JP2018060926A - Superconducting magnet device - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の超電導磁石装置は、異常が発生した場合、装置の外装を開いて修復作業を実施した後、再度真空を引いて冷却するまでの間、装置の運転を停止する必要があるため、速やかに再稼働状態へ移行させることは難しかった。【解決手段】前記課題を解決する為に、本発明に係る超電導磁石装置は、超電導コイルと、前記超電導コイルと回路を形成する永久電流スイッチと、前記超電導コイルと前記永久電流スイッチとを電気的に接続する接続線と、前記接続線の一部であって、互いに独立した複数の接続素子から形成された接続素子と、前記複数の接続素子を個別に冷却する伝導冷却経路と、前記複数の接続素子に対して個別に設けられ、前記複数の接続素子を選択的に断線する断線手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図1In a conventional superconducting magnet device, when an abnormality occurs, it is necessary to stop the operation of the device after opening the exterior of the device and carrying out a repairing work until the vacuum is again drawn and cooled. Therefore, it was difficult to promptly move to the re-operation state. In order to solve the above problems, a superconducting magnet apparatus according to the present invention electrically connects a superconducting coil, a permanent current switch that forms a circuit with the superconducting coil, and the superconducting coil and the permanent current switch. A connection line that is connected to each other, a connection element that is a part of the connection line and formed from a plurality of connection elements that are independent of each other, a conduction cooling path that individually cools the plurality of connection elements, and the plurality of the plurality of connection elements A disconnecting means that is provided separately for each connection element and selectively disconnects the plurality of connection elements. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、超電導コイルと永久電流スイッチを備えた超電導磁石装置に関し、特に、緊急減磁をするための構成に関する。 The present invention relates to a superconducting magnet device including a superconducting coil and a permanent current switch, and more particularly to a configuration for emergency demagnetization.
一般に超電導磁石装置には、運転中になんらかの異状が生じた場合に対処するために、速やかに減磁(以下、緊急減磁)を実行するための機能が必要となる。緊急減磁を実行するには、電気抵抗を有する素子で、磁気エネルギーをジュール熱として消費する事が一般的である。特に、電気抵抗が非常に小さい超電導閉回路に電流を捕捉する永久電流運転中において、緊急減磁を実行するには、電流経路内に電気抵抗を発生させることが必要となる。減磁を速やかに完了させるためには、出来る限り電気抵抗を大きくして、ジュール発熱を増大させることが有効である。ところが、近年実用化が進展している高温超電導線材を利用した超電導磁石装置では、永久運転電流中に大きな電気抵抗を得る事が困難である。何故なら、広く普及しているニオブチタン線などの低温超電導線材と比較し、高温超電導線材では一般に、その超電導転移温度の高さのために、常伝導伝搬速度が遅く、電気抵抗の増大速度が遅いためである。 In general, a superconducting magnet device needs a function for quickly demagnetizing (hereinafter referred to as emergency demagnetization) in order to cope with any abnormality that occurs during operation. In order to perform emergency demagnetization, it is common to consume magnetic energy as Joule heat in an element having electrical resistance. In particular, in order to perform emergency demagnetization during permanent current operation in which a current is captured in a superconducting closed circuit having a very low electrical resistance, it is necessary to generate an electrical resistance in the current path. In order to complete demagnetization promptly, it is effective to increase the electrical resistance as much as possible to increase Joule heat generation. However, in a superconducting magnet device using a high-temperature superconducting wire that has been practically used in recent years, it is difficult to obtain a large electrical resistance during a permanent operating current. This is because high-temperature superconducting wires generally have a lower normal propagation speed and a slower increase in electrical resistance than high-temperature superconducting wires such as niobium titanium wires, which are widely used. Because.
この課題を解決する方法として、緊急減磁時に超電導閉回路の一部を断線して、保護抵抗に電流を転流させる方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。超電導閉回路の一部を断線すれば、非常に大きな抵抗を瞬時に得る事ができ、高温超電導磁石装置の緊急減磁にも有効であると考えられる。 As a method for solving this problem, a method is known in which a part of a superconducting closed circuit is disconnected at the time of emergency demagnetization and current is commutated to a protective resistor (for example, see Patent Document 1). If a part of the superconducting closed circuit is disconnected, a very large resistance can be obtained instantaneously, which is considered effective for emergency demagnetization of the high-temperature superconducting magnet device.
このような方法で減磁した後に、超電導磁石装置を再運転するには、断線した箇所を修復する必要がある。断線箇所を修復するには、冷却していた超電導磁石装置内部の温度を常温まで上昇させ、真空を破壊して装置の内部に大気を導入し、装置の外装を開いて修復作業を実施した後、再度真空を引いて冷却するまでの間、装置の運転を停止する必要があるため、速やかに再稼働状態へ移行させることは難しかった。 In order to restart the superconducting magnet device after demagnetization by such a method, it is necessary to repair the disconnected portion. To repair the disconnection, raise the temperature inside the superconducting magnet device that has been cooled to room temperature, break the vacuum, introduce air into the device, open the exterior of the device, and perform repair work. Since it is necessary to stop the operation of the apparatus until the vacuum is drawn again to cool down, it is difficult to promptly shift to the re-operation state.
前記課題を解決する為に、本発明に係る超電導磁石装置は、超電導コイルと、前記超電導コイルと回路を形成する永久電流スイッチと、前記超電導コイルと前記永久電流スイッチとを電気的に接続する接続線と、前記接続線の一部であって、互いに独立した複数の接続素子から形成された接続素子と、前記複数の接続素子を個別に冷却する伝導冷却経路と、前記複数の接続素子に対して個別に設けられ、前記複数の接続素子を選択的に断線する断線手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a superconducting magnet device according to the present invention includes a superconducting coil, a permanent current switch that forms a circuit with the superconducting coil, and a connection that electrically connects the superconducting coil and the permanent current switch. A connection element formed of a plurality of connection elements that are part of the connection line and are independent of each other, a conduction cooling path that individually cools the plurality of connection elements, and the connection elements And disconnecting means for selectively disconnecting the plurality of connection elements.
本発明によれば、緊急減磁によって超電導回路の一部を断線したとしても、速やかに再び超電導閉回路を構成できる。 According to the present invention, even if a part of the superconducting circuit is disconnected due to emergency demagnetization, the superconducting closed circuit can be quickly constructed again.
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る超電導磁石装置1の概略図である。超電導磁石装置1は、電源2と、冷凍容器3を備えている。冷凍容器3には冷凍機4が備えられ、冷凍容器3の内部を真空にした後に冷凍機4を動作させることで、冷凍機4と熱的に接続された部材を超電導転移温度以下に冷却する事ができる。冷凍容器3の内部には、超電導コイル5と、保護抵抗6と、永久電流スイッチ7が備えられる。また、超電導コイル5および永久電流スイッチ7は接続線によって電気的に接続されており、この接続線の一部は、互いに独立した複数の接続素子8A、8B、8Cから形成された接続素子8が形成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view of a superconducting magnet device 1 according to the first embodiment. The superconducting magnet device 1 includes a power source 2 and a
超電導コイル5と、保護抵抗6は、電源2に対しそれぞれ並列に接続されている。また永久電流スイッチ7の両端の2端子のうち、一端は超電導コイル5や保護抵抗6と同様に電源2の一端と接続されている。永久電流スイッチ7のもう一端は、超電導線材で構成された接続素子8の集約端(図1では、接続素子8A、8B、8Cがそれぞれ接続する部分)と接続されている。接続素子8は、複数の接続素子8A、8B、8Cが互いに並列に接続されており、その2端子のうち一端は前述の通り永久電流スイッチ7の一端と接続されている。また接続素子8のもう一端は、電源2の2端子のうち、永久電流スイッチ7が接続された側とは異なる端子に接続する。これにより、超電導コイル5と、永久電流スイッチ7と、接続素子8とで閉回路が形成される。各素子は超電導線材で構成されるため、超電導転移させることで永久電流運転が可能な超電導閉回路となる。
The superconducting coil 5 and the
接続素子8には、それぞれに断線手段9(図1では、断線手段9A、9B、9Cの3つを示す)が備えられている。断線手段9は、制御装置10に接続されおり、その制御によって、接続素子8の一部であるいずれかの接続素子に対して、例えば熱、磁場、機械的衝撃を印加する事で常伝導転移させる機能を有する。一例として、接続素子8Aを、ヒーター20によって入熱する事で常伝導転移させる機構を採用した場合における断線手段9の近傍を図2に示す。ヒーター20は接続素子8Aに密に巻き付けることで、通電時のジュール熱を効率よく接続素子8Aに入熱させる事ができる。
Each of the connection elements 8 is provided with disconnection means 9 (in FIG. 1, three disconnection means 9A, 9B, and 9C are shown). The disconnection means 9 is connected to the
なお、接続素子は、断線動作上の都合が良いように、ジュール熱が発生した際に温度が上がりやすいような線材を使用する事が望ましい。具体的には、シース材(線材の構成材料のうち、超電導材料のフィラメントの周囲に敷き詰める常伝導材料の事)として熱伝導率が低く、抵抗率が高いものを使用する。例えばシース材としては、一般的な超電導線材に使用される銅や銀と比較し、熱伝導率が低く、抵抗率が高いキュプロニッケル(CuNi)や、モネル、金−銀合金を使用する事が望ましい。また特に、接続素子のうち断線手段9が備えられている部分は、発熱した際に温度上昇し易いよう、周囲への熱流出が小さくなるようにする。具体的には、例えば、接続素子を樹脂材料で取り囲み、銅やアルミなどの熱伝導率のよい部材や、熱容量の大きい部材が、直接に接続素子と接触しないようにする。 For the connection element, it is desirable to use a wire that can easily rise in temperature when Joule heat is generated, for convenience in disconnection operation. Specifically, a sheath material (a normal material which is spread around the filament of the superconducting material among the constituent materials of the wire) has a low thermal conductivity and a high resistivity. For example, as the sheath material, cupronickel (CuNi), monel, or gold-silver alloy having low thermal conductivity and high resistivity compared to copper and silver used for general superconducting wires may be used. desirable. In particular, the portion of the connecting element in which the disconnection means 9 is provided is designed to reduce the outflow of heat to the surroundings so that the temperature easily rises when heat is generated. Specifically, for example, the connection element is surrounded by a resin material so that a member having a high thermal conductivity such as copper or aluminum or a member having a large heat capacity does not directly contact the connection element.
またそれぞれの接続素子8A、8B、8Cには、それぞれに伝導冷却部11(図1では、伝導冷却部11A、11B、11Cの3つを示す)が備えられている。伝導冷却部11は、伝導冷却経路12(図1では、伝導冷却経路12A、12B、12Cの3つを示す)の一部を構成し、伝導冷却経路12を介して冷凍機4と接続する事で、接続素子8A、8B、8Cを冷却し、超電導状態とすることができる。なお、以降では、同様の部材が複数あり、かつ同様の構成・動作を発揮する場合にはA、B、C等の表記を省略し、単に数字の符号のみを付す。また接続素子8については、個別の接続素子に対応する構造を説明するにあたっては単に接続素子8と表記する。
Each of the
複数の伝導冷却経路12の途中には、それぞれに伝導冷却路接続部14(図1では、伝導冷却路接続部14A、14B、14Cの3つを示す)が備えられている。伝導冷却路接続部14が閉の場合、接続素子8は伝導冷却経路12を介して、冷凍機4と熱的に接続され、冷却される事で超電導状態となる。伝導冷却路接続部14が開の場合、接続素子8は冷却されず、超電導磁石装置1の運転中も常伝導状態となる。
In the middle of the plurality of conduction cooling paths 12, a conduction cooling path connection part 14 (three conduction cooling
超電導磁石装置1には、冷却経路切替機構13が備えられ、複数の伝導冷却路接続部14それぞれの開・閉を個別に切り替える事ができる。この切替機能は、機械的、或いは電磁的などの方法により、冷凍容器3の外から制御するよう構成する。
The superconducting magnet device 1 is provided with a cooling
一例として、機械的方法によって伝導冷却路接続部14の切り替えを実行する場合の、冷却経路切替機構13の具体的な構成の概略断面図を図3に示す。図3には、例として、閉状態にある伝導冷却路接続部14Aと、開状態にある伝導冷却路接続部14Bの2つを図示している。接続素子8は伝導冷却部11に沿わせて引き回されており、接触面積を大きくしたり、または半田や溶接などによって両者間の熱抵抗が小さくなるようにする。伝導冷却部11は、支持柱30を介して真空容器外壁34と固定されている。支持柱30は、熱伝導率が低く、かつ高強度のもの(例えば、FRP材)で構成する。支持柱30は十分熱抵抗を有するようにその長さと断面積を決定し、真空容器外壁34から侵入する熱を冷凍機4の作用で除熱出来るようにする。冷却端子35は、端部が伝導冷却経路12を介して冷凍機4と熱的に接続されおり、またバネ部材31を介して真空容器外壁34に支持されている。バネ部材31の伸縮作用によって、冷却端子35は、伝導冷却部11と真空容器外壁34との間で動く事ができる。冷却端子35には、荷重伝達部材32が備えられており、荷重伝達部材32は、真空封止部材36と接合されている。荷重伝達部材32は、真空容器外壁34に開けられた貫通穴37を通って大気側に突出しており、また貫通穴37はベローズ33と真空封止部材36によって覆われることで塞がれ、容器内部の真空度を保持している。真空封止部材36はベローズ33を介して真空容器外壁34と接続されており、ベローズ33の伸縮機能により、大気側と真空側の間を動かす事ができる。
As an example, FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a specific configuration of the cooling
これにより、真空封止部材36に対して大気側から印加した荷重を、荷重伝達部材32を介して冷却端子35に伝える事ができる。
Thereby, the load applied to the
すなわち、本実施例の伝導冷却経路12は、端部が冷凍機4に接続された冷却端子35と、機械的荷重を受ける荷重受け部である荷重伝達部材32と、接続素子8と接触するように設けられた伝導冷却部11とから構成された伝導冷却路接続部14を有しており、荷重受け部が受けた力によって冷却端子35と伝導冷却部11とが熱的に接続することによって、個別に接続素子を冷却することができる。
That is, the conduction cooling path 12 of this embodiment is in contact with the connection terminal 8 and the cooling
またバネ部材31の伸縮作用を利用して、大気側から荷重がかかっていない場合、冷却端子35は伝導冷却部11と離間するよう構成する。この場合、伝導冷却路接続部14は開となる。大気側から真空封止部材36に荷重を印加する事で、冷却端子35と伝導冷却部11とを接触させ、伝導冷却路接続部14を閉にする事が出来る。以上に説明した事により、伝導冷却路接続部14は、冷凍容器3の外部から容易に開閉する事が可能であるとともに、いずれの伝導冷却経路12を有効に動作させるかも制御可能である。
Further, by utilizing the expansion and contraction action of the
次に、超電導閉回路に電流を流し、永久電流運転を実施するまでの手順を説明する。冷却経路切替機構13を利用し、複数の伝導冷却路接続部14のうち、ただ一つを閉とし、他は開とする。以下では、一例として伝導冷却路接続部14Aを閉とした場合として説明するが、他の伝導冷却路接続部を選択した場合も同様である。また、接続素子8は、図1で示すように、接続素子8Aの他には接続素子8B、8Cが備えられているものとする。接続素子8の本数が図1の場合とは異なっていても、同様に動作させる事ができる。
Next, a procedure until a current is passed through the superconducting closed circuit and a permanent current operation is performed will be described. Using the cooling
以上のような状況では、ただ一つの接続素子8Aのみ冷凍機4と熱的に接続され、冷却されることで超電導状態となる。その他の接続素子は、冷凍機4に冷却されないため、常伝導状態となる。
In the situation as described above, only one connecting
超電導コイル5に、電源2から電流を供給する際、その両端に発生した電圧により、永久電流スイッチ7と接続素子8とに過大な電流が流れ込まないよう、まず永久電流スイッチ7をオフ(開、常伝導状態)とする。その後、電源2から超電導コイル5に電流を供給し、所望の電流値に達した後に、永久電流スイッチ7を冷却してオン(開、超電導状態)とする。その後、電源2の供給電流をゼロにすることで、超電導コイルおよび永久電流スイッチ7からなる抵抗ゼロの超電導閉回路に電流が流れる。このとき超電導磁石装置は、外部から電流を供給する事無く長期にわたって磁場が保持される永久電流運転をする事となる。なお、冷却して超電導状態となっている接続素子8A以外の接続素子8B、8Cは、常伝導状態であり、電気抵抗を有するため、永久電流運転中には電流は流れない。
次に、永久電流運転中において、緊急減磁を実施する際の動作について説明する。緊急減磁を実施するには、制御装置10を操作し、冷凍機4によって冷却された接続素子8Aに備えられた断線手段9Aを動作させる。それにより、接続素子8Aが常伝導転移し、ジュール熱が発生する。接続素子8のうち、断線手段9の周囲は、ジュール熱の発生により温度が上がりやすい構成となっているため、速やかに溶断させる事ができる。
When supplying current from the power source 2 to the superconducting coil 5, first, the permanent current switch 7 is turned off (open, open) so that an excessive current does not flow into the permanent current switch 7 and the connecting element 8 due to the voltage generated at both ends thereof. Normal conduction state). Thereafter, a current is supplied from the power source 2 to the superconducting coil 5, and after reaching a desired current value, the permanent current switch 7 is cooled and turned on (open, superconducting state). After that, by making the supply current of the power source 2 zero, a current flows through a superconducting closed circuit having a zero resistance consisting of the superconducting coil and the permanent current switch 7. At this time, the superconducting magnet device performs a permanent current operation in which the magnetic field is maintained for a long time without supplying current from the outside. In addition, since the
Next, an operation for performing emergency demagnetization during the permanent current operation will be described. In order to carry out emergency demagnetization, the
以上により、永久電流運転中に永久電流スイッチ7と接続素子8Aに流れていた電流は、他のより低抵抗な素子(保護抵抗6、接続素子8B、8C)に流れ込む。各素子でジュール発熱する事で、超電導コイル5が保持していた磁気エネルギーが消費され、減磁が完了する。なお各素子流れ込む電流値は、低抵抗なものほど大きくなるが、それによって生じるジュール熱で焼損しないよう十分な抵抗値と熱容量を持つように各素子の形状・材質を設計しておく。
As described above, the current flowing through the permanent current switch 7 and the
次に、緊急減磁後に再度運転可能な状況にする為の、装置の復帰方法を説明する。冷却経路切替機構13を操作し、断線した接続素子8と冷凍機4とを熱的に接続していた伝導冷却路接続部14Aを開とし、他の伝導冷却路接続部(例えば、伝導冷却路接続部14B)を一つだけ閉とする。こうすることで、伝導冷却経路12Bを介し、接続素子8Bを冷却して超電導状態とする事ができる。なおこの切替操作は、冷却経路切替機構13を冷凍機外部から操作する事で容易に実現できるため、冷凍容器4内部を温度上昇させたり、また真空を破壊したり、さらに専門の知識をもった作業者を招請する必要はない。これにより、超電導コイル5と永久電流スイッチ7と接続素子8Bとで、超電導閉回路を構成する事ができ、先に説明した永久電流運転への投入方法を再度実行出来る。
なお、本手法による緊急減磁を実施するごとに、複数の接続素子8は一本ずつ溶断される。全ての接続素子8を消費する前に、例えば予定された装置のメンテナンスなどの、冷凍容器3内部を温度上昇する機会に、溶断した接続素子8を再接続すれば、何度でも緊急減磁を実施する事ができる。
Next, a description will be given of a method for returning the apparatus to make it possible to operate again after emergency demagnetization. By operating the cooling
In addition, whenever the emergency demagnetization by this method is implemented, the several connection element 8 is fuse | melted one by one. If all the connecting elements 8 are consumed and the melted connecting elements 8 are reconnected, for example, when the temperature of the inside of the
<作用・効果>
このように、第1実施形態に係る超電導磁石装置1では、永久電流スイッチ7と超電導コイル5との間に複数の接続素子8を備え、接続素子の冷却経路を、冷凍容器3の外部から切り替えられる構成とする事で、緊急減磁時に接続素子8を溶断しても、溶断した接続素子から冷却経路を切り替える事で、速やかに、かつ容易に超電導磁石装置1を再運転可能な状態に復帰する事ができる。また従来であれば断線箇所を再び接続する作業にて、永久電流運転に必要な非常に小さい抵抗値を得るために、専門の技術を有する人員を招請する必要性が生じていたが、本実施例によればその頻度を低減することが可能である。
<Action and effect>
As described above, the superconducting magnet device 1 according to the first embodiment includes the plurality of connection elements 8 between the permanent current switch 7 and the superconducting coil 5, and switches the cooling path of the connection elements from the outside of the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る超電導磁石装置1について説明する。図4は、第2実施形態に係る超電導磁石装置1の概略図である。第2実施形態に係る超電導磁石装置1は、第1実施形態に係る超電導磁石装置1の構成と比較し、永久電流スイッチ7の配置が異なっている。第2実施形態に係る超電導磁石装置1のその他の構成は、第1実施形態に係る超電導磁石装置1と同じであるので説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, the superconducting magnet device 1 according to the second embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic view of the superconducting magnet device 1 according to the second embodiment. The superconducting magnet device 1 according to the second embodiment differs from the superconducting magnet device 1 according to the first embodiment in the arrangement of the permanent current switch 7. Since the other configuration of the superconducting magnet device 1 according to the second embodiment is the same as that of the superconducting magnet device 1 according to the first embodiment, description thereof will be omitted.
第2実施形態に係る超電導磁石装置1では、複数の接続素子8(図4では接続素子8A、8B、8C)は永久電流スイッチ7(図4では永久電流スイッチ7A、7B、7C)を兼用しており、これとは別に永久電流スイッチ7を備えていない構成となっている。
In the superconducting magnet device 1 according to the second embodiment, the plurality of connection elements 8 (
緊急減磁の動作の実施方法に関する説明でも記したとおり、緊急減磁時には、冷却していない接続素子8にも電流が流れる。その際のジュール発熱量は、電気抵抗が小さいほど大きくなる。そのため、超電導コイルの磁気エネルギーや消磁時間をもとに、接続素子8の抵抗値を十分大きくする必要がある。一方、永久電流スイッチ7の役割は、オフ(開、常伝導状態)時の電気抵抗により、励磁時に超電導コイル両端の誘導電圧が発生しても、永久電流スイッチ7に流れ込む電流を抑制することにある。この機能は、複数の接続素子8それぞれに、超電導状態から常伝導状態に転移させ、励磁時に流れ込む電流を抑制するのに十分な抵抗がでるようにする事で実現できる。 As described in the description of the method of performing the operation of emergency demagnetization, current flows through the connection element 8 that is not cooled during emergency demagnetization. At that time, the amount of generated Joule heat increases as the electrical resistance decreases. Therefore, it is necessary to sufficiently increase the resistance value of the connection element 8 based on the magnetic energy and demagnetization time of the superconducting coil. On the other hand, the role of the permanent current switch 7 is to suppress the current flowing into the permanent current switch 7 even if an induced voltage is generated at both ends of the superconducting coil at the time of excitation due to the electrical resistance in the off state (open, normal conduction state). is there. This function can be realized by causing each of the plurality of connection elements 8 to transition from the superconducting state to the normal conducting state so that a resistance sufficient to suppress the current flowing during excitation is generated.
以上の構成により、複数の接続素子8は永久電流スイッチ7を兼用し、これとは別に永久電流スイッチ7を追加する必要がなくなる。 With the above configuration, the plurality of connection elements 8 also serve as the permanent current switch 7, and it is not necessary to add the permanent current switch 7 separately.
<作用・効果>
このように、第2実施形態に係る超電導磁石装置1では、第1実施形態に係る超電導磁石装置1と同様の効果が得られるだけでなく、接続素子8が永久電流スイッチ7の役割を兼用する事で、これとは別に永久電流スイッチ7を設ける必要が無くなり、超電導磁石装置1を簡素に構成する事が出来る。
<Action and effect>
As described above, in the superconducting magnet device 1 according to the second embodiment, not only the same effect as the superconducting magnet device 1 according to the first embodiment is obtained, but the connection element 8 also serves as the permanent current switch 7. Thus, it is not necessary to provide the permanent current switch 7 separately from this, and the superconducting magnet device 1 can be simply configured.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る超電導磁石装置1について説明する。図5は、第3実施形態に係る冷却経路切替機構13の概略断面図である。第3実施形態に係る超電導磁石装置1は、第1実施形態に係る超電導磁石装置1の構成と比較し、冷却経路切替機構13の構成が異なっている。第3実施形態に係る超電導磁石装置1のその他の構成は、第1実施形態に係る超電導磁石装置1と同じであるので説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, the superconducting magnet device 1 according to the third embodiment will be described. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the cooling
第3実施形態に係る冷却経路切替機構13は、電磁力で動作する点が第1実施形態での場合と異なっている。すなわち、第1実施形態に係る伝導冷却路接続部14では、冷却端子35を移動させるために、荷重伝達部材32に荷重を印加して実現していたが、この役割を、第3実施形態では、荷重伝達部材32の代わりに、電磁石38で実現する。電磁石38は冷却端子35に備えられ、通電する事で電磁力を印加し、伝導冷却路接続部14の開閉を制御する。より詳細に説明すると、本実施例における伝導冷却経路12は、端部が冷凍機に接続された冷却端子35と、接続素子8と接触するように設けられた伝導冷却部11と、冷却端子35が固定された電磁石38と、を備えていて、電磁石38に通電がされて生じる電磁力によって冷却端子35と伝導冷却部11とが熱的に接続するように構成された伝導冷却路接続部14を有する。この伝導冷却路接続部14によって、選択的に接続素子8を冷却することが可能となる。
The cooling
なお電磁石38に電磁力を印加するには、電磁石38に磁場を印加する必要があるが、そのために磁場はもうひとつ電磁石を備える事で生成するか、あるいは永久磁石を設置するか、またあるいは超電導コイル5が生成する磁場を利用する。
In order to apply an electromagnetic force to the
以上の構成とする事で、第1実施形態に係る冷却経路切替機構13と比較し、真空容器外壁34に貫通穴37を設けたり、さらには真空封止部材36や、ベローズ33といった真空保持のための部材を備えたりする必要がなくなる。また第1実施形態に係る荷重伝達部材32は不要となり、それを介した熱侵入を無くす事が出来るため、大気から冷凍容器3内への熱侵入量を低減できる。
With the above configuration, compared to the cooling
<作用・効果>
このように、第3実施形態に係る超電導磁石装置1では、第1実施形態に係る超電導磁石装置1と同様の効果が得られるだけでなく、さらに装置外壁に貫通穴を設ける必要が無く、超電導磁石装置1を簡素に構成する事ができ、大気から冷凍容器3内への熱侵入量を低減できる。
<Action and effect>
Thus, in the superconducting magnet device 1 according to the third embodiment, not only the same effect as the superconducting magnet device 1 according to the first embodiment can be obtained, but it is not necessary to provide a through hole in the outer wall of the device, The magnet device 1 can be configured simply, and the amount of heat penetration from the atmosphere into the freezing
1 超電導磁石装置
2 電源
3 冷凍容器
4 冷凍機
5 超電導コイル
6 保護抵抗
7 永久電流スイッチ
8 接続素子
8A、8B、8C 接続素子
9A、9B、9C 断線手段
10 制御装置
11A、11B、11C 伝導冷却部
12A、12B、12C 伝導冷却経路
13 冷却経路切替機構
14A、14B、14C 伝導冷却路接続部
20 ヒーター
30 支持柱
31 バネ部材
32 荷重伝達部材(荷重受け部)
33 ベローズ
34 真空容器外壁
35 冷却端子
36 真空封止部材
37 貫通穴
38 電磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting magnet apparatus 2
33
Claims (5)
前記超電導コイルと回路を形成する永久電流スイッチと、
前記超電導コイルと前記永久電流スイッチとを電気的に接続する接続線と、
前記接続線の一部であって、互いに独立した複数の接続素子から形成された複線化部と、
前記複数の接続素子を個別に冷却する伝導冷却手段と、
前記複数の接続素子に対して個別に設けられ、前記複数の接続素子を選択的に断線する断線手段と、
を備えることを特徴とする超電導磁石装置。 A superconducting coil;
A permanent current switch forming a circuit with the superconducting coil;
A connection line for electrically connecting the superconducting coil and the permanent current switch;
A part of the connection line, a double-lined part formed from a plurality of connection elements independent of each other;
Conductive cooling means for individually cooling the plurality of connecting elements;
Disconnection means provided separately for the plurality of connection elements, and selectively disconnecting the plurality of connection elements;
A superconducting magnet device comprising:
前記永久電流スイッチは前記接続素子それぞれに対して個別に設けられた
ことを特徴とする超電導磁石装置。 The superconducting magnet device according to claim 1,
2. The superconducting magnet device according to claim 1, wherein the permanent current switch is individually provided for each of the connection elements.
複数の前記断線手段は、前記接続素子に巻きつけられた電熱ヒータであって、通電によって前記接続素子を溶断する
ことを特徴とする超電導磁石装置。 The superconducting magnet device according to claim 1 or 2, wherein
The plurality of disconnection means are electric heaters wound around the connection element, and the connection element is fused by energization.
前記伝導冷却手段は、
端部が冷凍機に接続された冷却端子と、
機械的荷重を受ける荷重受け部と、
前記接続素子と接触するように設けられた伝導冷却部と、
を備え、
前記荷重受け部が受ける力によって前記冷却端子と前記伝導冷却部とが熱的に接続する
ことを特徴とする超電導磁石装置。 The superconducting magnet device according to any one of claims 1 to 3,
The conduction cooling means includes
A cooling terminal having an end connected to the refrigerator;
A load receiving portion for receiving a mechanical load;
A conduction cooling part provided to come into contact with the connection element;
With
The superconducting magnet apparatus, wherein the cooling terminal and the conduction cooling unit are thermally connected by a force received by the load receiving unit.
前記伝導冷却手段は、
端部が冷凍機に接続された冷却端子と、
前記接続素子と接触するように設けられた伝導冷却部と、
前記冷却端子が固定された電磁石と、
を備え、
前記電磁石に通電がされて生じる電磁力によって前記冷却端子と前記伝導冷却部とが熱的に接続する
ことを特徴とする超電導磁石装置。 The superconducting magnet device according to any one of claims 1 to 3,
The conduction cooling means includes
A cooling terminal having an end connected to the refrigerator;
A conduction cooling part provided to come into contact with the connection element;
An electromagnet to which the cooling terminal is fixed;
With
The superconducting magnet apparatus, wherein the cooling terminal and the conduction cooling unit are thermally connected by electromagnetic force generated by energizing the electromagnet.
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| JP2016197706A JP2018060926A (en) | 2016-10-06 | 2016-10-06 | Superconducting magnet device |
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2016197706A JP2018060926A (en) | 2016-10-06 | 2016-10-06 | Superconducting magnet device |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
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2017
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