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JP2010016025A - Superconducting device - Google Patents

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JP2010016025A
JP2010016025A JP2008172019A JP2008172019A JP2010016025A JP 2010016025 A JP2010016025 A JP 2010016025A JP 2008172019 A JP2008172019 A JP 2008172019A JP 2008172019 A JP2008172019 A JP 2008172019A JP 2010016025 A JP2010016025 A JP 2010016025A
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JP
Japan
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superconducting
coil
coil case
heat insulating
wall
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008172019A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kengo Okura
健吾 大倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2008172019A priority Critical patent/JP2010016025A/en
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Abstract

【課題】超電導装置の断熱容器内に超電導コイルを強固に支持し、揺れの発生を防止する。
【解決手段】超電導コイルを内蔵したコイルケースを断熱容器内に収容する超電導装置において、ボックス形状とした前記断熱容器の上下両側、左右両側および前後両側の対向位置に、それぞれ断熱性を有する支持材を押し込み自在に支持して取り付け、これら支持材の内端を前記コイルケースに固定し、該コイルケースを上下方向、左右方向および前後方向でそれぞれ前記支持材で挟持し、前記断熱容器の内面と隙間をあけて前記コイルケースを支持固定している。
【選択図】図1
A superconducting coil is firmly supported in a heat insulating container of a superconducting device to prevent occurrence of shaking.
In a superconducting apparatus that houses a coil case containing a superconducting coil in a heat insulating container, a support material having heat insulation properties at opposite positions on both the upper and lower sides, the left and right sides, and the front and rear sides of the box-shaped heat insulating container. The inner ends of these supporting members are fixed to the coil case, and the coil case is sandwiched between the supporting members in the vertical direction, the horizontal direction, and the front-rear direction, and the inner surface of the heat insulating container The coil case is supported and fixed with a gap.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、超電導装置に関し、特に、超電導装置が振動体や移動体に搭載された場合に、断熱容器(クライオスタット)に収容している超電導コイルに揺れや撓みを生じさせないように、断熱容器と超電導コイルとを固定するものである。   The present invention relates to a superconducting device, and in particular, when the superconducting device is mounted on a vibrating body or a moving body, the heat-conducting container and the superconducting coil are arranged so as not to cause the superconducting coil housed in the heat-insulating container (cryostat) to shake or bend. The superconducting coil is fixed.

超電導コイルは、高温超電導材を用いても77K(ケルビン)程度の超電導温度まで冷却する必要があり、通常、断熱構造をもったクライオスタットあるいはクライオクーラと称される断熱容器の内部に収容している。
断熱容器内での超電導コイルの冷却は、断熱容器内に冷媒(液体窒素、液体ネオン、液体水素、液体ヘリウム等)を充填する場合と、冷凍機のコールドヘッドを断熱容器内に挿入して直冷伝熱式で冷却する場合とがある。
The superconducting coil needs to be cooled to a superconducting temperature of about 77 K (Kelvin) even when a high-temperature superconducting material is used, and is usually housed in a heat insulating container called a cryostat or a cryocooler having a heat insulating structure. .
The cooling of the superconducting coil in the heat insulation container can be done by filling the heat insulation container with a refrigerant (liquid nitrogen, liquid neon, liquid hydrogen, liquid helium, etc.) or by inserting the cold head of the refrigerator into the heat insulation container. It may be cooled by a cold heat transfer type.

このように、断熱容器内において、超電導コイルを超電導温度に冷却保持する必要があるため、超電導コイルは断熱容器の壁面に固定せず、支持材を用いて吊り下げて支持している場合が多い。
例えば、図6に示す特開2003−178912号公報においても、外壁100aと内壁100bの二重壁で囲まれた容器100の内部に、超電導コイル101を蓋体102から支持材104で吊り下げて収容し、容器内部に充填する液体窒素103に浸漬している。
As described above, since it is necessary to keep the superconducting coil cooled to the superconducting temperature in the heat insulating container, the superconducting coil is not fixed to the wall surface of the heat insulating container and is often supported by being suspended using a support material. .
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-178912 shown in FIG. 6, the superconducting coil 101 is suspended from the lid 102 by the support member 104 inside the container 100 surrounded by the double wall of the outer wall 100a and the inner wall 100b. It is immersed in liquid nitrogen 103 that is accommodated and filled inside the container.

前記冷却容器を静止した固定台上に設置する場合には、外部からの振動を考慮する必要がないため、前記のように、断熱容器内において最小限の高断熱材を用いて上壁から吊り下げても問題は生じない。   When the cooling container is installed on a stationary fixed base, it is not necessary to consider external vibrations. As described above, the cooling container is suspended from the upper wall using a minimum of high heat insulation material. There is no problem even if it is lowered.

しかしながら、核磁気共鳴イメージング装置(MRI)に超電導装置を用い、該MRIを巡回診察用の車両に搭載する場合、さらに、列車や船舶等の移動体、あるいは振動体に超電導装置を搭載する場合がある。このように、外部から激しい振動を受ける環境下では、断熱容器内に超電導コイルを強固に支持する必要があり、図5に示すように、蓋から支持材を介して超電導コイルを吊り下げているだけでは、断熱容器内で超電導コイルに揺れや、撓みが発生しやすい。その場合には、超電導コイルが損傷、劣化、変形し、それに伴い、クエンチが発生しやすくなる問題がある。   However, when a superconducting device is used in a nuclear magnetic resonance imaging apparatus (MRI) and the MRI is mounted on a vehicle for traveling examination, a superconducting device may be mounted on a moving body or a vibrating body such as a train or a ship. is there. As described above, in an environment subject to intense vibration from the outside, it is necessary to firmly support the superconducting coil in the heat insulating container, and as shown in FIG. 5, the superconducting coil is suspended from the lid via the support material. As a result, the superconducting coil is likely to sway or bend in the heat insulating container. In that case, there is a problem that the superconducting coil is damaged, deteriorated or deformed, and accordingly, quenching is likely to occur.

さらに、超電導コイルはシールド用のコイルケースに内蔵して断熱容器内に収容している場合が多い。この場合、コイルケースは常温より超電導温度に冷却された場合に熱収縮が発生し、常温で支持材をコイルケースに固定しても、該支持材の先端とコイルケースの取付部との間に隙間が生じ、コイルケースを断熱容器に一体化できなくなる。該状態となるとコイルケースが振動しやすくなり、該コイルケース内の超電導コイルが劣化しやすくなる。   Furthermore, the superconducting coil is often housed in a heat insulating container built in a coil case for shielding. In this case, when the coil case is cooled from the normal temperature to the superconducting temperature, heat shrinkage occurs. Even if the support material is fixed to the coil case at normal temperature, the coil case is between the tip of the support material and the mounting portion of the coil case. A gap is generated, and the coil case cannot be integrated with the heat insulating container. If it will be in this state, a coil case will vibrate easily and the superconducting coil in this coil case will deteriorate easily.

特開2003−178912号公報JP 2003-178912 A

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、断熱容器内で超電導コイルに揺れや撓みが発生しないように、超電導コイルを断熱容器に強固に固定することを課題としている。   This invention is made | formed in view of the said problem, and makes it a subject to fix a superconducting coil firmly to a heat insulation container so that a superconducting coil may not shake and bend within a heat insulation container.

前記課題を解決するため、本発明は、超電導コイルを内蔵したコイルケースを断熱容器内に収容する超電導装置であって、
ボックス形状とした前記断熱容器の上下両側、左右両側および前後両側の対向位置に、それぞれ断熱性を有する支持材を押し込み自在に支持して取り付け、これら支持材の内端を前記コイルケースに固定し、該コイルケースを上下方向、左右方向および前後方向でそれぞれ前記支持材で挟持し、前記断熱容器の内面と隙間をあけて前記コイルケースを支持固定していることを特徴とする超電導装置を提供している。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a superconducting device for accommodating a coil case containing a superconducting coil in a heat insulating container,
A heat-insulating support material is supported so as to be able to be pushed in and attached to opposite positions on both the upper and lower sides, the left and right sides, and the front and rear sides of the box-shaped heat insulation container, and the inner ends of these support materials are fixed to the coil case. The superconducting device is characterized in that the coil case is sandwiched between the support material in the up-down direction, the left-right direction, and the front-rear direction, and the coil case is supported and fixed with a clearance from the inner surface of the heat insulating container. is doing.

本発明の超電導装置においては、断熱容器(クライオスタット)内に、超電導コイルを内蔵したコイルケースを、上方から吊り下げ支持するだけでなく、左右方向、上下方向および前後方向から支持材で挟持して強固に固定している。よって、断熱容器内でコイルケースに揺れや撓みを発生させず、コイルケース内の超電導コイルに損傷、劣化、変形を発生させず、クエンチが生じるのを防止できる。
超電導装置を振動体や移動体に搭載し、断熱容器が振動しても、該断熱容器内ではコイルケース内の超電導コイルに揺れが発生するのを確実に防止できる。
In the superconducting device of the present invention, a coil case containing a superconducting coil is supported in a heat insulating container (cryostat) by suspending from above, and sandwiched by support materials from the left, right, up, down, and front and back directions. It is firmly fixed. Therefore, it is possible to prevent quenching from occurring without causing the coil case to sway or bend in the heat insulating container, and not to cause damage, deterioration, or deformation to the superconducting coil in the coil case.
Even if the superconducting device is mounted on a vibrating body or a moving body and the heat insulating container vibrates, it is possible to reliably prevent the superconducting coil in the coil case from shaking in the heat insulating container.

前記断熱容器は、真空層を挟んだ外壁と内壁とからなる二重壁として断熱性能を高めていることが好ましい。この二重壁からなる断熱容器では、その内壁の内部を真空とし、この真空とした内部に超電導コイルを内蔵したコイルケースを収容している。   The heat insulating container preferably has a high heat insulating performance as a double wall composed of an outer wall and an inner wall with a vacuum layer interposed therebetween. In this heat insulation container comprising a double wall, the inside of the inner wall is evacuated and a coil case containing a superconducting coil is accommodated in the evacuated interior.

前記断熱容器は、真空層を挟んだ外壁と内壁とからなり、
前記支持材はパイプまたは棒とし、
前記支持棒の内端は、前記コイルケースの外面に開口した差込穴に押し込んでいる一方、常温時と冷却時とで位置が変わる前記支持棒の外端は、前記外壁と内壁に挟まれた真空層に位置させ、
前記支持材の外端に押し当てられるベローズ(介在皿)と、前記外壁の外方より押し込む押し棒を備えた支持材押し込み装置を前記外壁に取り付け、前記押し棒によりベローズを介して前記支持棒を内方へ押し込み、該支持棒の内端と前記差込穴との先端に隙間を無くして断熱容器とコイルケースとを一体化していることが好ましい。
The heat insulating container is composed of an outer wall and an inner wall sandwiching a vacuum layer,
The support material is a pipe or rod;
The inner end of the support bar is pushed into an insertion hole opened on the outer surface of the coil case, while the outer end of the support bar whose position changes between normal temperature and cooling is sandwiched between the outer wall and the inner wall. Located in a vacuum layer,
A support material pushing device provided with a bellows (intervening tray) pressed against the outer end of the support material and a push rod to be pushed in from the outside of the outer wall is attached to the outer wall, and the support rod is inserted through the bellows by the push rod. It is preferable that the heat insulating container and the coil case are integrated by eliminating the gap between the inner end of the support bar and the tip of the insertion hole.

本発明では、前記のように、断熱容器から突設した支持材で、コイルケースを左右方向、上下方向、前後方向から挟持しているため、コイルケースを断熱容器内で揺れが発生しないように強固に固定することができるが、該支持材によりコイルケースを固定する際に緩みが生じていると、前記のように支持材を介して固定しても、コイルケースは振動により揺れが生じることとなる。
断熱容器内に支持材を介してコイルケースを支持する組み立ては、超電導装置の運転前に常温状態でなされる。よって、常温状態で支持材の先端をコイルケースの差込穴に当接させて連結しても、超電導装置の運転時にコイルケース内部を超電導温度に低下するとコイルケースに熱収縮が発生し、該コイルケースの差込穴と支持材の先端との間に隙間が発生することとなる。
本発明では、常温での組立後、超電導温度で冷却されたコイルケースに熱収縮が生じて前記隙間が発生した時に、断熱容器の外部から前記押し棒に押し込んでベローズを介して
支持材をコイルケースの差込穴に押し込こんで前記隙間を無くし、熱収縮を補償することができ、支持材をコイルケースと一体化させている。
In the present invention, as described above, the coil case is sandwiched from the left-right direction, the up-down direction, and the front-rear direction by the support member protruding from the heat-insulating container, so that the coil case is not shaken in the heat-insulating container. Although it can be firmly fixed, if the coil case is loosened by the support material, the coil case may be shaken by vibration even if it is fixed via the support material as described above. It becomes.
The assembly for supporting the coil case in the heat insulating container via the support material is performed at room temperature before the operation of the superconducting device. Therefore, even if the tip of the support member is brought into contact with the insertion hole of the coil case in the normal temperature state and connected, if the inside of the coil case is lowered to the superconducting temperature during operation of the superconducting device, thermal contraction occurs in the coil case. A gap will be generated between the insertion hole of the coil case and the tip of the support material.
In the present invention, after the assembly at room temperature, when the shrinkage occurs due to the heat shrinkage in the coil case cooled at the superconducting temperature, the support material is coiled through the bellows by being pushed into the push rod from the outside of the heat insulating container. The gap is eliminated by pushing into the insertion hole of the case to compensate for heat shrinkage, and the support material is integrated with the coil case.

前記支持材は、高絶縁性を有すると共に熱伝導度が低く、強度が大であるガラス繊維強化樹脂またはケプラー繊維強化樹脂からなる形成していることが好ましい。   The support material is preferably formed of a glass fiber reinforced resin or a Kepler fiber reinforced resin having high insulating properties, low thermal conductivity, and high strength.

前記超電導コイルが横長なレーストラック型の場合、前記断熱容器からコイルケースに取り付ける前記支持材は、上下、左右および前後にそれぞれ間隔をあけて複数本配置し、かつ、横長となる前後両側の外壁間に間隔保持用のステーを取り付けていることが好ましい。   When the superconducting coil is a horizontally long racetrack type, a plurality of the support members attached to the coil case from the heat insulating container are arranged at intervals in the top, bottom, left and right, and front and rear, and the outer walls on both the front and rear sides that are horizontally long It is preferable to attach a stay for holding the gap therebetween.

前記断熱容器の外壁と内壁はステンレス、アルミニウム等の金属あるいはFRPで形成している。
超電導装置を移動体に搭載する場合には、軽量化が要望されるため、外壁は軽量なアルミニウムとすることが好ましい。薄いアルミニウムで外壁を形成する場合、内面側が真空層で外面に大気外圧が負荷されると、外壁に変形が発生しやすくなる。特に、横長さで大面積となる前後外壁は変形しやすくなる。しかしながら、前記間隔保持用のステーを設けて外壁を補強すると、薄いアルミニウムで外壁を形成でき、その結果、断熱容器を軽量化および小型化することができる。よって、移動体上に超電導装置を搭載する場合、超電導装置の荷重を小さくすることができる。
The outer wall and inner wall of the heat insulating container are formed of a metal such as stainless steel or aluminum or FRP.
When the superconducting device is mounted on a moving body, weight reduction is required, and therefore the outer wall is preferably made of lightweight aluminum. When the outer wall is formed of thin aluminum, if the inner surface side is a vacuum layer and atmospheric pressure is applied to the outer surface, the outer wall is likely to be deformed. In particular, the front and rear outer walls having a large area in the lateral length are easily deformed. However, when the stay for maintaining the distance is provided to reinforce the outer wall, the outer wall can be formed of thin aluminum, and as a result, the heat insulating container can be reduced in weight and size. Therefore, when a superconducting device is mounted on a moving body, the load on the superconducting device can be reduced.

また、外壁をアルミニウム、アルミニウム合金等の金属材で形成すると、自然冷却や冷却水による冷却を簡単に行うことができる。
一方、内壁をFRPで形成すると、超電導コイルに交流電流を流しても断熱容器に誘導電流が流れて発熱することはなく、超電導装置全体の熱損失が小さくなり冷却効率を高めることができる。
また、真空とした内部に、超電導コイルを樹脂を充填したシールドケースからなるコイルケース内に内蔵した状態で収容している。
Further, when the outer wall is formed of a metal material such as aluminum or aluminum alloy, natural cooling or cooling with cooling water can be easily performed.
On the other hand, when the inner wall is formed of FRP, even if an alternating current is passed through the superconducting coil, an induced current does not flow through the heat insulating container to generate heat, and the heat loss of the entire superconducting device is reduced and the cooling efficiency can be increased.
Further, the superconducting coil is housed in a vacuum case inside a coil case made of a shield case filled with resin.

本発明の超電導装置では、前記断熱容器の外壁の上面または下面に冷凍機を固定し、該冷凍機に連結したコールドヘッドを前記内壁の内部またはコイルケースの内部に突設して前記コイルケースまたは超電導コイルの内芯から突設した伝熱材と接触させた熱伝導冷却で超電導温度に冷却していることが好ましい。   In the superconducting device of the present invention, a refrigerator is fixed to the upper surface or the lower surface of the outer wall of the heat insulating container, and a cold head connected to the refrigerator protrudes from the inside of the inner wall or the inside of the coil case. It is preferable to cool to superconducting temperature by heat conduction cooling brought into contact with a heat transfer material protruding from the inner core of the superconducting coil.

即ち、断熱容器内部に充填した液体窒素に超電導コイルを浸漬して冷却する方法に変えて、冷凍機のコールドヘッドを超電導コイルに接触させて冷却している。
これは、液体窒素は凝固点である64K(ケルビン)以上の温度でしか液体として存在できないため、68K〜77Kでの高温超電導材に流れる臨界電流は低く、最大磁場は1T以下となり、高磁場を発生できない問題がある。
これに対して前記冷凍機を用いた直冷伝熱方式で超電導コイルを冷却すると、超電導コイルを10K〜50Kに冷却でき、超電導線材を長くすることなく、臨界電流を高くすることができる。
That is, instead of cooling the superconducting coil by immersing the superconducting coil in liquid nitrogen filled in the heat insulating container, the cold head of the refrigerator is brought into contact with the superconducting coil for cooling.
This is because liquid nitrogen can only exist as a liquid at temperatures above the freezing point of 64K (Kelvin), so the critical current flowing through the high-temperature superconductor at 68K to 77K is low, the maximum magnetic field is 1T or less, and a high magnetic field is generated. There is a problem that cannot be done.
On the other hand, when the superconducting coil is cooled by the direct cooling heat transfer method using the refrigerator, the superconducting coil can be cooled to 10K to 50K, and the critical current can be increased without lengthening the superconducting wire.

さらに、超電導装置の断熱容器を移動体や振動体上に搭載する場合には、防振用マウントラバーを介して断熱容器を載置することが好ましい。
このように、マウントラバーを介在させると、マウントラバーがショックアブソーバーになって振動を吸収し、断熱容器自体の振動を減衰することができる。
Furthermore, when the heat insulating container of the superconducting device is mounted on a moving body or a vibrating body, it is preferable to place the heat insulating container via a vibration-proof mount rubber.
As described above, when the mount rubber is interposed, the mount rubber becomes a shock absorber and absorbs the vibration, thereby attenuating the vibration of the heat insulating container itself.

前記構成からなる本発明の超電導装置においては、超電導コイルを内蔵したコイルケースを左右両側、上下両側、前後両側よりそれぞれ断熱性を有する支持材で挟持して断熱容器内に固定しているため、コイルケースが断熱容器内で揺れたり、撓んだりすることが防止できる。その結果、コイルケース内部の超電導コイルに損傷、劣化、変形することが防止でき、それに基づいてクエンチの発生を抑制することができる。   In the superconducting device of the present invention having the above-described configuration, the coil case containing the superconducting coil is sandwiched between the left and right sides, the top and bottom sides, and the front and back sides, respectively, with a heat-insulating support material and fixed in the heat insulating container. It is possible to prevent the coil case from being shaken or bent in the heat insulating container. As a result, the superconducting coil inside the coil case can be prevented from being damaged, deteriorated, or deformed, and the occurrence of quenching can be suppressed based on the damage.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図4に本発明の超電導装置の実施形態を説明する。
超電導装置1は移動体であると共に振動体である列車や船舶に搭載し、断熱容器(クライオスタット)2を基台3上にマウトラバー10を介在して固定している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
An embodiment of the superconducting device of the present invention will be described with reference to FIGS.
The superconducting device 1 is mounted on a train or ship which is a moving body and a vibrating body, and a heat insulating container (cryostat) 2 is fixed on a base 3 with a mautra bar 10 interposed.

断熱容器2は外壁4と内壁5とを真空層6を挟んで設けた二重壁の密閉されたボックス形状としている。
外壁4は薄肉のアルミニウム合金板から形成し、内壁5は銅板から形成している。外壁4と内壁5に挟まれた真空層6は断熱空間としている。該真空層6に樹脂フィルムに反射材を取り付けた輻射フィルム(図示せず)を多重に収容している。
内壁5の内部7も真空とし、超電導コイル8をアルミニウム等の金属製シールドケースからなるコイルケース9に内蔵して収容している。該コイルケース9内は樹脂11を充填し超電導コイル8を樹脂11でモールドした状態で内蔵している。前記超電導コイル8はビスマス系あるいはイットリウム系の高温超電導線材から形成したレーストラック型コイルとしている。
The heat insulating container 2 has a double-walled sealed box shape in which an outer wall 4 and an inner wall 5 are provided with a vacuum layer 6 interposed therebetween.
The outer wall 4 is formed from a thin aluminum alloy plate, and the inner wall 5 is formed from a copper plate. The vacuum layer 6 sandwiched between the outer wall 4 and the inner wall 5 serves as a heat insulating space. The vacuum layer 6 accommodates multiple radiation films (not shown) in which a reflective material is attached to a resin film.
The inside 7 of the inner wall 5 is also evacuated, and the superconducting coil 8 is housed in a coil case 9 made of a shield case made of metal such as aluminum. The coil case 9 is filled with a resin 11 and a superconducting coil 8 is molded in the resin 11 and is built therein. The superconducting coil 8 is a racetrack coil formed of a bismuth or yttrium high temperature superconducting wire.

外壁4の上面に2段式冷凍機12を搭載し、該冷凍機12の第二ステージ12bを内壁5より突出させ、その先端にコールドヘッド(銅製クーリングパス)12cを設けている。一方、コイルケース9の内部に並列状態に積層する超電導コイル8の間に銅冷却板40を配置し、これら銅冷却板40の上端に間隔をあけて3カ所に突出部40aを設け、これら突出部40aの上面を銀製角棒41で連結し、該銀製角棒41を前記コールドベッド12cと連結している。これにより、超電導コイル8を直冷伝熱方式で超電導温度に冷却している。
また、超電導コイル8のリード線(図示せず)もコイルケース9の上面から断熱容器2を貫通させて外方へと引き出し交流電源(図示せず)と接続している。
A two-stage refrigerator 12 is mounted on the upper surface of the outer wall 4, a second stage 12 b of the refrigerator 12 is projected from the inner wall 5, and a cold head (copper cooling path) 12 c is provided at the tip. On the other hand, a copper cooling plate 40 is disposed between the superconducting coils 8 stacked in parallel inside the coil case 9, and protrusions 40 a are provided at three locations at intervals on the upper ends of the copper cooling plates 40. The upper surface of the portion 40a is connected by a silver square bar 41, and the silver square bar 41 is connected to the cold bed 12c. Thereby, the superconducting coil 8 is cooled to the superconducting temperature by the direct cooling heat transfer method.
Further, the lead wire (not shown) of the superconducting coil 8 is also drawn from the upper surface of the coil case 9 through the heat insulating container 2 and connected to an AC power source (not shown).

前記断熱容器2の内壁5の真空とした内部7に、前記コイルケース9を断熱容器2に取り付けた断熱材からなる支持材20により支持して、内壁5の内面との間に隙間をあけて非接触で収容している。   The coil case 9 is supported by a support member 20 made of a heat insulating material attached to the heat insulating container 2 in the vacuumed inner portion 7 of the inner wall 5 of the heat insulating container 2, and a gap is formed between the inner wall 5 and the inner surface. Contained without contact.

詳細には、図1に示すように、左側に上下方向に間隔をあけて2本の支持材20を取り付けると共に、右側に同様に2本の支持材20を左側と対向位置に取り付け、左右両側より合計4本の支持材20でコイルケース9の左右外面を挟持している。
上側には左右方向に間隔をあけて2本の支持材20を取り付けると共に、下側に同様に2本の支持材20を上側と対向位置取り付け、上下両側より合計4本の支持材20でコイルケース9の上下外面を挟持している。
さらに、図2に示すように、最大面積となる前後両面はそれぞれ6本で合計12本の支持材20を取り付けてコイルケース9の前後両面を挟持している。詳しくは、前後面の上側の左右隅部と下側の左右隅部および超電導コイルの内周に囲まれた中央部の上下に設けて各6本、合計12本の支持材20を取り付けている。
このように、合計20本の支持材20を用いて、断熱容器2の内部にコイルケース9を挟持固定している。
Specifically, as shown in FIG. 1, two support members 20 are attached to the left side with an interval in the vertical direction, and the two support members 20 are similarly attached to the left side and opposite positions on the right side. Further, the left and right outer surfaces of the coil case 9 are sandwiched by a total of four support members 20.
Two support members 20 are attached to the upper side with a space in the left-right direction, and the two support members 20 are similarly attached to the lower side so as to face the upper side. The upper and lower outer surfaces of the case 9 are clamped.
Further, as shown in FIG. 2, the front and rear surfaces having the maximum area are each six, and a total of twelve support members 20 are attached to sandwich the front and rear surfaces of the coil case 9. Specifically, the upper and lower left and right corners of the front and rear surfaces, the lower left and right corners, and the central part surrounded by the inner periphery of the superconducting coil are provided at the top and bottom, and six support members 20 are attached in total. .
In this way, the coil case 9 is sandwiched and fixed inside the heat insulating container 2 by using a total of 20 support members 20.

前記支持材20は高絶縁性で強度を有するガラス繊維強化樹脂(GERP)またはケプラーFRPで成形した丸棒としている。
各支持材20は、図3に拡大して示すように、外端20aを外壁4の外面に固定した支持材押し込み装置22のベローズ23に固定している。該ベローズ付き装置22は、ケース24を外壁4に固定し、該ケース24の蓋24aにコイルバネ25の外端を固定し、該コイルバネ25の内端にベローズ23を固定し、コイルバネ25によりベローズ23を内壁5側(内方)に向けて付勢している。
該ベローズ23の内面に支持材20の外端20aを固定する一方、ベローズ23の外面にネジ棒26を内端に固定し、ネジ棒26の外端を蓋24aより外方へ突設している。該ネジ棒26にナット27を螺合することによりネジ棒26を内方へと移動させてベローズ23を内方へと変形させ、該ベローズ23の変形で支持材20を移動させて、内端の固定部20bをコイルケース9側へと移動させている。
The support material 20 is a round bar formed of glass fiber reinforced resin (GERP) or Kepler FRP having high insulation and strength.
Each support member 20 is fixed to a bellows 23 of a support member pushing device 22 in which an outer end 20a is fixed to the outer surface of the outer wall 4 as shown in FIG. The bellows-equipped device 22 fixes the case 24 to the outer wall 4, the outer end of the coil spring 25 is fixed to the lid 24 a of the case 24, the bellows 23 is fixed to the inner end of the coil spring 25, and the bellows 23 is fixed by the coil spring 25. Is biased toward the inner wall 5 side (inward).
The outer end 20a of the support member 20 is fixed to the inner surface of the bellows 23, while the screw rod 26 is fixed to the inner end of the bellows 23, and the outer end of the screw rod 26 projects outward from the lid 24a. Yes. By screwing a nut 27 into the screw rod 26, the screw rod 26 is moved inward to deform the bellows 23 inward, and the support member 20 is moved by the deformation of the bellows 23 to move the inner end. The fixed portion 20b is moved to the coil case 9 side.

コイルケース9には、支持材20の内端側の固定部20bを挿入する差込穴30を設けている。図4(A)に示すように、該差込穴30の底面30aに、支持材20の固定部20bの端面20cを圧接させて固定している。   The coil case 9 is provided with an insertion hole 30 into which the fixing portion 20b on the inner end side of the support member 20 is inserted. As shown in FIG. 4A, the end surface 20c of the fixing portion 20b of the support member 20 is fixed to the bottom surface 30a of the insertion hole 30 by pressure contact.

さらに、図2に示すように、前後の外壁4の間には超電導コイル8の内周に囲まれた中央領域に上下左右4本の間隔保持用ステー33を取り付け、外壁4の内側への撓みを防止するように支持している。該間隔保持用ステー33は真空二重断熱バイプからなり、熱絶縁されている。   Further, as shown in FIG. 2, four spacing holding stays 33 are attached between the front and rear outer walls 4 in the central region surrounded by the inner periphery of the superconducting coil 8, and the inward bending of the outer wall 4 is performed. Support to prevent. The interval holding stay 33 is made of a vacuum double heat insulating vip and is thermally insulated.

前記断熱容器2内へのコイルケース9の組付は常温でなされ、常温で支持材20の固定部20bの端面20cをコイルケース9の差込穴30の底面30aに圧接している。このように、コイルケース9の左右両面、上下両面および前後両面が支持材20で挟持されることにより、コイルケース9は断熱容器2内に移動不可に固定できる。   The coil case 9 is assembled into the heat insulating container 2 at normal temperature, and the end surface 20c of the fixing portion 20b of the support member 20 is pressed against the bottom surface 30a of the insertion hole 30 of the coil case 9 at normal temperature. Thus, the coil case 9 can be fixed in the heat insulating container 2 so as not to move by sandwiching the left and right surfaces, the upper and lower surfaces, and the front and rear surfaces of the coil case 9 with the support material 20.

冷凍機12により超電導コイル8が極低温(20ケルビン)に冷却されると、コイルケース9が熱収縮して、図4(B)に示すように、コイルケース9の差込穴30の底面30aと支持材20の固定部端面20cとの間に隙間Sが発生する。そのため、支持材20の常温側の端部20aで緩みが生じることとなる。
その際、外方に突出したネジ棒26にナット27を螺合し、ネジ棒26を内方へ移動させ、ベローズ23を介して支持材20を差込穴30内に押し込み、その底面30aに固定部端面20cを圧接して、前記隙間Sを無くしている。
これにより、支持材20によりコイルケース9をガタ付きなく固定でき一体化することができる。
When the superconducting coil 8 is cooled to an extremely low temperature (20 Kelvin) by the refrigerator 12, the coil case 9 is thermally contracted, and the bottom surface 30a of the insertion hole 30 of the coil case 9 is shown in FIG. And a gap S between the fixed portion end surface 20c of the support member 20 is generated. Therefore, looseness occurs at the end 20a of the support material 20 on the normal temperature side.
At that time, the nut 27 is screwed into the screw rod 26 protruding outward, the screw rod 26 is moved inward, the support member 20 is pushed into the insertion hole 30 through the bellows 23, and is inserted into the bottom surface 30a. The gap S is eliminated by pressure-contacting the fixed portion end surface 20c.
Thus, the coil case 9 can be fixed and integrated with the support member 20 without backlash.

前記構成からなる超電導装置においては、断熱容器2の内部にコイルケース9を移動不可に一体化して固定できるため、断熱容器2の内部でコイルケース9が振動により揺れや変形が生じるのを防止できる。その結果、コイルケース9内の超電導コイル8に損傷、劣化、変形が生じるのを防止でき、超電導コイル8にクエンチが発生するのを抑制できる。   In the superconducting device having the above-described configuration, the coil case 9 can be integrated and fixed so as not to move inside the heat insulating container 2, so that the coil case 9 can be prevented from being shaken or deformed by vibration inside the heat insulating container 2. . As a result, it is possible to prevent the superconducting coil 8 in the coil case 9 from being damaged, deteriorated, or deformed, and to suppress the occurrence of quenching in the superconducting coil 8.

また、断熱容器2の外壁4は、内面側が真空で、外面側には大気外圧が負荷されるため、大面積の前後の外壁4は内側に撓みやすくなるが、前記間隔保持用ステー33で前後の外壁を内側より支持しているため、変形を防止できる。このように、外壁4を補強しているため、外壁4の厚さを薄くでき、軽量化することができる。   Further, since the outer wall 4 of the heat insulating container 2 is vacuum on the inner surface side and external atmospheric pressure is applied to the outer surface side, the front and rear outer walls 4 having a large area are easily bent inward. Since the outer wall is supported from the inside, deformation can be prevented. Thus, since the outer wall 4 is reinforced, the thickness of the outer wall 4 can be reduced and the weight can be reduced.

本発明は前記実施形態に限定されず、前記断熱容器に取り付ける支持材押し込み装置は、図5に示す構成としてもよい。
該支持材押し込み装置22では、内面側を支持棒20との押し当て接面とする介在皿(ベローズ)23の周縁部にボルト穴23xを設け、該ボルト穴23xにボルト50の軸部50aに移動自在に通し、該ボルト軸部の先端を、外壁4に固定した蓋部24aに固定している。該ボルト50の頭部50bと介在皿23との間に隙間Cを設けている。介在皿23の外面には押し棒53を固定し、該押し棒53は蓋部24aを貫通して外方へ突出している。
上記構成では、常温のセット時は、介在皿23の外面側の押し棒53と内面側の支持材20とを押し合いする状態で支持材20を固定している。コイルケースが冷却されて収縮し、支持材20と介在皿23との間に隙間が発生すると、押し棒53で介在皿23を押し込み、介在皿23を前記隙間Cの寸法分前進させて、ボルト頭部50bに介在皿23を突き当てる。この介在皿23の前進で、介在皿23と支持材20との隙間を無くして、支持材20を介在皿23で押し込み支持している。
This invention is not limited to the said embodiment, The support material pushing-in apparatus attached to the said heat insulation container is good also as a structure shown in FIG.
In the support material pushing device 22, a bolt hole 23 x is provided in a peripheral portion of an intervening tray (bellows) 23 whose inner surface side is a pressing contact surface with the support rod 20, and the bolt hole 23 x is provided on the shaft portion 50 a of the bolt 50. The front end of the bolt shaft portion is fixed to a lid portion 24 a fixed to the outer wall 4. A gap C is provided between the head 50 b of the bolt 50 and the interposition tray 23. A push rod 53 is fixed to the outer surface of the intervening tray 23, and the push rod 53 penetrates the lid portion 24a and protrudes outward.
In the above configuration, when the room temperature is set, the support member 20 is fixed in a state in which the push bar 53 on the outer surface side of the interposition tray 23 and the support member 20 on the inner surface side are pressed against each other. When the coil case is cooled and contracts, and a gap is generated between the support member 20 and the interposition tray 23, the interposition tray 23 is pushed by the push rod 53, and the interposition tray 23 is advanced by the dimension of the gap C, so that the bolt The interposition tray 23 is abutted against the head 50b. By the advancement of the intervening tray 23, the gap between the intervening tray 23 and the support member 20 is eliminated, and the support member 20 is pushed and supported by the intervening tray 23.

また、前記支持材の内端とコイルケースとの固定は、コイルケースに設けて差込穴に支持材の先端固定部を挿入する方法にかえて、ネジ固定としてもよい。
さらに、超電導コイルはコールドヘッドによる直冷伝熱方式で冷却する方法に変えて、液体窒素をコイルケース内に充填して超電導コイルを冷却してもよい。さらに、前記実施形態では超電導装置を船舶に搭載しているが、自動車や列車等の移動体に搭載した場合にも好適に用いることができる。
即ち、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲の実施形態が含まれる。
Further, the inner end of the support member and the coil case may be fixed by screw fixing instead of a method of inserting the tip fixing portion of the support member into the insertion hole provided in the coil case.
Further, the superconducting coil may be cooled by a direct cooling heat transfer system using a cold head, and the superconducting coil may be cooled by filling liquid nitrogen into the coil case. Furthermore, although the superconducting device is mounted on a ship in the above-described embodiment, it can also be suitably used when mounted on a moving body such as an automobile or a train.
That is, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes embodiments that do not depart from the gist of the present invention.

本発明の実施形態の超電導装置を示す全体構成図である。It is a whole lineblock diagram showing the superconducting device of the embodiment of the present invention. 図1のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of FIG. 支持材の外壁側での取付状態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the attachment state by the outer wall side of a support material. (A)(B)は、支持材をコイルケースの差込穴に固定する状態を示す拡大図である。(A) (B) is an enlarged view which shows the state which fixes a support material to the insertion hole of a coil case. 支持材と外壁との取付構造の変形例を示す図面である。It is drawing which shows the modification of the attachment structure of a support material and an outer wall. 従来例を示す図面である。It is drawing which shows a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 超電導装置
2 断熱容器
4 外壁
5 内壁
6 真空層
8 超電導コイル
9 コイルケース
12 冷凍機
20 支持材
20b 固定部
20c 端面
22 支持材押し込み装置
23 ベローズ(介在皿)
24 ケース
25 コイルバネ
26 ネジ棒
27 ナット
30 差込穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting device 2 Thermal insulation container 4 Outer wall 5 Inner wall 6 Vacuum layer 8 Superconducting coil 9 Coil case 12 Refrigerator 20 Support material 20b Fixed part 20c End surface 22 Support material pushing-in device 23 Bellows (intervening dish)
24 Case 25 Coil spring 26 Screw rod 27 Nut 30 Insertion hole

Claims (6)

超電導コイルを内蔵したコイルケースを断熱容器内に収容する超電導装置であって、
ボックス形状とした前記断熱容器の上下両側、左右両側および前後両側の対向位置に、それぞれ断熱性を有する支持材を押し込み自在に支持して取り付け、これら支持材の内端を前記コイルケースに固定し、該コイルケースを上下方向、左右方向および前後方向でそれぞれ前記支持材で挟持し、前記断熱容器の内面と隙間をあけて前記コイルケースを支持固定していることを特徴とする超電導装置。
A superconducting device that houses a coil case containing a superconducting coil in a heat insulating container,
A heat-insulating support material is supported so as to be able to be pushed in and attached to opposite positions on both the upper and lower sides, the left and right sides, and the front and rear sides of the box-shaped heat insulation container, and the inner ends of these support materials are fixed to the coil case. The superconducting device is characterized in that the coil case is sandwiched between the support members in the up-down direction, the left-right direction, and the front-rear direction, and the coil case is supported and fixed with a clearance from the inner surface of the heat insulating container.
前記断熱容器は、真空層を挟んだ外壁と内壁とからなり、
前記支持材はパイプまたは棒とし、
前記支持棒の内端は、前記コイルケースの外面に開口した差込穴に押し込んでいる一方、常温時と冷却時とで位置が変わる前記支持棒の外端は、前記外壁と内壁に挟まれた真空層に位置させ、
前記支持材の外端に押し当てられるベローズ(介在皿)と、前記外壁の外方より押し込む押し棒を備えた支持材押し込み装置を前記外壁に取り付け、前記押し棒によりベローズを介して前記支持棒を内方へ押し込み、該支持棒の内端と前記差込穴との先端に隙間を無くして断熱容器とコイルケースとを一体化している請求項1に記載の超電導装置。
The heat insulating container is composed of an outer wall and an inner wall sandwiching a vacuum layer,
The support material is a pipe or rod;
The inner end of the support bar is pushed into an insertion hole opened on the outer surface of the coil case, while the outer end of the support bar whose position changes between normal temperature and cooling is sandwiched between the outer wall and the inner wall. Located in a vacuum layer,
A support material pushing device provided with a bellows (intervening tray) pressed against the outer end of the support material and a push rod to be pushed in from the outside of the outer wall is attached to the outer wall, and the support rod is inserted through the bellows by the push rod. The superconducting device according to claim 1, wherein the heat insulating container and the coil case are integrated by pushing inwardly and eliminating a gap between the inner end of the support bar and the tip of the insertion hole.
前記支持材はガラス繊維強化樹脂またはケプラー繊維強化樹脂からなる請求項1または請求項2に記載の超電導装置。   The superconducting device according to claim 1, wherein the support material is made of glass fiber reinforced resin or Kepler fiber reinforced resin. 前記超電導コイルが横長なレーストラック型の場合、前記断熱容器からコイルケースに取り付ける前記支持材は、上下、左右および前後にそれぞれ間隔をあけて複数本配置し、かつ、横長となる前後両側の外壁間に間隔保持用のステーを取り付けている請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の超電導装置。   When the superconducting coil is a horizontally long racetrack type, a plurality of the support members attached to the coil case from the heat insulating container are arranged at intervals in the top, bottom, left and right, and front and rear, and the outer walls on both the front and rear sides that are horizontally long The superconducting device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a stay for holding a gap therebetween. 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の超電導装置を搭載した移動体。   A moving body on which the superconducting device according to any one of claims 1 to 4 is mounted. 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の超電導装置を搭載した振動体。   A vibrating body on which the superconducting device according to any one of claims 1 to 4 is mounted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015174415A1 (en) * 2014-05-13 2015-11-19 住友重機械工業株式会社 Superconducting magnet
JP2016111071A (en) * 2014-12-03 2016-06-20 古河電気工業株式会社 Superconducting coil module and rotation device
CN110957098A (en) * 2019-11-04 2020-04-03 中车工业研究院有限公司 High-temperature superconducting magnet supporting device and magnetic levitation train
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