JPH01238105A - 超電導電力貯蔵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導電力貯蔵装置（以下、ＳＭＥＳと略称
する。）に関する。

〔従来の技術〕

ＳＭＥＳは、超電導コイルに永久電流を流して電力を磁
場エネルギの形で貯蔵するもので、通常コイルに作用す
る巨大な電磁力を支持するために、第５図に示す如く岩
盤１内にトーラス状の空洞２を形成し、この空洞２の内
部に超電導コイルをはじめとする各種機器が設置される
。また、ＳＭＥＳは超電導コイルを液体ヘリウム等の冷
媒によって極低温（通常４に程度）に冷却して使用する
ため、第６図及び第７図に示す如く空洞２のトロイダル
方向に配列された多数の超電導コイル３をヘリウム容器
４内に封入し、さらに超電導コイル３への熱侵入をでき
るだけ低減するために、ヘリウム容器４を真空容器５内
に設置して周辺との真空断熱効果を持たせている。なお
、輻射侵入熱を低減するために、サーマルシールド層６
がヘリウム容器４と真空容器５との間に設けられる場合
もある。

また、上記超電導コイル３は電磁力（向心力）を支持す
る向心力支持部材７および自重を支持する支持脚８によ
って支持されており、第８図及び第９図に示す如く超電
導線１０．安定化材１１゜補強材１２および絶縁材１３
からなる超電導コイル導体９をドーナツ状に巻線（図で
は２５リターン巻線）して形成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このようなＳＭＥＳでは、超電導コイル３を
封入したヘリウム容器４が真空容器５内に設置されるた
め、ヘリウム容器４を内圧に耐えられる耐圧構造にする
必要があるが、ヘリウム容器４を耐圧構造にすると、厚
肉の構造体となり、しかも超電導コイル３を冷却するた
めの冷媒も大量に必要とし、真空バウンダリとしての機
能も考慮して製作しなければならないため、コスト高に
なるという不具合がある。そこで、このような不具合を
解決するために超電導コイル３内に冷媒流路を設け、こ
の冷媒流路を流通する冷媒によって超電導コイル３を冷
却することによりヘリウム容器４を無くしたものが考え
られている。

この場合、超電導コイルはコイルのポロイダル方向全周
にわたって設けられた断熱支持構造体によって支持され
、超電導コイル導体は上記断熱支持構造体の内面に密着
するように巻線される。ところが、このような構造では
、コイル巻線時の温度と運転温度との温度差に起因する
熱収縮によって超電導コイルと断熱支持構造体との間に
許容値以上のガタが発生し、超電導コイルの電磁力及び
自重を断熱支持構造体を介して岩盤に伝えることができ
なくなるという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
超電導コイルと断熱支持構造体との間に発生するガタを
防止でき、超電導コイルの電磁力及び自重を断熱支持構
造体を介して岩盤に確実に伝えることができる超電導電
力貯蔵装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために本発明は、岩盤内に形成さ
れた空洞内に超電導コイルを断熱支持する断熱支持構造
体をコイルのポロイダル方向全周にわたって設け、この
断熱支持構造体の内側に超電導コイル導体を密着するよ
うに巻線した超電導電力貯蔵装置において、前記超電導
コイル導体をコイル冷却時の熱収縮量に相当する量だけ
プリコンプレッションを与えて巻線したことを特徴とす
る。

〔作　用〕

本発明では、超電導コイル導体をコイル冷却時の熱収縮
量に相当する量だけプリコンプレッションを与えて巻線
することにより、超電導コイルの冷却が進むに連れてプ
リコンプレッションが次第に解放され、冷却時に収縮し
ようとする力に対して反力として働くため、超電導コイ
ルと断熱支持構造体との間に発生するガタを防止できる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図はＳＭＥＳの概略図、第２図は第１図の■−■線
矢視図、第３図は第２図のＡ部を示す要部拡大図、第４
図は第３図のＢ部を示す要部拡大図である。

第１図において、岩盤１内に形成された空／ＩＩｊＪ２
の内表面には真空バウンダリを形成する被覆層１４が設
けられ、この被覆層１４で覆われた空洞２内には多数の
超電導コイル３（図では１個のみ図示）が空洞２のトロ
イダル方向に一定間隔で配列されている。これらの超電
導コイル３は、第３図に示す如く超電導コイル導体９を
ドーナツ状に巻線して形成されている。この超電導コイ
ル導体９は第４図に示す如く内部に冷媒流路１５を有し
、超電導線１０．安定化材１１．補強材（図示せず）お
よび絶縁材１３より構成されている。

また、各超電導コイル３はコイルのポロイダル方向全周
にわたって設けられた断熱支持構造体１６によって支持
されており、超電導コイル３の電磁力及び自重は上記断
熱支持構造体１６を介して岩盤１に伝わるようになって
いる。そして、前記超電導コイル導体９はコイル冷却時
の熱収縮量に相当する量だけプリコンプレッションが与
えられ、断熱支持構造体１６の内面に密着するように巻
線されている。なお、プリコンプレッションを与えると
は、コイル巻枠に超電導コイル導体９を円弧状に巻つけ
ていく際、超電導コイル導体９の軸方向（長さ方向）に
圧縮しながら超電導コイル導体９をコイル巻枠に巻きつ
けていくもので、普通に巻けば１巻２π「の長さが必要
となるところを２πｒ＋αとし、応力を発生させること
によって外周方向へ拡がろうとする力を超電導コイル３
に付与するものである。

このように、超電導コイル導体９をコイル冷却時の熱収
縮量に相当する量だけプリコンプレッションを与えて巻
線することにより、超電導コイル３の冷却が進むに連れ
てプリコンプレッションが次第に解放され、冷却時に収
縮しようとする力に対して反力として働くため、超電導
コイル３と断熱支持構造体１６との間に発生するガタを
防止できる。従って、超電導コイル３の電磁力及び自重
を断熱支持構造体１６を介して岩盤１に確実に伝えるこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、超電導コイルと断
熱支持構造体との間に発生するガタを防止でき、超電導
コイルの電磁力及び自重を断熱支持構造体を介して岩盤
に確実に伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図はＳＭＥＳの概略図、第２図は第１図の■−■線矢
視図、第３図は第２図のＡ部を示す要部拡大図、第４図
は第３図のＢ部を示す要部拡大図である。また、第５図
ないし第９図は従来技術を説明するための図で、第５図
はＳＭＥＳの概念図、第６図はＳＭＥＳの概略図、第７
図は第６図の■−■線矢視断面図、第８図は第７図の■
−■線矢視断面図、第９図は第８図の０部を示す要部拡
大図である。 １・・・岩盤、２・・・空洞、３・・・超電導コイル、
９・・・超電導コイル導体、１４・・・被覆層、１５・
・・冷媒流路、１６・・・断熱支持構造体。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 １６断恍く砕積透祷 第１図 第２図 第３因　　　　　第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　岩盤内に形成された空洞内に超電導コイルを断熱支持
   する断熱支持構造体をコイルのポロイダル方向全周にわ
   たって設け、この断熱支持構造体の内側に超電導コイル
   導体を密着するように巻線した超電導貯蔵装置において
   、前記超電導コイル導体をコイル冷却時の熱収縮量に相
   当する量だけプリコンプレッションを与えて巻線したこ
   とを特徴とする超電導電力貯蔵装置。