DE1280892B

DE1280892B - Heat-insulated vessel

Info

Publication number: DE1280892B
Application number: DES86027A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Cord Albrecht
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-07-06
Filing date: 1963-07-06
Publication date: 1968-10-24

Description

Wärmeisoliertes Gefäß Die Erfindung betrifft ein Gefäß mit mindestens zwei jeweils durch eine Wärmeisolation voneinander getrennten Wandungen, zwischen denen als Wandabstützungen ein oder mehrere thermoelektrische stromdurchflossene Halbleiterkörperpaare des p- und des n-leitenden Typs verwendet sind.Heat-insulated vessel The invention relates to a vessel with at least two walls, each separated from one another by thermal insulation, between where one or more thermoelectric current-flowing as wall supports Semiconductor body pairs of the p- and the n-conductive type are used.

Es sind bereits Gefäße dieser Art bekannt. Sie bestehen aus mehreren konzentrischen Zylinderwandungen, zwischen denen zickzackförmig Peltierelemente angeordnet sind, die aus einer äußeren Stromquelle gespeist werden. Die Peltierelemente wirken als Wärmepumpen und bewirken eine Abkühlung des Gefäßinnenraumes.Vessels of this type are already known. They consist of several concentric cylinder walls, between which zigzag Peltier elements are arranged, which are fed from an external power source. The Peltier elements act as heat pumps and cause the interior of the vessel to cool down.

Ferner ist ein elektrothermischer Kühlschrank bekanntgeworden, der zwischen zwei konzentrischen berippten Kühlplatten Peltierelemente enthält, durch die je nach Stromrichtung eine Heizung oder Kühlung des Innenraumes erreicht werden kann.Furthermore, an electrothermal refrigerator has become known which contains Peltier elements between two concentric finned cooling plates which, depending on the direction of the current, can be used to heat or cool the interior can.

Bei einer bekanntgewordenen Kühlvorrichtung für eine innerhalb eines Gehäuses untergebrachte temperaturempfindliche Kristallanordnung erfolgt die Abführung der in der Kristallanordnung entstehenden Verlustwärme durch Peltierelemente, die in den Stromkreis der Kristallanordnung geschaltet sind. Der kalte Bereich der Peltierelemente steht hierbei mit der, zu kühlenden Kristallanordnung und der warme Bereich mit dem die Wärme abführenden Gehäuse in thermischem Kontakt.In a cooling device that has become known for a temperature-sensitive crystal arrangement accommodated within a housing, the dissipation of the heat loss occurring in the crystal arrangement is carried out by Peltier elements which are connected to the circuit of the crystal arrangement. The cold area of the Peltier elements is in thermal contact with the crystal arrangement to be cooled and the warm area with the housing that dissipates the heat.

Schließlich ist bereits vorgeschlagen worden, die Stromzuleitungen und -ableitungen der kalten Stufen einer elektrothermischen Kaskade unter Zwischenschalten von elektrothermischem Material nach außen zu führen.Finally, it has already been proposed that the power supply lines and discharges of the cold stages of an electrothermal cascade with interposition of electrothermal material to lead to the outside.

Die Erfindung zielt darauf ab, bei einem Gefäß der einleitend genannten Art die thermoelektrischen Halbleiterkörper nicht nur als Stützelemente, sondern auch als den Wärmestrom nach außen unterbindende Stromdurchführung für einen innerhalb des Gefäßes befindlichen Verbraucher zu verwenden. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die dem Gehäuseinneren zugekehrten Enden von wenigstens zwei Halbleiterkörpern verschiedenen Leitfähigkeitstyps durch einen von außen betätigbaren Schalter wahlweise kurzgeschlossen werden können oder an einen in dem Gehäuse befindlichen elektrischen Verbraucher, vorzugsweise an einen supraleitenden Verbraucher, schaltbar sind und daß der Schalter weder ein die Wärmeisolation durchdringendes mechanisches Betätigungsglied noch nicht über wenigstens ein Halbleiterkörperpaar durch die Wärmeisolation geführte elektrische Betätigungsleitungen enthält.The invention aims at a vessel of the initially mentioned Kind of the thermoelectric semiconductor body not only as support elements, but also as a current feedthrough for one inside, which prevents the flow of heat to the outside to use the consumer located in the vessel. This is done according to the invention in that the ends of at least two semiconductor bodies facing the interior of the housing different conductivity types by an externally actuated switch optionally can be short-circuited or to an electrical located in the housing Consumers, preferably to a superconducting consumer, are switchable and that the switch is neither a mechanical actuator penetrating the thermal insulation not yet passed through the thermal insulation via at least one pair of semiconductor bodies includes electrical control cables.

Hierdurch wird eine gesonderte Stromdurchführung durch die Gehäusewandungen vermieden, die insbesondere bei supraleitenden Verbrauchern, wie supraleitenden Erregerspulen, nach dem Abkühlen eine unerwünschte Wärmebrücke darstellt. Die Halbleiterkörper verhindern auch in der Zeit, in der der Verbraucher angeschaltet ist, in der sie also als Stromdurchführungen wirken, auf Grund des Peltiereffektes einen unerwünschten Wärmestrom, wie er bei normalen Stromdurchführungen vorhanden wäre. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird zudem ermöglicht, den sogenannten -Seebeckeffekt auszunutzen; d. h. die thermoelektrischen Halbleiterkörper zur Erzeugung einer elektrischen Spannung zu verwenden, wenn innerhalb des Gehäuses zusätzlich eine Fremdkühlquelle und außerhalb desselben ein weiterer Schalter vorgesehen wird, der wahlweise kurzgeschlossen werden kann oder an eine Spannungsquelle schaltbar ist.This creates a separate power feedthrough through the housing walls avoided, in particular with superconducting loads, such as superconducting Excitation coils represent an undesirable thermal bridge after cooling. The semiconductor body prevent also in the time in which the consumer is switched on, in which it thus act as current feedthroughs, an undesirable one due to the Peltier effect Heat flow as it would be with normal current feedthroughs. By the invention Measure is also made possible to use the so-called -Seebeck effect; d. H. the thermoelectric semiconductor body for generating an electrical voltage to be used if there is an additional external cooling source inside the housing and outside the same a further switch is provided, which can be optionally short-circuited can or can be switched to a voltage source.

Es ist ferner vorteilhaft, die einzelnen Halbleiterkörper nicht aus einem einzigen Halbleitermaterial zu fertigen, sondern sie in mehrere verschiedene Halbleiterschichten des gleichen Leitfähigkeitstyps zu unterteilen. Da die Temperatur bei gekühltem innerem Gefäß von der Außenwand bis zur Innenwand abfällt, ist es möglich, die einzelnen Halbleiterschichten so anzuordnen, daß jede Schicht jeweils in ihrem günstigsten Teniperaturbeieich arbeitet. So wird man an der warmen Wandurig, die sich normalerweise auf Zimmertemperatur befindet, eine Wismut-Tellur-Selen-Verbindung, vorzugsweise der Form Bi2Te2,4Seo,g vorsehen und an der kalten Wandung eine aus einer Wismut-Antimon-Verbindung. Die einzelnen Halbleiterkörper können paarweise hintereinandergeschaltet werden, wobei dann jeweils eine Kupferbrücke die Verbindung zwischen zwei Schenkeln entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps bilden können. Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand von vier Figuren näher erläutert.It is also advantageous not to leave the individual semiconductor bodies off to manufacture a single semiconductor material, but instead into several different ones Subdivide semiconductor layers of the same conductivity type. Because the temperature if the inner vessel is cooled, it falls from the outer wall to the inner wall, it is possible to arrange the individual semiconductor layers so that each layer respectively I am working in their cheapest operating temperature range. This is how you become on the warm Wandurig, which is usually at room temperature, a bismuth-tellurium-selenium compound, Preferably provide the form Bi2Te2,4Seo, g and one off on the cold wall a bismuth-antimony compound. The individual semiconductor bodies can be in pairs be connected in series, with a copper bridge then making the connection can form opposite conductivity type between two legs. the The invention is explained in more detail by means of exemplary embodiments on the basis of four figures.

In F i g. 1 sind mit 1 und 2 Teile von Wandungen eines Gefäßes 20 bezeichnet, wobei sich die äußere Wandung l auf einem höheren Temperaturniveau befinden soll als die innere Wandung 2 und beide Wandungen durch eine wärmeisolierende Schicht 3 voneinander getrennt sind. Das Temperaturgefälle zwischen beiden Wandungen kann durch eine an sich bekannte Kühleinrichtung, z. B. durch eine Heliumverflüssigungsanlage aufrechterhalten werden. Hierzu sind am Gefäß 20 Öffnungen 32 für die Zufuhr bzw. Abfuhr des flüssigen Heliums vorgesehen. Zwischen den beiden Wandungen ist als Abstützung ein Halbleiterkörperpaar angebracht, das aus dem n-leitenden Schenkel 4 und dem p-leitenden Schenkel s besteht. Die Halbleiterkörper besitzen Kontaktplatten 7, die von den Wandungen 1 und 2 elektrisch durch eine Isolierschicht 8 getrennt sind. Diese Iolierschicht soll jedoch möglichst gut wärmeleitend sein. Vorteilhaft sind dünne, mit Äthylenglykol bestrichene Glimmerschichten. Durch einen von außen betätigbaren Umschalter 17 lassen sich die dem Gehäuseinneren zugekehrten Enden der Halbleiterkörper wahlweise an einen vorzugsweise supraleitenden Verbraucher 16 schalten oder kurzschließen. Ein außerhalb des Gefäßes befindlicher Umschalter 18 erlaubt es, die dem Gehäuseäußeren zugekehrten Enden -der Halbleiterkörper wahlweise kurzzuschließen oder an eine Spannungsquelle U mit den Klemmen 9 und 10 zu schalten.: Die =notwendigen Stromdurchführungen 11 sind mit Isoliermaterial ausgekleidet. und abgedichtet. Für den Schalter 17 ist wesentlich, daß zu seiner Betätigung mechanische und- elektrische .Mittel vermieden werden, die von außen . durch- die Wandung mit ihm körperlich verbunden werden müßten, son= denn. daß .er z. B. auf magnetischen Wege fernbetätigt wird. Hierdurch verhindert man, daß über .das Be= tätigungsörgan Wärme eindringen- kann.In Fig. 1, 1 and 2 denote parts of the walls of a vessel 20 , the outer wall 1 being at a higher temperature level than the inner wall 2 and both walls being separated from one another by a heat-insulating layer 3. The temperature gradient between the two walls can be achieved by a known cooling device, for. B. be maintained by a helium liquefaction plant. For this purpose, openings 32 are provided on the vessel 20 for the supply or removal of the liquid helium. A pair of semiconductor bodies is attached between the two walls as a support and consists of the n-conducting leg 4 and the p-conducting leg s. The semiconductor bodies have contact plates 7 which are electrically separated from the walls 1 and 2 by an insulating layer 8. This insulating layer should, however, have the best possible thermal conductivity. Thin layers of mica coated with ethylene glycol are advantageous. By means of a changeover switch 17 that can be actuated from the outside, the ends of the semiconductor bodies facing the inside of the housing can optionally be switched to a preferably superconducting load 16 or short-circuited. A changeover switch 18 located outside the vessel allows the ends of the semiconductor body facing the outside of the housing to be short-circuited or to be connected to a voltage source U with terminals 9 and 10: The current feedthroughs 11 required are lined with insulating material. and sealed. It is essential for the switch 17 that mechanical and electrical means are avoided for its actuation, which are from the outside. through the wall would have to be physically connected to it, so = then. that. he z. B. is operated remotely by magnetic means. This prevents heat from penetrating through the operating element.

Wie. schon erwähnt, können die Schenkel 4 und 5 in zwei oder mehr Schichten verschiedenen Halbleitermaterials. unterteilt werden. Soll sich bei der Anordnung- nach F i g. 1 die innere Wandung 2 auf einer- extrem niedrigen Temperatur befinden, beispielsweise auf der fler-flüssigen Luft (76° K) oder auf der des flüssigen Heliums (4,2° K), so kann an der der Wandung 2 zugekehrten Seite des Schenkels 4 eine Halbleiterschicht 12 aus einer Wismut-Antimon-Verbindung . vorgesehen werden. Herrscht an der äußeren Gefäßwandung 1 Zimmertemperatur, - so kann dort an den entsprechenden Schenkelseiten eine Halbleiterschicht 13 aus einer Wismut-Tellur-Selen-Verbindung angebracht sein. Zwischen diesen beiden bekannten Halbleiterschichten können sich noch weitere nicht dargestellte Schichten befinden, die jeweils an den dort auftretenden Temperaturbereich angepaßt sind. Auf diese Weise kann die Kühlleistung der thermoelektrischen Stützelemente erheblich verbessert werden.As. already mentioned, the legs 4 and 5 can be in two or more Layers of different semiconductor material. be subdivided. Should be at the Arrangement according to F i g. 1 the inner wall 2 at an extremely low temperature are located, for example on the fler-liquid air (76 ° K) or on that of the liquid Helium (4.2 ° K), then on the side of the leg 4 facing the wall 2 a semiconductor layer 12 made of a bismuth-antimony compound. are provided. If there is 1 room temperature on the outer wall of the vessel, then the corresponding Leg sides a semiconductor layer 13 made of a bismuth-tellurium-selenium compound to be appropriate. Between these two known semiconductor layers there are also further layers, not shown, each of which occurs there Temperature range are adapted. In this way, the cooling performance of the thermoelectric Support elements are significantly improved.

Auf Grund der Schalter 17 und 18 besteht die Möglichkeit, den Halbleiterkörpern wahlweise mehrere Funktionen zuzuordnen. Neben der Stütz- und Kühlfunktion können sie noch die Aufgabe einer Stromdurchführung bzw. einer thermoelektrischen Spannungsquelle zur Speisung eines elektrischen Verbrauchers übernehmen. In der gezeichneten unbetätigten Stellung der Schalter 17 und 18 wird von der an den Klemmen 9 und 10 angeschlossenen Spannung U ein Strom in den Verbraucher 16 eingespeist. Durch Betätigen des Schalters 17 wird der Verbraucher einseitig von seiner Speisequelle abgetrennt, und es werden die kalten Enden der Halbleiterkörper kurzgeschlossen. Eine Betätigung des Umschalters 18 bei unbetätigtem Schalter 17 bewirkt einen Stromfluß in umgekehrter Richtung, da die Halbleiterkörper jetzt als Thermogenerator wirken.Due to the switches 17 and 18 there is the option of assigning several functions to the semiconductor bodies. In addition to the support and cooling function, they can also take on the task of a current feedthrough or a thermoelectric voltage source for feeding an electrical consumer. In the unactuated position of the switches 17 and 18 shown, a current is fed into the consumer 16 from the voltage U connected to the terminals 9 and 10. By operating the switch 17, the consumer is disconnected from its supply source on one side, and the cold ends of the semiconductor bodies are short-circuited. An actuation of the changeover switch 18 when the switch 17 is not actuated causes a current to flow in the opposite direction, since the semiconductor bodies now act as a thermal generator.

In F i g: 2 ist als Verbraucher ein supraleitender Verbraucher 21 angenommen, in den zunächst ein Strom eingespeist werden soll, der nach erfolgter Einspeisung als Kreisstrom weiterfließen soll. Im Inneren des Gefäßes 20 befindet sich z. B. ein supraleitfähiger Stromkreis, bestehend aus den supraleitfähigen Verbindungen 19, welche zu den Enden einer supraleitenden Spule 21 führen, die ihrerseits miteinander über die supraleitfähigen Zuleitungen 22 sowie den Schalter 23 verbunden sind. Für den Schalter 23 gilt ebenso wie für den Schalter 17 der F i g. 1, daß zu seiner Betätigung mechanische oder elektrische Mittel vermieden sind. Eine Möglichkeit zur Rearsierung eines derartigen Schalters besteht darin, Supraleiter zu verwenden, die durch Temperatur-oder Magnetfeldänderungen zeitweise normalleitend gemacht werden können und so im Vergleich zu den übrigen supraleitenden Stromkreisabschnitten einen unendlich großen Widerstand darstellen. Betrachtet man die Schalter 23 bis 27 in der gezeichneten unbetätigten Stellung so ergibt sich zunächst eine mit der Anordnung nach F i g. 1 verglbiohbare Wirkungsweise der Halbleiterkörper. Es ist dabei der n-Schenkel-29 und der p-Schenkel 28 zur Kühlung wirksam;- der Verbraucher 16 ist durch den erwähnten supraleitfähigen Stromkreis ersetzt. Der Spule 21 wird bei anliegender äußerer Spannung U,ein Strom ü bzw. i2 zugeführt. Erreicht dieser den für die Erregung eines Magnetfeldes innerhalb der- Spule 21 gewünschten Wert, so wird der Schalter 23 geschlossen, und der vor diesem Öffnen in der Spule 21 fließende Strom bleibt als Kreis- oder Kurzschlußstrom i3 in den Eleinenten 21, 22 und 23 in gleicher Höhe aufrecht= erhalteg:=Näeli--dein -Schließen -des Schalters 23 fließt der von der Spannung U eingespeiste Strom il bzw. 1, vornehmlich in dem aus den Elementen 22 und 23 gebildeten Stromkreisabschnitt, da sich bei Parallelschaltung zweier Supraleiter die Ströme in ihnen umgekehrt verhalten wie ihre Induktivitäten und die Spule 21 eine weitaus größere Induktivität aufweist als die Leiterstücke 22 samt dem Schalter 23.In FIG. 2, a superconducting consumer 21 is assumed as the consumer, into which a current is initially to be fed, which is to continue to flow as a circulating current after it has been fed in. Inside the vessel 20 is z. B. a superconducting circuit, consisting of the superconducting connections 19, which lead to the ends of a superconducting coil 21, which in turn are connected to one another via the superconducting leads 22 and the switch 23. The same applies to switch 23 as to switch 17 in FIG. 1 that mechanical or electrical means are avoided for its actuation. One possibility for realizing such a switch is to use superconductors which can be made normally conductive at times by temperature or magnetic field changes and thus represent an infinitely high resistance compared to the other superconducting circuit sections. If one looks at the switches 23 to 27 in the unactuated position shown, one with the arrangement according to FIG. 1 Comparable mode of operation of the semiconductor body. The n-leg 29 and the p-leg 28 are effective for cooling; the consumer 16 is replaced by the aforementioned superconducting circuit. When the external voltage U, is applied, the coil 21 is supplied with a current u or i2. If this reaches the value desired for the excitation of a magnetic field within the coil 21, the switch 23 is closed, and the current flowing in the coil 21 before this opening remains as circular or short-circuit current i3 in the elements 21, 22 and 23 in same height upright = preserve: = Näeli - your - closing - of the switch 23 , the current I1 or I fed in by the voltage U flows, primarily in the circuit section formed from the elements 22 and 23, since when two superconductors are connected in parallel, the currents behave inversely in them as their inductances and the coil 21 has a far greater inductance than the conductor pieces 22 together with the switch 23.

An Stelle einer Stromeinspeisung durch die.Spannung U kann diese auch in der Weise bewerkstelligt werden, daß die Halbleiterkörper zeitweilig als Thermogeneratoren betrieben werden. Zu diesem Zweck können bei der Anordnung nach F i g. 2 die Schalter 23 und 27 betätigt werden. Durch das von einer unabhängigen Kühleinrichtung aufrechterhaltene Wärmegefälle zwischen äußerer Wandung 1 und innerer Wandung 2 wird in den zwischen den Schenkeln 29 und 28 befindlichen vier Halbleiterkörperpaaren eine Thermospannung erzeugt, welche einen entsprechenden Strom 12 bewirkt. Durch wahlweises Betätigen der Schalter 25 bzw. 26, durch welches die Anzahl der auf der warmen Seite hintereinandergeschalteten Halbleiterkörper geändert wird, kann die Größe der Thermospannung und damit die Geschwindigkeit des Feldaufbaues in der Spule 21 beeinflußt werden. Nach erfolgtem Feldaufbau wird der Schalter 23 geschlossen, und es werden die übrigen Schalter in die gezeichnete Stellung gebracht, wonach ein Strom i3, in dem durch die Elemente 21, 22 und 23 gebildeten Kreis durch die Supraleitfähigkeit derselben aufrechterhalten bleibt. Diesem wird in dem durch die Elemente 22 und 23 gebildeten Stromkreisabschnitt der nun von der Spannung U eingespeiste Strom i2 überlagert, welcher in den Schenkeln 28 und 29 eine Wärmeabfuhr nach außen bewirkt. An Stelle des supraleitenden Verbrauchers kann natürlich genausogut ein normalleitender elektrischer Verbraucher angeschlossen werden, wobei nach Schließen des Schalters 23 der Kurzschlußstrom i3 entsprechend der durch den ohmschen Widerstand des Verbrauchers bedingten Zeitkonstanten abklingt.Instead of feeding current through the voltage U, this can also be accomplished in such a way that the semiconductor bodies are temporarily operated as thermal generators. For this purpose, in the arrangement according to FIG. 2 the switches 23 and 27 are operated. As a result of the heat gradient between outer wall 1 and inner wall 2 maintained by an independent cooling device, a thermal voltage is generated in the four pairs of semiconductor bodies located between legs 29 and 28, which produces a corresponding current 12. The magnitude of the thermal voltage and thus the speed of the field build-up in the coil 21 can be influenced by optionally operating the switch 25 or 26, by means of which the number of semiconductor bodies connected in series on the warm side is changed. After the field has been built up, the switch 23 is closed and the remaining switches are brought into the position shown, after which a current i3 in the circuit formed by the elements 21, 22 and 23 is maintained by the superconductivity of the same. In the circuit section formed by the elements 22 and 23, the current i2, which is now fed in by the voltage U and which causes heat to be dissipated to the outside in the legs 28 and 29, is superimposed on this. Instead of the superconducting consumer, a normally conductive electrical consumer can of course just as well be connected, with the short-circuit current i3 decaying after the switch 23 is closed according to the time constant caused by the ohmic resistance of the consumer.

F i g. 3 zeigt den Einsatz von zwei aufeinander abgestimmten Kryotronen, welche durch Änderungen des eingespeisten Stromes i2 betätigt werden. Ein Vergleich mit der Anordnung nach F i g. 2 zeigt, daß der Schalter 23 durch das Kryotron 30 ersetzt ist, während im Zuge einer Zuleitung 19 das zweite Kryotron 31 angeordnet ist. Ein Kryotron ist bekanntlich ein supraleitfähiges Leiterstück, welches durch eine ihn umschlingende, vorzugsweise ebenfalls supraleitende Schaltspule, bei deren Erregung in den normalleitenden Zustand gebracht wird. Ein Kryotron wirkt demnach - wie schon angedeutet -in Verbindung mit übrigen supraleitenden Stromkreisabschnitten wie ein Schalter. Bei der Anordnung nach F i g. 3, die im wesentlichen der Anordnung nach F i g. 2 entspricht, wird bei den eingezeichneten Schalterstellungen nach Anlegen der Spannung U an den Klemmen 9 und 10 ein Strom i2 in der Leitung 19 fließen. Es ist analog wie bei F i g. 2 möglich, den Strom i2 durch Betätigen der Schalter 25 und 26 zu variieren. Die Erregung einer Kryotronspule 30 ist so bemessen, daß dabei der durch sie hindurchgeführte Supraleiter normalleitend wird, worauf ein Stromfluß in der Spule 21 erzwungen wird, da diese stets supraleitend bleibt. Hat der Erregung der Spule 21 ihren gewünschten Wert erreicht, so werden die Schalter 24 und 27 geöffnet, so daß die supraleitfähige Anordnung von ihrer Energiequelle getrennt ist und der Strom 1, zu fließen aufhört. Die Erregung der Schaltspule 30 verschwindet, das Kryotron wird wieder supraleitend, und der vor dem Öffnen der Schalter 24 und 27 vorhandene Spulenstrom beginnt als Kreisstrom 1" in einem vollständig supraleitenden Stromkreis zu fließen. Dies hat zur Folge, daß das Kryotron 31 normalleitend gemacht und so die Zuleitung 19 praktisch vorn Schenkel 28 abgetrennt wird. Der Schalter 24 kann jetzt geschlossen und durch Schließen des Schalters 27 sowie wahlweises Betätigen der Schalter 25 und 26 einige oder sämtliche der zwischen den Schenkeln 28 und 29 befindlichen Halbleiterkörperpaare hintereinandergeschaltet werden, um einen möglichst großen Kühleffekt zu erhalten. Die vom Kreisstrom 1 3 durchflossene Spule des Kryotrons 31 bewirkt einen derartig großen Widerstand desselben, daß praktisch keine Stromeinspeisung von außen auftreten kann.F i g. 3 shows the use of two coordinated cryotrons which are actuated by changes in the current i2 fed in. A comparison with the arrangement according to FIG. 2 shows that the switch 23 has been replaced by the cryotron 30, while the second cryotron 31 is arranged in the course of a supply line 19. As is well known, a cryotron is a superconducting piece of conductor which, when it is excited, is brought into the normally conductive state by a preferably likewise superconducting switching coil looping around it. A cryotron therefore acts - as already indicated - in connection with other superconducting circuit sections like a switch. In the arrangement according to FIG. 3, which essentially correspond to the arrangement according to FIG. 2, with the switch positions shown, a current i2 will flow in line 19 after voltage U has been applied to terminals 9 and 10. It is analogous to FIG. 2 it is possible to vary the current i2 by actuating the switches 25 and 26. The excitation of a cryotron coil 30 is dimensioned such that the superconductor passed through it becomes normally conductive, whereupon a current flow is forced in the coil 21, since it always remains superconductive. When the excitation of the coil 21 has reached its desired value, the switches 24 and 27 are opened, so that the superconducting arrangement is separated from its energy source and the current 1 ceases to flow. The excitation of the switching coil 30 disappears, the cryotron becomes superconducting again, and the coil current present before the switches 24 and 27 were opened begins to flow as circular current 1 "in a completely superconducting circuit so the supply line 19 is practically separated from the limb 28. The switch 24 can now be closed and, by closing the switch 27 and optionally actuating the switches 25 and 26, some or all of the pairs of semiconductor bodies located between the limbs 28 and 29 can be connected in series to achieve the largest possible The coil of the cryotron 31 through which the circulating current 1 3 flows causes such a great resistance that there can be practically no external supply of current.

Es ist bei der Anordnung der F i g. 3 oder einer ihr ähnlichen auch möglich, die Kryotronspulen nicht mit dem Kreisstrom i3 bzw. dem Speisestrom i2, sondern mit gesonderten Stromquellen zu erregen, die im Rahmen der Erfindung ebenfalls aus mindestens zwei als Durchführungs-, Stütz- und Kühlelemente dienenden Halbleiterkörpern bestehen können. Gefäße für die Tiefsttemperaturtechnik werden vorzugsweise mit mehr als zwei Wandungen ausgebildet. Die Zwischenwandungen werden dann zweckmäßigerweise auf eine Zwischentemperatur, beispielsweise durch Kühlung mit flüssigem Äthylen (170° K) oder flüssigem Stickstoff (77° K) gebracht. Zwischen den Wandungen werden dann an den jeweiligen Temperaturbereich angepaßte Halbleiterkörper vorgesehen, die in der in F i g. 4 dargestellten Art geschaltet werden können.It is in the arrangement of FIG. 3 or a similar one too possible, the cryotron coils not with the circulating current i3 or the supply current i2, but to excite with separate power sources, which are also within the scope of the invention of at least two semiconductor bodies serving as bushing, supporting and cooling elements can exist. Vessels for cryogenic technology are preferably used with formed more than two walls. The partition walls are then expediently to an intermediate temperature, for example by cooling with liquid ethylene (170 ° K) or liquid nitrogen (77 ° K). Be between the walls semiconductor bodies adapted to the respective temperature range are then provided, in the in F i g. 4 shown type can be switched.

Claims

Claims: 1. Vessel with at least two each with thermal insulation walls separated from one another, between which one or more wall supports are used thermoelectric, current-carrying semiconductor body pairs of the p- and n-conducting Type are used, d a d u r c h marked that the interior of the housing Ends of at least two semiconductor bodies of different conductivity types through an externally operable switch can optionally be short-circuited or to an electrical consumer located in the housing, preferably to one superconducting consumers, are switchable and that the switch neither a thermal insulation penetrating mechanical actuator does not yet have at least one pair of semiconductor bodies Contains electrical control lines guided through the thermal insulation.

2nd vessel according to claim 1, characterized in that those facing the housing exterior Ends of at least two semiconductor bodies of different conductivity types through another switch can be short-circuited either or to a voltage source are switchable.

3. A vessel according to claim 1, characterized in that in the absence of Power supply from the outside to some of the ends assigned to the warmer wall (1) (7) the semiconductor body are temporarily short-circuited in pairs and connected to two of the ends of the semiconductor body associated with the colder wall are connected to a circuit (16) is, so that the semiconductor body pairs work as a thermal generator.

4. Vessel after one of claims 1 to 3, characterized in that several semiconductor pairs are electrically connected in series.

5. A vessel according to any one of claims 1 to 4, characterized in that between the ends of the semiconductor body and the walls a thin layer of mica (8) coated with ethylene glycol is attached.

6th vessel according to one of claims 1 to 5, characterized in that the semiconductor pairs consist of the compounds of the AIIIBv group.

7. Vessel according to one of claims 1 to 6, characterized in that the legs of the individual semiconductor bodies made of different thermoelectric semiconductor materials are each layered with the same conductivity type. B. A vessel with one or more partition walls according to one of claims 1 to 7, characterized in that the semiconductor bodies located between the various walls are each adapted to the temperature level prevailing there in terms of their semiconductor material in terms of optimal cooling performance or 8 for very low temperatures, characterized in that the leg ends facing the colder wall consist of layers of a bismuth-antimony compound 10. Vessel according to one of claims 7 to 9, characterized in that the leg ends facing the warmer wall consist of layers of bismuth -Tellurium-selenium compound, preferably of the form Bi 2Te2,4Seo.s. 11. Vessel according to claim 1, characterized in that `switches made of superconductors (30, 31) are used which are temporarily rendered normally conductive by temperature or magnetic field changes 12. Vessel according to claim 11, characterized in that the cold ends v on semiconductor bodies of different conductivity with a superconducting power consumer (21): connected via a first cryotron (31), - which disconnects the consumer at least on one side as soon as the consumer (21) is short-circuited via a second cryotron (30). 13. Vessel according to claim 12, characterized in that at least two pairs of semiconductor bodies are present; which are connected in series on their side facing the warmer wall by a releasable connection (25, 26, 27). 14. A vessel according to claim 12 or 13, characterized in that the second cryotron (30) is opened by the consumer feed current (12) and the first cryotron (31) by the consumer short-circuit current (13) . Documents considered: German Auslegeschrift No. 1080 690; U.S. Patents Nos. 2,734,344, 2,996,889. Prior Patents Considered: German Patent No. 1176161.