JP2016086055A - 超電導機器 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導コイルを容器内に支持し、かつ水平方向および垂直方向の荷重を支持するための構造を提供する。【解決手段】超電導機器１００は、超電導コイル２と、超電導コイル２を収容する断熱容器１０と、垂直支持部材と、水平支持部材４１、４２とを備える。垂直支持部材は、固定具２８の固定部を断熱容器１０の底面につなぎ、超電導コイル２を垂直方向に支持する。水平支持部材４１、４２は、固定具２８を断熱容器１０の側面１０ａにつなぎ、互いに交差する方向に延在する。【選択図】図１

Description

本発明は、超電導機器に関する。

従来、超電導機器は、超電導コイルを収容するための二重容器を有する。たとえば、内側の容器には、冷媒とともに超電導コイルが収容され、外側の容器は、真空容器であり、極低温容器を収容する。

極低温容器を真空容器に支持するための構造がこれまでに提案されている。たとえば特開平５−３３５６３５号公報（特許文献１）および特開２０１２−５４２６０号公報（特許文献２）は、真空容器と極低温容器とが支持部材によって結合された構成を開示する。たとえば特開２００８−３４８４６号公報（特許文献３）は、外部真空容器に取り付けられたハウジングと、極低温容器とが支持要素によって接続された構成を開示する。

特開平５−３３５６３５号公報 特開２０１２−５４２６０号公報 特開２００８−３４８４６号公報

上記の特許文献１〜３は、超電導コイルを容器に直接支持するための構成を開示していない。たとえば冷媒を使用しない高温超電導機器においては、超電導コイルを容器に直接支持することが可能である。超電導機器の輸送の際、あるいは超電導コイル周辺に磁性体が存在する場合などに発生する電磁力による荷重を考慮すると、水平方向および垂直方向の両方に超電導コイルを支持できることが求められる。

本発明の目的は、超電導コイルを容器内に支持し、かつ水平方向および垂直方向の荷重を支持するための構造を提供することである。

本発明の一態様に係る超電導機器は、超電導コイルと、超電導コイルを収容する容器と、垂直支持部材と、第１の水平支持部材および第２の水平支持部材とを備える。超電導コイルは、巻回された超電導線材を有するコイル部と、コイル部を挟むようにコイル部の巻軸の方向に沿って配置された第１および第２の固定部とを有する。容器は、側面および底面を有する。コイル部の巻軸の方向が容器の底面に対して垂直方向となるように、超電導コイルは容器の内部に設置される。垂直支持部材は、第１および第２の固定部のうちの一方の固定部を容器の底面につなぎ、超電導コイルを垂直方向に支持する。第１の水平支持部材および第２の水平支持部材は、第１および第２の固定部のうちの一方の固定部または他方の固定部を容器の側面につなぎ、超電導コイルを水平方向に支持する。第１および第２の水平支持部材は、互いに交差する方向に延在する。

上記によれば、超電導コイルを容器内に支持し、かつ水平方向および垂直方向の荷重を支持できる。

本発明の実施の形態に係る超電導機器の全体構成を概略的に示した上面透視図である。 本発明の実施の形態に係る超電導機器の全体構成を概略的に示した側面図である。 水平支持部材の第２の固定端の位置を説明するための模式図である。 水平支持部材の配置を説明するための超電導機器の概略平面図である。 垂直支持部材を詳細に説明するための超電導機器の概略断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る超電導機器の全体構成を概略的に示した側面図である。 図６に示された超電導機器を真空容器の底面側から見た概略平面図である。

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係る超電導機器（１００）は、超電導コイル（２）と、前記超電導コイル（２）を収容する容器（１０）と、垂直支持部材（３２）と、第１の水平支持部材（４１）および第２の水平支持部材（４２）とを備える。超電導コイル（２）は、巻回された超電導線材（２１）を有するコイル部（２０）と、コイル部（２０）を挟むようにコイル部（２０）の巻軸（Ａａ）の方向に沿って配置された第１および第２の固定部（２８，３０）とを有する。容器（１０）は、側面（１０ａ）および底面（１０ｂ）を有する。コイル部（２０）の巻軸（Ａａ）の方向が容器（１０）の底面（１０ｂ）に対して垂直方向となるように、超電導コイル（２）は容器（１０）の内部に設置される。垂直支持部材（３２）は、第１および第２の固定部（２８，３０）のうちの一方の固定部（２８）を容器（１０）の底面（１０ｂ）につなぎ、超電導コイル（２）を垂直方向に支持する。第１の水平支持部材（４１）および第２の水平支持部材（４２）は、第１および第２の固定部（２８，３０）のうちの一方の固定部（２８）または他方の固定部（３０）を容器の側面（１０ａ）につなぎ、超電導コイル（２）を水平方向に支持する。第１および第２の水平支持部材（４１，４２）は、互いに交差する方向に延在する。

上記構成によれば、垂直支持部材によって超電導コイルの垂直方向の荷重を支持できる。

さらに、第１および第２の水平支持部材が設けられる。第１および第２の水平支持部材は互いに交差する方向に延びる。超電導コイルの水平方向の荷重を第１および第２の水平支持部材によって支持することができる。

（２）好ましくは、第１の水平支持部材（４１）は、容器（１０）の側面（１０ａ）に固定される第１の固定端（４１ａ）と、一方の固定部（２８）または他方の固定部（３０）に固定される第２の固定端（４１ｂ）とを有する。第２の固定端（４１ｂ）とコイル部（２０）の巻軸（Ａａ）とを結ぶ第１の線分（Ｓ１）と、第１の固定端（４１ａ）と第２の固定端（４１ｂ）とを結ぶ第２の線分（Ｓ２）とのなす角度をθとすると、

の関係を満たす。Ｌ_１は、第１の線分（Ｓ１）の長さであり、Ｌ_２は、第２の線分（Ｓ２）の長さであり、α_１は、第２の固定端（４１ｂ）が固定された一方の固定部（２８）または他方の固定部（３０）を室温から冷却したときの当該固定部の熱収縮率であり、α_２は、第１の水平支持部材（４１）を室温から冷却したときの第１の水平支持部材（４１）の熱収縮率であり、Ｆは、第１の水平支持部材（４１）に求められる設計耐荷重であり、Ａは、第１の水平支持部材（４１）の断面積であり、Ｅは、第１の水平支持部材（４１）のヤング率であり、ε_ｓは、第１の水平支持部材（４１）の許容歪みである。

上記構成によれば、超電導コイルの固定部の熱収縮によって水平支持部材に加わる応力を小さくすることができる。

（３）より好ましくは、θは、３０°以上９０°以下である。
上記構成によれば、水平支持部材に加わる応力を小さくすることができる。

（４）好ましくは、超電導機器は、第１および第２の固定部（２８，３０）のうち、第１および第２の水平支持部材（４１，４２）が固定された固定部（２８）とは異なる固定部（３０）と、容器（１０）の側面（１０ａ）とをつなぎ、超電導コイル（２）を水平方向に支持する第３および第４の水平支持部材（４５，４６）をさらに備える。

上記構成によれば、１対の水平支持部材（第１および第２の水平支持部材）が第１および第２の固定部の一方に取り付けられ、もう１対の水平支持部材（第３および第４の水平支持部材）が第１および第２の固定部の他方に取り付けられる。これにより、水平方向のより大きい荷重を支持することができる。

（５）好ましくは、垂直支持部材（３２）は、第１および第２の固定部（２８，３０）のうち上側に位置する固定部（２８）に接続される。第１および第２の固定部（２８，３０）のうちの下側に位置する固定部（３０）には、垂直支持部材（３２）を通すための貫通孔（３０ａ）が形成されている。

上記構成によれば、垂直方向の支持部材を長くすることができる。垂直方向の支持部材は熱伝達経路を形成する。垂直方向の支持部材が長いことによって、熱伝達経路が長くなるため、容器の底面から超電導コイルに熱を伝わりにくくすることができる。これにより、超電導コイルの冷却効率が低下するのを抑えることができる。垂直支持部材が貫通孔の内壁に接触しないように貫通孔が形成されていることが好ましい。

（６）好ましくは、水平支持部材および前記垂直支持部材の材質は、ＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）である。

上記構成によれば、水平支持部材および垂直支持部材に強度の高い材料が用いられる。これにより、支持部材の数を少なくすることができる。さらにＧＦＲＰは断熱性が高い。したがって、容器外部から超電導コイルに熱を伝達しにくくすることができる。支持部材の数を少なくすることで、容器外部から超電導コイルに伝わる熱の量をさらに低減できる。したがって超電導コイルの冷却効率が低下するのを抑えることができる。

[本発明の実施形態の詳細]
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る超電導機器の全体構成を概略的に示した上面透視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る超電導機器の全体構成を概略的に示した側面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線での断面図に対応する。

図１および図２に示されるように、本発明の実施の形態による超電導機器１００は、超電導コイルを冷凍機で冷却する冷凍機冷却型の超電導機器である。超電導機器１００は、超電導コイル２と、断熱容器１０と、垂直支持部材３２と、水平支持部材対４０と、冷凍機６０とを備える。

断熱容器１０は、超電導コイル２を収容する。断熱容器１０は、側面１０ａ、底面１０ｂおよび上面１０ｃを有する。なお図１には、上面１０ｃは示されていない。断熱容器１０の内部には、芯部１６が、底面１０ｂと上面１０ｃとを貫くように形成される。芯部１６は中空状に形成される。

超電導コイル２は芯部１６に通される。したがって、コイル部２０の巻軸Ａａの方向が断熱容器１０の底面１０ｂに対して垂直方向となるように、超電導コイル２が断熱容器１０の内部に設置されている。すなわち本発明の実施の形態では、超電導機器１００を設置したときの上下方向と、コイル部２０の巻軸Ａａの方向とが実質的に一致する。

超電導コイル２は、コイル部２０と、伝熱板２４と、固定具２８，３０とを含む。コイル部２０は、超電導線材２１を巻軸Ａａの周りに巻回することによって形成され、磁束を発生させる。超電導線材２１を巻軸Ａａの周りに螺旋状に巻回することによってコイル部２０を形成してもよい。あるいは、複数のパンケーキコイルを積層することによってコイル部２０を構成してもよい。このような構成では、巻軸Ａａの方向は、複数のパンケーキコイルの積層方向にも対応する。

固定具２８，３０は、巻軸Ａａの方向に沿ってコイル部２０を挟むように設けられてコイル部２０を把持する。固定具２８は、巻軸Ａａ方向に沿ったコイル部２０の上端に取り付けられる。固定具３０は、巻軸Ａａ方向に沿ったコイル部２０の下端に取り付けられる。なお、固定具２８，３０は、中空円板の形状を有する。

複数の伝熱板２４は、コイル部２０と冷凍機６０とを互いに熱的に接続する。図２では、代表的に２つの伝熱板２４が図示されている。しかし伝熱板２４の数は特に限定されるものではない。

冷凍機６０は、伝熱板２４を介してコイル部２０を冷却する。この実施の形態によれば、超電導コイル２は断熱容器１０の内部に収納されて、冷凍機６０により直接冷却されるもので、極低温容器は有していない。高温超電導コイルの場合は、極低温容器を有さなくても、冷却が可能である。

垂直支持部材３２は、超電導コイル２の垂直方向の荷重を支持する。垂直支持部材３２は棒状の形状を有する。垂直支持部材３２の一方の端部は、ネジ３２ａによって固定具２８に固定される。垂直支持部材３２の他方の端部は、断熱容器１０の底面１０ｂに支えられる。すなわち垂直支持部材３２は、固定具２８と、断熱容器１０の底面１０ｂとをつなぐ。

図１および図２に示された構成によれば、垂直支持部材３２の数は３本である。３つのネジ３２ａ（図１）によって示されるように、たとえば３つの垂直支持部材３２は、水平面において、巻軸Ａａに対して等角度（１２０°）となるように配置される。

水平支持部材対４０は、超電導コイル２の水平方向の荷重を支持する。水平支持部材対４０は、水平支持部材４１，４２（第１および第２の水平支持部材）を含む。水平支持部材４１，４２の各々は、超電導コイル２の固定具２８と、断熱容器１０の側面１０ａとをつなぐ。断熱容器１０の側面１０ａには、側面１０ａに固定された取付部１２が設けられる。ただし、水平支持部材４１，４２を断熱容器１０の側面１０ａにつなぐための構成は、上記のように限定されるものではない。

水平支持部材４１，４２の各々は、板状の形状を有する。水平支持部材４１，４２の各々は水平方向（言い換えると垂直支持部材３２に対して垂直な方向）に延在する。水平支持部材４１の一方の端部（第１の固定端）は、ネジ４１ａによって断熱容器１０の取付部１２に固定される。水平支持部材４１の他方の端部（第２の固定端）は、ネジ４１ｂによって固定具２８に固定される。同じく、水平支持部材４２の一方の端部（第１の固定端）は、ネジ４２ａによって断熱容器１０の取付部１２に固定される。水平支持部材４２の他方の端部（第２の固定端）は、ネジ４２ｂによって固定具２８に固定される。

水平支持部材４１，４２は互いに交差する方向に延在する。図１および図２に示された構成では、水平支持部材４１，４２は、取付部１２の近傍において交差する。

水平支持部材４１，４２および垂直支持部材３２の各々の材質は、ＧＦＰＲ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）である。これにより、高い断熱性および高い強度を有する支持部材を実現することができる。図１および図２に示された構成によれば、垂直支持部材３２の数は３であり、固定具２８に固定される水平支持部材対４０の数は２である（水平支持部材の本数は４である）。しかし垂直支持部材３２および水平支持部材対４０の数は、耐荷重および超電導コイル２の冷却効率の観点から適切に定めることができる。

たとえば垂直支持部材３２の本数を多くするほど、１本の垂直支持部材３２に加わる荷重を小さくすることができる。しかし垂直支持部材３２は断熱容器１０に接続されているため、断熱容器１０の外部の熱を超電導コイル２に伝える伝熱経路を構成する。垂直支持部材３２の数が増えると伝熱経路が増えるため、超電導コイル２の冷却効率が低下しやすい。逆に垂直支持部材３２の本数を少なくするほど、超電導コイル２の冷却効率の低下を抑えることができる。しかし１本の垂直支持部材３２に加わる荷重が大きくなる。同様に、水平支持部材対４０の数を、水平支持部材４１，４２の耐荷重と冷却効率との観点から定めることができる。

図３は、水平支持部材の第２の固定端の位置を説明するための模式図である。図３では、単純化のため１本の水平支持部材４１のみが示される。しかしながら水平支持部材４２についても、以下の説明に従って第２の固定端の位置を決定することができる。

図３において、線分Ｓ１は、水平支持部材４１の第２の固定端と巻軸Ａａとを結ぶ線分である。水平支持部材４１の第２の固定端から巻軸Ａａまでの距離（線分Ｓ１の長さ）をＬ_１と表す。

線分Ｓ２は、水平支持部材４１の第１の固定端（ネジ４１ａの位置）と第２の固定端（ネジ４１ｂの位置）とを結ぶ線分である。第１の固定端から第２の固定端までの水平支持部材４１の長さ（線分Ｓ２の長さ）をＬ_２と表す。

超電導コイル２を室温から低温に冷却することによって、固定具２８は収縮する。固定具２８を室温から低温に冷却した時の固定具２８の熱収縮率をα_１と表す。

固定具２８は熱収縮によって、線分Ｓ１に沿った方向（径方向）に、長さＬ_１・α_１だけ収縮する。したがって、水平支持部材４１の第２の固定端は巻軸Ａａ（コイルの中心軸）に向かってＬ_１・α_１だけ移動する。固定具２８が熱収縮することにより、第１の固定端から第２の固定端までの水平支持部材４１の長さ（線分Ｓ２の長さ）は、Ｌ_２からＬ_２′へと変化する。

Ｌ_２′は三角形の余弦定理により、以下のように表すことができる。角度θは、線分Ｓ１と線分Ｓ２とのなす角度である。

したがって、冷却後の水平支持部材４１のひずみは、以下の式に従って表すことができる。ここでα_２は、水平支持部材４１を室温から低温に冷却したときの水平支持部材４１の熱収縮率である。以下の式において、Ｌ_２（１−α_２）は、水平支持部材４１自体の熱収縮の程度を表している。

｛Ｌ_２′−Ｌ_２（１−α_２）｝／Ｌ_２′
水平支持部材４１の断面積をＡと表し、水平支持部材４１に求められる設計耐荷重をＦと表し、水平支持部材４１のヤング率をＥと表す。水平荷重による水平支持部材４１の最大歪みは、Ｆ／（Ａ・Ｅ）と表される。なお、水平支持部材４１の剛性に比べて固定具２８の剛性は極めて高い。

水平支持部材４１には、超電導コイル２の冷却による歪みおよび、水平荷重による上記の最大歪みが加わる。すなわち水平支持部材４１に加わる歪みは、以下の式に従って表すことができる。
｛Ｌ_２′−Ｌ_２（１−α_２）｝／Ｌ_２′＋Ｆ／（Ａ・Ｅ）
水平支持部材４１に加わる歪みは、水平支持部材４１の許容歪み以下であればよい。水平支持部材４１の許容歪みをε_ｓと表すと、以下の関係に従うように、水平支持部材４１の第２の固定端の位置を決定することができる。
｛Ｌ_２′−Ｌ_２（１−α_２）｝／Ｌ_２′＋Ｆ／（Ａ・Ｅ）≦ε_ｓ
水平支持部材４１の歪みを小さくするためには、長さＬ_２′が小さいことが望ましい。長さＬ_２′の定義式により、ｃｏｓθ≧０（θ≦９０°）であり、かつｃｏｓθが大きい程、長さＬ_２′は小さい。

この実施の形態では角度θは、３０°≦θ≦９０°であることが好ましい。これにより、水平支持部材４１の歪みを小さくすることができる。

図４において破線で示されるように、この実施の形態では、水平支持部材４１，４２が互いに交差する向きに延在していればよい。これにより、水平面内の任意の方向において荷重を支持することが可能である。ただし上述のように、水平支持部材４１，４２は実際に交差することがより好ましい。水平支持部材４１，４２を実際に交差させることによって、水平支持部材４１，４２の必要な長さを大きくすることができる。水平支持部材４１，４２が長いほど伝熱経路が長くなる。これにより、水平支持部材４１，４２は、断熱容器１０の外部の熱を超電導コイル２に伝えにくくする。したがって、超電導コイル２の冷却効率の低下を抑えることができる。

超電導コイル２の垂直方向の荷重を支持するという観点から、垂直支持部材３２は、固定具２８，３０のいずれに接続されてもよい。したがって垂直支持部材３２は、固定具３０と、断熱容器１０の底面１０ｂとをつなぐように設けられてもよい。しかし、超電導コイルの冷却効率の観点からは、垂直支持部材３２は、固定具２８と、断熱容器１０の底面１０ｂとをつなぐように設けられることが好ましい。

図５は、垂直支持部材３２を詳細に説明するための超電導機器１００の概略断面図である。図５に示されるように、垂直支持部材３２の一方端は、ネジ３２ａによって固定具２８に固定される。一方、固定具３０には、貫通孔３０ａが形成される。垂直支持部材３２は貫通孔３０ａを通される。貫通孔３０ａの径は、垂直支持部材３２が固定具３０（貫通孔３０ａの内壁）に接触しないよう定められている。

垂直支持部材３２は、固定具２８と断熱容器１０の底面１０ｂとをつなぐ。したがって垂直支持部材３２は、断熱容器１０の外部の熱を超電導コイル２に伝える伝熱経路を形成する。垂直支持部材３２が固定具３０に接触した場合、断熱容器１０と超電導コイル２との間の伝熱経路が短くなる。したがって断熱容器１０の外部の熱が超電導コイル２に伝わりやすい。このため超電導コイル２の冷却効率が低下しやすい。

図５に示されるように、垂直支持部材３２は固定具３０に接触せず、固定具２８に接触する。したがって、断熱容器１０と超電導コイル２との間の伝熱経路を長くすることができる。言い換えると断熱容器１０の外部の熱が超電導コイル２に伝わりにくくなる。これにより超電導コイル２の冷却効率が低下することを抑えることができる。

なお、水平支持部材は固定具２８のみに固定されるものと限定されない。図６は、本発明の他の実施の形態に係る超電導機器の全体構成を概略的に示した側面図である。図７は、図６に示された超電導機器１００を断熱容器１０の底面１０ｂ側から見た概略平面図である。図６および図７に示されるように、超電導機器１００は、水平支持部材対４０に加えて、水平支持部材対４４を有してもよい。水平支持部材対４４は、水平支持部材対４０と同じく、交差する方向に延在する水平支持部材４５および水平支持部材４６を含む。水平支持部材４５，４６の各々は、超電導コイル２の固定具３０と、断熱容器１０の側面１０ａとをつなぐ。水平支持部材４５，４６の材質は、ＧＦＰＲである。

具体的には、水平支持部材４５の一方の端部（第１の固定端）は、ネジ４５ａによって、断熱容器１０の側面１０ａに取り付けられた取付部１２に固定される。水平支持部材４５の他方の端部（第２の固定端）は、ネジ４５ｂによって、固定具３０に固定される。同様に、水平支持部材４６の一方の端部（第１の固定端）は、ネジ４６ａによって、取付部１２に固定される。水平支持部材４６の他方の端部（第２の固定端）は、ネジ４６ｂによって、固定具３０に固定される。この構成によれば、図１、図２等に示された構成に比べて、水平方向のより大きな荷重を支持することができる。

固定具３０に固定される水平支持部材対４４の数は２に限定されない。水平支持部材対４０の数と同じく、耐荷重および超電導コイル２の冷却効率の観点から水平支持部材対４４の数を適切に定めることができる。

固定具３０には水平支持部材対４４が固定される一方で、水平支持部材対４０が省略されてもよい。あるいは、水平支持部材対４０が固定具３０に固定されてもよい。すなわち固定具２８，３０の少なくとも一方に、交差する方向に延在する２つの水平支持部材が固定された構成であれば、その構成は、本発明の実施の形態に含めることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、容器内部に支持された超電導コイルを有する超電導機器に有利に適用される。

２ 超電導コイル
１０ 断熱容器
１０ａ 側面
１０ｂ 底面
１０ｃ 上面
１２ 取付部
１６ 芯部
２０ コイル部
２１ 超電導線材
２４ 伝熱板
２８，３０ 固定具
３０ａ 貫通孔
３２ 垂直支持部材
３２ａ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ ネジ
４０，４４ 水平支持部材対
４１，４２，４５，４６ 水平支持部材
６０ 冷凍機
１００ 超電導機器
Ａａ 巻軸
Ｌ１，Ｌ２ 長さ
Ｓ１，Ｓ２ 線分

Claims (6)

1. 巻回された超電導線材を有するコイル部と、前記コイル部を挟むように前記コイル部の巻軸の方向に沿って配置された第１および第２の固定部とを有する超電導コイルと、
   前記超電導コイルを収容する容器とを備え、前記容器は、側面および底面を有し、前記コイル部の前記巻軸の方向が前記容器の前記底面に対して垂直方向となるように、前記超電導コイルは前記容器の内部に設置され、
   前記第１および第２の固定部のうちの一方の固定部を前記容器の前記底面につなぎ、前記超電導コイルを垂直方向に支持する垂直支持部材と、
   前記第１および第２の固定部のうちの前記一方の固定部または他方の固定部を前記容器の前記側面につなぎ、前記超電導コイルを水平方向に支持する第１の水平支持部材および第２の水平支持部材とをさらに備え、
   前記第１および第２の水平支持部材は、互いに交差する方向に延在する、超電導機器。
2. 前記第１の水平支持部材は、
   前記容器の前記側面に固定される第１の固定端と、
   前記一方の固定部または前記他方の固定部に固定される第２の固定端とを有し、
   前記第２の固定端と前記コイル部の前記巻軸とを結ぶ第１の線分と、前記第１の固定端と前記第２の固定端とを結ぶ第２の線分とのなす角度をθとすると、
   

   

   の関係を満たし、
   Ｌ_１は、前記第１の線分の長さであり、
   Ｌ_２は、前記第２の線分の長さであり、
   α_１は、前記第２の固定端が固定された前記一方の固定部または前記他方の固定部を室温から冷却したときの当該固定部の熱収縮率であり、
   α_２は、前記第１の水平支持部材を室温から冷却したときの前記第１の水平支持部材の熱収縮率であり、
   Ｆは、前記第１の水平支持部材に求められる設計耐荷重であり、
   Ａは、前記第１の水平支持部材の断面積であり、
   Ｅは、前記第１の水平支持部材のヤング率であり、
   ε_ｓは、前記第１の水平支持部材の許容歪みである、請求項１に記載の超電導機器。
3. 前記θは、３０°以上９０°以下である、請求項２に記載の超電導機器。
4. 前記第１および第２の固定部のうち、前記第１および第２の水平支持部材が固定された固定部とは異なる固定部と、前記容器の前記側面とをつなぎ、前記超電導コイルを水平方向に支持する第３および第４の水平支持部材（４５，４６）をさらに備える、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の超電導機器。
5. 前記垂直支持部材は、前記第１および第２の固定部のうち上側に位置する固定部（２８）に接続され、
   前記第１および第２の固定部のうちの下側に位置する固定部（３０）には、前記垂直支持部材を通すための貫通孔（３０ａ）が形成されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の超電導機器。
6. 前記水平支持部材および前記垂直支持部材の材質は、ＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の超電導機器。

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