JPH0648644B2 - 超電導装置 - Google Patents
超電導装置Info
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- JPH0648644B2 JPH0648644B2 JP59225133A JP22513384A JPH0648644B2 JP H0648644 B2 JPH0648644 B2 JP H0648644B2 JP 59225133 A JP59225133 A JP 59225133A JP 22513384 A JP22513384 A JP 22513384A JP H0648644 B2 JPH0648644 B2 JP H0648644B2
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は超電導装置に係り、特に該装置における超電導
コイルの補強と耐真空性の改良に関する。
コイルの補強と耐真空性の改良に関する。
超電導磁界発生装置は、従来から多用されてきた常電導
の銅線と鉄心による電磁石に比べて、極めて小さい電力
で強力な磁界を発生することができる。例えば、直径約
１ｍの空間に6.5テスラの磁界を発生する場合、従来の
常電導銅線による装置では、約１０メガワツトの電力を
必要とするのに対して超電導を利用すれば導体を極低温
にするための冷凍電力を含めても１００キロワツト程度
の電力を必要とするに過ぎず、消費電力は100分の１程
度になる。このようなことから、例えば核融合発電用磁
界発生装置のような大形の磁界発生装置には超電導コイ
ルが使用される。
の銅線と鉄心による電磁石に比べて、極めて小さい電力
で強力な磁界を発生することができる。例えば、直径約
１ｍの空間に6.5テスラの磁界を発生する場合、従来の
常電導銅線による装置では、約１０メガワツトの電力を
必要とするのに対して超電導を利用すれば導体を極低温
にするための冷凍電力を含めても１００キロワツト程度
の電力を必要とするに過ぎず、消費電力は100分の１程
度になる。このようなことから、例えば核融合発電用磁
界発生装置のような大形の磁界発生装置には超電導コイ
ルが使用される。
第３図は核融合発電装置の模式図で、ドーナツ状のプラ
ズマ１を包囲して真空容器２、断熱真空層３ａ，３ｂ、
磁界発生用超電導コイル４、断熱容器５が配置されてい
る。
ズマ１を包囲して真空容器２、断熱真空層３ａ，３ｂ、
磁界発生用超電導コイル４、断熱容器５が配置されてい
る。
磁界発生用超電導コイル４は超電導導体を巻回したもの
であり、第４図および第５図に示すような強制循環冷却
（以下強制冷却という）形の超電導導体が使用される。
第４図に示した強制冷却形超電導導体６は、超電導物質
で作られた導線７をステンレス鋼等のさや８で包囲し、
空間９に冷却用の液体ヘリウムを圧送循環して導線７が
超電導状態になるまでこれを冷却するものである。また
第５図に示した強制冷却形超電導導体１０は、超電導物
質で作られた導線１１を鋼等の安定化基材１２に埋設し
て環状に配置し、空間１３に冷却用の液体ヘリウムを圧
送循環して導線１１が超電導状態になるまでこれを冷却
するものである。
であり、第４図および第５図に示すような強制循環冷却
（以下強制冷却という）形の超電導導体が使用される。
第４図に示した強制冷却形超電導導体６は、超電導物質
で作られた導線７をステンレス鋼等のさや８で包囲し、
空間９に冷却用の液体ヘリウムを圧送循環して導線７が
超電導状態になるまでこれを冷却するものである。また
第５図に示した強制冷却形超電導導体１０は、超電導物
質で作られた導線１１を鋼等の安定化基材１２に埋設し
て環状に配置し、空間１３に冷却用の液体ヘリウムを圧
送循環して導線１１が超電導状態になるまでこれを冷却
するものである。
第６図はこのような強制冷却形超電導導体を巻回して構
成した前記磁界発生用超電導コイル４の一例を示してい
る。導体としては第４図に示したような強制冷却形超電
導導体６をターン間絶縁層１４で被覆したものが使用さ
れ、外周には対地絶縁層１５が設けられている。
成した前記磁界発生用超電導コイル４の一例を示してい
る。導体としては第４図に示したような強制冷却形超電
導導体６をターン間絶縁層１４で被覆したものが使用さ
れ、外周には対地絶縁層１５が設けられている。
ところで、このような超電導コイル４を使用した大形の
装置では、超電導コイル４に作用する電磁力が数千トン
にも達することから超電導導体自身の強度ではこの力に
耐えることができず、コイルの補強対策が必要である。
この補強対策として、特開昭５６−４２１３号公報に開
示されたように、コイルをこのコイルを包囲する容器で
支えることが知られている。
装置では、超電導コイル４に作用する電磁力が数千トン
にも達することから超電導導体自身の強度ではこの力に
耐えることができず、コイルの補強対策が必要である。
この補強対策として、特開昭５６−４２１３号公報に開
示されたように、コイルをこのコイルを包囲する容器で
支えることが知られている。
第７図は前述した超電導コイル４を補強部材１６ａ，１
６ｂ，１６ｃ，１６ｄを溶接して形成した補強部材容器
１６で包囲した補強例を示している。この補強部材容器
１６は、溶接部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにおい
て十分な強度を得るために、補強部材１６ａ〜１６ｄの
厚さとほぼ等しい深さまで開先を加工して不活性ガス溶
接などの溶接を施している。そして溶接部１７ａ〜１７
ｄが超電導コイル４の対地絶縁層１５に接近しているの
で、この対地絶縁層１５が溶接熱で焼損あるいは劣化し
ないように、溶接部１７ａ〜１７ｄと超電導コイル４の
間には断熱シート１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを介
在させている。
６ｂ，１６ｃ，１６ｄを溶接して形成した補強部材容器
１６で包囲した補強例を示している。この補強部材容器
１６は、溶接部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにおい
て十分な強度を得るために、補強部材１６ａ〜１６ｄの
厚さとほぼ等しい深さまで開先を加工して不活性ガス溶
接などの溶接を施している。そして溶接部１７ａ〜１７
ｄが超電導コイル４の対地絶縁層１５に接近しているの
で、この対地絶縁層１５が溶接熱で焼損あるいは劣化し
ないように、溶接部１７ａ〜１７ｄと超電導コイル４の
間には断熱シート１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを介
在させている。
しかしながらこの断熱シート１８ａ〜１８ｄは通常石綿
基材で柔らかいために型くずれし易く、また補強部材容
器１６の内側に保持されるので外から配置状態を確認す
ることができず、従つて品質管理を十分に行うことがむ
ずかしく、しかも十分な断熱効果を得るためには相当に
分厚いシートを使用しなければならず、形状が大形化す
る欠点があつた。
基材で柔らかいために型くずれし易く、また補強部材容
器１６の内側に保持されるので外から配置状態を確認す
ることができず、従つて品質管理を十分に行うことがむ
ずかしく、しかも十分な断熱効果を得るためには相当に
分厚いシートを使用しなければならず、形状が大形化す
る欠点があつた。
また、補強部材容器１６は耐真空性であることが要求さ
れる。しかしながら、溶接による超電導コイル４への熱
影響を軽減するために、飛び飛びに溶接しながら最終的
に連続形状となるような溶接方法を用いる必要があり、
この溶接方法は溶接部に気泡やピンホールなどの欠陥を
発生し易く、耐真空性とするための補修に多大な労力を
必要とする問題があつた。
れる。しかしながら、溶接による超電導コイル４への熱
影響を軽減するために、飛び飛びに溶接しながら最終的
に連続形状となるような溶接方法を用いる必要があり、
この溶接方法は溶接部に気泡やピンホールなどの欠陥を
発生し易く、耐真空性とするための補修に多大な労力を
必要とする問題があつた。
従つて本発明の目的は、超電導コイルの絶縁等を劣化さ
せることなく、補強と耐真空性を容易に得ることができ
る超電導装置を提供することにある。
せることなく、補強と耐真空性を容易に得ることができ
る超電導装置を提供することにある。
本発明は、強制冷却形超電導導体を巻回してなる超電導
コイルを補強部材容器で包囲して補強した超電導装置に
おいて、前記超電導コイルと補強部材容器の間に、断面
コ字状の金属薄板と両側縁が折曲げられた帯状の金属薄
板からなり、これらの金属薄板の外側に突出したリップ
状の接合縁を耐真空性溶接して構成された耐真空容器
を、前記超電導コイルと前記補強部材容器にそれぞれ密
着させた状態で介在させたことを特徴とし、溶接熱量の
小さい金属薄板で耐真空容器を構成し、かつ両金属薄板
の接合縁を外側に突出するリップ状に形成したので、超
電導コイルを溶接熱で劣化させることなく、耐真空性の
高い連続溶接で容易に耐真空容器を構成することを可能
にし、且つ補強のための補強部材容器に耐真空性をもた
せないですむようにすることで該補強部材容器の溶接作
業を容易にしたものである。
コイルを補強部材容器で包囲して補強した超電導装置に
おいて、前記超電導コイルと補強部材容器の間に、断面
コ字状の金属薄板と両側縁が折曲げられた帯状の金属薄
板からなり、これらの金属薄板の外側に突出したリップ
状の接合縁を耐真空性溶接して構成された耐真空容器
を、前記超電導コイルと前記補強部材容器にそれぞれ密
着させた状態で介在させたことを特徴とし、溶接熱量の
小さい金属薄板で耐真空容器を構成し、かつ両金属薄板
の接合縁を外側に突出するリップ状に形成したので、超
電導コイルを溶接熱で劣化させることなく、耐真空性の
高い連続溶接で容易に耐真空容器を構成することを可能
にし、且つ補強のための補強部材容器に耐真空性をもた
せないですむようにすることで該補強部材容器の溶接作
業を容易にしたものである。
本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。超電導
コイル４は、前述した従来装置と同様に、強制冷却形超
電導導体６をターン間絶縁層１４で被覆したものを巻回
し、その外周を対地絶縁層１５で被覆した構成である。
耐真空容器２０は、断面コ字状の金属薄板２０ａと両側
縁が折曲げられた帯状の金属薄板２０ｂを用いて超電導
コイル４に密接してこれを包囲し、金属薄板２０ｂの両
側縁の折曲げ部分を外側に向けて金属薄板２０ａの開放
縁に重合させたリップ状の溶接部２１ａ，２１ｂにおい
て結合して構成したものである。溶接部２１ａ，２１ｂ
は、薄板材同志の接合であるので少ない溶接熱量で足
り、かつリップ状に外側に突出しているため、超電導コ
イル４を劣化させることなく、耐真空性の高い連続溶接
方法で容易に形成することができる。耐真空容器２０の
外面にはこれと熱的に密着した冷却管２２ａ，２２ｂ，
２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈが設
けられる。この冷却管２２ａ〜２２ｈは、後述する補強
部材容器加工時の溶接熱から超電導コイル４をより確実
に保護するための、また装置運転時の冷却時間短縮のた
めの冷媒通路として使用するものである。
コイル４は、前述した従来装置と同様に、強制冷却形超
電導導体６をターン間絶縁層１４で被覆したものを巻回
し、その外周を対地絶縁層１５で被覆した構成である。
耐真空容器２０は、断面コ字状の金属薄板２０ａと両側
縁が折曲げられた帯状の金属薄板２０ｂを用いて超電導
コイル４に密接してこれを包囲し、金属薄板２０ｂの両
側縁の折曲げ部分を外側に向けて金属薄板２０ａの開放
縁に重合させたリップ状の溶接部２１ａ，２１ｂにおい
て結合して構成したものである。溶接部２１ａ，２１ｂ
は、薄板材同志の接合であるので少ない溶接熱量で足
り、かつリップ状に外側に突出しているため、超電導コ
イル４を劣化させることなく、耐真空性の高い連続溶接
方法で容易に形成することができる。耐真空容器２０の
外面にはこれと熱的に密着した冷却管２２ａ，２２ｂ，
２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈが設
けられる。この冷却管２２ａ〜２２ｈは、後述する補強
部材容器加工時の溶接熱から超電導コイル４をより確実
に保護するための、また装置運転時の冷却時間短縮のた
めの冷媒通路として使用するものである。
耐真空容器２０の外側は補強部材容器２３によつて密に
包囲される。この補強部材容器２３は前記溶接部２１
ａ，２１ｂおよび冷却管２２ａ〜２２ｈを収容する逃げ
溝を設けた補強部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを
この耐真空容器２０と密接させて配置し、溶接部２４
ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄにおいて溶接して構成され
る。溶接部２４ａ〜２４ｄは補強のための機械的強度が
得られるものであればよく、耐真空性は要求されないか
らその溶接作業が容易である。また溶接作業時には前記
冷却管２２ａ〜２２ｈに冷却水または冷却ガスを流して
耐真空容器２０を冷却し、超電導コイル４を溶接熱から
保護する。
包囲される。この補強部材容器２３は前記溶接部２１
ａ，２１ｂおよび冷却管２２ａ〜２２ｈを収容する逃げ
溝を設けた補強部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを
この耐真空容器２０と密接させて配置し、溶接部２４
ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄにおいて溶接して構成され
る。溶接部２４ａ〜２４ｄは補強のための機械的強度が
得られるものであればよく、耐真空性は要求されないか
らその溶接作業が容易である。また溶接作業時には前記
冷却管２２ａ〜２２ｈに冷却水または冷却ガスを流して
耐真空容器２０を冷却し、超電導コイル４を溶接熱から
保護する。
このように構成された超電導装置は、運転時に、強制冷
却形超電導導体６に冷却用の極低温の液体ヘリウムが圧
送循環される。これにより超電導コイル４の温度は第２
図の曲線Ａに示すように低下する。このとき、耐真空容
器２０と補強部材容器２３を超電導コイル４への熱伝導
で冷却しようとすると、対地縁絶層１５の熱抵抗が大き
いので耐真空容器２０と補強部材容器２３の温度低下は
曲線Ｂのようになつて極低温の定常運転温度Ｔｏに達す
るまでに時間遅れを生ずる。大形の磁界発生装置の場
合、この遅れ時間は、超電導コイル４が定常運転温度Ｔ
ｏに達した後も更に数週間の冷却を必要とする程であ
る。
却形超電導導体６に冷却用の極低温の液体ヘリウムが圧
送循環される。これにより超電導コイル４の温度は第２
図の曲線Ａに示すように低下する。このとき、耐真空容
器２０と補強部材容器２３を超電導コイル４への熱伝導
で冷却しようとすると、対地縁絶層１５の熱抵抗が大き
いので耐真空容器２０と補強部材容器２３の温度低下は
曲線Ｂのようになつて極低温の定常運転温度Ｔｏに達す
るまでに時間遅れを生ずる。大形の磁界発生装置の場
合、この遅れ時間は、超電導コイル４が定常運転温度Ｔ
ｏに達した後も更に数週間の冷却を必要とする程であ
る。
しかし冷却管２２ａ〜２２ｈにも極低温の液体ヘリウム
を循環して耐真空容器２０と補強部材容器２３を冷却す
ることにより、これらの容器２０，２３の温度低下特性
は曲線Ａとほぼ等しくなり、これらが定常運転温度に達
するまでの冷却運転時間を大幅に短縮することができ
る。
を循環して耐真空容器２０と補強部材容器２３を冷却す
ることにより、これらの容器２０，２３の温度低下特性
は曲線Ａとほぼ等しくなり、これらが定常運転温度に達
するまでの冷却運転時間を大幅に短縮することができ
る。
以上のように本発明によれば、少ない溶接熱量で足りる
金属薄板を溶接して構成された耐真空容器で超電導コイ
ルを包囲して耐真空性をもたせるとともに、その溶接す
べき金属薄板の接合縁をリップ状に外側に突出させたの
で、超電導コイルの絶縁等を溶接熱で劣化させることな
く、容易に耐真空性を得ることができ、更に耐真空容器
の外側を包囲する補強部材容器は補強のための機械的強
度が得られるものであればよく、耐真空性が要求されな
いので、その溶接作業が極めて容易になる。
金属薄板を溶接して構成された耐真空容器で超電導コイ
ルを包囲して耐真空性をもたせるとともに、その溶接す
べき金属薄板の接合縁をリップ状に外側に突出させたの
で、超電導コイルの絶縁等を溶接熱で劣化させることな
く、容易に耐真空性を得ることができ、更に耐真空容器
の外側を包囲する補強部材容器は補強のための機械的強
度が得られるものであればよく、耐真空性が要求されな
いので、その溶接作業が極めて容易になる。
第１図は本発明の一実施例に係る超電導コイル装置の縦
断斜視図、第２図はその冷却特性図、第３図は核融合発
電装置の模式図、第４図および第５図は強制冷却形超電
導導体の縦断斜視図、第６図および第７図は従来の超電
導コイル装置の縦断斜視図である。 ４……超電導コイル、６……強制冷却形超電導導体、１
４……ターン間絶縁層、１５……対地絶縁層、２０……
耐真空容器、２０ａ，２０ｂ……金属薄板、２３……補
強部材容器、２３ａ〜２３ｄ……補強部材。
断斜視図、第２図はその冷却特性図、第３図は核融合発
電装置の模式図、第４図および第５図は強制冷却形超電
導導体の縦断斜視図、第６図および第７図は従来の超電
導コイル装置の縦断斜視図である。 ４……超電導コイル、６……強制冷却形超電導導体、１
４……ターン間絶縁層、１５……対地絶縁層、２０……
耐真空容器、２０ａ，２０ｂ……金属薄板、２３……補
強部材容器、２３ａ〜２３ｄ……補強部材。
Claims (2)
- 【請求項１】強制冷却形超電導導体を巻回してなる超電
導コイルの外側を、複数の肉厚な補強部材を溶接して構
成された補強部材容器で包囲してなる超電導装置におい
て、断面コ字状の金属薄板の開放縁に、両側縁が折曲げ
られた帯状の金属薄板の両側縁の折曲げ部分を外側に向
けて重合してリップ状の接合縁を形成し、この接合縁を
耐真空性溶接して構成された耐真空容器を、前記超電導
コイルの外側に密着してこれを包囲するように、かつ前
記補強部材容器の内側にこれと密着するように、配置し
たことを特徴とする超電導装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記耐真
空容器はその金属薄板の外面に熱的に密着して設けられ
た冷却管を備えたことを特徴とする超電導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225133A JPH0648644B2 (ja) | 1984-10-27 | 1984-10-27 | 超電導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225133A JPH0648644B2 (ja) | 1984-10-27 | 1984-10-27 | 超電導装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61104603A JPS61104603A (ja) | 1986-05-22 |
| JPH0648644B2 true JPH0648644B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=16824474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59225133A Expired - Lifetime JPH0648644B2 (ja) | 1984-10-27 | 1984-10-27 | 超電導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648644B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0754757Y2 (ja) * | 1990-12-28 | 1995-12-18 | ダイキン工業株式会社 | 空気調和装置の風量調節装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5896704A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-08 | Toshiba Corp | 超電導電磁石とその製造方法 |
| JPS5947717A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-17 | Toshiba Corp | 超電導マグネツト |
| JPS5961007A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-07 | Toshiba Corp | 超電導コイル |
-
1984
- 1984-10-27 JP JP59225133A patent/JPH0648644B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5896704A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-08 | Toshiba Corp | 超電導電磁石とその製造方法 |
| JPS5947717A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-17 | Toshiba Corp | 超電導マグネツト |
| JPS5961007A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-07 | Toshiba Corp | 超電導コイル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61104603A (ja) | 1986-05-22 |
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