JP3074616B2 - 酸化物超電導体の冷却構造 - Google Patents
酸化物超電導体の冷却構造Info
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、臨界温度が比較的高い
酸化物超電導体の冷却構造に関する。
酸化物超電導体の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体は臨界温度が比較的高い
ため、高価な液体ヘリウム（沸点−２６９℃）を用いる
ことなく液体窒素（沸点−１９６℃）による冷却で超電
導状態体を作り出すことができる。従来、超電導体構造
が小さい場合には、超電導体を直接、液体窒素に浸漬し
て冷却する直接冷却方式が採用されている。
ため、高価な液体ヘリウム（沸点−２６９℃）を用いる
ことなく液体窒素（沸点−１９６℃）による冷却で超電
導状態体を作り出すことができる。従来、超電導体構造
が小さい場合には、超電導体を直接、液体窒素に浸漬し
て冷却する直接冷却方式が採用されている。
【０００３】しかし、この直接冷却方式は、超電導体構
造が大型化すると基体や冷却容器の剛性を確保するため
に材料の厚みが増加し、冷却効率が下がるとともに冷却
面積が増加し、使用する液体窒素量が増大しコストアッ
プになるという問題を有し、また、液体窒素の冷熱の逃
げる熱量が大きいので、断熱を良くするため高価な真空
断熱を利用しなければ断熱構造をコンパクトにすること
ができず、また、大型の真空容器を必要とするためコス
トアップになるという問題を有し、さらに、超電導体を
冷却する際に超電導体にトラップされる磁場を少なくす
るために、超電導体を開放端に向かって冷却する必要が
あるが、開放端が上部にこない場合に、トラップ磁場を
小さくするように冷却することができないという問題を
有している。
造が大型化すると基体や冷却容器の剛性を確保するため
に材料の厚みが増加し、冷却効率が下がるとともに冷却
面積が増加し、使用する液体窒素量が増大しコストアッ
プになるという問題を有し、また、液体窒素の冷熱の逃
げる熱量が大きいので、断熱を良くするため高価な真空
断熱を利用しなければ断熱構造をコンパクトにすること
ができず、また、大型の真空容器を必要とするためコス
トアップになるという問題を有し、さらに、超電導体を
冷却する際に超電導体にトラップされる磁場を少なくす
るために、超電導体を開放端に向かって冷却する必要が
あるが、開放端が上部にこない場合に、トラップ磁場を
小さくするように冷却することができないという問題を
有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記直接冷却方式の問
題を解決する方法として、図５に示すように、超電導体
の基体１に蛇管２を巻いて冷媒を通して冷却する間接冷
却方式が考えられる。超電導体が大型化された場合に
は、この間接冷却方式が効率およびコスト面から直接冷
却方式に比較して有利であるが、この間接冷却方式は、
基体１と蛇管２の伝熱面積Ｗが小さいので冷却効率が悪
く、また、蛇管２の溶接間隔Ｄを狭くすることが技術的
に困難であるので、冷却効率を良くすることが困難であ
るという問題を有している。
題を解決する方法として、図５に示すように、超電導体
の基体１に蛇管２を巻いて冷媒を通して冷却する間接冷
却方式が考えられる。超電導体が大型化された場合に
は、この間接冷却方式が効率およびコスト面から直接冷
却方式に比較して有利であるが、この間接冷却方式は、
基体１と蛇管２の伝熱面積Ｗが小さいので冷却効率が悪
く、また、蛇管２の溶接間隔Ｄを狭くすることが技術的
に困難であるので、冷却効率を良くすることが困難であ
るという問題を有している。
【０００５】また、超電導体の焼鈍後に溶接を行う場合
には、焼鈍を行いその後、蛇管の溶接を行うという二行
程が必要になり、さらに、蛇管の溶接によって温度が上
がりすぎ超電導体が破壊されないようにするため、低温
溶接の温度管理を正確に行わなければならないので、コ
ストアップにつながるという問題を有している。
には、焼鈍を行いその後、蛇管の溶接を行うという二行
程が必要になり、さらに、蛇管の溶接によって温度が上
がりすぎ超電導体が破壊されないようにするため、低温
溶接の温度管理を正確に行わなければならないので、コ
ストアップにつながるという問題を有している。
【０００６】また、蛇管溶接後に超電導体の焼鈍を行う
場合には、半田にて蛇管を溶接すると焼鈍時の温度によ
り半田が再溶融し蛇管が外れてしまうという問題を有
し、また、超電導体を再生するために再焼鈍を行う場合
があるが、焼鈍時の温度上昇によって半田が再溶融し蛇
管が外れてしまうため再生が不可能であった。
場合には、半田にて蛇管を溶接すると焼鈍時の温度によ
り半田が再溶融し蛇管が外れてしまうという問題を有
し、また、超電導体を再生するために再焼鈍を行う場合
があるが、焼鈍時の温度上昇によって半田が再溶融し蛇
管が外れてしまうため再生が不可能であった。
【０００７】さらに、半田や低温溶接の溶接部は強度が
低いため、ヒートサイクルによって溶接した部分が剥離
する恐れがあり、冷却効率の低下につながる恐れがあ
る。
低いため、ヒートサイクルによって溶接した部分が剥離
する恐れがあり、冷却効率の低下につながる恐れがあ
る。
【０００８】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、冷却効率を向上させるとともに製造コストを低減さ
せることができる酸化物超電導体の冷却構造を提供する
ことを目的とする。
て、冷却効率を向上させるとともに製造コストを低減さ
せることができる酸化物超電導体の冷却構造を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の酸化物超電導体の冷却構造は、基体と、該
基体の一方の面に被覆される超電導膜と、前記基体の他
方の面に溶接にて固着され、前記超電導膜を形成する熱
処理温度より高い融点を持つ材料からなる流路部材とを
有し、前記基体と流路部材間に冷媒流路が形成された超
電導体パネルを基本形状とし、この超電導体パネルの単
体もしくは複数を連結、組み合わせて超電導体を構成す
ることを特徴とする。
に、本発明の酸化物超電導体の冷却構造は、基体と、該
基体の一方の面に被覆される超電導膜と、前記基体の他
方の面に溶接にて固着され、前記超電導膜を形成する熱
処理温度より高い融点を持つ材料からなる流路部材とを
有し、前記基体と流路部材間に冷媒流路が形成された超
電導体パネルを基本形状とし、この超電導体パネルの単
体もしくは複数を連結、組み合わせて超電導体を構成す
ることを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【作用および発明の効果】本発明によれば、パネル形式
の超電導体パネルを基本形状とし、この超電導体パネル
の単体もしくは複数を連結、組み合わせて超電導体を構
成するので、冷却効率を向上させるとともに製造コスト
を低減させることができる。さらに、下記の効果が奏さ
れる。
の超電導体パネルを基本形状とし、この超電導体パネル
の単体もしくは複数を連結、組み合わせて超電導体を構
成するので、冷却効率を向上させるとともに製造コスト
を低減させることができる。さらに、下記の効果が奏さ
れる。
【００１２】直接冷却方式と比較して冷媒の供給量が
少なくて済み、その効果は超電導体を大型化すればする
ほど大きい。
少なくて済み、その効果は超電導体を大型化すればする
ほど大きい。
【００１３】蛇管による間接冷却方式と比較して伝熱
面積が増大するため、冷却効率が良くなり冷媒の供給量
を削減することができるとともに、ヒートサイクルによ
る冷却流路部分の剥離の問題を解消することができ、ま
た、蛇管と基体との低温溶接の温度管理の煩わしさがな
くなり製作が容易になる。また、真空断熱以外の熱伝導
率の比較的大きい安価な断熱材を用いてもコンパクトな
断熱を行うことができる。
面積が増大するため、冷却効率が良くなり冷媒の供給量
を削減することができるとともに、ヒートサイクルによ
る冷却流路部分の剥離の問題を解消することができ、ま
た、蛇管と基体との低温溶接の温度管理の煩わしさがな
くなり製作が容易になる。また、真空断熱以外の熱伝導
率の比較的大きい安価な断熱材を用いてもコンパクトな
断熱を行うことができる。
【００１４】冷媒流路と基体が一体化されているので
剛性が向上し、その結果、超電導体を大型化した場合に
基体として機能する部分の材料の厚さを薄くすることが
でき、冷却効率を高めることができる。更に、基体材料
として使用される高価なニッケル等の使用量を低減する
ことが可能になる。
剛性が向上し、その結果、超電導体を大型化した場合に
基体として機能する部分の材料の厚さを薄くすることが
でき、冷却効率を高めることができる。更に、基体材料
として使用される高価なニッケル等の使用量を低減する
ことが可能になる。
【００１５】酸化物超電導体を焼鈍した時点で冷却構
造も完成しており、工程が短縮されコストダウンも可能
となる。
造も完成しており、工程が短縮されコストダウンも可能
となる。
【００１６】溶接による方法の場合、流路部材には、
超電導体の基体の材料あるいは超電導膜を形成する熱処
理温度より高い融点を持つ材料を使用していることか
ら、低温溶接を用いて製作する蛇管による間接冷却方式
では不可能な再焼鈍による超電導体の再生が可能とな
る。
超電導体の基体の材料あるいは超電導膜を形成する熱処
理温度より高い融点を持つ材料を使用していることか
ら、低温溶接を用いて製作する蛇管による間接冷却方式
では不可能な再焼鈍による超電導体の再生が可能とな
る。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明の酸化物超電導体の冷却構造の
１実施例を示し、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は図
（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。本発明の酸
化物超電導体の冷却構造は、パネル形式の超電導体パネ
ルを基本形状とし、この超電導体パネルの単体もしくは
複数を連結、組み合わせて超電導体を構成するものであ
る。
明する。図１は、本発明の酸化物超電導体の冷却構造の
１実施例を示し、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は図
（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。本発明の酸
化物超電導体の冷却構造は、パネル形式の超電導体パネ
ルを基本形状とし、この超電導体パネルの単体もしくは
複数を連結、組み合わせて超電導体を構成するものであ
る。
【００１８】超電導体パネル１０は、基体１１と、基体
１１の一方の面に被覆される超電導膜１２と、基体１１
の他方の面に溶接にて固着される凹凸状又は波形状の流
路部材１３とから構成され、基体１１と流路部材１３間
に冷媒流路１４が形成されている。冷媒流路１４はその
剛性が確保でき、基体１１面を均一にむらなく冷却でき
るように冷媒が供給されるような流路パターンで設計さ
れる。なお、１５、１６は冷媒の出入口部である。
１１の一方の面に被覆される超電導膜１２と、基体１１
の他方の面に溶接にて固着される凹凸状又は波形状の流
路部材１３とから構成され、基体１１と流路部材１３間
に冷媒流路１４が形成されている。冷媒流路１４はその
剛性が確保でき、基体１１面を均一にむらなく冷却でき
るように冷媒が供給されるような流路パターンで設計さ
れる。なお、１５、１６は冷媒の出入口部である。
【００１９】基体１１と流路部材１３の溶接は、流路部
材１３の周辺部Ｃは流路部材１３から冷媒が漏れないよ
うにシール性を持たせた溶接、例えば隅肉溶接とし、そ
の他の部分Ｄは、基体１１と流路部材１３を一体にする
溶接、例えば全溶接にする。流路部材１３は、ステンレ
ス、チタン、ＦＲＰ、プラスチック、ポリウレタン等の
熱伝導率が悪い材料を使用した方が冷却効率が良くなる
が、超電導膜１２を形成する熱処理温度より高い融点を
持つ材料、鉄、ニッケル、チタン等を使用するのが好ま
しい。この材料としては、基体１１に使用される材料
や、例えば超電導体の縦磁場に対する磁気遮蔽性能を向
上させるのに役立つ強磁性体も含まれる。
材１３の周辺部Ｃは流路部材１３から冷媒が漏れないよ
うにシール性を持たせた溶接、例えば隅肉溶接とし、そ
の他の部分Ｄは、基体１１と流路部材１３を一体にする
溶接、例えば全溶接にする。流路部材１３は、ステンレ
ス、チタン、ＦＲＰ、プラスチック、ポリウレタン等の
熱伝導率が悪い材料を使用した方が冷却効率が良くなる
が、超電導膜１２を形成する熱処理温度より高い融点を
持つ材料、鉄、ニッケル、チタン等を使用するのが好ま
しい。この材料としては、基体１１に使用される材料
や、例えば超電導体の縦磁場に対する磁気遮蔽性能を向
上させるのに役立つ強磁性体も含まれる。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】図２は、上記超電導体パネル１０から超電
導体２０を構成した例を示し、図（Ａ）は真上から見た
平面図、図（Ｂ）は真横から見た正面図である。超電導
体パネル１０を流路部材１３が外側にくるように円筒状
に構成している。なお、円筒状以外にも角状等種々の形
状が考えられ、また、流路部材１３が内側にくる場合も
考えられる。
導体２０を構成した例を示し、図（Ａ）は真上から見た
平面図、図（Ｂ）は真横から見た正面図である。超電導
体パネル１０を流路部材１３が外側にくるように円筒状
に構成している。なお、円筒状以外にも角状等種々の形
状が考えられ、また、流路部材１３が内側にくる場合も
考えられる。
【００２７】図３は、上記超電導体パネル１０の複数を
組み合わせて超電導体２１を構成した例を示し、真横か
ら見た正面図である。基本形状である超電導体パネル１
０の多数を組み合わせることによって大面積の超電導体
を分割して冷却することができるため、冷却面積が大き
ければ大きい程、冷却効率は良くなる利点がある。
組み合わせて超電導体２１を構成した例を示し、真横か
ら見た正面図である。基本形状である超電導体パネル１
０の多数を組み合わせることによって大面積の超電導体
を分割して冷却することができるため、冷却面積が大き
ければ大きい程、冷却効率は良くなる利点がある。
【００２８】図４は、上記超電導体パネル１０の複数を
組み合わせて超電導体２１を直方体で構成した例を示す
斜視図である。
組み合わせて超電導体２１を直方体で構成した例を示す
斜視図である。
【００２９】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、超電導体パネルのユニッ
ト化だけではなく、冷媒流路パターンに合う形状の断熱
材を標準化することにより、いろいろな大きさの超電導
体の冷却・断熱構造を安価に製作することができる。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、超電導体パネルのユニッ
ト化だけではなく、冷媒流路パターンに合う形状の断熱
材を標準化することにより、いろいろな大きさの超電導
体の冷却・断熱構造を安価に製作することができる。
【図１】本発明の酸化物超電導体の冷却構造の１実施例
を示し、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−
Ｂ線に沿う拡大断面図である。
を示し、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−
Ｂ線に沿う拡大断面図である。
【図２】超電導体パネルから超電導体を構成した例を示
し、図（Ａ）は真上から見た平面図、図（Ｂ）は真横か
ら見た正面図である。
し、図（Ａ）は真上から見た平面図、図（Ｂ）は真横か
ら見た正面図である。
【図３】超電導体パネルの複数を組み合わせて超電導体
を構成した例を示し、真横から見た正面図である。
を構成した例を示し、真横から見た正面図である。
【図４】超電導体パネルの複数を組み合わせて超電導体
を直方体で構成した例を示す斜視図である。
を直方体で構成した例を示す斜視図である。
【図５】本発明の課題を説明するための断面図である。
１０…超電導体パネル、１１…基体、１２…超電導膜、
１３…流路部材 １４…冷媒流路、２０、２１…超電導体
１３…流路部材 １４…冷媒流路、２０、２１…超電導体
フロントページの続き (72)発明者 澁谷紳一 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 石川 登 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 森野仁夫 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 向山澄夫 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−13708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−25593（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−69552（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−162798（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−108567（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−95264（ＪＰ，Ｕ）) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 39/00 - 39/04 H01L 39/14 - 39/20 F25D 3/10 H05K 7/20 H05K 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】基体と、該基体の一方の面に被覆される超
電導膜と、前記基体の他方の面に溶接にて固着され、前
記超電導膜を形成する熱処理温度より高い融点を持つ材
料からなる流路部材とを有し、前記基体と流路部材間に
冷媒流路が形成された超電導体パネルを基本形状とし、
この超電導体パネルの単体もしくは複数を連結、組み合
わせて超電導体を構成することを特徴とする酸化物超電
導体の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06212766A JP3074616B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 酸化物超電導体の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06212766A JP3074616B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 酸化物超電導体の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878736A JPH0878736A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3074616B2 true JP3074616B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=16628049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06212766A Expired - Fee Related JP3074616B2 (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | 酸化物超電導体の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074616B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10562221B2 (en) * | 2016-07-21 | 2020-02-18 | Sidel Participations | Molding unit for containers, equipped with a boxing device having an added sleeve |
-
1994
- 1994-09-06 JP JP06212766A patent/JP3074616B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 実開 平２−９５２６４（ＪＰ，Ｕ）） |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10562221B2 (en) * | 2016-07-21 | 2020-02-18 | Sidel Participations | Molding unit for containers, equipped with a boxing device having an added sleeve |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0878736A (ja) | 1996-03-22 |
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