[发明专利]电流引线

说明书

技术领域

本发明涉及将设置于低温部的超导应用设备和设置于常温部的外部设备连接的电流引线，特别地，涉及使用热电变换元件的热电冷却型的电流引线。

背景技术

近年来，在超导电缆或超导磁铁等利用超导的超导应用设备的领域，面向实用化的研究、开发正在盛行。一般地，超导应用设备设置于低温部(低温容器)，通过电流引线与设置于常温部的外部设备(例如，电源)连接。

由于在极低温环境下运行超导应用设备，因此，低温部的绝热性极其重要。若低温部的绝热性差，侵入到低温部的热量多，则超导应用设备的冷却效率降低，从而用于维持超导状态的冷却成本增加，根据情况不同，有可能不能使超导应用设备运行。作为热量向该低温部侵入的路径，可以认为是在低温容器中进行传热的路径、或在电流引线中进行传热的路径。

作为用于防止热量经由低温容器侵入的方法，已知有具有容纳液体氮等制冷剂及超导应用设备的制冷剂槽、和设置于制冷剂槽的外侧的真空槽的双层结构的低温容器。根据该低温容器，通过真空绝热减少了热量向低温部的侵入。

作为用于防止热量经由电流引线侵入的方法，提出了使用氧化物超导体的超导电流引线(例如，专利文献1～3)。氧化物超导体与金属导体相比，电阻小，且热传导率小(铜的数十分之一)，因此，在超导电流引线中没有焦耳热产生，向低温部的传热量也极小。因此，通过超导电流引线，减少了热量的向低温部的侵入。

但是，超导电流引线存在以下缺点：需要用于将电流引线自身维持在超导状态的冷却设备，冷却成本增大。

因此，作为用于防止热量经由电流引线侵入的其他方法，提出了利用热电变换元件(以下，珀耳帖(Peltier)元件)的热电冷却型电流引线(例如，专利文献4)。在热电冷却型电流引线中，通过珀耳帖元件将与低温部的超导应用设备连接的电极(低温侧电极)和与常温部的外部设备连接的电极(常温侧电极)连接起来(参照图1)。具体而言，利用焊锡将低温侧电极与珀耳帖元件的一端面接合，同样地，利用焊锡将珀耳帖元件的另一端面与常温侧电极接合。以下，在不区别低温侧电极和常温侧电极的情况下，简称为电极。

珀耳帖元件具有在通电时从一端侧吸热，从另一端侧散热的功能。珀耳帖元件例如由BiTe(铋碲)系的化合物半导体构成。在珀耳帖元件由p型半导体构成的情况下，在电流的流入侧发生吸热现象，在流出侧发生放热现象。相反地，在珀耳帖元件由n型半导体构成的情况下，在电流的流入侧发生放热现象，在流出侧发生吸热现象。因此，通过根据热电冷却型电流引线中的通电方向，使用利用p型半导体或n型半导体构成的珀耳帖元件，能够在通电时使热量从低温部向常温部移动，因此减少了热量的向低温部的侵入。

此外，电极一般由纯度99.99％以上的无氧铜(OFC：Oxygen-Free Copper)构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-283023号公报

专利文献2：日本特开平9-153407号公报

专利文献3：日本特开平8-273922号公报

专利文献4：日本特开2004-6859号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，对于热电冷却型电流引线，为了在使用时得到所希望的珀耳帖效应，需要以均匀的保持力将珀耳帖元件和电极之间的接合部固定。这是因为，若在珀耳帖元件施加一定程度以上(例如，20.0MPa以上)的压力，则珀耳帖效应降低，进而有可能损伤珀耳帖元件。

另一方面，在对珀耳帖元件和电极进行焊锡接合时，需要在以一定压力以上(例如，0.2MPa以上)对珀耳帖元件和电极进行按压的状态下进行焊锡接合。这是因为，若在未将珀耳帖元件和电极按压的状态下进行焊锡接合，则有可能在接合面产生凹凸或微小的空隙等缺陷，使热传导性降低，并且使电阻增大。

但是，如图1所示，以往的热电冷却型电流引线不是能够对施加于珀耳帖元件和电极之间的接合部的压力进行微调的结构。总之，只是在铅直地配置了热电冷却型电流引线时，为了防止由于低温侧电极及与低温侧电极连接的超导线材的重量使接合部损坏，利用低温侧固定板、常温侧固定板将接合部夹持固定、增强。