JPH04363004A - 電流リード - Google Patents
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- JPH04363004A JPH04363004A JP3004429A JP442991A JPH04363004A JP H04363004 A JPH04363004 A JP H04363004A JP 3004429 A JP3004429 A JP 3004429A JP 442991 A JP442991 A JP 442991A JP H04363004 A JPH04363004 A JP H04363004A
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Classifications
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温に冷却された超
電導マグネットと室温にある電源とを電気的に接続し、
かつ前記超電導マグネットを永久電流モードに励磁する
かあるいは永久電流モードを消磁するために用いる電流
リードに関する。
電導マグネットと室温にある電源とを電気的に接続し、
かつ前記超電導マグネットを永久電流モードに励磁する
かあるいは永久電流モードを消磁するために用いる電流
リードに関する。
【０００３】
【従来の技術】周知のように超電導の最大の特徴は、無
損失で大電流を流すことができることであり、永久電流
モードの超電導マグネットはその代表的な応用例といえ
る。ところで、この種の超電導マグネットにおいては、
室温に置かれる電源から極低温に置かれる超電導マグネ
ットに電流を供給するため、電流リードが必要となる。 前記電流リードは、超電導マグネットを永久電流モ
ードに励磁する役割と、永久電流モードを消磁する役割
とを果たすためにのみ通電される。たとえば１日１回励
消磁する場合についてみると、電流リードに通電する時
間は数分から高々す１時間程度であり、大部分の時間を
占める非通電状態においては、電流リードが極低温への
熱負荷となる。
損失で大電流を流すことができることであり、永久電流
モードの超電導マグネットはその代表的な応用例といえ
る。ところで、この種の超電導マグネットにおいては、
室温に置かれる電源から極低温に置かれる超電導マグネ
ットに電流を供給するため、電流リードが必要となる。 前記電流リードは、超電導マグネットを永久電流モ
ードに励磁する役割と、永久電流モードを消磁する役割
とを果たすためにのみ通電される。たとえば１日１回励
消磁する場合についてみると、電流リードに通電する時
間は数分から高々す１時間程度であり、大部分の時間を
占める非通電状態においては、電流リードが極低温への
熱負荷となる。
【０００４】前記熱負荷を低減して、永久電流モードの
超電導マグネットを効率的に駆動するため、次のような
方法が採られている。一つは電流リードを着脱する手段
あり、これによって非通電時の熱侵入量を大幅に低減で
きる。他の手段は電流リードのディメンジョンの最適化
を非通電時を考慮して設計する方法である。すなわち、
非通電時の熱侵入量は、電流リード導体のＡ／Ｌ（Ａ：
断面積、Ｌ：全長）に比例するので、前記Ａ／Ｌ の値
を極力小さくすればよいことになる。そして、通電時間
中は温度上昇が安定な範囲内に収まるように、冷却用配
管内に電流リード導体を配置・貫挿し、その周辺に冷却
用ガスを強制的に流すという方式である。
超電導マグネットを効率的に駆動するため、次のような
方法が採られている。一つは電流リードを着脱する手段
あり、これによって非通電時の熱侵入量を大幅に低減で
きる。他の手段は電流リードのディメンジョンの最適化
を非通電時を考慮して設計する方法である。すなわち、
非通電時の熱侵入量は、電流リード導体のＡ／Ｌ（Ａ：
断面積、Ｌ：全長）に比例するので、前記Ａ／Ｌ の値
を極力小さくすればよいことになる。そして、通電時間
中は温度上昇が安定な範囲内に収まるように、冷却用配
管内に電流リード導体を配置・貫挿し、その周辺に冷却
用ガスを強制的に流すという方式である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した電流
リードの熱負荷低減策には次のような問題がある。先ず
電流リードを着脱する手段の場合は、着脱部への不純物
ガスの混入があると動作の信頼性が損なわれ、ときには
緊急状態において超電導マグネットを強制消磁できない
という問題があり、システムによっては適用し得ない。 また、電流リードのディメンジョンの最適化を非通電時
を考慮して設計する手段の場合は、冷却用ガスを流す配
管のバルブ開閉および強制冷却ガス流通のためのヒータ
投入など繁雑な操作を伴うことになり、励消磁操作を極
力簡便化させようとする要請に反する結果となる。
リードの熱負荷低減策には次のような問題がある。先ず
電流リードを着脱する手段の場合は、着脱部への不純物
ガスの混入があると動作の信頼性が損なわれ、ときには
緊急状態において超電導マグネットを強制消磁できない
という問題があり、システムによっては適用し得ない。 また、電流リードのディメンジョンの最適化を非通電時
を考慮して設計する手段の場合は、冷却用ガスを流す配
管のバルブ開閉および強制冷却ガス流通のためのヒータ
投入など繁雑な操作を伴うことになり、励消磁操作を極
力簡便化させようとする要請に反する結果となる。
【０００６】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、繁雑な操作など要せずに非通電時の熱負荷低減を容
易に、かつ確実に解消し得る電流リードの提供を目的と
する。
で、繁雑な操作など要せずに非通電時の熱負荷低減を容
易に、かつ確実に解消し得る電流リードの提供を目的と
する。
【０００７】
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、極低温に冷却
保持される超電導マグネットと室温にある電源とを電気
的に接続し、かつ前記超電導マグネットを永久電流モー
ドに励磁するかあるいは永久電流モードを消磁するため
に用いる電流リードであって、前記電流リードが黄銅、
白銅、リン青銅などの低純度銅で構成されていることを
特徴とする。
保持される超電導マグネットと室温にある電源とを電気
的に接続し、かつ前記超電導マグネットを永久電流モー
ドに励磁するかあるいは永久電流モードを消磁するため
に用いる電流リードであって、前記電流リードが黄銅、
白銅、リン青銅などの低純度銅で構成されていることを
特徴とする。
【０００９】上記本発明に係る解決手段は、低純度銅で
電流リード導体を構成した場合、高純度銅で構成した場
合に比べて導体体積を大きく採り得ること、および熱容
量の効果により通電中における導体の温度上昇も小さい
ことに着目してなされたものである。すなわち、非通電
時の熱侵入量に影響する電流リード導体のＡ／Ｌ（Ａ：
断面積、Ｌ：全長）値を極力小さくし、かつ通電時にお
ける温度上昇が安定な範囲内に収まるようにしたことを
骨子とする。
電流リード導体を構成した場合、高純度銅で構成した場
合に比べて導体体積を大きく採り得ること、および熱容
量の効果により通電中における導体の温度上昇も小さい
ことに着目してなされたものである。すなわち、非通電
時の熱侵入量に影響する電流リード導体のＡ／Ｌ（Ａ：
断面積、Ｌ：全長）値を極力小さくし、かつ通電時にお
ける温度上昇が安定な範囲内に収まるようにしたことを
骨子とする。
【００１０】
【作用】本発明によれば、電流リードを低純度銅で構成
したことにより、超電導マグネットを永久電流モードへ
の励磁や永久電流モードからの消磁のような短時間の通
電では、定常状態よりはるかに低い安定な温度上昇に抑
え得る。つまり、非通電時の熱侵入量は、次式で与えら
れる。
したことにより、超電導マグネットを永久電流モードへ
の励磁や永久電流モードからの消磁のような短時間の通
電では、定常状態よりはるかに低い安定な温度上昇に抑
え得る。つまり、非通電時の熱侵入量は、次式で与えら
れる。
【００１１】式１
【００１２】
【００１３】ここで、λは熱伝導率、Ｔｈ，Ｔｃ はそ
れぞれ高温側、低温側の温度である。低純度の銅は、高
純度の銅に較べて熱伝導率が小さいため、全長Ｌ をそ
れほど変えられないとすれば、λが小さい分だけ断面積
Ａ を大きくしても熱侵入量は変わらない。さらにＷｉ
ｅｄｅｍａｎｎ−Ｆｒａｎｔｚ則 式２
れぞれ高温側、低温側の温度である。低純度の銅は、高
純度の銅に較べて熱伝導率が小さいため、全長Ｌ をそ
れほど変えられないとすれば、λが小さい分だけ断面積
Ａ を大きくしても熱侵入量は変わらない。さらにＷｉ
ｅｄｅｍａｎｎ−Ｆｒａｎｔｚ則 式２
【００１４】
【００１５】を利用すると、低純度の銅および高純度の
銅は、λＡ／およびρ／Ａが等しいので、定格通電時の
定常状態における温度分布が等しくなる。ところが、低
純度の銅は断面積を大きく選び得るので、熱容量も大き
くなり、超電導マグネットを永久電流モードへの励磁や
永久電流モードからの消磁のような短時間の通電では、
定常状態よりはるかに低い安定な温度上昇に抑え得る。 つまり、この場合は冷却ガスの存在を考慮する必要もな
くなり、冷却ガスに頼らずに安定な動作を呈する。
銅は、λＡ／およびρ／Ａが等しいので、定格通電時の
定常状態における温度分布が等しくなる。ところが、低
純度の銅は断面積を大きく選び得るので、熱容量も大き
くなり、超電導マグネットを永久電流モードへの励磁や
永久電流モードからの消磁のような短時間の通電では、
定常状態よりはるかに低い安定な温度上昇に抑え得る。 つまり、この場合は冷却ガスの存在を考慮する必要もな
くなり、冷却ガスに頼らずに安定な動作を呈する。
【００１６】
【実施例】以下図１〜図４を参照して本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００１７】図１〜図３は、本発明に係る低純度銅から
成る電流リードをそれぞれ適用した超電導マグネット装
置の構成例を断面的に示したもので、図１の場合１ａ，
１ｂ は冷却用ヘリウムガス配管２ａ，２ｂ 内を貫挿
して室温にある電源（図示せず）側に一端が接続する低
純度銅から成る電流リード、３は前記低純度銅から成る
電流リード１ａ，１ｂ の他端が接続する超電導マグネ
ットである。しかして、前記超電導マグネット３および
これに接続する電流リード１ａ，１ｂ の他端部は、前
記電流リード１ａ，１ｂ 間に接続配置された永久電流
スイッチ４とともに液体ヘリウム槽５内に配設され、さ
らに真空化される筐体６内に装着した構成を成している
。なお、図１において７は冷却用ヘリウムガス配管２ａ
，２ｂ とこの冷却用ヘリウムガス配管２ａ，２ｂ 内
を貫挿して室温側に導出された電流リード１ａ，１ｂ
との間を絶縁する絶縁体、８は冷却用ヘリウムガスを流
した場合、冷却用ヘリウムガス配管２ａ，２ｂ を流れ
るヘリウムガス量を調節するバルブである。
成る電流リードをそれぞれ適用した超電導マグネット装
置の構成例を断面的に示したもので、図１の場合１ａ，
１ｂ は冷却用ヘリウムガス配管２ａ，２ｂ 内を貫挿
して室温にある電源（図示せず）側に一端が接続する低
純度銅から成る電流リード、３は前記低純度銅から成る
電流リード１ａ，１ｂ の他端が接続する超電導マグネ
ットである。しかして、前記超電導マグネット３および
これに接続する電流リード１ａ，１ｂ の他端部は、前
記電流リード１ａ，１ｂ 間に接続配置された永久電流
スイッチ４とともに液体ヘリウム槽５内に配設され、さ
らに真空化される筐体６内に装着した構成を成している
。なお、図１において７は冷却用ヘリウムガス配管２ａ
，２ｂ とこの冷却用ヘリウムガス配管２ａ，２ｂ 内
を貫挿して室温側に導出された電流リード１ａ，１ｂ
との間を絶縁する絶縁体、８は冷却用ヘリウムガスを流
した場合、冷却用ヘリウムガス配管２ａ，２ｂ を流れ
るヘリウムガス量を調節するバルブである。
【００１８】図２の場合は、前記図１に図示した構成に
おいて、低純度銅から成る電流リード１ａ，１ｂ を格
別に冷却用ガスで冷却しないように構成したもので、こ
の場合、室温側に導出された電流リード１ａ，１ｂ は
、液体ヘリウム槽５および真空化される筐体６の導出部
においてそれぞれ絶縁体７によって絶縁されている。さ
らに、図３の場合は、前記図１に図示した構成において
、電流リード１ａ，１ｂ 間に接続配置された永久電流
スイッチ４とともに液体ヘリウム槽５内に配設し、これ
を２重構成の真空化される筐体６ａ内に装着する一方、
液体窒素アンカー９を配設して低温側への熱侵入量を低
減する構成としたものである。
おいて、低純度銅から成る電流リード１ａ，１ｂ を格
別に冷却用ガスで冷却しないように構成したもので、こ
の場合、室温側に導出された電流リード１ａ，１ｂ は
、液体ヘリウム槽５および真空化される筐体６の導出部
においてそれぞれ絶縁体７によって絶縁されている。さ
らに、図３の場合は、前記図１に図示した構成において
、電流リード１ａ，１ｂ 間に接続配置された永久電流
スイッチ４とともに液体ヘリウム槽５内に配設し、これ
を２重構成の真空化される筐体６ａ内に装着する一方、
液体窒素アンカー９を配設して低温側への熱侵入量を低
減する構成としたものである。
【００１９】前記図３の構成において、電流リード１ａ
，１ｂ として断面積８９ｍｍ２ 、室温端から液体窒
素アンカー９までの距離５００ｍｍ 、液体窒素アンカ
ー９から超電導マグネット３までの距離を１０００ｍｍ
として、前記超電導マグネット３を定格電流６００Ａの
永久電流モードに励磁する過程での電流リードａ，１ｂ
の各部の温度変化を求めた結果は、図４に示すごとく通
電中の最高温度も３２０Ｋ程度で、温度上昇の小さい安
定な電流リードとして機能していた。なお、白銅もしく
はリン青銅などで構成した電流リードを用いた場合、あ
るいは前記図１もしくは図２に図示した構成した場合も
同様の結果が認められた。
，１ｂ として断面積８９ｍｍ２ 、室温端から液体窒
素アンカー９までの距離５００ｍｍ 、液体窒素アンカ
ー９から超電導マグネット３までの距離を１０００ｍｍ
として、前記超電導マグネット３を定格電流６００Ａの
永久電流モードに励磁する過程での電流リードａ，１ｂ
の各部の温度変化を求めた結果は、図４に示すごとく通
電中の最高温度も３２０Ｋ程度で、温度上昇の小さい安
定な電流リードとして機能していた。なお、白銅もしく
はリン青銅などで構成した電流リードを用いた場合、あ
るいは前記図１もしくは図２に図示した構成した場合も
同様の結果が認められた。
【００２０】
【発明の効果】上記説明したように、本発明に係る電流
リードは、極低温にある超電導マグネットと室温にある
電源との接続において、非通電時の熱侵入を大幅に低減
でき、また通電時には冷却用ガスに頼らずに所要通電も
可能である。つまり、繁雑な操作や構造を複雑化するこ
となく、常に安定した状態で超電導マグネットとしての
機能を呈することが可能となる。
リードは、極低温にある超電導マグネットと室温にある
電源との接続において、非通電時の熱侵入を大幅に低減
でき、また通電時には冷却用ガスに頼らずに所要通電も
可能である。つまり、繁雑な操作や構造を複雑化するこ
となく、常に安定した状態で超電導マグネットとしての
機能を呈することが可能となる。
【図１】 本発明に係る電流リードの使用例を示す断
面図。
面図。
【図２】 本発明に係る電流リードの他の使用例を示
す断面図。
す断面図。
【図３】 本発明に係る電流リードの他の使用例を示
す断面図。
す断面図。
【図４】 本発明に係る電流リードを用いた超電導マ
グネット装置の駆動における電流リード各部の温度変化
例を示す曲線図。
グネット装置の駆動における電流リード各部の温度変化
例を示す曲線図。
１ａ，１ｂ …低純度銅製電流リード ２ａ，２
ｂ …冷却用ヘリウムガス配管 ３…超電導マグネット ４…永久電流スイッチ
５…液体ヘリウム槽 ６，６ａ…真空化可能な筐体 ７…絶縁体
８…バルブ ９…液体窒素アンカー
ｂ …冷却用ヘリウムガス配管 ３…超電導マグネット ４…永久電流スイッチ
５…液体ヘリウム槽 ６，６ａ…真空化可能な筐体 ７…絶縁体
８…バルブ ９…液体窒素アンカー
Claims (1)
- 【請求項１】 極低温に冷却保持される超電導マグネ
ットと室温にある電源とを電気的に接続し、かつ前記超
電導マグネットを永久電流モードに励磁するかあるいは
永久電流モードを消磁するために用いる電流リードであ
って、前記電流リードが黄銅、白銅、リン青銅などの低
純度銅で構成されていることを特徴とする電流リード。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3004429A JPH04363004A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 電流リード |
| EP19910110187 EP0464498A3 (en) | 1990-06-22 | 1991-06-20 | Current lead |
| US08/180,800 US5563369A (en) | 1990-06-22 | 1994-01-10 | Current lead |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3004429A JPH04363004A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 電流リード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04363004A true JPH04363004A (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=11584004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3004429A Withdrawn JPH04363004A (ja) | 1990-06-22 | 1991-01-18 | 電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04363004A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8196386B2 (en) | 2008-03-19 | 2012-06-12 | Honeywell International Inc. | Position sensors, metering valve assemblies, and fuel delivery and control systems |
| JP5686733B2 (ja) * | 2009-06-11 | 2015-03-18 | 株式会社日立メディコ | 磁気共鳴イメージング装置に用いる超電導磁石の調整方法および超電導磁石励磁用ドック |
-
1991
- 1991-01-18 JP JP3004429A patent/JPH04363004A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8196386B2 (en) | 2008-03-19 | 2012-06-12 | Honeywell International Inc. | Position sensors, metering valve assemblies, and fuel delivery and control systems |
| JP5686733B2 (ja) * | 2009-06-11 | 2015-03-18 | 株式会社日立メディコ | 磁気共鳴イメージング装置に用いる超電導磁石の調整方法および超電導磁石励磁用ドック |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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