JP3741864B2 - 超電導電力貯蔵装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導導体を巻回してコイルとし、このコイルに通電することにより磁場を発生させ、電気エネルギーを貯える超電導電力貯蔵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超電導導体を巻回してコイルとし、そのコイルに発生する磁場のエネルギーの形で電力を貯蔵する超電導電力貯蔵装置は９０％以上の高い効率で電力を貯蔵できるため、電力系統の安定化や電力供給の信頼性向上に役立つ機器として、小型のものについては一部実用化が始まるとともに、大型のものについてもパイロットプラント等により実験が進められている。
【０００３】
超電導コイルは、コイルを液体ヘリウム中に置いてコイルを形成する超電導導体が超電導状態となる温度に保つ浸漬冷却方式と、導体の内部に極低温のヘリウム流路を設け、その流路の一方向にヘリウムを流して超電導導体が超電導となる温度に保つ強制冷却方式の２つの方式がある。
【０００４】
従来の超電導コイルを用いた電力貯蔵装置としては、図１２乃至図１３に示すようなソレノイド配置（以下ソレノイド型と称す。）のものと、図１４乃至図１５に示すようなトロイド配置（以下トロイド型と称す。）のものとがある。
【０００５】
図１２において、中心軸を共通に同軸に配されたソレノイド型（円筒状）の主コイル１とシールドコイル２はその上端面と下端面に、それぞれ共通の上端板３および下端板４を配し、また、この上下端板３，４のさらに外側には上下固定板５，６が配されている。そして、これらの上下固定板５，６は、この上下固定板５，６および上下端板３，４を貫通するとともに前記２つのコイル間の間隙を通るステーボルト１３によりコイルとともに一体に固定されている。この上下端板３，４は、主コイル１とシールドコイル２とをある一定の間隔を保つためのスペーサとしての役目を果たすとともに、コイルの励磁時のコイル導体の動きを防止し、それによる導体巻線部での発熱を防止するとともに、極低温から常温時までの温度変化によるコイル軸方向の熱膨張を抑制する。
【０００６】
また、ソレノイド型の主コイル１で作られた磁場は、その両端で開放されるため全て外部に漏れてしまう。そのため、主コイル１の外側に同軸に配されたシールドコイル２は、この漏れ磁場（以下漏洩磁場と称す。）を打ち消す方向の磁場を発生させる。
【０００７】
これらのコイル１，２は箱状の熱シールド７の中に収納され、前記下固定板６を吊りボルト８の一方の端に設けた支持テーブル９上で支持し、さらに吊りボルトのもう一方の端は真空容器１０の内壁で支持することにより、一体化されたコイル１，２全体が支持されている。また、この熱シールド７は断熱支持脚１１により真空容器１０内で支持されるとともに、この断熱支持脚１１は超電導電力貯蔵装置２０全体も支持している。なお、真空容器１０はフランジ１２で上下に分離出来るようになっており、組立時の内部への前記各コイル１、２等の組込み作業を容易にしている。
【０００８】
なお、このソレノイド型のものはその蓄積エネルギーを大きくするには、その径方向の巻数を増やしコイル外径を大きくするか、軸方向にコイルを段数を増してソレノイド長さ（軸方向長さ）を大きくするかいずれかの方法がある。
【０００９】
一方、トロイド型のものはソレノイド型のコイル両端の開放部分を接続することにより、前述の漏洩磁場を防ぐとともにそれを有効に利用しようとするものである。図１４において、レーストラック形状をした複数（図では１６本）の主コイル２１は、それぞれ個々にコイルケース２２に収納され、トロイド状に配置されている。このトロイド状に配置された複数のコイル２１…２１の中心には、励磁時にこれらのコイル２１…２１に発生する向心力を支持する中心支柱２３が設置され、また、これら複数のコイル２１…２１を一体化して支持するための支持構造物２４，２５がコイルケースの上下端に設置され、トロイド状に配置されたコイル２１…２１を一体化している。
【００１０】
そして、これらの支持構造物２４，２５により一体化されたコイル２１…２１は熱シールド７に収納され、外部からの熱伝導をより少なくするためにワイヤー２７により真空容器１０から支持されるとともに、その中に収納されている。なお、中心支柱２３の内部には、空間の有効活用の観点から、冷却材である液体ヘリウム等の循環機器２９が収納されている。また、超電導電力貯蔵装置３０全体はその外部に設けられた支持脚１１で支持されている。
【００１１】
このようなトロイド型のものにおいては、その蓄積エネルギーを大きくするには、個々のコイル２１…２１を大きくするか、もしくはトロイド状に配置したコイル２１…２１のトロイド外径Ｄｔを大きくするかのいずれかの方法がある。よって、これらによる磁場強度の増大により支持構造物の強度の増加や、装置そのものを大型化することによるコストアップは免れない。
【００１２】
さらにトロイド型では、前述のようにコイル２１…２１を励磁したときに向心力が生じ、そのため、この向心力を支持する中心支柱２３や支持構造物２４，２５が必要となり、前記ソレノイド型に比べ真空容器１０内の構造物が大きくかつ複雑になる。さらに向心力発生時にはコイル２１…２１の導体内にも同時に大きな応力を生じるため、それによる導体の変位やその変位による導体自体の発熱などがあり、超電導状態を安定に保つための温度的な余裕が無くなると言う問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の電力貯蔵装置は、半導体用結晶引上げ装置の停電時のバックアップ電源装置としての役目も果たしつつあり、その需要も高まっている。このような装置に用いられる場合には、前述した漏洩磁場量の大小が大変に重要である。なぜならば、結晶引上げ装置では、磁石を用いて結晶生成部分での磁場を零にして引き上げることが性能の良い結晶を生成する方法であることが知られており、実際の装置もその方法に基づいた機器構成になっているためである。
【００１４】
前述のように、単に漏洩磁場量の大小を考慮すればトロイド型の方が有利であるが、装置が大型になること，磁場発生に伴う電磁応力が大きくなることおよび支持構造が複雑である等の問題がある。一方、ソレノイド型は構造的にはトロイド型に比べ簡単となり、漏洩磁場量を少なくすることが唯一の問題として残されていた。
【００１５】
ソレノイド型のコイルに発生する漏洩磁場量を図１６を用いて説明する。図１６には中心軸Ｚとする同軸に配置された２本のソレノイドコイルのそれぞれ右側断面を示している。ここで、内側のソレノイドコイル３２の軸方向長さを２Ｚ１，半径をｒ１、外側のソレノイドコイル３３の軸方向長さを２Ｚ２，半径をｒ２、またコイル３２、３３の外側の自由空間部Ｐでの座標値を（ｒｐ，ｚｐ）としたときに、漏洩磁場の式は下式で与えられる。
【００１６】
【数２】
【００１７】
（１）式では、コイルの位置に関係する項Ｇと、観測位置に関係する項Ｆに分離してあらわされ、図１６ではコイルが中心に対して対称位置にあるため奇数項のみが有効となる。
ここで、各項は下記のようにあらわされる。ここでは、Ｆ項およびＧ項とも高次の項は省略して１，３，５次のみ示している。
【００１８】
【数３】
【００１９】
【数４】
【００２０】
【数５】
【００２１】
【数６】
【００２２】
【数７】
【００２３】
【数８】
上記の各式の内、
【００２４】
【数９】
π（ｒ1 ）2 ・ＮＩ＝ｍ1 …………式（８）
は磁気モーメントと呼ばれるもので、Ｎはコイルの巻線数，Ｉはその電流値，π（ｒ1 ）2 はソレノイドコイルの円筒部分の断面積をあらわす。
【００２５】
そこで漏洩磁場を少なくするためには、式（１）において低次の項，特にコイル位置に関係する項Ｇの低次の項を零にすれば良いことが分かる。よって、式（１）の項Ｇの１次の項を零にすべく式（２）より
【００２６】
【数１０】
ｍ1 ＝ｍ2
【００２７】
【数１１】
Ｎ1 （ｒ1 ）2 ＝Ｎ2 （ｒ2 ）2
【００２８】
【数１２】
Ｎ2 ／Ｎ1 ＝（ｒ1 ／ｒ2 ）2 …………式（９）
となる。しかし、必ずしもコイル１とコイル２に対して式（９）を満たすことは難しいため、僅かに漏洩磁場が発生する。
そこで、さらに式（１）における項Ｇの３次の項を零すれば漏洩磁場がさらに減少することが分かる。よって、
【００２９】
【数１３】
（４／３）・（ｚ1 ）2 −（ｒ1 ）2 ＝０
【００３０】
【数１４】
ｚ1 ＝｛（√３）／２｝ｒ1 …………式（１０）
となる。よって、上記式（９），式（１０）を満足すれば大幅に漏洩磁場が減少することになる。
【００３１】
そこで本願の目的は、漏洩磁場量および電磁応力が低減された電力貯蔵装置を提供することにある。さらに本願の別の目的は小型で安価な電力貯蔵装置の提供を目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明に係る超電導電力貯蔵装置は、複数のソレノイド型の超電導コイルをこのコイルの軸方向に平行に並べて真空容器内に収納してなる超電導電力貯蔵装置において、前記超電導コイルは４本で構成されこの超電導コイルは正四角形の各頂点に相当する位置のみに配置され、かつこの超電導コイルは略同一の磁気モーメント値を有するとともに相隣る前記超電導コイルの磁気モーメントの方向は互いに逆向きであることを特徴とする。このように構成された請求項１記載の本発明は、互いに相隣るコイルの磁気モーメントをほぼ完全に打ち消し合うため外部への漏洩磁場が大幅に減少する。また、正多角形の中心位置では磁気モーメントが零になるため磁場の影響を受け易い機器の設置も可能となる。
【００４３】
上記目的を達成するため請求項２記載の発明に係る超電導電力貯蔵装置は、請求項１に係る超電導電力貯蔵装置において、前記各超電導コイル直径Ｄと軸方向長さＨとは
【００４４】
［数１５］Ｈ／Ｄ＝（√３）／２
の関係を有することを特徴とする。このように構成された請求項２記載の本発明では、漏洩磁場をあらわす式において５次の項を零に出来るために、漏洩磁場のさらなる減少が見込まれる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下、図１から図１１を参照して説明する。なお、図１から図１１において、図１２から図１６に示した従来技術と同一構成部分には同一符号を付しその構成の説明を省略する。
【００４６】
図１乃至図２は第１の実施の形態を示しており、図１はその縦断面図を、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図をそれぞれ示している。
図において、その軸方向に対して平行に並べられた複数（第１の実施の形態の場合では一例として４本）のソレノイド型の超電導コイル５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの上下端面には、上端板５２、下端板５３が配されるとともに、上下端板支持具５４，５５を介して上下コイル固定トラス５６，５７にそれぞれ固定されて、この上下コイル固定トラス５６，５７によりこれら４本のコイルは一体化されている。また、上側コイル固定トラス５６にはステー５８の一端が取り付けられるとともに、このステー５８の他端は真空容器１０内壁に設けられた支持棚５９に固定され、前記一体化されたコイル全体を真空容器１０に固定している。
【００４７】
固定化された４本のコイルは、上下コイル固定トラス５６，５７とともに箱状の熱シールド７内に収納されている。そして、断熱支持脚１１は熱シールド７を真空容器１０内に固定するとともに、超電導電力貯蔵装置５０全体を支持している。
【００４８】
一方、略同一の形状，構造からなる４本のソレノイド型コイル５１ａ〜５１ｄにおいては、互いに隣り合うコイルの磁気モーメントを、その値は略同一でその方向は異なるように設置もしくは電気的接続がなされている。すなわち、コイル５１ａとコイル５２ｂ、コイル５１ｂとコイル５２ｃ、コイル５１ｃとコイル５２ｄ、コイル５１ｄとコイル５２ａとはそれぞれ略同一磁気モーメント値であるがその方向は互いに異なっている。
【００４９】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、漏洩磁場の原因となる磁気モーメントは相隣り合うコイルが互いに打ち消し合うために、従来例のように別途シールドコイルを設けたり、真空容器の外部もしくは内部に磁気シールドを設けたりする必要が無く、その漏洩磁場が大幅に減少する。また、相隣り合うコイルの磁力線の向きも異なるため、コイル励磁時の誘導電流による電磁力が低減され、その支持構造物も簡素化が可能となる。さらに、コイル５１ａ〜５１ｄを構成する超電導線に生じる応力も低減されることから、その信頼性が増す。また、略同一の形状・構造のコイルを並べるだけで構成できるため装置として簡素化された安価な超電導電力貯蔵装置５０を提供出来る。
【００５０】
次に図３乃至図４を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、図３は第２の実施の形態の縦断面図を、図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図をそれぞれ示している。
【００５１】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態におけるソレノイド型のコイルに代わり、その軸方向に平行に並べた複数の略同一の形状，構造のソレノイド型のコイルを、その軸方向から見た時に偶数の頂点を持つ正多角形の各頂点に相当する位置にそれぞれ配置するとともに、このソレノイド型コイル５１ａ〜５１ｆにおいては、互いに隣り合うコイルの磁気モーメントを、その値は略同一でその方向は異なるように設置もしくはその電気的接続がなされている。他の構成は第１の実施の形態と略同じである。
【００５２】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、第１の実施の形態の効果に加えて、電力貯蔵装置５０の容量を増加させる場合に、その並べ型を偶数の頂点を有する多角形状にして、超電導コイル５１そのものの数を増加させることで対応することが可能となり、漏洩磁場も全く増加することがなく、また個々のコイル５１を大きくする必要も無い。また各ソレノイド型コイル５１ａ〜５１ｆの中心位置，すなわち多角形の中心位置では磁気モーメントが全てのコイル５１ａ〜５１ｆの間で打ち消し合い零になるので、そこにコイル５１冷却用の冷凍器等を設置することが可能となり、真空容器１０内の空間を有効に利用できる。なお、図３乃至図４では超電導コイル（５１ａ〜５１ｆ）を６個、すなわち６角形の場合を示している。
【００５３】
次に図５乃至図６を参照して本発明の参考となる実施の形態を説明する。なお、図５は第３の実施の形態の縦断面図を、図６は図５のＣ−Ｃ矢視断面図をそれぞれ示している。
【００５４】
図において、軸方向に対して平行に並べられた略同一の形状，構造からなるソレノイド型の超電導コイル５１ａ〜５１ｈは、２本一組としてコイル対６１ａ〜６１ｄを形成している。このコイル対６１ａ〜６１ｄの上下端面には、上端板５２、下端板５３が配されるとともに、上下端板支持具５４，５５を介して上下コイル固定トラス５６，５７にそれぞれ固定されて、この上下コイル固定トラス５６，５７によりこれらのコイル対６１ａ〜６１ｄは一体化されている。他の構成については第１の実施の形態と略同一である。
【００５５】
コイル対６１ａを形成するコイル５１ａ，５１ｂは、略同一の形状，構造からなり、その磁気モーメントは略同一の値でその向きが互いに逆となるように設置または電気的接続がされている。他のコイル対６１ｂ〜６１ｄを形成するコイル５１ｃ，５１ｄ、５１ｅ，５１ｆおよび５１ｇ，５１ｈも同様である。
【００５６】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、第１および第２の実施の形態の効果に加えて、漏洩磁場の原因となる磁気モーメントはコイル対を形成する１組のコイル間でほぼ打ち消し合うため、たとえこのコイル対を多数並べても漏洩磁場は大きくならない。よって、漏洩磁場の少なく容量の大きな超電導電力貯蔵装置５０を提供することができる。また、各コイル対はその設置位置に制約が無いため超電導電力貯蔵装置５０全体の形状の設計自由度が増し、その装置の設置位置に合わせた形状にできる。なお、図５乃至図６においては、コイル対６１は４組（６１ａ〜６１ｄ）の場合を示したが、これに限らずコイル対６１単位の増減であれば何組にしても良い。
【００５７】
次に図７を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。図において、内側に配された第１の超電導コイル７１と外側に配された第２の超電導コイル７２とは、その中心軸を共通に同軸に配設された２個のソレノイド型の超電導コイルからなり、それぞれのコイル軸方向長さＨ１およびＨ２とその径Ｄ１およびＤ２とは
【００５８】
【数１６】
Ｈ１／Ｄ１＝（√３）／２
【００５９】
【数１７】
Ｈ２／Ｄ２＝（√３）／２
の関係を有する。
これらの超電導コイル７１，７２の上下端には、上下端固定具７３，７４が配設され両コイル７１，７２の位置を固定するとともに両コイルを一体化している。そして上端固定具７３には、ステー５８の一端が取り付けられるとともに、その他端は真空容器１０の内壁に設けられた支持棚５９に固定され、上下端固定具７３，７４で一体化された超電導コイル７１，７２を真空容器１０で支持している。
【００６０】
一体化された超電導コイル７１，７２は、上下端固定具７３，７４とともに真空容器１０内に設けられた箱状の熱シールド７内に収納され、断熱支持脚１１で支持されている。また、この断熱支持脚１１は超電導電力貯蔵装置５０全体も支持している。
【００６１】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、漏洩磁場をあらわす式おける５次の項を零にできるため、実際の漏洩磁場も大幅に減少する。また、同軸のコイル２本で構成されるため構造が簡単となり、信頼性の高い超電導電力貯蔵装置５０を提供できる。
なお、上記したように超電導コイルをその軸方向長さＨとその径Ｄとの比が
【００６２】
【数１８】
Ｈ／Ｄ＝（√３）／２
の関係を有するコイルを製作することにより、漏洩磁場が大幅に減少するのは、同軸に配置された１対のコイルに対してのみ有効であるわけではなく、単体のコイルに適用しても同様の効果を得ることが出来る。
【００６３】
次に図８乃至図９を参照して本発明の参考となる実施の形態を説明する。なお、図８は第５の実施の形態の縦断面図を、図９は図８のＤ−Ｄ矢視断面図をそれぞれ示している。
【００６４】
図において、複数の超電導コイル８１ａ〜８１ｄは、その中心軸を、同一の軸心上に一列に配設されている。そして、各コイル８１ａ〜８１ｄは、その外周に配された固定枠８２ａ〜８２ｄと、各コイル８１ａ〜８１ｄ間に設けられたスペーサ８３ａ〜８３ｃと、左右端部に位置するコイル８１ａ，８１ｄのそれぞれの端面に設けられた左右支持端板８４，８５により一体化されている。この一体化されたコイルは、外部からの熱伝導をできるだけ少なくさせるために用いるワイヤー８６で真空容器１０内に設けられた箱状の熱シールド７内に支持されている。さらに、この熱シールド７も真空容器１０内にワイヤー８７で支持されている。そして、この超電導電力貯蔵装置５０全体は外部に配設された断熱支持脚１１で支持されている。なお、超電導コイル８１ａ〜８１ｄは略同一形状，同一構造をしており、その磁気モーメントは値が略同一で、その方向は互いに相隣合うコイル間で異なる方向を向いている。
【００６５】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、相隣合うコイル間で磁気モーメントを打ち消し合うため漏洩磁場が少なくなる。またコイル数を増減させる場合にも、磁気モーメントの値が略同一でその方向が互いに異なる方向を向いたコイルの２本を単位としているので、コイル数に関係なく漏洩磁場は少ない。なお、図では超電導コイルが横に４本直列に並んだ場合を示したが、これに限定されることなく、縦に積み重ねても良く、その数も偶数であれば幾つでも良い。
【００６６】
次に図１０乃至図１１を参照して本発明の参考となる実施の形態を説明する。図１０乃至図１１は超電導電力貯蔵装置５０の断面図を示しており、断面積および断面形状の異なる２種類の超電導コイルが、２本ずつ対になり上下端板５３，５４（上端板５３は図示せず）により一体化されていること以外は第３の実施の形態と略同一である。そして、対になった超電導コイル９１ａ，９１ｂ、９２ａ，９２ｂはそれぞれ略同一の形状，構造をしており、略同一の磁気モーメント値でありその方向が互いに逆向きになるように設置またはその電気的接続がなされている。
【００６７】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、対になった超電導コイル９１、９２間で磁気モーメントを打ち消し合うため、外部に漏れる漏洩磁場は少ない。さらにコイルを対に設置すること以外に、その大きさ，形状には制約がないため、真空容器１０内の空間を有効に活用できる。また超電導電力貯蔵装置５０の設置場所に合わせた形状を取ることができ、その応用範囲が広がる。なお、図では２種類のコイルの例を示したが、これに限定されることなく、各コイルが対であれば、その大きさ，形状の種類は幾つでも良い。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超電導電力貯蔵装置は、複数のソレノイド型の超電導コイルをこのコイルの軸方向に平行に並べて、これらの超電導コイルは略同一の磁気モーメント値を有するとともに互いに相隣る超電導コイルの磁気モーメントの方向を逆向きにしたので、漏洩磁場の原因となる磁気モーメントは相隣り合うコイルで打ち消し合い、従来のように別途シールドコイルを設けたり、真空容器の外部もしくは内部に磁気シールドを設けたりする必要が無く、漏洩磁場は大幅に減少する。
さらに、相隣り合うコイルの磁力線の向きも異なるため、コイル励磁時の誘導電流による電磁力が低減され、その支持構造物も簡素化が可能となる。さらに、コイルを構成する超電導線に生じる応力も低減されることから、その信頼性が増す。加えて、略同一の形状・構造の４本のコイルを並べるだけで装置を構成できるため、簡素化された安価な超電導電力貯蔵装置５０を提供することが出来る。また、超電導コイルは偶数の頂点を持つ正四角形の各頂点に相当する位置のみに配置する構成としたので、正四角形の中心位置では磁気モーメントが零になるため磁場の影響を受け易い機器の設置も可能となる。
【００６９】
また、本発明の超電導電力貯蔵装置は、１組の超電導コイルを同軸に配置し、この同軸に配置された１組の超電導コイルの内側に配設される第１の超電導コイルの磁気モーメントと、外側に配設される第２の超電導コイルの磁気モーメントとを等しくするとともに、その方向を互いに逆向きにし、さらに、超電導コイルの軸方向の長さＨと径Ｄの比を、
【００７０】
【数１９】
Ｈ／Ｄ＝（√３）／２
としたので漏洩磁場をあらわす式における５次の項が零になり、その結果、漏洩磁場は大幅に減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超電導電力貯蔵装置の第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】本発明の超電導電力貯蔵装置の第１の実施の形態を示す図１のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図。
【図３】本発明の超電導電力貯蔵装置の第２の実施の形態を示す縦断面図。
【図４】本発明の超電導電力貯蔵装置の第２の実施の形態を示す図３のＢ−Ｂ矢視線に沿う断面図。
【図５】本発明の超電導電力貯蔵装置の第３の実施の形態を示す縦断面図。
【図６】本発明の超電導電力貯蔵装置の第３の実施の形態を示す図５のＣ−Ｃ矢視線に沿う断面図。
【図７】本発明の超電導電力貯蔵装置の第４の実施の形態を示す縦断面図。
【図８】本発明の超電導電力貯蔵装置の第５の実施の形態を示す縦断面図。
【図９】本発明の超電導電力貯蔵装置の第５の実施の形態を示す図８のＤ−Ｄ矢視線に沿う断面図。
【図１０】本発明の超電導電力貯蔵装置の第６の実施の形態を示す縦断面図。
【図１１】本発明の超電導電力貯蔵装置の第６の実施の形態の別の例を示す縦断面図。
【図１２】従来の超電導電力貯蔵装置の構成を示す縦断面図。
【図１３】従来の超電導電力貯蔵装置の構成を示す図１２のＸ−Ｘ矢視線に沿う断面図。
【図１４】従来の別の超電導電力貯蔵装置の構成を示す縦断面図。
【図１５】従来の別の超電導電力貯蔵装置の構成を示す図１３のＹ−Ｙ矢視線に沿う断面図。
【図１６】同軸に配置されたコイルにおける漏洩磁場の式を説明する図。
【符号の説明】
７ 断熱シールド
１０ 真空容器
１１ 断熱支持脚
１２ 真空容器フランジ
５０ 超電導電力貯蔵装置
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ，５１ｇ，５１ｈ 超電導コイル
５２ 上端板
５３ 下端板
５４ 上端板支持具
５５ 下端板支持具
５６ 上コイル固定トラス
５７ 下コイル固定トラス
５８ ステー
５９ 支持棚
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ コイル対
７１ 内側超電導コイル（第１の超電導コイル）
７２ 外側超電導コイル（第２の超電導コイル）
７３ 上端固定具
７４ 下端固定具
８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ 超電導コイル
８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ 固定枠
８３ａ，８３ｂ，８３ｃ スペーサ
８４ 左支持端板
８５ 右支持端板
８６，８７ 支持ワイヤー
９１ａ，９１ｂ 超電導コイル
９２ａ，９２ｂ 超電導コイル
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導導体を巻回してコイルとし、このコイルに通電することにより磁場を発生させ、電気エネルギーを貯える超電導電力貯蔵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超電導導体を巻回してコイルとし、そのコイルに発生する磁場のエネルギーの形で電力を貯蔵する超電導電力貯蔵装置は９０％以上の高い効率で電力を貯蔵できるため、電力系統の安定化や電力供給の信頼性向上に役立つ機器として、小型のものについては一部実用化が始まるとともに、大型のものについてもパイロットプラント等により実験が進められている。
【０００３】
超電導コイルは、コイルを液体ヘリウム中に置いてコイルを形成する超電導導体が超電導状態となる温度に保つ浸漬冷却方式と、導体の内部に極低温のヘリウム流路を設け、その流路の一方向にヘリウムを流して超電導導体が超電導となる温度に保つ強制冷却方式の２つの方式がある。
【０００４】
従来の超電導コイルを用いた電力貯蔵装置としては、図１２乃至図１３に示すようなソレノイド配置（以下ソレノイド型と称す。）のものと、図１４乃至図１５に示すようなトロイド配置（以下トロイド型と称す。）のものとがある。
【０００５】
図１２において、中心軸を共通に同軸に配されたソレノイド型（円筒状）の主コイル１とシールドコイル２はその上端面と下端面に、それぞれ共通の上端板３および下端板４を配し、また、この上下端板３，４のさらに外側には上下固定板５，６が配されている。そして、これらの上下固定板５，６は、この上下固定板５，６および上下端板３，４を貫通するとともに前記２つのコイル間の間隙を通るステーボルト１３によりコイルとともに一体に固定されている。この上下端板３，４は、主コイル１とシールドコイル２とをある一定の間隔を保つためのスペーサとしての役目を果たすとともに、コイルの励磁時のコイル導体の動きを防止し、それによる導体巻線部での発熱を防止するとともに、極低温から常温時までの温度変化によるコイル軸方向の熱膨張を抑制する。
【０００６】
また、ソレノイド型の主コイル１で作られた磁場は、その両端で開放されるため全て外部に漏れてしまう。そのため、主コイル１の外側に同軸に配されたシールドコイル２は、この漏れ磁場（以下漏洩磁場と称す。）を打ち消す方向の磁場を発生させる。
【０００７】
これらのコイル１，２は箱状の熱シールド７の中に収納され、前記下固定板６を吊りボルト８の一方の端に設けた支持テーブル９上で支持し、さらに吊りボルトのもう一方の端は真空容器１０の内壁で支持することにより、一体化されたコイル１，２全体が支持されている。また、この熱シールド７は断熱支持脚１１により真空容器１０内で支持されるとともに、この断熱支持脚１１は超電導電力貯蔵装置２０全体も支持している。なお、真空容器１０はフランジ１２で上下に分離出来るようになっており、組立時の内部への前記各コイル１、２等の組込み作業を容易にしている。
【０００８】
なお、このソレノイド型のものはその蓄積エネルギーを大きくするには、その径方向の巻数を増やしコイル外径を大きくするか、軸方向にコイルを段数を増してソレノイド長さ（軸方向長さ）を大きくするかいずれかの方法がある。
【０００９】
一方、トロイド型のものはソレノイド型のコイル両端の開放部分を接続することにより、前述の漏洩磁場を防ぐとともにそれを有効に利用しようとするものである。図１４において、レーストラック形状をした複数（図では１６本）の主コイル２１は、それぞれ個々にコイルケース２２に収納され、トロイド状に配置されている。このトロイド状に配置された複数のコイル２１…２１の中心には、励磁時にこれらのコイル２１…２１に発生する向心力を支持する中心支柱２３が設置され、また、これら複数のコイル２１…２１を一体化して支持するための支持構造物２４，２５がコイルケースの上下端に設置され、トロイド状に配置されたコイル２１…２１を一体化している。
【００１０】
そして、これらの支持構造物２４，２５により一体化されたコイル２１…２１は熱シールド７に収納され、外部からの熱伝導をより少なくするためにワイヤー２７により真空容器１０から支持されるとともに、その中に収納されている。なお、中心支柱２３の内部には、空間の有効活用の観点から、冷却材である液体ヘリウム等の循環機器２９が収納されている。また、超電導電力貯蔵装置３０全体はその外部に設けられた支持脚１１で支持されている。
【００１１】
このようなトロイド型のものにおいては、その蓄積エネルギーを大きくするには、個々のコイル２１…２１を大きくするか、もしくはトロイド状に配置したコイル２１…２１のトロイド外径Ｄｔを大きくするかのいずれかの方法がある。よって、これらによる磁場強度の増大により支持構造物の強度の増加や、装置そのものを大型化することによるコストアップは免れない。
【００１２】
さらにトロイド型では、前述のようにコイル２１…２１を励磁したときに向心力が生じ、そのため、この向心力を支持する中心支柱２３や支持構造物２４，２５が必要となり、前記ソレノイド型に比べ真空容器１０内の構造物が大きくかつ複雑になる。さらに向心力発生時にはコイル２１…２１の導体内にも同時に大きな応力を生じるため、それによる導体の変位やその変位による導体自体の発熱などがあり、超電導状態を安定に保つための温度的な余裕が無くなると言う問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の電力貯蔵装置は、半導体用結晶引上げ装置の停電時のバックアップ電源装置としての役目も果たしつつあり、その需要も高まっている。このような装置に用いられる場合には、前述した漏洩磁場量の大小が大変に重要である。なぜならば、結晶引上げ装置では、磁石を用いて結晶生成部分での磁場を零にして引き上げることが性能の良い結晶を生成する方法であることが知られており、実際の装置もその方法に基づいた機器構成になっているためである。
【００１４】
前述のように、単に漏洩磁場量の大小を考慮すればトロイド型の方が有利であるが、装置が大型になること，磁場発生に伴う電磁応力が大きくなることおよび支持構造が複雑である等の問題がある。一方、ソレノイド型は構造的にはトロイド型に比べ簡単となり、漏洩磁場量を少なくすることが唯一の問題として残されていた。
【００１５】
ソレノイド型のコイルに発生する漏洩磁場量を図１６を用いて説明する。図１６には中心軸Ｚとする同軸に配置された２本のソレノイドコイルのそれぞれ右側断面を示している。ここで、内側のソレノイドコイル３２の軸方向長さを２Ｚ１，半径をｒ１、外側のソレノイドコイル３３の軸方向長さを２Ｚ２，半径をｒ２、またコイル３２、３３の外側の自由空間部Ｐでの座標値を（ｒｐ，ｚｐ）としたときに、漏洩磁場の式は下式で与えられる。
【００１６】
【数２】
ここで、各項は下記のようにあらわされる。ここでは、Ｆ項およびＧ項とも高次の項は省略して１，３，５次のみ示している。
【００１８】
【数３】
【数４】
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
【００２４】
【数９】
π（ｒ1 ）2 ・ＮＩ＝ｍ1 …………式（８）
は磁気モーメントと呼ばれるもので、Ｎはコイルの巻線数，Ｉはその電流値，π（ｒ1 ）2 はソレノイドコイルの円筒部分の断面積をあらわす。
【００２５】
そこで漏洩磁場を少なくするためには、式（１）において低次の項，特にコイル位置に関係する項Ｇの低次の項を零にすれば良いことが分かる。よって、式（１）の項Ｇの１次の項を零にすべく式（２）より
【００２６】
【数１０】
ｍ1 ＝ｍ2
【００２７】
【数１１】
Ｎ1 （ｒ1 ）2 ＝Ｎ2 （ｒ2 ）2
【００２８】
【数１２】
Ｎ2 ／Ｎ1 ＝（ｒ1 ／ｒ2 ）2 …………式（９）
となる。しかし、必ずしもコイル１とコイル２に対して式（９）を満たすことは難しいため、僅かに漏洩磁場が発生する。
そこで、さらに式（１）における項Ｇの３次の項を零すれば漏洩磁場がさらに減少することが分かる。よって、
【００２９】
【数１３】
（４／３）・（ｚ1 ）2 −（ｒ1 ）2 ＝０
【００３０】
【数１４】
ｚ1 ＝｛（√３）／２｝ｒ1 …………式（１０）
となる。よって、上記式（９），式（１０）を満足すれば大幅に漏洩磁場が減少することになる。
【００３１】
そこで本願の目的は、漏洩磁場量および電磁応力が低減された電力貯蔵装置を提供することにある。さらに本願の別の目的は小型で安価な電力貯蔵装置の提供を目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明に係る超電導電力貯蔵装置は、複数のソレノイド型の超電導コイルをこのコイルの軸方向に平行に並べて真空容器内に収納してなる超電導電力貯蔵装置において、前記超電導コイルは４本で構成されこの超電導コイルは正四角形の各頂点に相当する位置のみに配置され、かつこの超電導コイルは略同一の磁気モーメント値を有するとともに相隣る前記超電導コイルの磁気モーメントの方向は互いに逆向きであることを特徴とする。このように構成された請求項１記載の本発明は、互いに相隣るコイルの磁気モーメントをほぼ完全に打ち消し合うため外部への漏洩磁場が大幅に減少する。また、正多角形の中心位置では磁気モーメントが零になるため磁場の影響を受け易い機器の設置も可能となる。
【００４３】
上記目的を達成するため請求項２記載の発明に係る超電導電力貯蔵装置は、請求項１に係る超電導電力貯蔵装置において、前記各超電導コイル直径Ｄと軸方向長さＨとは
【００４４】
［数１５］Ｈ／Ｄ＝（√３）／２
の関係を有することを特徴とする。このように構成された請求項２記載の本発明では、漏洩磁場をあらわす式において５次の項を零に出来るために、漏洩磁場のさらなる減少が見込まれる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下、図１から図１１を参照して説明する。なお、図１から図１１において、図１２から図１６に示した従来技術と同一構成部分には同一符号を付しその構成の説明を省略する。
【００４６】
図１乃至図２は第１の実施の形態を示しており、図１はその縦断面図を、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図をそれぞれ示している。
図において、その軸方向に対して平行に並べられた複数（第１の実施の形態の場合では一例として４本）のソレノイド型の超電導コイル５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの上下端面には、上端板５２、下端板５３が配されるとともに、上下端板支持具５４，５５を介して上下コイル固定トラス５６，５７にそれぞれ固定されて、この上下コイル固定トラス５６，５７によりこれら４本のコイルは一体化されている。また、上側コイル固定トラス５６にはステー５８の一端が取り付けられるとともに、このステー５８の他端は真空容器１０内壁に設けられた支持棚５９に固定され、前記一体化されたコイル全体を真空容器１０に固定している。
【００４７】
固定化された４本のコイルは、上下コイル固定トラス５６，５７とともに箱状の熱シールド７内に収納されている。そして、断熱支持脚１１は熱シールド７を真空容器１０内に固定するとともに、超電導電力貯蔵装置５０全体を支持している。
【００４８】
一方、略同一の形状，構造からなる４本のソレノイド型コイル５１ａ〜５１ｄにおいては、互いに隣り合うコイルの磁気モーメントを、その値は略同一でその方向は異なるように設置もしくは電気的接続がなされている。すなわち、コイル５１ａとコイル５２ｂ、コイル５１ｂとコイル５２ｃ、コイル５１ｃとコイル５２ｄ、コイル５１ｄとコイル５２ａとはそれぞれ略同一磁気モーメント値であるがその方向は互いに異なっている。
【００４９】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、漏洩磁場の原因となる磁気モーメントは相隣り合うコイルが互いに打ち消し合うために、従来例のように別途シールドコイルを設けたり、真空容器の外部もしくは内部に磁気シールドを設けたりする必要が無く、その漏洩磁場が大幅に減少する。また、相隣り合うコイルの磁力線の向きも異なるため、コイル励磁時の誘導電流による電磁力が低減され、その支持構造物も簡素化が可能となる。さらに、コイル５１ａ〜５１ｄを構成する超電導線に生じる応力も低減されることから、その信頼性が増す。また、略同一の形状・構造のコイルを並べるだけで構成できるため装置として簡素化された安価な超電導電力貯蔵装置５０を提供出来る。
【００５０】
次に図３乃至図４を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、図３は第２の実施の形態の縦断面図を、図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図をそれぞれ示している。
【００５１】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態におけるソレノイド型のコイルに代わり、その軸方向に平行に並べた複数の略同一の形状，構造のソレノイド型のコイルを、その軸方向から見た時に偶数の頂点を持つ正多角形の各頂点に相当する位置にそれぞれ配置するとともに、このソレノイド型コイル５１ａ〜５１ｆにおいては、互いに隣り合うコイルの磁気モーメントを、その値は略同一でその方向は異なるように設置もしくはその電気的接続がなされている。他の構成は第１の実施の形態と略同じである。
【００５２】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、第１の実施の形態の効果に加えて、電力貯蔵装置５０の容量を増加させる場合に、その並べ型を偶数の頂点を有する多角形状にして、超電導コイル５１そのものの数を増加させることで対応することが可能となり、漏洩磁場も全く増加することがなく、また個々のコイル５１を大きくする必要も無い。また各ソレノイド型コイル５１ａ〜５１ｆの中心位置，すなわち多角形の中心位置では磁気モーメントが全てのコイル５１ａ〜５１ｆの間で打ち消し合い零になるので、そこにコイル５１冷却用の冷凍器等を設置することが可能となり、真空容器１０内の空間を有効に利用できる。なお、図３乃至図４では超電導コイル（５１ａ〜５１ｆ）を６個、すなわち６角形の場合を示している。
【００５３】
次に図５乃至図６を参照して本発明の参考となる実施の形態を説明する。なお、図５は第３の実施の形態の縦断面図を、図６は図５のＣ−Ｃ矢視断面図をそれぞれ示している。
【００５４】
図において、軸方向に対して平行に並べられた略同一の形状，構造からなるソレノイド型の超電導コイル５１ａ〜５１ｈは、２本一組としてコイル対６１ａ〜６１ｄを形成している。このコイル対６１ａ〜６１ｄの上下端面には、上端板５２、下端板５３が配されるとともに、上下端板支持具５４，５５を介して上下コイル固定トラス５６，５７にそれぞれ固定されて、この上下コイル固定トラス５６，５７によりこれらのコイル対６１ａ〜６１ｄは一体化されている。他の構成については第１の実施の形態と略同一である。
【００５５】
コイル対６１ａを形成するコイル５１ａ，５１ｂは、略同一の形状，構造からなり、その磁気モーメントは略同一の値でその向きが互いに逆となるように設置または電気的接続がされている。他のコイル対６１ｂ〜６１ｄを形成するコイル５１ｃ，５１ｄ、５１ｅ，５１ｆおよび５１ｇ，５１ｈも同様である。
【００５６】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、第１および第２の実施の形態の効果に加えて、漏洩磁場の原因となる磁気モーメントはコイル対を形成する１組のコイル間でほぼ打ち消し合うため、たとえこのコイル対を多数並べても漏洩磁場は大きくならない。よって、漏洩磁場の少なく容量の大きな超電導電力貯蔵装置５０を提供することができる。また、各コイル対はその設置位置に制約が無いため超電導電力貯蔵装置５０全体の形状の設計自由度が増し、その装置の設置位置に合わせた形状にできる。なお、図５乃至図６においては、コイル対６１は４組（６１ａ〜６１ｄ）の場合を示したが、これに限らずコイル対６１単位の増減であれば何組にしても良い。
【００５７】
次に図７を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。図において、内側に配された第１の超電導コイル７１と外側に配された第２の超電導コイル７２とは、その中心軸を共通に同軸に配設された２個のソレノイド型の超電導コイルからなり、それぞれのコイル軸方向長さＨ１およびＨ２とその径Ｄ１およびＤ２とは
【００５８】
【数１６】
Ｈ１／Ｄ１＝（√３）／２
【００５９】
【数１７】
Ｈ２／Ｄ２＝（√３）／２
の関係を有する。
これらの超電導コイル７１，７２の上下端には、上下端固定具７３，７４が配設され両コイル７１，７２の位置を固定するとともに両コイルを一体化している。そして上端固定具７３には、ステー５８の一端が取り付けられるとともに、その他端は真空容器１０の内壁に設けられた支持棚５９に固定され、上下端固定具７３，７４で一体化された超電導コイル７１，７２を真空容器１０で支持している。
【００６０】
一体化された超電導コイル７１，７２は、上下端固定具７３，７４とともに真空容器１０内に設けられた箱状の熱シールド７内に収納され、断熱支持脚１１で支持されている。また、この断熱支持脚１１は超電導電力貯蔵装置５０全体も支持している。
【００６１】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、漏洩磁場をあらわす式おける５次の項を零にできるため、実際の漏洩磁場も大幅に減少する。また、同軸のコイル２本で構成されるため構造が簡単となり、信頼性の高い超電導電力貯蔵装置５０を提供できる。
なお、上記したように超電導コイルをその軸方向長さＨとその径Ｄとの比が
【００６２】
【数１８】
Ｈ／Ｄ＝（√３）／２
の関係を有するコイルを製作することにより、漏洩磁場が大幅に減少するのは、同軸に配置された１対のコイルに対してのみ有効であるわけではなく、単体のコイルに適用しても同様の効果を得ることが出来る。
【００６３】
次に図８乃至図９を参照して本発明の参考となる実施の形態を説明する。なお、図８は第５の実施の形態の縦断面図を、図９は図８のＤ−Ｄ矢視断面図をそれぞれ示している。
【００６４】
図において、複数の超電導コイル８１ａ〜８１ｄは、その中心軸を、同一の軸心上に一列に配設されている。そして、各コイル８１ａ〜８１ｄは、その外周に配された固定枠８２ａ〜８２ｄと、各コイル８１ａ〜８１ｄ間に設けられたスペーサ８３ａ〜８３ｃと、左右端部に位置するコイル８１ａ，８１ｄのそれぞれの端面に設けられた左右支持端板８４，８５により一体化されている。この一体化されたコイルは、外部からの熱伝導をできるだけ少なくさせるために用いるワイヤー８６で真空容器１０内に設けられた箱状の熱シールド７内に支持されている。さらに、この熱シールド７も真空容器１０内にワイヤー８７で支持されている。そして、この超電導電力貯蔵装置５０全体は外部に配設された断熱支持脚１１で支持されている。なお、超電導コイル８１ａ〜８１ｄは略同一形状，同一構造をしており、その磁気モーメントは値が略同一で、その方向は互いに相隣合うコイル間で異なる方向を向いている。
【００６５】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、相隣合うコイル間で磁気モーメントを打ち消し合うため漏洩磁場が少なくなる。またコイル数を増減させる場合にも、磁気モーメントの値が略同一でその方向が互いに異なる方向を向いたコイルの２本を単位としているので、コイル数に関係なく漏洩磁場は少ない。なお、図では超電導コイルが横に４本直列に並んだ場合を示したが、これに限定されることなく、縦に積み重ねても良く、その数も偶数であれば幾つでも良い。
【００６６】
次に図１０乃至図１１を参照して本発明の参考となる実施の形態を説明する。図１０乃至図１１は超電導電力貯蔵装置５０の断面図を示しており、断面積および断面形状の異なる２種類の超電導コイルが、２本ずつ対になり上下端板５３，５４（上端板５３は図示せず）により一体化されていること以外は第３の実施の形態と略同一である。そして、対になった超電導コイル９１ａ，９１ｂ、９２ａ，９２ｂはそれぞれ略同一の形状，構造をしており、略同一の磁気モーメント値でありその方向が互いに逆向きになるように設置またはその電気的接続がなされている。
【００６７】
このような構成の超電導電力貯蔵装置５０においては、対になった超電導コイル９１、９２間で磁気モーメントを打ち消し合うため、外部に漏れる漏洩磁場は少ない。さらにコイルを対に設置すること以外に、その大きさ，形状には制約がないため、真空容器１０内の空間を有効に活用できる。また超電導電力貯蔵装置５０の設置場所に合わせた形状を取ることができ、その応用範囲が広がる。なお、図では２種類のコイルの例を示したが、これに限定されることなく、各コイルが対であれば、その大きさ，形状の種類は幾つでも良い。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超電導電力貯蔵装置は、複数のソレノイド型の超電導コイルをこのコイルの軸方向に平行に並べて、これらの超電導コイルは略同一の磁気モーメント値を有するとともに互いに相隣る超電導コイルの磁気モーメントの方向を逆向きにしたので、漏洩磁場の原因となる磁気モーメントは相隣り合うコイルで打ち消し合い、従来のように別途シールドコイルを設けたり、真空容器の外部もしくは内部に磁気シールドを設けたりする必要が無く、漏洩磁場は大幅に減少する。
さらに、相隣り合うコイルの磁力線の向きも異なるため、コイル励磁時の誘導電流による電磁力が低減され、その支持構造物も簡素化が可能となる。さらに、コイルを構成する超電導線に生じる応力も低減されることから、その信頼性が増す。加えて、略同一の形状・構造の４本のコイルを並べるだけで装置を構成できるため、簡素化された安価な超電導電力貯蔵装置５０を提供することが出来る。また、超電導コイルは偶数の頂点を持つ正四角形の各頂点に相当する位置のみに配置する構成としたので、正四角形の中心位置では磁気モーメントが零になるため磁場の影響を受け易い機器の設置も可能となる。
【００６９】
また、本発明の超電導電力貯蔵装置は、１組の超電導コイルを同軸に配置し、この同軸に配置された１組の超電導コイルの内側に配設される第１の超電導コイルの磁気モーメントと、外側に配設される第２の超電導コイルの磁気モーメントとを等しくするとともに、その方向を互いに逆向きにし、さらに、超電導コイルの軸方向の長さＨと径Ｄの比を、
【００７０】
【数１９】
Ｈ／Ｄ＝（√３）／２
としたので漏洩磁場をあらわす式における５次の項が零になり、その結果、漏洩磁場は大幅に減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超電導電力貯蔵装置の第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】本発明の超電導電力貯蔵装置の第１の実施の形態を示す図１のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図。
【図３】本発明の超電導電力貯蔵装置の第２の実施の形態を示す縦断面図。
【図４】本発明の超電導電力貯蔵装置の第２の実施の形態を示す図３のＢ−Ｂ矢視線に沿う断面図。
【図５】本発明の超電導電力貯蔵装置の第３の実施の形態を示す縦断面図。
【図６】本発明の超電導電力貯蔵装置の第３の実施の形態を示す図５のＣ−Ｃ矢視線に沿う断面図。
【図７】本発明の超電導電力貯蔵装置の第４の実施の形態を示す縦断面図。
【図８】本発明の超電導電力貯蔵装置の第５の実施の形態を示す縦断面図。
【図９】本発明の超電導電力貯蔵装置の第５の実施の形態を示す図８のＤ−Ｄ矢視線に沿う断面図。
【図１０】本発明の超電導電力貯蔵装置の第６の実施の形態を示す縦断面図。
【図１１】本発明の超電導電力貯蔵装置の第６の実施の形態の別の例を示す縦断面図。
【図１２】従来の超電導電力貯蔵装置の構成を示す縦断面図。
【図１３】従来の超電導電力貯蔵装置の構成を示す図１２のＸ−Ｘ矢視線に沿う断面図。
【図１４】従来の別の超電導電力貯蔵装置の構成を示す縦断面図。
【図１５】従来の別の超電導電力貯蔵装置の構成を示す図１３のＹ−Ｙ矢視線に沿う断面図。
【図１６】同軸に配置されたコイルにおける漏洩磁場の式を説明する図。
【符号の説明】
７ 断熱シールド
１０ 真空容器
１１ 断熱支持脚
１２ 真空容器フランジ
５０ 超電導電力貯蔵装置
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ，５１ｇ，５１ｈ 超電導コイル
５２ 上端板
５３ 下端板
５４ 上端板支持具
５５ 下端板支持具
５６ 上コイル固定トラス
５７ 下コイル固定トラス
５８ ステー
５９ 支持棚
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ コイル対
７１ 内側超電導コイル（第１の超電導コイル）
７２ 外側超電導コイル（第２の超電導コイル）
７３ 上端固定具
７４ 下端固定具
８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ 超電導コイル
８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ 固定枠
８３ａ，８３ｂ，８３ｃ スペーサ
８４ 左支持端板
８５ 右支持端板
８６，８７ 支持ワイヤー
９１ａ，９１ｂ 超電導コイル
９２ａ，９２ｂ 超電導コイル
Claims (2)
- 複数のソレノイド型の超電導コイルをこのコイルの軸方向に平行に並べて真空容器内に収納してなる超電導電力貯蔵装置において、前記超電導コイルは４本で構成されこの超電導コイルは正四角形の各頂点に相当する位置のみに配置され、かつこの超電導コイルは略同一の磁気モーメント値を有するとともに相隣る前記超電導コイルの磁気モーメントの方向は互いに逆向きであることを特徴とする超電導電力貯蔵装置。
- 前記各超電導コイルの直径Ｄと軸方向長さＨとは
［数１］Ｈ／Ｄ＝（√３）／２
の関係を有することを特徴とする請求項１項に記載の超電導電力貯蔵装置。
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