JPS6161715B2 - - Google Patents
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- JPS6161715B2 JPS6161715B2 JP19676181A JP19676181A JPS6161715B2 JP S6161715 B2 JPS6161715 B2 JP S6161715B2 JP 19676181 A JP19676181 A JP 19676181A JP 19676181 A JP19676181 A JP 19676181A JP S6161715 B2 JPS6161715 B2 JP S6161715B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
- H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超電導マグネツトや超電導ケーブルな
どの超電導機器に外部から給電する必要のある超
電導装置に係り、特に非通電時の熱侵入量を著し
く低減するに好適な電流導線を有する超電導装置
に関する。
どの超電導機器に外部から給電する必要のある超
電導装置に係り、特に非通電時の熱侵入量を著し
く低減するに好適な電流導線を有する超電導装置
に関する。
第１図に従来の超電導装置の一例を示す。１は
超電導コイル、２は超電導コイル１の極低温冷媒
である液体ヘリウム３を収納する内容器、４は液
体ヘリウム３部分への外部からのふく射侵入熱を
しやへいするシールド、５は断熱のための真空空
間を形成する外容器である。６は低温発生部から
の冷媒が供給される凝縮器、７はガスを外部に放
出する排気管、８は常温部から超電導コイル１へ
給電するための電流導線で、対をなす相手の電流
導線は省略してあるが、同一構造である。９は電
流導線８を冷却するための低温ガス量調節用ヒー
タで、液体ヘリウム３内に設けられ、ヒータ９の
通電により蒸発を促進することによつてガス量が
調節される。このように調節された低温のガス
は、低温弁１０を通じてガス供給管１１に導かれ
る。１２および１３は電気絶縁と冷却ガスのシー
ルを兼ねた絶縁シール、１４は常温側の端子であ
る。１５は冷却ガスを外部に取り出すガス排出
管、１６，１７は管路に設けた弁である。１８は
超電導コイル１を永久モード運転するための永久
電流スイツチである。
超電導コイル、２は超電導コイル１の極低温冷媒
である液体ヘリウム３を収納する内容器、４は液
体ヘリウム３部分への外部からのふく射侵入熱を
しやへいするシールド、５は断熱のための真空空
間を形成する外容器である。６は低温発生部から
の冷媒が供給される凝縮器、７はガスを外部に放
出する排気管、８は常温部から超電導コイル１へ
給電するための電流導線で、対をなす相手の電流
導線は省略してあるが、同一構造である。９は電
流導線８を冷却するための低温ガス量調節用ヒー
タで、液体ヘリウム３内に設けられ、ヒータ９の
通電により蒸発を促進することによつてガス量が
調節される。このように調節された低温のガス
は、低温弁１０を通じてガス供給管１１に導かれ
る。１２および１３は電気絶縁と冷却ガスのシー
ルを兼ねた絶縁シール、１４は常温側の端子であ
る。１５は冷却ガスを外部に取り出すガス排出
管、１６，１７は管路に設けた弁である。１８は
超電導コイル１を永久モード運転するための永久
電流スイツチである。
第２図は電流導線８部分の詳細図を示す。電流
導線８は外管１９内にらせん状の絶縁スペーサ２
０により支持されている。２１は冷却管、２２は
比較的熱電導率のよい電気絶縁物、２３はガス排
出管１５に設けられた安全弁である。
導線８は外管１９内にらせん状の絶縁スペーサ２
０により支持されている。２１は冷却管、２２は
比較的熱電導率のよい電気絶縁物、２３はガス排
出管１５に設けられた安全弁である。
本超電導装置の運転の手順を簡単に説明する。
図示されていない注入管より液体ヘリウムが内容
器２に送り込まれ、所定の液量が貯められる。こ
のとき、超電導コイル１は液体ヘリウム３に浸漬
された状態になる。次に、超電導コイル１に電流
を供給するには、先ず低温弁１０および弁１６を
開き、弁１７を閉じてヒータ９によつて調節され
た低温の蒸発ヘリウムガスを供給管１１に導く。
ガス供給管１１に導かれた低温の蒸発ヘリウムガ
スは、外管１９と電流導線８の間に配置されたら
せん状の絶縁スペーサ２０が形成する冷却流路を
流れ、顕熱によつて電流導線８を冷却しながらガ
ス排出管１５に達し、弁１６を通して放出され
る。次に、永久電流スイツチ１８を開とし、常温
側の電流端子１４より通電し、その電流量を次第
に増加させる。所定の電流量に到達したら、永久
電流スイツチ１８を閉じ、永久電流モード運転に
入る。それから電流導線８への通電量を徐々に下
げ零として通電を終了する。この電流導線８への
通電中は、低温の蒸発ヘリウムガスの顕熱による
冷却は継続される。電流導線８に通電する必要が
なくなると、低温弁１０を閉じ、弁１６よりガス
供給管１１および電流導線８と外管１９の間の冷
却流路内のヘリウムガスは、図示しない真空ポン
プで1Torr程度まで排気され、その後弁１６を閉
じる。弁１７は閉じられているので、内容器２内
のヘリウムの圧力が上昇し、凝縮器６が動作し
て、定常的な冷却運転へ移行する。
図示されていない注入管より液体ヘリウムが内容
器２に送り込まれ、所定の液量が貯められる。こ
のとき、超電導コイル１は液体ヘリウム３に浸漬
された状態になる。次に、超電導コイル１に電流
を供給するには、先ず低温弁１０および弁１６を
開き、弁１７を閉じてヒータ９によつて調節され
た低温の蒸発ヘリウムガスを供給管１１に導く。
ガス供給管１１に導かれた低温の蒸発ヘリウムガ
スは、外管１９と電流導線８の間に配置されたら
せん状の絶縁スペーサ２０が形成する冷却流路を
流れ、顕熱によつて電流導線８を冷却しながらガ
ス排出管１５に達し、弁１６を通して放出され
る。次に、永久電流スイツチ１８を開とし、常温
側の電流端子１４より通電し、その電流量を次第
に増加させる。所定の電流量に到達したら、永久
電流スイツチ１８を閉じ、永久電流モード運転に
入る。それから電流導線８への通電量を徐々に下
げ零として通電を終了する。この電流導線８への
通電中は、低温の蒸発ヘリウムガスの顕熱による
冷却は継続される。電流導線８に通電する必要が
なくなると、低温弁１０を閉じ、弁１６よりガス
供給管１１および電流導線８と外管１９の間の冷
却流路内のヘリウムガスは、図示しない真空ポン
プで1Torr程度まで排気され、その後弁１６を閉
じる。弁１７は閉じられているので、内容器２内
のヘリウムの圧力が上昇し、凝縮器６が動作し
て、定常的な冷却運転へ移行する。
この場合、電流導線８はたとえシールド４の寒
剤たとえば液体窒素などで冷却管２１および電気
絶縁物２２を介して冷却されるにしても、低温弁
１０および弁１６を閉じているため、ヘリウムガ
スの顕熱を利用した冷却は止まり、熱伝導による
液体ヘリウム部への侵入熱量が増大する。この量
はガス冷却がある場合の10倍〜30倍になると計算
されるので、内容器２を密閉したことによる冷凍
負荷の増大は図示しない冷凍機に大きな負担を与
えることになり、経済的にも大きな損失である。
剤たとえば液体窒素などで冷却管２１および電気
絶縁物２２を介して冷却されるにしても、低温弁
１０および弁１６を閉じているため、ヘリウムガ
スの顕熱を利用した冷却は止まり、熱伝導による
液体ヘリウム部への侵入熱量が増大する。この量
はガス冷却がある場合の10倍〜30倍になると計算
されるので、内容器２を密閉したことによる冷凍
負荷の増大は図示しない冷凍機に大きな負担を与
えることになり、経済的にも大きな損失である。
本発明の目的は上記従来の欠点を解消すべくな
されたもので、通電時のみならず、永久電流モー
ド状態の非通電時における内容器内への侵入熱量
を大きく減少させた超電導装置を提供することに
ある。
されたもので、通電時のみならず、永久電流モー
ド状態の非通電時における内容器内への侵入熱量
を大きく減少させた超電導装置を提供することに
ある。
本発明は、常温側には従来と同じように電流導
線、低温側には比較的熱伝導率の小さい導体と超
電導体が一体となつた超電導線を使用し、これら
を電気抵抗率が小さく、熱伝導率の大きい導体で
接続すると共にこの接続導体には、冷却ガス流路
用の複数個の細流路を形成し、冷却ガスとの熱交
換の効率を高めたものである。
線、低温側には比較的熱伝導率の小さい導体と超
電導体が一体となつた超電導線を使用し、これら
を電気抵抗率が小さく、熱伝導率の大きい導体で
接続すると共にこの接続導体には、冷却ガス流路
用の複数個の細流路を形成し、冷却ガスとの熱交
換の効率を高めたものである。
以下本発明の超電導装置の一実施例を第３図〜
第５図により説明する。
第５図により説明する。
第３図はこの実施例における電流導線部分の詳
細図である。内部に液体ヘリウムなどの極低温冷
媒を貯蔵する内容器２４には外容器２５を貫通す
る外管２６が設けられている。この外管２６内に
は常温側の電流導線２７と低温側の超電導線２８
とこれら導線２７と２８を接続する電気抵抗率の
小さい材料からできている接続導体２９が配設さ
れている。この超電導線２８はNb3Sn化合物超電
体などのように高臨界温度Tcを有する高臨界温
度超電導体２８ａ複数本と銅一錫ブロンズ合金な
どのような熱伝導率の小さい導体２８ｂから構成
されている。超電導線２８ａの全断面積は通電す
る所定の電流量を充分に流すことができるように
超電導線の動作条件下における臨界電流密度Tc
を基に決定されるのはいうまでもない。外管２６
の下端には電気絶縁と後述の冷却ガスの内容器２
４とのシールを兼ねた絶縁シール３０、上端には
電気絶縁と冷却ガスのシールを兼ねた絶縁シール
３１がそれぞれ設けられている。上記外管２６と
常温側の電流導線２７および低温側の超電導線２
８との間の空間３２および３３には、それぞれ電
気絶縁とらせん状の冷却流路を形成するための絶
縁スペーサ３４および３５が配置されている。外
管２６を絶縁導体２９との間の空間には絶縁シー
ル３６が配置されて上記の絶縁スペーサ３４が配
置されている常温側電流導線２７側の空間３２と
絶縁スペーサ３５が配置されている低温側超電導
線２８側の空間３３とを隔絶している。
細図である。内部に液体ヘリウムなどの極低温冷
媒を貯蔵する内容器２４には外容器２５を貫通す
る外管２６が設けられている。この外管２６内に
は常温側の電流導線２７と低温側の超電導線２８
とこれら導線２７と２８を接続する電気抵抗率の
小さい材料からできている接続導体２９が配設さ
れている。この超電導線２８はNb3Sn化合物超電
体などのように高臨界温度Tcを有する高臨界温
度超電導体２８ａ複数本と銅一錫ブロンズ合金な
どのような熱伝導率の小さい導体２８ｂから構成
されている。超電導線２８ａの全断面積は通電す
る所定の電流量を充分に流すことができるように
超電導線の動作条件下における臨界電流密度Tc
を基に決定されるのはいうまでもない。外管２６
の下端には電気絶縁と後述の冷却ガスの内容器２
４とのシールを兼ねた絶縁シール３０、上端には
電気絶縁と冷却ガスのシールを兼ねた絶縁シール
３１がそれぞれ設けられている。上記外管２６と
常温側の電流導線２７および低温側の超電導線２
８との間の空間３２および３３には、それぞれ電
気絶縁とらせん状の冷却流路を形成するための絶
縁スペーサ３４および３５が配置されている。外
管２６を絶縁導体２９との間の空間には絶縁シー
ル３６が配置されて上記の絶縁スペーサ３４が配
置されている常温側電流導線２７側の空間３２と
絶縁スペーサ３５が配置されている低温側超電導
線２８側の空間３３とを隔絶している。
外管２６の下方には低温の蒸発ヘリウムガスを
管内に導入するための冷却ガス導入管３７、上方
には冷却ガスを管外から排出するための冷却ガス
排出管３８がそれぞれ設けられている。また、外
管２６の中間部外壁には液体窒素などの冷媒を流
す冷却管３９が熱的に接合されており、冷却管３
９内を流れる冷媒により熱伝導率の比較的大きい
電気絶縁物４０を介して常温側の電流導線２７の
中間温度部分を冷却する。上記の低温側の超電導
線２８は第４図に示すように、導体２８ｂの周囲
に高臨界超電導体２８ａをらせん状に配置したよ
うな構造でもよい。
管内に導入するための冷却ガス導入管３７、上方
には冷却ガスを管外から排出するための冷却ガス
排出管３８がそれぞれ設けられている。また、外
管２６の中間部外壁には液体窒素などの冷媒を流
す冷却管３９が熱的に接合されており、冷却管３
９内を流れる冷媒により熱伝導率の比較的大きい
電気絶縁物４０を介して常温側の電流導線２７の
中間温度部分を冷却する。上記の低温側の超電導
線２８は第４図に示すように、導体２８ｂの周囲
に高臨界超電導体２８ａをらせん状に配置したよ
うな構造でもよい。
第５図は第３図における接続導体２９部分の詳
細図である。接続導体２９は冷却ガスを流すため
の断面積の少さい例えば約１mm〜５mmφ程度の冷
却流路２９ａを複数個有し、接続導体２９を流れ
る冷却ガスとの熱交換の効率が良くなるようにな
つている。この実施例では接続導体２９の内部に
高臨界温度超電導体２９ｂを有しているがなくて
も支障はない。温度計４１は接続導体２９の温度
をモニターするためのものである。接続導体２９
に設けられる冷却ガスの冷却流路２９ａは第５図
に示すように接続導体２９内に設けてもよいが、
接続導体２９の外表面に内径が１mm〜５mmφ程度
の伝熱管を複数個半田などによつて熱的に接合し
て形成してもよい。
細図である。接続導体２９は冷却ガスを流すため
の断面積の少さい例えば約１mm〜５mmφ程度の冷
却流路２９ａを複数個有し、接続導体２９を流れ
る冷却ガスとの熱交換の効率が良くなるようにな
つている。この実施例では接続導体２９の内部に
高臨界温度超電導体２９ｂを有しているがなくて
も支障はない。温度計４１は接続導体２９の温度
をモニターするためのものである。接続導体２９
に設けられる冷却ガスの冷却流路２９ａは第５図
に示すように接続導体２９内に設けてもよいが、
接続導体２９の外表面に内径が１mm〜５mmφ程度
の伝熱管を複数個半田などによつて熱的に接合し
て形成してもよい。
また、この冷却流路２９ａは直線状だけでなく
らせん状に形成してもよい。また、接続導体２９
自体にらせん状の溝やフインを切つて、その囲り
を前述の絶縁シール３６で溝やフインをつぶさな
いように包囲し、これによつてできた隙間を冷却
流路としてもよい。
らせん状に形成してもよい。また、接続導体２９
自体にらせん状の溝やフインを切つて、その囲り
を前述の絶縁シール３６で溝やフインをつぶさな
いように包囲し、これによつてできた隙間を冷却
流路としてもよい。
このように構成された超電導装置において、通
電の間、接続導体２９の温度は、冷却ガス量を調
整することによつて上記低温側の超電導線２８の
臨界温度Tc以下に冷却される。これによつて低
温側の超電導線２８は完全に超電導状態になり、
通電電流は超電導線２８の超電導体２８ａのみに
流れることになり、この部分でのジユール発熱は
零となる。
電の間、接続導体２９の温度は、冷却ガス量を調
整することによつて上記低温側の超電導線２８の
臨界温度Tc以下に冷却される。これによつて低
温側の超電導線２８は完全に超電導状態になり、
通電電流は超電導線２８の超電導体２８ａのみに
流れることになり、この部分でのジユール発熱は
零となる。
その結果、通電中における液体ヘリウムへの侵
入熱量は非常に小さい。
入熱量は非常に小さい。
次に非通電時では冷却ガスは流さず、顕熱によ
る冷却がないので、液体ヘリウムへの侵入熱は殆
ど導体の伝導による。この場合、熱伝導率の小さ
い導体２８ｂと超電導体２８ａからなる低温側の
超電導線２８は、その熱伝導率が従来の電流導体
の約1/10から1/100となるので、前述の侵入熱も
約1/10から1/100程度に減少することができる。
る冷却がないので、液体ヘリウムへの侵入熱は殆
ど導体の伝導による。この場合、熱伝導率の小さ
い導体２８ｂと超電導体２８ａからなる低温側の
超電導線２８は、その熱伝導率が従来の電流導体
の約1/10から1/100となるので、前述の侵入熱も
約1/10から1/100程度に減少することができる。
以上のように、本発明によれば、通電中の発熱
を低減し、液体ヘリウムへの侵入熱量を低減でき
るのみならず、非通電時における伝導による侵入
熱を著しく低減することができる。
を低減し、液体ヘリウムへの侵入熱量を低減でき
るのみならず、非通電時における伝導による侵入
熱を著しく低減することができる。
第１図は従来の超電導装置の一例を説明する断
面模式図、第２図は第１図における電流導線部分
の詳細図、第３図は本発明の超電導装置における
電流導線部分の詳細断面図、第４図は第３図にお
ける低温側超電導線の他の例を示す断面図、第５
図は第３図における接続導体部分の詳細断面図で
ある。 ２４……内容器、２５……外容器、２６……外
管、２７……常温側の電流導線、２８……低温側
の超電導線、２９……接続導体、３０，３１，３
６……絶縁シール、３４，３５……絶縁スペー
サ、３７……冷却ガス導入管、３８……冷却ガス
排出管、３９……冷却管。
面模式図、第２図は第１図における電流導線部分
の詳細図、第３図は本発明の超電導装置における
電流導線部分の詳細断面図、第４図は第３図にお
ける低温側超電導線の他の例を示す断面図、第５
図は第３図における接続導体部分の詳細断面図で
ある。 ２４……内容器、２５……外容器、２６……外
管、２７……常温側の電流導線、２８……低温側
の超電導線、２９……接続導体、３０，３１，３
６……絶縁シール、３４，３５……絶縁スペー
サ、３７……冷却ガス導入管、３８……冷却ガス
排出管、３９……冷却管。
Claims (1)
- １ 極低温令媒を貯蔵する内容器と、この内容器
を囲い空間に真空部を形成する外容器と、前記極
低温冷媒中に超電導機器を収め、この超電導機器
と外部の常温にある電源とを接続する電流導線
と、この電流導線を冷却する冷却流路とを有する
超電導装置において、前記電流導線を、常温側の
電流導線と、熱伝導率の小さい導体と超電導体が
一体となつた低温側の超電導線とに分割し、これ
らの導線を、複数個の断面積の小さい冷媒流路を
有する接続導体によつて接続したことを特徴とす
る超電導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19676181A JPS5898991A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | 超電導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19676181A JPS5898991A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | 超電導装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5898991A JPS5898991A (ja) | 1983-06-13 |
| JPS6161715B2 true JPS6161715B2 (ja) | 1986-12-26 |
Family
ID=16363176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19676181A Granted JPS5898991A (ja) | 1981-12-09 | 1981-12-09 | 超電導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5898991A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166776A (en) * | 1990-10-20 | 1992-11-24 | Westinghouse Electric Corp. | Hybrid vapor cooled power lead for cryostat |
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-
1981
- 1981-12-09 JP JP19676181A patent/JPS5898991A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5898991A (ja) | 1983-06-13 |
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