JPH0936444A - 超電導コイルの冷却方法 - Google Patents
超電導コイルの冷却方法Info
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- JPH0936444A JPH0936444A JP7208567A JP20856795A JPH0936444A JP H0936444 A JPH0936444 A JP H0936444A JP 7208567 A JP7208567 A JP 7208567A JP 20856795 A JP20856795 A JP 20856795A JP H0936444 A JPH0936444 A JP H0936444A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸素の三重点および融点を利用して酸化物超
電導体を冷却する方法を提供する。 【構成】 減圧冷却と常圧冷却の２種類がある。減圧冷
却ではコイル収納室が減圧容器になっており減圧ポンプ
によりコイル収納室を減圧することで液体酸素を三重点
の温度にし、超電導体を冷却する。また、常圧冷却では
コイル収納室内に冷凍機の冷却部があり、これにより液
体酸素を融点にまで冷却することで超電導材料を冷却す
る。 【効果】 溶融法で作製した微細分散相を有する超電導
材料は７７Ｋに比べて約５倍の臨界電流密度を持つよう
になる。
電導体を冷却する方法を提供する。 【構成】 減圧冷却と常圧冷却の２種類がある。減圧冷
却ではコイル収納室が減圧容器になっており減圧ポンプ
によりコイル収納室を減圧することで液体酸素を三重点
の温度にし、超電導体を冷却する。また、常圧冷却では
コイル収納室内に冷凍機の冷却部があり、これにより液
体酸素を融点にまで冷却することで超電導材料を冷却す
る。 【効果】 溶融法で作製した微細分散相を有する超電導
材料は７７Ｋに比べて約５倍の臨界電流密度を持つよう
になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸化物超電導マグネ
ットまたはバルク材料の冷却方法に関するものである。
ットまたはバルク材料の冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導材料は臨界温度（Ｔｃ）以下にお
いて超電導特性を示すが、酸化物高温超電導体はその高
いＴｃから液体窒素温度７７Ｋでの使用が期待されてい
る。超電導体を冷却する手段は大きく分けて二通りあ
る。ひとつは冷凍機などによる冷却、もうひとつは液体
ヘリウムや液体窒素を冷媒とする方法である。コイルま
たはバルク体の冷却には熱伝達および熱伝導効率や温度
の均一性の観点から上記冷媒が望ましい。液体ヘリウム
は減圧して超流動状態にして２．１９Ｋ以下の温度で使
用されることもある。また、特開平４−８２２０７７号
公報には窒素の三重点（６３．１Ｋ）および融点（６
３．９Ｋ）での冷却について記載されている。上記のよ
うにバルク酸化物超電導材料の使用温度は２．１９Ｋ、
４．２Ｋ、７７Ｋおよび約６３Ｋが有望とされている。
いて超電導特性を示すが、酸化物高温超電導体はその高
いＴｃから液体窒素温度７７Ｋでの使用が期待されてい
る。超電導体を冷却する手段は大きく分けて二通りあ
る。ひとつは冷凍機などによる冷却、もうひとつは液体
ヘリウムや液体窒素を冷媒とする方法である。コイルま
たはバルク体の冷却には熱伝達および熱伝導効率や温度
の均一性の観点から上記冷媒が望ましい。液体ヘリウム
は減圧して超流動状態にして２．１９Ｋ以下の温度で使
用されることもある。また、特開平４−８２２０７７号
公報には窒素の三重点（６３．１Ｋ）および融点（６
３．９Ｋ）での冷却について記載されている。上記のよ
うにバルク酸化物超電導材料の使用温度は２．１９Ｋ、
４．２Ｋ、７７Ｋおよび約６３Ｋが有望とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】液体ヘリウムを用いた
冷却（２．１９Ｋ、４．２Ｋ）ではヘリウム自身が高価
なことや取り扱いが不便であることなどから、７７Ｋに
比べ臨界電流密度は向上するものの、酸化物高温超電導
体の高臨界温度という利点を活かすことができない。一
方、液体窒素温度（７７Ｋ）での使用では、現在溶融法
で作製したＱＭＧ材料（未踏科学技術協会、新超電導材
料研究会、Ｎｅｗ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｆｏｒｕｍ Ｎｅｗｓ Ｎｏ．１
０ ｐ．１５）が１Ｔの磁場中で３万Ａ／ｃｍ2 程度、
Ｂｉ系銀シース線材では、４０００Ａ／ｃｍ2 のＪｃを
記録しており、本格的な実用レベルに迫っている。しか
しながらこれら酸化物超電導体の実用化を促進させるに
は取り扱いの容易なより低温の冷媒を用い、より高い超
電導特性を引き出すために７７Ｋ以下さらには約６３Ｋ
以下での簡便かつ安定した冷却方法が望まれる。
冷却（２．１９Ｋ、４．２Ｋ）ではヘリウム自身が高価
なことや取り扱いが不便であることなどから、７７Ｋに
比べ臨界電流密度は向上するものの、酸化物高温超電導
体の高臨界温度という利点を活かすことができない。一
方、液体窒素温度（７７Ｋ）での使用では、現在溶融法
で作製したＱＭＧ材料（未踏科学技術協会、新超電導材
料研究会、Ｎｅｗ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｆｏｒｕｍ Ｎｅｗｓ Ｎｏ．１
０ ｐ．１５）が１Ｔの磁場中で３万Ａ／ｃｍ2 程度、
Ｂｉ系銀シース線材では、４０００Ａ／ｃｍ2 のＪｃを
記録しており、本格的な実用レベルに迫っている。しか
しながらこれら酸化物超電導体の実用化を促進させるに
は取り扱いの容易なより低温の冷媒を用い、より高い超
電導特性を引き出すために７７Ｋ以下さらには約６３Ｋ
以下での簡便かつ安定した冷却方法が望まれる。
【０００４】また、７７ＫにおいてＱＭＧ材料を用いた
バルクマグネットは最大１．３５Ｔの磁束密度を発生し
たことが報告されている（日刊鉄鋼新聞、平成３年２月
７日）。このＱＭＧバルクマグネットではフラックスク
リープがおこり磁束が時間と共に減少することも報告さ
れている。このようにフラックスクリープは実用上好ま
しくなくこれを防ぐ方策が求められている。
バルクマグネットは最大１．３５Ｔの磁束密度を発生し
たことが報告されている（日刊鉄鋼新聞、平成３年２月
７日）。このＱＭＧバルクマグネットではフラックスク
リープがおこり磁束が時間と共に減少することも報告さ
れている。このようにフラックスクリープは実用上好ま
しくなくこれを防ぐ方策が求められている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑
み、安価で取り扱いが比較的容易な酸素を用いた酸化物
超電導バルク体またはマグネットの冷却方法および励磁
方法を提供するものである。本発明は次の二つに大別で
きる。一つは、液体酸素を減圧し冷却することで酸素の
三重点温度（約５４．４Ｋ）で安定に冷却する手段に関
するものであり、もう一つは大気圧中で液相、固相間の
潜熱を利用して約５４．８Ｋで安定に冷却する手段に関
するものである。
み、安価で取り扱いが比較的容易な酸素を用いた酸化物
超電導バルク体またはマグネットの冷却方法および励磁
方法を提供するものである。本発明は次の二つに大別で
きる。一つは、液体酸素を減圧し冷却することで酸素の
三重点温度（約５４．４Ｋ）で安定に冷却する手段に関
するものであり、もう一つは大気圧中で液相、固相間の
潜熱を利用して約５４．８Ｋで安定に冷却する手段に関
するものである。
【０００６】三重点における冷却においては、酸化物超
電導コイルが収納された空間が減圧ポンプと連結し、前
記収納室がポンプにより減圧できる構造を有する酸化物
超電導コイル冷却装置、または酸化物超電導コイルが収
納された空間と減圧ポンプとの間に予備の減圧空間が連
結し、コイル収納室および予備減圧室とがポンプにより
減圧できる構造を有する酸化物超電導コイル冷却装置を
用いる。これにより酸化物超電導コイルの収納室に液体
酸素を入れしかる後、減圧ポンプにより減圧し、酸素の
三重点の温度（約５４．４Ｋ）に冷却し安定にコイルを
一定温度に保ち超電導コイルを冷却するかさらには、酸
化物超電導コイルの収納室に液体酸素を入れしかる後減
圧ポンプにより減圧し、酸素の三重点の温度（約５４．
４Ｋ）に冷却し安定にコイルを一定温度に保ち、つぎ
に、コイル収納室内に冷媒である三重点温度の酸素を補
充するために、一旦予備減圧室に液体酸素を入れこれを
減圧することで三重点の状態に冷却した後コイル収納室
にこの酸素を補充し、この補充を繰り返すことで長時間
に亘り安定にコイルを一定温度に保ち超電導コイルを冷
却する。
電導コイルが収納された空間が減圧ポンプと連結し、前
記収納室がポンプにより減圧できる構造を有する酸化物
超電導コイル冷却装置、または酸化物超電導コイルが収
納された空間と減圧ポンプとの間に予備の減圧空間が連
結し、コイル収納室および予備減圧室とがポンプにより
減圧できる構造を有する酸化物超電導コイル冷却装置を
用いる。これにより酸化物超電導コイルの収納室に液体
酸素を入れしかる後、減圧ポンプにより減圧し、酸素の
三重点の温度（約５４．４Ｋ）に冷却し安定にコイルを
一定温度に保ち超電導コイルを冷却するかさらには、酸
化物超電導コイルの収納室に液体酸素を入れしかる後減
圧ポンプにより減圧し、酸素の三重点の温度（約５４．
４Ｋ）に冷却し安定にコイルを一定温度に保ち、つぎ
に、コイル収納室内に冷媒である三重点温度の酸素を補
充するために、一旦予備減圧室に液体酸素を入れこれを
減圧することで三重点の状態に冷却した後コイル収納室
にこの酸素を補充し、この補充を繰り返すことで長時間
に亘り安定にコイルを一定温度に保ち超電導コイルを冷
却する。
【０００７】また、フラックスクリープの防止策として
は、液体酸素を用いた酸化物超電導コイルの冷却におい
て、コイル収納室内の気圧を調整し酸化物超電導コイル
を約５４．４Ｋ以上の温度で励磁した後、コイル収納室
内の気圧を減圧し約５４．４Ｋにして超電導コイルの磁
束のクリープを防ぐ超電導コイルの冷却方法がある。
は、液体酸素を用いた酸化物超電導コイルの冷却におい
て、コイル収納室内の気圧を調整し酸化物超電導コイル
を約５４．４Ｋ以上の温度で励磁した後、コイル収納室
内の気圧を減圧し約５４．４Ｋにして超電導コイルの磁
束のクリープを防ぐ超電導コイルの冷却方法がある。
【０００８】一方、大気中での融点における冷却におい
ては、酸化物超電導コイルが収納された空間中に冷凍機
の冷却部があり、この収納された空間内の酸素が冷却で
きる構造を有する酸化物超電導コイル冷却装置、または
酸化物超電導コイルが収納された空間と予備の冷却空間
が連結し、コイル収納室および予備冷却室とが冷凍機に
より冷却できる構造を有する酸化物超電導コイル冷却装
置を用いる。これにより酸化物超電導コイルの収納室に
液体酸素を入れしかる後冷凍機により冷却し、大気圧中
での酸素の融点の温度（約５４．８Ｋ）近傍で安定にコ
イルを一定温度に保ち超電導コイルを冷却するかさらに
は、酸化物超電導コイルの収納室に液体酸素を入れしか
る後冷凍機により冷却し、大気圧中での酸素の融点の温
度（約５４．８Ｋ）で安定にコイルを一定温度に保ち、
つぎに、コイル収納室内に冷媒である固相と液相が共存
する酸素を補充するために、一旦予備冷却室に液体酸素
を入れこれを冷凍機で冷却することで固相と液相が共存
する状態にした後コイル収納室に酸素を補充し、この補
充を繰り返すことで長時間に亘り安定にコイルを一定温
度に保ち超電導コイルを冷却する。
ては、酸化物超電導コイルが収納された空間中に冷凍機
の冷却部があり、この収納された空間内の酸素が冷却で
きる構造を有する酸化物超電導コイル冷却装置、または
酸化物超電導コイルが収納された空間と予備の冷却空間
が連結し、コイル収納室および予備冷却室とが冷凍機に
より冷却できる構造を有する酸化物超電導コイル冷却装
置を用いる。これにより酸化物超電導コイルの収納室に
液体酸素を入れしかる後冷凍機により冷却し、大気圧中
での酸素の融点の温度（約５４．８Ｋ）近傍で安定にコ
イルを一定温度に保ち超電導コイルを冷却するかさらに
は、酸化物超電導コイルの収納室に液体酸素を入れしか
る後冷凍機により冷却し、大気圧中での酸素の融点の温
度（約５４．８Ｋ）で安定にコイルを一定温度に保ち、
つぎに、コイル収納室内に冷媒である固相と液相が共存
する酸素を補充するために、一旦予備冷却室に液体酸素
を入れこれを冷凍機で冷却することで固相と液相が共存
する状態にした後コイル収納室に酸素を補充し、この補
充を繰り返すことで長時間に亘り安定にコイルを一定温
度に保ち超電導コイルを冷却する。
【０００９】またフラックスクリープの防止策として
は、液体酸素を用いた酸化物超電導コイルの冷却におい
て、コイル収納室内の温度を冷凍機により調整し酸化物
超電導コイルを約５４．８Ｋ以上の温度で励磁した後、
コイル収納室の温度を約５４．８Ｋ近傍に下げて超電導
コイルの磁束のクリープを防ぐ超電導コイルの冷却方法
である。
は、液体酸素を用いた酸化物超電導コイルの冷却におい
て、コイル収納室内の温度を冷凍機により調整し酸化物
超電導コイルを約５４．８Ｋ以上の温度で励磁した後、
コイル収納室の温度を約５４．８Ｋ近傍に下げて超電導
コイルの磁束のクリープを防ぐ超電導コイルの冷却方法
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】酸素の三重点は約５４．４Ｋであ
り、この温度は液体酸素を減圧（約１．１ｍｍＨｇに）
することにより得られる。三重点にある酸素は固化した
酸素がシャーベット状になり液相中にあることが多い。
また大気圧中の酸素の融点は約５４．８Ｋであり、固相
と液相が共存する状態は液体酸素を冷凍機等で冷却する
ことにより得られる。これら液相のほかに固相がある状
態は相変化にともなう潜熱があるため温度を一定にしや
すく、また超電導体は液相に接しており冷却効率が良い
状態にある。三重点での冷却の利点は冷凍機を必要とせ
ず減圧用のポンプにより比較的容易に冷却できる点にあ
る。また大気中における融点での利点は減圧容器を必要
とせず構造が比較的簡単な点にある。
り、この温度は液体酸素を減圧（約１．１ｍｍＨｇに）
することにより得られる。三重点にある酸素は固化した
酸素がシャーベット状になり液相中にあることが多い。
また大気圧中の酸素の融点は約５４．８Ｋであり、固相
と液相が共存する状態は液体酸素を冷凍機等で冷却する
ことにより得られる。これら液相のほかに固相がある状
態は相変化にともなう潜熱があるため温度を一定にしや
すく、また超電導体は液相に接しており冷却効率が良い
状態にある。三重点での冷却の利点は冷凍機を必要とせ
ず減圧用のポンプにより比較的容易に冷却できる点にあ
る。また大気中における融点での利点は減圧容器を必要
とせず構造が比較的簡単な点にある。
【００１１】ＱＭＧ材料は、約５４．４Ｋ（または約５
４．８Ｋ）において７７Ｋの約５倍のＪｃを有し、１Ｔ
で１５万Ａ／ｃｍ2 程度の高い値をもち、バルクマグネ
ットとしては７７Ｋに比べて発生磁界も５倍程度に向上
する。これにより応用の範囲も拡大される。
４．８Ｋ）において７７Ｋの約５倍のＪｃを有し、１Ｔ
で１５万Ａ／ｃｍ2 程度の高い値をもち、バルクマグネ
ットとしては７７Ｋに比べて発生磁界も５倍程度に向上
する。これにより応用の範囲も拡大される。
【００１２】図１に酸化物超電導体６とコイル収納室１
さらに減圧ポンプ２からなる装置を示す。コイル収納室
１は減圧に耐えられる強度を有しなければならない。ま
た、コイル収納室１の内側は断熱材３によりある程度断
熱されていなければならない。約１気圧の大気中で上部
の液体酸素供給口５より液体酸素７を入れ蓋をした後、
バルブ４をあけ減圧ポンプ２と接続し減圧し、内圧を調
整することにより９０Ｋから約５４．４Ｋまでの温度に
制御することができる。このように請求項１の発明は約
１．１ｍｍＨｇの気圧（約５４．４Ｋ）での冷却方法
で、この三重点は物質固有の値であるため極めて安定な
温度となる。
さらに減圧ポンプ２からなる装置を示す。コイル収納室
１は減圧に耐えられる強度を有しなければならない。ま
た、コイル収納室１の内側は断熱材３によりある程度断
熱されていなければならない。約１気圧の大気中で上部
の液体酸素供給口５より液体酸素７を入れ蓋をした後、
バルブ４をあけ減圧ポンプ２と接続し減圧し、内圧を調
整することにより９０Ｋから約５４．４Ｋまでの温度に
制御することができる。このように請求項１の発明は約
１．１ｍｍＨｇの気圧（約５４．４Ｋ）での冷却方法
で、この三重点は物質固有の値であるため極めて安定な
温度となる。
【００１３】図２に酸化物超電導体６、コイル収納室
１、減圧ポンプ２と予備減圧室８からなる装置を示す。
コイル収納室１および予備減圧室８は減圧に耐えられる
強度を有しなければならない。また、コイル収納室１お
よび予備減圧室８の内側は断熱材３によりある程度断熱
されていなければならない。約１気圧の大気中で上部の
液体酸素供給口５より液体酸素７を入れ蓋をした後、バ
ルブ９をあけ減圧ポンプ２と接続し減圧し、内圧を調整
することにより９０Ｋから約５４．４Ｋまでの温度に制
御することができる。
１、減圧ポンプ２と予備減圧室８からなる装置を示す。
コイル収納室１および予備減圧室８は減圧に耐えられる
強度を有しなければならない。また、コイル収納室１お
よび予備減圧室８の内側は断熱材３によりある程度断熱
されていなければならない。約１気圧の大気中で上部の
液体酸素供給口５より液体酸素７を入れ蓋をした後、バ
ルブ９をあけ減圧ポンプ２と接続し減圧し、内圧を調整
することにより９０Ｋから約５４．４Ｋまでの温度に制
御することができる。
【００１４】長時間冷却するには酸素の補充が必要とな
る。補充のさい大気圧の液体酸素をコイル収納室に供給
したのでは、内部の温度を上げてしまい、安定に一定な
温度が保たれない。そこで一旦予備減圧室８に液体酸素
供給口５より液体酸素を投入し減圧しコイル収納室１と
同じ温度になったところで仕切り壁１０をあけコイル収
納室に供給される。これにより温度を一定に保った状態
で酸素の補充が可能となり長時間の冷却が可能になる。
このように請求項２の発明は長時間（半永久的）の約５
４．４Ｋでの冷却方法を提供するものである。
る。補充のさい大気圧の液体酸素をコイル収納室に供給
したのでは、内部の温度を上げてしまい、安定に一定な
温度が保たれない。そこで一旦予備減圧室８に液体酸素
供給口５より液体酸素を投入し減圧しコイル収納室１と
同じ温度になったところで仕切り壁１０をあけコイル収
納室に供給される。これにより温度を一定に保った状態
で酸素の補充が可能となり長時間の冷却が可能になる。
このように請求項２の発明は長時間（半永久的）の約５
４．４Ｋでの冷却方法を提供するものである。
【００１５】図３に酸化物超電導体とコイル収納室と冷
凍機からなる装置を示す。コイル収納室１内に冷凍機１
２の冷却部１１があり大気圧中でコイル収納室１内の液
体酸素７を冷却し固相と液相が共存する状態（融点）に
まで冷却する。また、コイル収納室１の内側は断熱材３
によりある程度断熱されていなければならない。約１気
圧の大気中で上部の液体酸素供給口５より液体酸素を入
れ、冷凍機を作動させ９０Ｋから約５４．８Ｋまでの温
度に制御することができる。このように請求項３の発明
は融点での冷却方法で、相変化に伴なう潜熱により極め
て安定に冷却できる。
凍機からなる装置を示す。コイル収納室１内に冷凍機１
２の冷却部１１があり大気圧中でコイル収納室１内の液
体酸素７を冷却し固相と液相が共存する状態（融点）に
まで冷却する。また、コイル収納室１の内側は断熱材３
によりある程度断熱されていなければならない。約１気
圧の大気中で上部の液体酸素供給口５より液体酸素を入
れ、冷凍機を作動させ９０Ｋから約５４．８Ｋまでの温
度に制御することができる。このように請求項３の発明
は融点での冷却方法で、相変化に伴なう潜熱により極め
て安定に冷却できる。
【００１６】図４に酸化物超電導体６、コイル収納室
１、冷凍機１２と冷却予備室１３からなる装置を示す。
コイル収納室１および予備冷却室１３中には冷凍機１２
の冷却部（１１および１１ａ）があり、大気圧中でコイ
ル収納室１および予備冷却室１３内の液体酸素を冷却
し、固相と液相が共存する状態（融点）にまで冷却す
る。また、コイル収納室１および予備冷却室１３の内側
は断熱材によりある程度断熱されていなければならな
い。約１気圧の大気中で上部の液体酸素供給口５より液
体酸素を入れ、冷凍機１２により９０Ｋから約５４．８
Ｋまでの温度に制御することができる。
１、冷凍機１２と冷却予備室１３からなる装置を示す。
コイル収納室１および予備冷却室１３中には冷凍機１２
の冷却部（１１および１１ａ）があり、大気圧中でコイ
ル収納室１および予備冷却室１３内の液体酸素を冷却
し、固相と液相が共存する状態（融点）にまで冷却す
る。また、コイル収納室１および予備冷却室１３の内側
は断熱材によりある程度断熱されていなければならな
い。約１気圧の大気中で上部の液体酸素供給口５より液
体酸素を入れ、冷凍機１２により９０Ｋから約５４．８
Ｋまでの温度に制御することができる。
【００１７】長時間冷却するには酸素の補充が必要とな
る。補充のさい９０Ｋの液体酸素をコイル収納室１へ供
給したのでは内部の温度を上げてしまい、安定に一定な
温度が保たれない。そこで一旦予備冷却室１３に液体酸
素を投入し融点まで冷却しコイル収納室と同じ温度にな
ったところでバルブ１４を開けてコイル収納室１に供給
される。これにより温度を一定に保った状態で酸素の補
充が可能となり長時間の冷却が可能になる。このように
請求項４の発明は長時間（半永久的）の約５４．８Ｋで
の冷却方法を提供するものである。
る。補充のさい９０Ｋの液体酸素をコイル収納室１へ供
給したのでは内部の温度を上げてしまい、安定に一定な
温度が保たれない。そこで一旦予備冷却室１３に液体酸
素を投入し融点まで冷却しコイル収納室と同じ温度にな
ったところでバルブ１４を開けてコイル収納室１に供給
される。これにより温度を一定に保った状態で酸素の補
充が可能となり長時間の冷却が可能になる。このように
請求項４の発明は長時間（半永久的）の約５４．８Ｋで
の冷却方法を提供するものである。
【００１８】これら酸素を冷媒として用いることによ
り、従来技術である窒素を用いた冷却方法に対し次のよ
うな利点が挙げられる。 （１）窒素融点または沸点（約６３Ｋ）に比しより低い
温度（約５４Ｋ）で安定に冷却できる。 （２）酸素の沸点は約９０．２Ｋであり、冷媒の酸素を
放置（減圧も冷却もしない状態）すると、Ｙ系に代表さ
れる希土類系超電導体のＴｃは約９０Ｋであることか
ら、ほとんど超電導性を失う。このことによって使用後
のコイル（特にバルク材）の消磁に対し放置するだけで
よく、マグネットの保管が容易である。 （３）酸素は窒素と異なり磁性を有しているため、磁場
発生中はマグネットに付着し効率よく冷媒として機能す
る。
り、従来技術である窒素を用いた冷却方法に対し次のよ
うな利点が挙げられる。 （１）窒素融点または沸点（約６３Ｋ）に比しより低い
温度（約５４Ｋ）で安定に冷却できる。 （２）酸素の沸点は約９０．２Ｋであり、冷媒の酸素を
放置（減圧も冷却もしない状態）すると、Ｙ系に代表さ
れる希土類系超電導体のＴｃは約９０Ｋであることか
ら、ほとんど超電導性を失う。このことによって使用後
のコイル（特にバルク材）の消磁に対し放置するだけで
よく、マグネットの保管が容易である。 （３）酸素は窒素と異なり磁性を有しているため、磁場
発生中はマグネットに付着し効率よく冷媒として機能す
る。
【００１９】
実施例１ 単結晶状のＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 相中に数μｍのＲＥ
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、図５に示すマグネットを作製した。図
５において（ａ）は各層のコイルを分解した時の斜視
図、（ｂ）は４枚重ねて組み立てた時の斜視図であっ
て、各層７回巻であるから２８回巻の超電導コイルと見
なすことができる。図中２２は電流の方向、２０Ａは１
層目のコイル、２０Ｂは２層目のコイル、２０Ｃは３層
目のコイル、２０Ｄは４層目のコイルであって、２１
Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは電極部である。なおこれら各電極
部は図５（ａ）においては２個所のごとく示されている
が、図５（ｂ）のように組み立てられた状態ではそれぞ
れ同一符号は合体して同一個所となる。これを図１に示
すようにコイル収納室１に配置した。液体酸素を投入し
た後、減圧して５４．４Ｋまで冷却した。つぎに約５
４．４Ｋを保った状態で外部から徐々に電流を供給し４
００Ａ流して超電導コイルを励磁した。発生された磁束
の分布を調べたところ最高０．３２Ｔの磁束の捕捉を確
認した。７７Ｋでは電流端子での発熱が原因で３５０Ａ
しか流せず０．２８Ｔ程度しか磁束が得られず発生磁界
の向上が見られた。
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、図５に示すマグネットを作製した。図
５において（ａ）は各層のコイルを分解した時の斜視
図、（ｂ）は４枚重ねて組み立てた時の斜視図であっ
て、各層７回巻であるから２８回巻の超電導コイルと見
なすことができる。図中２２は電流の方向、２０Ａは１
層目のコイル、２０Ｂは２層目のコイル、２０Ｃは３層
目のコイル、２０Ｄは４層目のコイルであって、２１
Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは電極部である。なおこれら各電極
部は図５（ａ）においては２個所のごとく示されている
が、図５（ｂ）のように組み立てられた状態ではそれぞ
れ同一符号は合体して同一個所となる。これを図１に示
すようにコイル収納室１に配置した。液体酸素を投入し
た後、減圧して５４．４Ｋまで冷却した。つぎに約５
４．４Ｋを保った状態で外部から徐々に電流を供給し４
００Ａ流して超電導コイルを励磁した。発生された磁束
の分布を調べたところ最高０．３２Ｔの磁束の捕捉を確
認した。７７Ｋでは電流端子での発熱が原因で３５０Ａ
しか流せず０．２８Ｔ程度しか磁束が得られず発生磁界
の向上が見られた。
【００２０】実施例２ 単結晶状のＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 相中に数μｍのＲＥ
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、厚さ１５ｍｍ、直径４２ｍｍのバルク
マグネットを作製した（このマグネットは単巻の超電導
コイルと見なすことができる）。これを図２に示すよう
にコイル収納室１に配置した。常電導マグネットにより
２．５Ｔの磁場を印加し、液体酸素を投入した後、減圧
して約５４．４Ｋまで冷却した。つぎに約５４．４Ｋを
保った状態で外部磁界を除去しバルクマグネットに磁束
を捕捉させることにより超電導コイルを励磁した。常電
導マグネットを取り外した後、捕捉された磁束の分布を
調べたところ１００秒後最高２．１Ｔの磁束の捕捉を確
認した。１０時間後酸素を補給するために予備減圧室８
に液体酸素を投入し、減圧して約５４．４Ｋにした後、
超電導コイル収納室に供給した。供給の前後で発生磁界
は変化せず約５４．４Ｋを保った状態で液体酸素の供給
ができた。
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、厚さ１５ｍｍ、直径４２ｍｍのバルク
マグネットを作製した（このマグネットは単巻の超電導
コイルと見なすことができる）。これを図２に示すよう
にコイル収納室１に配置した。常電導マグネットにより
２．５Ｔの磁場を印加し、液体酸素を投入した後、減圧
して約５４．４Ｋまで冷却した。つぎに約５４．４Ｋを
保った状態で外部磁界を除去しバルクマグネットに磁束
を捕捉させることにより超電導コイルを励磁した。常電
導マグネットを取り外した後、捕捉された磁束の分布を
調べたところ１００秒後最高２．１Ｔの磁束の捕捉を確
認した。１０時間後酸素を補給するために予備減圧室８
に液体酸素を投入し、減圧して約５４．４Ｋにした後、
超電導コイル収納室に供給した。供給の前後で発生磁界
は変化せず約５４．４Ｋを保った状態で液体酸素の供給
ができた。
【００２１】実施例３ 単結晶状のＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 相中に数μｍのＲＥ
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、厚さ１５ｍｍ、直径４２ｍｍのバルク
マグネットを作製した（このマグネットは単巻の超電導
コイルと見なすことができる）。これを図１に示すよう
にコイル収納室１に配置した。液体酸素を投入した後、
減圧して約５４．４Ｋまで冷却した。つぎに約５４．４
Ｋを保った状態でＳｍＣｏ系のリング状永久磁石を超電
導体コイルから０．８ｍｍにまで近づけた。このとき永
久磁石には２５ｋｇの浮上力（反発力）が働いているこ
とを重りを載せることにより確認した。浮上力が働いて
いる状態は超電導コイル中に超電導電流が流れており、
超電導コイルが励磁されていると見なすことができる。
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、厚さ１５ｍｍ、直径４２ｍｍのバルク
マグネットを作製した（このマグネットは単巻の超電導
コイルと見なすことができる）。これを図１に示すよう
にコイル収納室１に配置した。液体酸素を投入した後、
減圧して約５４．４Ｋまで冷却した。つぎに約５４．４
Ｋを保った状態でＳｍＣｏ系のリング状永久磁石を超電
導体コイルから０．８ｍｍにまで近づけた。このとき永
久磁石には２５ｋｇの浮上力（反発力）が働いているこ
とを重りを載せることにより確認した。浮上力が働いて
いる状態は超電導コイル中に超電導電流が流れており、
超電導コイルが励磁されていると見なすことができる。
【００２２】実施例４ 単結晶状のＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 相中に数μｍのＲＥ
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、図５に示すマグネットを作製した（こ
れは２８回巻の超電導コイルと見なすことができる）。
これを図３に示すようにコイル収納室１に配置した。液
体酸素を投入した後、冷凍機により約５４．８Ｋまで冷
却した。つぎに約５４．８Ｋを保った状態で外部から徐
々に電流を供給し４００Ａ流して超電導コイルを励磁し
た。発生された磁束の分布を調べたところ最高０．３２
Ｔの磁束の捕捉を確認した。７７Ｋでは電流端子での発
熱が原因で３４０Ａしか流せず０．２７Ｔ程度しか磁束
が得られず発生磁界の向上が見られた。
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、図５に示すマグネットを作製した（こ
れは２８回巻の超電導コイルと見なすことができる）。
これを図３に示すようにコイル収納室１に配置した。液
体酸素を投入した後、冷凍機により約５４．８Ｋまで冷
却した。つぎに約５４．８Ｋを保った状態で外部から徐
々に電流を供給し４００Ａ流して超電導コイルを励磁し
た。発生された磁束の分布を調べたところ最高０．３２
Ｔの磁束の捕捉を確認した。７７Ｋでは電流端子での発
熱が原因で３４０Ａしか流せず０．２７Ｔ程度しか磁束
が得られず発生磁界の向上が見られた。
【００２３】実施例５ 単結晶状のＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 相中に数μｍのＲＥ
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、厚さ１５ｍｍ、直径４２ｍｍのバルク
マグネットを作製した（このマグネットは単巻の超電導
コイルと見なすことができる）。これを図４に示すよう
にコイル収納室１に配置した。常電導マグネットにより
２．５Ｔの磁場を印加し、液体酸素を投入した後、冷凍
機により減圧して５４．８Ｋまで冷却した。つぎに５
４．４Ｋを保った状態で外部磁界を除去しバルクマグネ
ットに磁束を捕捉させることにより超電導コイルを励磁
した。常電導マグネットを取り外した後、捕捉された磁
束の分布を調べたところ１００秒後最高２．１Ｔの磁束
の捕捉を確認した。１０時間後酸素を補給するために予
備冷却室１３に液体酸素を投入し、冷却して約５４．８
Ｋにした後、超電導コイル収納室に供給した。供給の前
後で発生磁界は変化せず約５４．８Ｋを保った状態で液
体酸素の供給ができた。
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、厚さ１５ｍｍ、直径４２ｍｍのバルク
マグネットを作製した（このマグネットは単巻の超電導
コイルと見なすことができる）。これを図４に示すよう
にコイル収納室１に配置した。常電導マグネットにより
２．５Ｔの磁場を印加し、液体酸素を投入した後、冷凍
機により減圧して５４．８Ｋまで冷却した。つぎに５
４．４Ｋを保った状態で外部磁界を除去しバルクマグネ
ットに磁束を捕捉させることにより超電導コイルを励磁
した。常電導マグネットを取り外した後、捕捉された磁
束の分布を調べたところ１００秒後最高２．１Ｔの磁束
の捕捉を確認した。１０時間後酸素を補給するために予
備冷却室１３に液体酸素を投入し、冷却して約５４．８
Ｋにした後、超電導コイル収納室に供給した。供給の前
後で発生磁界は変化せず約５４．８Ｋを保った状態で液
体酸素の供給ができた。
【００２４】実施例６ 単結晶状のＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X 相中に数μｍのＲＥ
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、厚さ１５ｍｍ、直径４２ｍｍのバルク
マグネットを作製した（このマグネットは単巻の超電導
コイルと見なすことができる）。これを図３に示すよう
にコイル収納室１に配置した。液体酸素を投入した後、
冷凍機により約５４．８Ｋまで冷却した。つぎに約５
４．８Ｋを保った状態でＳｍＣｏ系のリング状永久磁石
を超電導体コイルから０．８ｍｍにまで近づけた。この
とき永久磁石には２５ｋｇの浮上力（反発力）が働いて
いることを重りを載せることにより確認した。浮上力が
働いている状態は超電導コイル中に超電導電流が流れて
おり、超電導コイルが励磁されていると見なすことがで
きる。
2 ＢａＣｕＯ5 相が微細に分散した超電導材料（ＱＭＧ
材料）を用いて、厚さ１５ｍｍ、直径４２ｍｍのバルク
マグネットを作製した（このマグネットは単巻の超電導
コイルと見なすことができる）。これを図３に示すよう
にコイル収納室１に配置した。液体酸素を投入した後、
冷凍機により約５４．８Ｋまで冷却した。つぎに約５
４．８Ｋを保った状態でＳｍＣｏ系のリング状永久磁石
を超電導体コイルから０．８ｍｍにまで近づけた。この
とき永久磁石には２５ｋｇの浮上力（反発力）が働いて
いることを重りを載せることにより確認した。浮上力が
働いている状態は超電導コイル中に超電導電流が流れて
おり、超電導コイルが励磁されていると見なすことがで
きる。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したごとく本発明により、酸化
物超電導体を液体酸素を用い約５５Ｋで容易にかつ安定
に冷却しうる方法が提供され、酸化物超電導体の応用の
幅を広げることができた。このような冷却方法は各分野
での応用が可能であり大きな工業的効果が期待できる。
物超電導体を液体酸素を用い約５５Ｋで容易にかつ安定
に冷却しうる方法が提供され、酸化物超電導体の応用の
幅を広げることができた。このような冷却方法は各分野
での応用が可能であり大きな工業的効果が期待できる。
【図１】本発明を実施するための装置の例を示す図
【図２】本発明を実施するための装置の例を示す図
【図３】本発明を実施するための装置の例を示す図
【図４】本発明を実施するための装置の例を示す図
【図５】実施例で用いたバルクマグネットのうちの一つ
を示す斜視図で、（ａ）は分解して示したもの、（ｂ）
は組み立てた状態を示す。
を示す斜視図で、（ａ）は分解して示したもの、（ｂ）
は組み立てた状態を示す。
１ コイル収納室 ２ 減圧ポンプ ３ 断熱材 ４、９ バルブ ５ 液体酸素投入口 ６ 酸化物超電導体 ７ 液体酸素 ８ 予備減圧室 １０ 仕切り壁 １１、１１ａ 冷却部 １２ 冷凍機 １３ 予備冷却室 １４ バルブ ２０Ａ １層目のコイル ２０Ｂ ２層目のコイル ２０Ｃ ３層目のコイル ２０Ｄ ４層目のコイル ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 電極部 ２２ 電流の方向
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化物超電導コイルの収納室に液体酸素
を入れしかる後減圧ポンプにより減圧し、酸素の三重点
の温度（約５４．４Ｋ）に冷却し安定にコイルを一定温
度に保つことを特徴とする超電導コイルの冷却方法。 - 【請求項２】 酸化物超電導コイルの収納室に液体酸素
を入れしかる後減圧ポンプにより減圧し、酸素の三重点
の温度（約５４．４Ｋ）に冷却し安定にコイルを一定温
度に保ち、つぎに、コイル収納室内に冷媒である三重点
にある酸素を補充するために、一旦予備減圧室に液体酸
素を入れこれを減圧することで三重点の状態に冷却した
後コイル収納室にこの酸素を補充し、この補充を繰り返
すことで長時間に亘り安定にコイルを一定温度に保つこ
とを特徴とする超電導コイルの冷却方法。 - 【請求項３】 酸化物超電導コイルの収納室に液体酸素
を入れしかる後冷凍機により冷却し、大気圧中での酸素
の融点の温度（約５４．８Ｋ）近傍で安定にコイルを一
定温度に保つことを特徴とする超電導コイルの冷却方
法。 - 【請求項４】 酸化物超電導コイルの収納室に液体酸素
を入れしかる後冷凍機により冷却し、大気圧中での酸素
の融点の温度（約５４．８Ｋ）近傍で安定にコイルを一
定温度に保ち、つぎに、コイル収納室内に冷媒である固
相と液相が共存する酸素を補充するために、一旦予備冷
却室に液体酸素を入れこれを冷凍機により冷却すること
で固相と液相が共存する状態にした後コイル収納室にこ
の酸素を補充し、この補充を繰り返すことで長時間に亘
り安定にコイルを一定温度に保つことを特徴とする超電
導コイルの冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7208567A JPH0936444A (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 超電導コイルの冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7208567A JPH0936444A (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 超電導コイルの冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936444A true JPH0936444A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16558327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7208567A Withdrawn JPH0936444A (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 超電導コイルの冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0936444A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003069092A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-03-07 | Japan Magnet Technol Kk | 超電導磁石装置の運転方法とその装置並びに該装置に使用する減圧装置ユニット |
| JP2007093059A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Nippon Steel Corp | 窒素−酸素混合冷媒による冷却方法 |
| JP2008113893A (ja) * | 2006-11-06 | 2008-05-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導機器の運転方法 |
| JP2010045267A (ja) * | 2008-08-17 | 2010-02-25 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 超電導限流器の限流動作開始電流値の調整方法及び装置 |
| CN111412695A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-07-14 | 西安交通大学 | 一种基于液氧液氮混合再抽空的超级过冷液氧获取系统 |
-
1995
- 1995-07-25 JP JP7208567A patent/JPH0936444A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003069092A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-03-07 | Japan Magnet Technol Kk | 超電導磁石装置の運転方法とその装置並びに該装置に使用する減圧装置ユニット |
| JP2007093059A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Nippon Steel Corp | 窒素−酸素混合冷媒による冷却方法 |
| JP2008113893A (ja) * | 2006-11-06 | 2008-05-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導機器の運転方法 |
| JP2010045267A (ja) * | 2008-08-17 | 2010-02-25 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 超電導限流器の限流動作開始電流値の調整方法及び装置 |
| CN111412695A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-07-14 | 西安交通大学 | 一种基于液氧液氮混合再抽空的超级过冷液氧获取系统 |
| CN111412695B (zh) * | 2020-03-25 | 2021-01-15 | 西安交通大学 | 一种基于液氧液氮混合再抽空的超级过冷液氧获取系统 |
| US11262124B2 (en) | 2020-03-25 | 2022-03-01 | Xi'an Jiaotong University | System for preparing deeply subcooled liquid oxygen based on mixing of liquid oxygen and liquid nitrogen and then vacuum-pumping |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |