JPS5927583A - 極低温装置の電流供給リ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、極低温装置゛に使用される電流供給リードに
関する。

し発明の技術的背景とその問題点〕 極低温装置として、例えば、核融合炉用超電導磁石０）
トロイダルコイル、ボロイダルコイル力あけられる。前
者は、一般に数ＫＡ−ＩＱＫＡ程度の電流で連続通電さ
れるコイルであり、後者は、２０１＜Ａ〜数１０ＫＡ程
度の大電流をフンデンザー放・電の様な形態で通電され
るコイルである。この極低温装置へ屯θＩＬを供給する
＃電流供給リードとし“Ｃは、主とｌノＣ１定ｆｋ流で
連続通電を行うものがほとんどであった。これら甲、流
供給リードは、極低温装置側での極低温液体へ侵入する
熱に伴う蒸発低温ガスを利用し″Ｃ，電流供給リ−す１
’表面との熱交換を行い、リード全長６二わたつ（冷却
するガス冷却型であった。この型の電流供給リードは、
定常通−は時のジュール発熱と、熱伝導（二よる極低温
液体へ、０）１受入熱が極力小さくなるようつくられて
いた。

しかし、短時間も二大屯流通電されるパルス電流に対し
ては、その通電形態冬二伴う急敞な熱工（荷の変動が問
題どなる。すなわち、従来の定常用′電流供給リードを
パルス用に使用した場合、電流供給リードが象徴な温度
上昇を生じ、大きく変動する熱負夛１ｔの影響が直接、
電流供給リードを介し−（、極低〃２，１装置ｔ’！＋
’　、まわりの冷却系の負荷とし′〔加わる。その結果
、冷却系はその性能を越える熱負荷を受け、極低温装置
を安全じ運転するのが困１（ｔとなる場合を牛じる。

し発明の目的〕 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、大電流短時間
のパルス状電流を通電しても急激な温度上列を生ぜず、
したがって冷却系に過大な熱負荷をかけない電流供給リ
ードを提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

すなわち、本発明は上記目的を達成するため（二、電流
供給リードを内部端子および外部端子と、この内部端子
および外部端子に接続されたリード素線と、このリード
素線の上記内部端子から外部端子に至る長さ方向の中間
部に設けられた吸熱装置とによって構成する。

外部端子、内部端子、リード素線および吸熱装置めは銅
あるいは銅を主成分とする合金等によって形成するのが
にい。吸Ｍｌ！装置はその素４４の比熱を大きくするい
、買置を大きく［る町あるいはその表面積を大きくする
等の手段によっ゛〔っくる。これらのり４１４品相互間
はろう付け、溶接等にＪ：っ゛Ｃ接続する。

し発明の実施例〕 以１：、本発明の一実施例について第１図を参照しＣ説
明する。図においで低温容器（夏）は、図示され−Ｃい
ない多層壁によって低温液体（２）を貯えている。この
低温液体（２）中には、一部分図示された極低温装置（
３）が浸漬される。この極低温装置へ、電流を供給する
のが）■流供給リード、Ｃあり、その構成は、電気絶縁
を兼ねたケース（４）：二吸熱装置として熱容量の大き
い金属塊（５）をその極低温装置（３）側にイ■した、
リード素線（６１が収納されている。このリード素線（
６）の低温端には、極低温装置（３）へ接続する為の内
部端子（力が、又、リード素線（６）のＶ、部端には、
常温界囲気に設けられた准源装置へ接続する為の外部端
子（８）が取り付けられている。ケース（１）、金属塊
（５）、内部端子（７）等には、蒸発低温ガス（９）が
流れる孔が設けられている。また金属塊（５）の外周に
は蒸発低温ガス（９）によって効率よく冷却に寄与する
フィン（」〔が取り付けである。

次に、上記のよう（二構成した本発明の電流供給リード
の作用を説明する。まず、本発明の゛電流供給リードの
適用は、パルス運転される極低温装置が主である。電流
供給リードは、非通電時、あるよる冷却効果とが平衡に
達しＣいることによる。

今、本発明につい゛Ｃζ’１ｉＴｈ＠時間に対するジュ
ール発熱１と電流供給リード自身が冷却され゛〔リード
自体の熱容量分だけ低熱源として作用することのできる
能力（以下、低熱源の冷却能力と称することにする）と
の関係を、第２図に示す。

Ｑ、ｌ、ＱＴは、煮り次式で表示できる。

ＱＪ＝１”・几・’＝Ｐｖ”璽・ｔ Ｑｙ＝ｎ＋・Ｃ・ΔＴ＝ｙ−ｉｅ・ｃ’・（１’ｌ−’
１’、）但し、Ｉ：通電゛峨流　１モ：抵抗　Ｐニル気
化抵抗Ｉ！：電ｔＡｊ　ＩＪ−ド長　Ａ：電流リード断
面積…：低熱源の質１？Ｌｃ：低熱源の比熱ｔ：通電時
間　Δ′ｌ゛：低熱源の温度上昇Ｔ１：通電後の低熱源
温度 Ｔ、　、通電前の低熱源温度 ｒ：＃Ｉｔ流リードの比重臥 ここで図示実線は、ジュール発熱Ｉｌｌ　Ｑｓを、又破
線は、低熱源の冷却能力ＱＴを表わ−４゜第２図から、
Ｑｔ−Ｑ、＋　（（低熱源の冷却能力）−（ジュール発
熱ｌｉｔ　）　）を屯υ１し供給リード自身が有する自
己冷却能力と１１ツぶこと（二すると、その時間依存性
は第３図のようになる。＃Ｐ、２図の冷却能力Ｑ、ｔは
、不発、明の特徴である金属塊（５）について示しＣい
るが、今、時間（＝０、すなわら非通電時は、Ｑ、！＝
　ｌ）　、Ｑｔ＝Ｑｔの状態である。極低温装置への川
流供給が開始され、時間ｔ。を経過したとずれば、リー
ドのジュール発熱１１［は、Ｑ、。、又、低熱源とし′
〔作用する金属塊１ｊｉｌの冷却能力はＱｔｎ　となり
、Ｑｔｎ＞イＪｇで第３図では１１ミの自己冷却能力を
有１こと（＝なる。この時点で極低温装置１−″への゛
νＩ覧１〕ｆＥ供給がイ゛を市されれば、リードは自分
自身の有する熱器１６により発生熱を除去［７、リード
自身の、熱変動ににる温度上昇を緩和することがＣきる
。更に、電流供給時間が１．まで経過す□ると、Ｑ、ｔ
＋　＝ＱＪ　Ｉとなり、自己冷却能力は零、すなわち、
自分自身のイ１する熱器ｌｆｔと発生熱が］′衡し゛〔
し喰う。今、リードの許容熱変動（通電後の温度上昇分
）を極低温装置の冷却系より設定し、その際の低熱源の
冷却能力をＱ、ｔｌとすれば、通電時間ｔ、までは、こ
の極低温装置は、安全に運転される。しかしながら、通
電時間がｔ、１：、達するとＱ？！　＜　ＱＪ！となり
、自己冷却能力が負、ずなわちリードのＷｒ容熟熱変動
越えて、不安定な状態で極低温装置が運転されることに
なる。更に時間が増すと、この熱変動分は、いっそう助
長され、ひいては、冷却系の熱負荷増大といつだ最悪の
事態を招く。ここで時間はｏ＜ｔ、　＜ｔ、　（ｔ、の
（ν・１係を満足している。

本実施例においては吸熱装置とし゛〔の金属塊（５）設
けて上述の式のｎｔ　ｃ　を大きくシ、さらにフィン（
ＩＧをも付加してＱｒを大きくしたので、極低温装置の
パルス運転間隔ｔ′がＯｃ　ｔ　’≦１．の条件を満足
するようにすることがＤＪ峠となり、人界にパルス通電
に際して生じる熱液ル１）を大幅に師減ず石″Ｋｉ流供
給リードをイ４することかできるのＣある。

尚、低熱源とし゛Ｃ作用する金槙塊（５）の表面に、第
１図で示すフィン（１燵を設けることにより、蒸発低温
ガス（９）どの効率の良い、熱交換によっ〔す゛−マル
アンノ１の役目を持続させることも５丁能である。

一方、これとは別に金属塊（５）の表面（１溝もしくは
突起物を設り、熱伝達面積を増４゛ことしよってもフィ
ン（Ｈ，ｌ）ど同等の効果をもたらす。

し発明の効果〕 以上の１１９．明から明Ｅつかなように、本発明の４．
　ｉ’ｊｌｉ。

供給リードは内部端子と外ｔｌ（Ｄニドｒ−を結ぶリー
ド素線１）の中間部（二１νに熱装置を股Ｖ）だので、
大７Ｄ看ノ１シの媛時間通屯に１つ−（は急激な温度１
寺（を生ぜず、しメこがつ゛〔パルス状運転モードの極
低温装置において？／ｌｉ左１系−＼の過負荷をＪｉη
低Ｉ艮じ抑λることができる。。

４　図面の１７ｉ戸１′１な；１５１面第１図は、本発
明の電流供給リードの一実施例を示Ｊ−Ｒ（１ｔＪｉ面
図、第２図および第３図は本発明のＭｉｄ、　１ｌｌｊ
供給リードにおける通゛１゛五時間と発熱１ｌｉ−ｔお
よび冷ｘ：ｌｌ　ｆｉｔすＪどの関係を示す図である。

１　低Ｖ品ｆｆ器　　　　２・・・低温液体４・・ゲー
ス　　　　　５・・金属塊 ６・・リード素線　　　７・・・内部端子８・・・外部
端子　　　　９・・・蒸発低温ガスｌＯ・・・フィン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部端子および外部端子と、この内部端子および外部端
   子に接続されたリード素線と、このリード素線の−Ｆ記
   内部端子がら外部端子に至る長さ方向の中間部に設けら
   れた吸熱装置とを備えたことを特徴とする極低温装置の
   電流供給、リード。