JP2019207916A - 超電導コイル体および超電導機器 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導コイル体の大型化、重量化およびコスト上昇を抑制しつつ、冷却効率を向上させることが可能な超電導コイル体および超電導機器を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る超電導コイル体９１は、超電導線材が巻回された複数のコイル要素１１が積層されたコイル部１０と、コイル部１０を冷却するための冷却ヘッド２０と、コイル部１０と冷却ヘッド２０とを互いにつなぐ伝熱部３０とを備える。伝熱部３０は、複数のコイル要素１１の積層方向に沿って少なくとも１つのコイル要素１１と積層された複数の冷却板３１を含む。複数の冷却板３１の各々は、冷却ヘッド２０と熱的に接続される部分を有する。複数の冷却板３１のうち少なくとも２つの冷却板３１は、冷却ヘッド２０と熱的に接続される部分とは異なる部分において、積層方向に互いに熱的に接続される。【選択図】図２

Description

この発明は、超電導コイル体および超電導機器に関する。

特開平１１−１８６０２５号公報（特許文献１）には、超電導コイル体を冷凍機を用いて冷却する超電導機器が開示される。特許文献１に記載される超電導機器において、超電導コイル体は、軸方向に積層された第１および第２のパンケーキコイルと、第１のパンケーキコイルと第２のパンケーキコイルとの間に介在するように配置された冷却板とを備える。冷却板は、熱伝導用バーを介して冷却ヘッドに接続されており、第１および第２のパンケーキコイルの発熱を直接的に冷却する。

特開平１１−１８６０２５号公報

上記特許文献１に開示された構成において、超電導コイル体の冷却効率を高めるためには、冷却板の厚みを厚くして冷却板の熱抵抗を小さくすることが考えられる。しかしながら、冷却板を厚くすると、超電導コイル体の軸方向の寸法を大きくすることになる。また、第１および第２のパンケーキコイルの間隔が広がるため、軸方向における超電導線材の見かけ密度が低下し、結果的に磁場強度を低下させてしまう。この磁場強度の低下分を補填するためには、各パンケーキコイルの巻き数を増やすことが必要となり、必要な線材量を増大させるとともに、超電導コイル体の径方向の寸法を大きくすることになる。このように冷却板の厚みを厚くすることは、超電導コイル体の大型化およびコスト上昇を招くことが懸念される。

本発明の一態様の目的は、超電導コイル体の大型化、重量化およびコスト上昇を抑制しつつ、冷却効率を向上させることが可能な超電導コイル体および超電導機器を提供することである。

本発明の一態様に係る超電導コイル体は、超電導線材が巻回された複数のコイル要素が積層されたコイル部と、コイル部を冷却するための冷却ヘッドと、コイル部と冷却ヘッドとを互いにつなぐ伝熱部とを備える。伝熱部は、複数のコイル要素の積層方向に沿って少なくとも１つのコイル要素と積層された複数の冷却板を含む。複数の冷却板の各々は、冷却ヘッドと熱的に接続される部分を有する。複数の冷却板のうち少なくとも２つの冷却板は、冷却ヘッドと熱的に接続される部分とは異なる部分において、積層方向に互いに熱的に接続される。

上記によれば、超電導コイル体の大型化およびコスト上昇を抑制しつつ、超電導コイル体の冷却効率を向上させることができる。

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す断面図である。 図１における超電導コイル体の構成を概略的に示す図である。 超電導コイル体における冷却板の構成を示す平面模式図である。 図２のコイル要素の構成を概略的に示す斜視図である。 超電導線材の電流−電圧特性を模式的に示す図である。 従来の超電導コイル体の伝熱経路を模式的に示す図である。 本実施の形態に係る超電導コイル体における伝熱経路を説明するための模式図である。 実施の形態１に係る超電導コイル体の斜視模式図である。 図８における領域ＲＮを部分的に拡大した図である。 図８に示した超電導コイル体の部分断面模式図である。 図８に示した超電導コイル体の模式図である。 図８に示した超電導コイル体の模式図である。 実施の形態２に係る超電導コイル体の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態３に係る超電導コイル体の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態４に係る超電導コイル体の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態５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１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線での断面図である。

[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コイル体９１（図２参照）は、超電導線材が巻回された複数のコイル要素１１が積層されたコイル部１０と、コイル部１０を冷却するための冷却ヘッド２０と、コイル部１０と冷却ヘッド２０とを互いにつなぐ伝熱部３０とを備える。伝熱部３０は、複数のコイル要素１１の積層方向に沿って少なくとも１つのコイル要素１１と積層された複数の冷却板３１を含む。複数の冷却板３１の各々は、冷却ヘッド２０と熱的に接続される部分を有する。複数の冷却板３１のうち少なくとも２つの冷却板３１は、冷却ヘッド２０と熱的に接続される部分とは異なる部分において、積層方向に互いに熱的に接続される。

このようにすれば、１つのコイル要素１１の発熱が大きい場合においても、当該コイル要素１１の発熱を、当該コイル要素１１と接触する冷却板３１と、当該冷却板３１に熱的に接続される他の冷却板３１とで分担して負担することができる。したがって、当該コイル要素１１と接触する冷却板３１の負担が低減されるため、当該コイル要素１１の温度上昇を抑制することが可能となる。この結果、冷却板３１を厚くすることによる超電導コイル体９１の大型化およびコスト上昇を抑制しつつ、超電導コイル体９１の冷却効率を向上させることができる。

（２）上記超電導コイル体９１において、少なくとも２つの冷却板３１は、コイル部１０の積層方向における端部に位置するコイル要素１１（端部コイル要素１１ｅ）に接触する第１の冷却板３１と、コイル部１０の積層方向における端部よりも中央部側に位置するコイル要素１１に接触する第２の冷却板３１とを含む。

このようにすると、発熱が集中的に生じ易い端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１の負担が低減されるため、冷却板３１を厚くすることなく、端部コイル要素１１ｅの温度上昇を抑制することができる。

（３）上記超電導コイル体９１において、複数の冷却板３１は、冷却ヘッド２０と熱的に接続される部分とは異なる部分において、積層方向に互いに熱的に接続される。

このようにすると、発熱が集中的に生じ易い端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１の負担が低減されるため、冷却板３１を厚くすることなく、端部コイル要素１１ｅの温度上昇を抑制することができる。

（４）上記超電導コイル体９１は、積層方向に沿って少なくとも２つの冷却板３１と交互に積層され、かつ少なくとも２つの冷却板３１と熱的に接続される伝熱部材（伝熱ブロック４０）と、少なくとも２つの冷却板３１を積層方向から押圧する押圧機構（フランジ１４ａ，１４ｂ）とをさらに備える。

このようにすると、押圧機構の押圧力を利用して、冷却板３１と伝熱部材とを接触させることができ、冷却板３１と伝熱部材との密着性を確保することができる。これにより、冷却板３１と伝熱部材との機械的な接触が改善されるため、冷却板３１と伝熱部材との間の熱抵抗を小さくすることができる。

（５）上記超電導コイル体９１において、複数の冷却板３１の各々は、積層方向から見てコイル要素１１と重なる第１の部分３１ａと、第１の部分３１ａに接続されるとともに、冷却ヘッド２０と熱的に接続される第２の部分３１ｂと、第１の部分３１ａと接続され、かつ積層方向に垂直な方向外側に向けて突出する第３の部分３１ｃとを有する（図３参照）。伝熱部材４０は、積層方向に沿って少なくとも２つの冷却板３１の第３の部分３１ｃとともに並べられ、かつ第３の部分３１ｃと熱的に接続される。押圧機構（フランジ１４ａ，１４ｂ）は、コイル部１０を積層方向から押圧することにより、複数の冷却板３１および伝熱部材（伝熱ブロック４０）を把持する。

このようにすると、押圧機構の押圧力を利用して、冷却板３１の第３の部分３１ｃと伝熱部材とを接触させることができ、冷却板３１と伝熱部材との密着性を確保することができる。

（６）上記超電導コイル体９１において、押圧機構は、コイル部１０の積層方向における両端部に配置された第１フランジ部材１４ａおよび第２フランジ部材１４ｂを含む。積層方向から見て第１フランジ部材１４ａおよび第２フランジ部材１４ｂは、第１の部分３１ａおよび第３の部分３１ｃと重なる。

このようにすると、複数のコイル要素１１および冷却板３１を把持するための第１フランジ部材１４ａおよび第２フランジ部材１４ｂの押圧力を利用して、冷却板３１の第３の部分３１ｃと伝熱部材との密着性を確保することができる。

（７）上記超電導コイル体９１において、第３の部分３１ｃは、第１の部分３１ａに複数接続されている（図３参照）。複数の第３の部分３１ｃは、第１の部分３１ａの外周に沿って互いに離間して配置される。

このようにすると、少なくとも２つの冷却板３１間に複数の伝熱経路を分散して形成することができるため、コイル要素の発熱を速やかに伝えることができる。

（８）上記超電導コイル体９１において、伝熱部３０は、少なくとも２つの冷却板３１と伝熱部材（伝熱ブロック４０）との間に配置された絶縁部材４５をさらに含む。

このようにすると、超電導コイル体９１を高周波数で励磁する場合において、少なくとも２つの冷却板３１間に形成される渦電流経路を遮断することができるため、渦電流損失の発生を抑制することができる。

（９）上記超電導コイル体９１（図１６および図１７参照）は、支持部材７０によって積層方向における一方の端部が容器１１１につながれることによって、容器１１１内に保持されるように構成される。冷却ヘッド２０と熱的に接続される部分とは異なる部分は、積層方向から見て支持部材７０に近接して配置される。

このようにすると、支持部材を経由して侵入した熱がコイル要素に伝わることを抑制することができるため、超電導コイル体９１の冷却効率の低下を抑制することができる。

（１０）本発明の一態様に係る超電導機器（図１および図１６参照）は、上記超電導コイル体９１と、超電導コイル体９１を内部の保持する容器１１１と、容器１１１に設置され、冷却ヘッド２０を冷却する冷却装置（冷凍機１２１）とを備える。

このようにすれば、超電導コイル体９１の大型化、重量化およびコスト上昇を抑制しつつ、超電導コイル体９１の冷却効率を向上させることが可能な超電導機器を実現することができる。

[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符号を付し、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す断面図である。図１に示されるように、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、超電導コイル体９１と、断熱容器１１１と、冷凍機１２１と、ホース１２２と、コンプレッサ１２３と、ケーブル１３１と、電源１３２とを備える。

超電導コイル体９１は、本発明の実施の形態に係る超電導マグネットの主要な部分である。断熱容器１１１は、超電導コイル体９１を収容する。図１に示された構成では、磁場印加領域ＳＣが断熱容器１１１内に設けられている。

図２は、図１における超電導コイル体９１の構成を概略的に示す図である。図２に示されるように、超電導コイル体９１は、コイル部１０と、フランジ１４ａ，１４ｂと、固定部材１５と、冷却ヘッド２０と、伝熱部３０と、芯部８１とを含む。

コイル部１０は、超電導線材が巻回されることによって形成されており、磁束ＭＦを発生するためのものである。コイル部１０は、複数のコイル要素１１を含む。軸方向Ａａは、コイル要素１１の巻軸Ａｗの方向に対応するとともに、コイル要素１１の積層方向に対応する。径方向Ａｒは、当該積層方向に垂直な方向（コイル要素１１の中心から外周に向かう方向）に対応する。コイル要素１１は、例えばパンケーキコイルである。より好ましくは、コイル要素１１は、ダブルパンケーキコイルである。

冷却ヘッド２０は、コイル部１０を冷却するためのものである。冷却ヘッド２０は、冷却可能な端部２１と、端部２１および冷凍機１２１（図１）の間を繋ぐ接続部２２とを含む。

伝熱部３０は、複数の冷却板３１からなる冷却板群と、固定具３２と、複数の伝熱ブロック４０とを含む。図３は、超電導コイル体９１における冷却板３１の構成を示す平面模式図である。

図２および図３に示されるように、複数の冷却板３１の各々はコイル部１０に取り付けられている。固定具３２は冷却ヘッド２０の端部２１に取り付けられている。固定具３２は冷却板群を把持している。冷却板群のうち固定具３２に把持されている部分において、複数の冷却板３１は互いに直接積層されている。このような構造によって、伝熱部３０はコイル部１０および冷却ヘッド２０を互いにつないでいる。

コイル部１０と、冷却板群のコイル部１０に取り付けられた部分とは、冷却板３１とコイル要素１１とが積層された構成を有している。したがって、冷却板３１は、コイル要素１１の巻軸Ａｗの方向に沿ってコイル要素１１とともに並べられ、かつコイル要素１１に熱的に接続される。なお、図２の例では、冷却板３１とコイル要素１１とが交互に積層されているが、複数のコイル要素１１のうち一部のコイル要素１１と冷却板３１とが積層されていてもよい。冷却板３１の材料は、熱伝導率および可撓性が大きい材料が好ましく、例えばアルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）である。Ａｌ（またはＣｕ）の純度は９９．９％以上が好ましい。

冷却板３１は、第１の部分３１ａ、第２の部分３１ｂ、および第３の部分３１ｃを有する。第１の部分３１ａは、円環状（ドーナツ状）の形状を有する。巻軸Ａｗの方向から見て、第１の部分３１ａは、コイル要素１１と重なる。なお、図３では、コイル要素１１と冷却板３１との両方を示すために、コイル要素１１が冷却板３１の第１の部分３１ａよりも小さく描かれている。しかし、コイル要素１１の寸法はこのように限定されるものではない。以下に説明する図においても同様である。

冷却板３１の第２の部分３１ｂは、第１の部分３１ａと接続されるとともに、固定具３２を介して冷却ヘッド２０に熱的に接続される。これにより第２の部分３１ｂは、冷凍機１２１に熱的に接続される。第２の部分３１ｂは、巻軸Ａｗの方向から見てコイル要素１１とは重ならないように配置される。第２の部分３１ｂは、固定具３２まで延びることができるように、折曲部ＦＤを有してもよい。

冷却板３１の第３の部分３１ｃは、第１の部分３１ａと接続される。第３の部分３１ｃは、第１の部分３１ａの外周から巻軸Ａｗに垂直な方向外側に向けて突出するように設けられている。第３の部分３１ｃは、例えば矩形状の形状を有する。

第３の部分３１ｃは、第１の部分３１ａに対して、第２の部分３１ｂが接続される部分とは異なる部分と接続される。第３の部分３１ｃは、単数であっても複数であってもよい。本実施の形態では、第３の部分３１ｃは、第１の部分３１ａに複数接続される。複数の第３の部分は、第１の部分３１ａの外周に沿って互いに離間して配置される。図３の例では、５つの第３の部分３１ｃが、第２の部分３１ｂも含めて巻軸Ａｗに対して等角度（６０°）となるように配置されている。しかし、第３の部分３１ｃの個数および配置はこのように限定されるものではない。

固定具３２は、部材３２ａ，３２ｂと、ねじ３４ａ，３４ｂとを含む。部材３２ａおよび３２ｂの間の隙間に冷却板群が挟まれており、かつ、ねじ３４ａで締め付けることによって、冷却板群が固定具３２に把持されている。すなわち、複数の冷却板３１がともに固定具３２に把持されている。ねじ３４ｂは、部材３２ａ，３２ｂの各々が冷却ヘッド２０の端部２１の側面を締め付けることができるように設けられている。これにより固定具３２は冷却ヘッド２０の端部２１に取り付けられている。

フランジ１４ａ，１４ｂは、コイル部１０の軸方向Ａａにおける両端部にそれぞれ配置されている。フランジ１４ａ，１４ｂは、例えば真鍮またはＳＵＳ（Steel Use Stainless）等の金属材料から構成される。フランジ１４ａ，１４ｂの各々は、コイル要素１１の平面形状より大きいサイズであって、例えば円形状の平面形状を有していてもよい。軸方向Ａａから見てフランジ１４ａ，１４ｂは、冷却板３１の第１の部分３１ａおよび第３の部分３１ｃと重なる。フランジ１４ａ，１４ｂは、固定部材１５により、コイル部１０の上端面および下端面を挟んだ状態で固定されている。

具体的には、固定部材１５は、連結用ボルト１５ａおよびナット１５ｂを含む。フランジ１４ａ，１４ｂの各々には例えば外周に沿って複数の貫通孔が形成されている。このフランジ１４ａの貫通孔とフランジ１４ｂの貫通孔とに連結用ボルト１５ａが挿入された状態となっている。連結用ボルト１５ａの先端部には、連結用ボルト１５ａが貫通孔から抜けないようにするためのナット１５ｂが接続固定されている。ナット１５ｂの締め付け圧力を受けてフランジ１４ａからコイル部１０の上端面に対して面圧が作用するとともに、フランジ１４ｂからコイル部１０の下端面に対して面圧が作用する。このようにして、コイル部１０は冷却板３１とともにフランジ１４ａおよび１４ｂに把持されている。フランジ１４ａおよび１４ｂはそれぞれ、「第１フランジ部材」および「第２フランジ部材」の一実施例に対応する。

伝熱ブロック４０は、コイル要素１１の巻軸Ａｗの方向に沿って、冷却板３１の第３の部分３１ｃと交互に積層されている。伝熱ブロック４０は、例えば直方体の形状を有しており、巻軸Ａｗの方向から見て、第３の部分３１ｃと重なる。すなわち、伝熱ブロック４０は、互いに隣り合う２つの第３の部分３１ｃに挟まれるように配置されている。したがって、複数の伝熱ブロック４０は、巻軸Ａｗの方向に沿って第３の部分３１ｃとともに並べられ、かつ、第３の部分３１ｃと熱的に接続される。このように伝熱ブロック４０が冷却板３１に熱的に接続されることによって、複数の冷却板３１は、伝熱ブロック４０を介して互いに熱的に接続されることになる。伝熱ブロック４０は「伝熱部材」の一実施例に対応する。

伝熱ブロック４０の材料は、熱伝導率の大きい材料が好ましく、例えばＡｌまたはＣｕである。Ａｌ（またはＣｕ）の純度は９９．９％以上が好ましい。

なお、図２の例では、伝熱ブロック４０の表面は、コイル要素１１の外周端面と接触している。この場合、伝熱ブロック４０は、コイル要素１１の外周端面と接触する表面が平面であってもよいが、当該表面が曲面となっていてもよい。当該曲面の巻軸Ａｗの方向から見た曲率半径は、コイル要素１１の外周端面の曲率半径と同じとしてもよく、当該外周端面の曲率半径より大きくしてもよい。あるいは、伝熱ブロック４０の表面は、コイル要素１１の外周端面と接触しない構成としてもよい。

固定部材１５のナット１５ｂを締め付けることによって、複数の伝熱ブロック４０はフランジ１４ａ，１４ｂに把持されている。具体的には、ナット１５ｂを締め付けることによって、フランジ１４ａから冷却板３１の第３の部分３１ｃおよび伝熱ブロック４０の積層体の上端面に面圧が作用するとともに、当該積層体の下端面に対して面圧が作用する。このようにして、伝熱ブロック４０は、冷却板３１の第３の部分３１ｃとともにフランジ１４ａおよび１４ｂに把持されている。フランジ１４ａ，１４ｂは、冷却板３１の第３の部分３１ｃおよび伝熱ブロック４０の積層体を積層方向から押圧する「押圧機構」の一実施例に対応する。

このようにすると、フランジ１４ａ，１４ｂからの押圧力を利用して、第３の部分３１ｃと伝熱ブロック４０とを接触させることで、第３の部分３１ｃと伝熱ブロック４０との密着性を確保することができる。これにより、第３の部分３１ｃと伝熱ブロック４０との機械的な接触が改善されるため、第３の部分３１ｃと伝熱ブロック４０との間の熱抵抗を小さくすることができる。

図４は、図２のコイル要素１１の構成を概略的に示す斜視図である。図４に示すように、コイル要素１１は、ダブルパンケーキコイルであり、互いに積層されたパンケーキコイル１２ａ，１２ｂを含む。パンケーキコイル１２ａにおける超電導線材の巻回し方向Ｗａと、パンケーキコイル１２ｂにおける超電導線材の巻回し方向Ｗｂとは互いに逆である。パンケーキコイル１２ａの内週側に位置する超電導線材の端部ＥＣｉと、パンケーキコイル１２ｂの内周側に位置する超電導線材の端部ＥＣｉとは、互いに電気的に接続されている。これにより、パンケーキコイル１２ａの外周側に位置する端部ＥＣｏと、パンケーキコイル１２ｂの外周側に位置する端部ＥＣｏとの間で、パンケーキコイル１２ａ，１２ｂは互いに直列に接続されている。

複数のコイル要素１１のうち、互いに隣り合うものの各々の端部ＥＣｏは互いに電気的に接続されている。これにより、複数のコイル要素１１は互いに直列に接続されている。

ここで、超電導コイル体に交流電流を流した場合には、超電導線材にはジュール損失と交流損失とが発生する。酸化物高温超電導線材等の、臨界電流が高く、かつ、常電導転移が緩やかで安定性の高い超電導線材を用いた超電導コイル体は、臨界電流付近の高い電流で運転される。図５には、高磁場印加時および低磁場印加時における超電導線材の電流−電圧特性が模式的に示される。図５に示すように、臨界電流付近では超電導線材に電圧が発生するため、ジュール損失が発生する。また、超電導線材に対して高磁場が印加されるに従って、臨界電流が低下する。そのため、高磁場が印加された状態では、低磁場が印加された状態に比べて、超電導線材には同じ電流でもより高い電圧が発生することから、結果的にジュール損失も増大することになる。

交流損失は、その発生メカニズムによって、ヒステリシス損失、結合損失、および渦電流損失に分類される。これらの損失のうちヒステリシス損失が支配的であり、高い磁場が印加されるほど、ヒステリシス損失が増大する。

以上により、高い磁場が印加されるほど、ジュール損失およびヒステリシス損失が増大する。なお、帯状の超電導線材においては、ジュール損失およびヒステリシス損失は、帯状面に対して垂直な方向の磁場（垂直磁場）の影響が大きい。

図６は、特許文献１に示される、従来の超電導コイル体の伝熱経路を模式的に示す図である。図６に示した超電導コイル体において、コイル要素１１と冷却板３１とが交互に積層されたコイル部１０では、軸方向Ａａ（積層方向）における端部に位置するコイル要素１１ｅ（以下、「端部コイル要素」とも称する）は、軸方向Ａａにおける中央部に位置するコイル要素１１ｃ（以下、「中央部コイル要素」とも称する）に比べて、超電導線材の主表面に対して垂直な方向の磁束が多くなるために、損失（ジュール損失およびヒステリシス損失）が大きくなりやすい。そのため、端部コイル要素１１ｅに発熱が集中的に生じやすくなる。図６中の矢印は、各冷却板３１と冷凍機１２１との間に形成される伝熱経路を示している。軸方向Ａａにおける中央部から端部に向かうに従って、冷却板３１の熱負担が大きくなる。端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１は、中央部コイル要素１１ｃと接触する冷却板３１に比べて、熱負担が著しく大きくなるため、端部コイル要素１１ｅの温度上昇を抑制することが困難となることが懸念される。

ここで、超電導コイル体の冷却効率を向上させるための方法としては、冷却板３１の厚みを厚くして冷却板３１の熱抵抗を小さくすることが考えられる。しかしながら、冷却板３１を厚くすると、コイル部１０の軸方向Ａａの寸法を大きくすることになる。また、コイル要素１１の間隔が広がるため、軸方向Ａａにおける超電導線材の見かけ密度が低減し、結果的に磁場強度が低減してしまう。この磁場強度の低下分を補填するためには、各コイル要素１１の巻き数を増やすことが必要となり、必要な線材量を増大させるとともに、コイル部１０の径方向Ａｒの寸法を大きくすることになる。このように、冷却板３１の厚みを厚くすることは、超電導コイル体の大型化およびコスト上昇を招くことが懸念される。

そこで、本発明の実施の形態では、複数の冷却板３１を、冷却ヘッド２０に熱的に接続される第２の部分３１ｂとは異なる第３の部分３１ｃにおいて、積層方向に互いに熱的に接続する。図７は、本実施の形態に係る超電導コイル体９１における伝熱経路を説明するための模式図である。

図７に示すように、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１は、伝熱ブロック４０を介して、端部コイル要素１１ｅよりも中央部側に位置するコイル要素１１と接触する他の冷却板３１と熱的に接続される。そのため、図７中に矢印で示されるように、端部コイル要素１１ｅの熱を他の冷却板３１に伝える伝熱経路が形成される。他の冷却板３１に伝えられた熱は、他の冷却板３１に接触するコイル要素１１の熱とともに、冷凍機１２１に伝搬されることになる。

これによると、端部コイル要素１１ｅの発熱を、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１に比べて熱負担の小さい他の冷却板３１にも分担させることができる。各冷却板３１が負担すべき熱が平準化されることによって、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１の負担が低減されるため、端部コイル要素１１ｅの温度上昇を抑制することができる。この結果、冷却板３１を厚くすることなく、超電導コイル体９１の冷却効率を向上させることができる。以下に本発明の各実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図８は、実施の形態１に係る超電導コイル体９１の斜視模式図である。図９は、図８における領域ＲＮを部分的に拡大した図である。なお、図８および図９ではフランジ１４ａの図示が省略されている。

図８および図９に示すように、冷却板３１の第３の部分３１ｃは、円環状の第１の部分３１ａの外周と接続され、かつ、コイル要素１１の積層方向に垂直な方向外側に向けて突出している。伝熱ブロック４０は、積層方向に沿って第３の部分３１ｃと交互に積層され、冷却板３１と熱的に接続される。

第３の部分３１ｃおよび伝熱ブロック４０の両側には固定部材１５が配置されている。固定部材１５により、伝熱ブロック４０は、第３の部分３１ｃとともにフランジ１４ａ（図示せず）および１４ｂに把持される。フランジ１４ａ，１４ｂは、冷却板３１を積層方向押圧する。この押圧力を利用して第３の部分３１ｃと伝熱ブロック４０とを接触させることで、第３の部分３１ｃと伝熱ブロック４０との密着性を確保することができる。これにより、第３の部分３１ｃと伝熱ブロック４０との機械的な接触が改善されるため、第３の部分３１ｃと伝熱ブロック４０との間の熱抵抗を小さくすることができる。よって、端部コイル要素１１ｅの発熱を複数の冷却板３１で分担することができる。

実施の形態１に係る超電導コイル体９１では、整列部材として３つの整列部材８０ａ〜８０ｃが配置されている。複数の整列部材８０ａ〜８０ｃは、フランジ１４ａとフランジ１４ｂとを接続するとともに、コイル部１０を積層方向と交差する方向から押圧する。

具体的には、複数の整列部材８０ａ〜８０ｃは、コイル部１０の内周側に配置されている。複数の整列部材８０ａ〜８０ｃは、図１０に示すように、コイル部１０を構成する複数のコイル要素１１の内周端面１１ａを押圧する。図８では、複数の整列部材８０ａ〜８０ｃとして、３つの整列部材８０ａ〜８０ｃが配置されている。複数の整列部材８０ａ〜８０ｃは、複数のコイル要素１１の開口部における端面である内周端面に、互いに間隔を隔てて接触している。図１１に示すように、複数の整列部材８０ａ〜８０ｃは、複数のコイル要素１１の開口部の周方向において等間隔に配置されている。なお、複数の整列部材８０ａ〜８０ｃは当該周方向において異なる間隔で配置されてもよい。図８では３つの整列部材８０ａ〜８０ｃを備える超電導コイル体９１が示されているが、整列部材の数は２でもよく、４以上でもよい。

複数の整列部材８０ａ〜８０ｃでは、コイル要素１１と接触する表面が平面であってもよいが、図１１に示すように、当該表面が曲面となっていてもよい。巻軸Ａｗの方向から見た曲率半径は、コイル要素１１の内周端面の曲率半径と同じとしてもよいが、当該内周端面の曲率半径より大きくしてもよい。

図１０に示すように、複数の整列部材８０ａ〜８０ｃの上部である一方端部は、フランジ１４ａに接続されている。複数の整列部材８０ａ〜８０ｃの下部である他方端部はフランジ１４ｂ（図示せず）に接続されている。整列部材８０ａ〜８０ｃの一方端部とフランジ１４ａの固定部１４０ａとの接続部には、接続部材５０が配置されている。接続部材５０は、具体的にはボルト５１と、ナット５２と、弾性部材としての皿バネ５３とを含む。

例えば図１０に示すように、ボルト５１は整列部材８０ａの内周側から穴５４に通され、フランジ１４ａの穴５８を介して開口部５５にまで到達するように配置されている。ナット５２は、フランジ１４ａの開口部５５内部においてボルト５１の端部に固定される。また、皿バネ５３は、ボルト５１に取り付けられるとともに、ナット５２と開口部５５の内周面（穴５４が開口している内周面）との間に配置されている。ナット５２は、皿バネ５３を整列部材８０ａ側の方向に押圧した状態で、ボルト５１に固定される。このため、皿バネ５３が弾性変形することで、ボルト５１および整列部材８０ａをフランジ１４ａ側に引き寄せる力が発生している。

また、図１０に示すように、フランジ１４ａおよび整列部材８０ａの接続部において、整列部材８０ａとフランジ１４ａの固定部１４０ａとの間には隙間が形成されている。このようにすれば、整列部材８０ａは、皿バネ５３によりフランジ１４ａ側に向かうように付勢されているため、結果的に、図１１中の矢印５６で示すように、整列部材８０ａがコイル要素１１の内周端面１１ａを押圧する。

また、整列部材８０ａ〜８０ｃとフランジ１４ａおよび１４ｂとの接続部の構造は、図９に示した整列部材８０ａとフランジ１４ａとの接続部の構造と同様である。具体的には、図１２に示すように、整列部材８０ａは、接続部材５０としてのボルト５１ａ、ナット５２ａおよび皿バネ５３によりフランジ１４ａに接続される。整列部材８０ｂは、接続部材５０としてのボルト５１ｂ、ナット５２ｂおよび皿バネ５３によりフランジ１４ａに接続される。整列部材８０ｃは、接続部材５０としてのボルト５１ｃ、ナット５２ｃおよび皿バネ５３によりフランジ１４ａに接続される。

この結果、複数の整列部材８０ａ〜８０ｃが、複数のコイル要素１１の内周端面１１ａの複数個所を押圧することで、結果的に整列部材８０ａ〜８０ｃとコイル要素１１との接触面に沿って複数のコイル要素１１が整列する。すなわち、複数の整列部材８０ａ〜８０ｃは、複数のコイル要素１１を積層方向において整列させている。

ここで、コイル要素１１と積層されている冷却板３１は、その積層部分において、コイル要素１１の開口部に対応する開口部が形成されている。図１０に示すように、冷却板３１の開口部の内周端面は、整列部材８０ａ〜８０ｃと接触している。この場合、複数の冷却板３１も複数のコイル要素１１と同様に、整列部材８０ａ〜８０ｃにより積層方向において整列される。ただし、冷却板３１の開口部の内周端面が整列部材８０ａ〜８０ｃと接触しない構成としてもよい。

以上説明したように、実施の形態１に係る超電導コイル体９１によれば、複数の冷却板３１は、冷却ヘッド２０に熱的に接続される第２の部分３１ｂとは異なる第３の部分３１ｃにおいて、積層方向に互いに熱的に接続されているため、集中的に発熱が生じ易い端部コイル要素１１ｅの発熱を、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１に比べて熱負担の小さい他の冷却板３１にも分担させることができる。これにより、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１の熱負担が低減されるため、端部コイル要素１１ｅの温度上昇を抑制することが可能となる。この結果、冷却板３１を厚くすることなく、超電導コイル体９１の冷却効率を向上させることができる。

また、実施の形態１に係る超電導コイル体９１では、複数の整列部材８０ａ〜８０ｃが複数のコイル要素１１を積層方向と交差する方向である径方向から押圧することで、各コイル要素１１において複数の整列部材８０ａ〜８０ｃと接触する部分について、径方向での配置を揃えることができる。この結果、径方向において複数のコイル要素１１の位置が揃うため、巻軸Ａｗの方向から見て複数のコイル要素１１の位置が揃った状態、つまり、巻軸Ａｗの方向において複数のコイル要素１１が整列した状態を実現することができる。したがって、巻軸Ａｗの方向において整列した複数のコイル要素１１により、超電導コイル体９１は均一性の高い磁場を形成することができる。

（実施の形態２）
図１３は、実施の形態２に係る超電導コイル体９１の構成を概略的に示す断面図である。図１３に示すように、実施の形態２に係る超電導コイル体９１は、実施の形態１に係る超電導コイル体９１と比較して、シム部材４４ａ，４４ｂをさらに備える点が異なる。

シム部材４４ａは、フランジ１４ａと冷却板３１との間に配置される。シム部材４４ｂは、フランジ１４ｂと冷却板３１との間に配置される。シム部材４４ａ，４４ｂは、展性および延性を有する熱伝導材料から構成されている。シム部材４４ａ，４４ｂは、例えばインジウムシートを用いることができる。

超電導コイル体９１においてナット１５ｂ（図２）の締め付け圧力が大きいと、押圧部材であるフランジ１４ａ，１４ｂが撓んでしまう場合がある。このような場合、冷却板３１とコイル要素１１との接触面に働く面圧力が不均一となり、冷却板３１とコイル要素１１との密着性が損なわれる可能性がある。同様に、冷却板３１と伝熱ブロック４０との接触面に働く面圧力が不均一となるために、冷却板３１および伝熱ブロック４０の密着性が損なわれる可能性がある。その結果、冷却板３１とコイル要素１１との熱抵抗、および冷却板３１と伝熱ブロック４０との熱抵抗を増加させる（すなわち、熱伝導性を低下させる）可能性がある。

実施の形態２では、図１３に示すように、フランジ１４ａ，１４ｂと冷却板３１との隙間にシム部材４４ａ，４４ｂをそれぞれ挟み込むことで、冷却板３１およびコイル要素１１の接触面における密着性、ならびに冷却板３１および伝熱ブロック４０の接触面における密着性を確保することができる。この結果、冷却板３１およびコイル要素１１間、ならびに冷却板３１および伝熱ブロック４０間の熱伝導性を改善できるため、超電導コイル体９１の冷却効率をより一層向上させることができる。

（実施の形態３）
上述したように、伝熱ブロック４０によって複数の冷却板３１を熱的に接続する構成においては、複数の冷却板３１間に伝熱経路を形成することができるが、その一方で、冷却板３１が導電性を有する場合には、複数の冷却板３１間が電気的に接続されることになる。この結果、超電導コイル体９１に交流電流を流したときに、複数の冷却板３１の間に渦電流が流れる経路が形成されてしまうため、結果的に渦電流損失が増大することが懸念される。なお、渦電流損失の大きさは、一般的に、周波数（すなわち、励磁速度）の２乗に比例する。すなわち、周波数が高いほど（励磁速度が速いほど）、渦電流損失が大きくなる。よって、超電導コイル体９１を高周波数で励磁する場面では、渦電流損失の増大が懸念される。

実施の形態３では、複数の冷却板３１を、熱的な接続を保ちつつ、互いに電気的に分離することで、複数の冷却板３１間で形成される渦電流経路を遮断する。

図１４は、実施の形態３に係る超電導コイル体９１の構成を概略的に示す断面図である。図１４に示すように、実施の形態３に係る超電導コイル体９１は、実施の形態１に係る超電導コイル体９１と比較して、絶縁部材４５を備える点が異なる。

絶縁部材４５は、冷却板３１と伝熱ブロック４０との間に配置される。すなわち、伝熱ブロック４０の巻軸Ａｗの方向における両端面は、絶縁部材４５で覆われており、絶縁部材４５を介して冷却板３１と熱的に接続されることになる。絶縁部材４５は、例えばポリイミドまたはＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等の絶縁フィルムを用いることができる。

絶縁部材４５は、冷却板３１および伝熱ブロック４０との間に配置され、冷却板３１および伝熱ブロック４０とともに、フランジ１４ａ，１４ｂによって把持される。絶縁部材４５を、薄膜のフィルムで構成することで、超電導コイル体９１の大型化および重量化を抑制することができる。

なお、本実施の形態に係る超電導コイル体９１を磁場共鳴診断装置（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）や核磁気共鳴分析装置（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）等、高磁場が必要とされる超電導マグネット装置に適用する場合には、超電導コイル体９１を低周波数で励磁し、静磁場（時間的に変化しない定常磁場）を生成させた状態を長時間保持して診断または分析を行なうように構成される。

このような構成では、超電導コイル体９１は、高周波数での励磁を必要とせず、低周波数もしくは周波数が零となる条件で専ら使用される。なお、上記構成において超電導コイル体９１を高周波数で励磁しない理由には、超電導コイル体９１が大型であるために、交流損失が非常に大きくなることが挙げられる。

上記条件によると、超電導コイル体９１に発生する渦電流損失は小さく抑えられるため、図２および図７に示すように、複数の冷却板３１を伝熱ブロック４０を介して熱的かつ電気的に接続しても、直ちに渦電流損失の増大に繋がることがない。言い換えれば、本実施の形態に係る超電導コイル体９１は、ＭＲＩ装置やＮＭＲ装置等のような低周波数または静磁場を生成する超電導マグネット装置に好適に用いることができる。これによれば、超電導マグネット装置の運転中において、超電導コイル体９１の端部コイル要素１１ｅの発熱（ジュール損失およびヒステリシス損失）を効率的に除去できるため、超電導コイル体９１の冷却効率を向上することができる。

（実施の形態４）
上述した実施の形態１から３では、超電導コイル体９１に含まれる複数の冷却板３１の全てを熱的に接続する構成について説明したが、基本的に、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１を他の冷却板３１と熱的に接続することができれば、端部コイル要素１１ｅの発熱を熱負担が小さい他の冷却板３１に分担させることができる。すなわち、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１を含む、少なくとも２つの冷却板３１を熱的に接続すれば、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１の熱負担を低減することができる。

図１５は、実施の形態４に係る超電導コイル体９１の構成を概略的に示す断面図である。図１５に示すように、実施の形態４に係る超電導コイル体９１においては、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１は、端部コイル要素１１ｅと隣接する２つのコイル要素と接触する冷却板３１と熱的に接続される。

図１５においても、端部コイル要素１１ｅと接触する冷却板３１から隣接する２つの冷却板３１に熱を伝える伝熱経路が形成されるため、端部コイル要素１１ｅの発熱を当該２つの冷却板３１に分担させることができる。よって、超電導コイル体９１の冷却効率を向上させることができる。

なお、図１５に示すように複数の冷却板３１の一部にのみ伝熱ブロック４０を接続する場合、フランジ１４ａ，１４ｂによって冷却板３１の第３の部分３１ｃおよび伝熱ブロック４０を把持することができない。そのため、冷却板３１の第３の部分３１ｃと伝熱ブロック４０との密着性を保つことが難しくなる。

そこで、図１５に示すように、伝熱ブロック４０が接続されない冷却板３１に対しては、伝熱ブロック４０と同一の形状を有するダミーブロック４２を接続させることで、フランジ１４ａ，１４ｂによる第３の部分３１ｃおよび伝熱ブロック４０の把持を可能としている。ダミーブロック４２は、絶縁性を備えた材料から構成される。ダミーブロック４２は、例えば、ＦＲＰなどより形成される。

（実施の形態５）
図１６は、実施の形態５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１７は、実施の形態５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１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線での断面図に対応する。

図１６に示すように、実施の形態５に係る超電導機器１００は、図１に示す超電導機器１００と比較して、支持部材７０を備える点が異なる。

支持部材７０は、超電導コイル体９１の巻軸Ａｗの方向の荷重を支持する。支持部材７０は、例えば棒状の形状を有しており、一方の端部が断熱容器１１１の上面１１１ｃに取り付けられる。支持部材７０の他方の端部は、ねじ７０ａによってフランジ１４ｂに固定される。すなわち、支持部材７０は、フランジ１４ｂと断熱容器１１１の上面１１１ｃとをつなぐ。

なお、支持部材７０は、フランジ１４ａ，１４ｂのいずれに接続されてもよい。したがって、支持部材７０は、フランジ１４ａと、断熱容器１１１の上面１１ｃとつなぐように設けられてもよい。しかし、超電導コイル体９１の冷却効率の観点からは、支持部材７０は、フランジ１４ｂと、断熱容器１１１の上面１１１ｃとをつなぐように設けられることが好ましい。

フランジ１４ａには、貫通孔１４２が形成される。支持部材７０は、貫通孔１４２を通される。貫通孔１４２の径は、支持部材７０がフランジ１４ａ（貫通孔１４２の内壁）に接触しないように定められている。支持部材７０がフランジ１４ａに接触した場合、断熱容器１１１と超電導コイル体９１との間の伝熱経路が短くなり、断熱容器１１１の外部の熱が超電導コイル体９１に伝わりやすくなるためである。支持部材７０はフランジ１４ａに接触せず、フランジ１４ｂに接触することで、断熱容器１１１と超電導コイル体９１との間の伝熱経路を長くすることができる。

なお、図１６に示された構成では、支持部材７０の数が４本である。例えば４つの支持部材７０は、水平面において、巻軸Ａｗに対して等角度（９０°）となるように配置される。

支持部材７０の材質は、例えば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。

支持部材７０は、断熱容器１１１外部の熱を超電導コイル体９１に伝える伝熱経路を構成する。そのため、支持部材７０の本数を多くするほど、１本の支持部材７０に加わる荷重を小さくすることができる一方で、伝熱経路が増えるため、超電導コイル体９１の冷却効率が低下しやすくなる。

本実施の形態では、図１６に示すように、巻軸Ａｗの方向から見て、支持部材７０に近接するように、第３の部分３１ｃを配置する。このようにすると、断熱容器１１１の外部から支持部材７０を経由して侵入した熱は、フランジ１４ｂに伝わると、フランジ１４ｂに接触する冷却板３１と、この冷却板３１に伝熱ブロック４０を介して熱的に接続される冷却板３１とに伝わる。そして、これらの冷却板３１に経由して冷凍機１２１に熱が伝わる。したがって、支持部材７０を経由して侵入した熱がコイル要素１１に伝わるのを抑制することができ、結果的に超電導コイル体９１の冷却効率の低下を抑制することができる。

なお、図１６の例では、４つの支持部材７０のうち、冷却ヘッド２０から離れて位置する２つの支持部材７０に近接するように、第３の部分３１ｃが配置されている。冷却ヘッド２０の近くに位置する２つの支持部材７０を経由して侵入した熱は第２の部分３１ｂによって吸収することができるのに対して、冷却ヘッド２０から離れて位置する２つの支持部材７０は、第２の部分３１ｂまでの伝熱経路が長くなるため、当該２つの支持部材７０を経由して侵入した熱がコイル要素１１に伝わることを阻止するために、当該２つの支持部材７０に近接して第３の部分３１ｃが配置されている。

なお、上述した実施の形態１から５による構成は単独で用いてもよいし、適宜組み合わせて用いてもよい。

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。

１０ コイル部
１１ コイル要素
１１ｅ 端部コイル要素
１１ｃ 中央部コイル要素
１２ａ，１２ｂ パンケーキコイル
１４ａ，１４ｂ フランジ
１５ 固定部材
１５ａ 連結用ボルト
１５ｂ ナット
２０ 冷却ヘッド
２１ 端部
３１ 冷却板
３１ａ 第１の部分（冷却板）
３１ｂ 第２の部分（冷却板）
３１ｃ 第３の部分（冷却板）
３２ 固定具
３２ａ，３２ｂ 部材
３４ａ，３４ｂ ねじ
４０ 伝熱ブロック
４２ ダミーブロック
４４ａ，４４ｂ シム部材
４５ 絶縁部材
５０ 接続部材
５１ ボルト
５２ ナット
５３ 皿バネ
７０ 支持部材
８０ａ〜８０ｃ 整列部材
８１ 芯部
９１ 超電導コイル体
１００ 超電導機器
１１１ 断熱容器
１１１ｃ 上面
１２１ 冷凍機
１２２ ホース
１２３ コンプレッサ
１３１ ケーブル
１３２ 電源
１４０ａ 固定部
１４２ 貫通孔
Ａａ 軸方向
Ａｒ 径方向
Ａｗ 巻軸
ＦＤ 折曲部
ＭＦ 磁束
ＳＣ 磁場印加領域

Claims (10)

1. 超電導線材が巻回された複数のコイル要素が積層されたコイル部と、
   前記コイル部を冷却するための冷却ヘッドと、
   前記コイル部と前記冷却ヘッドとを互いにつなぐ伝熱部とを備え、
   前記伝熱部は、前記複数のコイル要素の積層方向に沿って少なくとも１つのコイル要素と積層された複数の冷却板を含み、前記複数の冷却板の各々は、前記冷却ヘッドと熱的に接続される部分を有し、
   前記複数の冷却板のうち少なくとも２つの冷却板は、前記冷却ヘッドと熱的に接続される部分とは異なる部分において、前記積層方向に互いに熱的に接続される、超電導コイル体。
2. 前記少なくとも２つの冷却板は、
   前記コイル部の前記積層方向における端部に位置する前記コイル要素に接触する第１の冷却板と、
   前記コイル部の前記積層方向における端部よりも中央部側に位置する前記コイル要素に接触する第２の冷却板とを含む、請求項１に記載の超電導コイル体。
3. 前記複数の冷却板は、前記冷却ヘッドと熱的に接続される部分とは異なる部分において、前記積層方向に互いに熱的に接続される、請求項１に記載の超電導コイル体。
4. 前記積層方向に沿って前記少なくとも２つの冷却板と交互に積層され、前記少なくとも２つの冷却板と熱的に接続される伝熱部材と、
   前記少なくとも２つの冷却板を前記積層方向から押圧する押圧機構とをさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
5. 前記複数の冷却板の各々は、
   前記積層方向から見て前記コイル要素と重なる第１の部分と、
   前記第１の部分に接続されるとともに、前記冷却ヘッドと熱的に接続される第２の部分と、
   前記第１の部分と接続され、かつ前記積層方向に垂直な方向外側に向けて突出する第３の部分とを有し、
   前記伝熱部材は、前記積層方向に沿って前記少なくとも２つの冷却板の前記第３の部分とともに並べられ、かつ前記第３の部分と熱的に接続され、
   前記押圧機構は、前記コイル部を前記積層方向から押圧することにより、前記複数の冷却板および前記伝熱部材を把持する、請求項４に記載の超電導コイル体。
6. 前記押圧機構は、前記コイル部の前記積層方向における両端部に配置された第１フランジ部材および第２フランジ部材を含み、
   前記積層方向から見て前記第１フランジ部材および前記第２フランジ部材は、前記第１の部分および前記第３の部分と重なる、請求項５に記載の超電導コイル体。
7. 前記第３の部分は、前記第１の部分に複数接続されており、
   複数の前記第３の部分は、前記第１の部分の外周に沿って互いに離間して配置される、請求項５または請求項６に記載の超電導コイル体。
8. 前記伝熱部は、前記少なくとも２つの冷却板と前記伝熱部材との間に配置された絶縁部材をさらに含む。請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
9. 前記超電導コイル体は、支持部材によって前記積層方向における一方の端部が容器につながれることによって、前記容器内に保持されるように構成され、
   前記冷却ヘッドと熱的に接続される部分とは異なる部分は、前記積層方向から見て前記支持部材に近接して配置される、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の超電導コイル体。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の超電導コイル体と、
    前記超電導コイル体を内部の保持する容器と、
    前記容器に設置され、前記冷却ヘッドを冷却する冷却装置とを備える、超電導機器。

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