JPH0667141B2 - 超電導エネルギー貯蔵装置 - Google Patents

超電導エネルギー貯蔵装置

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JPH0667141B2
JPH0667141B2 JP62282245A JP28224587A JPH0667141B2 JP H0667141 B2 JPH0667141 B2 JP H0667141B2 JP 62282245 A JP62282245 A JP 62282245A JP 28224587 A JP28224587 A JP 28224587A JP H0667141 B2 JPH0667141 B2 JP H0667141B2
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superconducting coil
superconducting
current switch
cryogenic
storage device
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喬任 山腰
芳光 小野田
俊一郎 早瀬
良夫 村市
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株式会社日立ビルシステムサービス
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気的エネルギーを超電導コイルにより貯蔵
する超電導エネルギー貯蔵装置に関するものである。
〔従来の技術〕
電気的エネルギーを超電導コイルにより貯蔵するこの種
の超電導エネルギー貯蔵装置としては、従来第2図に構
成を示すものが知られている。
第2図に示すように、従来の超電導エネルギー貯蔵装置
では、超電導コイル1に対して閉回路を形成可能に、ON
−OFF動作を行なう永久電流スイツチ2が接続され、前
述の超電導コイル1と永久電流スイツチ2とは、極低温
槽3内に配設されている。
また、超電導コイル1と永久電流スイツチ2との接続点
が、それぞれ接続端子4a,4bによつて、極低温槽3外に
熱絶縁状態で導出されている。
そして、前述した接続端子4a,4bによる極低温槽3外へ
の導出端子間に、抵抗値が常電導状態下にある超電導コ
イル1の抵抗値よりも充分に小さな保護抵抗6とスイツ
チ7とが互いに直列に接続されている。
さらに、この保護抵抗6とスイツチ7との直列接続回路
に並列に変換器5が接続され、この変換器5には交流電
力系統母線12が接続されている。
ここで、変換器5は図示していないが、交流電力系統母
線12からの交流を昇降圧する変圧器とサイリスタとで構
成され、交流電流を直流電流に変換する順変換器、或は
直流電流を交流電流に変換する逆変換器として使用する
ことが可能となつている。
そして、超電導コイル1と永久電流スイツチ2とが配設
される極低温槽3には、液体ヘリウムなどの冷媒が充填
され、この冷媒によつて超電導コイル1と永久電流スイ
ツチ2とで形成される閉回路に、極低温槽3内において
超電導状態が設定されるようになつている。
このような構成の従来の超電導エネルギー貯蔵装置にお
いて、電気的エネルギーを貯蔵するには、先ず、永久電
流スイツチ2をOFFにして極低温槽3内で超電導コイル
1を超電導状態とする。
次いで、変換器5を順変換器として作動させて交流電力
系統母線12の交流電流を直流電流に変換し、この直流電
流で超電導コイル1を励磁し、最大許容電流値に達する
まで超電導コイル1に電流を供給する。
このようにして、超電導コイル1に最大許容電流値に達
するまで電流を供給した後に、永久電流スイツチ2をON
にすると、永久電流が超電導コイル1と永久電流スイツ
チ2で形成される閉回路内を還流して、電気的エネルギ
ーが貯蔵される。
また、前述のように超電導コイル1と永久電流スイツチ
2で形成される閉回路に貯蔵された電気的エネルギーを
交流電力系統母線12に取り出す場合は、変換器5を逆変
換器として作動させておいて、永久電流スイツチ2をOF
Fにすると、超電導コイル1に生ずる電圧により交流電
力系統母線12に電気的エネルギーを取り出すことが出来
る。
一般に、超電導コイル1は励磁用の電流が臨界電流密度
を越えると、或は電流は臨界電流密度以下であつても、
わずかのじよう乱によつて生じる磁気不安定性によつ
て、超電導コイル1の一部で超電導がこわれて常電導部
分が発生するクエンチ現象が発生することが知られてい
る。
そこで、前述のように超電導コイル1の一部で超電導が
こわれて常電導部分が発生する事態が誘起した場合に
は、永久電流スイツチ2をすばやくOFFとし、スイツチ
7をONにして貯蔵エネルギーを保護抵抗6へ分流させ
る。
このようにすることにより、超電導コイル1の一部に発
生する常電導部分の拡大を防ぎ、超電導コイル1の両端
に発生する高電圧による超電導コイル1の絶縁破壊を防
止し、且つ超電導部分に発生するジユール熱による極低
温槽3内の冷媒の急激な気化を阻止することが出来る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述したような従来の超電導エネルギー貯蔵装置に対し
て繰り返して行なわれた発明者等の理論的検討及び実験
によると、永久電流スイツチ2の作動時に、極低温槽3
内の永久電流スイツチ2の近傍の冷媒温度が局部的に上
昇し、このじよう乱によつて磁界のゆらぎが生じそれが
原因で、超電導コイル1の一部に常電導部分が発生し、
急激に常電導状態に転移する場合が多いことが判明し
た。
この場合、極低温槽3の容積を大きくし冷媒量を増加
し、極低温槽3内での超電導コイル1と永久電流スイツ
チ2間の距離を大きくすることにより、永久電流スイツ
チ2の作動により生ずる超電導コイル1での常電導部分
の発生を減少させることは可能である。
しかし、この方法では極低温槽3の大型化に伴つて超電
導エネルギー貯蔵装置全体が大型化し、且つ冷媒の使用
量が増加するので運転コストの面でも不利である。
本発明は、前述したような超電導エネルギー貯蔵装置の
現状に鑑みてなされたものであり、その目的は超電導コ
イルにおける常電導部分の発生を、簡単な構造によつて
防止し、貯蔵エネルギーの損失による放出量を大幅に減
少させて、高効率運転が行なわれ冷媒の気化による消耗
を抑えて、全体が小型化されると共に運転コストを減少
させることが可能な超電導エネルギー貯蔵装置を提供す
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
前述の問題点を解決するために、本発明では超電導コイ
ルと、この超電導コイルと閉回路を形成可能に前記超電
導コイルに接続される永久電流スイツチと、前記超電導
コイルと前記永久電流スイツチが収容され、前記閉回路
に超電導状態を設定する極低温槽とを有する超電導エネ
ルギー貯蔵装置において、前記極低温槽が前記超電導コ
イルを収納する第1の極低温槽と、前記永久電流スイツ
チを収容し、前記超電導コイルの電気的エネルギー貯蔵
時および取り出し時共に極低温状態が維持される第2の
極低温槽とに分割構成されることにより、第1の極低温
槽内の冷媒温度にゆらぎが生じるのを防止した構成とな
つている。
〔作 用〕
本発明によると、超電導コイルは第1の極低温槽に収納
され、永久電流スイツチは第2の極低温槽に分割して収
納されている。
このように、超電導コイルと永久電流スイツチとが、互
いに熱的に分離されてそれぞれ第1及び第2の極低温槽
に収納されているので、永久電流スイツチの作動によつ
て第2の極低温槽内の永久電流スイツチの近傍の冷媒温
度が局部的に上昇しても、第1の極低温槽内の冷媒が温
度変化を受けることがない。
従つて、超電導コイルに常電導部分を発生させる主要な
原因である、永久電流スイツチの動作時における永久電
流スイツチ近傍の冷媒温度の局部的な上昇による、超電
導コイル近傍の冷媒の温度ゆらぎが防止される。
このために、超電導コイルにおける常電導部分の発生が
大幅に減少されるので、貯蔵エネルギーの保護抵抗への
放出及び冷媒の気化が少ない安定した高効率運転が行な
われる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図を用いて詳細に説明す
る。
ここで、第1図は本発明の実施例の構成を示す回路図で
あり、第2図と同一部分には同一符号が付されている。
第1図に示すように、本発明の実施例においては、極低
温槽が第1の極低温槽11と第2の極低温槽9とに分離さ
れ、第1の極低温槽11内に超電導コイル1が配設され、
第2の極低温槽9内に永久電流スイツチ8が配設されて
いる。
そして、超電導コイル1の両端と永久電流スイツチ8の
端子間が、それぞれ接続端子10a,10bによつて熱的に絶
縁された状態で、互いに接続されている。
その他の部分の構成は、すでに第2図を用いて説明した
従来の超電導エネルギー貯蔵装置と同一なので、重複説
明は省略する。
このような構成の本発明の実施例の動作を、次に説明す
る。
本発明の実施例においては、電気的エネルギーを超電導
コイル1によつて貯蔵するには、先ず第1の極低温槽11
内で超電導コイル1を超電導状態に設定し、第2の極低
温槽9内で永久電流スイツチ8を超電導温度下に保持す
る。
次いで、変換器5を順変換器として作動させて交流電力
系統母線12の交流電流を直流電流に変換し、この直流電
流で超電導コイル1を励磁して最大許容電流値に達する
まで超電導コイル1に電流を供給する。
この状態で永久電流スイツチ8をON動作させると、超電
導コイル1,接続端子10a,永久電流スイツチ8及び接続端
子10bで形成される閉回路内を永久電流が還流し、電気
的エネルギーが貯蔵される。
このようにして、前述の閉回路に貯蔵された電気的エネ
ルギーを交流電力系統母線12に取り出すには、変換器5
を逆変換器として作動させ、永久電流スイツチ8をOFF
とすると、超電導コイル1に生じる電圧が変換器5で変
換され、交流電力系統母線12に電気的エネルギーが取り
出される。
本発明の実施例では、仮に永久電流スイツチ8の作動に
よつて、第2の極低温槽9の永久電流スイツチ8近傍の
冷媒温度が上昇しても、第2の極低温槽9と分離して配
設されている第1の極低温槽11内の冷媒温度にゆらぎが
生じることはなく、超電導コイル1の一部を超電導がこ
われて常電導部分が発生することがない。
このようにして、本発明の実施例によると永久電流スイ
ツチ8の動作によつて、超電導コイル1の一部で超電導
がこわれて常電導部分が発生することを防止することが
出来る。
前述したように、この種の超電導エネルギー貯蔵装置で
は、超電導コイル1の一部で常電導部分が発生するクエ
ンチ現象の要因の多くは、永久電流スイツチ8の動作に
よる冷媒の温度上昇にあつた。
このため、本発明の実施例によると超電導コイル1での
部分的な常電導部分の発生が大幅に減り、高効率で安全
な運転を行なうことが出来る。
前述の永久電流スイツチ8の動作以外の原因で、仮に超
電導コイル1の一部に常電導部分が発生し、常電導転移
が発生した場合、永久電流スイツチ8をすばやくOFFと
し、スイツチ7をONにしてエネルギーを保護抵抗6に吸
収する。
構造的に分離された第1及び第2の極低温槽11,9は、そ
れぞれ超電導コイル1及び永久電流スイツチ8を超電導
状態とすればよいので、形状の設計上で自由度が増し、
作動効率がよくそれぞれ超電導コイル1及び永久電流ス
イツチ8に対応した小型形状のものを作成することが出
来る。
第1図においては、永久電流スイツチとして通常の接点
が機械的ON−OFF動作を行なう構造のものを使用した
が、永久電流スイツチとして温度制御により超電導また
は常電導に状態転移する無接点スイツチを用いることも
出来る。
この場合には、永久電流スイツチに機械的可動部分がな
く、作動時に永久電流スイツチ近傍の冷媒の温度が上昇
することがないので、第2の極低温槽をさらに小型化す
ることが可能となり、温度管理の応答性も向上させるこ
とが出来る。
この際、無接点スイツチとして使用される素材として
は、金属の他にセラミツクスを使用することも可能で、
セラミツクスを使用すると絶縁性がよく運転上の安全性
が向上する。
また、セラミツクスは超電導温度が高いために、冷媒を
液体窒素にすることが可能で、設備費及び維持費を低減
することが出来る。
このように、本発明の実施例によると、超電導コイル1
における常電導転移の発生を大幅に減少させ、超電導コ
イル1の絶縁破壊と冷媒の気化による消耗を防ぎ、エネ
ルギー損失のない高効率で安全な運転を行なうことが出
来る。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によると超電導コイ
ルの常電導転移を大幅に減少し、エネルギー損失の少な
い高効率運転を行なうことが可能で、全体が小型化され
製造コスト及び運転維持コストも低減可能な超電導エネ
ルギー貯蔵装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構成を示す回路図、第2図は
従来使用されている超電導エネルギー貯蔵装置の構成を
示す回路図である。 1……超電導コイル、4a,4b……接続端子、5……変換
器、6……保護抵抗、7……スイツチ、8……永久電流
スイツチ、9……第2の極低温槽、10a,10b……接続端
子、11……第1の極低温槽、12……交流電力系統母線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村市 良夫 東京都千代田区神田錦町1丁目6番地 日 立エレベータサービス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−15207(JP,A) 特開 昭63−277435(JP,A) 特開 昭59−188982(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超電導コイルと、この超電導コイルと閉回
    路を形成可能に前記超電導コイルに接続される永久電流
    スイツチと、前記超電導コイルと前記永久電流スイツチ
    が収容され、前記閉回路に超電導状態を設定する極低温
    槽とを有する超電導エネルギー貯蔵装置において、前記
    極低温槽が前記超電導コイルを収納する第1の極低温槽
    と、前記永久電流スイツチを収納し、前記超電導コイル
    の電気的エネルギー貯蔵時および取り出し時共に極低温
    状態が維持される第2の極低温槽とに分割構成されるこ
    とにより、第1の極低温槽内の冷媒温度にゆらぎが生じ
    るのを防止したことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵
    装置。
JP62282245A 1987-11-10 1987-11-10 超電導エネルギー貯蔵装置 Expired - Lifetime JPH0667141B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5515207A (en) * 1978-07-19 1980-02-02 Toshiba Corp Ultra conduction device
JPS63277435A (ja) * 1987-05-09 1988-11-15 Mitsubishi Electric Corp 超電導電力貯蔵システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010283186A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Hitachi Ltd 冷凍機冷却型超電導磁石

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