JP2001244109A - 高温超電導コイル装置 - Google Patents
高温超電導コイル装置Info
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- JP2001244109A JP2001244109A JP2000051951A JP2000051951A JP2001244109A JP 2001244109 A JP2001244109 A JP 2001244109A JP 2000051951 A JP2000051951 A JP 2000051951A JP 2000051951 A JP2000051951 A JP 2000051951A JP 2001244109 A JP2001244109 A JP 2001244109A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コイル導体等から発生する熱を低く抑える高温
超電導コイル装置を提供する。 【解決手段】本発明に係る高温超電導コイル装置は、積
層状に形成した超電導コイル２，２の中間部に伝熱板６
を挿着し、超電導コイル２，２の表層面に熱吸収体３を
装着し、伝熱板６および熱吸収体３を熱輸送体５ａ，５
ｂを介して冷凍機４に接続した。
超電導コイル装置を提供する。 【解決手段】本発明に係る高温超電導コイル装置は、積
層状に形成した超電導コイル２，２の中間部に伝熱板６
を挿着し、超電導コイル２，２の表層面に熱吸収体３を
装着し、伝熱板６および熱吸収体３を熱輸送体５ａ，５
ｂを介して冷凍機４に接続した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コイル導体から発
生する熱を低く抑える高温超電導コイル装置に関する。
生する熱を低く抑える高温超電導コイル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導線材を用いた最近の超電導磁石
は、高磁場のものを、比較的コンパクトな装置で容易に
製作できるので、超電導トランス、限流器、ＭＲＩ（核
磁気共鳴装置）、単結晶引き上げ装置等幅広い産業分野
に応用されており、さらに、磁気浮上列車などにも実用
化が進められている。
は、高磁場のものを、比較的コンパクトな装置で容易に
製作できるので、超電導トランス、限流器、ＭＲＩ（核
磁気共鳴装置）、単結晶引き上げ装置等幅広い産業分野
に応用されており、さらに、磁気浮上列車などにも実用
化が進められている。
【０００３】また、最近になって従来よりも超電導転移
温度の高い酸化物超電導線材が発見されている。この高
温超電導線材を用いた超電導磁石は、従来よりも冷却能
力の低い冷凍装置を組み込むことができるので、より幅
広い産業分野への適用が注目されている。もっとも、高
温超電導材を用いた超電導磁石は実用機として製作さ
れ、既に運転を開始した例も報告されている。
温度の高い酸化物超電導線材が発見されている。この高
温超電導線材を用いた超電導磁石は、従来よりも冷却能
力の低い冷凍装置を組み込むことができるので、より幅
広い産業分野への適用が注目されている。もっとも、高
温超電導材を用いた超電導磁石は実用機として製作さ
れ、既に運転を開始した例も報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】超電導磁石に適用する
超電導コイルは、超電導線材をテープ状に形成してコイ
ル導体にし、このコイル導体を積層状に積み重ねて製作
することが多い。
超電導コイルは、超電導線材をテープ状に形成してコイ
ル導体にし、このコイル導体を積層状に積み重ねて製作
することが多い。
【０００５】このように構成された超電導コイルは、励
磁するとコイル導体内部で発熱するため、その表層面に
伝熱板を貼り付け、コイル導体内部から発生した熱を伝
熱板を介して冷凍装置に案内し、コイル導体内部に発生
する熱による温度上昇を低く抑えていた。
磁するとコイル導体内部で発熱するため、その表層面に
伝熱板を貼り付け、コイル導体内部から発生した熱を伝
熱板を介して冷凍装置に案内し、コイル導体内部に発生
する熱による温度上昇を低く抑えていた。
【０００６】しかしながら、発生熱はコイル導体内部だ
けに止まらず、コイルを収容するコイルケースや伝熱回
路からも発生しており、さらに励磁・消磁の際のヒステ
リシスや変動磁場の際の渦電流に基づくものもある。
けに止まらず、コイルを収容するコイルケースや伝熱回
路からも発生しており、さらに励磁・消磁の際のヒステ
リシスや変動磁場の際の渦電流に基づくものもある。
【０００７】このため、超電導コイルは、コイル導体内
部から発生する熱に、上述のコイルケースや伝熱回路等
から発生する熱が加わり、予め定められた温度に維持さ
せる運転を行う冷凍装置の能力を超えることがあり、超
電導状態を維持できない問題点があった。
部から発生する熱に、上述のコイルケースや伝熱回路等
から発生する熱が加わり、予め定められた温度に維持さ
せる運転を行う冷凍装置の能力を超えることがあり、超
電導状態を維持できない問題点があった。
【０００８】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、コイル導体等から発生する熱を低く抑えて
超電導状態を維持させる高温超電導コイル装置を提供す
ることを目的とする。
れたもので、コイル導体等から発生する熱を低く抑えて
超電導状態を維持させる高温超電導コイル装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高温超電導
コイル装置は、上述の目的を達成するために、請求項１
に記載したように、軸方向に沿って積み重ねて層状に形
成した超電導コイルの中間部に挿着した伝熱板と、上記
超電導コイルの表層面に装着した熱吸収体と、この熱吸
収体および上記伝熱板に熱輸送体を介して接続する冷凍
機とを備えたものである。
コイル装置は、上述の目的を達成するために、請求項１
に記載したように、軸方向に沿って積み重ねて層状に形
成した超電導コイルの中間部に挿着した伝熱板と、上記
超電導コイルの表層面に装着した熱吸収体と、この熱吸
収体および上記伝熱板に熱輸送体を介して接続する冷凍
機とを備えたものである。
【００１０】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、超電導コイルは、超電導コイルケースに収容さ
せたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、超電導コイルは、超電導コイルケースに収容さ
せたものである。
【００１１】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、熱吸収体は、銅、ステンレス、鉛、アルミ、希
土類元素のうち、１種を選択し、塊状に形成したもので
ある。
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、熱吸収体は、銅、ステンレス、鉛、アルミ、希
土類元素のうち、１種を選択し、塊状に形成したもので
ある。
【００１２】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、軸方向に沿って積み重ねて層状に形成した超電
導コイルの中間部に挿着した伝熱板と、この伝熱板に熱
輸送体を介して接続する冷凍機とを備えるとともに、上
記熱輸送体を超電導コイル側熱輸送体と冷凍機側熱輸送
体とに区分けし、超電導コイル側熱輸送体を、超電導コ
イルが作る磁場の主成分の絶対値がゼロになる位置に設
置したものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、軸方向に沿って積み重ねて層状に形成した超電
導コイルの中間部に挿着した伝熱板と、この伝熱板に熱
輸送体を介して接続する冷凍機とを備えるとともに、上
記熱輸送体を超電導コイル側熱輸送体と冷凍機側熱輸送
体とに区分けし、超電導コイル側熱輸送体を、超電導コ
イルが作る磁場の主成分の絶対値がゼロになる位置に設
置したものである。
【００１３】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、超電導コイル側熱輸送体を設置する磁場の主成
分の絶対値がゼロになる位置は、磁力線の中心軸から超
電導コイルの内径までの距離をＲｉ、超電導コイルの幅
方向のコイル中心径までの距離をＲｍ、超電導コイルの
外径までの距離をＲ０、超電導コイルの磁場の主成分の
絶対値がゼロになる位置を磁力線の中心軸からＲとする
とき、
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、超電導コイル側熱輸送体を設置する磁場の主成
分の絶対値がゼロになる位置は、磁力線の中心軸から超
電導コイルの内径までの距離をＲｉ、超電導コイルの幅
方向のコイル中心径までの距離をＲｍ、超電導コイルの
外径までの距離をＲ０、超電導コイルの磁場の主成分の
絶対値がゼロになる位置を磁力線の中心軸からＲとする
とき、
【数２】 の範囲内に設定したものである。
【００１４】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、軸方向に沿って積み重ねて層状に形成した超電
導コイルの中間部に挿着した伝熱板と、この伝熱板に熱
輸送体を介して接続する冷凍機とを備えるとともに、上
記熱輸送体を超電導コイル側熱輸送体と冷凍機側熱輸送
体とに区分けし、超電導コイル側熱輸送体にテープ体を
巻回し、巻回したテープ体の幅広面を超電導コイルの作
る磁場の主成分に向う方向に平行配置したものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、軸方向に沿って積み重ねて層状に形成した超電
導コイルの中間部に挿着した伝熱板と、この伝熱板に熱
輸送体を介して接続する冷凍機とを備えるとともに、上
記熱輸送体を超電導コイル側熱輸送体と冷凍機側熱輸送
体とに区分けし、超電導コイル側熱輸送体にテープ体を
巻回し、巻回したテープ体の幅広面を超電導コイルの作
る磁場の主成分に向う方向に平行配置したものである。
【００１５】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、超電導コイル側熱輸送体は、巻回したテープ体
間に樹脂を含浸させたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、超電導コイル側熱輸送体は、巻回したテープ体
間に樹脂を含浸させたものである。
【００１６】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、冷凍機側熱輸送体は、薄板で作製し、その少な
くとも一端部を一つの束にまとめる固定部を形成したも
のである。
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、冷凍機側熱輸送体は、薄板で作製し、その少な
くとも一端部を一つの束にまとめる固定部を形成したも
のである。
【００１７】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、冷凍機側熱輸送体は、薄板で作製し、少なくと
も一端部を薄板間に電気絶縁部材を介装させて一つの束
にまとめる固定部を形成したものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、冷凍機側熱輸送体は、薄板で作製し、少なくと
も一端部を薄板間に電気絶縁部材を介装させて一つの束
にまとめる固定部を形成したものである。
【００１８】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、冷凍機側熱輸送体は、薄板で作製し、薄板の
幅広面を磁場の主成分に対して向う方向に配置したもの
である。
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、冷凍機側熱輸送体は、薄板で作製し、薄板の
幅広面を磁場の主成分に対して向う方向に配置したもの
である。
【００１９】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルを囲う伝熱
板と、超電導コイルの外側表層面に装着され、上記超電
導コイルおよび伝熱板を包囲する電磁遮蔽板とを備えた
ものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルを囲う伝熱
板と、超電導コイルの外側表層面に装着され、上記超電
導コイルおよび伝熱板を包囲する電磁遮蔽板とを備えた
ものである。
【００２０】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載し
たように、電磁遮蔽体は、超電導テープ導体を巻回して
形成したものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載し
たように、電磁遮蔽体は、超電導テープ導体を巻回して
形成したものである。
【００２１】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載し
たように、超電導テープ導体は、中間部分に常電導状態
にする接続部を形成したものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載し
たように、超電導テープ導体は、中間部分に常電導状態
にする接続部を形成したものである。
【００２２】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記各伝熱板を冷凍機に接続する熱輸送体と
を備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記各伝熱板を冷凍機に接続する熱輸送体と
を備えたものである。
【００２３】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記各伝熱板を互いに接続させて一つにまと
めた別の伝熱板と、この別の伝熱板を冷凍機に接続する
熱輸送体とを備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記各伝熱板を互いに接続させて一つにまと
めた別の伝熱板と、この別の伝熱板を冷凍機に接続する
熱輸送体とを備えたものである。
【００２４】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記超電導コイルをブロック毎に区分けし、
ブロック毎に区分けした上記超電導コイルに挿着した伝
熱板をブロック毎に一つにまとめる第１伝熱板および第
２伝熱板と、この第２伝熱板を上記超電導コイルケース
の外側に延長させるとともに、超電導コイルケースの外
側に延長させた第２伝熱板と上記超電導コイルケースに
装着した伝熱板とをそれぞれ別々の熱輸送体を介して一
つの冷凍機に接続させたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記超電導コイルをブロック毎に区分けし、
ブロック毎に区分けした上記超電導コイルに挿着した伝
熱板をブロック毎に一つにまとめる第１伝熱板および第
２伝熱板と、この第２伝熱板を上記超電導コイルケース
の外側に延長させるとともに、超電導コイルケースの外
側に延長させた第２伝熱板と上記超電導コイルケースに
装着した伝熱板とをそれぞれ別々の熱輸送体を介して一
つの冷凍機に接続させたものである。
【００２５】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記超電導コイルをブロック毎に区分けし、
ブロック毎に区分けした上記超電導コイルに挿着した伝
熱板をブロック毎に一つにまとめる第１伝熱板および第
２伝熱板と、この第２伝熱板を上記超電導コイルケース
の外側に延長させるとともに、超電導コイルケースの外
側に延長させた第２伝熱板と上記超電導コイルケースに
装着した伝熱板とをそれぞれ別々の熱輸送体を介して別
々の冷凍機に接続させたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記超電導コイルをブロック毎に区分けし、
ブロック毎に区分けした上記超電導コイルに挿着した伝
熱板をブロック毎に一つにまとめる第１伝熱板および第
２伝熱板と、この第２伝熱板を上記超電導コイルケース
の外側に延長させるとともに、超電導コイルケースの外
側に延長させた第２伝熱板と上記超電導コイルケースに
装着した伝熱板とをそれぞれ別々の熱輸送体を介して別
々の冷凍機に接続させたものである。
【００２６】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記超電導コイルをブロック毎に区分けし、
ブロック毎に区分けした上記超電導コイルに挿着した伝
熱板をブロック毎に一つにまとめる第１伝熱板および第
２伝熱板と、この第２伝熱板を上記超電導コイルケース
の外側に延長させるとともに、超電導コイルケースの外
側に延長させた第２伝熱板と上記超電導コイルケースに
装着した伝熱板とをそれぞれ別々の熱輸送体を介して一
方を冷凍機に、他方を冷媒供給部にそれぞれ接続させた
ものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載し
たように、超電導コイルケースに収容され、軸方向に沿
って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中間部に
挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装着した
伝熱板と、上記超電導コイルをブロック毎に区分けし、
ブロック毎に区分けした上記超電導コイルに挿着した伝
熱板をブロック毎に一つにまとめる第１伝熱板および第
２伝熱板と、この第２伝熱板を上記超電導コイルケース
の外側に延長させるとともに、超電導コイルケースの外
側に延長させた第２伝熱板と上記超電導コイルケースに
装着した伝熱板とをそれぞれ別々の熱輸送体を介して一
方を冷凍機に、他方を冷媒供給部にそれぞれ接続させた
ものである。
【００２７】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１９に記載し
たように、冷媒供給部は、液体窒素、液体ネオン、液体
水素、液体ヘリウムのうち、１種の冷媒を選択して第２
伝熱板に供給するものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１９に記載し
たように、冷媒供給部は、液体窒素、液体ネオン、液体
水素、液体ヘリウムのうち、１種の冷媒を選択して第２
伝熱板に供給するものである。
【００２８】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項２０に記載し
たように、熱輸送体は、超電導コイル側熱輸送体と冷凍
機側熱輸送体とに区分けするとともに、冷凍機側熱輸送
体をテープ体で巻回し、テープ体間に高熱容量材を含ま
せた樹脂で含浸させて形成したものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項２０に記載し
たように、熱輸送体は、超電導コイル側熱輸送体と冷凍
機側熱輸送体とに区分けするとともに、冷凍機側熱輸送
体をテープ体で巻回し、テープ体間に高熱容量材を含ま
せた樹脂で含浸させて形成したものである。
【００２９】また、本発明に係る高温超電導コイル装置
は、上述の目的を達成するために、請求項２１に記載し
たように、高熱容量材は、銅、ステンレス、鉛、希土類
元素を含む磁性体のうち、１種を選択したものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項２１に記載し
たように、高熱容量材は、銅、ステンレス、鉛、希土類
元素を含む磁性体のうち、１種を選択したものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高温超電導コ
イル装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引
用して説明する。
イル装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引
用して説明する。
【００３１】図１は、本発明に係る高温超電導コイル装
置の第１実施形態を示す概念図である。
置の第１実施形態を示す概念図である。
【００３２】本実施形態に係る高温超電導コイル装置
は、超電導コイルケース１に収容する超電導コイル２の
頂部側に装着した熱吸収体３と、この熱吸収体３で吸収
した熱を冷凍機４に供給する熱輸送体５ａ，５ｂとを備
えた構成になっている。
は、超電導コイルケース１に収容する超電導コイル２の
頂部側に装着した熱吸収体３と、この熱吸収体３で吸収
した熱を冷凍機４に供給する熱輸送体５ａ，５ｂとを備
えた構成になっている。
【００３３】超電導コイルケース１は、ステンレス（Ｓ
ＵＳ）で作製したもので、その内部に超電導コイル２，
２が収容されている。この超電導コイル２，２は、テー
プ状のコイル導体をパンケーキ状に巻回し、パンケーキ
状に巻回したコイル導体を軸方向に沿って積み重ねて層
状に形成するとともに、その層状の中間部分に、例えば
純アルミ製の伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を挿着する
構成になっている。なお、超電導コイルケース１は、必
要に応じて設けられる。
ＵＳ）で作製したもので、その内部に超電導コイル２，
２が収容されている。この超電導コイル２，２は、テー
プ状のコイル導体をパンケーキ状に巻回し、パンケーキ
状に巻回したコイル導体を軸方向に沿って積み重ねて層
状に形成するとともに、その層状の中間部分に、例えば
純アルミ製の伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を挿着する
構成になっている。なお、超電導コイルケース１は、必
要に応じて設けられる。
【００３４】また、熱吸収体３は、銅、ステンレス、
鉛、アルミ、例えばエルミニウム化合物等の希土類元素
で作製し、高い比熱を巧みに利用して塊状にした成形品
であり、交流損失、フラックスフロー損失等超電導コイ
ル２，２自身から発生する熱や、金属製で板状の熱輸送
体５ａ，５ｂ（具体的には熱吸収体３や伝熱板６を冷凍
機４に接続する接続体で、５ａが超電導コイル２側の接
続体、５ｂは冷凍機４側の接続体）や超電導コイルケー
ス１に生ずる渦電流から発生する熱を一時的に吸収して
貯えている。
鉛、アルミ、例えばエルミニウム化合物等の希土類元素
で作製し、高い比熱を巧みに利用して塊状にした成形品
であり、交流損失、フラックスフロー損失等超電導コイ
ル２，２自身から発生する熱や、金属製で板状の熱輸送
体５ａ，５ｂ（具体的には熱吸収体３や伝熱板６を冷凍
機４に接続する接続体で、５ａが超電導コイル２側の接
続体、５ｂは冷凍機４側の接続体）や超電導コイルケー
ス１に生ずる渦電流から発生する熱を一時的に吸収して
貯えている。
【００３５】また、冷凍機４は、熱吸収体３で吸収した
熱を熱輸送体５ａ，５ｂを介して取り除くとともに、超
電導コイル２，２から伝熱板６で吸収させた熱を熱輸送
体５ａ，５ｂを介して取り除いている。
熱を熱輸送体５ａ，５ｂを介して取り除くとともに、超
電導コイル２，２から伝熱板６で吸収させた熱を熱輸送
体５ａ，５ｂを介して取り除いている。
【００３６】このように、本実施形態は、パンケーキ状
に巻回したコイル導体を軸方向に沿って積み重ねて層状
に成形した超電導コイル２，２の表層面に熱吸収体３を
装着し、超電導コイル２，２等から発生する熱を熱輸送
体５ａ，５ｂを介して冷凍機４で取り除くほかに熱吸収
体３でも取り除く２重の熱吸収構造にしたので、超電導
コイル２，２の温度上昇を抑えて常に超電導状態に維持
させることができる。
に巻回したコイル導体を軸方向に沿って積み重ねて層状
に成形した超電導コイル２，２の表層面に熱吸収体３を
装着し、超電導コイル２，２等から発生する熱を熱輸送
体５ａ，５ｂを介して冷凍機４で取り除くほかに熱吸収
体３でも取り除く２重の熱吸収構造にしたので、超電導
コイル２，２の温度上昇を抑えて常に超電導状態に維持
させることができる。
【００３７】図２は、本発明に係る高温超電導コイル装
置の第２実施形態を示す概念図である。なお、第１実施
形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符号
を付している。
置の第２実施形態を示す概念図である。なお、第１実施
形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符号
を付している。
【００３８】本実施形態に係る高温超電導コイル装置
は、超電導コイル２の作る磁場の主成分の絶対値がゼロ
になる位置に熱輸送体５ａを設置したものである。
は、超電導コイル２の作る磁場の主成分の絶対値がゼロ
になる位置に熱輸送体５ａを設置したものである。
【００３９】今、超電導コイル２が作る磁力線の中心軸
をＢｚとし、この中心軸Ｂｚから超電導コイル２の内径
までの距離をＲｉとし、超電導コイル２の幅方向のコイ
ル中心径までの距離をＲｍとし、超電導コイル２の外径
までの距離をＲ０とするとき、超電導コイル２の作る磁
場の主成分の絶対値がゼロになる位置は、中心軸Ｂｚか
らの距離をＲとするとき、
をＢｚとし、この中心軸Ｂｚから超電導コイル２の内径
までの距離をＲｉとし、超電導コイル２の幅方向のコイ
ル中心径までの距離をＲｍとし、超電導コイル２の外径
までの距離をＲ０とするとき、超電導コイル２の作る磁
場の主成分の絶対値がゼロになる位置は、中心軸Ｂｚか
らの距離をＲとするとき、
【数３】 の範囲に設定される。
【００４０】この磁場の主成分の絶対値がゼロになる位
置、Ｒｍ＜Ｒ＜Ｒ０は、磁場が互いに打ち消し合う位置
であり、実験により確認した好ましい適用範囲である。
置、Ｒｍ＜Ｒ＜Ｒ０は、磁場が互いに打ち消し合う位置
であり、実験により確認した好ましい適用範囲である。
【００４１】このように、本実施形態は、超電導コイル
２の作る磁場の主成分の絶対値がゼロになる位置に熱輸
送体５ａを設置し、渦電流の発生を防止したので、超電
導コイル２の温度上昇を抑えて常に超電導状態に維持さ
せることができる。
２の作る磁場の主成分の絶対値がゼロになる位置に熱輸
送体５ａを設置し、渦電流の発生を防止したので、超電
導コイル２の温度上昇を抑えて常に超電導状態に維持さ
せることができる。
【００４２】図３は、本発明に係る高温超電導コイル装
置の第３実施形態を示す概念図である。なお、第１実施
形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符号
を付している。
置の第３実施形態を示す概念図である。なお、第１実施
形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符号
を付している。
【００４３】本実施形態に係る高温超電導コイル装置
は、熱輸送体５ａに、例えば銅またはアルミ等の良熱伝
導材からなるテープ体７を巻回するとともに、巻回した
テープ体７の幅広面を超電導コイル２の作る磁場の主成
分に向う方向に平行配置したものである。
は、熱輸送体５ａに、例えば銅またはアルミ等の良熱伝
導材からなるテープ体７を巻回するとともに、巻回した
テープ体７の幅広面を超電導コイル２の作る磁場の主成
分に向う方向に平行配置したものである。
【００４４】このように、本実施形態は、熱輸送体５ａ
にテープ体７を巻回するとともに、巻回したテープ体７
の幅広面を超電導コイル２の作る磁場の主成分に向う方
向に平行配置し、熱輸送体５ａからの渦電流の発生を抑
制したので、超電導コイル２の温度上昇を抑えて常に超
電導状態に維持させることができる。
にテープ体７を巻回するとともに、巻回したテープ体７
の幅広面を超電導コイル２の作る磁場の主成分に向う方
向に平行配置し、熱輸送体５ａからの渦電流の発生を抑
制したので、超電導コイル２の温度上昇を抑えて常に超
電導状態に維持させることができる。
【００４５】なお、本実施形態は、熱輸送体５ａに対
し、テープ体７の幅広面を平行配置して巻回したが、そ
の際、例えば図４に示すように、一方のテープ体７と隣
のテープ体７との間に樹脂８を含浸させてもよい。
し、テープ体７の幅広面を平行配置して巻回したが、そ
の際、例えば図４に示すように、一方のテープ体７と隣
のテープ体７との間に樹脂８を含浸させてもよい。
【００４６】図５は、本発明に係る高温超電導コイル装
置の第４実施形態を示す概念図である。なお、第１実施
形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符号
を付している。
置の第４実施形態を示す概念図である。なお、第１実施
形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符号
を付している。
【００４７】本実施形態に係る高温超電導コイル装置
は、冷凍機（図示せず）に接続する熱輸送体５ｂ、具体
的には接続体を良熱伝導材からなる薄板９，９で作製す
るとともに、熱輸送体５ｂの両端または一端を溶接また
はかしめ作業で一つの束にまとめた固定部１０を形成
し、各薄板９，９の幅広面を超電導コイル（図示せず）
の作る磁場の主成分に対して向う方向に配置したもので
ある。
は、冷凍機（図示せず）に接続する熱輸送体５ｂ、具体
的には接続体を良熱伝導材からなる薄板９，９で作製す
るとともに、熱輸送体５ｂの両端または一端を溶接また
はかしめ作業で一つの束にまとめた固定部１０を形成
し、各薄板９，９の幅広面を超電導コイル（図示せず）
の作る磁場の主成分に対して向う方向に配置したもので
ある。
【００４８】このように、本実施形態は、熱輸送体５ｂ
を、例えば銅またはアルミの良熱伝導材からなる薄板
９，９で作製し、薄板９，９の両端または一端を一つの
束にまとめた固定部１０を形成し、薄板９，９の幅広面
を磁場の主成分に対して向う方向に配置し、熱輸送体５
ｂからの渦電流の発生を抑制したので、超電導コイルの
温度上昇を抑えて常に超電導状態に維持させることがで
きる。
を、例えば銅またはアルミの良熱伝導材からなる薄板
９，９で作製し、薄板９，９の両端または一端を一つの
束にまとめた固定部１０を形成し、薄板９，９の幅広面
を磁場の主成分に対して向う方向に配置し、熱輸送体５
ｂからの渦電流の発生を抑制したので、超電導コイルの
温度上昇を抑えて常に超電導状態に維持させることがで
きる。
【００４９】なお、本実施形態は、薄板９，９で作製し
た熱輸送体５ｂの一端部を一つの束にまとめた固定部１
０に形成したが、この例に限らず、例えば図６に示すよ
うに、一方の薄板９と隣の薄板９との間に、窒化アルミ
ニウム、サファイア、ルビーなどの酸化系セラミック
ス、ダイヤモンドのうち、いずれかを選択した電気絶縁
部材１１を介装させて固定部１０を形成してもよい。
た熱輸送体５ｂの一端部を一つの束にまとめた固定部１
０に形成したが、この例に限らず、例えば図６に示すよ
うに、一方の薄板９と隣の薄板９との間に、窒化アルミ
ニウム、サファイア、ルビーなどの酸化系セラミック
ス、ダイヤモンドのうち、いずれかを選択した電気絶縁
部材１１を介装させて固定部１０を形成してもよい。
【００５０】図７は、本発明に係る高温超電導コイル装
置の第５実施形態を示す概念図である。なお、第１実施
形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符号
を付している。
置の第５実施形態を示す概念図である。なお、第１実施
形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符号
を付している。
【００５１】本実施形態に係る高温超電導コイル装置
は、超電導コイルケース１に収容し、軸方向に沿って積
み重ねた層状の超電導コイル２と、層状に形成した超電
導コイル２，２の中間部に挿着または囲う伝熱板６と
を、伝熱機能を兼ねたドーナツ形状の電磁遮蔽板１２で
包囲したものである。電磁遮蔽体１２は、銅、アルミな
どの良導電材で作製される。
は、超電導コイルケース１に収容し、軸方向に沿って積
み重ねた層状の超電導コイル２と、層状に形成した超電
導コイル２，２の中間部に挿着または囲う伝熱板６と
を、伝熱機能を兼ねたドーナツ形状の電磁遮蔽板１２で
包囲したものである。電磁遮蔽体１２は、銅、アルミな
どの良導電材で作製される。
【００５２】このように、本実施形態は、超電導コイル
ケース１に収容する層状の超電導コイル２，２および伝
熱板６を電磁遮蔽板１２で包囲し、この電磁遮蔽体１２
に熱輸送体の役割を持たせて冷凍機（図示せず）に接続
させ、超電導コイルケース１からの渦電流の発生を抑制
したので、超電導コイル２，２の温度上昇を抑えて常に
超電導状態に維持させることができる。
ケース１に収容する層状の超電導コイル２，２および伝
熱板６を電磁遮蔽板１２で包囲し、この電磁遮蔽体１２
に熱輸送体の役割を持たせて冷凍機（図示せず）に接続
させ、超電導コイルケース１からの渦電流の発生を抑制
したので、超電導コイル２，２の温度上昇を抑えて常に
超電導状態に維持させることができる。
【００５３】なお、ドーナツ状の電磁遮蔽体１２は、図
８に示すように、超電導テープ導体１３を巻回して形成
してもよい。電磁遮蔽体１２は、超電導テープ導体１３
を巻回して形成したのは電気抵抗をゼロにして熱の発生
を抑制するためである。
８に示すように、超電導テープ導体１３を巻回して形成
してもよい。電磁遮蔽体１２は、超電導テープ導体１３
を巻回して形成したのは電気抵抗をゼロにして熱の発生
を抑制するためである。
【００５４】その際、超電導テープ導体１３は、図９お
よび図１０に示すように、運転中、発生する磁場を外部
に逃すため、その中間部分に常電導状態にする接続部１
４が形成される。
よび図１０に示すように、運転中、発生する磁場を外部
に逃すため、その中間部分に常電導状態にする接続部１
４が形成される。
【００５５】図１１は、本発明に係る高温超電導コイル
装置の第６実施形態を示す概念図である。なお、第１実
施形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符
号を付している。
装置の第６実施形態を示す概念図である。なお、第１実
施形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符
号を付している。
【００５６】本実施形態に係る高温超電導コイル装置
は、ステンレスで作製した超電導コイルケース１内に収
容され、軸方向に沿って積み重ねて層状に形成したパン
ケーキ状の超電導コイル２，２の中間部分に、例えば純
アルミ製の伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を挿着すると
ともに、超電導コイルケース１の表面にも伝熱板１５を
貼り付け、各伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ），１５を一
つにまとめて熱輸送体５ａ，５ｂを介して冷凍機４に接
続させ、超電導コイルケース１や超電導コイル２，２か
ら渦電流に基づいて発生する熱を、それぞれの伝熱板１
５，６（６ａ，６ｂ，６ｃ）で吸収させる、いわば熱吸
収体としての機能を持たせたものである。このように、
本実施形態は、超電導コイルケース１内に収容され、軸
方向に沿って積み重ねて層状に形成した超電導コイル
２，２の中間部に伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を挿着
するとともに、超電導コイルケース１の表面にも伝熱板
１５を貼り付け、超電導コイルケース１や超電導コイル
２，２から発生する熱を各伝熱板１５，６（６ａ，６
ｂ，６ｃ）で吸収させる構造にしたので、超電導コイル
２，２の温度上昇を抑えて常に超電導状態に維持させる
ことができる。
は、ステンレスで作製した超電導コイルケース１内に収
容され、軸方向に沿って積み重ねて層状に形成したパン
ケーキ状の超電導コイル２，２の中間部分に、例えば純
アルミ製の伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を挿着すると
ともに、超電導コイルケース１の表面にも伝熱板１５を
貼り付け、各伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ），１５を一
つにまとめて熱輸送体５ａ，５ｂを介して冷凍機４に接
続させ、超電導コイルケース１や超電導コイル２，２か
ら渦電流に基づいて発生する熱を、それぞれの伝熱板１
５，６（６ａ，６ｂ，６ｃ）で吸収させる、いわば熱吸
収体としての機能を持たせたものである。このように、
本実施形態は、超電導コイルケース１内に収容され、軸
方向に沿って積み重ねて層状に形成した超電導コイル
２，２の中間部に伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を挿着
するとともに、超電導コイルケース１の表面にも伝熱板
１５を貼り付け、超電導コイルケース１や超電導コイル
２，２から発生する熱を各伝熱板１５，６（６ａ，６
ｂ，６ｃ）で吸収させる構造にしたので、超電導コイル
２，２の温度上昇を抑えて常に超電導状態に維持させる
ことができる。
【００５７】図１２は、本発明に係る高温超電導コイル
装置の第７実施形態を示す概念図である。なお、第１実
施形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符
号を付している。
装置の第７実施形態を示す概念図である。なお、第１実
施形態の構成と同一部分または対応する部分には同一符
号を付している。
【００５８】本実施形態に係る高温超電導コイル装置
は、ステンレスで作製した超電導コイルケース１内に収
容され、軸方向に沿って積み重ねて層状に形成したパン
ケーキ状の超電導コイル２，２の中間部分に、例えば純
アルミ製の伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を挿着すると
ともに、超電導コイルケース１の表面にも伝熱板１５を
貼り付け、さらに各伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ），１
５の端部を一つにまとめた別の伝熱板１６に接続させ、
各伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ），１５，１６を一つに
まとめて熱輸送体５ａ，５ｂを介して冷凍機４に接続さ
せたものである。
は、ステンレスで作製した超電導コイルケース１内に収
容され、軸方向に沿って積み重ねて層状に形成したパン
ケーキ状の超電導コイル２，２の中間部分に、例えば純
アルミ製の伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を挿着すると
ともに、超電導コイルケース１の表面にも伝熱板１５を
貼り付け、さらに各伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ），１
５の端部を一つにまとめた別の伝熱板１６に接続させ、
各伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ），１５，１６を一つに
まとめて熱輸送体５ａ，５ｂを介して冷凍機４に接続さ
せたものである。
【００５９】なお、各伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ），
１５を一つにまとめるにあたっては、例えば図１３に示
すように、超電導コイル２，２を各ブロック毎に区分け
し、各ブロック毎の超電導コイル２，２を第１伝熱板１
７と、第２伝熱板１８とに分けしてまとめてもよい。そ
の際、第２伝熱板１８は超電導コイルケース１の外側に
突き出させ、突き出させた部分に熱輸送体５ａ，５ｂを
介して冷凍機４に接続させてもよい。
１５を一つにまとめるにあたっては、例えば図１３に示
すように、超電導コイル２，２を各ブロック毎に区分け
し、各ブロック毎の超電導コイル２，２を第１伝熱板１
７と、第２伝熱板１８とに分けしてまとめてもよい。そ
の際、第２伝熱板１８は超電導コイルケース１の外側に
突き出させ、突き出させた部分に熱輸送体５ａ，５ｂを
介して冷凍機４に接続させてもよい。
【００６０】本実施形態は、パンケーキ状の超電導コイ
ル２，２を積み重ねて層状に形成した場合、両外側端面
部分が磁場分布の影響を受けて発熱が大きいことに着目
したもので、図１２に示すように各超電導コイル２，２
間に挿着した伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）や超電導コ
イルケース１に貼り付けた伝熱板１５で熱の吸収を均等
に負担させるか、あるいは、図１３に示すように、超電
導コイル２，２をブロックに区分けし、各ブロック毎の
超電導コイル２，２から発生する熱を吸収させたもので
ある。
ル２，２を積み重ねて層状に形成した場合、両外側端面
部分が磁場分布の影響を受けて発熱が大きいことに着目
したもので、図１２に示すように各超電導コイル２，２
間に挿着した伝熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ）や超電導コ
イルケース１に貼り付けた伝熱板１５で熱の吸収を均等
に負担させるか、あるいは、図１３に示すように、超電
導コイル２，２をブロックに区分けし、各ブロック毎の
超電導コイル２，２から発生する熱を吸収させたもので
ある。
【００６１】このように、本実施形態は、超電導コイル
ケース１や各超電導コイル２，２から発生する熱を各伝
熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ），１５，１６で均等に吸収
負担させか、あるいはブロック毎に区分けした超電導コ
イル２，２等から発生した熱をブロック毎に区分けした
第１伝熱板１７、第２伝熱板１８で吸収させたので、超
電導コイル２，２の温度上昇を抑えて常に超電導状態に
維持させることができる。
ケース１や各超電導コイル２，２から発生する熱を各伝
熱板６（６ａ，６ｂ，６ｃ），１５，１６で均等に吸収
負担させか、あるいはブロック毎に区分けした超電導コ
イル２，２等から発生した熱をブロック毎に区分けした
第１伝熱板１７、第２伝熱板１８で吸収させたので、超
電導コイル２，２の温度上昇を抑えて常に超電導状態に
維持させることができる。
【００６２】なお、超電導コイル２，２をブロックに区
分けし、各ブロツク毎に発生する熱を吸収させた場合、
例えば、図１４に示すように、ブロック毎に超電導コイ
ル２，２側および冷凍機４側のそれぞれの熱輸送体５
ａ，５ｂと、各熱輸送体５ａ，５ｂに接続する冷凍機
４，４とを設けてもよく、また、例えば図１５に示すよ
うに、一つを冷凍機４に、他を、例えば液体窒素、液体
ネオン、液体水素、液体ヘリウムのうち、１種の冷媒を
選択した冷媒供給部１９でもよい。
分けし、各ブロツク毎に発生する熱を吸収させた場合、
例えば、図１４に示すように、ブロック毎に超電導コイ
ル２，２側および冷凍機４側のそれぞれの熱輸送体５
ａ，５ｂと、各熱輸送体５ａ，５ｂに接続する冷凍機
４，４とを設けてもよく、また、例えば図１５に示すよ
うに、一つを冷凍機４に、他を、例えば液体窒素、液体
ネオン、液体水素、液体ヘリウムのうち、１種の冷媒を
選択した冷媒供給部１９でもよい。
【００６３】また、その際、冷凍機４側の熱輸送体５ｂ
は、図１６に示すように、例えば銅またはアルミ等の良
熱電導材からなる一方のテープ体７と隣のテープ体７と
の間に例えば銅、鉛、ステンレス、あるいは希土類元素
を含む磁性体等の１種を選択した高熱容量材２０を樹脂
８に含ませて含浸してもよい。
は、図１６に示すように、例えば銅またはアルミ等の良
熱電導材からなる一方のテープ体７と隣のテープ体７と
の間に例えば銅、鉛、ステンレス、あるいは希土類元素
を含む磁性体等の１種を選択した高熱容量材２０を樹脂
８に含ませて含浸してもよい。
【００６４】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る高温
超電導コイル装置は、超電導コイルや超電導コイルケー
ス等の磁場に基づく渦電流やヒステリシス等から発生す
る熱を、比熱の大きな熱吸収体で吸収するか、あるいは
発生する熱磁心そのものを少なくさせるかのいずれか一
方を選択する手段を設けたので、超電導コイルの温度上
昇を抑えて常に超電導状態に維持させることができる。
超電導コイル装置は、超電導コイルや超電導コイルケー
ス等の磁場に基づく渦電流やヒステリシス等から発生す
る熱を、比熱の大きな熱吸収体で吸収するか、あるいは
発生する熱磁心そのものを少なくさせるかのいずれか一
方を選択する手段を設けたので、超電導コイルの温度上
昇を抑えて常に超電導状態に維持させることができる。
【図１】本発明に係る高温超電導コイル装置の第１実施
形態を示す概念図。
形態を示す概念図。
【図２】本発明に係る高温超電導コイル装置の第２実施
形態を示す概念図。
形態を示す概念図。
【図３】本発明に係る高温超電導コイル装置の第３実施
形態を示す概念図。
形態を示す概念図。
【図４】本発明に係る高温超電導コイル装置の第３実施
形態における変形例を示す概念図。
形態における変形例を示す概念図。
【図５】本発明に係る高温超電導コイル装置の第４実施
形態を示す概念図。
形態を示す概念図。
【図６】本発明に係る高温超電導コイル装置の第４実施
形態における変形例を示す概念図。
形態における変形例を示す概念図。
【図７】本発明に係る高温超電導コイル装置の第５実施
形態を示す概念図。
形態を示す概念図。
【図８】本発明に係る高温超電導コイル装置の第５実施
形態における第１変形例を示す概念図。
形態における第１変形例を示す概念図。
【図９】本発明に係る高温超電導コイル装置の第５実施
形態における第２変形例を示す概念図。
形態における第２変形例を示す概念図。
【図１０】図９のＢ−Ｂ矢視方向から見た高温超電導コ
イル装置の平面図。
イル装置の平面図。
【図１１】本発明に係る高温超電導コイル装置の第６実
施形態を示す概念図。
施形態を示す概念図。
【図１２】本発明に係る高温超電導コイル装置の第７実
施形態を示す概念図。
施形態を示す概念図。
【図１３】本発明に係る高温超電導コイル装置の第７実
施形態における第１変形例を示す概念図。
施形態における第１変形例を示す概念図。
【図１４】本発明に係る高温超電導コイル装置の第７実
施形態における第２変形例を示す概念図。
施形態における第２変形例を示す概念図。
【図１５】本発明に係る高温超電導コイル装置の第７実
施形態における第３変形例を示す概念図。
施形態における第３変形例を示す概念図。
【図１６】本発明に係る高温超電導コイル装置の第７実
施形態における第４変形例を示す概念図。
施形態における第４変形例を示す概念図。
１ 超電導コイルケース ２ 超電導コイル ３ 熱吸収体 ４ 冷凍機 ５ａ，５ｂ 熱輸送体 ６，６ａ，６ｂ，６ｃ 伝熱板 ７ テープ体 ８ 樹脂 ９ 薄板 １０ 固定部 １１ 電気絶縁部材 １２ 電磁遮蔽体 １３ 超電導テープ導体 １４ 接続部 １５，１６ 伝熱板 １７ 第１伝熱板 １８ 第２伝熱板 １９ 冷媒供給部 ２０ 高熱容量材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 安見 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 栗山 透 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 小野 通隆 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 田崎 賢司 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内
Claims (21)
- 【請求項１】 軸方向に沿って積み重ねて層状に形成し
た超電導コイルの中間部に挿着した伝熱板と、上記超電
導コイルの表層面に装着した熱吸収体と、この熱吸収体
および上記伝熱板に熱輸送体を介して接続する冷凍機と
を備えたことを特徴とする高温超電導コイル装置。 - 【請求項２】 超電導コイルは、超電導コイルケースに
収容させたことを特徴とする請求項１記載の高温超電導
コイル装置。 - 【請求項３】 熱吸収体は、銅、ステンレス、鉛、アル
ミ、希土類元素のうち、１種を選択し、塊状に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の高温超電導コイル装
置。 - 【請求項４】 軸方向に沿って積み重ねて層状に形成し
た超電導コイルの中間部に挿着した伝熱板と、この伝熱
板に熱輸送体を介して接続する冷凍機とを備えるととも
に、上記熱輸送体を超電導コイル側熱輸送体と冷凍機側
熱輸送体とに区分けし、超電導コイル側熱輸送体を、超
電導コイルが作る磁場の主成分の絶対値がゼロになる位
置に設置したことを特徴とする高温超電導コイル装置。 - 【請求項５】 超電導コイル側熱輸送体を設置する磁場
の主成分の絶対値がゼロになる位置は、磁力線の中心軸
から超電導コルの内径までの距離をＲｉ、超電導コイル
の幅方向のコイル中心径までの距離をＲｍ、超電導コイ
ルの外径までの距離をＲ０、超電導コイルの磁場の主成
分の絶対値がゼロになる位置を磁力線の中心軸からＲと
するとき、 【数１】 の範囲内に設定したことを特徴とする請求項４記載の高
温超電導コイル装置。 - 【請求項６】 軸方向に沿って積み重ねて層状に形成し
た超電導コイルの中間部に挿着した伝熱板と、この伝熱
板に熱輸送体を介して接続する冷凍機とを備えるととも
に、上記熱輸送体を超電導コイル側熱輸送体と冷凍機側
熱輸送体とに区分けし、超電導コイル側熱輸送体にテー
プ体を巻回し、巻回したテープ体の幅広面を超電導コイ
ルの作る磁場の主成分に向う方向に平行配置したことを
特徴とする高温超電導コイル装置。 - 【請求項７】 超電導コイル側熱輸送体は、巻回したテ
ープ体間に樹脂を含浸させたことを特徴とする請求項６
記載の高温超電導コイル装置。 - 【請求項８】 冷凍機側熱輸送体は、薄板で作製し、そ
の少なくとも一端部を一つの束にまとめる固定部を形成
したことを特徴とする請求項６記載の高温超電導コイル
装置。 - 【請求項９】 冷凍機側熱輸送体は、薄板で作製し、少
なくとも一端部を薄板間に電機絶縁部材を介装させて一
つの束にまとめる固定部を形成したことを特徴とする請
求項６記載の高温超電導コイル装置。 - 【請求項１０】 冷凍機側熱輸送体は、薄板で作製し、
薄板の幅広面を磁場の主成分に対して向う方向に配置し
たことを特徴とする請求項６記載の高温超電導コイル装
置。 - 【請求項１１】 超電導コイルケースに収容され、軸方
向に沿って積み重ねて層状に形成した超電導コイルを囲
う伝熱板と、超電導コイルの外側表層面に装着され、上
記超電導コイルおよび伝熱板を包囲する電磁遮蔽板とを
備えたことを特徴とする高温超電導コイル装置。 - 【請求項１２】 電磁遮蔽体は、超電導テープ導体を巻
回して形成したことを特徴とする請求項１１記載の高温
超電導コイル装置。 - 【請求項１３】 超電導テープ導体は、中間部分に常電
導状態にする接続部を形成したことを特徴とする請求項
１１記載の高温超電導コイル装置。 - 【請求項１４】 超電導コイルケースに収容され、軸方
向に沿って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中
間部に挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装
着した伝熱板と、上記各伝熱板を冷凍機に接続する熱輸
送体とを備えたことを特徴とする高温超電導コイル装
置。 - 【請求項１５】 超電導コイルケースに収容され、軸方
向に沿って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中
間部に挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装
着した伝熱板と、上記各伝熱板を互いに接続させて一つ
にまとめた別の伝熱板と、この別の伝熱板を冷凍機に接
続する熱輸送体とを備えたことを特徴とする高温超電導
コイル装置。 - 【請求項１６】 超電導コイルケースに収容され、軸方
向に沿って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中
間部に挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装
着した伝熱板と、上記超電導コイルをブロック毎に区分
けし、ブロック毎に区分けした上記超電導コイルに挿着
した伝熱板をブロック毎に一つにまとめる第１伝熱板お
よび第２伝熱板と、この第２伝熱板を上記超電導コイル
ケースの外側に延長させるとともに、超電導コイルケー
スの外側に延長させた第２伝熱板と上記超電導コイルケ
ースに装着した伝熱板とをそれぞれ別々の熱輸送体を介
して一つの冷凍機に接続させたことを特徴とする高温超
電導コイル装置。 - 【請求項１７】 超電導コイルケースに収容され、軸方
向に沿って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中
間部に挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装
着した伝熱板と、上記超電導コイルをブロック毎に区分
けし、ブロック毎に区分けした上記超電導コイルに挿着
した伝熱板をブロック毎に一つにまとめる第１伝熱板お
よび第２伝熱板と、この第２伝熱板を上記超電導コイル
ケースの外側に延長させるとともに、超電導コイルケー
スの外側に延長させた第２伝熱板と上記超電導コイルケ
ースに装着した伝熱板とをそれぞれ別々の熱輸送体を介
して別々の冷凍機に接続させたことを特徴とする高温超
電導コイル装置。 - 【請求項１８】 超電導コイルケースに収容され、軸方
向に沿って積み重ねて層状に形成した超電導コイルの中
間部に挿着した伝熱板と、上記超電導コイルケースに装
着した伝熱板と、上記超電導コイルをブロック毎に区分
けし、ブロック毎に区分けした上記超電導コイルに挿着
した伝熱板をブロック毎に一つにまとめる第１伝熱板お
よび第２伝熱板と、この第２伝熱板を上記超電導コイル
ケースの外側に延長させるとともに、超電導コイルケー
スの外側に延長させた第２伝熱板と上記超電導コイルケ
ースに装着した伝熱板とをそれぞれ別々の熱輸送体を介
して一方を冷凍機に、他方を冷媒供給部にそれぞれ接続
させたことを特徴とする高温超電導コイル装置。 - 【請求項１９】 冷媒供給部は、液体窒素、液体ネオ
ン、液体水素、液体ヘリウムのうち、１種の冷媒を選択
して第２伝熱板に供給することを特徴とする請求項１８
記載の高温超電導コイル装置。 - 【請求項２０】 熱輸送体は、超電導コイル側熱輸送体
と冷凍機側熱輸送体とに区分けするとともに、冷凍機側
熱輸送体をテープ体で巻回し、テープ体間に高熱容量材
を含ませた樹脂で含浸させて形成したことを特徴とする
請求項１７または１８記載の高温超電導コイル装置。 - 【請求項２１】 高熱容量材は、銅、ステンレス、鉛、
希土類元素を含む磁性体のうち、１種を選択したことを
特徴とする請求項２０記載の高温超電導コイル装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000051951A JP2001244109A (ja) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | 高温超電導コイル装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001244109A true JP2001244109A (ja) | 2001-09-07 |
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