JPH10134652A - 酸化物超電導体用冷却容器 - Google Patents
酸化物超電導体用冷却容器Info
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- JPH10134652A JPH10134652A JP8291680A JP29168096A JPH10134652A JP H10134652 A JPH10134652 A JP H10134652A JP 8291680 A JP8291680 A JP 8291680A JP 29168096 A JP29168096 A JP 29168096A JP H10134652 A JPH10134652 A JP H10134652A
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷媒を導入したときに酸化物超電導体が急激
に冷却されるのを防止し、酸化物超電導体上下の温度差
が拡大するのを防止し、酸化物超電導体内部の温度勾配
を小さくする酸化物超電導体用冷却容器を提供する。 【解決手段】 冷媒槽１、冷媒槽１を囲繞する真空槽
２、２′を有し、該冷媒槽１及び真空層２′の上部には
冷媒導入口３及び冷媒ガス排出口４が設けられ、冷媒槽
１の内部には冷媒導入口３から冷媒を導入する冷媒流通
路５が設けられ、かつ該冷媒流通路５及び冷媒槽１の底
部８に接触しない位置に酸化物超電導体７を載置するよ
うにしてなる酸化物超電導体用冷却容器。
に冷却されるのを防止し、酸化物超電導体上下の温度差
が拡大するのを防止し、酸化物超電導体内部の温度勾配
を小さくする酸化物超電導体用冷却容器を提供する。 【解決手段】 冷媒槽１、冷媒槽１を囲繞する真空槽
２、２′を有し、該冷媒槽１及び真空層２′の上部には
冷媒導入口３及び冷媒ガス排出口４が設けられ、冷媒槽
１の内部には冷媒導入口３から冷媒を導入する冷媒流通
路５が設けられ、かつ該冷媒流通路５及び冷媒槽１の底
部８に接触しない位置に酸化物超電導体７を載置するよ
うにしてなる酸化物超電導体用冷却容器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超電導体用
冷却容器、特に大型で冷却中の熱応力発生防止に有効な
酸化物超電導体用冷却容器に関する。
冷却容器、特に大型で冷却中の熱応力発生防止に有効な
酸化物超電導体用冷却容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導体の冷却容器としては、真空断熱
層の内側に備えた超電導体を液体ヘリウム又は液体窒素
中に浸漬した構造のものが一般に使用されている。超電
導体において酸化物超電導体は冷却に液体窒素が使用で
きるため冷却構造も液体ヘリウムを用いる金属系超電導
体よりも単純ではあるが、脆いため熱応力の発生は極力
避ける必要がある。特に酸化物超電導体が大型化した場
合、熱応力により亀裂が発生するという問題があり、冷
却速度及び酸化物超電導体中の温度差を制御する必要が
あった。
層の内側に備えた超電導体を液体ヘリウム又は液体窒素
中に浸漬した構造のものが一般に使用されている。超電
導体において酸化物超電導体は冷却に液体窒素が使用で
きるため冷却構造も液体ヘリウムを用いる金属系超電導
体よりも単純ではあるが、脆いため熱応力の発生は極力
避ける必要がある。特に酸化物超電導体が大型化した場
合、熱応力により亀裂が発生するという問題があり、冷
却速度及び酸化物超電導体中の温度差を制御する必要が
あった。
【０００３】この対策として例えば特開平３−１３３０
０８号公報には酸化物超電導体を液体窒素に直接接触さ
せずにセラミックス粒子層を介在させた冷却装置が示さ
れている。しかしながら該公報に示される方法では酸化
物超電導体の固定及び冷却容器への出し入れが難しいこ
と、また酸化物超電導体が大型化した場合、冷媒を単純
に冷却容器内部に導入すると酸化物超電導体内部の温度
勾配が大きく成りすぎて酸化物超電導体に亀裂が発生す
るという問題点があった。
０８号公報には酸化物超電導体を液体窒素に直接接触さ
せずにセラミックス粒子層を介在させた冷却装置が示さ
れている。しかしながら該公報に示される方法では酸化
物超電導体の固定及び冷却容器への出し入れが難しいこ
と、また酸化物超電導体が大型化した場合、冷媒を単純
に冷却容器内部に導入すると酸化物超電導体内部の温度
勾配が大きく成りすぎて酸化物超電導体に亀裂が発生す
るという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の発明
は、冷媒を導入したときに酸化物超電導体が急激に冷却
されるのを防止し、酸化物超電導体上下の温度差が拡大
するのを防止し、酸化物超電導体内部の温度勾配を小さ
くする酸化物超電導体用冷却容器を提供するものであ
る。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果
に加えて、冷却媒体とその回りの空間との熱交換効果を
改善し、酸化物超電導体上下の温度差が拡大するのを防
止し、酸化物超電導体内部の温度勾配をさらに小さくす
る酸化物超電導体用冷却容器を提供するものである。
は、冷媒を導入したときに酸化物超電導体が急激に冷却
されるのを防止し、酸化物超電導体上下の温度差が拡大
するのを防止し、酸化物超電導体内部の温度勾配を小さ
くする酸化物超電導体用冷却容器を提供するものであ
る。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果
に加えて、冷却媒体とその回りの空間との熱交換効果を
改善し、酸化物超電導体上下の温度差が拡大するのを防
止し、酸化物超電導体内部の温度勾配をさらに小さくす
る酸化物超電導体用冷却容器を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、冷媒槽、冷媒
槽を囲繞する真空槽を有し、該冷媒槽及び真空槽の上部
には冷媒導入口及び冷媒ガス排出口が設けられ、冷媒槽
の内部には冷媒導入口から冷媒を導入する冷媒流通路が
設けられ、かつ該冷媒流通路及び冷媒槽の底部に接触し
ない位置に酸化物超電導体を載置するようにしてなる酸
化物超電導体用冷却容器に関する。また、本発明は、こ
の酸化物超電導体用冷却容器において、冷媒流通路がＡ
ｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｔｉ
又はＴｉ合金の良熱伝導性材料である酸化物超電導体用
冷却容器に関する。
槽を囲繞する真空槽を有し、該冷媒槽及び真空槽の上部
には冷媒導入口及び冷媒ガス排出口が設けられ、冷媒槽
の内部には冷媒導入口から冷媒を導入する冷媒流通路が
設けられ、かつ該冷媒流通路及び冷媒槽の底部に接触し
ない位置に酸化物超電導体を載置するようにしてなる酸
化物超電導体用冷却容器に関する。また、本発明は、こ
の酸化物超電導体用冷却容器において、冷媒流通路がＡ
ｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｔｉ
又はＴｉ合金の良熱伝導性材料である酸化物超電導体用
冷却容器に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の酸化物超電導体用
冷却容器を、図面を用いて詳述する。図１は本発明の一
実施例になる酸化物超電導体用冷却容器の概略を示す断
面図、図２は本発明の他の一実施例になる酸化物超電導
体用冷却容器の概略を示す断面図及び図３は図１の酸化
物超電導体用冷却容器を用いて酸化物超電導体を冷却し
たときのＰ点における温度及びＱ点とＰ点との温度差を
示すグラフである。
冷却容器を、図面を用いて詳述する。図１は本発明の一
実施例になる酸化物超電導体用冷却容器の概略を示す断
面図、図２は本発明の他の一実施例になる酸化物超電導
体用冷却容器の概略を示す断面図及び図３は図１の酸化
物超電導体用冷却容器を用いて酸化物超電導体を冷却し
たときのＰ点における温度及びＱ点とＰ点との温度差を
示すグラフである。
【０００７】本発明になる酸化物超電導体用冷却容器
は、冷媒槽１、冷媒槽１を囲繞する真空槽２、２′（図
２の場合は２′、２″）を有し、該冷媒槽１及び真空槽
２′の上部には冷媒導入口３及び冷媒ガス排出口４が設
けられ、冷媒槽１の内部には冷媒導入口３から冷媒を導
入する冷媒流通路５が内部の空間部分において熱交換で
きるような構造に設けられている。さらに、冷媒槽１内
に台６を設置し、この台６の上に酸化物超電導体７が冷
媒流通路５及び冷媒槽１の底部８に接触しないように載
置されている。
は、冷媒槽１、冷媒槽１を囲繞する真空槽２、２′（図
２の場合は２′、２″）を有し、該冷媒槽１及び真空槽
２′の上部には冷媒導入口３及び冷媒ガス排出口４が設
けられ、冷媒槽１の内部には冷媒導入口３から冷媒を導
入する冷媒流通路５が内部の空間部分において熱交換で
きるような構造に設けられている。さらに、冷媒槽１内
に台６を設置し、この台６の上に酸化物超電導体７が冷
媒流通路５及び冷媒槽１の底部８に接触しないように載
置されている。
【０００８】本発明になる酸化物超電導体用冷却容器は
上記に示す構成からなり、冷媒、例えば液体窒素は冷媒
導入口３から導入され、さらに冷媒流通路５へと移送さ
れ、冷媒流通路５の部分で冷媒槽１内のガスと熱交換を
行い、下部の冷媒出口９から排出されて冷媒槽１内に溜
められ、ここで蒸発した冷媒ガスは、冷媒槽１及び真空
槽２′の上部に設けられた冷媒ガス排出口４から外に排
出される。
上記に示す構成からなり、冷媒、例えば液体窒素は冷媒
導入口３から導入され、さらに冷媒流通路５へと移送さ
れ、冷媒流通路５の部分で冷媒槽１内のガスと熱交換を
行い、下部の冷媒出口９から排出されて冷媒槽１内に溜
められ、ここで蒸発した冷媒ガスは、冷媒槽１及び真空
槽２′の上部に設けられた冷媒ガス排出口４から外に排
出される。
【０００９】本発明において、酸化物超電導体７は、冷
媒流通路５と間隙を設け、また冷媒槽１の底部８とも間
隙を設けて載置する必要があり、間隙を設けないで載置
すると急冷により酸化物超電導体７に亀裂が発生するお
それがある。酸化物超電導体７を冷媒流通路５及び冷媒
槽１の底部８と間隙を設けて載置するには、前記におい
ても説明したが、例えば冷媒槽１内の底面に台６を設置
し、この台６の上部に冷媒流通路５に接触しないように
注意しながら載置すればよい。台６の高さについては特
に制限はないが５０〜３００mmの範囲であることが好ま
しい。
媒流通路５と間隙を設け、また冷媒槽１の底部８とも間
隙を設けて載置する必要があり、間隙を設けないで載置
すると急冷により酸化物超電導体７に亀裂が発生するお
それがある。酸化物超電導体７を冷媒流通路５及び冷媒
槽１の底部８と間隙を設けて載置するには、前記におい
ても説明したが、例えば冷媒槽１内の底面に台６を設置
し、この台６の上部に冷媒流通路５に接触しないように
注意しながら載置すればよい。台６の高さについては特
に制限はないが５０〜３００mmの範囲であることが好ま
しい。
【００１０】本発明においては、冷媒の蒸発により冷媒
出口９から大量の冷媒ガスが排出され、これにより酸化
物超電導体７が下部から直接冷却される効果が大きいた
め、冷媒流通路５には良熱伝導性材料を用いて上部で熱
交換を促進させることが酸化物超電導体内部の温度勾配
を低減できるので好ましい。冷媒槽１内の冷媒流通路５
は螺旋状、左右又は上下に往復しながら冷媒が流れるよ
うな形状のものが好ましい。良熱伝導性材料としては、
Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉ等が好ましく、これらの合金も
薄肉化して用いることができる。また冷媒流通路５に熱
交換用のフィンを設ければ、さらに熱交換を促進させる
ことができるので好ましい。
出口９から大量の冷媒ガスが排出され、これにより酸化
物超電導体７が下部から直接冷却される効果が大きいた
め、冷媒流通路５には良熱伝導性材料を用いて上部で熱
交換を促進させることが酸化物超電導体内部の温度勾配
を低減できるので好ましい。冷媒槽１内の冷媒流通路５
は螺旋状、左右又は上下に往復しながら冷媒が流れるよ
うな形状のものが好ましい。良熱伝導性材料としては、
Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉ等が好ましく、これらの合金も
薄肉化して用いることができる。また冷媒流通路５に熱
交換用のフィンを設ければ、さらに熱交換を促進させる
ことができるので好ましい。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１に示
す酸化物超電導体用冷却容器において冷媒槽１は真空槽
２、２′により囲繞されており、この冷媒槽１内に冷媒
として液体窒素が溜められ、熱シールド板（図示せず）
によって冷媒槽１及び真空槽２との断熱性を向上させて
いる。また上部の真空槽２′の内側にも上記と同様の熱
シールド板（図示せず）が配設され、上部からの熱の侵
入を防止している。
す酸化物超電導体用冷却容器において冷媒槽１は真空槽
２、２′により囲繞されており、この冷媒槽１内に冷媒
として液体窒素が溜められ、熱シールド板（図示せず）
によって冷媒槽１及び真空槽２との断熱性を向上させて
いる。また上部の真空槽２′の内側にも上記と同様の熱
シールド板（図示せず）が配設され、上部からの熱の侵
入を防止している。
【００１２】酸化物超電導体７は、直径が２００mmで高
さが６００mmのインコネル円筒上に中間層として厚さが
０．２mmの銀の層を形成し、さらにその上に厚さが３０
μｍのＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8超電導体層を形成したも
のを用いた。該酸化物超電導体７は、直径が４００mmで
高さが１００mmの台６の上に固定され、台６の上部には
多数の孔を設け、冷媒及び冷媒が蒸発した冷媒ガスが貫
通できる構造となっている。
さが６００mmのインコネル円筒上に中間層として厚さが
０．２mmの銀の層を形成し、さらにその上に厚さが３０
μｍのＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8超電導体層を形成したも
のを用いた。該酸化物超電導体７は、直径が４００mmで
高さが１００mmの台６の上に固定され、台６の上部には
多数の孔を設け、冷媒及び冷媒が蒸発した冷媒ガスが貫
通できる構造となっている。
【００１３】冷媒導入口３から冷媒槽１の内部には冷媒
を導入する冷媒流通路５が設けられている。該冷媒流通
路５は、冷媒槽１内の途中で直径が６mmで厚さが１mmの
銅管を螺旋状に巻いた形状で支柱１１によって上部の真
空槽２′につり下げ、固定されている。さらに上部の真
空槽２′の中央には計測用リードを導入するための端子
導入部１０が設けられ、その上部には冷媒ガス排出口４
が取り付けられている。なお本発明において、冷媒流通
路５以外の冷却容器用材料は、全てステンレス（ＳＵＳ
３０４）を使用した。上部の真空槽２′は真空槽２とボ
ルト締めによって固定され、着脱可能な構造であり、酸
化物超電導体７の出し入れは上部の真空槽２′を取り外
して行う。
を導入する冷媒流通路５が設けられている。該冷媒流通
路５は、冷媒槽１内の途中で直径が６mmで厚さが１mmの
銅管を螺旋状に巻いた形状で支柱１１によって上部の真
空槽２′につり下げ、固定されている。さらに上部の真
空槽２′の中央には計測用リードを導入するための端子
導入部１０が設けられ、その上部には冷媒ガス排出口４
が取り付けられている。なお本発明において、冷媒流通
路５以外の冷却容器用材料は、全てステンレス（ＳＵＳ
３０４）を使用した。上部の真空槽２′は真空槽２とボ
ルト締めによって固定され、着脱可能な構造であり、酸
化物超電導体７の出し入れは上部の真空槽２′を取り外
して行う。
【００１４】上記の構成の酸化物超電導体用冷却容器を
用いて冷媒導入口３から徐々に液体窒素を冷却容器内部
に導入して酸化物超電導体７を冷却した。液体窒素は大
気圧よりも９．８KPa（０．１kg/cm2）程度加圧し、途
中に設けたバルブの開閉量と圧力によって冷却速度を制
御した。冷却過程での酸化物超電導体７の下部のＰ点に
おける温度及びその上部のＱ点とＰ点との温度差を図３
に示す。図３に示されるように冷却速度は５０Ｋ／時間
以内に制御でき、上下の温度差も最大１０Ｋ以内にとど
まり、酸化物超電導体内部の温度勾配及び熱応力を最小
限にとどめることができた。
用いて冷媒導入口３から徐々に液体窒素を冷却容器内部
に導入して酸化物超電導体７を冷却した。液体窒素は大
気圧よりも９．８KPa（０．１kg/cm2）程度加圧し、途
中に設けたバルブの開閉量と圧力によって冷却速度を制
御した。冷却過程での酸化物超電導体７の下部のＰ点に
おける温度及びその上部のＱ点とＰ点との温度差を図３
に示す。図３に示されるように冷却速度は５０Ｋ／時間
以内に制御でき、上下の温度差も最大１０Ｋ以内にとど
まり、酸化物超電導体内部の温度勾配及び熱応力を最小
限にとどめることができた。
【００１５】図２に示す酸化物超電導体用冷却容器に用
いられる酸化物超電導体７は円筒であるが横置きとなっ
ている。このため、冷媒流通路５は螺旋状ではなく、冷
媒が左右に往復しながら上から下へと流れる形状になっ
ている。２″は第二の真空槽で、真空槽２と着脱可能な
構造となっており、端子導入部１０は第二の真空槽２″
に横向に設けられている。なお冷媒流通路５は支柱１１
によって台６に固定されている。
いられる酸化物超電導体７は円筒であるが横置きとなっ
ている。このため、冷媒流通路５は螺旋状ではなく、冷
媒が左右に往復しながら上から下へと流れる形状になっ
ている。２″は第二の真空槽で、真空槽２と着脱可能な
構造となっており、端子導入部１０は第二の真空槽２″
に横向に設けられている。なお冷媒流通路５は支柱１１
によって台６に固定されている。
【００１６】
【発明の効果】請求項１記載の酸化物超電導体用冷却容
器は、冷媒を導入したときに酸化物超電導体が急激に冷
却されるのを防止し、酸化物超電導体上下の温度差が拡
大するのを防止し、酸化物超電導体内部の温度勾配を小
さくすることができる。請求項２記載の酸化物超電導体
用冷却容器は、請求項１記載の発明の効果に加えて、冷
却媒体とその回りの空間との熱交換効果を改善し、酸化
物超電導体上下の温度差が拡大するのを防止し、酸化物
超電導体内部の温度勾配を小さくすることができる。
器は、冷媒を導入したときに酸化物超電導体が急激に冷
却されるのを防止し、酸化物超電導体上下の温度差が拡
大するのを防止し、酸化物超電導体内部の温度勾配を小
さくすることができる。請求項２記載の酸化物超電導体
用冷却容器は、請求項１記載の発明の効果に加えて、冷
却媒体とその回りの空間との熱交換効果を改善し、酸化
物超電導体上下の温度差が拡大するのを防止し、酸化物
超電導体内部の温度勾配を小さくすることができる。
【図１】本発明の一実施例になる酸化物超電導体用冷却
容器の概略を示す断面図である。
容器の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の他の一実施例になる酸化物超電導体用
冷却容器の概略を示す断面図である。
冷却容器の概略を示す断面図である。
【図３】図１の酸化物超電導体用冷却容器を用いて酸化
物超電導体を冷却したときのＰ点における温度及びＱ点
とＰ点との温度差を示すグラフである。
物超電導体を冷却したときのＰ点における温度及びＱ点
とＰ点との温度差を示すグラフである。
１ 冷媒槽 ２、２′、２″ 真空槽 ３ 冷媒導入口 ４ 冷媒ガス排出口 ５ 冷媒流通路 ６ 台 ７ 酸化物超電導体 ８ 底部 ９ 冷媒出口 １０ 端子導入部 １１ 支柱
Claims (2)
- 【請求項１】 冷媒槽、冷媒槽を囲繞する真空槽を有
し、該冷媒槽及び真空槽の上部には冷媒導入口及び冷媒
ガス排出口が設けられ、冷媒槽の内部には冷媒導入口か
ら冷媒を導入する冷媒流通路が設けられ、かつ該冷媒流
通路及び冷媒槽の底部に接触しない位置に酸化物超電導
体を載置するようにしてなる酸化物超電導体用冷却容
器。 - 【請求項２】 冷媒流通路がＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃ
ｕ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｔｉ又はＴｉ合金の良熱伝導
性材料である請求項１記載の酸化物超電導体用冷却容
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8291680A JPH10134652A (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 酸化物超電導体用冷却容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8291680A JPH10134652A (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 酸化物超電導体用冷却容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10134652A true JPH10134652A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=17772036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8291680A Pending JPH10134652A (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 酸化物超電導体用冷却容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10134652A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002222709A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-08-09 | Imura Zairyo Kaihatsu Kenkyusho:Kk | 磁場発生コイル装置 |
| EP3370239A4 (en) * | 2015-10-29 | 2019-06-19 | Korea Electro Technology Research Institute | CLAMPING DEVICE FOR SUPERCONDUCTING CABLE |
-
1996
- 1996-11-01 JP JP8291680A patent/JPH10134652A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002222709A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-08-09 | Imura Zairyo Kaihatsu Kenkyusho:Kk | 磁場発生コイル装置 |
| EP3370239A4 (en) * | 2015-10-29 | 2019-06-19 | Korea Electro Technology Research Institute | CLAMPING DEVICE FOR SUPERCONDUCTING CABLE |
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