JPH11112043A - 超電導装置用電流リード - Google Patents
超電導装置用電流リードInfo
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- JPH11112043A JPH11112043A JP9266459A JP26645997A JPH11112043A JP H11112043 A JPH11112043 A JP H11112043A JP 9266459 A JP9266459 A JP 9266459A JP 26645997 A JP26645997 A JP 26645997A JP H11112043 A JPH11112043 A JP H11112043A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】常温側リードを冷却するための冷却ガスの減少
を防止し、安全に侵入熱の低減を図ることのできる超電
導装置用電流リードを提供する。 【解決手段】低温側リード４１を構成する高温超電導体
２２を冷却する極低温のヘリウムガス９は、低熱伝導性
材料であるステンレス鋼等で製作された配管２７によ
り、液体窒素容器２５の外周に設置した真空容器５０に
よって形成された真空層５１を通過して、常温側リード
４０を構成する銅導体２８を冷却する液体窒素１０を冷
却することなく、外部に放出される。
を防止し、安全に侵入熱の低減を図ることのできる超電
導装置用電流リードを提供する。 【解決手段】低温側リード４１を構成する高温超電導体
２２を冷却する極低温のヘリウムガス９は、低熱伝導性
材料であるステンレス鋼等で製作された配管２７によ
り、液体窒素容器２５の外周に設置した真空容器５０に
よって形成された真空層５１を通過して、常温側リード
４０を構成する銅導体２８を冷却する液体窒素１０を冷
却することなく、外部に放出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、磁気浮上列車、
磁気共鳴画像診断装置等の超電導装置において、真空断
熱容器に収納され、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電する電流リードに
関する。
磁気共鳴画像診断装置等の超電導装置において、真空断
熱容器に収納され、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電する電流リードに
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
ウム等の極低温冷媒により冷却されることにより超電導
状態を保持するので、通常、極低温の窒素を用いた輻射
シールドや多層断熱層を備えた真空断熱容器中に、液体
ヘリウムに浸漬した状態で収納される。この超電導コイ
ルを励磁するためには、真空断熱容器に電流リードを組
み込み、外部電源と接続して励磁電流を通電する。この
とき、常温部と極低温部とを連結することになるので、
この電流リードを介して極低温部へ侵入する熱が多い
と、高価な液体ヘリウムを大量に消費することになる。
従って、電流リードは自身による熱侵入により気化した
低温のヘリウムガスを利用して自己冷却され、常温側か
らの伝導による熱侵入、及び通電に伴うジュール発熱が
極低温部へ侵入するのを極力抑制するように配慮して構
成されている。
ウム等の極低温冷媒により冷却されることにより超電導
状態を保持するので、通常、極低温の窒素を用いた輻射
シールドや多層断熱層を備えた真空断熱容器中に、液体
ヘリウムに浸漬した状態で収納される。この超電導コイ
ルを励磁するためには、真空断熱容器に電流リードを組
み込み、外部電源と接続して励磁電流を通電する。この
とき、常温部と極低温部とを連結することになるので、
この電流リードを介して極低温部へ侵入する熱が多い
と、高価な液体ヘリウムを大量に消費することになる。
従って、電流リードは自身による熱侵入により気化した
低温のヘリウムガスを利用して自己冷却され、常温側か
らの伝導による熱侵入、及び通電に伴うジュール発熱が
極低温部へ侵入するのを極力抑制するように配慮して構
成されている。
【０００３】電流リードの導体には、一般に、銅あるい
は銅合金等の良電導体の金属が使用されてきたが、高温
超電導体が発見されるとともに、その極めて高い臨界温
度（超電導状態を保持できる上限の温度）を有効に活用
すれば液体窒素温度状態でも超電導状態を保持できるた
め、低温部分におけるジュール発熱がゼロとなること、
高温超電導体の熱伝導率が銅の１／１００と小さく、熱
侵入量を抑制できることが期待され、高温超電導体を用
いた電流リードの開発が行われている。また、これに関
する国内の特許としては、特開平５−３４３７５３号、
特開平４−９４１０５号、特開昭６３−２９２６１０号
がある。以下にその概要を図２を参照して説明する。
は銅合金等の良電導体の金属が使用されてきたが、高温
超電導体が発見されるとともに、その極めて高い臨界温
度（超電導状態を保持できる上限の温度）を有効に活用
すれば液体窒素温度状態でも超電導状態を保持できるた
め、低温部分におけるジュール発熱がゼロとなること、
高温超電導体の熱伝導率が銅の１／１００と小さく、熱
侵入量を抑制できることが期待され、高温超電導体を用
いた電流リードの開発が行われている。また、これに関
する国内の特許としては、特開平５−３４３７５３号、
特開平４−９４１０５号、特開昭６３−２９２６１０号
がある。以下にその概要を図２を参照して説明する。
【０００４】図２は、従来の電流リードを適用した超電
導装置の実施例を示す断面構成図である。図２におい
て、１は超電導コイル、２は液体ヘリウム容器、３は液
体ヘリウム、４は真空断熱容器、５はガス管、７は常温
端子、８は低温端子、９はヘリウムガス、１０は液体窒
素、１１は電流リード、１１ａは常温側リード、１１ｂ
は低温側リード、１２は液体窒素容器、１３は接続端
子、１４は窒素ガスである。超電導コイル１は液体ヘリ
ウム３中に浸漬されており、低温端子８、電流リード１
１及び常温端子７を介して、図示しない外部電源に接続
されている。高温超電導体からなる低温側リード１１ｂ
は低温のヘリウムガス９により冷却されている。一方、
銅導体からなる常温側リード１１ａは、その周囲に設け
た液体窒素１０及び窒素ガス１４により冷却されてい
る。このことにより、電流リード１１から液体ヘリウム
容器２への侵入熱は著しく低減され、侵入熱による高価
な液体ヘリウム３の消費量を減少させることができる。
導装置の実施例を示す断面構成図である。図２におい
て、１は超電導コイル、２は液体ヘリウム容器、３は液
体ヘリウム、４は真空断熱容器、５はガス管、７は常温
端子、８は低温端子、９はヘリウムガス、１０は液体窒
素、１１は電流リード、１１ａは常温側リード、１１ｂ
は低温側リード、１２は液体窒素容器、１３は接続端
子、１４は窒素ガスである。超電導コイル１は液体ヘリ
ウム３中に浸漬されており、低温端子８、電流リード１
１及び常温端子７を介して、図示しない外部電源に接続
されている。高温超電導体からなる低温側リード１１ｂ
は低温のヘリウムガス９により冷却されている。一方、
銅導体からなる常温側リード１１ａは、その周囲に設け
た液体窒素１０及び窒素ガス１４により冷却されてい
る。このことにより、電流リード１１から液体ヘリウム
容器２への侵入熱は著しく低減され、侵入熱による高価
な液体ヘリウム３の消費量を減少させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の構成によれば、
ヘリウムガスは液体窒素容器に接しているため、低温側
リードを冷却する低温のヘリウムガスの流量が超電導コ
イルにクエンチが発生するなどの何らかの原因で増大し
た場合に、液体窒素容器内の液体窒素が凍結し、固体化
して、窒素ガスの流量が減少するため、常温側リードの
冷却が不十分となる。
ヘリウムガスは液体窒素容器に接しているため、低温側
リードを冷却する低温のヘリウムガスの流量が超電導コ
イルにクエンチが発生するなどの何らかの原因で増大し
た場合に、液体窒素容器内の液体窒素が凍結し、固体化
して、窒素ガスの流量が減少するため、常温側リードの
冷却が不十分となる。
【０００６】本発明の目的は、常温側リードを冷却する
ための冷却ガスの減少を防止し、安全に侵入熱の低減を
図ることのできる超電導装置用電流リードを提供するこ
とにある。
ための冷却ガスの減少を防止し、安全に侵入熱の低減を
図ることのできる超電導装置用電流リードを提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、銅導体からなる常温側リードと
高温超電導体からなる低温側リードを直列に接続すると
ともに、前記常温側リードの銅導体の外周に液体窒素を
収納した液体窒素容器を設けてなる電流リードにおい
て、前記液体窒素容器の外周に真空容器による真空層を
設け、前記低温側リードを冷却した冷媒を通流する配管
を前記真空層の内部を（好ましくはスパイラル状に形成
して）通過させ、前記冷媒を外部に放出する。
に、本発明においては、銅導体からなる常温側リードと
高温超電導体からなる低温側リードを直列に接続すると
ともに、前記常温側リードの銅導体の外周に液体窒素を
収納した液体窒素容器を設けてなる電流リードにおい
て、前記液体窒素容器の外周に真空容器による真空層を
設け、前記低温側リードを冷却した冷媒を通流する配管
を前記真空層の内部を（好ましくはスパイラル状に形成
して）通過させ、前記冷媒を外部に放出する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による実施例の電
流リードを模式化して示す断面構成図である。図１にお
いて、２１は低温端子、９はヘリウムガス、２４は円
筒、２２は高温超電導体、４１は低温側リード、５０は
真空容器、５１は真空層、２７，３０は配管、２３は接
続端子、１０は液体窒素、２５は液体窒素容器、２８は
銅導体、４０は常温側リード、１４は窒素ガス、２９は
常温端子、３１はフランジ、３２は電気絶縁物、３３は
真空断熱容器である。
流リードを模式化して示す断面構成図である。図１にお
いて、２１は低温端子、９はヘリウムガス、２４は円
筒、２２は高温超電導体、４１は低温側リード、５０は
真空容器、５１は真空層、２７，３０は配管、２３は接
続端子、１０は液体窒素、２５は液体窒素容器、２８は
銅導体、４０は常温側リード、１４は窒素ガス、２９は
常温端子、３１はフランジ、３２は電気絶縁物、３３は
真空断熱容器である。
【０００９】銅導体２８で構成された常温側リード４０
と高温超電導体２２で構成された低温側リード４１は、
接続端子２３を介して直列に接続されている。銅導体２
８は、その外周に設けられた液体窒素容器２５に収納さ
れた液体窒素１０によって冷却され、液体窒素１０は、
常温側リード４０の上部に設けられた常温端子２９に設
けられた配管３０から窒素ガス１４となって外部に放出
される。
と高温超電導体２２で構成された低温側リード４１は、
接続端子２３を介して直列に接続されている。銅導体２
８は、その外周に設けられた液体窒素容器２５に収納さ
れた液体窒素１０によって冷却され、液体窒素１０は、
常温側リード４０の上部に設けられた常温端子２９に設
けられた配管３０から窒素ガス１４となって外部に放出
される。
【００１０】一方、低温側リード４１を構成する高温超
電導体２２は、低温端子２１に設けた穴から流入する極
低温のヘリウムガス９によって冷却され、ヘリウムガス
９は、低熱伝導性材料であるステンレス鋼等で製作され
た配管２７により、液体窒素容器２５の外周に設置した
真空容器５０によって形成された真空層５１を通過し
て、外部に放出される。
電導体２２は、低温端子２１に設けた穴から流入する極
低温のヘリウムガス９によって冷却され、ヘリウムガス
９は、低熱伝導性材料であるステンレス鋼等で製作され
た配管２７により、液体窒素容器２５の外周に設置した
真空容器５０によって形成された真空層５１を通過し
て、外部に放出される。
【００１１】なお、真空容器５０の上部にはフランジ３
１が配置され、超電導コイル（図示なし）を収納する真
空断熱容器３３に電気絶縁物３２を介して結合される。
１が配置され、超電導コイル（図示なし）を収納する真
空断熱容器３３に電気絶縁物３２を介して結合される。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、極低温のヘリウムガス
による液体窒素の冷却を抑制することができ、常温側リ
ード冷却ガスの減少が防止され、安定して電流リードを
運転することができる。また、極低温ヘリウムガスの配
管を真空層内でスパイラル状に配置することにより、配
管を通して常温側から低温側に侵入する伝導熱を軽減す
ることができる。
による液体窒素の冷却を抑制することができ、常温側リ
ード冷却ガスの減少が防止され、安定して電流リードを
運転することができる。また、極低温ヘリウムガスの配
管を真空層内でスパイラル状に配置することにより、配
管を通して常温側から低温側に侵入する伝導熱を軽減す
ることができる。
【００１３】また、従来の高温超電導体を用いた超電導
装置用電流リードに比べ、小型化、構造の簡素化を図る
ことも容易となる。
装置用電流リードに比べ、小型化、構造の簡素化を図る
ことも容易となる。
【図１】この発明の実施例の電流リードを模式化して示
す断面構成図。
す断面構成図。
【図２】従来の電流リードを適用した超電導装置の実施
例を示す断面構成図。
例を示す断面構成図。
１…超電導コイル、２…液体ヘリウム容器、３…液体ヘ
リウム、４，３３…真空断熱容器、５…ガス管、７，２
９…常温端子、８，２１…低温端子、９…ヘリウムガ
ス、１０…液体窒素、１１…電流リード、１２，２５…
液体窒素容器、１３，２３…接続端子、１４…窒素ガ
ス、２２…高温超電導体、２４…円筒、２７，３０…配
管、２８…銅導体、３１…フランジ、３２…電気絶縁
物、４０…常温側リード、４１…低温側リード、５０…
真空容器、５１…真空層。
リウム、４，３３…真空断熱容器、５…ガス管、７，２
９…常温端子、８，２１…低温端子、９…ヘリウムガ
ス、１０…液体窒素、１１…電流リード、１２，２５…
液体窒素容器、１３，２３…接続端子、１４…窒素ガ
ス、２２…高温超電導体、２４…円筒、２７，３０…配
管、２８…銅導体、３１…フランジ、３２…電気絶縁
物、４０…常温側リード、４１…低温側リード、５０…
真空容器、５１…真空層。
Claims (2)
- 【請求項１】真空断熱容器に収納し、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電流を通電する
超電導装置用電流リードであって、該電流リードは銅導
体からなる常温側リードと高温超電導体からなる低温側
リードを直列に接続するとともに、前記常温側リードの
銅導体の外周に液体窒素を収納した液体窒素容器を設け
てなるものにおいて、前記液体窒素容器の外周に真空容
器による真空層を設け、前記低温側リードを冷却した冷
媒を通流する配管を前記真空層の内部を通過させ、前記
冷媒を外部に放出することを特徴とする超電導装置用電
流リード。 - 【請求項２】前記配管をスパイラル状に形成したことを
特徴とする請求項１に記載の超電導装置用電流リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9266459A JPH11112043A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 超電導装置用電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9266459A JPH11112043A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 超電導装置用電流リード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112043A true JPH11112043A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17431230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9266459A Pending JPH11112043A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 超電導装置用電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11112043A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100720031B1 (ko) | 2005-12-14 | 2007-05-18 | 한국기초과학지원연구원 | 대전류 인가용 과부하 전류인입선 |
| CN100390906C (zh) * | 2005-07-08 | 2008-05-28 | 清华大学 | 超导储能磁体的电流引线结构 |
| CN102360694A (zh) * | 2011-08-22 | 2012-02-22 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种一级可拔的二元同轴电流引线结构 |
| CN103151137A (zh) * | 2012-03-05 | 2013-06-12 | 宁波健信机械有限公司 | 用于磁共振成像超导磁体的超导电流引线 |
| CN103219124A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-07-24 | 宁波健信机械有限公司 | 采用外供液氮冷却可拔段的高温超导电流引线 |
| CN107068329A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-18 | 杭州图锐科技有限公司 | 一种可伸缩式充磁电流引线装置及其使用方法 |
| CN111584179A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-08-25 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于1.5kA高温超导电流引线 |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP9266459A patent/JPH11112043A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100390906C (zh) * | 2005-07-08 | 2008-05-28 | 清华大学 | 超导储能磁体的电流引线结构 |
| KR100720031B1 (ko) | 2005-12-14 | 2007-05-18 | 한국기초과학지원연구원 | 대전류 인가용 과부하 전류인입선 |
| CN102360694A (zh) * | 2011-08-22 | 2012-02-22 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种一级可拔的二元同轴电流引线结构 |
| CN103151137A (zh) * | 2012-03-05 | 2013-06-12 | 宁波健信机械有限公司 | 用于磁共振成像超导磁体的超导电流引线 |
| CN103219124A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-07-24 | 宁波健信机械有限公司 | 采用外供液氮冷却可拔段的高温超导电流引线 |
| CN103219124B (zh) * | 2013-04-26 | 2015-06-10 | 宁波健信机械有限公司 | 采用外供液氮冷却可拔段的高温超导电流引线 |
| CN107068329A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-18 | 杭州图锐科技有限公司 | 一种可伸缩式充磁电流引线装置及其使用方法 |
| CN111584179A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-08-25 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于1.5kA高温超导电流引线 |
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