JPS5856272B2 - 超電導装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導装置に関するものである。

まず従来の超電導装置の一例を第１図について説明する
。

極低温容器１は通常、常温容器１０によって囲繞されて
おり、該低温容器１内には、液体へりラムからなる冷媒
１１が満され超電導コイル２が極低温に保持されている
。

低温容器１と常温容器１００間には、真空層１２が設け
られ常温容器１０からの熱浸入は極めて小い値に抑えら
れている。

また同容器間を支持する為に断熱支持材１２が介装され
ている。

超電導コイル２に電流を供給する為の電流リード３は常
温容器１０を貫通して低温容器１内の超電導コイル２に
接続されており、その周囲には、電流リード３に熱交替
を行なうフィン状導体４０と、蒸発によって生じた気相
冷媒１４をフィン状導体４０に導く円筒体４１からなる
冷却手段４が設けられ気相冷媒１４が電流リード３を冷
却しつつ流量調整弁４２を経て常温部へ放出されるよう
になっている。

なお第３図は電流リード３と冷却手段４０部分を説明す
る拡大断面図である。

このように、従来の超電導装置では低温容器１の上部空
間に充満している気相冷媒１４の一部を電流リード３０
表面に沿って流すことにより、冷却作用を行なわせる構
造となっているため、液相の冷媒１１０表面から常温容
器１０の上ぶたまでの間隔、すなわち上部空間の高さ寸
法を大きくとらなければならず、これに伴って装置の高
さ寸法が大きくなるという欠点があった。

また超電導コイル２に、外部電源（図示せず）より電流
を供給した状態で、閉回路を作り永久電流を流す為の熱
式永久電流スイッチ２１は、該スイッチ２１に内蔵され
たヒータ２２によって、電流回路を開閉させる構造にな
っており、スイッチ２１がＯＦＦの状態では、ヒータ２
２に通電している為、その発熱によって永久電流スィッ
チ２１近辺の液体冷媒１１が気化し、気泡となって該液
体冷媒１１中を通過し、低温容器１の頂部空間まで導か
れていた。

このように、従来の構造ではヒーター２２の発熱によっ
て発生した気相の冷媒は全て、低温容器１の頂部に形成
されたガス溜空間に導ひかれ、途中、液相の冷媒１１中
で極低温雰囲気に支持された超電導コイル２に直接接触
し超電導破壊を誘発する恐れがあった。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点を除き、常に安
定な超電導状態を維持し、かつ永久電流スイッチのヒー
ター２２０発熱によって発生した気体冷媒を電流リード
の冷却用ガスとして有効に利用できしかも、高さの低い
超電導装置を提供するにある。

以下本発明の実施例を第２図について説明する。

第２図中、第１図と同一符号は同一または相当部分を示
す。

１０１は超電導コイル２を収容する第１の低温容器、１
０２はこの第１の低温容器１０１の底部に連通し、低温
の冷媒を収容する第２の低温容器であり、この第２の低
温容器１０２内にヒーター２２を備えた熱式永久電流ス
イッチ２１が収容されている。

５は上記第１の低温容器１０１の頂部空間と、上記第２
の低温容器１０２の上記第１の低温容器１０１の内部に
収容される液相冷媒１１の液面よりも下方の部分１０３
とを連通ずる気相冷媒１４の連通部である。

なお本発明装置においては、冷却手段４は上記第２の低
温容器１０２の頂部に接続されており、スイッチ２１の
発熱によって気化した気相冷媒が超電導コイル２に接触
することなく集められ、電流リード３を冷却するように
構成されている。

この発明は上記のように構成したので図示しない外部電
源より電流リード３を通じて超電導コイル２に電流を流
す場合、電流リード３内部でのジュール発熱と、電流リ
ード３を通じての常温部からの伝導熱、および永久電流
スイッチのヒーター２２での発熱によって液体ヘリウム
などの冷媒が蒸発しこの際発生した気相の冷媒１４は第
２の低温容器１０２で集められ、電流リード３と円筒体
４１との間の間隙を流通し、電流リード３を冷却しつつ
常温部へ導ひかれる。

第２の低温容器１０２内への熱浸入量の増大に伴って第
２の低温容器１０２頂部の気相冷媒の量が増加し第２の
低温容器１０２内の液面が下がると連通管５によって第
１及び第２の低温容器１０１及び１０２０頂部空間が図
のように連通ずるので、第１及び第２の低温容器１０Ｌ
１０２相互のガス圧が等しくなるまで第２の低温容器１
０２内の気相冷媒が第１の低温容器１０１内に流れ込み
、第２の低温容器１０２内の液面が上記接続部１０３よ
り下がることがないようにしている。

従って、超電導コイル２と、永久電流スイッチ２１の閉
回路、すなわち永久電流回路は常時確実に液相の冷媒１
１に浸されている。

尚、第１及び第２の低温容器１０１，１０２の頂部ガス
層の圧力は、流量調整弁４２で、ガスの流量を適当に絞
ることによって調整されている。

尚、上記実施例の説明では、永久電流スイッチ２１の設
置場所は該スイッチのヒーター２２の発熱による気相冷
媒が全て第２の低温容器１０２の頂部に導ひかれるよう
な構造であれば、どこに設置してもさしつかえないこと
は勿論である。

また第２の低温容器１０２と第１の容器１０１の器壁の
一部を共用もしくは第１の低温容器内に第２の低温容器
を配置しても差支えないことは勿論である。

以上のようにこの発明によれば、電流リード３を冷却す
るために第２の低温容器１０２に集められた気相の冷媒
ガスには、電流リード３を通じての熱伝導、および電流
リード３内部でのジュール発熱により発生した気相冷媒
と永久電流スイッチ２１のヒーター２２０発熱によって
発生した気相冷媒とがあり、外部電源より超電導コイル
２に電流を供船するまでは、電流リード３内部でのジュ
ール発熱はないが、永久電流スイッチ２１はＯＦＦの状
態であるからヒーター２２は作動しており、ヒーター熱
によって発生した気相冷媒を、電流リード３の冷却用ガ
スとして有効に利用することが可能となる。

また永久電流スイッチ２１のヒーター２２０発熱によっ
て発生した気相冷媒が、第１の低温容器１０１内の超電
導コイル２に導ひかれないようになっていること、なら
びに第２の低温容器１０２の液面は、連通管５の接続部
１０３の位置よりも下がることがないことから、超電導
コイル２と、永久電流スイッチ２１の閉回路は、超電導
状態で通電中、確実に液相冷媒１１に浸されており常に
、安定な超電導状態を維持することが可能となる。

また電流リード装置の装着位置を従来のものに比べて下
方向にずらすことができるから、その分だけ装置の高さ
を小さいものとすることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電導装置を示す断面図、第２図は本発
明の一実施例を示す断面図、第３図は電流リード部の拡
大断面図である。 なお図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 １０１・・・・・・第１の低温容器、１０２・・・・・
・第２の低温容器、２・・・・・・超電導コイル、３・
・・・・・電流す、−ド、４・・・・・・冷却手段、５
・・・・・・連通部、１１・・・・・・液相冷媒、１４
・・・・・・気相冷媒、２１・・・・・・熱式永久電流
スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超電導コイルとこの超電導コイルを冷却するための
   冷媒とを収容する第１の低温容器、この第１の低温容器
   の底部に連通し、冷媒を収容する第２の低温容器、上記
   第１の低温容器の頂部空間と上記第２の低温容器の上記
   第１の低温容器に収容される冷媒の液面よりも下方の部
   分とを連通ずる気相冷媒の連通部、上記第２の低温容器
   に収容される冷媒に浸漬され上記超電導コイルの永久電
   流回路を形成し得る熱式永久電流スイッチ、上記第２の
   低温容器の頂部に設けられ上記スイッチの熱によって蒸
   発した気相冷媒を導くことにより、上記超電導コイルに
   電流を供給する電流リードを冷却する手段を備えたこと
   を特徴とする超電導装置。