JP5516665B2 - Superconducting coil device, superconducting device, and method of manufacturing superconducting coil device - Google Patents

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Description

本発明は、超電導コイル機器および超電導機器に関するものであり、より特定的には、超電導コイルを内部に保持する容器を備える超電導コイル機器、および当該超電導コイルを用いた超電導機器に関するものである。また上記超電導コイル機器の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a superconducting coil device and a superconducting device, and more particularly to a superconducting coil device including a container that holds a superconducting coil inside, and a superconducting device using the superconducting coil. Moreover, it is related with the manufacturing method of the said superconducting coil apparatus.

超電導線材を巻回した超電導コイルは、極低温の温度下にて用いられる。このため、たとえば超電導コイルを用いたモータなどの超電導機器においては、超電導コイルは容器の内部に保持された状態で用いられる。当該容器の内部に液体窒素などの冷媒を供給することにより超電導コイルが冷却された状態で使用される。   A superconducting coil wound with a superconducting wire is used at an extremely low temperature. For this reason, for example, in a superconducting device such as a motor using a superconducting coil, the superconducting coil is used while being held inside the container. The superconducting coil is used in a cooled state by supplying a coolant such as liquid nitrogen into the container.

上述した容器のように、極低温の冷媒を内部に貯蔵した上で超電導コイルを保持するクライオスタットの内槽の製造方法として、たとえば従来から特開2007−35835号公報(特許文献1)に開示されるような方法が用いられている。   As a method for manufacturing an inner tank of a cryostat that holds a superconducting coil while storing a cryogenic refrigerant therein as in the container described above, for example, it has been conventionally disclosed in JP-A-2007-35835 (Patent Document 1). Such a method is used.

特開2007−35835号公報JP 2007-35835 A

特開2007−35835号公報に開示されるクライオスタットの製造方法は以下のとおりである。まずガラス繊維やカーボン繊維などの補強繊維に熱硬化性樹脂を含浸した材質を熱硬化することにより強度を高くしたFRP(Fiber Reinforced Plastics)と呼ばれる繊維強化プラスチックからなる枠体を準備する。この枠体に、FRPと同様の材質からなるプリプレグと呼ばれる未硬化の物質を貼り付ける。そしてこのプリプレグを貼り付けた枠体を熱硬化させることにより、プリプレグが容器の側面として形成される。このようにして、クライオスタットの内槽が形成される。   The manufacturing method of the cryostat disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2007-35835 is as follows. First, a frame body made of fiber reinforced plastic called FRP (Fiber Reinforced Plastics) whose strength is increased by thermosetting a material in which a reinforcing fiber such as glass fiber or carbon fiber is impregnated with a thermosetting resin is prepared. An uncured substance called a prepreg made of the same material as FRP is attached to this frame. And the prepreg is formed as a side surface of a container by thermosetting the frame to which this prepreg is attached. In this way, the inner tank of the cryostat is formed.

クライオスタットのように極低温の冷媒を保持する容器は、室温と極低温との温度サイクルにより生じる熱膨張や熱収縮に耐えうる材質とすることが要求される。補強繊維を含まない樹脂はこのような温度サイクルに耐えうるだけの強度を有さない。このため当該容器は、FRPのような樹脂が繊維材料により補強された材料を用いて形成されることが好ましい。またFRPのような不導体を容器の材料に用いることにより、当該容器に電流が流れてジュール熱が発生し、容器の内部の冷媒を加熱する現象の発生を抑制することができる。   A container that holds a cryogenic refrigerant such as a cryostat is required to be made of a material that can withstand thermal expansion and contraction caused by a temperature cycle between room temperature and cryogenic temperature. Resins that do not contain reinforcing fibers do not have sufficient strength to withstand such temperature cycles. Therefore, the container is preferably formed using a material in which a resin such as FRP is reinforced with a fiber material. In addition, by using a non-conductor such as FRP as a material for a container, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which current flows through the container and Joule heat is generated to heat the refrigerant inside the container.

しかし、特開2007−35835号公報に開示される製造方法のように、プリプレグを枠体の外側に複数層貼り付ける方法を用いた場合、特に枠体の構造が段差となった領域において、貼り付けるプリプレグが貼り付けられる枠体の段差の形状に追随できず、特に枠体の段差がなす角部の近傍において、プリプレグが枠体と接触せず、プリプレグと枠体との間に間隙が形成される。当該間隙には空気などが貯留しやすいため、間隙が存在された容器に対して温度サイクルを付加すると、貯留した空気が周囲の筐体に熱応力を与える。その結果、容器には当該角部を起点としてクラックなどの破損が発生する可能性がある。   However, when using a method in which a plurality of layers of prepregs are attached to the outside of the frame as in the manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-35835, affixing is performed particularly in regions where the structure of the frame is stepped. The shape of the step of the frame to which the prepreg to be attached cannot be followed, and especially in the vicinity of the corner formed by the step of the frame, the prepreg does not contact the frame and a gap is formed between the prepreg and the frame. Is done. Since air or the like is likely to be stored in the gap, when the temperature cycle is added to the container in which the gap exists, the stored air gives thermal stress to the surrounding casing. As a result, breakage such as cracks may occur in the container starting from the corner.

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものである。その目的は、超電導コイルの容器を構成する枠体と側面を構成する樹脂材料との間の充填精度を向上することにより、密閉性を向上することが可能な容器を備える超電導コイル機器、および当該超電導コイル機器を用いた超電導機器を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems. The purpose is to improve the filling accuracy between the frame constituting the container of the superconducting coil and the resin material constituting the side surface, thereby providing a superconducting coil device including a container capable of improving the sealing performance, and It is to provide a superconducting device using a superconducting coil device.

本発明に係る超電導コイル機器は、超電導コイルと、超電導コイルを内部に保持する容器とを備える超電導コイル機器である。容器は、複数の部材を接続して構成されるベース体と、当該ベース体における複数の部材同士の接続部分に沿って形成され、樹脂からなる封止補強部とを含む。
また、本発明に係る超電導コイル機器は、超電導コイルと、超電導コイルを内部に保持する容器とを備える超電導コイル機器である。容器はFRPからなり、容器の角部においては、角部に沿って、樹脂からなる封止補強部が形成されている。
The superconducting coil device according to the present invention is a superconducting coil device including a superconducting coil and a container that holds the superconducting coil inside. The container includes a base body configured by connecting a plurality of members, and a sealing reinforcement portion formed along a connecting portion between the plurality of members in the base body.
The superconducting coil device according to the present invention is a superconducting coil device including a superconducting coil and a container for holding the superconducting coil inside. The container is made of FRP, and a sealing reinforcing portion made of resin is formed along the corner at the corner of the container.

本発明に係る超電導コイル機器は、超電導コイルを内部に保持する容器の角部(樹脂を含浸する側から見て山型に屈曲した「角」や、樹脂を含浸する側から見て谷型に屈曲した「隅」)が樹脂からなる封止補強部により充填される。このため角部などの、容器を構成するために組み立てられた複数の枠体の部材の接続部分において間隙が形成されることが抑制される。したがって、当該容器の封止性能を向上することができる。また当該容器に温度サイクルを与えた場合においても、角部の間隙に大きな熱応力が発生することによる容器の破損を抑制することができる。   The superconducting coil device according to the present invention has a corner portion of a container that holds the superconducting coil inside (a “corner” bent in a mountain shape when viewed from the resin-impregnated side, or a valley shape when viewed from the resin-impregnated side. The bent “corner”) is filled with a sealing reinforcement made of resin. For this reason, it is suppressed that a space | gap is formed in the connection part of the member of the some frame body assembled in order to comprise a container, such as a corner | angular part. Therefore, the sealing performance of the container can be improved. Even when the container is subjected to a temperature cycle, the container can be prevented from being damaged due to a large thermal stress generated in the gap between the corners.

本発明の実施の形態に係る超電導機器の外観の状態を示す概略模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the external appearance of the superconducting apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1の線分II−IIにおける概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in line segment II-II of FIG. 図1および図2のロータの概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of the rotor of FIGS. 1 and 2. 図1および図2のステータの概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of the stator of FIGS. 1 and 2. 超電導コイルが内部に保持される内槽容器の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the inner tank container by which a superconducting coil is hold | maintained inside. 図5の内槽容器を取り囲む外槽容器の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the outer tank container which surrounds the inner tank container of FIG. 図5の線分VII−VIIにおける概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in the line segment VII-VII of FIG. 図2が示す、内槽容器と外槽容器との内部を示す部分の態様をより詳細に示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the aspect of the part which shows the inside of the inner tank container and the outer tank container which FIG. 2 shows in detail. 図8中の丸点線「IX」で囲まれた領域の概略拡大図である。FIG. 9 is a schematic enlarged view of a region surrounded by a round dotted line “IX” in FIG. 8. 図7中の丸点線「X」で囲まれた領域の概略拡大図である。FIG. 8 is a schematic enlarged view of a region surrounded by a round dotted line “X” in FIG. 7. 本発明の実施の形態に係る超電導コイル容器の製造工程を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing process of the superconducting coil container which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態において、同一の機能を果たす要素には同一の参照符号を付し、その説明は、特に必要がなければ繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, elements having the same function are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated unless particularly necessary.

本実施の形態に係る超電導機器としては、たとえば図1に示す超電導モータ100が挙げられる。超電導モータ100は、回転子として用いるロータ30と、固定子として用いるステータ20とからなる。図1の超電導モータ100は概略の構造を示す模式図であるが、図面を見やすくするためロータ30を構成する部材の一部のみを図示し、ステータ20を構成する部材については図示を省略している。そしてロータ30およびステータ20を構成する各部材については図2の断面図および、図3〜図6により具体的に図示している。以下においては図1〜図6を適宜参照して、超電導モータ100について説明する。   An example of the superconducting device according to the present embodiment is a superconducting motor 100 shown in FIG. Superconducting motor 100 includes a rotor 30 used as a rotor and a stator 20 used as a stator. The superconducting motor 100 of FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic structure, but only a part of the members constituting the rotor 30 is shown for easy understanding of the drawing, and the members constituting the stator 20 are not shown. Yes. Each member constituting the rotor 30 and the stator 20 is specifically illustrated by the cross-sectional view of FIG. 2 and FIGS. The superconducting motor 100 will be described below with reference to FIGS. 1 to 6 as appropriate.

超電導モータ100のロータ30は、ロータコア13の周囲に超電導線材を超電導コイル10として巻回させたものに外部から電流を流し、当該電流の向きに応じてロータコア13に磁性を生じさせる。超電導コイル10はたとえば図1、図3、図4に示すようにレーストラック型コイルの態様とすることが好ましい。ステータ20についてもステータコア23の周囲の超電導コイル10に流れる電流の向きに応じてステータコア23に磁性を生じさせる。ロータコア13とステータコア23との磁性による両者間の引き寄せや反発を利用してロータ30をロータ軸16の周囲に沿った方向へ回転させる。ロータ30の回転は、ロータ30の回転を出力する負荷に接続された出力軸18から外部へと伝播される。出力軸18の回転はベアリング35により支持される。   The rotor 30 of the superconducting motor 100 causes a current to flow from outside to the rotor core 13 around which the superconducting wire is wound as the superconducting coil 10, and causes the rotor core 13 to be magnetized according to the direction of the current. The superconducting coil 10 is preferably in the form of a racetrack coil as shown in FIGS. 1, 3, and 4, for example. As for the stator 20, magnetism is generated in the stator core 23 according to the direction of the current flowing through the superconducting coil 10 around the stator core 23. The rotor 30 is rotated in the direction along the periphery of the rotor shaft 16 by utilizing the attraction and repulsion between the rotor core 13 and the stator core 23 due to magnetism. The rotation of the rotor 30 is propagated to the outside from the output shaft 18 connected to a load that outputs the rotation of the rotor 30. The rotation of the output shaft 18 is supported by the bearing 35.

ここで超電導コイル10は超電導線材により構成されるため、これを作動するために液体窒素などの冷媒17で冷やす必要がある。そのため超電導コイル10は容器の内部に保持されている。当該容器の内部に冷媒17を供給することにより、超電導コイル10を冷却して使用可能な状態とする。   Here, since the superconducting coil 10 is composed of a superconducting wire, it needs to be cooled with a refrigerant 17 such as liquid nitrogen in order to operate it. Therefore, the superconducting coil 10 is held inside the container. By supplying the refrigerant 17 to the inside of the container, the superconducting coil 10 is cooled to be usable.

ここでいう容器とは、超電導コイル10を収納する超電導コイル用容器のことである。超電導コイル用容器は、図2に示すように超電導コイル10を内部に直接保持する内槽容器50と、内槽容器50の外周部を取り囲むように配置された外槽容器60とからなる。超電導コイル10が内槽容器50の内部に保持され、内槽容器50の外周部を取り囲むように外槽容器60が配置された構成により、超電導コイル機器が形成される。内槽容器50および外槽容器60は、ロータ30、ステータ20のそれぞれの超電導コイル10に備えられている。なお内槽容器50および外槽容器60は、図1、3、4においては図示されていない。   The container here is a superconducting coil container that houses the superconducting coil 10. As shown in FIG. 2, the superconducting coil container includes an inner tank container 50 that directly holds the superconducting coil 10 inside, and an outer tank container 60 that is disposed so as to surround the outer periphery of the inner tank container 50. The superconducting coil device is formed by the configuration in which the superconducting coil 10 is held inside the inner tank container 50 and the outer tank container 60 is disposed so as to surround the outer peripheral portion of the inner tank container 50. The inner tank container 50 and the outer tank container 60 are provided in each superconducting coil 10 of the rotor 30 and the stator 20. The inner tank container 50 and the outer tank container 60 are not shown in FIGS.

当該容器が内槽容器50を備えることにより、超電導コイル10を冷却して安定に作動させることができる。また当該容器が外槽容器60を備えることにより、冷媒を保持する内槽容器50が室温である外気に触れることを抑制する断熱容器としての作用を有する。   Since the container includes the inner tank container 50, the superconducting coil 10 can be cooled and stably operated. Moreover, since the said container is provided with the outer tank container 60, it has the effect | action as a heat insulation container which suppresses that the inner tank container 50 holding a refrigerant | coolant touches the external air which is room temperature.

したがって内槽容器50および外槽容器60は、断熱性に優れた材料から構成されることが好ましい。一例としてこれらはFRP(繊維強化プラスチック)により形成されることが好ましい。FRPは強度や断熱性が非常に高いため、容器の内部と外部との温度差や、当該超電導モータ100の使用時と不使用時との容器内部の温度差による熱応力による破損や、冷媒による超電導コイル10の冷却効率の劣化を抑制することができる。ただしFRPの代わりに、内槽容器50および外槽容器60としてたとえばフィラー含有プラスチックやセラミックスなどを用いてもよい。   Therefore, it is preferable that the inner tank container 50 and the outer tank container 60 are made of a material excellent in heat insulation. As an example, these are preferably formed of FRP (fiber reinforced plastic). Since FRP has very high strength and heat insulation properties, the temperature difference between the inside and outside of the container, the damage caused by the thermal stress due to the temperature difference inside the container between when the superconducting motor 100 is used and when it is not used, The deterioration of the cooling efficiency of the superconducting coil 10 can be suppressed. However, instead of FRP, for example, filler-containing plastics or ceramics may be used as the inner tank container 50 and the outer tank container 60.

図5と図6にはそれぞれ一例として、ステータ20に用いられる内槽容器および外槽容器を示している。内槽容器50は図5に示すように、たとえば円筒形状を有するFRPの筐体からなる。内槽容器50の円筒部は内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52との2台の円筒形状の筐体が、これらの円筒形状の底面としての円形の中心がほぼ一致して同心円をなすように配置される。内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52とに挟まれた領域が、超電導コイル10が載置される領域である。超電導コイル10の中空の領域を、ステータコア23やロータコア13が貫通するために、内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52の側面(円筒形状をなす側部)には開口部53が形成されている。つまり複数の開口部53のそれぞれに超電導コイル10の中空の部分やステータコア23、ロータコア13が配置され、隣り合う開口部53に挟まれた領域に隣り合う超電導コイル10の超電導線材が配置される構成となる。   FIGS. 5 and 6 show an inner tank container and an outer tank container used for the stator 20 as an example. As shown in FIG. 5, the inner tank container 50 is formed of, for example, an FRP housing having a cylindrical shape. The cylindrical portion of the inner tank container 50 has two cylindrical casings, an inner tank container outer casing 51 and an inner tank container inner casing 52, whose circular centers as the bottom surfaces of these cylindrical shapes are substantially coincident with each other. Arranged in a concentric circle. A region sandwiched between the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52 is an area where the superconducting coil 10 is placed. In order for the stator core 23 and the rotor core 13 to pass through the hollow region of the superconducting coil 10, an opening 53 is provided on the side surfaces (side portions having a cylindrical shape) of the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52. Is formed. In other words, the hollow portion of the superconducting coil 10, the stator core 23, and the rotor core 13 are disposed in each of the plurality of openings 53, and the superconducting wire of the adjacent superconducting coil 10 is disposed in a region sandwiched between the adjacent openings 53. It becomes.

なお開口部53は、図5に示すように、内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52との側面の両方にたとえば矩形の孔が形成されることにより、内槽容器外側筐体51から内槽容器内側筐体52まで、側面に交差する方向に貫通するように形成されたものであってもよい。しかしたとえば内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52とのいずれか一方のみに矩形の孔が形成されることにより、たとえば内槽容器50の側面の外側(内側)から見たときに、開口部53が凹部をなすような形状となっていてもよい。   As shown in FIG. 5, the opening 53 is formed by forming, for example, a rectangular hole on both side surfaces of the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52, so that the inner tank container outer casing is formed. From the body 51 to the inner tank container inner housing | casing 52, it was formed so that it might penetrate in the direction which cross | intersects a side surface. However, for example, when a rectangular hole is formed in only one of the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52, for example, when viewed from the outside (inside) of the side surface of the inner tank container 50 In addition, the opening 53 may have a concave shape.

開口部53の縁部は開口部側面54としてFRPにより塞がれる。また内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52との底面近傍(円筒形状の端部)においてもフランジ形状を有するFRPからなる端部筐体55、56を配置する。以上により、内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52とに挟まれた領域が密閉空間となり、内槽容器50としての態様をなす。ここにたとえば液体窒素などの冷媒17(図2参照)を給排するための冷媒供給管と冷媒排出管とが接続される。図5に示すように、端部筐体55から冷媒を流通させる管状部材が2本突出している。これらのうち1本(管状部材57)は内槽容器50の内部に冷媒17を供給するための冷媒供給管であり、他の1本(管状部材58)は内槽容器50の内部から冷媒17を排出するための冷媒供給管である。しかし両者は同様の構造を備えているため、ここでは両者を合わせて冷媒供給管と呼ぶことにする。   The edge of the opening 53 is closed by the FRP as the opening side surface 54. Further, end casings 55 and 56 made of FRP having a flange shape are also arranged near the bottom surfaces (cylindrical ends) of the inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52. By the above, the area | region pinched | interposed into the inner tank container outer housing | casing 51 and the inner tank container inner housing | casing 52 turns into sealed space, and makes the aspect as the inner tank container 50. FIG. Here, for example, a refrigerant supply pipe and a refrigerant discharge pipe for supplying and discharging the refrigerant 17 such as liquid nitrogen (see FIG. 2) are connected. As shown in FIG. 5, two tubular members that circulate the refrigerant protrude from the end housing 55. Among these, one (tubular member 57) is a refrigerant supply pipe for supplying the refrigerant 17 to the inside of the inner tank container 50, and the other one (tubular member 58) is the refrigerant 17 from the inside of the inner tank container 50. It is a refrigerant supply pipe for discharging. However, since both have the same structure, both are here called a refrigerant supply pipe.

一方、断熱容器としての外槽容器60は、上述したように内槽容器50の外側を取り囲むように配置される。具体的には図2に示すように、内槽容器50の内槽容器外側筐体51の外側に、内槽容器外側筐体51に対向するように外槽容器外側筐体61が載置され、内槽容器内側筐体52の内側に、内槽容器内側筐体52に対向するように外槽容器内側筐体62が載置される。外槽容器外側筐体61および外槽容器内側筐体62に挟まれた領域(つまり外槽容器60の内部)に内槽容器50が載置される。また図6に示すように、外槽容器外側筐体61および外槽容器内側筐体62にも複数の開口部63が形成されており、開口部53に重なるように配置される。このようにして、開口部63と開口部53とが重畳された領域に超電導コイル10の中空の領域やステータコア23、ロータコア13が配置される構成となる(図2参照)。開口部63の縁部にも開口部側面64が存在し、また端部筐体65、66が配置されることにより、外槽容器60の内部が密閉空間をなす態様となっている。   On the other hand, the outer tank container 60 as the heat insulating container is disposed so as to surround the outer side of the inner tank container 50 as described above. Specifically, as shown in FIG. 2, an outer tub container outer casing 61 is placed outside the inner tub container outer casing 51 of the inner tub container 50 so as to face the inner tub container outer casing 51. The outer tank container inner casing 62 is placed inside the inner tank container inner casing 52 so as to face the inner tank container inner casing 52. The inner tank container 50 is placed in a region sandwiched between the outer tank container outer casing 61 and the outer tank container inner casing 62 (that is, inside the outer tank container 60). As shown in FIG. 6, a plurality of openings 63 are also formed in the outer tub container outer casing 61 and the outer tub container inner casing 62, and are arranged so as to overlap with the openings 53. In this manner, the hollow region of the superconducting coil 10, the stator core 23, and the rotor core 13 are arranged in the region where the opening 63 and the opening 53 are superimposed (see FIG. 2). An opening side surface 64 is also present at the edge of the opening 63, and the end housings 65 and 66 are arranged, whereby the inside of the outer tank container 60 forms a sealed space.

つまり各容器の底面がなす円形の直径は、大きい順から外槽容器外側筐体61、内槽容器外側筐体51、内槽容器内側筐体52、外槽容器内側筐体62であり、開口部63は開口部53より小さい。   That is, the circular diameter formed by the bottom surface of each container is the outer tub container outer casing 61, the inner tub container outer casing 51, the inner tub container inner casing 52, and the outer tub container inner casing 62 in the descending order. The part 63 is smaller than the opening 53.

内槽容器50と外槽容器60とは、それぞれの底面がなす円形の径方向に関して互いに接触しないように配置されている。つまり図2に示すように、たとえば内槽容器50の内槽容器外側筐体51と、外槽容器60の外槽容器外側筐体61との間には径方向に一定の間隙が存在する。内槽容器50の内槽容器内側筐体52と、外槽容器60の外槽容器内側筐体62とについても同様である。つまり当該間隙はたとえば図2に示す間隙21として存在し、内槽容器50の外周を取り囲むように存在する。この間隙21の存在により、内槽容器50の内部が冷媒17により冷却される効率を高め、内槽容器50の内部の温度が、たとえば外槽容器60の外側の室温の影響を受けることを抑制している。このため外槽容器60が、内槽容器50の内部の温度制御を容易にする断熱材として作用するものであるといえる。   The inner tank container 50 and the outer tank container 60 are arranged so as not to contact each other with respect to the circular radial direction formed by the respective bottom surfaces. That is, as shown in FIG. 2, for example, there is a certain radial gap between the inner tank container outer casing 51 of the inner tank container 50 and the outer tank container outer casing 61 of the outer tank container 60. The same applies to the inner tank container inner casing 52 of the inner tank container 50 and the outer tank container inner casing 62 of the outer tank container 60. That is, the gap exists, for example, as the gap 21 shown in FIG. 2 and surrounds the outer periphery of the inner tank container 50. The presence of the gap 21 increases the efficiency of cooling the inside of the inner tank container 50 by the refrigerant 17 and suppresses the temperature inside the inner tank container 50 from being influenced by the room temperature outside the outer tank container 60, for example. doing. For this reason, it can be said that the outer tank container 60 acts as a heat insulating material that facilitates temperature control inside the inner tank container 50.

そして管状部材57の外側を覆うように、外槽容器60には図6に示す外管が配置されている。また管状部材58の外側を覆うように、外槽容器60には図6に示す外管部材68が配置されている。これらも管状部材57、58と同様に、端部筐体65から2本突出しており、2本のうち一方は内槽容器50の内部に冷媒17を供給する管状部材57の外側を囲むものであり、他方は内槽容器50の内部から冷媒17を排出する管状部材58の外側を囲むものである。ここでは管状部材57の外側を囲むものを外管部材67、管状部材58の外側を囲むものを外管部材68とするが、ここでは両者とも外管と呼ぶことにする。   And the outer tube | pipe shown in FIG. 6 is arrange | positioned at the outer tank container 60 so that the outer side of the tubular member 57 may be covered. An outer tube member 68 shown in FIG. 6 is disposed in the outer tub container 60 so as to cover the outside of the tubular member 58. Similarly to the tubular members 57 and 58, these two protrude from the end housing 65, and one of the two surrounds the outside of the tubular member 57 that supplies the refrigerant 17 to the inside of the inner tank container 50. And the other one surrounds the outside of the tubular member 58 that discharges the refrigerant 17 from the inside of the inner tank container 50. Here, a member surrounding the outside of the tubular member 57 is referred to as an outer tube member 67, and a member surrounding the outside of the tubular member 58 is referred to as an outer tube member 68. Here, both are referred to as an outer tube.

なお図6に示す開口部63は、開口部53と同様に、外槽容器外側筐体61と外槽容器内側筐体62との側面の両方にたとえば矩形の孔が形成されることにより、外槽容器外側筐体61から外槽容器内側筐体62まで、側面に交差する方向に貫通するように形成されたものであってもよい。しかしたとえば外槽容器外側筐体61と外槽容器内側筐体62とのいずれか一方のみに矩形の孔が形成されることにより、たとえば外槽容器60の側面の外側(内側)から見たときに、開口部63が凹部をなすような形状となっていてもよい。   Note that the opening 63 shown in FIG. 6 is similar to the opening 53 in that, for example, a rectangular hole is formed on both sides of the outer tub container outer casing 61 and the outer tub container inner casing 62, thereby It may be formed so as to penetrate from the tank container outer casing 61 to the outer tank container inner casing 62 in a direction intersecting the side surface. However, for example, when a rectangular hole is formed in only one of the outer tub container outer casing 61 and the outer tub container inner casing 62, for example, when viewed from the outside (inside) of the side surface of the outer tub container 60 In addition, the opening 63 may have a concave shape.

上述したように、図2や図5の内槽容器50の内部には超電導コイル10が載置されている。その態様は図7の断面図に示すとおりである。そして当該超電導コイル10には、これを構成する超電導線材に電流を供給するための端子が接続されている。その態様は図7に示すとおりであり、端子41は筐体固定端子43と端子構成部材45と、線材固定用端子47とから構成される。なお図7においては、形成を容易にするために端子41が筐体固定端子43と端子構成部材45と、線材固定用端子47との3つの部材から構成されているが、端子41は単独の部材から構成されていてもよい。   As described above, the superconducting coil 10 is placed inside the inner tank container 50 of FIGS. The mode is as shown in the sectional view of FIG. And the terminal for supplying an electric current to the superconducting wire which comprises this superconducting coil 10 is connected. The mode is as shown in FIG. 7, and the terminal 41 includes a housing fixing terminal 43, a terminal constituting member 45, and a wire fixing terminal 47. In FIG. 7, for ease of formation, the terminal 41 is composed of three members, a housing fixing terminal 43, a terminal component member 45, and a wire fixing terminal 47, but the terminal 41 is a single member. You may be comprised from the member.

内槽容器50をなす内槽容器外側筐体51と内槽容器内側筐体52とは、図8に示すようにベース体1と、ベース体1の外周部を取り囲むように配置された補強繊維3とから構成される。外槽容器60をなす外槽容器外側筐体61と外槽容器内側筐体62とについても同様である。   The inner tank container outer casing 51 and the inner tank container inner casing 52 that form the inner tank container 50 are, as shown in FIG. 8, the base body 1 and the reinforcing fiber disposed so as to surround the outer periphery of the base body 1. 3. The same applies to the outer tub container outer casing 61 and the outer tub container inner casing 62 forming the outer tub container 60.

ベース体1は内槽容器50や外槽容器60の骨組みをなす枠体であるため、上述したように内槽容器50や外槽容器60を構成するFRPや、あるいはフィラー含有プラスチックやセラミックスなどにより構成されるものであることが好ましい。   Since the base body 1 is a frame that forms the framework of the inner tank container 50 and the outer tank container 60, as described above, the FRP that constitutes the inner tank container 50 and the outer tank container 60, or a filler-containing plastic or ceramics is used. It is preferable that it is comprised.

容器状のベース体1を構成するために組み立てられる複数の部材同士の接続をより強固にするために、ベース体1の表面全体を覆うように(ベース体1の表面全体に巻き付けるように)補強繊維3が配置される。補強繊維3はたとえばエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂が、ガラスクロスなどのガラス繊維材料や、カーボン繊維などの補強材料中に含浸された材料からなる。つまり補強繊維3はベース体1と同様にたとえばFRPからなる。   Reinforcing the entire surface of the base body 1 (so as to wrap around the entire surface of the base body 1) in order to strengthen the connection between a plurality of members assembled to form the container-shaped base body 1. Fiber 3 is arranged. The reinforcing fiber 3 is made of a material in which a thermosetting resin such as an epoxy resin or an unsaturated polyester resin is impregnated in a glass fiber material such as glass cloth or a reinforcing material such as carbon fiber. That is, the reinforcing fiber 3 is made of, for example, FRP, like the base body 1.

そしてベース体1の角71には封止補強部2が形成されている。図8や図5に示す角71と、図5に示す隅72とを合わせてここでは角部と呼ぶことにする。
角71とは内槽容器50や外槽容器60の外側から見たときに、ベース体1を構成するために組み立てられた複数の部材同士の接続部分が山型に(凸形状をなすように)屈曲したようになっている場所のことである。隅72とは内槽容器50や外槽容器60の外側から見たときに、ベース体1を構成するために組み立てられた複数の部材同士の接続部分が谷型に(凹形状をなすように)屈曲したようになっている場所のことである。
A sealing reinforcement portion 2 is formed at a corner 71 of the base body 1. The corner 71 shown in FIGS. 8 and 5 and the corner 72 shown in FIG. 5 are collectively referred to as a corner here.
The corner 71 is a mountain-shaped connection portion between the members assembled to form the base body 1 when viewed from the outside of the inner tank container 50 or the outer tank container 60 (to form a convex shape). ) A place that is bent. When the corner 72 is viewed from the outside of the inner tank container 50 or the outer tank container 60, the connecting portions of a plurality of members assembled to constitute the base body 1 are valley-shaped (so as to form a concave shape). ) A place that is bent.

封止補強部2は、補強繊維3中に含まれる熱硬化性樹脂と同様の樹脂材料からなる。封止補強部2は、ベース体1において複数形成される角71や隅72(角部)が延在する方向(図8における紙面に垂直な方向)に沿って延在するように配置される。つまり封止補強部2は、延在する角71や隅72を、内槽容器50や外槽容器60の外側から覆うように配置される。   The sealing reinforcement portion 2 is made of the same resin material as the thermosetting resin contained in the reinforcing fiber 3. The sealing reinforcement portion 2 is arranged so as to extend along a direction in which a plurality of corners 71 and corners 72 (corner portions) formed in the base body 1 extend (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 8). . That is, the sealing reinforcement part 2 is arrange | positioned so that the extended corner | angular 71 and corner 72 may be covered from the outer side of the inner tank container 50 or the outer tank container 60. FIG.

図9に示す内槽容器50のベース体1の外周部分を覆うように補強繊維3が配置される。この補強繊維3はシート状の部材がベース体1の表面上に密着するように配置される。このため補強繊維3とベース体1とが一体となり、内槽容器50や外槽容器60の表面には、特に室温と極低温との温度サイクルによる熱応力に耐えうる強度を持たせることができる。これは補強繊維3を構成するガラス繊維材料や、カーボン繊維などの補強材料による。   The reinforcing fibers 3 are arranged so as to cover the outer peripheral portion of the base body 1 of the inner tank container 50 shown in FIG. The reinforcing fibers 3 are arranged so that a sheet-like member is in close contact with the surface of the base body 1. For this reason, the reinforcing fiber 3 and the base body 1 are integrated, and the surface of the inner tank container 50 and the outer tank container 60 can have a strength that can withstand thermal stress caused by a temperature cycle between room temperature and extremely low temperature. . This is due to a glass fiber material constituting the reinforcing fiber 3 or a reinforcing material such as carbon fiber.

ところが、たとえば図9の上下方向に延在する部材と図9の左右方向に延在する部材との接続部分がなす角71の近傍においては、ベース体1の表面上に密着するように補強繊維3が配置されず、ベース体1と補強繊維3との間に間隙が形成される傾向がある。これは補強繊維3をベース体1の表面上に沿うように巻き付ける際に、角71において補強繊維3がベース体1の表面の形状(直角に近い角度で交差する形状)に追随するように変形することが困難であるためである。つまり角71の近傍において補強繊維3は、図9に示すように、ベース体1の角71における形状に比べて丸みを帯びるように湾曲する。このため補強繊維3の湾曲部と、ベース体1の角71との間に間隙が形成されやすい。   However, for example, in the vicinity of the corner 71 formed by the connecting portion between the member extending in the vertical direction in FIG. 9 and the member extending in the left-right direction in FIG. 9, the reinforcing fiber is in close contact with the surface of the base body 1. 3 is not arranged, and there is a tendency that a gap is formed between the base body 1 and the reinforcing fiber 3. When the reinforcing fiber 3 is wound along the surface of the base body 1, the reinforcing fiber 3 is deformed so as to follow the shape of the surface of the base body 1 at the corner 71 (a shape intersecting at an angle close to a right angle). This is because it is difficult to do. That is, in the vicinity of the corner 71, the reinforcing fiber 3 is curved so as to be rounder than the shape at the corner 71 of the base body 1 as shown in FIG. For this reason, a gap is easily formed between the curved portion of the reinforcing fiber 3 and the corner 71 of the base body 1.

角71などの角部は複数の部材の接続部分であるため、角部には部材同士が完全に接合されず、一部空隙を形成するように接合されることがある。このような空隙は、特に上記の接続部分における複数の部材同士の接合強度が不足している場合に発生しやすい。仮に角71が空隙を形成している状態で、さらに当該空隙に密着せずに補強繊維3が配置されると、当該空隙の部分において、内槽容器50や外槽容器60の内部と外部とを貫通する孔が形成されることになる。   Since the corner portion such as the corner 71 is a connecting portion of a plurality of members, the members are not completely joined to the corner portion, and may be joined so as to form a part of the gap. Such voids are likely to occur particularly when the bonding strength between the plurality of members in the connecting portion is insufficient. If the reinforcing fiber 3 is further disposed without being in close contact with the gap 71 in a state where the corner 71 forms a gap, the inside and outside of the inner tank container 50 and the outer tank container 60 are arranged in the gap portion. A hole penetrating through is formed.

このような孔が形成されると、内槽容器50や外槽容器60の、内部に対する封止性能が低下する。具体的には、たとえば内槽容器50の内部に保持する超電導コイル10を冷却するための冷媒17(図2参照)が内槽容器50の外部へ漏洩する可能性がある。また孔により外槽容器60の内部と外部との間に空気などのガスの微小な漏れが発生すれば、外槽容器60の内部における真空状態を保持することが困難になる。つまり外槽容器60の、内槽容器50に対する断熱性が低下し、内槽容器50の内部を冷媒17で冷却する効率が低下する可能性がある。   If such a hole is formed, the sealing performance with respect to the inside of the inner tank container 50 and the outer tank container 60 will fall. Specifically, for example, the refrigerant 17 (see FIG. 2) for cooling the superconducting coil 10 held inside the inner tank container 50 may leak out of the inner tank container 50. Further, if a minute leak of gas such as air occurs between the inside and outside of the outer tank container 60 due to the holes, it becomes difficult to maintain the vacuum state inside the outer tank container 60. That is, the heat insulation property of the outer tank container 60 with respect to the inner tank container 50 may be reduced, and the efficiency of cooling the inside of the inner tank container 50 with the refrigerant 17 may be reduced.

封止補強部2は、角部に上述した孔が形成されたとしても、当該孔を覆うように配置される。つまり封止補強部2は、角部の孔を塞ぐことにより、内槽容器50や外槽容器60の封止性能を向上させる。封止補強部2により孔が塞がれれば、内槽容器50や外槽容器60の内外を通じたガスや冷媒などの漏洩が抑制され、超電導コイル10の機能を高めることができる。   Even if the hole mentioned above is formed in the corner | angular part, the sealing reinforcement part 2 is arrange | positioned so that the said hole may be covered. That is, the sealing reinforcement part 2 improves the sealing performance of the inner tank container 50 and the outer tank container 60 by closing the corner holes. If the hole is closed by the sealing reinforcement portion 2, leakage of gas, refrigerant, etc. through the inside and outside of the inner tank container 50 and the outer tank container 60 is suppressed, and the function of the superconducting coil 10 can be enhanced.

また樹脂からなる封止補強部2によりベース体1と補強繊維3との間隙が埋められれば、ベース体1と補強繊維3とに挟まれた領域に空気などのガスが滞留する可能性を低減することができる。ベース体1と補強繊維3との間に空気が滞留し、たとえば当該空気が角71の延在する方向に沿って延在するように存在する場合、ベース体1を構成する部材の接続部分に、熱応力などに起因して発生する亀裂が拡大し、ベース体1が破損する可能性が高くなる。しかしベース体1と補強繊維3とに挟まれた領域が樹脂材料(封止補強部2)で充填されている場合には、たとえベース体1を構成する部材の接続部分に亀裂が形成されても、当該亀裂が封止補強部2により容易に覆われる(亀裂の内部が封止補強部2により充填される)ため、当該亀裂が進展してベース体1が破損する可能性が低くなる。   Further, if the gap between the base body 1 and the reinforcing fiber 3 is filled with the sealing reinforcing portion 2 made of resin, the possibility of gas such as air staying in the region sandwiched between the base body 1 and the reinforcing fiber 3 is reduced. can do. When air stays between the base body 1 and the reinforcing fiber 3 and the air exists so as to extend along the direction in which the corner 71 extends, for example, at the connection portion of the members constituting the base body 1 Cracks generated due to thermal stress and the like are enlarged, and the possibility that the base body 1 is damaged is increased. However, when the region sandwiched between the base body 1 and the reinforcing fibers 3 is filled with the resin material (sealing reinforcing portion 2), cracks are formed in the connecting portions of the members constituting the base body 1. However, since the crack is easily covered with the sealing reinforcement portion 2 (the inside of the crack is filled with the sealing reinforcement portion 2), the possibility that the crack progresses and the base body 1 is damaged is reduced.

以上に述べたように封止補強部2は、図8に示すように、内槽容器50の側面の開口部53(外槽容器60の側面の開口部63)の角部(角71)に形成されている。開口部53、63は、ベース体1を構成する複数の部材が接続されて容器状の枠体が形成された結果、当該部材が配置されない空間領域として形成される。このため開口部53、63にはベース体1を構成する部材の接続部分が複数存在することになる。したがって開口部53、63のなす角71(角部)に封止補強部2が配置されることが好ましい。このようにすれば、開口部53、63における超電導コイル機器の真空漏れの発生や封止機能の低下をより確実に抑制することができる。   As described above, the sealing reinforcing portion 2 is formed at the corner (corner 71) of the opening 53 on the side surface of the inner tank container 50 (the opening 63 on the side surface of the outer tank container 60) as shown in FIG. Is formed. The openings 53 and 63 are formed as a space region in which a plurality of members constituting the base body 1 are connected to form a container-like frame, and the members are not arranged. For this reason, a plurality of connecting portions of members constituting the base body 1 are present in the openings 53 and 63. Therefore, it is preferable that the sealing reinforcement portion 2 is disposed at the corner 71 (corner portion) formed by the openings 53 and 63. In this way, it is possible to more reliably suppress the occurrence of vacuum leakage and the deterioration of the sealing function of the superconducting coil device in the openings 53 and 63.

図10は、超電導コイル10へ外部から電源を供給したり、超電導コイル10の電力を外部へ出力するための端子が、内槽容器50の端部筐体55を貫通するように配置された領域の態様を示す拡大断面図である。図10においては端部筐体55の左側が内槽容器50の内側であり、端部筐体55の右側が内槽容器50の外側である。端部筐体55は内槽容器50の一部分であるため、これは図8に示す内槽容器外側筐体51などと同様にベース体1であると考えることができる。   FIG. 10 shows a region where terminals for supplying power to the superconducting coil 10 from the outside and for outputting the power of the superconducting coil 10 to the outside pass through the end housing 55 of the inner tank container 50. It is an expanded sectional view which shows the aspect. In FIG. 10, the left side of the end casing 55 is the inner side of the inner tank container 50, and the right side of the end casing 55 is the outer side of the inner tank container 50. Since the end casing 55 is a part of the inner tank container 50, it can be considered to be the base body 1 like the inner tank container outer casing 51 shown in FIG.

ベース体1を貫通する端子41を構成する部材のなかで、内槽容器50の外側のうちもっともベース体1に近い領域に配置される部材は、たとえばベース体1と端子41とのベース体1と端子41との固定を維持する役割を有する部材としての端子構成部材45である。   Of the members constituting the terminal 41 penetrating the base body 1, the member arranged in the region closest to the base body 1 in the outer side of the inner tank container 50 is, for example, the base body 1 of the base body 1 and the terminal 41. And a terminal constituting member 45 as a member having a role of maintaining the fixation between the terminal 41 and the terminal 41.

図10に示すように端部筐体55(ベース体1)の表面を覆うように、言い換えれば端部筐体55(ベース体1)の表面に密着するように、補強繊維3が配置される。しかしベース体1と端子構成部材45とが交差する角部である隅72において、補強繊維3が隅72に密着するように配置されず、図10に示すようにベース体1と端子構成部材45との間に間隙が形成される傾向にある。これは上述したように補強繊維3が、隅72のなす直角に近い角度に追随するように変形することが困難であるためである。つまり隅72の近傍において補強繊維3は、図10に示すように、ベース体1の角71における形状に比べて丸みを帯びるように湾曲する。このため補強繊維3の湾曲部と、ベース体1の隅72との間に間隙が形成されやすい。   As shown in FIG. 10, the reinforcing fibers 3 are arranged so as to cover the surface of the end housing 55 (base body 1), in other words, in close contact with the surface of the end housing 55 (base body 1). . However, the reinforcing fiber 3 is not disposed so as to be in close contact with the corner 72 at the corner 72 where the base body 1 and the terminal constituent member 45 intersect, and the base body 1 and the terminal constituent member 45 are shown in FIG. A gap tends to be formed between the two. This is because it is difficult to deform the reinforcing fiber 3 so as to follow an angle close to a right angle formed by the corner 72 as described above. That is, in the vicinity of the corner 72, the reinforcing fiber 3 is curved to be rounder than the shape at the corner 71 of the base body 1 as shown in FIG. For this reason, a gap is easily formed between the curved portion of the reinforcing fiber 3 and the corner 72 of the base body 1.

この間隙を埋めるように封止補強部2が配置されることが好ましい。このようにすれば、上述した図8や図9の場合と同様に、封止補強部2が、端部筐体55と端子41との交差する領域(隅72)に発生する孔を覆ったり充填したりすることにより、内槽容器50の内部の封止機能を高めることができる。また、当該孔の近傍においてたとえばベース体1に亀裂が発生したとしても、封止補強部2が亀裂を塞ぐことにより、亀裂が進展し、内槽容器50が破損を起こす可能性を低減することができる。   It is preferable that the sealing reinforcement portion 2 is disposed so as to fill this gap. In this way, as in the case of FIG. 8 and FIG. 9 described above, the sealing reinforcing portion 2 covers a hole generated in a region (corner 72) where the end housing 55 and the terminal 41 intersect. By filling, the sealing function inside the inner tank container 50 can be enhanced. Moreover, even if a crack occurs in the base body 1 in the vicinity of the hole, for example, the possibility that the crack is developed and the inner tank container 50 is damaged due to the sealing reinforcing portion 2 closing the crack. Can do.

以上に述べたように封止補強部2は、図10に示すように、内槽容器50の側面(壁部であるたとえば端部筐体55)と、当該側面を貫通するように配置された端子41との接続部分における角部(隅72)に形成されている。この領域は、ベース体1と端子41との接続部分を有するため、接続部分のなす隅72(角部)に封止補強部2が配置されることが好ましい。このようにすれば、隅72における超電導コイル機器の真空漏れの発生や封止機能の低下をより確実に抑制することができる。   As described above, the sealing reinforcing portion 2 is disposed so as to penetrate the side surface (for example, the end housing 55 which is a wall portion) of the inner tank container 50 and the side surface as shown in FIG. It is formed at the corner (corner 72) at the connection portion with the terminal 41. Since this region has a connection portion between the base body 1 and the terminal 41, it is preferable that the sealing reinforcement portion 2 is disposed at a corner 72 (corner portion) formed by the connection portion. In this way, it is possible to more reliably suppress the occurrence of vacuum leakage and the deterioration of the sealing function of the superconducting coil device at the corner 72.

なお端子41や管状部材57、58、外管部材67、68は、図5、6、7においては端部筐体55を貫通するように配置されている。しかしこれらはたとえば内槽容器50や外槽容器60の側面を貫通するように(開口部53、63と同様の、内槽容器50や外槽容器60の側面を貫通する空洞を貫通するように)配置されていてもよい。   The terminal 41, the tubular members 57 and 58, and the outer tube members 67 and 68 are disposed so as to penetrate the end housing 55 in FIGS. However, they penetrate, for example, the side surfaces of the inner tank container 50 and the outer tank container 60 (similar to the openings 53 and 63 so as to penetrate the cavity penetrating the side surfaces of the inner tank container 50 and the outer tank container 60. ) May be arranged.

次に以上に述べた超電導コイル機器の製造方法について説明する。図11のフローチャートに示すように、まず超電導コイルを準備する工程(S10)が実施される。これは上述した超電導コイル10を形成する工程である。   Next, a method for manufacturing the superconducting coil device described above will be described. As shown in the flowchart of FIG. 11, a step of preparing a superconducting coil (S10) is first performed. This is a process of forming the superconducting coil 10 described above.

超電導コイル10を構成する超電導線材は、テープ状であり、ビスマス(Bi)系の超電導線材を用いてもよく、薄膜超電導線材を用いてもよい。また超電導線材をたとえば鞍形のレーストラック型コイルの形状をなすように巻回することが好ましい。   The superconducting wire constituting the superconducting coil 10 is tape-shaped, and a bismuth (Bi) -based superconducting wire may be used, or a thin film superconducting wire may be used. The superconducting wire is preferably wound so as to form, for example, a saddle-shaped racetrack coil.

次に容器ベース体を準備する工程(S20)が実施される。これは内槽容器50や外槽容器60を構成する枠体としてのベース体1を形成する工程である。ここで内槽容器50のベース体1を形成する際には、工程(S10)で準備した超電導コイル10がベース体1の内部に保持されるようにすることが好ましい。また外槽容器60のベース体1を形成する際には、内槽容器50の外表面を覆うように外槽容器60が形成されることが好ましい。   Next, a step (S20) of preparing a container base body is performed. This is a step of forming the base body 1 as a frame constituting the inner tank container 50 and the outer tank container 60. Here, when forming the base body 1 of the inner tank container 50, it is preferable that the superconducting coil 10 prepared in the step (S10) is held inside the base body 1. Moreover, when forming the base body 1 of the outer tank container 60, it is preferable that the outer tank container 60 is formed so as to cover the outer surface of the inner tank container 50.

内槽容器50や外槽容器60のベース体1は、強度が高く、断熱性に優れたたとえばFRPからなる部材により形成されることが好ましい。ただし内槽容器50や外槽容器60は複雑な形状をなすため、たとえば金型を用いて一体成形することは困難である。このためベース体1を形成するために必要な部材を複数準備し、これらを接合することによりベース体1の態様をなすよう形成することが好ましい。   The base body 1 of the inner tank container 50 and the outer tank container 60 is preferably formed of a member made of, for example, FRP having high strength and excellent heat insulation. However, since the inner tank container 50 and the outer tank container 60 have complicated shapes, it is difficult to integrally form them using, for example, a mold. For this reason, it is preferable that a plurality of members necessary for forming the base body 1 are prepared and joined to form the base body 1.

次に繊維を配置する工程(S30)が実施される。これは具体的には、ベース体1の外周(外側の表面)を覆うように、繊維部材である補強繊維3を形成するためのシート状の部材を配置する工程である。   Next, a step (S30) of arranging fibers is performed. Specifically, this is a step of arranging a sheet-like member for forming the reinforcing fiber 3 which is a fiber member so as to cover the outer periphery (outer surface) of the base body 1.

シート状の部材としては、たとえば補強繊維3中に含まれるガラスクロスなどのガラス繊維材料や、カーボン繊維などの補強材料からなる繊維部材を準備することが好ましい。これらは樹脂を含浸することにより、当該樹脂の強度が向上される補強材としての役割を有する材料である。シート状の部材をベース体1の外周の表面に密着するように配置すれば、形成される補強繊維3の強度が向上される。   As the sheet-like member, it is preferable to prepare a fiber member made of a glass fiber material such as a glass cloth included in the reinforcing fiber 3 or a reinforcing material such as carbon fiber. These are materials having a role as a reinforcing material that improves the strength of the resin by being impregnated with the resin. If the sheet-like member is disposed so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the base body 1, the strength of the reinforcing fiber 3 to be formed is improved.

ここでシート状の部材は、ベース体1の表面に密着するように配置され、たとえばベース体の角部においても可能な限り当該角部と密着するように配置されることが好ましい。   Here, the sheet-like member is disposed so as to be in close contact with the surface of the base body 1, and is preferably disposed so as to be in close contact with the corner portion of the base body as much as possible.

次に図11に示す金型にセットする工程(S40)が実施される。これは具体的には、工程(S30)にてベース体1に配置したシート状の部材の内部に樹脂を含浸させる処理を行なうための金型の内部に、ベース体1をセットする工程である。   Next, a step (S40) of setting the mold shown in FIG. 11 is performed. Specifically, this is a step of setting the base body 1 inside a mold for performing a process of impregnating a resin in the sheet-like member disposed on the base body 1 in the step (S30). .

そして樹脂を含浸する工程(S50)が実施される。ここで上記の金型の内部に、たとえばエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を投入する。このようにすれば金型の内部に載置されているベース体1の外周を覆うシート状の部材(繊維部材)の内部に当該熱硬化性樹脂が含浸される。   Then, a step of impregnating the resin (S50) is performed. Here, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin or an unsaturated polyester resin is put into the mold. If it does in this way, the said thermosetting resin will be impregnated in the inside of the sheet-like member (fiber member) which covers the outer periphery of the base body 1 mounted in the inside of a metal mold | die.

ただしここで、たとえばベース体1とシート状部材との間に間隙が形成されていれば、当該樹脂はベース体1とシート状部材との間隙を充填する。この状態で硬化処理を行なう工程(S60)を行なう。ここでは具体的に、ベース体1を上記金型内で50℃以上200℃以下の温度で2時間以上48時間以下の時間加熱することが好ましい。このようにすれば、樹脂が含浸されたシート状部材は熱硬化を起こしてFRP材からなる補強繊維3となり、補強繊維3はベース体1と一体をなすように配置され、超電導コイル機器を構成する容器が形成される。したがって形成される内槽容器50や外槽容器60の強度や断熱性をさらに高めることができる。   However, here, for example, if a gap is formed between the base body 1 and the sheet-like member, the resin fills the gap between the base body 1 and the sheet-like member. In this state, a curing process (S60) is performed. Specifically, the base body 1 is preferably heated in the mold at a temperature of 50 ° C. or more and 200 ° C. or less for 2 hours or more and 48 hours or less. In this way, the sheet-like member impregnated with the resin is thermally cured to become the reinforcing fiber 3 made of the FRP material, and the reinforcing fiber 3 is arranged so as to be integrated with the base body 1 to constitute the superconducting coil device. A container is formed. Therefore, the strength and heat insulation of the inner tank container 50 and the outer tank container 60 to be formed can be further increased.

このとき、工程(S50)においてベース体1とシート状部材との間隙を充填するように配置された樹脂材料が、工程(S60)の熱処理により、図9や図10に示すように、ベース体1とシート状部材(補強繊維3)との間を充填する封止補強部2として形成される。   At this time, the resin material arranged to fill the gap between the base body 1 and the sheet-like member in the step (S50) is subjected to the heat treatment in the step (S60), as shown in FIG. 9 and FIG. 1 and a sealing reinforcing portion 2 that fills a space between the sheet-like member (reinforcing fiber 3).

以上に示す、本発明に係る超電導コイル機器の製造方法においては、内槽容器50や外槽容器60を構成するベース体1の外側の補強繊維3を形成する際に、補強繊維3を構成する繊維部材からなるシート状部材を先に配置し、その後で補強繊維3に含まれる樹脂材料を供給している。このようにすれば、たとえシート状部材をベース体の表面上に配置する際に、ベース体とシート状部材との間に間隙が形成されたとしても、次に供給される樹脂材料が、ベース体とシート状部材との間の間隙を充填する。このため熱硬化により最終的に形成される補強繊維3とベース体1との間隙部は樹脂が硬化された封止補強部2により充填される。つまりシート状部材を供給した後に供給(含浸)される樹脂により、ベース体1を構成する部材の接続部分としての角部や、ベース体1と端子41との接続部としての角部に空隙が形成されていたとしても、当該空隙を塞ぐ封止補強部2が形成されるため、形成される超電導コイル機器を構成する各容器の封止機能を向上させることができる。   In the manufacturing method of the superconducting coil device according to the present invention described above, the reinforcing fiber 3 is formed when the reinforcing fiber 3 outside the base body 1 constituting the inner tank container 50 or the outer tank container 60 is formed. A sheet-like member made of a fiber member is arranged first, and then the resin material contained in the reinforcing fiber 3 is supplied. In this way, even when the sheet-like member is arranged on the surface of the base body, even if a gap is formed between the base body and the sheet-like member, the resin material to be supplied next will be The gap between the body and the sheet-like member is filled. For this reason, the gap between the reinforcing fiber 3 and the base body 1 finally formed by thermosetting is filled with the sealing reinforcing portion 2 in which the resin is cured. In other words, the resin that is supplied (impregnated) after supplying the sheet-like member has voids at the corners as the connecting portions of the members constituting the base body 1 and at the corners as the connecting portions between the base body 1 and the terminals 41. Even if it is formed, since the sealing reinforcement portion 2 that closes the gap is formed, the sealing function of each container constituting the superconducting coil device to be formed can be improved.

仮に補強繊維3を形成する際に、たとえば補強繊維3を構成する材料である繊維材料と樹脂材料との両方を含むシート状の部材をベース体1の表面に配置した上で熱硬化を行なえば、ベース体1とシート状の部材との間に形成された間隙がそのまま残る。シート状の部材中に含まれる樹脂材料が、ベース体1とシート状の部材との間の間隙を埋めるべく浸み出すという効果は起こりにくいため、ベース体1とシート状の部材との密着が不十分である領域には間隙が形成されることになる。したがって当該間隙が形成された領域が、たとえばベース体1の角部であり、かつ部材の接続が不十分である空隙が存在すれば、当該空隙を起点として当該容器の封止機能の低下や、容器の破損を来たす可能性が高くなる。   If the reinforcing fiber 3 is formed, for example, a sheet-like member including both a fiber material that is a material constituting the reinforcing fiber 3 and a resin material is disposed on the surface of the base body 1 and then thermosetting is performed. The gap formed between the base body 1 and the sheet-like member remains as it is. Since the effect that the resin material contained in the sheet-like member oozes out so as to fill the gap between the base body 1 and the sheet-like member hardly occurs, the adhesion between the base body 1 and the sheet-like member does not occur. Gaps will be formed in areas that are insufficient. Therefore, if the region where the gap is formed is, for example, a corner of the base body 1 and there is a gap in which the connection of the members is insufficient, the sealing function of the container is deteriorated starting from the gap, The possibility of causing damage to the container increases.

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て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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本発明は、超電導機器における超電導コイルを保持する容器の封止機能を向上する技術として、特に優れている。   The present invention is particularly excellent as a technique for improving the sealing function of a container that holds a superconducting coil in a superconducting device.

1 ベース体、2 封止補強部、3 補強繊維、10 超電導コイル、13 ロータコア、16 ロータ軸、17 冷媒、18 出力軸、20 ステータ、21 間隙、23 ステータコア、30 ロータ、35 ベアリング、41 端子、43 筐体固定端子、45 端子構成部材、47 線材固定用端子、50 内槽容器、51 内槽容器外側筐体、52 内槽容器内側筐体、53,63 開口部、54,64 開口部側面、55,56,65,66 端部筐体、57,58 管状部材、60 外槽容器、61 外槽容器外側筐体、62 外槽容器内側筐体、67,68 外管部材、71 角、72 隅、100 超電導モータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base body, 2 Sealing reinforcement part, 3 Reinforcing fiber, 10 Superconducting coil, 13 Rotor core, 16 Rotor shaft, 17 Refrigerant, 18 Output shaft, 20 Stator, 21 Gap, 23 Stator core, 30 Rotor, 35 Bearing, 41 Terminal, 43 Housing fixing terminal, 45 Terminal component member, 47 Wire material fixing terminal, 50 Inner tank container, 51 Inner tank container outer casing, 52 Inner tank container inner casing, 53, 63 Opening, 54, 64 Opening side 55, 56, 65, 66 End housing, 57, 58 Tubular member, 60 Outer tank container, 61 Outer tank container outer housing, 62 Outer tank container inner housing, 67, 68 Outer tube member, 71 square, 72 corners, 100 superconducting motor.

Claims (6)

超電導コイルと、
前記超電導コイルを内部に保持する容器とを備える超電導コイル機器であって、
前記容器は、
複数の部材を接続して構成されるベース体と、
前記ベース体における前記複数の部材同士の接続部分に沿って形成され、樹脂からなる封止補強部とを含み、
前記容器は、前記ベース体の表面上に配置された補強繊維を含み、
前記封止補強部は、前記ベース体と前記補強繊維とに挟まれた領域に配置され、
前記容器において、前記接続部分は山型に屈曲している部分を含み、
前記補強繊維は、前記接続部分の山型に屈曲している前記部分に比べて丸みを帯びるように湾曲した湾曲部を含み、
前記封止補強部は、前記湾曲部と前記接続部分との間の間隙を埋めるように配置される、超電導コイル機器。
A superconducting coil;
A superconducting coil device comprising a container for holding the superconducting coil therein,
The container is
A base body configured by connecting a plurality of members;
The formed along the connecting portion of the plurality of members together in the base member, seen including a sealing reinforcing portion made of a resin,
The container includes reinforcing fibers disposed on a surface of the base body;
The sealing reinforcing portion is disposed in a region sandwiched between the base body and the reinforcing fiber,
In the container, the connection portion includes a portion bent in a mountain shape,
The reinforcing fiber includes a curved portion that is curved so as to be rounder than the portion bent in a mountain shape of the connection portion,
The superconducting coil device, wherein the sealing reinforcing portion is disposed so as to fill a gap between the curved portion and the connection portion .
超電導コイルと、A superconducting coil;
前記超電導コイルを内部に保持する容器とを備える超電導コイル機器であって、A superconducting coil device comprising a container for holding the superconducting coil therein,
前記容器は、The container is
複数の部材を接続して構成されるベース体と、A base body configured by connecting a plurality of members;
前記ベース体における前記複数の部材同士の接続部分に沿って形成され、樹脂からなる封止補強部とを含み、Formed along the connecting portion between the plurality of members in the base body, including a sealing reinforcement portion made of resin,
前記容器は、前記ベース体の表面上に配置された補強繊維を含み、The container includes reinforcing fibers disposed on a surface of the base body;
前記封止補強部は、前記ベース体と前記補強繊維とに挟まれた領域に配置され、The sealing reinforcing portion is disposed in a region sandwiched between the base body and the reinforcing fiber,
前記容器において、前記接続部分は谷型に屈曲している部分を含み、In the container, the connection portion includes a portion bent in a valley shape,
前記補強繊維は、前記接続部分の谷型に屈曲している前記部分に比べて丸みを帯びるように湾曲した湾曲部を含み、The reinforcing fiber includes a curved portion that is curved so as to be rounder than the portion bent in a valley shape of the connection portion,
前記封止補強部は、前記湾曲部と前記接続部分との間の間隙を埋めるように配置される、超電導コイル機器。The superconducting coil device, wherein the sealing reinforcing portion is disposed so as to fill a gap between the curved portion and the connection portion.
前記容器の側面には開口部が形成されており、
前記封止補強部は、前記開口部の前記接続部分に配置されている、請求項1または2に記載の超電導コイル機器。
An opening is formed on the side of the container,
The sealing reinforcement unit is arranged in the connecting portion of the opening, the superconducting coil apparatus according to claim 1 or 2.
前記容器の壁部を貫通するように配置された貫通部材をさらに備え、前記容器の前記壁部と前記貫通部材との接続部の前記接続部分に前記封止補強部が配置されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の超電導コイル機器。 And further comprising a penetrating member disposed so as to penetrate the wall portion of the container, wherein the sealing reinforcing portion is disposed at the connecting portion of the connecting portion between the wall portion of the container and the penetrating member. Item 4. The superconducting coil device according to any one of Items 1 to 3 . 請求項1または2に記載の超電導コイル機器を用いた超電導機器。 Superconducting apparatus using superconducting coils apparatus according to claim 1 or 2. 前記超電導コイルを準備する工程と、
前記超電導コイルを内部に保持する、前記ベース体を準備する工程と、
前記ベース体の外周を覆うように繊維部材を配置する工程と、
前記ベース体の外周に配置した前記繊維部材に樹脂を含浸する工程と、
前記繊維部材を硬化することにより容器を形成する工程とを備える、請求項1または2に記載の超電導コイル機器の製造方法。
Preparing the superconducting coil;
Preparing the base body, holding the superconducting coil inside;
Arranging the fiber member so as to cover the outer periphery of the base body;
Impregnating the fiber member disposed on the outer periphery of the base body with resin;
The manufacturing method of the superconducting coil apparatus of Claim 1 or 2 provided with the process of forming a container by hardening | curing the said fiber member.
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