(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非金属製の板状体と、
この板状体内に埋設された冷却パイプと、
前記板状体の表面に取付けられ、前記板状体への入熱源または前記板状体からの排熱源となる金属製の取付部材と、
前記板状体の取付部材取付け部近傍の冷却パイプ側面に取付けられ、前記板状体の内部に延びる金属製のフィンと、
このフィンと前記取付部材とを接続して前記板状体内に設けられた金属製の接続部材と、
を備えたことを特徴とする冷却パイプ埋め込み板。
【請求項２】
前記フィンは、前記板状体から露出して前記取付部材と接触する露出部を有することを特徴とする請求項１記載の冷却パイプ埋め込み板。
【請求項３】
非金属製の板状体と、
この板状体内に埋設された冷却パイプと、
前記板状体の表面に取付けられ、板状体への入熱源または前記板状体からの排熱源となる取付部材と、
前記板状体の内部に埋設された金属ネットよりなる伝熱部材と、
を備えたことを特徴とする冷却パイプ埋め込み板。
【請求項４】
前記伝熱部材は金属ネットと金属薄板との組合わせよりなることを特徴とする請求項３記載の冷却パイプ埋め込み板。
【請求項５】
非金属製の板状体と、
この板状体内に埋設された冷却パイプと、
前記板状体の表面に取付けられ、前記板状体への入熱源または前記板状体からの排熱源となる取付部材と、
前記板状体の取付部材取付け部近傍において前記板状体の内部に埋設された金属薄板よりなる伝熱部材と、
を備えたことを特徴とする冷却パイプ埋め込み板。
【請求項６】
前記伝熱部材は、前記板状体の上下面と略平行な方向で２以上に分割されていることを特徴とする請求項５記載の冷却パイプ埋め込み板。
【請求項７】
前記板状体は繊維強化プラスチックよりなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の冷却パイプ埋め込み板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導コイルの熱シールド板等に用いられる、非金属製の板状体に冷却パイプを埋設した冷却パイプ埋め込み板に係り、とりわけ板全体の均熱性能を改善した冷却パイプ埋め込み板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、超伝導コイルの熱シールド板において、アルミ板に代えて、渦電流を発生しない非金属の積層板を用いることが試みられている。しかし、この場合は板の熱伝導率も悪くなるので、板全体を平均して低温に保つための均熱化の方法が幾つか試みられている。そして、その試みの一つとして、積層板の中に冷却パイプを埋設し、外観をフラットに保った冷却パイプ埋め込み板が提案されている。
【０００３】
図７に、このような従来の冷却パイプ埋め込み板の例が示されている。図７において、冷却パイプ埋め込み板は非金属の積層板よりなる板状体１と、この板状体１内部に埋設された冷却パイプ４とを備えている。板状体１は開口部２０を有し、この開口部２０に板状体１を支持する筒状の金属製支持部材２が取付けられている。また、板状体１の一端部１６には、板状体１からの排熱源となる平板状の金属製ヒートシンク３が取付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の冷却パイプ４埋め込み板は、熱伝導率が悪い非金属製の板状体１の均熱性能を冷却パイプ４によってある程度改善することはできるが、なお以下のような問題点がある。
【０００５】
すなわち、一般に上記支持部材２が板状体１への主な入熱源となるが、板状体１の支持部材２取付部分において、その接触熱抵抗のために侵入熱が滞ってしまう。また、板状体１のヒートシンク３取付部分においても、同様に排熱が滞ってしまう。このため、板状体１と支持部材２およびヒートシンク３との間で温度差ができ、板状体１全体をヒートシンク３温度近くまで平均的に冷却して、全体的に低温に保つことが困難である。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、従来の冷却パイプ４埋め込み板と同様のフラットな外観を保ち、渦電流の発生を許容範囲内に抑えながら、均熱性能を改善し、板全体を平均的に冷却して全体的に低温に保つことのできる冷却パイプ埋め込み板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、非金属製の板状体と、この板状体内に埋設された冷却パイプと、前記板状体の表面に取付けられ、前記板状体への入熱源または前記板状体からの排熱源となる金属製の取付部材と、前記板状体の取付部材取付け部近傍の冷却パイプ側面に取付けられ、前記板状体の内部に延びる金属製のフィンと、このフィンと前記取付部材とを接続して前記板状体内に設けられた金属製の接続部材とを備えたことを特徴とする冷却パイプ埋め込み板である。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、板状体への入熱源となる取付部材からの熱は主に接続部材に伝達され、接続部材からフィンを介して速やかに冷却パイプに伝達される。また、冷却パイプから排出される熱は、主に冷却パイプからフィンに伝達され、フィンから接続部材を介して、板状体からの排熱源となる取付部材に速やかに伝達される。このことにより、取付部材と板状体内の冷却パイプとの間の伝熱が促進され、板状体の取付部材取付け部近傍とそれ以外の部分との間の温度差が小さく保たれる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、非金属製の板状体と、この板状体内に埋設された冷却パイプと、前記板状体の表面に取付けられ、板状体への入熱源または前記板状体からの排熱源となる取付部材と、前記板状体の内部に埋設された金属ネットよりなる伝熱部材とを備えたことを特徴とする冷却パイプ埋め込み板である。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、金属ネットよりなる伝熱部材によって板状体内の伝熱が促進され、このことにより、取付部材と板状体内の冷却パイプとの間の伝熱も促進される。このため、板状体の取付部材取付け部近傍とそれ以外の部分との間の温度差が小さく保たれる。また、伝熱部材は金属ネットよりなるため、板状体の広範囲に渡って埋設しても渦電流の発生が過大となることはない。
【００１１】
請求項５記載の発明は、非金属製の板状体と、この板状体内に埋設された冷却パイプと、前記板状体の表面に取付けられ、前記板状体への入熱源または前記板状体からの排熱源となる取付部材と、前記板状体の取付部材取付け部近傍において前記板状体の内部に埋設された金属薄板よりなる伝熱部材とを備えたことを特徴とする冷却パイプ埋め込み板である。
【００１２】
請求項５記載の発明によれば、金属薄板よりなる伝熱部材によって板状体の取付部材取付け部近傍の伝熱が促進される。このことにより、板状体の取付部材取付け部近傍とそれ以外の部分との間の温度差が小さく保たれる。また、金属薄板を埋設する範囲は板状体の取付部材取付け部近傍であるから、渦電流の発生が過大となることはない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態
図１および図２は本発明の第１の実施形態を示す図である。図１および図２において、冷却パイプ埋め込み板は非金属の積層板（例えば繊維強化プラスチック）よりなる板状体１と、この板状体１内部に埋設された冷却パイプ４とを備えている。また、板状体１は複数の矩形状開口部２０を有し、各開口部２０に板状体１を支持するとともに、板状体１への主な入熱源となる金属製支持部材２（取付部材）が取付けられている（図１においては便宜的に一つの開口部２０以外を省略して示している）。一方、板状体１の一端部１６には、板状体１からの排熱源となる金属製ヒートシンク３（取付部材）が取付けられている。
【００１４】
支持部材２は、板状体１の開口部２０内から下方に延びる筒状の支持部材本体２１と、この支持部材本体２１上端部周縁から外方に延びる矩形状のフランジ部２２とを有している。そして支持部材２は、そのフランジ部２２と板状体１１とを貫通する複数のリベット（接続部材）６によって板状体１に固定されている。また、ヒートシンク３は、板状体１の下方に延びる平板状のヒートシンク本体３１と、このヒートシンク本体３１上縁から略直角に板状体１側に延びるフランジ部３２とを有している。そして、ヒートシンク３は、そのフランジ部３２と板状体１とを貫通する複数のリベット（接続部材）６によって板状体１に固定されている。
【００１５】
また、上記冷却パイプ４のうち、支持部材２両側の冷却パイプ４には、側面に平板状の金属製フィン５が取付けられている。これらのフィン５は、冷却パイプ４側面から板状体１内を開口部２０まで延び、その端面が支持部材本体２１に当接している。また、これらのフィン５は、冷却パイプ４の延長方向に支持部材２のフランジ部に対応して延びている。一方、ヒートシンク３近傍の冷却パイプ４にも、その側面に平板状の金属製フィン５が取付けられている。このフィン５は、板状体１内を一端部１６まで延び、その端面がヒートシンク本体３１に当接している。また、このフィン５は、冷却パイプ４の延長方向にヒートシンク３に対応して延びている。
【００１６】
また、各フィン５は上記複数のリベット６によって貫通されるとともに、これらのリベット６によって支持部材２のフランジ部２２、またはヒートシンク３のフランジ部３２と熱的に接続されている。なお、リベット６に代えてボルト等を用いてもよく、フィン５と支持部材２またはヒートシンク３とを熱的に接続するための独立した金属製の接続部材を用いてもよい。
【００１７】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用について説明する。本実施形態によれば、板状体１への入熱源となる支持部材２からの熱は、主に支持部材２のフランジ部２２からリベット（接続部材）６に伝達され、リベット６からフィン５を介して速やかに冷却パイプ４に伝達される。また、開口部２０においては、支持部材２からの熱は支持部材本体２１からフィン５の露出部７を通じて直接フィン５に伝達され、フィン５を介して速やかに冷却パイプ４に伝達される。
【００１８】
一方、冷却パイプ４から排出される熱は、主に冷却パイプ４からフィン５に伝達され、フィン５からリベット６を介してヒートシンク３のフランジ部３２に伝達されるとともに、フィン５の露出部７を通じて直接ヒートシンク本体３１に伝達される。このようにして、冷却パイプ４から排出される熱は、フィン５を介して速やかにヒートシンク３に伝達される。
【００１９】
このことにより、板状体１の支持部材２取付け部および板状体１のヒートシンク３取付け部分における伝熱を促進し、板状体１と支持部材２およびヒートシンク３との間の温度差を小さくし、板全体を平均的に冷却して全体的に低温に保つことができる。
【００２０】
なお本実施形態においては、図３に示すように、支持部材２両側の冷却パイプ４に取付けられるフィン５を、冷却パイプ４の延長方向に板状体１の端面まで延長してもよい。また、図４に示すように、支持部材２両側の冷却パイプ４の両側面にフィン５を取付けてもよく、同様にヒートシンク３近傍の冷却パイプ４の両側面にフィン５を取付けてもよい。これらの場合、フィン５を介して冷却パイプ４と板状体１との熱接触面積が拡大するため、冷却パイプ埋め込み板の均熱性能を一層向上させることができる。
第２の実施形態
図５は本発明の第２の実施形態を示す図である。なお、図５において、冷却パイプ埋め込み板のヒートシンク３側部分を省略して示し、また図１および図２に示す第１の実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２１】
図５（ａ）において、板状体１のフィン５上方部分を支持部材２のフランジ部２２に対応して切り欠くことにより、フィン５上面に外部に露出する上方露出部８が形成されている。そして、支持部材２のフランジ部２２はフィン５の露出部８上に直接面接触するように取付けられている。また、本実施形態においては、冷却パイプ埋め込み板のヒートシンク３側においても、図５（ａ）に示す支持部材２側と同様の構成となっている。なお、本実施形態においては、図５（ｂ）に示すように、フィン５の先端側を板状体１表面の高さまで達する厚さに形成し、その部分を上方露出部８としてもよい。
【００２２】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用について説明する。本実施形態によれば、支持部材２およびヒートシンク３とフィン５との直接の接触面積が増加するため、板状体１の支持部材２取付け部分およびヒートシンク３取付け部分における伝熱をより一層促進することができる。
【００２３】
なお、本実施形態においては、５（ｃ）に示すように、板状体１の均熱性向上のために冷却パイプ４の両側面にフィン５を取付けてもよい。
第３の実施形態
図６は本発明の第３の実施形態を示す図である。なお、図６において、冷却パイプ埋め込み板のヒートシンク３側部分を省略して示し、また図１および図２に示す第１の実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図６（ａ）において、冷却パイプ４にはフィンは取付けられておらず、板状体１の内部に金属ネット９（伝熱部材）が層状に埋設されており、この金属ネット９が冷却パイプ４に接触するようになっている。また、本実施形態においては、冷却パイプ埋め込み板のヒートシンク３側においても、図６（ａ）に示す支持部材２側と同様の構成となっている。
【００２４】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用について説明する。本実施形態によれば、金属ネット９によって板状体１内の伝熱が促進され、また、このことにより支持部材２およびヒートシンク３と板状体１内の冷却パイプ４との間の伝熱も促進される。このため、板状体１と支持部材２およびヒートシンク３との間の温度差を小さくし、板全体を平均的に冷却して全体的に低温に保つことができる。また、板状体１に埋設する伝熱部材はネット状であるから、渦電流の発生が過大となることはない。
【００２５】
なお本実施形態においては、図６（ｂ）に示すように、均熱性能をより向上させるため、渦電流の許容範囲に応じて２層以上の金属ネット９を埋設してもよい。
第４の実施形態
図７は本発明の第４の実施形態を示す図である。なお、図７において、図１および図２に示す第１の実施形態と同一の構成部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２６】
図７（ａ）において、冷却パイプ４にはフィンは取付けられておらず、板状体１の開口部（支持部材２取付け部）２０外周に金属薄板１０が層状に埋設されており、この薄板１０が冷却パイプ４付近まで延びている。この薄板１０は、図７（ｂ）に示すように、開口部２０を囲む矩形の平面形状を有している。
【００２７】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用について説明する。本実施形態によれば、薄板１０によって板状体１の支持部材２取付け部近傍内部の伝熱性が向上する。このことにより、板状体１の支持部材２取付け部近傍とそれ以外の部分との間の温度差が小さく保たれる。また、薄板１０を埋設する範囲は板状体１の支持部材２取付部近傍だけであるから、渦電流の発生が過大となることはない。
【００２８】
なお本実施形態においては、図７（ｃ）および図７（ｄ）に示すように、渦電流の許容範囲に応じて、薄板１０を板状体１の上下面と略平行な方向で２以上に分割してもよい。また、薄板１０の先端部が冷却パイプ４に接触するようにしてもよく、この場合、薄板１０は図１および図２に示す第１の実施形態のフィン５と同様の役割をも果たすことにができる。
第５の実施形態
図８は本発明の第５の実施形態を示す図である。図８（ａ）に示す第５の実施形態は、図７（ａ），（ｂ）に示す第４の実施形態の薄板１０に代えて、金属ネット１１を用いたものであり、その他の構成部分は図７に示す第４の実施形態と略同一である。図８（ａ）において、金属ネット１１はその外周を環状に繋ぐ外周連結部１１ａを有している。本実施形態によれば、金属薄板を用いる場合に比べ、より渦電流を抑制することができる。
【００２９】
なお本実施形態においては、図８（ｂ）に示すように、外周連結部１１ａのない金属ネット１２を用いてもよい。この場合は、金属ネット外周を環状に繋ぐ部分がなくなる分、さらに渦電流を抑制することができる。また、図８（ｃ）に示すように、開口部２０の角隅部に対応する部分のみを金属薄板１４とし、それ以外の部分を金属ネット１３としてもよい。この場合は、支持部材２からの入熱が高い開口部２０の角隅部における伝熱性を特に高めることができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、板状体への入熱源となる取付部材からの熱は主に接続部材に伝達され、接続部材からフィンを介して速やかに冷却パイプに伝達される。また、冷却パイプから排出される熱は、主に冷却パイプからフィンに伝達され、フィンから接続部材を介して、板状体からの排熱源となる取付部材に速やかに伝達される。このことにより、取付部材と板状体内の冷却パイプとの間の伝熱が促進され、板状体の取付部材取付け部近傍とそれ以外の部分との間の温度差が小さく保たれる。このため、冷却パイプ埋め込み板の均熱性を高め、板全体を均一に低温に保つことができる。
【００３１】
請求項３記載の発明によれば、金属ネットよりなる伝熱部材によって板状体内の伝熱が促進され、このことにより、取付部材と板状体内の冷却パイプとの間の伝熱も促進される。このため、板状体の取付部材取付け部近傍とそれ以外の部分との間の温度差が小さく保たれる。また、伝熱部材は金属ネットよりなるため、板状体の広範囲に渡って埋設しても渦電流の発生が過大となることはない。このため、冷却パイプ埋め込み板の渦電流の発生を許容範囲内に抑えながら板全体の均熱性を高め、板全体を均一に低温に保つことができる。
【００３２】
請求項５記載の発明によれば、金属薄板よりなる伝熱部材によって板状体の取付部材取付け部近傍の伝熱が促進される。このことにより、板状体の取付部材取付け部近傍とそれ以外の部分との間の温度差が小さく保たれる。また、金属薄板を埋設する範囲は板状体の取付部材取付け部近傍であるから、渦電流の発生が過大となることはない。このため、冷却パイプ埋め込み板の渦電流の発生を許容範囲内に抑えながら板全体の均熱性を高め、板全体を均一に低温に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷却パイプ埋め込み板の第１の実施形態を示す平面図。
【図２】図１に示す冷却パイプ埋め込み板のII-II 線断面図。
【図３】図１および図２に示す第１の実施形態の変形例を示す図。
【図４】図１および図２に示す第１の実施形態の変形例を示す図。
【図５】本発明による冷却パイプ埋め込み板の第２の実施形態を示す断面図。
【図６】本発明による冷却パイプ埋め込み板の第３の実施形態を示す断面図。
【図７】本発明による冷却パイプ埋め込み板の第４の実施形態を示す断面図。
【図８】本発明による冷却パイプ埋め込み板の第５の実施形態を示す断面図。
【図９】従来の冷却パイプ埋め込み板の例を示す断面図。
【符号の説明】
１  板状体
２  支持部材（入熱源となる取付部材）
３  ヒートシンク（排熱源となる取付部材）
４  冷却パイプ
５  フィン
６  リベット（接続部材）
７，８  露出部
９，１２，１３  金属ネット（伝熱部材）
１０，１４  金属薄板（伝熱部材）
【図１】
0003694353.tif 000002
【図２】
0003694353.tif 000003
【図３】
0003694353.tif 000004
【図４】
0003694353.tif 000005
【図５】
0003694353.tif 000006
【図６】
0003694353.tif 000007
【図７】
0003694353.tif 000008
【図８】
0003694353.tif 000009
【図９】
0003694353.tif 000010