JPH012211A - 超電導々体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は冷媒により冷却され、超電導状朝で使用され
る超電溝深などの超電導４体の冷却性能の向上に関し、
特にその冷却表面の面積を増大させた超電導４体装置に
関するものである〔従来の技術〕 第２図は例えば特公昭（１０−８ｔｌｌＯ号公報に示さ
れた従来の超電導４体装置を示す斜視図である。図にお
いて、ＩＩ）は＠環導々体としての超醒導線であり、Ｎ
ｌ）　Ｔｉ合金などの超電導材料で作られた超電導フィ
ラメント１２１が、銅などの低電気抵抗材料で作られた
安定化材］３）中に埋められており、冷却面積を増大さ
せるためのフィン１４１が上記安定化材１３）に機械加
工により設けられている。

次ＶＣ＠作について説明する。超電導４体ＩＩＩは超電
導状態を維持するのに必要な温度（以下臨界温度’ｒｃ
　　と略す）以下の液体ヘリウムなどの冷媒（図示せず
）に浸漬され、超′１区導フィラメント（２）の電気抵
抗は零となる。従って、超電導４体Ｉｌｌ　ＶＣ電流を
流すと、電流は超電導フィンメン）　＋２１　ｉジュー
ル損失なしで流れることが可能となる。この超電導フィ
ラメント（２）？流し得る電流密度は磁界の関数であり
、磁界の増加とともに減少し、例えば超電導フィラメン
ト（２）の材料が恥１１合鋺場合には、温度４．２にの
液体ヘリウムで冷却され、８Ｔ（テスラ］の磁界中で６
００ｖ−の臨界電流を持っている。従って、例えば超電
導フィラメント（２１０合計断面積が１６．７ｍ（であ
れば１０ｋＡの電流を流すことが可能である。一方、何
らかの原因（例えば冷′ＭＪ時の熱収縮歪の解放］によ
り超電導フィラメント（２１の温度が臨界温度Ｔｃを越
えるｃ以下常電導転移と略す）と、電気抵抗が発生し、
一般に超電導フィラメント１２）の常電導状態の［気抵
抗は高いため、ジュール発熱Ｖこより超電導フィラメン
ト（２）が焼損することになる。この焼損事故を防止す
めにｆ！ｉ電導フィラメント（２１は銅などの低電気抵
抗７）安定化材（３１中に埋められている。安定化材（
３１の役目は、超電導フィラメント（２１が常電導転移
した場合ＶＣ、ジュール発熱が小さい状態で電流を流す
ことである。超電導４体１１１の温度ＴＨば、ジュール
発熱と冷媒による冷却効果との熱バランスより、次式で
表わされる。

Ｒ１霞　　ｂＢ（ＴＨ−Ｔｂ　ｌ　　−−−−−−−−
−−−−−Ｉｌｌただし、Ｒ−超電導４体（１１の単位
長当りの常電導抵抗、ニー超電導々体ｉｌ＋に通電され
ている電流。

ｈ＝超電導々体ｆｉ＋と冷媒との間の熱伝達率、Ｓ＝超
電導々体ＩＩＩの冷却面積、 ＴＨ−＠蹴導々体…の温度、 Ｔ’ｂ−冷媒の温度、 式（１）に於て、左辺はジュール発熱であり、右辺は冷
却の項である。式（１）から明らかな様に、冷却面積Ｓ
が大きくなれば超電導４体…の温度ＴＨは降下する。従
って温度Ｔ■が臨界温度Ｔｏ以下であれば、−市導々体
Ｉｌｌは超電導々体状態に復・１！１′ｔｌする。実際
には、ＴＩ（（Ｔｃとなるような冷却面積Ｓを持つ超電
導４体：１；を設計しておけば。

常電導転移を引き起すようなことはなく、安定して超′
Ｍ導状態を維持することが可能である。

この方法は完全安定化法と呼ばれている。この冷却面積
Ｓを増加させる方法として、従来は第１図に示したよう
に、安定化材・３１の冷却表面に機Ｐ１１！加工でフィ
ン（４）を設ける方法が使用されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の超電導４体装置は以上のように構成されているの
で、更に大電流を流す場合には史に冷却面積全増加させ
る必要が生じ、フィン加工を細かくすることが必要で、
機械加工を行なう場合には冷却面積の増大に限界があり
、また価格も高価になるなどの間か点があった。

この発明は上記のような間頂点を解消するためになされ
たもので、充分広い冷却面積を有し、かつ、安価な超電
導４体装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕　１ この発明に係る超電導４体装置は、超電導４体の冷却表
面に熱伝導率の良い材料からなる粒体を多数個固着した
ものである。

〔作用〕

この発明における熱伝導率の良い材料からなる粒体け、
超電導４体の冷却表面に多数個固着されることにより、
超電導４体の冷却面積全増大させる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実＃列について説明する。

第１図において、■から１３１は上記従来のものと同一
のものである。

ｆｉｌ　ｉｊ安定化材（３１の表面に溶射により固着さ
れた銅などの熱伝導率の良い材料からなる粒体であり、
ｉ１図では三部分のみ図示しているが、粒体１６）は冷
却表面全体に多数個固着されている。

上記のように構成されたＭｉ電導々体装置においては、
例えばＮｌ）　Ｔｉ合金の超電導フィラメント（２１を
流れていた電流に、常電導転移とともに銅などの安定化
材ｊ３１を流れジュール発熱を起こす。しかし、安定化
材（３１と液体ヘリウムなどの冷媒（図示せず）との間
の冷却面積は、銅よりなる粒体１６）の表面積により飛
躍的に増加しており、式＋１１により超電導々体（亀１
の温度ＴＨは臨界温度’ｒｅより低くなり、結果として
常電導転移を引き起こすことなく、安定して超電導状態
を維持することが可能である。

なお、上記実施的では超電導フィラメント（２１の材料
がＮｔ）　Ｔｉ合金、冷媒が液体ヘリウムの揚場につい
て述べたが、ｄ’７江導フィラメント１２）の材料は例
えばＹ　−Ｂａ　−Ｃｕ　−０系酸化物など他の超電導
材料でも良く、この場合には、常電導転移温度（あるい
け超電導転移温度とも呼ばれる）が％に以上であること
が実験で確認されており、冷媒が液体窒素（大気圧下の
沸点７７Ｋ）であってもよい。

着た、上記実施例では超電導４体（１１は超電導フィラ
メント（２）が安定化材（３）に埋め込筐れている超電
導線の場合について説明したが、超電導４体（１）は例
えば超電導材料で作られた薄板と安定化材の板がす°ン
ドイツチ状に貼り合わされた板状のものや、超電導コイ
ルなどのようにコイル状に形成されたものなど、どのよ
うな状態のものであっても上記実施例と同様の効果を奏
し、長りものや複雑な形状のものにも容易ＩＣ実施する
ことが出来る。

更に上記医施１．！Ａｊでは粒体（５）を安定化材１３
；の表面全体に固着した場合について説明したが、超７
に４４体（１１が例えば超電導マグネットのように電磁
力の支持を必要とするものの場合には、支持用スペース
金除いた部分のみに粒体＋５１を固着しても効果がある
。

捷た、上記実施的では、粒体１５）の固着方法が溶射の
場合について説明したが、粒体（６）の固着方法は焼結
など能の方法であっても同様の効果を奏する。

なお、超電導材料力・らなる板またけ帯に銅からなる粒
体１５）を密に固着させることで、粒体＋５１に安定化
材（３）の役目も行なうようにさせることも可能である
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば超電導４体の冷却表面
に熱伝導率の良い材料からなる粒体を多数個固着したの
で、大きな冷却面積を有する＠蛋導々体装置が容易に得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による超λＩ導々体装置を
示す斜視図、第２図は従来の超電導４体装置を示す斜視
図である。 図において、Ｉｌｌは超電導４体、１５）は粒体である
。 なお、図中−−符′ｙｊは同一、または相当部分を示す
。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒により冷却される超電導々体、この超電導々
   体の冷却表面に多数個固着された熱伝導率の良い材料か
   らなる粒体を備えた超電導々体装置。
2. （２）超電導々体は超電導フィラメントとこれを包囲す
   る安定化材からなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の超電導々体装置。
3. （３）超電導々体はコイル状であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の超電導々体装置
   。
4. （４）超電導々体は超電導材料で作られた板と、これに
   貼り合わされた板状の安定化材からなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の超電導々体装置。
5. （５）安定化材は銅であることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項ないし第４項のいずれかに記載の超電導々体
   装置。
6. （６）粒体は銅であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第５項のいずれかに記載の超電導々体装置
   。
7. （７）粒体は溶射により固着されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載
   の超電導々体装置。
8. （８）粒体は焼結により固着されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載
   の超電導々体装置。