JPH0656902B2 - 超電導装置 - Google Patents

超電導装置

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JPH0656902B2
JPH0656902B2 JP58112841A JP11284183A JPH0656902B2 JP H0656902 B2 JPH0656902 B2 JP H0656902B2 JP 58112841 A JP58112841 A JP 58112841A JP 11284183 A JP11284183 A JP 11284183A JP H0656902 B2 JPH0656902 B2 JP H0656902B2
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JP
Japan
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cooling pipe
cryostat
cooling
power leads
power
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JP58112841A
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明男 佐藤
勝政 荒岡
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/80—Constructional details

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、超電導磁石等を用いた超電導装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
一般にクライオスタットに収納された超電導コイルの励
減磁に使用されるパワーリードは大気側からクライオス
タット内に導入されているので、このパワーリードを伝
導してクライオスタット内に熱が侵入する。この熱侵入
を極力減らすためにパワーリードの線径を細くし、かつ
パワーリードから発生するジュール熱でパワーリードが
焼き切れないようにパワーリードをクライオスタット内
のヘリウムガスで冷却している。第1図にパワーリード
を使用したクライオスタットを示す。クライオスタット
(1)内に液体ヘリウム(2)を貯液し、この液体ヘリウム
(2)に超電導コイル(3)を浸漬し、この超電導コイル(3)
の励減磁に使用されるパワーリード(4),(5)がそれぞれ
冷却管(6),(7)内を貫通して大気側に導びかれている。
この冷却管(6),(7)内にクライオスタット(1)内の液体
ヘリウム(2)の蒸発ガスが流れてパワーリード(4),(5)
を冷却して、冷却管(6),(7)の大気側に設けられたガス
回収口(8),(9)から回収される。尚、パワーリード
(4),(5)はそれぞれ絶縁材(10),(11)で冷却管(6),(7)
に固定されている。
このようなクライオスタット(1)から大気側に導かれる
冷却管(6),(7)が複数本存在する構成であってはバラン
スがとれた状態でヘリウムガスが冷却管(6),(7)内を流
れることはむずかしく、通常、バランスがくずれ、ヘリ
ウムガスは流れ易い冷却管に多量に流れるようになり、
これによりこの流量の多い冷却管はますます冷却されて
より一層ヘリウムガスが流れ易すくなり、他の冷却管の
ヘリウムガスの流量は減り、この中に収容されたパワー
リードの冷却が不足し、パワーリードが焼損に至ること
があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の欠点を除去し、熱侵入量が少な
く、パワーリードの焼損の恐れの少ない超電導装置を提
供することにある。
[発明の概要] 本発明は、クライオスタットと、このクライオスタット
内に貯液される冷媒に浸漬される超電導コイルと、前記
クライオスタットの大気側からこのクライオスタット内
の前記冷媒の液面近傍まで貫通して設けられる冷却管
と、この冷却管内に収納され、前記超電導コイルの励減
磁を行うための複数本のパワーリードとを備えた超電導
装置において、 前記冷却管を電気絶縁材料から構成するとともに、前記
複数本のパワーリードおよび前記冷却管の長軸方向に直
交する方向のそれぞれの断面形状を、前記パワーリード
の外周面と前記冷却管の内壁面とが接触するように形成
し、前記複数本のパワーリード同士を前記冷却管の内壁
面に互いが非接触でかつ前記冷却管内に前記冷媒の蒸発
ガスが通流する連続した実質的に1本の流路を確保する
ように密着固定したことを特徴としている。
[発明の効果] 本発明に係る超電導装置を用いれば、複数本のパワーリ
ードが均等に冷却されるのでパワーリードの線径を最小
にしてもパワーリードが焼損したりすることがない。ま
た複数本のパワーリードおよび冷却管の長軸方向に直交
する方向のそれぞれの断面形状を、パワーリードの外周
面と冷却管の内壁面とが接触するように形成しているの
で、冷却管に固定する際の接触固定有効面積を大きく取
ることが可能となり、絶縁性能の向上と冷却効率の向上
とを両立して満足することができる。
さらに、冷却管を電気絶縁材料から構成し、複数本のパ
ワーリード同士を冷却管の内壁に互いに非接触となるよ
うに電気絶縁して収納しているので、簡単な構成で冷却
効率の向上を維持したままパワーリード同士を完全に絶
縁することができる。またさらに、パワーリードの線径
を最小にすることができると同時に冷却管も1本なの
で、クライオスタット内への熱侵入量も最小とすること
ができる等の優れた効果を奏する。
[発明の実施例] 以下、本発明の代表的実施例を第5図乃至第8図を参照
して説明するが、本発明の理解を容易にするために本発
明の超電導装置の前提となる参考例を第2図乃至第4図
に示す。なお、これらはいずれも第1図と同一のものは
同一の符号を付して説明を簡略化している。第2図にお
いて、超電導コイル(3)の励減磁を行い、一部が液体ヘ
リウム(2)内に浸漬されるパワーリード(4),(5)は、ク
ライオスタット(1)の大気側から液体ヘリウム(2)の液面
の近傍まで貫通して設けられた1本の冷却管(12)内を仕
切ることなくかつ蒸発ガスの流れを分断することがない
ように冷却管(12)内に収納されている。クライオスタッ
ト(1)内の液体ヘリウム(2)の蒸発ガスは冷却管(12)の液
体ヘリウム(2)の液面側に設けられたガス流入口(13)を
流入し、そして冷却管(12)内を流通するヘリウムガスは
冷却管(12)の大気側に設けた回収口(14)によって回収さ
れる。又、パワーリード(4),(5)のクライオスタット
(1)内における液体ヘリウム(2)側は第4図に示すような
例えば繊維強化プラスチック(FRP)で形成され、パワー
リード(4),(5)を貫通する孔(15a),(15b)及びガス流通
孔(15c)を具備した板状の絶縁部材(15)、又パワーリー
ド(4),(5)の大気側は第3図に示すような例えばFRPで
形成され、パワーリード(4),(5)が貫通する孔(16a),(1
6b)を具備する板状の絶縁部材(16)によって冷却管(12)
内に絶縁して固定されている。
次に動作について説明する。液体ヘリウム(2)の蒸発ガ
スは冷却管(12)のガス流入口(13)及び絶縁部材(15)のガ
ス流通孔(15c)から冷却管(12)内に流入し冷却管(12)内
における流れが分断されることなく、実質的に1本の流
路内を流通するのでパワーリード(4),(5)を均等に冷却
することができる。そしてこの蒸発ガスはパワーリード
(4),(5)を冷却しながら回収口(14)から回収される。
尚、ヘリウムの絶縁耐圧は室温でも1KV/cmあり(沿面
放電の場合)、低温ではさらに高くなるのでこの構成で
絶縁耐圧が問題になることがない。
次に、上記参考例に示した構成に比較して、さらにパワ
ーリードの冷却効率の向上と絶縁性能の向上を図った本
発明の超電導装置について第5図乃至第8図を参照して
説明する。なお、第5図乃至第8図は、参考例で示した
第2図乃至第4の改良された要部を拡大して示し、同一
のものは同一の符号を付して説明を省略する。
パワーリード(4),(5)は、第5図に示すように半円筒状
に形成され、断面において第8図に示すように円弧の中
心に放射状に延びたフイン(17)を有し、大気側の端部に
は外部機器との接続に使用される端子(18),(19)を有す
る。円筒状の冷却管はFRP等の絶縁材で形成され、内
壁にはパワーリード(4),(5)間を絶縁できるように軸方
向に突起条部(12a),(12b)を有する。そしてこの冷却管
(12)は第5図に示すようにパワーリード(4),(5)を突起
条部(12a),(12b)を挾んで内壁に沿つて接着剤等によっ
て固定してシールし、収納している。更にこの冷却管(1
2)は、大気側の端部に第7図に示すようにパワーリード
(4),(5)の端子(18),(19)間に絶縁するための突起板(2
1a),(21b)を備え、図示しないクライオスタツトにフラ
ンジ(20)によつて固定される。又、パワーリード(4),
(5)の端子(18),(19)の中心部には第6図に示すように
FRP等の絶縁材で形成された円筒状の回収口(14)が挿
入できるように貫通孔(22)が設けられ、この貫通孔(22)
に回収口(14)が接着剤等で設置されている。
次に動作について説明する。
液体ヘリウムの蒸発ガスは冷却管(12)の下端部から流入
し、フイン(17)間を流通することによりパワーリード
(4),(5)を冷却しながら冷却管(12)の軸方向に沿つて上
昇し、回収口(14)から大気側に回収される。
このように、パワーリード(4),(5)の断面形状を冷却管
(12)の内壁面と接触するように構成することで、従来の
一般の円形断面のパワーリードに比較して冷却管(12)の
内壁面に接触固定する際の接触固定有効表面積と、冷却
に供せられる冷却有効表面積をともに大きく構成でき、
絶縁性能と冷却性能の双方を同時に満足することができ
る。さらにフィン(17)を形成する場合には、冷却面積を
格段に大きくすることができるので、より効果的にパワ
ーリード(4),(5)は冷却されるととも、前述した参考例
に比較して冷却管(12)を電気絶縁材料で構成し、パワー
リード(4)(5)および冷却管(12)の長軸方向に直交する方
向のそれぞれの断面形状を、パワーリード(4)(5)を外周
面と冷却管(12)の内壁面とが接触するように形成し、パ
ワーリード(4)(5)同士を冷却管(12)の内壁面に互いが非
接触に密着固定しているので、絶縁性能の大幅な向上が
図れる。
尚、第5図に示した実施例では1本の冷却管(12)の中に
2本のパワーリード(4),(5)を収納した例を示したが、
複数の超電導コイルを独立に励磁する場合はさらに多く
のパワーリードを1本の冷却管の中に入れてもよい。
又、パワーリードの断面構造は第8図に限定されない。
冷却面積が大きくしかも乱流効果が促進され、過去に圧
力損失が大きくならないものであればよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の超電導装置を示す概略断面図、第2図
は、参考例の超電導装置を示す概略断面図、第3図およ
び第4図は、参考例に用いられる絶縁部材を示す正面
図、第5図は、本発明の超電導装置に係る要部を拡大し
て示す斜視図、第6図は、本発明の超電導装置の要部を
示す斜視断面図、第7図は、本発明の超電導装置の要部
を示す斜視図、第8図は、本発明の超電導装置に用いら
れるパワーリードおよび冷却管の形状の一例を示す断面
図である。 (1)……クライオスタツト、(2)……液体ヘリウム(冷
媒)、(3)……超電導コイル、 (4),(5)……パワーリード、(12)……冷却管。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クライオスタットと、このクライオスタッ
    ト内に貯液される冷媒に浸漬される超電導コイルと、前
    記クライオスタットの大気側からこのクライオスタット
    内の前記冷媒の液面近傍まで貫通して設けられる冷却管
    と、この冷却管内に収納され、前記超電導コイルの励減
    磁を行うための複数本のパワーリードとを備えた超電導
    装置において、 前記冷却管を電気絶縁材料から構成するとともに、前記
    複数本のパワーリードおよび前記冷却管の長軸方向に直
    交する方向のそれぞれの断面形状を、前記パワーリード
    の外周面と前記冷却管の内壁面とが接触するように形成
    し、前記複数本のパワーリード同士を前記冷却管の内壁
    面に互いが非接触でかつ前記冷却管内に前記冷媒の蒸発
    ガスが通流する連続した実質的に1本の流路を確保する
    ように密着固定したことを特徴とする超電導装置。
  2. 【請求項2】前記パワーリードに前記冷却管内部に向か
    って突出するフィンを形成したことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の超電導装置。
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JP5628620B2 (ja) * 2010-10-05 2014-11-19 公益財団法人鉄道総合技術研究所 パワーリード及び該パワーリードを備えた送電システム
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