JP2670052B2 - エネルギー取り出し装置 - Google Patents
エネルギー取り出し装置Info
- Publication number
- JP2670052B2 JP2670052B2 JP62208120A JP20812087A JP2670052B2 JP 2670052 B2 JP2670052 B2 JP 2670052B2 JP 62208120 A JP62208120 A JP 62208120A JP 20812087 A JP20812087 A JP 20812087A JP 2670052 B2 JP2670052 B2 JP 2670052B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- superconducting
- ring
- superconducting ring
- energy
- 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 - Fee Related
Links
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 8
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910009203 Y-Ba-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/006—Supplying energising or de-energising current; Flux pumps
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超伝導体を用いた電力貯蔵に用いるエネル
ギー取り出し装置に係り、特に大電流貯蔵リングからの
エネルギーの取り出しに用いて好適なエレルギー取り出
し装置に関する。 〔従来の技術〕 従来、超伝導コイルに貯えられたエネルギーを取出す
方法については、増田正義他著、超電導エネルギー入
門、オーム社，第１版第１刷，第186頁において論じら
れている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術では、超伝導コイルを回路に接続する場
合が考慮されていない。回路接続時に伴なう電流変化
は、超伝導リングに貯えられた磁場エネルギーの放出を
もたらす。又、サイリスタはサージ電流による劣化の可
能性があり、このような時に破壊される危険性も高い。
更に、貯えられたエネルギーを必要に応じて一部小出し
にすることは難しい。このように一度にエネルギーが放
出されるのは、危険を伴なう上、使い難いという問題が
ある。 本発明の目的は、永久電流として超伝導リング或はコ
イルに貯えられたエネルギーの取出しを制御することに
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、超伝導リング或はコイルに光を照射し、
短時間だけ超伝導状態を壊し、その状態でエネルギーを
取出すことにより達成される。 なお、照射する光はパルス的に照射しても良いが、超
伝導リング内に存在するクーパー対をこわして準粒子に
するために必要なエネルギーを最小限する波長であるこ
とが必要である。 〔作用〕 超伝導をになうクーパー対は伝導帯にできるエネルギ
ーギャップより大きなエネルギーを有する光により励起
され、対状態でなくなり、準粒子となる。準粒子は超伝
導には寄与しない。エネルギーギャップの大きさは、臨
界温度程度であり、窒素温度付近では、遠赤外の光のエ
ネルギーに相当する。よってこれよりエネルギーの高い
光、例えば近赤外から紫外光を照射することにより、超
伝導状態を壊すことができる。励起された準粒子は光照
射を止めると再び対をなすので超伝導状態に戻る。 又、光照射により超伝導体の温度が上昇するので、そ
の時臨界温度を超え、光照射を止めたとき短時間で臨界
温度以下になるようにしておけば、同様に短時間だけ超
伝導状態を壊すことができる。光照射を止めた後の温度
降下速度は、熱抵抗と熱容量、雰囲気温度等による。超
伝導体は熱の不良導体であるため、光照射部に放熱器を
設けることにより温度降下速度を速くすることができ
る。これにより熱が超伝導リング或はコイル全体に広が
ることを抑えることができ、局所的な超伝導破壊が可能
になる。更に超伝導が壊れた部分は抵抗を持つため、発
熱を伴なう。これにより臨界温度を超えた場合、超伝導
状態に戻らなくなる。照射光のパルス時間幅を短かく
し、更に必要に応じて放熱器を伴用することにより、こ
れを防ぐことが可能になる。 上記方法により超伝導リング、或はコイルの一部或は
複数部分の超伝導状態を壊すとその両端に電圧が発生す
るので、引出線を用いて電流をパルス的に取出すことが
できる。この時、引出線として通常の電線を用いても超
伝導線を用いてもよい。取出し側のインピーダンスを光
照射部のインピーダンスに比べ、小さくするほどエネル
ギーの取出効率は高くなる。又、超伝導を短時間壊した
とき、超伝導リング内に閉込められていた磁場の一部が
リング外に逃出す。この変化する磁場の中にコイルやソ
レノイドを設けておくと、誘導起電力を得ることができ
る。コイルやソレノイドは超伝導ではなく通常の導線を
用いて作ってもよい。コイルやソレノイドは、超伝導リ
ング或はコイル内に設けておけば、磁束を有効に利用す
ることができる。これらの超伝導リングとコイルやソレ
ノイドの径や巻数や長さなどは、自己インダクタンスと
相互インダクタンスを考慮し、２次側の負荷にあわせて
設計すればよい。例えば、半径ａの超伝導リング内に、
中心を一致させて長さ2l,断面積s,単位巻数ｎのソレノ
イドを位置したときの、ソレノイドの起電力は となる。I1はソレノイドに流れる電流、I2は超伝導リン
グに流れる電流である。L11はソレノイドの自己インダ
クタンス、L12は相互インダクタンスであり次のように
表わせる。 L11＝２μ0n2ls ここでｓ＜ａとした。又、μ０は真空の透磁率であ
る。I2の変化率と、I1側のインピーダンスを考慮すれば
e12が求まる。これを最大にするように、n,l,s,aを決め
ればよい。 同様に磁束変化を利用してエネルギーを取出す方法と
して次の方法がある。 超伝導リング或はコイルの側面を磁気シールド材で囲
み、その一部に間隙を設けておくと、超伝導リングより
逃出した磁束はこの間隙部分を通ってシールド外へ出
る。この間隙部にコイルやソレノイドを設けると磁束の
通過により超電力を発生する。磁気シールドは逃げ出す
磁場をコイルやソレノイドに効率良く導く働きをしてい
る。磁気シールド材としてはパーマロイなどの従来のも
のでも良いが、磁場の周波数が高いため、パーマロイで
はシールド効果は少なくなるので超伝導体を用いること
が望ましい。 上記方法により取出した電流は、パルスであるので直
流化するには積分器や半波整流器や両波整流器などを用
いる周知の方法でよい。 エネルギーの取出し速度は、超伝導状態の壊れている
時間を変えることにより制御できる。これには、照射光
のパルス幅を変える方法と、パルス光の繰返し周波数を
変える方法がある。上記温度上昇が各パルス毎に変化し
ないという点で繰返し周波数を調整する方が制御しやす
い。又、両方法を合わせて制御してもよい。更に、整流
後の電圧なり電流なりをモニターし、照射光パルス幅や
繰返し周波数に帰還をかけることにより、安定化電源を
構成することが可能である。 光照射により超伝導状態が壊れた部分は抵抗を持つた
めにジュール熱の型でエネルギーが消費され、損失にな
る。この損失を少なくするためには、この部分に、この
部分より低いインピーダンスを持つバイパス回路を並列
に設ければよい。超伝導状態では、この回路には電流は
流れないが、超伝導が壊れたとき、電流はバイパス回路
を通り、バイパス回路は低インピーダンスなので損失は
少なくできる。バイパス回路としては、単に低い抵抗で
も良いし、パルスに対して低インピーダンスとなるよう
コンデンサーを用いても良いし、これらを組合わせて用
いても良い。特にこの方式は、磁場を介してエネルギー
を取出す場合に有効である。 〔実施例〕 実施例1. 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。永
久電流を流した超伝導リング１に、パルスレーザ２の出
力光を光学系３を用いて導き、集光する。照射部近傍に
は放熱器12を設けてある。照射部の両端より引出線６を
出し、整流器４を介し出力端子５を設けている。パルス
レーザ２はモード同期Nd3+:YAGレーザを用い、出力パル
ス幅は100ps、繰返し周波数82MHzである。光源には、太
陽光やキセノンランプ，白熱灯，水銀灯など各種ランプ
の他、Ar,Kr,He−Ne,N2,エキシマー,Nd:ガラス,CO2,CO,
カラーセンター，金属蒸気，色素，半導体など、各種レ
ーザー並びにそれらのSHG,THG,FHGを用いてもよく、こ
れらにモード同期やＱスイッチをかけてもよい。半導体
レーザを直接パルス電流駆動することが簡便で望まし
い。又、CW発振したレーザを、機械的シャッター，電気
光学素子，音響光学素子を用いた光シャッターや光スイ
ッチを用いてパルス化しても良い。更に、シャッターを
用いて、パルス発振しているレーザーの繰返し周波数よ
り遅い周波数で、チョッピングすることにより、エネル
ギー取出速度を制御してもよい。パルス光照射により超
伝導状態が瞬時壊れ、電流を引出線６で取出すことがで
き、これをダイオードとコンデンサを用いた簡単な整流
器４で整流すれば、出力端子５には直流電圧が得られ
る。 本実施例では、光をレンズで集光したが、場合によっ
てはそのまま照射してもよく、逆に広げて照射した場合
が良いこともある。 本発明の実施例は全て、超伝導体には臨界温度90Kの
Ｙ−Ba−Cu−Ｏの酸化物超伝導体を用い、クライオスタ
ットに入れ、77Kとしている。 実施例2. 第２図を用いて本発明の別の実施例を説明する。構成
は、実施例１とほぼ同様で、引出線のかわりに円形ソレ
ノイド７を超伝導リング１のまわりに設けている。光照
射により超伝導リング１に流れる電流が変化すると、電
流のまわりの磁場も変化するので、ソレノイドを図のよ
うに配置しておくと、超電力を得ることができる。ソレ
ノイドの両端の電圧極性は振動するので、両波整流器を
用いると効果的である。本実施例では、ソレノイドは１
つだけ設けたが、複数個設けても良い。 実施例3. 第３図を用いて、本発明の別の実施例について説明す
る。超伝導リング１の側面を超伝導体で作った磁気シー
ルド９で覆い、一部間隙を設け、そこにソレノイド８を
配置してある。その他の構成は実施例１と同様である。
第３図は見易くするために、超伝導リング１と超伝導磁
気シールド９の径比は大きく描いているが、実際はなる
べく近づけた方が良い。これにより、超伝導リング１に
閉込められた磁束φが、第３図に示すように、磁気シー
ルド９を囲むようになる。超伝導を光照射により壊す
と、超伝導リングから磁束が逃出すが、磁気シールド９
があるために磁束は、間隙を通って逃出すことになる。
ここにソレノイド８を置いておけば、有効に磁束を通過
させることができる。コイル、或はソレノイドを磁束が
通過すると誘導電流が発生するので、これを整流し取出
している。ソレノイドは、間隙に沿って複数個配置して
もよい。 実施例4. 第４図を用いて本発明の別の実施例について説明す
る。超伝導リング１の中心に、中心軸を合わせてソレノ
イド10を設けてある。更に光照射部には放熱器12と、抵
抗13を並列に設けてある。その他の構成は、実施例１と
同様である。光照射により、超伝導リング１の光照射部
の超伝導状態が壊れ、そこから内部に貯えられていた磁
束が逃出す。この時内部のソレノイド10内の磁束が変化
するため超電力を生じ、エネルギーを取出すことができ
る。 用いたＹ−Ba−Cu−Ｏの常伝導状態の抵抗は、10-2Ω
cm程度である。リングの断面積は10-2cm2、光照射部は1
0-1cmであるので、これより光照射部の抵抗は約10-1Ω
と見積られる。よって並列に0.1Ωの抵抗13を10個接続
し、0.01Ωとした。10個の抵抗を並列に用いたのは、１
個当りの消費電力を減らし、抵抗の負担を軽減するため
である。これにより、エネルギーの損失は、抵抗を並列
接続しない場合に比べ、約1/10とできる。又、抵抗のか
わりに、容量の小さなコンデンサを用いても良い。 出力の一部を帰還回路11を用いて、レーザーの繰返周
波数を制御し、出力を安定化している。この時、モード
同期レーザは繰返周波数を容易には変えることができな
いので、パルスレーザ２としてはGaAlAs半導体レーザを
パルス電流駆動して用いている。 光照射による温度上昇により超伝導を壊す場合には、
繰返し周波数かわりに光強度を制御してもよい。 本実施例は、超伝導リング１にエネルギーを貯蔵する
際にも用いることができる。超伝導リング１に光を照射
しながら、ソレノイド10に電流を流すと、相互インダク
タンスにより、超伝導リング１にも電流が流れる。この
時、光照射は連続で良い。この状態で光照射を止める
と、超伝導リング１が超伝導状態になるため、磁束は内
部に閉込められ永久電流が流れる。 なお、上記実施例に用いる超伝導材料としては、一般
式が（RE）iM2Cu3O7-Zで表される酸素欠損型ペロブスカ
イト構造やK2NiF4型構造のものが利用できる。ここでRE
はLa,Y,Sr,Yb,Lu,Tm,Dy,Sc,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Ho,E
r等の元素を、ＭはBa,Sr,Ca,K等の元素を表わす。 〔発明の効果〕 本発明によれば、超伝導リングに貯えられたエネルギ
ーを、小出しにして使えるので、一度に取出す場合に比
べ、使い易くなり、又、大電流を貯えている時でも安全
である。更に、直流電源として安定化も可能であるた
め、使用範囲が広がる。
ギー取り出し装置に係り、特に大電流貯蔵リングからの
エネルギーの取り出しに用いて好適なエレルギー取り出
し装置に関する。 〔従来の技術〕 従来、超伝導コイルに貯えられたエネルギーを取出す
方法については、増田正義他著、超電導エネルギー入
門、オーム社，第１版第１刷，第186頁において論じら
れている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術では、超伝導コイルを回路に接続する場
合が考慮されていない。回路接続時に伴なう電流変化
は、超伝導リングに貯えられた磁場エネルギーの放出を
もたらす。又、サイリスタはサージ電流による劣化の可
能性があり、このような時に破壊される危険性も高い。
更に、貯えられたエネルギーを必要に応じて一部小出し
にすることは難しい。このように一度にエネルギーが放
出されるのは、危険を伴なう上、使い難いという問題が
ある。 本発明の目的は、永久電流として超伝導リング或はコ
イルに貯えられたエネルギーの取出しを制御することに
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、超伝導リング或はコイルに光を照射し、
短時間だけ超伝導状態を壊し、その状態でエネルギーを
取出すことにより達成される。 なお、照射する光はパルス的に照射しても良いが、超
伝導リング内に存在するクーパー対をこわして準粒子に
するために必要なエネルギーを最小限する波長であるこ
とが必要である。 〔作用〕 超伝導をになうクーパー対は伝導帯にできるエネルギ
ーギャップより大きなエネルギーを有する光により励起
され、対状態でなくなり、準粒子となる。準粒子は超伝
導には寄与しない。エネルギーギャップの大きさは、臨
界温度程度であり、窒素温度付近では、遠赤外の光のエ
ネルギーに相当する。よってこれよりエネルギーの高い
光、例えば近赤外から紫外光を照射することにより、超
伝導状態を壊すことができる。励起された準粒子は光照
射を止めると再び対をなすので超伝導状態に戻る。 又、光照射により超伝導体の温度が上昇するので、そ
の時臨界温度を超え、光照射を止めたとき短時間で臨界
温度以下になるようにしておけば、同様に短時間だけ超
伝導状態を壊すことができる。光照射を止めた後の温度
降下速度は、熱抵抗と熱容量、雰囲気温度等による。超
伝導体は熱の不良導体であるため、光照射部に放熱器を
設けることにより温度降下速度を速くすることができ
る。これにより熱が超伝導リング或はコイル全体に広が
ることを抑えることができ、局所的な超伝導破壊が可能
になる。更に超伝導が壊れた部分は抵抗を持つため、発
熱を伴なう。これにより臨界温度を超えた場合、超伝導
状態に戻らなくなる。照射光のパルス時間幅を短かく
し、更に必要に応じて放熱器を伴用することにより、こ
れを防ぐことが可能になる。 上記方法により超伝導リング、或はコイルの一部或は
複数部分の超伝導状態を壊すとその両端に電圧が発生す
るので、引出線を用いて電流をパルス的に取出すことが
できる。この時、引出線として通常の電線を用いても超
伝導線を用いてもよい。取出し側のインピーダンスを光
照射部のインピーダンスに比べ、小さくするほどエネル
ギーの取出効率は高くなる。又、超伝導を短時間壊した
とき、超伝導リング内に閉込められていた磁場の一部が
リング外に逃出す。この変化する磁場の中にコイルやソ
レノイドを設けておくと、誘導起電力を得ることができ
る。コイルやソレノイドは超伝導ではなく通常の導線を
用いて作ってもよい。コイルやソレノイドは、超伝導リ
ング或はコイル内に設けておけば、磁束を有効に利用す
ることができる。これらの超伝導リングとコイルやソレ
ノイドの径や巻数や長さなどは、自己インダクタンスと
相互インダクタンスを考慮し、２次側の負荷にあわせて
設計すればよい。例えば、半径ａの超伝導リング内に、
中心を一致させて長さ2l,断面積s,単位巻数ｎのソレノ
イドを位置したときの、ソレノイドの起電力は となる。I1はソレノイドに流れる電流、I2は超伝導リン
グに流れる電流である。L11はソレノイドの自己インダ
クタンス、L12は相互インダクタンスであり次のように
表わせる。 L11＝２μ0n2ls ここでｓ＜ａとした。又、μ０は真空の透磁率であ
る。I2の変化率と、I1側のインピーダンスを考慮すれば
e12が求まる。これを最大にするように、n,l,s,aを決め
ればよい。 同様に磁束変化を利用してエネルギーを取出す方法と
して次の方法がある。 超伝導リング或はコイルの側面を磁気シールド材で囲
み、その一部に間隙を設けておくと、超伝導リングより
逃出した磁束はこの間隙部分を通ってシールド外へ出
る。この間隙部にコイルやソレノイドを設けると磁束の
通過により超電力を発生する。磁気シールドは逃げ出す
磁場をコイルやソレノイドに効率良く導く働きをしてい
る。磁気シールド材としてはパーマロイなどの従来のも
のでも良いが、磁場の周波数が高いため、パーマロイで
はシールド効果は少なくなるので超伝導体を用いること
が望ましい。 上記方法により取出した電流は、パルスであるので直
流化するには積分器や半波整流器や両波整流器などを用
いる周知の方法でよい。 エネルギーの取出し速度は、超伝導状態の壊れている
時間を変えることにより制御できる。これには、照射光
のパルス幅を変える方法と、パルス光の繰返し周波数を
変える方法がある。上記温度上昇が各パルス毎に変化し
ないという点で繰返し周波数を調整する方が制御しやす
い。又、両方法を合わせて制御してもよい。更に、整流
後の電圧なり電流なりをモニターし、照射光パルス幅や
繰返し周波数に帰還をかけることにより、安定化電源を
構成することが可能である。 光照射により超伝導状態が壊れた部分は抵抗を持つた
めにジュール熱の型でエネルギーが消費され、損失にな
る。この損失を少なくするためには、この部分に、この
部分より低いインピーダンスを持つバイパス回路を並列
に設ければよい。超伝導状態では、この回路には電流は
流れないが、超伝導が壊れたとき、電流はバイパス回路
を通り、バイパス回路は低インピーダンスなので損失は
少なくできる。バイパス回路としては、単に低い抵抗で
も良いし、パルスに対して低インピーダンスとなるよう
コンデンサーを用いても良いし、これらを組合わせて用
いても良い。特にこの方式は、磁場を介してエネルギー
を取出す場合に有効である。 〔実施例〕 実施例1. 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。永
久電流を流した超伝導リング１に、パルスレーザ２の出
力光を光学系３を用いて導き、集光する。照射部近傍に
は放熱器12を設けてある。照射部の両端より引出線６を
出し、整流器４を介し出力端子５を設けている。パルス
レーザ２はモード同期Nd3+:YAGレーザを用い、出力パル
ス幅は100ps、繰返し周波数82MHzである。光源には、太
陽光やキセノンランプ，白熱灯，水銀灯など各種ランプ
の他、Ar,Kr,He−Ne,N2,エキシマー,Nd:ガラス,CO2,CO,
カラーセンター，金属蒸気，色素，半導体など、各種レ
ーザー並びにそれらのSHG,THG,FHGを用いてもよく、こ
れらにモード同期やＱスイッチをかけてもよい。半導体
レーザを直接パルス電流駆動することが簡便で望まし
い。又、CW発振したレーザを、機械的シャッター，電気
光学素子，音響光学素子を用いた光シャッターや光スイ
ッチを用いてパルス化しても良い。更に、シャッターを
用いて、パルス発振しているレーザーの繰返し周波数よ
り遅い周波数で、チョッピングすることにより、エネル
ギー取出速度を制御してもよい。パルス光照射により超
伝導状態が瞬時壊れ、電流を引出線６で取出すことがで
き、これをダイオードとコンデンサを用いた簡単な整流
器４で整流すれば、出力端子５には直流電圧が得られ
る。 本実施例では、光をレンズで集光したが、場合によっ
てはそのまま照射してもよく、逆に広げて照射した場合
が良いこともある。 本発明の実施例は全て、超伝導体には臨界温度90Kの
Ｙ−Ba−Cu−Ｏの酸化物超伝導体を用い、クライオスタ
ットに入れ、77Kとしている。 実施例2. 第２図を用いて本発明の別の実施例を説明する。構成
は、実施例１とほぼ同様で、引出線のかわりに円形ソレ
ノイド７を超伝導リング１のまわりに設けている。光照
射により超伝導リング１に流れる電流が変化すると、電
流のまわりの磁場も変化するので、ソレノイドを図のよ
うに配置しておくと、超電力を得ることができる。ソレ
ノイドの両端の電圧極性は振動するので、両波整流器を
用いると効果的である。本実施例では、ソレノイドは１
つだけ設けたが、複数個設けても良い。 実施例3. 第３図を用いて、本発明の別の実施例について説明す
る。超伝導リング１の側面を超伝導体で作った磁気シー
ルド９で覆い、一部間隙を設け、そこにソレノイド８を
配置してある。その他の構成は実施例１と同様である。
第３図は見易くするために、超伝導リング１と超伝導磁
気シールド９の径比は大きく描いているが、実際はなる
べく近づけた方が良い。これにより、超伝導リング１に
閉込められた磁束φが、第３図に示すように、磁気シー
ルド９を囲むようになる。超伝導を光照射により壊す
と、超伝導リングから磁束が逃出すが、磁気シールド９
があるために磁束は、間隙を通って逃出すことになる。
ここにソレノイド８を置いておけば、有効に磁束を通過
させることができる。コイル、或はソレノイドを磁束が
通過すると誘導電流が発生するので、これを整流し取出
している。ソレノイドは、間隙に沿って複数個配置して
もよい。 実施例4. 第４図を用いて本発明の別の実施例について説明す
る。超伝導リング１の中心に、中心軸を合わせてソレノ
イド10を設けてある。更に光照射部には放熱器12と、抵
抗13を並列に設けてある。その他の構成は、実施例１と
同様である。光照射により、超伝導リング１の光照射部
の超伝導状態が壊れ、そこから内部に貯えられていた磁
束が逃出す。この時内部のソレノイド10内の磁束が変化
するため超電力を生じ、エネルギーを取出すことができ
る。 用いたＹ−Ba−Cu−Ｏの常伝導状態の抵抗は、10-2Ω
cm程度である。リングの断面積は10-2cm2、光照射部は1
0-1cmであるので、これより光照射部の抵抗は約10-1Ω
と見積られる。よって並列に0.1Ωの抵抗13を10個接続
し、0.01Ωとした。10個の抵抗を並列に用いたのは、１
個当りの消費電力を減らし、抵抗の負担を軽減するため
である。これにより、エネルギーの損失は、抵抗を並列
接続しない場合に比べ、約1/10とできる。又、抵抗のか
わりに、容量の小さなコンデンサを用いても良い。 出力の一部を帰還回路11を用いて、レーザーの繰返周
波数を制御し、出力を安定化している。この時、モード
同期レーザは繰返周波数を容易には変えることができな
いので、パルスレーザ２としてはGaAlAs半導体レーザを
パルス電流駆動して用いている。 光照射による温度上昇により超伝導を壊す場合には、
繰返し周波数かわりに光強度を制御してもよい。 本実施例は、超伝導リング１にエネルギーを貯蔵する
際にも用いることができる。超伝導リング１に光を照射
しながら、ソレノイド10に電流を流すと、相互インダク
タンスにより、超伝導リング１にも電流が流れる。この
時、光照射は連続で良い。この状態で光照射を止める
と、超伝導リング１が超伝導状態になるため、磁束は内
部に閉込められ永久電流が流れる。 なお、上記実施例に用いる超伝導材料としては、一般
式が（RE）iM2Cu3O7-Zで表される酸素欠損型ペロブスカ
イト構造やK2NiF4型構造のものが利用できる。ここでRE
はLa,Y,Sr,Yb,Lu,Tm,Dy,Sc,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Ho,E
r等の元素を、ＭはBa,Sr,Ca,K等の元素を表わす。 〔発明の効果〕 本発明によれば、超伝導リングに貯えられたエネルギ
ーを、小出しにして使えるので、一度に取出す場合に比
べ、使い易くなり、又、大電流を貯えている時でも安全
である。更に、直流電源として安定化も可能であるた
め、使用範囲が広がる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の直接電流を取出す方法のた
めの構成図、第２図から第４図は、別の実施例の磁場を
介してエネルギーを取出す方法のための構成図である。 １……超伝導リング、２……パルスレーザ、３……光学
系、４……整流器、５……出力端子、６……引出線、７
……円形ソレノイド、８……ソレノイド、９……磁気シ
ールド、10……ソレノイド、11……帰還回路、12……放
熱器、13……抵抗器。
めの構成図、第２図から第４図は、別の実施例の磁場を
介してエネルギーを取出す方法のための構成図である。 １……超伝導リング、２……パルスレーザ、３……光学
系、４……整流器、５……出力端子、６……引出線、７
……円形ソレノイド、８……ソレノイド、９……磁気シ
ールド、10……ソレノイド、11……帰還回路、12……放
熱器、13……抵抗器。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．エネルギーを与えた超伝導リングあるいはコイル、
該超伝導リングあるいはコイルの所定の位置に光が照射
されている期間は超伝導状態が壊れ光が無くなったとき
は超伝導状態に回復するパルス光を照射する手段、該パ
ルス光が照射される位置に設けられた超伝導リングある
いはコイルの放熱手段および該パルス光が照射される位
置の両側に現れる電圧を利用して前記リングまたはコイ
ルからエネルギーを取り出す手段よりなるエネルギー取
り出し装置。 ２．前記パルス光が照射される位置の両側に現れる電圧
を導出するための常伝導線または超伝導線を備える請求
項１記載のエネルギー取り出し装置。 ３．前記超伝導リングあるいはコイルと電磁結合するコ
イルあるいはソレノイドを備え、前記パルス光が照射さ
れる位置の両側に現れる電圧に代えて前記超伝導リング
あるいはコイルに生ずる磁場変化を利用して前記リング
またはコイルからエネルギーを取り出す請求項１記載の
エネルギー取り出し装置。 ４．前記超伝導リングあるいはコイルと電磁結合するコ
イルあるいはソレノイドが前記超伝導リングあるいはコ
イルの内側に配置された請求項３記載のエネルギー取り
出し装置。 ５．前記超伝導リングあるいはコイルの側面を磁気シー
ルドする一部間隙のあるシールド材を備えるとともに、
該間隙内に該シールド材と電磁結合するコイルあるいは
ソレノイドを備えた請求項３記載のエネルギー取り出し
装置。 ６．前記超伝導リングあるいはコイルの所定の位置に照
射される光のパルス幅あるいは繰り返し周波数を変える
手段を備える請求項１ないし５のいずれか一つに記載の
エネルギー取り出し装置。 ７．前記超伝導リングあるいはコイルのパルス光が照射
される位置の超伝導リングあるいはコイル材と並列に低
インピーダンスの電気回路を備えた請求項１ないし６の
いずれか一つに記載のエネルギー取り出し装置。 ８．前記超伝導リングあるいはコイルの所定の位置に照
射されている光を所定の周期でチョッピングする手段を
備えた請求項１ないし７のいずれか一つに記載のエネル
ギー取り出し装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62208120A JP2670052B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | エネルギー取り出し装置 |
| DE88113716T DE3886306T2 (de) | 1987-08-24 | 1988-08-23 | Verfahren zur Entnahme und Speicherung elektrischer Energie. |
| EP88113716A EP0304874B1 (en) | 1987-08-24 | 1988-08-23 | Method of taking out and storing energy |
| US07/235,529 US4967141A (en) | 1987-08-24 | 1988-08-24 | Method of taking out and storing energy in a superconductive ring or coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62208120A JP2670052B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | エネルギー取り出し装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6451679A JPS6451679A (en) | 1989-02-27 |
| JP2670052B2 true JP2670052B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=16550965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62208120A Expired - Fee Related JP2670052B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | エネルギー取り出し装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4967141A (ja) |
| EP (1) | EP0304874B1 (ja) |
| JP (1) | JP2670052B2 (ja) |
| DE (1) | DE3886306T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5339061A (en) * | 1993-06-01 | 1994-08-16 | Michael Ebert | Iron-free transformer |
| US5339062A (en) * | 1993-07-08 | 1994-08-16 | The University Of Rochester | High power energy transfer system utilizing high temperature superconductors |
| GB2363255A (en) * | 2000-06-07 | 2001-12-12 | Abb Ab | Superconducting magnetic energy storage using inductive couplings |
| US9490239B2 (en) | 2011-08-31 | 2016-11-08 | Micron Technology, Inc. | Solid state transducers with state detection, and associated systems and methods |
| US8809897B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-08-19 | Micron Technology, Inc. | Solid state transducer devices, including devices having integrated electrostatic discharge protection, and associated systems and methods |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2109106A5 (ja) * | 1970-10-01 | 1972-05-26 | Comp Generale Electricite | |
| US4122512A (en) * | 1973-04-13 | 1978-10-24 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Superconductive energy storage for power systems |
| US4078747A (en) * | 1974-08-13 | 1978-03-14 | Phaser Telepropulsion, Inc. | Orbiting solar power station |
| US3956727A (en) * | 1974-12-16 | 1976-05-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Laser activated superconducting switch |
| US4370568A (en) * | 1979-12-10 | 1983-01-25 | Western Electric Company, Inc. | Superconducting, fast rise-time voltage source |
| US4414461A (en) * | 1981-08-21 | 1983-11-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Laser pumped superconductive energy storage system |
| JPS58143506A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-26 | Hitachi Ltd | 超電導装置 |
| US4409579A (en) * | 1982-07-09 | 1983-10-11 | Clem John R | Superconducting magnetic shielding apparatus and method |
| US4599519A (en) * | 1984-05-16 | 1986-07-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Superconducting magnetic energy storage for asynchronous electrical systems |
| JP2543336B2 (ja) * | 1985-05-15 | 1996-10-16 | 三菱電機株式会社 | 超電導コイル・エネルギ−貯蔵回路 |
-
1987
- 1987-08-24 JP JP62208120A patent/JP2670052B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-08-23 DE DE88113716T patent/DE3886306T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-08-23 EP EP88113716A patent/EP0304874B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-24 US US07/235,529 patent/US4967141A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 昭和６２年５月１９日付け発行の朝日新聞、１１面 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0304874A2 (en) | 1989-03-01 |
| DE3886306T2 (de) | 1994-03-31 |
| EP0304874B1 (en) | 1993-12-15 |
| JPS6451679A (en) | 1989-02-27 |
| US4967141A (en) | 1990-10-30 |
| DE3886306D1 (de) | 1994-01-27 |
| EP0304874A3 (en) | 1989-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20100210468A1 (en) | Method for joining second-generation high-temperature superconducting wires by melting diffusion | |
| US10269478B2 (en) | Apparatus and methods for changing the magnetisation of a superconductor | |
| US20120014030A1 (en) | Superconducting coil, superconducting magnet, and method of operating superconducting magnet | |
| JP2670052B2 (ja) | エネルギー取り出し装置 | |
| US7068133B2 (en) | Flux pump having a high-temperature superconductor and a superconducting electromagnet which can be operated by way of the flux pump | |
| JP4933034B2 (ja) | 超伝導コイルの保護装置、ｎｍｒ装置及びｍｒｉ装置 | |
| JP2002217019A (ja) | 高温超伝導体を備えた磁束ポンプとこれにより駆動される超伝導電磁石 | |
| US20150255200A1 (en) | Fast Superconducting Switch for Superconducting Power Devices | |
| US20180358153A1 (en) | Oxide superconducting thin film wire and method for producing the same | |
| US20220416649A1 (en) | A Superconducting Switch | |
| KR101507306B1 (ko) | 초전도 회전기의 계자코일 보호장치 및 보호방법 | |
| JP2005150245A (ja) | 永久電流スイッチ、超電導磁石及び磁気共鳴イメージング装置 | |
| US3414777A (en) | Automatic superconducting pump | |
| Rakhubovskij | Compact superconducting power source constructed on base of the flux pump with heat switches | |
| JP2000150224A (ja) | 超電導コイルの励磁制御方法 | |
| JP4081911B2 (ja) | 限流器 | |
| JP4793801B2 (ja) | 超電導体への最適化された着磁方法 | |
| JPS62244110A (ja) | 超電導コイル装置 | |
| JPH0927415A (ja) | 超電導装置用電流リード | |
| JP4562947B2 (ja) | 超電導磁石 | |
| JPH10107331A (ja) | 永久電流スイッチ装置及びその運転方法 | |
| JPH05304025A (ja) | 高磁場発生装置及び永久電流スイッチ | |
| JPH0350497B2 (ja) | ||
| JPH03142907A (ja) | 超電導マグネット | |
| JPH09298320A (ja) | 酸化物超電導コイル用永久電流スイッチおよびそれを用いたスイッチ装置並びにスイッチング方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |