JPS6025202A - 超電導電磁石装置 - Google Patents
超電導電磁石装置Info
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- JPS6025202A JPS6025202A JP58131947A JP13194783A JPS6025202A JP S6025202 A JPS6025202 A JP S6025202A JP 58131947 A JP58131947 A JP 58131947A JP 13194783 A JP13194783 A JP 13194783A JP S6025202 A JPS6025202 A JP S6025202A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/04—Cooling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は冷却構造を改良した超電導電磁石装置に関する
。
。
超電導電磁石用の超電導コイルを超電導状態が生じる極
低温まで冷却する場合、一般には第１図忙示すように、
液体ヘリウムタンク（１）内に貯えた液体ヘリウム（２
）中に超電導コイル（３）を浸漬することにより冷却し
ている。液体ヘリウムタンク（１）の外側には第１の真
空断熱器層（４ａ）を介して２重壁の容器状の輻射７−
ルド（５）全配設し、その２重−壁間には液体窒素（６
）を貯えて輻射シールド（５）自身を冷却し、更に輻射
シールド（５）の外側には第２の真空断熱層（４ｂ）を
介して真空容器（７）を配設することＫより、外部から
液体ヘリウムタンク（１）への輻射熱を遮ぎっている。
低温まで冷却する場合、一般には第１図忙示すように、
液体ヘリウムタンク（１）内に貯えた液体ヘリウム（２
）中に超電導コイル（３）を浸漬することにより冷却し
ている。液体ヘリウムタンク（１）の外側には第１の真
空断熱器層（４ａ）を介して２重壁の容器状の輻射７−
ルド（５）全配設し、その２重−壁間には液体窒素（６
）を貯えて輻射シールド（５）自身を冷却し、更に輻射
シールド（５）の外側には第２の真空断熱層（４ｂ）を
介して真空容器（７）を配設することＫより、外部から
液体ヘリウムタンク（１）への輻射熱を遮ぎっている。
液体ヘリウム（２１の沸点は大気圧下で４．２ Ｋであ
リ、また蒸発潜熱は０．６ ｋｃａｌｌ／ｌと水の約１
／１０００にしかおよばず、極めて気化し易いものであ
る。
リ、また蒸発潜熱は０．６ ｋｃａｌｌ／ｌと水の約１
／１０００にしかおよばず、極めて気化し易いものであ
る。
そのため超電導コイル（３）全冷却している液体ヘリウ
ム（２）は、液体窒素（６）で冷却している輻射シール
ド（５）や第１．第２の真空断熱Ｎ（４ａ）、 （４ｂ
） 竹による熱侵入抑止対策が採られているにもかかわ
らず、超電導コイル（３）自身の励磁損失による発生熱
と、外部からの−ごくわずかな熱侵入たとえば励磁用電
＃（８）からの電流供給部（９）や、液体ヘリウムタン
クおよび輻射シールドの支持部材００）等を介して入っ
てくる熱等により加熱される。従って液体ヘリウムタン
ク（１）内の液体ヘリウム（２）が上記゛加熱によって
気化して無くなるまでの限られた時間しか超電導コイル
（３）に通電できず、超電導電磁石の運転時間が制限さ
れる。そこで式らに運転を継続するためには、超電導電
磁石の運転を停＋ｈＬ、液体ヘリウムタンク（１）の中
に液体ヘリウム（２）を入れ々ければならない。液体ヘ
リウム（２）け前述したように非常に気化し易いために
、液体ヘリウムタンク（１）へ入れる際にけ、フラシュ
ロスが発生し、所要の貯液容量の数倍にも２よぶ液体ヘ
リウムが必要となる。そこでさらに又、常時連続的に液
体ヘリウムを液体ヘリウムタ／り（１）へ供給し、気化
したベリウＡを排出し、これを液化して再循環する手段
が考えられるが、これは装置間が大規模になり、極めて
高価なものとなる問題点があった、〔発明の目的〕 本発明は液体ヘリウムの消費量が少なく５．構造簡単で
安価に連続運転可能な超Ｒ，導電ｊ１９石装置を提供す
ることを目的とする。
ム（２）は、液体窒素（６）で冷却している輻射シール
ド（５）や第１．第２の真空断熱Ｎ（４ａ）、 （４ｂ
） 竹による熱侵入抑止対策が採られているにもかかわ
らず、超電導コイル（３）自身の励磁損失による発生熱
と、外部からの−ごくわずかな熱侵入たとえば励磁用電
＃（８）からの電流供給部（９）や、液体ヘリウムタン
クおよび輻射シールドの支持部材００）等を介して入っ
てくる熱等により加熱される。従って液体ヘリウムタン
ク（１）内の液体ヘリウム（２）が上記゛加熱によって
気化して無くなるまでの限られた時間しか超電導コイル
（３）に通電できず、超電導電磁石の運転時間が制限さ
れる。そこで式らに運転を継続するためには、超電導電
磁石の運転を停＋ｈＬ、液体ヘリウムタンク（１）の中
に液体ヘリウム（２）を入れ々ければならない。液体ヘ
リウム（２）け前述したように非常に気化し易いために
、液体ヘリウムタンク（１）へ入れる際にけ、フラシュ
ロスが発生し、所要の貯液容量の数倍にも２よぶ液体ヘ
リウムが必要となる。そこでさらに又、常時連続的に液
体ヘリウムを液体ヘリウムタ／り（１）へ供給し、気化
したベリウＡを排出し、これを液化して再循環する手段
が考えられるが、これは装置間が大規模になり、極めて
高価なものとなる問題点があった、〔発明の目的〕 本発明は液体ヘリウムの消費量が少なく５．構造簡単で
安価に連続運転可能な超Ｒ，導電ｊ１９石装置を提供す
ることを目的とする。
本発明においては、真全容器の内部に真空断熱層と輻射
シールドとを介して超電導コイルを収納し、前記輻射シ
ールドおよび超電導コイルを熱伝導により直接冷却する
冷凍機を備えたことに特徴を有するもので、冷凍機で熱
伝導に工す直接輻射シールドと超電導コイルを冷却する
ことにより、従来行なった注入替えに伴なう液体ヘリウ
ムの大量の消費をなくし、又、別に従来考えられた液体
ヘリウム循ｊＪ ｋ行なう大規模高価な構造となること
金排し、構造簡単で安価に連続運転可能な超電導電磁石
装置とするものである。
シールドとを介して超電導コイルを収納し、前記輻射シ
ールドおよび超電導コイルを熱伝導により直接冷却する
冷凍機を備えたことに特徴を有するもので、冷凍機で熱
伝導に工す直接輻射シールドと超電導コイルを冷却する
ことにより、従来行なった注入替えに伴なう液体ヘリウ
ムの大量の消費をなくし、又、別に従来考えられた液体
ヘリウム循ｊＪ ｋ行なう大規模高価な構造となること
金排し、構造簡単で安価に連続運転可能な超電導電磁石
装置とするものである。
実施例１
以下、本発明の第１の実施例について第２図および第３
図を参照して説明する。超電導コイル（３）けＮｂＴｉ
又はＮｂ５ｓｎ等の超電導線のまわりに、安定化のため
に熱伝導性のよい銅又はアルミニウム等の層が形成され
ている導体（図示せず）を所定回数巻回して形成され、
銅又はアルミニウム等の熱伝導性の良い材料で密封容器
状に形成をれた輻射７−ルド（５）内に収納される。輻
射シールド（５）は真空断熱層（４）を介して密封容器
状の真空容器（７）内に収納される。超電導コイル（３
）および輻射シールド（５）はそれぞれ支持部材（１１
）で支持される。励磁用電涼（８）からの電流供給部（
９）は真空容器（７）および輻射７−ルド（５）を貫通
して超電導コイル（３）Ｋ接続される。真空容器（７）
の上部に冷凍機αυを載置し、冷凍機Ｕυにて８０に以
下の温度に断熱膨張されたガス窒素にて冷却された伝熱
体構造物の第１の熱吸収部材αりを、真空容器（７）を
貫通して輻射シールド（５）Ｋ接触させて、その輻射シ
ールド（５）ヲ熱伝導により直接冷却する。嘔らに冷凍
機Ｉにて４．２ Ｋ以・下の温度に断熱膨張ちれたガス
ヘリウムにて冷却された伝熱体構造物の第２の熱吸収部
材１１３１を、前記第１の熱吸収部材任りおよび輻射シ
ールド（５）を貫通して、超電導コイル（３）に下記部
材０４）、０９を介して接触させて、その超電導コイル
（３）を熱伝導により直接冷却する。前述の下記部材１
１４）、 （１５１とけ、超電導コ庁ル（３）の周囲に
絶縁部材０５）を介して銅又はアルミニウム等の良熱伝
導体を巻付けて温度分布均一化部材Ｉとしたものである
。
図を参照して説明する。超電導コイル（３）けＮｂＴｉ
又はＮｂ５ｓｎ等の超電導線のまわりに、安定化のため
に熱伝導性のよい銅又はアルミニウム等の層が形成され
ている導体（図示せず）を所定回数巻回して形成され、
銅又はアルミニウム等の熱伝導性の良い材料で密封容器
状に形成をれた輻射７−ルド（５）内に収納される。輻
射シールド（５）は真空断熱層（４）を介して密封容器
状の真空容器（７）内に収納される。超電導コイル（３
）および輻射シールド（５）はそれぞれ支持部材（１１
）で支持される。励磁用電涼（８）からの電流供給部（
９）は真空容器（７）および輻射７−ルド（５）を貫通
して超電導コイル（３）Ｋ接続される。真空容器（７）
の上部に冷凍機αυを載置し、冷凍機Ｕυにて８０に以
下の温度に断熱膨張されたガス窒素にて冷却された伝熱
体構造物の第１の熱吸収部材αりを、真空容器（７）を
貫通して輻射シールド（５）Ｋ接触させて、その輻射シ
ールド（５）ヲ熱伝導により直接冷却する。嘔らに冷凍
機Ｉにて４．２ Ｋ以・下の温度に断熱膨張ちれたガス
ヘリウムにて冷却された伝熱体構造物の第２の熱吸収部
材１１３１を、前記第１の熱吸収部材任りおよび輻射シ
ールド（５）を貫通して、超電導コイル（３）に下記部
材０４）、０９を介して接触させて、その超電導コイル
（３）を熱伝導により直接冷却する。前述の下記部材１
１４）、 （１５１とけ、超電導コ庁ル（３）の周囲に
絶縁部材０５）を介して銅又はアルミニウム等の良熱伝
導体を巻付けて温度分布均一化部材Ｉとしたものである
。
次に作用について説明する。
輻射シールド（５）は真空容器（７）との間の真空断熱
層（４）により大幅に外部から輻射による熱侵入を遮ぎ
られている。そして更に輻射シールド（５）ｉ、ｔ８０
に以下の温度の第１熱吸収部材ａ４の接触により熱伝導
にて直接冷却され、内部を８．ＯＫ以下の温度に保つ。
層（４）により大幅に外部から輻射による熱侵入を遮ぎ
られている。そして更に輻射シールド（５）ｉ、ｔ８０
に以下の温度の第１熱吸収部材ａ４の接触により熱伝導
にて直接冷却され、内部を８．ＯＫ以下の温度に保つ。
これは従来の液体窒素（６）を入れる２重壁容器の構造
にする必要が無いから、構造簡単で小形軽量化がＩｄか
られる。そして、輻射シールド（５）内の超電導コイル
ｆ３１ ｌｌ″ｔ ４．２ Ｋ以下の温度の第２の熱吸
収部材０３）から温度分布均一化部材（１４１を介して
の接触により熱伝導にて直接均一に冷却され、超電導状
態を保つことができる。−これは従来の液体ヘリウムタ
ンク（１）を用いないから構造簡単で小形軽量化がはか
られる。そ１−で、第１および第２の熱吸収部材（［り
、 ｆ１３１は、冷凍機住りによって、ガス窒素および
ガスヘリウムを断熱膨張して８０におよび４、２ Ｋ以
下の温度にしたものを循環１〜て冷却し−Ｃいるので、
従来の液体ヘリウム連続供給およびガスヘリウム排出液
化循環のような大力見模な冷却装置にならず、構造簡単
で小形軽量化がはかられ、しかも連続運転ができる。
にする必要が無いから、構造簡単で小形軽量化がＩｄか
られる。そして、輻射シールド（５）内の超電導コイル
ｆ３１ ｌｌ″ｔ ４．２ Ｋ以下の温度の第２の熱吸
収部材０３）から温度分布均一化部材（１４１を介して
の接触により熱伝導にて直接均一に冷却され、超電導状
態を保つことができる。−これは従来の液体ヘリウムタ
ンク（１）を用いないから構造簡単で小形軽量化がはか
られる。そ１−で、第１および第２の熱吸収部材（［り
、 ｆ１３１は、冷凍機住りによって、ガス窒素および
ガスヘリウムを断熱膨張して８０におよび４、２ Ｋ以
下の温度にしたものを循環１〜て冷却し−Ｃいるので、
従来の液体ヘリウム連続供給およびガスヘリウム排出液
化循環のような大力見模な冷却装置にならず、構造簡単
で小形軽量化がはかられ、しかも連続運転ができる。
即ち、本実施例によれば構造簡単で小形軽量化がｌ−ｔ
かられ、連続運転可能な超電導電磁石装政が得られる。
かられ、連続運転可能な超電導電磁石装政が得られる。
実施例２
第４図は第２の実施例を示す。この実施例は電流供給部
（９）からの熱侵入を軽減するために、冷凍機αηの第
１の熱吸収部材（１２１で冷却されている輻射シールド
（５）の一部分を添い付は部００として、電流供給部（
９）の一部分に添い付けて冷却しているものである。他
は実施例１と同様である。
（９）からの熱侵入を軽減するために、冷凍機αηの第
１の熱吸収部材（１２１で冷却されている輻射シールド
（５）の一部分を添い付は部００として、電流供給部（
９）の一部分に添い付けて冷却しているものである。他
は実施例１と同様である。
このようにすると電流供給部（９）からの熱侵入が軽減
され、超電、！４事コイル（３）の冷却効率ｆｆざらに
高めることができるほか、実施例１と同様の作用効果が
得られる。
され、超電、！４事コイル（３）の冷却効率ｆｆざらに
高めることができるほか、実施例１と同様の作用効果が
得られる。
以上説明したように、本発明（Ｃよれば、中１へ１躬シ
ールドおよび超電導コイルを冷凍機にて熱伝導により直
接冷却するように構成したので、従来性なった注入径え
に伴々う液体ヘリウムの太１世の消費をなくし、又、別
に従ズ考えら）′した液体ヘリウム循環を行なう大規模
高価な構造となることケ排し、Ｑｌ構造簡単安価に連続
運転０１’能な１１イイ電導＋、Ｕｉ （、・ｔ、石装
置が得られる。
ールドおよび超電導コイルを冷凍機にて熱伝導により直
接冷却するように構成したので、従来性なった注入径え
に伴々う液体ヘリウムの太１世の消費をなくし、又、別
に従ズ考えら）′した液体ヘリウム循環を行なう大規模
高価な構造となることケ排し、Ｑｌ構造簡単安価に連続
運転０１’能な１１イイ電導＋、Ｕｉ （、・ｔ、石装
置が得られる。
第１図は従来の超電導’ｔｌＪ：磁石装置を示す縦断面
図、第２図は本発明の超電導’ｆｌｉ ４ｉ；ｌε石装
置百の第１の実施例を示す政断面図、第３図は第２図の
要部拡大図、第４図は第２の実施例を示す縦断面図であ
る。 ３・・・超電導コイル ４・・・真祭断熱層５・・・輻
射シールド ７・・・真空容器８・・・電 源 ９・・
・電流供給部 １１・・・冷凍機１２・・・第１の熱吸収部材１３・・
・第２の熱吸収部材 １４・・・温度分布均一化部材 代理人 弁理士 井 上 −男 第１図 第 ２ 図 ／４ １０ Ｊ Ｉｎ ｆｌＪ 第３図 １♂ 第４図 １ム Ｉｎ 、３ Ｉｎ ｆ。
図、第２図は本発明の超電導’ｆｌｉ ４ｉ；ｌε石装
置百の第１の実施例を示す政断面図、第３図は第２図の
要部拡大図、第４図は第２の実施例を示す縦断面図であ
る。 ３・・・超電導コイル ４・・・真祭断熱層５・・・輻
射シールド ７・・・真空容器８・・・電 源 ９・・
・電流供給部 １１・・・冷凍機１２・・・第１の熱吸収部材１３・・
・第２の熱吸収部材 １４・・・温度分布均一化部材 代理人 弁理士 井 上 −男 第１図 第 ２ 図 ／４ １０ Ｊ Ｉｎ ｆｌＪ 第３図 １♂ 第４図 １ム Ｉｎ 、３ Ｉｎ ｆ。
Claims (4)
- （１）真空容器の内部に真空断熱層と輻射シータドとを
介して超電導コイルを収納し、前記輻射シールドおよび
超電導・イルを熱 、５４り直接冷却する冷凍機を備え
だことを特徴とする、超電導電磁石装置。 - （２）超電導コイルには電源から電流供給部を介して電
流を供給し、冷凍機は電流供給部をも冷却するようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導
電磁石装置。 - （３） 超電導コイルには銅やアルミニウム等の良熱伝
導体を巻付けた温度分布均一化部材を設け、冷凍機の熱
吸収部材を温度分布均一化部材に接触させたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の超電導電
磁石装置。 - （４）熱吸収部材は４．２に以下に断熱膨張されたガス
ヘリウムにて冷却された熱伝導体溝造物であることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の超電導電磁石装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58131947A JPS6025202A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 超電導電磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58131947A JPS6025202A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 超電導電磁石装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025202A true JPS6025202A (ja) | 1985-02-08 |
Family
ID=15069926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58131947A Pending JPS6025202A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 超電導電磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025202A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6474709A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Toshiba Corp | Superconducting device |
| JPS6476706A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Toshiba Corp | Superconducting device |
| JP2005353931A (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Japan Superconductor Technology Inc | 超電導コイルの伝熱構造及び超電導マグネット |
| JP2010283186A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Hitachi Ltd | 冷凍機冷却型超電導磁石 |
-
1983
- 1983-07-21 JP JP58131947A patent/JPS6025202A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6474709A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-20 | Toshiba Corp | Superconducting device |
| JPS6476706A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Toshiba Corp | Superconducting device |
| JP2005353931A (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Japan Superconductor Technology Inc | 超電導コイルの伝熱構造及び超電導マグネット |
| JP2010283186A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Hitachi Ltd | 冷凍機冷却型超電導磁石 |
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