JPH11195523A - 超伝導コイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超伝導コイルと冷却部との接触面同士が分離
することがなく、冷却効率の低下や破損等のない超伝導
コイル装置を提供する。 【解決手段】 超伝導コイル１１と、冷却部２２を有
し、前記冷却部を介して前記超伝導コイルを冷却するた
めの冷却装置２０と、前記冷却部と前記超伝導コイルと
の間の熱伝導路を形成する熱伝導部６０とを備え、前記
熱伝導部は、前記冷却装置による冷却前後の温度差に基
づく前記冷却部および前記超伝導コイルの少なくともい
ずれか一方の熱収縮を吸収または緩衝するように変形可
能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超伝導コイル装置
に関し、特に冷凍機による伝導冷却型の超伝導コイル装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超伝導コイル装置としては、例え
ば、図５に示されるものが知られている。この装置は、
超伝導コイル１と、この超伝導コイル１を冷却する冷凍
機２と、超伝導コイル１を外気から遮断するための真空
容器３とを備えている。超伝導コイル１の外周部１ａ
は、冷凍機２の冷却部２ａと接触している（接触部を符
号Ｓで示す）。そして、超伝導コイル１は、冷凍機２の
稼動により極低温とされた冷却部２ａにより接触部Ｓか
ら冷却され、臨界温度Ｔｃ（critical temperature）以
下とされることで超伝導状態とされる。また、超伝導コ
イル１が配設される真空容器３の内部は、真空とされる
ことで空気による熱伝導が行われないようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、超伝導コイ
ル１を超伝導状態とするための極低温（例えば−２００
℃以下）の環境では、超伝導コイル１は、径方向内側
（図５中矢印Ｐ）に向けて熱収縮する。冷凍機２の冷却
部２ａは、その基端部２ｂが真空容器３に常温部で固着
されている一方、その先端部２ｃは超伝導コイル１の外
周部１ａに当接しているのみで外周部１ａに固定されて
はいない。したがって、冷凍機２の稼動により冷却部２
ａが冷却されると、冷却部２ａは、固定端である基端部
２ｂ側に比べて、自由端である先端部２ｃ側が大きく熱
収縮する。これにより、冷却部２ａは、その先端部２ｃ
が超伝導コイル１の径方向外側（図５中矢印Ｑ）に向け
て収縮する。

【０００４】上記のように、超伝導コイル１と冷却部２
ａとは、熱収縮する向きが逆（互いに離間する向き）で
あった。したがって、超伝導コイル１と冷却部２ａの接
触部Ｓにおいて各接触面同士が分離して良好な接触状態
が維持されないことがあり、その結果、熱伝導効率（冷
却効率）が低下していた。また、超伝導コイル１や冷却
部２ａに、上記のような熱収縮による応力が作用するこ
とで、超伝導コイル１や冷凍機２に破損等の悪影響が及
ぶことがあった。

【０００５】また、上記とは別の装置として、図６に示
すものが知られている。この装置では、冷凍機４の冷却
部４ａが縦向き（超伝導コイル１の軸線と略平行）に設
置されている。冷却部４ａと超伝導コイル１の外周部１
ａとの間には、これら冷却部４ａと外周部１ａの各々と
接触した状態で熱伝導板５が設けられている。そして、
超伝導コイル１は、冷却部４ａにより冷却された熱伝導
板５を介して冷却されるようになっている。この装置で
は、図５の装置と異なり、冷却部４ａと超伝導コイル１
とは直接接触していない。また、熱伝導板５は、その外
周部１ａに対する接触部５ａのみならず、図中左端部５
ｂも固定されていない。したがって、図６の装置では、
熱伝導板５の熱収縮時に、その接触部５ａ側に応力が集
中することがなく、前述した、接触面同士の分離による
冷却効率の低下や、破損等の悪影響の問題は解消されて
いる。

【０００６】ここで、図６の装置では、冷凍機４が超伝
導コイル１の外周部１ａから離間した位置にて外周部１
ａの面と略平行に設けられている。したがって、冷却部
４ａの端面４ｂは、外周部１ａから離間した位置にて外
周部１ａの面と直交する向き（図６中下向き）に臨むこ
ととなり、端面４ｂと外周部１ａを接続するための熱伝
導板５には、一定以上の長さが必要とされる。

【０００７】その結果、熱伝導板５における、端面４ｂ
に対する接触部５ｃ側と、外周部１ａに対する接触部５
ａ側との間には温度差が生じ、冷凍機４で設定した温度
にまで外周部１ａが冷却されないことがあった。このた
め、超伝導コイル１の温度が臨界温度Ｔｃよりも高くな
って超伝導状態を維持できなくなり、クエンチするおそ
れがあった。また、この事態を防止するには、冷凍機４
の設定温度を、熱伝導板５に生じる上記温度差を加味し
た更に低い温度とすればよいが、その場合、設定温度を
下げる分だけ冷却能力の高い冷凍機４が必要とされ、コ
ストが嵩む要因となっていた。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、超伝導コイルと冷却部との接触面同士が分離する
ことがなく、冷却効率の低下や破損等のない超伝導コイ
ル装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の超伝導コイル装
置は、超伝導コイルと、冷却部を有し、前記冷却部を介
して前記超伝導コイルを冷却するための冷却装置と、前
記冷却部と前記超伝導コイルとの間の熱伝導路を形成す
る熱伝導部とを備え、前記熱伝導部は、前記冷却装置に
よる冷却前後の温度差に基づく前記冷却部および前記超
伝導コイルの少なくともいずれか一方の熱収縮を吸収ま
たは緩衝するように変形可能である。

【００１０】また、本発明の超伝導コイル装置は、超伝
導コイルと、冷却部を有し、前記冷却部を介して前記超
伝導コイルを冷却するための冷却装置と、前記冷却部と
前記超伝導コイルとの間の熱伝導路を形成する熱伝導部
とを備え、前記熱伝導部は、ばね状に形成され、前記冷
却装置による冷却前後の温度差に基いて前記冷却部およ
び前記超伝導コイルの少なくともいずれか一方が熱収縮
して前記冷却部と前記超伝導コイルとが相対的に離間す
ることにより生じる前記冷却部と前記超伝導コイルとの
間の相対距離に応じて撓曲して、前記冷却部と前記超伝
導コイルとの間の伝熱面積が少なくとも所定値以上減少
することを阻止する。

【００１１】また、本発明の超伝導コイル装置は、超伝
導コイルと、冷却部を有し、前記冷却部を介して前記超
伝導コイルを冷却するための冷却装置と、前記冷却部と
前記超伝導コイルとの間の熱伝導路となる熱伝導部とを
備えてなり、前記熱伝導部は、金属薄板が互いに熱伝導
可能な状態で複数枚積層されてなる金属薄板集合体と、
前記金属薄板集合体の長手方向両端部に各々設けられ前
記両端部の各々を前記超伝導コイルの外周部に接続する
ための第１の接続部と、前記金属薄板集合体の長手方向
略中央部に設けられ前記略中央部を前記冷却部に接続す
るための第２の接続部と、前記金属薄板集合体の一の面
における長手方向両端部側に各々設けられ前記超伝導コ
イルの外周部の円弧面と面接触する第１の接触部と、前
記金属薄板集合体の他の面における長手方向略中央部に
設けられ前記冷却部の冷却面と面接触する第２の接触部
とを備え、前記金属薄板集合体における前記第１の接続
部と前記第２の接続部との間には、前記円弧面と前記冷
却面とが相対的に接近・離間したときに前記円弧面と前
記冷却面との接離動作に応じて撓曲自在な可撓部が設け
られ、前記可撓部は、前記第１の接触部と前記円弧面と
が面接触する第１の面接触部および前記第２の接触部と
前記冷却面とが面接触する第２の面接触部の少なくとも
いずれか一方に対し前記接離動作に応じて作用する応力
を吸収または緩和するように撓曲する。

【００１２】

【発明の実施の形態】添付図面を参照して、本発明によ
る超伝導コイル装置を以下に説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施の形態による超伝
導コイル装置を示す平断面図である。図２は、図１に示
した装置の側断面図である。図１および図２に示すよう
に、超伝導コイル装置１０は、超伝導コイル１１と、冷
凍機（冷却装置）２０と、冷却板３０と、サーマルシー
ルド４０と、クライオスタット５０と、熱伝導部６０と
を備えている。

【００１４】超伝導コイル１１は、酸化物系高温超伝導
物質からなる線材がボビン状の巻枠に巻回されてなり、
全体が中空円柱状に形成されている。超伝導コイル１１
の前記線材の各端部には、それぞれ、電源から供給され
る電流を流すためのリード線９０が接続されている。

【００１５】超伝導コイル１１は、常温空間からの熱侵
入を減少させるため、クライオスタット（真空断熱容
器）５０の中に設置される。クライオスタット５０の中
には、サーマルシールド（熱遮蔽）４０が設けられ、超
伝導コイル１１は、このサーマルシールド４０で覆われ
ている。サーマルシールド４０内は、常温と臨界温度Ｔ
ｃとの中間の温度（４０Ｋ）に保持されるようになって
いる。なお、サーマルシールド４０内も真空状態に保た
れている。

【００１６】冷凍機２０は、蓄冷式のＧＭ（ギフォード
・マクマホン）冷凍機である。冷凍機２０は、冷凍機本
体２１と、この冷凍機本体２１に設けられた冷却部２２
とを備えている。冷却部２２は、被冷却物との接触によ
る熱伝導を通じて、被冷却物を冷却する。冷却部２２を
駆動する冷凍機本体２１は、クライオスタット５０の外
部に設置され、冷却部２２のみがクライオスタット５０
の内部に配設されている。

【００１７】超伝導コイル１１の外周部１２には、全域
に亘って冷却板３０が設けられている。冷却板３０は、
超伝導コイル１１の外周部１２に接触する円筒部と、こ
の円筒部に連続して設けられ超伝導コイル１１の上下面
にそれぞれ接触する円環板部とを備えている。冷却板３
０は、冷凍機２０の冷却部２２に対して後述する熱伝導
部６０を介して接触している。冷却板３０は、冷却部２
２に熱を放出し、また、超伝導コイル１１から熱を放出
させる。このため、冷却板３０は、良熱伝導性の材料か
ら構成される。冷却板３０が、超伝導コイル１１の外周
部１２および上下面全域に設けられることにより、冷却
温度分布が略均一になり、また冷却効率も上昇する。

【００１８】冷却板３０は、超伝導コイル１１に対する
伝導熱量を増やす（伝熱効率を高める）べく、超伝導コ
イル１１との伝熱（接触）面積がより多くなるように密
着した状態で設けられている。このため、冷却板３０と
超伝導コイル１１との間に、良熱伝導性の低温グリース
を充填してもよい。あるいは、冷却板３０と超伝導コイ
ル１１との間に、インジウム等の良熱伝導性のやわらか
い金属シートを設けてもよい。

【００１９】サーマルシールド４０は、熱伝導性の良い
銅等で形成された容器（図２中実線で示す）の外側がグ
ラスウール等の断熱材（図２中二点鎖線で示す）で覆わ
れてなるものである。サーマルシールド４０は、シール
ド本体４０ａと、小円筒部４０ｂと、フランジ部４０ｃ
とを備えている。シールド本体４０ａは、略中空円柱状
に形成され、シールド本体４０ａの内部には、超伝導コ
イル１１を覆うことができるような超伝導コイル収容空
間が形成される。シールド本体４０ａの内部の上壁部お
よび下壁部には、それぞれ円環板状の補強板４１が設け
られ、シールド本体４０ａの機械的強度が高められてい
る。

【００２０】小円筒部４０ｂは、シールド本体４０ａの
外周部の一部に、シールド本体４０ａの径方向外側に向
けて形成されている。小円筒部４０ｂの一方の開口部
は、シールド本体４０ａの内部と連通している。小円筒
部４０ｂの内部には、小円筒部４０ｂの軸線方向を貫通
するように冷却部２２の一部が収容されている。小円筒
部４０ｂは、前記冷却部２２の一部を覆って、前記冷却
部２２の一部を４０Ｋの空間に閉じこめるようになって
いる。

【００２１】フランジ部４０ｃは、小円筒部４０ｂの他
方の開口部の縁部から小円筒部４０ｂの径方向内側に向
けて形成されている。小円筒部４０ｂの前記他方の開口
部において、フランジ部４０ｃが設けられない領域は、
冷却部２２を小円筒部４０ｂの内部に導入するための領
域である。前記領域は、前記他方の開口部の略中心部に
形成される。フランジ部４０ｃは、ボルトにより冷却部
２２のフランジ部２２ｂと互いに連結され、その連結部
を通じてフランジ部４０ｃは、フランジ部２２ｂにより
強制冷却される。これにより、サーマルシールド４０内
空間は、４０Ｋに保持される。フランジ部４０ｃは、フ
ランジ部２２ｂと連結した状態では、フランジ部２２ｂ
と協働して小円筒部４０ｂの前記他方の開口部を完全に
閉じて、小円筒部４０ｂの内部の気密状態を保持するよ
うになっている。

【００２２】クライオスタット５０は、真空容器本体５
０ａと、小円筒部５０ｂと、フランジ部５０ｃと、端板
部５０ｄとを備えている。真空容器本体５０ａは、略中
空円柱状に形成されており、その上部および下部は、開
放されている。真空容器本体５０ａは、シールド本体４
０ａと、小円筒部４０ｂの一部を囲むようになってい
る。

【００２３】小円筒部５０ｂは、真空容器本体５０ａの
外周部の一部に、真空容器本体５０ａの径方向外側に向
けて形成されている。小円筒部５０ｂの一方の開口部
は、真空容器本体５０ａの内部と連通している。小円筒
部５０ｂの内部には、小円筒部５０ｂの軸線方向に冷却
部２２が収容されている。小円筒部５０ｂは、サーマル
シールド４０の一部分、すなわち、真空容器本体５０ａ
で囲まれないサーマルシールド４０の残りの部分を覆う
ようになっている。これにより、サーマルシールド４０
の全体は、真空容器本体５０ａおよび小円筒部５０ｂに
より囲まれた状態とされる。小円筒部５０ｂは、サーマ
ルシールド４０の内部に収容されない冷却部２２をも覆
うようになっている。

【００２４】フランジ部５０ｃは、小円筒部５０ｂの他
方の開口部の縁部側から小円筒部５０ｂの径方向内側に
向けて形成された部分を有している。小円筒部５０ｂの
前記他方の開口部において、フランジ部５０ｃが設けら
れない領域は、冷却部２２を小円筒部５０ｂの内部に導
入するための領域である。前記領域は、前記他方の開口
部の略中心部に形成される。フランジ部５０ｃは、ボル
トにより冷凍機本体２１のフランジ部２１ａと互いに連
結される。フランジ部５０ｃは、フランジ部２１ａと連
結した状態では、フランジ部２１ａと協働して小円筒部
５０ｂの前記他方の開口部を完全に閉じて、小円筒部５
０ｂの内部の気密状態を保持するようになっている。な
お、リード線９０の基端側は、フランジ部５０ｃから小
円筒部５０ｂの内部に導入され、さらにフランジ部４０
ｃから小円筒部４０ｂの内部に導入され、最終的にリー
ド線９０は超伝導コイル１１に接続されている。

【００２５】端板部５０ｄは、真空容器本体５０ａの前
記上部および前記下部に形成される開放部を閉じて、真
空容器本体５０ａの内部を気密状態に保持する。

【００２６】冷却板３０と冷却部２２との間には、熱伝
導部６０が設けられている。図３は、この熱伝導部６０
の一部を拡大して示す平面図である。冷却板３０は、熱
伝導部６０を介して冷却部２２により冷却される。熱伝
導部６０は、冷却部２２と冷却板３０との間の熱伝導路
を形成している。熱伝導部６０は、金属製の薄板６１が
複数枚重ね合わされた積層構造とされており、これら薄
板６１の集合体は、板ばね状に構成されて弾性変形可能
とされている。各薄板６１は、熱伝導性の高い材料（銅
やアルミニウムなど）で長尺な帯状に形成され、その厚
さは０．３〜３ｍｍに設定されている。

【００２７】各薄板６１は、互いに直接接触しており、
その接触面を通じて熱伝導するようになっている。ま
た、各薄板６１は、その表面が平滑に形成されると共
に、互いに略完全な状態で面接触をしており、接触面の
熱抵抗が極力抑えられるようになっている。

【００２８】熱伝導部６０の長手方向両端部は、それぞ
れ冷却板３０に対してボルト７１により固定されてい
る。熱伝導部６０の長手方向略中央部は、冷却部２２の
冷却面２２ａに対してボルト７２により固定されてい
る。また、薄板６１の集合体が折曲されている部分は、
特に薄板６１の積層状態が解かれ易いため、ボルト７３
およびナットで緊定されている。

【００２９】また、熱伝導部６０の一の面（図中左側の
面）における長手方向両端部６２は、冷却板３０の円弧
面３１と面接触している。そして、このとき面接触する
面積は、冷却部２２と冷却板３０との間で熱伝導により
伝わる熱量ｑを決定する一要素である伝熱面積（熱の伝
わる方向を垂直にとった面積）Ｓの一部Ｓ₁を構成す
る。したがって、両端部６２と円弧面３１とが面接触す
る面積（特に伝熱方向に垂直にとった面積）は、伝導熱
量ｑを高めるように、なるべく大きく設定したほうがよ
い。

【００３０】また、熱伝導部６０の他の面（図中右側の
面）における長手方向略中央部６３は、冷却部２２の冷
却面２２ａと面接触している。そして、このとき面接触
する面積もまた同様に、伝熱面積Ｓの一部Ｓ₂を構成し
ている。このことから、前記略中央部６３は、冷却面２
２ａの全面に対して面接触することで伝導熱量ｑが高め
られている。

【００３１】熱伝導部６０において、円弧面３１に面接
触する長手方向両端部６２と、冷却面２２ａに面接触す
る長手方向略中央部６３との間には、可撓部６５が設け
られている。可撓部６５は、冷却面２２ａと円弧面３１
とが相対的に接近・離間（接離）して冷却面２２ａと円
弧面３１間の相対距離が変化したときに、その変化に応
じて撓むようになっている。可撓部６５は撓んだとき
に、可撓部６５の角度が若干変動する程度に変形する。
ここで、前記可撓部６５の角度とは、可撓部６５を平面
視（図３参照）したときに可撓部６５の幅方向中心に位
置する仮想線と、円弧面３１の任意の接線との間の角度
をいう。

【００３２】冷却面２２ａと円弧面３１とが相対的に接
近・離間する場合、端部６２と円弧面３１とが面接触す
る部位である第１の面接触部８１と、略中央部６３と冷
却面２２ａとが面接触する部位である第２の面接触部８
２には、それぞれ引張り応力または圧縮応力が作用す
る。このとき、可撓部６５は、前記接離動作に応じて撓
曲して、前記相対距離の変化分を吸収・緩和する。この
ことから、第１の面接触部８１および第２の面接触部８
２に作用する引張り応力または圧縮応力が吸収・緩和さ
れる。

【００３３】上記のことから、冷凍機２０による冷却前
後の温度差に基づいて冷却板３０と冷却部２２とが熱収
縮するときの向きＰ、Ｑが逆となり、その結果、冷却板
３０と冷却部２２の接触部に引張り荷重（応力）が作用
する場合であっても、熱伝導部６０がそれを吸収・緩衝
するように変形（撓曲）するため、冷却板３０と冷却部
２２の接触部が分離（剥離）して冷却効率が低下するこ
とはない。すなわち、冷却板３０と冷却部２２が相対的
に離間したときに、その相対距離に応じて可撓部６５が
撓むことで、円弧面３１と両端部６２とが面接触する面
積（伝熱面積）Ｓ₁の大きさおよび略中央部６３と冷却
面２２ａとが面接触する面積（伝熱面積）Ｓ₂の大きさ
は、熱収縮前後で略変わりがない。

【００３４】強いて言えば、図３に示した構造では、前
記相対距離が大きくなると、可撓部６５の撓曲に応じ
て、両端部６２における略中央部６３側から、漸次、円
弧面３１との接触状態が解かれて前記面積Ｓ₁の大きさ
が若干減少することが考えられる。しかしながら、可撓
部６５の撓曲前後の変位に基づく前記減少分を差し引い
ても、冷却部２２と冷却板３０との間の伝熱面積Ｓは、
少なくとも、その最小値（安全値）は確実に保障され、
伝熱面積Ｓが所定値以上に減少することが阻止されるこ
とはいうまでもない。さらに、熱収縮量を考慮して可撓
部６５を設計すれば、前記面積Ｓ₁の減少分を完全にな
くすことも容易である。

【００３５】図１および図２に示すように、冷却部２２
が熱収縮することに伴い、フランジ部２２ｂの位置も図
３中符号Ｐの向きに移動する。このフランジ部２２ｂの
移動により、フランジ部２２ｂとフランジ部４０ｃとの
連結部に連結を解除させる向きの力が働く。このことか
ら、前記連結部の連結状態を如何に維持すべきかが問題
となる。この問題に対して、本実施形態では、サーマル
シールド４０を、フランジ部２２ｂの移動分を吸収する
ような変形が可能なように構成して、前記連結部の連結
状態を維持するようにしている。

【００３６】上記問題の解決には、上記以外の種々の対
策が考えられるのは勿論である。例えば、フランジ部４
０ｃおよびフランジ部５０ｃの各々に対して、冷却部２
２が上記符号Ｐ、Ｑ方向にスライド可能なように構成し
てもよい（この場合、フランジ部４０ｃ、５０ｃに対し
て冷却部２２は、フランジ部２２ｂ、２１ａで連結され
る訳ではない）。これにより、冷却部２２の移動（熱伸
縮）に伴う力は、両フランジ部４０ｃ、５０ｃに伝達さ
れない。すなわち、フランジ部４０ｃおよびフランジ部
５０ｃに各々設けられた冷却部２２を導入するための前
記領域内を、冷却部２２が符号Ｐ、Ｑ方向に摺動できる
構成とする。これにより、フランジ部２２ｂ、４０ｃ、
２１ａ、５０ｃ同士の両連結部に作用する応力を逃がす
ことができる。このとき、冷却部２２を摺動させてもサ
ーマルシールド４０およびクライオスタット５０の各々
の内部の気密性が維持されるように構成する必要がある
ことはいうまでもない。そして、気密性を維持するに
は、Ｏリングや真空グリースなどを適宜用いてもよい。

【００３７】他の例として、フランジ部２２ｂとフラン
ジ部４０ｃとの連結部に、前記薄板の集合体からなる前
記可撓部と同様の部材を設けて、冷却部２２の移動量を
吸収するようにしてもよい。このとき、前記部材は、サ
ーマルシールド４０の気密を保つような形状・材質にす
ることはいうまでもない。

【００３８】ここで、熱伝導部６０を構成する薄板６１
の厚さを、上記のように、０．３〜３ｍｍに設定したの
は、その範囲よりも厚いと剛性が高過ぎて変形し（撓
み）難いことから応力（ないし前記相対距離の変化分）
を吸収し難いからである。また、一枚の厚板の代わりに
複数枚の薄板を使用するのもこの理由からである。一
方、薄板６１の厚さが前記範囲よりも薄いと、亀裂が入
るなどの破損や折損を起し易いからである。さらに、上
記厚さの薄板６１を複数枚使用したのは、複数枚に代え
て１枚とすると、伝導熱容量の観点から常温から臨界温
度Ｔｃまで冷却（初期冷却）するのに長時間必要となる
からであり、また、その一枚が破損、折損したときに直
ちにクエンチ等の事故につながるおそれがあるからであ
る。

【００３９】また、本実施形態は、熱収縮による応力の
大きさに応じて、薄板６１の積層枚数や材料等を変更し
て、熱伝導部６０のばね機能に着目したときの撓み量や
ばね定数を変えることにより、寸法や臨界温度等の相違
によらない幅広い超伝導コイルに適用可能である。ま
た、各薄板６１の形状（帯状）が単純である上に、薄板
６１を複数枚積層して板ばね状に形成した熱伝導部６０
の構造もまた単純である。したがって、超伝導コイル１
１の冷却装置の構造（例えば、横置き型か縦置き型）に
よらず広い範囲での適用が可能である。

【００４０】本実施形態においては、熱伝導部６０にお
いて、ボルト７１により固定された部分が本願請求項に
記載の第１の接続部に相当する。同様に、ボルト７２に
より固定された部分が第２の接続部に相当する。また、
熱伝導部６０において、円弧面３１に面接触する長手方
向両端部６２が第１の接触部に相当し、冷却面２２ａに
面接触する長手方向略中央部６３が第２の接触部に相当
する。

【００４１】なお、本発明の熱伝導部の構成は、図３に
示したものに限られる訳ではない。図４は、本発明の熱
伝導部の変形例を示す図である。図４に示すように、熱
伝導部６０ａの可撓部６５ａの一部は、蛇腹状に形成さ
れてもよい。これにより、可撓部６５ａは、冷却部２２
および超伝導コイル１１の少なくともいずれか一方の熱
伸縮を吸収するように弾性変形する。また、その他のば
ね状に形成されて、その弾性変形作用または復元作用に
より前記冷却部と前記超伝導コイルとの間の相対距離の
発生または拡大に対応して伸張可能としてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
冷却装置による冷却前後の温度差に基づいて冷却部と超
伝導コイルとが熱収縮した場合にも、熱伝導部が変形す
ることにより、その熱収縮による影響を吸収または緩和
するため、冷却部と超伝導コイルとの良好な接触状態を
維持でき、熱伝導効率（冷却効率）の低下を抑制するこ
とができる。すなわち、図５に示した例のように、冷却
部における超伝導コイルとの接触部の反対側が真空容器
などに固定され、その結果、自由端となる前記接触部が
より大きく熱収縮する場合であっても、前記接触部には
前記熱伝導部が設けられているため、その熱収縮を吸収
・緩和することができる。また、このことから、超伝導
コイルや冷却部に熱収縮による応力が作用することも抑
えられるため、これらが破損することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態による超伝導コイル装
置を示す平断面図である。

【図２】 図１に示される装置の側断面図である。

【図３】 図１に示される装置の熱伝導部の一部を拡大
して示す平面図である。

【図４】 図３に示される熱伝導部の変形例の一部を拡
大して示す平面図である。

【図５】 従来の超伝導コイル装置を示す側断面図であ
る。

【図６】 従来の他の超伝導コイル装置を示す側断面図
である。

【符号の説明】

１０ 超伝導コイル装置 １１ 超伝導コイル １２ 超伝導コイルの外周部 ２０ 冷凍機（冷却装置） ２２ 冷却部 ２２ａ 冷却面 ６０ 熱伝導部 ６０ａ 熱伝導部 ６１ 薄板（金属薄板） ６２ 金属薄板集合体の長手方向両端部（第１の接触
部） ６３ 金属薄板集合体の長手方向略中央部（第２の接触
部） ６５ 可撓部 ６５ａ 可撓部 ８１ 第１の面接触部 ８２ 第２の面接触部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超伝導コイルと、 冷却部を有し、前記冷却部を介して前記超伝導コイルを
   冷却するための冷却装置と、 前記冷却部と前記超伝導コイルとの間の熱伝導路を形成
   する熱伝導部とを備え、 前記熱伝導部は、前記冷却装置による冷却前後の温度差
   に基づく前記冷却部および前記超伝導コイルの少なくと
   もいずれか一方の熱収縮を吸収または緩衝するように変
   形可能である超伝導コイル装置。
2. 【請求項２】 超伝導コイルと、 冷却部を有し、前記冷却部を介して前記超伝導コイルを
   冷却するための冷却装置と、 前記冷却部と前記超伝導コイルとの間の熱伝導路を形成
   する熱伝導部とを備え、 前記熱伝導部は、ばね状に形成され、前記冷却装置によ
   る冷却前後の温度差に基いて前記冷却部および前記超伝
   導コイルの少なくともいずれか一方が熱収縮して前記冷
   却部と前記超伝導コイルとが相対的に離間することによ
   り生じる前記冷却部と前記超伝導コイルとの間の相対距
   離に応じて撓曲して、前記冷却部と前記超伝導コイルと
   の間の伝熱面積が少なくとも所定値以上減少することを
   阻止する超伝導コイル装置。
3. 【請求項３】 超伝導コイルと、 冷却部を有し、前記冷却部を介して前記超伝導コイルを
   冷却するための冷却装置と、 前記冷却部と前記超伝導コイルとの間の熱伝導路となる
   熱伝導部とを備えてなり、 前記熱伝導部は、 金属薄板が互いに熱伝導可能な状態で複数枚積層されて
   なる金属薄板集合体と、 前記金属薄板集合体の長手方向両端部に各々設けられ前
   記両端部の各々を前記超伝導コイルの外周部に接続する
   ための第１の接続部と、 前記金属薄板集合体の長手方向略中央部に設けられ前記
   略中央部を前記冷却部に接続するための第２の接続部
   と、 前記金属薄板集合体の一の面における長手方向両端部側
   に各々設けられ前記超伝導コイルの外周部の円弧面と面
   接触する第１の接触部と、 前記金属薄板集合体の他の面における長手方向略中央部
   に設けられ前記冷却部の冷却面と面接触する第２の接触
   部とを備え、 前記金属薄板集合体における前記第１の接続部と前記第
   ２の接続部との間には、前記円弧面と前記冷却面とが相
   対的に接近・離間したときに前記円弧面と前記冷却面と
   の接離動作に応じて撓曲自在な可撓部が設けられ、 前記可撓部は、前記第１の接触部と前記円弧面とが面接
   触する第１の面接触部および前記第２の接触部と前記冷
   却面とが面接触する第２の面接触部の少なくともいずれ
   か一方に対し前記接離動作に応じて作用する応力を吸収
   または緩和するように撓曲する超伝導コイル装置。