JP2019161060A - Superconducting magnet device - Google Patents
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Abstract
【課題】大きな冷凍能力を持った冷凍機にすることなく、PCS制御時の超電導コイルの温度上昇を抑え、再冷却時間を短縮させる超電導磁石装置を得ることにある。【解決手段】断熱真空容器2内に収納される超電導コイル5と、この超電導コイル5に熱的に接続され高温超電導体により構成された永久電流スイッチ10と、を有する超電導磁石装置20であって、永久電流スイッチ10は冷却装置1に直接あるいは超電導コイル5を介して冷却される構造とし、永久電流スイッチ10は温度上昇させるための加熱手段11が設けられ、超電導コイル5と永久電流スイッチ10は永久電流スイッチ冷却板12で接続され、この永久電流スイッチ冷却板12は、超電導コイル側の永久電流スイッチ冷却板13を永久電流スイッチ側の永久電流スイッチ冷却板14よりも伝熱経路の断面積を大きくしていることを特徴とする。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a superconducting magnet device which suppresses a temperature rise of a superconducting coil during PCS control and shortens a recooling time without using a refrigerator having a large refrigerating capacity. A superconducting magnet device 20 having a superconducting coil 5 housed in an adiabatic vacuum vessel 2 and a permanent current switch 10 thermally connected to the superconducting coil 5 and composed of a high-temperature superconductor. The permanent current switch 10 has a structure in which the cooling device 1 is cooled directly or via a superconducting coil 5, the permanent current switch 10 is provided with a heating means 11 for raising the temperature, and the superconducting coil 5 and the permanent current switch 10 are provided. It is connected by a permanent current switch cooling plate 12, and the permanent current switch cooling plate 12 has a cross-sectional area of the heat transfer path of the permanent current switch cooling plate 13 on the superconducting coil side as compared with the permanent current switch cooling plate 14 on the permanent current switch side. It is characterized by being enlarged. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明の実施形態は、超電導による永久電流が流れる閉回路を形成する永久電流スイッチを備える超電導磁石装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a superconducting magnet apparatus including a permanent current switch that forms a closed circuit through which a permanent current caused by superconducting flows.
超電導磁石は電気抵抗0の特性により電磁石に大電流を流すことで、永久磁石や常伝導電磁石よりも高磁場、または、同じ磁場で比較すると電磁石の大幅な小型化を実現できる。線材の開発、コイル化技術開発、極低温技術開発により、機器への普及が期待されている。 The superconducting magnet allows a large current to flow through the electromagnet due to the characteristic of zero electric resistance, so that the electromagnet can be greatly reduced in size when compared with a higher magnetic field or the same magnetic field than a permanent magnet or a normal electromagnet. Widespread use in equipment is expected through the development of wire, coiling technology, and cryogenic technology.
永久電流スイッチ(以下PCSと記す)は、外部電源等で高温超電導磁石を励磁した後、磁石内部に閉ループを構成し、電源からの電流供給を止めるために必要となる。電気抵抗が0であれば文字通り永久電流となるが、実際は接続抵抗等、微小抵抗のため、一定の時定数で減衰する。ただし、抵抗は一般にナノΩレベルの大きさのため、数日以上の通電、磁場発生が可能となる。 The permanent current switch (hereinafter referred to as PCS) is necessary to form a closed loop inside the magnet after the high temperature superconducting magnet is excited by an external power source or the like, and to stop the current supply from the power source. If the electric resistance is 0, the current is literally a permanent current, but in actuality, it attenuates with a constant time constant because of a very small resistance such as a connection resistance. However, since the resistance is generally on the level of nano Ω, it is possible to energize and generate a magnetic field for several days or more.
PCSは、超電導体と、超電導体の温度を上昇させるための加熱手段であるヒータ、および超電導体を冷却するための冷凍機とPCS冷却板で構成される。PCSの高温超電導体は、超電導コイルと外部電源に対し並列に接続される。外部電源励磁時は、PCSに電流が流れないよう、PCSヒータにより温度を臨界電流(TC)以上に上げ、常伝導抵抗(OFF抵抗)により超電導コイル側にしか電流が流れないようにする。定格電流通電後、PCSヒータをOFFとし、PCSの温度をTc以下に冷却する。この状態で電源電流を下げると、PCS側に電流が分流し、電源電流が0になった時に超電導コイルとPCSで作られる閉ループが永久電流モードとなる。 The PCS includes a superconductor, a heater that is a heating means for raising the temperature of the superconductor, a refrigerator and a PCS cooling plate for cooling the superconductor. The PCS high-temperature superconductor is connected in parallel to the superconducting coil and the external power supply. When an external power source excitation, so that no current flows through the PCS, PCS heater by raising the temperature to a critical current (T C) or more, so that no current flows only to the superconducting coil side by normal conductive resistance (OFF resistance). After the rated current is applied, the PCS heater is turned off and the PCS temperature is cooled to Tc or lower. When the power supply current is lowered in this state, the current is shunted to the PCS side, and when the power supply current becomes zero, the closed loop formed by the superconducting coil and the PCS becomes the permanent current mode.
上記のように、永久電流モードにする手順において、PCSをヒータで加熱した際に、PCSを冷却するためのPCS冷却板を介して、冷凍機、あるいは超電導コイルに熱が伝わり、温度上昇させてしまう可能性がある。 As described above, when the PCS is heated by the heater in the procedure for setting the permanent current mode, heat is transferred to the refrigerator or the superconducting coil via the PCS cooling plate for cooling the PCS, and the temperature is increased. There is a possibility.
一方、PCSのヒータ通電を0にして、PCSをコイルと同じ程度の温度域にまで再冷却する際、この冷却板を介して冷却することになるが、上記理由で伝熱特性が制限されているため、再冷却にかかる時間が長くなってしまう。 On the other hand, when the heater energization of the PCS is set to 0 and the PCS is re-cooled to the same temperature range as that of the coil, it is cooled via this cooling plate. Therefore, it takes a long time to recool.
そこで、上記の二律背反するPCS冷却板に求められる伝熱特性は、冷凍機の冷凍能力に見合った熱侵入量、許容される再冷却時間となるように設計されている。 Therefore, the heat transfer characteristics required for the PCS cooling plate, which is contradictory to the above, are designed so as to have a heat penetration amount commensurate with the refrigerating capacity of the refrigerator and an allowable recooling time.
上記の超電導コイルの温度上昇の低減およびPCS再冷却時間の短縮という二律背反するPCS冷却板の設計条件をともに満足するためには、冷凍機の冷凍能力を大きくする以外になかった。しかし、通常の運転中には必要でない過剰な冷凍機を、PCSの制御時という限られた仕様条件をもとに搭載することになり、コスト高、磁石の大型化、消費電力の増加等につながってしまう。 In order to satisfy both the contradictory design conditions of the PCS cooling plate, that is, the reduction in temperature rise of the superconducting coil and the shortening of the PCS recooling time, the refrigeration capacity of the refrigerator must be increased. However, excessive refrigerators that are not necessary during normal operation will be installed based on the limited specification conditions when controlling the PCS, resulting in higher costs, larger magnets, increased power consumption, etc. It will be connected.
本特許は、大きな冷凍能力を持った冷凍機にすることなく、PCS制御時の超電導コイルの温度上昇を抑え、再冷却時間を短縮させることのできる超電導磁石装置を得ることを目的とする。 The purpose of this patent is to obtain a superconducting magnet device that can suppress the temperature rise of the superconducting coil during PCS control and shorten the recooling time without using a refrigerator having a large refrigerating capacity.
本実施形態は、断熱真空容器内に収納される超電導コイルと、この超電導コイルに熱的に接続され高温超電導体により構成された永久電流スイッチと、励磁電源に対して前記超電導コイルと永久電流スイッチを並列に接続する電流リードと、を有する超電導磁石装置であって、前記永久電流スイッチは冷却装置に直接あるいは前記超電導コイルを介して冷却される構造とし、前記永久電流スイッチは温度上昇させるための加熱手段が設けられ、前記超電導コイルと永久電流スイッチは永久電流スイッチ冷却板で接続され、この永久電流スイッチ冷却板は、高温超電導コイル側の永久電流スイッチ冷却板を永久電流スイッチ側の永久電流スイッチ冷却板よりも伝熱経路の断面積を大きくしていることを特徴とする。 The present embodiment includes a superconducting coil housed in a heat insulating vacuum vessel, a permanent current switch thermally connected to the superconducting coil and configured by a high-temperature superconductor, and the superconducting coil and the permanent current switch with respect to an excitation power source. A superconducting magnet device having a current lead connected in parallel with each other, wherein the permanent current switch is cooled by a cooling device directly or via the superconducting coil, and the permanent current switch is used for increasing the temperature. A heating means is provided, and the superconducting coil and the permanent current switch are connected by a permanent current switch cooling plate, and the permanent current switch cooling plate is connected to the permanent current switch cooling plate on the high temperature superconducting coil side. The cross-sectional area of the heat transfer path is larger than that of the cooling plate.
本発明の実施形態は、大きな冷凍能力を持った冷凍機にすることなく、永久電流スイッチ制御時の超電導コイルの温度上昇を抑え、再冷却時間を短縮させることができる。 Embodiment of this invention can suppress the temperature rise of the superconducting coil at the time of permanent current switch control, and can shorten recooling time, without making it a refrigerator with big freezing capacity.
以下、本発明に係る超電導磁石装置の実施例について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a superconducting magnet apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施例1)
以下、図1を参照して実施例1について説明する。
Example 1
Hereinafter, Example 1 will be described with reference to FIG.
図1は、永久電流スイッチ(PCS)10を備えた永久電流モードが可能な超電導磁石装置20を概略縦断面図で示している。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a
図1において、極低温冷凍機コールドヘッド1は断熱真空容器2に取り付けられて1段冷却部で輻射シールド板3、また2段冷却部で超電導コイル冷却板4を介して高温超電導線で構成された超電導コイル5を極低温に冷却している。電流は図示されていない外部電源から真空導入端子6に接続供給され、断熱真空容器2内において電流リード7を介して超電導コイル5、PCS10に通電できる構成としている。
In FIG. 1, a cryogenic refrigerator
超電導コイル5と永久電流スイッチ加熱ヒータ(PCS加熱ヒータ)11は、電源に対して並列に接続されている。そして電流リード7の低温側先端に、超電導コイル5から超電導コイル接続線8が、またPCS10側からの永久電流スイッチ(PCS)接続線9が並列接続されている。なお電流リード7は図示していないが、冷凍機の1段冷却部、2段冷却部に絶縁のうえ熱的に接続し、冷却されており、超電導コイル5、PCS10の温度上昇を抑えている。また、1段、2段冷却部の間の電流リード7には、通常、高温超電導体が用いられ、大電流、低抵抗、断熱を兼ねた設計としている。 高温超電導体により構成されたPCS10は、冷却された超電導コイル5に熱的に永久電流スイッチ(PCS)冷却板12を介して超電導コイル5の温度と同レベルに冷却できる構成となっている。このPCS冷却板12は、PCSを超電導状態(抵抗0)から常伝導状態(常伝導抵抗を持つ)にするために温度上昇させる永久電流スイッチ(PCS)加熱ヒータ11が具備され、PCS加熱ヒータ11は図示していないがヒータ用外部電源により、超電導コイル接続線8を介して通電され、所定の発熱により、所定の温度まで温度上昇させる構成としている。
PCS加熱ヒータ11は温度上昇後、PCS10を超電導コイル5と同レベルにまで冷却し、超電導コイル5とPCS10との閉ループ(連結のための電流リード7、超電導接続線8も閉ループ内に構成されている)により、永久電流モードとなるが、PCS10に対する、この一連の冷却、温度上昇、再冷却において、前記のようにコイル温度上昇、再冷却時間の短縮を考慮したPCS冷却板12の設計が必要となる。
After the temperature rises, the
このPCS冷却板12は、PCS加熱ヒータ11印加時に超電導コイル5の温度上昇の上限値となる最大熱侵入量Qmax以下に抑えつつ、PCS10の温度をPCS10の臨界温度以上になるように、以下(1)式で示されるPCS冷却板12を用いている。
The
Qmax=(S/L)×∫λdT …(1) Q max = (S / L) × ∫λdT (1)
ここで、SはPCS冷却板12の断面積、LはPCS冷却板12の長さ、λはPCS冷却板12の熱伝導率、積分は温度に関するもので、下限値はPCS10の昇温時の温度、上限値は超電導コイル5側の温度である。
Here, S is the cross-sectional area of the
上記(1)式で、許される最大のS/Lが決まる。したがって、その後の再冷却時間は、このS/Lの最大値となるPCS冷却板12を用いれば最短のとなるが、それ以上短い時間で再冷却することはできない。超電導コイル温度の温度上昇は極力抑えるのが通常の設計であり、安全率を考慮すると、さらにS/Lの小さいPCS冷却板12とする必要があり、その場合は再冷却時間が増加してしまう。
The maximum S / L allowed is determined by the above equation (1). Therefore, the subsequent recooling time is shortest when the
そこで、図1では、PCS冷却板12の熱伝導率の温度依存性において、純度の高い金属の特性として、10Kレベルで熱伝導率がピークとなる特性を利用し、超電導コイル側の半分のPCS冷却板(コイル側のPCS冷却板)13を、PCS10側半分のPCS冷却板(PCS側のPCS冷却板)14よりも断面積Sを大きくした構成としている。
Therefore, in FIG. 1, in the temperature dependence of the thermal conductivity of the
PCS10を温度上昇させている状態では、熱抵抗の大半はPCS側のPCS冷却板14で受け持っており、コイル側のPCS冷却板13の小さな熱抵抗と合わせて、従来におけるPCS冷却板と全体で同じあるいは同程度の熱抵抗になるように設定する。
In the state where the temperature of the
この相違する断面積を持つコイル側のPCS冷却板13とPCS側のPCS冷却板14が、再冷却時にはコイル側のPCS冷却板13は、従来例でのPCS冷却板のコイル側温度よりも熱抵抗が小さいために過渡的に温度が低い状態を保ちながらPCS10を冷却するようになる。この時、このPCS冷却板12の熱伝導率は、金属の熱伝導率の温度依存性により、高い値となり、同じ温度差であれば、大きな熱量でPCS10を冷却することが可能となる。
When the coil-side
ここで、実際の効果を示す具体例での検討結果を示す。 Here, the examination result in the specific example which shows an actual effect is shown.
超電導コイル5は20Kに、PCS10は100Kに保たせた状態(ヒータ印加時)で、接続された従来例を想定するPCS冷却板として残留抵抗比(RRR)=3000の純アルミ板を用い、熱侵入量が、4Wになるように、PCS冷却板12を図7(a)で示すような形状とした。
PCS冷却板12形状:t0.5mm×W10mm×L200mm
The
なお、PCS10の熱容量は、設計により様々であり、ここではアルミニウム2gとして計算している。この時の、ヒータをOFFとした直後から、PCS10が超電導コイル温度の20K程度(ここでは25Kとした)にまで冷却していく時間経過を図2に示した。
Note that the heat capacity of the
グラフの横軸は時間(秒)、縦軸は温度(K)を示し、複数のグラフで最大温度となっているものはPCS10、最小温度(20K)となっているのは超電導コイル5、その間のグラフは、25mm毎のPCS冷却板12の温度変化を示している。この例の場合、再冷却に11.6秒を要している。
The horizontal axis of the graph indicates time (seconds), and the vertical axis indicates temperature (K). In the graphs, the maximum temperature is PCS10, the minimum temperature (20K) is the
一方、コイル側のPCS冷却板13、PCS側のPCS冷却板14を以下の形状にした場合の検討結果を図3に示す。
コイル側のPCS冷却板13形状:t2mm×W10mm×L100mm
PCS側のPCS冷却板14形状:t0.29mm×W10mm×L100mm
On the other hand, FIG. 3 shows the examination results when the coil-side
この場合においても、加熱ヒータ11によりPCS側を100Kに保たせた場合の20K超電導コイルへの熱侵入量は4Wで、従来例を想定するPCS冷却板の場合と同じ計算結果が得られている。一方で加熱ヒータ11をOFFとした直後からの各部の温度変化の計算結果を図3に示す。PCS10が25Kになるまでに要した時間は10.7秒となり、時間的に7%の再冷却時間短縮となる。
Even in this case, when the PCS side is kept at 100K by the
さらに、以下の冷却板構成とした場合の検討結果も図4に示す。
コイル側のPCS冷却板13形状:t2mm×W10mm×L175mm
PCS側のPCS冷却板14形状:t0.08mm×W10mm×L25mm
Furthermore, the examination result at the time of setting it as the following cooling plate structure is also shown in FIG.
PCSが25Kに到達するまでの時間は、この場合、10.1秒となり、従来例を想定するPCS冷却板の場合よりも13%の時間短縮となった。 In this case, the time required for the PCS to reach 25K was 10.1 seconds, which was 13% shorter than the case of the PCS cooling plate assuming the conventional example.
以上の検討を、他の冷却板設計の検討結果も合わせ、横軸を低温側/高温側の冷却板の断面積比(各冷却板の長さは各々100mmの一定条件)で、縦軸に25Kまでの再冷却時間(従来設計を100%とした場合)をとった計算結果を図5示す。さらに、低温側の冷却板の厚さを一定とし、低温側/高温側の冷却板の長さ比を横軸にとり、縦軸に同様に時間短縮率をとった結果を図6に示す。 Combine the above considerations with the results of other cooling plate designs, and the horizontal axis is the cross-sectional area ratio of the cooling plates on the low temperature side / high temperature side (the length of each cooling plate is a constant condition of 100 mm), and the vertical axis FIG. 5 shows the calculation result when the recooling time up to 25K (when the conventional design is 100%) is taken. Further, FIG. 6 shows the result of assuming that the thickness of the cooling plate on the low temperature side is constant, the length ratio of the cooling plate on the low temperature side / high temperature side is taken on the horizontal axis, and the time reduction rate is similarly taken on the vertical axis.
実施例1では、残留抵抗比(RRR)が3000のアルミを使用し、動作温度20Kから100K間でのPCS冷却板に関しての検討結果により、同じ熱侵入量となるPCS冷却板でも、時間短縮を13%達成できることを示した。これは、PCS冷却板として使用したアルミニウムの熱伝導率の温度依存性として、この温度領域では低温ほど熱伝導率が高いことを利用し、再冷却中のPCS冷却板の温度分布を低下させることで、高い熱伝導率の状態で再冷却を行うことが可能な構成としている。 In Example 1, aluminum having a residual resistance ratio (RRR) of 3000 is used, and the results of study on the PCS cooling plate between the operating temperature of 20K and 100K are used to reduce the time even with the PCS cooling plate having the same heat penetration amount. It was shown that 13% can be achieved. This means that the temperature dependence of the thermal conductivity of the aluminum used as the PCS cooling plate is such that the lower the temperature, the higher the thermal conductivity in this temperature range, and the lower the temperature distribution of the PCS cooling plate during recooling. Thus, the re-cooling can be performed in a state of high thermal conductivity.
したがって、熱伝導率の温度依存性が上記のアルミニウムと同様な傾向のある純度の高い(残留抵抗比が100よりも高い)銅、銀、インジウム、金等の金属を冷却板として用いても同様の効果が得られる。 Therefore, even if a metal such as copper, silver, indium, gold or the like having high purity (residual resistance ratio is higher than 100) having the same tendency as the above aluminum in the temperature dependence of the thermal conductivity is used as the cooling plate. The effect is obtained.
(実施例2)
実施例1では、PCS冷却板の断面積をコイル側のPCS冷却板13とPCS側のPCS冷却板14で差をつけ、特にコイル側のPCS冷却板13の断面積を大きくすることで、再冷却特性を向上できることを示した。その際、具体例として、冷却板の厚さを変えた構成で計算結果を示した。同じ手法として、冷却板の幅を変化させ、特にコイル側のPCS冷却板(低温側)の幅を広くとる構成としてもよい。この構成によれば、従来例に対し、図4で示した効果と同じ効果が得られる。この幅を変えたPCS冷却板の形状の比較を図7に示した。
(Example 2)
In the first embodiment, the cross-sectional area of the PCS cooling plate is differentiated between the
この時のPCS冷却板の熱的な特性は断面積が実施例1と同様であれば同様のPCS冷却板の温度変化を示す。 The thermal characteristics of the PCS cooling plate at this time indicate the same temperature change of the PCS cooling plate as long as the cross-sectional area is the same as in the first embodiment.
よって実施例1と同様の効果を得ることができる。 Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施例3)
実施例3においては冷却板の熱伝導率を変化させ、特にPCS側のPCS冷却板(高温側)14の熱伝導率を、コイル側のPCS冷却板(低温側)13よりも低い熱伝導率の材料を用いる構成としてもよい。この構成によれば、従来例に対し、図4で示した効果と同じ効果が得られる。
(Example 3)
In Example 3, the thermal conductivity of the cooling plate is changed, and in particular, the thermal conductivity of the PCS side PCS cooling plate (high temperature side) 14 is lower than that of the coil side PCS cooling plate (low temperature side) 13. It is good also as a structure using these materials. According to this configuration, the same effect as that shown in FIG. 4 can be obtained with respect to the conventional example.
この時のPCS冷却板の熱的な特性は断面積が実施例1と同様であれば同様のPCS冷却板の温度変化を示す。 The thermal characteristics of the PCS cooling plate at this time indicate the same temperature change of the PCS cooling plate as long as the cross-sectional area is the same as in the first embodiment.
よって実施例1と同様の効果を得ることができる。 Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施例4)
実施例4においては同じ断面積の冷却板の枚数を変化させ、特にPCS側のPCS冷却板(高温側)14の枚数を、コイル側のPCS冷却板(低温側)13の枚数よりも少なくしておく構成としてもよい。この構成によれば、従来例に対し、図4で示した効果と同じ効果が得られる。
Example 4
In the fourth embodiment, the number of cooling plates having the same cross-sectional area is changed, and in particular, the number of PCS side PCS cooling plates (high temperature side) 14 is made smaller than the number of coil side PCS cooling plates (low temperature side) 13. It is good also as a structure to keep. According to this configuration, the same effect as that shown in FIG. 4 can be obtained with respect to the conventional example.
この時のPCS冷却板の熱的な特性は断面積が実施例1と同様であれば同様のPCS冷却板の温度変化を示す。 The thermal characteristics of the PCS cooling plate at this time indicate the same temperature change of the PCS cooling plate as long as the cross-sectional area is the same as in the first embodiment.
よって実施例1と同様の効果を得ることができる。 Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施例5)
実施例5においてはPCS冷却板12に使用される金属の純度を変化させ、特にコイル側のPCS冷却板(高温側)14の純度を、PCS側のPCS冷却板(低温側)13よりも高い純度の材料を用いる構成としてもよい。この構成によれば、従来例に対し、図4で示した効果と同じ効果が得られる。
(Example 5)
In Example 5, the purity of the metal used for the
この時のPCS冷却板の熱的な特性は実施例1と同様であれば同様のPCS冷却板の温度変化を示す。 If the thermal characteristics of the PCS cooling plate at this time are the same as those of the first embodiment, the same temperature change of the PCS cooling plate is shown.
よって実施例1と同様の効果を得ることができる。 Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施例6)
これまでの実施例では、効果を示すためにコイル側のPCS冷却板13の断面積と、PCS側のPCS冷却板14の断面積を2段階で変えているが、同様の効果は、2段階以上の複数段でのステップ的な断面積の変化、あるいは、断面積を連続的に変化させている場合でも得られる。図8にこの例で示したPCS冷却板12の幅形状を示した。
(Example 6)
In the embodiments so far, in order to show the effect, the sectional area of the
図8に実施例6に係る永久電流スイッチ冷却板の概略平面図または縦断面図を示す。 FIG. 8 shows a schematic plan view or a longitudinal sectional view of the permanent current switch cooling plate according to the sixth embodiment.
実施例6においては伝熱経路の断面積を連続的に変化させ、特にPCS側のPCS冷却板(高温側)14の伝熱経路の断面積を、連続的にコイル側のPCS冷却板(低温側)13の伝熱経路の断面積よりも小さくした構成としてもよい。この構成によれば、従来例に対し、図4で示した効果と同じ効果が得られる。 In the sixth embodiment, the cross-sectional area of the heat transfer path is continuously changed. In particular, the cross-sectional area of the heat transfer path of the PCS side PCS cooling plate (high temperature side) 14 is continuously changed to the coil side PCS cooling plate (low temperature). (Side) It is good also as a structure made smaller than the cross-sectional area of the heat-transfer path | route of 13th. According to this configuration, the same effect as that shown in FIG. 4 can be obtained with respect to the conventional example.
この時のPCS冷却板の熱的な特性は断面積が実施例1と同様であれば同様のPCS冷却板の温度変化を示す。 The thermal characteristics of the PCS cooling plate at this time indicate the same temperature change of the PCS cooling plate as long as the cross-sectional area is the same as in the first embodiment.
よって実施例1と同様の効果を得ることができる。 Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention.
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。 These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention.
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…極低温冷凍機コールドヘッド
2…断熱真空容器
3…輻射シールド板
4…超電導コイル冷却板
5…超電導コイル
6…電流導入端子
7…電流リード
8…超電導コイル接続線
9…永久電流スイッチ(PCS)接続線
10…永久電流スイッチ(PCS)
11…永久電流スイッチ(PCS)加熱ヒータ
12…永久電流スイッチ(PCS)冷却板
13…永久電流スイッチ冷却板(コイル側のPCS冷却板)
14…永久電流スイッチ冷却板(PCS側のPCS冷却板)
20…超電導磁石装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
14 ... Permanent current switch cooling plate (PCS cooling plate on the PCS side)
20 ... Superconducting magnet device
Claims (9)
この超電導コイルに熱的に接続され高温超電導体により構成された永久電流スイッチと、
励磁電源に対して前記超電導コイルと永久電流スイッチを並列に接続する電流リードと、を有する超電導磁石装置であって、
前記永久電流スイッチは冷却装置に直接あるいは超電導コイルを介して冷却される構造とし、前記永久電流スイッチは温度上昇させるための加熱手段が設けられ、
前記超電導コイルと永久電流スイッチは永久電流スイッチ冷却板で接続され、この永久電流スイッチ冷却板は、超電導コイル側の永久電流スイッチ冷却板を永久電流スイッチ側の永久電流スイッチ冷却板よりも伝熱経路の断面積を大きくしていることを特徴とする超電導磁石装置。 A superconducting coil housed in an insulated vacuum vessel;
A permanent current switch thermally connected to the superconducting coil and constituted by a high-temperature superconductor;
A superconducting magnet device having a current lead for connecting the superconducting coil and the permanent current switch in parallel to the excitation power source,
The permanent current switch is structured to be cooled directly by a cooling device or via a superconducting coil, and the permanent current switch is provided with heating means for increasing the temperature,
The superconducting coil and the permanent current switch are connected by a permanent current switch cooling plate, and the permanent current switch cooling plate is connected to the permanent current switch cooling plate on the superconducting coil side than the permanent current switch cooling plate on the permanent current switch side. A superconducting magnet device having a larger cross-sectional area.
この超電導コイルに熱的に接続され高温超電導体により構成された永久電流スイッチと、
励磁電源に対して前記超電導コイルと永久電流スイッチを並列に接続する電流リードと、を有する超電導磁石装置であって、
前記永久電流スイッチは冷却装置に直接あるいは超電導コイルを介して冷却される構造とし、前記永久電流スイッチは温度上昇させるための加熱手段が設けられ、
前記超電導コイルと永久電流スイッチは永久電流スイッチ冷却板で接続され、この永久電流スイッチ冷却板は、超電導コイル側の前記永久電流スイッチ冷却板を永久電流スイッチ側の永久電流スイッチ冷却板で使われている金属よりも高い純度の金属で構成していることを特徴とする超電導磁石装置。 A superconducting coil housed in an insulated vacuum vessel;
A permanent current switch thermally connected to the superconducting coil and constituted by a high-temperature superconductor;
A superconducting magnet device having a current lead for connecting the superconducting coil and the permanent current switch in parallel to the excitation power source,
The permanent current switch is structured to be cooled directly by a cooling device or via a superconducting coil, and the permanent current switch is provided with heating means for increasing the temperature,
The superconducting coil and the permanent current switch are connected by a permanent current switch cooling plate, and this permanent current switch cooling plate is used as a permanent current switch cooling plate on the permanent current switch side. A superconducting magnet device characterized in that it is made of a metal having a purity higher than that of the metal.
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