(57)【要約】【課題】超電導導体の接続部の交流損失や抵抗損失等電気的損失を改善するとともに、接続部の機械強度を高めることのできる超伝導導体の接続方法、接続装置を提供する。【解決手段】金属管３ａ，３ｂの中に多数の超電導素線２ａ，２ｂを収容してなる超電導導体１ａ，１ｂの端部同士を接続する超伝導導体の接続方法において、前記超電導導体の接続に必要な部分の金属管を取り除き、露出された超電導素線を接続端子６ａ，６ｂの素線挿入孔内に挿入し、この接続端子と超電導素線との隙間に第１の溶融金属１０ａ，１０ｂを介在させ、これを加熱処理して接続部を構成し、この接続端子相互間に前記第１の溶融金属よりも溶融温度の低い第２の溶融金属１１を介在させ、これを加熱処理して接続部を構成したことを特徴とする。【選択図】  図１
2004247115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管の中に多数の超電導素線を収容してなる超電導導体の端部同士を接続する超伝導導体の接続方法において、
前記超電導導体の接続に必要な部分の金属管を取り除き、露出された超電導素線を接続端子の素線挿入孔内に挿入し、この接続端子と超電導素線との隙間に第１の溶融金属を介在させ、これを溶融させた後固化させて接続部を構成し、この接続端子相互間に前記第１の溶融金属よりも溶融温度の低い第２の溶融金属を介在させ、これを溶融させた後固化させて接続部を構成したことを特徴とする超電導導体の接続方法。
【請求項２】
前記超電導導体の接続に必要な部分の金属管を取り除き、露出された超電導素線を接続端子の素線挿入孔内に挿入し、この接続端子と超電導素線との隙間に第１の溶融金属を介在させ、これを溶融させた後固化させて接続部を構成し、この接続端子相互間に前記第１の溶融金属よりも溶融温度の低い第２の溶融金属を介在させ、これを溶融させた後固化させて接続部を構成した超電導導体接続部を、冷却媒体の循環する密閉容器内に収納することを特徴とする超伝導導体の接続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超伝導導体の端部同士を接続する超伝導導体の接続方法および超伝導導体の接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高磁場を発生させる機器等に使用される超伝導導体は電流容量を高めるために、複数の超伝導素線を撚り合わせて形成されている。特に、核融合装置のポロイダル磁場コイル等のように、大電流を流すコイルに適用される場合には、コイル自体に大きな電磁力が作用するため、超伝導導体をステンレス製管等の金属管（コンジット）の中に収納し、機械的強度を高めている。
【０００３】
しかも、超伝導導体を極低温状態で保持するために、前記金属管の中に冷媒を強制的に流し入れるように構成している。このように構成された導体は、一般的に強制冷却導体と呼ばれている。
【０００４】
従来では、超電導導体の接続を行う場合、例えば特許文献１で示すように、まず一対の超電導導体の端部にそれぞれパイプ状電極を嵌合させ、その嵌合部の隙間に接合材を挿入して熱処理することにより、超電導導体端部とパイプ状電極とを金属的に接続し、次に銅スペーサを介在させた状態でパイプ状電極同士を止め金具で挟むように固定することで超電導導体同士の接続を行っていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３２６６３４号公報（図１、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようにパイプ状電極間に銅スペーサを介在させ、止め金具で超電導導体の端部を挟み込む構造では、期待したほど接続部の交流損失や抵抗損失の低減を図ることができなかった。
【０００７】
最近の超電導導体はより大きな電流を流すので接続部の交流損失や抵抗損失低減することは極めて重要なことである。
本発明は、超電導導体の接続部の交流損失や抵抗損失等電気的損失を改善するとともに、接続部の機械強度を高めることのできる超伝導導体の接続方法および超伝導導体の接続装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係わる超伝導導体の接続方法の発明は、金属管の中に多数の超電導素線を収容してなる超電導導体の端部同士を接続する超伝導導体の接続方法において、前記超電導導体の接続に必要な部分の金属管を取り除き、露出された超電導素線を接続端子の素線挿入孔内に挿入し、この接続端子と超電導素線との隙間に第１の溶融金属を介在させ、これを溶融させた後固化させて接続部を構成し、この接続端子相互間に前記第１の溶融金属よりも溶融温度の低い第２の溶融金属を介在させ、これを溶融させた後固化させて接続部を構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係わる超伝導導体接続部の冷却装置は、前記超電導導体の接続に必要な部分の金属管を取り除き、露出された超電導素線を接続端子の素線挿入孔内に挿入し、この接続端子と超電導素線との隙間に第１の溶融金属を介在させ、これを溶融させた後固化させて接続部を構成し、この接続端子相互間に前記第１の溶融金属よりも溶融温度の低い第２の溶融金属を介在させ、これを溶融させた後固化させて接続部を構成した超電導導体接続部を、冷却媒体の循環する密閉容器内に収納することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係わる超伝導導体の接続部の一部断面図、図２は接続部の模式図、図３は接続部に用いられる部品を示す図である。
図１において、１ａおよび１ｂは超電導導体であり、それぞれ超伝導素線２ａおよび２ｂをステンレス製管等の金属管３ａおよび３ｂ内に収納して機械的に保護するように構成している。そして、これら超電導導体１ａおよび１ｂの端部は、接続装置４によって相互に接続されている。
【００１１】
この接続装置４は超電導導体１ａ、１ｂの端部を密閉された筒状容器５内に気密に挿入して接続端子６ａ、６ｂに嵌合させるとともに、この接続端子６ａ、６ｂ同士を上下に重ね合せて一体的に接続し、さらにこの接続端子６ａ、６ｂに対して冷媒を循環させることにより冷却するように構成している。７はこの上下に重ね合う接続端子６ａおよび６ｂ同士を緊迫する固定バンドであり、補助的に用いるものである。
【００１２】
８ａおよび８ｂは前記筒状容器５内に連通して設けた接続部冷却用の冷媒を供給および排出する冷媒供給管および冷媒排出管である。そして９は前記接続端子６ａおよび６ｂの長手方向のほぼ中間部を支える中間支持板であり、冷媒がむらなく接続端子６ａおよび６ｂを冷却できるように、適宜連通孔９ａが形成されている。
【００１３】
つぎに、図２および図３を参照して接続端子６ａおよび６ｂの接続状態および接続方法について説明する。接続端子６ａおよび６ｂの形状は図３（ａ）で示したように、中心部に素線挿入孔６ｃを設け、外観部を直線部と円弧部とで形成した一種の管である。
【００１４】
一方、この接続端子６ａの素線挿入孔６ｃの中に挿入される超電導導体１ａの端部は図３（ｂ）で示すように、接続に必要な部分の金属管３ａを破線の如く除去してある。
【００１５】
つぎに、接続方法について説明する。
素線２ａを接続端子６ａに接続するには、まず、超電導導体１ａの端部の金属管３を図３（ｂ）の破線の如く除去してから素線２ａを貫通孔６ｃに挿入する。
【００１６】
つぎに超電導素線２ａと、素線挿入孔６ｃ間に生じた隙間の底辺部６ｄ側に第１の溶融金属（例えば、金−スズ合金（ＡｕＳｎ；Ｓｎ２０％））１０ａを挿入し、適切な温度管理下で熱処理して溶融させた後固化させる。これにより超電導素線２ａと接続端子６ａとの接続部が構成される。同様にして超電導素線２ｂと接続端子６ｂとの接続部を構成する。
なお、第１の溶融金属１０ａ，１０ｂとして例示した金−スズ合金（ＡｕＳｎ）の溶融温度は約２８０℃なので、加熱処理は２８０℃を若干越えた温度下で行う。
【００１７】
このようにして、超電導素線２ａ、２ｂと、接続端子６ａ、６ｂとの接続が完成した後に、接続端子６ａおよび６ｂの底辺部６ｄ、６ｆ間に前記溶融金属１０ａ，１０ｂよりも溶融温度の低い第２の溶融金属（例えば鉛−スズ合金（ＰｂＳｎ：Ｓｎ４０％））１１を配置し、その溶融金属１１を適切な温度管理下で熱処理して溶融させた後固化させて、この溶融金属１１により接続端子６ａ、６ｂ相互間を接続する。
【００１８】
なお、第２の溶融金属１１として例示した鉛−スズ合金（ＰｂＳｎ）は、溶融温度が約２００℃であり、前記第１の溶融金属金−スズ合金（ＡｕＳｎ）１０の溶融温度２８０℃よりも８０℃低い。
【００１９】
このため、接続端子６ａ、６ｂ相互間を接続する際、あらかじめ定められた温度で熱処理を行えば、第２の溶融金属１１の熱処理中に第１の溶融金属１０が溶融することはなく、したがって素線２ａ、２ｂと接続端子６ａ、６ｂとの接続に悪影響を与えることはない。
【００２０】
上記の熱処理に続いて、固定バンド７で接続端子６ａ、６ｂ相互間を締め付けて固定する。この固定手段は必須な固定手段ではなく、２次的なものである。  なお、以上述べた一連の作業に支障がでないように、この接続装置４は円筒部分と端板部分とを最後に溶接して筒状容器を構成するようにしても良い。
【００２１】
また、図２の場合、超電導素線の内部に冷媒流路を設けていないが、冷媒流路を設けるようにしても良い。図４は超電導素線２内に冷媒流路２ｃ、２ｄを形成した超伝導導体１ａ、１ｂ同士を接続する場合の模式図である。この図４の超伝導導体１ａ、１ｂの場合には、接続部を外部だけではなく、内部からも冷却することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明方法によれば、超電導素線と接続端子とを接続する第１の溶融金属の溶融温度を、接続端子相互間を接続する第２の溶融金属の溶融温度よりも高く選定したので、接続端子相互間を接続する際の加熱処理によって、第１の溶融金属が溶けることがなく、接続端子同士の接着を行うことができ、接続部全体の接着を良好に行うことができる。
【００２３】
また、本発明装置によれば、接続部を密閉された容器の中に収容し、この容器の中に冷媒を供給するようにしたので、接続部を確実に冷却することができ、接続部での損失を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる超伝導導体の接続装置の一部断面図。
【図２】接続部の模式図。
【図３】接続部を構成する各部品を示す図。
【図４】他の超伝導導体の接続部の模式図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…超伝導導体、２ａ、２ｂ…超伝導素線、３ａ、３ｂ…金属管、４…接続装置、５…円筒状容器、６ａ、６ｂ…接続端子、７…固定バンド、８ａ…冷媒供給管、８ｂ…冷媒排出管、９…中間支持板、１０ａ，１０ｂ…第１溶融金属、１１…第２溶融金属。
【図１】
2004247115.tif 000003
【図２】
2004247115.tif 000004
【図３】
2004247115.tif 000005
【図４】
2004247115.tif 000006