JPH0513826A - 超電導装置の電流リード - Google Patents
超電導装置の電流リードInfo
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- JPH0513826A JPH0513826A JP3166032A JP16603291A JPH0513826A JP H0513826 A JPH0513826 A JP H0513826A JP 3166032 A JP3166032 A JP 3166032A JP 16603291 A JP16603291 A JP 16603291A JP H0513826 A JPH0513826 A JP H0513826A
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】低温側に酸化物系超電導導体を用いた電流リー
ドに通流する低温のヘリウムガスの通流ガス量を調整す
ることにより、侵入熱を大幅に低減する。 【構成】良導電性金属からなる高温側リードと、酸化物
系超電導導体からなる低温側リードとの直列接続体から
なり、液体ヘリウムが気化した低温のヘリウムガスを電
流リード内に通流することにより冷却される電流リード
において、電流リード内へのヘリウムガスの通流ガス量
を電流リードにその定挌電流を通流した時の自己冷却条
件により決まる通流ガス量を越える通流ガス量に制御す
る液体ヘリウムの気化量および通流ガス量の制御手段を
設ける。また、自己冷却条件により決まる通流ガス量を
越える通流ガス量を、真空断熱容器からの侵入熱を気化
熱として発生する。さらに不足する通流ガス量を液体ヘ
リウムに浸漬した発熱体で液体ヘリウムを気化して補給
するよう制御手段を構成する。
ドに通流する低温のヘリウムガスの通流ガス量を調整す
ることにより、侵入熱を大幅に低減する。 【構成】良導電性金属からなる高温側リードと、酸化物
系超電導導体からなる低温側リードとの直列接続体から
なり、液体ヘリウムが気化した低温のヘリウムガスを電
流リード内に通流することにより冷却される電流リード
において、電流リード内へのヘリウムガスの通流ガス量
を電流リードにその定挌電流を通流した時の自己冷却条
件により決まる通流ガス量を越える通流ガス量に制御す
る液体ヘリウムの気化量および通流ガス量の制御手段を
設ける。また、自己冷却条件により決まる通流ガス量を
越える通流ガス量を、真空断熱容器からの侵入熱を気化
熱として発生する。さらに不足する通流ガス量を液体ヘ
リウムに浸漬した発熱体で液体ヘリウムを気化して補給
するよう制御手段を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、真空断熱容器に収納
された超電導コイルに外部電源からの直流励磁電流を供
給する電流リード、ことに低温側リードに酸化物系超電
導導体を用いた電流リードの侵入熱低減装置に関する。
された超電導コイルに外部電源からの直流励磁電流を供
給する電流リード、ことに低温側リードに酸化物系超電
導導体を用いた電流リードの侵入熱低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導装置の超電導コイルは液体ヘリウ
ム等の極低温冷媒により冷却されて超電導状態を保持す
るので、液体窒素を用いた輻射シールドや多層断熱層を
有する真空断熱容器に液体ヘリウムに浸漬した状態で収
納される。また、電流リードはその低温側への侵入熱に
より液体ヘリウムが気化した低温のヘリウムガスにより
自己冷却され、常温側からの侵入熱および電流リードで
発生するジュール熱が極低温部に侵入するのを阻止する
よう構成される。従来電流リードには導体として銅等の
電気良導体を用いていたが、銅は良導電体であると同時
に良熱伝導体でもあるため極低温部への侵入熱が増し、
高価な液体ヘリウムの気化損失が大きくなる。そこで、
電流リードの低温側に高温超電導体である酸化物系超電
導導体を用い、ジュール熱を零にすると同時にその低熱
伝導性を利用して極低温部への侵入熱を大幅に低減した
電流リードが本願出願人等により既に提案されている
（例えば、特願平２−８４２５２号）。
ム等の極低温冷媒により冷却されて超電導状態を保持す
るので、液体窒素を用いた輻射シールドや多層断熱層を
有する真空断熱容器に液体ヘリウムに浸漬した状態で収
納される。また、電流リードはその低温側への侵入熱に
より液体ヘリウムが気化した低温のヘリウムガスにより
自己冷却され、常温側からの侵入熱および電流リードで
発生するジュール熱が極低温部に侵入するのを阻止する
よう構成される。従来電流リードには導体として銅等の
電気良導体を用いていたが、銅は良導電体であると同時
に良熱伝導体でもあるため極低温部への侵入熱が増し、
高価な液体ヘリウムの気化損失が大きくなる。そこで、
電流リードの低温側に高温超電導体である酸化物系超電
導導体を用い、ジュール熱を零にすると同時にその低熱
伝導性を利用して極低温部への侵入熱を大幅に低減した
電流リードが本願出願人等により既に提案されている
（例えば、特願平２−８４２５２号）。
【０００３】図５は超電導装置の超電導形電流リードの
構造を簡略化して示す一部破砕断面図、図６は図５の要
部を拡大して示す断面図である。図において、超電導コ
イル１は真空断熱容器２内に液体ヘリウムＨe に浸漬し
た状態で収納され、リード線６により電流リード３の低
温端子５Ａに導電接続される。電流リード３は上部に常
温端子４Ａを有する良導電体からなる高温側リード４
と、低温端子５Ａを有する低温側リード５の直列接続体
として構成され、低温のヘリウムガスＧＨe がリード内
を通って常温端子４Ａ側に抜けることにより冷却され
る。低温側リードは図６に示すように、例えばステンレ
ス鋼，マンガン鋼，ニクロム鋼などの剛性が高く低熱伝
導性を有する丸棒を心材７として、その外側に酸化物系
超電導導体８をら旋状に巻装し、低熱伝導性金属からな
る外管９に収納し、外管との間に低温のヘリウムガスに
よる冷却通路を形成し、酸化物系超電導導体８の温度を
液体窒素温度（約７７Ｋ）以下に冷却することにより、
酸化物系超電導導体は超電導状態となって電流を通流し
た場合のジュ−ル熱が零になる。また、熱絶縁体である
酸化物系超電導導体８により高温側リードからの侵入熱
が低温側リードにより阻止されるので、低温端子５Ａ側
への侵入熱が少なく、したがって液体ヘリウムの消費量
が少ない超電導装置の電流リードが得られる。
構造を簡略化して示す一部破砕断面図、図６は図５の要
部を拡大して示す断面図である。図において、超電導コ
イル１は真空断熱容器２内に液体ヘリウムＨe に浸漬し
た状態で収納され、リード線６により電流リード３の低
温端子５Ａに導電接続される。電流リード３は上部に常
温端子４Ａを有する良導電体からなる高温側リード４
と、低温端子５Ａを有する低温側リード５の直列接続体
として構成され、低温のヘリウムガスＧＨe がリード内
を通って常温端子４Ａ側に抜けることにより冷却され
る。低温側リードは図６に示すように、例えばステンレ
ス鋼，マンガン鋼，ニクロム鋼などの剛性が高く低熱伝
導性を有する丸棒を心材７として、その外側に酸化物系
超電導導体８をら旋状に巻装し、低熱伝導性金属からな
る外管９に収納し、外管との間に低温のヘリウムガスに
よる冷却通路を形成し、酸化物系超電導導体８の温度を
液体窒素温度（約７７Ｋ）以下に冷却することにより、
酸化物系超電導導体は超電導状態となって電流を通流し
た場合のジュ−ル熱が零になる。また、熱絶縁体である
酸化物系超電導導体８により高温側リードからの侵入熱
が低温側リードにより阻止されるので、低温端子５Ａ側
への侵入熱が少なく、したがって液体ヘリウムの消費量
が少ない超電導装置の電流リードが得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】良導電体を用いた図示
しない従来の電流リードにおいてその冷却は、電流リー
ドにその定挌電流を流した状態で、低温端子側に侵入す
る侵入熱で液体ヘリウムを気化させ、気化したヘリウム
ガスＧＨe を電流リード内のヘリウムガス通路に流し、
侵入熱量と通流ガス量とで決まる平衡温度で安定運転を
行う自己冷却方式が採られていた。しかしながら、この
自己冷却条件を保持した運転方法を前述のように低温側
に酸化物系超電導導体を用いた電流リード３に適用する
と、低温側リード５により低温端子５Ａへの侵入熱が阻
止され、侵入熱の減少に伴って液体ヘリウムＨe の気化
ガス量が減り、これに伴い主に高温側リード４の平衡温
度が上昇するため、高価な酸化物系超電導導体を低温側
リードに用いたにも係わらず、その侵入熱を良導電体を
用いた従来の電流リードのそれに対して３ないし４割程
度しか低減できないことが最近の解析結果により明らか
になり、酸化物系超電導導体を用いた電流リードに適し
た冷却方式の開発が求められている。
しない従来の電流リードにおいてその冷却は、電流リー
ドにその定挌電流を流した状態で、低温端子側に侵入す
る侵入熱で液体ヘリウムを気化させ、気化したヘリウム
ガスＧＨe を電流リード内のヘリウムガス通路に流し、
侵入熱量と通流ガス量とで決まる平衡温度で安定運転を
行う自己冷却方式が採られていた。しかしながら、この
自己冷却条件を保持した運転方法を前述のように低温側
に酸化物系超電導導体を用いた電流リード３に適用する
と、低温側リード５により低温端子５Ａへの侵入熱が阻
止され、侵入熱の減少に伴って液体ヘリウムＨe の気化
ガス量が減り、これに伴い主に高温側リード４の平衡温
度が上昇するため、高価な酸化物系超電導導体を低温側
リードに用いたにも係わらず、その侵入熱を良導電体を
用いた従来の電流リードのそれに対して３ないし４割程
度しか低減できないことが最近の解析結果により明らか
になり、酸化物系超電導導体を用いた電流リードに適し
た冷却方式の開発が求められている。
【０００５】この発明の目的は、低温側に酸化物系超電
導導体を用いた電流リードに通流する低温のヘリウムガ
スの通流ガス量を調整することにより、侵入熱を大幅に
低減することにある。
導導体を用いた電流リードに通流する低温のヘリウムガ
スの通流ガス量を調整することにより、侵入熱を大幅に
低減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、真空断熱容器内に収納され液体
ヘリウムに浸漬された超電導コイルに外部電源からの励
磁電流を通流する電流リードが、良導電性金属からなる
高温側リードと、酸化物系超電導導体からなる低温側リ
ードとの直列接続体からなり、前記液体ヘリウムが気化
した低温のヘリウムガスを前記電流リード内に通流する
ことにより前記低温側リードが超電導状態となるものに
おいて、前記電流リード内へのヘリウムガスの通流ガス
量を，前記電流リードにその定挌電流を通流した時の自
己冷却条件により決まる通流ガス量を越える通流ガス量
に制御する，液体ヘリウムの気化量および通流ガス量の
制御手段を備えてなるものとする。
に、この発明によれば、真空断熱容器内に収納され液体
ヘリウムに浸漬された超電導コイルに外部電源からの励
磁電流を通流する電流リードが、良導電性金属からなる
高温側リードと、酸化物系超電導導体からなる低温側リ
ードとの直列接続体からなり、前記液体ヘリウムが気化
した低温のヘリウムガスを前記電流リード内に通流する
ことにより前記低温側リードが超電導状態となるものに
おいて、前記電流リード内へのヘリウムガスの通流ガス
量を，前記電流リードにその定挌電流を通流した時の自
己冷却条件により決まる通流ガス量を越える通流ガス量
に制御する，液体ヘリウムの気化量および通流ガス量の
制御手段を備えてなるものとする。
【０００７】また、自己冷却条件により決まる通流ガス
量を越える通流ガス量が、真空断熱容器からの侵入熱に
より発生するよう形成されてなるものとする。
量を越える通流ガス量が、真空断熱容器からの侵入熱に
より発生するよう形成されてなるものとする。
【０００８】さらに、ヘリウムガスの気化量および通流
ガス量の制御手段が、高温側リードの温度を検出して気
化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発す
る制御装置と、液体ヘリウム中に浸漬され前記気化ガス
量の制御信号を受けて気化ガス量を制御する発熱体と、
通流ガスの出口側に配され前記通流ガス量の制御信号を
受けて通流ガス量を制御する流量調節弁とからなるもの
とし、必要に応じて、電流リードの電位降下を検出して
気化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発
する制御装置を組み合わせたものとする。
ガス量の制御手段が、高温側リードの温度を検出して気
化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発す
る制御装置と、液体ヘリウム中に浸漬され前記気化ガス
量の制御信号を受けて気化ガス量を制御する発熱体と、
通流ガスの出口側に配され前記通流ガス量の制御信号を
受けて通流ガス量を制御する流量調節弁とからなるもの
とし、必要に応じて、電流リードの電位降下を検出して
気化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発
する制御装置を組み合わせたものとする。
【０００９】
【作用】この発明の構成において、電流リード内へのヘ
リウムガスの通流ガス量を，電流リードに定挌電流を通
流した時の自己冷却条件により決まる通流ガス量を越え
る通流ガス量に制御する，液体ヘリウムの気化量および
通流ガス量の制御手段を設けるよう構成したことによ
り、電流リードが多量のヘリウムガスにより強制冷却さ
れることになり、良導電体からなる高温側リードの温度
の低下に伴って低温側リードの侵入熱が減るので、その
通流ガス量を従来の常電導形電流リードの自己冷却条件
と同じ量とした場合、その侵入熱を常電導形電流リード
のそれの１／６近くにまで大幅に低減する機能が得られ
る。
リウムガスの通流ガス量を，電流リードに定挌電流を通
流した時の自己冷却条件により決まる通流ガス量を越え
る通流ガス量に制御する，液体ヘリウムの気化量および
通流ガス量の制御手段を設けるよう構成したことによ
り、電流リードが多量のヘリウムガスにより強制冷却さ
れることになり、良導電体からなる高温側リードの温度
の低下に伴って低温側リードの侵入熱が減るので、その
通流ガス量を従来の常電導形電流リードの自己冷却条件
と同じ量とした場合、その侵入熱を常電導形電流リード
のそれの１／６近くにまで大幅に低減する機能が得られ
る。
【００１０】また、液体ヘリウムの気化熱源として真空
断熱容器の侵入熱を利用するよう構成すれば、従来利用
されなかった低温のヘリウムガスを活用して電流リード
を強制冷却することが可能になり、かつ液体ヘリウムの
気化量および通流ガス量の制御手段も通流ガス量を制御
するのみの簡素な構成とすることができる。
断熱容器の侵入熱を利用するよう構成すれば、従来利用
されなかった低温のヘリウムガスを活用して電流リード
を強制冷却することが可能になり、かつ液体ヘリウムの
気化量および通流ガス量の制御手段も通流ガス量を制御
するのみの簡素な構成とすることができる。
【００１１】さらに、ヘリウムガスの気化量および通流
ガス量の制御手段を、高温側リードの温度を検出して気
化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発す
る制御装置と、液体ヘリウム中に浸漬され，気化ガス量
の制御信号を受けて気化ガス量を制御する発熱体と、通
流ガスの出口側に配され，通流ガス量の制御信号を受け
て通流ガス量を制御する流量調節弁とで構成すれば、真
空断熱容器の侵入熱による気化ガス量で不足する通流ガ
ス量を、強制冷却による高温側リードの温度変化を監視
しつつ常時安定供給する機能が得られる。また、上記制
御手段の制御装置を、電流リードの電位降下を検出して
気化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発
するよう構成しても、強制冷却による電流リードの電気
抵抗の低下を監視しつつ通流ガス量の不足分を安定供給
する機能が得られる。
ガス量の制御手段を、高温側リードの温度を検出して気
化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発す
る制御装置と、液体ヘリウム中に浸漬され，気化ガス量
の制御信号を受けて気化ガス量を制御する発熱体と、通
流ガスの出口側に配され，通流ガス量の制御信号を受け
て通流ガス量を制御する流量調節弁とで構成すれば、真
空断熱容器の侵入熱による気化ガス量で不足する通流ガ
ス量を、強制冷却による高温側リードの温度変化を監視
しつつ常時安定供給する機能が得られる。また、上記制
御手段の制御装置を、電流リードの電位降下を検出して
気化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発
するよう構成しても、強制冷却による電流リードの電気
抵抗の低下を監視しつつ通流ガス量の不足分を安定供給
する機能が得られる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる超電導装置の電流リ
ードを簡単化して示す断面図であり、従来技術と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図において、電流リード３の強制冷却に
必要な低温のヘリウムガスの通流ガス量Ｑは電流リード
３の侵入熱Ｐおよび真空断熱容器２の侵入熱ｐを受けて
液体ヘリウムＨｅが気化することにより発生し、低温端
子５Ａから低温側リード５の図示しないヘリウムガス通
路に流入して電流リード３を強制冷却し、高温側リード
４の常温端子４Ａ近傍に設けられた流量調節弁１４から
外部に放出される。したがって、ヘリウムガスの気化ガ
ス量が所望の通流ガス量Ｑに対して同等以上であれば、
ヘリウムガスの気化量および通流ガス量の制御手段（以
下制御手段と略称する）１１は、例えば強制冷却による
高温側リード４の温度低下を温度センサ１２で検出した
制御回路１３が、基準温度に対する温度差に基づいて発
する通流ガス量の制御信号１３Ａにより、流量調節弁１
４の開度を制御する簡素な構成のものでよく、従来有効
に利用されなかった真空断熱容器の侵入熱ｐを液体ヘリ
ウムの気化熱源に有効に利用して電流リードの強制冷却
を行うことができる。
る。図１はこの発明の実施例になる超電導装置の電流リ
ードを簡単化して示す断面図であり、従来技術と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図において、電流リード３の強制冷却に
必要な低温のヘリウムガスの通流ガス量Ｑは電流リード
３の侵入熱Ｐおよび真空断熱容器２の侵入熱ｐを受けて
液体ヘリウムＨｅが気化することにより発生し、低温端
子５Ａから低温側リード５の図示しないヘリウムガス通
路に流入して電流リード３を強制冷却し、高温側リード
４の常温端子４Ａ近傍に設けられた流量調節弁１４から
外部に放出される。したがって、ヘリウムガスの気化ガ
ス量が所望の通流ガス量Ｑに対して同等以上であれば、
ヘリウムガスの気化量および通流ガス量の制御手段（以
下制御手段と略称する）１１は、例えば強制冷却による
高温側リード４の温度低下を温度センサ１２で検出した
制御回路１３が、基準温度に対する温度差に基づいて発
する通流ガス量の制御信号１３Ａにより、流量調節弁１
４の開度を制御する簡素な構成のものでよく、従来有効
に利用されなかった真空断熱容器の侵入熱ｐを液体ヘリ
ウムの気化熱源に有効に利用して電流リードの強制冷却
を行うことができる。
【００１３】図２はこの発明の超電導装置の電流リード
における侵入熱低減原理を説明するための侵入熱対通流
ガス量特性線図であり、図の縦軸には電流リードの低温
端子側への侵入熱Ｐを、横軸には電流リードへの通流ガ
ス量Ｑを液体ヘリウム量に換算した値で示してある。図
において、直線１０１は電流リードの自己冷却曲線、１
０２は酸化物系超電導導体を低温側リード側に用いた定
挌電流１０００Ａの超電導形電流リード３の強制冷却曲
線、１０３は全体が良導電体で構成された定挌電流１０
００Ａの常電導形電流リードの強制冷却曲線であり、自
己冷却曲線上の点ＡおよびＢが両電流リードの自己冷却
条件を満たす特性値を、また両強制冷却曲線のＡ点およ
びＢ点より下の部分が強制冷却領域を示している。
における侵入熱低減原理を説明するための侵入熱対通流
ガス量特性線図であり、図の縦軸には電流リードの低温
端子側への侵入熱Ｐを、横軸には電流リードへの通流ガ
ス量Ｑを液体ヘリウム量に換算した値で示してある。図
において、直線１０１は電流リードの自己冷却曲線、１
０２は酸化物系超電導導体を低温側リード側に用いた定
挌電流１０００Ａの超電導形電流リード３の強制冷却曲
線、１０３は全体が良導電体で構成された定挌電流１０
００Ａの常電導形電流リードの強制冷却曲線であり、自
己冷却曲線上の点ＡおよびＢが両電流リードの自己冷却
条件を満たす特性値を、また両強制冷却曲線のＡ点およ
びＢ点より下の部分が強制冷却領域を示している。
【００１４】図から明らかなように、自己冷却条件を満
たす使い方の場合、常電導形電流リードの通流ガス量約
１．７（ｌ／ｈｒ），侵入熱量約１．２Ｗ（Ａ点）に対
して、超電導形電流リードでは通流ガス量約１（ｌ／ｈ
ｒ），侵入熱量約０．７５Ｗ（Ｂ点）が自己冷却におけ
る平衡点となり、高価な酸化物系超電導導体を用いたこ
とによる侵入熱量Ｐの低減率は３７．５％に止まる。一
方、超電導形電流リード３に通流ガス量１．７（ｌ／ｈ
ｒ）（常電導形電流リードの自己冷却条件と同量）を流
して強制冷却すると、熱的平衡条件はＣ点となり、侵入
熱量は常電導形電流リードの１．２Ｗに対してその１／
６に相当する０．２Ｗにまで減少する。したがって、図
１に示す実施例装置において、真空断熱容器２の侵入熱
ｐによる液体ヘリウムの気化ガス量が、図２におけるＡ
点とＢ点との通流ガス量の差に相当する約０．７（ｌ／
ｈｒ）程度あれば、これを有効に利用して強制冷却を行
うことができ、侵入熱を常電導形電流リードのそれの１
／６にまで低減した超電導形電流リードを得ることがで
きる。なお、常電導形電流リードの通流ガス量を０．７
（ｌ／ｈｒ）増量して２．４（ｌ／ｈｒ）とし、強制冷
却することも考えられるが、この場合の侵入熱は０．６
Ｗ程度に止まり、超電導形電流リードを強制冷却した場
合の侵入熱の低減効果に遠く及ばないばかりか、液体ヘ
リウムの気化損失が増加する。
たす使い方の場合、常電導形電流リードの通流ガス量約
１．７（ｌ／ｈｒ），侵入熱量約１．２Ｗ（Ａ点）に対
して、超電導形電流リードでは通流ガス量約１（ｌ／ｈ
ｒ），侵入熱量約０．７５Ｗ（Ｂ点）が自己冷却におけ
る平衡点となり、高価な酸化物系超電導導体を用いたこ
とによる侵入熱量Ｐの低減率は３７．５％に止まる。一
方、超電導形電流リード３に通流ガス量１．７（ｌ／ｈ
ｒ）（常電導形電流リードの自己冷却条件と同量）を流
して強制冷却すると、熱的平衡条件はＣ点となり、侵入
熱量は常電導形電流リードの１．２Ｗに対してその１／
６に相当する０．２Ｗにまで減少する。したがって、図
１に示す実施例装置において、真空断熱容器２の侵入熱
ｐによる液体ヘリウムの気化ガス量が、図２におけるＡ
点とＢ点との通流ガス量の差に相当する約０．７（ｌ／
ｈｒ）程度あれば、これを有効に利用して強制冷却を行
うことができ、侵入熱を常電導形電流リードのそれの１
／６にまで低減した超電導形電流リードを得ることがで
きる。なお、常電導形電流リードの通流ガス量を０．７
（ｌ／ｈｒ）増量して２．４（ｌ／ｈｒ）とし、強制冷
却することも考えられるが、この場合の侵入熱は０．６
Ｗ程度に止まり、超電導形電流リードを強制冷却した場
合の侵入熱の低減効果に遠く及ばないばかりか、液体ヘ
リウムの気化損失が増加する。
【００１５】図３はこの発明の異なる実施例を示す構成
図であり、制御手段２１の制御回路２３が、温度センサ
１２により高温側リード４の温度変化を監視して通流ガ
ス量制御信号１３Ａおよび液体ヘリウムの気化ガス量制
御信号２３Ｂを出力するよう構成されるとともに、加熱
電源２５が制御信号２３Ｂに基づいて液体ヘリウム中に
配された発熱体２４の電流を制御するよう構成されてお
り、真空断熱容器の侵入熱ｐが少なく所望の通流ガス量
Ｑが得られない場合、その不足分を発熱体２４が液体ヘ
リウムを気化して補給するよう制御条件を設定すれば、
電流リード３は前述の実施例におけると同様に強制冷却
され、電流リードの侵入熱を低減することができる。
図であり、制御手段２１の制御回路２３が、温度センサ
１２により高温側リード４の温度変化を監視して通流ガ
ス量制御信号１３Ａおよび液体ヘリウムの気化ガス量制
御信号２３Ｂを出力するよう構成されるとともに、加熱
電源２５が制御信号２３Ｂに基づいて液体ヘリウム中に
配された発熱体２４の電流を制御するよう構成されてお
り、真空断熱容器の侵入熱ｐが少なく所望の通流ガス量
Ｑが得られない場合、その不足分を発熱体２４が液体ヘ
リウムを気化して補給するよう制御条件を設定すれば、
電流リード３は前述の実施例におけると同様に強制冷却
され、電流リードの侵入熱を低減することができる。
【００１６】図４はこの発明の他の実施例を示す構成図
であり、制御回路３３が電流リード３に電流を流すこと
により電流リード３の上下間に生ずる電位降下を電圧検
出器３２により監視し、基準値に対する電位差に対応し
て流量調節弁１４に通流ガス量制御信号３３Ａを，加熱
電源２５に気化ガス量制御信号３３Ｂを出力するよう構
成された点が前述の実施例と異なっており、電流リード
の電気抵抗の温度依存性を利用して、発熱体２４による
液体ヘリウムの気化ガス量および流量調節弁１４の開度
を制御できるので、真空断熱容器２の侵入熱で不足する
気化ガス量および通流ガス量を過不足なく補給して電流
リード３を強制冷却し、その侵入熱を前述の各実施例に
おけると同様に低減することができる。
であり、制御回路３３が電流リード３に電流を流すこと
により電流リード３の上下間に生ずる電位降下を電圧検
出器３２により監視し、基準値に対する電位差に対応し
て流量調節弁１４に通流ガス量制御信号３３Ａを，加熱
電源２５に気化ガス量制御信号３３Ｂを出力するよう構
成された点が前述の実施例と異なっており、電流リード
の電気抵抗の温度依存性を利用して、発熱体２４による
液体ヘリウムの気化ガス量および流量調節弁１４の開度
を制御できるので、真空断熱容器２の侵入熱で不足する
気化ガス量および通流ガス量を過不足なく補給して電流
リード３を強制冷却し、その侵入熱を前述の各実施例に
おけると同様に低減することができる。
【００１７】
【発明の効果】この発明は前述のように、電流リード内
へのヘリウムガスの通流ガス量を，電流リードに定挌電
流を通流した時の自己冷却条件により決まる通流ガス量
を越える通流ガス量に制御する液体ヘリウムの気化量お
よび通流ガス量の制御手段を設けるよう構成した。その
結果、電流リードが多量のヘリウムガスにより強制冷却
されることになり、良導電体からなる高温側リードの温
度の低下に伴って酸化物系超電導導体を用いた低温側リ
ードへの侵入熱が減るので、その通流ガス量を従来の常
電導形電流リードの自己冷却条件と同じ量とした場合、
その侵入熱が常電導形電流リードの自己冷却条件におけ
るそれの１／６近くにまで低減される。したがって、高
価な酸化物系超電導導体を用いたにも係わらず侵入熱を
低減できないという従来技術の問題点が排除され、侵入
熱の少ない超電導形電流リードを備えた超電導装置を提
供することができる。
へのヘリウムガスの通流ガス量を，電流リードに定挌電
流を通流した時の自己冷却条件により決まる通流ガス量
を越える通流ガス量に制御する液体ヘリウムの気化量お
よび通流ガス量の制御手段を設けるよう構成した。その
結果、電流リードが多量のヘリウムガスにより強制冷却
されることになり、良導電体からなる高温側リードの温
度の低下に伴って酸化物系超電導導体を用いた低温側リ
ードへの侵入熱が減るので、その通流ガス量を従来の常
電導形電流リードの自己冷却条件と同じ量とした場合、
その侵入熱が常電導形電流リードの自己冷却条件におけ
るそれの１／６近くにまで低減される。したがって、高
価な酸化物系超電導導体を用いたにも係わらず侵入熱を
低減できないという従来技術の問題点が排除され、侵入
熱の少ない超電導形電流リードを備えた超電導装置を提
供することができる。
【００１８】また、液体ヘリウムの気化熱源として真空
断熱容器の侵入熱を利用するよう構成すれば、特別の熱
源を必要とせずに自己冷却条件を越える通流ガス量を確
保することが可能になるので、従来利用されなかったヘ
リウムガスを活用して電流リードを強制冷却し、侵入熱
を低減できる利点が得られる。また、液体ヘリウムの気
化量および通流ガス量の制御手段も通流ガス量を制御す
るのみの簡素な構成で済み、冷却性能の高い超電導形電
流リードを経済的に有利に提供することができる。
断熱容器の侵入熱を利用するよう構成すれば、特別の熱
源を必要とせずに自己冷却条件を越える通流ガス量を確
保することが可能になるので、従来利用されなかったヘ
リウムガスを活用して電流リードを強制冷却し、侵入熱
を低減できる利点が得られる。また、液体ヘリウムの気
化量および通流ガス量の制御手段も通流ガス量を制御す
るのみの簡素な構成で済み、冷却性能の高い超電導形電
流リードを経済的に有利に提供することができる。
【００１９】さらに、ヘリウムガスの気化量および通流
ガス量の制御手段を、高温側リードの温度を検出して気
化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発す
る制御装置と、液体ヘリウム中に浸漬され，気化ガス量
の制御信号を受けて気化ガス量を制御する発熱体と、通
流ガスの出口側に配され，通流ガス量の制御信号を受け
て通流ガス量を制御する流量調節弁とで構成すれば、真
空断熱容器の侵入熱による気化ガス量で不足する通流ガ
ス量を、強制冷却による高温側リードの温度変化を監視
しつつ過不足なく安定して補給でき、液体ヘリウムの無
駄な気化損失を排除できる利点が得られる。また、上記
制御手段の制御装置を、電流リードの電位降下を検出し
て気化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を
発するよう構成しても、強制冷却による電流リードの電
気抵抗の低下を監視しつつ通流ガス量の不足分を安定供
給することができ、液体ヘリウムの無駄な気化損失を排
除できる利点が得られる。
ガス量の制御手段を、高温側リードの温度を検出して気
化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を発す
る制御装置と、液体ヘリウム中に浸漬され，気化ガス量
の制御信号を受けて気化ガス量を制御する発熱体と、通
流ガスの出口側に配され，通流ガス量の制御信号を受け
て通流ガス量を制御する流量調節弁とで構成すれば、真
空断熱容器の侵入熱による気化ガス量で不足する通流ガ
ス量を、強制冷却による高温側リードの温度変化を監視
しつつ過不足なく安定して補給でき、液体ヘリウムの無
駄な気化損失を排除できる利点が得られる。また、上記
制御手段の制御装置を、電流リードの電位降下を検出し
て気化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を
発するよう構成しても、強制冷却による電流リードの電
気抵抗の低下を監視しつつ通流ガス量の不足分を安定供
給することができ、液体ヘリウムの無駄な気化損失を排
除できる利点が得られる。
【図１】この発明の実施例になる超電導装置の電流リー
ドを簡単化して示す断面図
ドを簡単化して示す断面図
【図２】この発明の超電導装置の電流リードにおける侵
入熱低減原理を説明するための侵入熱対通流ガス量特性
線図
入熱低減原理を説明するための侵入熱対通流ガス量特性
線図
【図３】この発明の異なる実施例を示す構成図
【図４】この発明の他の実施例を示す構成図
【図５】超電導装置の超電導形電流リードの構造を簡略
化して示す一部破砕断面図
化して示す一部破砕断面図
【図６】図５の要部を拡大して示す断面図
１ 超電導コイル
２ 真空断熱容器
３ 電流リード
４ 高温側リード
５ 低温側リード（酸化物系超電導導体使用）
７ 心材
８ 酸化物系超電導導体
１１ 気化ガス量および通流ガス量の制御手段
１２ 温度センサ
１３ 制御回路
１４ 流量調節弁
１３Ａ 通流ガス量制御信号
２１ 気化ガス量および通流ガス量の制御手段
２３ 制御回路
２３Ｂ 気化ガス量制御信号
２４ 発熱体
２５ 加熱電源
３１ 気化ガス量および通流ガス量の制御手段
３２ 電圧検出器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 熊谷 健夫
神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号
富士電機株式会社内
(72)発明者 向江 和郎
神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号
富士電機株式会社内
(72)発明者 田中 靖三
東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古
河電気工業株式会社内
(72)発明者 宇野 直樹
東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古
河電気工業株式会社内
(72)発明者 三村 正直
東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古
河電気工業株式会社内
(72)発明者 清水 仁司
東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古
河電気工業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】真空断熱容器内に収納され液体ヘリウムに
浸漬された超電導コイルに外部電源からの励磁電流を通
流する電流リードが、良導電性金属からなる高温側リー
ドと、酸化物系超電導導体からなる低温側リードとの直
列接続体からなり、前記液体ヘリウムが気化した低温の
ヘリウムガスを前記電流リード内に通流することにより
前記低温側リードが超電導状態となるものにおいて、前
記電流リード内へのヘリウムガスの通流ガス量を，前記
電流リードにその定挌電流を通流した時の自己冷却条件
により決まる通流ガス量を越える通流ガス量に制御す
る，液体ヘリウムの気化量および通流ガス量の制御手段
を備えてなることを特徴とする超電導装置の電流リー
ド。 - 【請求項２】自己冷却条件により決まる通流ガス量を越
える通流ガス量が、真空断熱容器からの侵入熱により生
成するよう形成されてなることを特徴とする請求項１記
載の超電導装置の電流リード。 - 【請求項３】ヘリウムガスの気化量および通流ガス量の
制御手段が、高温側リードの温度を検出して気化ガス量
の制御信号および通流ガス量の制御信号を発する制御装
置と、液体ヘリウム中に浸漬され前記気化ガス量の制御
信号を受けて気化ガス量を制御する発熱体と、通流ガス
の出口側に配され前記通流ガス量の制御信号を受けて通
流ガス量を制御する流量調節弁とからなることを特徴と
する請求項１記載の超電導装置の電流リード。 - 【請求項４】制御装置が電流リードの電位降下を検出し
て気化ガス量の制御信号および通流ガス量の制御信号を
発するものであることを特徴とする請求項３記載の超電
導装置の電流リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166032A JP3032610B2 (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 超電導装置の電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3166032A JP3032610B2 (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 超電導装置の電流リード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513826A true JPH0513826A (ja) | 1993-01-22 |
| JP3032610B2 JP3032610B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=15823680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3166032A Expired - Lifetime JP3032610B2 (ja) | 1991-07-08 | 1991-07-08 | 超電導装置の電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3032610B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5575175A (en) * | 1994-09-30 | 1996-11-19 | Fuji Kiko Co., Ltd. | Shift lever assembly |
| JP2003046150A (ja) * | 1994-11-21 | 2003-02-14 | Yyl:Kk | 熱電冷却型パワーリード |
| JP2005252085A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Railway Technical Res Inst | 超電導コイル励消磁制御装置のインターロックシステム |
| JP2007173460A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導電磁石装置 |
| EP2592430A1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | Samsung Electronics Co., Ltd | Demountable current lead unit and superconducting magnet apparatus employing the same |
| JP5484644B1 (ja) * | 2013-07-11 | 2014-05-07 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネット |
| CN109029755A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-12-18 | 重庆材料研究院有限公司 | 用于提高铠装铂电阻温度计响应时间的方法 |
| CN114038645A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-11 | 宁波健信核磁技术有限公司 | 一种气冷电流引线及超导磁体系统 |
| CN114171281A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-03-11 | 宁波健信核磁技术有限公司 | 一种超导磁体加热系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555512C2 (ru) * | 2013-11-13 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | Самоохлаждаемый автономный наноприбор и способ его формирования |
-
1991
- 1991-07-08 JP JP3166032A patent/JP3032610B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5575175A (en) * | 1994-09-30 | 1996-11-19 | Fuji Kiko Co., Ltd. | Shift lever assembly |
| JP2003046150A (ja) * | 1994-11-21 | 2003-02-14 | Yyl:Kk | 熱電冷却型パワーリード |
| JP2005252085A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Railway Technical Res Inst | 超電導コイル励消磁制御装置のインターロックシステム |
| JP4694133B2 (ja) * | 2004-03-05 | 2011-06-08 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 超電導コイル励消磁制御装置のインターロックシステム |
| JP2007173460A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導電磁石装置 |
| US8583200B2 (en) | 2011-11-14 | 2013-11-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Demountable current lead unit and superconducting magnet apparatus employing the same |
| EP2592430A1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | Samsung Electronics Co., Ltd | Demountable current lead unit and superconducting magnet apparatus employing the same |
| JP5484644B1 (ja) * | 2013-07-11 | 2014-05-07 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネット |
| US9799433B2 (en) | 2013-07-11 | 2017-10-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Superconducting magnet |
| CN109029755A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-12-18 | 重庆材料研究院有限公司 | 用于提高铠装铂电阻温度计响应时间的方法 |
| CN114038645A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-11 | 宁波健信核磁技术有限公司 | 一种气冷电流引线及超导磁体系统 |
| CN114038645B (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-12 | 宁波健信核磁技术有限公司 | 一种气冷电流引线及超导磁体系统 |
| CN114171281A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-03-11 | 宁波健信核磁技术有限公司 | 一种超导磁体加热系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3032610B2 (ja) | 2000-04-17 |
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