JPH0818110A - 超電導導体 - Google Patents
超電導導体Info
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- JPH0818110A JPH0818110A JP7117659A JP11765995A JPH0818110A JP H0818110 A JPH0818110 A JP H0818110A JP 7117659 A JP7117659 A JP 7117659A JP 11765995 A JP11765995 A JP 11765995A JP H0818110 A JPH0818110 A JP H0818110A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電流経路の長い超電導導体を提供する。
【構成】 切り込みにより形成されたジグザグな経路で
ある３次元的なミアンダ構造を有するＲＥＢａ2 Ｃｕ3
ＯX 系バルク超電導体と、その両端に接続された導線と
により構成される超電導導体。 【効果】 限られた形状の超電導体の電流経路を長くと
ることができ、熱侵入量の小さい電流リード、限流動作
の優れた限流器を製造できる。
ある３次元的なミアンダ構造を有するＲＥＢａ2 Ｃｕ3
ＯX 系バルク超電導体と、その両端に接続された導線と
により構成される超電導導体。 【効果】 限られた形状の超電導体の電流経路を長くと
ることができ、熱侵入量の小さい電流リード、限流動作
の優れた限流器を製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体ヘリウムあるいは
冷凍機で冷却して使用する超電導機器に使用される電流
リードや限流器に利用される。
冷凍機で冷却して使用する超電導機器に使用される電流
リードや限流器に利用される。
【０００２】
【従来の技術】現在、ほとんどすべての超電導機器は液
体ヘリウム温度（４．２Ｋ）近くにまで冷却され使用さ
れている。これらの機器の大きな問題点の１つは、室温
からの熱侵入である。熱は様々な部分から侵入してくる
が、とりわけ超電導機器に電流を供給する導線からの熱
侵入が最も大きい。電流リードは、電流を供給するため
の断面積を確保しながら、液体ヘリウムからのガス潜熱
を利用できるよう形状を最適化するなどの工夫がなされ
ている導体である。
体ヘリウム温度（４．２Ｋ）近くにまで冷却され使用さ
れている。これらの機器の大きな問題点の１つは、室温
からの熱侵入である。熱は様々な部分から侵入してくる
が、とりわけ超電導機器に電流を供給する導線からの熱
侵入が最も大きい。電流リードは、電流を供給するため
の断面積を確保しながら、液体ヘリウムからのガス潜熱
を利用できるよう形状を最適化するなどの工夫がなされ
ている導体である。
【０００３】これまで利用されている電流リードは主と
して銅が用いられてきたが、最近これを酸化物超電導材
料で置き換える試みがなされている。酸化物超電導材料
の中には、ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2
Ｃｕ3 Ｏ10系、Ｔｌ2 Ｂａ2Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10あるい
は、Ｈｇ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ8 系等、臨界温度が液
体窒素温度（７７Ｋ）を超えるものが発見され、液体窒
素温度から液体ヘリウム温度の空間にこれらを利用しよ
うとする試みである。電流リードが酸化物超電導体に置
きかわることは次の２つの利点がある。１つは超電導状
態では電気抵抗がゼロであるためにジュール熱が生じな
いことであり、もう１つは銅に比較して熱伝導率が極め
て低いことにある。
して銅が用いられてきたが、最近これを酸化物超電導材
料で置き換える試みがなされている。酸化物超電導材料
の中には、ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2
Ｃｕ3 Ｏ10系、Ｔｌ2 Ｂａ2Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10あるい
は、Ｈｇ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ8 系等、臨界温度が液
体窒素温度（７７Ｋ）を超えるものが発見され、液体窒
素温度から液体ヘリウム温度の空間にこれらを利用しよ
うとする試みである。電流リードが酸化物超電導体に置
きかわることは次の２つの利点がある。１つは超電導状
態では電気抵抗がゼロであるためにジュール熱が生じな
いことであり、もう１つは銅に比較して熱伝導率が極め
て低いことにある。
【０００４】酸化物超電導体の別の応用例に限流器があ
る。これは、超電導−常電導転移を利用したスイッチで
ある。この装置は、通常は電気抵抗ゼロの超電導部分を
電流が流れるように設計されており、異常な大電流が流
れた時、超電導体が常電導状態に転移する性質を利用
し、超電導体に並列に接続したバイパス回路に電流を迂
回させ、バイパス回路の抵抗でエネルギーを発散させる
ことにより、末端の機器を保護するものである。現在、
金属超電導体を用いた研究がなされているが、将来これ
を酸化物超電導体に置き換える研究がなされている。酸
化物超電導体の利点は、寒剤が液体窒素ですむ点と常電
導状態の電気抵抗が金属超電導体に比較して大きいこと
である。超電導状態と常電導状態の抵抗差が大きいほど
スイッチの特性は向上する。
る。これは、超電導−常電導転移を利用したスイッチで
ある。この装置は、通常は電気抵抗ゼロの超電導部分を
電流が流れるように設計されており、異常な大電流が流
れた時、超電導体が常電導状態に転移する性質を利用
し、超電導体に並列に接続したバイパス回路に電流を迂
回させ、バイパス回路の抵抗でエネルギーを発散させる
ことにより、末端の機器を保護するものである。現在、
金属超電導体を用いた研究がなされているが、将来これ
を酸化物超電導体に置き換える研究がなされている。酸
化物超電導体の利点は、寒剤が液体窒素ですむ点と常電
導状態の電気抵抗が金属超電導体に比較して大きいこと
である。超電導状態と常電導状態の抵抗差が大きいほど
スイッチの特性は向上する。
【０００５】以上のように酸化物超電導体は電流リード
や限流器としては極めて有望な材料であるが、これらの
材料として用いられるためには、ある一定以上の臨界電
流密度および長さが必要である。特に、超電導電流リー
ドは電流リード自体からのジュール熱がないために、熱
侵入の観点から温度勾配の方向に対して電流経路は長い
ほうが有利になる。焼結法で作製されたＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ10系材料はこれらの条件をある程度満たし
ており、冷凍機で動作する超電導マグネットに利用され
つつある。しかしながら、焼結体であることとピンニン
グ力があまり大きくないＢｉ系材料を用いていることか
ら、導体断面積を大きくとらざるを得ず、また強磁場で
は臨界電流密度が著しく劣化することから、利用範囲が
限られるものと予想される。
や限流器としては極めて有望な材料であるが、これらの
材料として用いられるためには、ある一定以上の臨界電
流密度および長さが必要である。特に、超電導電流リー
ドは電流リード自体からのジュール熱がないために、熱
侵入の観点から温度勾配の方向に対して電流経路は長い
ほうが有利になる。焼結法で作製されたＢｉ2 Ｓｒ2 Ｃ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ10系材料はこれらの条件をある程度満たし
ており、冷凍機で動作する超電導マグネットに利用され
つつある。しかしながら、焼結体であることとピンニン
グ力があまり大きくないＢｉ系材料を用いていることか
ら、導体断面積を大きくとらざるを得ず、また強磁場で
は臨界電流密度が著しく劣化することから、利用範囲が
限られるものと予想される。
【０００６】臨界電流密度やその磁場中における特性を
考えた場合、ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系超電導材料は優れた
特性を有する材料である。Ｙの位置は他のＬａ、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群から選ばれた１
種以上の元素で置換してもよく、以下ＲＥＢａ2 Ｃｕ3
ＯX と表記する。ただし、この材料系の場合、結晶粒界
が著しく臨界電流密度を低下させるため、結晶粒が配向
している必要がある。現在の技術では、配向したＲＥＢ
ａ2 Ｃｕ3 ＯX を製造する方法として、格子定数の近い
基盤上に成膜させる方法と溶融法が挙げられる。
考えた場合、ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系超電導材料は優れた
特性を有する材料である。Ｙの位置は他のＬａ、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群から選ばれた１
種以上の元素で置換してもよく、以下ＲＥＢａ2 Ｃｕ3
ＯX と表記する。ただし、この材料系の場合、結晶粒界
が著しく臨界電流密度を低下させるため、結晶粒が配向
している必要がある。現在の技術では、配向したＲＥＢ
ａ2 Ｃｕ3 ＯX を製造する方法として、格子定数の近い
基盤上に成膜させる方法と溶融法が挙げられる。
【０００７】このうち、ＱＭＧ法（特開昭６３−２６１
６０７号公報、特願平２−４０２２０４）で代表される
ような、溶融法は臨界電流密度が高く、比較的大型の材
料が得られる方法である。溶融法は、一度ＲＥ2 ＢａＣ
ｕＯ5 相とＢａ−Ｃｕ−Ｏを主成分とした液相が共存す
る温度領域まで昇温し、これをＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯXが
生成する包晶温度直上まで冷却し、この温度から徐冷を
行なうことにより、結晶成長させ大きな結晶粒を得る手
法である。この手法により、現在、約２０ｃｍ3 以上の
結晶粒をもったバルク超電導材料を作製することができ
る。この材料の臨界電流密度は７７Ｋ、１Ｔで１０００
０Ａ／ｃｍ2 であり、バルクであるために臨界電流も大
きくとれる。
６０７号公報、特願平２−４０２２０４）で代表される
ような、溶融法は臨界電流密度が高く、比較的大型の材
料が得られる方法である。溶融法は、一度ＲＥ2 ＢａＣ
ｕＯ5 相とＢａ−Ｃｕ−Ｏを主成分とした液相が共存す
る温度領域まで昇温し、これをＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯXが
生成する包晶温度直上まで冷却し、この温度から徐冷を
行なうことにより、結晶成長させ大きな結晶粒を得る手
法である。この手法により、現在、約２０ｃｍ3 以上の
結晶粒をもったバルク超電導材料を作製することができ
る。この材料の臨界電流密度は７７Ｋ、１Ｔで１０００
０Ａ／ｃｍ2 であり、バルクであるために臨界電流も大
きくとれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
技術では電流リードや限流器として用いるに充分な長さ
の導体を製造することは困難である。特に限流器に応用
の場合、薄膜に比較して電流値を大きくできる反面、１
次元（直線的）あるいは２次元的な電流経路を有する導
体では大きな常電導抵抗を得るための経路が充分にとれ
ない。そこで、本発明は長さが限定されているが臨界電
流の高いＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系バルク超電導体を用
い、長い電流経路を付与された超電導導体を提供するこ
とを目的とする。
技術では電流リードや限流器として用いるに充分な長さ
の導体を製造することは困難である。特に限流器に応用
の場合、薄膜に比較して電流値を大きくできる反面、１
次元（直線的）あるいは２次元的な電流経路を有する導
体では大きな常電導抵抗を得るための経路が充分にとれ
ない。そこで、本発明は長さが限定されているが臨界電
流の高いＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系バルク超電導体を用
い、長い電流経路を付与された超電導導体を提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、ミアンダ構造が３次元的に接続さ
れ、３次元的な電流経路を有するＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX
系バルク超電導体（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群から選ばれた１種以上
の元素）とその両端に接続された導線とにより構成され
ることを特徴とする超電導導体である。
するものであって、ミアンダ構造が３次元的に接続さ
れ、３次元的な電流経路を有するＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX
系バルク超電導体（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群から選ばれた１種以上
の元素）とその両端に接続された導線とにより構成され
ることを特徴とする超電導導体である。
【００１０】
【作用】本発明は上記の問題を解決するために、図１に
示すようにＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系超電導体１に切り込
み加工２を施し、３次元のジグザグな電流経路をとらせ
る手段を設けたものである。これを立体ミアンダ構造と
呼ぶ。図１において（ａ）図は斜視図であり、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）図は（ａ）図では見えていない下面側、
奥側、左側から見た図をそれぞれ示している。なお図中
Ｐ、Ｑの符号は各図の相互の位置関係を示すためにつけ
た。
示すようにＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系超電導体１に切り込
み加工２を施し、３次元のジグザグな電流経路をとらせ
る手段を設けたものである。これを立体ミアンダ構造と
呼ぶ。図１において（ａ）図は斜視図であり、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）図は（ａ）図では見えていない下面側、
奥側、左側から見た図をそれぞれ示している。なお図中
Ｐ、Ｑの符号は各図の相互の位置関係を示すためにつけ
た。
【００１１】３次元のミアンダ構造をとることにより、
限られた形状の超電導体から電流経路の長い超電導材料
を製造することができる。これは特に溶融法で作製され
たバルク超電導体の利用法として有用である。限流器と
しては、電流経路の長い構造のほうが、その分常電導状
態の電気抵抗が大きくなるため、限流動作の優れた限流
器の製造が可能になる。
限られた形状の超電導体から電流経路の長い超電導材料
を製造することができる。これは特に溶融法で作製され
たバルク超電導体の利用法として有用である。限流器と
しては、電流経路の長い構造のほうが、その分常電導状
態の電気抵抗が大きくなるため、限流動作の優れた限流
器の製造が可能になる。
【００１２】この構造は電流リード用の導体としても有
用である。これまでの電流リードの発想は蒸発ヘリウム
ガスを積極的に利用することにあり、ガスの温度勾配方
向に長い電流リードを設置する必要があった。しかし、
前述したような冷凍機で動作する超電導マグネットに用
いられる電流リードの場合必ずしも１方向に長くする必
要はない。このような超電導機器の場合、電流リードは
１０Ｋ−８０Ｋの真空空間に設置され、冷凍機からの伝
導冷却によって冷却されるために、温度勾配は電流リー
ド導体に沿ってつくため、ミアンダ構造のような構造を
有していても伝導経路が長くなることによる効果はあ
り、特に３次元的な構造は電流リードにとって有利であ
る。
用である。これまでの電流リードの発想は蒸発ヘリウム
ガスを積極的に利用することにあり、ガスの温度勾配方
向に長い電流リードを設置する必要があった。しかし、
前述したような冷凍機で動作する超電導マグネットに用
いられる電流リードの場合必ずしも１方向に長くする必
要はない。このような超電導機器の場合、電流リードは
１０Ｋ−８０Ｋの真空空間に設置され、冷凍機からの伝
導冷却によって冷却されるために、温度勾配は電流リー
ド導体に沿ってつくため、ミアンダ構造のような構造を
有していても伝導経路が長くなることによる効果はあ
り、特に３次元的な構造は電流リードにとって有利であ
る。
【００１３】この構造には３つの利点がある。第１は、
隣合う電流経路を流れる電流は反対向きであるためにイ
ンダクタンスを小さくできる点である。第２はコンパク
ト化が可能であることである。特にＱＭＧ法で作製した
ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系バルク超電導体は臨界電流密度
が高く、断面積を小さくでき、相当コンパクト化が図れ
る。そして、第３はすべて直線的な加工で済むことか
ら、形状付与が容易であることである。
隣合う電流経路を流れる電流は反対向きであるためにイ
ンダクタンスを小さくできる点である。第２はコンパク
ト化が可能であることである。特にＱＭＧ法で作製した
ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系バルク超電導体は臨界電流密度
が高く、断面積を小さくでき、相当コンパクト化が図れ
る。そして、第３はすべて直線的な加工で済むことか
ら、形状付与が容易であることである。
【００１４】本発明の超電導導体は常に断面積が一定に
なっている必要はなく、電流が反転する部分や金属導体
との接続部分など、条件が厳しく常電導転移を起こしや
すい部分の幅を広くしてもよい。特に、この材料は異方
性が大きいので、３次元的に電流を流そうとした場合
に、臨界電流密度の小さいｃ軸方向の成分をもった電流
を流さなければならない。したがって、このような部分
の断面積は大きくせねばならない。また、機械的性質を
改善させるために、他の材料と複合化させてもよい。た
とえば限流器に応用する場合は、熱伝導のよい銀等をコ
ーティングする、張り付けるあるいは電流経路間の隙間
を埋めるなど、安定化を兼ねた方策がとられるべきであ
るし、電流リードに応用する場合は熱伝導の悪いエポキ
シ樹脂などが用いられるべきである。また、真空中にパ
ッケージングすると、電流経路間のガスによる熱のショ
ートがなくなるためいっそう効果が大きくなる。
なっている必要はなく、電流が反転する部分や金属導体
との接続部分など、条件が厳しく常電導転移を起こしや
すい部分の幅を広くしてもよい。特に、この材料は異方
性が大きいので、３次元的に電流を流そうとした場合
に、臨界電流密度の小さいｃ軸方向の成分をもった電流
を流さなければならない。したがって、このような部分
の断面積は大きくせねばならない。また、機械的性質を
改善させるために、他の材料と複合化させてもよい。た
とえば限流器に応用する場合は、熱伝導のよい銀等をコ
ーティングする、張り付けるあるいは電流経路間の隙間
を埋めるなど、安定化を兼ねた方策がとられるべきであ
るし、電流リードに応用する場合は熱伝導の悪いエポキ
シ樹脂などが用いられるべきである。また、真空中にパ
ッケージングすると、電流経路間のガスによる熱のショ
ートがなくなるためいっそう効果が大きくなる。
【００１５】
（実施例１）ＱＭＧ法で作製したＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系
バルク超電導体から図２、図３で示されるような電流リ
ードを作製した。図中の矢印３は電流の流れる方向を示
している。これらをそれぞれ電流リードＡおよび電流リ
ードＢとする。それぞれの電流リードを構成している材
料は全体にわたって大傾角粒界がなく、マトリクスのＹ
Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯX 相内にＹ2 ＢａＣｕＯ5 相が平均２μ
ｍ以下で均一に分散している組織を有する。また図に示
したように、試料の最も広い面がａｂ面になっており、
電流は主としてａｂ面に平行に流れるようにした。室温
における電流リードＡと電流リードＢのＹＢａ2 Ｃｕ3
ＯX 両端の電気抵抗がそれぞれ０．６Ω、および１．８
Ωであった。また、この材料の臨界電流密度は７７Ｋ、
１Ｔで２５０００Ａ／ｃｍ2 であった。
バルク超電導体から図２、図３で示されるような電流リ
ードを作製した。図中の矢印３は電流の流れる方向を示
している。これらをそれぞれ電流リードＡおよび電流リ
ードＢとする。それぞれの電流リードを構成している材
料は全体にわたって大傾角粒界がなく、マトリクスのＹ
Ｂａ2 Ｃｕ3 ＯX 相内にＹ2 ＢａＣｕＯ5 相が平均２μ
ｍ以下で均一に分散している組織を有する。また図に示
したように、試料の最も広い面がａｂ面になっており、
電流は主としてａｂ面に平行に流れるようにした。室温
における電流リードＡと電流リードＢのＹＢａ2 Ｃｕ3
ＯX 両端の電気抵抗がそれぞれ０．６Ω、および１．８
Ωであった。また、この材料の臨界電流密度は７７Ｋ、
１Ｔで２５０００Ａ／ｃｍ2 であった。
【００１６】これらの電流リードを液体ヘリウム中で超
電導体の臨界電流密度を測定するための臨界電流密度測
定ホルダーに適用した。臨界電流密度は図４に示したよ
うなクライオスタットを構成して測定される。図４は電
流リードＢを挿入した時の図を示したもので（ａ）は全
体図、（ｂ）はＸ部分の拡大図である。使用した試料ホ
ルダー１１は６つの試料の測定が可能であり、プラス側
を共通にして２ｍｍ径の通電用銅線２３が合計７本キュ
プロニッケルパイプの心棒１６に沿って外部から測定部
まで入っている（拡大図以外の図の中では、銅線は省略
している）。この径の銅線であれば、通常２００Ａまで
の通電が可能である。
電導体の臨界電流密度を測定するための臨界電流密度測
定ホルダーに適用した。臨界電流密度は図４に示したよ
うなクライオスタットを構成して測定される。図４は電
流リードＢを挿入した時の図を示したもので（ａ）は全
体図、（ｂ）はＸ部分の拡大図である。使用した試料ホ
ルダー１１は６つの試料の測定が可能であり、プラス側
を共通にして２ｍｍ径の通電用銅線２３が合計７本キュ
プロニッケルパイプの心棒１６に沿って外部から測定部
まで入っている（拡大図以外の図の中では、銅線は省略
している）。この径の銅線であれば、通常２００Ａまで
の通電が可能である。
【００１７】試料ホルダー１１は図に示されたようなス
テンレスデュワー１２にフランジ１３で固定され、試料
ホルダー１１に設置した超電導試料に通電しながら、臨
界電流密度を測定する。デュワー１２は真空１７と液体
窒素１４によって熱的にシールドされ、通電用銅線がな
い場合の液体ヘリウム１５のレベルが２００ｍｍから０
ｍｍになるまでの蒸発速度は、０．００７リットル／分
である（以下、蒸発速度とは液体ヘリウムのレベルが２
００ｍｍから０ｍｍまでの平均の蒸発速度をいう）。こ
れに対して、２ｍｍ径の通電用銅線が７本をデュワーの
外から試料ホルダー１１まで入った場合の液体ヘリウム
の蒸発量は、０．０８リットル／分であった。したがっ
て、９０％以上の熱が通電用銅線を通じての熱伝導によ
って侵入してくることがわかった。
テンレスデュワー１２にフランジ１３で固定され、試料
ホルダー１１に設置した超電導試料に通電しながら、臨
界電流密度を測定する。デュワー１２は真空１７と液体
窒素１４によって熱的にシールドされ、通電用銅線がな
い場合の液体ヘリウム１５のレベルが２００ｍｍから０
ｍｍになるまでの蒸発速度は、０．００７リットル／分
である（以下、蒸発速度とは液体ヘリウムのレベルが２
００ｍｍから０ｍｍまでの平均の蒸発速度をいう）。こ
れに対して、２ｍｍ径の通電用銅線が７本をデュワーの
外から試料ホルダー１１まで入った場合の液体ヘリウム
の蒸発量は、０．０８リットル／分であった。したがっ
て、９０％以上の熱が通電用銅線を通じての熱伝導によ
って侵入してくることがわかった。
【００１８】この銅線の１本にそれぞれ電流リードＡ、
電流リードＢを挿入・接続した場合の電流リード両端の
電圧および液体ヘリウムの蒸発量を測定した。接続方法
はＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx の電流リード１８両端１ｃｍの電
極部分１９（ａｂ面）にＲＦスパッタリング装置で銀を
１μｍ成膜させ、これを長さ５ｃｍの銅編み線２０を介
して通電用銅線２３に半田づけすることによって行っ
た。銅線とＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 電流リード１８の間に銅
編み線２０を介する理由は、間にフレキシブルな銅編み
線を入れることによって、冷却による熱収縮歪みを解放
するためである。
電流リードＢを挿入・接続した場合の電流リード両端の
電圧および液体ヘリウムの蒸発量を測定した。接続方法
はＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx の電流リード１８両端１ｃｍの電
極部分１９（ａｂ面）にＲＦスパッタリング装置で銀を
１μｍ成膜させ、これを長さ５ｃｍの銅編み線２０を介
して通電用銅線２３に半田づけすることによって行っ
た。銅線とＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 電流リード１８の間に銅
編み線２０を介する理由は、間にフレキシブルな銅編み
線を入れることによって、冷却による熱収縮歪みを解放
するためである。
【００１９】液体ヘリウムのレベルがゼロの状態におい
ても、電流リードは銅線からの熱伝導と液体ヘリウムか
らの蒸発ガスによって５０Ｋ以下に冷却された。図４に
おいて２１が液体ヘリウムのレベルがゼロの位置であ
る。試料ホルダー１１の試料設置部分を銅ブロック２２
で短絡し、電流リードに２００Ａの直流電流を流した。
すべての電流リードの両端には電圧は検出されなかっ
た。
ても、電流リードは銅線からの熱伝導と液体ヘリウムか
らの蒸発ガスによって５０Ｋ以下に冷却された。図４に
おいて２１が液体ヘリウムのレベルがゼロの位置であ
る。試料ホルダー１１の試料設置部分を銅ブロック２２
で短絡し、電流リードに２００Ａの直流電流を流した。
すべての電流リードの両端には電圧は検出されなかっ
た。
【００２０】表１にそれぞれの電流リードを設置した場
合の液体ヘリウムの蒸発量を示した。表に示したとお
り、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx の電流リードを挿入した場合
は、挿入しない場合に比較して熱侵入が抑えられ、電流
経路が長くなるにしたがってその効果が大きくなること
がわかった。
合の液体ヘリウムの蒸発量を示した。表に示したとお
り、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx の電流リードを挿入した場合
は、挿入しない場合に比較して熱侵入が抑えられ、電流
経路が長くなるにしたがってその効果が大きくなること
がわかった。
【００２１】
【表１】
【００２２】（実施例２）次に、デュワー内を排気し
て、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 電流リードを用いなかった場合
と電流リードＡを１本挿入した場合、電流リードＢを１
本挿入した場合の液体ヘリウムの蒸発量を測定した。排
気をおこなうと、液体ヘリウムの温度は低下するので、
極低温での臨界電流密度の測定によく利用される。ＹＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏx 電流リードを用いなかった場合、液体ヘ
リウムの蒸発量が大きく、２Ｋまで温度が低下したとこ
ろで液体ヘリウムの液面が０ｍｍになってしまった。一
方、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 電流リードを用いた場合、減圧
の結果、液体ヘリウムの温度は１．８Ｋ以下に到達させ
ることが可能になった。温度が定常状態になったときの
液体ヘリウムの消費量を表２に示す。電流リードＡを用
いた場合と電流リードＢを用いた場合とで大きな差が認
められた。立体ミアンダ構造をとって電流経路を長くと
ったものは、液体ヘリウムの消費量は低減され、電流リ
ードからの熱侵入が大幅に低減されたことがわかった。
て、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 電流リードを用いなかった場合
と電流リードＡを１本挿入した場合、電流リードＢを１
本挿入した場合の液体ヘリウムの蒸発量を測定した。排
気をおこなうと、液体ヘリウムの温度は低下するので、
極低温での臨界電流密度の測定によく利用される。ＹＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏx 電流リードを用いなかった場合、液体ヘ
リウムの蒸発量が大きく、２Ｋまで温度が低下したとこ
ろで液体ヘリウムの液面が０ｍｍになってしまった。一
方、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 電流リードを用いた場合、減圧
の結果、液体ヘリウムの温度は１．８Ｋ以下に到達させ
ることが可能になった。温度が定常状態になったときの
液体ヘリウムの消費量を表２に示す。電流リードＡを用
いた場合と電流リードＢを用いた場合とで大きな差が認
められた。立体ミアンダ構造をとって電流経路を長くと
ったものは、液体ヘリウムの消費量は低減され、電流リ
ードからの熱侵入が大幅に低減されたことがわかった。
【００２３】
【表２】
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3
ＯX 系バルク超電導体に切り込み加工を施し、図１に示
されるようなジグザグな電流経路（立体ミアンダ構造）
をとらせることにより、電流経路が長く熱侵入量が小さ
い超電導導体が製造できる。これは、真空中あるいは減
圧下で使用される電流リードあるいは限流器として有用
である。
ＯX 系バルク超電導体に切り込み加工を施し、図１に示
されるようなジグザグな電流経路（立体ミアンダ構造）
をとらせることにより、電流経路が長く熱侵入量が小さ
い超電導導体が製造できる。これは、真空中あるいは減
圧下で使用される電流リードあるいは限流器として有用
である。
【図１】立体ミアンダ構造を説明する図で、（ａ）図は
斜視図で、（ｂ）図は下面、（ｃ）図は奥側、（ｄ）図
は左側から見た図
斜視図で、（ｂ）図は下面、（ｃ）図は奥側、（ｄ）図
は左側から見た図
【図２】実施例における電流リードＡを示す斜視図
【図３】実施例における電流リードＢを示す斜視図
【図５】実施例における実験方法を示す図で、（ａ）は
全体図、（ｂ）はＸの部分の拡大図
全体図、（ｂ）はＸの部分の拡大図
１ ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系バルク超電導体 ２ 切り込み ３ 電流の流れる方向 １１ 試料ホルダー １２ クライオスタット １３ フランジ １４ 液体窒素 １５ 液体ヘリウム １６ 心棒 １７ 真空 １８ 電流リード １９ 電極部分 ２０ 銅編み線 ２１ 液体ヘリウムのレベルがゼロの位置 ２２ 銅ブロック ２３ 通電用銅線
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年６月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】立体ミアンダ構造を説明する図で、（ａ）図は
斜視図で、（ｂ）図は下面、（ｃ）図は奥側、（ｄ）図
は左側から見た図
斜視図で、（ｂ）図は下面、（ｃ）図は奥側、（ｄ）図
は左側から見た図
【図２】実施例における電流リードＡを示す斜視図
【図３】実施例における電流リードＢを示す斜視図
【図４】実施例における実験方法を示す図で、（ａ）は
全体図、（ｂ）はＸの部分の拡大図
全体図、（ｂ）はＸの部分の拡大図
【符号の説明】 １ ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ系バルク超電導体 ２ 切り込み ３ 電流の流れる方向 １１ 試料ホルダー １２ クライオスタット １３ フランジ １４ 液体窒素 １５ 液体ヘリウム １６ 心棒 １７ 真空 １８ 電流リード １９ 電極部分 ２０ 銅編み線 ２１ 液体ヘリウムのレベルがゼロの位置 ２２ 銅ブロック ２３ 通電用銅線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 12/16 ＺＡＡ Ｈ０１Ｆ 6/00 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/16 ＺＡＡ
Claims (1)
- 【請求項１】 ミアンダ構造が３次元的に接続され、３
次元的な電流経路を有するＲＥＢａ2 Ｃｕ3 ＯX 系バル
ク超電導体（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐ
ｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群から選ばれた１種以上の元
素）とその両端に接続された導線とにより構成されるこ
とを特徴とする超電導導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7117659A JPH0818110A (ja) | 1994-04-26 | 1995-04-20 | 超電導導体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10919894 | 1994-04-26 | ||
| JP6-109198 | 1994-04-26 | ||
| JP7117659A JPH0818110A (ja) | 1994-04-26 | 1995-04-20 | 超電導導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818110A true JPH0818110A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=26448991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7117659A Withdrawn JPH0818110A (ja) | 1994-04-26 | 1995-04-20 | 超電導導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818110A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006086112A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-03-30 | Nexans | 筒状超伝導コンポーネントおよびそれを使用する抵抗性電流制限器 |
| JP2006179872A (ja) * | 2004-11-24 | 2006-07-06 | Yamaguchi Univ | 超伝導導体、超伝導整流素子及びこれを用いた整流回路 |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP7117659A patent/JPH0818110A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006086112A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-03-30 | Nexans | 筒状超伝導コンポーネントおよびそれを使用する抵抗性電流制限器 |
| JP2006179872A (ja) * | 2004-11-24 | 2006-07-06 | Yamaguchi Univ | 超伝導導体、超伝導整流素子及びこれを用いた整流回路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |