超電導電流リード
【課題】電極における発熱を低減し、電極の温度上昇等の不具合によって酸化物超電導体の特性が損なわれることを防ぐ。
【解決手段】酸化物超電導条体２の両端部に電極３Ａを固着するとともに、当該両端部を除く外周部に被覆層４を設けるようにしたものにおいて、酸化物超電導条体２と同一材質または異なる材質で製造され、かつ前記酸化物超電導条体２の端面に接合される第２の酸化物超電導体６を常電導金属材５の内部に埋め込んで前記電極３Ａを構成した。
【解決手段】酸化物超電導条体２の両端部に電極３Ａを固着するとともに、当該両端部を除く外周部に被覆層４を設けるようにしたものにおいて、酸化物超電導条体２と同一材質または異なる材質で製造され、かつ前記酸化物超電導条体２の端面に接合される第２の酸化物超電導体６を常電導金属材５の内部に埋め込んで前記電極３Ａを構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導機器と外部の電源装置とを接続する超電導電流リードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩや加速器等の極低温（液体ヘリウム温度；マイナス２６９度）に冷却した超電導機器は、外部環境から熱遮蔽されており、電流リードを介して外部の電源装置より電流の供給を受けるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来、この種の用途に用いられる電流リードは、電気的な接続を容易にするために両端部に電極を取り付けるようにしている。図４は特許文献２に記載されている従来の超電導電流リードの模式図であり、通電時のジュール熱や電流リード自体を通して常温部から低温部への熱の侵入を低減するために、超電導電流リード１自体を例えば棒状または板状等の適当な形状に形成した酸化物超電導条体２によって構成し、その両端部に低抵抗金属からなる電極３を固着している。なお、この超電導電流リード１は前記電極３を除く外周部を高抵抗物質またはエポキシ樹脂等の絶縁物質で被覆層４を形成することによって機械的強度を向上させている。
【特許文献１】特開平８−１５３６１８号公報
【特許文献２】特許２５６３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した超電導電流リードの場合、酸化物超電導条体と電極との接続面において電流密度が大きくなる傾向にある。特に、超電導機器の電流容量が大きくなった場合、電極で発生するジュール熱等により、酸化物超伝導体が本来持っている特性に対し、低い通電電流値において超電導特性が損なわれる、いわゆるクエンチ現象あるいは熱暴走を生じ、その結果、電流リードの破損等の不具合が発生する惧れがあった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、電極における発熱を低減することにより、電極の温度上昇等の不具合によって酸化物超電導体の特性が損なわれることの無い超電導電流リードを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る超電導電流リードの発明は、酸化物超電導条体の両端部に電極を固着するとともに、当該両端部を除く外周部に被覆層を設けるようにした超電導電流リードにおいて、前記酸化物超電導条体と同一材質または異なる材質で製造され、かつ前記酸化物超電導条体端面に接合される第２の酸化物超電導体を常電導金属材の内部に埋め込んで前記電極を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電極における発熱量を低減することができるため、大電流容量化した際に不具合が発生する惧れのない超電導電流リードを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る超電導電流リードの１実施例について、図面を参照して説明する。
図１は本実施例に係る超電導電流リードを長手方向に平行する面で切断した状態の断面図であり、図２は図１の超電導電流リードの外形を示す模式図であり、図３は図２の電極を長手方向に直行する面で切断した状態の断面図である。これら図１乃至３において、図４の構成要素と同一部分については同一符号を付けて説明を省略する。
【０００９】
図１乃至図３において、本実施例の超電導電流リード１は、例えば臨界温度の高い、希土類元素含有のペロブスカイト型の酸化物超電導物質で形成された酸化物超電導条体２の両端部に対し、新たな電極３Ａを取り付けたものである。この電極３Ａは、銅や銀等の導電性に優れた常電導金属材５と、この常電導金属材５の内部に前記酸化物超電導条体２と同様の物質で形成された棒状または平角状あるいは筒状の第２の酸化物超電導体６を埋め込んだ構成になっている。
【００１０】
これら酸化物超電導条体２および第２の酸化物超電導体６は、前掲の特許文献２に記載の製造方法の要領で製作する。ここで、酸化物超電導条体２の長さ方向の寸法を第２の酸化物超電導体６の寸法よりも長くして製作する。一方、電極３Ａの常電導金属材５には、前記第２の酸化物超電導体６を収納するための溝７を設ける。しかも、この常電導金属材５は、溝７によって前記酸化物超電導条体２の端部２ａに嵌合した状態で、酸化物超電導条体２および前記第２の酸化物超電導体６の対向端面間でハンダ付けによる接合ができるような寸法に形成されているものとする。なお、このハンダはガラスやセラミックスを接着する際に一般的に使用されているものを使用する。
【００１１】
本実施例では、酸化物超電導条体２の両端部２ａに対して、第２の酸化物超電導体６を収納した常電導金属材５の溝７を嵌合し、次に、前記酸化物超電導条体２、前記第２の酸化物超電導体６の対向端面間にハンダを置き、前記溝７の開口部に常電導金属材５と同じ材質の金属製蓋８を被せ、前記溝７の開口部と蓋８との隙間にもハンダを置く。この状態で常電導金属材５に両端から圧力を加えながら、全体を加熱してハンダを溶融させる。ハンダは溶融することにより、前記酸化物超電導条体２と前記第２の酸化物超電導体６との間隙、溝７と第２の酸化物超電導体６との隙間、常電導金属材５および蓋８の間隙をそれぞれ充填する。その後、超電導電流リード１全体を冷却してハンダを凝固させ、酸化物超電導条体２と第２の酸化物超電導体６とを接続部９で接続し、常電導金属材５および蓋８を接合する。
【００１２】
その後、前掲の特許文献２の記載と同様、前記酸化物超電導条体２の外周部に前記電極３Ａに接続される端部を除いて高電気抵抗物質またはエポキシ樹脂等の絶縁物質による被覆層４を形成して超電導電流リード１を完成させる。
【００１３】
このようにして製造された超電導電流リード１は、酸化物超電導条体２と電極３Ａの常電導金属材５の内部に埋め込んだ第２の酸化物超電導体６とを接続するので、両端の電極３Ａ間を流れる電流は、一端の電極３Ａの第２の酸化物超電導体６から酸化物超電導条体２を通って他端の電極３Ａの第２の酸化物超電導体６に流れる。すなわち、超電導電流リード１を流れる電流は両端の電極３Ａ間を超電導状態で流れるので、電極３Ａの接続部におけるジュール発熱を低減させることができる。
【００１４】
以上述べたように、本実施例１によれば電極３Ａ内部に第２の酸化物超電導体６を埋め込むことにより、電極３Ａにおけるジュール発熱を低減させることができ、例え、超電導電流リード１に流れる電流が大容量化しても、従来のように電極における過大な発熱等が無い。そのため、酸化物超伝導体の温度上昇等を防止でき、特性劣化を防ぐことができる。
【００１５】
また、電極３Ａは、常電導金属材５に形成した溝７に第２の酸化物超電導体６を埋め込んだ後、蓋８を被せる構成としたので、第２の酸化物超電導体６を容易に埋め込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１実施例に係る超電導電流リードを長手方向に平行する面で切断した状態の断面図。
【図２】図１の超電導電流リードの外形を示す模式図。
【図３】図２の電極を長手方向に直行する面で切断した状態の断面図。
【図４】従来の超電導電流リードの模式図。
【符号の説明】
【００１７】
１…超電導電流リード、２…酸化物超電導条体、２ａ…酸化物超電導条体の端部、３Ａ…電極、４…被覆層、５…常電導金属材、６…第２の酸化物超電導体、７…溝、８…金属製蓋、９…接続部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導機器と外部の電源装置とを接続する超電導電流リードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩや加速器等の極低温（液体ヘリウム温度；マイナス２６９度）に冷却した超電導機器は、外部環境から熱遮蔽されており、電流リードを介して外部の電源装置より電流の供給を受けるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来、この種の用途に用いられる電流リードは、電気的な接続を容易にするために両端部に電極を取り付けるようにしている。図４は特許文献２に記載されている従来の超電導電流リードの模式図であり、通電時のジュール熱や電流リード自体を通して常温部から低温部への熱の侵入を低減するために、超電導電流リード１自体を例えば棒状または板状等の適当な形状に形成した酸化物超電導条体２によって構成し、その両端部に低抵抗金属からなる電極３を固着している。なお、この超電導電流リード１は前記電極３を除く外周部を高抵抗物質またはエポキシ樹脂等の絶縁物質で被覆層４を形成することによって機械的強度を向上させている。
【特許文献１】特開平８−１５３６１８号公報
【特許文献２】特許２５６３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した超電導電流リードの場合、酸化物超電導条体と電極との接続面において電流密度が大きくなる傾向にある。特に、超電導機器の電流容量が大きくなった場合、電極で発生するジュール熱等により、酸化物超伝導体が本来持っている特性に対し、低い通電電流値において超電導特性が損なわれる、いわゆるクエンチ現象あるいは熱暴走を生じ、その結果、電流リードの破損等の不具合が発生する惧れがあった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、電極における発熱を低減することにより、電極の温度上昇等の不具合によって酸化物超電導体の特性が損なわれることの無い超電導電流リードを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る超電導電流リードの発明は、酸化物超電導条体の両端部に電極を固着するとともに、当該両端部を除く外周部に被覆層を設けるようにした超電導電流リードにおいて、前記酸化物超電導条体と同一材質または異なる材質で製造され、かつ前記酸化物超電導条体端面に接合される第２の酸化物超電導体を常電導金属材の内部に埋め込んで前記電極を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電極における発熱量を低減することができるため、大電流容量化した際に不具合が発生する惧れのない超電導電流リードを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る超電導電流リードの１実施例について、図面を参照して説明する。
図１は本実施例に係る超電導電流リードを長手方向に平行する面で切断した状態の断面図であり、図２は図１の超電導電流リードの外形を示す模式図であり、図３は図２の電極を長手方向に直行する面で切断した状態の断面図である。これら図１乃至３において、図４の構成要素と同一部分については同一符号を付けて説明を省略する。
【０００９】
図１乃至図３において、本実施例の超電導電流リード１は、例えば臨界温度の高い、希土類元素含有のペロブスカイト型の酸化物超電導物質で形成された酸化物超電導条体２の両端部に対し、新たな電極３Ａを取り付けたものである。この電極３Ａは、銅や銀等の導電性に優れた常電導金属材５と、この常電導金属材５の内部に前記酸化物超電導条体２と同様の物質で形成された棒状または平角状あるいは筒状の第２の酸化物超電導体６を埋め込んだ構成になっている。
【００１０】
これら酸化物超電導条体２および第２の酸化物超電導体６は、前掲の特許文献２に記載の製造方法の要領で製作する。ここで、酸化物超電導条体２の長さ方向の寸法を第２の酸化物超電導体６の寸法よりも長くして製作する。一方、電極３Ａの常電導金属材５には、前記第２の酸化物超電導体６を収納するための溝７を設ける。しかも、この常電導金属材５は、溝７によって前記酸化物超電導条体２の端部２ａに嵌合した状態で、酸化物超電導条体２および前記第２の酸化物超電導体６の対向端面間でハンダ付けによる接合ができるような寸法に形成されているものとする。なお、このハンダはガラスやセラミックスを接着する際に一般的に使用されているものを使用する。
【００１１】
本実施例では、酸化物超電導条体２の両端部２ａに対して、第２の酸化物超電導体６を収納した常電導金属材５の溝７を嵌合し、次に、前記酸化物超電導条体２、前記第２の酸化物超電導体６の対向端面間にハンダを置き、前記溝７の開口部に常電導金属材５と同じ材質の金属製蓋８を被せ、前記溝７の開口部と蓋８との隙間にもハンダを置く。この状態で常電導金属材５に両端から圧力を加えながら、全体を加熱してハンダを溶融させる。ハンダは溶融することにより、前記酸化物超電導条体２と前記第２の酸化物超電導体６との間隙、溝７と第２の酸化物超電導体６との隙間、常電導金属材５および蓋８の間隙をそれぞれ充填する。その後、超電導電流リード１全体を冷却してハンダを凝固させ、酸化物超電導条体２と第２の酸化物超電導体６とを接続部９で接続し、常電導金属材５および蓋８を接合する。
【００１２】
その後、前掲の特許文献２の記載と同様、前記酸化物超電導条体２の外周部に前記電極３Ａに接続される端部を除いて高電気抵抗物質またはエポキシ樹脂等の絶縁物質による被覆層４を形成して超電導電流リード１を完成させる。
【００１３】
このようにして製造された超電導電流リード１は、酸化物超電導条体２と電極３Ａの常電導金属材５の内部に埋め込んだ第２の酸化物超電導体６とを接続するので、両端の電極３Ａ間を流れる電流は、一端の電極３Ａの第２の酸化物超電導体６から酸化物超電導条体２を通って他端の電極３Ａの第２の酸化物超電導体６に流れる。すなわち、超電導電流リード１を流れる電流は両端の電極３Ａ間を超電導状態で流れるので、電極３Ａの接続部におけるジュール発熱を低減させることができる。
【００１４】
以上述べたように、本実施例１によれば電極３Ａ内部に第２の酸化物超電導体６を埋め込むことにより、電極３Ａにおけるジュール発熱を低減させることができ、例え、超電導電流リード１に流れる電流が大容量化しても、従来のように電極における過大な発熱等が無い。そのため、酸化物超伝導体の温度上昇等を防止でき、特性劣化を防ぐことができる。
【００１５】
また、電極３Ａは、常電導金属材５に形成した溝７に第２の酸化物超電導体６を埋め込んだ後、蓋８を被せる構成としたので、第２の酸化物超電導体６を容易に埋め込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１実施例に係る超電導電流リードを長手方向に平行する面で切断した状態の断面図。
【図２】図１の超電導電流リードの外形を示す模式図。
【図３】図２の電極を長手方向に直行する面で切断した状態の断面図。
【図４】従来の超電導電流リードの模式図。
【符号の説明】
【００１７】
１…超電導電流リード、２…酸化物超電導条体、２ａ…酸化物超電導条体の端部、３Ａ…電極、４…被覆層、５…常電導金属材、６…第２の酸化物超電導体、７…溝、８…金属製蓋、９…接続部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物超電導条体の両端部に電極を固着するとともに、当該両端部を除く外周部に被覆層を設けるようにした超電導電流リードにおいて、
前記酸化物超電導条体と同一材質または異なる材質で製造され、かつ前記酸化物超電導条体の端面に接合される第２の酸化物超電導体を常電導金属材の内部に埋め込んで前記電極を構成したことを特徴とする超電導電流リード。
【請求項２】
前記電極は、常電導金属材に溝を形成し、この溝の中に前記第２の酸化物超電導体を収納した後に、当該溝の開口部を金属製蓋での封止して形成したことを特徴とする請求項１記載の超電導電流リード。
【請求項１】
酸化物超電導条体の両端部に電極を固着するとともに、当該両端部を除く外周部に被覆層を設けるようにした超電導電流リードにおいて、
前記酸化物超電導条体と同一材質または異なる材質で製造され、かつ前記酸化物超電導条体の端面に接合される第２の酸化物超電導体を常電導金属材の内部に埋め込んで前記電極を構成したことを特徴とする超電導電流リード。
【請求項２】
前記電極は、常電導金属材に溝を形成し、この溝の中に前記第２の酸化物超電導体を収納した後に、当該溝の開口部を金属製蓋での封止して形成したことを特徴とする請求項１記載の超電導電流リード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１２８４７０（Ｐ２００６−１２８４７０Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１６２５５（Ｐ２００４−３１６２５５）
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９５００９９３８）東芝アイテック株式会社 (82)
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９５００９９３８）東芝アイテック株式会社 (82)
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