JPH0810939Y2 - 超伝導用電流リード - Google Patents
超伝導用電流リードInfo
- Publication number
- JPH0810939Y2 JPH0810939Y2 JP1990068488U JP6848890U JPH0810939Y2 JP H0810939 Y2 JPH0810939 Y2 JP H0810939Y2 JP 1990068488 U JP1990068488 U JP 1990068488U JP 6848890 U JP6848890 U JP 6848890U JP H0810939 Y2 JPH0810939 Y2 JP H0810939Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- critical temperature
- superconducting material
- superconducting
- current
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は超伝導用電流リードに関するものである。
液体ヘリウムによって冷却して用いられるNbTi超伝導
材やNb3Sn超伝導材を使用した超伝導コイル等におい
て、通電ケーブルとの取合部として電流リードが必要で
ある。この部分においては、極力ジュール発熱や熱伝導
等による熱損失を防止することが求められる。
材やNb3Sn超伝導材を使用した超伝導コイル等におい
て、通電ケーブルとの取合部として電流リードが必要で
ある。この部分においては、極力ジュール発熱や熱伝導
等による熱損失を防止することが求められる。
第４図は上記取合部の縦断面図である。図において、
１は通電ケーブルに連る導電性材料からなる電流導体
で、図における上端は通電ケーブルに接続されている。
３はNbTi,Nb3Sn等からなる超伝導材である。図示の符号
３の部分は、本装置によって通電しようとする目的の超
伝導コイル等の線材が伸延した部分を示している。第５
図は第４図のＤ−Ｄ断面図であり、上記両部材の接合
部、すなわち変換領域の断面を示している。電流導体１
の主要部（第４図における上部および中間部）は円形断
面となっているが、上記接合部では半円形断面となって
いる。４は半円形断面の締め金具であり、上記電流導体
１との間に超伝導材３を挟んで、図示していないボルト
等で締め付け、電流導体１と超伝導材３とを接続するも
のである。図において、符号１、３および４を付した部
材からなる部分を超伝導用電流リードと呼んでいる。
１は通電ケーブルに連る導電性材料からなる電流導体
で、図における上端は通電ケーブルに接続されている。
３はNbTi,Nb3Sn等からなる超伝導材である。図示の符号
３の部分は、本装置によって通電しようとする目的の超
伝導コイル等の線材が伸延した部分を示している。第５
図は第４図のＤ−Ｄ断面図であり、上記両部材の接合
部、すなわち変換領域の断面を示している。電流導体１
の主要部（第４図における上部および中間部）は円形断
面となっているが、上記接合部では半円形断面となって
いる。４は半円形断面の締め金具であり、上記電流導体
１との間に超伝導材３を挟んで、図示していないボルト
等で締め付け、電流導体１と超伝導材３とを接続するも
のである。図において、符号１、３および４を付した部
材からなる部分を超伝導用電流リードと呼んでいる。
第４図において、５は液体ヘリウム容器、LHeは同容
器内に貯留されている液体ヘリウム、Ｓは同液面であ
る。前記電流導体１と超伝導材３の接合部は、この液体
ヘリウムLHeに浸漬する位置に設けられている。６は液
体窒素シールド板、７は真空容器、８は冷却通路、９は
電流導体１と冷却通路８との間の電気絶縁部、GHeは前
記液体ヘリウムLHeが蒸発して生じたガスヘリウムで、
電流導体１のジュール発熱や熱伝導を低減するために、
同電流導体を冷却するよう、冷却通路８の中を流通させ
るものである。
器内に貯留されている液体ヘリウム、Ｓは同液面であ
る。前記電流導体１と超伝導材３の接合部は、この液体
ヘリウムLHeに浸漬する位置に設けられている。６は液
体窒素シールド板、７は真空容器、８は冷却通路、９は
電流導体１と冷却通路８との間の電気絶縁部、GHeは前
記液体ヘリウムLHeが蒸発して生じたガスヘリウムで、
電流導体１のジュール発熱や熱伝導を低減するために、
同電流導体を冷却するよう、冷却通路８の中を流通させ
るものである。
なお上記電流導体１は、上例では円形断面のものを示
したが、円形断面ではなく、板状、筒状の場合もある。
また、冷却通路８の内部に、冷却促進のために、メッシ
ュ等の熱交換促進構造を設けることもある。
したが、円形断面ではなく、板状、筒状の場合もある。
また、冷却通路８の内部に、冷却促進のために、メッシ
ュ等の熱交換促進構造を設けることもある。
上記の装置において、通電時、電流導体１はジュール
発熱し、ヘリウムガス冷却による除熱とバランスした一
定の温度を保つ。この時、ジュール発熱領域が長いので
熱負荷が大きい。ヘリウム液面以下の部分においても、
超伝導材への変換領域の、超伝導材３へ電流が転移する
位置まではジュール発熱し、液体ヘリウムへの熱負荷と
なり、同液体ヘリウムを蒸発させる。そのため、非通電
時の電流リードの熱損失に比べて通電時のそれは大変大
きい。例えば5000A通電用の代表的な電流リードの場
合、非通電時の熱負荷は6Wであるが、通電時のそれは10
Wである。そのため、このジュール発熱による液体ヘリ
ウム系への熱負荷を低減することが望まれている。
発熱し、ヘリウムガス冷却による除熱とバランスした一
定の温度を保つ。この時、ジュール発熱領域が長いので
熱負荷が大きい。ヘリウム液面以下の部分においても、
超伝導材への変換領域の、超伝導材３へ電流が転移する
位置まではジュール発熱し、液体ヘリウムへの熱負荷と
なり、同液体ヘリウムを蒸発させる。そのため、非通電
時の電流リードの熱損失に比べて通電時のそれは大変大
きい。例えば5000A通電用の代表的な電流リードの場
合、非通電時の熱負荷は6Wであるが、通電時のそれは10
Wである。そのため、このジュール発熱による液体ヘリ
ウム系への熱負荷を低減することが望まれている。
本考案は、ジュール発熱による液体ヘリウム系への熱
負荷を低減することのできる超伝導用電流リードを提供
しようとするものである。また、本考案は、特に、構造
簡単、製作・取付け作業が容易、且つコストダウン可能
な超伝導用電流リードを提供することを目的としてい
る。
負荷を低減することのできる超伝導用電流リードを提供
しようとするものである。また、本考案は、特に、構造
簡単、製作・取付け作業が容易、且つコストダウン可能
な超伝導用電流リードを提供することを目的としてい
る。
本考案は前記課題を解決したものであって、常温の通
電ケーブルから液体ヘリウムに浸漬されている超伝導コ
イル等を構成する臨界温度の低い超伝導材へ通電するた
めの超伝導用電流リードにおいて、前記通電ケーブルに
連なり横幅が狭く且つ縦に長い導電性材料からなる電流
導体、横幅が前記電流導体より狭く且つ長さが前記電流
導体より短い臨界温度の高い超伝導材、横幅が前記臨界
温度の高い超伝導材とほぼ等しい通電対象の臨界温度の
低い超伝導材の延伸部、及び横幅が前記電流導体の横幅
と同じで且つ長さが前記臨界温度の高い超伝導材より長
い導電性材料からなる締め金具によって構成され、前記
臨界温度の高い超伝導材は前記電流導体に面接触するよ
う且つその両端が同電流導体からはみ出さないよう重ね
られ、前記臨界温度の低い超伝導材の延伸部は前記臨界
温度の高い超伝導材の下半部に面接触するよう重ねら
れ、前記締め金具は前記臨界温度の低い超伝導材の延伸
部と前記臨界温度の高い超伝導材の上半部と前記電流導
体とに面接触するよう重ねられ、前記電流導体と前記締
め金具とは、前記臨界温度の高い超伝導材と前記臨界温
度の低い超伝導材の延伸部とを覆うと共に前記各面接触
部の接触が保たれるよう互いに締め付けられており、前
記臨界温度の高い超伝導材の上端から前記臨界温度の低
い超伝導材の延伸部の上端までが第１変換領域を、前記
臨界温度の低い超伝導材の延伸部の上端から前記臨界温
度の高い超伝導材の下端までが第２変換領域を形成し、
前記第１変換領域は前記臨界温度の高い超伝導材の温度
がその臨界温度以下に保たれるようヘリウムガス又は液
体窒素によって冷却され、前記第２変換領域は液体ヘリ
ウムに浸漬される位置に設けられることを特徴とする超
伝導用電流リードに関するものである。
電ケーブルから液体ヘリウムに浸漬されている超伝導コ
イル等を構成する臨界温度の低い超伝導材へ通電するた
めの超伝導用電流リードにおいて、前記通電ケーブルに
連なり横幅が狭く且つ縦に長い導電性材料からなる電流
導体、横幅が前記電流導体より狭く且つ長さが前記電流
導体より短い臨界温度の高い超伝導材、横幅が前記臨界
温度の高い超伝導材とほぼ等しい通電対象の臨界温度の
低い超伝導材の延伸部、及び横幅が前記電流導体の横幅
と同じで且つ長さが前記臨界温度の高い超伝導材より長
い導電性材料からなる締め金具によって構成され、前記
臨界温度の高い超伝導材は前記電流導体に面接触するよ
う且つその両端が同電流導体からはみ出さないよう重ね
られ、前記臨界温度の低い超伝導材の延伸部は前記臨界
温度の高い超伝導材の下半部に面接触するよう重ねら
れ、前記締め金具は前記臨界温度の低い超伝導材の延伸
部と前記臨界温度の高い超伝導材の上半部と前記電流導
体とに面接触するよう重ねられ、前記電流導体と前記締
め金具とは、前記臨界温度の高い超伝導材と前記臨界温
度の低い超伝導材の延伸部とを覆うと共に前記各面接触
部の接触が保たれるよう互いに締め付けられており、前
記臨界温度の高い超伝導材の上端から前記臨界温度の低
い超伝導材の延伸部の上端までが第１変換領域を、前記
臨界温度の低い超伝導材の延伸部の上端から前記臨界温
度の高い超伝導材の下端までが第２変換領域を形成し、
前記第１変換領域は前記臨界温度の高い超伝導材の温度
がその臨界温度以下に保たれるようヘリウムガス又は液
体窒素によって冷却され、前記第２変換領域は液体ヘリ
ウムに浸漬される位置に設けられることを特徴とする超
伝導用電流リードに関するものである。
本考案の超伝導用電流リードは、第２変換領域は、液
体ヘリウムに浸漬して冷却して用い、第１変換領域は、
上記液体ヘリウムから気化したガスヘリウム、または寒
材によって冷却して用いるものである。したがって、い
ずれの領域においてもそれらの臨界温度以下に保つこと
ができるので、それぞれの接合部で電流が転移して流れ
る。よってジュール発熱は生じない。したがって液体ヘ
リウム系への熱負荷を低減することができる。また、本
考案は、各要素部材の面接触と締め付けによって接続さ
れるので、構造簡単、製作・取付け作業が容易、且つコ
ストダウン可能である。
体ヘリウムに浸漬して冷却して用い、第１変換領域は、
上記液体ヘリウムから気化したガスヘリウム、または寒
材によって冷却して用いるものである。したがって、い
ずれの領域においてもそれらの臨界温度以下に保つこと
ができるので、それぞれの接合部で電流が転移して流れ
る。よってジュール発熱は生じない。したがって液体ヘ
リウム系への熱負荷を低減することができる。また、本
考案は、各要素部材の面接触と締め付けによって接続さ
れるので、構造簡単、製作・取付け作業が容易、且つコ
ストダウン可能である。
第１図は本考案の超伝導用電磁リードの第１実施例の
縦断面図、第２図は同実施例の横断面図である。第２図
（ａ）はＡ−Ａ断面、同図（ｂ）はＢ−Ｂ断面、同図
（ｃ）はＣ−Ｃ断面を示している。図において、１は通
電ケーブルに連る導電性材料からなる電流導体、２はイ
ットリウム系、ビスマス系、タリウム系などの臨界温度
の高い超伝導材（その臨界温度をTc1とする）、３は目
的のNbTi、Nb3Sn等の超伝導材（その臨界温度をTc2とす
る）である。図示の符号３の部分は、本装置によって通
電しようとする目的の超伝導コイル等の線材が伸延した
部分を示している。４は従来と同様な手段で上述の各部
材を接合する締め金具である。第２図において、（ａ）
の断面を有する部分は第１変換領域、（ｂ）の断面を有
する部分は第２変換領域である。第１変換領域のヘリウ
ム液面からの高さは、図示していない冷却通路によるガ
スヘリウム冷却によって、超伝導材２の温度が、臨界温
度Tc1以下に保持される長さ以下である。また第２変換
領域は液体ヘリウムに浸漬する位置に設けられる。以上
の符号１〜４を付した部分によって本実施例の超伝導用
電流リードが構成され、第４図に示した従来の電流リー
ドに代えて、第４図における符号５〜９からなる装置の
中に設置される。
縦断面図、第２図は同実施例の横断面図である。第２図
（ａ）はＡ−Ａ断面、同図（ｂ）はＢ−Ｂ断面、同図
（ｃ）はＣ−Ｃ断面を示している。図において、１は通
電ケーブルに連る導電性材料からなる電流導体、２はイ
ットリウム系、ビスマス系、タリウム系などの臨界温度
の高い超伝導材（その臨界温度をTc1とする）、３は目
的のNbTi、Nb3Sn等の超伝導材（その臨界温度をTc2とす
る）である。図示の符号３の部分は、本装置によって通
電しようとする目的の超伝導コイル等の線材が伸延した
部分を示している。４は従来と同様な手段で上述の各部
材を接合する締め金具である。第２図において、（ａ）
の断面を有する部分は第１変換領域、（ｂ）の断面を有
する部分は第２変換領域である。第１変換領域のヘリウ
ム液面からの高さは、図示していない冷却通路によるガ
スヘリウム冷却によって、超伝導材２の温度が、臨界温
度Tc1以下に保持される長さ以下である。また第２変換
領域は液体ヘリウムに浸漬する位置に設けられる。以上
の符号１〜４を付した部分によって本実施例の超伝導用
電流リードが構成され、第４図に示した従来の電流リー
ドに代えて、第４図における符号５〜９からなる装置の
中に設置される。
本実施例の装置において、第１変換領域の温度は、図
示していない冷却通路（第４図の符号８の部分に相当す
るもの）の中を流通するガスヘリウムによる冷却によっ
て、超伝導材２の温度は臨界温度Tc1以下に保たれる。
したがって電流は、この臨界温度の高い超伝導材２に転
移して流れる。よってジュール発熱はない。次に第２変
換領域の温度は、液体ヘリウムに浸漬しているため、超
伝導材３の臨界温度Tc2以下に保たれる。したがって電
流は、この臨界温度の低い、目的の超伝導材３に転移し
て流れる。よってジュール発熱はない。したがって、全
体を通じてジュール発熱の発生が防止され、液体ヘリウ
ム系への熱負荷が低減する。
示していない冷却通路（第４図の符号８の部分に相当す
るもの）の中を流通するガスヘリウムによる冷却によっ
て、超伝導材２の温度は臨界温度Tc1以下に保たれる。
したがって電流は、この臨界温度の高い超伝導材２に転
移して流れる。よってジュール発熱はない。次に第２変
換領域の温度は、液体ヘリウムに浸漬しているため、超
伝導材３の臨界温度Tc2以下に保たれる。したがって電
流は、この臨界温度の低い、目的の超伝導材３に転移し
て流れる。よってジュール発熱はない。したがって、全
体を通じてジュール発熱の発生が防止され、液体ヘリウ
ム系への熱負荷が低減する。
第３図は本考案の超伝導用電流リードの第２実施例の
縦断面図である。図において符号１〜４を付した部分は
第１実施例と同じである。５は液体ヘリウム容器、６は
液体窒素シールド板、７は真空容器、９は電気絶縁部、
10は液体ヘリウム容器５の外部で、かつ真空容器７の内
部に設けられた第１変換領域の超伝導材２の、臨界温度
Tc1より低い寒材によって冷却される中間熱アンカーで
ある。第２変換領域は液体ヘリウム容器の内部に設けら
れているので、温度は目的の超伝導材の臨界温度Tc2以
下となる。
縦断面図である。図において符号１〜４を付した部分は
第１実施例と同じである。５は液体ヘリウム容器、６は
液体窒素シールド板、７は真空容器、９は電気絶縁部、
10は液体ヘリウム容器５の外部で、かつ真空容器７の内
部に設けられた第１変換領域の超伝導材２の、臨界温度
Tc1より低い寒材によって冷却される中間熱アンカーで
ある。第２変換領域は液体ヘリウム容器の内部に設けら
れているので、温度は目的の超伝導材の臨界温度Tc2以
下となる。
本実施例の装置は、以上の構成となっているので、全
体を通じてそれぞれの変換領域において、臨界温度以下
となり、電流は超伝導体２および３を経由して流れ、ジ
ュール熱の発生は防がれ、液体ヘリウム系への熱負荷が
低減される。また本実施例では、ガスヘリウムを流通さ
せるための冷却通路が不要である。
体を通じてそれぞれの変換領域において、臨界温度以下
となり、電流は超伝導体２および３を経由して流れ、ジ
ュール熱の発生は防がれ、液体ヘリウム系への熱負荷が
低減される。また本実施例では、ガスヘリウムを流通さ
せるための冷却通路が不要である。
本考案の超伝導用電流リードにおいては、電流導体、
臨界温度の高い超伝導材、通電対象の臨界温度の低い超
伝導材の延伸部、及び締め金具によって構成され、これ
らは十分な接触面積をもって互いに重ね合わせられ、締
め付けられているので冷却効率が高い。導電性材料から
なる上記電流導体及び締め金具は、十分な冷熱容量をも
って、臨界温度の高い超伝導材と通電対象の臨界温度の
低い超伝導材の延伸部とを包み込むように覆っているの
で通電の安定性が高い。これによって、通電の際、ジュ
ール発熱による液体ヘリウム系への熱負荷を低減するこ
とができる。また、機械的に締め付ける簡易構造である
から、製作及び取付け作業が容易であり、低コストであ
る。
臨界温度の高い超伝導材、通電対象の臨界温度の低い超
伝導材の延伸部、及び締め金具によって構成され、これ
らは十分な接触面積をもって互いに重ね合わせられ、締
め付けられているので冷却効率が高い。導電性材料から
なる上記電流導体及び締め金具は、十分な冷熱容量をも
って、臨界温度の高い超伝導材と通電対象の臨界温度の
低い超伝導材の延伸部とを包み込むように覆っているの
で通電の安定性が高い。これによって、通電の際、ジュ
ール発熱による液体ヘリウム系への熱負荷を低減するこ
とができる。また、機械的に締め付ける簡易構造である
から、製作及び取付け作業が容易であり、低コストであ
る。
第１図は本考案の第１実施例の縦断面図、第２図は同実
施例の横断面図、第３図は本考案の第２実施例の縦断面
図、第４図は従来の超伝導用電流リードの縦断面図、第
５図は上記電流リードの変換領域の横断面図である。 １……電流導体、２……臨界温度の高い超伝導材、３…
…目的の超伝導材、４……締め金具、５……液体ヘリウ
ム容器、６……液体窒素シールド板、７……真空容器、
８……冷却通路、９……電気絶縁部、10……中間熱アン
カー、LHe……液体ヘリウム、GHe……ガスヘリウム、Ｓ
……液体ヘリウムの液面。
施例の横断面図、第３図は本考案の第２実施例の縦断面
図、第４図は従来の超伝導用電流リードの縦断面図、第
５図は上記電流リードの変換領域の横断面図である。 １……電流導体、２……臨界温度の高い超伝導材、３…
…目的の超伝導材、４……締め金具、５……液体ヘリウ
ム容器、６……液体窒素シールド板、７……真空容器、
８……冷却通路、９……電気絶縁部、10……中間熱アン
カー、LHe……液体ヘリウム、GHe……ガスヘリウム、Ｓ
……液体ヘリウムの液面。
フロントページの続き (72)考案者 南 正晴 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)考案者 藤原 誠 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−292610（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−133307（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】常温の通電ケーブルから液体ヘリウムに浸
漬されている超伝導コイル等を構成する臨界温度の低い
超伝導材へ通電するための超伝導用電流リードにおい
て、前記通電ケーブルに連なり横幅が狭く且つ縦に長い
導電性材料からなる電流導体、横幅が前記電流導体より
狭く且つ長さが前記電流導体より短い臨界温度の高い超
伝導材、横幅が前記臨界温度の高い超伝導材とほぼ等し
い通電対象の臨界温度の低い超伝導材の延伸部、及び横
幅が前記電流導体の横幅と同じで且つ長さが前記臨界温
度の高い超伝導材より長い導電性材料からなる締め金具
によって構成され、前記臨界温度の高い超伝導材は前記
電流導体に面接触するよう且つその両端が同電流導体か
らはみ出さないよう重ねられ、前記臨界温度の低い超伝
導材の延伸部は前記臨界温度の高い超伝導材の下半部に
面接触するよう重ねられ、前記締め金具は前記臨界温度
の低い超伝導材の延伸部と前記臨界温度の高い超伝導材
の上半部と前記電流導体とに面接触するよう重ねられ、
前記電流導体と前記締め金具とは、前記臨界温度の高い
超伝導材と前記臨界温度の低い超伝導材の延伸部とを覆
うと共に前記各面接触部の接触が保たれるよう互いに締
め付けられており、前記臨界温度の高い超伝導材の上端
から前記臨界温度の低い超伝導材の延伸部の上端までが
第１変換領域を、前記臨界温度の低い超伝導材の延伸部
の上端から前記臨界温度の高い超伝導材の下端までが第
２変換領域を形成し、前記第１変換領域は前記臨界温度
の高い超伝導材の温度がその臨界温度以下に保たれるよ
うヘリウムガス又は液体窒素によって冷却され、前記第
２変換領域は液体ヘリウムに浸漬される位置に設けられ
ることを特徴とする超伝導用電流リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990068488U JPH0810939Y2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 超伝導用電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990068488U JPH0810939Y2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 超伝導用電流リード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0428406U JPH0428406U (ja) | 1992-03-06 |
| JPH0810939Y2 true JPH0810939Y2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=31602971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990068488U Expired - Lifetime JPH0810939Y2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 超伝導用電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810939Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140040418A (ko) * | 2012-09-26 | 2014-04-03 | 한국전력공사 | 초전도기기의 전류도입선 냉각장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63292610A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-29 | Toshiba Corp | 超電導装置用電流供給リ−ド |
| JPH01133307A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-25 | Fujikura Ltd | 低温機器 |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP1990068488U patent/JPH0810939Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140040418A (ko) * | 2012-09-26 | 2014-04-03 | 한국전력공사 | 초전도기기의 전류도입선 냉각장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0428406U (ja) | 1992-03-06 |
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