JPH0642352Y2 - 超伝導磁石のスイッチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、超伝導磁石に流れる永久電流を遮断する超伝
導磁石のスイッチに関する。

「従来の技術」 超伝導磁石は、超伝導線からなるコイルを液体ヘリウム
などの冷却材で臨界温度以下に冷却した状態で励磁し
て、いわゆる永久電流を発生させることにより、電力を
消費することなく磁力を発生させるようにしたものであ
る。

このような超伝導磁石において、コイルに生じた永久電
流を遮断する場合には、上記コイルの付近にヒータを設
けて、該コイルを臨界温度以上に加熱することにより、
その電気抵抗を増大させることが考えられている。

「考案が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記コイルは冷却材によって例えば4Kと
いう極低温の臨界温度以下に冷却されているので、該コ
イルを加熱する際に熱の大部分が冷却材に伝わってしま
い、臨界温度以上に昇温するまでに長い時間がかかる
上、高価な液体ヘリウムを多量に消費してしまうという
問題点がある。また、永久電流を遮断した後のコイルに
再度永久電流を発生させる場合にも、雰囲気温度等の影
響を受けて冷却時間が長くなる傾向にある。

本考案は、前記問題点を有効に解決するもので、短時間
で永久電流を遮断接続し、かつ、この遮断接続時の液体
ヘリウムの消費量が少ない超伝導磁石のスイッチを提供
することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本考案における超伝導磁石のスイッチは、冷却材容器の
外壁面に、板状に形成した第一の断熱材を貼付すると共
に、該第一の断熱材の表面上にコイルの超伝導線の一部
を配置し、該超伝導線の一部を上記第一の断熱材との間
で囲むように箱状をなす第二の断熱材を設け、該第二の
断熱材と上記超伝導線との間にヒータを配置してなり、
上記両断熱材は、第一の断熱材の熱通過率より第二の断
熱材の熱通過率が小さく設定されていることを特徴とす
るものである。

「作用」 本考案のスイッチによって永久電流を遮断する場合、ヒ
ータを発熱させると、両断熱材により囲まれた小区画が
加熱される。この場合、第一の断熱材によってヒータと
冷却材との間の熱伝達を抑制して、冷却材の消費を少な
くすると共に、第二の断熱材によって外部への放熱を防
ぎ、ヒータの熱を超伝導線に集中的に伝えて速やかに昇
温させることができるものである。また、ヒータの発熱
状態を解除すると、超伝導線の熱は、第二の断熱材より
熱通過率が大きい第一の断熱材を通過して冷却材に速や
かに吸収され、該超伝導線が急激に冷却されて短時間で
臨界温度以下になるものである。

「実施例」 以下、本考案の超伝導磁石のスイッチの一実施例を第１
図、第２図に基づいて説明する。

本考案のスイッチが適用される超伝導磁石は、超伝導線
１からなるコイル２に、液体ヘリウム等の冷却材を充填
してなる冷却材容器３を密着させた構成となっている。
そして、本考案に係るスイッチは、第一の断熱材４を第
二の断熱材５とにより囲った小区画の中に、上記コイル
６を構成する超伝導線１の一部を引き込み、該超伝導線
１と上記第二の断熱材５との間にヒータ６を配置し、上
記第一の断熱材４を上記冷却材容器３の外壁に密着させ
たものである。

上記両断熱材は、第一の断熱材４が板状に、第二の断熱
材５が箱状に形成されて、該第二の断熱材５の内面開口
部を閉塞するようにして第一の断熱材４が嵌入されてい
る。この場合、第二の断熱材５は、例えば、金属箔を多
層に積層して内部に真空層を介在させた構成とすること
により、第一の断熱材４より熱通過率が小さく設定され
ている。そして、上記第二の断熱材５による箱の奥にヒ
ータ６が設けられると共に、該ヒータ６と上記第一の断
熱材４との間に、上記超伝導線１が板状のマトリックス
７に埋め込まれた状態で収納されており、上記第二の断
熱材５の外面に設けたカバー８のフランジ部９を上記冷
却材容器３の外壁にボルト止めすることにより、上記第
一の断熱材４と第二の断熱材５とを密着させた状態で上
記冷却材容器３の外壁に取り付けられている。

なお、上記マトリックス７内に埋め込まれた超伝導線１
は、第２図に示すように、上下に蛇行させた状態に配置
され、その両端部がマトリックス７の下端部から露出し
ている。

このような構成のスイッチによって超伝導磁石に流れる
永久電流を遮断する場合には、ヒータを発熱させると、
第一の断熱材４と第二の断熱材５とにより囲った小区画
が加熱される。この場合、第二の断熱材５より熱通過率
の大きな第一の断熱材４が冷却材容器３に密着している
が、超伝導線１は、該第一の断熱材４とヒータ６との間
に配置されていると共に熱通過率の小さい第二の断熱材
５により覆われているため、ヒータ６の熱が直接かつ集
中的に伝えられ、速やかに臨界温度以上に昇温させられ
るものである。したがって、該超伝導線１に流れる永久
電流を短時間で遮断することができると共に、遮断まで
の間のヒータ６の電力消費量および冷却材の消費量も低
減することができる。

また、ヒータ６の発熱を止めると、超伝導線１の熱は、
その一部が第二の断熱材５にも伝わるが、該第二の断熱
材５は第一の断熱材４よりも熱通過率が小さいので、熱
の大部分が熱通過率の大きい第一の断熱材４を通って冷
却材に伝達され、該冷却材により超伝導線１が急激に冷
却されて短時間で臨界温度以下になるものである。この
場合、第一の断熱材４と第二の断熱材５とにより囲った
小区画内の超伝導線１だけを冷却すれば良いので、冷却
材の消費量も少ない。そして、このようにして臨界温度
以下に冷却された超伝導線１に図示しない電源によって
電流を流すことにより、該超伝導線１にすみやかに永久
電流を発生させることができる。

なお、上記超伝導線１のマトリックス７への埋め込み形
態は、第２図に示す例の他、例えば、第３図に示すよう
に、超伝導線１を螺旋状に配置するようにしても良い。

なおまた、本考案において、熱通過率の異なる両断熱材
は、熱伝導率に差のある二種類の材料により形成する。
あるいは、熱伝導率は同じにして厚さを違えるなどの構
成としても良い。さらに、冷却材も液体ヘリウム以外に
も、超伝導線として酸化物系超伝導材料のような高温超
伝導材料を用いる場合には、液体窒素のような比較的高
温の冷却材を用いることができる。

「考案の効果」 以上説明したように、本考案の超伝導磁石のスイッチに
よれば、次のような効果を奏することができる。

（ｉ）第一の断熱材と第二の断熱材とにより囲まれた小
区画の超伝導線を加熱するので、該超伝導線を集中的に
加熱し得て、永久電流を短時間で遮断することができ、
かつ、永久電流を遮断するまでの間のヒータの電力消費
量および冷却材の消費量を低減することができる。

（ii）冷却材容器に貼付された第一の断熱材の熱通過率
を第二の断熱材より大きく設定したので、ヒータの発熱
を止めたときに超伝導線の熱を第一の断熱材を通過させ
て速やかに冷却材に吸収させ得て、該超伝導線が急激に
冷却されて短時間で臨界温度以下に冷却することがで
き、したがって、該超伝導線に速やかに永久電流を発生
させることができる。また、上記小区画内の超伝導線だ
けを冷却すれば良いので、該超伝導線を冷却するまでの
間に消費する冷却材の量も低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の超伝導磁石のスイッチの概略構成断面
図、第２図は第１図Ａ−Ａ線視断面図、第３図はマトリ
ックス内に埋め込まれた超伝導線の配置列を示す図であ
る。 １……超伝導線、 ２……コイル、 ３……冷却材容器、 ４……第一の断熱材、 ５……第二の断熱材、 ６……ヒータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】超伝導線からなるコイルに取り付けた冷却
   材容器の外壁面に、板状に形成した第一の断熱材を貼付
   すると共に、該第一の断熱材の表面上に上記コイルの超
   伝導線の一部を配置し、該超伝導線の一部を上記第一の
   断熱材との間で囲むように箱状をなす第二の断熱材を設
   け、該第二の断熱材と上記超伝導線との間に該超伝導線
   に流れる永久電流を遮断するヒータを配置してなり、上
   記両断熱材は、第一の断熱材の熱通過率より第二の断熱
   材の熱通過率が小さく設定されていることを特徴とする
   超伝導磁石のスイッチ。