JPS607396B2 - 超電導装置 - Google Patents

超電導装置

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JPS607396B2
JPS607396B2 JP51063054A JP6305476A JPS607396B2 JP S607396 B2 JPS607396 B2 JP S607396B2 JP 51063054 A JP51063054 A JP 51063054A JP 6305476 A JP6305476 A JP 6305476A JP S607396 B2 JPS607396 B2 JP S607396B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は浸漬冷却方式を採用した超電導装置の改良に関
する。
超電導装置における導電体冷却手段としては、一般に超
低温液体中に導電体を浸贋する、いわゆる浸債冷却方式
が採用されている。
そしてこの浸債冷却方式は大きく分けて、自然対流方式
と強制冷却方式とに分類される。自然対流方式は、単に
超低温液体中に導電体を浸潰するだけで専ら沸騰冷却に
頼っている。この自然対流方式は、特に超低温液体の温
度と導電体の温度との差が小さい場合には勝れた冷却能
力を発揮する。しかし、温度差が大きい場合には強制冷
却方式より冷却能力が劣る。一方、強制冷却方式は通流
する超低温液体中に導電体を浸債する方式で、この場合
には温度差が大きいとき勝れた冷却能力を発燈す。した
がって、温度差の大きくなることが予想される場合には
一般に強制冷却方式が採用されている。ところで、核融
合炉用ポロィダル超電導磁石のように時間の経過にした
がって励磁電流が変化するものは、一般に導電体が発熱
する。したがって、このような装置では浸糟冷却方式で
、かつ強制冷却方式を採用することが望まれる。しかし
ながら、実際に上述の如き超大形の超電導電磁石に前記
した強制冷却方式を採用しようとすると次のような問題
点があった。
すなわち、核融合炉用ポロィダル超電導電磁石などでは
流れる電流が大きいため、導電体間に大きな電磁力が作
用し、この電磁力に打ち勝つだけの機械的強度性をもた
せる必要がある。このように機械的強度を大きくするた
めには集中巻さした巻線を必要個数重ねたり、あるいは
補強部材を多数設ける必要があり、この結果、超低温液
体の流路が複雑化することを免れ得ない。発熱した導電
体に超低温液体が接触すると沸騰して気泡が発生するが
、この気泡は流路が雑であるとよどみ易く、安定した冷
却能力が期待できないことになる。そればかりか、流路
は気液二相流となるので、この気液二相流特有の大きな
圧力損失が影響して超低温液体の通流が阻害される塵れ
があり、装置としての信頼性が矢なわれる塵れがあった
。本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、発生した気泡を速やかに消滅
させることができ、これによって、超低温液体の通流の
安定化と冷却機能の安定化とを図ることができ、もって
信頼性に富んだ超電導装置を提供することにある。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
図において、１は断熱容器である、この断熱容器１内に
はたとえば絶対温度４．２（Ｋ）の液体ヘリウム２が収
納されている。そして、上記断熱容器１内には上記液体
ヘリウム２中に浸潰される状態に二重筒状の内容器３が
固定してある。内容器３は、良熱伝導材で形成されたも
ので、その内部には超電導体で形成された巻線４が内容
器３の内面との間に所定の間隙をあげて収納されている
。上記巻線４は集中巻きした巻線ブロックを複数積重ね
るとともに各巻線ブロックを直列に接続したもので、そ
の両端は内容器３および断熱容器１を気密に貫通して外
部へ引き出されている。しかして、前記内容器３の底壁
近傍には冷煤導入口５が設けてあり、この冷媒導入口５
は断熱容器１の底壁を気密に貫通した冷煤案内管６に接
続されている。
また内容器３の上壁近傍には冷煤排出口７が設けてあり
、この冷媒排出口７は断熱容器１の上壁を気密に貫通し
た冷煤案内管８１こ接続されている。そして、冷煤案内
管６，８はポンプ９を介して第１の液体ヘリウム槽１川
こ接続されている。第１の液体ヘリウム槽１０は内部に
絶対温度４．７（Ｋ）の液体ヘリウム１ １を収納して
いる。
したがって、上記温度の液体ヘリウム１１がポンプ９を
介して内容器３内を通流することになる。一方、前記断
熱容器１の上壁には袷媒導入ロー２および気化ガス排出
ロー３が設けてある。上記冷煤導入口１２は流量調整バ
ルブ１４を介して第２の液体ヘリウム槽１５に接続され
ている。第２の液体ヘリウム槽１５は、内部に熱交換用
のパイプ１６を有しており、このパイプ１６内にヘリウ
ム液化機１７から高圧低温ヘリウムガスが導入される。
断熱容器１内には、前記温度の液体ヘリウムが導入され
るが、一方前記パイプ１６内を通ったガスヘリゥムは、
Ｊ．Ｔ．バルブ２０を通って急激に膨張され第１の液体
ヘリウム槽１０内へ液化された状態で導入される。また
、断熱容器１内および第１、第２の液体ヘリウム槽１０
，１５内で気化したガスは圧力調整弁２１等によって潟
圧されて前記ヘリウム液化機１７の低圧側に戻されるよ
うになっている。なお、図中２２〜２４は環状でかつ放
射方向へ複数の孔を有したスベーサを示している。また
、前記ヘリウム液化機１７は、ヘリウムガス圧縮機と、
この圧縮機の高圧側と低圧側との間に直列に介在したェ
ジェクタおよびミストセバレータと、上記高圧側と低圧
側とのラインに介在した複数の熱交換器とで構成されて
おり、上記高圧側から前記パイプ１６に高圧低温のヘリ
ウムガスを供給し、またミストセパレータで分離された
液体ヘリウムを第２の液体ヘリウム槽１５の袷媒導入口
１８に導入し、さらに断熱容器１および第１、第２の液
体ヘリウム槽１０，１５内で気化したガスをェジェクタ
のガス導入口に導くようにしている。このように、断熱
容器１内に液体ヘリウム２、つまり超低温液体を収納す
るとともに上記超低温液体中に浸簿するように良熱伝導
材製の内容器３を設置し、上記内容器３内に巻線４、つ
まり超電導用の導電体を収納し、さらに内容器３内に液
体ヘリウム１１つまり前記断熱容器１内の超低温液体よ
り高い温度の超低温液体をポンプ９で強制的に通流させ
るようにしている。
したがって、次のような利点がある。巻線４が発熱する
と、内容器３内を通流する液体ヘリウム１１は沸騰し、
この沸騰によって巻線４を冷却する。そして沸騰が起こ
ると気泡が発生するが、内容器３の壁が断熱容器１内に
収納されている低温の液体ヘリウム２によって冷却され
ているので、上記気泡は内容器３の内側面で凝縮され極
めて短時間で消滅してしまう。したがって、内容器３内
に遠流する冷煤は、ほぼ液相の形態を保つことになるの
で、流路の圧力損失は十分に小さく、しかも変動も少な
いので常に一定量の液体ヘリウム１１を通流させること
ができる。また、前述した理由で気泡が速やかに消滅す
るので冷却能力が常に安定し、信頼性の向上化を図るこ
とができる。さらに巻線４は冷却能力の高い沸騰冷却が
加味されて冷却されるので冷却効率の向上化も図ること
ができる。なお、上述した実施例では、第１、第２の液
体ヘリウム槽を設けているが、断熱容器内に収納される
超低温液体の温度が内容器内を通流する超低温液体の温
度より僅かに低く保てる構成であればどのような組合せ
でもよい。
また、各巻線ブロックを個々に内容器内に収納し、これ
ら各内容器内に超低温液体を通流させるようにしてもよ
い。このようにすれば凝縮面を拡大できるので一層都合
がよい。また、本発明はいわゆる超電導コイルに限定さ
れるものではない。以上詳述したように、本発明によれ
ば、冷煤の流通路が複雑な場合であっても浸債冷却方式
の特徴を最大限に発揮でき、信頼性の高い超電導装置を
提供できる。
【図面の簡単な説明】 図は本発明の一実施例の構成説明図である。 １・・・断熱容器、３・・・内容器、４・・・巻線、２
，１１・・・液体ヘリウム、９・・・ポンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 内容器と、この内容器内に収納された超電導用の導
    電体と、前記内容器内を通流して前記導電体を冷却する
    超低温液体と、前記内容器が収納される断熱容器と、こ
    の断熱容器内に収納されて前記内容器を冷却する上記内
    容器内の超低温液体より低温の超低温液体と、前記内容
    器内の超低温液体を強制通流させる手段とを具備したこ
    とを特徴とする超電導装置。
JP51063054A 1976-05-31 1976-05-31 超電導装置 Expired JPS607396B2 (ja)

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JP51063054A JPS607396B2 (ja) 1976-05-31 1976-05-31 超電導装置
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JP51063054A JPS607396B2 (ja) 1976-05-31 1976-05-31 超電導装置

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JPS52147997A JPS52147997A (en) 1977-12-08
JPS607396B2 true JPS607396B2 (ja) 1985-02-23

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