JPH06163095A - サーマル・プラグを有する超電導接続リード線 - Google Patents
サーマル・プラグを有する超電導接続リード線Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
- H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
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- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 異なった温度の２つの領域の遷移領域に於け
る信頼性の高い電気リード線を提供する。 【構成】 温度の異なった第１領域と第２領域との間を
電気的に接続するサーマル・プラグが開示され、上記の
サーマル・プラグは、複数の積層された熱伝導に対して
抵抗性のある薄片と熱伝導性の薄片とを有する。これら
の薄片を共に積み重ねてラミネート部材を形成し、この
積み重ねたスタックに複数の超電導のより線を取り付
け、その結果、これらのより線はこのラミネートと熱的
に接触する。超電導のより線は、また第１領域の導電体
（例えば、低温超電導体）及び第２領域の伝導体と電気
的に接触し、第１領域の導電体に電気エネルギーを供給
し、またこの導電体から電気エネルギーを取り出すこと
を可能にする。
る信頼性の高い電気リード線を提供する。 【構成】 温度の異なった第１領域と第２領域との間を
電気的に接続するサーマル・プラグが開示され、上記の
サーマル・プラグは、複数の積層された熱伝導に対して
抵抗性のある薄片と熱伝導性の薄片とを有する。これら
の薄片を共に積み重ねてラミネート部材を形成し、この
積み重ねたスタックに複数の超電導のより線を取り付
け、その結果、これらのより線はこのラミネートと熱的
に接触する。超電導のより線は、また第１領域の導電体
（例えば、低温超電導体）及び第２領域の伝導体と電気
的に接触し、第１領域の導電体に電気エネルギーを供給
し、またこの導電体から電気エネルギーを取り出すこと
を可能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に極低温に保持
した装置用の電気リード線に関し、特に異なった温度の
２つの領域の間の遷移領域に於ける電気リード線に関す
る。
した装置用の電気リード線に関し、特に異なった温度の
２つの領域の間の遷移領域に於ける電気リード線に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】超電導材料をその材料が超電導状態にな
る臨界温度より低い温度にするには、低温超電導体を使
用する装置を冷凍しなければならない。多くの超電導体
（低温超電導体）にとって、この臨界温度は非常に低
く、しばしば液体ヘリウムの温度に近い。他の超電導体
は、高温超電導体（ＨＴＳ）であって、（現時点で使用
可能なＨＴＳの場合）約８２Ｋよりも低い温度に保持し
なければならない。いずれの場合でも、室温（２９５
Ｋ）と超電導装置の温度との差は非常に大きい。また、
低温超電導体を有する領域とＨＴＳを有する領域との間
の温度差も、非常に大きい場合がある。この大きな温度
差の結果として、これらの領域の間の電気リード線の遷
移領域にある小さな熱伝導性の領域を通過する場合に発
生するエネルギーの損失でさえ、重要な問題になり得
る。
る臨界温度より低い温度にするには、低温超電導体を使
用する装置を冷凍しなければならない。多くの超電導体
（低温超電導体）にとって、この臨界温度は非常に低
く、しばしば液体ヘリウムの温度に近い。他の超電導体
は、高温超電導体（ＨＴＳ）であって、（現時点で使用
可能なＨＴＳの場合）約８２Ｋよりも低い温度に保持し
なければならない。いずれの場合でも、室温（２９５
Ｋ）と超電導装置の温度との差は非常に大きい。また、
低温超電導体を有する領域とＨＴＳを有する領域との間
の温度差も、非常に大きい場合がある。この大きな温度
差の結果として、これらの領域の間の電気リード線の遷
移領域にある小さな熱伝導性の領域を通過する場合に発
生するエネルギーの損失でさえ、重要な問題になり得
る。
【０００３】幾つかの用途では、第１領域で１．８Ｋの
超液体ヘリウム（Ｈｅ ＩＩ）の槽によって、低温超電
導体を（２．１７Ｋより低い）所望の低温に保持する。
液体ヘリウム（Ｈｅ Ｉ）の槽内で、隣接する領域を
４．２Ｋに保持する。この領域の長さ対断面積は、リー
ド線が超電導状態で動作中のより低い熱伝導と、リード
線がエネルギーの乱れによって通常の導電体になった場
合のより小さいオーム発熱の間の二律背反の関係であ
る。１ワットの熱の洩れをなくするには約１０００ワッ
トの冷凍電力を必要ので、１．８Ｋになろうとする全て
の熱の漏れを最小にすることが有利である。
超液体ヘリウム（Ｈｅ ＩＩ）の槽によって、低温超電
導体を（２．１７Ｋより低い）所望の低温に保持する。
液体ヘリウム（Ｈｅ Ｉ）の槽内で、隣接する領域を
４．２Ｋに保持する。この領域の長さ対断面積は、リー
ド線が超電導状態で動作中のより低い熱伝導と、リード
線がエネルギーの乱れによって通常の導電体になった場
合のより小さいオーム発熱の間の二律背反の関係であ
る。１ワットの熱の洩れをなくするには約１０００ワッ
トの冷凍電力を必要ので、１．８Ｋになろうとする全て
の熱の漏れを最小にすることが有利である。
【０００４】電源の室温環境と超電導装置の極低温環境
とをブリッジする電気リード線（遷移リード線）を介し
て熱伝導が発生する可能性がある。リード線は冷凍する
装置の外部からこの超電導装置に電流を供給するために
設けられ、しばしば非常に高い電流を流す。不幸なこと
に、通常の導電体、特に高い電流負荷用に設計された導
電体は、一般的に優れた熱伝導体である。また、大量の
電流が通常の導電体の中を流れる場合、抵抗による熱損
失を発生する。したがって、冷凍された超電導装置に通
常の導電リード線を接続する場合、これらのリード線は
超電導装置の冷凍装置に過大な負荷を課する可能性があ
る。装置を冷凍するために加えた電力によって、システ
ム全体の電力効率が著しく劣化する可能性がある。
とをブリッジする電気リード線（遷移リード線）を介し
て熱伝導が発生する可能性がある。リード線は冷凍する
装置の外部からこの超電導装置に電流を供給するために
設けられ、しばしば非常に高い電流を流す。不幸なこと
に、通常の導電体、特に高い電流負荷用に設計された導
電体は、一般的に優れた熱伝導体である。また、大量の
電流が通常の導電体の中を流れる場合、抵抗による熱損
失を発生する。したがって、冷凍された超電導装置に通
常の導電リード線を接続する場合、これらのリード線は
超電導装置の冷凍装置に過大な負荷を課する可能性があ
る。装置を冷凍するために加えた電力によって、システ
ム全体の電力効率が著しく劣化する可能性がある。
【０００５】多くの超電導体の用途の場合、例えば、核
磁器共鳴診断装置や粒子加速装置で使用される超電導磁
石の場合、装置の充放電の間のみ電流がこの装置に加え
られる。装置の充電と放電に費される時間は、装置を外
部装置と電気的に接続しなくてもよい（待機モードの）
時間に比例して非常に短いので、装置に接続した電気リ
ード線を待機時間の間中切っておくのが一般的な習慣で
ある。
磁器共鳴診断装置や粒子加速装置で使用される超電導磁
石の場合、装置の充放電の間のみ電流がこの装置に加え
られる。装置の充電と放電に費される時間は、装置を外
部装置と電気的に接続しなくてもよい（待機モードの）
時間に比例して非常に短いので、装置に接続した電気リ
ード線を待機時間の間中切っておくのが一般的な習慣で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】不幸なことに、取り外
し可能なリード線の機械的接合部によって、システムの
信頼性が低下する。機械的接合部は極端な温度変化と過
酷な環境にさらされ、このことは超電導装置の機能にと
って悲惨な状態につながりかねない。「熱損失の少ない
リード線のインタフェース」（「Ｌｏｗ Ｈｅａｔ Ｌ
ｏｓｓ Ｌｅａｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」）という名称
の、ヒラル（Ｈｉｌａｌ）による米国特許出願番号第０
７／４２２，６４２号で説明された他のシステムは、温
度の異なった２つの領域を分離するディスクを有する。
このディスクの中に超電導性の巻線がある。ディスクの
一方の側を比較的高温の領域にある通常の導電リード線
に接続する。このディスクの他方の側を比較的低温の領
域にある超電導リード線に接続する。ディスクは金属製
であり、その中に冷却剤が通り抜けられるチャネルが形
成されている。第１温度領域の超電導体を第２温度領域
に接続する別の種類のリード線について、１９９０年９
月２４日から２８日迄コロラド州スノー・マス・ヴィレ
ージ（Ｓｎｏｗ Ｍａｓｓ Ｖｉｌｌａｇｅ，Ｃｏｌｏ
ｒａｄｏ）で開催された応用超電導会議（Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅ）で報告が行われた。そこで報告されたリー
ド線は、低温超電導体を高温超電導体（ＨＴＳ）に接続
するように設計され、従来の銅のリード線の下部をＨＴ
Ｓのテープまたは棒材に置き換えたものであった。ＨＴ
Ｓのテープまたはバーは、Ｉ2 Ｒの損失がなく、熱伝導
も非常に低い。しかし、これらの種類のリード線は不安
定である。もしＨＴＳが通常の状態になれば（即ち、Ｈ
ＴＳが超電導でなくなる点迄温度が上昇すると）、銅の
分路が取り除かれて導電による熱の負荷が少なくなるの
で、電流が流れるべき銅の分路がなくなり、その結果と
して過熱が生じて温度が急速に上昇する。
し可能なリード線の機械的接合部によって、システムの
信頼性が低下する。機械的接合部は極端な温度変化と過
酷な環境にさらされ、このことは超電導装置の機能にと
って悲惨な状態につながりかねない。「熱損失の少ない
リード線のインタフェース」（「Ｌｏｗ Ｈｅａｔ Ｌ
ｏｓｓ Ｌｅａｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」）という名称
の、ヒラル（Ｈｉｌａｌ）による米国特許出願番号第０
７／４２２，６４２号で説明された他のシステムは、温
度の異なった２つの領域を分離するディスクを有する。
このディスクの中に超電導性の巻線がある。ディスクの
一方の側を比較的高温の領域にある通常の導電リード線
に接続する。このディスクの他方の側を比較的低温の領
域にある超電導リード線に接続する。ディスクは金属製
であり、その中に冷却剤が通り抜けられるチャネルが形
成されている。第１温度領域の超電導体を第２温度領域
に接続する別の種類のリード線について、１９９０年９
月２４日から２８日迄コロラド州スノー・マス・ヴィレ
ージ（Ｓｎｏｗ Ｍａｓｓ Ｖｉｌｌａｇｅ，Ｃｏｌｏ
ｒａｄｏ）で開催された応用超電導会議（Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅ）で報告が行われた。そこで報告されたリー
ド線は、低温超電導体を高温超電導体（ＨＴＳ）に接続
するように設計され、従来の銅のリード線の下部をＨＴ
Ｓのテープまたは棒材に置き換えたものであった。ＨＴ
Ｓのテープまたはバーは、Ｉ2 Ｒの損失がなく、熱伝導
も非常に低い。しかし、これらの種類のリード線は不安
定である。もしＨＴＳが通常の状態になれば（即ち、Ｈ
ＴＳが超電導でなくなる点迄温度が上昇すると）、銅の
分路が取り除かれて導電による熱の負荷が少なくなるの
で、電流が流れるべき銅の分路がなくなり、その結果と
して過熱が生じて温度が急速に上昇する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、サーマ
ル・プラグを有する超電導接続リード線は、遷移領域を
介して温度の異なった第１領域と第２領域を電気的に接
続し、また複数の交互に積層された熱伝導に抵抗性を有
する薄片と、熱伝導性の良好な薄片から形成されたプラ
グを有する。薄片は相互に密着して保持され、ラミネー
ト部材のスタックを形成し、一般的にこのスタックの一
端部は第１領域に隣接し、このスタックの他端部は第２
領域に隣接している。複数の超電導のより線を、薄片と
接触して熱を伝導するように、スタックの外面に取り付
ける。超電導のより線は、また第１領域の導電体と第２
領域の導電体とも電気的に接触し、これらの両導電体は
超電導体であってもよい。
ル・プラグを有する超電導接続リード線は、遷移領域を
介して温度の異なった第１領域と第２領域を電気的に接
続し、また複数の交互に積層された熱伝導に抵抗性を有
する薄片と、熱伝導性の良好な薄片から形成されたプラ
グを有する。薄片は相互に密着して保持され、ラミネー
ト部材のスタックを形成し、一般的にこのスタックの一
端部は第１領域に隣接し、このスタックの他端部は第２
領域に隣接している。複数の超電導のより線を、薄片と
接触して熱を伝導するように、スタックの外面に取り付
ける。超電導のより線は、また第１領域の導電体と第２
領域の導電体とも電気的に接触し、これらの両導電体は
超電導体であってもよい。
【０００８】サーマル・プラグを有するリード線は、第
１デュワーに設けられ、第１温度に保持された第１領域
と、第のデュワーに設けられ、第２温度で保持された第
２領域を有する超電導リード線を一体化されてもよい。
両者の間に設けられた断熱フランジは開口部を有し、こ
の開口部を介してリード線が第１領域と第２領域の間に
延びる。交互に積層された熱抵抗性の薄片と熱伝導性の
薄片とのスタックとして形成されたサーマル・プラグ
を、この開口部の中に配設する。複数の超電導のより線
を薄片に取り付け、また熱を伝導するようにこの薄片と
接触させる。超電導のより線は、また第１領域の導電体
及び第２領域の導電体とも電気的に接触する。
１デュワーに設けられ、第１温度に保持された第１領域
と、第のデュワーに設けられ、第２温度で保持された第
２領域を有する超電導リード線を一体化されてもよい。
両者の間に設けられた断熱フランジは開口部を有し、こ
の開口部を介してリード線が第１領域と第２領域の間に
延びる。交互に積層された熱抵抗性の薄片と熱伝導性の
薄片とのスタックとして形成されたサーマル・プラグ
を、この開口部の中に配設する。複数の超電導のより線
を薄片に取り付け、また熱を伝導するようにこの薄片と
接触させる。超電導のより線は、また第１領域の導電体
及び第２領域の導電体とも電気的に接触する。
【０００９】第１温度の第１導電体を遷移領域を介して
第２温度の第２導電体と電気的に接続し、また共に結束
した複数の銅管を有する遷移リード線として、本発明を
具現化してもよく、この場合、各銅管は、第１導電体に
接続した第１端部と第２導電体に接続した第２端部を有
する。これらの銅管は、その外面に設けられた複数の超
電導のより線を有し、これらのより線は、第１導電体と
第２導電体に電気的に接続される。これらの銅管は、第
１導電体から第２導電体への熱を遮断するため、銅管内
に間隔を設けて配設された複数の本発明のサーマル・プ
ラグのラミネート部材を有する。さらに、各スタックの
薄片の少なくとも１つは熱伝導に対する抵抗性を有し、
スタックの周辺部に超電導のより線を取り付ける。
第２温度の第２導電体と電気的に接続し、また共に結束
した複数の銅管を有する遷移リード線として、本発明を
具現化してもよく、この場合、各銅管は、第１導電体に
接続した第１端部と第２導電体に接続した第２端部を有
する。これらの銅管は、その外面に設けられた複数の超
電導のより線を有し、これらのより線は、第１導電体と
第２導電体に電気的に接続される。これらの銅管は、第
１導電体から第２導電体への熱を遮断するため、銅管内
に間隔を設けて配設された複数の本発明のサーマル・プ
ラグのラミネート部材を有する。さらに、各スタックの
薄片の少なくとも１つは熱伝導に対する抵抗性を有し、
スタックの周辺部に超電導のより線を取り付ける。
【００１０】本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付
図と関連して下記に述べる詳細な説明から明らかにな
る。
図と関連して下記に述べる詳細な説明から明らかにな
る。
【００１１】
【実施例】本発明の代表的な用途は、超液体ヘリウム
（Ｈｅ ＩＩ）領域にある超電導体と、液体ヘリウム
（Ｈｅ Ｉ）領域にある導電体との間に超電導の電気接
続部を設けることである。図を参照すると、図１は、一
般的に番号１００で示す図示の超電導装置の部分断面図
を示し、この装置は、上記のような領域とそれらの間の
遷移領域とを有する。装置１００は、円筒形の断熱性デ
ュワー１０２と１０４、第１領域にある超電導リード線
１０５、遷移リード線１０６、断熱フランジ１１０、サ
ーマル・プラグ１１２及び第２領域にある導電性のリー
ド線１１４を有し、導電性のリード線１１４は、通常の
導電性リード線でよい。
（Ｈｅ ＩＩ）領域にある超電導体と、液体ヘリウム
（Ｈｅ Ｉ）領域にある導電体との間に超電導の電気接
続部を設けることである。図を参照すると、図１は、一
般的に番号１００で示す図示の超電導装置の部分断面図
を示し、この装置は、上記のような領域とそれらの間の
遷移領域とを有する。装置１００は、円筒形の断熱性デ
ュワー１０２と１０４、第１領域にある超電導リード線
１０５、遷移リード線１０６、断熱フランジ１１０、サ
ーマル・プラグ１１２及び第２領域にある導電性のリー
ド線１１４を有し、導電性のリード線１１４は、通常の
導電性リード線でよい。
【００１２】デュワー１０２を設け、ヘリウムＩＩの槽
をラムダ点（２．１７Ｋ）よりも低い温度、好ましくは
１．８Ｋの温度に保持する。超液体ヘリウムＩＩ槽内
で、超電導リード線１０５を１．８Ｋの温度にまた保持
されている電気エネルギー貯蔵磁石のような他の超電導
体（図示せず）に接続してもよい。 遷移リード線１０
６は、ＯＦＨＣ銅のような非常に優れた熱伝導体から形
成されたソリッド・コアに取り付けられた複数の超電導
のより線１１６を有する。遷移リード線１０６は、Ｈｅ
ＩＩ領域を介して延び、フランジ１１０を介して円筒形
の開口部１２０に入る。フランジ１１０は、Ｇ１０ガラ
ス繊維エポキシのような極低温で非常に断熱性に優れた
材料によって構成され、デュワー１０２によって保持さ
れている１．８Ｋの超液体ヘリウムＩＩの領域に面する
第１面１２２を有する。フランジ１１０の第２面１２４
は、デュワー１０４内で保持されている４．２Ｋの液体
ヘリウム（Ｈｅ Ｉ）の領域に面し、したがってフラン
ジ１１０は、４．２Ｋの領域と１．８Ｋの領域とを断熱
する。デュワー１０４は、フランジ１１０と４．２Ｋの
液体ヘリウム領域の両方を取り囲む。
をラムダ点（２．１７Ｋ）よりも低い温度、好ましくは
１．８Ｋの温度に保持する。超液体ヘリウムＩＩ槽内
で、超電導リード線１０５を１．８Ｋの温度にまた保持
されている電気エネルギー貯蔵磁石のような他の超電導
体（図示せず）に接続してもよい。 遷移リード線１０
６は、ＯＦＨＣ銅のような非常に優れた熱伝導体から形
成されたソリッド・コアに取り付けられた複数の超電導
のより線１１６を有する。遷移リード線１０６は、Ｈｅ
ＩＩ領域を介して延び、フランジ１１０を介して円筒形
の開口部１２０に入る。フランジ１１０は、Ｇ１０ガラ
ス繊維エポキシのような極低温で非常に断熱性に優れた
材料によって構成され、デュワー１０２によって保持さ
れている１．８Ｋの超液体ヘリウムＩＩの領域に面する
第１面１２２を有する。フランジ１１０の第２面１２４
は、デュワー１０４内で保持されている４．２Ｋの液体
ヘリウム（Ｈｅ Ｉ）の領域に面し、したがってフラン
ジ１１０は、４．２Ｋの領域と１．８Ｋの領域とを断熱
する。デュワー１０４は、フランジ１１０と４．２Ｋの
液体ヘリウム領域の両方を取り囲む。
【００１３】孔の無いむくの銅製のリード線１１８をサ
ーマル・プラグ１１２の第１端部にはんだ付けし、この
サーマル・プラグ１１２もまたフランジ１１０の円筒形
の領域１２０の中に配設する。サーマル・プラグ１１２
は、その第２の端部がフランジ１１０の面１２４と実質
的に同一平面になるように、円筒形の領域１２０内で軸
方向に位置するのが好ましい。本発明の他の実施例で
は、サーマル・プラグ１１２を、その第２端部がフラン
ジ１１０の面１２４と同一平面にならないように配設し
てもよい。
ーマル・プラグ１１２の第１端部にはんだ付けし、この
サーマル・プラグ１１２もまたフランジ１１０の円筒形
の領域１２０の中に配設する。サーマル・プラグ１１２
は、その第２の端部がフランジ１１０の面１２４と実質
的に同一平面になるように、円筒形の領域１２０内で軸
方向に位置するのが好ましい。本発明の他の実施例で
は、サーマル・プラグ１１２を、その第２端部がフラン
ジ１１０の面１２４と同一平面にならないように配設し
てもよい。
【００１４】通常のリード線１１４を、４．２Ｋの液体
ヘリウムの領域内のサーマル・プラグ１１２の第２面
（即ちフランジ１１０の面１２４と同一平面の面）には
んだ付けし、このリード線１１４も、またＯＦＨＣ銅に
よって構成されたむくのリード線であることが好まし
い。電流は通常のリード線１１４、サーマル・プラグ１
１２と遷移リード線１０６及び超電導リード線１０５を
介して超電導装置に供給され、またはこの超電導装置か
ら取り出されることができる。図２と図３を参照して以
下で説明するように、サーマル・プラグ１１２は、４．
２Ｋの領域と１．８Ｋの領域の間に電気を伝え、一方こ
れらの領域の間で非常に低い熱伝導を行うように設計さ
れる。
ヘリウムの領域内のサーマル・プラグ１１２の第２面
（即ちフランジ１１０の面１２４と同一平面の面）には
んだ付けし、このリード線１１４も、またＯＦＨＣ銅に
よって構成されたむくのリード線であることが好まし
い。電流は通常のリード線１１４、サーマル・プラグ１
１２と遷移リード線１０６及び超電導リード線１０５を
介して超電導装置に供給され、またはこの超電導装置か
ら取り出されることができる。図２と図３を参照して以
下で説明するように、サーマル・プラグ１１２は、４．
２Ｋの領域と１．８Ｋの領域の間に電気を伝え、一方こ
れらの領域の間で非常に低い熱伝導を行うように設計さ
れる。
【００１５】サーマル・プラグ１１２は、３つのモード
の内の１つで動作することができる。先ず、Ｉをサーマ
ル・プラグ１１２の中を流れる電流とし、Ｉc1をサーマ
ル・プラグ１１２の第１臨界電流として、０＜Ｉ＜Ｉc1
の場合、サーマル・プラグ１１２は、熱の乱れに対して
安定する、即ち、通常の状態になった後、その超電導の
より線１１６の超電導状態を常に回復する。これらの電
流では、より線を４．２Ｋの領域及び１．８Ｋの領域か
ら冷却すると、通常の状態になった結果として発生され
た抵抗熱によってより線に生じた全てのホット・ポイン
トが冷却される。１つのより線１１０が通常の状態にな
ると、プラグ１１２の両端部の温度低下はより線のオー
ム発熱よりも大きく、通常の状態になったより線の温度
が低下し、超電導状態を回復することができる。
の内の１つで動作することができる。先ず、Ｉをサーマ
ル・プラグ１１２の中を流れる電流とし、Ｉc1をサーマ
ル・プラグ１１２の第１臨界電流として、０＜Ｉ＜Ｉc1
の場合、サーマル・プラグ１１２は、熱の乱れに対して
安定する、即ち、通常の状態になった後、その超電導の
より線１１６の超電導状態を常に回復する。これらの電
流では、より線を４．２Ｋの領域及び１．８Ｋの領域か
ら冷却すると、通常の状態になった結果として発生され
た抵抗熱によってより線に生じた全てのホット・ポイン
トが冷却される。１つのより線１１０が通常の状態にな
ると、プラグ１１２の両端部の温度低下はより線のオー
ム発熱よりも大きく、通常の状態になったより線の温度
が低下し、超電導状態を回復することができる。
【００１６】Ｉc2をサーマル・プラグ１１２の第２臨界
電流として、第２の動作モード、Ｉ c1＜Ｉ＜Ｉc2の場
合、プラグの１本のより線（または複数のより線）は通
常の状態になり、その通常の状態を続ける。このモード
の場合、１本のより線または複数のより線の端部を冷却
することによって、プラグ内の抵抗熱の発生が均衡し、
したがって、温度はそれ以上上昇しない。最高温度は約
１５Ｋであり、超電導のより線１１６は、温度に関して
安定した状態を続ける。
電流として、第２の動作モード、Ｉ c1＜Ｉ＜Ｉc2の場
合、プラグの１本のより線（または複数のより線）は通
常の状態になり、その通常の状態を続ける。このモード
の場合、１本のより線または複数のより線の端部を冷却
することによって、プラグ内の抵抗熱の発生が均衡し、
したがって、温度はそれ以上上昇しない。最高温度は約
１５Ｋであり、超電導のより線１１６は、温度に関して
安定した状態を続ける。
【００１７】第３の動作モード、Ｉ＞Ｉc2の場合、熱が
乱れた後、時間の経過と共にサーマル・プラグ１１２の
より線１１６の温度は上昇する。この場合、より線の端
部を冷却しても、これは、より線とサーマル・プラグ１
１２の温度上昇によって発生する抵抗熱を防止するのに
充分ではない。この動作モードで動作する場合には、サ
ーマル・プラグ１１２内の超電導のより線１１６の温度
がホット・ポイントで上昇するにつれて、超電導のより
線１１６のホット・ポイントに近い部分もまた通常の状
態になる場合がある。この結果、さらに抵抗熱を発生
し、またさらに大きな部分の超電導のより線１１６が通
常の状態になり、以下このような事象が継続する。した
がって、温度上昇の速度を遅らせるには、大きな熱容量
と迅速な熱拡散が必要であり、その結果、保護回路はサ
ーマル・プラグ１１２の超電導のより線１１６を介して
流れる電流の遮断に応答することができる。当業者は理
解しているように、Ｉc1とＩc2は、動作温度、導電体の
直径及びサーマル・プラグ１１２の構造によって決ま
る。
乱れた後、時間の経過と共にサーマル・プラグ１１２の
より線１１６の温度は上昇する。この場合、より線の端
部を冷却しても、これは、より線とサーマル・プラグ１
１２の温度上昇によって発生する抵抗熱を防止するのに
充分ではない。この動作モードで動作する場合には、サ
ーマル・プラグ１１２内の超電導のより線１１６の温度
がホット・ポイントで上昇するにつれて、超電導のより
線１１６のホット・ポイントに近い部分もまた通常の状
態になる場合がある。この結果、さらに抵抗熱を発生
し、またさらに大きな部分の超電導のより線１１６が通
常の状態になり、以下このような事象が継続する。した
がって、温度上昇の速度を遅らせるには、大きな熱容量
と迅速な熱拡散が必要であり、その結果、保護回路はサ
ーマル・プラグ１１２の超電導のより線１１６を介して
流れる電流の遮断に応答することができる。当業者は理
解しているように、Ｉc1とＩc2は、動作温度、導電体の
直径及びサーマル・プラグ１１２の構造によって決ま
る。
【００１８】第３モードで動作するのを回避するため、
またもしサーマル・プラグ１１２がこの第３モードで動
作し始める場合、電流を遮断する余裕を与えるために、
サーマル・プラグ１１２は、好ましくは高い比熱と短い
熱拡散時間の両方を持たなければならない。これらの特
性は、遷移領域を横切る高い熱抵抗とは両立しない。銅
は、短い熱拡散時間を与えるが、、熱抵抗体としては不
十分である。ステンレス鋼は、優れた熱抵抗体である
が、高い熱容量を有している。本発明では、図２に示す
ように、薄いステンレス鋼の薄片２０２と薄い銅の薄片
２０４を相互に積層したスタックからサーマル・プラグ
１１２を構成する。
またもしサーマル・プラグ１１２がこの第３モードで動
作し始める場合、電流を遮断する余裕を与えるために、
サーマル・プラグ１１２は、好ましくは高い比熱と短い
熱拡散時間の両方を持たなければならない。これらの特
性は、遷移領域を横切る高い熱抵抗とは両立しない。銅
は、短い熱拡散時間を与えるが、、熱抵抗体としては不
十分である。ステンレス鋼は、優れた熱抵抗体である
が、高い熱容量を有している。本発明では、図２に示す
ように、薄いステンレス鋼の薄片２０２と薄い銅の薄片
２０４を相互に積層したスタックからサーマル・プラグ
１１２を構成する。
【００１９】ステンレス鋼の薄片２０２が軸方向に高い
熱抵抗を与えるのに対して、銅の薄片２０４は半径方向
に熱伝導を与える。薄片２０２と２０４は、銀はんだに
よって積層をされているので、相互に熱伝導の良い接触
状態にあり、その結果、熱は（例えば、円形のディスク
として形成された）銅の薄片によって急速に拡散し、そ
れと接触しているステンレス鋼の薄片に伝導される。例
えば、もしホト・ポイントが超電導のより線１１６に沿
って拡がる場合、銅の薄片２０４は半径方向に熱を拡散
し、次に隣接するステンレス鋼の薄片２０２にこの熱を
拡散し、より線の昇温を遅らせ、これによって保護装置
が動作できる時間を与える。
熱抵抗を与えるのに対して、銅の薄片２０４は半径方向
に熱伝導を与える。薄片２０２と２０４は、銀はんだに
よって積層をされているので、相互に熱伝導の良い接触
状態にあり、その結果、熱は（例えば、円形のディスク
として形成された）銅の薄片によって急速に拡散し、そ
れと接触しているステンレス鋼の薄片に伝導される。例
えば、もしホト・ポイントが超電導のより線１１６に沿
って拡がる場合、銅の薄片２０４は半径方向に熱を拡散
し、次に隣接するステンレス鋼の薄片２０２にこの熱を
拡散し、より線の昇温を遅らせ、これによって保護装置
が動作できる時間を与える。
【００２０】薄片の代表的な厚さは、１／１６（０．６
２５）インチから１／８（０．１２５）インチの間であ
るが、銅の薄片は、より線の周囲に余分な熱伝導を行わ
ないために、より線１１６の直径よりも厚くないことが
好ましい。これらの薄片ははんだ付けされ、サーマル・
プラグ１１２にとって望ましい形状と断面に機械加工さ
れる。例えば、サーマル・プラグ１１２は円形の断面を
有する円筒形でもよいが、長方形、正方形等のような他
の断面でも差支えない。
２５）インチから１／８（０．１２５）インチの間であ
るが、銅の薄片は、より線の周囲に余分な熱伝導を行わ
ないために、より線１１６の直径よりも厚くないことが
好ましい。これらの薄片ははんだ付けされ、サーマル・
プラグ１１２にとって望ましい形状と断面に機械加工さ
れる。例えば、サーマル・プラグ１１２は円形の断面を
有する円筒形でもよいが、長方形、正方形等のような他
の断面でも差支えない。
【００２１】サーマル・プラグ１１２を構成する場合、
銀のはんだを使用して薄片２０２と２０４を接合するの
が好ましい。（図２に番号２０６で示す）薄いはんだ層
を薄片の間に載置し、このスタックを加熱してはんだを
隣接する薄片に対して溶かし、その後スタックを冷却し
てはんだを凝固させ、サーマル・プラグを共に保持す
る。図２のサーマル・プラグ１１２は、８枚のステンレ
ス鋼の薄片２０２と７枚の銅の薄片を有し、約１インチ
の高さのスタックを形成している。薄片２０２と２０４
について別の数を使用してもよいが、サーマル・プラグ
１１２の全体の厚さ（長さ）は、プラグ内の銅を介する
熱損失が比較的低いような値でなければならない。ま
た、上述したように、それぞれ液体ヘリウム槽の領域と
超液体ヘリウム槽の領域内の、むくの銅のリード線１１
４と１１８をサーマル・プラグ１１２の軸方向の端部に
はんだ付けする。スタックと隣接する導電体との接合部
との構造上の強度を高めるため、スタックの孔にステン
レス鋼のピン（図示せず）を貫通し、スタックの両側に
ある導電体と係合させてもよい。これらのピンは、熱の
不良導体である。
銀のはんだを使用して薄片２０２と２０４を接合するの
が好ましい。（図２に番号２０６で示す）薄いはんだ層
を薄片の間に載置し、このスタックを加熱してはんだを
隣接する薄片に対して溶かし、その後スタックを冷却し
てはんだを凝固させ、サーマル・プラグを共に保持す
る。図２のサーマル・プラグ１１２は、８枚のステンレ
ス鋼の薄片２０２と７枚の銅の薄片を有し、約１インチ
の高さのスタックを形成している。薄片２０２と２０４
について別の数を使用してもよいが、サーマル・プラグ
１１２の全体の厚さ（長さ）は、プラグ内の銅を介する
熱損失が比較的低いような値でなければならない。ま
た、上述したように、それぞれ液体ヘリウム槽の領域と
超液体ヘリウム槽の領域内の、むくの銅のリード線１１
４と１１８をサーマル・プラグ１１２の軸方向の端部に
はんだ付けする。スタックと隣接する導電体との接合部
との構造上の強度を高めるため、スタックの孔にステン
レス鋼のピン（図示せず）を貫通し、スタックの両側に
ある導電体と係合させてもよい。これらのピンは、熱の
不良導体である。
【００２２】サーマル・プラグ１１２の周辺部に沿っ
て、及び通常の銅のリード線１１４と１１８に沿って、
超電導のより線１１６をはんだ付けし、連続した超電導
の電気経路を形成する。図３では１６本の超電導のより
線を示すが、図３に示すようにそれぞれのより線は、円
筒形のサーマル・プラグ１１２の周辺部のノッチ３０１
にはんだ付けされる。超電導のより線１１６は、一般的
に同じ量の銅と共に、ニオビウム‐チタン、ニオビウム
‐すず及びその他の低温超電導体と高温超電導体のよう
ないずれかの超電導材料から形成してもよい。ノッチ３
０１は、一般的には円形であり、超電導のより線１１６
は、円形の断面を有してもよいが、またノッチ３０１に
他の断面を使用してもよい。
て、及び通常の銅のリード線１１４と１１８に沿って、
超電導のより線１１６をはんだ付けし、連続した超電導
の電気経路を形成する。図３では１６本の超電導のより
線を示すが、図３に示すようにそれぞれのより線は、円
筒形のサーマル・プラグ１１２の周辺部のノッチ３０１
にはんだ付けされる。超電導のより線１１６は、一般的
に同じ量の銅と共に、ニオビウム‐チタン、ニオビウム
‐すず及びその他の低温超電導体と高温超電導体のよう
ないずれかの超電導材料から形成してもよい。ノッチ３
０１は、一般的には円形であり、超電導のより線１１６
は、円形の断面を有してもよいが、またノッチ３０１に
他の断面を使用してもよい。
【００２３】サーマル・プラグ１１２は、上記では２Ｋ
をわずかに上回る温度差を参照して説明した。しかし、
サーマル・プラグ１１２を使用して、より大きな温度差
を有する領域を分離してもよい。例えば、サーマル・プ
ラグ１１２は、液体ヘリウムの温度に保持された第１領
域と液体窒素の温度の第２領域とを分離してもよい。こ
のような実施例では、超電導のより線１１６はＨＴＳで
なければならず、その結果、これらのより線１１６は７
７Ｋ（液体窒素）の領域に近いサーマル・プラグ１１２
の部分で超電導状態になる。
をわずかに上回る温度差を参照して説明した。しかし、
サーマル・プラグ１１２を使用して、より大きな温度差
を有する領域を分離してもよい。例えば、サーマル・プ
ラグ１１２は、液体ヘリウムの温度に保持された第１領
域と液体窒素の温度の第２領域とを分離してもよい。こ
のような実施例では、超電導のより線１１６はＨＴＳで
なければならず、その結果、これらのより線１１６は７
７Ｋ（液体窒素）の領域に近いサーマル・プラグ１１２
の部分で超電導状態になる。
【００２４】サーマル・プラグ１１２を使用して、低温
超電導体を有する１．８ＫのＨｅＩＩの領域または４．
２ＫのＨｅ Ｉの領域と、室温で通常のリード線を有す
る領域のような、非常に低温の領域と、さらに高温の領
域を分離することができる。温度差が大きい本発明の他
の用途は、低温の超電導体を高温の超電導体に接続する
場合である。このような用途に用いる従来の電流接続用
のリード線は、冷端部でヘリウムを蒸発させることによ
って冷却される断面積に対する長さの最適な比率を有す
る銅管によって構成される。これらリード線の幾つか
は、下（冷）端部に取り付けられた短い長さのＮＢ3 Ｓ
ｎ（最高１５Ｋまで超電導状態を保持する超電導化合
物）を有し、これによってＩ2 Ｒの熱発生を減少させ
る。
超電導体を有する１．８ＫのＨｅＩＩの領域または４．
２ＫのＨｅ Ｉの領域と、室温で通常のリード線を有す
る領域のような、非常に低温の領域と、さらに高温の領
域を分離することができる。温度差が大きい本発明の他
の用途は、低温の超電導体を高温の超電導体に接続する
場合である。このような用途に用いる従来の電流接続用
のリード線は、冷端部でヘリウムを蒸発させることによ
って冷却される断面積に対する長さの最適な比率を有す
る銅管によって構成される。これらリード線の幾つか
は、下（冷）端部に取り付けられた短い長さのＮＢ3 Ｓ
ｎ（最高１５Ｋまで超電導状態を保持する超電導化合
物）を有し、これによってＩ2 Ｒの熱発生を減少させ
る。
【００２５】ここで図４を参照すると、一般的に番号４
００で示す電気リード線は、高温の端部４０２、低温の
端部４０４、室温のリード線４０６、超電導リード線４
１０及び遷移リード線４１２を有する。高温の端部４０
２は、室温のリード線４０６まで延び、中間領域４０５
に設けられた入口４１４を介して、液体窒素を供給され
る。液体窒素は、中間領域４０５の高温の端部の一部分
を約７７Ｋに保持する。高温の端部４０２を低温の端部
４０４から断熱し、その結果、低温の端部４０４内の液
体ヘリウムと、高温の端部４０２内の液体窒素との間の
混合は発生しない。
００で示す電気リード線は、高温の端部４０２、低温の
端部４０４、室温のリード線４０６、超電導リード線４
１０及び遷移リード線４１２を有する。高温の端部４０
２は、室温のリード線４０６まで延び、中間領域４０５
に設けられた入口４１４を介して、液体窒素を供給され
る。液体窒素は、中間領域４０５の高温の端部の一部分
を約７７Ｋに保持する。高温の端部４０２を低温の端部
４０４から断熱し、その結果、低温の端部４０４内の液
体ヘリウムと、高温の端部４０２内の液体窒素との間の
混合は発生しない。
【００２６】高温の端部４０２に、中空の中心４１８を
有する複数の銅管の導電体４１６を取り付ける。これら
の銅管４１６は小型で、中空であり、より大きな管４２
０の内部で房状になり、これによって近くを通過する窒
素が蒸発できるように、できるのみ広い冷却面を設け
る。７４Ｋの冷却ステーションにある液体窒素の入口４
１４は、十分な液体を供給し、その結果、（矢印４２５
で示す）上部から供給される窒素ガスは、内側の全ての
銅の表面を通過した後室温になる。窒素は導電体４１６
に発生したＩ2 Ｒの熱を取り除く。
有する複数の銅管の導電体４１６を取り付ける。これら
の銅管４１６は小型で、中空であり、より大きな管４２
０の内部で房状になり、これによって近くを通過する窒
素が蒸発できるように、できるのみ広い冷却面を設け
る。７４Ｋの冷却ステーションにある液体窒素の入口４
１４は、十分な液体を供給し、その結果、（矢印４２５
で示す）上部から供給される窒素ガスは、内側の全ての
銅の表面を通過した後室温になる。窒素は導電体４１６
に発生したＩ2 Ｒの熱を取り除く。
【００２７】図５に示すように、各銅管４１６は、その
周辺部に沿って取り付けた複数のＨＴＳの超電導のより
線５０１を有し、温度がＴc （ある種のＨＴＳの場合、
今の所約１００Ｋ）よりも低い限り、抵抗ゼロの通路を
提供するのが好ましい。このようにして、高温の端部４
０２の下部の超電導のより線５０１は、殆ど抵抗熱を発
生せず、高温の端部４０２の冷凍に必要な窒素の量を、
これらのより線がなければ本来必要とされる量よりも少
なく抑える。
周辺部に沿って取り付けた複数のＨＴＳの超電導のより
線５０１を有し、温度がＴc （ある種のＨＴＳの場合、
今の所約１００Ｋ）よりも低い限り、抵抗ゼロの通路を
提供するのが好ましい。このようにして、高温の端部４
０２の下部の超電導のより線５０１は、殆ど抵抗熱を発
生せず、高温の端部４０２の冷凍に必要な窒素の量を、
これらのより線がなければ本来必要とされる量よりも少
なく抑える。
【００２８】液体ヘリウムの蒸発によって冷端部４０４
を冷却し、蒸発した液体ヘリウムはこの冷端部４０４か
ら出口４２２を通って排出される。７７Ｋの熱がリーク
している冷端部から液体ヘリウムが部分的に蒸発する
が、その量は比較的少ない。冷端部４０４から延びる遷
移リード線４１２は、より大きな管４２８の内部で房状
になった複数の小さな銅管４２４によって構成され、ま
たできるのみ広い表面積を与え、その結果、近くを通る
液体ヘリウムの蒸発によって遷移リード線４１２をでき
るのみ冷却する。ここで図６を参照すると、各銅管４２
４は中空の孔６０１と、銅管４２４の外経にある複数の
ノッチ６０３に取り付けられた複数のＨＴＳの線６０２
を有する。冷端部４０４の温度は、常に７７Ｋよりも低
いので、この冷端部は常に超電導状態にあり、基本的に
はＩ2 Ｒの熱を発生しない。
を冷却し、蒸発した液体ヘリウムはこの冷端部４０４か
ら出口４２２を通って排出される。７７Ｋの熱がリーク
している冷端部から液体ヘリウムが部分的に蒸発する
が、その量は比較的少ない。冷端部４０４から延びる遷
移リード線４１２は、より大きな管４２８の内部で房状
になった複数の小さな銅管４２４によって構成され、ま
たできるのみ広い表面積を与え、その結果、近くを通る
液体ヘリウムの蒸発によって遷移リード線４１２をでき
るのみ冷却する。ここで図６を参照すると、各銅管４２
４は中空の孔６０１と、銅管４２４の外経にある複数の
ノッチ６０３に取り付けられた複数のＨＴＳの線６０２
を有する。冷端部４０４の温度は、常に７７Ｋよりも低
いので、この冷端部は常に超電導状態にあり、基本的に
はＩ2 Ｒの熱を発生しない。
【００２９】銅管４２４の長さに沿って、多くのサーマ
ル・プラグ４２８を内蔵することが好ましい。サーマル
・プラグ４２８は、サーマル・プラグ１１２と同一であ
ることが好ましいが、ある場合には薄いステンレス鋼の
「ワッシャ」のみによって構成されてもよい。ステンレ
ス鋼のみを使用する場合でも、その構造は銅の薄片２０
４をステンレス鋼の薄片２０２に取り替えたサーマル・
プラグ１１２の構造と同じであり、またはむくのステン
レス鋼のプラグを使用してもよい。ステンレス鋼の熱伝
導率は、銅のそれよりも２桁以上の大きさで低いので、
（ステンレス鋼は、極低温では熱伝導抵抗の高い材料で
ある）サーマル・プラグ４２８は、冷端部４０４から高
温端部４０２への熱伝導を大幅に減らし、その結果とし
て冷凍エネルギーの損失を１桁の大きさで改善する。
ル・プラグ４２８を内蔵することが好ましい。サーマル
・プラグ４２８は、サーマル・プラグ１１２と同一であ
ることが好ましいが、ある場合には薄いステンレス鋼の
「ワッシャ」のみによって構成されてもよい。ステンレ
ス鋼のみを使用する場合でも、その構造は銅の薄片２０
４をステンレス鋼の薄片２０２に取り替えたサーマル・
プラグ１１２の構造と同じであり、またはむくのステン
レス鋼のプラグを使用してもよい。ステンレス鋼の熱伝
導率は、銅のそれよりも２桁以上の大きさで低いので、
（ステンレス鋼は、極低温では熱伝導抵抗の高い材料で
ある）サーマル・プラグ４２８は、冷端部４０４から高
温端部４０２への熱伝導を大幅に減らし、その結果とし
て冷凍エネルギーの損失を１桁の大きさで改善する。
【００３０】安定した超電導体の設計を行うには、各サ
ーマル・プラグ４２８に取り付けられる超電導のより線
６０２が、通常の状態になった後、サーマル・プラグの
両側にあるより線の部分の端部を冷却することによっ
て、超電導状態を回復するのに十分な程度に、各サーマ
ル・プラグ４２８の厚さを薄くするのが好ましい。した
がって、サーマル・プラグ４２８の厚さは、プラグを横
切る軸方向の熱伝導を適当にできるのみ小さくするのに
十分なように、厚く選択しなければならないが、各超電
導のより線６０２に沿った軸方向の熱伝導によってより
線の温度を下げ、超電導状態を回復させるのに十分な程
度に薄く選択しなければならない。
ーマル・プラグ４２８に取り付けられる超電導のより線
６０２が、通常の状態になった後、サーマル・プラグの
両側にあるより線の部分の端部を冷却することによっ
て、超電導状態を回復するのに十分な程度に、各サーマ
ル・プラグ４２８の厚さを薄くするのが好ましい。した
がって、サーマル・プラグ４２８の厚さは、プラグを横
切る軸方向の熱伝導を適当にできるのみ小さくするのに
十分なように、厚く選択しなければならないが、各超電
導のより線６０２に沿った軸方向の熱伝導によってより
線の温度を下げ、超電導状態を回復させるのに十分な程
度に薄く選択しなければならない。
【００３１】図７は、ステンレス鋼のみから形成された
サーマル・プラグを使用した場合に発生しうる急速な温
度上昇を示す。このようなプラグは、より高い電流水準
（例えば、６０ＫＡ及び７５ＫＡ）でも遷移領域を横切
って熱を流さない優れた断熱体ではあるが、これらの超
電導体の１つのホット・ポイントによって、導電体の逃
げ足が非常に速くなり、恐らくは電流を遮断して導電体
の損傷を防ぐのが間に合わない程速くなる。図８に示す
ように、積層したサーマル・プラグ１１２を使用すれ
ば、より高い電流水準での温度上昇はより緩慢になり、
電流の流れを遮断する適当な余裕が与えられる。
サーマル・プラグを使用した場合に発生しうる急速な温
度上昇を示す。このようなプラグは、より高い電流水準
（例えば、６０ＫＡ及び７５ＫＡ）でも遷移領域を横切
って熱を流さない優れた断熱体ではあるが、これらの超
電導体の１つのホット・ポイントによって、導電体の逃
げ足が非常に速くなり、恐らくは電流を遮断して導電体
の損傷を防ぐのが間に合わない程速くなる。図８に示す
ように、積層したサーマル・プラグ１１２を使用すれ
ば、より高い電流水準での温度上昇はより緩慢になり、
電流の流れを遮断する適当な余裕が与えられる。
【００３２】本発明は、ここで例示として説明した特定
の実施例に限定されるものではなく、上記の請求項の範
囲内にあるこの例示の変形を含むものである。
の実施例に限定されるものではなく、上記の請求項の範
囲内にあるこの例示の変形を含むものである。
【図１】Ｈｅ ＩＩの領域とＨｅ Ｉの領域との間に遷
移領域を有する本発明の装置の部分断面図である。
移領域を有する本発明の装置の部分断面図である。
【図２】本発明のサーマル・プラグの断面図である。
【図３】図２の線３‐３で切断した断面図である。
【図４】室温と極低温との間に遷移領域を有する本発明
による装置の部分切り欠き斜視図である。
による装置の部分切り欠き斜視図である。
【図５】図４の電気リード線の高温端部の導電体の１つ
の側面図である。
の側面図である。
【図６】図４の電気リード線の冷端部の導電体の１つの
側面図である。
側面図である。
【図７】ステンレス鋼のみによって形成された代表的な
サーマル・プラグを使用した場合の種々の電流水準に対
する時間の関数としてのより線の温度とディスクの温度
のグラフである。
サーマル・プラグを使用した場合の種々の電流水準に対
する時間の関数としてのより線の温度とディスクの温度
のグラフである。
【図８】積層したサーマル・プラグを使用した場合の種
々の電流水準に対する時間の関数としてのより線の温度
とディスクの温度のグラフである。
々の電流水準に対する時間の関数としてのより線の温度
とディスクの温度のグラフである。
１００ 超電導装置 １０２、１０４ 断熱デュワー １０５ 超電導リード線 １０６ 遷移リード線 １１０ 断熱フランジ １１２ サーマル・プラグ １１４ 導電リード線 １１６ より線 １１８ 銅のリード線 １２０ 断熱フランジ１１０の開口部 １２２ 断熱フランジ１１０の第１面 １２４ 断熱フランジ１１０の第２面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
Claims (35)
- 【請求項１】 温度の異なった第１領域と第２領域の間
を電気的に接続するサーマル・プラグに於いて、上記の
サーマル・プラグは： （ａ）熱伝導に対して抵抗性を有する材料から形成され
た複数の第１薄片； （ｂ）熱の良導体から形成され、上記の第１薄片と交互
に積層されてスタック状になり、ラミネート部材を形成
する複数の第２薄片であって、上記のスタックの第１端
部は上記の第１領域と隣接し、上記のスタックの第２端
部は上記の第２領域と隣接する上記の第２薄片；及び （ｃ）上記の薄片のスタックに取り付けられた複数の超
電導体のより線であって、上記より線は上記の薄片と熱
を伝導するように接触する上記の複数の超電導体のより
線；によって構成されることを特徴とするサーマル・プ
ラグ。 - 【請求項２】 上記の第１薄片はステンレス鋼から形成
されることを特徴とする請求項１記載のサーマル・プラ
グ。 - 【請求項３】 上記の第２薄片は銅から形成されること
を特徴とする請求項１記載のサーマル・プラグ。 - 【請求項４】 上記の第１薄片はステンレス鋼から形成
され、上記の第２薄片は銅から形成されることを特徴と
する請求項１記載のサーマル・プラグ。 - 【請求項５】 上記のより線は、高温超電導材料によっ
て構成されることを特徴とする請求項１記載のサーマル
・プラグ。 - 【請求項６】 上記のより線は、低温超電導材料によっ
て構成されることを特徴とする請求項１記載のサーマル
・プラグ。 - 【請求項７】 上記のスタックは上記のスタックの面に
沿って延びるノッチを有し、上記のより線を上記のノッ
チ内に配設することを特徴とする請求項１記載のサーマ
ル・プラグ。 - 【請求項８】 上記の第１薄片と第２薄片の各々は、
０．１２５インチと０．０６２５インチの間の厚さであ
ることを特徴とする請求項１記載のサーマル・プラグ。 - 【請求項９】 上記の第１薄片と第２薄片は、全て実質
的に０．１２５インチの厚さであることを特徴とする請
求項１記載のサーマル・プラグ。 - 【請求項１０】 上記の第１薄片と第２薄片は、円形の
断面を有することを特徴とする請求項１記載のサーマル
・プラグ。 - 【請求項１１】 上記のスタックは上記の第１薄片と第
２薄片との間をはんだ付けして共に保持するように構成
され、相互に熱伝導の良好な接触状態にすることを特徴
とする請求項１記載のサーマル・プラグ。 - 【請求項１２】 上記のはんだは銀はんだであることを
特徴とする請求項１１記載のサーマル・プラグ。 - 【請求項１３】 （ａ）第１デュワー内に配設され、第
１温度に保持された第１領域； （ｂ）第２デュワー内に配設され、第２温度に保持され
た第２領域； （ｃ）上記の第１領域と第２領域の間に配設され、上記
の第１領域と第２領域を接続する開口部を有する断熱フ
ランジ；及び （ｄ）相互に重ね合わせて積層したスタックを形成する
熱伝導に対して抵抗性を有する複数の第１薄片と熱伝導
性の複数の第２薄片及び上記の薄片のスタックに取り付
けられた複数の超電導体のより線によって構成される上
記のフランジの開口部内にあるサーマル・プラグであっ
て、上記のより線は上記の薄片と熱を伝導するように接
触している上記のサーマル・プラグ；によって構成さ
れ、上記の超電導体のより線は上記の第１領域の導電体
と電気的に接触し、上記の第２領域の導電体と電気的接
触することを特徴とする超電導接続構造。 - 【請求項１４】 上記の第１薄片は、ステンレス鋼によ
って形成されることを特徴とする請求項１３記載の構
造。 - 【請求項１５】 上記の第２薄片は、を銅によって形成
されることを特徴とする請求項１３記載の構造。 - 【請求項１６】 上記の第１薄片はステンレス鋼から形
成され、上記の第２薄片を銅から形成されることを特徴
とする請求項１３記載の構造。 - 【請求項１７】 上記のより線は、高温超電導材料によ
って構成されることを特徴とする請求項１３記載の構
造。 - 【請求項１８】 上記のより線は、低温超電導材料によ
って構成されることを特徴とする請求項１３記載の構
造。 - 【請求項１９】 上記のスタックは上記のスタックの面
に沿って延びるノッチを有し、上記のより線を上記のノ
ッチ内に配設することを特徴とする請求項１３記載の構
造。 - 【請求項２０】 上記の第１薄片と第２薄片の各々は、
０．１２５インチと０．０６２５インチの間の厚さであ
ることを特徴とする請求項１３記載の構造。 - 【請求項２１】 上記の第１薄片と第２薄片は、全て実
質的に０．１２５インチの厚さであることを特徴とする
請求項１３記載の構造。 - 【請求項２２】 上記の第１薄片と第２薄片は、円形の
断面を有することを特徴とする請求項１３記載の構造。 - 【請求項２３】 上記のスタックは上記の第１薄片と第
２薄片との間をはんだ付けして共に保持するように構成
され、相互に熱伝導の良好な接触状態にすることを特徴
とする請求項１３記載の構造。 - 【請求項２４】 上記のはんだは銀はんだであることを
特徴とする請求項２３記載の構造。 - 【請求項２５】 第１温度の第１導電体と第２温度の第
２導電体を電気的に接続する遷移リード線に於いて、上
記の遷移リード線は：上記の第１導電体に接続された第
１端部と上記の第２導電体に接続された第２端部とを有
する少なくとも１本の銅管；上記の１本または複数本の
管に取り付けられた複数の超電導体のより線であって、
第１端部で上記の第１導電体に接続され、第２端部で上
記の第２導電体に接続された上記の超電導体のより線；
によって構成され、上記の銅管が上記の第１導電体から
上記の第２導電体に連続しないように、各導管は間隔を
設けた位置でその中に配設された複数のサーマル・プラ
グを有し、上記のサーマル・プラグは熱伝導に対して抵
抗性を有し、上記の超伝導のより線は上記のサーマル・
プラグに取り付けられ、上記のサーマル・プラグと熱を
伝導するように接触していることを特徴とする遷移リー
ド線。 - 【請求項２６】 上記のサーマル・プラグは、ステンレ
ス鋼を含むことを特徴とする請求項２４記載の遷移リー
ド線。 - 【請求項２７】 上記のサーマル・プラグは、ステンレ
ス鋼の薄片と交互に積層された銅の薄片のスタックによ
って構成されることを特徴とする請求項２４記載の遷移
リード線。 - 【請求項２８】 上記の超電導のより線は、高温超電導
材料によって構成されることを特徴とする請求項２４記
載の遷移リード線。 - 【請求項２９】 上記の銅管と上記のサーマル・プラグ
は、それらの面に沿ってノッチを有し、上記の超電導の
より線を上記のノッチ内に配設されることを特徴とする
請求項２４記載の遷移リード線。 - 【請求項３０】 上記の薄片は、それぞれ０．１２５イ
ンチと０．０６２５インチの間の厚さであることを特徴
とする請求項２６記載の遷移リード線。 - 【請求項３１】 上記の薄片は、それぞれ実質的に０．
１２５インチの厚さであることを特徴とする請求項２６
記載の遷移リード線。 - 【請求項３２】 上記の薄片は、円形の断面を有するこ
とを特徴とする請求項２６記載の遷移リード線。 - 【請求項３３】 上記の銅管は中空の孔を有することを
特徴とする請求項２４記載の遷移リード線。 - 【請求項３４】 上記のスタックは、上記の薄片を共に
はんだ付けすることによって構成されることを特徴とす
る請求項２６記載の遷移リード線。 - 【請求項３５】 上記のはんだは銀はんだであることを
特徴とする請求項３３記載の遷移リード線。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/724,203 US5324891A (en) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | Superconducting connecting leads having thermal plug |
| US07/724203 | 1991-07-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163095A true JPH06163095A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=24909469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4173147A Pending JPH06163095A (ja) | 1991-07-01 | 1992-06-30 | サーマル・プラグを有する超電導接続リード線 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5324891A (ja) |
| JP (1) | JPH06163095A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4138264A1 (de) * | 1991-11-21 | 1993-09-23 | Siemens Ag | Dampfkraftwerk |
| US6034324A (en) * | 1995-09-12 | 2000-03-07 | Bwx Technology, Inc. | Modular high temperature superconducting down lead with safety lead |
| US6207901B1 (en) | 1999-04-01 | 2001-03-27 | Trw Inc. | Low loss thermal block RF cable and method for forming RF cable |
| DE102004035852B4 (de) * | 2004-07-23 | 2007-05-03 | European Advanced Superconductors Gmbh & Co. Kg | Supraleitfähiges Leiterelement mit Verstärkung |
| US20110162828A1 (en) * | 2010-01-06 | 2011-07-07 | Graham Charles Kirk | Thermal plug for use with a heat sink and method of assembling same |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3654377A (en) * | 1969-12-15 | 1972-04-04 | Gen Electric | Electrical leads for cryogenic devices |
| US4447670A (en) * | 1982-04-09 | 1984-05-08 | Westinghouse Electric Corp. | High-current cryogenic leads |
| JPS5986275A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-18 | Toshiba Corp | 極低温電流リ−ド装置 |
| JPS5998505A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-06 | Japanese National Railways<Jnr> | 超電導電流リ−ド |
| JPS59150487A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-28 | Toshiba Corp | 極低温電流リ−ド装置 |
| EP0401420A1 (de) * | 1989-06-05 | 1990-12-12 | Siemens Aktiengesellschaft | HF-Abschirmvorrichtung in einem Dewar-Gefäss für eine supraleitende Magnetometer-Einrichtung |
| US5057645A (en) * | 1989-10-17 | 1991-10-15 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Low heat loss lead interface for cryogenic devices |
-
1991
- 1991-07-01 US US07/724,203 patent/US5324891A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-06-30 JP JP4173147A patent/JPH06163095A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5324891A (en) | 1994-06-28 |
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