JPH043091B2

JPH043091B2 -

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Publication number: JPH043091B2
Application number: JP59235632A
Authority: JP
Priority date: 1984-11-08
Filing date: 1984-11-08
Publication date: 1992-01-22
Also published as: JPS61113217A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は強制冷却型超電導導体を用いた超電導
コイルを積層して構成された超電導マグネツト装
置に関する。

［従来技術とその問題点］最近に至り、外被の内側に冷媒の流通路を形成
するように設けられかつ内部に冷媒が流入できる
ようにした横断面略矩形状の中空状安定化母材に
超電導線を収納して構成され、前記流通路等を流
れる超臨界圧ヘリウム等の冷媒によつて超電導線
を強制冷却できるように構成した強制冷却型超電
導導体が種々提案されている。

ところで、この種の超電導導体をボビンに巻回
して超電導コイルを形成し、この超電導コイルを
複数積層して超電導マグネツトを構成した場合に
は、各超電導コイルの流通路と冷媒供給源との接
続、および、各超電導コイルの超電導線どうしの
結線は、従来、後述する如き理由から、第１１図
と第１２図に示す構成にされていた。

すなわち、流通路と冷媒供給源との接続は、第
１１図に示すように、各超電導コイル１から引き
出された超電導導体の両端部のうち、一方は導入
パイプ２によつて冷媒供給源の供給部に、また、
他方は排出パイプ３によつて冷媒供給源の戻り部
に、各々、連絡される一方、超電導線どうしの結
線は、上下に隣接する導入パイプ２と排出パイプ
３に、第１２図に示すように、超電導線４を巻き
付けたり、貼り合わせて半田付けして電気的に接
続されていた。ところで以下の如く接続する理由
は、超電導コイル１…の流通路どうしを直列接続
したのでは、冷媒供給源の供給部から出された冷
媒が、冷媒供給源に戻るまでの流路が長くなつて
流路抵抗が増し、圧力損失が大きくなる上に、１
つの超電導コイルで加温された冷媒がそのまま他
の超電導コイルに送られることになつて超電導線
を冷却上好ましくないためであるとともに、超電
導線を流れる電流は、各コイル間で連続していな
ければならないからである。

ところが、上記の如き構造であると、各超電導
コイル１につき、導入パイプ２と排出パイプ３と
が必要になるため、超電導コイル１の積層数が多
い場合、パイプの数が多くなつて、パイプの引き
回しや接続が困難になる問題があるとともに、パ
イプを伝わる侵入熱も大きくなり冷却が不利とな
りまた、超電導線の接続部が導入パイプ２と排出
パイプ３の外側にあるため、接続部の冷却がパイ
プ２，３の周壁を介した間接冷却になつて、冷却
が不充分になり易い問題がある。

［発明の目的］本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、超電導コイルと冷媒供給源とを
連絡するパイプの数を大幅に減少させることがで
きるとともに、超電導線どうしの接続部を冷媒に
よつて直接冷却できるようにした超電導マグネツ
ト装置の提供にある。

［問題点を解決するための手段］本発明は、積層方向両端側の各超電導コイルの
超電導導体の入口部と出口部のうち、どちらか一
方を、入口部にあつては冷媒供給源の供給部に、
出口部にあつては冷媒供給源の戻り部に連絡する
とともに、その他の各入口部と各出口部を、入口
部にあつては隣接する他の超電導コイルの入口部
に、出口部にあつては隣接する他の超電導コイル
の出口部に各々接続路によつて連絡し、入口部ど
うしを連絡した接続路を上記供給部に、出口部ど
うしを連絡した接続路を上記戻り部に、各々連絡
する一方、隣接する各超電導コイルの超電導線ど
うしを上記接続路内で接続したものである。

［作用］超電導導体の入口部どうしと出口部どうしを
各々接続路が接続しているので、配管数が減り、
この接続路を流れる冷媒が超電導コイルの超電導
線どうしの接続部を直接冷却する。

［実施例］第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示す
もので、後述する超電導導体１０をボビンに巻回
して超電導コイルＡが形成されるとともに、この
超電導コイルＡを複数（本実施例の場合３つ）積
層して超電導マグネツトが構成されている。上記
超電導導体１０は、Nb−Ti合金、Nb−Ti−Ta
合金等の合金系超電導材料あるいはNb₃Sn、
V₃Ga、Nb₃Ge等の化合物系超電導材料からなる
複数本の超電導線１０ａを燃線化して形成した超
電導線集合体１０Ａと、銅、銅合金、高純度アル
ミニウム、アルミニウム合金等の良導電性材料か
らなり、上記超電導線集合体１０Ａを収納した横
断面積略矩形状の中空な安定化母材１０Ｂと、
銅、ステンレス銅、チタン、チタン合金等からな
り、上記安定化母材１０Ｂとの間に冷媒の流通路
Ｐを形成して安定化母材１０Ｂを収納した横断面
矩形状の外被１０ｃとを主体として構成された強
制冷却型のものである。なお、上記超電導導体１
０において、安定化母材１０Ｂは横断面コ字状の
チヤンネル材１０b₁，１０b₂を嵌合して形成され
ていて、各チヤンネル材１０b₁，１０b₂の外面に
は、両チヤンネル材１０b₁，１０b₂の嵌合時に安
定化母材１０Ｂの外方に突出するように突条１０
ｄが形成され、両チヤンネル材１０b₁，１０b₂の
両側板には超電導導体１０のボビンへの巻回によ
り湾曲する両チヤンネル材１０b₁，１０b₂の変形
を容易にするためのスリツト１０ｅが複数形成さ
れるとともに、上記チヤンネル材１０b₁，１０b₂
の天井板と底板の適宜位置であつて、チヤンネル
材１０b₁，１０b₂の幅方向に対向する一対のスリ
ツト１０ｅ，１０ｅの間の部分には、突条１０ｄ
を切り欠くとともにチヤンネル材１０b₁，１０b₂
の天井板あるいは底板を貫通して透孔１０ｆが複
数形成されている。そして、上記安定化母材１０
Ｂは、突条１０ｄを外被１０Ｃの内面に当接させ
て外被１０Ｃ内に収納され、安定化母材１０Ｂと
外被１０Ｃとの間に冷媒の流通路Ｐが形成される
とともに、この流通路Ｐと安定化母材１０Ｂとは
透孔１０ｆを介して連通されている。

一方、上記各ボビンに巻回された超電導導体１
０にあつては、その両端が各々ボビンから引き出
され、その一方の端部には入口部１０Ｄが、ま
た、他方の端部には出口部１０Ｅが各々形成され
ている。なお、積層された超電導コイルＡのう
ち、第１図に示すように、一番上の超電導コイル
Ａにあつては、入口部１０Ｄが下部に、また、出
口部１０Ｅが上部に形成され、中央の超電導コイ
ルＡにあつては、入口部１０Ｄが上部に、また、
出口部１０Ｅが下部に形成され、一番下の超電導
コイルＡにあつては、入口部１０Ｄが下部に、出
口部１０Ｅが上部に形成されている。そして、上
記一番上の超電導コイルＡの出口部１０Ｅは第１
排出管１１によつて冷媒供給源の戻り部に、ま
た、入口部１０Ｄは、上記中央の超電導コイルＡ
の入口部１０Ｄに第１接続路１２を介して各々連
絡され、第１接続路１２は第１導入管１３によつ
て冷媒供給源の供給部に連絡される一方、上記中
央の超電導コイルＡの出口部１０Ｅは第２接続路
１４を介して上記一番下の超電導コイルＡの出口
部１０Ｅに、第２接続路１４は第２排出管１５に
よつて冷媒供給源の戻り部に連絡されるととも
に、上記一番下の超電導コイルＡの出口部１０Ｄ
は冷媒供給源の供給部に第２導入管１６によつて
連絡されている。

そして、上記一番上の超電導コイルＡの超電導
線集合体１０Ａの一端と上記中央の超電導コイル
Ａの超電導線集合体１０Ａの一端とが、第１接続
路１２内で接続され、上記中央の超電導コイルＡ
の超電導線集合体１０Ａの他端と上記一番下の超
電導コイルＡの超電導線集合体１０Ａの一端とが
第２接続路１４内で接続されている。

なお、上記第１接続路１２と第１導入管１３と
の接続部分、および、第２接続路１４と第２排出
管１５との接続部分は、いずれも以下に説明する
構成になつている。まず、対向された一対の超電
導導体１０，１０の端部どうしから、超電導線集
合体１０Ａのみが所定長さ露出させられ、露出さ
せられた超電導線集合体１０Ａが２層に分けられ
て第４図の点線、または、第７図に示すように互
い違いに重ねられ、半田付けされるとともに、こ
の半田付け部分は、上記一対の超電導導体１０，
１０の端部を嵌入してこれら端部を接続した横断
面矩形状のジヨイントカバーＫによつて覆われて
いる。このジヨイントカバーＫは、銅、銅合金、
ステンレス等の金属材料製であり、超電導導体１
０，１０の端部に、半田付け、銀ロウ付け、溶接
等の固定手段によつて固定されたもので、ジヨイ
ントカバーＫは第１接続路１２（あるいは第２接
続路１４）を形成するとともに、ジヨイントカバ
ーＫは第１接続路１２（あるいは第２接続路１
４）を気密に囲んでいる。そして、これらのジヨ
イントカバーＫに、前述した第１導入管１３（あ
るいは第２排出管１５）がジヨイントカバーＫの
内部に連通して接続されている。

以上の如く構成された超電導マグネツト装置に
あつては、冷媒供給源の供給部から送り出された
冷媒を第１導入管１３あるいは第２導入管１６と
を介して各超電導コイルＡの入口部１０Ｄに第１
図の矢印に示す如く送り、各超電導コイルＡ内の
流通路Ｐに各々冷媒を流し、これらの冷媒を各超
電導コイルＡの出口部１０Ｅから第１排出管１１
あるいは第２排出管１５を介して冷媒供給源の戻
り部に第１図の矢印に示す如く戻すことによつて
超電導線１０ａ…を冷却するようになつている。
ここで、第１導入管１３は２つの超電導コイルＡ
に冷媒を送り、第２排出管１５は２つの超電導コ
イルＡから出される冷媒を流すので、第１１図に
示す従来の超電導マグネツトに比較して、本実施
例の装置にあつては、都合、２本の配管を省略す
ることができる。

また、本実施例の装置にあつては、超電導導体
１０から露出された超電導線集合体１０Ａが２層
に分けられて重ね合わされているので、超電導線
１０ａどうしの接触面積が大きく、電気的接続が
充分である上に、この接続部分がジヨイントカバ
ーＫの第１接続路１２（あるいは第２接続路１
４）内にあり、直に、冷媒によつて冷却されるの
で、接続部分の冷却効率が高い。

さらに、ジヨイントカバーＫは第１接続路１２
（あるいは第２接続路１４）を気密に囲んでいる
ので、本実施例の装置を真空槽内に設置して使用
する場合に、各接続路１２，１４を真空雰囲気か
ら完全に分離できる。

ところで、上記実施例にあつては、超電導集合
体１０Ａを２層に分けて第７図に示すように重ね
合わせて接続したが、第８図に示す如く、一方の
み２層に分けて、他方に挟み込むように重ね合わ
せてもよく、さらに、３層以上に分けて重ね合わ
せて接続することも可能である。また、ジヨイン
トカバーK′を第９図に示す如く、２つのチヤン
ネルジヨイントK₁，K₂から構成し、これらのチ
ヤンネルジヨイントK₁，K₂を第１０図に示すよ
うに接合して使用することもできる。また流入路
或いは流出路となる第１導入管１３と第２排出管
は、接合面９上下方向だけでなく側面方向でも同
じ効果が得られる。

なおこのチヤンネルジヨイントK₁，K₂どうし
の接合および、超電導導体１０への接合には、半
田付け、銀ロウ付け、溶接等の固定手段を用い
る。

［製造例］ダブルパンケーキ型の超電導コイルを積層して
構成された強制冷却型超電導マグネツト装置に、
上記した最初の実施例の構造を適用し、この超電
導マグネツト装置に冷媒供給源から冷媒を送つて
超電導線を冷却するとともに、超電導線に電流を
10KA流し、外部磁場６丁、中心磁場10Tを発生
させた。この時、ジヨイントカバー内の超電導線
の接続部における異常の発生は見られず、冷媒の
供給と回収は支承なくなされ、超電導導体の冷却
は十分なされていた。

［発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、積層
された超電導コイルのうち、両端側の超電導コイ
ルの冷媒の入口部、あるいは、出口部を冷媒供給
源に連絡し、残りの入口部を入口部どうし、残り
の出口部を出口部どうし、各々接続器を介して連
絡するとともに、上記接続路を個々に冷媒供給源
に連絡する一方、上記接続路内で各超電導コイル
の超電導線どうしを接続したものであり、超電導
コイルの複数の入口部、または、出口部を各々、
いくつかまとめて１つの管によつて冷媒供給源に
連絡したものであるため、１つの入口部、あるい
は出口部について１つの管が必要であつた従来装
置に比較して配管数を大幅に減らすことができ、
さらに、通電時に部分的に生じるヒートスポツト
の熱の伝播を最小限の範囲に抑えることができ
る。また、接続路内で超電導コイルの超電導線ど
うしを接続したため、この接続部を直接冷媒で冷
却することができ、接続部の冷却効率が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示す
もので、第１図は概略構成図、第２図は超電導導
体の断面斜視図、第３図は接続路の概略構成図、
第４図は接続路周囲部分の斜視図、第５図は第４
図の側面図、第６図はジヨイントカバーの斜視
図、第７図は超電導線の重ね合わせ状態を示す略
図、第８図は第７図に示す重ね合わせ状態の他の
例を示す略図、第９図はジヨイントカバーの他の
例を示す分解斜視図、第１０図は第９図に示した
ジヨイントカバーの使用状態を示す斜視図、第１
１図は従来の超電導マグネツト装置の概略構成
図、第１２図は第１１図に示す構成図における超
電導線の接続部分の概略構成図である。Ａ……超電導コイル、１０……超電導導体、１
０Ｂ……安定化母材、１０Ｃ……外被、１０Ｄ…
…入口部、１０Ｅ……出口部、１０ａ……超電導
線、Ｐ……流通路、１２……第１接続路、１４…
…第２接続路。

Claims

【特許請求の範囲】

１外被の内側に冷媒流通路を形成するように設
けられかつ冷媒が内部に流入できる横断面略矩形
状の中空状安定化母材に超電導線を収納して超電
導導体が構成され、この超電導導体をボビンに巻
回して超電導コイルが形成され、上記ボビンから
引き出された超電導導体の一端に冷媒の入口部
が、また、他端に出口部が各々形成される一方、
上記超電導コイルが複数積層され、各超電導導体
の入口部が冷媒供給源の供給部に、また、各超電
導導体の出口部が冷媒供給源の戻り部に各々連絡
されてなる超電導マグネツト装置において、積層
方向両端側の各超電導コイルの入口部と出口部の
うち、どちらか一方が、入口部にあつては冷媒供
給源の供給部に、出口部にあつては冷媒供給源の
戻り部に、連絡されるとともに、その他の各入口
部と各出口部は、入口部にあつては隣接する他の
超電導コイルの入口部に、出口部にあつては隣接
する他の超電導コイルの出口部に、各々接続路を
介して連絡され入口部どうしを連絡した接続路は
冷媒供給源の供給部に、また、出口部どうしを連
絡した接続路は冷媒供給源の戻り部に各々連絡さ
れる一方、上記隣接する各超電導コイルの超電導
線どうしが上記接続路内で接続されてなることを
特徴とする超電導マグネツト装置。