JP2008098415A - 超電導機器 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導素子からの温度、歪み、あるいは部分放電の測定を非接触の無線通信で行ない、絶縁が容易で、クライオスタット内への熱侵入が少なく、信頼性の高い超電導機器を提供する。
【解決手段】本発明に係る超電導機器１０は、超電導素子２６を超電導性を示す温度まで冷却して超電導状態で用いたものである。
センサ付きＩＣタグ１３がクライオスタット１１の外部に設けられたＩＣタグのリーダライタ２７と無線通信可能な位置に設けたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超電導材料を用いた電力用機器に係り、特に、超電導素子からの温度、歪み、あるいは部分放電状態を効率よく監視する検出機能に改良を施した超電導機器に関する。

近年我国を始め世界の経済は安定成長期にある。経済の成長期に略比例して電力需要が増加することが知られており、電力需要は着実に増大し続けている。電力需要の増大に対処するために、発電設備や送電設備を増設する必要性が高い。

しかし、新たな発電所の建設や送電設備の敷設には、用地取得の困難性があり、電力系統による電力の安定供給のための余裕度の低下等の諸問題が顕在化している。中でも、送電電力容量の増大化や超距離送電の安定化への対応が益々困難となっている。

最近では、電力需要の増大に伴なう問題を解決する技術として、超電導現象を利用した超電導機器の開発が注目されている。

例えば、送電設備に備えられる送電路線に超電導技術が用いられると、通常の銅線とは比較にならないほどの電流密度を流すことができ、電気抵抗による損失がなくなるために、大電流を流すことができる。したがって、超電導技術を用いると、大きな電力を送るために送電線路を大形化して送電電圧を上昇させる必要がなくなるので、送電設備の敷設のために、新たな土地等の確保を最小限に抑えることができる等の利点が大きい。

このような超電導技術は電力機器・設備への適用に関して、比較的古くから検討されており、近年では、交流用超電導機器の開発と相俟って、超電導変圧器等の交流電気機器への応用研究も進んでいる。交流電気機器に使用される超電導素子についても、液体ヘリウム温度で超電導特性を示すＮｂＴｉ，Ｎｂ_３Ｓｎ等の金属系超電導体の他、液体窒素温度でも超電導特性を示すＢｉ系やＹ系等の酸化物超電導体も適用できるようになりつつある。超電導材料としては、超電導臨界温度が高く、臨界密度と臨界磁界が大きい程、利用価値が高い。

現在では、６．６ｋＶ、１０００ｋＶＡクラスの超電導変圧器の試作および超電導ケーブル、超電導限流器の開発も報告されている。

ところで、完全導電性（電気抵抗零）、完全反磁性（マイスナー効果）、ジェフソン効果等の超電導現象を利用した電力用交流機器は、超電導素子を超電導状態に維持するために、極低温度に冷却することが必要である。

このために、電力用交流機器では、温度を主な検出項目としたセンサを取り付け、クエンチ現象の発生を診断するために、超電導素子およびその周辺近傍の温度を測定することは、超電導素子の異常や欠陥を検出する上で、非常に有効的な検出方法である。

従来、電力用交流機器に用いられる超電導素子の温度の測定には、種々の測定方法が提案されている。特許文献１に記載された超電導限流器では、超電導素子の断線、特性不良等の不具合を検出するために、ある超電導素子の部分間に発生する電圧をモニタリングし、電圧が発生した場合に、クエンチ現象が発生したものである、と判断している。

また、特許文献２と記載された超電導限流器（装置）は、熱の影響で超電導状態が破壊され易い、限流素子端部あるいは限流素子内の接続部の常電導体部分に、熱電対のような温度上昇を検出する温度センサを設置し、この温度センサによる温度上昇を検出してクエンチ現象を監視している。

しかしながら、特許文献１および２に記載したものでは、限流素子が高電圧になる場合に、温度センサおよびセンサ配線と限流素子とを絶縁する必要があったり、また、温度センサからの信号ケーブルを利用して外部に検出信号を送る必要があり、この信号ケーブルから熱伝導素子へ熱の侵入が生じ易かった。このため、超電導限流器に熱侵入による温度上昇を防ぐ目的で、容量の大きな冷却装置を取り付ける必要があった。

また、特許文献３に記載したように、温度センサからの信号ケーブルに金属製のワイヤを使用せず、光ファイバを用いてファイバ先端および途中の温度を測定する超電導機器もある。超電導機器の測定に光ファイバを用いると、金属製のワイヤ線ほど、熱の侵入は大きくないが、それでも外部から熱の侵入問題を解決できず、熱侵入による影響を排除することが困難であった。

また、超電導線が超電導状態にあるか否かが検出するのに、マイクロ波あるいは遠赤外の電波を使用した超電導機器が特許文献４に記載されている。しかし、この超電導機器では、超電導素子にマイクロ波あるいは遠赤外電波を照射し、その反射率または透過率を測定してクエンチ現象を測定し、超伝導線の保護診断、検出を行なうものである。
特開平１−１９４８２２号公報 特開平１−２０６８２５号公報 特開平１１−１６２２６９号公報 特開昭６４−２５４８８号公報

特許文献１および２に記載された超電導機器では、温度センサに信号ケーブルを通じて熱侵入が発生し易く、熱侵入による温度上昇を防ぐためには、熱侵入防止対策のために、容量の大きな冷却装置を取り付ける必要があり、超電導機器の大型化、コスト増を招いている。

また、特許文献３に記載された超電導機器では、光ファイバを用いているため、金属製の配線ケーブルほど熱の侵入は大きくないが、熱侵入防止を行わなければならず、さらに、本体容器内部での光ファイバの接続や這い回しが複雑となり、光ファイバの折損や接続不良が発生し易く、本体容器に複雑で大掛りな容器を必要としていた。

さらに、特許文献４に記載の超電導機器では、超電導素子が超電導状態に維持されているか否かを非接触で判定することができるが、マイクロ波あるいは遠赤外の電波の照射装置および検出装置の入出力を断熱する必要があり、マイクロ波等の入出力の断熱に大掛りな装置が必要となる等の問題がある。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、超電導素子からの温度、歪み、あるいは部分放電の測定を非接触の無線通信で行ない、絶縁が容易で、クライオスタット内への熱侵入が少なく、信頼性の高い超電導機器を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、超電導機器に温度、歪みまたは部分放電のセンサ付きＩＣタグを取り付け、センサ検出データを無線通信で外部に取り出して検出することができる超電導機器を提供するにある。

本発明に係る超電導機器は、上述した課題を解決するために、超電導素子を超電導性を示す温度まで冷却して超電導状態で用いられる超電導機器において、センサ付きＩＣタグをクライオスタットの外部に設けられたＩＣタグのリーダライタと無線通信可能な位置に設けたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る超電導機器は、上述した課題を解決するために、非金属製クライオスタットの内部に設置された超電導素子を、超電導性を示す温度まで冷却して超電導状態で用いられる超電導機器において、センサ付きＩＣタグとの通信用アンテナを、前記クライオスタットの熱断熱層の外部に設けたことを特徴とするものである。

さらに、本発明に係る超電導機器は、上述した課題を解決するために、非金属製クライオスタットの内部に、上部フランジから吊下げ構造にて超電導素子を支持し、前記超電導素子を冷却媒体に浸漬させて冷却し、超電導状態で用いられる超電導機器において、センサ付きＩＣタグとの通信用アンテナを、前記クライオスタットの上部フランジの内面に取り付けたことを特徴とするものである。

本発明は、熱伝導素子からの温度、歪み、あるいは部分放電の測定を、センサ付きＩＣタグにより、クライオスタット外部に設けたＩＣタグのリーダライタと非接触の無線通信で行なうことができ、絶縁が容易で、熱の侵入が小さく、信頼性の高い超電導機器を提供することができる。

本発明に係る超電導機器の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

この超電導機器は、超電導変圧器の他に、超電導限流器、超電導送電線、超電導発電機等の超電導応用機器に用いられる。超電導機器は、液体温度の沸点以上の臨界温度を持つ超電導材料を用いたものである。この超電導機器は、超電導材料の超電導素子を、完全導電性（電気抵抗零）、完全反磁性（マイスナー効果）等の超電導性を示す温度まで冷却して使用される。超電導材料を送電線に用いると、電気抵抗が零であるため、送電電流密度を大きくとることができ、コンパクトに設定できる。

［第１の実施形態］
本発明に係る超電導機器の第１の実施形態を図１ないし図３を参照して説明する。

図１に示された超電導機器１０は、本体容器であるクライオスタット１１内に超電導限流器１２を備えたものである。超電導限流器１２は、電力系統に事故が発生した際に事故電流を制限するものであり、液体窒素の極低温温度にて超電導特性を示す、例えば酸化物超電導素子を用いた超電導限流器である。

図１は、超電導限流器１２を収容したクライオスタット１１を示す断面図、図２は超電導限流器１２を示す断面図、図３は、超電導限流器１２に設けられるセンサ付きＩＣタグ１３の機能図を示すものである。

超電導機器１０は、多重筒あるいは槽構造の有底筒状の本体容器１５を有し、この本体容器１５の頂部開口が容器蓋（上部フランジ）１６でフランジ状に気密に覆われ、熱断熱構造で、しかも気密構造のクライオスタット１１が構成される。本体容器１５内には、液体窒素等の液冷媒の冷却媒体１７が貯溜され、この冷却媒体１７に超電導限流器１２が浸漬される。本体容器１５は例えば外槽（筒）１５ａ、中間槽（筒）１５ｂおよび内槽（筒）１５ｃからなる三重槽（筒）構造に形成され、外槽１５ａと中間槽１５ｂの間のトーラス状あるいはスリーブ状空間に熱シールド１８が収納される一方、中間槽１５ｂと内槽１５ｃとの間には断熱の真空相１９が形成される。

クライオスタット１１内に収容される超電導限流器１２は絶縁支持体２１に支持される。絶縁支持体２１は容器蓋１６の中央部から垂設され、超電導限流器１２を浮上状態に、あるいは絶縁スペーサ（図示せず）を介して支持される。超電導限流器１２の両端は、上部フランジの容器蓋１６に固定された２本のブッシング２２を経て電流リード２３に接続される導体２４を有する。この導体２４は超電導線の口出し部を構成している。

また、超電導限流器１２は、筒状絶縁支持体２１の外周側に装着される円筒状の超電導素子２６を有し、この超電導素子２６の頂部および底部、さらに導体口出し部にセンサ付きＩＣタグ１３がそれぞれ設けられる。センサ付きＩＣタグ１３は、温度または歪み、部分放電を検出する検出センサを備える。

さらに、クライオスタット１１には、上部フランジの容器蓋１６の下部にはＩＣタグ１３のリーダライタ２７のアンテナ２８が取り付けられ、センサ付きＩＣタグ１３で検出されたデータを無線通信により、ＩＣタグのリーダライタ２７に伝送し、接続線２９により外部に取り出される。クライオスタット１１内ではセンサ付きＩＣタグ１３との通信（無線通信）に使用する電波が使用され、ＩＣタグのリーダライタ２７はセンサ付きＩＣタグ１３に信号ケーブルで接続されることがないために、クライオスタット１１内にセンサ付きＩＣタグ１３を独立して設けることができる。

なお、図１において、符号３０は、クライオスタット１１内に冷却媒体１７を注入する導入配管であり、符号３１ａ，３１ｂは、真空相や熱シールド１８内を負圧にする吸気管である。

クライオスタット１１の本体容器１５内に収納される超電流限流器１２は、図２に示すように構成される。超電流限流器１２は、同心円状に間隔を置いて配設された多重筒、例えば４重筒構造の絶縁筒３３を有し、各絶縁筒３３の外周側に超電導線３５が螺旋状（ヘリカル状）に巻き付けられる。絶縁筒３３は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の材料で形成される。

超電導線３５の巻線間の渡り部分３６および口出し部分３７に温度センサ付きＩＣタグ１３が独立してそれぞれ設けられる。超電導線３５は、液体窒素の沸点より高い臨界温度を有する超電導体、例えば酸化物超電導体で構成される。超電導線３５は超電導特性を示す温度まで冷却されて超電導状態で用いられるので、送電電流密度を大きくでき、コンパクト化が図れる。超電導線３５の横断面は円形形状であるが、この形状は、楕円状、端部がＲ加工された矩形形状、端部を面取りした矩形形状、あるいは多角形状であってもよい。

また、超電導限流器１２の超電導素子２６に設けられるセンサ付きＩＣタグ１３は、図３に示すように構成され、アンテナ部３９、センサ部４０、メモリ部４１、制御部４３、変復調部４４およびバッテリ部としての電源部４５を有する。この電源部４５からの電圧により、アンテナ部３９、センサ部４０、メモリ部４１、制御部４３および変復調部４４がそれぞれ駆動される。変復調部４４は周波数フィルタを有し、フィルタ機能を有する。

ＩＣタグ１３は、超電導素子２６の温度上昇を検出する温度センサ（センサ部４０）を備えており、この温度センサで検出された検出データはアンテナ部３９により、ＩＣタグのリーダライタ２７との間で電磁波等の無線通信にて送受信される。ＩＣタグのリーダライタ２７はアンテナ２８の他、電源回路４６、制御部４７および変復調部４８を備えて構成され、クライオスタット外のリーダライタ２７に読み出されたＩＣタグ１３からの検出データ（測定データ）は信号線（接続線２９）を介して上位装置４９に送られ、信号処理される。

ＩＣタグのリーダライタ２７から無線通信にて送られた電磁波ａをＩＣタグ１３のアンテナ部３９で無線受信している。ＩＣタグ１３のアンテナ部３９は、リーダライタ２７から送られた電磁波ａを受信し、メモリ部４１に記憶されている情報、例えば温度情報を外部に無線発信する手段であり、センサ部４０は、受信した電磁波ａの物理量を検出する手段である。また、メモリ部４１は検出した物理量を記憶する不揮発性のメモリである。

さらに、センサ付きＩＣタグ１３の変復調部４４は、無線で送受信する送受信信号に対して記録、送信等に適した変換を行なう信号変換手段である。制御部４３は、センサ付きＩＣタグ１３の各部を制御するために必要な演算処理を行なう演算処理手段である。

また、センサ付きＩＣタグ１３は、アンテナ部３９で受信した被測定電磁波から励起される電力、あるいは、ＩＣタグのリーダライタ２７から読書きのために発せられた電磁波の電力で動作するパッシブタイプであり、余った電力はバッテリ部（電源部）４０に蓄積されるようになっている。

次に、超電導機器１０の作用を説明する。

この超電導機器１０は、クライオスタット１１の冷却媒体１７内に超電導限流器１２が浸漬され、冷却される。超電導限流器１２は、超電導特性を示す冷却媒体１７の沸点温度まで冷却され、超電導素子２６を超電導状態にして使用される。

この超電導限流器１２は、超電導線３５の渡り部分３６および口出し部分３７にセンサ付きＩＣタグ１３（図２参照）がそれぞれ取り付けられる。超電導限流器１２は超電導線３５の渡り部分３６が超電導状態である場合、超電導線３５は電気抵抗を持たないため、殆ど抵抗損失が発生しない。超電導線３５の線材温度は冷却媒体１７の温度となっている。

しかし、超電導線３５の渡り部分３６および口出し部分３７は、他の超電導素子２６の一般部分に較べ、超電導状態から常伝導状態になり易い。超電導限流器１２の限流器コイル、例えば超電導素子２６に定格以上の電流が流れ、超電導線３５の渡り部分３６や口出し部分３７の超電導状態が壊れると、いわゆるクエンチ現象が発生して、その部分に電気抵抗が発生する。電気抵抗が発生すると、超電導機器１２内に電気抵抗損失のために、超電導線３５の線材温度が急激に上昇する。

このとき、センサ付きＩＣタグ１３の温度センサ（ゼンサ部４０）により測定された超電導線３５の渡り部分３６や口出し部分３７の温度は、クライオスタット１１の上部フランジである容器蓋１６の内側に取り付けられたＩＣタグリーダライタ２７のアンテナ２８からの読出し信号に対応してＩＣタグ１３からそのリーダライタ２７に送信され、超電導線３５の温度を連続してモニタリングすることができる。超電導線３５のモニタリングにより、クエンチ現象が発生した超電導線３５を簡単かつ容易に特定することができる。

図１ないし図３に示す超電導機器１０のクライオスタット１１内に超電導限流器１２を収容し、この超電導限流器１２の超電導素子３６に、例えば超電導線３５の渡り部分３６および口出し部分３７に、センサ付きＩＣタグ１３を取り付け、このＩＣタグ１３の温度センサにて超電導線３５の渡り部分の温度上昇を測定することにより、超電導線３５にクエンチ現象の発生を容易にかつ簡単に、無線状態で測定することができる。クエンチ状態の測定の際、温度センサを取り付けて温度検出信号を測定ケーブルによりクライオスタット１１の外部に取り出すことが必要ないので、温度センサの取付による絶縁構造が不要となり、絶縁状の弱点がなく、測定ケーブルを介してクライオスタット１１内に熱侵入が生じることもない。したがって、温度センサの取付による熱侵入等の超電導の不安定要素を取り除き、信頼性の高い超電導機器１０を提供できる。

また、この超電導機器１０は、クライオスタット１１内に超電導限流器１２を収容し、この超電導限流器１２は、超電導線３５を巻き付けたＦＲＰの絶縁筒３３の上部にセンサ付きＩＣタグ１３を取り付けることで、超電導線３５のクエンチ現象を迅速にかつ正確に測定することができる。

超電導限流器１２は、超電導線３５を巻き付けた絶縁筒３３の上部（頂部）に、超電導線３５が常電導状態になる際に派生する冷却媒体１７の気泡が貯まる部分に、温度センサ付きＩＣタグ１３を取り付けることで、クエンチ現象の発生により冷却媒体（液体）１７が一気に気体に置き換わるために、温度が急激に変化し、クエンチ現象を確実に検出することができる。

例えば、超電導限流器１２の超電導素子２６において、超電導線３５の巻線端部に静電シールド５０を取り付け、この静電シールド５０の下部に冷却媒体１７の気泡が貯まる部分を構成する。この部分を下方に開放させたキャッチ構造とし、静電シールド５０内に温度センサ付きＩＣタグ１３を取り付けることで、クエンチ現象の発生により冷却媒体１７の液体窒素が気化して発生する気泡を静電シールド５０でキャッチすることができる。

冷却媒体１７の気泡を静電シールド５０内にキャッチすると、静電シールド５０内の液体窒素が押し出されるため、温度センサ付きＩＣタグ１３の周りが気体窒素となり、温度が急激に上昇する。この温度の急激な上昇を温度センサ付きＩＣタグ１３で検出することで、クエンチ現象の発生を容易にかつ迅速に、しかも正確に測定することができる。

［第２の実施形態］
図５は本発明に係る超電導機器の第２実施形態を示すもので、超電導機器を超電導限流器に適用した断面図を示す。

第２実施形態に示された超電導機器は図示しないクライオスタット内に超電導限流器１２Ａを収容したものであり、他の構成は図１〜図３に示す超電導機器１０と構成を同じくするので、同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。

図５に示す超電導限流器１２Ａは、同心円状に配設された多重筒構造の絶縁筒３３を有し、各絶縁筒３３の外周面に、超電導線３５が螺旋状（ヘリカル状）に巻装されて超電導素子２６が構成される。超電導素子２６を構成するＦＲＰの絶縁筒３３の内周側に、歪みセンサ付きＩＣタグ５２が取り付けられる。ＩＣタグ５２は、各絶縁筒３３の内周側上部、中間部および下部にそれぞれ設けられる。他の構成は、第１の実施形態に示す超電導限流器１２と異ならない。

次に、超電導限流器１２Ａの作用を説明する。

この実施形態に示された超電導機器は、クライオスタット１１内に超電導限流器１２Ａを収容し、この超電導限流器１２Ａを液体窒素等の冷却媒体内に浸漬される。超電導限流器１２Ａは、ＦＲＰの各絶縁筒３３の内周側に歪みセンサ付きＩＣタグ５０を取り付ける。

ＦＲＰ絶縁筒３３の内部に歪みセンサ付きＩＣタグ５２を取り付けることにより、超電導限流器１２Ａを室温から極低温に液体窒素を用いて冷却する際、ＦＲＰ絶縁筒３３の各部分の歪み分布の変化を、通信無線により非接触で得ることができる。この通信無線による非接触測定によりクライオスタットへの冷却媒体の注入量を容易に制御することができ、大きな温度勾配による歪みによりＦＲＰ絶縁筒３３が破損するのを有効的に防止することができる。

［第３の実施形態］
本発明に係る超電導機器の第３実施形態を図５を参照して説明する。

この超電導機器は、クライオスタット内に収容される超電導限流器１２Ｂに部分放電測定用センサ付きＩＣタグ５３を取り付けたものである。この超電導限流器１２Ａは、第２実施形態に示された超電導限流器１２Ａの歪みセンサ付きＩＣタグ５２に代えて部分放電測定用ＩＣタグ５３を取り付けたもので、他の構成および作用は第２実施形態に示す超電導限流器１２Ａと異ならないので、同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。

第３実施形態に示された超電導限流器１２Ａは、ＦＲＰ絶縁筒３３の内周側に部分放電測定用センサ付きＩＣタグ５３を取り付け、超電導限流器１２Ｂの超電導線３５の線材で発生した部分放電からの電磁波を部分放電センサで検出し、ＩＣタグ１３のアンテナ２８からＩＣタグリーダライタ２７に信号を送ることで、超電導素子２６の超電導線３５の線材からの部分放電の有無を無線通信かつ非接触で測定することができる。この超電導限流器１２Ｂでは、部分放電測定用センサ付きＩＣタグ５３を超電導素子２６に設けて、このＩＣタグ５３からの検出信号を無線でかつ非接触にＩＣタグリーダライタ２７にて読み取り、検出することができ、部分放電センサから信号ケーブルを引き出して測定することがないので、絶縁上の欠陥がなく、熱侵入も防止することができる。

［第４の実施形態］
図６は本発明に係る超電導機器の第４実施形態を示す構成図である。

この実施形態に示された超電導機器１０Ａを説明するに当り、第１実施形態に示された超電導機器１０と同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。

図６に示された超電導機器１０Ａは、歪みセンサ付きＩＣタグ５２がクライオスタット１１内部で、超電導限流器１２の超電導素子２６と外部の電流経路を結ぶ電流導入端子５５に取り付けたものである。

この超電導機器１０Ａは、冷却媒体１７の液体窒素温度から室温に直接つながれて温度勾配が最も大きくなる電流導入端子５５に、歪みセンサ付きＩＣタグ５２を取り付けたが、温度勾配の最も大きい部分の歪みの大きさを測定することで、信頼性の高い超電導機器１０Ａを得ることができる。

［第５の実施形態］
図７は本発明に係る超電導機器の第５実施形態を示す構成図である。

この実施形態に示された超電導機器１０Ｂは、部分放電付きＩＣタグ５３をクライオスタット１１の容器壁面に取り付けたものであり、他の構成は第１実施形態に示された超電導機器１０の構成と異ならないので、同じ構成には同一符号を付して重複説明を省略あるいは簡素化する。

図７に示された超電導機器１０Ｂは、クライオスタット１１の内部の高電圧部分に、具体的にはクライオスタット１１の内部で部分放電が発生し易い部分でかつ室温部分の壁面に部分放電センサ付きＩＣタグ５３が設けられる。この部分放電センサ付きＩＣタグ５３は、クライオスタット１１の本体容器に、例えば中間層の容器底壁に外側から取り付けられる。

この場合、超電導機器１０Ｂのクライオスタット１１は非金属製であるために、ＩＣタグ５３との通信に使用する電波はクライオスタット１１を透過する。このため、クライオスタット１１内部に部分放電センサ付きＩＣタグ５３を設ける必要がなく、このＩＣタグ５３をクライオスタット１１の室温部分の壁面あるいは外部に取り付けることができる。

この部分放電センサ付きＩＣタグ５３は、クライオスタット１１が非金属であるために、超電導機器１０Ｂの高電圧部分で発生した部分放電は、温度変動の激しい部分に露出させる必要がなく、高電圧部分で部分放電が発生し易い、室温部分の壁面に設置することで、部分放電の信号を確実に効率よく捕捉することができる。

また、部分放電センサ付きＩＣタグ５３を、ＩＣタグリーダライタ２７との無線通信を行ない易い部分に設けることができ、部分放電の発生を確実に検出でき、信頼性の高い超電導機器を得ることができる。

［その他の実施形態］
本発明に係る超電導機器の実施形態の説明においては、超電導機器のクライオスタット内に収容される超電導限流器の超電導素子にセンサ付きＩＣタグを取り付けたり、超電導素子の絶縁筒内にセンサ付きＩＣタグを取り付けたり、クライオスタットの容器壁や電流導入端子にセンサ付きＩＣタグを取り付けた例を示したが、センサ付きＩＣタグの取付位置は、種々考えられている。

例えば、本発明に係る超電導機器１０Ｃの第６実施形態では、図８に示すように、温度、歪みまたは部分放電センサ付きＩＣタグ５６を、クライオスタット１１の内壁面に所定の取付ピッチにて軸方向に沿うように取り付けても、また、センサ付きＩＣタグ５６を、例えば部分放電測定用のセンサ付きＩＣタグ５３を、クライオスタット１１の中間槽１５ｂの底部に外側から取り付けてもよい。

また、第７実施形態の超電導機器１０Ｄでは、ＩＣタグ５６のリーダライタ２７は金属製クライオスタット１１の窓５７の外側にアンテナ２８を設けることができる。ＩＣタグのリーダライタ２７のアンテナ２８を取り付ける位置は、クライオスタット１１の上部の金属製容器蓋（上部フランジ）１６に限定されない。

超電導機器１０は、超電導限流器１２を収納するクライオスタット１１が絶縁物で構成されている場合には、図１０の第８実施形態で示すように、クライオスタットの限定で区分けされた部分にＩＣタグのリーダライタ２７のアンテナ２８を設置してもよい。

さらに、図１１の第９実施形態に示すように、ＩＣタグのリーダライタ２７のアンテナ２８は、センサ付きＩＣタグ５６と無線通信ができる位置であれば、クライオスタットの外側であってもよく、取付位置は限定されない。

一方、図１２の第１０実施形態に示すように、超電導機器１０Ｇの場合には、クライオスタット１１内の絶縁支持体２１にセンサ付きＩＣタグ５６を軸方向に沿って取り付けてもよい。この場合、絶縁上の問題を生じることなく、超電導限流器１２への熱侵入を生じさせることなく、簡単な構成で超電導限流器１２のクエンチ現象を測定することができる。

なお、本発明の各実施形態においては、クライオスタット内に超電導限流器を収納した例を説明したが、超電導変圧器、エネルギ蓄積用超電導コイル、超電導ケーブルおよび超電導スイッチギア等、超電導材料を使用するものであれば、種々の超電導（応用）機器に用いることができる。

また、クライオスタット内に収納される超電導素子や超電導線を巻装する絶縁材、絶縁支持体の構造や形状は種々考えられ、実施形態に示したものに限定されない。

本発明に係る超電導機器の第１の実施形態を示す構成図。 図１に示された超電導機器において、クライオスタット内に収容される超電導限流器を示す断面図。 図１に示された超電導機器に取り付けられるセンサ付きＩＣタグの機能図。 第１実施形態に示された超音波機器の（超電導素子の）巻装部分の縦断面図。 本発明に係る超電導機器の第２および第３の実施形態を示す巻線部分の縦断面図。 本発明に係る超電導機器の第４の実施形態を示す構成図。 本発明に係る超電導機器の第５の実施形態を示す構成図。 本発明に係る超電導機器の第６の実施形態を示す構成図。 本発明に係る超電導機器の第７の実施形態を示す構成図。 本発明に係る超電導機器の第８の実施形態を示す構成図。 本発明に係る超電導機器の第９の実施形態を示す構成図。 本発明に係る超電導機器の第１０の実施形態を示す構成図。

符号の説明

１０ 超電導機器（超電導応用機器）
１１ クライオスタット
１２，１２Ａ，１２Ｂ 超電導限流器
１３ センサ付きＩＣタグ
１５ 本体容器
１５ａ 外槽（外筒）
１５ｂ 中間槽（中間筒）
１５ｃ 内槽（内筒）
１６ 容器蓋
１７ 冷却媒体
１８ 熱シールド
１９ 真空相
２１ 絶縁支持体
２２ ブッシング
２３ 電流リード
２４ 導体（超電導線）
２６ 超電導素子
２７ リーダライタ
２８ アンテナ
２９ 接続線
３０ 導入配管
３１ａ，３１ｂ 配管
３３ 絶縁筒
３５ 超電導線
３６ 渡り部分
３７ 口出し部分
３９ アンテナ部
４０ センサ部
４１ メモリ部
４３ 制御部
４４ 変復調部
４５ 電源部（バッテリ部）
４６ 電源回路
４７ 制御部
４８ 変復調部
４９ 上位装置
５０ 静電シールド
５２，５３ センサ付きＩＣタグ
５５ 電流導入端子
５６ センサ付きＩＣタグ
５７ 窓

Claims (11)

1. 超電導素子を超電導性を示す温度まで冷却して超電導状態で用いられる超電導機器において、
   センサ付きＩＣタグをクライオスタットの外部に設けられたＩＣタグのリーダライタと無線通信可能な位置に設けたことを特徴とする超電導機器。
2. 前記センサ付きＩＣタグは、前記ＩＣタグに温度センサが取り付けられた請求項１記載の超電導機器。
3. 前記センサ付きＩＣタグは、前記ＩＣタグに歪みセンサが取り付けられた請求項１記載の超電導機器。
4. 前記センサ付きＩＣタグは、前記ＩＣタグに部分放電センサが取り付けられた請求項１記載の超電導機器。
5. 非金属製クライオスタットの内部に設置された超電導素子を、超電導性を示す温度まで冷却して超電導状態で用いられる超電導機器において、
   センサ付きＩＣタグとの通信用アンテナを、前記クライオスタットの熱断熱層の外部に設けたことを特徴とする熱電導機器。
6. 非金属製クライオスタットの内部に、上部フランジから吊下げ構造にて超電導素子を支持し、前記超電導素子を冷却媒体に浸漬させて冷却し、超電導状態で用いられる超電導機器において、
   センサ付きＩＣタグとの通信用アンテナを、前記クライオスタットの上部フランジの内面に取り付けたことを特徴とする熱電導機器。
7. 金属製クライオスタットの内部に収容される超電導素子にセンサ付きＩＣタグを取り付けた請求項１，５または６記載の超電導機器。
8. 前記クライオスタットの内部に超電導素子を収容し、この超電導素子とクライオスタット外部の電流経路とを結ぶ電流導入端子にセンサ付きＩＣタグを取り付けた請求項１，５または６記載の超電導機器。
9. 前記クライオスタットの内部に絶縁支持体を介して超電導素子を収容し、前記絶縁支持体とセンサ付きＩＣタグを取り付けた請求項１，３または６に記載の超電導機器。
10. 前記クライオスタットの内部に超電導素子を収容し、上記超電導素子は、同心円状多重筒構造の各絶縁筒に超電導線を巻装して備え、各超電導時の渡り部分および口出し部分にセンサ付きＩＣタグを取り付けた請求項１記載の超電導機器。
11. 前記クライオスタットは多重筒構造の有底筒状本体容器を備え、前記クライオスタットの本体容器の室温部の壁に、部分放電センサ付きＩＣタグを配置した請求項１，３または６に記載の超電導機器。

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