JPS63278386A - 電流制限用超電導素子 - 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】 産業上の利用分野 本発明は電子回路などの電流制限用素子に関するもので
あり、特に、超電導体を用いた電流制限用素子に関する
ものである。

従来の技術 従来、電気回路あるいは電子回路の電流制御用にはヒユ
ーズや保護抵抗が用いられていた。

すなわち、第２に示す従来技術の電流制御素子は、電子
回路１に於ける被保護回路２に流れ込む電流を制限する
ために伝送線４に挿入された保護抵抗５によって構成さ
れていた。

さらに単純には伝送線４にヒユーズを挿入していた。

発明が解決しようとする問題点 従来これらの方法では被保護回路を保護するために本質
的な動作には関係のない保護抵抗を挿入していたので、
この抵抗が回路の特性を劣化させる、あるいは設計の余
裕度を減小させる等の問題点があった。

従って、本発明の目的は従来法の上記欠点の無い新規な
電流制限用素子を提供することにある。

特に、本発明の目的は制限電流以下では抵抗がゼロで回
路動作に全く影響を与える事のない電流制限用超伝導素
子を提供する事にある。

問題点を解決するための手段 本発明の提供する電流制限用素子は使用温度以上の臨界
温度と、所定の臨界電流密度を有する超伝導体によって
構成されている。

上記超電導体は下記一般式： ％式％） （但し、αは周期律表ＩＩａ族に含まれる元素であり、
βは周期律表Ｉ［ａ族に含まれる元素であり、Ｔは周期
律表Ｉ　ｂ、　Ｉ［ｂ、　ＩＩ［ｂ、　ＩＶａまたは■
ａ族に含まれる元素であり、δが０（酸素）であり、ｘ
、ｙ、ｚはそれぞれＸ＝０．１〜０．９　、ｙ＝　１．
０〜４．０．１≦２≦５を満たす数である） で示される複合酸化物の焼結体によって作られているの
が好ましい。

上記複合酸化物の焼結体よりなる超電導材料は最近発見
されたものであり、液体チッソを冷媒として用いること
ができるので、従来から知られているＮｂ、　Ｔｉ、　
Ｎｂ３Ｓｎ等の液体ヘリウムを用いる超電導材料よりも
実用的である。

上記複合酸化物の焼結体はペロブスカイト型または擬似
ペロブスカイト型の複合酸化物である。

擬似ペロブスカイト型とは酸素欠損ペロブスカイト、オ
ルソロンピック型の複合酸化物等を含む用３吾である。

上記複合酸化物の焼結体の一例としては、ＹＢａＣｕ　
０１ＬａＢａＣｕＯ，％５ｒＢａＣｕＯ１ＬａＳｒＣｕ
　Ｏ系のペロブスカイト型または擬似ペロブスカイト型
の複合酸化物を挙げることができる。

上記電流制限用超電導素子は上記複合酸化物の焼結体粉
末を金属製筒体中に充填した後線引き加工して作られた
線材によって構成することができる。

上記金属製筒体はＡｇ、　Ｐｔ、　Ｐｃ！、　Ｃｕの中
から選ばれる少なくとも一つの金属材料によって作るこ
とができる。

上記超電導体は基板上に形成した超電導薄膜によって構
成することもできる。

この薄膜は物理蒸着法あるいは湿式塗布によって形成さ
れた堆積層を焼結することによって作ることができる。

実際の使用時には上記電流制限用超伝導素子にリード線
を付けるか、他の回路素子と一体にして冷却媒体の流路
内に配置する。これらの冷却システム自体は公知であり
、ここでは詳細は省略する。

本発明の電流制限用超伝導素子は他の回路素子と独立さ
せて冷却システム内に配置することができるので、冷却
媒体が他の回路に悪影響を与える場合には本発明の電流
制限用超電導素子のみを冷却システム内に設置するのが
好ましい。

作用 以下、本発明の上記電流制限用超電導素子の作用につい
て説明する。

超電導体を常伝導状態に移行させる要素としては 〔１）臨界温度以上の温度（但し電流、磁界共に０）（
２）臨界磁界以上の磁界（但し電流、温度共に０）（３
）臨界電流以上の電流（但し磁界、温度共に０）の３つ
の要素があり、本発明ではこの内の（１）と（３）の性
質を用いている。

本発明では超電導体として、臨界電流が制限電流と等し
く、臨界温度が少なくとも使用環境温度よりも高く、後
述する常伝導状態で発生するジュール熱により常伝導状
態に保持されるような値を持つものを用いる。

次にこの素子の働きを説明する。

Ｉ）上記電流制限用超電導素子に流れる電流が制限電流
以下（よって臨界電流以下）の時には該素子は超電導状
態であるので抵抗＝０である。

従って、上記素子は回路動作に何の影響も与えない。

ｉＩ）上記電流制限用超電導素子を流れる電流が制限電
流（即ち臨界電流）を越えると該素子は超電導状態から
常伝導状態に移行する。このた約該素子にはある抵抗値
が生じこの抵抗値と電流とで決まるジュール熱が発生す
る、よって素子の温度が上昇し、該素子は常伝導状態に
保たれる。

従って、上記素子は上記回路の電流制限用素子として作
用する。

該素子を通過する電流を減らし素子の温度を下げてやれ
ば再び通常の使用が可能になる。

以下、本発明の実施例を添付図面を用いて説明するが、
本発明はこれにのみ限定されるものではない。

実施例 第１図は本発明による電流制限用素子を組み込んだ電子
回路の概念図で、１は電子回路系、２は被保護回路、４
は伝送線、３は本発明による電流制限用超伝導素子を示
している。

実際には、上記電流制限用超伝導素子３は冷却媒体の中
に配置されている。これに用いられる冷却システム自体
は周知であり、ここでは詳細は省略する。

本発明による電流制限用超伝導素子３は電子回路系１の
他の部分とは独立して冷却系の中に設置することもでき
る。

上記電流制限用超伝導素子３は前記説明のように、上記
電流制限用超電導素子を流れる電流が制限電流（即ち臨
界電流）を越えると該素子は超電導状態から常伝導状態
に移行する。このため該素子にはある抵抗値が生じこの
抵抗値と電流とで決まるジュール熱が発生する、よって
素子の温度が上昇し、該素子は常伝導状態に保たれ、従
って、上記素子は上記回路の電流制限用素子として作用
する。

該素子を通過する電流を減らし素子の温度を下げてやれ
ば再び通常の使用が可能になる。

発明の効果 本発明による電流制限用超伝導素子は、（１）電流制限
用素子を超勤導体で作っているために、制限電流以下で
は抵抗−〇で回路動作に何の影響も与えず、かつ回路設
計の余裕度を減少させる事もない。

（２）　　ヒユーズ等と違って何度でも使用可能である
。

（３）また従来のあらゆる回路で使用されて来たヒユー
ズ、電流制限用保護抵抗にそのまま置き換える事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電流制限用超伝導素子が組み込ま
れた電子回路の概念図。 第２図は従来の保護抵抗を用いた電子回路の概念図。 （図中符号） １・・・電子回路、　２・・・被保護回路３・・・電流
制限用超伝導素子

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）使用温度以上の臨界温度と、所定の臨界電流密度
   を有する超電導体より成ることを特徴とする電流制限用
   超電導素子。
2. （２）上記超電導体が下記一般式： （α＿１＿−＿ｘβ＿ｘ）γ＿ｙδ＿ｚ （但し、αは周期律表IIａ族に含まれる元素であり、β
   は周期律表IIIａ族に含まれる元素であり、γは周期律
   表 I ｂ、IIｂ、IIIｂ、IVａまたはVIIIａ族に含まれる
   元素であり、δがＯ（酸素）であり、ｘ、ｙ、ｚはそれ
   ぞれｘ＝０．１〜０．９、ｙ＝１．０〜４．０、１≦ｚ
   ≦５を満たす数である） で示される複合酸化物の焼結体によって作られているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電流制限用
   超電導素子。
3. （３）上記複合酸化物の焼結体がペロブスカイト型また
   は擬似ペロブスカイト型の複合酸化物であることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の電流制限用超電導素
   子。
4. （４）上記複合酸化物の焼結体が ＹＢａＣｕＯ、ＬａＢａＣｕＯ、ＳｒＢａＣｕＯ、Ｌａ
   ＳｒＣｕＯ系のペロブスカイト型または擬似ペロブスカ
   イト型の複合酸化物であることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の電流制限用超電導素子。
5. （５）上記超電導体が上記複合酸化物の焼結体粉末を金
   属製筒体中に充填した後線引き加工して作られた線材に
   よって構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から第４項記載の電流制限用超電導素子。
6. （６）上記金属製筒体がＡｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕの中か
   ら選ばれる少なくとも一つの金属材料によって作られて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の電流
   制限用超電導素子。
7. （７）上記超電導体が基板上に形成された超電導薄膜で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項
   記載の電流制限用超電導素子。
8. （８）上記薄膜が物理蒸着法によって形成された薄膜で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の電流
   制限用超電導素子。
9. （９）上記薄膜が湿式塗布によって形成された堆積層を
   焼結することによって作られた薄膜であることを特徴と
   する特許請求の範囲第７項記載の電流制限用超電導素子
   。