JPH02270306A - 超電導コイル用スペーサ - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、極めて高い絶縁耐圧と低熱収縮率および優れ
た機械的強度を有するサーモトロピック液晶ポリマーで
形成された超電導コイル用スペーサに関する。

［従来の技術］ 超電導マグネットは、核融合、ＭＨＤ発電等で使用され
、その重要性はますます大きくなっている。超電導マグ
ネット用コイルは、例えば特開昭８２−９Ｅ３０６号公
報で開示されている添付第２図の様な構造を有する。図
中において、１は超電導線、２は補強基材、３は補強基
材２に巻いた絶縁材、４は超電導線１と絶縁材３の上に
空隙をおいて巻回された絶縁スペーサ、５は絶縁スペー
サ４の空隙が作る冷却通路である。この超電導線１をコ
イル状に巻線し、冷媒（一般に、温度４．２　°にの液
体ヘリウム）中に浸すと、冷却通路５を通じて、冷媒が
超電導線１の表面を冷却し、超電導状態が保持されるし
かし、従来の超電導フィルは以上のように、超電導線１
の表面に絶縁スペーサ４や絶縁材３を巻回しているため
、作業性が悪く、製作コストが高い等の問題点があった
。さらに、絶縁材３および絶縁スペーサ４の熱収縮率が
大きいため、冷却時に超電導コイルの巻線の張力が常温
時に比べて小さくなる。この状態で超電導コイルを作動
させると巻線がずれる可能性があった。もし超電導コイ
ルの巻線のずれが０．１μｍ程度でも、その厚擦熱によ
り超電導状態が破れる危険性を持つ。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、サーモトロピック液晶ポリマーを用い
ることにより、前記の問題点を解決するたためのスペー
サを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の前記目的は、本発明が提案するスペーサ、すな
わち極めて高い絶縁耐圧と低熱収縮率および優れた機械
的強度を存するサーモトロピック液晶ポリマーで形成さ
れた超電導コイル用スペーサの提供によって達成される
。

本発明でいうサーモトロピック液晶ポリマーとは、溶融
時に光学的異方性を示す熱可塑性溶融可能なポリマーで
ある。このような溶融時に光学的異方性を示すポリマー
は、溶融状態でポリマー分子鎖が規則的な並行配列をと
る性質を有している。光学的異方性溶融相の性質は、直
交偏光子を利用した通常の偏光検査法により確認できる
。

サーモトロピック液晶ポリマーは、一般に細長り、扁平
で、分子の長鎖の沿って剛性が高く同軸または並行のい
ずれかの関係にある複数の連鎖伸長結合を有しているよ
うなモノマーから製造される。

上記のように光学的異方性溶融相を形成するポリマーの
構成成分としては、 （Ａ）芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸系化合
物の少なくとも一種、 （Ｂ）芳香族ヒドロキシカルボン酸系化合物の少なくと
も一種、 （Ｃ）芳香族ジオール、脂環族ジオール、脂肪族ジオー
ル系化合物の少なくとも一種、（Ｄ）芳香族ジチオール
、芳香族チオフェノール、芳香族チオールカルボン酸系
化合物の少なくとも一種、 （Ｅ）芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミン系化合
物の少なくとも一種等が挙げられる。これらは単独で構
成される場合もあるが、多くは（Ａ）と（Ｃ）、（Ａ）
と（Ｄ）、（Ａ）　（Ｂ）と（Ｃ）、（Ａ）　（Ｂ）と
（Ｅ）、あるいは（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と（Ｅ）等のよう
に組み合わせて構成される。

上記（ＡＩ）芳香族ジカルボン酸系化合物としては、テ
レフタル酸、４．４’−ジフェニルジカルボン酸、４．
４’　−トリフェニルジカルボン酸、２，６−ナフタレ
ンジカルボン酸、１．４−ナフタレンジカルボン酸、２
．７−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルエーテル−
４，４′−ジカルボン酸、ジフェノキシエタン−４，４
’−ジカルボン酸、ジフェノキシブタン−４，４′−ジ
カルボン酸、ジフェニルエタン−４，４′−ジカルボン
酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテル−３，３′−ジ
カルボン酸、ジフェノキシエタン−３，３′−ジカルボ
ン酸、ジフェニルエタン−３，３’−ジカルボン酸、１
．６−ナフタレンジカルボン酸のような芳香族ジカルボ
ン酸またクロロテレフタル酸、ジクロロテレフタル酸、
ブロモテレフタル酸、メチルテレフタル酸、ジメチルテ
レフタル酸、エチルテレフタル酸、メトキシテレフタル
酸、エト牛シテレフタル酸等、上記芳香族ジカルボン酸
のアルキル、アルコキシまたはハロゲン置換体が挙げら
れる。

（Ａ２）脂環族ジカルボン酸としては、トランス−１，
４−シクロヘキサンジカルボン酸、シス−１，４−シク
ロへ牛サンジカルボン酸、１．３−シクロヘキサンジカ
ルボン酸等のＩＩＩ　環族ジカルボン酸またはトランス
−１，４−（２−メチル）シクロヘキサンジカルボン酸
、トランス−１，４−（２−クロル）シクロヘキサンジ
カルボン酸等、上記指環族ジカルボン酸のアルキル、ア
ルコキシまたはハロゲン置換体等が挙げられる。

（Ｂ）芳香族ヒドロキシカルボン酸系化合物としては、
４−ヒドロキシ安息香酸、３−ヒドロキシ安息香酸、６
−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸、６−ヒドロキシ−１−
ナフトエ酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸または３−
メチル−４−ヒドロキシ安息香酸、３，５−ジメチル−
４−ヒドロキシ安息香酸、２，６−シメチルー４−ヒド
ロキシ安息香酸、３−メトキシ−４−ヒドロキシ安息香
酸、３，５−ジメトキシ−４−ヒドロキン安息香酸、６
−ヒドロキシ−５−メチル−２−ナフトエ酸、６−ヒド
ロキシ−５−メトキシ−２−ナフトエ酸、２−クロロ−
４−ヒドロキン安息香酸、３−クロロ−４−ヒドロキシ
安息香酸、２，３−ジクロロ−４−ヒドロキシ安息香酸
、２，５−ジクロロ−４−ヒドロキシ安息香酸、３−ブ
ロモ−４−ヒドロキシ安息香ｅ、８−ヒドロキシ−５−
クロロ−２−ナフトエ酸、６−ヒトロキシー７−クロロ
ー２−ナフトエ酸、６−ヒドロキシ−５，７−ジクロロ
−２−ナフトエ酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸のア
ルキル、アルコキシまたはハロゲン置換体等が挙げられ
る。

（Ｃ１）芳香族ジオールとしては、４，４″−ジヒドロ
キシジフェニル、３．３’　−ジヒドロキシジフェニル
、４．４’−ジヒドロキ／トリフェニル、ハイドロキノ
ン、レゾルシン、２．６−ナフタレンジオール、４．４
’−ジヒドロキジルジフェニルエーテル、ビス（４−ヒ
ドロキシフェノキシ）エタン、３．３’　−ジヒドロキ
シジフェニルエーテル、１．８−１フタレンジオール、
２，２−ビス（４−ヒドロキンフェニル）プロパン、ビ
ス（４−ヒドロキンフェニル）メタン等の芳香族ジオー
ルまた□はクロロハイドロキノン、メチルハイドロキノ
ン、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン、フェニルハイド
ロキノン、メトキシハイドロキノン、フェノキシハイド
ロキノン、４−クロロレゾルシン、４−メチルレゾルシ
ン等の芳香族ジオールのアルキル、アルコキシまたはハ
ロゲン置換体等が挙げられる。

（Ｃ２）脂環族ジオールとしては、トランス−１，４−
シクロヘキサンジオール、シス−１，４−シクロヘキサ
ンジオール、トランス＝１．４−シクロヘキサンジメタ
ツール、シス−１，４−シクロヘキサンジメタツール、
トランス−１，３−シクロヘキサンジオール、シス−１
，２−シクロヘキサンジオール、トランス−１，３−シ
クロヘキサンジメタツールのような脂環族ジオールまた
はトランス−１，４−（２−メチル）シクロヘキサンジ
オール、トランス−１，４−（２−クロロ）シクロヘキ
サンジオールのような脂環族ジオールのアルキル、アル
コキシまたはハロゲン置換体等が挙げられる。

（Ｃ３）脂肪族ジオールとしては、エチレンゲルコール
、１．３−プロパンジオール、１．４−ブタンジオール
、ネオペンチルグリコール等の直鎖状または分岐状脂肪
族ジオールが挙げられる。

（Ｄｌ）芳香族ジチオールとしては、ベンゼン−１，４
−ジチオール、ベンゼンーエ、３−ノチオール、２，６
−ナフタレンジチオール、２．７−ナフタレンジチオー
ル等が挙げられる。

（Ｄ２）芳香族チオフェノールとしては、４−メルカプ
トフェノール、３−メルカプトフェノール、６−メルカ
プトフェノール等が挙げられる。

（Ｄ３）芳香族チオールカルボン酸としては、４−メル
カプト安息香酸、３−メルカプト安息香酸、６−メルカ
ブトー２−ナフトエ酸、７−メルカブトー２−ナフトエ
酸等が挙げられる。

（Ｅ）芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミン系化合
物としては、４−アミノフェノール、Ｎ−メチル−４−
アミンフェノール、１．４−フェニレンジアミン、Ｎ−
メチル−１，４−フェニレンジアミン、Ｎ、Ｎ’−ジ−
チル−１，４−フェニレンジアミン、３−フミノフェノ
ール、３−メチル−４−アミノフコノール、２−クロロ
−４−アミノフェノール、４−アミノ−１−ナフトール
、４−アミノ−４′−ヒドロキシジフェニル、４−アミ
ノ−４′−ヒドロキシジフェニルエーテル、４−コミノ
ー４′−ヒドロキシジフエニルメタン、ｌ−アミノ−４
′−ヒドロキシジフェニルスノ（フィト、４．４’　−
ジアミノフェニルスルフＩド（チオジアニリン）、４．
４’−ジアミノジフェニルスルホン、２．５−ジアミノ
トル工〉、４．４’−エチレンジアニリン、４．４’　
−ジアミノジフェノキシエタン、４．４’　−シフミノ
ジフェニルメタン（メチレンジアニリン）、４．４’−
ジアミノジフェニルエーテル（メキシジアニリン）等が
挙げられる。

本発明で用いるサーモトロピック液晶ポリマーは、上記
化合物を溶融アシドリシス法やスラリー重合法等の多様
なエステル形成法により（製造することができる。

本発明で用いるサーモトロピック液晶ポリマーには、一
つの高分子鎖の一部が異方性溶融相を形成するポリマー
のセグメントで構成され、残りの部分が異方性溶融相を
形成しない熱可塑性樹脂のセグメントから構成されるポ
リマーも包含される。また、複数のサーモトロ１　　　
ピック液晶ポリマーを複合したものも包含される。

これらのサーモトロピック液晶ポリマーの中、好ましく
は少なくとも次の一般式 一　　で表わされるモノマー単位を含む（共）重合体で
あって、具体的には ■） 等があり、特に低熱収縮率、高絶縁耐圧を有し、しかも
機械的強度が優れている。さらに加工性が良いことから
厚さの薄いスペーサを作製することができる。

本発明で用いるサーモトロピック液晶ポリマー中には、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の添加剤を配合する
ことができる。これには、無機充填剤、有機充填剤、安
定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、改質剤
等が挙げられる。このうち特に無機充填剤が重要で加工
性、つ性等の改良のためにしばしば使用される。

無機充填剤としては、二硫化モリブデン、タルク、マイ
カ、クレー、セリサイト、炭酸力ルンウム、珪酸カルシ
ウム、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、黒鉛、
チタン酸カリ、ガラヅ繊維、炭素繊維、各種ウィスカー
等がある。好ましくは、タルク、ガラス繊維、炭素、繊
維が用いられる。添加剤の量はサーモトロピック液晶ポ
リマー１００重奇部に対して添加剤１〜２００部、好ま
しくは１０〜１５０部である。

これらのサーモトロピック液晶ポリマーを用いたスペー
サは射出成形、押出成形、圧縮成形により容易に成形で
きる。

該スペーサの形状には特に制限はないが、例えば表面に
冷却用液体が流通できる溝を有するスペーサを作製する
ことが好ましい。溝の形状は、縦または斜め等が例示で
きるが、一般には縦が好ましい。また、溝の間隔および
幅等は超電導コイルの大きさ等の条件、適宜に決められ
る。

［実施例コ 以下、第１図にしたがって本発明の実施例を具体的に説
明する。

第１図において、１は熱処理により生成されたＮｂ３Ｓ
ｎ等の化合物超電導材を含む超電導線、７はサーモトロ
ピック液晶ポリマーとして、パラヒドロキシ安息香酸、
ビフェノール、テレフタル酸の三元共重合体にガラス繊
維３０重量％配合した「ザイダー　ＲＣ−２１０Ｊ（商
品名、米国アモコパーフォーマンスブロダクツ社製）を
用いて成形したスペーサである。

このスペーサ７で超電導！１を両側から挟み込み固定保
持する。冷却用液体ヘリウムは、溝８を流通して超電導
線１を冷却する。該サーモトロピック液晶ポリマーの熱
収縮率が小さいため超電導線１の冷却時に超電導線１が
ずれる可能性はなくなる。また該サーモトロピック液晶
ポリマーの機械的強度が大きいので、超電導線１の電磁
力によりサーモトロピック液晶ポリマーが機械的変形を
起こすことはない。さらに、該サーモトロピック液晶ポ
リマーが高い絶縁耐圧を有していることから超電導線タ
ーン間での絶縁破壊は防止される。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によればスペーサ表面に溝を形成
することにより冷媒の流通する余裕を残しておきながら
、超電導コイルを固定保持することができる。また、サ
ーモトロピック液晶ポリマーの特性である低収縮率によ
り、超電導線のずれを防止することができる。

さらに、絶縁耐圧が高く、加工性が良いことから薄いス
ペーサを作製することができ、これにより超電導ターン
間を縮められ、その結実装置の小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる超電導コイルの一例を示す斜
視図であり、第２図は従来の超電導コイルの一例を示す
斜視図である。 １・・・超電導線　２・・・補強基材 ３・・Φ絶縁材　　４・・・絶縁スペーサ５・・・冷却
通路　６・・・補強材 ７・・・スペーサ　８・・・溝 特許出願人　　日本石油化学株式会社 外　　ｌ　　ぐ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導線を巻回して複数ターンのコイルを形成す
   る超電導コイルにおいて、冷媒の通路を確保し、コイル
   ターン間を絶縁し、コイルを固定支持するサーモトロピ
   ック液晶ポリマーから成るスペーサ。
2. （２）サーモトロピック液晶ポリマーが少なくとも次の
   一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ にて表わされるモノマー単位を含む（共）重合体である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスペーサ
   。
3. （３）該スペーサの表面に溝を形成することにより冷媒
   の通路を確保することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載のスペーサ。