JP4223787B2

JP4223787B2 - Superconducting device

Info

Publication number: JP4223787B2
Application number: JP2002328541A
Authority: JP
Inventors: 孝矢澤; 正弘酒井; 光一大勢持; 淳二稲垣; 一人島田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP2004165368A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臨界温度以下に保持されるコイルや素子などの超電導部材と室温にある電源とを電気的に接続する電流リードにおける熱伝導による熱やジュール熱を、電気的絶縁を保持しつつ冷凍機や冷媒へと伝える熱アンカーを有する超電導装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、臨界温度以下に冷却された超電導コイルと室温にある電源とを電気的に接続し、かつ超電導コイルを永久電流モードに励磁し、あるいは永久電流モードを消磁するために用いられる電流リードの冷却方式には、伝導冷却式とガス冷却式とがある。ここでは、伝導冷却式について、次に説明する。
【０００３】
図９に、従来の伝導冷却式電流リードを用いた超電導装置の代表的な構成を示す。また、図１０に、熱アンカー部１１０の断面図を示す。
【０００４】
この従来の超電導装置１００は、臨界温度以下の状態で電気抵抗がゼロとなる超電導線を巻回して構成される超電導コイル１０１を収容している内槽容器１０２、これこの内槽容器１０２を収容し、かつ断熱状態に保持するために内部が真空状態にされる真空容器１０３から構成されている。
【０００５】
超電導コイル１０１は、冷凍機１０４の２段ステージ１０６により冷却される。電流供給を担う電流リード１０７は、室温側端子電流リード１０７ｃから絶縁導入部１０８を介して真空部１０９に導入される。また、真空容器１０３内の電流リード１０７は、高温側電流リード１０７ｂと低温側電流リード１０７ａに区分され、その間に熱アンカー部１１０が設置される。
【０００６】
熱アンカー部１１０は、高温側電流リード１０７ｂによって熱伝導で伝えられた真空容器１０３の外部の熱、高温側電流リード１０７ｂや室温側端子電流リード１０７ｃで発生したジュール熱などの少なくとも一部を、冷凍機一段ステージ１０５に放熱させるために設けられている。また、冷凍機一段ステージ１０５は、一般には接地電位にあるため、熱アンカー部１１０は、熱的には良好な伝導体で、電気的には絶縁体である必要がある。
【０００７】
熱アンカー部１１０の電流リード側と冷凍機一段ステージ１０５側は、銅、アルミニウムなどの金属で形成された金属部材１１０ａ、１１０ｂで構成されている。また、これらの金属部材１１０ａ、１１０ｂの間には、絶縁体１１０ｃが介在している。
【０００８】
絶縁体１１０ｃには、電気的には絶縁体であり、かつ、熱的には良導体の性質を有する、窒化アルミニウム、サファイアなどが用いられている。また、絶縁体１１０ｃを金属部材１１０ａ、１１０ｂに対して大きい部材としているのは、高電位側の金属部材１１０ａから接地側の金属部材１１０ｂまでの沿面距離をかせぐためである（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００９】
【非特許文献１】
酒井政弘、外３名、「低温・真空中におけるセラミック沿面フラッシュオーバー特性」、基礎・材料・共通部門平成８年度総合研究会論文集、電気学会、ｐ.２２９−２３８
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の超電導装置１００の熱アンカー部１１０では、熱アンカー部１１０の電流リード側の金属部材１１０ａと絶縁体１１０ｃの接触面の境界部１１１、つまり、電流リード１０７側の金属部材１１０ａのＲ部が始まる部分は、高電位にある金属部材１１０ａ、絶縁体１１０ｃ、真空部１０９の境界にある、いわゆるトリプルジャンクションにあたり、沿面方向に向かい高電界となりやすい。そのため、電流リード１０７に通電し電位が高くなるとこのトリプルジャンクションにあたる金属部材１１０ａと絶縁体１１０ｃの接触面の境界部１１１から放電しやすくなるという問題があった。最悪の場合、高電位側の金属部材１１０ａから接地側の金属部材１１０ｂまでの絶縁破壊を生じるという問題もあった。
【００１１】
また、絶縁体１１０ｃをさらに大きくしても、トリプルジャンクションにおける電界を下げることにはならないので、放電の起点となることは避けられないという問題があった。
【００１２】
そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、熱アンカーにおける電界集中を緩和し、放電の発生を抑制することができる超電導装置を提供することを目的とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の超電導装置は、臨界温度以下に冷却保持される超電導部材と、室温にある電源と前記超電導部材とを電気的に接続する電流リードと、前記電流リードに接続された第１の端面と前記第１の端面と対向する第２の端面とを有する第１の金属部材と、前記第２の端面の面積よりも面積が大きい金属膜を介して、前記第２の端面と面接触する第１の面を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の第１の面と対向する第２の面と接触する第３の端面を有し、前記第３の端面と対向する第４の端面に冷却手段が接続された第２の金属部材とを具備し、前記絶縁基板の前記第１の面が、溝部を有し、前記溝部の表面に渡って、前記金属膜が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この超電導装置によれば、第１の金属部材と、第１の金属部材の第２の端面の面積より広く形成された金属膜とが等電位となるため、第１の金属部材と絶縁基板との接触面の境界部において、電界集中が緩和され、放電を抑制することができる。また、フラッシュオーバーによる絶縁破壊を抑制することができる。
【００１５】
また、金属膜を溶解させて、第１の金属部材と絶縁基板とを接合するため、第１の金属部材と絶縁基板との接続面の面粗さによって形成される空隙部を金属膜で充填することができる。これによって、第１の金属部材と絶縁基板との接続面の空隙部で生じる放電を抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の超電導装置１の概要を図１および図２を参照して説明する。図１に、第１の実施の形態の超電導装置１の構成の概要を示す。また、図２に、熱アンカー部６の断面図を示す。
【００１９】
第１の実施の形態の超電導装置１は、内槽容器２、真空容器３、超電導コイル４、電流リード５、熱アンカー部６、冷凍機７、冷凍機一段ステージ８、冷凍機二段ステージ９で主に構成されている。
【００２０】
内槽容器２は、例えば、液体ヘリウムや液体窒素などの冷媒を有し、臨界温度以下の状態を保持した容器であり、内槽容器２内部には、超電導部材として機能する、臨界温度以下の状態で電気抵抗がゼロとなる超電導線を巻回して構成される超電導コイル４が収納されている。ここで、超電導コイル４は、冷凍機７の冷凍機二段ステージ９と接触し、２段ステージ９によって冷却される。
【００２１】
真空容器３は、内槽容器２を収容し、真空容器３の外部と内槽容器２との熱の授受を抑制するため、その内部を真空状態にしている。これによって、内槽容器２と真空容器３との間を断熱状態に保持することができる。
【００２２】
電流リード５は、超電導コイル４を励磁または消磁する電源１０と超電導コイル４とを電気的に接続するものである。電流リード５は、室温側端子電流リード５ｃから絶縁導入部１１を介して真空部１２に導入される。また、電流リード５は、室温側端子電流リード５ｃ、高温側電流リード５ｂ、低温側電流リード５ａに区分される。
【００２３】
熱アンカー部６は、高温側電流リード５ｂと低温側電流リード５ａとの間に配置され、高温側電流リード５ｂや室温側端子電流リード５ｃにおいての通電時に発生したジュール熱、高温側電流リード５ｂによって伝わる熱の少なくとも一部を、冷凍機一段ステージ８に放熱させるために設けられている。また、冷凍機一段ステージ１０５は、一般には接地電位にあるため、熱アンカー部６は、熱的には良好な伝導体で、電気的には絶縁体である必要がある。
【００２４】
次に、図２を参照して、熱アンカー部６について、さらに説明する。
熱アンカー部６の金属部材６ａ、６ｂは、導電性で、熱伝導率の高い金属であり、例えば、銅、アルミニウムなどが用いられる。
【００２５】
金属部材６ａ、６ｂ間に設けられた絶縁体６ｃは、電気的には絶縁体で、熱的には良導体のものであればよく、例えば、窒化アルミニウム、サファイアなどが用いられる。
【００２６】
絶縁体６ｃの一方の端面（電流リード５側）は、凹形形状の溝部６ｅを有し、その絶縁体６ｃの端面と平行な溝部６ｅの底面に金属部材６ａが、金属膜６ｄを介して接合されている。ここで、溝部６ｅの底面は、金属部材６ａと、絶縁体６ｃの溝部６ｅの底面に垂直な側面との間で放電しない程度に、金属部材６ａの底面よりも広く構成されている。なお、絶縁体６ｃの溝部６ｅの側面は、底面に対して垂直であることに限らず、底面からテーパ状に広がる形状でもよい。さらに、絶縁体６ｃに形成される溝部は、４つの側面と底面からなる形状でも、２つの側面と底面からなる樋状の形状でもよい。
【００２７】
また、溝部６ｅの底面の金属膜６ｄは、金属部材６ａの底面よりも広い範囲に形成されている。ここで、金属膜６ｄは、例えば、ペースト状の銀材料を溝部６ｅの底面に塗布し、その後焼き付けを行うことで生成される。
また、図２に示す金属膜６ｄと接する側の金属部材６ａのＲ部は、製作可能な限り小さくしてもよい。
【００２８】
絶縁体６ｃの他方の端面には、金属部材６ｂが接続されている。また、金属部材６ａ、絶縁体６ｃおよび金属部材６ｂの積層部は、電気的な絶縁体からなる部材（図示していない）によって、積層方向に押圧をかけて固定されている。
【００２９】
また、図３に示すように、絶縁体６ｃの一方の端面（電流リード５側）に、金属膜６ｄを金属部材６ａの底面よりも広い範囲に形成し、絶縁体６ｃの一方の端面を平面で構成することもできる。
【００３０】
また、熱アンカー部６は、電流リード５と冷凍機一段ステージ８との間に設置され、熱アンカー部６の金属部材６ａが電流リード５と、熱アンカー部６の金属部材６ｂが冷凍機一段ステージ８と接続されている。ここで、金属部材６ａが高電位側、金属部材６ｂが接地電位側となる。
【００３１】
電源１０から電圧が印加され、電流リード５に通電されると、電流リード５には、ジュール熱が発生する。また、室温によって与えられた熱が、電流リード５の室温側端子電流リード５ｃから低温側である低温側電流リード５ａに向かって熱伝導される。
【００３２】
これらの高温側電流リード５ｂおよび室温側端子電流リード５ｃで発生したジュール熱の一部と高温側電流リード５ｂによって熱伝導された熱の少なくとも一部は、高温側電流リード５ｂと低温側電流リード５ａとの間に、熱アンカー部６を接続することによって、熱アンカー部６の金属部材６ａに熱伝導される。金属部材６ａに熱伝導された熱は、金属膜６ｄ、絶縁体６ｃを介して金属部材６ｂに伝えられ、さらに、金属部材６ｂから冷凍機一段ステージ８に伝えられる。また、金属部材６ｂは、金属部材６ｂよりも低温の冷凍機一段ステージ８により冷却されているので、効率よく金属部材６ｂから冷凍機一段ステージ８に熱を移動させることができる。
【００３３】
これによって、高温側電流リード５ｂおよび室温側端子電流リード５ｃで発生したジュール熱と高温側電流リード５ｂによって熱伝導された熱の少なくとも一部が、内槽容器２内の冷媒に伝わるのを抑制できるため、冷媒の温度が安定し、超電導コイルの冷却を安定して行うことができる。
【００３４】
また、電流リード５と接続されている熱アンカー部６の金属部材６ａは、絶縁体６ｃを介して金属部材６ｂに接続されているので、電流リード５を流れる電流が金属部材６ｂ側に流れることは通常はない。また、一般的には、高電位にある金属部材、絶縁体、真空部の境界であるトリプルジャンクションでは、沿面方向に向かい高電界となり、金属部材と絶縁体の接触面の境界部から放電をおこすことがある。
【００３５】
しかしながら、熱アンカー部６では、絶縁体６ｃの一方の端面は、凹形形状の溝部６ｅを有し、その絶縁体６ｃの端面と平行な溝部６ｅの底面に高電位にある金属部材６ａが、金属膜６ｄを介して接合されている。また、底面の金属膜６ｄは、金属部材６ａの底面よりも広い範囲に形成されている。これによって、金属部材６ａと、金属部材６ａの底面より広く形成された金属膜６ｄとが等電位となるため、金属部材６ａと絶縁体６ｃとの接触面の境界部６ｆにおいて、電界集中が緩和され、放電を抑制することができる。また、フラッシュオーバーによる絶縁破壊を抑制することができる。
【００３６】
また、金属膜６ｄを溶解させて、金属部材６ａと絶縁体６ｃとを接合するため、金属部材６ａと絶縁体６ｃとの接続面の面粗さによって形成される空隙部を金属膜６ｄで充填することができる。これによって、金属部材６ａと絶縁体６ｃとの接続面の空隙部で生じる放電を抑制することができる。
【００３７】
ここで、熱アンカー部６の境界部６ｆにおける電界と、図１０に示した従来の熱アンカー部１１０の金属部材１１０ａと絶縁体１１０ｃの接触面の境界部１１１における電界とを比較解析した一例では、本発明の熱アンカー部６の境界部６ｆにおける電界は、従来の熱アンカー部１１０の境界部１１１における電界の１／３程度であることがわかり、電界低下が得られていることがわかった。
【００３８】
さらに、高電位の金属部材６ａを金属膜６ｄを介して接合する絶縁体６ｃの一方の端面を凹形形状の溝部６ｅにすることで、金属部材６ａと金属部材６ｂ間の絶縁体６ｃの表面に沿った最短距離を示す沿面距離を増加させることができる。これによって、電気的絶縁の強度を高めることができる。
【００３９】
また、図４に示すように、絶縁体６ｃの凹形形状の溝部６ｅの表面に渡って、金属膜６ｇを形成することもできる。
【００４０】
この構成において、金属部材６ａと、凹形形状の溝部６ｅの表面に形成された金属膜６ｇとが等電位となるため、凹形形状の溝部６ｅの底面に垂直な側面と、それに平行する金属部材６ａの側面との空間における放電を抑制することができる。これによって、電界集中がさらに緩和され、放電を抑制することができる。また、フラッシュオーバーによる絶縁破壊を抑制することができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の超電導装置は、第１の実施の形態の超電導装置１と熱アンカー部の構成のみが異なるので、熱アンカー部について説明し、第１の実施の形態の超電導装置１の構成と同一部分の説明は省略する。
【００４２】
第２の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部２０を図５を参照して説明する。
熱アンカー部２０は、金属部材２１、２２、絶縁体２３、金属膜２４で主に構成されている。なお、これらの構成部の材料や特性は、第１の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部６で説明したものと同一なので、重複する説明を省略する。
【００４３】
絶縁体２３の一方の端面（電流リード５側）は、凹形形状の溝部２５を有し、その絶縁体２３の端面と平行な溝部２５の底面に凸形形状をなす金属部材２１が、金属膜２４を介して接合されている。ここで、溝部２５の表面には、溝部２５の表面に渡って金属膜２４が形成されている。ここで、金属膜２４は、例えば、ペースト状の銀材料を溝部２５の表面に塗布し、その後焼き付けを行うことで生成される。さらに、絶縁体２３に形成される溝部は、４つの側面と底面からなる形状でも、２つの側面と底面からなる樋状の形状でもよい。
【００４４】
金属部材２１は、凸形形状を有し、断面積の小さい小断面部２１ａと断面積の大きい大断面部２１ｂで構成されている。金属部材２１の大断面部２１ｂは、絶縁体２３の溝部２５から絶縁体２３の表面に沿って張り出している。また、金属部材２１の大断面部２１ｂの絶縁体２３側の面と絶縁体２３の表面との距離は、放電をおこさない程度の距離に保持されている。絶縁体２３の他方の端面には、金属部材２２が接続している。ここで、金属部材２１の形状は、この形状に限られるものではなく、さらに多段に構成されてもよい。
【００４５】
第２の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部２０では、金属部材２１の大断面部２１ｂは、絶縁体２３の表面に沿って、金属膜２４の端部を超えるように張り出すことで、金属膜２４の端部に生じる電界集中を緩和することができる。これによって、金属部材２１と絶縁体２３との間の放電を抑制することができる。また、フラッシュオーバーによる絶縁破壊を抑制することができる。
【００４６】
また、金属膜２４を溶解させて、金属部材２１と絶縁体２３とを接合させるため、金属部材２１と絶縁体２３との接続面の面粗さによって形成される空隙部を金属膜２４で充填することができる。これによって、金属部材２１と絶縁体２３との接続面の空隙部で生じる放電を抑制することができる。
【００４７】
また、図６に示すように、絶縁体２３を介して金属部材２１と対向する金属部材２６を、金属部材２１の大断面部２１ｂよりも大きな断面になるように構成してもよい。また、金属部材２６の絶縁体２３と接触する面への金属部材２１の大断面部２１ｂの射影が、金属部材２６の絶縁体２３と接触する面の内部にあるように、金属部材２１は配設されている。この構成によって、金属部材２６と図１に示した冷凍機一段ステージ８との接地電位面が広くなり、金属部材２１と絶縁体２３との間の電界集中を緩和することができる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の超電導装置は、第１の実施の形態の超電導装置１と熱アンカー部の構成のみが異なるので、熱アンカー部について説明し、第１の実施の形態の超電導装置１の構成と同一部分の説明は省略する。
【００４９】
第３の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部３０を図７を参照して説明する。
図７に示すように、第３の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部３０は、第２の実施の形態の熱アンカー部２０の電流リード５側の絶縁体２３表面の構成と金属部材２１の構成を、冷凍機一段ステージ８側の絶縁体の表面の構成と金属部材の構成に適用したものである。
【００５０】
熱アンカー部３０は、金属部材３１、３２、絶縁体３３、金属膜３４で主に構成されている。なお、これらの構成部の材料や特性は、第１の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部６で説明したものと同一なので、重複する説明を省略する。
【００５１】
絶縁体３３の双方の端面は、凹形形状の溝部３５を有し、その絶縁体３３の端面と平行な溝部３５の底面に凸形形状をなす金属部材３１、３２が、金属膜３４を介して接合されている。ここで、溝部３５の表面には、溝部３５の表面に渡って金属膜３４が形成されている。ここで、金属膜２４は、例えば、ペースト状の銀材料を溝部３５の表面に塗布し、その後焼き付けを行うことで生成される。さらに、絶縁体３３に形成される溝部は、４つの側面と底面からなる形状でも、２つの側面と底面からなる樋状の形状でもよい。
【００５２】
金属部材３１、３２は、凸形形状を有し、断面積の小さい小断面部３１ａ、３２ａと断面積の大きい大断面部３１ｂ、３２ｂとで構成されている。金属部材３１、３２の大断面部３１ｂ、３２ｂは、絶縁体３３の表面に沿って張り出している。また、金属部材３１、３２の大断面部３１ｂ、３２ｂの絶縁体３３側の面と絶縁体３３の表面との距離は、放電をおこさない程度の距離に保持されている。
【００５３】
第３の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部３０は、特に、交流電圧が印加されるとき対応させ、電流リード５側と冷凍機一段ステージ８側の構造を同一にし、金属部材３１、３２の大断面部３１ｂ、３２ｂは、絶縁体３３の溝部３５から絶縁体３３の表面に沿って、金属膜３４の端部を超えるように張り出すことで、金属膜３４の端部に生じる電界を緩和することができる。これによって、金属部材３１、３２と絶縁体３３との間の放電を抑制することができる。また、フラッシュオーバーによる絶縁破壊を抑制することができる。
【００５４】
また、金属膜３４を溶解させて、金属部材３１、３２と絶縁体３３とを接合するため、金属部材３１、３２と絶縁体３３との接続面の面粗さによって形成される空隙部を金属膜３４で充填することができる。これによって、金属部材３１、３２と絶縁体３３との接続面の空隙部で生じる放電を抑制することができる。
【００５５】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の超電導装置は、第１の実施の形態の超電導装置１と熱アンカー部の構成のみが異なるので、熱アンカー部について説明し、第１の実施の形態の超電導装置１の構成と同一部分の説明は省略する。
【００５６】
第４の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部４０を図８を参照して説明する。
熱アンカー部４０は、金属部材４１、４２、絶縁体４３、金属膜４４、熱伝導体４５で主に構成されている。なお、金属部材４１、４２、絶縁体４３、金属膜４４の材料や特性は、第１の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部６で説明したものと同一なので、重複する説明を省略する。
【００５７】
熱伝導体４５には、熱伝導を促すことができる流動性を有する流動材として機能する、例えば、グリースなどや、ヤング率の小さい部材として機能する、例えば、インジウムなどが用いられる。
【００５８】
絶縁体４３の一方の端面（電流リード５側）は、凹形形状の溝部４６を有し、この溝部４６の表面には、溝部４６の表面に渡って金属膜４４が形成されている。ここで、金属膜４４は、例えば、ペースト状の銀材料を溝部４６の表面に塗布し、その後焼き付けを行うことで生成される。また、絶縁体４３の端面と平行で、金属膜４４が形成された溝部４６の底面に金属部材４１が、熱伝導体４５を介して接続されている。さらに、絶縁体４３に形成される溝部は、４つの側面と底面からなる形状でも、２つの側面と底面からなる樋状の形状でもよい。
【００５９】
熱伝導体４５は薄膜をなし、金属部材４１と金属膜４４との間において、熱伝導体４５は完全な層をなしておらず、所々で金属部材４１と金属膜４４とが接する部分もある。これにより、例えば、電気的な絶縁体であるグリースを熱伝導体４５として用いた場合でも、金属部材４１と金属膜４４とは等電位となる。
【００６０】
また、金属部材４１の熱は、熱伝導体４５、金属膜４４、絶縁体４３を介して金属部材４２に伝えられる。
【００６１】
第４の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部４０では、特に、金属部材４１と絶縁体４３とが金属膜４４を介して接合されていない場合などに、熱伝導体４５を介して金属部材４１と金属膜４４を接続させることで、金属部材４１と金属膜４４の等電位を保持することができる。これによって、金属部材４１と絶縁体４３との間の放電を抑制することができる。また、フラッシュオーバーによる絶縁破壊を抑制することができる。
【００６２】
また、金属部材４１と金属膜４４との間にグリースやインジウムなどの熱伝導体４５を介在させることで、金属部材４１と金属膜４４との接続面の面粗さによって形成される空隙部を熱伝導体４５で充填することができる。これによって、金属部材４１と金属膜４４との間の熱伝導を効率よく行わせることができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の超電導装置によれば、熱アンカーにおける電界集中を緩和し、放電の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超電導装置の概要を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部の断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部の他の例を示す断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部の他の例を示す断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部の断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部の他の例を示す断面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部の断面図。
【図８】本発明の第４の実施の形態の超電導装置の熱アンカー部の断面図。
【図９】従来の伝導冷却式電流リードを用いた超電導装置の代表的な構成を示す図。
【図１０】従来の伝導冷却式電流リードを用いた超電導装置の熱アンカー部の断面図。
【符号の説明】
１…超電導装置
２…内槽容器
３…真空容器
４…超電導コイル
５…電流リード
５ａ…低温側電流リード
５ｂ…高温側電流リード
５ｃ…室温側端子電流リード
６…熱アンカー部
６ａ、６ｂ…金属部材
６ｃ…絶縁体
６ｄ…金属膜
６ｅ…溝部
６ｆ…境界部
７…冷凍機
８…冷凍機一段ステージ
９…冷凍機二段ステージ
１０…電源
１１…絶縁導入部
１２…真空部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a method for freezing heat and Joule heat in a current lead that electrically connects a superconducting member such as a coil or an element kept below a critical temperature and a power source at room temperature while maintaining electrical insulation. The present invention relates to a superconducting device having a thermal anchor for transmitting to a machine or a refrigerant.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, cooling a current lead used to electrically connect a superconducting coil cooled below a critical temperature and a power source at room temperature, and to excite the superconducting coil in the permanent current mode or to demagnetize the permanent current mode. There are a conduction cooling method and a gas cooling method. Here, the conduction cooling type will be described next.
[0003]
FIG. 9 shows a typical configuration of a superconducting device using a conventional conduction cooling current lead. FIG. 10 shows a cross-sectional view of the thermal anchor portion 110.
[0004]
This conventional superconducting device 100 contains an inner tank container 102 containing a superconducting coil 101 formed by winding a superconducting wire whose electric resistance is zero at a temperature below a critical temperature, and this inner tank container 102 is accommodated. In order to keep it in a heat insulating state, it is constituted by a vacuum vessel 103 whose inside is evacuated.
[0005]
Superconducting coil 101 is cooled by second stage 106 of refrigerator 104. The current lead 107 responsible for current supply is introduced from the room temperature side terminal current lead 107c into the vacuum part 109 via the insulation introduction part 108. Further, the current lead 107 in the vacuum vessel 103 is divided into a high temperature side current lead 107b and a low temperature side current lead 107a, and the thermal anchor portion 110 is installed therebetween.
[0006]
The heat anchor portion 110 is configured to transfer at least a part of heat outside the vacuum vessel 103 transmitted by heat conduction through the high temperature side current lead 107b, Joule heat generated in the high temperature side current lead 107b and the room temperature side terminal current lead 107c, It is provided to dissipate heat to the refrigerator first stage 105. In addition, since the first stage 105 of the refrigerator is generally at the ground potential, the thermal anchor portion 110 needs to be a thermally good conductor and electrically insulating.
[0007]
The current lead side and the refrigerator first stage 105 side of the thermal anchor part 110 are configured by metal members 110a and 110b formed of a metal such as copper or aluminum. An insulator 110c is interposed between the metal members 110a and 110b.
[0008]
The insulator 110c is made of aluminum nitride, sapphire, or the like that is electrically insulating and thermally has a good conductor property. The reason why the insulator 110c is made larger than the metal members 110a and 110b is to increase the creepage distance from the high potential side metal member 110a to the ground side metal member 110b (for example, non-patent document). 1).
[0009]
[Non-Patent Document 1]
Masahiro Sakai, 3 others, “Ceramic Creeping Flashover Characteristics in Low Temperature / Vacuum”, Fundamentals / Materials / Common Section, 1996 Annual Meeting, Institute of Electrical Engineers, p.229-238
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the heat anchor portion 110 of the conventional superconducting device 100 described above, the boundary portion 111 of the contact surface between the metal member 110a on the current lead and the insulator 110c of the heat anchor portion 110, that is, the metal member 110a on the current lead 107 side. The portion where the R portion starts is a so-called triple junction at the boundary of the metal member 110a, the insulator 110c, and the vacuum portion 109 at a high potential, and tends to be a high electric field in the creeping direction. For this reason, when the current lead 107 is energized and the potential is increased, there is a problem in that the discharge easily occurs from the boundary portion 111 of the contact surface between the metal member 110a and the insulator 110c corresponding to the triple junction. In the worst case, there is a problem that dielectric breakdown occurs from the high potential side metal member 110a to the ground side metal member 110b.
[0011]
Further, since the electric field at the triple junction is not lowered even if the insulator 110c is further enlarged, there is a problem that it is unavoidable that it becomes a starting point of discharge.
[0012]
Therefore, the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a superconducting device that can alleviate electric field concentration in a thermal anchor and suppress the occurrence of discharge.
[0013]
In order to achieve the above object, a superconducting device of the present invention includes a superconducting member that is cooled and held below a critical temperature, a current lead that electrically connects a power source at room temperature and the superconducting member, and the current lead. The first metal member having a connected first end face and a second end face facing the first end face, and a metal film having an area larger than the area of the second end face, An insulating substrate having a first surface in surface contact with the second end surface, a third end surface in contact with the second surface facing the first surface of the insulating substrate, and facing the third end surface And a second metal member having a cooling means connected to the fourth end surface, wherein the first surface of the insulating substrate has a groove portion, and the metal film extends over the surface of the groove portion. It is formed .
[0014]
According to this superconducting device, the first metal member and the metal film formed wider than the area of the second end face of the first metal member are equipotential, so the first metal member and the insulating substrate Electric field concentration is mitigated at the boundary portion of the contact surface, and discharge can be suppressed. In addition, dielectric breakdown due to flashover can be suppressed.
[0015]
Further, in order to melt the metal film and join the first metal member and the insulating substrate, the gap formed by the surface roughness of the connection surface between the first metal member and the insulating substrate is filled with the metal film. can do. Thereby, the electric discharge which arises in the space | gap part of the connection surface of a 1st metal member and an insulated substrate can be suppressed.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
(First embodiment)
An outline of the superconducting device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. In FIG. 1, the outline | summary of a structure of the superconducting apparatus 1 of 1st Embodiment is shown. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the thermal anchor portion 6.
[0019]
The superconducting device 1 of the first embodiment includes an inner tank vessel 2, a vacuum vessel 3, a superconducting coil 4, a current lead 5, a heat anchor unit 6, a refrigerator 7, a refrigerator first stage 8, a refrigerator second stage 9 It is mainly composed of.
[0020]
The inner tank container 2 is, for example, a container that has a refrigerant such as liquid helium or liquid nitrogen and that maintains a state of a critical temperature or lower. The inner tank container 2 has a temperature lower than the critical temperature that functions as a superconducting member. A superconducting coil 4 configured by winding a superconducting wire having an electric resistance of zero in the state is housed. Here, the superconducting coil 4 comes into contact with the refrigerator second stage 9 of the refrigerator 7 and is cooled by the second stage 9.
[0021]
The vacuum container 3 houses the inner tank container 2, and the inside of the vacuum container 3 is in a vacuum state in order to suppress heat transfer between the outside of the vacuum container 3 and the inner tank container 2. Thereby, the space between the inner tank container 2 and the vacuum container 3 can be kept in a heat insulating state.
[0022]
The current lead 5 electrically connects the power supply 10 that excites or demagnetizes the superconducting coil 4 and the superconducting coil 4. The current lead 5 is introduced from the room temperature side terminal current lead 5 c into the vacuum part 12 through the insulation introduction part 11. The current leads 5 are classified into room temperature side terminal current leads 5c, high temperature side current leads 5b, and low temperature side current leads 5a.
[0023]
The thermal anchor portion 6 is disposed between the high temperature side current lead 5b and the low temperature side current lead 5a, and the Joule heat generated during energization of the high temperature side current lead 5b and the room temperature side terminal current lead 5c, the high temperature side current lead 5b. Is provided in order to dissipate at least a part of the heat transmitted to the first stage 8 of the refrigerator. In addition, since the first stage 105 of the refrigerator is generally at the ground potential, the thermal anchor portion 6 needs to be a thermally good conductor and electrically insulating.
[0024]
Next, the thermal anchor part 6 will be further described with reference to FIG.
The metal members 6a and 6b of the heat anchor portion 6 are conductive and high heat conductivity metals, and for example, copper, aluminum or the like is used.
[0025]
The insulator 6c provided between the metal members 6a and 6b may be an insulator electrically and may be a good conductor thermally. For example, aluminum nitride or sapphire is used.
[0026]
One end face (on the current lead 5 side) of the insulator 6c has a concave groove 6e, and a metal member 6a is placed on the bottom surface of the groove 6e parallel to the end face of the insulator 6c via the metal film 6d. It is joined. Here, the bottom surface of the groove 6e is configured to be wider than the bottom surface of the metal member 6a to the extent that no discharge occurs between the metal member 6a and the side surface perpendicular to the bottom surface of the groove 6e of the insulator 6c. In addition, the side surface of the groove 6e of the insulator 6c is not limited to being perpendicular to the bottom surface, and may have a shape that extends from the bottom surface in a tapered shape. Furthermore, the groove formed in the insulator 6c may have a shape including four side surfaces and a bottom surface, or may have a bowl shape including two side surfaces and a bottom surface.
[0027]
The metal film 6d on the bottom surface of the groove 6e is formed in a wider range than the bottom surface of the metal member 6a. Here, the metal film 6d is generated, for example, by applying a paste-like silver material to the bottom surface of the groove 6e and then baking it.
Further, the R portion of the metal member 6a on the side in contact with the metal film 6d shown in FIG. 2 may be made as small as possible.
[0028]
A metal member 6b is connected to the other end face of the insulator 6c. The laminated portion of the metal member 6a, the insulator 6c, and the metal member 6b is fixed by pressing in the lamination direction by a member (not shown) made of an electrical insulator.
[0029]
Further, as shown in FIG. 3, a metal film 6d is formed on one end surface (current lead 5 side) of the insulator 6c in a range wider than the bottom surface of the metal member 6a, and the one end surface of the insulator 6c is planar. Can also be configured.
[0030]
Moreover, the heat anchor part 6 is installed between the current lead 5 and the refrigerator first stage 8, the metal member 6a of the heat anchor part 6 is the current lead 5, and the metal member 6b of the heat anchor part 6 is the first stage of the refrigerator. It is connected to the stage 8. Here, the metal member 6a is on the high potential side, and the metal member 6b is on the ground potential side.
[0031]
When a voltage is applied from the power supply 10 and the current lead 5 is energized, Joule heat is generated in the current lead 5. Further, the heat given by the room temperature is conducted from the room temperature side terminal current lead 5c of the current lead 5 toward the low temperature side current lead 5a which is the low temperature side.
[0032]
A part of Joule heat generated in the high temperature side current lead 5b and the room temperature side terminal current lead 5c and at least a part of heat conducted by the high temperature side current lead 5b are the high temperature side current lead 5b and the low temperature side current lead. By connecting the thermal anchor part 6 between 5a and 5a, heat conduction is performed to the metal member 6a of the thermal anchor part 6. The heat conducted to the metal member 6a is transferred to the metal member 6b through the metal film 6d and the insulator 6c, and further transferred from the metal member 6b to the first stage 8 of the refrigerator. Moreover, since the metal member 6b is cooled by the refrigerator first stage 8 having a temperature lower than that of the metal member 6b, heat can be efficiently transferred from the metal member 6b to the refrigerator first stage 8.
[0033]
This suppresses at least a part of the Joule heat generated in the high temperature side current lead 5b and the room temperature side terminal current lead 5c and the heat conducted by the high temperature side current lead 5b from being transmitted to the refrigerant in the inner tank container 2. Therefore, the temperature of the refrigerant is stabilized, and the superconducting coil can be cooled stably.
[0034]
Further, since the metal member 6a of the thermal anchor portion 6 connected to the current lead 5 is connected to the metal member 6b via the insulator 6c, the current flowing through the current lead 5 flows toward the metal member 6b. Is usually not. Also, in general, a triple junction that is a boundary between a metal member, an insulator, and a vacuum part at a high potential causes a high electric field in the creeping direction, and discharge occurs from the boundary part between the contact surface of the metal member and the insulator. Sometimes.
[0035]
However, in the thermal anchor portion 6, one end surface of the insulator 6c has a concave groove portion 6e, and the metal member 6a at a high potential is provided on the bottom surface of the groove portion 6e parallel to the end surface of the insulator 6c. It is joined via the metal film 6d. The metal film 6d on the bottom surface is formed in a wider range than the bottom surface of the metal member 6a. As a result, the metal member 6a and the metal film 6d formed wider than the bottom surface of the metal member 6a are equipotential, so that the electric field concentration is reduced at the boundary portion 6f of the contact surface between the metal member 6a and the insulator 6c. And discharge can be suppressed. In addition, dielectric breakdown due to flashover can be suppressed.
[0036]
Further, in order to melt the metal film 6d and join the metal member 6a and the insulator 6c, the gap formed by the surface roughness of the connection surface between the metal member 6a and the insulator 6c is filled with the metal film 6d. can do. Thereby, the electric discharge which arises in the space | gap part of the connection surface of the metal member 6a and the insulator 6c can be suppressed.
[0037]
Here, in the example in which the electric field at the boundary portion 6f of the thermal anchor portion 6 and the electric field at the boundary portion 111 of the contact surface between the metal member 110a and the insulator 110c of the conventional thermal anchor portion 110 shown in FIG. The electric field at the boundary portion 6f of the thermal anchor portion 6 of the present invention was found to be about 1/3 of the electric field at the boundary portion 111 of the conventional thermal anchor portion 110, and it was found that a reduction in electric field was obtained. .
[0038]
Further, the surface of the insulator 6c between the metal member 6a and the metal member 6b is formed by forming one end face of the insulator 6c for joining the high-potential metal member 6a through the metal film 6d as a concave groove 6e. The creepage distance indicating the shortest distance along the line can be increased. Thereby, the strength of electrical insulation can be increased.
[0039]
In addition, as shown in FIG. 4, a metal film 6g can be formed over the surface of the concave groove 6e of the insulator 6c.
[0040]
In this configuration, since the metal member 6a and the metal film 6g formed on the surface of the concave groove 6e are equipotential, the side surface perpendicular to the bottom surface of the concave groove 6e and the metal parallel thereto The discharge in the space with the side surface of the member 6a can be suppressed. Thereby, the electric field concentration is further relaxed, and the discharge can be suppressed. In addition, dielectric breakdown due to flashover can be suppressed.
[0041]
(Second Embodiment)
The superconducting device according to the second embodiment of the present invention is different from the superconducting device 1 according to the first embodiment only in the configuration of the heat anchor portion. Therefore, the heat anchor portion will be described, and the superconducting device according to the first embodiment will be described. A description of the same parts as those of the apparatus 1 is omitted.
[0042]
A thermal anchor portion 20 of the superconducting device of the second embodiment will be described with reference to FIG.
The thermal anchor portion 20 is mainly composed of metal members 21 and 22, an insulator 23, and a metal film 24. In addition, since the material and characteristic of these components are the same as those described in the thermal anchor portion 6 of the superconducting device of the first embodiment, a duplicate description is omitted.
[0043]
One end face (on the current lead 5 side) of the insulator 23 has a concave groove 25, and the metal member 21 having a convex shape on the bottom surface of the groove 25 parallel to the end face of the insulator 23 is made of metal. They are joined via the film 24. Here, a metal film 24 is formed on the surface of the groove 25 over the surface of the groove 25. Here, the metal film 24 is generated, for example, by applying a paste-like silver material to the surface of the groove 25 and then baking. Further, the groove formed in the insulator 23 may have a shape including four side surfaces and a bottom surface, or may have a bowl shape including two side surfaces and a bottom surface.
[0044]
The metal member 21 has a convex shape and includes a small cross-sectional portion 21a having a small cross-sectional area and a large cross-sectional portion 21b having a large cross-sectional area. The large cross section 21 b of the metal member 21 extends from the groove 25 of the insulator 23 along the surface of the insulator 23. The distance between the surface of the large cross section 21b of the metal member 21 on the side of the insulator 23 and the surface of the insulator 23 is kept at a distance that does not cause discharge. A metal member 22 is connected to the other end face of the insulator 23. Here, the shape of the metal member 21 is not limited to this shape, and may be configured in multiple stages.
[0045]
In the thermal anchor portion 20 of the superconducting device of the second embodiment, the large cross-sectional portion 21b of the metal member 21 extends over the surface of the insulator 23 so as to exceed the end of the metal film 24. Electric field concentration occurring at the end of the metal film 24 can be relaxed. Thereby, the discharge between the metal member 21 and the insulator 23 can be suppressed. In addition, dielectric breakdown due to flashover can be suppressed.
[0046]
Further, in order to melt the metal film 24 and join the metal member 21 and the insulator 23, the gap formed by the surface roughness of the connection surface between the metal member 21 and the insulator 23 is filled with the metal film 24. can do. Thereby, the electric discharge which arises in the space | gap part of the connection surface of the metal member 21 and the insulator 23 can be suppressed.
[0047]
Further, as shown in FIG. 6, the metal member 26 facing the metal member 21 through the insulator 23 may be configured to have a larger cross section than the large cross section 21 b of the metal member 21. Further, the metal member 21 is arranged so that the projection of the large cross section 21b of the metal member 21 onto the surface of the metal member 26 that contacts the insulator 23 is inside the surface of the metal member 26 that contacts the insulator 23. It is installed. With this configuration, the ground potential surface between the metal member 26 and the first stage stage 8 of the refrigerator shown in FIG. 1 is widened, and electric field concentration between the metal member 21 and the insulator 23 can be reduced.
[0048]
(Third embodiment)
The superconducting device according to the third embodiment of the present invention is different from the superconducting device 1 according to the first embodiment only in the configuration of the thermal anchor portion. Therefore, the thermal anchor portion will be described and the superconducting device according to the first embodiment will be described. A description of the same parts as those of the apparatus 1 is omitted.
[0049]
A thermal anchor portion 30 of the superconducting device of the third embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7, the thermal anchor portion 30 of the superconducting device of the third embodiment includes the structure of the surface of the insulator 23 on the current lead 5 side of the thermal anchor portion 20 of the second embodiment and the metal member 21. Is applied to the structure of the surface of the insulator on the refrigerator first stage 8 side and the structure of the metal member.
[0050]
The thermal anchor portion 30 is mainly composed of metal members 31 and 32, an insulator 33, and a metal film 34. In addition, since the material and characteristic of these components are the same as those described in the heat anchor portion 6 of the superconducting device of the first embodiment, a duplicate description is omitted.
[0051]
Both end surfaces of the insulator 33 have concave groove portions 35, and metal members 31, 32 having a convex shape on the bottom surface of the groove portion 35 parallel to the end surfaces of the insulator 33 are interposed via the metal film 34. Are joined. Here, a metal film 34 is formed on the surface of the groove 35 over the surface of the groove 35. Here, the metal film 24 is generated by, for example, applying a paste-like silver material to the surface of the groove portion 35 and performing baking thereafter. Further, the groove formed in the insulator 33 may have a shape including four side surfaces and a bottom surface or a bowl-shaped shape including two side surfaces and a bottom surface.
[0052]
The metal members 31 and 32 have a convex shape and are composed of small cross-sectional portions 31a and 32a having a small cross-sectional area and large cross-sectional portions 31b and 32b having a large cross-sectional area. Large cross sections 31 b and 32 b of the metal members 31 and 32 protrude along the surface of the insulator 33. Further, the distance between the surfaces of the large cross sections 31b and 32b of the metal members 31 and 32 on the side of the insulator 33 and the surface of the insulator 33 is maintained at a distance that does not cause discharge.
[0053]
The heat anchor portion 30 of the superconducting device according to the third embodiment is particularly adapted when an alternating voltage is applied, and the structures of the current lead 5 side and the refrigerator first stage 8 side are the same, and the metal members 31, 32 are used. The large cross-sectional portions 31b and 32b project from the groove portion 35 of the insulator 33 along the surface of the insulator 33 so as to exceed the end portion of the metal film 34, thereby generating an electric field generated at the end portion of the metal film 34. Can be relaxed. Thereby, the discharge between the metal members 31 and 32 and the insulator 33 can be suppressed. In addition, dielectric breakdown due to flashover can be suppressed.
[0054]
Further, in order to melt the metal film 34 and join the metal members 31 and 32 and the insulator 33, the gap formed by the surface roughness of the connection surface between the metal members 31 and 32 and the insulator 33 is made of metal. The membrane 34 can be filled. As a result, it is possible to suppress the discharge that occurs in the gap portion of the connection surface between the metal members 31 and 32 and the insulator 33.
[0055]
(Fourth embodiment)
The superconducting device according to the fourth embodiment of the present invention is different from the superconducting device 1 according to the first embodiment only in the configuration of the heat anchor portion. Therefore, the heat anchor portion will be described, and the superconducting device according to the first embodiment will be described. A description of the same parts as those of the apparatus 1 is omitted.
[0056]
A thermal anchor 40 of the superconducting device of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
The thermal anchor portion 40 is mainly composed of metal members 41 and 42, an insulator 43, a metal film 44, and a heat conductor 45. Note that the materials and characteristics of the metal members 41 and 42, the insulator 43, and the metal film 44 are the same as those described in the thermal anchor portion 6 of the superconducting device of the first embodiment, and thus redundant description is omitted.
[0057]
For the heat conductor 45, for example, grease or the like that functions as a fluid material having fluidity that can promote heat conduction, for example, indium or the like that functions as a member having a small Young's modulus is used.
[0058]
One end face (on the current lead 5 side) of the insulator 43 has a concave groove 46, and a metal film 44 is formed on the surface of the groove 46 across the surface of the groove 46. Here, the metal film 44 is generated, for example, by applying a paste-like silver material to the surface of the groove 46 and then baking it. In addition, the metal member 41 is connected to the bottom surface of the groove portion 46 where the metal film 44 is formed in parallel with the end face of the insulator 43 via the heat conductor 45. Furthermore, the groove formed in the insulator 43 may have a shape including four side surfaces and a bottom surface, or may have a bowl shape including two side surfaces and a bottom surface.
[0059]
The heat conductor 45 is a thin film, and the heat conductor 45 does not form a complete layer between the metal member 41 and the metal film 44, and there are portions where the metal member 41 and the metal film 44 are in contact with each other. . Thereby, for example, even when grease which is an electrical insulator is used as the heat conductor 45, the metal member 41 and the metal film 44 are equipotential.
[0060]
Further, the heat of the metal member 41 is transmitted to the metal member 42 through the heat conductor 45, the metal film 44, and the insulator 43.
[0061]
In the heat anchor portion 40 of the superconducting device of the fourth embodiment, the metal member is interposed via the heat conductor 45, particularly when the metal member 41 and the insulator 43 are not joined via the metal film 44. By connecting 41 and the metal film 44, the equipotential of the metal member 41 and the metal film 44 can be maintained. Thereby, the discharge between the metal member 41 and the insulator 43 can be suppressed. In addition, dielectric breakdown due to flashover can be suppressed.
[0062]
Further, by interposing a thermal conductor 45 such as grease or indium between the metal member 41 and the metal film 44, a gap formed by the surface roughness of the connection surface between the metal member 41 and the metal film 44 is formed. It can be filled with a heat conductor 45. Thereby, the heat conduction between the metal member 41 and the metal film 44 can be performed efficiently.
[0063]
【The invention's effect】
According to the superconducting device of the present invention, the electric field concentration in the thermal anchor can be relaxed and the occurrence of discharge can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a superconducting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a thermal anchor portion of the superconducting device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the thermal anchor portion of the superconducting device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the thermal anchor portion of the superconducting device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a thermal anchor portion of a superconducting device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the thermal anchor portion of the superconducting device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a thermal anchor portion of a superconducting device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a thermal anchor portion of a superconducting device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a typical configuration of a superconducting device using a conventional conduction cooling type current lead.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a thermal anchor portion of a superconducting device using a conventional conduction cooling type current lead.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Superconducting device 2 ... Inner tank container 3 ... Vacuum container 4 ... Superconducting coil 5 ... Current lead 5a ... Low temperature side current lead 5b ... High temperature side current lead 5c ... Room temperature side terminal current lead 6 ... Thermal anchor part 6a, 6b ... Metal Member 6c ... Insulator 6d ... Metal film 6e ... Groove 6f ... Boundary part 7 ... Refrigerator 8 ... Refrigerator first stage 9 ... Refrigerator second stage 10 ... Power supply 11 ... Insulation introduction part 12 ... Vacuum part

Claims

A superconducting member cooled and held below a critical temperature;
A current lead that electrically connects the power source at room temperature and the superconducting member;
A first metal member having a first end face connected to the current lead and a second end face facing the first end face;
An insulating substrate having a first surface in surface contact with the second end surface through a metal film having a larger area than the area of the second end surface;
A second metal member having a third end surface that contacts a second surface facing the first surface of the insulating substrate, and having a cooling means connected to a fourth end surface facing the third end surface provided with a door,
The superconducting device according to claim 1, wherein the first surface of the insulating substrate has a groove, and the metal film is formed over the surface of the groove .

The first metal member has a convex portion, the second end surface is disposed on the convex portion, and due to the convex portion, the first metal member has a small cross-sectional portion having a small cross-sectional area. And a large cross-sectional portion having a large cross-sectional area, and the large cross-sectional portion extends from the groove portion of the insulating substrate beyond the end of the metal film along the surface of the insulating substrate. The superconducting device according to claim 1 .

The second surface of the insulating substrate has a groove, a metal film is formed over the surface of the groove, the second metal member has a protrusion, and the third end surface is the It is arranged in a convex part and is composed of a small cross-sectional part with a small cross-sectional area and a large cross-sectional part with a large cross-sectional area, and the large cross-sectional part extends from the groove part of the insulating substrate along the surface of the insulating substrate. The superconducting device according to claim 1 , wherein the superconducting device is provided.

The first metal member is disposed on the first surface of the insulating substrate on which the metal film is formed via a fluid material or a heat conductor having a Young's modulus smaller than that of the first metal member ,
4. The heat conductor according to claim 1, wherein the first metal member and the metal film are in partial contact with each other without forming a complete layer. 5. Superconducting equipment.

The superconducting device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the projection of the first end face onto the third end face is in the third end face.