JP2000113778A - 永久電流スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接点部の接触抵抗が小さい高性能の永久電流
スイッチの提供。 【解決手段】 接離自在に対向配置された一対の電極の
一方の先端を他方の先端に嵌めて電極の接点を線接触又
は点列接触させる永久電流スイッチにおいて、何れか一
方又は双方の電極先端の中央に刳り抜き部を設け、電極
先端の剛性を弱めて接点同士の接触を円滑にさせたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導コイルを永
久電流運転するために用いられる永久電流スイッチ、詳
しくは、接離自在に対向配置された一対の電極の一方の
先端を他方の先端に嵌めて電極の接点を線接触又は点列
接触させる永久電流スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超電導コイルの両端を短絡する永久電流
スイッチは、投入（閉極）状態における接点抵抗値が極
めて小さいことが要求される。電極を真空中においた真
空式の永久電流スイッチでは、接点表面に不純物や酸化
膜などが付着しないのできれいな接触面を得ることがで
きる。従来、真空式の永久電流スイッチとして、例えば
特許公報昭５６ー１６９３２号公報に開示されたものが
知られている。図１７に示すものがそれであり、図１８
は図１７に示す破線ＡＢ部分の断面図である。図１７に
おいて、１は可動電極、２は可動電極側超電導金属部
材、３は固定電極側超電導金属部材、４は固定電極、５
は固定側金属蓋、６は可動電極接合部材、７はベロー
ズ、８は可動側金属蓋、９は可動側金属筒、１０は絶縁
筒、１１は固定側金属筒である。又、図１９はこの従来
の永久電流スイッチの接点の特性を示す図、図２０は従
来の永久電流スイッチの接点の接触の痕跡を示す図であ
る。

【０００３】次に、このスイッチの動作について説明す
る。図１７、図１８において、可動電極１や固定電極４
は、例えば銅、銀などの高純度金属部材で構成されてお
り、その中央部分には電流の通電方向に沿って円柱状の
Ｎｂ−Ｔｉ合金などから成る超電導金属部材２、３が埋
設されている。可動電極１は図示していない駆動機構に
よって閉極・開極動作が行われ、スイッチの投入（閉
極）時には、可動電極１と固定電極４とが閉極すること
により、超電導金属部材２と超電導金属部材３とが互い
に接触して超電導接点が形成される。

【０００４】尚、図中の７はベローズで、その一端は可
動電極接合部材６を経由して可動電極１に、他端は可動
側金属蓋８、可動側金属筒９を介してセラミックス製の
絶縁筒１０に気密に固着されている。一方、固定電極４
側も固定側金属蓋５、固定側金属筒１１を介して絶縁筒
１０に気密に固着され、気密容器が形成された内部は真
空に排気される。又、永久電流スイッチは、超電導金属
部材２、３が超電導状態を維持するために極低温状態で
ある必要があり、図示されない液体ヘリウムや冷凍機な
どで冷却されている。

【０００５】図１９は、上記の従来構造において、超電
導金属部材２の直径２０ｍｍ、計画通電電流値Ｉ＝１０
００［Ａ］の永久電流スイッチによる電極相互の閉極時
の通電電流と接点抵抗値の特性を示したものである。こ
れによれば、スイッチの閉極時に通電電流Ｉを０［Ａ］
から徐々に増加すると超電導状態であるため、接点抵抗
値Ｒは２×１０−９［Ω］の超低抵抗状態を維持してい
るが、Ｉ＝３００［Ａ］付近で突然、超電導接点のクエ
ンチ（超電導状態が破れること）が発生して、Ｒ＝２×
１０−５［Ω］の状態に転移する。

【０００６】図２０は、上記の従来構造において、閉極
・開極動作を１０回程度実施した後の可動電極１側の超
電導金属部材２と固定電極４側の超電導金属部材３との
接点接触の状況を示すもので、１５ａは固定電極４側の
超電導金属部材３の表面に残された接触の痕跡である。
この痕跡は、理想的な接触が行われた場合には、全周に
わたって幅の広い痕跡となるはずである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の永久電流スイッ
チでは、上記のように電流値の低い値では極微少な接点
抵抗値が得られるが、計画している電流値より低い値で
接触面のクエンチが発生する。このため、実際に使用す
る場合では、３個以上の永久電流スイッチを並列に接続
したり、計画通電電流値Ｉ＝３０００［Ａ］級の永久電
流スイッチを使用するなど、装置が複雑で大きくなると
いう問題があった。

【０００８】本発明は上記のような問題を解消し、閉極
状態における接点抵抗値が小さい高性能の永久電流スイ
ッチの提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次のような構成とした。請求項１の発明は、接
離自在に対向配置された一対の電極の一方の先端を他方
の先端に嵌めて電極の接点を線接触又は点列接触させる
永久電流スイッチにおいて、何れか一方又は双方の電極
先端の中央に刳り抜き部を設け、電極先端の剛性を小さ
くして接点同士の接触を円滑にさせたことを特徴とす
る。

【００１０】請求項２の発明は、接離自在に対向配置さ
れた一対の電極の一方の先端を他方の先端に嵌めて電極
の接点をリング形にて線接触又は点列接触させる永久電
流スイッチにおいて、何れか一方又は双方の電極のリン
グ形の中央に、電極の接離方向に穿たれた刳り抜き部を
設けたことを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載の永久電流スイッチにおいて、一方の電極先端は
半球型凸状、他方の電極先端は逆円錐型又は半球型凹状
であることを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１又は請求項２
に記載の永久電流スイッチにおいて、一方の電極先端は
円錐型凸状、他方の電極先端は半球型凹状であることを
特徴とする。

【００１３】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
の何れかに記載の永久電流スイッチにおいて、刳り抜き
部は断面Ｕ字状の穴であることを特徴とする。

【００１４】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
に記載の永久電流スイッチにおいて、一対の電極の何れ
か一方又は双方の先端外周に切り込み部を設けたことを
特徴とする。

【００１５】請求項７の発明は、接離自在に対向配置さ
れた一対の直方体形電極の一方の先端面を他方の先端面
に嵌めて電極の接点を直線形にて線接触又は点列接触さ
せる永久電流スイッチにおいて、何れか一方又は双方の
上記電極の先端面の中央長手方向に、接離方向へ穿たれ
た刳り抜き部を設けたことを特徴とする。

【００１６】請求項８の発明は、請求項７に記載の永久
電流スイッチにおいて、一方の電極の先端面は半円筒型
凸状、他方の電極の先端面は断面Ｖ字の溝型凹状である
ことを特徴とする。

【００１７】請求項９の発明は、請求項７乃至請求項８
の何れかに記載の永久電流スイッチにおいて、刳り抜き
部は断面Ｕ字状の溝であることを特徴とする。

【００１８】請求項１０の発明は、請求項７乃至請求項
９に記載の永久電流スイッチにおいて、一対の電極の何
れか一方又は双方の接離端面の長辺に接する２つの側面
に、当該長辺と平行する切り込み部を設けたことを特徴
とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１.実施の形態１は、
接離自在に対向配置された一対の電極の一方の先端を他
方の先端に嵌めて電極の接点をリング状に線接触させる
永久電流スイッチにおいて、可動電極先端の中央に刳り
抜き部を設け、当該可動電極先端の剛性を小さくして接
点同士の接触を円滑にさせた構成のものである。即ち、
永久電流スイッチの閉極時に、相手側である固定電極の
受入形状に沿って接触部を滑らせ接点同士のなじみを良
くした構成のものである。以下、これを図１乃至図４に
基づいて説明する。図１は実施の形態１の構成を示す要
部の垂直断面図であり、図２は図１の破線ＡＢ部分の水
平断面図である。尚、図１７に示す従来の永久電流スイ
ッチの構造と同一若しくは同等の部分は同一符号を付し
てその説明を省略する。

【００２０】図１及び図２において、図中の１は円柱状
の可動電極であり、この円柱状の可動電極１には、先端
を半円球型の凸状に形成した可動電極１側の超電導金属
部材２が接点部として設けられている。他方、４は同じ
く円柱状の固定電極であり、この円柱状の固定電極４は
上記可動電極１より若干径が大きく、先端には逆円錐型
の凹状に形成された固定電極１側の超電導金属部材３が
接点部として設けられている。

【００２１】尚、上記の可動電極１や固定電極４の構成
や、これらの接点側に円柱状の例えばＮｂ−Ｔｉ合金な
どから成る超電導金属部材２、３が設けられている構成
や、その他の材料等によりこのスイッチ部が気密に構成
されていることや、液体ヘリウム、冷凍機などで冷却さ
れていることや、図示していない駆動機構によって閉極
・開極動作が行われて、可動電極１と固定電極４とが閉
極することにより、超電導金属部材２と超電導金属部材
３とが互いに接触して超電導接点を形成することなどは
従来の永久電流スイッチの構成と同様である。

【００２２】この実施の形態１では、上記構成におい
て、可動電極１側の超電導金属部材２の接点側の先端、
即ち可動電極１の先端の中央部分に、電極の接離方向へ
刳り抜き部２０を設けた構成としてある。この刳り抜き
部２０は、この例では断面Ｕ字状の穴としてあり、その
穴は線接触が予定されているリング形の径より小さく、
当該リング形と同軸となる位置に設けられている。この
ように、可動電極１の先端、この例では超電導金属部材
２の先端に、刳り抜き部２０を設けると、可動電極１の
先端側の剛性が小さくなって、閉極時には、固定電極４
側の超電導金属部材３の逆円錐型の凹状形状に沿って侵
入して行く際の接触部の滑りが円滑となり、接点同士の
なじみが良くなる。刳り抜き部２０は、このように、電
極先端の剛性を小さくして接点同士の接触を円滑にさせ
るものであるから、かかる機能を備えた構成であればそ
の穴の形状はどのようなものであってもよい。例えば、
断面がコ字状、Ｖ字状、半円状の穴であってもよい。

【００２３】図３は、上記実施の形態１において、超電
導金属部材２の直径２０ｍｍ、計画通電電流値Ｉ＝１０
００［Ａ］の永久電流スイッチにおける電極相互間の閉
極時の通電電流と接点抵抗値の特性を示すものである。
スイッチの閉極時に通電電流Ｉを０［Ａ］から徐々に増
加すると、超電導状態であるため、接点抵抗値Ｒは２×
１０^−９［Ω］の超低抵抗状態を維持しているが、計画
のＩ＝１０００［Ａ］付近でＲ＝２×１０^−５［Ω］の
状態に転移した。

【００２４】図４は、この実施の形態１において、閉極
・開極動作を１０回程度実施した後の可動電極１側の超
電導金属部材２と固定電極４側の超電導金属部材３との
接触の状況を示すものであり、図中の１５ｂで指示され
ているように、固定電極４側の超電導金属部材３の表面
に残された接触の痕跡は、リング型線接触の全周が明確
に表れ、しかも、その線の幅も広く、理想的な接触が実
現されている。

【００２５】実施の形態２.実施の形態２は、固定側電
極４側の超電導金属部材３の接点側の先端が半球型凹状
とされている点のみが上記実施の形態１と異なり、その
他の構成は、可動電極１側の超電導金属部材２の接点側
の先端、即ち半球型凸状の先端に設けられた刳り抜き部
２０が断面Ｕ字状の穴である点を含み、上記実施の形態
１の構成と同様である。図５において、この実施の形態
２に示す固定電極４側の先端に設けられた半球型凹状
は、可動電極１側の半球型凸状の径より若干大きい上に
当該開口部分の径が更に大きく拡張されたいわゆる椀状
を呈し、接離方向の断面において、曲率の異なる同方向
の曲面同士が接触する構成となっている。尚、その他の
構成は上記実施の形態１の構成と同様であるので説明を
省略する。

【００２６】このように、可動電極１の半球型凸状の半
球面と同一ではないが相応する曲面を固定電極４の先端
に設けることによって、接離方向の断面で観ると、曲率
は異なるが同方向の曲面同士の接触となるため、その線
接触の線の幅は、上記実施の形態１の曲面（可動電極１
の半球面）とその接線方向に接触する平面（固定電極４
の斜面）とのなす線接触の線の幅に比べて大きくなり、
線接触における接触面積を増大させることができ、接触
抵抗を小さくすることができる。尚、この実施の形態２
におけるその他の作用効果は、上記実施の形態１と同様
である。

【００２７】実施の形態３.実施の形態３は、可動電極
１側の超電導金属部材２の接点側の先端が円錐型凸状と
されている点のみが上記実施の形態２と異なり、その他
の構成は、当該可動電極１側の超電導金属部材２の接点
側、即ち当該円錐型凸状の先端に設けられた刳り抜き部
２０が断面Ｕ字状の穴である点を含み、上記実施の形態
２の構成と同様である。図６において、この実施の形態
３に示す可動電極１側の超電導金属部材２の接点側の先
端は、固定電極４側の先端が半球型凹状即ち凹状曲面で
あるに対して、凸の円錐型となっており、接離方向の断
面で観ると、受けいれる凹曲面に対して傾斜平面が当た
ることに成るため、傾斜平面の上下両端において接点が
形成される。即ち、二重のリング型の線接触が実現され
ることに成る。

【００２８】このように構成すると、線接触における線
の長さを倍増させることができ、接触抵抗を小さくする
ことができる。尚、この実施の形態２におけるその他の
作用効果は、上記実施の形態１と同様である。

【００２９】実施の形態４.実施の形態４は、上記実施
の形態１において、刳り抜き穴を可動電極１側にではな
く、固定電極４の超電導金属部材３の接点側の先端に設
けた構成としたものである。従って、図７に示すよう
に、可動電極１の超電導金属部材２の接点側の先端は穴
のない半球型凸状であり、固定側電極４の超電導金属部
材３の接点側の先端は逆円錐型凹状となっている。この
実施の形態４では、固定電極４の逆円錐型凹状の底に、
即ち固定電極４の先端の中央部分に、電極の接離方向へ
刳り抜き部２１を設けてある。この刳り抜き部２１はこ
の例では断面Ｕ字状の穴としてあり、その穴は線接触が
予定されているリング形の径より小さく、当該リング形
と同軸となる位置に設けられている。

【００３０】このように、固定電極４の先端、この例で
は超電導金属部材３の先端に、刳り抜き部２１を設ける
と、半球型凹状即ち固定電極４の先端側の剛性が小さく
なって、閉極時には、半球型凹状の凹状形状に沿って侵
入して来る際の接触部の滑りが円滑となり、接点同士の
なじみが良くなる。刳り抜き部２１は、このように、固
定電極４の先端側の剛性を小さくして接点同士の接触を
円滑にさせるものであるから、かかる機能を備えた構成
であればその穴の形状はどのようなものであってもよい
ことは、上記実施の形態１の場合と同様である。

【００３１】実施の形態５.実施の形態５は、接離自在
に対向配置された一対の電極の一方の先端を他方の先端
に嵌めて電極の接点をリング形にて線接触させる永久電
流スイッチにおいて、上記実施の形態１乃至４では一対
の電極の一方に刳り抜き部を設けた構成であるのに対し
て、双方の電極の上記リング形の中央に、それぞれ電極
の接離方向に刳り抜き部を設けた構成のものである。そ
の他の構成は上記実施の形態１乃至４と同様である。図
８において、この実施の形態５では、可動電極１の先端
は、上記実施の形態１や２で示した可動電極１側構成と
同様の半球型凸状で、他方の固定電極４の先端は、上記
実施の形態４で示した固定電極４側の構成と同様の逆円
錐型凹状としたものである。

【００３２】このような構成では、一対の電極の双方の
先端側における剛性が更に一段と小さくなるため、閉極
時には、半球型凸状の凹状形状に沿って侵入して行く際
の接触部の滑りが双方において円滑となり、従って更に
一段と接点同士のなじみが良くなって、両電極の接触、
即ち、図示の例では、両電極超電導金属部材２、３の接
触が細い線接触ではなく、線の幅の広い線接触となり、
より広い接触面が得られる。

【００３３】実施の形態６.実施の形態６は、上記実施
の形態５において、可動電極１における超電導金属部材
２の設け方、及び固定電極４における超電導金属部材３
の設け方を異にした構成のものである。この実施の形態
６では、一対の円柱状の電極１、４に、それぞれ円筒状
に超電導金属部材２、３を同軸的に埋設し、閉極時に
は、通電方向に筒状超電導金属部材の端面同士が接触し
てリング形の線接触となるように構成されている。図９
において、図中の２が可動電極１側に埋設された薄い筒
状の超電導金属部材であり、３が固定電極４側に埋設さ
れた薄い筒状の超電導金属部材である。図１０における
２ａは図９の破線ＡＢの断面図にリング状に表れる超電
導金属部材２を示している。

【００３４】このように、双方の電極１、４に円筒状の
超電導金属部材２、３が埋設した構成においても、電極
１、４の先端に設けられる刳り抜き部２０、２１はリン
グ形に形成される接触部の内側に、接離方向へ向けて設
ける。この実施の形態６では、双方の電極１、４に刳り
抜き部２０、２１を設けているが、何れか一方にのみ設
けてもよく、又、その刳り抜き部２０或いは２１の形状
も上記実施の形態１乃至５で説明したと同様の機能を備
えたものであればその形状は如何ようであってもよい。
刳り抜き部を双方に設けた場合には、上記実施の形態５
と同様の作用効果が得られるし、何れか一方に設けた場
合には、相応する上記実施の形態と同様の作用効果が得
られる。

【００３５】実施の形態７.実施の形態７は、上記実施
の形態６において、筒状の超電導金属部材に２、３に替
えて、図１１に示すように、多数の線状の超伝導金属部
材２ａを間隔を空けて筒状形態となるように埋設した構
成のものである。このような構成での接点は、上記実施
の形態１乃至６にて説明してきたようなリング形の線接
触とは成らず、双方の電極先端にそれぞれ露出する多数
の線状の超電導金属部材２、３の端面から成る多数の点
の列、即ち点列が環状に連なるリング形状として表れ
る。尚、ここで、上記のように、一方の電極側の点列を
構成する各点が他方の電極の点列を構成する各点と互い
に相応する関係において接点を形成する接触を、本明細
書では「点列接触」という。

【００３６】このように、電極１、４に線状の超電導金
属部材２、３を円筒状に埋設した構成においても、電極
１、４の先端に設けられる刳り抜き部２０、２１はリン
グ形に形成される接触部の内側に、接離方向へ向けて設
ける。筒状に埋設された線状の超電導金属部材２ａを縦
断して観た形態は、図９と同様に表れる。尚、その構成
や作用効果は上記実施の形態６の説明と同様である。

【００３７】実施の形態８.実施の形態８は、上記実施
の形態７に示す構成において、可動電極１と固定電極４
の双方の電極の先端の外周側に、当該電極先端の剛性を
小さくするための切り込み部を設けた構成としたもので
ある。図１２乃至図１３は、接点がリング形の線接触と
なる円筒状の超電導金属部材２、３が双方の電極１、４
に埋設された構成例を示したものである。これらの図中
における２２は可動電極１の接点側先端付近の外周に設
けられた切り込み部であり、２３は固定電極４の接点側
先端付近の外周に設けられた切り込み部である。何れの
切り込み部２２、２３も断面コ字型の溝状に形成されて
いるが、勿論この形状に限定されるわけではない。断面
Ｕ字状、断面Ｖ字状或いは断面半円状などであってもよ
い。

【００３８】上記実施の形態８では、刳り抜き部２０、
２１を双方の電極側１、４に設けた構成において、双方
の電極１、４の外周に切り込み部２２、２３を設けてい
るが、何れか一方の電極側にこの切り込み部２２、２３
を設けるだけでもよい。又、上記実施の形態８に限ら
ず、上記実施の形態１乃至５における刳り抜き部２０、
２１が設けられた電極側の外周に設けてもよい。

【００３９】何れの場合も、この切り込み部２２、２３
を外周に設けることによって、その内部側に設けられて
いる刳り抜き部２０、２１との相乗効果により、当該電
極の先端の剛性を更に一段と小さくすることができる。
したがって、このような構成にすると、閉極時には、半
球型凸状の凹状形状に沿って侵入して行く際の接触部の
滑りが一方又は双方の電極１、４の先端において円滑と
なり、接点同士のなじみが一段と良くなって、両電極
１、４における良好な接触が得られる。

【００４０】実施の形態９.実施の形態９は、上記実施
の形態８において、接点がリング形状の線接触となる円
筒状の超電導金属部材２、３に替えて、接点がリング形
の点列接触となる多数の線状の超電導金属部材２ｂ、３
ｂを双方の電極１、４に筒状に埋設した構成を示すもの
で、図１４は実施の形態８の図１２における破線ＡＢの
断面図を示したものである。図中の２２は切り込み部を
示す。この実施の形態９におけるその他の構成や作用効
果は、上記実施の形態８の説明と同様である。

【００４１】実施の形態１０.実施の形態１０は、接離
自在に対向配置された一対の直方体形の電極の一方の先
端面を他方の先端面に嵌めて電極の接点を直線状に線接
触させる永久電流スイッチにおいて、可動電極の先端面
の中央長手方向に刳り抜き部を設け、当該電極先端の剛
性を小さくして接点同士の接触を円滑にさせた構成のも
のである。即ち、永久電流スイッチの閉極時に、相手側
である固定電極の受入形状に沿って接触部を滑らせ接点
同士のなじみを良くした構成のものである。

【００４２】以下、これを図１５に基づいて説明する。
図１５は、スイッチ構成部の要部の斜視図である。図中
の１は直方体形の一例として板状に形成された可動電極
であり、この板状の可動電極１の先端側の端面即ち先端
面は、半円筒曲面を持つ半円筒型凸状に形成されてい
る。接点部としての可動電極１側の超電導金属部材は２
枚の板状部材２ｃ、２ｃとして配設されており、当該可
動電極１の半円筒型凸状の峰を中央にして、その両側に
間隔を置いて平行に埋設されている。即ち、この可動電
極１側の接点部を構成する２枚の板状部材２ｃ、２ｃと
しての超電導金属部材の端面は、上記半円筒型凸状の峰
を中央にしてその両側の半円筒曲面に、平行する２本の
直線として表れている。

【００４３】他方、図中の４は同じく直方体形の一例と
して板状に形成された固定電極であり、この例では上記
可動電極１の板厚よりは若干厚くなっている。この板状
の固定電極４の先端側の端面即ち先端面には、上記の可
動電極１の先端側の半円筒型凸状を受け入れるために、
接離方向への深さを持つ断面Ｖ字状の溝型凹状が当該先
端面の長手方向に設けられている。固定電極４側の接点
部を構成する固定電極４側の超電導金属部材も２枚の板
状部材３ｃ、３ｃからなり、Ｖ字谷底ラインを中央にし
て、その両側の斜面の途中に超電導金属部材３ｃ、３ｃ
の端面が２本の平行な直線として表れるように埋設され
ている。

【００４４】上記のように構成された一対の電極１、４
において、可動電極１の先端側の端面の中央長手方向
に、接点部として直線的に延在する２本の平行な線接触
ラインの中央に、接離方向への深さを持つ刳り抜き部２
０が長手方向に穿たれている。この刳り抜き部２０の断
面形状は、図示では断面Ｕ字型であるが、これに限らな
いことは、上記実施の形態１における刳り抜き部の説明
と同様である。

【００４５】このように、板状の可動電極１の先端面の
半円筒型凸状の中央に長手方向に延在する刳り抜き部２
０を設けると、可動電極１の先端側、即ち先端面側の板
厚方向の剛性が小さくなって、閉極時には、固定電極４
側の溝型凹状形状、即ち、この例では傾斜面に沿って侵
入して行く際の接触部の滑りが円滑となり、接点同士の
なじみが良くなる。刳り抜き部２０は、このように、電
極先端の剛性を小さくして接点同士の接触を円滑にさせ
るものであるから、かかる機能を備えた構成であればそ
の溝型凹状の断面形状はどのようなものであってもよ
い。例えば、コ字状、Ｖ字状、半円状であってもよい。

【００４６】尚、この実施の形態１０では、直方体形の
一対の電極の一方である可動電極１の先端面に刳り抜き
部２０を設けたが、他方である固定電極４の先端面にこ
のような刳り抜き部２１を設けてもよいし、双方の電極
１、４の先端面にそれぞれ設けてもよい。刳り抜き部２
０を一方の電極に設けるより双方の電極に設ける方が、
実施の形態１での説明と同様の理由から、更に一段と電
極先端側の剛性が小さくなって、閉極時における、双方
の電極１、４の接触部の滑りが更に円滑となり、接点同
士のなじみも更に良くなる。

【００４７】実施の形態１１.実施の形態１１は、上記
実施の形態１０に示す構成において、接点が直線形の線
接触となる板状の超電導金属部材２ｃ、３ｃに替えて、
接点が直線形状の点列接触となる多数の線状の超電導金
属部材２ｂ、３ｂを双方の電極１、４に板状形態を呈す
るように埋設した構成とした上で、更に、可動電極１側
だけでなく固定電極４側にも刳り抜き部２１を設けると
共に、双方の電極１、４のそれぞれの両側面側に、上記
実施の形態８で示した切り込み部２２、２３に相当する
機能を果たす切り込み部２２ａ、２３ｂを刳り抜き部２
０、２１と平行に設けた構成としたものである。

【００４８】何れの切り込み部２２、２３や２２ａ、２
３ｂも断面コ字型の溝状に形成されているが、勿論この
形状に限定されるわけではない。断面Ｕ字状、断面Ｖ字
状或いは断面半円状などであってもよい。又、この実施
の形態１１では、刳り抜き部２０、２１を双方の電極側
１、４に設けた構成において、双方の電極１、４のそれ
ぞれの両側面側に切り込み部２２ａ、２３ａを設けてい
るが、何れか一方の電極の両側面側にこの切り込み部２
２ａ、２３ａを設けるだけでもよい。

【００４９】何れの場合も、切り込み部２２ａ、２３ａ
を設けることによって、その内部側に設けられている刳
り抜き部２０、２１との相乗作用により、当該電極の先
端の剛性を更に一段と小さくすることができる。殊に、
この実施の形態１１のような構成にすると、閉極時に
は、半円筒凸状の凹状形状に沿って侵入して行く際の接
触部の滑りが双方の電極１、４の先端において一段と円
滑となり、接点同士のなじみも一段と良くなって、両電
極１、４における良好な接触が得られる。

【００５０】ところで、上記実施の形態１乃至１１での
説明では、真空式の永久電流スイッチとして述べたが、
本発明は、気密容器の内部に絶縁特性のよいガスを封入
した永久電流スイッチや、気密容器を構成しないで接点
部分が直接液体ヘリウム中で動作する永久電流スイッチ
などにも適用できることは言うまでもない。又、超電導
金属部材としてＮｂ−Ｔｉ合金を例に説明したが、Ｎｂ
３Ｓｎ等の化合物系超電導材や酸化物系の超電導材等で
も利用でき、同様の作用効果が得られる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、刳り抜き部が設けられ
た電極の接点側先端の剛性が小さくなり、永久電流スイ
ッチの閉極時に相手側の電極の形状に沿っての接触部が
滑り易くなり、接点同士のなじみが良くなって、超電導
金属部材同士の接触を理想的な形で接触させることがで
き、従来に比べて、通電電流を３倍以上に増やすことが
できる。従って又、接点での接触抵抗が常に極微少値で
あり、計画している電流値までクエンチが発生しない高
性能の永久電流スイッチを提供することができる。

【００５２】又、双方の電極に刳り抜き部を設けた構成
では、何れか一方の電極に設けた構成に比べ、双方の電
極の接点側先端の剛性が更に小さくなり、閉極時の電極
の接触部の滑りや、接点同士のなじみを更に良くするこ
とができる。

【００５３】又、電極一方或いは双方の電極の外側に切
り込み部を設けた構成では、刳り抜き部の作用と相俟っ
て、更に一段と電極の接点側先端の剛性が小さくなり、
閉極時の滑りや接点同士のなじみを良くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１の構成を示す垂直断面図であ
る。

【図２】 図１の破線ＡＢ部分の水平断面図である。

【図３】 本発明による接点の特性を示す図である。

【図４】 本発明による接点の接触の痕跡を示す図であ
る。

【図５】 実施の形態２の構成を示す垂直断面図であ
る。

【図６】 実施の形態３の構成を示す垂直断面図であ
る。

【図７】 実施の形態４の構成を示す垂直断面図であ
る。

【図８】 実施の形態５の構成を示す垂直断面図であ
る。

【図９】 実施の形態６の構成を示す垂直断面図であ
る。

【図１０】 図９の破線ＡＢ部分の水平断面図である。

【図１１】 実施の形態７の構成を示す垂直断面図であ
る。

【図１２】 実施の形態８の構成を示す垂直断面図であ
る。

【図１３】 図１２の破線ＡＢ部分の水平断面図であ
る。

【図１４】 実施の形態９としての構成を示す図１２の
破線ＡＢ部分の水平断面図である。

【図１５】 実施の形態１０の構成を示す斜視図であ
る。

【図１６】 実施の形態１１の構成を示す斜視図であ
る。

【図１７】 従来の永久電流スイッチの構成を示す図で
ある。

【図１８】 図１７の破線ＡＢ部分の水平断面図であ
る。

【図１９】 従来の永久電流スイッチの接点の特性を示
す図である。

【図２０】 従来の永久電流スイッチの接点の接触の痕
跡を示す図である。

【符号の説明】

１ 可動電極、２ 超電導金属部材（円筒状）、２ａ
超電導金属部材（板状）、２ｂ 超電導金属部材（線
状）、３ 超電導金属部材、３ｂ 超電導金属部材、３
ｃ 超電導金属部材、４ 固定電極、１５ａ 接点の接
触の痕跡（従来技術）、１５ｂ接点の接触の痕跡（本発
明）、２０ 刳り抜き部（可動電極）、２１ 刳り抜き
部（固定電極）、２２、２２ａ 切り込み部（可動電
極）、 ２３、２３ａ 切り込み部（固定電極）。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接離自在に対向配置された一対の電極の
   一方の先端を他方の先端に嵌めて電極の接点を線接触又
   は点列接触させる永久電流スイッチにおいて、 何れか一方又は双方の電極先端の中央に刳り抜き部を設
   け、電極先端の剛性を小さくして接点同士の接触を円滑
   にさせたことを特徴とする永久電流スイッチ。
2. 【請求項２】 接離自在に対向配置された一対の電極の
   一方の先端を他方の先端に嵌めて電極の接点をリング形
   にて線接触又は点列接触させる永久電流スイッチにおい
   て、 何れか一方又は双方の電極のリング形の中央に、電極の
   接離方向に穿たれた刳り抜き部を設けたことを特徴とす
   る永久電流スイッチ。
3. 【請求項３】 一方の電極先端は半球型凸状、他方の電
   極先端は逆円錐型又は半球型凹状であることを特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載の永久電流スイッチ。
4. 【請求項４】 一方の電極先端は円錐型凸状、他方の電
   極先端は半球型凹状であることを特徴とする請求項１又
   は請求項２に記載の永久電流スイッチ。
5. 【請求項５】 刳り抜き部は断面Ｕ字状の穴であること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の永
   久電流スイッチ。
6. 【請求項６】 一対の電極の何れか一方又は双方の先端
   外周に切り込み部を設けたことを特徴とする請求項１乃
   至請求項５に記載の永久電流スイッチ。
7. 【請求項７】 接離自在に対向配置された一対の直方体
   形電極の一方の先端面を他方の先端面に嵌めて電極の接
   点を直線形にて線接触又は点列接触させる永久電流スイ
   ッチにおいて、 何れか一方又は双方の上記電極の先端面の中央長手方向
   に、接離方向へ穿たれた刳り抜き部を設けたことを特徴
   とする永久電流スイッチ。
8. 【請求項８】 一方の電極の先端面は半円筒型凸状、他
   方の電極の先端面は断面Ｖ字状の溝型凹状であることを
   特徴とする請求項７に記載の永久電流スイッチ。
9. 【請求項９】 刳り抜き部は断面Ｕ字状の溝であること
   を特徴とする請求項７乃至請求項８の何れかに記載の永
   久電流スイッチ。
10. 【請求項１０】 一対の電極の何れか一方又は双方の接
    離端面の長辺に接する２つの側面に、当該長辺と平行す
    る切り込み部を設けたことを特徴とする請求項７乃至請
    求項９に記載の永久電流スイッチ。