JPH041483B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は極低温冷媒容器に収容した極低温冷媒
中に浸漬冷却された超電導マグネツトへ、常温環
境下におかれた励磁用電源から電流を供給するた
めの電流供給リードの改良に関すものである。

（従来の技術） 従来、極低温冷媒容器に収容した液体ヘリウム
等の極低温冷媒中に浸漬冷却された超電導マグネ
ツトの超電導コイルに、常温環境下におかれた励
磁用電源から電流を供給するための手段として、
電流供給リードが使用されてきている。そして、
この種の電流供給リードに関する技術について
は、電流供給リード低温端での極低温冷媒への侵
入熱に伴う蒸発極低温冷媒によつてリード表面と
の熱交換を行ない、電流供給リードをその全長に
わたり冷却して侵入熱を減少させるように構成し
たガス冷却電流供給リードがある。

しかしながら、２個以上の複数個の超電導コイ
ルを備え、これらの各超電導コイルをそれぞれ独
立して励磁することによつて磁場配位を調整する
ような、例えばジヤイロトロン用超電導マグネツ
ト等の超電導マグネツトでは、それに伴つて電流
供給リードの本数が多くなることから、各々の電
流供給リードに上述のガス冷却電流供給リードを
夫々独立に適用すると、次のような問題が生じる
ことになる。

(a) ガス冷却電流供給リードの総断面積が非常に
大きくなり、結果的に極低温冷媒容器への熱侵
入量が大きくなる。

(b) 上述の熱侵入量を少なくするためにリードの
長さを長くすると、ガス冷却電流供給リードの
構成が非常に複雑で大形となるばかりでなく、
各々のガス流路が狭くかつ長くなることから、
僅かな空気の侵入で水分によつてガス流路が閉
塞してしまう。

(c) 各々の電流供給リードに対する冷却ガス流量
のアンバランスを生じ易いため、リード断面の
選定、ガス冷却管の設計等、各々の電流供給リ
ードに最適な限界設計を行なうことが出来な
い。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、従来のガス冷却電流供給リード
においては、極低温冷媒容器への熱侵入量が大き
く、構成が複雑で大形であるばかりでなく、電流
供給リードに最適な限界設計を行なうことが出来
ないという問題があつた。

そこで本発明では、リードの長さを長くするこ
となく極低温冷媒容器への熱侵入量を少なくし、
構成の簡単化ならびに小形化を図り、しかも最適
な限界設計を行なうことが可能な信頼性の高いガ
ス冷却電流供給リードを提供することを目的とす
るものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するるために本発明では、極
低温冷媒容器に収容した極低温冷媒中に浸漬冷却
された超電導マグネツトへ、常温環境下におかれ
た励磁用電源から電流を供給するための電流供給
リードにおいて、上記極低温冷媒容器に下端部が
取付けられた外管と、上端部側に極低温冷媒蒸発
ガス放出用の穴を有し、上記外管の内側に一定の
空隙を存して配設された内管と、この内管の外周
側に当該内管の長さよりも長くなるように巻回さ
れ、常温環境下のリード端子を介して上記超電導
マグネツトの超電導コイルに電流を供給する複数
本の電流供給用導体とを備えて成り、蒸発した極
低温冷媒を、上記外管と内管との間の空隙部を通
上記極低温冷媒蒸発ガス放出用穴より内管の内側
を通して大気中へ放出する構成としたことを特徴
とする。

（作 用） 上述のガス冷却電流供給リードにおいては、超
電導マグネツトの超電導コイルに電流を供給する
ための複数本の電流供給用導体を、外管と内管と
の間の空隙により形成される単一のガス流路に共
通に配置していることから、このガス流路を通過
する蒸発した極低温冷媒により、各々の電流供給
用導体が流量アンバランスを生じることなく冷却
されることになる。また、複数本の電流供給用導
体を単一のガス冷却管内に配置していることか
ら、極低温冷媒容器への熱侵入量が低減されるこ
とになる。さらに、上述の熱侵入量の軽減により
ガス冷却管の長さを長くしなくてもよいことか
ら、構成が簡単でしかもコンパクトなものとな
る。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して
説明する。

第１図は本発明によるガス冷却電流供給リード
の構成例を示す縦断面図、また第２図は第１図に
おける平面図を示すものである。

図において、１は上端部に図示しない真空容器
に連結されるフランジ１ａを有し、例えばステン
レスから外管であり、その下端部を極低温冷媒で
ある液体ヘリウムが収容された図示しない極低温
冷媒容器に溶接等により取付けている。一方、２
は上端部にフランジ２ａを有し、例えば熱伝導の
小さいGFRPからなる内管であり、上記外管１の
内側に図示の如く一定の空隙を存して配設してい
る。また、この内管２は上端部側の図示位置に、
周方向に沿つて液体ヘリウム蒸発ガス放出用の複
数個の穴２ｂを有し、この液体ヘリウム蒸発ガス
放出用穴２ｂよりも下方の内管２外周側には、当
該内管２の長さよりも長くなるように複数本（本
例では２本）の電流供給用導体３を内管２に沿つ
てら線状に巻回している。さらに、この２本の電
流供給用導体３には常温環境下のリード端子４を
接続し、常温環境下におかれた励磁用電源からこ
のリード端子４を介して、図示しない超電導マグ
ネツトの超電導コイルに電流を供給するようにし
ている。以上のようにして、蒸発した液体ヘリウ
ムを、上記外管１と内管２との間の空隙部を通し
上記極低温冷媒蒸発ガス放出用穴２ｂより内管２
の内側を通して大気中へ放出する構成とすること
により、各々の電流供給用導体３を冷却するよう
にしている。なお、上述の電流供給用導体３の材
料としては、例えば熱伝導の小さい銅（りん脱酸
銅）を用いる。また、内管２の下端部から極低温
冷媒蒸発ガス放出用穴２ｂにかけては、その内部
に液体ヘリウムガスの管内への侵入を阻止するた
めに、例えば発泡スチロールを詰物５として詰め
込んでいる。

かかる構成のガス冷却電流供給リードにおいて
は、複数本の電流供給用導体３を、外管１および
内管２からなる単一のガス冷却管内に共通に配置
していることから、ガス冷却電流供給リードの総
断面積が著しく小さくなり、結果的に極低温冷媒
容器への熱侵入量を大幅に低減することが可能と
なる。また、複数本の電流供給用導体３を外管１
と内管２との間の空隙により形成される単一のガ
ス流路に共通に配置していることから、このガス
流路を通過する蒸発した液体ヘリウムにより、
各々の電流供給用導体３が流量アンバランスを生
じることなく均一に冷却されて冷却効率を高める
ことができる。これにより、リード断面の選定、
ガス冷却管の設計等、各々の電流供給用導体に最
適な限界設計を行なうことが可能となる。さら
に、極低温冷媒容器への熱侵入量を少なくするた
めに、電流供給用導体３の長さは長くしても、外
管１および内管２からなるガス冷却管の長さは短
かくて済むことから、ガス冷却電流供給リードの
構成が極めて簡単で小形となるばかりでなく、ガ
ス流路が広くかつ短かくなるため、従来のように
僅かな空気の侵入に伴う水分によつてガス流路が
閉塞するというような事も無くなる。さらにま
た、電流供給用導体３の本数が複数本であつても
ガス冷却管は１本でよいことから、極低温容器上
面のスペースが少なくて済み、液体ヘリウムの回
収または放出用の配管も１系統で済むため、ガス
冷却電流供給リードの設置が極めて容易となる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施すること
ができるものである。

(a) 上記実施例では、電流供給用導体３の材料と
しては熱伝導の小さい銅を用いたが、これに限
らずその他の熱伝導の小さい材料を用いて形成
するようにしてもよいものである。

(b) 上記実施例では、本発明をジヤイロトロン用
超電導マグネツトに適用した場合を述べたが、
これに限らずその他の超電導マグネツトについ
ても本発明を同様に適用することができるもの
である。

(c) 上記実施例では、電流供給用導体３を内管２
にら線状に巻回した場合を述べたが、これに限
らず内管２の長さよりも長くなるように、その
他の所定の形状に巻回するようにしてもよいも
のである。

(d) 上記実施例では、８本の電流供給用導体３を
内管２に巻回した場合を述べたが、これに限ら
ず２本以上の複数本の電流供給用導体３を内管
２に巻回するようにしてもよいものである。

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲
で、種々に変形して実施することができるもので
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、極低温冷
媒容器に収容した極低温冷媒中に浸漬冷却された
超電導マグネツトへ、常温環境下におかれた励磁
用電源から電流を供給するための電流供給リード
において、上記極低温冷媒容器に下端部が取付け
られた外管と、上端部側に極低温冷媒蒸発ガス放
出用の穴を有し、上記外管の内側に一定の空隙を
存して配設された内管と、この内管の外周側に当
該内管の長さよりも長くなるように巻回され、常
温環境下のリード端子を介して上記超電導マグネ
ツトの超電導コイルに電流を供給する複数本の電
流供給用導体とを備えて成り、蒸発した極低温冷
媒を、上記外管と内管との間の空隙部を通し上記
極低温冷媒蒸発ガス放出用穴より内管の内側を通
して大気中へ放出する構成としたので、リードの
長さを長くすることなく極低温冷媒容器への熱侵
入量を少なくし、構成の簡単化ならびに小形化を
図り、しかも最適な限界設計を行なうことが可能
な極めて信頼性の高いガス冷却電流供給リードが
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面構成
図、第２図は同実施例における平面図を示すもの
である。 １…外管、１ａ…フランジ、２…内管、２ａ…
フランジ、２ｂ…極低温冷媒蒸発ガス放出用穴、
３…電流供給用導体、４…リード端子、５…詰
物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 極低温冷媒容器に収容した極低温冷媒中に浸
   漬冷却された超電導マグネツトへ、常温環境下に
   おかれた励磁用電源から電流を供給するための電
   流供給リードにおいて、前記極低温冷媒容器に下
   端部が取付けられた外管と、上端部側に極低温冷
   媒蒸発ガス放出用の穴を有し、前記外管の内側に
   一定の空隙を存して配設された内管と、この内管
   の外周側に当該内管の長さよりも長くなるように
   巻回され、常温環境下のリード端子を介して前記
   超電導マグネツトの超電導コイルに電流を供給す
   る複数本の電流供給用導体とを備えて成り、蒸発
   した極低温冷媒を、前記外管と内管との間の空隙
   部を通し前記極低温冷媒蒸発ガス放出用穴より内
   管の内側を通して大気中へ放出する構成としたこ
   とを特徴とするガス冷却電流供給リード。 ２ 電流供給用導体の材料としては、熱伝導の小
   さい銅を用いるようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のガス冷却電流供給リー
   ド。 ３ 電流供給用導体は、内管に沿つてら線状に巻
   回するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のガス冷却電流供給リード。