JP2980808B2 - 酸化物超電導電流リード装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば超電導マグネ
ット装置や超電導送電装置などの熱的に絶縁された極低
温装置に電流を導入するための酸化物超電導電流リード
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５０は、例えば特開平５−１０９５３
１号公報に示された従来の酸化物超電導電流リードを示
す縦断面図である。図において１は円筒形の酸化物超電
導体、２は接触子バンド、３は金属製接続金物、４は引
っ張りバネ、５は銀シート、６は金属製接続金物３と図
示しない電源装置或いは図示じない低温装置（例えば超
電導コイル）を接続する導体である。 酸化物超電導体
１の両端外周に銀シート５が加圧密着され、酸化物超電
導体１と共に焼成密着されている。銀シート５に対し、
接触子バンド２を介して金属製接続金物３が接触してい
る。接触子バンド２は金属製接続金物３にハンダ付けで
接続されている。酸化物超電導体１の両端の金属製接続
金物３には引っ張りバネ４が固定されている。

【０００３】上記のように構成された酸化物超電導電流
リードにおいて、冷却時に酸化物超電導体１と金属製接
続金物３の熱膨張率の差異により作用する両者間の応力
を弾性のある接触子バンド２の嵌入により緩和し、過度
の応力が作用して酸化物超電導体１が破損することを防
止する。これは酸化物超電導体１が歪または応力に対し
て劣化や破損しやすく、例えば歪が約１％で超電導特性
が劣化し、軽く力を加えるだけで破損するのを防止する
ためである。

【０００４】また接触子バンド２は常に一定の圧力で酸
化物超電導体１を締め付けて、良好な電気的・機械的接
続を保つ。また、酸化物超電導体１と接続されている電
流リードの両端の金属製接続金物３を良好な導電性と弾
性を有する引っ張りバネ４により接続し、酸化物超電導
体１と電気的に並列に接続するようにする。

【０００５】引っ張りバネ４の内部に酸化物超電導体を
配置するなどして、衝撃による電流リードの破損を防止
する構成としている。また酸化物超電導体１は従来の金
属系超電導体と比して５０Ｋ以上迄超電導状態を保ち、
同等の常電導電流リードと比して、同一の電流を通電し
た場合の低温側への熱の侵入量が２０％以下に低減でき
る。さらに電流リードは酸化物超電導体１の超電導状態
を保持するために両端で主に伝熱でまたは一部ガスによ
って冷却されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の酸化物超電導電
流リード装置は以上のように酸化物超電導体１の両端は
金属製接続金物３でのみ固定されているので、金属製接
続金物３に接続される導体６の熱収縮振動等により、酸
化物超電導体１と金属製接続金物３が酸化物超電導体１
の電流導通方向に対して垂直な方向に移動することが考
えられる。その場合、酸化物超電導体１に加わる機械的
負荷を接触子バンド２はほとんど吸収できず酸化物超電
導体１が破損するという問題点があった。

【０００７】また、酸化物超電導体１を装置に取り付け
るときにハンドリングが悪いという欠点もあった。ま
た、銀シート５を介しての接触子バンド２と酸化物超電
導体１との接触電気抵抗は一般にハンダ付けと比較して
１０倍以上に大きく、そのため通電時の発熱が大きくな
り、酸化物超電導体１の温度が上昇して常伝導状態に転
移したり焼損したりするという問題点もあった。

【０００８】この発明は係る問題点を解決するためにな
されたものであり、電流リードを構成する酸化物超電導
体に加えられる機械的負荷、磁気的負荷および電流リー
ドの熱流量および発熱量を低減し、更に酸化物超電導電
流リード装置の破損時やメインテナンス時の電流リード
の交換を容易にすると共に、電流リードの動作を安定化
したり電流リードの立ち上げ時間を短縮できる酸化物超
電導電流リード装置を得ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る酸
化物超電導電流リード装置は、低温装置収納容器に体し
て着脱自在な有蓋筒状容器を形成すると共に前記有蓋筒
状容器内の蓋部に設けた電極に熱シールドを容器の長手
方向に沿って固定し，熱シールド内に配置した酸化物超
電導体の高温端を導体を介して前記電極に接続し、低温
端を導体を介して着脱自在に低温装置収納容器の収容物
に接続したものである。

【００１０】請求項２の発明に係る酸化物超電導電流リ
ード装置は、複数本の酸化物超電導体を導体によって並
列に接続する場合，各々の酸化物超電導体の臨界電流の
逆数の比となるように，導体と酸化物超電導体との接続
抵抗を接続面積で調整したものである。

【００１１】請求項３の発明に係る酸化物超電導電流リ
ード装置は、請求項１９に記載の酸化物超電導電流リー
ド装置において複数本の酸化物超電導体を並列に接続す
る場合，予め各酸化物超電導体に電流端子を設置して電
流端子部の接続抵抗を測定し，その後，前記各酸化物超
電導体の臨界電流を測定してこの臨界電流の逆数の比と
なるように電流端子部の接続部分を切断して接続抵抗を
調整したものである。

【００１２】請求項４の発明に係る酸化物超電導電流リ
ード装置は、請求項１９に記載の酸化物超電導電流リー
ド装置において酸化物超電導体を複数並列に配置して電
流リードを作成する際、前記複数の酸化物超電導体の端
部付近を熱的に短絡したものである。

【００１３】請求項５の発明に係る酸化物超電導電流リ
ード装置は、酸化物超電導体の高温端を熱シールドに固
定し、且つ、冷却伝熱部材あるいは合金系超電導体とを
兼用した低温端の導体を可撓導体或いは合金系超電導体
を用いて冷却板に固定し冷却伝熱部材を構成したもので
ある。

【００１４】請求項６の発明に係る酸化物超電導電流リ
ード装置は、請求項５に記載の酸化物超電導電流リード
装置において合金系超電導体をサーマルアンカを介して
冷却板に接続したものである。

【００１５】請求項７の発明に係る酸化物超電導電流リ
ード装置は、酸化物超電導体を用いて装置外部と極低温
部を電気的に接続可能な電流リードにおいて、前記装置
外部と前記装置内部を隔離する壁面の一部を構成する板
材と、この板材を通って前記装置外部から前記装置内部
を電気的に接続する金属導体と、この金属導体に電気的
に接続された酸化物超電導体と，この酸化物超電導体の
両端付近においてこの酸化物超電導体と接する良熱伝導
体である電気絶縁体と、この電気絶縁体に接する熱伝導
体を備え、前記板材、金属導体、酸化物超電導体、電気
絶縁体および熱伝導体を一体化して電流リードを構成し
たものである。

【００１６】

【作用】請求項１の発明における酸化物超電導電流リー
ド装置は、低温装置収納容器に対して着脱自在な有蓋筒
状容器を形成すると共に前記有蓋筒状容器内の蓋部に設
けた電極に熱シールドを容器の長手方向に沿って固定
し，熱シールド内に配置した酸化物超電導体の高温端を
導体を介して前記電極に接続し、低温端を導体を介して
着脱自在に低温装置収納容器の収容物に接続できるよう
に有蓋筒状容器をリードポート化したので、酸化物超電
導電流リード装置の取り付け、取り外し作業が容易にな
る。

【００１７】請求項２の発明における酸化物超電導電流
リード装置は、複数の酸化物超電導体を並列に接続する
場合、酸化物超電導体の各々の臨界電流の逆数の比とな
るように接続抵抗を接続面積で調整したので電流リード
の性能に応じた電流の分流ができる。

【００１８】請求項３の発明における酸化物超電導電流
リード装置は、酸化物超電導体に電流端子となる金属端
子を設置して電流端子部の接続抵抗を測定し、その後、
酸化物超電導体の臨界電流を測定し、この臨界電流の逆
数の比となるように電流端子部の接続部分を切断して接
続抵抗を調整するので作業が容易になる。

【００１９】請求項４の発明における酸化物超電導電流
リード装置は、複数本の酸化物超電導体の端部付近を熱
的に短絡したので、いずれの酸化物超電導体にも温度分
布の片寄りが生じず電流リードが安定に動作する。

【００２０】請求項５の発明における酸化物超電導電流
リード装置は、低温端の冷却伝熱部材を電導体と兼用し
ているので構造を簡略化できると共に、発熱を低減でき
る。

【００２１】請求項６の発明における酸化物超電導電流
リード装置は、伝熱・電導部材をサーマルアンカ及び絶
縁部材を介して低温端の冷却板に接続されているため冷
却板への熱伝達が効率良く行われ、低温装置への熱侵入
を低減できる。

【００２２】請求項７の発明における酸化物超電導電流
リード装置は、装置外部と極低温部を電気的に接続可能
な電流リードであって、装置外部と装置内部を隔離する
壁面の一部を構成する板材と、上記板材を通って装置外
部から装置内部を電気的に接続する金属導体と、その金
属導体に電気的に接続された酸化物超電導体と、この酸
化物超電導体の両端付近において酸化物超電導体と接す
る良熱伝導体である電気絶縁体と、この電気絶縁体に接
する熱伝導体を一体化して電流リードを構成したもので
あるので酸化物超電導電流リード装置部の低温装置への
脱着が容易になる。

【００２３】

【実施例】実施例１． 図１はこの発明の一実施例による酸化物超電導電流リー
ド装置を使用した超電導マグネットを示す図である。図
において、１は電流リードを構成する酸化物超電導体で
あって液体窒素温度部（熱シールド１１内）に設置され
ている。７は室温部から液体窒素温度部（熱シールド１
１）に設置された酸化物超電導体１の高温端までに電流
を導く銅リードである。８は極低温環境で動作する低温
装置である超電導コイルであって酸化物超電導体１の低
温端に接続されている。

【００２４】９は熱シールド１１内の酸化物超電導電流
リード装置および低温装置を冷却するＧＭ冷凍機であ
る。１０はＧＭ冷凍機９の１段ステージであって熱シー
ルド１１を冷却し、酸化物超電導体１の高温端を液体窒
素温度程度に冷却している。１２はＧＭ冷凍機９の２段
ステージであって伝導冷却部材１３を冷却して超電導コ
イル８を極低温に維持している。１４は各装置を収める
真空層である。

【００２５】上記のような構成で、超電導コイル８に電
流を流した時に電流リード（銅リード７）を伝わって室
温部から超電導コイル８部まで熱が伝わる。ここで電流
リードの一部を酸化物高温超電導体１で形成した。酸化
物超電導体１は一般に熱伝導率が低く、最適化された銅
リード７の熱侵入量の２０％以下に熱侵入量を低減する
ことができる。このため超電導コイル８に加わる熱負荷
が小さくなるので超電導コイル８は安定に動作する。さ
らにＧＭ冷凍機９の出力も小さくて済む。

【００２６】図２はこの超電導マグネットに電流を流す
時に使用される酸化物超電導電流リード装置を示す断面
図である。図において、１は酸化物超電導体、１５は酸
化物超電導体１にハンダ付けで溶着されて接続された電
流端子（金属端子）１７をスペーサ１６を介して載置し
た板材、１８は電流端子１７と共に酸化物超電導体１を
収納した電流リードケースであり、この電流リードケー
ス１８の各端部より電流端子１７の先端を外部に突出さ
せて固定している。また、酸化物超電導体１両端の接続
部は銀等でメタライズされた後に、ハンダ付け等で電流
端子１７が溶着されている。酸化物超電導体１を支持す
る板材１７が電流リードケース１８の壁面を形成するよ
うに構成されている。

【００２７】尚、酸化物超電導体１としてＢｉ、Ｓｒ、
Ｃａ、Ｃｕ、Ｏから構成される超電導体を使用してい
る。板材１５は酸化物超電導体１と接するように構成さ
れているが、酸化物超電導体１を直接板材１５に固着せ
ず接触支持している。実際には酸化物超電導体１より若
干の厚みを持つスペーサ１６を介して電流端子１７は板
材１５の上に固定されているため、酸化物超電導体１は
スペーサ１６と酸化物超電導体１の厚みの差だけ板材１
５の内面より離れている。従って、本構成では酸化物超
電導体１と直接固定されているのは電流端子１７のみで
ある。

【００２８】板材１５は酸化物超電導体に接触支持され
ているのみなので、電流リードケース１８に外力が加わ
っても外力によって酸化物超電導体１が反ったりするこ
とがない。それは電流リードケース１８は外力を吸収
し、酸化物超電導体１にかかる力は電流端子に接続され
たことによって加わる力のみで、酸化物超電導体１に加
わる力を小さくする事に外ならい。本実施例による板材
１５は例えば絶縁体などの熱伝導度の低い材料を使用
し、例えばＧＦＲＰ（グラスファイバー強化プラスチッ
ク）や他の合成樹脂等である。電流端子１７は導電性物
質であり、例えば金、銀、銅等の金属または金属系超電
導体である。電流リードケース１８は板材１５と同様な
熱伝導度の低い材料を使用し、例えばＧＦＲＰや他の合
成樹脂等で構成される。

【００２９】実施例２． 上記、実施例１では酸化物超電導体１より若干厚みのあ
るスペーサを介して電流端子１７を板材１５に載置して
酸化物超電導１が板材１５に直接固定されないようにし
たが、図３に示すように各電流端子１７の一端を実施例
１のように酸化物超電導体１に接続したならば、各端子
１７の他端を板材１５方向に折曲した後に板材１５に沿
って平行に電流リードケース１８の端面方向に折り返し
て外部に突出させて電流リードケース１８の端面に固定
する。

【００３０】この時、電流端子１７を折曲する地点より
折り返す地点までの長さは酸化物超電導体１の厚みより
若干長くする。この結果、酸化物超電導１は板材に固定
されずに電流端子１７に固定することができる。従っ
て、酸化物超電導体１は電流リードケース１８に加えら
れる外力の影響を低減できる。

【００３１】実施例３． 上記、実施例１，２では板材１５を用いて酸化物超電導
体１を接触支持したため、例えば酸化物超電導１と板材
１５とが長手方向に熱収縮した場合に両者の熱膨張率の
差により酸化物超電導体１と板材１５との間の摩擦によ
って発熱が生じ、酸化物超電導体１は常伝導状態に陥る
ことがある。

【００３２】そこで、板材１５と酸化物超電導体１の間
に図４のように低摩擦材料１９を貼付すると、酸化物超
電導体１と板材１５の間の摩擦が抑制され、発熱量を抑
制することができる。この低摩擦材料１９は、例えばフ
ロン系シートであってもポリイミドシートでも良い。ま
た潤滑材等を酸化物超電導体１と板材１５の摩擦面に塗
布しても良い。さらに板材１５自身を低摩擦材料で構成
しても良い。

【００３３】実施例４． 上記、実施例２〜３では図２、図３、図４の構成で明ら
かなように、酸化物超電導体１の両端を電流端子１７を
介して電流リードケース１５に固定している。しかし酸
化物超電導体１と板材１５、電流リードケース１８の間
には熱膨張率に差がある。このため電流リードを冷却す
ると熱膨張率の差によって酸化物超電導体１と板材１
５、電流リードケース１８の間に収縮量に差が生じる。

【００３４】従って、酸化物超電導体１の両端は電流端
子１７を介して電流リードケース１８に固定されている
ので、上記収縮量の差により、冷却したときに酸化物超
電導体１に負荷が加わわり酸化物超電導体１が変形する
という不具合が発生する。そこで、本実施例では、図５
に示すように酸化物超電導体１の両端（片側でも良い）
に接続される電流端子１７の中間部を金、銀、銅などで
形成された編組線、バネなどの可橈性もしくは弾性のあ
る軟導電性金属で形成すると、収縮量の差による変位量
を軟導電性金属が吸収し、酸化物超電導体１には負荷が
加わらず酸化物超電導体１は変形しにくい。

【００３５】しかしながら、同程度の形状でバルク金属
導体と編組線やバネなどを比較すると、編組線やバネな
どは実質的な電導断面積が小さいので抵抗が大きく電流
を流すと発熱量が大きくなる。そこで図５のように電流
端子１７の一部を可橈性導体２１で構成し、可橈性導体
２１の実質長を短くすることによって抵抗を小さくでき
発熱量は抑制される。

【００３６】実施例５． 上記、実施例４のように電流端子１７の一部を編組線に
した場合、酸化物超電導体１を電流端子１７に固定する
ことができない。そのため、酸化物超電導電流リード装
置全体に力が加わり加速度が生じた時には、酸化物超電
導体１は慣性力により酸化物超電導電流リード装置全体
の動きより遅延して動揺が生じて電流リードケース１８
内で電流リードケース１８壁面と酸化物超電導体１が衝
突する。または酸化物超電導体１自身にも応力がかかる
ことになり、変形の危険がある。

【００３７】このような不具合を防ぐために、図６に示
すように電流リードケース１８の内壁面を酸化物超電導
体１に向けて突出させ、凸部で酸化物超電導体１を接触
支持することにより、酸化物超電導体１の電流リードケ
ース１８内での可動範囲が小さくなり、加速度による力
が酸化物超電導体１に加わわっても酸化物超電導体１が
大きな衝撃力で電流リードケース１８の内壁面に衝突す
ることを防ぐことができる。

【００３８】実施例６． 上記、実施例５では電流リードケース１８の突出した壁
面のみ酸化物超電導体１を接触支持する構造を採った
が、この構造では完全に酸化物超電導体１と電流リード
ケース１８壁面の間隙を無くすことは困難であるので微
小な間隙が残る。このため装置の運搬等の作業時に酸化
物超電導電流リード装置に振動等の負荷が加えられた
時、酸化物超電導体１が変形して振動することを完全に
抑制することはできない。従って、微小な振動が生じる
ため酸化物超電導体１と電流リードケース１８壁面が衝
突しあうことになる。

【００３９】そこで、図７に示されるように、電流端子
１７が接続されていない酸化物超電導体１の全面に沿っ
て緩衝材２６があてがわれるように、電流リードケース
１８の底面に緩衝材２６を設置する。酸化物超電導体１
の片方の面を板材１５で支持し、もう一方の面を緩衝材
２６によって押さえつけることによって、緩衝材２６が
振動や衝撃力などの外力を吸収する。この結果、酸化物
超電導体１の変形量を低減すると共に、運搬時の取扱い
が容易になる。緩衝材２６は冷却時には収縮してしまう
ため、低温装置稼働時には酸化物超電導体１とは非接触
となるため摩擦は発生しない。尚、緩衝材２６は弾性物
質であり、例えば天然ゴム、ウレタン、バネなどで構成
されている。

【００４０】実施例７． 上記、実施例６では図７に示されるように電流リードケ
ース内の片方の面だけに緩衝材２６を設置し、酸化物超
電導体１を片面のみから緩衝材２６で支持した。しかし
図８に示すように両面から酸化物超電導体１を緩衝材２
６で挟み込み支持することで、運搬時の振動等の力をう
けても酸化物超電導体１には負荷が加わらず変形量をよ
り低減し、取扱いを容易にすることができる。この場
合、各電流端子１７を板材１５に固定するスペーサの厚
みは酸化物超電導体１と緩衝材２６の厚みの合計とす
る。

【００４１】実施例８． 上記、実施例６、７では緩衝材２６の長手方向の幅を酸
化物超電導体１の長手方向の幅に合わせ、この幅の緩衝
材２６を電流リードケース１８の内壁面および板材１５
に設置したが、この場合、緩衝材２６の量だけ熱伝導断
面積が増加することになる。すなわち熱流量が増加して
低温側への熱侵入量が増える。

【００４２】そこで、図９に示すように、緩衝材２６
を、酸化物超電導体１を必要最小限支持できる量だけ使
用するように分割する。緩衝材２６を分割したことによ
って実質的な熱伝導断面積が減少し、熱流量を低減する
ことができる。

【００４３】実施例９． 図１０は酸化物超電導体１、電流リードケース１８の材
料になりうるＧＦＲＰ、緩衝材２６の材料になり得るウ
レタンおよび天然ゴムの熱膨張率を示すものである。図
１１は冷却時の酸化物超電導電流リード装置を示す断面
図である。上記実施例で緩衝材２６は極低温環境におか
れると弾性を失い硬化する。硬化した緩衝材２６が酸化
物超電導体１に接触していた場合、緩衝材２６が酸化物
超電導体１を変形させる可能性がある。

【００４４】この変形を防ぐために、図１０で示された
ようなデータをもとに、常温では図７のように緩衝材２
６が酸化物超電導体１と接触して酸化物超電導体１を保
護するように構成し、冷却されたとき緩衝材２６と酸化
物超電導体１が非接触となるように酸化物超電導電流リ
ード装置を構成する。この結果、酸化物超電導電流リー
ド装置が冷却されて緩衝材２６が硬化しても、図１１の
ように酸化物超電導体１と緩衝材２６は接触していない
ので酸化物超電導体は変形しない。

【００４５】実施例１０． 上記、実施例９では酸化物超電導電流リード装置が冷却
された時に、緩衝材２６が硬化して酸化物超電導体１と
接触しないようにしたが、緩衝材２６の材料によっては
熱収縮量が小さく、極低温で緩衝材２６と酸化物超電導
体１を非接触状態にすることが困難である。

【００４６】そこで図１２のように緩衝材２６の酸化物
超電導体１に対する接触部分を球形や錐形にすると、常
温では接触面積が大きく緩衝材２６が酸化物超電導体を
支持する効果が大きい。極低温では緩衝材２６が収縮す
る事により、緩衝材２６と酸化物超電導体１の接触面積
が小さくなる。その結果、緩衝材２６が酸化物超電導体
１に加える外力を小さくでき、更に硬化した緩衝材２６
が酸化物超電導体１を変形させる量を低減することでき
る。

【００４７】実施例１１． 上記、実施例１０は、酸化物超電導体１は先端の接触部
が球形等の緩衝材２６によって支持されるだけであった
が、図１３に示すように板材１５の表面に低摩擦材料１
９を敷設し、この低摩擦材料１９を介して酸化物超電導
体１の他面を板材１５に接触支持させる構成を採っても
良い。この構成によれば、緩衝材２６の収縮量が少なく
ても酸化物超電導体１と板材１５との間の摩擦が抑制さ
れると共に、酸化物超電導電流リード装置内部での酸化
物超電導体１の変形を抑制することができる。

【００４８】実施例１２． 今までの各実施例では酸化物超電導体１をほぼ密閉状態
にして電流リードケース１８に収納して保護していた
が、このような構成では真空中で酸化物超電導電流リー
ド装置を使用する時、電流リードケース１８内から気体
を排出するのが困難であり、装置の立ち上げ時の真空引
きに時間がかかるという不具合が生じることもある。

【００４９】この実施例はこのような不具合を解消する
ためのものであり、図１４の電流リードケース１８の斜
視図に示されるように電流リードケース１８の表面にガ
ス抜き穴３６を設けると、気体がガス抜き穴３６から出
入りするので気体の排出が容易になり、装置の立ち上げ
時の真空びきの時間が短縮できる。

【００５０】実施例１３． 上記、各実施例では酸化物超電導体１に対する外力の影
響を低減するために、酸化物超電導を緩衝材２６等を敷
き詰めた電流リードケース１８に収納するだけであった
が、図１５の酸化物超電導体１の斜視図に示すように、
酸化物超電導体１の表面に紙、布などの織った繊維４１
を貼付して支持すると、繊維４１と酸化物超電導体１が
補強しあって、酸化物超電導体１の強度が上昇する。ま
た繊維４１は酸化物超電導体に過度の応力を加えないの
で冷却時の熱収縮量による変形が生じにくい。

【００５１】実施例１４． 図１７の酸化物超電導体の臨界電流密度−磁場強度特性
から明らかなように、酸化物超電導体に磁場が印加され
ると急速に臨界電流値が低下することがわかる。このた
め超電導マグネットなどの磁場発生装置で酸化物超電導
電流リードを使用する場合には酸化物超電導体部を磁気
的に保護するために磁気シールドをすることが必要であ
る。しかし、酸化物超電導電流リードに直接磁気シール
ドを設置すると磁気シールドを伝導する熱が酸化物超電
導電流リードの熱流量に寄与するので熱流量が増加する
ことになる。

【００５２】この結果、極低温装置に熱が侵入する量が
増加し、低温を維持することが困難になる。これを解決
するために、磁気シールドを酸化物超電導電流リードか
ら熱的に隔離して設置することにより、酸化物超電導電
流リードの低温側への熱侵入の影響がない磁気シールド
が形成できる。

【００５３】図１６はこのような目的で構成された酸化
物超電導電流リード装置の磁気シールド部の断面図であ
る。図において、４５は酸化物超電導電流リード、４６
は装置全体を真空状態に保つチャンバである。４７は小
型冷凍機であり例えば２段式ＧＭ冷凍機である。４８は
例えば金、銀、銅などで構成されている伝導冷却部材で
あり、小型冷凍機４７とは熱的に、例えばインジウムシ
ートやハンダ付けによって短絡されている。４９は電流
リード及び低温装置（例えば、超電導コイル）を熱遮断
する熱シールドであって小型冷凍機４７とは熱的に、例
えばインジウムシートやハンダ付けによって短絡されて
いる。

【００５４】５０は酸化物超電導電流リード４５を磁気
的に保護する磁気シールドであり、電流リード部とは熱
的には接触していない。このように磁気シールド５０を
酸化物超電導電流リード４５から熱的に隔離して設置す
ることにより、酸化物超電導電流リード４５の低温側へ
の熱侵入量が影響がない磁気シールドが形成できる。

【００５５】実施例１５． 上記、実施例１４では酸化物超電導電流リード４５の周
囲を磁気シールド５０で囲む構成にしたが、この構成で
あると磁気シールド５０の存在は酸化物超電導電流リー
ド４５の交換や点検を妨げる。このため、磁気シールド
５０に開口部を設ける必要がある。そこで、本実施例で
は、酸化物超電導体１には磁場印加方向によって臨界電
流値が変化する性質があることを利用して酸化物超電導
電流リード４５の交換や点検に便利なように磁気シール
ド５０の開口部を設けるようにする。

【００５６】次に、磁気シールド５０の開口部の位置を
設定する方法について説明する。電流Ｉは図１８におい
て紙面の表から裏方向に流れているとする。この時、酸
化物超電導体１に印加される磁場Ｂの方向θと臨界電流
値との関係を図１９より考察すると、印加磁場方向が０
度のときに酸化物超電導体１の臨界電流値が最大にな
る。

【００５７】従って、図２０に示すように磁気シールド
５０内に設置された酸化物超電導体１に対して磁場Ｂが
０度の方向から印加されるように開口部５１を設けるこ
とで、酸化物超電導リードは安定に動作し、酸化物超電
導電流リード４５の交換、点検が容易になる。尚、図に
おいて磁気シールド５０は熱シールド４９内に設置され
ている。

【００５８】実施例１６． 上記、実施例１５では磁気シールド５０を強磁性体で構
成したが、酸化物超電導体で構成しても磁気遮断効果は
向上する。ここで、磁気シールドに強磁性体を使用した
場合と酸化物超電導体を使用した場合のシールド効果に
ついて説明する。

【００５９】図２１は磁気シールド５２に強磁性体を使
用した場合であり、磁気シールド５２の開口部５１は磁
力線の透過方向に向けて設けてあるため、磁場を印加す
ると磁力線は磁気シールド部材内を通過するので酸化物
超電導体１に磁場は加わらない。しかし、図２２に示す
ように磁気シールド５２に対して垂直方向に磁場を印加
すると、磁力線は磁気シールド５２を透過するため磁気
シールド５２内に設置した酸化物超電導体１に磁場が加
わる。従って、磁気シールド５２を強磁性体で構成する
場合は、その開口部を磁場の印加方向に設けるのが好ま
しい。

【００６０】しかし、磁気シールド５３を酸化物超電導
体を使用して構成した場合、磁場を磁気シールドに対し
て垂直に印加すると酸化物超電導体は磁力線を外側に押
し出す性質を有するため、磁力線は図２３に示すように
磁気シールドを透過せずに、磁気シールド５３に沿って
流れるため磁気シールド５３内に設置した酸化物超電導
体１に磁場は加わらない。

【００６１】だが、図２４に示すように磁気シールド５
３に対して開口部５１の方向から磁場を印加すると、磁
力線は磁気シールド５３の外がに排除されるために磁場
印加方向に通過する。そのため、開口部５１より磁気シ
ールド５３内の酸化物超電導体１に磁場が加わる。以上
の図２１、図２２、図２３、図２４で説明したように強
磁性体の磁気シールド５２と酸化物超電導体の磁気シー
ルド５３とでは磁力線を遮蔽する方向が異なるので、酸
化物超電導体の磁気シールド５３では磁力線に対して平
行に開口部５１を設け、強磁性体磁気シールド５２では
磁力線に対して垂直に開口部５１を設ける必要がある。

【００６２】実施例１７． 上記、各実施例では酸化物超電導電流リード４５を磁気
シールド５０内に非接触で設置したが、磁気シールドを
酸化物超電導電流リード４５の高温端に接続した電流端
子に熱的に接触させて固定しても良い。図２５は本実施
例による酸化物超電導電流リード装置を断面図である。
図において、５４は電源側に電気的に接続された高温端
の電流端子、５５は低温装置側に電気的に接続された低
温端の電流端子である。磁気シールド５０は酸化物超電
導電流リード４５を接続する電流端子５４に固定されて
いる。

【００６３】このような構成であると、磁気シールド５
０が高温端の電流端子５４に熱的に接触していても、接
触しているのは電流端子５４だけであるので、低温装置
に侵入する熱量は酸化物超電導電流リード４５の分だけ
となる。この結果、磁気シールド５０を酸化物超電導電
流リード４５に固定しても低温装置へ侵入する熱量は増
加しない。

【００６４】実施例１８． 上記実施例では高温端の電流端子５４に磁気シールド５
０を固定したが、図２６に示す断面図のように磁気シー
ルド５０を低温端の電流端子５５に固定して、高温端の
方向には非接触となるように構成しても磁気シールド５
０による熱侵入の影響を無くすことができ、低温装置へ
の熱侵入量を減らすことができる。

【００６５】実施例１９． 上記実施例１８，１９では高温端の電流端子５４あるい
は低温端の電流端子５５に磁気シールド５０を固定した
が、図２７の断面図に示すように磁気シールド５０を酸
化物超電導電流リード４５の一部に固定して、高温端お
よび低温端の方向には非接触となるように構成する。本
構成でも、磁気シールド５０による熱侵入の影響は、接
触部分の熱伝導に寄与する断面積が若干増加する程度の
ものである。このため磁気シールド５０による熱侵入の
影響を無くすことができ、低温装置への熱侵入量を減ら
すことができる。

【００６６】実施例２０． 上記、実施例１７〜１９では磁気シールド５０は熱が直
接流入する構成でないため酸化物超電導電流リード４５
に磁気シールド５０を熱的に接触させることができた
が、磁気シールドが熱を流入する場合は、図２８の断面
図に示すように磁気シールド５０を熱シールド４９に熱
的に接触し、磁気シールド５０を熱シールド４９によっ
て包括する状態にしても良い。この結果、磁気シールド
５０に対する熱侵入は熱シールド４９によって遮断され
るため、酸化物超電導電流リード４５の熱侵入に対して
磁気シールドは全く寄与せず低温装置への熱侵入の影響
が無い磁気シールドが形成できる。

【００６７】実施例２１． 実施例１７の図２５においては磁気シールド２５の長手
方向、即ち酸化物超電導１の高温端から低温端に向けて
の厚みは一様であるが、図２９の酸化物超電導体の臨界
電流密度−温度特性を見ると、低温になるほど酸化物超
電導体の臨界電流密度が上昇している。また低温では磁
場強度が増加しても臨界電流密度の低下量は小さい。こ
のため、図３０のように、酸化物超電導電流リード４５
を保護する磁気シールド５０を高温端側で厚くして電流
端子に固定する際の機械的強度を保つようにし、低温端
側に向かうに連れて薄くする。この結果、磁場の影響を
受け易くしても酸化物超電導電流リード４５は安定に動
作する。また、磁気シールド５０を薄くできるので、磁
気シールド５０の全重量を軽くできる。

【００６８】実施例２２． 例えば、図２０に示すように冷凍機が熱的に接触した熱
シールド４９によって包括された磁気シールドにおいて
も、磁気シールドの厚みを低温側に向かうに連れて薄く
しても良い。図３１は本実施例に於ける酸化物超電導電
流リード装置の断面図である。図において、４５Ａ，４
５Ｂは酸化物超電導電流リードであって高温端と低温端
のそれぞれに電流端子５４、５５が接続されている。４
６は図示しない低温装置および酸化物超電導電流リード
４５を真空状態で収容するチャンバ、４９はチャンバ４
６内に設置され、酸化物超電導電流リード４５の熱侵入
を遮断する熱シールド、５０は熱シールド４９内に設置
された磁気シールドである。

【００６９】磁気シールド５０は熱シールド４９内で酸
化物超電導電流リード４５の低温端に向かうに連れて厚
さが薄くなるため全重量が軽くなる。従って、図２０に
示すように冷凍機４７によって熱シールド４９をチャン
バ４６に宙づり状態にした場合でも冷凍機４７へ加わる
荷重が小さくなる。

【００７０】実施例２３． 図３２は低温装置に対して酸化物超電導電流リードの交
換を容易にした酸化物超電導電流リード装置の構成を示
す断面図である。図において、６０は酸化物超電導電流
リード４５等を収納したリードポートであり、このリー
ドポート６０は低温装置に対して５８の部分（接続部５
８）で着脱自在に接続される。

【００７１】リードポート６０の形状は全体として上面
が閉鎖された筒状を成しており、筒内の上面には電極５
７の一部が外部に貫通して固定されている。そして電極
５７には酸化物超電導電流リード４５の高温端に接続さ
れた電流端子５２からの導体５６（金、銀、銅等で構成
されている）が接続されている。また、酸化物超電導電
流リード４５の低温端側の電流端子５３からは導体５９
（金、銀、銅等の金属または金属系超電導体で構成され
ている）が低温装置に向けて着脱自在に接続されてい
る。更に、筒内には電極に固定された熱シールド４９が
酸化物超電導電流リード４５を包括するように低温装置
に向けて配置されている。

【００７２】尚、リードポート６０を構成する筒の開放
部の周囲にはフランジが形成され、且つ、低温装置のリ
ードポート６０接続部分にもフランジが形成され双方の
フランジ部分でリードポート６０と低温装置が着脱自在
に接続される。従って、接続部５８で低温装置から酸化
物超電導リード４５部がリードポート６０に収容された
まま切り放せる。このため酸化物超電導電流リード４５
の交換が容易になり、リードポート部単位で酸化物超電
導電流リード４５のスペアを用意すれば故障時に迅速な
交換ができる。

【００７３】実施例２４． 酸化物超電導体１は図２９に示されるように、温度が低
下すると臨界電流値が上昇する。温度勾配のある状態で
酸化物超電導体１を使用するとき、酸化物超電導体１が
最も高温になる点の臨界電流に制限されることになる。
同一温度で図３３に示される酸化物超電導体１のＩｃ₁
とＩｃ₂部の臨界電流を測定する。同一温度で例えば臨
界電流値がＩｃ₁＞Ｉｃ₂であった時、高温端がＩｃ₁と
なるように電流リードに設置すると、冷却後はＩｃ₁＜
Ｉｃ₂となる。高温端がＩｃ₂となるように電流リードに
設置すると、冷却後はＩｃ₂＜Ｉｃ₁となる。さらに、臨
界電流の低いところで酸化物超電導体１全体の臨界電流
は制限される。この結果、電流リードの高温端に酸化物
超電導体１の臨界電流値の高い端部Ｉｃ₁を持ってくる
方が全体の臨界電流値が上昇し、電流リードの安定動作
が得られる。

【００７４】実施例２５． 酸化物超電導体１の臨界電流の高い方の端部を電流リー
ドの高温側に配置することによって，複数本の酸化物超
電導体を用いた酸化物超電導電流リードにおいても実施
例２４の効果が得られる。

【００７５】実施例２６． 酸化物超電導体１と電流端子１７の接続抵抗の低い方を
電流リードの高温側に設置することで酸化物超電導電流
リード装置の全発生熱量を低減できる。これは、即ち、
酸化物超電導体１の臨界電流はその温度が５Ｋの時と６
０Ｋのときを比較すると、臨界電流は５Ｋの時の方が６
０Ｋ時の約１／１０となるからである。

【００７６】次に、本実施例を図３４を用いて具体的に
説明する。接続部６２の接続抵抗が６０Ｋで１×１０−
６Ω，５Ｋで１×１０−７Ωであり，接続部６３の接続
抵抗が６０Ｋで１×１０−７Ω，５Ｋで１×１０−８で
あったとする。いま，酸化物超電導電流リードの定格が
１００Ａであり，電流端子１７と酸化物超電導体１の接
続部の温度が高温側で６０Ｋ，低温側で５Ｋとなるよう
にする。

【００７７】接続部６２が高温側になるように酸化物超
電導電流リードを設置すると，高温側にある接続部６２
の発熱量はＰ＝ＲＩ２により１０ｍＷとなり，低温側に
ある接続部６３の発熱量は０．１ｍＷとなり，合わせて
１０．１ｍＷ発熱することになる。接続部６３が高温側
になるように酸化物超電導電流リードを設置すると，高
温側にある接続部６３の発熱量は１ｍＷとなり，低温側
にある接続部６２の発熱量は１ｍＷとなり，あわせて２
ｍＷ発熱することになる。この結果、酸化物超電導体１
と電流端子１７の接続抵抗の低い方を電流リードの高温
側に設置することで酸化物超電導電流リード装置の全発
生熱量を低減できる。

【００７８】実施例２７． 上記の効果は複数本の酸化物超電導体１を使用した時に
も同様に得られる。

【００７９】実施例２８酸化物超電導体１を複数本導体
によって図３５のように並列接続して酸化物超電導電流
リードを構成した場合、各酸化物超電導体１の固有抵抗
の違いにより各酸化物超電導体１に流れる電流はランダ
ムである。そのため、いずれか。１本の酸化物超電導体
１に流れる電流が最初に臨界電流値を越えた点で電流リ
ードの安定動作が制限される。このため，他の酸化物超
電導体の性能を活用することができない。

【００８０】そこで、各酸化物超電導体１の臨界電流の
逆数の比になるよう接続抵抗を、酸化物超電導体１と図
示しない電流端子とを接続した際の接続面積より決定す
る。回路の配線よりも接続部６６の接続抵抗の方が１×
１０−６Ω程度と大きいので，接続部６６の接続抵抗を
調整することによって各酸化物超電導体１に流れる電流
を酸化物超電導体の臨界電流値に比例した電流を流すこ
とができるため酸化物超電導体の性能を完全に活用でき
る。

【００８１】また，上記実施例２６で述べたように接続
抵抗は酸化物超電導電流リードの低温端側は高温端側よ
りも小さいので，高温端側の接続抵抗を調整することで
電流を十分に各電流リードに分流させることができる。

【００８２】実施例２９． 上記、実施例２８において酸化物超電導体１の接続部６
６の接続抵抗の調整は困難である。そこで，あらかじめ
酸化物超電導体１に電流端子１７を接続し、電流端子１
７部の接続抵抗を測定する。その後，酸化物超電導体１
の臨界電流を測定して臨界電流の逆数の比となるように
電流端子１７部の接続部分を切断して接続抵抗を調整す
ると容易に接続抵抗を調整できる。

【００８３】実施例３０． 複数の酸化物超電導体１に電流端子を接続し、各電流端
子を導体によって接続して複数の酸化物超電導体１を並
列接続した場合、いずれかの酸化物超電導体に発熱の片
寄りが生じて温度分布が生じることがある。本実施例は
いずれかの酸化物超電導体１に発熱の片寄りが生じても
温度分布が生じないようにして温度分布による電流リー
ドの動作の不安定性を取り除き、酸化物超電導体１を並
列に使用した電流リードの動作の安定性を高めることに
ようにするものである。

【００８４】図３６は本実施例による酸化物超電導電流
リードの構成を示す断面図である。図において、７１は
回路に並列に接続された酸化物超電導体１を熱的に短絡
するための熱伝導体で，例えばインジウムで形成されて
いる。７２は電流端子に接続された導体であり、この導
体７２によって複数本の酸化物超電導１を並列接続して
いる。

【００８５】図のように複数本の酸化物超電導体１を電
流リードとして使用したときの高温端および低温端を熱
的に短絡することによって，いずれかの酸化物超電導体
１に発熱の片寄りが生じても温度分布が生じないように
する。この結果、温度分布が生じることによる電流リー
ドの動作の不安定性を取り除き，酸化物超電導体１を並
列に使用した電流リードの動作の安定性を高めることに
なる。

【００８６】実施例３１． 上記、実施例３０では並列接続された複数の酸化物超電
導体１に温度分布を生じさせないようにするために、酸
化物超電導１の低温端と高温端のそれぞれを熱伝導体７
１によって熱的に短絡したが、熱伝導体が良熱伝導体で
ありしかも絶縁体であることに注目して電源より低温装
置へ電流を供給する酸化物超電導電流リードの温度分布
を取り去るのにも熱伝導体を使用することができる。

【００８７】図３７は本実施例の構成を示す断面図であ
る。図において、１Ａ、１Ｂはそれぞれ酸化物超電導体
であり、これら酸化物超電導体１Ａ，１Ｂはそれぞれ高
温端と低温端に電流端子が接続されて並列接続されてい
る。

【００８８】酸化物超電導体１Ａは電源の＋端子より低
温装置に接続され、もう一方の酸化物超電導体１Ｂは電
源の−端子より低温装置に接続されている。このよう
に、複数本の酸化物超電導体１Ａ，１Ｂを電流リードと
して使用したとき，電源の＋端子及び−端子に接続され
た酸化物超電導体１Ａ，１Ｂの高温端および低温端を熱
伝導体７３で熱的に短絡する。

【００８９】熱伝導体７３は絶縁体であるので回路の短
絡は生じない。このためいずれかの酸化物超電導体１
Ａ，１Ｂに発熱の片寄りが生じても温度分布が生じない
ようにすることができる。従って、温度分布が生じるこ
とによる電流リードの動作の不安定性を取り除き，酸化
物超電導体１を並列に使用した電流リードの動作の安定
性を高めることになる。

【００９０】実施例３２． 酸化物超電導１は熱伝導率が悪いため熱シールドを介し
てチャンバに収容しても、酸化物超電導１を冷却して安
定させるまでに時間がかかる。そこで、この実施例はこ
のような不具合を解消するためになされたものである。
図３８は本実施例の構成を示す斜視図である。図におい
て、７６は酸化物超電導体１に接触して併設された初期
冷却管であり，この初期冷却管７６は例えば薄肉のステ
ンレスパイプ等の金属で構成されている。

【００９１】酸化物超電導体１を迅速に冷却するには、
超電導マグネット等の低温装置を使用時に冷却するため
の冷媒である液体Ｈｅが蒸発して発生する気体Ｈｅを、
初期冷却管７６に通過させることにより酸化物超電導体
１を迅速に冷却できる。その結果、酸化物超電導体１は
図２９に示すように早期に必要臨界電流値を得て、装置
の立ち上げ時間を短縮できる。また装置稼動後は初期冷
却管内を真空にすることによって，気体の対流を防ぎ，
低温装置に侵入する熱侵入量を減らす。

【００９２】実施例３３． 上記、実施例３２では酸化物超電導１に対して初期冷却
管７６の全面を接触させて接続したが、初期冷却管７６
と酸化物超電導体１との間の熱膨張率の差により初期冷
却管７６を冷却した時に接続面に熱歪みが生じて初期冷
却管７６が酸化物超電導体１より離脱したり、酸化物超
電導体１に機械的な負荷がかかることがある。

【００９３】そこで、図３９に示すように初期冷却管７
６を接続する酸化物超電導体１の表面に対して垂直方向
に波形に初期冷却管７６をたわませ、その谷部でもって
初期冷却管７６を酸化物超電導１に接続する。この結
果、初期冷却管７６を冷却した際に、初期冷却管７６と
酸化物超電導体１との間に熱膨張率の差によって発生す
る熱歪を初期冷却管７６のたわみが緩和して初期冷却管
７６が酸化物超電導体１より離脱したり、酸化物超電導
体１に機械的な負荷がかかることがない。

【００９４】実施例３４． 上記、実施例３２，３３においては酸化物超電導電流リ
ード４５を構成する酸化物超電導体１に金属性の初期冷
却管７６が直接接続されていたため、初期冷却管７６の
延長部分が装置に接触すると短絡事故を起こす恐れがあ
る。そこで、本実施例では図４０のように初期冷却管７
６の一部を絶縁体７７で構成することにより，酸化物超
電導体１が初期冷却管７７を介して装置の構成要素，例
えばチャンバ等に短絡することを防ぐことができる。

【００９５】実施例３５． 実施例１３では、酸化物超電導体１の複合強化を図るた
めに酸化物超電導体１に周囲に繊維を被着したが、より
強度を高めるために長手方向の熱膨張率が酸化物超電導
体１と同様な材質のＧＦＲＰ材を補強材として用いても
良い。

【００９６】図４１は本実施例による補強材を用いて構
成した酸化物超電導電流リード４５の斜視図である。図
において、７９は補強材であって長手方向に向けて酸化
物超電導体１を嵌入させることのできる溝が掘られてい
る。酸化物超電導体１の各端部には電流端子１７が接続
されているため、酸化物超電導体１を溝に嵌入した後に
各電流端子１７を絶縁ボルト８１で補強材７９に螺合す
ることで酸化物超電導体１は補強材７９に固定され強度
が増加する。

【００９７】実施例３６． 上記、実施例３５では補強材７９の一面のみを使用した
が、補強材７９の裏表面に酸化物超電導体１を埋没させ
る長溝を形成して２本の酸化物超電導体１の補強材７９
として用いても良い。図４２は本実施例による補強材７
９を用いて構成した酸化物超電導電流リード４５の斜視
図である。図において、７９は本実施例による補強材で
あってその裏表面の双方に長手方向に沿って酸化物超電
導体１を嵌入できる溝が形成されている。

【００９８】酸化物超電導体１の各端部には電流端子１
７が接続されて酸化物超電導体１を溝に嵌入した後に各
電流端子１７を絶縁ボルト８１で補強材７９に螺合する
ことで酸化物超電導体１は補強材７９に固定することが
できる。酸化物超電導体１を溝内に固定した後、溝部の
縁に沿って接着剤を塗布し板材１５を補強材７９に接着
して酸化物超電導体１を覆うことにより電気的な絶縁を
確保できると共に、超電導電流リード装置の断面積が増
加し強度が上昇する。

【００９９】実施例３７． 尚、実施例３５では酸化物超電導体１を補強材７９に嵌
入させて固定することで酸化物超電導体１の強度の向上
を図るのみであったが、実施例３６のように酸化物超電
導体１を溝内に固定した後、溝部の縁に沿って接着剤を
塗布し板材１５を補強材７９に接着して酸化物超電導体
１を覆うことにより電気的な絶縁を確保できる。

【０１００】実施例３８． 酸化物超電導電流リードを低温装置に接続する際には室
温部から低温装置への熱侵入を低減させる必要がある。
図４４は本実施例による酸化物超電導電流リード装置の
構成図である。図に示すように、補強材７９に固定され
た酸化物超電導体１の高温端に接続された電流端子１７
は、図示しない電源に一端が接続された金属導体９０と
共に絶縁板９６を介して絶縁ボルト８１により冷却板８
６に螺合されている。

【０１０１】一方。酸化物超電導体１の低温端に接続さ
れた電流端子１７には、一端が図示しない低温装置に接
続される合金系超電導導体９８と可橈導体８７の一端が
接続されている。この可橈導体８７の他端は絶縁板９６
を介して絶縁ボルト８１により冷却板８８に螺合されて
いる。このように、高温側の電流端子１７を冷却板(高
温側)８６に固定することで高温側の熱接続が強固にな
る。しかも、低温側を可橈導体８７で冷却板(低温側)８
８に接続することで室温部からの金属導体９０を介した
熱侵入は冷却板（低温側）８８に吸収されて低温装置へ
の熱侵入を低減させることができる。

【０１０２】実施例３９． 上記、実施例３８では可橈導体８７を低温側伝熱部材と
使用して冷却板８８に接続したが、可橈導体８７を低温
側伝熱部材と低温装置へ電流を流す電導体とに兼用して
も良い。図４５は本実施例による酸化物超電導電流リー
ド装置の構成図である。図中、図４４と同一符号は同一
又は相当部分を示す。酸化物超電導体１の低温側の電流
端子１７に一端が接続された可橈導体８７の他端は、低
温装置に一端が接続された合金系超電導導体９８と共に
絶縁板９６を介して絶縁ボルト８１により冷却板８８に
螺合されている。このような構成によれば、可橈導体８
７が低温側伝熱部材と電導体とを兼用し低温装置への熱
侵入を低減できると共に、電流端子の端末処理が容易に
なる。

【０１０３】実施例４０． 上記、実施例３９では低温端側の電流端子１７と冷却板
８８との接続に可橈導体８７を用いたが、可橈導体８７
の代わりに合金系超電導導体を用いても良い。図４６は
本実施例による酸化物超電導電流リード装置の構成図で
ある。図中、図４４と同一符号は同一又は相当部分を示
す。図において、ＴＡはサーマルアンカであり、このサ
ーマルＴＡは冷却板８８上に絶縁部材９６を介して載置
されている。酸化物超電導体１の低温端側の電流端子１
７に接続され、低温装置に導出される合金系超電導導体
９８は途中一端サーマルアンカＴＡ上に載置され、絶縁
部材９６を介して冷却板９６に絶縁ボルト８１によって
螺合される。

【０１０４】このように、サーマルアンカＴＡを介して
合金系超電導導体９８を冷却板８８に螺合することで合
金系超電導導体９８は冷却板８８と熱的に強固に接続さ
れる。その結果、熱はサーマルアンカＴＡ、絶縁部材９
６を経出して効率良く冷却板８８に伝達される。

【０１０５】実施例４１． 上記、実例４０では酸化物超電導１の高温端側の電流端
子１７と図示しない室温部とを剛性に高い金属導体で接
続していた。そのため、冷却時における室温部の金属導
体接続部と高温端側の電流端子１７を接続する冷却板８
６との熱収縮差により、いずれか一方に機械的負荷がか
かる不具合があった。本実施例はこのような不具合を解
消するためのものである。図４７は本実施例による酸化
物超電導電流リード装置の構成図である。

【０１０６】図中、図４６と同一符号は同一又は相当部
分を示す。図において、８７は可橈導体であって一端は
冷却板８６を経由して酸化物超電導１の高温側の電流端
子１７に、他端は室温部の室温端子Ｔに接続されてい
る。このように、可橈導体８７で室温端子１０４と高温
側の電流端子１７とを接続することで、冷却板(高温側)
８６と室温端子１０４との間の熱収縮差は可橈導体８７
により吸収される。

【０１０７】実施例４２． 上記、実施例３８，３９では酸化物超電導１の低温端側
の電流端子１７と低温端側の冷却板８８との間の接続に
可橈導体８７を使用して低温装置への熱侵入を低減させ
た。しかし、図４８に示すように酸化物超電導体１の高
温端側の電流端子１７と冷却板８６との接続、および低
温端側の各電流端子１７と冷却板８８との接続のそれぞ
れに可橈導体８７を使用しても良い。

【０１０８】各冷却板８６，８８においては、電流端子
１７より延設された可橈導体８７の一端を絶縁部材９６
を介して冷却板８６，８８に載置したならば、可橈導体
８７と共に、金属導体９０を絶縁ボルト８１にて絶縁部
材８６，８８に螺合する。これにより酸化物超電導電流
リードと電源および低温装置との電気的接続、及び酸化
物超電導電流リードと冷却板８６，８８との熱的接続が
確実に維持できる。

【０１０９】実施例４３． 上記、実施例２３ではチャンバをリードポート構成に
し、このリードポート内に熱シールドと共に、酸化物超
電導電流リードを内蔵して酸化物超電導電流リードの交
換時にはリードポートごと交換したが、実際に交換が必
要な酸化物超電導電流リードのみを容易に交換できるよ
うにしても良い。

【０１１０】図４９は本実施例による酸化物超電導電流
リード装置の構成を示す断面図である。図において、１
００はチャンバ１０１の開口部Ｈ１を覆うフランジであ
って、上面には下面に向かってリードＬが挿通された２
個の電流端子１０２が固定され、下面には酸化物超電導
体１を支持する電気的および熱的に絶縁体である例えば
ＧＦＰＲより構成される支持材１０３が下方に向けて固
定されると共に、挿通されたリードＬに例えば銅でなる
金属導体１０４が下方に向けて接続されている。また、
金属導体１０４には下方に向けて高温側電流端子１０５
が接続されている。尚、フランジ１００はチャンバ１０
１にボルトＢによって固定されている。

【０１１１】２００は熱シールド２０１の開口部Ｈ２を
覆う中空のフランジであり、このフランジ２００の上面
において中空部Ｈ３の周囲には内周面に良熱伝導体でな
る例えば窒化アルミの電気絶縁材２０３が設けられた熱
伝達材２０２（例えば良熱伝導体である銅）が立設され
ている。そして、電気絶縁材２０３に沿って高温側電流
端子１０５がチャンバ１０１よりフランジ２００の中空
部Ｈ３に挿入されている。尚、フランジ２００はチャン
バ２０１にボルトＢによって固定されいる。

【０１１２】チャンバ２０１内においては、フランジ１
００より降ろされた支持材１０３とチャンバ１０１より
延設された高温側電流端子１０５との間に酸化物超電導
体１が接続されている。３００は銅でなる伝導冷却部材
３０１の開口部Ｈ４を覆う中空のフランジであり、この
フランジ３００の上面において中空部Ｈ５の周囲には内
周面に電気絶縁材３０３が設けられた熱伝達材３０２が
立設されている。そして、電気絶縁材３０３に沿って酸
化物超電導体１に接続された例えばＣｕ／ＮｂＴｉ線の
低温側電流端子３０５がフランジ２００の中空部Ｈ５に
挿入されている。

【０１１３】尚、フランジ３００は伝導冷却材３０１に
ボルトＢによって固定されいる。また、低温側電流端子
３０５は図示しない低温装置に着脱自在に接続されてい
る。更に、各開口部はＨ１＞Ｈ２＞Ｈ４の順に大きくな
っているため各フランジ１００，２００，３００のボル
トＢを取り外すことで酸化物超電導電流リードをフラン
ジ１００，２００，３００ごとチャンバ１０１より取り
出すことができる。

【０１１４】ここで各部の接続関係を詳細に述べるなら
ば、酸化物超電導体１は支持材１０３に固定されてい
る。酸化物超電導体１と高温側電流端子１０５は電気的
に接続されている。酸化物超電導体１の高温端部は高温
側電流端子１０５，電気絶縁体２０３，熱伝達材２０２
を介して熱シールド２０１に熱的に接続されている。電
気絶縁体２０３および熱伝達材２０２は良熱伝導体であ
るので，酸化物超電導体１の高温端部は熱シールド２０
１によって効率的に冷却される。また電気絶縁体２０３
は絶縁体でもあるので酸化物超電導体１と熱シールド２
０１は電気的に短絡することがない。

【０１１５】またフランジ１００に支持材１０３と電流
端子１０２は固定され，さらに支持材１０３に酸化物超
電導体１が固定されている。そして電流端子１０２に金
属導体１０４が接続され，金属導体１０４に高温側電流
端子１０５が接続され，その高温側電流端子１０５は酸
化物超電導体１に接続されている。また高温側電流端子
１０５には電気絶縁体２０３を介して熱伝達材２０２が
固定されている。

【０１１６】さらに酸化物超電導体１には低温側電流端
子３０５が接続され，その低温側電流端子３０５に電気
絶縁体３０３を介して熱伝達材３０２が固定されてい
る。上記のような構成で酸化物超電導電流リード装置を
一体化する。そして伝導冷却部材３０１に熱伝達材３０
２を固定し，熱シールド２０１に熱伝達材２０２を固定
してフランジ２０２を固定する。上記の構成のように電
流リードを一体化しているので，酸化物超電導電流リー
ド装置を低温装置から容易に取り外すことができ，取り
替えが容易になる。

【０１１７】実施例４４． 上記実施例では往復導体を一体化したが，片側を別々に
一体化しても良く，また複数本の導体を一体化しても同
様の効果が得られる。

【０１１８】実施例４５． 上記実施例では，熱伝達材２０２および３０２はボルト
Ｂで固定したが，コネクター等を用いた脱着部材を用い
れば，さらに交換が容易になる。

【０１１９】ところで上記説明では，この発明を超電導
装置の電流リードに利用する場合について述べたが，そ
の他の低温装置に利用できることはいうまでもない。例
えば，極低温で測定実験を行う場合，電流リードから侵
入してくる熱による熱擾乱によって測定精度が悪くなる
場合がある。このときこの酸化物超電導電流リード装置
を使用すると熱侵入量が低減でき，熱擾乱を低減でき
る。また酸化物超電導体としてＢｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｃ
ｕ，Ｏから構成される超電導体について述べてきたが，
例えばＹ系など他の酸化物超電導体であっても良い。

【０１２０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、低温装置収納
容器に対して着脱自在な有蓋筒状容器を形成すると共に
前記有蓋筒状容器内の蓋部に設けた電極に熱シールドを
長手方向に沿って固定し、熱シールド内に配置した酸化
物超電導体の高温端を導体を介して前記電極に接続し、
前記酸化物超電導体の低温部を導体を介して着脱自在に
前記低温装置収納容器の収納物に接続にしたので、酸化
物超電導電流リード装置の取り付け、取り外し作業が容
易になるという効果がある。

【０１２１】請求項２の発明によれば、複数の酸化物超
電導体を導体によって並列に接続する場合、各々の酸化
物超電導体の臨界電流の逆数の比となるように、導体と
酸化物超電導体との接続抵抗を接続面積で調整したの
で、各酸化物超電導体の性能に応じた電流を各酸化物超
電導体に分流ができるという効果がある。

【０１２２】請求項３の発明によれば、複数の酸化物超
電導体を導体によって並列に接続する場合、予め各酸化
物超電導体に電流端子を設置して電流端子部の接続抵抗
を測定し、その後、酸化物超電導体の臨界電流を測定し
て臨界電流の逆数の比となるように電流端子部の接続部
分を切断して接続抵抗を調整するので作業が容易になる
という効果がある。

【０１２３】請求項４の発明によれば、請求項１９の酸
化物超電導電流リード装置におい酸化物超電導体を複数
並列に配置して電流リードを作成する際、前記複数の酸
化物超電導体の端部付近を熱的に短絡したので、請求項
１９の効果に加えていずれかの酸化物超電導体に温度分
布の片寄りが生じず、電流リードが安定に動作するとい
う効果がある。

【０１２４】請求項５の発明によれば、低温端の導体を
冷却伝熱部材と合金系超電導導体とを兼用させたので電
流端子の端末構造を簡略化できと共に、発熱を低減でき
るという効果がある。

【０１２５】請求項６の発明によれば、請求項２８又は
２９に記載の酸化物超電導電流リード装置おいて合金系
超電導導体をサーマルアンカを介して冷却板に接続した
ので、請求項２８又は２９の構成に加えて低温装置への
伝熱をより効果的に低減させることができるという効果
がある。

【０１２６】請求項７の発明によれば、酸化物超電導体
を用いて装置外部と極低温部を電気的に接続可能な酸化
超電導電流リードにおいて、前記装置外部と前記装置内
部を隔離する壁面の一部を構成する板材と、この板材を
通って前記装置外部から前記装置内部を電気的に接続す
る金属導体と、この金属導体に電気的に接続された酸化
物超電導体と、この酸化物超電導体の両端付近において
この酸化物超電導体と接する良熱伝導体である電気絶縁
体と、この電気絶縁体に接する熱伝導体を備え、前記板
材、金属導体、酸化物超電導体、電気絶縁体および熱伝
導体を一体化して電流リードを構成したので酸化物超電
導電流リード装置部の低温装置への脱着が容易になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例による酸化物超電導電流
リード装置を組み込んだ超電導マグネットの全体の構成
を示す断面図である。

【図２】 この発明の実施例１である酸化物超電導電流
リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図３】 この発明の実施例２である酸化物超電導電流
リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図４】 この発明の実施例３である酸化物超電導電流
リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施例４である酸化物超電導電流
リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図６】 この発明の実施例５である酸化物超電導電流
リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図７】 この発明の実施例６である酸化物超電導電流
リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図８】 この発明の実施例７である酸化物超電導電流
リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図９】 この発明の実施例８である酸化物超電導電流
リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図１０】 この発明の実施例９における酸化物超電導
体と電流リードケースと緩衝材の熱膨張率を示すグラフ
である。

【図１１】 この発明の実施例９である酸化物超電導電
流リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図１２】 この発明の実施例１０である酸化物超電導
電流リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図１３】 この発明の実施例１１である酸化物超電導
電流リード装置の電流リード部を示す断面図である。

【図１４】 この発明の実施例１２である酸化物超電導
電流リード装置の電流リード部を示す斜視図である。

【図１５】 この発明の実施例１３である酸化物超電導
電流リード装置の酸化物超電導体部の斜視図である。

【図１６】 この発明の実施例１４である酸化物超電導
電流リード装置の磁気シールド部を示す断面図である。

【図１７】 この発明の実施例１４における酸化物超電
導体の臨界電流密度−磁場強度特性を示すグラフであ
る。

【図１８】 この発明の実施例１５における酸化物超電
導体に印加する磁場の方向を定義する略図である。

【図１９】 この発明の実施例１５における酸化物超
電導体の臨界電流−磁場印加方向特性を示すグラフであ
る。

【図２０】 この発明の実施例１５である酸化物超電導
電流リード装置の磁気シールド部を示す断面図である。

【図２１】 この発明の実施例１６である酸化物超電導
電流リード装置の強磁性体磁気シールド部に印加された
磁場の様子を示す模式図である。

【図２２】 この発明の実施例１６である酸化物超電導
電流リード装置の強磁性体磁気シールド部に印加された
磁場の様子を示す模式図である。

【図２３】 この発明の実施例１６である酸化物超電導
電流リード装置の酸化物超電導体磁気シールド部に印加
された磁場の様子を示す模式図である。

【図２４】 この発明の実施例１６である酸化物超電導
電流リード装置の酸化物超電導体磁気シールド部に印加
された磁場の様子を示す模式図である。

【図２５】 この発明の実施例１７である酸化物超電導
電流リード装置の磁気シールド部を示す断面図である。

【図２６】 この発明の実施例１８である酸化物超電導
電流リード装置の磁気シールド部を示す断面図である。

【図２７】 この発明の実施例１９である酸化物超電導
電流リード装置の磁気シールド部を示す断面図である。

【図２８】 この発明の実施例２０である酸化物超電導
電流リード装置の磁気シールド部を示す断面図である。

【図２９】 この発明の実施例２１、２４における酸化
物超電導体の臨界電流密度−温度特性である。

【図３０】 この発明の実施例２１である酸化物超電導
電流リード装置の磁気シールド部を示す断面図である。

【図３１】 この発明の実施例２２である酸化物超電導
電流リード装置の磁気シールド部を示す断面図である。

【図３２】 この発明の実施例２３である酸化物超電導
電流リード装置のリードポート部を示す断面図である。

【図３３】 この発明の実施例２４である酸化物超電導
電流リード装置の酸化物超電導体を示す図である。

【図３４】 この発明の実施例２６である酸化物超電導
電流リード装置の酸化物超電導体と電流端子の接続部を
示す断面図である。

【図３５】 この発明の実施例２８である酸化物超電導
電流リード装置の酸化物超電導体と電流端子の接続部を
示す略図である。

【図３６】 この発明の実施例３０である酸化物超電導
電流リード装置の電流リードの要部を示す断面図であ
る。

【図３７】 この発明の実施例３１である酸化物超電導
電流リード装置の電流リードの要部を示す断面図であ
る。

【図３８】 この発明の実施例３２である酸化物超電導
電流リード装置の電流リードの要部を示す斜視図であ
る。

【図３９】 この発明の実施例３３である酸化物超電導
電流リード装置の電流リードの要部を示す斜視図であ
る。

【図４０】 この発明の実施例３４である酸化物超電導
電流リード装置の電流リードの要部を示す斜視図であ
る。

【図４１】 この発明の実施例３５である高温超電導電
流リード装置の電流リードの要部を示す斜視図である。

【図４２】 この発明の実施例３６である高温超電導電
流リード装置の電流リードの要部を示す図である。

【図４３】 この発明の実施例３７である高温超電導電
流リード装置の電流リードの要部を示す斜視図である。

【図４４】 この発明の実施例３８である高温超電導電
流リード装置の電流リードの要部を示す図である。

【図４５】 この発明の実施例３９である高温超電導電
流リード装置の電流リードの要部を示す図である。

【図４６】 この発明の実施例３９である高温超電導電
流リード装置の電流リードの要部を示す図である。

【図４７】 この発明の実施例４０である高温超電導電
流リード装置の電流リードの要部を示す図である。

【図４８】 この発明の実施例４１である高温超電導電
流リード装置の電流リードの要部を示す図である。

【図４９】 この発明の実施例４２である高温超電導電
流リード装置の断面図を示す図である。

【図５０】 従来の酸化物超電導電流リード装置を示す
断面図である。

【符号の説明】 １ 酸化物超電導体、８ 超電導コイル、９ ＧＭ冷凍
機、１１ 熱シールド、１３ 伝導冷却部材、１４ 真
空層、１５ 板材、１６ スペーサ、１７ 電流端子、
１８ 電流リードケース、１９ 低摩擦材料、２１、８
７ 可橈導体、２６緩衝材、３６ ガス抜き穴、４１
繊維、４５ 酸化物超電導電流リード、４９ 熱シール
ド、５０ 磁気シールド、５１ 開口部、５２ 強磁性
体磁気シールド、５３ 酸化物超電導体磁気シールド、
５４ 電流端子、５５ 電流端子、５６ 導体、５７
電極、５８ 接続部、５９ 導体、６０ リードポー
ト、６２、６３、６６ 接続部、７１ 熱伝導体、７２
導体、７３ 熱伝導体、７６ 初期冷却管、７７ 絶
縁体、７９ 補強材、８１ 絶縁ボルト、８６ 冷却板
（高温側）、８８ 冷却板（低温側）、９０ 金属導
体、９６ 絶縁板、９８合金系超電導導体、１０２ サ
ーマルアンカ、１０４ 室温端子、１０３ 支持材、１
０５ 高温側電流端子、２０３ 電気絶縁体、２０２
熱伝達材、２０１ 熱シールド、３０５ 低温側電流端
子、３０３ 電気絶縁体、３０２ 熱伝達材、３００
伝導冷却部材、１０４ 金属導体。

フロントページの続き (72)発明者 今井 良夫 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号 三菱電機株式会社 神戸製作所内 (72)発明者 湊 恒明 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号 三菱電機株式会社 神戸製作所内 (56)参考文献 特開 平５−121236（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−123405（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−183554（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−175409（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−200307（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−120809（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01F 6/00 H01F 6/06

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低温装置収納容器に対して着脱自在な有
   蓋筒状容器を形成すると共に前記有蓋筒状容器内の蓋部
   に設けた電極に熱シールドを容器の長手方向に沿って固
   定し、熱シールド内に配置した酸化物超電導体の高温端
   を導体を介して前記電極に接続し、低温端を導体を介し
   て着脱自在に低温装置収納容器の収容物に接続したこと
   を特徴とする酸化物超電導電流リード。
2. 【請求項２】 複数本の酸化物超電導体を導体によって
   並列に接続する場合、各々の酸化物超電導体の臨界電流
   の逆数の比となるように、導体と酸化物超電導体との接
   続抵抗を接続面積で調整したことを特徴とする酸化物超
   電導電流リード装置。
3. 【請求項３】 複数本の酸化物超電導体を並列に接続す
   る場合、予め各酸化物超電導体に電流端子を設置して電
   流端子部の接続抵抗を測定し、その後、前記各酸化物超
   電導体の臨界電流を測定してこの臨界電流の逆数の比と
   なるように電流端子部の接続部分を切断して接続抵抗を
   調整したことを特徴とする請求項２に記載の酸化物超電
   導電流リード装置。
4. 【請求項４】 酸化物超電導体を複数並列に配置して電
   流リードを作成する際、前記複数の酸化物超電導体の端
   部付近を熱的に短絡したことを特徴とする請求項２に記
   載の酸化物超電導電流リード装置。
5. 【請求項５】 酸化物超電導体の高温端を熱シールドに
   固定し、且つ、冷却伝熱部材あるいは合金系超電導体と
   を兼用した低温端の導体を可撓導体或いは合金系超電導
   体を用いて冷却板に固定し冷却伝熱部材を構成したこと
   を特徴とする酸化物超電導電流リード装置。
6. 【請求項６】 合金系超電導体をサーマルアンカを介し
   て冷却板に接続したことを特徴とする請求項５に記載の
   酸化物超電導電流リード装置。
7. 【請求項７】 酸化物超電導体を用いて装置外部と極低
   温部を電気的に接続可能な酸化超電導電流リードにおい
   て、前記装置外部と前記装置内部を隔離する壁面の一部
   を構成する板材と、この板材を通って前記装置外部から
   前記装置内部 を電気的に接続する金属導体と、この金属
   導体に電気的に接続された酸化物超電導体と、この酸化
   物超電導体の両端付近においてこの酸化物超電導体と接
   する良熱伝導体である電気絶縁体と、この電気絶縁体に
   接する熱伝導体を備え、前記板材、金属導体、酸化物超
   電導体、電気絶縁体および熱伝導体を一体化して電流リ
   ードを構成したことを特徴とする酸化物超電導電流リー
   ド装置。