器の端に取り付けた蓄冷材から熱良導体を介して超電導
コイルに直接伝熱するように設け、上記冷凍機のモータ
又は超電導コイルのいずれかを磁気シールドで遮蔽して
成る超電導マグネット冷却システムの構成としたのであ
る。
【０００８】この場合、前記冷凍機モータを強磁性体で
囲むようにして磁気シールドするのが好ましい。あるい
は、前記超電導コイルを超電導体で囲むことにより磁気
シールドするようにしてもよいし、又前記超電導コイル
に対しこれに近接してその発生磁場と反対極性の磁場を
発生する磁気シールド用マグネットを設けることにより
磁気シールドするようにしてもよい。
囲むようにして磁気シールドするのが好ましい。あるい
は、前記超電導コイルを超電導体で囲むことにより磁気
シールドするようにしてもよいし、又前記超電導コイル
に対しこれに近接してその発生磁場と反対極性の磁場を
発生する磁気シールド用マグネットを設けることにより
磁気シールドするようにしてもよい。
【０００９】
【作用】上記の構成としたこの発明の冷却システムで
は、冷凍機が超電導コイルに近接して設けられ、その蓄
冷器が蓄冷材、熱良導体を介して直接超電導コイルに対
し冷熱を伝導するように構成されている。従って、冷凍
機による超電導コイルの冷却効率が大きく向上する。
は、冷凍機が超電導コイルに近接して設けられ、その蓄
冷器が蓄冷材、熱良導体を介して直接超電導コイルに対
し冷熱を伝導するように構成されている。従って、冷凍
機による超電導コイルの冷却効率が大きく向上する。
【００１０】又、超電導コイルに発生する磁界の影響
は、冷凍機のモータ又は超電導コイルのいずれかを磁気
シールドするため磁束の漏れによりモータが回転できな
くなるという問題が完全に防止される。
は、冷凍機のモータ又は超電導コイルのいずれかを磁気
シールドするため磁束の漏れによりモータが回転できな
くなるという問題が完全に防止される。
【００１１】
【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は第一実施例の超電導マグネット用冷
却装置の概略断面図である。１は冷却対象となる超電導
コイルであり、真空断熱層の容器から成るクライオスタ
ット２内に設けられている。クライオスタット２は、図
示省略しているが、実際には複数の真空断熱層から成
る。
て説明する。図１は第一実施例の超電導マグネット用冷
却装置の概略断面図である。１は冷却対象となる超電導
コイルであり、真空断熱層の容器から成るクライオスタ
ット２内に設けられている。クライオスタット２は、図
示省略しているが、実際には複数の真空断熱層から成
る。
【００１２】上記超電導コイル１に対して熱良導体３、
蓄冷材４を介して冷凍機５が直接取り付けられている。
これは冷凍機５を直接取り付けることによってできるだ
け冷却効率を高くするためである。冷凍機５は、ピスト
ン駆動モータ６、バルブ７、ピストン８等により送り込
まれる冷媒の断熱膨張による冷熱を多段の蓄冷材９、１
０により蓄冷する蓄冷器を有する形式のものが用いられ
ている。蓄冷材としてはＮｂＴｉ、Ｅｒ3 Ｎｉなど種々
のものが使用される。
蓄冷材４を介して冷凍機５が直接取り付けられている。
これは冷凍機５を直接取り付けることによってできるだ
け冷却効率を高くするためである。冷凍機５は、ピスト
ン駆動モータ６、バルブ７、ピストン８等により送り込
まれる冷媒の断熱膨張による冷熱を多段の蓄冷材９、１
０により蓄冷する蓄冷器を有する形式のものが用いられ
ている。蓄冷材としてはＮｂＴｉ、Ｅｒ3 Ｎｉなど種々
のものが使用される。
【００１３】そしてこの実施例では超電導コイル１によ
って生じる磁界からの漏れ磁束がモータ６へ影響してモ
ータ６が動かなくなるのを防止するため、比透磁率の大
きい鉄などの強磁性体１１でモータ６を囲んで磁気シー
ルドしている。
って生じる磁界からの漏れ磁束がモータ６へ影響してモ
ータ６が動かなくなるのを防止するため、比透磁率の大
きい鉄などの強磁性体１１でモータ６を囲んで磁気シー
ルドしている。
【００１４】図２は第二実施例の装置の概略断面図であ
る。この実施例では第一実施例と異なり磁気シールドは
超電導コイル１を超電導体１１’で囲むことにより実施
している。その他の冷却システムの各構成は基本的に同
じであり、同じ機能部材には同じ符号を付して説明は省
略する。
る。この実施例では第一実施例と異なり磁気シールドは
超電導コイル１を超電導体１１’で囲むことにより実施
している。その他の冷却システムの各構成は基本的に同
じであり、同じ機能部材には同じ符号を付して説明は省
略する。
【００１５】なお、第一実施例の強磁性体１１は超電導
体１１’としてもよいし、反対に第二実施例の超電導体
１１’は強磁性体１１としてもよい。上記のようにモー
タ６又は超電導コイル１を超電導体１１’で囲む場合
は、超電導体１１’がマイスナー状態になったとき内部
磁界は完全にゼロとなり、超電導コイル１からの漏れ磁
束が駆動モータに侵入するのを防ぐことができる。
体１１’としてもよいし、反対に第二実施例の超電導体
１１’は強磁性体１１としてもよい。上記のようにモー
タ６又は超電導コイル１を超電導体１１’で囲む場合
は、超電導体１１’がマイスナー状態になったとき内部
磁界は完全にゼロとなり、超電導コイル１からの漏れ磁
束が駆動モータに侵入するのを防ぐことができる。
【００１６】図３は第三実施例の装置の概略断面図であ
る。この実施例では磁気シールドは、超電導コイル１に
よって生じる磁界と極性が反対の磁界を生じる磁気コイ
ル１１”を設けることにより磁界を相殺して磁束漏れを
防止するようにしている。この実施例でも第一実施例と
同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。なお、
上記磁気コイル１１”は、常電導又は超電導のコイルの
いずれでもよい。
る。この実施例では磁気シールドは、超電導コイル１に
よって生じる磁界と極性が反対の磁界を生じる磁気コイ
ル１１”を設けることにより磁界を相殺して磁束漏れを
防止するようにしている。この実施例でも第一実施例と
同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。なお、
上記磁気コイル１１”は、常電導又は超電導のコイルの
いずれでもよい。
【００１７】上記のように構成したいずれの実施例の冷
却装置も冷凍機５による冷熱は超電導コイル１に直接伝
熱されるから、高効率に伝熱が行なわれる。冷凍機５を
超電導コイル１に直接熱伝導できるように接近して設け
たために超電導コイル１で発生する磁界の磁束の漏れ
は、強磁性体、超電導体、又は反極性磁気コイルによる
磁気シールドで打消され、モータの回転を停止させるよ
うな影響が防止される。
却装置も冷凍機５による冷熱は超電導コイル１に直接伝
熱されるから、高効率に伝熱が行なわれる。冷凍機５を
超電導コイル１に直接熱伝導できるように接近して設け
たために超電導コイル１で発生する磁界の磁束の漏れ
は、強磁性体、超電導体、又は反極性磁気コイルによる
磁気シールドで打消され、モータの回転を停止させるよ
うな影響が防止される。
【００１８】
【効果】以上詳細に説明したように、この発明の超電導
マグネット冷却システムは超電導コイルに接近して冷凍
機を設け、その蓄冷器を蓄冷材、熱良導体を介して直接
伝熱するようにし、冷凍機モータ又は超電導コイルのい
ずれかを磁気シールドするように構成したから、装置全
体がコンパクトで小型化できかつ高効率な熱伝導が可能
で、しかも磁気の影響を完全に防止して冷凍機モータの
停止を防ぐことができるという種々の利点が得られる。
マグネット冷却システムは超電導コイルに接近して冷凍
機を設け、その蓄冷器を蓄冷材、熱良導体を介して直接
伝熱するようにし、冷凍機モータ又は超電導コイルのい
ずれかを磁気シールドするように構成したから、装置全
体がコンパクトで小型化できかつ高効率な熱伝導が可能
で、しかも磁気の影響を完全に防止して冷凍機モータの
停止を防ぐことができるという種々の利点が得られる。
【図１】第一実施例の超電導マグネット冷却装置の概略
図
図
【図２】第二実施例の超電導マグネット冷却装置の概略
図
図
【図３】第三実施例の超電導マグネット冷却装置の概略
図
図
１ 超電導コイル ２ 容器 ３ 熱良導体 ４ 蓄冷材 ５ 冷凍機 ６ ピストン駆動モータ ９、１０ 蓄冷材 １１ 強磁性体 １１’ 超電導体 １１” 磁気コイル
Claims (4)
- 【請求項１】 真空断熱層の容器内に設けた超電導マグ
ネットに対し、蓄冷材を内部に有し冷媒の断熱膨張によ
り冷却する蓄冷器とそのピストン駆動用のモータを有す
る冷凍機を直接取り付け、蓄冷器はその冷熱が蓄冷器の
端に取り付けた蓄冷材から熱良導体を介して超電導コイ
ルに直接伝熱するように設け、上記冷凍機のモータ又は
超電導コイルのいずれかを磁気シールドで遮蔽して成る
超電導マグネット冷却システム。 - 【請求項２】 前記冷凍機モータを強磁性体で囲むよう
にして磁気シールドしたことを特徴とする請求項１に記
載の超電導マグネット冷却システム。 - 【請求項３】 前記超電導コイルを超電導体で囲むこと
により磁気シールドしたことを特徴とする請求項１に記
載の超電導マグネット冷却システム。 - 【請求項４】 前記超電導コイルに対しこれに近接して
その発生磁場と反対極性の磁場を発生する磁気シールド
用マグネットを設けることにより磁気シールドしたこと
を特徴とする請求項１に記載の超電導マグネット冷却シ
ステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4337087A JPH06188466A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 超電導マグネット冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4337087A JPH06188466A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 超電導マグネット冷却システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188466A true JPH06188466A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18305315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4337087A Pending JPH06188466A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 超電導マグネット冷却システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06188466A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09232640A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-09-05 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | 永久磁石システム |
| JPH11288809A (ja) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Toshiba Corp | 超電導マグネット装置 |
| JP2000095597A (ja) * | 1998-09-25 | 2000-04-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶引上装置 |
| JP2001102212A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Kobe Steel Ltd | 伝導冷却型超電導マグネット |
| EP1808870A1 (en) * | 2006-01-17 | 2007-07-18 | Hitachi, Ltd. | Superconducting electromagnet |
| JP2008002712A (ja) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 蓄冷式冷凍機の駆動制御装置 |
| JP2015117872A (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
| US20180094837A1 (en) * | 2016-10-03 | 2018-04-05 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryocooler |
| JP2020031160A (ja) * | 2018-08-23 | 2020-02-27 | 住友重機械工業株式会社 | 超伝導磁石冷却装置および超伝導磁石冷却方法 |
-
1992
- 1992-12-17 JP JP4337087A patent/JPH06188466A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09232640A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-09-05 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | 永久磁石システム |
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| US7538649B2 (en) | 2006-01-17 | 2009-05-26 | Hitachi, Ltd. | Superconducting electromagnet |
| EP1808870A1 (en) * | 2006-01-17 | 2007-07-18 | Hitachi, Ltd. | Superconducting electromagnet |
| JP2007194260A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Hitachi Ltd | 超電導電磁石 |
| JP2008002712A (ja) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 蓄冷式冷凍機の駆動制御装置 |
| JP2015117872A (ja) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
| US20180094837A1 (en) * | 2016-10-03 | 2018-04-05 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryocooler |
| CN107894110A (zh) * | 2016-10-03 | 2018-04-10 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷机 |
| JP2018059646A (ja) * | 2016-10-03 | 2018-04-12 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
| US10520226B2 (en) | 2016-10-03 | 2019-12-31 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryocooler |
| JP2020031160A (ja) * | 2018-08-23 | 2020-02-27 | 住友重機械工業株式会社 | 超伝導磁石冷却装置および超伝導磁石冷却方法 |
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