JPS60241280A - 超電導電磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は着脱ｔ４．流リードからの熱侵入を少なくする
と共に小形化を可能にした超電導′鴫磁石装置に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第２図に従来の超電導磁磁装置を示す。超電導線を巻回
して成る超電導コイル（１）はヘリウム容器（２）内に
貯えた約４．２にの極低温の液体ヘリウム（３）中に浸
漬されている。ヘリウム容器（２）は真空空間（４）中
に設けて８０に程度の極低温の液体窒素（５ａ）を２重
壁間に貯え冷却された２重壁容器状の輻射シールド（５
）を介して真空容器（６）内に収納される。定常状態に
おける超電導コイル（１）は永久電流スイッチ（７）で
短絡状態とすることにより永久電流が流れ、強磁界を発
生している。超電導コイル（１）の励磁および減磁は、
矢印入方向、即ち上下方向に着脱電流リード（８）を移
動できるようにしておき、この着脱電流リード（８）を
下げて連成用着脱部材（９）と結合させ、永久電流スイ
ッチ（７）を開放状態とした後、外部電源（ＩＩの操作
により行なわれる。尚、第１図において電流通路は単線
にて示したが往復の２本の線を有するものである。本装
置のように永久電流による超電導′ｉＫ磁石の、°ｆ転
の特徴は、着脱シ流リード（８）と超電導コイル（１）
とを機械的に切離すことにより、着脱゛電流リード（８
）で元生するジュール熱および伝導熱が液体ヘリウム（
３）へ侵入することを断ち、それにより液体ヘリウム（
３）の蒸発量を減少させることにある、 さて、本装置の定常状態（第１図の状態）における着脱
電流リードｊ１３）の先端は、１代部のガスヘリウム（
３ａ）中にあるため、着脱電流リード（８）からの伝導
熱がガスヘリウム（３ａ）に伝達され、さらにその熱は
ガスヘリウム（３Ｒ）の対流により面体ヘリウム（３）
に伝えられて液体ヘリウム（３）を蒸発させていた。伝
導熱量を少なくするためには、着脱小流リード（８）の
低温端温度を高温端温度へ近づけ温度差を小さくする必
要があり、そのためには、着脱電流リード（８）の移動
距離を大きくする必要がある。

一般にこのような着脱峨流リードの長さは１〜２ｍは必
要であるから、移動距離も１〜２ｍになり、ベローズ（
６ａ）は長尺寸法が必要であると共に、着脱電流リード
（８）の高温端が異常に上方へ突出し、装置の小形化の
弊害となっていた。

一方、励磁又は減磁の際に、４，２に程度の極低温に冷
却された通電用の着脱部材（９）と着脱電流リード（８
）とを結合させる場合、着脱小流リード（８）の保持熱
量分の液体ヘリウム（３）を蒸発するが、伝導熱量を少
くするため（６二前述のように低温端温度を高くすると
液体ヘリウム（３）の蒸発量が多くなる欠点があった、 〔発明の目的〕 本発明は定常時の液体ヘリウムへの熱侵入量を大幅に軽
減すると共に、励磁又シ広減磁するときに着脱−流リー
ドを通電用着脱部材に接続した場合にも散体ヘリウムの
蒸発量を低減できる超電導電磁石装置を提供することを
１的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明の超４廊−磁石装ｄは
、超電導コイルおよび液体ヘリウムを収容するヘリウム
容器と、このヘリウム容器の周囲に真空空間を形成する
真空容器と、前記ヘリウム容器に取付けられ前記超電導
コイルに一気的に接続された着脱部材と、前記真空容器
に固着されたベローズを介してこの真空容器の壁を貫通
しこの真空容器の内部に存在する先端が前記着脱部材に
対して着脱自在に当接する管状の電流リードと、この電
流リードの先端部と前記ヘリウム容器とを結んで設けら
れ前記電流リードの内部空間と前記ヘリウム容器の内部
空間とを連通させる可撓性のパイプとを備えた構成とし
、ヘリウム容器内から蒸発したヘリウムガスを電流リー
ド内にとおして電流リードを冷却し、また、″電流リー
ドの真空容器内の部分は全て真空空間に存在するように
して外部からの熱侵入の低減をはかる。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例について第１図を参照して説明する。

超電導コイル（１）をヘリウム容器（２）内に貯えた液
体ヘリウム（３）中に浸漬し、ヘリウム容器（２）は真
空空間（４）中に設けて液体窒素（５ａ）を２重壁間に
貯え冷却された２重壁状の輻射シールド（５）を介して
真空容器、（６）に収納し、超電導コイル（１）は永久
電流スイッチ（７）で短絡し得るようにするところまで
は第１図に示した従来構造と同様であるっそして本実施
例においては、ヘリウム容器（２）を密閉状となるよう
に、その外部の真空空間（４）中に通電用の着脱部材（
９）を設けるとともに、ヘリウム容器（２）の上部から
、ヘリウムガスを通すための可撓パイプａυを出す。可
撓パイプ（１υは着脱電流リード（８）の上下移動がで
きるような可撓性をもたせ、かつ伝導熱が極力少さくな
るように長さ、太さ、材質を選定するっ可撓パイプ（１
１）の上端は着脱パワーリード（８）の下部に接続され
る。着脱パワーリード（８）はヘリウムガスによるガス
冷却方式の電流リードとする。着脱パワーリード（８）
の上部は真空封止ベローズ（６ａ）を介して真空容器（
６）を貫通し、着脱部材（９）に対して着脱自在に配設
する。そして着脱電流リード（８）の上端にはヘリウム
ガスを取り出す出口バイブ（８ａ）とパルプ（８ｂ）お
よび外部電源（１１とを接続する１通電用着脱部材（９
）は永久電流スイッチ（力を介して超電導コイル（１）
に接続しである。これらの接続線は単線で図示しである
が、往復の２本の線から成ることは勿論である。

このように構成した超電導電磁石装置において超電導コ
イル（１）を励磁又は減磁する場合は、着脱電流リード
（８）を下方に移動させ通電用着脱部材（９）に結合し
、永久電流スイッチ（力を開状態とした後、外部電源θ
Ｑを操作し、適宜励磁又は減磁して適当な電流を流し、
所望の強磁界を発生させる。この場合、パルプ（８ｂ）
は開状態とし、液体ヘリウム（３）の蒸発した極低温の
ヘリウムガスを可撓パイプαＤ内を通し、着脱′峨流リ
ード（８）内を冷却しながら上昇させ、出口バイブ（８
ａ）およびパルプ（８ｂ）を通り大気へ放出する。

その後永久電流スイッチ（７）を閉じて超電導コイ／Ｉ
／（１）を短絡状態にすれば永久電流により所望の強磁
界が保持される。その後、着脱′鴫流リード（８）を上
方に移動させ、着脱部材（９）との結合を解き、パルプ
（８ｂ）を閉じて定常運転状態とする。

定常状態においては着脱電流リードＣ８）から液体ヘリ
ウム（３）への熱侵入は可撓パイプ（Ｉυを介して行な
われるが、その侵入熱量は充分小なくすることができる
。例えば外径６ｒｍ　内径５１Ｂ　長さ１ｍのパイプで
材料をステンレス鋼を用いるとすれば最大成約ｏ、ｏ　
ａ　ｗである。着脱磁流リード（８）の移動距離は着脱
部が真空中であるので数朋〜数ｍ移動させればよい。従
ってベローズ（６ａ）を長尺にする必要がなく、短かい
ストロークで充分なため、小形で安価になる。又励磁又
は減磁する直前にパルプ（８ｂ）を開とすれば、低温の
ヘリウムガスが着脱電流リードを冷却する。このことは
着脱電流リード（８）と通電用着脱部材（９）との結合
時に生ずる液体ヘリウム（３）の蒸発を大幅に低減でき
ることになる。

又着脱電流リード（８）をヘリウムガスによるガス冷却
方式電流リードとしたため、励磁又は減磁の時に′流れ
る電流により発生する゛ジュール熱を冷却するので液体
ヘリウムへの熱侵入量が軽減される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば着脱磁流リードをヘ
リウムガスによるガス冷却方式の電流リードとしたので
、励磁および減磁中の液体ヘリウムへの侵入熱量を大幅
に軽減できる。また、着脱部を真空空間に設けたので、
電気的遮断のためには着脱電流リードな数樺〜数ｃｎ１
だけ移動させればよく、ベローズを長尺にする必要がな
く、安価で小形化ができる。さらに着脱４流リードを結
合する前に一＼リウムガスを簡単に１Ｊｌｔ　Ｌ、て冷
却できるので、結合時の数体ヘリウムの蒸発を軽減でき
る、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の超ｔ１１磁石装置を示す断
面図、第２図は側来の装置ａを示す断面図である。 １・・・超電導コイル　２・・・ヘリウム容器８・・・
液体ヘリウム　４・・・真空空間６・・・真空容器　６
ａ・・・ベローズ８・・・着脱電流り〜ド　９・・・通
電用着脱部材１１・・・可撓パイプ 代理人　弁理士　則　近　憲　泊　（ほか］名）第１図 第２図 トＡ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超電導コイルおよび液体ヘリウムを収容するヘリウム容
   器と、このヘリウム容器の円囲に真空空間を形成する真
   空容器と、前記ヘリウム容器に取付けられ前記超電導コ
   イルに゛磁気的に接続された着脱部材と、前記真空容器
   に固着されたベローズを介してこの真空容器の壁を貫通
   しこの真空容器の内部に存在する先端が前記着脱部材に
   対して着脱自在に当接する′ｄ状の４流リードと、この
   ′４流リードの先端部と前記ヘリウム容器とを結んで設
   けられ前記電流リードの内部空間と前記ヘリウム容器の
   内部空間どな連通させる可撓性のパイプとを備えたこと
   を特徴とする超電導磁磁石装置、。