JPH05267727A - 超電導装置用電流リードと電源との接続リード - Google Patents

超電導装置用電流リードと電源との接続リード

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JPH05267727A
JPH05267727A JP4058527A JP5852792A JPH05267727A JP H05267727 A JPH05267727 A JP H05267727A JP 4058527 A JP4058527 A JP 4058527A JP 5852792 A JP5852792 A JP 5852792A JP H05267727 A JPH05267727 A JP H05267727A
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JP
Japan
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lead
power supply
liquid nitrogen
container
oxide superconductor
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JP4058527A
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Kiyoshi Takita
清 滝田
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電流リードの常温部端子からの侵入熱を低減し
て液体ヘリウムの消費量を小さくする。 【構成】電源側接続リード11と電流リード3の常温部
端子3bとを接続する接続リード100を、液体窒素容
器24に収納して冷却した棒状の酸化物超電導体21で
構成することによって、電源側から常温部端子3bへの
熱侵入が抑制されて超電導コイルを収納する低温容器内
の液体ヘリウムの消費量が低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、低温容器の外部から
内部に収納されている超電導コイルと励磁用の電源との
間を接続して電力を供給する超電導装置用電流リードの
常温部端子と電源から引き出された電源接続リードとの
間を接続する接続リードに関する。
【0002】
【従来の技術】超電導装置の超電導コイルは液体ヘリウ
ムガスなどの極低温冷媒により冷却されて超電導状態が
保持されるので、液体窒素を用いたふく射シールドや多
層断熱層を有する真空容器内に収納した低温容器に封入
した液体ヘリウムに浸漬した状態で収納される。また、
超電導装置の外部に設けられる超電導コイル励磁用の電
源と超電導コイルとの間を電気的に接続する電流リード
は液体ヘリウムが気化した低温のヘリウムガスにより冷
却され、常温側からの伝導熱及び電流リードで発生する
ジュール熱(合わせて侵入熱と呼ぶ)が低温容器内に侵
入するのを阻止するよう構成される。
【0003】図4は超電導装置を簡略化して示す断面図
である。図において、超電導コイル2は真空容器Oの低
温容器1内に液体ヘリウムH1 に浸漬した状態で収納さ
れ、液体ヘリウム温度(4.2K)に冷却されることに
より超電導状態が保持される。また、低温容器1の外側
と真空容器Oの間は高真空に保たれ、この高真空空間内
には低温容器1を包囲する形で液体窒素N1 を封入した
液体窒素シールド13や図示しないふく射シールド、多
層断熱層などが設けられ、外部からの侵入熱を遮断する
ことにより高価な液体ヘリウムH1 の消費を抑制し、気
化した窒素ガスN2 は真空容器Oの蓋板を気密に貫通す
る窒素ガス配管14から外部に放出される。
【0004】一方、低温容器1に挿入された電流リード
3のリード配管3cは真空容器Oの蓋板に絶縁支持さ
れ、このリード配管3cの中を通るリード導体3aが低
温側で超電導コイル2に接続され、常温部端子3bが後
述の接続片9、電源側リード11を介して電源50に接
続されている。液体ヘリウムH1 が蒸発して生成したヘ
リウムガスH2 は低温側からリード配管3cの中に入っ
て隙間3dを通ってリード導体3aやリード配管3cを
冷却して侵入熱を奪いながら上昇し、ガス配管5これに
管継手で接続されたガス配管6を通りこれに符号を付さ
ないフランジで接続された外部配管7から外部に放出さ
れるか、図示しない圧縮機に導かれて再度液体ヘリウム
になって低温容器1に戻される。
【0005】電流リード3と図4の左側に図示してある
符号を付さないもう1本の電流リードとが電源50から
引き出された模式的に示す電源側接続リード11とこれ
と電流リード3との間を接続する接続片9とに接続され
て超電導コイル2に電流が供給される。図5は従来の接
続リード部の図4の平面図、図6は同じく正面図であ
り、接続片9は細銅線を編んで製作したフレキシブルリ
ードであり、電源接続リード11と常温部端子3bとに
ボルト10で取付けられている。このような接続片9は
高価なので平角銅からなる電源接続リード11や常温部
端子3cに比べて電流密度を高くして断面積を小さくす
る場合が多い。したがって、他の部分に比べてジュール
損が大きく温度が高くなる傾向にある。常温部端子3c
は前述のようにすぐ近くまでヘリウムガスH1 で冷却さ
れるので比較的温度が低いことから、これに熱が伝わる
ことによって接続片9の温度上昇が抑制されるという現
象があるので前述のように接続片9の電流密度を上げて
断面積を小さくし安価にすることも許容される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
に低温容器1への侵入熱を低減することは高価な液体ヘ
リウムの消費量を低減する上で重要であるが、接続片9
の断面積を小さくして安価にしたために、接続片9から
電流リード3への侵入熱が大きくなって液体ヘリウムH
1 の消費量が増大して超電導装置の運転費用が増大する
という問題が生ずる。特に10kAを越えるような大電
流超電導装置の場合、接続片9が発生するジュール熱も
大きくなりこの問題は更に増大する。
【0007】この発明の目的はこのような問題を解決
し、電流リードの常温部端子からの侵入熱を低減して液
体ヘリウムの消費量を小さくした超電導装置の電流リー
ドと電源との接続リードを提供することにある。
【0008】
【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、電源から引き出された電源側接
続リードと電流リードの常温部端子とを接続する接続リ
ードが、液体窒素容器に収納して液体窒素に浸漬した棒
状の酸化物超電導体からなるものとし、また、酸化物超
電導体からなる接続リードが、複数本の酸化物超電導体
分割してこれを電気的に並列接続してなるものとし、又
は、往復2本の酸化物超電導体からなる接続リードを共
通の液体窒素容器に収納してなるものとする。
【0009】
【作用】この発明の構成において、電源側接続リードと
電流リードの常温部端子とを接続する接続リードを、液
体窒素容器に収納して液体窒素に浸漬した棒状の酸化物
超電導体で構成することによって、接続リード自身のジ
ュール熱が非常に小さくなるとともに、電源側から侵入
する熱はこの接続リード内で冷却されるので常温部端子
への熱侵入が抑制される。また、この酸化物超電導体を
分割して複数本の酸化物超電導体を電気的に並列接続す
る構成とすることによって、同じ断面積の酸化物超電導
体でも表面積が大きくなって使用電流値が増大する。ま
た、2本の往復リードを共通の液体窒素容器に収納する
ことによって液体窒素容器やこれを収納する真空容器が
1本でよくなる。
【0010】
【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を示す接続リード100の断面
図、図2は図1のA−A断面図である。これらの図にお
いて、接続リード100は棒状の酸化物超電導体21の
両側に端子リード25を取付け、これを内部が高真空に
保持された真空容器23に収納され液体窒素を注入した
液体窒素容器24に収納したものである。真空容器23
や液体窒素容器24はステンレスなどの金属製なので端
子リード25はこれらの容器23,24を絶縁管22を
介して気密に貫通した構成としてある。また、酸化物超
電導体21は軸方向に3カ所に配置した絶縁材からなる
間隔片28を介して液体窒素容器24に支持されてい
る。間隔片28は図2に示すように液体窒素容器24に
内接する正方形の絶縁板に貫通孔を設けてこれに酸化物
超電導体21を貫通させて保持する構成としてある。た
だ、図示のこの間隔片28による酸化物超電導体21の
支持構造は単なる一例であって、間隔片28が、液体窒
素の低温に耐える絶縁物であること、液体窒素容器24
内での液体窒素の軸方向の流通を妨げないこと、酸化物
超電導体21を支持するだけの機械的強度を有すること
などの要件を満足する限りその材質、形状及び数に制限
はない。
【0011】酸化物超電導体21は周知のように液体窒
素の沸騰温度(約80K)で超電導状態を維持すること
ができる。したがって、液体窒素容器24に収納して液
体窒素に浸漬した状態を維持した酸化物超電導体21は
超電導状態となって電気抵抗が零になってジュール損を
発生しない。液体窒素は液体窒素タンク40から供給さ
れ注入管27から液体窒素容器24に注入される。液体
窒素が気化して生成した窒素ガスは放出管26から大気
に放出される。気化し放出された分の液体窒素が液体窒
素タンク40から補給される。液体窒素容器24を真空
容器23の中に収納した構成は図4の低温容器1に対す
る真空容器Oの関係と同じであり、魔法瓶と同じで熱伝
導及び対流による熱侵入を制限して液体窒素の消費量を
低減するためである。
【0012】接続リード100の図1の左側は電流リー
ド3の常温部端子3bにボルト締めで接続され、右側は
電源側接続リード11に同じくボルト締めでそれぞれ端
子リード25を介して接続されている。常温部端子3b
にはこの接続リード100が接続されているから接続リ
ード100のジュール熱は端子リード25を除いて零に
なるだけでなく、電源側接続リード11からの熱侵入も
接続リード100で熱が奪われて常温部端子3bに伝わ
らない。このように常温部端子3bへの熱侵入が極めて
小さくなる結果、電流リード3を通る侵入熱が低減して
液体ヘリウムH 1 の消費量が低減する。
【0013】図3はこの発明の別の実施例を示す接続リ
ード110の断面図である。接続リード110は往復の
2本のリードとしての酸化物超電導体21A,21Bを
共通に液体窒素容器24Aに収納したもので、図2では
1つの窒素容器24に1本のリードを収納しただけなの
で1つの超電導装置に2本の接続リード100を必要と
したのに対して、図3では直径は大きくなるが1本の窒
素容器24Aとこれを収納する真空容器23Aでよいこ
とから往復2本の接続リードの寸法が縮小するとともに
コストも低減する。
【0014】図2や図3では1本の接続リード100、
又は110を1本の酸化物超電導体21、又は21A,
21Bで構成してあるが、分割して複数本の酸化物超電
導体を電気的に並列接続した構成を採用することもでき
る。また、酸化物超電導体21,21A,21Bの断面
を円形として図示してあるが、これにこだるものではな
く長方形又は別の形状であっても差し支えない。また、
図1では左右の端子リード25の先端部をそれぞれ酸化
物超電導体21の内部に埋め込んだ構成としているが、
この端子リード25の左右を連ねて1本にして酸化物超
電導体21の中を貫通した構成を採用して酸化物超電導
体21の機械的強度の補強及び安定材の機能を持たせる
構成にすることもできる。更には、銅管の中に酸化物超
電導体を詰め込んでこの銅管を機械的強度の補強と安定
材との両方の機能を持たせる構成を採用することもでき
る。
【0015】
【発明の効果】この発明は前述のように、電源側接続リ
ードと電流リードの常温部端子とを接続する接続リード
を、液体窒素で冷却した酸化物超電導体で構成すること
によって、電源側から常温部端子への熱侵入が抑制され
ることになって液体ヘリウムの消費量が低減し運転コス
トが低減するという効果が得られる。また、この酸化物
超電導体を複数本に分けてこれを電気的に並列接続する
構成とすることによって、同じ断面積の酸化物超電導体
でも表面積が大きくなって許容電流値が増大する効果が
得られる。また、往復2本の接続リードを共通の液体窒
素容器に収納することによって液体窒素容器や真空容器
の寸法は大きくなるがその本数が半分になるので全体と
しての寸法が縮小するとともに低価格になるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す接続リードの断面図
【図2】図1のA−A断面図
【図3】この発明の別の実施例を示す接続リードの断面
【図4】超電導装置を簡略化して示す断面図
【図5】図4の従来の接続リードの平面図
【図6】図5の正面図
【符号の説明】
1 低温容器 2 超電導コイル 3 電流リード 3a リード導体 3b 常温部端子 3c リード配管 11 電源側接続リード 50 電源 100 接続リード 21 酸化物超電導体 22 絶縁管 23 真空容器 24 液体窒素容器 25 端子リード 28 間隔片 110 接続リード 21A 酸化物超電導体 21B 酸化物超電導体 23A 真空容器 24A 液体窒素容器 28A 間隔片

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源(50)から引き出された電源側接続
    リード(11)と電流リードの常温部端子(3b)とを
    接続する接続リード(100,110)が、液体窒素容
    器(24)に収納して液体窒素に浸漬した棒状の酸化物
    超電導体(21)からなることを特徴とする超電導装置
    用電流リードと電源との接続リード。
  2. 【請求項2】酸化物超電導体(21)からなる接続リー
    ド(100,110)が、複数本の酸化物超電導体分割
    してこれを電気的に並列接続してなることを特徴とする
    請求項1記載の超電導装置用電流リードと電源との接続
    リード。
  3. 【請求項3】往復2本の酸化物超電導体(21A,21
    B)からなる接続リード(110)を共通の液体窒素容
    器(24A)に収納してなることを特徴とする請求項1
    又は2記載の超電導装置用電流リードと電源との接続リ
    ード。
JP4058527A 1992-03-17 1992-03-17 超電導装置用電流リードと電源との接続リード Pending JPH05267727A (ja)

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JP (1) JPH05267727A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011222959A (ja) * 2010-01-05 2011-11-04 General Electric Co <Ge> 超伝導マグネット向けの電流リードアセンブリ
JP2014187148A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Kobe Steel Ltd 電流供給装置

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