JPS592361B2

JPS592361B2 - 同心管状抵抗器

Info

Publication number: JPS592361B2
Application number: JP8113779A
Authority: JP
Inventors: 啓二谷; 敏夫宮木; 敏博佐々木
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1984-01-18
Also published as: JPS566401A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は例えばトカマク形核融合装置の電源回路に設け
られる変流器コイル電流の変化の時定数を調整するため
の時定数調整用可変抵抗装置に適した同心管状抵抗器に
関する。

最近トカマク形核融合装置の研究、開発がなされ、実験
用の小形装置から大形装置による実施の準備がされ始め
ているが、それに伴ってその電源回路においても種々の
性能が要望されている。

ここで現在計画されているものの一例を第１図により説
明し、可変抵抗装置について要望されている性能を述べ
る。

第１図に示す電源回路は変流器コイル直流電源１、垂直
磁場コイル直流電源２、空心変流器コイル４、垂直磁場
コイル５、二段のプラズマ励起用エネルギー蓄積コイル
６．７、時定数調整用可変抵抗装置訳電圧上昇率制限用
コンデンサ及び抵抗９，１０、しゃ断、極性切換等に必
要なスイッチ１１、しゃ新月スイッチ１２゜１３、エネ
ルギー蓄積コイル電流の逆流防止装置１４．１５、可変
抵抗の投入、切離用スイッチ１６、垂直磁場コイル電流
防止用ダイオード１７及び垂直磁場コイル電源の投入用
スイッチ１８より構成されている。

なお、図中３はプラズマ回路である。

而して、真空容器に接近して配置される空心変流器コイ
ル４（それ自身が主たる誘導エネルギー蓄積コイルであ
る）よりプラズマ回路３との電磁的結合を得る。

この回路に要求される機能はプラズマ電流の励起、その
維持と制御及び停止である。

プラズマ電流の励起はあらかじめ空心変流器コイルに一
定の直流電流を通して電磁エネルギーを著え、この電流
を急速にしゃ断することによってプラズマへの誘起電圧
を発生する。

このため、多段誘導性エネルギー蓄積方式を採用するが
、各段の蓄積エネルギーは数十ＭＪに達すると計算され
ている。

即ち、このような巨大な電磁エネルギーをパルス的に扱
う必要があるわけである。

ところでこのような電源回路において、可変抵抗装置８
は変流器コイル電流の変化の時定数を調整してプラズマ
電流の立上り時間を変化させるために必要なものである
。

現在の計画では抵抗値は例えば０．０１〜１．０Ω程度
の間を０．０１Ω飛びに１００段程度の可変が要望され
ている。

可変段数は別としてもこの他に要望されている性能とし
ては次のような事項がある。

（イ）設定した各抵抗値において、インダクタンスが出
来るだけ小さいこと、例えば数十μＨ以下。

（ロ）抵抗体の温度上昇による抵抗値の増加は＋１０数
係以下のこと。

従って抵抗体に使う材料の温度係数から温度上昇が制約
されること。

（ハ）電流は例えば２〜５秒程度パルス的に印加され、
数分例えば５〜１０分程度程度時間があり、これをくり
返す。

従って、上述のパルス電流で上昇した抵抗体の温度上昇
は休止時間中に始発温度まで下がるように充分冷却につ
いて考える必要があること。

従来、実験室的用途に１作られている数十分の１の小形
装置では気中形のいわゆるグリッド抵抗体の組合せが用
いられている。

しかしこの方式では大形のものを設計すると上述（ロ）
の条件から各抵抗体の寸法が最大となり、これを組合せ
た全体装置は極めて大形となる。

例えば成る設計例では据付面積が約５０ｍＸ２０ｍにも
及ぶという試算がある。

このことは（イ）の条件である「インダクタンスを出来
るだけ小さくする」という要望に反し不都合である。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的は内部を冷媒により強制冷却する方式の同心管状
抵抗体を温度差による内外管の伸縮差を吸収し且つ外部
に対し冷媒をシールすることができるインダクタンスの
小さいしかも冷却効果のよい核融合装置の電源回路に設
けられる変流器コイル電流の変化の時定数を調整する時
定数調整用可変抵抗装置に適した同心管状抵抗器を提供
しようとするものである。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図ａｙｔ）ｙＣは核融合装置の電源回路に
設けられる時定数調整用可変抵抗装置を構成するに適し
た同心管状抵抗器の断面構造を示すものである。

すなわち、第２図ａ、ｂ、ｃにおいて、２０は本抵抗器
の全体を示すものである。

２Ｌ２２は同心状に配置された内側管状抵抗体、外側管
状抵抗体で、これら両折抗体２１．２２は固有抵抗値が
比較的大きく且つ非磁性の例えばオーステナイト系ステ
ンレス鋼管よりなり、その断面積は夫夫はソ等しくしで
ある。

２３は内側管状抵抗体２１及び外側管状抵抗体２２の下
端部を電気的に接続し且つ液密に封する端板で、材料と
しては例えば上記両折抗体２１．２２と同じステンレス
材を用い、溶接等の手段で内、外側管状抵抗体２１゜２
２に取付けることにより達成される。

２４は内側管状抵抗体２１の端板２３の近傍に設けた１
個又は複数個の冷媒連通孔又は切欠である。

２５は外側管状抵抗体２２の上端部近傍に位置する内側
管状抵抗体２１の外周面に一端部を取付けた金属製ベロ
ーズ、２６は金属製ベローズ２５の他端部側外周面に一
端部が取付けられた例えばセラミックからなる円筒状固
体絶縁体、２７は円筒状固体絶縁体２６の他端部と外側
管状抵抗体２２の上端部外周面との間との間に夫々取付
けられた金属製スリーブである。

金属製ベローズ２５、金属製スリーブ２７は例えばＫＯ
Ｖ等の薄板で作られており、これらと円筒状固体絶縁体
２６とは例えばロー付等の手段で液密に接合する。

又金属製ベローズ２５と内側管状抵抗体２１、金属製ス
リーブ２７と外側管状抵抗体２２は夫々溶接等の手段で
液密に取付ける。

２８．２９は内、外側管状抵抗体２１，２２の上部外周
面に溶接等で取付けた板状の電気端子である。

電気端子２８．２９の取付は方としてはこれに限るもの
ではなく、ねじ込み式又はその他の端子構成でも差支え
ないことは勿論である。

３０は外側管状抵抗体２２の上部外周部に設けた冷媒口
であり、内側管状抵抗体２１の冷媒口３１はその開口端
が用いられる。

これらの冷媒口３０．３１は例えば絶縁性ホース３２を
介し冷媒３３の供給部、戻り部（図示せず）に接続され
る。

冷媒３３としては特定しないが、例えば変圧器油のよう
な液状で且つ絶縁性のよいものが考えられる。

なお、図中点線矢印３４は冷媒３３の流れを、又実線矢
印３５は電流の流れの一例を示したものである。

従って、上記構成の同心管状抵抗器において、電流は例
えば電気端子２８から内側管状抵抗体２１へ入り、実線
矢印３５に示すように流れ、端板２３を経て折返し、外
側管状抵抗体２２へ移り電気端子２９に至る。

即ち、電流は往復逆方向に流れる。

このため磁界は内、外で打ち消し合い、面抵抗体のイン
ダクタンスは省略できる程度に小さくなる。

又、冷媒３３は絶縁性ホース３２より供給され、内側管
状抵抗体２１の開口端から内部に入り、他端連通孔２４
を通って内側管状抵抗体２１の外径と外側管状抵抗体２
２の内径が形成する隙間に入り、点線矢印３４のように
流れ、外側管状抵抗体２２の冷媒口３０を経て絶縁性ホ
ース３２に出る。

冷媒３４は入口側で加圧することにより上述したような
流れが強制的に行なうことができ、且つ冷媒は図示しな
い冷却装置により冷却される。

このようにして内、外側管状抵抗体２１．２２に電流が
往復して折返し流れ、且つこれらの管内に却媒を流して
強制冷却するものであるが、この場合、内、外側管状抵
抗体２１．２２を流れる電流はパルス状電流である。

従って、まずパルス状電流が内、外側管状抵抗体２１．
２２に流れた場合には夫々の断面積かはゾ等しくしであ
るので、同一の温度上昇をする。

次に休止時間にこれらの抵抗体２Ｌ２２内に冷媒３４を
流して冷却するが、内側管状抵抗体２，１はその内外周
面が冷却され、外側管状抵抗体２２は内周面のみが冷却
される。

従って内側管状抵抗体２１の方が外側管状抵抗体２２よ
りよく冷却されるので、温度の下り方が大きく、その温
度差で長さ方向の収縮差が生じる。

しかし、この収縮差は金属製ベローズ２５により無理な
く吸収され、この開口端を絶縁し且つ液密にシールする
ことができる。

このように上記構成の同心管状抵抗器においては、抵抗
体として内、外側管状抵抗体の二重構造として電流が往
復して流れるようにしたので、インダクタンスは無視で
きる程度に小さくすることができる。

また抵抗体内を冷媒で直接冷却し、又冷媒温度を冷却器
により下げ、さらに流速をあげることにより抵抗体を有
効に冷却することができる。

さらに内、外側管状抵抗体の冷却効果の違いによる伸縮
差をその開口端で無理なく吸収し、且つこの部分を絶縁
して液密にシールするようにしているので、内、外側管
状抵抗体の温度の違いによる伸縮差で液密状態が損なわ
れたり、絶縁状態が破壊されたりするようなことがなく
なる。

第３図は本発明による同心管状抵抗器の他の実施例を示
すもので、第２図と同一部分には同一記号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。

すなわち、この実施例では内、外側管状抵抗体２１．２
２の長手方向の変位、絶縁およびシール構造として第３
図に示すように外周面につば部を有する円筒状固体絶縁
体２６の一方開口端部を外側管状抵抗体２２の一端につ
ば部が位置するように内側管状抵抗体２１との間の隙間
に軸方向シール用オーリング３９を介して挿入し、これ
を押えナツト３８により締付けて取付けるようにしたも
のである。

この場合、円筒状固体絶縁体２６のつば部と外側管状抵
抗体２２の端部との間にはガスケット３７が挿入され、
液密に保持されている。

また、外側管状抵抗体２２の端部には押えナツト３８を
螺合するためのネジ溝が予め切られている。

従って、このような構成としても内、外側管状抵抗体２
Ｌ２２の温度の違いによる収縮差は軸方向シール用オー
リング３９の移動により無理なく吸収され、且つ開口端
を絶縁して液密にシールすることができる。

この他、本発明はその要旨を変更しない範囲内で種々変
形して実施できるものである。

以上述べたように本発明によれば内部を冷媒により強制
冷却する方式の同心管状抵抗体を温度差による内外管の
伸縮差を吸収し且つ外部に対し冷媒をシールすることが
できるインダククンの小さいしかも冷却効果のよい核融
合装置の電源回路に設けられる変流器コイル電流の変化
の時定数を調整する時定数調整用可変抵抗装置に適した
同心管状抵抗器が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は核融合電源装置の電源回路の一例を示す回路構
成図、第２図ａ、ｂ、ｃは本発明による同心管状抵抗器
の一実施例を示すもので、ａはその両端部を切欠断面し
て示す正面図、ｂはａのＸ−Ｘ線に沿う矢視断面図、Ｃ
はａのＡ１１部を拡大して示す詳細図、第３図は本発明
の他の実施例を示す両端部を切欠断面して示す正面図で
ある。２１．２２・・・・・・内側、外側管状抵抗体、２３・
・・・・・端板、２４・・・・・・冷媒連通孔、２５・
・・・・・金属製ベローズ、２６・・・・・・円筒状固
体絶縁体、２７・・・・・・金属製スリーブ、２８，２
９・・・・・・電気端子、３７・・・・・・ガスケット
、３８・・・・・・押えナツト、３９・・・・・・オー
リング。

Claims

【特許請求の範囲】１内側管状抵抗体及び外側管状抵抗体を同心状に設け
るとともにこれら両紙抗体を電流通路として電流が往復
折返して流れるように電気的に接続し且つ両紙抗体内部
を冷媒流通路として冷媒を強制循環させる冷媒供排出口
を設け、前記内、外側管状抵抗体一端部において両紙抗
体相互を電気的に絶縁し且つ両紙抗体の長手方向の相対
変位に対し可撓的にしかも液密にシールする構成とした
ことを特徴とする同心管状抵抗器。２上記第１項に記載の特許請求の範囲において、少な
くとも１つの円筒状固体絶縁物と金属製ベローズを液密
に接合したものを内、外側管状抵抗体の一端部に液密に
取付けたことを特徴とする同心管状抵抗器。 °３上記第１項に記載の特許請求の範囲において、少
なくとも１つの円筒状固体絶縁物を１個又は複数個の軸
方向シール用オーリングを介して内、外側管状抵抗体相
互間の隙間に液密に接着したことを特徴とする同心管状
抵抗器。