JP3100083B2 - 極低温電気装置用給電路の冷却方法及び該方法を実施するための装置 - Google Patents
極低温電気装置用給電路の冷却方法及び該方法を実施するための装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周囲温度の端子と、極
低温で可変電流強さで作動する電気装置との間の給電路
（ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｅｅｄ）を冷却する方法に関す
る。この方法は、給電路と補助冷却流体との間の熱交換
を行うものである。前記補助流体は、周囲温度端子と電
気装置との間の地点で周囲温度で注入される。この流体
の出口は周囲温度端子上にある。本発明は、この方法を
実施するための装置にも関する。本発明は特に、種々の
期間で無負荷もしくは弱電流、定格電流及び定格電流よ
り大きい電流で作動する超電導性装置、主に超電導性機
械の冷却に適用される。
低温で可変電流強さで作動する電気装置との間の給電路
（ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｅｅｄ）を冷却する方法に関す
る。この方法は、給電路と補助冷却流体との間の熱交換
を行うものである。前記補助流体は、周囲温度端子と電
気装置との間の地点で周囲温度で注入される。この流体
の出口は周囲温度端子上にある。本発明は、この方法を
実施するための装置にも関する。本発明は特に、種々の
期間で無負荷もしくは弱電流、定格電流及び定格電流よ
り大きい電流で作動する超電導性装置、主に超電導性機
械の冷却に適用される。
【０００２】
【従来の技術】前述のような給電路は、周囲温度環境で
作動する外部回路を、例えば４．２Ｋの液体ヘリウム又
は７７Ｋの液体窒素中に浸漬された極低温電気装置に接
続するものである。この種の給電路は、ジュール効果及
び熱伝導の結果損失を生じる。このような損失は、極低
温装置を冷却するための費用に比して余計な液化−冷却
費用をもたらす。
作動する外部回路を、例えば４．２Ｋの液体ヘリウム又
は７７Ｋの液体窒素中に浸漬された極低温電気装置に接
続するものである。この種の給電路は、ジュール効果及
び熱伝導の結果損失を生じる。このような損失は、極低
温装置を冷却するための費用に比して余計な液化−冷却
費用をもたらす。
【０００３】周知のように、液化−冷却要件収支（低温
収支）は、給電路を流体との熱交換によって冷却すると
改善される。この流体は低温で給電路と接触するように
注入され、周囲温度で排出され、次いで装置を冷却する
極低温機械により冷却される。この低温流体は通常、給
電路自体によって蒸発し、従って「自己冷却」流体と呼
ばれる。このような条件では、所与の電流強さＩにおけ
る熱損失が、下記の比 ｒ＝ＩＬ／Ｓ （Ｌ及びＳはそれぞれ導体の長さ及び横断面積を表す）
が導体材料の種類にのみ依存する最適値ｒoptを有する
時に最小となることが知られている。横断面積Ｓ（１）
が導体の全長にわたって一定ではない給電路の場合は、
下記の比
収支）は、給電路を流体との熱交換によって冷却すると
改善される。この流体は低温で給電路と接触するように
注入され、周囲温度で排出され、次いで装置を冷却する
極低温機械により冷却される。この低温流体は通常、給
電路自体によって蒸発し、従って「自己冷却」流体と呼
ばれる。このような条件では、所与の電流強さＩにおけ
る熱損失が、下記の比 ｒ＝ＩＬ／Ｓ （Ｌ及びＳはそれぞれ導体の長さ及び横断面積を表す）
が導体材料の種類にのみ依存する最適値ｒoptを有する
時に最小となることが知られている。横断面積Ｓ（１）
が導体の全長にわたって一定ではない給電路の場合は、
下記の比
【０００４】
【数１】
【０００５】の値を条件とする類似の法則が得られる。
【０００６】従って、損失が最小である給電路の定義
は、その給電路に流れる電流の強さＩに依存する。特
に、所与の電流Ｉ1に関して最適化された給電路は、無
負荷条件下で無視できないような損失（全負荷損失の約
５０％）を示し、その構造と使用している導体材料とに
応じて１．０５Ｉ1〜３Ｉ1の範囲で変化する電流の場合
は、過負荷時に破損さえし得る。
は、その給電路に流れる電流の強さＩに依存する。特
に、所与の電流Ｉ1に関して最適化された給電路は、無
負荷条件下で無視できないような損失（全負荷損失の約
５０％）を示し、その構造と使用している導体材料とに
応じて１．０５Ｉ1〜３Ｉ1の範囲で変化する電流の場合
は、過負荷時に破損さえし得る。
【０００７】そこで、有利には、前述の比ｒを最適値ｒ
optにできるだけ近い値に維持するように、給電路に流
すべき電流Ｉに応じて給電路を改変する。
optにできるだけ近い値に維持するように、給電路に流
すべき電流Ｉに応じて給電路を改変する。
【０００８】第１の提案は、電気装置の停止時に給電路
を機械的に取り外すことである。このようにすると、無
負荷条件下での損失はかなり減少するが、信頼性と接触
子の電気抵抗とに関して問題が生じ、自動操作の場合は
複雑な制御システムと操作を行うための適当なスペース
とが必要になる。その場合、給電路は、個々に取り外す
ことができる互いに断熱された複数の要素に分解されな
い限り、単一の電流値に対してのみ最適化される。給電
路をこのような要素で構成すると、装置が極めて複雑に
なる。
を機械的に取り外すことである。このようにすると、無
負荷条件下での損失はかなり減少するが、信頼性と接触
子の電気抵抗とに関して問題が生じ、自動操作の場合は
複雑な制御システムと操作を行うための適当なスペース
とが必要になる。その場合、給電路は、個々に取り外す
ことができる互いに断熱された複数の要素に分解されな
い限り、単一の電流値に対してのみ最適化される。給電
路をこのような要素で構成すると、装置が極めて複雑に
なる。
【０００９】別の提案は、有効長Ｌの値が積ｒopt・Ｓ
／Ｉに近い値に維持されるように有効長を変化させるべ
く、電気接触を、周囲温度に近い温度で過大寸法を有す
る導体といわゆる給電路との間で移動できるようにする
（「滑動」接触）ことである。この方法は、信頼性、電
気抵抗及び効果的な密封の問題をもたらす。この方法
は、低温維持装置（ｃｒｙｏｓｔａｔ）の上方に操作用
の大きなスペースを必要とすると共に、可撓性又は連接
式の導体を必要とするため、制限された空間では殆ど実
現不可能である。
／Ｉに近い値に維持されるように有効長を変化させるべ
く、電気接触を、周囲温度に近い温度で過大寸法を有す
る導体といわゆる給電路との間で移動できるようにする
（「滑動」接触）ことである。この方法は、信頼性、電
気抵抗及び効果的な密封の問題をもたらす。この方法
は、低温維持装置（ｃｒｙｏｓｔａｔ）の上方に操作用
の大きなスペースを必要とすると共に、可撓性又は連接
式の導体を必要とするため、制限された空間では殆ど実
現不可能である。
【００１０】その他、米国特許第４，２０９，６５８号
には、周囲温度より低い温度の給電路の長さを電流の強
さに反比例して変化させるように、給電路のボア内に導
入された冷却水が到達し得る端点の限界を定めるピスト
ンを前記ボア内で滑動させて、周囲温度に維持される給
電路の先端を移動させることからなる給電路最適化方法
が開示されている。この種の方法は接触抵抗の問題を除
いて、前述の方法と同じ欠点を有する。
には、周囲温度より低い温度の給電路の長さを電流の強
さに反比例して変化させるように、給電路のボア内に導
入された冷却水が到達し得る端点の限界を定めるピスト
ンを前記ボア内で滑動させて、周囲温度に維持される給
電路の先端を移動させることからなる給電路最適化方法
が開示されている。この種の方法は接触抵抗の問題を除
いて、前述の方法と同じ欠点を有する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、種々
の電流値、例えばゼロもしくは小さい値（極低温電気装
置の無負荷運転）、前記電気装置の定格運転に対応する
値及び一時的過負荷に対応する値（始動）に関して、給
電路を最適化することにある。
の電流値、例えばゼロもしくは小さい値（極低温電気装
置の無負荷運転）、前記電気装置の定格運転に対応する
値及び一時的過負荷に対応する値（始動）に関して、給
電路を最適化することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、周囲温
度の端子と、極低温流体中に浸漬されており、可変電流
で作動するように構成された電気装置との間の給電路を
補助冷却する方法であって、冷却が、給電路と熱交換す
る周囲温度の補助冷却流体を循環させることにより行わ
れ、電流が定格値に達したとき、補助冷却流体が給電路
の中間レベルに導入され、定格値を超えると、当該値を
超えた量に比例した電気装置により近い他のレベルで、
補助冷却流体の一部あるいは全部が導入される方法を提
供する。
度の端子と、極低温流体中に浸漬されており、可変電流
で作動するように構成された電気装置との間の給電路を
補助冷却する方法であって、冷却が、給電路と熱交換す
る周囲温度の補助冷却流体を循環させることにより行わ
れ、電流が定格値に達したとき、補助冷却流体が給電路
の中間レベルに導入され、定格値を超えると、当該値を
超えた量に比例した電気装置により近い他のレベルで、
補助冷却流体の一部あるいは全部が導入される方法を提
供する。
【００１３】本発明は、上記方法を実施するための、給
電路を冷却する装置であって、補助冷却流体を給電路と
熱接触させて循環するための第１の通路の境界を画定す
る、給電路の周りの第１の囲いと、冷却流体の全部又は
一部を、２つ以上の可能なレベルから電流に応じて選択
されたレベルで、第１の通路に導入する手段とを備えて
いる装置にも関する。
電路を冷却する装置であって、補助冷却流体を給電路と
熱接触させて循環するための第１の通路の境界を画定す
る、給電路の周りの第１の囲いと、冷却流体の全部又は
一部を、２つ以上の可能なレベルから電流に応じて選択
されたレベルで、第１の通路に導入する手段とを備えて
いる装置にも関する。
【００１４】本発明は更に、上記方法を使用する、給電
路を冷却する装置であって、給電路との熱交換によって
加熱される低温流体蒸気を周囲温度に冷却する熱交換器
と、２つ以上の可能なレベルから電流に応じて選択され
たレベルで、低温流体蒸気を給電路の導体に直接接触さ
せて再循環する手段とを備えている装置にも関する。
路を冷却する装置であって、給電路との熱交換によって
加熱される低温流体蒸気を周囲温度に冷却する熱交換器
と、２つ以上の可能なレベルから電流に応じて選択され
たレベルで、低温流体蒸気を給電路の導体に直接接触さ
せて再循環する手段とを備えている装置にも関する。
【００１５】
【実施例】以下、添付図面に基づき非限定的実施例とし
て、極低温流体浴中で作動する鉄道動力車用超電導性電
気装置の給電路を冷却する方法及び装置を説明する。
て、極低温流体浴中で作動する鉄道動力車用超電導性電
気装置の給電路を冷却する方法及び装置を説明する。
【００１６】図１〜図３では給電路の導体１が、展開面
積の大きい螺旋状に巻かれた薄い帯状体からなる。この
帯状体は、黄銅か又は低温で同等の電気抵抗率（約３．
１０-8ｏｈｍ．ｍ）を示す材料で形成されている。この
帯状体は、螺旋に巻かれる前はＬ形断面を有し、このＬ
の水平分岐部が傾斜上方エッジを有しており、そのため
螺旋状に巻かれた帯状体は図１に示す形状を有してい
る。
積の大きい螺旋状に巻かれた薄い帯状体からなる。この
帯状体は、黄銅か又は低温で同等の電気抵抗率（約３．
１０-8ｏｈｍ．ｍ）を示す材料で形成されている。この
帯状体は、螺旋に巻かれる前はＬ形断面を有し、このＬ
の水平分岐部が傾斜上方エッジを有しており、そのため
螺旋状に巻かれた帯状体は図１に示す形状を有してい
る。
【００１７】前記帯状体は、２つの部分２Ａ及び２Ｂを
包含する気密性の管であって、その中を、給電路の熱損
失と、超電導線４を介して給電路に接続された電気装置
（図示せず）の熱損失と、極低温装置の他の要素の熱損
失とにより極低温流体浴３の表面で起こる蒸発の結果発
生した極低温流体蒸気が循環できるようになっている管
の中に収納されている。前記蒸気は管２Ａの下端部の周
縁部に設けられた開口５を介して管２Ａ内に入る。従っ
て、導体１とワイヤ４が溶接された中実導電性部材２８
とを接続する溶接は、帯状体の下端部を閉塞しないよう
に実施しなければならない。
包含する気密性の管であって、その中を、給電路の熱損
失と、超電導線４を介して給電路に接続された電気装置
（図示せず）の熱損失と、極低温装置の他の要素の熱損
失とにより極低温流体浴３の表面で起こる蒸発の結果発
生した極低温流体蒸気が循環できるようになっている管
の中に収納されている。前記蒸気は管２Ａの下端部の周
縁部に設けられた開口５を介して管２Ａ内に入る。従っ
て、導体１とワイヤ４が溶接された中実導電性部材２８
とを接続する溶接は、帯状体の下端部を閉塞しないよう
に実施しなければならない。
【００１８】管２Ａは、例えばガラス繊維で強化したエ
ポキシ樹脂で形成される。管２Ｂは熱の良導体である金
属から形成される。部分２Ａ及び２Ｂの間の連続性は、
前記帯状体の中間部に溶接されてこの部分の電気接触を
形成する金属（例えば銅）ワッシャ１８によって得られ
る。
ポキシ樹脂で形成される。管２Ｂは熱の良導体である金
属から形成される。部分２Ａ及び２Ｂの間の連続性は、
前記帯状体の中間部に溶接されてこの部分の電気接触を
形成する金属（例えば銅）ワッシャ１８によって得られ
る。
【００１９】給電路の上部は接続端子７を備えている。
この端子は軸線方向盲孔を有し、この孔の底に、電気的
連続性が得られるように、帯状体１の上端部が溶接され
ている。端子７の盲孔の壁には、給電路の頭部３２内に
形成された環状チャンバ３１に連通する孔３０が設けら
れている。頭部３２はエポキシ樹脂製であり得、環状チ
ャンバ３１を該頭部に固定された管６に連結するオリフ
ィス３３も備えている。帯状体は端子７に挿入された部
分に径方向の孔３４を有する。従って、帯状体の内部
は、孔３４及び３０と、環状チャンバ３１と、オリフィ
ス３３とを介して導管６に連通する。帯状体の下部、即
ち密封管の要素２Ａに対応する部分にも、低温流体の蒸
気が帯状体の内側まで流れ込むことができるように、孔
が設けられている。
この端子は軸線方向盲孔を有し、この孔の底に、電気的
連続性が得られるように、帯状体１の上端部が溶接され
ている。端子７の盲孔の壁には、給電路の頭部３２内に
形成された環状チャンバ３１に連通する孔３０が設けら
れている。頭部３２はエポキシ樹脂製であり得、環状チ
ャンバ３１を該頭部に固定された管６に連結するオリフ
ィス３３も備えている。帯状体は端子７に挿入された部
分に径方向の孔３４を有する。従って、帯状体の内部
は、孔３４及び３０と、環状チャンバ３１と、オリフィ
ス３３とを介して導管６に連通する。帯状体の下部、即
ち密封管の要素２Ａに対応する部分にも、低温流体の蒸
気が帯状体の内側まで流れ込むことができるように、孔
が設けられている。
【００２０】頭部３２は給電路を低温流体収容タンクと
接続すべき電気装置とに固定すると共に、図示されてい
ない手段によって端子７を保持する役割も果たす。
接続すべき電気装置とに固定すると共に、図示されてい
ない手段によって端子７を保持する役割も果たす。
【００２１】導体１との熱交換によって周囲温度に近い
温度に加熱された低温流体の蒸気は管６を介して排出さ
れるか又は液化装置に戻される。給電路の高温端部は、
電気抵抗及び熱抵抗の小さい周囲温度接続端子７によっ
て周囲温度電気回路に接続されている。
温度に加熱された低温流体の蒸気は管６を介して排出さ
れるか又は液化装置に戻される。給電路の高温端部は、
電気抵抗及び熱抵抗の小さい周囲温度接続端子７によっ
て周囲温度電気回路に接続されている。
【００２２】密封管２Ｂは、冷却路９が形成されるよう
に例えばエポキシ樹脂製の断熱性外囲い３５によって包
囲されており、前記冷却路には、好ましくは、熱交換を
促進すべく管２Ｂに固定されたリブ１１、１２が配置さ
れる。これらのリブは銅のような熱の良導体である金属
で形成されており、金属管２Ｂに溶接することができ
る。
に例えばエポキシ樹脂製の断熱性外囲い３５によって包
囲されており、前記冷却路には、好ましくは、熱交換を
促進すべく管２Ｂに固定されたリブ１１、１２が配置さ
れる。これらのリブは銅のような熱の良導体である金属
で形成されており、金属管２Ｂに溶接することができ
る。
【００２３】給電路は、上部が例えば接着により頭部３
２に固定された外側の断熱性外囲い８によって金属ワッ
シャ１８のレベルまで包囲されている。外囲い８の底部
は、アラルダイト又は他のエポキシ樹脂接着剤からなる
環状ビード３６を介して管２Ａに接着されている。管２
Ａ及び外囲い８、３５は、ワッシャ１８との間に、ぴっ
たりと滑動するように係合した共通面を有しており、そ
のため良好な気密性が得られると共に金属部分が断熱部
分に対して問題を伴わずに膨張又は収縮し得る。
２に固定された外側の断熱性外囲い８によって金属ワッ
シャ１８のレベルまで包囲されている。外囲い８の底部
は、アラルダイト又は他のエポキシ樹脂接着剤からなる
環状ビード３６を介して管２Ａに接着されている。管２
Ａ及び外囲い８、３５は、ワッシャ１８との間に、ぴっ
たりと滑動するように係合した共通面を有しており、そ
のため良好な気密性が得られると共に金属部分が断熱部
分に対して問題を伴わずに膨張又は収縮し得る。
【００２４】外囲い８及び３５は、図３に示す長手方向
隔壁１９によって２つの通路１４及び１７に分離された
環状スペースの限界を定めている。隔壁１９は外囲い３
５の全長にわたって存在する。外囲い３５は下部の周縁
に開口３７を有し、このレベルで通路９及び１４が連通
している。
隔壁１９によって２つの通路１４及び１７に分離された
環状スペースの限界を定めている。隔壁１９は外囲い３
５の全長にわたって存在する。外囲い３５は下部の周縁
に開口３７を有し、このレベルで通路９及び１４が連通
している。
【００２５】通路１４は、周囲温度よりほんの少し高い
温度の乾燥空気又は別の流体、例えば窒素の吸気管１３
に接続されている。この管１３は、通路１４に連通する
と共にオリフィス３９を介して管１３にも連通するチャ
ンバ３８を備えた頭部３２に固定されている。下端部で
通路１４に接続された通路９は、給電路が強電流を運ん
でいる時に給電路を冷却するのに使用される。
温度の乾燥空気又は別の流体、例えば窒素の吸気管１３
に接続されている。この管１３は、通路１４に連通する
と共にオリフィス３９を介して管１３にも連通するチャ
ンバ３８を備えた頭部３２に固定されている。下端部で
通路１４に接続された通路９は、給電路が強電流を運ん
でいる時に給電路を冷却するのに使用される。
【００２６】排出管１５は、環状チャンバ４０と頭部３
２に設けられたオリフィス４１とを介して通路９に接続
されている。
２に設けられたオリフィス４１とを介して通路９に接続
されている。
【００２７】強電流が流れている時は、図１に矢印で示
すように、冷却用の空気又は流体が通路１４を第１のレ
ベル１４Ａまで下り、リブに沿って通路９を昇り、次い
で排出されるか又は大気との熱交換の後で再循環される
ように管１５を介して流出する。
すように、冷却用の空気又は流体が通路１４を第１のレ
ベル１４Ａまで下り、リブに沿って通路９を昇り、次い
で排出されるか又は大気との熱交換の後で再循環される
ように管１５を介して流出する。
【００２８】通路１７は周囲温度よりほんの僅か高い温
度の乾燥空気（又は別の流体）の吸気管１６に接続され
ている。この空気は、給電路が定格電流を運んでいる時
に、給電路の冷却に使用される。通路１７側では、外囲
い３５がレベル１７Ａで中断されている。矢印で示すよ
うに、冷却用流体は第１のレベルより高い第２のレベル
１７Ａまで通路１７内を下り、リブ１２に接触しながら
通路９を昇り、次いで排出されるか又は再循環されるよ
うに管１５を介して流出する。
度の乾燥空気（又は別の流体）の吸気管１６に接続され
ている。この空気は、給電路が定格電流を運んでいる時
に、給電路の冷却に使用される。通路１７側では、外囲
い３５がレベル１７Ａで中断されている。矢印で示すよ
うに、冷却用流体は第１のレベルより高い第２のレベル
１７Ａまで通路１７内を下り、リブ１２に接触しながら
通路９を昇り、次いで排出されるか又は再循環されるよ
うに管１５を介して流出する。
【００２９】通路１７は、半環状の横断方向隔壁１０に
よって中断され得る。
よって中断され得る。
【００３０】図示のように、導体は、極低温環境に近い
ゾーン２Ａの断面積がこの環境から遠いゾーン２Ｂの断
面積より大きいことが好ましい。
ゾーン２Ａの断面積がこの環境から遠いゾーン２Ｂの断
面積より大きいことが好ましい。
【００３１】図４は、図１〜図３に示したものと同じタ
イプであって、長さが１．２ｍ、外径が１００ｍｍであ
り、３，０００アンペアまでの電流を運び、低温流体と
してヘリウムを使用するように設計された給電路に関し
て、給電路に流れる電流の強さＩの関数として観察され
た熱損失Ｐ（４．２Ｋのワットで表される）を示してい
る： ａ）補助空気回路によって冷却しない時は（曲線Ａ）、
消費量が電流ゼロで４．２Ｋで０．１２ワットである。
イプであって、長さが１．２ｍ、外径が１００ｍｍであ
り、３，０００アンペアまでの電流を運び、低温流体と
してヘリウムを使用するように設計された給電路に関し
て、給電路に流れる電流の強さＩの関数として観察され
た熱損失Ｐ（４．２Ｋのワットで表される）を示してい
る： ａ）補助空気回路によって冷却しない時は（曲線Ａ）、
消費量が電流ゼロで４．２Ｋで０．１２ワットである。
【００３２】ｂ）給電路が定格電流を運んでいる時に補
助空気回路１６−１７−９−１５だけで冷却すると（曲
線Ｂ）、消費量は１０００アンペアの電流で４．２Ｋで
１．１７ワットである。
助空気回路１６−１７−９−１５だけで冷却すると（曲
線Ｂ）、消費量は１０００アンペアの電流で４．２Ｋで
１．１７ワットである。
【００３３】ｃ）給電路が定格電流より強い電流を運ん
でいる時に、２つの補助空気回路１３−１４−９−１５
及び１６−１７−９−１５で、給電路を包囲する外囲い
の高さの全長にわたって冷却すると（曲線Ｃ）、消費量
は、２，０００アンペアの電流で４．２Ｋで２．５８ワ
ットである。
でいる時に、２つの補助空気回路１３−１４−９−１５
及び１６−１７−９−１５で、給電路を包囲する外囲い
の高さの全長にわたって冷却すると（曲線Ｃ）、消費量
は、２，０００アンペアの電流で４．２Ｋで２．５８ワ
ットである。
【００３４】これと比較して、２，０００アンペアの電
流を運ぶように設計された補助冷却流体循環外囲いを含
まない公知の給電路は、４．２Ｋで約１．２Ｗの無負荷
損失、即ち本発明の給電路の１０倍の損失を示す。
流を運ぶように設計された補助冷却流体循環外囲いを含
まない公知の給電路は、４．２Ｋで約１．２Ｗの無負荷
損失、即ち本発明の給電路の１０倍の損失を示す。
【００３５】補助冷却流体と給電路との間の熱交換が十
分であれば、この補助流体によって冷却されるセクショ
ンでのジュール効果による熱損失は極低温を維持するた
めの消費量に影響を及ぼすことがなく、極めて小さい。
補助流体の循環によるエネルギ消費量も極めて小さい。
分であれば、この補助流体によって冷却されるセクショ
ンでのジュール効果による熱損失は極低温を維持するた
めの消費量に影響を及ぼすことがなく、極めて小さい。
補助流体の循環によるエネルギ消費量も極めて小さい。
【００３６】図５に示した変形例では、冷却用ガスは、
給電路との熱交換によって周囲温度よりやや高い温度に
加熱された後の浴３からの低温流体蒸気である。この蒸
気は空冷交換器２０内で周囲温度に冷却され、次いでサ
ーキュレータ２１、２２により導管２３、２４を介して
再循環される。
給電路との熱交換によって周囲温度よりやや高い温度に
加熱された後の浴３からの低温流体蒸気である。この蒸
気は空冷交換器２０内で周囲温度に冷却され、次いでサ
ーキュレータ２１、２２により導管２３、２４を介して
再循環される。
【００３７】この場合はもはや、給電路の周りに補助ガ
ス循環路を配置する必要はなく、再循環低温流体は、導
体を収容している密封管の内部を、液体浴からの蒸気と
一緒に流れることができる。
ス循環路を配置する必要はなく、再循環低温流体は、導
体を収容している密封管の内部を、液体浴からの蒸気と
一緒に流れることができる。
【００３８】従って本発明の方法では、給電路によって
運ばれる電流に応じて、補助冷却流体と導体との熱交換
を生起させるレベルを選択する。補助冷却流体の導入レ
ベルより上の給電路部分は、この流体の流量と、この流
体と導体との熱交換率とが十分であれば、周囲温度とほ
ぼ同じ温度を有する。従って、周囲温度と極低温浴との
間の遷移は、補助冷却流体の導入レベルより下に位置す
る給電路部分に生じる。最適抵抗、即ち
運ばれる電流に応じて、補助冷却流体と導体との熱交換
を生起させるレベルを選択する。補助冷却流体の導入レ
ベルより上の給電路部分は、この流体の流量と、この流
体と導体との熱交換率とが十分であれば、周囲温度とほ
ぼ同じ温度を有する。従って、周囲温度と極低温浴との
間の遷移は、補助冷却流体の導入レベルより下に位置す
る給電路部分に生じる。最適抵抗、即ち
【００３９】
【数２】
【００４０】を得るためには、前記給電路部分の長さＬ
ｉを電流Ｉｉの関数として最適化しなければならない。
ｉを電流Ｉｉの関数として最適化しなければならない。
【００４１】しかしながら、電気抵抗率が温度に比較的
左右されない材料、例えば黄銅及び或る種の合金の場合
は、純度の極めて高い金属は別として、電流Ｉが最適値
Ｉｉと余り違わなければ結果は比較的良好である。
左右されない材料、例えば黄銅及び或る種の合金の場合
は、純度の極めて高い金属は別として、電流Ｉが最適値
Ｉｉと余り違わなければ結果は比較的良好である。
【００４２】例えば、図１〜図５の場合は、補助冷却流
体を全く循環させないか、この流体をレベル１７Ａから
循環させるか、又はこの流体をレベル１４Ａから循環さ
せるかに応じて、給電路がこれに流れる電流の強さの３
つの値Ｉ0、Ｉ1、Ｉ2に関して最適化される。無負荷状
態では、補助流体による冷却を行わずに、熱損失が無負
荷電流Ｉ0の場合の最適化給電路の熱損失まで減少し、
又は、機械的取り外しも適用すれば、それより更に小さ
い値まで減少する。
体を全く循環させないか、この流体をレベル１７Ａから
循環させるか、又はこの流体をレベル１４Ａから循環さ
せるかに応じて、給電路がこれに流れる電流の強さの３
つの値Ｉ0、Ｉ1、Ｉ2に関して最適化される。無負荷状
態では、補助流体による冷却を行わずに、熱損失が無負
荷電流Ｉ0の場合の最適化給電路の熱損失まで減少し、
又は、機械的取り外しも適用すれば、それより更に小さ
い値まで減少する。
【図１】補助冷却流体が周囲温度の空気である装置を立
面図及び縦断面図で示す説明図である。
面図及び縦断面図で示す説明図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った横断面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った横断面図であ
る。
る。
【図４】給電路の冷却ゾーンの関数としての周囲温度空
気で冷却した給電路の低温消費量を電流の関数として示
す曲線グラフである。
気で冷却した給電路の低温消費量を電流の関数として示
す曲線グラフである。
【図５】冷却流体が、給電路との熱交換によって予め加
熱され次いで周囲温度空気との熱交換により冷却されて
いる気体状低温流体である装置の縦断面図である。
熱され次いで周囲温度空気との熱交換により冷却されて
いる気体状低温流体である装置の縦断面図である。
１ 導体 ３ 低温流体浴 ７ 接続端子 ８，３５ 外囲い ９，１４ 通路
Claims (8)
- 【請求項１】 周囲温度の端子（７）と、極低温流体中
に浸漬されており、可変電流で作動するように構成され
た電気装置との間の給電路を補助冷却する方法であっ
て、前記冷却が、給電路と熱交換する周囲温度の補助冷
却流体を循環させることにより行われ、電流が定格値に
達したとき、補助冷却流体が給電路の中間レベル（１７
Ａ）に導入され、定格値を超えると、当該値を超えた量
に比例した電気装置により近い他のレベルで、補助冷却
流体の一部あるいは全部が導入される方法。 - 【請求項２】 給電路に大きな電流が流れているとき、
補助冷却流体の一部分が、給電路におけるより小さな電
流に対応するレベル（１７Ａ）で追加導入される請求項
１に記載の方法。 - 【請求項３】 補助冷却流体が空気である請求項１又は
２に記載の方法。 - 【請求項４】 補助冷却流体が、給電路により回収され
て周囲環境との熱交換後に再循環される低温流体蒸気で
ある請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載された方法を実施するた
めの、給電路を冷却する装置であって、補助冷却流体を
給電路と熱接触させて循環するための第１の通路（９）
の境界を画定する、給電路の周りの第１の囲い（３５）
と、前記冷却流体の全部又は一部を、２つ以上の可能な
レベルから電流に応じて選択されたレベルで、第１の通
路（９）に導入する手段（１６、１７、１７Ａ、１３、
１４、１４Ａ）とを備えている装置。 - 【請求項６】 給電路と補助冷却流体との間の熱交換率
を増大させる手段（１１、１２）を備えている請求項５
に記載の装置。 - 【請求項７】 異なるレベル（１４Ａ、１７Ａ）で第１
の通路（９）に通じる第２の通路（１４）及び第３の通
路（１７）に分離された、補助冷却流体を循環させるた
めのスペースを構成するように、前記第１の囲い（３
５）の周りに第２の囲い（８）も備えている請求項５又
は６に記載の装置。 - 【請求項８】 請求項１に記載された方法を使用する、
給電路を冷却する装置であって、給電路との熱交換によ
って加熱される低温流体蒸気を周囲温度に冷却する熱交
換器（２０）と、２つ以上の可能なレベル（１４Ａ、１
７Ａ）から電 流に応じて選択されたレベルで、低温流体
蒸気を給電路の導体に直接接触させて再循環する手段
（２１、２２、２３、２４）とを備えている装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9014457A FR2669470B1 (fr) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | Procede de refroidissement d'une amenee de courant pour appareillage electrique a tres basse temperature et dispositif pour sa mise en óoeuvre. |
| FR9014457 | 1990-11-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0530632A JPH0530632A (ja) | 1993-02-05 |
| JP3100083B2 true JP3100083B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=9402383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30508391A Expired - Fee Related JP3100083B2 (ja) | 1990-11-20 | 1991-11-20 | 極低温電気装置用給電路の冷却方法及び該方法を実施するための装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5319154A (ja) |
| EP (1) | EP0487043B1 (ja) |
| JP (1) | JP3100083B2 (ja) |
| CA (1) | CA2055809C (ja) |
| DE (1) | DE69104462T2 (ja) |
| FR (1) | FR2669470B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| FR2694140B1 (fr) * | 1992-07-22 | 1994-09-09 | Alsthom Gec | Amenée de courant métallique pour système cryogénique. |
| US6034324A (en) * | 1995-09-12 | 2000-03-07 | Bwx Technology, Inc. | Modular high temperature superconducting down lead with safety lead |
| US6545880B1 (en) * | 1999-06-28 | 2003-04-08 | Otward M. Mueller | Cryogenic power distribution system for large structure |
| AU2001293678A1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-15 | Nkt Cables Ultera A/S | A terminal connection for a superconductive cable |
| DE10251449B4 (de) * | 2001-11-21 | 2004-12-30 | Siemens Ag | Kryostat |
| CN108022712A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-05-11 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 大型超导托卡马克磁体的分布式电流和冷质传输馈线 |
| CN110518376B (zh) * | 2019-08-30 | 2021-05-28 | 天津大学 | 一种高温超导电力电缆多通接头 |
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| DE2157125C3 (de) * | 1971-11-17 | 1975-07-17 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Stromzuführung für elektrische Einrichtungen mit auf Tieftemperatur gekühlten Leitern |
| DE2164706B1 (de) * | 1971-12-27 | 1973-06-20 | Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchen | Stromzuführung fur elektrische Ein richtungen mit auf Tieftemperatur gc kühlten Leitern |
| CH575186A5 (ja) * | 1973-05-30 | 1976-04-30 | Siemens Ag | |
| AT339979B (de) * | 1974-03-01 | 1977-11-25 | Siemens Ag | Stromzufuhrung fur elektrische einrichtungen mit auf tieftemperatur gekuhlten leitern |
| US4209658A (en) * | 1977-08-15 | 1980-06-24 | Hilal Mohamed A | Method and apparatus for optimizing current leads carrying varying current |
| JPS56157009A (en) * | 1980-05-06 | 1981-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | Current supplying device |
| US4369636A (en) * | 1981-07-06 | 1983-01-25 | General Atomic Company | Methods and apparatus for reducing heat introduced into superconducting systems by electrical leads |
| US4453149A (en) * | 1983-04-01 | 1984-06-05 | General Electric Company | Excitation lead for superconducting devices, particularly magnets |
| US5183965A (en) * | 1990-08-03 | 1993-02-02 | Lawless William N | Ceramic superconducting downlead |
-
1990
- 1990-11-20 FR FR9014457A patent/FR2669470B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-11-19 DE DE69104462T patent/DE69104462T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-19 EP EP91119751A patent/EP0487043B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-19 CA CA002055809A patent/CA2055809C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-19 US US07/794,247 patent/US5319154A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-20 JP JP30508391A patent/JP3100083B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPH0530632A (ja) | 1993-02-05 |
| FR2669470B1 (fr) | 1993-01-08 |
| DE69104462T2 (de) | 1995-02-09 |
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| CA2055809A1 (fr) | 1992-05-21 |
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| CA2055809C (fr) | 2000-04-18 |
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| DE69104462D1 (de) | 1994-11-10 |
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