JPH0135482B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導マグネツトに係わり、特にその
超電導安定性及び冷却性能の向上を図つた超電導
マグネツト装置に関する。

従来、超電導マグネツトとしては束導体から成
る強制冷却形のものが多く用いられており、第１
図ａ及びｂはその概要構成を示すものである。ま
ず、第１図ａは温度4.2〓部分の支持容器を含む
強制冷却形の超電導マグネツトの断面図、同図ｂ
は第１図ａにおける“Ａ”部分の束導体の詳細な
構成を示すものである。なお、図では80〓の液体
窒素冷却による幅射シールドと、真空断熱容器は
その図示を省略している。図において、１は束導
体を示すものでこの束導体１は、同図ｂに示すよ
うに金属製の筒２の内部に超電導巻線３をケーブ
ル状に収納し、ガス若しくは液体のヘリウム冷却
媒体（以下、冷媒と称する）によつて強制冷却に
て冷却されている。また、この束導体１にターン
絶縁物４を施した後にマグネツトとして巻線さ
れ、しかる後マグネツトの外表面部全体に対地絶
縁部５が施される。この後更に、マグネツトに作
用する電磁力の緩和を図るために、支持構造容器
６がマグネツトに取付けられている。

かかる構成の超電導マグネツトにおいては、従
来の中空超電導導体とは異なつて超電導細線から
成る束導体が用いられているので、ヘリウム冷媒
との接触面積を容易に大きくすることができ、効
果的な冷却を得ることが可能であり、しかも強制
冷却構造のマグネツトである為に機械的にも堅牢
である。

しかしながら、このような強制冷却形の超電導
マグネツトにおいては、文字通り強制冷却構造で
あるので、極めて低温状態にあるヘリウム冷媒を
循環させることが必要である。そして、この目的
のためにヘリウム循環用のポンプの開発が進めら
れているが、未だその処理能力が小さく尚一段の
開発を必要とているのが現状である。また、上記
のような強制冷却形の超電導マグネツトは、ヘリ
ウムの循環に要するポンプの動力は、次のような
式にて示される。但し、ポンプ効率は70パーセン
トである。

Ｐ＝ΔP・m〓（ワツト） ここで、ΔP：ヘリウム循環の圧力損失（atm） m〓：ヘリウムの質量流量（ｇ／ｓ） この場合、上式にて示される値は極く低温での
冷凍負荷に相当するもので、電力に換算するとこ
れの約500倍程度を必要として多大な電力損失と
なり、ジユール損失が零であるという超電導マグ
ネツトの利点が損なわれてしまう。

本発明は上記のような事情に鑑みて成されたも
ので、その目的は気体若しくは液体のヘリウム冷
媒循環用のポンプを必要とせず、且つ循環による
電力損失がなく冷却性能及び超電導安定性を大幅
に向上させることができる浸漬冷却形の超電導マ
グネツト装置を提供することにある。

そこで本発明は、周面部に冷却媒体流通用の貫
通孔が複数形成された金属製筒体の内部に多数の
超電導細線をケーブル状に収納してコイル状に巻
回された束導体と、前記金属製筒体に設けられた
貫通孔と一致する位置に冷却媒体流通用の貫通孔
が形成されたターン絶縁物と、前記束導体とター
ン絶縁物と冷却媒体を収容する容器とを具えた構
成として上記目的を達成しようとするものであ
る。

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。

第２図ａ及びｂは、本発明による超電導マグネ
ツト装置の構成例を断面図にて示したもので、同
図ｂは同図ａにおける“Ｂ”部分の詳細な構成を
示すものである。図において、８はその断面形状
が角形の金属から成る金属筒で、その部分には超
電導細線９が図の如くケーブル状に収納され束導
体７が形成されている。また、１０は上記金属筒
８の外周面部全体（図示では一面のみ）に施した
ガラス積層板等から成るターン絶縁物であり、こ
のターン絶縁物１０及び上記金属筒８には図示の
如く、形成位置が一致する円形状の冷媒流通用の
貫通孔１１が複数個設けられている。更に、かか
る如く構成した、中空導体と類似形状を有する束
導体７を、図示のように層絶縁物としての冷却ス
ペーサ１２を介してパンケーキ状に巻いてマグネ
ツトを形成し、これを例えば冷媒として液体ヘリ
ウム（気体ヘリウムでもよい）が収納された液体
ヘリウム容器１３内に収納して構成する。

かかる構成とすれば、前述したように中空導体
と類似形状を有する束導体７がターン絶縁物１０
を介してコイル状に巻かれているため、束導体の
絶縁が保持されるとともに束導体７の内部及び外
部は冷媒としての液体ヘリウムにより浸漬冷却さ
れる。つまり、液体ヘリウムは束導体７の内部と
外部との間を、金属筒８の全周面及びターン絶縁
物１０に設けてある貫通孔１１を通して自由に流
通することができ、その冷却効果は通常の浸漬冷
却マグネツトと同様のものが得られる。しかる
に、本実施例においては導体として、超電導細線
９を金属筒８に収納して構成した束導体７を用い
るようにしたので冷却表面積は非常に大きくな
り、冷却性能が大幅に向上し、通常の導体に比べ
て超電導安定性を格段に向上させることができ
る。また、金属筒８及びターン絶縁物１０に上述
したように貫通孔１１を設けるように構成したの
で、従来の強制冷却形の超電導マグネツトのよう
に、ヘリウム冷媒を強制循環させることなく十分
な冷却効果を得ることができ、もつてその循環用
のポンプが不要となるため、循環に要する莫大な
電力消費をなくすることが可能となり、省エネル
ギーの面からも極めて経済性に優れたものが得ら
れる。すなわち、浸漬冷却方式による確立された
技術により、束導体を使用した超電導マグネツト
を得ることが可能となり、その信頼性を大いに向
上させることができる。

さらに液体ヘリウムは各貫通孔を通つて各方向
に流れるので、束導体を収納した金属製筒体の配
置が縦横方向であつてもこれら金属製筒体に液体
ヘリウムが流通し、同様に冷却が行われる。な
お、本発明は上記一実施例に限定されるものでは
なく、その主旨を逸脱しない範囲で変形してもよ
い。例えば、各貫通孔は円形に限らずいかなる形
状であつてもよい。

以上説明したように本発明によれば、周面部に
冷却媒体流通用の貫通孔が複数形成された金属製
筒体の内部に多数の超電導細線をケーブル状に収
納してコイル状に巻回された束導体と、前記金属
製筒体に設けられた貫通孔と一致する位置に冷却
媒体流通用の貫通孔が形成されたターン絶縁物
と、前記束導体とターン絶縁物と冷却媒体を収容
する容器とを具えた構成としたので、冷却媒体循
環用のポンプを不要にするとともに循環による電
力損失を無くし、冷却特性、超電導安定性、なら
びに経済性を大幅に向上させることができる信頼
性の高い超電導マグネツト装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及びｂは従来の強制冷却形の超電導マ
グネツトの構成を示す断面図、第２図ａ及びｂは
本発明の一実施例を示す構成断面図である。 ７……束導体、８……金属筒、９……超電導細
線、１０……ターン絶縁物、１１……貫通孔、１
２……冷却スペーサ、１３……液体ヘリウム容
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 周面部に冷却媒体流通用の貫通孔が複数形成
   された金属製筒体の内部に多数の超電導細線をケ
   ーブル状に収納してコイル状に巻回された束導体
   と、前記金属製筒体に設けられた貫通孔と一致す
   る位置に冷却媒体流通用の貫通孔が形成されたタ
   ーン絶縁物と、前記束導体とターン絶縁物と冷却
   媒体を収容する容器とを具えたことを特徴とする
   超電導マグネツト装置。