JPH06318408A - 超電導導体 - Google Patents
超電導導体Info
- Publication number
- JPH06318408A JPH06318408A JP5106458A JP10645893A JPH06318408A JP H06318408 A JPH06318408 A JP H06318408A JP 5106458 A JP5106458 A JP 5106458A JP 10645893 A JP10645893 A JP 10645893A JP H06318408 A JPH06318408 A JP H06318408A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconductor
- superconducting conductor
- alloy
- cooling member
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】熱的に安定性の高い超電導導体を提供するこ
と。 【構成】一部切り欠いた高熱伝導冷却部材で超電導体を
囲む。 【効果】安定性の高い超電導導体が得られ、超電導体を
とりまく冷却部材一部が切れているので渦電流を軽減す
ることができる。
と。 【構成】一部切り欠いた高熱伝導冷却部材で超電導体を
囲む。 【効果】安定性の高い超電導導体が得られ、超電導体を
とりまく冷却部材一部が切れているので渦電流を軽減す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導体を内部に冷却
部材を外部に設けた浸漬冷却用超電導導体に関する。
部材を外部に設けた浸漬冷却用超電導導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導を応用した電力貯蔵ＳＭＥＳ（su
perconducting magnetic energy storage ）では、短時
間にエネルギの出し入れを行う場合が多い。従って、超
電導磁石のように、定常的に超電導導体に電流を流す場
合と異なり、電流変動に伴う交流損失を少なくする必要
がある。このため、超電導体を形成する超電導線の太さ
を小さくしたり、また、超電導線のツイストピッチを小
さくしたりしている。さらに、超電導導体の外側にＣｕ
Ｎｉ等の銅金を取付ている場合もある。
perconducting magnetic energy storage ）では、短時
間にエネルギの出し入れを行う場合が多い。従って、超
電導磁石のように、定常的に超電導導体に電流を流す場
合と異なり、電流変動に伴う交流損失を少なくする必要
がある。このため、超電導体を形成する超電導線の太さ
を小さくしたり、また、超電導線のツイストピッチを小
さくしたりしている。さらに、超電導導体の外側にＣｕ
Ｎｉ等の銅金を取付ている場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術で特に
問題とする点は、超電導導体の外層に合金材を巻き付け
た場合の浸漬冷却にある。超電導体を内部に、合金材を
外部に設けた超電導導体を液体ヘリウム中で使用する
と、ＣｕＮｉ等の合金材は、純銅に比べて熱伝導率が小
さいため、局所的に沸騰熱伝達率が異なる場合、超電導
導体外層部で温度分布ができる。この温度分布は、超電
導導体の熱的安定性を悪くしていた。
問題とする点は、超電導導体の外層に合金材を巻き付け
た場合の浸漬冷却にある。超電導体を内部に、合金材を
外部に設けた超電導導体を液体ヘリウム中で使用する
と、ＣｕＮｉ等の合金材は、純銅に比べて熱伝導率が小
さいため、局所的に沸騰熱伝達率が異なる場合、超電導
導体外層部で温度分布ができる。この温度分布は、超電
導導体の熱的安定性を悪くしていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、超電導導体外表面の不均一な沸騰熱伝達特性によっ
て生じる合金材の不均一温度分布を均一化するため合金
材の外側に高熱伝導冷却部材で巻き付けた。さらに、高
熱伝導冷却部材の一部を切り欠き高熱伝導冷却部材内で
生じる交流損失を少なくした。
に、超電導導体外表面の不均一な沸騰熱伝達特性によっ
て生じる合金材の不均一温度分布を均一化するため合金
材の外側に高熱伝導冷却部材で巻き付けた。さらに、高
熱伝導冷却部材の一部を切り欠き高熱伝導冷却部材内で
生じる交流損失を少なくした。
【０００５】
【作用】上記外側に設けた高熱伝導冷却部材の外表面
は、従来と同様に不均一な沸騰熱伝達特性をもっている
が、液体ヘリウムと接する高熱伝導冷却部材は、温度を
一様にする効果があり冷却が改善できる。
は、従来と同様に不均一な沸騰熱伝達特性をもっている
が、液体ヘリウムと接する高熱伝導冷却部材は、温度を
一様にする効果があり冷却が改善できる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１と図２により
説明する。
説明する。
【０００７】図１は超電導導体の断面図である。図中１
は、アルミニウムまたは銅から成る常電導体とＮｂＴ
ｉ，Ｎｂ3Ｓｎ 等の金属系またはＹＢＣＯ（イットリュ
ウム，バリュウム，銅，酸素）等の酸化物系超電導材か
らなる超電導体と鉛と錫から成る半田層と混合した超電
導体である。２は銅とニッケル、銅と錫および銅と亜鉛
の合金である。３は高分子系の素材からなる電気抵抗の
大きな絶縁材である。４は銅またはアルミニュウム等の
高熱伝導材料からなる冷却部材である。
は、アルミニウムまたは銅から成る常電導体とＮｂＴ
ｉ，Ｎｂ3Ｓｎ 等の金属系またはＹＢＣＯ（イットリュ
ウム，バリュウム，銅，酸素）等の酸化物系超電導材か
らなる超電導体と鉛と錫から成る半田層と混合した超電
導体である。２は銅とニッケル、銅と錫および銅と亜鉛
の合金である。３は高分子系の素材からなる電気抵抗の
大きな絶縁材である。４は銅またはアルミニュウム等の
高熱伝導材料からなる冷却部材である。
【０００８】通常、電流は、超電導体１に流れる。万
一、超電導体１の温度が高くなり超電導から常伝導にな
った場合、電流が合金２に流れるように合金２を超電導
体１に巻き付けて電気的に接続している。合金２は、超
電導体１のまわり全周を包むことをしないで、一部切り
欠いた逆Ｕ字型にしている。超電導体１を合金２で全周
包み込んだ場合、渦電流が大きい。合金２を一部切り欠
いたことで合金２の渦電流を小さくできる。この渦電流
は、電気抵抗が小さいほど大きくなるので合金２の材質
は電気抵抗を従来より小さくできる。一般に電気抵抗の
小さな材料は、熱伝導率が高い。従って、合金２の熱抵
抗を従来より小さくできるので従来よりも冷却効率は高
くなる。
一、超電導体１の温度が高くなり超電導から常伝導にな
った場合、電流が合金２に流れるように合金２を超電導
体１に巻き付けて電気的に接続している。合金２は、超
電導体１のまわり全周を包むことをしないで、一部切り
欠いた逆Ｕ字型にしている。超電導体１を合金２で全周
包み込んだ場合、渦電流が大きい。合金２を一部切り欠
いたことで合金２の渦電流を小さくできる。この渦電流
は、電気抵抗が小さいほど大きくなるので合金２の材質
は電気抵抗を従来より小さくできる。一般に電気抵抗の
小さな材料は、熱伝導率が高い。従って、合金２の熱抵
抗を従来より小さくできるので従来よりも冷却効率は高
くなる。
【０００９】冷却部材４の効果を説明するため図２を使
用する。図２は、図１の絶縁材３と冷却部材４を取り除
いた断面図である。この超電導導体を液体ヘリウム中に
いれて冷却すると、超電導体１の熱は、超電導体１の下
面では直接液体ヘリウムと接触して沸騰冷却されてい
る。上から下に重力が働いているとすると、超電導体１
の下面では熱伝達特性が小さな膜沸騰熱伝達である。図
３は伝熱面を傾けたときの角度θを定義したものであ
る。図４は横軸に伝熱面の壁温と液体ヘリウムとの温度
差ΔＴと縦軸に熱流束ｑ、パラメータとして角度θをと
って液体ヘリウムの沸騰熱伝達特性を示したものでる。
この沸騰熱伝達特性は、角度依存性が強いことが分か
る。特に伝熱面が水平上向き面のときが熱流束が高く、
逆に水平下向き面の熱流束は低いことが分かる。図２
で、超電導導体の上部では、熱流束が高くなることは、
冷却特性が高くなるため合金２の上部の表面温度は低く
なる。逆に、超電導導体の下面の表面温度は高くなる。
このように超電導導体の表面温度は、不均一になる。特
に問題としているのは超電導体１内での不均一温度分布
である。超電導体１の超電導線の温度が臨界温度を越え
ると臨界温度を越えた部分には電流が流れなくなる。電
流は、一定の電流を流しているので流れなくなった分の
電流は超電導体１の臨界温度以下の超電導線に流れるた
め電流密度は高くなる。電流密度が高くなれば超電導体
１の安定性は悪くなってしまう。合金２の上部の液に接
している壁温と合金２と超電導体１とが接している合金
２の壁温との温度差は、熱流束が高いため大きくなる。
また、通常使用している合金２の材料、例えばＣｕＮｉ
は、熱伝導率が小さいため温度差が大きくなるので温度
の不均一が増幅される。この対策として、図１に示すよ
うに、合金２のまわりに高熱伝導の冷却部材４を設け
た。この材質は銅またはアルミニュウムがよい。冷却部
材４の熱抵抗は、高熱伝導材料であるため無視できる程
度に小さい。渦電流を回避するため合金２の周り全周を
包まず一部切り欠いて設けている。冷却部材４と合金２
は熱的に結合されている。超電導体１で発生した熱で合
金２で不均一な温度分布をつくろうとするが冷却部材４
によって温度分布を均一化する。従って、超電導体１の
最大温度を小さくできるので安定性は改善される。
用する。図２は、図１の絶縁材３と冷却部材４を取り除
いた断面図である。この超電導導体を液体ヘリウム中に
いれて冷却すると、超電導体１の熱は、超電導体１の下
面では直接液体ヘリウムと接触して沸騰冷却されてい
る。上から下に重力が働いているとすると、超電導体１
の下面では熱伝達特性が小さな膜沸騰熱伝達である。図
３は伝熱面を傾けたときの角度θを定義したものであ
る。図４は横軸に伝熱面の壁温と液体ヘリウムとの温度
差ΔＴと縦軸に熱流束ｑ、パラメータとして角度θをと
って液体ヘリウムの沸騰熱伝達特性を示したものでる。
この沸騰熱伝達特性は、角度依存性が強いことが分か
る。特に伝熱面が水平上向き面のときが熱流束が高く、
逆に水平下向き面の熱流束は低いことが分かる。図２
で、超電導導体の上部では、熱流束が高くなることは、
冷却特性が高くなるため合金２の上部の表面温度は低く
なる。逆に、超電導導体の下面の表面温度は高くなる。
このように超電導導体の表面温度は、不均一になる。特
に問題としているのは超電導体１内での不均一温度分布
である。超電導体１の超電導線の温度が臨界温度を越え
ると臨界温度を越えた部分には電流が流れなくなる。電
流は、一定の電流を流しているので流れなくなった分の
電流は超電導体１の臨界温度以下の超電導線に流れるた
め電流密度は高くなる。電流密度が高くなれば超電導体
１の安定性は悪くなってしまう。合金２の上部の液に接
している壁温と合金２と超電導体１とが接している合金
２の壁温との温度差は、熱流束が高いため大きくなる。
また、通常使用している合金２の材料、例えばＣｕＮｉ
は、熱伝導率が小さいため温度差が大きくなるので温度
の不均一が増幅される。この対策として、図１に示すよ
うに、合金２のまわりに高熱伝導の冷却部材４を設け
た。この材質は銅またはアルミニュウムがよい。冷却部
材４の熱抵抗は、高熱伝導材料であるため無視できる程
度に小さい。渦電流を回避するため合金２の周り全周を
包まず一部切り欠いて設けている。冷却部材４と合金２
は熱的に結合されている。超電導体１で発生した熱で合
金２で不均一な温度分布をつくろうとするが冷却部材４
によって温度分布を均一化する。従って、超電導体１の
最大温度を小さくできるので安定性は改善される。
【００１０】図５は、図１に示した超電導導体を磁石に
応用したときの磁石の一部分図である。５は、超電導導
体の上下方向の動きを止めるためのスペーサである。６
は超電導導体の左右方向の動きを止めるためのスペーサ
である。超電導導体に接しているスペーサは、電気絶縁
性をもたせているためＦＲＰでできている。このため、
スペーサと接した面は、断熱となる。
応用したときの磁石の一部分図である。５は、超電導導
体の上下方向の動きを止めるためのスペーサである。６
は超電導導体の左右方向の動きを止めるためのスペーサ
である。超電導導体に接しているスペーサは、電気絶縁
性をもたせているためＦＲＰでできている。このため、
スペーサと接した面は、断熱となる。
【００１１】また、超電導導体の電流によって作られた
磁界によって、超電導導体に力が加わっている。電流を
変えたとき超電導導体に加わる力も変動するので超電導
導体が動く。このとき、スペーサと超電導導体と接した
部分ではすべりが生じ発熱する。もし、超電導導体の外
表面が熱電導率の小さな合金であった場合、熱拡散が小
さいため滑りが生じたところの温度は高くなってしま
う。超電導導体の外表面の材質が高熱電導材であれば、
滑りによって生じた熱は、超電導導体の冷却部材４で拡
散されるので常に超電導導体は低温に保つことができ
る。なお、絶縁材３がなくても同様の効果が得られる。
磁界によって、超電導導体に力が加わっている。電流を
変えたとき超電導導体に加わる力も変動するので超電導
導体が動く。このとき、スペーサと超電導導体と接した
部分ではすべりが生じ発熱する。もし、超電導導体の外
表面が熱電導率の小さな合金であった場合、熱拡散が小
さいため滑りが生じたところの温度は高くなってしま
う。超電導導体の外表面の材質が高熱電導材であれば、
滑りによって生じた熱は、超電導導体の冷却部材４で拡
散されるので常に超電導導体は低温に保つことができ
る。なお、絶縁材３がなくても同様の効果が得られる。
【００１２】図６は、本発明の第二の実施例である。図
６の超電導導体の冷却部材４は、図１の冷却部材にフィ
ン加工を施して表面積を増大させた物である。冷却表面
積を増やすことで放熱量を増やし、超電導体１の温度を
さげて超電導体の臨界温度に達するまでの温度マージン
を稼ぐことで安定性を改善した。
６の超電導導体の冷却部材４は、図１の冷却部材にフィ
ン加工を施して表面積を増大させた物である。冷却表面
積を増やすことで放熱量を増やし、超電導体１の温度を
さげて超電導体の臨界温度に達するまでの温度マージン
を稼ぐことで安定性を改善した。
【００１３】図７は、本発明の第三の実施例である。図
１の超電導導体の合金２の切り欠きをなくし超電導体１
に全周巻き付けた場合のものを示した。このときでも、
図１と同じく高い安定性が得られる。７は継ぎ手であ
る。継ぎ手７は、冷却部材４に比べて電気抵抗の大きな
材質であればなんでもよい。また、継ぎ手７を無くして
も本効果が失われることはない。
１の超電導導体の合金２の切り欠きをなくし超電導体１
に全周巻き付けた場合のものを示した。このときでも、
図１と同じく高い安定性が得られる。７は継ぎ手であ
る。継ぎ手７は、冷却部材４に比べて電気抵抗の大きな
材質であればなんでもよい。また、継ぎ手７を無くして
も本効果が失われることはない。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、一部切り欠いた高熱伝
導冷却部材で超電導体を囲むことで、超電導導体の温度
分布を一様にできるため、安定性の高い超電導導体が得
られる。
導冷却部材で超電導体を囲むことで、超電導導体の温度
分布を一様にできるため、安定性の高い超電導導体が得
られる。
【図１】本発明の一実施例の超電導導体の断面図。
【図２】従来の実施例の超電導導体の断面図。
【図３】本発明の効果の説明図。
【図４】本発明の効果の説明図。
【図５】本発明を応用した実施例の斜視図。
【図６】本発明の第二の実施例の断面図。
【図７】本発明の第三の実施例の断面図。
１…超電導体、２…合金、３…絶縁材、４…冷却部材、
５，６…スペーサ。
５，６…スペーサ。
Claims (1)
- 【請求項１】超電導線と高熱電導かつ高電気電導の安定
化金属とを主な構成物とする超電導体と前記超電導体の
外表面周りに合金部材を取り付けて成る浸漬冷却用の超
電導導体において、 前記超電導体の周方向断面で前記合金部材上に高熱伝導
冷却部材を設け、周方向に対し直角方向に少なくとも１
個、高熱伝導冷却部材より電気抵抗の大きな絶縁材を設
けたことを特徴とする超電導導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5106458A JPH06318408A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 超電導導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5106458A JPH06318408A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 超電導導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06318408A true JPH06318408A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=14434152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5106458A Pending JPH06318408A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 超電導導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06318408A (ja) |
-
1993
- 1993-05-07 JP JP5106458A patent/JPH06318408A/ja active Pending
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