JPH11340028A - Super-conducting coil device and method for adjusting its temperature - Google Patents

Super-conducting coil device and method for adjusting its temperature

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JPH11340028A
JPH11340028A JP14017398A JP14017398A JPH11340028A JP H11340028 A JPH11340028 A JP H11340028A JP 14017398 A JP14017398 A JP 14017398A JP 14017398 A JP14017398 A JP 14017398A JP H11340028 A JPH11340028 A JP H11340028A
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JP
Japan
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superconducting coil
shield
radiation shield
temperature
vacuum vessel
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JP14017398A
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Japanese (ja)
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Shoichi Yokoyama
彰一 横山
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently cool from room temperature to a specified temperature in a short time, by allowing a cooling piping to comprise a first shield through part penetrating a radiation shield in thermally non-contact state, and a second shield through part penetrating the radiation shield in thermally contacted state. SOLUTION: A cooling piping 11 wherein, with both end parts drawn out of a vacuum vessel 1, an intermediate part thermally contacts to a super- conducting coil comprises a first shield through part 11a penetrating a radiation shield 3 in thermally non-contact state and a second shield through part 11b penetrating the radiation shield 3 while thermally contacted through a conduction member 12 of good heat-conduction material. A heat-exchanger is provided in the second shield through part 11b of the cooling piping 11. The heat- exchanger comprises a good heat-conduction material such as copper and porous structure for raised heat-exchange efficiency with a larger contact area to a coolant flowing in the cooling pipe 11 and a fluid for raising heat.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、超電導コイル及
び輻射シールドを伝導で冷却する冷凍機が設けられてい
る超電導コイル装置及びその温度調整方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting coil device provided with a refrigerator for cooling a superconducting coil and a radiation shield by conduction, and a method for adjusting the temperature thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は例えば特開平8−69911号公
報に示された従来の超電導コイル装置を示す構成図であ
る。図において、1は真空容器、2は真空容器1内に収
容されている超電導コイル、3は真空容器1内の超電導
コイル2の周囲に設けられている輻射シールド、4は超
電導コイル2及び輻射シールド3を伝導で冷却する冷凍
機、5は冷凍機4に接続されている圧縮機、6は両端部
が真空容器1外へ引き出されているとともに、中間部が
超電導コイル2に熱接触している冷却配管、7は圧力流
量調整装置8を介して冷却配管6の一端部に接続されて
いるヘリウムガス容器である。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a block diagram showing a conventional superconducting coil device disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-69911. In the figure, 1 is a vacuum vessel, 2 is a superconducting coil housed in the vacuum vessel 1, 3 is a radiation shield provided around the superconducting coil 2 in the vacuum vessel 1, 4 is a superconducting coil 2 and a radiation shield. A refrigerator that cools 3 by conduction, 5 is a compressor connected to the refrigerator 4, 6 has both ends drawn out of the vacuum vessel 1, and an intermediate portion is in thermal contact with the superconducting coil 2. The cooling pipe 7 is a helium gas container connected to one end of the cooling pipe 6 via a pressure flow controller 8.

【0003】上記のような超電導コイル装置(超電導マ
グネット)では、超電導コイル2と冷凍機4とが熱的に
接触しており、冷凍機4を運転することにより超電導コ
イル2が冷却される。また、超電導コイル2に加わる輻
射熱を低減するために室温の真空容器1と極低温の超電
導コイル2との間に輻射シールド3が配置されている。
さらに、輻射シールド3は、冷凍機4の超電導コイル2
用の冷却端よりも高温の冷却端により冷却されている。
In the above-described superconducting coil device (superconducting magnet), the superconducting coil 2 and the refrigerator 4 are in thermal contact, and the superconducting coil 2 is cooled by operating the refrigerator 4. Further, a radiation shield 3 is arranged between the vacuum container 1 at room temperature and the superconducting coil 2 at extremely low temperature in order to reduce radiant heat applied to the superconducting coil 2.
Further, the radiation shield 3 is connected to the superconducting coil 2 of the refrigerator 4.
It is cooled by a cooling end that is hotter than the cooling end for use.

【0004】一方、超電導コイル2に熱接触している冷
却配管6内には、液体ヘリウムが常時貯液されている。
この液体ヘリウムは、冷凍機4により冷却され、超電導
コイル2の温度上昇を防いでいる。また、冷凍機4の停
電時には、冷却配管6内の液体ヘリウムにより超電導コ
イル2のクエンチが防止される。
On the other hand, liquid helium is always stored in cooling pipe 6 which is in thermal contact with superconducting coil 2.
This liquid helium is cooled by the refrigerator 4 to prevent the temperature of the superconducting coil 2 from rising. Further, at the time of the power failure of the refrigerator 4, the quench of the superconducting coil 2 is prevented by the liquid helium in the cooling pipe 6.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の超電導コイル装置においては、冷凍機4のみに
より超電導コイル2を冷却しているため、特に超電導コ
イル2が大形の場合、超電導コイル2を室温から所定の
温度まで冷却する際に、かなりの長時間を要してしまう
という問題点があった。
In the conventional superconducting coil device configured as described above, since the superconducting coil 2 is cooled only by the refrigerator 4, the superconducting coil 2 is particularly large when the superconducting coil 2 is large. There is a problem that it takes a considerably long time to cool the coil 2 from room temperature to a predetermined temperature.

【0006】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、超電導コイル
を室温から所定の温度まで短時間で効率良く冷却するこ
とができる超電導コイル装置及びその温度調整方法を得
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a superconducting coil device and a superconducting coil device capable of efficiently cooling a superconducting coil from room temperature to a predetermined temperature in a short time. The purpose is to obtain a temperature control method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る超
電導コイル装置は、真空容器と、この真空容器内に収容
されている超電導コイルと、真空容器内の超電導コイル
の周囲に設けられている輻射シールドと、超電導コイル
及び輻射シールドを伝導で冷却する冷凍機と、両端部が
真空容器外へ引き出されているとともに、中間部が超電
導コイルに熱接触している冷却配管とを備え、冷却配管
は、熱的に非接触な状態で輻射シールドを貫通する第1
のシールド貫通部と、熱接触した状態で輻射シールドを
貫通する第2のシールド貫通部とを有しているものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, a superconducting coil device is provided around a vacuum container, a superconducting coil housed in the vacuum container, and a superconducting coil in the vacuum container. A cooling device that cools the superconducting coil and the radiation shield by conduction, and a cooling pipe whose both ends are drawn out of the vacuum vessel and whose middle part is in thermal contact with the superconducting coil. The pipe is the first that penetrates the radiation shield in a thermally non-contact state.
And a second shield penetration portion that penetrates the radiation shield in a state of thermal contact.

【0008】請求項2の発明に係る超電導コイル装置
は、第2の貫通部における冷却配管内に熱交換器を設け
たものである。
[0008] A superconducting coil device according to a second aspect of the present invention is one in which a heat exchanger is provided in the cooling pipe in the second penetrating portion.

【0009】請求項3の発明に係る超電導コイル装置
は、真空容器と、この真空容器内に収容されている超電
導コイルと、真空容器内の超電導コイルの周囲に設けら
れている輻射シールドと、超電導コイル及び輻射シール
ドを伝導で冷却する冷凍機と、輻射シールドに熱接触し
ている蓄冷部材とを備えたものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a superconducting coil device comprising: a vacuum container; a superconducting coil housed in the vacuum container; a radiation shield provided around the superconducting coil in the vacuum container; The refrigerator includes a refrigerator that cools the coil and the radiation shield by conduction, and a cold storage member that is in thermal contact with the radiation shield.

【0010】請求項4の発明に係る超電導コイル装置の
温度調整方法は、真空容器と、この真空容器内に収容さ
れている超電導コイルと、真空容器内の超電導コイルの
周囲に設けられている輻射シールドと、超電導コイル及
び輻射シールドを伝導で冷却する冷凍機と、両端部が真
空容器外へ引き出されているとともに、中間部が超電導
コイルに熱接触している冷却配管とを備え、冷却配管
は、熱的に非接触な状態で輻射シールドを貫通する第1
のシールド貫通部と、熱接触した状態で輻射シールドを
貫通する第2のシールド貫通部とを有している超電導コ
イル装置について、第1のシールド貫通部側から冷却配
管に冷媒を流すことにより、超電導コイルを室温付近か
ら冷却するようにしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting a temperature of a superconducting coil device, comprising: a vacuum vessel, a superconducting coil housed in the vacuum vessel, and radiation provided around the superconducting coil in the vacuum vessel. A shield, a refrigerator that cools the superconducting coil and the radiation shield by conduction, and a cooling pipe that has both ends drawn out of the vacuum vessel and an intermediate part in thermal contact with the superconducting coil. First through the radiation shield in a thermally non-contact state
For a superconducting coil device having a shield penetration portion and a second shield penetration portion that penetrates the radiation shield in a state of thermal contact, by flowing a refrigerant from the first shield penetration portion side to the cooling pipe, The superconducting coil is cooled from around room temperature.

【0011】請求項5の発明に係る超電導コイル装置の
温度調整方法は、真空容器と、この真空容器内に収容さ
れている超電導コイルと、真空容器内の超電導コイルの
周囲に設けられている輻射シールドと、超電導コイル及
び輻射シールドを伝導で冷却する冷凍機と、両端部が真
空容器外へ引き出されているとともに、中間部が超電導
コイルに熱接触している冷却配管とを備え、冷却配管
は、熱的に非接触な状態で輻射シールドを貫通する第1
のシールド貫通部と、熱接触した状態で輻射シールドを
貫通する第2のシールド貫通部とを有している超電導コ
イル装置について、第2のシールド貫通部側から冷却配
管に高温の流体を流すことにより、超電導コイルを昇温
させるようにしたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting a temperature of a superconducting coil device, comprising: a vacuum vessel, a superconducting coil housed in the vacuum vessel, and radiation provided around the superconducting coil in the vacuum vessel. A shield, a refrigerator that cools the superconducting coil and the radiation shield by conduction, and a cooling pipe that has both ends drawn out of the vacuum vessel and an intermediate part in thermal contact with the superconducting coil. First through the radiation shield in a thermally non-contact state
Flow of a high-temperature fluid from the side of the second shield penetration portion to the cooling pipe in a superconducting coil device having a shield penetration portion and a second shield penetration portion penetrating the radiation shield in a state of thermal contact Thus, the temperature of the superconducting coil is raised.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による超
電導コイル装置を示す構成図、図2は図1の要部断面図
である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a superconducting coil device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of FIG.

【0013】図において、1は真空容器、2は真空容器
1内に収容されている超電導コイル、3は真空容器1内
の超電導コイル2の周囲に設けられている輻射シール
ド、4は超電導コイル2及び輻射シールド3を伝導で冷
却する冷凍機、10は超電導コイル2及び輻射シールド
3を真空容器1から支持するための荷重支持部材であ
る。
In the figure, 1 is a vacuum vessel, 2 is a superconducting coil housed in the vacuum vessel 1, 3 is a radiation shield provided around the superconducting coil 2 in the vacuum vessel 1, 4 is a superconducting coil 2 A refrigerator 10 for cooling the radiation shield 3 by conduction is a load supporting member for supporting the superconducting coil 2 and the radiation shield 3 from the vacuum vessel 1.

【0014】11は両端部が真空容器1外へ引き出され
ているとともに、中間部が超電導コイル2に熱接触して
いる冷却配管であり、この冷却配管11は、図2に示す
ように、熱的に非接触な状態で輻射シールド3を貫通す
る第1のシールド貫通部11aと、良熱伝導材料からな
る伝導部材12を介して熱接触した状態で輻射シールド
3を貫通する第2のシールド貫通部11bとを有してい
る。
Numeral 11 denotes a cooling pipe whose both ends are drawn out of the vacuum vessel 1 and whose intermediate part is in thermal contact with the superconducting coil 2. As shown in FIG. A first shield penetration portion 11a penetrating the radiation shield 3 in a non-contact state, and a second shield penetration penetrating the radiation shield 3 in a thermal contact state via a conductive member 12 made of a good heat conductive material. Part 11b.

【0015】次に、動作について説明する。超電導コイ
ル2を室温から所定の温度まで冷却する初期冷却を行う
場合には、冷凍機4を運転するとともに、液体窒素や液
体ヘリウムなどの冷媒を冷却配管11に注入する。この
とき、図2に示すように、輻射シールド3に対して熱接
触していない第1のシールド貫通部11a側のポート
に、冷媒を収容した容器を接続し、冷却配管11内に冷
媒を注入する。注入された冷媒は、第2のシールド貫通
部11b側のポートから真空容器1外へ排出される。
Next, the operation will be described. When performing initial cooling for cooling the superconducting coil 2 from room temperature to a predetermined temperature, the refrigerator 4 is operated and a refrigerant such as liquid nitrogen or liquid helium is injected into the cooling pipe 11. At this time, as shown in FIG. 2, a container containing a refrigerant is connected to a port on the side of the first shield penetrating portion 11a which is not in thermal contact with the radiation shield 3, and the refrigerant is injected into the cooling pipe 11. I do. The injected refrigerant is discharged out of the vacuum vessel 1 from the port on the second shield penetration portion 11b side.

【0016】ここで、冷凍機4として、例えばギフォー
ド・マクマホン式(GM)冷凍機を用い、その冷凍能力
を、50Kまで約30W、4Kで0.5Wであるとす
る。また、超電導コイル2の重量を100kgとする
と、このGM冷凍機のみで超電導コイル2を室温から運
転可能な5Kまで冷却するのに要する時間は約100時
間である。即ち、冷凍機4は、通常運転時に超電導コイ
ル2の温度を低消費電力で維持することができるが、初
期冷却には長時間を要してしまう。
Here, as the refrigerator 4, for example, a Gifford McMahon type (GM) refrigerator is used, and its refrigerating capacity is about 30W up to 50K and 0.5W at 4K. Further, assuming that the weight of the superconducting coil 2 is 100 kg, the time required to cool the superconducting coil 2 from room temperature to 5 K, which can be operated by only this GM refrigerator, is about 100 hours. That is, the refrigerator 4 can maintain the temperature of the superconducting coil 2 with low power consumption during the normal operation, but the initial cooling requires a long time.

【0017】これに対し、第1のシールド貫通部11a
側から冷却配管11に冷媒を注入すると、輻射シールド
3の温度が冷媒の温度よりも高くても、輻射シールド3
の温度の影響を冷媒が受けないため、超電導コイル2が
冷媒により直接的に冷却される。従って、超電導コイル
2の初期冷却に要する時間を約10時間程度にすること
ができる。
On the other hand, the first shield penetration portion 11a
When the refrigerant is injected into the cooling pipe 11 from the side, even if the temperature of the radiation shield 3 is higher than the temperature of the refrigerant, the radiation shield 3
The superconducting coil 2 is directly cooled by the refrigerant because the refrigerant is not affected by the temperature of the superconducting coil. Therefore, the time required for the initial cooling of the superconducting coil 2 can be reduced to about 10 hours.

【0018】このように、超電導コイル2の初期冷却が
終了した後には、冷却配管11への冷媒の注入は不要で
あり、通常運転時には冷却配管11内は真空引きされた
状態で閉じられる。そして、通常運転時の超電導コイル
2の温度は、冷凍機4により維持される。
As described above, after the initial cooling of the superconducting coil 2 is completed, it is not necessary to inject the refrigerant into the cooling pipe 11, and the cooling pipe 11 is closed while being evacuated during normal operation. The temperature of superconducting coil 2 during normal operation is maintained by refrigerator 4.

【0019】上記のような初期冷却方法によれば、超電
導コイル2が冷却配管11内の冷媒により冷却されるた
め、短時間で効率良く超電導コイル2を冷却することが
できる。
According to the initial cooling method as described above, since the superconducting coil 2 is cooled by the refrigerant in the cooling pipe 11, the superconducting coil 2 can be efficiently cooled in a short time.

【0020】なお、冷却配管11に注入する冷媒として
は、液体窒素や液体ヘリウムなどを使用することができ
るが、例えば液体窒素で100Kまで冷却した後、冷却
配管11内をヘリウムガスで置換し、この後液体ヘリウ
ムで10K以下まで冷却することも可能である。
As the refrigerant to be injected into the cooling pipe 11, liquid nitrogen, liquid helium, or the like can be used. For example, after cooling to 100K with liquid nitrogen, the inside of the cooling pipe 11 is replaced with helium gas. Thereafter, it can be cooled to 10K or less with liquid helium.

【0021】次に、例えば長期の運転停止や保守などの
ために、図1の超電導コイル2を運転温度から室温まで
昇温させる方法について説明する。超電導コイル2を昇
温させる場合、初期冷却時とは逆に、輻射シールド3に
熱接触している第2のシールド貫通部11b側のポート
から高温の流体、例えば室温のヘリウムガスを冷却配管
11内に流す。ヘリウムガスは、輻射シールド3により
冷却された後、超電導コイル2を昇温させ、第1のシー
ルド貫通部11b側のポートから真空容器1外へ排出さ
れる。
Next, a method of raising the temperature of the superconducting coil 2 shown in FIG. 1 from the operating temperature to room temperature, for example, for a long-term shutdown or maintenance will be described. When the temperature of the superconducting coil 2 is increased, contrary to the initial cooling, a high-temperature fluid, for example, helium gas at room temperature is supplied from a port on the side of the second shield penetration portion 11b in thermal contact with the radiation shield 3 to the cooling pipe 11. Pour in The helium gas is cooled by the radiation shield 3, raises the temperature of the superconducting coil 2, and is discharged out of the vacuum vessel 1 through a port on the first shield penetration portion 11 b side.

【0022】このように、室温の流体が輻射シールド3
により冷却されるため、超電導コイル2が急激に温度上
昇することがなく、超電導コイル2に急激な温度勾配が
生じない。従って、超電導コイル2内に熱歪みが残るの
が防止され、再冷却時にクエンチが発生するのが防止さ
れる。また、輻射シールド3が先に昇温されるため、超
電導コイル2に対して輻射熱がほぼ均等に入り、超電導
コイル2が均等に昇温され、熱歪みの発生が防止され
る。
As described above, the fluid at room temperature is applied to the radiation shield 3.
As a result, the temperature of the superconducting coil 2 does not rise rapidly, and no sharp temperature gradient occurs in the superconducting coil 2. Therefore, thermal distortion is prevented from remaining in the superconducting coil 2, and quenching during recooling is prevented. Further, since the temperature of the radiation shield 3 is raised first, the radiation heat enters the superconducting coil 2 almost uniformly, the temperature of the superconducting coil 2 is evenly increased, and the occurrence of thermal distortion is prevented.

【0023】実施の形態2.次に、図3はこの発明の実
施の形態2による超電導コイル装置の要部断面図であ
る。この例では、冷却配管11の第2のシールド貫通部
11b内に熱交換器13が設けられている。この熱交換
器13は、例えば銅などの良熱伝導材料で構成され、冷
却配管11内を流れる冷媒や昇温用の流体との接触面積
を大きくして熱交換効率を高めるために多孔質構造を有
している。このように、第2のシールド貫通部11b内
に熱交換器13を設けることにより、冷媒や昇温用の流
体と輻射シールド3との間で効率良く熱の授受を行うこ
とができる。
Embodiment 2 FIG. Next, FIG. 3 is a sectional view of a main part of a superconducting coil device according to a second embodiment of the present invention. In this example, the heat exchanger 13 is provided in the second shield penetration portion 11b of the cooling pipe 11. The heat exchanger 13 is made of a good heat conductive material such as copper, for example, and has a porous structure in order to increase the contact area with the refrigerant flowing through the cooling pipe 11 and the fluid for raising the temperature to increase the heat exchange efficiency. have. Thus, by providing the heat exchanger 13 in the second shield penetration portion 11b, heat can be efficiently transferred between the radiation shield 3 and the refrigerant or the fluid for raising the temperature.

【0024】なお、実施の形態2では、第2のシールド
貫通部11b内に熱交換器13を設けたが、冷却配管1
1の超電導コイル2との熱接触部の内部に同様の熱交換
器を設けてもよく、初期冷却時間や昇温時間を短縮させ
ることができるとともに、冷媒や昇温用の流体の使用量
を低減させることができる。
In the second embodiment, the heat exchanger 13 is provided in the second shield penetration portion 11b.
A similar heat exchanger may be provided inside the thermal contact portion with the superconducting coil 2 to shorten the initial cooling time and the heating time, and reduce the amount of the refrigerant and the fluid used for heating. Can be reduced.

【0025】実施の形態3.次に、図4はこの発明の実
施の形態3による超電導コイル装置を示す構成図であ
る。図において、21は輻射シールド21内に設けら
れ、輻射シールド21に熱接触している蓄冷部材であ
り、この蓄冷部材21は、例えば鉛など比熱の大きい材
料により構成されている。他の構成は、実施の形態1と
同様である。
Embodiment 3 Next, FIG. 4 is a configuration diagram showing a superconducting coil device according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes a cold storage member provided in the radiation shield 21 and in thermal contact with the radiation shield 21. The cold storage member 21 is made of a material having a large specific heat, such as lead. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0026】図5は図4の冷凍機4が停止した場合の超
電導コイル2及び輻射シールド3の温度上昇の計算例を
示す関係図である。図5の実線に示すように、蓄冷部材
21を設けた場合には、冷凍機4が停止しても温度上昇
が緩やかであるため、超電導コイル2への熱侵入量も急
激に増加することがなく、超電導コイル2が臨界温度に
到達するまでの時間を大幅に増やすことができる。
FIG. 5 is a relationship diagram showing a calculation example of the temperature rise of the superconducting coil 2 and the radiation shield 3 when the refrigerator 4 of FIG. 4 is stopped. As shown by the solid line in FIG. 5, when the cool storage member 21 is provided, the temperature rise is gradual even when the refrigerator 4 is stopped, so that the amount of heat entering the superconducting coil 2 may also increase rapidly. Instead, the time until the superconducting coil 2 reaches the critical temperature can be greatly increased.

【0027】従って、停電等により冷凍機4が停止した
場合、超電導コイル2が臨界温度に到達するまでに、超
電導コイル2の電流を外部電源により低下させ、超電導
コイル2の持つ磁場エネルギーを取り出すことができ
る。即ち、超電導コイル2をクエンチさせずに、安全に
消磁することができる。また、図6に示した従来の装置
では、冷却配管6内の液体ヘリウムを液体の状態で保持
しなければならず、複雑な圧力流量調整装置8が必要で
あったが、実施の形態3では複雑な制御部を用いること
なく、冷凍機4の停止時に臨界温度に達するまでの時間
を増加させることができる。
Therefore, when the refrigerator 4 is stopped due to a power failure or the like, the current of the superconducting coil 2 is reduced by an external power supply until the superconducting coil 2 reaches the critical temperature, and the magnetic field energy of the superconducting coil 2 is extracted. Can be. That is, demagnetization can be performed safely without quenching the superconducting coil 2. Further, in the conventional apparatus shown in FIG. 6, the liquid helium in the cooling pipe 6 must be maintained in a liquid state, and a complicated pressure flow rate adjusting device 8 is required. The time required to reach the critical temperature when the refrigerator 4 is stopped can be increased without using a complicated control unit.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
超電導コイル装置は、冷却配管の第1及び第2のシール
ド貫通部のうち、第1のシールド貫通部は輻射シールド
に対して熱的に非接触とし、第2のシールド貫通部は輻
射シールドに熱接触させたので、第1のシールド貫通部
側から冷媒を注入することにより、超電導コイルの初期
冷却を短時間で効率良く行うことができる。また、第2
のシールド貫通部側から高温の流体を流すことにより、
超電導コイル内に熱歪みが残るのが防止しつつ、超電導
コイルを均等に昇温させることができる。
As described above, in the superconducting coil device according to the first aspect of the present invention, of the first and second shield penetration portions of the cooling pipe, the first shield penetration portion has heat with respect to the radiation shield. Since the second shield penetration part is in thermal contact with the radiation shield, the refrigerant is injected from the first shield penetration part side, so that the initial cooling of the superconducting coil can be efficiently performed in a short time. Can be. Also, the second
By flowing a high-temperature fluid from the shield penetration side of
The temperature of the superconducting coil can be evenly increased while preventing thermal distortion from remaining in the superconducting coil.

【0029】請求項2の発明の超電導コイル装置は、第
2の貫通部における冷却配管内に熱交換器を設けたの
で、冷媒や昇温用の流体と輻射シールドとの間で効率良
く熱の授受を行うことができる。
In the superconducting coil device according to the second aspect of the present invention, since the heat exchanger is provided in the cooling pipe in the second penetrating portion, heat is efficiently transferred between the refrigerant or the fluid for raising the temperature and the radiation shield. Can give and receive.

【0030】請求項3の発明の超電導コイル装置は、輻
射シールドに熱接触している蓄冷部材を備えたので、複
雑な制御部を設けることなく、冷凍機の停止時に超電導
コイルをクエンチさせずに、安全に消磁することができ
る。
Since the superconducting coil device according to the third aspect of the present invention includes the cold storage member that is in thermal contact with the radiation shield, the superconducting coil is not quenched when the refrigerator is stopped without providing a complicated control unit. , Can be safely degaussed.

【0031】請求項4の発明の超電導コイル装置の温度
調整方法は、輻射シールドに対して熱的に非接触の第1
のシールド貫通部側から冷却配管に冷媒を流すことによ
り、超電導コイルを室温付近から冷却するようにしたの
で、輻射シールドの温度が冷媒の温度よりも高くても、
超電導コイルの冷却を短時間で効率良く行うことができ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting a temperature of a superconducting coil device, comprising the steps of:
Since the superconducting coil is cooled from around room temperature by flowing the refrigerant from the side of the shield through the cooling pipe to the cooling pipe, even if the temperature of the radiation shield is higher than the temperature of the refrigerant,
The superconducting coil can be efficiently cooled in a short time.

【0032】請求項5の発明の超電導コイル装置の温度
調整方法は、輻射シールドに対して熱接触している第2
のシールド貫通部側から冷却配管に高温の流体を流すこ
とにより、超電導コイルを昇温させるようにしたので、
超電導コイル内に熱歪みが残るのを防止しつつ、超電導
コイルを均等に昇温させることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting a temperature of a superconducting coil device, comprising the steps of:
The superconducting coil was heated by flowing a high-temperature fluid from the side of the shield penetration to the cooling pipe.
The temperature of the superconducting coil can be evenly increased while preventing thermal distortion from remaining in the superconducting coil.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による超電導コイル
装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a superconducting coil device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 図1の要部断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a main part of FIG.

【図3】 この発明の実施の形態2による超電導コイル
装置の要部断面図である。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of a superconducting coil device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態3による超電導コイル
装置を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a superconducting coil device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図5】 図4の冷凍機が停止した場合の超電導コイル
及び輻射シールドの温度上昇の計算例を示す関係図であ
る。
FIG. 5 is a relationship diagram showing a calculation example of a temperature rise of a superconducting coil and a radiation shield when the refrigerator of FIG. 4 is stopped.

【図6】 従来の超電導コイル装置の一例を示す構成図
である。
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional superconducting coil device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空容器、2 超電導コイル、3 輻射シールド、
4 冷凍機、11 冷却配管、11a 第1のシールド
貫通部、11b 第2のシールド貫通部、13熱交換
器、21 蓄冷部材。
1 vacuum vessel, 2 superconducting coil, 3 radiation shield,
Reference Signs List 4 refrigerator, 11 cooling pipe, 11a first shield penetration part, 11b second shield penetration part, 13 heat exchanger, 21 cold storage member.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空容器と、この真空容器内に収容され
ている超電導コイルと、上記真空容器内の上記超電導コ
イルの周囲に設けられている輻射シールドと、上記超電
導コイル及び上記輻射シールドを伝導で冷却する冷凍機
と、両端部が上記真空容器外へ引き出されているととも
に、中間部が上記超電導コイルに熱接触している冷却配
管とを備え、上記冷却配管は、熱的に非接触な状態で上
記輻射シールドを貫通する第1のシールド貫通部と、熱
接触した状態で上記輻射シールドを貫通する第2のシー
ルド貫通部とを有していることを特徴とする超電導コイ
ル装置。
1. A vacuum container, a superconducting coil housed in the vacuum container, a radiation shield provided around the superconducting coil in the vacuum container, and a conductive member for conducting the superconducting coil and the radiation shield. And a cooling pipe whose both ends are drawn out of the vacuum vessel and whose middle part is in thermal contact with the superconducting coil, wherein the cooling pipe is not thermally contacted. A superconducting coil device comprising: a first shield penetration portion penetrating the radiation shield in a state; and a second shield penetration portion penetrating the radiation shield in a thermal contact state.
【請求項2】 第2の貫通部における冷却配管内には、
熱交換器が設けられていることを特徴とする請求項1記
載の超電導コイル装置。
2. The cooling pipe in the second penetration portion includes:
The superconducting coil device according to claim 1, further comprising a heat exchanger.
【請求項3】 真空容器と、この真空容器内に収容され
ている超電導コイルと、上記真空容器内の上記超電導コ
イルの周囲に設けられている輻射シールドと、上記超電
導コイル及び上記輻射シールドを伝導で冷却する冷凍機
と、上記輻射シールドに熱接触している蓄冷部材とを備
えていることを特徴とする超電導コイル装置。
3. A vacuum vessel, a superconducting coil housed in the vacuum vessel, a radiation shield provided around the superconducting coil in the vacuum vessel, and conducting through the superconducting coil and the radiation shield. 1. A superconducting coil device comprising: a refrigerator cooled by a cooling device; and a cold storage member that is in thermal contact with the radiation shield.
【請求項4】 真空容器と、この真空容器内に収容され
ている超電導コイルと、上記真空容器内の上記超電導コ
イルの周囲に設けられている輻射シールドと、上記超電
導コイル及び上記輻射シールドを伝導で冷却する冷凍機
と、両端部が上記真空容器外へ引き出されているととも
に、中間部が上記超電導コイルに熱接触している冷却配
管とを備え、上記冷却配管は、熱的に非接触な状態で上
記輻射シールドを貫通する第1のシールド貫通部と、熱
接触した状態で上記輻射シールドを貫通する第2のシー
ルド貫通部とを有している超電導コイル装置の温度調整
方法において、上記第1のシールド貫通部側から上記冷
却配管に冷媒を流すことにより、上記超電導コイルを室
温付近から冷却することを特徴とする超電導コイル装置
の温度調整方法。
4. A vacuum vessel, a superconducting coil housed in the vacuum vessel, a radiation shield provided around the superconducting coil in the vacuum vessel, and a conductor for conducting the superconducting coil and the radiation shield. And a cooling pipe whose both ends are drawn out of the vacuum vessel and whose middle part is in thermal contact with the superconducting coil, wherein the cooling pipe is not thermally contacted. The method for adjusting the temperature of a superconducting coil device, comprising: a first shield penetration portion penetrating the radiation shield in a state; and a second shield penetration portion penetrating the radiation shield in a thermal contact state. 1. A method for adjusting the temperature of a superconducting coil device, wherein the superconducting coil is cooled from around room temperature by flowing a coolant from the side of the shield penetration portion to the cooling pipe.
【請求項5】 真空容器と、この真空容器内に収容され
ている超電導コイルと、上記真空容器内の上記超電導コ
イルの周囲に設けられている輻射シールドと、上記超電
導コイル及び上記輻射シールドを伝導で冷却する冷凍機
と、両端部が上記真空容器外へ引き出されているととも
に、中間部が上記超電導コイルに熱接触している冷却配
管とを備え、上記冷却配管は、熱的に非接触な状態で上
記輻射シールドを貫通する第1のシールド貫通部と、熱
接触した状態で上記輻射シールドを貫通する第2のシー
ルド貫通部とを有している超電導コイル装置の温度調整
方法において、上記第2のシールド貫通部側から上記冷
却配管に高温の流体を流すことにより、上記超電導コイ
ルを昇温させることを特徴とする超電導コイル装置の温
度調整方法。
5. A vacuum vessel, a superconducting coil housed in the vacuum vessel, a radiation shield provided around the superconducting coil in the vacuum vessel, and a conductor for conducting the superconducting coil and the radiation shield. And a cooling pipe whose both ends are drawn out of the vacuum vessel and whose middle part is in thermal contact with the superconducting coil, wherein the cooling pipe is not thermally contacted. The method for adjusting the temperature of a superconducting coil device, comprising: a first shield penetration portion penetrating the radiation shield in a state; and a second shield penetration portion penetrating the radiation shield in a thermal contact state. 2. A method for adjusting the temperature of a superconducting coil device, wherein the temperature of the superconducting coil is raised by flowing a high-temperature fluid from the side of the shield penetration portion to the cooling pipe.
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