JP6191335B2 - 超電導機器 - Google Patents

Description

この発明は、超電導機器に関し、より特定的には、容器の内部に超電導コイルを保持する超電導機器に関する。

超電導線材を巻回した超電導コイルは、極低温の温度下において用いられる。たとえば特開２０００−３１２０３６号公報（特許文献１）には、超電導コイルを小型冷凍機を用いて冷却する超電導機器が開示される。この種の超電導機器は、冷凍機冷却型超電導機器とも呼ばれる。

冷凍機冷却型超電導機器において、超電導コイルは真空容器の内部に保持された状態で用いられる。例えば特許文献１において、超電導コイルは、真空容器側に固定された荷重支持体によって固定されることにより所定の位置に保たれる。そのため、荷重支持体には、荷重に耐え得る剛性と、常温部から極低温部へ熱を侵入させ難い断熱性とが必要となる。

特開２０００−３１２０３６号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、超電導コイルを、超電導コイルの軸方向の片側に配置された荷重支持体によって固定する。そのため、超電導コイルの大型化によって超電導コイルの重量およびサイズ（特にコイル高さ）が増大すると、片側の荷重支持体のみでは超電導コイルを安定して支持することが難しくなる場合がある。その結果、超電導コイルを損傷させてしまう可能性がある。

重量およびサイズが増大した超電導コイルを安定して支持するためには、軸方向の両側で超電導コイルを支持することが望ましいが、荷重支持体を通じて真空容器から超電導コイルに伝わる熱の経路が増えてしまうため、超電導コイルの冷却効率を低下させるという問題が生じる。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、超電導コイルの冷却効率の低下を抑制しつつ、超電導コイルを軸方向の両側で支持することによって安定して容器内部に保持することが可能な超電導機器を提供することである。

この発明に従った超電導機器は、第１の固定部および第２の固定部を有する超電導コイルと、超電導コイルを内部に保持する容器と、容器に第１の固定部を繋ぐことにより、超電導コイルを容器の内部に位置決めする第１の支持部材と、第１の支持部材に第２の固定部を繋ぐことにより、超電導コイルを第１の支持部材に固定する第２の支持部材とを備える。第２の支持部材は、第１の支持部材を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料で形成される。

この発明によれば、超電導機器において、超電導コイルの冷却効率の低下を抑制しつつ、超電導コイルを軸方向の両側で支持することによって安定して容器内部に保持することができる。

この発明の実施の形態による超電導機器の全体構成を概略的に示す断面図である。 超電導コイルの支持構造の比較例を示す概略部分断面図である。 この発明の実施の形態による超電導コイルの支持構造を示す概略部分断面図である。 第２支持部材の構成を示す上面図である。 第２支持部材の構成を示す側面図である。 第２支持部材の第１の変形例の構成を示す斜視図である。 第２支持部材を図５Ａ中の矢印Ａ方向から見た構成を概略的に示す斜視図である。 第２支持部材の第２の変形例の構成を概略的に示す上面図である。 第２支持部材の配置構成を示す外観図である。 超電導コイルにかかる荷重を概念的に説明する断面図である。 超電導コイルを図８中の矢印Ｂ方向から見た構成を概略的に示す図である。 超電導機器の設置状態を示す断面図である。 図１０の超電導コイルにかかる荷重を概念的に説明する断面図である。 超電導コイルを図１１中の矢印Ｃ方向から見た構成を概略的に示す図である。

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施の形態の内容を列記して説明する。

（１） この発明の実施の形態による超電導機器１は、第１の固定部（固定具２８）および第２の固定部（固定具３０）を有する超電導コイル２と、超電導コイル２を内部に保持する容器（熱シールド１４）と、容器１４に第１の固定部２８を繋ぐことにより、超電導コイル２を容器１４の内部に位置決めする第１の支持部材３２と、第１の支持部材３２に第２の固定部３０を繋ぐことにより、超電導コイル２を第１の支持部材３２に固定する第２の支持部材４０とを備える。第２の支持部材４０は、第１の支持部材３２を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料で形成される。

すなわち、第１の支持部材３２は、超電導コイル２の第１の固定部２８と容器１４とを接続することによって、超電導コイル２を容器１４内に配置する。さらに第２の支持部材４０は、超電導コイル２の第２の固定部３０と第１の支持部材３２とを接続することによって、超電導コイル２を第１の支持部材３２に固定する。

これによれば、超電導コイル２は、容器１４に接続された第１の支持部材３２によって容器内部に位置決めされるとともに、第１の支持部材３２よりも熱伝導性の低い第２の支持部材４０によって第１の支持部材３２に固定されることによって、容器内部に保持される。容器１４から超電導コイル２への熱を伝わりにくくすることで、超電導コイル２の冷却効率を低下させず、超電導コイル２を軸方向の両側で支持することによって安定して容器内部に保持できる。

（２） 上記超電導機器１において、第１の支持部材３２と第２の支持部材４０との接続部分は、第１の固定部２８より、容器１４と第１の支持部材３２との接続部分に近い側に位置する。

このようにすれば、容器１４と第１の支持部材３２との接続部分に近い側で、第１の支持部材３２に第２支持部材４０を繋ぐことにより、超電導コイル２を軸方向の両側で支持することによって安定して保持しつつ、容器１４から超電導コイル２への熱の侵入を抑制できる。

（３） 上記超電導機器１において、第２の支持部材４０は、超電導コイル２の外周に沿って複数配置される。

このようにすれば、超電導コイル２を安定して支持しつつ、第２の支持部材４０によって形成される伝熱経路における熱伝導性を低くして超電導コイル２の冷却効率を確保できる。

（４） 上記超電導機器１において、第２の支持部材４０は、超電導コイル２の外周に部分的に配置される。

このようにすれば、超電導コイル２を安定して支持するための必要な最小限の位置および個数で、第２の支持部材４０を配置することで、第２の支持部材４０によって形成される伝熱経路における熱伝導性を低くして、超電導コイル２の冷却効率を確保できる。

（５） 上記超電導機器１において、第２の支持部材４０は、第１の支持部材３２と第２の固定部３０とを接続し、超電導コイル２側の表面が主面をなす板状体である。板状体は、表面に切り欠き部５０を有する。

このようにすれば、第２の支持部材４０を超電導コイル２に固定した際に、板状体の超電導コイル側の表面と超電導コイル２との間に隙間が形成される。そのため、容器１４から超電導コイル２への伝熱経路を長くすることができるとともに、超電導コイル２への第２の支持部材４０の接触面積を小さく抑えることができる。この結果、第２の支持部材４０により形成される伝熱経路における熱伝導性を低く保つことができる。

（６） 上記超電導機器１において、板状体の表面は、凹凸形状を有する。
このようにすれば、容器１４から超電導コイル２への伝熱経路の断面積と、超電導コイル２への第２の支持部材４０の接触面積とをさらに低減できる。

（７） 上記超電導機器１は、容器１４に設置され、超電導コイル２を冷却するための冷却機構（冷凍機６０）をさらに備える。

冷却機構６０の周囲を磁気シールド６６で囲う場合、超電導コイル２と磁気シールド６６との間には相互に引き合うような電磁力が生じる可能性がある。このような場合であっても、超電導コイル２を安定して保持できる。

（８） 上記超電導機器１において、第２の支持部材４０は、超電導コイル２の中心から見て冷却機構６０が位置する側、および冷却機構６０が位置する側とは反対側の少なくとも一方に配置される。

このようにすれば、磁気シールド６６との間に生じる電磁力によって超電導コイル２にかかる荷重の方向に応じて第２の支持部材４０を配置することにより、超電導コイル２の冷却効率を低下させずに、超電導コイル２を安定して保持できる。

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

＜超電導機器の全体構成＞
図１は、この発明の実施の形態による超電導機器の全体構成を概略的に示す断面図である。本実施の形態による超電導機器１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。なお、図１は、超電導機器１が使用場所に設置された状態を示している。超電導機器１は、超電導コイルの軸方向Ａａが床面（設置面）に対して水平となり、かつ超電導コイルの径方向Ａｒが床面に対して垂直となるように設置されている。

図１を参照して、超電導機器１は、超電導コイル２と、熱シールド１４と、クライオスタット１０と、冷凍機６０と、冷却ヘッド６４と、支持部材３２，３４，４０とを備える。ただし、超電導機器１は前述の全ての構成を備える必要はなく、適宜省略可能である。

超電導コイル２は、熱シールド１４に収納される。熱シールド１４は、熱シールド１４と略相似形の中空円筒状のクライオスタット１０に収納される。熱シールド１４は、第３支持部材３４によって支持されることにより、クライオスタット１０の内部の所定の位置に保持される。熱シールド１４は、クライオスタット１０と超電導コイル２との間を断熱する機能を有している。

クライオスタット１０の円筒中心部の空間は、磁場が印加される試料（図示せず）を収めるための磁場印加領域１６となる。クライオスタット１０および熱シールド１４の内部は、真空になるように図示しない減圧装置により減圧されている。

超電導コイル２は、コイル部２０と、伝熱板群２６と、固定具２８，３０とを含む。
コイル部２０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、磁束を発生させる。具体的には、コイル部２０は、複数のパンケーキコイル２２を積層することによって形成される。図１では、一例として、複数のパンケーキコイル２２の各々を、中空円板型コイルの態様としている。パンケーキコイル２２は、レーストラック型コイルの態様であってもよい。超電導コイル２の軸方向Ａａは積層方向に対応し、超電導コイル２の径方向Ａｒは積層方向に垂直な方向に対応する。もしくは、複数のパンケーキコイル２２を積層する構成に代えて、超電導線を巻回軸のまわりに螺旋状に巻回することによって形成してもよい。コイル部２０は、軸方向Ａａの端部（図１における左端および右端）にそれぞれ取り付けられた固定具２８，３０によって把持されている。

固定具２８，３０は、パンケーキコイル２２と略相似形の中空円板状の形状を有している。固定具２８，３０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。

伝熱板群２６は、コイル部２０と冷却ヘッド６４とを互いに繋いでいる。伝熱板群２６は、複数の伝熱板２４から構成されている。伝熱板群２６のコイル部２０に取り付けられた部分では、複数の伝熱板２４の各々は、隣り合うパンケーキコイル２２の間に配置される。これにより、パンケーキコイル２２と伝熱板２４とが交互に積層された構成となっている。

冷却ヘッド６４は、コイル部２０を冷却するためのものであり、冷却可能な端部６２と、端部６２と冷凍機６０とを繋ぐ接続部６１とを含む。

＜超電導コイルの支持構造＞
次に、超電導コイル２の支持構造について説明する。

超電導コイル２は、２つの支持部材３２，４０によって支持されることにより、熱シールド１４の内部の所定の位置に保持される。具体的には、第１支持部材３２は、熱シールド１４に超電導コイル２の固定具２８を繋ぐことにより、超電導コイル２を熱シールド１４の内部に位置決めする。第２支持部材４０は、第１支持部材３２に超電導コイル２の固定具３０を繋ぐことにより、超電導コイル２を第１支持部材３２に固定する。

すなわち、第１支持部材３２は、超電導コイル２の固定具２８と熱シールド１４とを接続することによって、超電導コイル２を熱シールド１４内に配置する。さらに第２支持部材４０は、超電導コイル２の固定具３０と第１の支持部材３２とを接続することによって、超電導コイル２を第１の支持部材３２に固定する。

第１支持部材３２は、棒状の形状を有している。第１支持部材３２は、軸方向Ａａと平行に配置される。第１支持部材３２は、一方の端部が熱シールド１４に接続され、他方の端部が固定具２８に接続される。なお、第１支持部材３２は、第３支持部材３４と一体的に形成されていてもよい。固定具２８は、超電導コイル２が第１支持部材３２に接続される「第１の固定部」を構成する。固定具２８の外周に沿って複数の第１支持部材３２が配置される。

第２支持部材４０は、後述するように超電導コイル２側の表面が主面をなす板状の形状を有している。第２支持部材４０は、一方の端部が第１支持部材３２に接続され、他方の端部が固定具３０に接続される。固定具３０は、超電導コイル２が第２支持部材４０に接続される「第２の固定部」を構成する。固定具３０の外周に沿って複数の第２支持部材４０が配置される。なお、第２支持部材４０は、図１に示すように、１個の第１支持部材３２に対して１個設けられる必要はない。第２支持部材４０は、複数個の第１支持部材３２に対して１個の割合で設けるようにしてもよい。すなわち、複数の第１支持部材３２の一部の第１支持部材３２に対して第２支持部材４０を設ける。

図２および図３を参照して、超電導コイル２と支持部材３２，４０との位置関係について説明する。

図２には、超電導コイル２の支持構造の比較例として、超電導コイル２を第１支持部材３２のみによって熱シールド１４に支持するようにしたものを示す。

超電導コイル２において、固定具２８は、固定具３０よりも、熱シールド１４と第１支持部材３２との接続部分に遠い側に位置している。そして、第１支持部材３２は、熱シールド１４および第１支持部材３２の接続部分から遠い方の固定具２８と、熱シールド１４とを接続する。一方、第１支持部材３２は、熱シールド１４および第１支持部材３２の接続部分から近い方の固定具３０と、熱シールド１４とを接続していない。すなわち、第１支持部材３２は、固定具２８に接する一方で、固定具３０には接していない。これにより、熱シールド１４と超電導コイル２との間には、図２中に白矢印で示すような伝熱経路が形成される。すなわち、熱シールド１４の外側の熱が第１支持部材３２を通じて超電導コイル２の固定具２８に伝搬する。

この比較例では、熱シールド１４および第１支持部材３２の接続部分から近い方の固定具３０と熱シールド１４とを非接続とする。これにより、熱シールド１４から超電導コイル２までの伝熱経路を長くすることができる。その結果熱シールド１４から超電導コイル２へ熱を伝わりにくくして、高い冷却効率を保つことができる。

その一方で、超電導コイル２の大型化によって超電導コイル２の重量およびサイズ（特に軸方向Ａａの長さ）が増大すると、第１支持部材３２のみの片側支持では超電導コイル２を安定して支持することが難しくなる。

図３には、本実施の形態による超電導コイル２の支持構造を模式的に示す。本実施の形態は、上記の比較例と比較して、第２支持部材４０を用いて固定具３０と第１支持部材３２とをさらに接続することで、超電導コイル２を第１支持部材３２に固定する。すなわち、第１支持部材３２は、固定具３０に直接的に接しておらず、第２支持部材４０を介在して間接的に固定具３０に接している。また、この第２支持部材４０を、第１支持部材３２を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料で形成する。

これにより、超電導コイル２は、第２支持部材４０によって第１支持部材３２に固定されるため、両側支持となる。よって、超電導コイル２の重量およびサイズ（軸方向Ａａの長さ）が増大しても、超電導コイル２を安定して支持することができる。一方、第２支持部材４０を追加したことで、熱シールド１４と超電導コイル２との間には、図３中に黒矢印で示すような伝熱経路が新たに形成される。しかしながら、第２支持部材４０を第１支持部材３２よりも熱伝導性を低くすることで、超電導コイル２の冷却効率の低下を抑えつつ、超電導コイル２を安定して支持することが可能となる。

ここで、第１支持部材３２は、一例として、ＳＵＳ等の金属材料から構成される。これに対して、第２支持部材４０は、強度および断熱性を備えた材料から構成される。一例として、第２支持部材４０は、ＧＦＲＰ（Grass Fiber Reinforced Plastics：ガラス繊維強化プラスチック）により形成される。ＧＦＲＰは、強度および断熱性が高いため、超電導コイル２の冷却効率の低下を抑制するとともに、熱シールド１４の内部と外部との温度差や、超電導コイル２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を抑制することができる。なお、ＧＦＲＰの代わりに、第２支持部材４０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。

＜第２支持部材の構成＞
次に、図４Ａ，４Ｂ、図５Ａ，５Ｂおよび図６を参照して、第２支持部材４０の具体的構成について説明する。

図４Ａおよび図４Ｂは、図１および図２の第２支持部材４０の構成を示す外観図である。図４Ａは第２支持部材４０を示す上面図であり、図４Ｂはその側面図である。

図４Ａ，４Ｂを参照して、第２支持部材４０は、板状の形状を有する基板４２からなる。基板４２には、基板４２を厚み方向に貫通する複数の貫通孔４４，４６，４８が形成されている。なお、基板４２は、上述したように、第１支持部材３２を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料（ＧＦＲＰ等）で形成されている。

貫通孔４４は、基板４２の一方の端部に形成されており、第１支持部材３２の外径とほぼ同等もしくはより大きい径を有している。この貫通孔４４に第１支持部材３２が挿入されることにより、図３に示すように、第２支持部材４０が第１支持部材３２に接続される。

貫通孔４６，４８は、基板４２の他方の端部に形成されている。貫通孔４６，４８の各々に図示しないボルトを貫通させ、固定具３０に当該ボルトを締結することにより、基板４２を超電導コイル２の固定具３０に固定できる構造となっている。なお、貫通孔４６，４８の径および個数については、特に制限されない。

基板４２はさらに、超電導コイル２側の表面に切り欠き部５０を有する。切り欠き部５０を設けたことによって、図３に示すように、基板４２を超電導コイル２の固定具３０に固定した際に、基板４２の超電導コイル２側の表面と超電導コイル２との間に隙間が形成される。これにより、熱シールド１４から超電導コイル２への伝熱経路を長くすることができる。同時に、超電導コイル２への第２支持部材４０の接触面積を小さく抑えることができる。その結果、第２支持部材４０により形成される伝熱経路（図３参照）における熱伝導性を低く保つことができる。

（変形例１）
図５Ａおよび図５Ｂは、第２支持部材４０の第１の変形例の構成を示す外観図である。図５Ａは第１の変形例による第２支持部材４０Ａの構成を概略的に示す斜視図であり、図５Ｂは第２支持部材４０Ａを図５Ａ中の矢印Ａ方向から見た構成を概略的に示す斜視図である。

図５Ａ，５Ｂを参照して、第１の変形例による第２支持部材４０Ａは、図４Ａ，４Ｂに示す第２支持部材４０に対して、基板４２の超電導コイル２側の主面に凹部（溝）４２２をさらに設けたものである。凹部４２２は、超電導コイル２側の主面のうち、基板４２が超電導コイル２の固定具３０に接触する接触部分に形成される。この凹部４２２の数は、単数であっても複数であってもよい。

第１の変形例では、基板４２と超電導コイル２の固定具３０との接触部分に凹部４２２を設けたことによって、超電導コイル２への第２支持部材４０Ｂの接触面積をさらに低減することができる。これにより、第２支持部材４０により形成される伝熱経路（図３参照）における熱伝導性をより低く保つことができる。

（変形例２）
図６は、第２支持部材４０の第２の変形例の構成を概略的に示す上面図である。

図６を参照して、第２の変形例による第２支持部材４０Ｂにおいて、貫通孔４４は、第１支持部材３２の外径よりも十分に大きい径を有している。そのため、第１支持部材３２を第２支持部材４０Ｂの貫通孔４４に挿入した場合、第１支持部材３２の外周の一部分のみが基板４２に接触することになる。なお、図６には、超電導機器１を、超電導コイル２の軸方向Ａａが床面（設置面）に対して水平となり、かつ超電導コイル２の径方向Ａｒが床面に対して垂直となるように設置されている状態（図１参照）における、第１支持部材３２と第２支持部材４４との接続部分を模式的に示している。

第２の変形例では、第１支持部材３２の外径よりも十分に大きい径を有する貫通孔４４を基板４２に形成したことによって、第１支持部材３２と第２支持部材４０Ｂとの間の接触熱抵抗を大きくすることができる。これにより、第２支持部材４０Ｂにより形成される伝熱経路（図３参照）における熱伝導性をより低く保つことができる。

なお、上述した第１および第２の変形例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。

＜第２支持部材の配置構成＞
次に、図７から図１２を参照して、第２支持部材４０の配置構成について説明する。第２支持部材４０は、超電導コイル２の固定具３０上に部分的に配置される。なお、以下では、図４Ａ，４Ｂに示した第２支持部材４０の配置構成を代表的に説明するが、図５Ａ，５Ｂおよび図６に示した第２支持部材４０Ａ，４０Ｂについても同様の配置構成を適用することができる。

（配置例１）
図７は、第２支持部材４０の第１の配置例を示す外観図である。図７には、第２支持部材４０を、固定具３０の外周に沿って複数個配置する構成を示している。第２支持部材４０は、１個の第１支持部材３２に対して１個の割合で設けてもよいし、複数個の第１支持部材３２に対して１個の割合で設けてもよい。なお、超電導コイル２の冷却効率を確保するためには、超電導コイル２を安定して支持するために必要な最小限の位置および個数で、第２支持部材４０を配置することが好ましい。

（配置例２）
超電導コイル２の固定具３０に第２支持部材４０を配置する位置については、図７のように固定具３０の周方向に等間隔に配置する構成に代えて、超電導コイル２にかかる荷重の方向に応じて、固定具３０の周方向の一部分に配置する構成としてもよい。

図８は、超電導コイル２にかかる荷重を概念的に説明する断面図である。
図８を参照して、超電導機器１を、超電導コイル２の軸方向Ａａが床面（設置面）に対して水平となり、かつ超電導コイル２の径方向Ａｒが床面に対して垂直となるように設置した場合（図１参照）、超電導コイル２には、径方向Ａｒ（重力方向に相当）の荷重Ｆ１がかかる。

ここで、冷凍機冷却型超電導機器においては、冷凍機６０に強い磁場がかかると、内部のモータが動作不良を起こす可能性がある。よって、冷凍機６０にかかる磁場の強さを一定値以下にする必要がある。たとえば図８に示すように、冷凍機６０の周囲を磁気シールド６６で囲む構成が採用されている。しかしながら、冷凍機６０の周囲を磁気シールド６６で囲むことによって、超電導コイル２と磁気シールド６６との間には相互に引き合うような電磁力が発生する。そして、この電磁力を受けて、超電導コイル２にはさらに、磁気シールド６６に向かう方向に荷重Ｆ２がかかる。その結果、超電導コイル２には、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とを合成した荷重が加わることになる。

図９は、超電導コイル２を図８中の矢印Ｂ方向から見た構成を概略的に示す図である。図９を参照して、第２支持部材４０は、超電導コイル２の中心Ｏから見て冷凍機６０が位置する側、および冷凍機６０が位置する側とは反対側の少なくとも一方に配置する。なお、図９では、冷凍機６０が位置する側、および冷凍機６０が位置する側とは反対側のそれぞれに、同数の第２支持部材４０を配置する構成を例示するが、第２支持部材４０は必ずしも同数でなくてもよい。また、どちらか一方側にのみ第２支持部材４０を配置する構成としてもよい。

なお、冷凍機６０が位置する側、および冷凍機６０が位置する側とは反対側のどちらに第２支持部材４０を配置するかについては、第２支持部材４０の圧縮応力に対する耐性と、圧縮応力に対する耐性とを比較することにより決定すればよい。たとえば第２支持部材４０の引っ張り応力に対する耐性が圧縮応力に対する耐性よりも強い場合には、冷凍機６０が位置する側とは反対側に第２支持部材４０を配置する。これにより、少数の第２支持部材４０で超電導コイル２を安定して支持できるため、超電導コイル２の冷却効率の低下を抑制できる。

（配置例３）
図１０には、超電導機器１が設置場所に設置された状態として、超電導機器１を、超電導コイル２の径方向Ａｒが床面（設置面）に対して平行となり、かつ超電導コイル２の軸方向Ａａが床面に対して垂直となるように設置した場合を示している。図１１は、図１０のように超電導機器１を設置した場合に、超電導コイル２にかかる荷重を概念的に説明する断面図である。

図１１を参照して、超電導コイル２には、軸方向Ａａ（重力方向に相当）の荷重Ｆ１がかかる。また、超電導コイル２と磁気シールド６６との間に生じる電磁力が作用することにより、磁気シールド６６に向かう方向に荷重Ｆ２がかかる。よって、超電導コイル２には、荷重Ｆ１と荷重Ｆ２とを合成した荷重が加わる。

図１２は、超電導コイル２を図１１中の矢印Ｃ方向から見た構成を概略的に示す図である。図１２を参照して、第２支持部材４０は、超電導コイル２の中心Ｏから見て冷凍機６０が位置する側、および冷凍機６０が位置する側とは反対側の少なくとも一方に配置する。図１２では、冷凍機６０が位置する側、および冷凍機６０が位置する側とは反対側のそれぞれに、同数の第２支持部材４０を配置する構成を例示するが、第２支持部材４０は必ずしも同数でなくてもよい。また、どちらか一方側にのみ第２支持部材４０を配置する構成としてもよい。これにより、少数の第２支持部材４０で超電導コイル２を安定して支持できるため、超電導コイル２の冷却効率の低下を抑制できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明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。

本発明は、冷凍機冷却型超電導機器に特に有利に適用される。

１ 超電導機器
２ 超電導コイル
１０ クライオスタット
１４ 熱シールド
１６ 磁場印加領域
２０ コイル部
２０，２２ パンケーキコイル
２４ 伝熱板
２６ 伝熱板群
２８，３０ 固定具
３２ 第１支持部材
３４ 第３支持部材
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 第２支持部材
４２ 基板
４４，４６，４８ 貫通孔
６０ 冷凍機
６１ 接続部
６２ 端部
６４ 冷却ヘッド
６６ 磁気シールド

Claims (7)

1. 第１の固定部および第２の固定部を有する超電導コイルと、
   前記超電導コイルを内部に保持する容器と、
   前記容器に前記第１の固定部を繋ぐことにより、前記超電導コイルを前記容器の内部に位置決めする第１の支持部材と、
   前記第１の支持部材に前記第２の固定部を繋ぐことにより、前記超電導コイルを前記第１の支持部材に固定する第２の支持部材とを備え、
   前記第２の支持部材は、一方の端部が前記第１の支持部材に接続されるとともに、他方の端部が前記第２の固定部に接続され、かつ、前記第１の支持部材を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料で形成される、超電導機器。
2. 前記第１の支持部材と前記第２の支持部材との接続部分は、前記第１の固定部より、前記容器と前記第１の支持部材との接続部分に近い側に位置する、請求項１に記載の超電導機器。
3. 前記第２の支持部材は、前記超電導コイルの外周に沿って複数配置される、請求項１または請求項２に記載の超電導機器。
4. 前記第２の支持部材は、前記超電導コイルの外周に部分的に配置される、請求項３に記載の超電導機器。
5. 前記第２の支持部材は、前記第１の支持部材と前記第２の固定部とを接続し、前記超電導コイル側の表面が主面をなす板状体であり、
   前記板状体は、前記表面に切り欠き部を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超電導機器。
6. 前記板状体の前記表面は、凹凸形状を有する、請求項５に記載の超電導機器。
7. 前記容器に設置され、前記超電導コイルを冷却するための冷却機構をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超電導機器。

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