JPS6233759B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6233759B2
JPS6233759B2 JP54002986A JP298679A JPS6233759B2 JP S6233759 B2 JPS6233759 B2 JP S6233759B2 JP 54002986 A JP54002986 A JP 54002986A JP 298679 A JP298679 A JP 298679A JP S6233759 B2 JPS6233759 B2 JP S6233759B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconducting
container
refrigerant
helium
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54002986A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5596687A (en
Inventor
Hisanao Ogata
Kazumasa Fujioka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP298679A priority Critical patent/JPS5596687A/ja
Publication of JPS5596687A publication Critical patent/JPS5596687A/ja
Publication of JPS6233759B2 publication Critical patent/JPS6233759B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導現象を利用した超電導マグネツ
ト、特に内部冷却超電導々体を巻回した超電導巻
線よりなる超電導マグネツトの冷却装置に関す
る。
内部冷却超電導々体は、超電導々体と常電導々
体の複合導体の内部に、中空の冷媒流路を設け、
ここに冷媒ヘリウムを流して冷却するものや、多
数の複合導体を中空のおおいで囲み、その空隙部
分に冷媒ヘリウムを流して冷却するものである
が、この内部冷却超電導々体を巻回した超電導巻
線は、マグネツトとしての設計の容易さ、強度や
絶縁耐圧の確保などの利点を生かして、核融合装
置に適用されるような大形の超電導マグネツトに
採用されようとしている。
第1図は、従来の内部冷却超電導々体を使つた
超電導マグネツトの冷却装置を示す。超電導巻線
1は導体内部の冷却流路断面積をあまり大きくと
れないので流動抵抗を減らすために、流路を複数
個に分割する。第1図では、簡単のために、分割
超電導巻線1a,1b,1cの3分割として並列
流路を形成している。2は支持体を示し、分割超
電導巻線1a,1b,1cに加わる電磁力を支持
するものである。これらは、すべて真空断熱容器
3に収められている。冷媒ヘリウムは供給管4を
経て弁5a,5b,5c,5dによりそれぞれの
流量配分が行われ、分割超電導巻線1a,1b,
1cおよび支持体2に流れて各々を冷却した後、
戻り管6に流出する。7は冷却配管と超電導巻線
の間を接続する電気絶縁接手である。各々の分割
超電導巻線1a,1b,1cは、接続部8により
電気的に直列に接続され、電流リード9を経て図
示されていない外部電源に接続される。10は電
流リード9を冷却する熱交換部で、弁11により
冷媒ヘリウムの流量が調節され、ほぼ室温まで温
度上昇した冷媒ヘリウムは回収管12より液化冷
凍機13に戻る。分割超電導巻線1a,1b,1
cおよび支持体2を冷却した後の冷媒ヘリウム
は、戻り管6を経て、液体ヘリウム14を貯蔵す
る容器15に入り、ポンプ16で昇圧された後、
熱交換器17で液体ヘリウム14の温度付近まで
冷却されて再び分割超電導巻線1a,1b,1
c、および支持体2に送り込まれる。このとき、
弁18,19は閉じ、弁20は開いている。液体
ヘリウム14は液化冷凍機13からの低温の高圧
ライン21に設けられた膨張弁22を経て一部液
化して供給され、気化した分は低圧ライン23か
ら液化冷凍機13へ戻る。液化冷凍機13は、室
温のヘリウムを液化直前まで冷却するためのすべ
ての要素、例えば、圧縮機、膨張機構、熱交換器
などを含む。ポンプ16を使用しない場合、ある
いは、超電導巻線1を室温状態から冷却する過程
では、弁20を閉じ、弁18,19を開き、液化
冷凍機13からの冷媒ヘリウムを直接超電導巻線
1に供給する。このような従来の超電導マグネツ
トの冷却においては、超電導マグネツト運転中に
ポンプ16あるいは液化冷凍機13が故障して機
能を停止した場合、超電導巻線1への侵入熱ある
いは外部からの変動磁界によつて誘起される渦電
流による発熱などによつて、導体の温度が上昇す
る。導体の比熱は極低温では著しく小さいため温
度の上昇速度はかなり速く、超電導巻線に蓄積さ
れたエネルギーを外部に取り出す時間的余裕がな
く超電導巻線を損傷させる恐れがある。また、核
融合装置などの大形マグネツトでは、超電導巻線
の長さも非常に長くなるため、数百から数千の並
列流路となることが予想されており、このような
冷却装置では流量配分用の弁5a,5b,…や電
気絶縁接手7も流路に比例して増加する。このよ
うな個所での耐圧、耐真空、耐低温を保証するこ
とはきわめて難しく、とくに漏れが発生した場合
の探索、修理には多くの時間を費やすこととな
る。また、電流リード9と超電導巻線1a,1
b,1cとの接続部分の温度上昇に対する特別の
考慮が必要であり、熱交換部10への冷媒供給の
停止はこの部分での温度上昇という形でもつとも
はやく影響があらわれ、超電導破壊の引き金にな
り易い。
本発明の目的は、真空断熱容器内に設けた超電
導巻線に、冷媒ヘリウムを供給する手段が故障し
て機能を停止した場合でも、巻線の励磁電流を下
げるなどの応急処置を施すまでの冷却容量をまか
なうことができ、かつ真空断熱容器内に設けた電
気絶縁接手や弁などに耐真空といつた高度の性能
を要しない超電導マグネツトの冷却装置を得るこ
とにある。
本発明の特徴は、内部冷却超電導々体を巻回し
た超電導巻線を真空断熱容器内に収め、前記超電
導巻線内の冷媒流路に冷媒を循環する手段を備え
た超電導マグネツトの冷却装置において、前記真
空断熱容器内には液体ヘリウムを入れた密閉容器
を設け、この密閉容器内の液体ヘリウム中に前記
超電導巻線を収納すると共に前記超電導巻線の冷
媒流路に循環供給される冷媒を冷却するための熱
交換器を設け、かつ前記密閉容器内には、前記超
電導巻線と熱交換器とを結ぶ冷媒の循環ライン
と、該循環ラインの途中に設けられた弁、電気絶
縁接手及びポンプとを設け、さらに前記循環ライ
ンと密閉容器内気相部とを連通し弁を備えたライ
ン、前記真空断熱容器外から前記密閉容器内の冷
媒循環ラインに冷媒ヘリウムを供給するライン、
及び前記密閉容器内気相部のヘリウムガスを外部
へ排出するラインを備えたことにある。
以下、本発明の超電導マグネツトの冷却装置の
実施例を第2図によつて説明する。第2図におい
て、第1図と同一符号は同一部分を示す。真空断
熱容器3の内部には密閉容器24が設けられ、こ
の容器24内に、液体ヘリウム14が満たされて
いる。この容器24内には超電導巻線1、弁5
a,5b,5c,5dが配設されており、また第
1図に示す容器15内に設置されていたポンプ1
6、熱交換器17なども設置されている。このよ
うな構成において、導体がぎつしりと巻回されて
いる分割超電導巻線1a,1b,1cは、液体ヘ
リウム14内に浸つているので、その周囲および
導体間のすき間に液体ヘリウム14が浸入する。
これにより万一、液化冷凍機13あるいはポンプ
16が停止しても、周囲の液体ヘリウム14の蒸
発によつて、巻線の励磁電流を下げるなどの応急
処置を施す間の冷却容量をまかなうことができ
る。同様のことは、液体ヘリウム14に浸つてい
る電流リード9と分割超電導巻線1a,1b,1
cとの接続部8についても同様であり、液体ヘリ
ウム14が存在する限り問題を生じない。このよ
うに本実施例によれば液化冷凍機13やポンプ1
6の故障がいきなり超電導々体の温度上昇ひいて
は超電動破壊という事故へ至る危険性を大巾に低
減し、内部冷却超電導々体を使用した超電導マグ
ネツトの信頼性を高めることができる。
また、本実施例によれば、容器24を真空断熱
容器3内に設けたので、運転中に微量な漏れが発
生したとしても、従来のように断熱真空槽の真空
劣化、侵入熱増大、導体温度上昇といつた影響は
まつたくなく、漏れた分は巻線を経由せず、冷凍
機に戻るだけであるので、電気絶縁接手7や弁5
a,5b…などに耐真空といつた高度の性能を要
しなく、このことは特に大形で接手7や弁5a,
5b…が多い場合などの超電導マグネツトの信頼
性を高めると共に、マグネツト製作時の検査時
間、あるいは修理時間の大巾な短縮を可能とする
ことができる。また、容器24は、電磁力の支持
体2を兼用できるので支持体2への並列流路の省
略により、構造を簡単にすることもできる。な
お、本発明においては、従来の浸漬冷却型超電導
マグネツトに比べて、強度的にも電気絶縁の面か
らも優れたコンパクトな超電導マグネツトを提供
するという、内部冷却超電導々体の利点を失わな
いことはもちろんである。
以上説明したように本発明によれば、真空断熱
容器内に密閉容器を設け、この密閉容器内の液体
ヘリウム中に、超電導巻線及び巻線に供給する冷
媒を冷却する熱交換器を設け、かつ前記密閉容器
内には、前記巻線と熱交換器を結ぶ冷媒の循環ラ
イン、該循環ラインの途中に設けた弁、電気絶縁
接手及びポンプなどを設けるように構成したので
以下の効果が得られる。
(1) 超電導巻線は液体ヘリウム内に浸つているの
で、その周囲及び導体間の隙間に液体ヘリウム
が浸入しているから、超電導巻線に冷媒ヘリウ
ムを供給する手段が故障してその機能を停止し
ても、巻線の励磁電流を下げるなどの応急処置
を施すまでの冷却容量をまかなうことができ、
超電導々体の温度上昇、超電導破壊という事故
へ至る危険性を大幅に低減できる。
(2) 真空断熱容器内に密閉容器を設け、この密閉
容器内に、巻線へ冷媒を循環供給する冷媒循環
ライン、該循環ラインに設けた弁、電気絶縁接
手及びポンプなどを設けているので、運転中に
前記弁や電気絶縁接手などから微量な漏れが発
生しても、真空断熱容器内の真空劣化や侵入熱
増大という事故は確実に避けられ、前記弁や電
気絶縁接手などに耐真空といつた高度の性能を
要しない。このことは、超電導マグネツトの信
頼性を高めるばかりでなく、製作時の検査や修
理も極めて容易なものにできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の超電導マグネツトの冷却装置
を示す系統図、第2図は、本発明による超電導マ
グネツトの冷却装置を示す系統図である。 1…超電導巻線、3…真空断熱容器、9…電流
リード、1…熱交換部、13…液化冷凍機、14
…液体ヘリウム、16…ポンプ、17…熱交換
器、24…容器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 内部冷却超電導々体を巻回した超電導巻線を
    真空断熱容器内に収め、前記超電導巻線内の冷媒
    流路に冷媒を循環する手段を備えた超電導マグネ
    ツトの冷却装置において、前記真空断熱容器内に
    は液体ヘリウムを入れた密閉容器を設け、この密
    閉容器内の液体ヘリウム中に前記超電導巻線を収
    納すると共に前記超電導巻線の冷媒流路に循環供
    給される冷媒を冷却するための熱交換器を設け、
    かつ前記密閉容器内には、前記超電導巻線と熱交
    換器とを結ぶ冷媒の循環ラインと、該循環ライン
    の途中に設けられた弁、電気絶縁接手及びポンプ
    とを設け、さらに前記循環ラインと密閉容器内気
    相部とを連通し弁を備えたライン、前記真空断熱
    容器外から前記密閉容器内の冷媒循環ラインに冷
    媒ヘリウムを供給するライン、及び前記密閉容器
    内気相部のヘリウムガスを外部へ排出するライン
    を備えたことを特徴とする超電導マグネツトの冷
    却装置。
JP298679A 1979-01-17 1979-01-17 Device for cooling superconductive magnet Granted JPS5596687A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP298679A JPS5596687A (en) 1979-01-17 1979-01-17 Device for cooling superconductive magnet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP298679A JPS5596687A (en) 1979-01-17 1979-01-17 Device for cooling superconductive magnet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5596687A JPS5596687A (en) 1980-07-23
JPS6233759B2 true JPS6233759B2 (ja) 1987-07-22

Family

ID=11544685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP298679A Granted JPS5596687A (en) 1979-01-17 1979-01-17 Device for cooling superconductive magnet

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5596687A (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58148364A (ja) * 1982-03-01 1983-09-03 株式会社日立製作所 極低温冷凍装置
JPS58153381A (ja) * 1982-03-08 1983-09-12 Mitsubishi Electric Corp 超電導装置
JPS59150406A (ja) * 1983-02-14 1984-08-28 Toshiba Corp 超電導コイル
JPH0738464B2 (ja) * 1984-02-10 1995-04-26 日本原子力研究所 冷凍制御方法
JPH07105531B2 (ja) * 1985-09-13 1995-11-13 株式会社日立製作所 超電導装置の運転制御方法
EP0315976B1 (en) * 1987-11-09 1994-01-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Superconducting current limiting apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5546508A (en) * 1978-09-28 1980-04-01 Osami Tsukamoto Superconductive magnet device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5546508A (en) * 1978-09-28 1980-04-01 Osami Tsukamoto Superconductive magnet device

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5596687A (en) 1980-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4692560A (en) Forced flow cooling-type superconducting coil apparatus
US20020170298A1 (en) Cryogenic cooling system for rotor having a high temperature super-conducting field winding
JPS6233759B2 (ja)
US6640552B1 (en) Cryogenic superconductor cooling system
US4216398A (en) Arrangement for cooling an electric machine
Weber et al. Design and operational testing of a 5/10-MVA HTS utility power transformer
KR20070006590A (ko) 과냉각된 수평 저온유지장치
Turck TORE SUPRA: a tokamak with superconducting toroidal field coils-status report after the first plasmas
US6996994B2 (en) Vacuum retention method and superconducting machine with vacuum retention
US7073340B2 (en) Cryogenic compressor enclosure device and method
JP5060064B2 (ja) 超電導限流器
US5319154A (en) Method of cooling a current feed for very low temperature electrical equipment and device for implementing it
JP3725305B2 (ja) 超電導マグネットの冷却装置
Peterson et al. TESLA & ILC Cryomodules
US20210065946A1 (en) Superconducting magnet with thermal battery
JP2515813B2 (ja) 超電導機器用電流リ−ド
JP2635165B2 (ja) 強制冷却超電導コイル装置
Miele et al. ATLAS magnet common cryogenic, vacuum, electrical and control systems
WO2024072382A1 (en) Field charging system for a superconducting magnet
Herd et al. Refrigerated high‐T c superconducting devices
JPS61116250A (ja) 超電導装置、及びその冷却方法
Claudet The Tore Supra He II cryonenic system
Hobl et al. New cryogen-free design for superconducting mini-gap undulators
Wolff Operational experience with large superconducting magnet systems
US20160071638A1 (en) Superconducting magnet device including a cryogenic cooling bath and cooling pipes