WO2024014416A1 - Linear material protection member - Google Patents

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順一 宮澤
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株式会社Helical Fusion
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Abstract

This protection member has: a plurality of blocks that hold a superconducting wire (linear material) so as to surround the circumference of the same; and a wire fitted in the plurality of blocks. Each of the blocks includes: a holding space for holding the superconducting wire; a ceiling part that covers the holding space; a bottom part that is located opposite to the ceiling part with the holding space therebetween; and a sidewall part that is continuous to each of the ceiling part and the bottom part. In one of the ceiling part, the bottom part, and the sidewall part, a groove which extends in the extension direction of the wire and in which the wire can be fitted is formed. The plurality of blocks are linked together by the wire fitted in the groove. An opening in communication with the holding space is formed opposite to the sidewall part. The opening extends across the plurality of blocks in the extension direction of the wire.

Description

線形材料保護部材Linear material protection member
 本発明は、線形材料を保持する線形材料保護部材に関する。 The present invention relates to a linear material protection member that holds linear material.
 特開2019-102298号公報(特許文献1)には、積層された状態で結束された複数の超電導テープ線材が、フレキシブルチューブに挿入された超伝導体が記載されている。また、特許文献1には、超伝導体をコイル形状に成形した後、積層された超電導テープ線材を樹脂または金属であるモールド部材によりモールドする成形方法が記載されている。 JP 2019-102298A (Patent Document 1) describes a superconductor in which a plurality of superconducting tape wires bundled in a stacked state are inserted into a flexible tube. Further, Patent Document 1 describes a molding method in which a superconductor is molded into a coil shape and then a laminated superconducting tape wire is molded with a mold member made of resin or metal.
特開2019-102298号公報JP 2019-102298 Publication
 例えば、電線や配管のような線形材料の用途として、例えば、構造物に巻き付けて利用するなど、線形材料を変形させて利用する用途がある。このような用途で線形材料を利用する場合、巻き付ける際の外力あるいは巻き付けた後に印加される力に起因して、線形材料自身が損傷することを防止する必要がある。一方、構造物に巻き付けるためには、線形材料が変形可能である必要がある。そこで、線形材料を保護する保護部材として、線形材料の損傷を防止しつつ、かつ、変形可能な構造を備えた保護部材について検討を行った。 For example, linear materials such as electric wires and piping are used by deforming the material, such as wrapping it around a structure. When using a linear material for such applications, it is necessary to prevent the linear material itself from being damaged due to external force during winding or force applied after winding. On the other hand, linear materials need to be deformable in order to be wrapped around structures. Therefore, we investigated a protection member that protects the linear material and has a deformable structure that prevents damage to the linear material.
 一実施の形態である線形材料保護部材は、線形材料の周囲を囲むように保持するための複数のブロックと、前記複数のブロックに係合される第1ワイヤと、を有している。前記複数のブロックのそれぞれは、前記線形材料を保持する保持空間と、前記保持空間を覆っている天井部と、前記保持空間を介して前記天井部の反対側に位置している底部と、前記天井部および前記底部のそれぞれと連なる側壁部と、を含んでいる。前記天井部、前記底部、および前記側壁部のいずれか1か所には、第1方向に延び、かつ、前記第1ワイヤを係合可能な第1溝が形成されている。前記複数のブロックは、前記第1溝に係合された第1ワイヤを介して互いに連結されている。前記保持空間を介して前記側壁部の反対側には、前記保持空間に連通する第1開口部が形成されている。前記第1開口部は、前記複数のブロックが連結されたとき、前記第1方向に沿って前記複数のブロックに跨るように延びた開口が形成されている。 A linear material protection member according to one embodiment includes a plurality of blocks for holding a linear material so as to surround it, and a first wire that is engaged with the plurality of blocks. Each of the plurality of blocks includes a holding space for holding the linear material, a ceiling portion covering the holding space, a bottom portion located on the opposite side of the ceiling portion across the holding space, and the It includes a side wall portion continuous with each of the ceiling portion and the bottom portion. A first groove extending in a first direction and capable of engaging the first wire is formed in any one of the ceiling part, the bottom part, and the side wall part. The plurality of blocks are connected to each other via a first wire that is engaged with the first groove. A first opening communicating with the holding space is formed on the opposite side of the side wall portion via the holding space. The first opening is formed so as to extend across the plurality of blocks along the first direction when the plurality of blocks are connected.
 本発明の代表的な実施の形態によれば、線形材料の損傷を防ぎ、かつ、変形可能な線形材料保護部材が得られる。 According to a typical embodiment of the present invention, a linear material protection member that prevents damage to the linear material and is deformable is obtained.
一実施の形態である保護部材に保持される線形材料の構造例を示す説明図である。It is an explanatory view showing an example of the structure of the linear material held by the protection member which is one embodiment. 図1に示す超電導線材を一実施の形態である保護部材で保持した状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state in which the superconducting wire shown in FIG. 1 is held by a protection member that is an embodiment. 図2に示すA-A線に沿った断面図である。3 is a sectional view taken along line AA shown in FIG. 2. FIG. 図2に示す超電導線材および保護部材をコイルの芯材に巻き付けた状態を示す拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view showing a state in which the superconducting wire and protection member shown in FIG. 2 are wound around a core material of a coil. 図4のB-B線に沿った断面図である。5 is a sectional view taken along line BB in FIG. 4. FIG. 図5に示すコイルに対する変形例を示す断面図である。6 is a sectional view showing a modification of the coil shown in FIG. 5. FIG. 図3に示す保護部材の側面図であって、超電導線材を挿入可能な開口部の反対側の側壁部側から視た側面図である。FIG. 4 is a side view of the protection member shown in FIG. 3, as viewed from the side wall portion on the opposite side of the opening into which the superconducting wire can be inserted. 図6に示す超電導線材の巻き付け構造に対する変形例を示す断面図である。7 is a sectional view showing a modification of the superconducting wire winding structure shown in FIG. 6. FIG. 図1に示す超電導線材に対する変形例を示す説明図である。2 is an explanatory diagram showing a modification of the superconducting wire shown in FIG. 1. FIG. 図9に示す超電導線材を本実施の形態に係る保護部材で保持した状態を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which the superconducting wire shown in FIG. 9 is held by a protection member according to the present embodiment. 図10に示すC-C線に沿った断面図である。11 is a sectional view taken along line CC shown in FIG. 10. FIG. 図11に示す保護部材および超電導線材の組み立て分解図である。12 is an assembled exploded view of the protection member and superconducting wire shown in FIG. 11. FIG. 図11に示す天井部の部材と側壁部の部材とがワイヤを介して固定されている状態を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing a state in which the ceiling member and the side wall member shown in FIG. 11 are fixed via wires. 図11に示す超電導線材および保護部材が、コイルの芯材に巻き付けられた状態の一例を示す拡大断面図である。FIG. 12 is an enlarged sectional view showing an example of a state in which the superconducting wire and the protection member shown in FIG. 11 are wound around a core material of a coil.
 本願発明者は、炉内に高温、高密度のプラズマを閉じ込めることにより核融合反応させる核融合炉の研究開発を行っている。この一環として、炉内にプラズマを閉じ込めるための磁場を発生させるコイルの材料として、高温超電導テープ線材を用いることを検討している。以下で説明する技術は、高温超電導体の他、電線や配管等、種々の線形材料の保護部材として利用可能な技術であるが、以下では、高温超電導体を保護する保護部材に適用した場合の実施態様を取り上げて説明する。また、以下の説明において、超電導体が超電導状態から常電導状態に変化することを「クエンチ」と呼ぶ場合がある。 The inventor of this application is conducting research and development on a nuclear fusion reactor that causes a nuclear fusion reaction by confining high-temperature, high-density plasma within the reactor. As part of this effort, we are considering using high-temperature superconducting tape wire as a material for the coil that generates the magnetic field to confine plasma in the reactor. The technology described below can be used as a protection member for various linear materials such as electric wires and piping in addition to high-temperature superconductors. An embodiment will be described. Furthermore, in the following description, the change of a superconductor from a superconducting state to a normal conducting state may be referred to as "quenching."
 <超電導線材>
 本願では、77K以上で超伝導性を示す超電導体を高温超伝導体と呼ぶ。以下では、単に「超伝導体」、「超伝導体層」「超電導テープ線材」、あるいは「超電導線材」と記載するが、いずれも高温超電導体を含む材料である。超電導テープ線材(詳しくは高温超電導テープ線材)とは、厚さが百マイクロメートル程度の金属製のテープ上に、超伝導体層(詳しくは高温超電導体層)を形成したテープ材料である。超電導テープ線材を例えばコイルとして用いる場合、複数の超電導テープ線材を積層し、これらを束ねたものを超伝導線材(詳しくは高温超電導線材)とし、超電導線材をコイル形状に成形したものを超電導コイル(詳しくは高温超電導コイル)とする。また、例えば、核融合炉や高エネルギー粒子加速器に用いられるコイルのように強力な磁場を発生させる必要がある場合には、複数の超電導線材を積層するように巻き付けた積層型コイルとする場合がある。
<Superconducting wire>
In this application, a superconductor that exhibits superconductivity at temperatures of 77 K or higher is referred to as a high-temperature superconductor. Hereinafter, these materials will be simply referred to as "superconductor,""superconductorlayer,""superconducting tape wire," or "superconducting wire," but all of them are materials containing a high-temperature superconductor. A superconducting tape wire (specifically, a high-temperature superconducting tape wire) is a tape material in which a superconductor layer (specifically, a high-temperature superconductor layer) is formed on a metal tape with a thickness of about 100 micrometers. When using a superconducting tape wire as a coil, for example, a plurality of superconducting tape wires are laminated and bundled to form a superconducting wire (more specifically, a high-temperature superconducting wire), and a superconducting wire formed into a coil shape is called a superconducting coil ( For details, refer to the high-temperature superconducting coil). For example, when it is necessary to generate a strong magnetic field, such as in a coil used in a nuclear fusion reactor or a high-energy particle accelerator, a laminated coil made by winding multiple superconducting wires in a layered manner may be used. be.
 超電導線材は、例えば積層された超電導テープ線材を束ねるフレキシブルチューブを備えている。フレキシブルチューブは、例えば積層された超電導テープ線材に金属帯を巻き付けることにより形成されている。また、上記した特許文献1に記載されるように、超電導線材を成形した後、樹脂または低融点金属から成るモールド部材により積層された超電導テープ線材をモールドした場合、単体の超電導テープ線材と比較すると、強度を向上させることができる。 The superconducting wire includes, for example, a flexible tube that bundles laminated superconducting tape wires. The flexible tube is formed, for example, by wrapping a metal band around a laminated superconducting tape wire. Furthermore, as described in Patent Document 1 mentioned above, when a superconducting tape wire is laminated with a mold member made of a resin or a low melting point metal after being molded, compared to a single superconducting tape wire, , strength can be improved.
 ただし、本願発明者の検討によれば、超電導線材を複雑な形状に成形する場合には、超電導線材に印加される外力や超電導線材に生じる応力が大きいので、さらに強度を向上させる必要がある。例えばヘリカル型の核融合炉に用いられるコイルの場合、超電導線材を捩じるようにコイル形状に巻き付けるので、巻き付ける作業中に強い力が印加され易く、超電導線材に生じる応力が大きくなる。また、超電導線材をコイル形状に成形した後に超電導線材に強い外力が印加される場合がある。例えば、超電導コイルに大電流を流した場合、コイル周辺に生じる磁界に起因して超電導線材にローレンツ力などの強い外力が印加される場合がある。したがって、超電導線材の損傷を防止することができる保護部材が必要である。 However, according to the inventor's study, when forming a superconducting wire into a complicated shape, the external force applied to the superconducting wire and the stress generated in the superconducting wire are large, so it is necessary to further improve the strength. For example, in the case of a coil used in a helical fusion reactor, the superconducting wire is twisted into a coil shape, so strong force is likely to be applied during the winding process, increasing the stress generated in the superconducting wire. Further, after the superconducting wire is formed into a coil shape, a strong external force may be applied to the superconducting wire. For example, when a large current is passed through a superconducting coil, a strong external force such as Lorentz force may be applied to the superconducting wire due to a magnetic field generated around the coil. Therefore, there is a need for a protective member that can prevent damage to the superconducting wire.
 一方、超電導線材の損傷を防止するため、例えば金属製のパイプ内に超電導線材を収容した場合、超電導線材を保護することは可能であるが、曲げ成形などの加工が困難になる。 On the other hand, in order to prevent damage to the superconducting wire, for example, if the superconducting wire is housed in a metal pipe, it is possible to protect the superconducting wire, but processing such as bending becomes difficult.
 以下で説明する技術は、上記したように種々の用途に適用可能であるが、超電導コイルなどの成形体に用いられる超電導線材を保護する保護部材に適用すると特に有効な技術である。また、以下では、複数の超電導線材を積層する場合に特に有効な技術についても説明する。 The technology described below can be applied to various uses as described above, but it is a particularly effective technology when applied to a protection member that protects a superconducting wire used in a molded body such as a superconducting coil. Further, below, a technique that is particularly effective when stacking a plurality of superconducting wires will also be described.
 図1は、一実施の形態である保護部材に保持される線形材料の構造例を示す説明図である。図1に示すように、本実施の形態の線形材料は、積層された複数の超電導テープ線材11と、複数の超電導テープ線材11の積層体に巻き付けられた金属帯12と、を含む超電導線材10である。図1では、32枚の超電導テープ線材11が積層された状態を例示しているが、超電導テープ線材の積層数は、図1に示す例には限定されず、コイルのサイズやコイルに流す電流値の仕様に応じて決定することができる。例えば、本実施の形態に対する変形例として、超電導テープ線材11の積層体の積層数が、31枚以下の場合もあるし、33枚以上の場合もある。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the structure of a linear material held by a protection member according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the linear material of the present embodiment includes a superconducting wire 10 including a plurality of laminated superconducting tape wires 11 and a metal band 12 wound around the laminate of the plurality of superconducting tape wires 11. It is. Although FIG. 1 illustrates a state in which 32 superconducting tape wires 11 are stacked, the number of stacked superconducting tape wires 11 is not limited to the example shown in FIG. 1, and the size of the coil and the current flowing through the coil are The value can be determined according to the specifications. For example, as a modification to the present embodiment, the number of stacked layers of the superconducting tape wire 11 may be 31 or less, or may be 33 or more.
 超電導テープ線材11は、数十μm程度の金属製のテープ上に超伝導体層(詳しくは高温超電導体層)が形成されたテープ線材である。図1に示す例では、超電導テープ線材11の厚さは0.1mm程度、超電導テープ線材11の幅は4mm程度である。超電導テープ線材11の厚さおよび幅は一例であり、種々の変形例が適用可能である。複数の超電導テープ線材11のそれぞれは、互いに接着されず、相互にずれることが可能な状態で積層されている。これにより、複数の超電導テープ線材11の積層体である超電導線材10は、例えばコイル形状等に成形することが可能となる。なお、図示は省略するが、図1に対する変形例として、複数の超電導テープ線材11の積層体を、図示しないワイヤ等を用いて結束する場合がある。この場合、積層体のハンドリング性は向上する。一方、金属帯12からなるチューブ内での複数の超電導テープ線材11の移動の自由度を向上させる観点からは、本実施の形態のように複数の超電導テープ線材11の積層体が結束されていないことが好ましい。 The superconducting tape wire 11 is a tape wire in which a superconductor layer (specifically, a high-temperature superconductor layer) is formed on a metal tape of approximately several tens of μm. In the example shown in FIG. 1, the thickness of the superconducting tape wire 11 is about 0.1 mm, and the width of the superconducting tape wire 11 is about 4 mm. The thickness and width of the superconducting tape wire 11 are merely examples, and various modifications may be applied. Each of the plurality of superconducting tape wires 11 is not bonded to each other, but is stacked in a state in which they can be shifted from each other. Thereby, the superconducting wire 10, which is a laminate of a plurality of superconducting tape wires 11, can be formed into, for example, a coil shape. Although not shown, as a modification to FIG. 1, a stack of a plurality of superconducting tape wires 11 may be bound together using a wire or the like (not shown). In this case, the handling properties of the laminate are improved. On the other hand, from the viewpoint of improving the degree of freedom of movement of the plurality of superconducting tape wires 11 within the tube made of the metal strip 12, the stack of the plurality of superconducting tape wires 11 is not tied together as in this embodiment. It is preferable.
 複数の超電導テープ線材11の積層体は、チューブ状に成型された金属帯12内に挿入されている。図1に示す例では、金属帯12の厚さは、例えば100μm~数百μm程度であり、幅は、3~5mm程度である。また、後述する図3に示す断面視において、金属帯12は、円筒形を成すように成形されている。以下、金属帯12により構成される構造物をチューブと呼ぶ場合がある。チューブの外径は、例えば6mm、内径は例えば5.2mmである。チューブは金属製の筒体であるが、この程度の厚さであれば、チューブをコイル形状に成形することが可能である。金属帯12は、複数の超電導テープ線材11の積層体が散乱しないように束ねる結束部材として機能する。ただし、複数の超電導テープ線材11のそれぞれは、金属帯12により形成されたチューブ内で、ある程度は自由に動くことができる。 A stack of multiple superconducting tape wires 11 is inserted into a metal band 12 formed into a tube shape. In the example shown in FIG. 1, the thickness of the metal band 12 is, for example, about 100 μm to several hundred μm, and the width is about 3 to 5 mm. Further, in a cross-sectional view shown in FIG. 3, which will be described later, the metal band 12 is formed into a cylindrical shape. Hereinafter, the structure constituted by the metal band 12 may be referred to as a tube. The outer diameter of the tube is, for example, 6 mm, and the inner diameter is, for example, 5.2 mm. Although the tube is a metal cylinder, it is possible to form the tube into a coil shape as long as the thickness is around this level. The metal band 12 functions as a binding member for bundling the laminate of the plurality of superconducting tape wires 11 so that they are not scattered. However, each of the plurality of superconducting tape wires 11 can move freely to some extent within the tube formed by the metal band 12.
 また、図1に示す例では、積層体の周囲を囲む金属帯12の形状は、スプリング形状になっており、隣り合う金属帯12の間に隙間が設けられている。後述するように、超電導線材10をコイル形状に成形した後、モールド部材(後述する図6に示す封止材41)により複数の超電導テープ線材11の積層体をモールドする場合には、モールド部材を金属帯12のチューブ内に導入する開口部が必要である。図1に示すように隣り合う金属帯12の間に隙間が設けられている場合、この隙間からモールド部材を導入し、複数の超電導テープ線材11の積層体をモールドすることができる。 Further, in the example shown in FIG. 1, the shape of the metal band 12 surrounding the periphery of the laminate is spring-shaped, and a gap is provided between adjacent metal bands 12. As will be described later, when molding a stack of a plurality of superconducting tape wires 11 using a mold member (sealing material 41 shown in FIG. 6, which will be described later) after forming the superconducting wire 10 into a coil shape, the mold member is An opening is required to introduce the metal strip 12 into the tube. When a gap is provided between adjacent metal bands 12 as shown in FIG. 1, a molding member can be introduced through the gap to mold a stacked body of a plurality of superconducting tape wires 11.
 ただし、図1に対する変形例として、金属帯12の一部分が重なるように巻き付けられている場合もある。この場合、複数の超電導テープ線材11の積層体をモールドする場合には、金属帯12から成るチューブの一か所または複数個所にモールド部材を導入するための開口部を設けることが好ましい。 However, as a modification to FIG. 1, the metal bands 12 may be wrapped so that a portion of them overlap. In this case, when molding a laminate of a plurality of superconducting tape wires 11, it is preferable to provide an opening for introducing a molding member into one or more locations of the tube made of metal strip 12.
 図1に示す超電導線材10をコイルの芯材に直接的に巻き付けて、コイル形状に成形する方法もある。ところが、本願発明者の検討によれば、超電導線材10をコイルの芯材に直接的に巻き付ける場合、巻き付け作業中に超電導線材10が損傷する場合があることが判った。また、コイルの芯材に複数層で超電導線材10を巻き付ける場合、積層された超電導線材10の位置がずれる場合があることが判った。 There is also a method of directly winding the superconducting wire 10 shown in FIG. 1 around the core material of a coil and forming it into a coil shape. However, according to studies by the inventor of the present application, it has been found that when the superconducting wire 10 is directly wound around the core material of a coil, the superconducting wire 10 may be damaged during the winding operation. Furthermore, it has been found that when multiple layers of superconducting wire 10 are wound around the core material of a coil, the positions of the laminated superconducting wires 10 may shift.
 そこで、本願発明者は、超電導線材10を保護するための保護部材について検討を行った。保護部材に要求される機能は、以下の通りである。第1に超電導線材10を(例えばコイル形状に)成形する際に、保護部材自身が変形可能である必要がある。第2に、超電導線材10を(例えばコイル形状に)成形する際に、超電導線材10の損傷を防止できる構造である必要がある。また、超電導線材10を複数層で巻き付ける場合には、積層された超電導線材10の位置ずれを防止可能であることが好ましい。また、超電導線材10を保護部材に取り付ける場合には、超電導線材10の取り付けが簡単であることが好ましい。また、超電導線材10には大電流が流れる。この時、超電導線材10の周囲に生じる電磁力の影響により、保護部材の構成部品が損傷し難い構造であることが好ましい。 Therefore, the inventors of the present application investigated a protection member for protecting the superconducting wire 10. The functions required of the protective member are as follows. First, when forming the superconducting wire 10 (for example, into a coil shape), the protective member itself needs to be deformable. Second, the structure needs to be such that damage to the superconducting wire 10 can be prevented when the superconducting wire 10 is formed (for example, into a coil shape). Furthermore, when the superconducting wire 10 is wound in multiple layers, it is preferable that displacement of the laminated superconducting wire 10 can be prevented. Moreover, when attaching the superconducting wire 10 to a protection member, it is preferable that the attachment of the superconducting wire 10 is easy. Further, a large current flows through the superconducting wire 10. At this time, it is preferable that the structure is such that the components of the protection member are not easily damaged by the influence of electromagnetic force generated around the superconducting wire 10.
 <保護部材>
 図2は、図1に示す超電導線材を本実施の形態に係る保護部材で保持した状態を示す説明図である。図3は、図2に示すA-A線に沿った断面図である。以下では、図2に示すように、超電導線材10の延在方向をX方向、平面視において、X方向に交差する方向(図2に示す例ではX方向に直交する方向)をY方向、X方向およびY方向を含むX-Y平面の法線方向(厚さ方向と呼ぶ場合もある)をZ方向として説明する。
<Protective member>
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state in which the superconducting wire shown in FIG. 1 is held by a protective member according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. In the following, as shown in FIG. 2, the extending direction of the superconducting wire 10 is the X direction, and the direction intersecting the X direction (in the example shown in FIG. 2, the direction orthogonal to the X direction) is the Y direction, The normal direction of the XY plane (sometimes referred to as the thickness direction) including the direction and the Y direction will be described as the Z direction.
 図2に示すように本実施の形態の保護部材100は、線形材料である超電導線材10の周囲を囲むように保持するための複数のブロック20と、複数のブロック20に係合されるワイヤ30とを有している。図2に示す例では、保護部材100は、3本のワイヤ30を有している。ワイヤ30は金属から成る。ワイヤ30を構成する金属材料として、例えば、所謂ステンレス鋼(例えばSUS304等)、チタン(Ti)、あるいはチタン合金などを例示することができる。ワイヤ30の線径は、例えば1.5mm程度である。 As shown in FIG. 2, the protection member 100 of this embodiment includes a plurality of blocks 20 for holding a superconducting wire 10, which is a linear material, so as to surround it, and a wire 30 that is engaged with the plurality of blocks 20. It has In the example shown in FIG. 2, the protection member 100 has three wires 30. Wire 30 is made of metal. Examples of the metal material constituting the wire 30 include so-called stainless steel (for example, SUS304, etc.), titanium (Ti), titanium alloy, and the like. The wire diameter of the wire 30 is, for example, about 1.5 mm.
 本実施の形態の保護部材100は、複数のブロック20に分割可能であり、ワイヤ30を介して複数のブロック20が連結された構造を成す。このため、超電導線材10を保持した状態の保護部材100(言い換えれば保護部材付き線形材料)を例えばコイルの芯材に巻き付ける際に、必要に応じて複数のブロック20の境界に隙間を生じさせることができる。これにより、保護部材100を変形させて芯材などの構造物に巻き付けることが可能となる。言い換えれば、複数のブロック20は、脊椎のように変形可能な構造になっている。 The protection member 100 of this embodiment can be divided into a plurality of blocks 20, and has a structure in which the plurality of blocks 20 are connected via wires 30. For this reason, when winding the protective member 100 holding the superconducting wire 10 (in other words, the linear material with protective member) around, for example, the core material of a coil, gaps may be created at the boundaries of the plurality of blocks 20 as necessary. I can do it. This allows the protective member 100 to be deformed and wrapped around a structure such as a core material. In other words, the plurality of blocks 20 have a deformable structure like a vertebrae.
 ワイヤ30は、保護部材100に収容された超電導線材10を例えばコイルの芯材に巻き付ける際に、引っ張られる力により超電導線材10が損傷することを抑制するための補強部材として機能する。このため、ワイヤ30は、超電導線材の延在方向と同じ方向(図2の場合、X方向)に延びるように配置されている。ワイヤ30は、少なくとも1本あればよいが、図2に示すように複数のワイヤ30を備えている場合には、超電導線材10の補強強度が増加する点で好ましい。 The wire 30 functions as a reinforcing member to suppress damage to the superconducting wire 10 due to a pulling force when the superconducting wire 10 housed in the protection member 100 is wound around, for example, a core material of a coil. Therefore, the wire 30 is arranged so as to extend in the same direction as the superconducting wire (in the case of FIG. 2, the X direction). Although at least one wire 30 is sufficient, it is preferable to include a plurality of wires 30 as shown in FIG. 2, since the reinforcing strength of the superconducting wire 10 increases.
 複数のブロック20のそれぞれは、図3に示すように、超電導線材10を保持する保持空間21と、保持空間21を覆っている天井部22と、保持空間21を介して天井部22の反対側に位置している底部23と、天井部22および底部23のそれぞれと連なる側壁部24と、を含んでいる。本実施の形態の例では、天井部22、底部23、および側壁部24のそれぞれは、一体物として形成されている。ただし、変形例として後述するように、天井部22、底部23、および側壁部24のうちの一部が分解可能な複数の部分により構成されている場合がある。天井部22、底部23、および側壁部24のそれぞれは、金属材料から成る。天井部22、底部23、および側壁部24を構成する金属材料として、例えばチタン(Ti)、あるいはチタン合金などを例示することができる。特に、超電導線材10のように大電流が流れる線形材料の保護部材の場合、非磁性材料であることが好ましい。材料の硬さ、加工性、および非磁性などの特性を考慮すると、上記したチタン合金の他、ステンレス鋼(例えばSUS304等)を用いて天井部22、底部23、および側壁部24を形成することもできる。 As shown in FIG. 3, each of the plurality of blocks 20 includes a holding space 21 that holds the superconducting wire 10, a ceiling part 22 that covers the holding space 21, and a side opposite to the ceiling part 22 through the holding space 21. It includes a bottom part 23 located at the bottom part 23, and a side wall part 24 connected to each of the ceiling part 22 and the bottom part 23. In the example of this embodiment, each of the ceiling part 22, the bottom part 23, and the side wall part 24 is formed as a single piece. However, as will be described later as a modification, a portion of the ceiling portion 22, the bottom portion 23, and the side wall portions 24 may be composed of a plurality of disassembly portions. Each of the ceiling portion 22, the bottom portion 23, and the side wall portions 24 is made of a metal material. Examples of the metal material constituting the ceiling portion 22, the bottom portion 23, and the side wall portions 24 include titanium (Ti) or a titanium alloy. In particular, in the case of a protective member made of a linear material through which a large current flows, such as the superconducting wire 10, it is preferable to use a non-magnetic material. Considering the properties of the material such as hardness, workability, and non-magnetism, the ceiling portion 22, bottom portion 23, and side wall portion 24 may be formed using stainless steel (for example, SUS304, etc.) in addition to the titanium alloy described above. You can also do it.
 天井部22、底部23、および側壁部24のうち、少なくともいずれか1か所には、ワイヤ30を係合させるための溝が形成されている。図3に示す例では、3本のワイヤ30が係合されているので、3本のワイヤ30のそれぞれを係合させるための溝が形成されている。詳しくは、天井部22と側壁部24との境界には、ワイヤ31を係合可能な溝31Tが形成されている。底部23と側壁部24との境界には、ワイヤ32を係合可能な溝32Tが形成されている。さらに、Y方向において、溝32Tの反対側には、ワイヤ33を係合可能な溝33Tが形成されている。溝33Tは底部23に形成されている。図2に示すように、複数のブロック20は、溝に係合されたワイヤ31、ワイヤ32、およびワイヤ33を介して互いに連結されている。また、図3に示す溝31T、溝32T、および溝33Tのそれぞれは、ワイヤ30の延在方向と同様にX方向に延びている。 A groove for engaging the wire 30 is formed in at least one of the ceiling part 22, the bottom part 23, and the side wall part 24. In the example shown in FIG. 3, since three wires 30 are engaged, grooves are formed for engaging each of the three wires 30. Specifically, a groove 31T into which the wire 31 can be engaged is formed at the boundary between the ceiling part 22 and the side wall part 24. A groove 32T in which the wire 32 can be engaged is formed at the boundary between the bottom part 23 and the side wall part 24. Further, in the Y direction, a groove 33T in which the wire 33 can be engaged is formed on the opposite side of the groove 32T. A groove 33T is formed in the bottom portion 23. As shown in FIG. 2, the plurality of blocks 20 are connected to each other via wires 31, 32, and 33 that are engaged with the grooves. Further, each of the grooves 31T, 32T, and 33T shown in FIG. 3 extends in the X direction similarly to the direction in which the wire 30 extends.
 超電導線材10は、保護部材100に保持された状態のままコイルの芯材に巻き付けられる。この作業の時、超電導線材10は複数のワイヤ30により補強されているので、作業時の外力に起因する超電導線材10の損傷を防止または抑制することができる。 The superconducting wire 10 is wound around the core material of the coil while being held by the protection member 100. During this work, since the superconducting wire 10 is reinforced by the plurality of wires 30, damage to the superconducting wire 10 caused by external forces during the work can be prevented or suppressed.
 また、図3に示すように、保持空間21を介して側壁部24の反対側には、保持空間21に連通する開口部25が形成されている。図2に示すように、開口部25は、複数のブロック20が連結されたとき、X方向に沿って複数のブロック20に跨るように延びた開口が形成されるようになっている。このため、超電導線材10は、開口部25から保持空間21に挿入することが可能である。言い換えれば、複数のブロック20のそれぞれは、開口部25から超電導線材10を保持空間21(図3参照)に挿入することが可能な構造になっている。 Further, as shown in FIG. 3, an opening 25 communicating with the holding space 21 is formed on the opposite side of the side wall 24 with the holding space 21 interposed therebetween. As shown in FIG. 2, when the plurality of blocks 20 are connected, the opening 25 is formed so as to extend across the plurality of blocks 20 along the X direction. Therefore, the superconducting wire 10 can be inserted into the holding space 21 through the opening 25. In other words, each of the plurality of blocks 20 has a structure that allows the superconducting wire 10 to be inserted into the holding space 21 (see FIG. 3) through the opening 25.
 開口部25が設けられていない場合、貫通孔として形成された保持空間21に超電導線材10を挿入する方向も考えられる。ただしこの場合、超電導線材10への保護部材100の取り付け作業が煩雑であり、挿入作業中に超電導線材10が損傷するリスクも増大する。一方、本実施の形態によれば、開口部25が設けられているので、超電導線材10を簡単に保持空間21内に配置することが可能である。この結果、超電導線材10を保持空間21に配置する作業中における超電導線材10の損傷を抑制できる。 If the opening 25 is not provided, a direction in which the superconducting wire 10 is inserted into the holding space 21 formed as a through hole is also considered. However, in this case, the work of attaching the protective member 100 to the superconducting wire 10 is complicated, and the risk of damaging the superconducting wire 10 during the insertion work also increases. On the other hand, according to the present embodiment, since the opening 25 is provided, the superconducting wire 10 can be easily placed in the holding space 21. As a result, damage to the superconducting wire 10 during the work of arranging the superconducting wire 10 in the holding space 21 can be suppressed.
 また、詳細は後述するが、超電導線材10を超電導コイルとして利用する場合、超電導線材10には大電流が流れる。この場合、超電導線材10の周囲に電磁力が生じる場合がある。本実施の形態の保護部材100の場合、図3に示すように断面視において、天井部22と、底部23と、側壁部24とから成るアーチ型の形状を成す。このため、図3に示すY方向に作用する外力に対して高い強度を備えている。 Although the details will be described later, when the superconducting wire 10 is used as a superconducting coil, a large current flows through the superconducting wire 10. In this case, electromagnetic force may be generated around the superconducting wire 10. In the case of the protection member 100 of this embodiment, as shown in FIG. 3, in a cross-sectional view, the protection member 100 has an arch shape consisting of a ceiling portion 22, a bottom portion 23, and a side wall portion 24. Therefore, it has high strength against external forces acting in the Y direction shown in FIG. 3.
 <コイルへの適用>
 次に、本実施の形態の超電導線材10の利用方法の一例として、超電導コイルに適用した実施態様を取り上げて説明する。図4は、図2に示す超電導線材および保護部材をコイルの芯材に巻き付けた状態を示す拡大図である。図5は、図4のB-B線に沿った断面図である。
<Application to coil>
Next, as an example of how to use the superconducting wire 10 of this embodiment, an embodiment applied to a superconducting coil will be described. FIG. 4 is an enlarged view showing a state in which the superconducting wire and protection member shown in FIG. 2 are wound around a core material of a coil. FIG. 5 is a sectional view taken along line BB in FIG. 4.
 図2および図3に示す超電導線材10をコイル用の電線として用いる場合には、図4に例示するように、保護部材100により保護された超電導線材10を芯材40に巻き付けてコイル形状に成形する。芯材40は、例えば平面視において円形を成す部材であって、超電導線材10は、芯材40の側面に円弧形状を成すように巻き付けられる。芯材40の半径は、例えば5~20cm程度である。この時、保護部材100は、複数のブロック20により構成されているので、芯材40の外周に沿って巻き付けることが可能である。このため、超電導線材10は、保護部材100に保持されたまま芯材40に巻き付けられる。 When using the superconducting wire 10 shown in FIGS. 2 and 3 as an electric wire for a coil, the superconducting wire 10 protected by the protective member 100 is wound around a core material 40 and formed into a coil shape, as illustrated in FIG. do. The core material 40 is, for example, a member having a circular shape in plan view, and the superconducting wire 10 is wound around the side surface of the core material 40 so as to form an arc shape. The radius of the core material 40 is, for example, about 5 to 20 cm. At this time, since the protection member 100 is composed of a plurality of blocks 20, it can be wrapped around the outer periphery of the core material 40. Therefore, the superconducting wire 10 is wound around the core material 40 while being held by the protection member 100.
 このように保護部材100で超電導線材10を保護したまま芯材40に巻き付ける作業を行う場合、巻き付け作業中の超電導線材10の損傷を抑制できる。例えば、芯材40の外周に沿って巻き付けるためには超電導線材10または保護部材100を引っ張って張力を付与しながら巻き付ける必要がある。超電導線材10を引っ張って巻き付ける場合には、超電導線材10が損傷するリスクがあるが、本実施の形態の場合には、ワイヤ30を引っ張って張力を付与することができる。ワイヤ30は、複数のブロック20のそれぞれに係合されているので、ワイヤ30を引っ張れば、複数のブロック20に保持されている超電導線材10の形状を芯材40の外周に沿った円弧形状とすることができる。すなわち、本実施の形態によれば、超電導線材10を引っ張ることなく超電導線材10を芯材40に巻き付けることができるので、巻き付け作業中の超電導線材10の損傷を防止または抑制できる。 When winding the superconducting wire 10 around the core material 40 while protecting the superconducting wire 10 with the protection member 100 in this manner, damage to the superconducting wire 10 during the winding work can be suppressed. For example, in order to wrap the superconducting wire 10 or the protection member 100 along the outer periphery of the core material 40, it is necessary to pull the superconducting wire 10 or the protection member 100 to apply tension. When the superconducting wire 10 is pulled and wound, there is a risk of damaging the superconducting wire 10, but in the case of this embodiment, tension can be applied by pulling the wire 30. Since the wire 30 is engaged with each of the plurality of blocks 20, by pulling the wire 30, the shape of the superconducting wire 10 held by the plurality of blocks 20 is changed to an arc shape along the outer periphery of the core material 40. can do. That is, according to the present embodiment, superconducting wire 10 can be wound around core material 40 without pulling superconducting wire 10, so damage to superconducting wire 10 during the winding operation can be prevented or suppressed.
 本実施の形態のように、コイルの芯材40の外周に沿って保護部材100を巻き付ける観点からは、複数のブロック20のそれぞれの長さは極端に長すぎないことが好ましい。本実施の形態の場合、図2に示す複数のブロック20のそれぞれのサイズは、同じであり、例えばX方向の長さ20Lは、30mmである。また例えば、ブロック20のY方向の幅20Wは、12.5mmである。ブロック20の長さ20Lや幅20Wには種々の変形例が適用可能であるが、巻き付け作業の容易さを考慮すると、長さ20Lは50mm以下が好ましく、30mm以下が特に好ましい。 From the viewpoint of wrapping the protective member 100 along the outer periphery of the core material 40 of the coil as in this embodiment, it is preferable that the length of each of the plurality of blocks 20 is not extremely long. In the case of this embodiment, each of the plurality of blocks 20 shown in FIG. 2 has the same size, and for example, the length 20L in the X direction is 30 mm. Further, for example, the width 20W of the block 20 in the Y direction is 12.5 mm. Various modifications can be applied to the length 20L and width 20W of the block 20, but considering the ease of winding work, the length 20L is preferably 50 mm or less, particularly preferably 30 mm or less.
 また、図5に示すように、互いに隣り合うように配列された複数の超電導線材10のそれぞれに同時に大電流を流した場合、複数の超電導線材10の配列の中心に近い程強い電磁力が生じる。図5に示す例の場合、3個の超電導線材10のうち、中央の超電導線材に近づく程、Y方向に強い電磁力が生じる。図3を用いて説明したように、本実施の形態の保護部材100の場合、開口部25が設けられていることにより、断面視においてアーチ型の形状を成す。この場合、図5に示すY方向に作用する外力に対して高い強度を備えている。したがって、本実施の形態によれば、Y方向に強い電磁力が生じた場合でも、電磁力による保護部材100の損傷を防止または抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 5, when a large current is simultaneously applied to each of a plurality of superconducting wires 10 arranged next to each other, a stronger electromagnetic force is generated as the position approaches the center of the arrangement of the plurality of superconducting wires 10. . In the case of the example shown in FIG. 5, the closer to the central superconducting wire among the three superconducting wires 10, the stronger the electromagnetic force is generated in the Y direction. As explained using FIG. 3, in the case of the protection member 100 of this embodiment, the opening 25 is provided, so that the protection member 100 has an arch shape in cross-sectional view. In this case, it has high strength against external forces acting in the Y direction shown in FIG. Therefore, according to the present embodiment, even if a strong electromagnetic force occurs in the Y direction, damage to the protection member 100 due to the electromagnetic force can be prevented or suppressed.
 <変形例1>
 図6は、図5に示すコイルに対する変形例を示す断面図である。図7は、図3に示す保護部材の側面図であって、超電導線材を挿入可能な開口部の反対側の側壁部側から視た側面図である。図6に示す変形例は、保持空間21(図3参照)に含侵された封止材41により超電導線材10の積層された複数の超電導テープ線材11(図3参照)の積層体が封止されている点で図5に示す例と相違する。封止材41としては、例えば樹脂材料、あるいは金属材料を用いることができる。封止材41は、例えば、超電導線材10および保護部材100を、コイル形状に成形した後で充填される。これにより、超電導線材10を芯材40に巻き付ける作業は、保護部材100が曲がりやすい状態で実施し、コイル形状に成形した後で保護部材100を補強することができる。保持空間21内に封止材41を充填することにより、巻き付け作業の後、超電導線材10の位置ずれを防止することができる。
<Modification 1>
FIG. 6 is a sectional view showing a modification of the coil shown in FIG. FIG. 7 is a side view of the protection member shown in FIG. 3, as viewed from the side wall portion opposite to the opening into which the superconducting wire can be inserted. In the modification shown in FIG. 6, a stacked body of a plurality of superconducting tape wires 11 (see FIG. 3) in which superconducting wires 10 are stacked is sealed by a sealing material 41 impregnated in a holding space 21 (see FIG. 3). This example differs from the example shown in FIG. 5 in that the example shown in FIG. As the sealing material 41, for example, a resin material or a metal material can be used. The sealing material 41 is filled, for example, after the superconducting wire 10 and the protection member 100 are formed into a coil shape. Thereby, the work of winding the superconducting wire 10 around the core material 40 can be performed in a state where the protection member 100 is easily bent, and the protection member 100 can be reinforced after being formed into a coil shape. By filling the holding space 21 with the sealing material 41, it is possible to prevent the superconducting wire 10 from shifting after the winding operation.
 封止材41として用いる材料は、例えば樹脂材料、あるいは金属材料を用いることができる。封止材41として樹脂材料を用いる場合、封止材41の充填性が向上する。一方、封止材41として金属材料を用いる場合、保護部材100の補強効果が向上する。 The material used as the sealing material 41 can be, for example, a resin material or a metal material. When a resin material is used as the sealant 41, the filling properties of the sealant 41 are improved. On the other hand, when a metal material is used as the sealant 41, the reinforcing effect of the protection member 100 is improved.
 本実施の形態の場合、封止材41は、導電性を備えた金属材料である。封止材41として金属などの導電性材料を利用することが以下の点で好ましい。多数の超電導線材10をコイルとして利用する場合、多数の超電導線材10の内の一部がクエンチする場合も考えられる。この時、複数の超電導線材10のそれぞれが、封止材41として用いられた導電性材料を介して電気的に接続されている場合、常電導状態に変化した一部の超電導線材10から、超電導状態を維持している超電導線材10へ電流を移流させることができる。この結果、コイル全体としての性能低下を抑制することができる。 In the case of this embodiment, the sealing material 41 is a metal material with electrical conductivity. It is preferable to use a conductive material such as metal as the sealing material 41 from the following points. When using a large number of superconducting wires 10 as a coil, it is possible that some of the large number of superconducting wires 10 may be quenched. At this time, if each of the plurality of superconducting wires 10 is electrically connected via the conductive material used as the sealing material 41, some of the superconducting wires 10 that have changed to a normal conductive state may be Current can be advected to the superconducting wire 10 that maintains the state. As a result, deterioration in the performance of the coil as a whole can be suppressed.
 複数の超電導線材10が封止材41を介して電気的に接続されるためには、超電導線材10を囲む保護部材100の一部に、開口部が設けられていることが好ましい。本実施の形態の場合、図7に示すように、側壁部24には、保持空間21に連通する開口部24Hが形成されている。図6に示す封止材41は、図7に示す開口部24H内にも充填されている。このため、図6に示す複数の保護部材100のそれぞれは、開口部24H(図7参照)内に充填された封止材41を介して連結されている。これにより、上記したように複数の超電導線材10のうちの一部がクエンチした場合でもコイルとしての性能低下を抑制することができる。 In order for the plurality of superconducting wires 10 to be electrically connected via the sealing material 41, it is preferable that an opening is provided in a part of the protection member 100 surrounding the superconducting wires 10. In the case of this embodiment, as shown in FIG. 7, an opening 24H communicating with the holding space 21 is formed in the side wall portion 24. The sealing material 41 shown in FIG. 6 is also filled in the opening 24H shown in FIG. Therefore, each of the plurality of protection members 100 shown in FIG. 6 is connected via the sealing material 41 filled in the opening 24H (see FIG. 7). Thereby, even if some of the plurality of superconducting wires 10 are quenched as described above, it is possible to suppress a decrease in performance as a coil.
 封止材41として金属材料を用いる場合、封止材41の充填特性を考慮して保護部材100を構成する材料と比較して融点が低い低融点金属を用いることが好ましい。一般的に、高温超電導テープ線材に用いられる高温超電導材料は、200℃以上に加熱されると、劣化して超電導特性を失う。このため、融点が200℃未満である低融点金属を封止材41として利用することにより、充填作業中に超電導テープ線材11が劣化することを防止できる。低融点金属としては、融点約80℃のUアロイ78や、ハンダなどを例示することができる。封止材41として上記のような低融点金属を用いた場合、封止材41内でのボイドの発生を抑制し、かつ、保護部材100の強度を向上させることができる。 When using a metal material as the sealant 41, it is preferable to use a low melting point metal that has a lower melting point than the material constituting the protection member 100, taking into account the filling characteristics of the sealant 41. Generally, high-temperature superconducting materials used in high-temperature superconducting tape wires deteriorate and lose their superconducting properties when heated to 200° C. or higher. Therefore, by using a low melting point metal having a melting point of less than 200° C. as the sealing material 41, it is possible to prevent the superconducting tape wire 11 from deteriorating during the filling operation. Examples of the low melting point metal include U alloy 78, which has a melting point of about 80° C., and solder. When the above-mentioned low melting point metal is used as the sealing material 41, the generation of voids within the sealing material 41 can be suppressed, and the strength of the protection member 100 can be improved.
 なお、封止材41により封止するタイミングは、コイル形状に成形した後が好ましい。コイル形状に成形する前に封止材41を含侵させた場合、保護部材100の成形性が低下するからである。 Note that the timing of sealing with the sealing material 41 is preferably after the coil shape is formed. This is because if the sealing material 41 is impregnated before being molded into a coil shape, the moldability of the protective member 100 will be reduced.
 <変形例2>
 図8は、図6に示す超電導線材の巻き付け構造に対する変形例を示す断面図である。図8に示す変形例の場合、保護部材100が複数層に積層されている点で図6に示す例と相違する。核融合炉や高エネルギー粒子加速器の超伝導マグネットなど、強力な磁場が必要な用途では、図8に示すように、超電導線材10を複数層に積層して利用される場合がある。複数の超電導線材10を積層する場合には、積層される超電導線材10の位置ずれが生じやすい。図8に示す例では、複数の保護部材100は、保護部材100の厚さ方向(Z方向)に積層されている。詳しくは、第1の保護部材100の天井部22(図3参照)と第2の保護部材100の底部23(図3参照)とが接するように、複数層(図8では3層)の保護部材100が積層されている。本実施の形態の場合、保護部材100がY方向の位置ずれを抑制できる構造を備えているので、保護部材に保持された複数の超電導線材10の位置ずれを抑制することができる。
<Modification 2>
FIG. 8 is a sectional view showing a modification of the superconducting wire wrapping structure shown in FIG. 6. The modification shown in FIG. 8 differs from the example shown in FIG. 6 in that the protective member 100 is laminated in multiple layers. In applications that require a strong magnetic field, such as superconducting magnets in nuclear fusion reactors and high-energy particle accelerators, superconducting wires 10 may be stacked in multiple layers as shown in FIG. 8. When a plurality of superconducting wires 10 are stacked, positional displacement of the stacked superconducting wires 10 is likely to occur. In the example shown in FIG. 8, the plurality of protection members 100 are stacked in the thickness direction (Z direction) of the protection members 100. Specifically, multiple layers (three layers in FIG. 8) of protection are provided such that the ceiling portion 22 (see FIG. 3) of the first protection member 100 and the bottom portion 23 (see FIG. 3) of the second protection member 100 are in contact with each other. The members 100 are stacked. In the case of this embodiment, since the protection member 100 has a structure that can suppress displacement in the Y direction, it is possible to suppress displacement of the plurality of superconducting wires 10 held by the protection member.
 図2および図3に示すように、天井部22(図3参照)は、天井部22の上面がX方向(図2参照)に延びる溝形状(図3に示す溝部27)になるように形成されたストッパ26を備えている。底部23(図3参照)は、複数のブロック20を積層した場合に、天井部22のストッパ26の間の溝に収容される形状に成形されている。図3に示す例では、底部23の両側面はテーパ形状になっている。言い換えれば、底部23は、図3に示すY-Z平面に沿った断面視において、底面側の部分が台形になっている。複数のブロック20を積層する場合、底部23の台形の部分が天井部22の溝部27内に収容される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the ceiling portion 22 (see FIG. 3) is formed so that the upper surface of the ceiling portion 22 has a groove shape (groove portion 27 shown in FIG. 3) extending in the X direction (see FIG. 2). A stopper 26 is provided. The bottom portion 23 (see FIG. 3) is shaped to be accommodated in a groove between the stoppers 26 of the ceiling portion 22 when a plurality of blocks 20 are stacked. In the example shown in FIG. 3, both side surfaces of the bottom portion 23 are tapered. In other words, the bottom portion 23 has a trapezoidal portion on the bottom side when viewed in cross section along the YZ plane shown in FIG. When stacking a plurality of blocks 20, the trapezoidal portion of the bottom portion 23 is accommodated in the groove portion 27 of the ceiling portion 22.
 図示は省略するが、図8に対する変形例として、保持空間21(図3参照)に封止材41が含侵されていない場合がある。ただし、Z方向に保護部材100を積層する場合、Z方向に外力が印可される場合がある。このためZ方向に印加される外力に対する強度を向上させる観点からは、図8に示すように複数の保護部材100のそれぞれは、封止材41により封止されていることが好ましい。 Although not shown, as a modification to FIG. 8, the holding space 21 (see FIG. 3) may not be impregnated with the sealing material 41. However, when the protective members 100 are stacked in the Z direction, external force may be applied in the Z direction. Therefore, from the viewpoint of improving the strength against external force applied in the Z direction, it is preferable that each of the plurality of protection members 100 is sealed with a sealing material 41 as shown in FIG.
 <変形例3>
 図9は、図1に示す超電導線材に対する変形例を示す説明図である。図10は、図9に示す超電導線材を本実施の形態に係る保護部材で保持した状態を示す説明図である。図11は、図10に示すC-C線に沿った断面図である。図12は、図11に示す保護部材および超電導線材の組み立て分解図である。図1~図8では、単純化した構造の超電導線材10およびその保護部材100について説明した。本変形例では、超電導テープ線材11のサイズを大きくし、かつ積層枚数を増やした場合の実施態様について説明する。なお、以下で説明する超電導線材10Aおよび保護部材101(図10参照)は、複数の点で図2に示す超電導線材10および保護部材100と異なっている。なお、個別に図示することは省略するが、以下で説明する複数の相違点のうちの一部を図2に示す超電導線材10および保護部材100の構造と組み合わせて適用する場合がある。
<Modification 3>
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a modification of the superconducting wire shown in FIG. 1. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which the superconducting wire shown in FIG. 9 is held by the protective member according to the present embodiment. FIG. 11 is a sectional view taken along line CC shown in FIG. 10. FIG. 12 is an exploded view of the protective member and superconducting wire shown in FIG. 11. 1 to 8, the superconducting wire 10 and its protective member 100 having a simplified structure have been described. In this modification, an embodiment will be described in which the size of the superconducting tape wire 11 is increased and the number of laminated tapes is increased. In addition, 10 A of superconducting wires and the protection member 101 (refer FIG. 10) demonstrated below differ from the superconducting wire 10 and the protection member 100 shown in FIG. 2 in several points. Although not shown individually, some of the differences described below may be applied in combination with the structures of the superconducting wire 10 and the protection member 100 shown in FIG. 2.
 本変形例の超電導線材10Aは、図1に示す超電導線材10と比較してサイズが大きい点で超電導線材10と相違する。例えば、図9に示す例の場合、超電導テープ線材11の厚さは0.15mm程度、超電導テープ線材11の幅は10mm程度である。複数の超電導テープ線材11のそれぞれは、互いに接着されず、相互にずれることが可能な状態で積層されている。この点は図1に示す超電導線材10と同様である。図9に示す例では、超電導テープ線材11の積層体は、103枚の超電導テープ線材11の積層体である。また、図9に示す例では、金属帯12の厚さは、例えば1mm程度である。金属帯12により構成されたチューブの外径は、例えば20mm、内径は例えば19mmである。 The superconducting wire 10A of this modification differs from the superconducting wire 10 in that it is larger in size compared to the superconducting wire 10 shown in FIG. For example, in the case of the example shown in FIG. 9, the thickness of the superconducting tape wire 11 is about 0.15 mm, and the width of the superconducting tape wire 11 is about 10 mm. Each of the plurality of superconducting tape wires 11 is not bonded to each other, but is stacked in a state in which they can be shifted from each other. This point is similar to the superconducting wire 10 shown in FIG. In the example shown in FIG. 9, the stack of superconducting tape wires 11 is a stack of 103 superconducting tape wires 11. Further, in the example shown in FIG. 9, the thickness of the metal band 12 is, for example, about 1 mm. The outer diameter of the tube constituted by the metal band 12 is, for example, 20 mm, and the inner diameter is, for example, 19 mm.
 このように、超電導線材10Aの金属帯12から成るチューブの外形(線径)は、図1に示す超電導線材10の金属帯12から成るチューブの外形(線径)よりも太い。このように、超電導線材10を大型化した場合、複数の超電導テープ線材11の積層体の近くでこれを冷却できる機構を備えていることが好ましい。そこで、本変形例の場合、超電導線材10Aは、複数の超電導テープ線材11の積層体の隣に、冷却管50が配置されている点で図1に示す超電導線材10と相違する。 In this way, the outer shape (wire diameter) of the tube made of the metal band 12 of the superconducting wire 10A is thicker than the outer shape (wire diameter) of the tube made of the metal band 12 of the superconducting wire 10 shown in FIG. In this way, when the superconducting wire 10 is enlarged, it is preferable to provide a mechanism that can cool the superconducting tape wire 10 near the stack of the plurality of superconducting tape wires 11. Therefore, in the case of this modification, the superconducting wire 10A differs from the superconducting wire 10 shown in FIG. 1 in that a cooling pipe 50 is arranged next to the stack of the plurality of superconducting tape wires 11.
 冷却管50は、冷媒の流路となる管であり、複数の超電導テープ線材11の積層体に沿って配置されている。冷却管50には、例えば20K(ケルビン)程度の温度の液体水素またはガスヘリウムが冷媒として流される。冷却管50の外径は、例えば8mm、内径は例えば7mmである。つまり、冷却管50の肉厚は1mmである。この程度の厚さであれば、冷却管50が金属製の配管だったとしても、超電導線材10の形状に倣って変形させることができる。なお、冷却管50の可撓性を向上させる観点から、蛇腹状の配管を用いる場合もある。本変形例のように、超電導テープ線材11の積層体の隣に冷却管50が配置されていることにより、超電導テープ線材11の冷却効率を向上させることができる。 The cooling pipe 50 is a pipe that serves as a flow path for the coolant, and is arranged along the stack of the plurality of superconducting tape wires 11. Liquid hydrogen or gas helium at a temperature of about 20 K (Kelvin), for example, is flowed through the cooling pipe 50 as a coolant. The outer diameter of the cooling pipe 50 is, for example, 8 mm, and the inner diameter is, for example, 7 mm. In other words, the thickness of the cooling pipe 50 is 1 mm. With such a thickness, even if the cooling pipe 50 is a metal pipe, it can be deformed to follow the shape of the superconducting wire 10. In addition, from the viewpoint of improving the flexibility of the cooling pipe 50, bellows-shaped piping may be used. By arranging the cooling pipe 50 next to the stack of superconducting tape wires 11 as in this modification, the cooling efficiency of the superconducting tape wires 11 can be improved.
 また、超電導線材10Aは、複数の超電導テープ線材11の積層体の隣にワイヤ34およびワイヤ35が配置されている点で図1に示す超電導線材10と相違する。ワイヤ34およびワイヤ35のそれぞれも、超電導テープ線材11の積層体に沿って配置されている。また、ワイヤ34およびワイヤ35の線径は、例えば3mm程度である。ワイヤ34およびワイヤ35を設けることにより、超電導テープ線材11の積層体および冷却管50の過剰な変形を抑制できる。また、ワイヤ34およびワイヤ35のそれぞれは、図2および図3を用いて説明した3本のワイヤ30と同様に、保護部材101(図10参照)に収容された超電導線材10Aを例えばコイルの芯材に巻き付ける際に、引っ張られる力により超電導線材10Aが損傷することを抑制するための補強部材として機能する。 Furthermore, the superconducting wire 10A differs from the superconducting wire 10 shown in FIG. 1 in that wires 34 and 35 are arranged next to the stack of multiple superconducting tape wires 11. Each of the wires 34 and 35 is also arranged along the stack of superconducting tape wires 11. Further, the wire diameter of the wire 34 and the wire 35 is, for example, about 3 mm. By providing the wires 34 and 35, excessive deformation of the stack of superconducting tape wires 11 and the cooling pipe 50 can be suppressed. Further, each of the wires 34 and the wires 35, like the three wires 30 described using FIGS. 2 and 3, uses the superconducting wire 10A housed in the protection member 101 (see FIG. 10) as the core of a coil, for example. It functions as a reinforcing member to suppress damage to the superconducting wire 10A due to the pulling force when it is wound around a material.
 複数の超電導テープ線材11の積層体、ワイヤ34、ワイヤ35、および冷却管50のそれぞれは、チューブ状に成型された金属帯12内に挿入されている。図11に示すように、チューブ内には冷却管50および2本のワイヤ(ワイヤ34およびワイヤ35)が配置されているので、複数の超電導テープ線材11の積層体の形状は、積層体の一方の側面がチューブの内壁に沿った断面形状になっている。上記したように、複数の超電導テープ線材11のそれぞれは、互いに接着されず、相互にずれることが可能な状態で積層されているので、特に予め成形する事なく、図11に示すような形状に変形させることが可能である。 The laminate of the plurality of superconducting tape wires 11, the wires 34, the wires 35, and the cooling tubes 50 are each inserted into the metal band 12 formed into a tube shape. As shown in FIG. 11, since a cooling pipe 50 and two wires (wires 34 and 35) are arranged inside the tube, the shape of the stack of multiple superconducting tape wires 11 is limited to one side of the stack. The side surface of the tube has a cross-sectional shape that follows the inner wall of the tube. As described above, each of the plurality of superconducting tape wires 11 is not bonded to each other and is stacked in a state where they can be shifted from each other, so that they can be formed into the shape shown in FIG. It is possible to transform it.
 次に、図10および図11に示す本変形例の保護部材101は、下記の点で図2および図3に示す保護部材100と相違する。なお、保護部材101の説明において、図2および図3に示す保護部材100と同様の構造を備えた部分に関しては重複する説明を省略する。 Next, the protective member 101 of this modification shown in FIGS. 10 and 11 differs from the protective member 100 shown in FIGS. 2 and 3 in the following points. In addition, in the description of the protection member 101, redundant description will be omitted regarding parts having the same structure as the protection member 100 shown in FIGS. 2 and 3.
 まず、本変形例の場合、上記したように超電導線材10Aの線径が太いので、保護部材101の幅を太くする必要がある。例えば、図10に示す例では、ブロック20のY方向の幅20Wは、25mmである。また、ブロック20のX方向の長さ20Lは、例えば30mmである。長さ20Lの値は、幅20Wの値と比較して巻き付け作業の容易さに与える影響が大きい。このため、サイズを大きくした保護部材101の場合でも複数のブロック20のそれぞれのX方向の長さ20Lの値は、50mm以下が好ましく、30mm以下が特に好ましい。 First, in the case of this modification, since the wire diameter of the superconducting wire 10A is large as described above, it is necessary to increase the width of the protective member 101. For example, in the example shown in FIG. 10, the width 20W of the block 20 in the Y direction is 25 mm. Further, the length 20L of the block 20 in the X direction is, for example, 30 mm. The value of length 20L has a greater influence on the ease of winding work than the value of width 20W. For this reason, even in the case of the protective member 101 with an increased size, the value of the length 20L in the X direction of each of the plurality of blocks 20 is preferably 50 mm or less, and particularly preferably 30 mm or less.
 また、図12に示すように、保護部材101は。底部23の底面側に露出するボールベアリング60を有している点で、図3に示す保護部材100と相違する。保護部材101の底部23には、ボールベアリング60を回転自在な状態で保持可能なボール収容部23Hが形成されている。一方、天井部21には、複数のブロック20を積層した場合(例えば後述する図14参照)に、ガイド溝28が形成されている。ガイド溝28は、図11に示すX方向に延在している。図12に示すブロック20を複数個積層した場合、ボールベアリング60のボールベアリング60の底部23からの露出部分がガイド溝28に収容される。つまり、ガイド溝28が、図12に示すブロック20を複数個積層した時に上層のブロック20のボールベアリング60の位置をガイドすることが可能な溝である。 Moreover, as shown in FIG. 12, the protection member 101 is. The protection member 100 is different from the protection member 100 shown in FIG. 3 in that it has a ball bearing 60 exposed on the bottom surface side of the bottom portion 23. A ball accommodating portion 23H is formed in the bottom portion 23 of the protection member 101 and is capable of holding the ball bearing 60 in a rotatable state. On the other hand, guide grooves 28 are formed in the ceiling portion 21 when a plurality of blocks 20 are stacked (for example, see FIG. 14 described later). The guide groove 28 extends in the X direction shown in FIG. When a plurality of blocks 20 shown in FIG. 12 are stacked, the exposed portion of the ball bearing 60 from the bottom 23 of the ball bearing 60 is accommodated in the guide groove 28. In other words, the guide groove 28 is a groove that can guide the position of the ball bearing 60 of the upper block 20 when a plurality of blocks 20 shown in FIG. 12 are stacked.
 このように、ガイド溝28およびボールベアリング60を設けることにより、複数個のブロック20を積層させて芯材40に巻き付ける作業における作業効率を向上させることができる。 By providing the guide groove 28 and the ball bearing 60 in this way, it is possible to improve the work efficiency in the work of stacking a plurality of blocks 20 and winding them around the core material 40.
 本変形例の場合、ボールベアリング60を設けるため、底部23が分解可能な構造になっている。すなわち、底部23は、ボールベアリング60が収容されたボール収容部23Hを備えた部材101Aと、部材101Aとは分離可能に形成され、部材101A上に配置された部材101Bと、を有している。図12に示すように、部材101Aは、底部23(図11参照)を構成する部分と、側壁部24(図11参照)を構成する部分とを備えた部品である。図12に示す断面視において、部材101AはL字型の形状を成す部品である。部材101Bは、超電導線材10Aと対向する上面と、上面の反対側に位置し、部材101Aと対向する下面とを備えている。部材101Aと部材101Bとは特に接着固定させる必要はなく、部材101A上に部材101Bが配置されている。部材101Aのボール収容部23Hは、部材101Bにより覆われている。言い換えれば、部材101Bはボール収容部23Hを覆うカバー部材として機能する。 In the case of this modification, since the ball bearing 60 is provided, the bottom portion 23 has a structure that can be disassembled. That is, the bottom portion 23 includes a member 101A that includes a ball accommodating portion 23H in which the ball bearing 60 is accommodated, and a member 101B that is formed so as to be separable from the member 101A and is disposed on the member 101A. . As shown in FIG. 12, the member 101A is a component that includes a portion forming the bottom portion 23 (see FIG. 11) and a portion forming the side wall portion 24 (see FIG. 11). In the cross-sectional view shown in FIG. 12, the member 101A is an L-shaped component. The member 101B has an upper surface facing the superconducting wire 10A, and a lower surface located on the opposite side of the upper surface and facing the member 101A. There is no particular need to adhesively fix the member 101A and the member 101B, and the member 101B is placed on the member 101A. The ball accommodating portion 23H of the member 101A is covered by the member 101B. In other words, the member 101B functions as a cover member that covers the ball accommodating portion 23H.
 保護部材101の組み立て工程では、まず部材101Aのボール収容部23H内にボールベアリング60を挿入した後、ボール収容部23Hを含む部材101Aの上面を覆うように部材101Bを配置する。これにより、ボールベアリング60は、回転自在な状態でボール収容部23Hに収容される。 In the process of assembling the protection member 101, first the ball bearing 60 is inserted into the ball accommodating portion 23H of the member 101A, and then the member 101B is placed so as to cover the upper surface of the member 101A including the ball accommodating portion 23H. Thereby, the ball bearing 60 is housed in the ball housing portion 23H in a freely rotatable state.
 また、図12に示すように本変形例の保護部材101が備える複数のブロック20のそれぞれは、互いに分離可能な複数の部材を備えている。詳しくは、複数の部材は、底部23(図11参照)の一部分および側壁部24(図11参照)を構成する部材101Aと、部材101A上に配置された部材101Bと、天井部22を構成する部材101Cと、ワイヤ36と、を含んでいる。 Furthermore, as shown in FIG. 12, each of the plurality of blocks 20 included in the protection member 101 of this modification includes a plurality of members that can be separated from each other. Specifically, the plurality of members are a member 101A that constitutes a portion of the bottom portion 23 (see FIG. 11) and the side wall portion 24 (see FIG. 11), a member 101B disposed on the member 101A, and a ceiling portion 22. It includes a member 101C and a wire 36.
 このように、部材101A、部材101B、および部材101Cのそれぞれが分離可能に形成されている場合、超電導線材10Aを挿入する作業が簡単である。特に、本変形例の超電導線材10Aの場合、複数の超電導テープ線材11の積層体の他、冷却管50および2本のワイヤ30を含んでいる。このように、複雑な構造の超電導線材10Aを保護する場合、保持空間21(図11参照)の周囲の部材101A、部材101B、および部材101Cのそれぞれが分離可能に形成されていることが特に好ましい。 In this way, when the member 101A, the member 101B, and the member 101C are each formed so as to be separable, the operation of inserting the superconducting wire 10A is easy. In particular, the superconducting wire 10A of this modification includes a cooling pipe 50 and two wires 30 in addition to the laminate of the plurality of superconducting tape wires 11. In this way, when protecting the superconducting wire 10A having a complicated structure, it is particularly preferable that each of the members 101A, 101B, and 101C around the holding space 21 (see FIG. 11) be formed so as to be separable. .
 図13は、図11に示す天井部の部材と側壁部の部材とがワイヤを介して固定されている状態を示す断面図である。本変形例の場合、部材101A、部材101B、および部材101Cのそれぞれが分離可能に形成されているので、超電導線材10Aを保持空間21(図11参照)内に保持した後、部材101A、部材101B、および部材101Cのそれぞれ固定する必要がある。まず、部材101Bは、部材101A上に載置することにより、部材101Aに係合して固定される構造になっている。また、部材101Aの側壁部に該当する部分と、部材101Cとはワイヤ36を介して固定される。 FIG. 13 is a sectional view showing a state in which the ceiling member and the side wall member shown in FIG. 11 are fixed via wires. In the case of this modification, each of member 101A, member 101B, and member 101C is formed to be separable, so after holding superconducting wire 10A in holding space 21 (see FIG. 11), member 101A, member 101B , and member 101C need to be fixed. First, the member 101B has a structure in which the member 101B is engaged with and fixed to the member 101A by being placed on the member 101A. Further, a portion corresponding to the side wall portion of the member 101A and the member 101C are fixed via a wire 36.
 詳しくは、図13に示すように、部材101Aは、部材101Cの溝36T内に挿入され、側壁部24(図11参照)の延在方向(図11のZ方向)に突出した突出部CP1を有している。部材101Cは、溝36Tに形成され、ワイヤ36に向かって突出した突出部CP2を有している。ワイヤ36は、溝36T内に挿入され、突出部CP2と突出部CP1との間に挟まれた屈曲部36Bを有している。 Specifically, as shown in FIG. 13, the member 101A is inserted into the groove 36T of the member 101C, and has a protrusion CP1 that protrudes in the extending direction (Z direction in FIG. 11) of the side wall portion 24 (see FIG. 11). have. The member 101C has a protrusion CP2 formed in the groove 36T and protruding toward the wire 36. The wire 36 is inserted into the groove 36T and has a bent portion 36B sandwiched between the protruding portion CP2 and the protruding portion CP1.
 図13に矢印を付して模式的に示すように、ワイヤ36をX方向に引っ張るように力F1を印加すると、屈曲部36Bが直線的に伸びるように力F2が発生する。部材101Cの突出部CP2は、この力F2によりワイヤ36の屈曲部36Bに押し込まれる。部材101Aの突出部CP1は、部材101Cとワイヤ36の屈曲部36Bとの間に挟まれている。このため、力F2が部材101Cの突出部CP2に印加されると、部材101Aの突出部CP1は、部材101Cにより力F2でワイヤ36に近づく方向に押し込まれる。この結果、突出部CP1は、部材101Cとワイヤ36の屈曲部36Bに挟まれて固定される。 As schematically shown with an arrow in FIG. 13, when a force F1 is applied to pull the wire 36 in the X direction, a force F2 is generated so that the bent portion 36B extends linearly. The protruding portion CP2 of the member 101C is pushed into the bent portion 36B of the wire 36 by this force F2. The protruding portion CP1 of the member 101A is sandwiched between the member 101C and the bent portion 36B of the wire 36. Therefore, when the force F2 is applied to the protrusion CP2 of the member 101C, the protrusion CP1 of the member 101A is pushed in the direction toward the wire 36 by the force F2 by the member 101C. As a result, the protruding portion CP1 is fixed between the member 101C and the bent portion 36B of the wire 36.
 上記したように、ワイヤ36をX方向に引っ張る力F1により部材101Aと部材101Cとが固定される構造の場合、超電導線材10A(図10参照)および保護部材101を何かに巻き付ける場合に特に有利である。例えば、後述する図14に例示するように、芯材40に巻き付ける作業においてワイヤ36を引っ張って巻き付け作業を行えば、巻き付けるために引っ張る力により、自動的に部材101Cと部材101Aとが固定される。 As described above, the structure in which the member 101A and the member 101C are fixed by the force F1 that pulls the wire 36 in the X direction is particularly advantageous when wrapping the superconducting wire 10A (see FIG. 10) and the protective member 101 around something. It is. For example, as illustrated in FIG. 14, which will be described later, when the wire 36 is pulled and wrapped around the core material 40, the pulling force for winding automatically fixes the member 101C and the member 101A. .
 次に、図9~図12に示す変形例の超電導線材10Aを超電導コイルに適用した場合の例について説明する。図14は、図11に示す超電導線材および保護部材が、コイルの芯材に巻き付けられた状態の一例を示す拡大断面図である。図14に示す断面は、図8に対応する断面になっている。なお、図示は省略するが、図14に対する変形例として、複数の超電導線材10Aを積層せず、図5や図6に示す例のように、1層で巻きるける場合もある。ただし、本変形例のように大型の超電導線材10Aを適用する場合には、大電流を流す用途が多いので、図14に示すように積層して用いられる場合が多い。 Next, an example in which the modified superconducting wire 10A shown in FIGS. 9 to 12 is applied to a superconducting coil will be described. FIG. 14 is an enlarged sectional view showing an example of a state in which the superconducting wire and the protection member shown in FIG. 11 are wound around a core material of a coil. The cross section shown in FIG. 14 corresponds to FIG. 8. Although not shown, as a modification to FIG. 14, the plurality of superconducting wires 10A may be wound in one layer instead of being laminated, as in the examples shown in FIGS. 5 and 6. However, when applying the large superconducting wire 10A as in this modification, since there are many applications where a large current flows, the wires are often used in a stacked manner as shown in FIG. 14.
 図14に示すように、超電導線材10Aをコイル用の電線として用いる場合には、保護部材101により保護された超電導線材10Aを芯材40に巻き付けてコイル形状に成形する。芯材40は、既に説明した芯材と同様である。 As shown in FIG. 14, when the superconducting wire 10A is used as an electric wire for a coil, the superconducting wire 10A protected by the protection member 101 is wound around the core material 40 and formed into a coil shape. The core material 40 is similar to the core material already described.
 上記した保護部材100の場合と同様に、本変形例の場合、保護部材101の天井部22の上面がX方向(図10参照)に延びる溝形状(図12に示す溝部27)になるように形成されたストッパ26を備えている。底部23(図12参照)は、複数のブロック20を積層した場合に、天井部22のストッパ26の間の溝に収容される形状に成形されている。図12に示す例では、底部23の両側面はテーパ形状になっている。言い換えれば、底部23は、図3に示すY-Z平面に沿った断面視において、底面側の部分が台形になっている。複数のブロック20を積層する場合、底部23の台形の部分が天井部22の溝部27内に収容される。このため、複数の超電導線材10Aを積層する巻き付け作業におけるY方向の位置ずれを抑制することができる。保護部材101が回転自在に保持されたボールベアリング60(図11参照)およびガイド溝28(図11参照)を備えていることにより、複数の超電導線材10Aを積層する巻き付け作業を容易に行うことが可能である。 As in the case of the above-mentioned protection member 100, in the case of this modification, the upper surface of the ceiling portion 22 of the protection member 101 has a groove shape (groove portion 27 shown in FIG. 12) extending in the X direction (see FIG. 10). A stopper 26 is provided. The bottom portion 23 (see FIG. 12) is shaped to be accommodated in a groove between the stoppers 26 of the ceiling portion 22 when a plurality of blocks 20 are stacked. In the example shown in FIG. 12, both side surfaces of the bottom portion 23 are tapered. In other words, the bottom portion 23 has a trapezoidal portion on the bottom side when viewed in cross section along the YZ plane shown in FIG. When stacking a plurality of blocks 20, the trapezoidal portion of the bottom portion 23 is accommodated in the groove portion 27 of the ceiling portion 22. Therefore, it is possible to suppress misalignment in the Y direction during the winding operation of stacking the plurality of superconducting wires 10A. Since the protective member 101 includes the rotatably held ball bearing 60 (see FIG. 11) and the guide groove 28 (see FIG. 11), it is possible to easily perform the winding work of laminating a plurality of superconducting wires 10A. It is possible.
 また、図5を用いて説明したように、互いに隣り合うように配列された複数の超電導線材10のそれぞれに同時に大電流を流した場合、図5に示すY方向に強い電磁力が生じる。また、図14に示すように、複数個の超電導線材10Aを積層し、かつ、複数列で配列した場合、配列の中心C1(図14に示す例の場合、左から第2列目と第3列目の間であり、かつ、下方から第2段目の位置)に近い程強い電磁力が印加される。 Furthermore, as explained using FIG. 5, when a large current is simultaneously applied to each of the plurality of superconducting wires 10 arranged adjacent to each other, a strong electromagnetic force is generated in the Y direction shown in FIG. Further, as shown in FIG. 14, when a plurality of superconducting wires 10A are stacked and arranged in multiple rows, the center C1 of the arrangement (in the case of the example shown in FIG. 14, the second and third rows from the left) The closer the position is between the rows (and the second row from the bottom), the stronger the electromagnetic force is applied.
 本変形例のように、複数の超電導線材10Aのそれぞれが冷却管50を含んでいる場合、複数の超電導線材10Aのそれぞれは、複数の超電導線材10Aの配列の中心C1に近い位置に複数の超電導テープ線材11の積層体が位置するように配置されていることが好ましい。これにより、冷却管50は、超電導線材10の配列の中心C1から遠くに配置されるので、強い電磁力により冷却管50が損傷することを抑制できる。また、図11に示す保護部材101は、図3に示す保護部材100の場合と同様に、保持空間21を介して側壁部24の反対側には開口部25が設けられている。このため、図11に示す断面視において保護部材101は、天井部22と、底部23と、側壁部24とから成るアーチ型の形状を成す。超電導テープ線材11の積層体に大電流が流れることにより生じる電磁力は、金属帯12および封止材41を介して隣り合う保護部材101に伝達されるが、アーチ形状の断面を備えた保護部材101の保持空間21(図11参照)内に配置された冷却管50には隣の保護部材101から伝搬された力が印加され難い。このように、本変形例の場合、冷却管50のレイアウトを工夫することにより、冷却管50自身に電磁力が印加されることを抑制し、保護部材101の構造を工夫することにより冷却管50に外力が印加されることを抑制している。この結果、超電導線材10A内に配置された冷却管50の損傷を抑制できる。 As in this modification, when each of the plurality of superconducting wires 10A includes a cooling pipe 50, each of the plurality of superconducting wires 10A has a plurality of superconducting wires located near the center C1 of the arrangement of the plurality of superconducting wires 10A. It is preferable that the tape wire rods 11 are arranged so that the stacked body of the tape wire rods 11 is positioned. Thereby, the cooling pipe 50 is arranged far from the center C1 of the arrangement of the superconducting wires 10, so that damage to the cooling pipe 50 due to strong electromagnetic force can be suppressed. Further, the protection member 101 shown in FIG. 11 is provided with an opening 25 on the opposite side of the side wall portion 24 with the holding space 21 in between, as in the case of the protection member 100 shown in FIG. 3 . Therefore, in the cross-sectional view shown in FIG. 11, the protection member 101 has an arched shape consisting of a ceiling part 22, a bottom part 23, and a side wall part 24. The electromagnetic force generated when a large current flows through the stack of superconducting tape wires 11 is transmitted to the adjacent protection member 101 via the metal band 12 and the sealing material 41. The force propagated from the adjacent protection member 101 is difficult to be applied to the cooling pipe 50 disposed in the holding space 21 (see FIG. 11) of the protection member 101. As described above, in the case of this modification, by devising the layout of the cooling pipe 50, electromagnetic force is suppressed from being applied to the cooling pipe 50 itself, and by devising the structure of the protection member 101, the cooling pipe 50 This suppresses external force from being applied to the As a result, damage to the cooling pipe 50 disposed within the superconducting wire 10A can be suppressed.
 また、図14に示す例では、図6および図8を用いて説明した例と同様に、保持空間21(図11参照)に含侵された封止材41により複数の超電導テープ線材11(図11参照)の積層体が封止されている。封止材41に係る説明は、既に図6をおよび図8を用いてした例と同様なので、重複する説明は省略する。 In addition, in the example shown in FIG. 14, similar to the example described using FIGS. 6 and 8, the sealing material 41 impregnated in the holding space 21 (see FIG. 11) causes the plurality of superconducting tape wires 11 (see FIG. 11) is sealed. The explanation regarding the sealing material 41 is the same as the example already given using FIG. 6 and FIG. 8, so the duplicate explanation will be omitted.
 複数の超電導線材10が封止材41を介して電気的に接続されるためには、超電導線材10を囲む保護部材101の一部に、開口部が設けられていることが好ましい。本変形例の場合、図7を用いて説明したように、側壁部24には、保持空間21に連通する開口部24Hが形成されている。この他、本変形例の場合、図13に示すように、天井部22には保持空間21に連通する開口部22Hが形成されている。複数の保護部材101のそれぞれは、開口部24H(図7参照)内および開口部22H内に充填された封止材41を介して連結されている。これにより、上記したように複数の超電導線材10Aのうちの一部がクエンチした場合でもコイルとしての性能低下を抑制することができる。 In order for the plurality of superconducting wires 10 to be electrically connected via the sealing material 41, it is preferable that an opening is provided in a part of the protection member 101 surrounding the superconducting wire 10. In the case of this modification, as described using FIG. 7, the side wall portion 24 is formed with an opening 24H that communicates with the holding space 21. In addition, in the case of this modification, as shown in FIG. 13, an opening 22H communicating with the holding space 21 is formed in the ceiling portion 22. Each of the plurality of protection members 101 is connected via a sealing material 41 filled in the opening 24H (see FIG. 7) and the opening 22H. Thereby, even if some of the plurality of superconducting wires 10A are quenched as described above, it is possible to suppress the performance deterioration as a coil.
 本発明は前記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記の通り、線形材料保護部材の例として、超電導線材を保護する部材を取り上げて具体的に説明したが、保護部材100や101の構造を他の線形材料用の保護部材として利用することができる。例えば、液体や気体の流路としての配管、あるいは電線などを保護するための保護部材として用いる例を例示することができる。 The present invention is not limited to the embodiments and examples described above, and can be modified in various ways without departing from the spirit thereof. For example, as mentioned above, as an example of a linear material protection member, a member that protects a superconducting wire has been specifically explained, but the structure of the protection members 100 and 101 may be used as a protection member for other linear materials. I can do it. For example, it can be used as a protection member for protecting piping as a flow path for liquid or gas, or for protecting electric wires.
 また例えば、超電導線材10、保護部材100、超電導線材10A、および保護部材101の構成部品のそれぞれについて、具体的な寸法を例示して説明したが、各数値は上記した説明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。また、図3および図11では、それぞれ3本のワイヤ30が補強部材として設けられている例について説明した。ただし、ワイヤ30の本数は、3本には限定されず、2本以下(ただし、少なくとも1本は必要)、あるいは4本以上の場合がある。 Further, for example, although specific dimensions have been explained for each of the components of the superconducting wire 10, the protection member 100, the superconducting wire 10A, and the protection member 101, each numerical value is within a range that does not deviate from the gist of the above explanation. It can be changed with . Moreover, in FIG. 3 and FIG. 11, an example in which three wires 30 are each provided as a reinforcing member has been described. However, the number of wires 30 is not limited to three, and may be two or less (however, at least one is required), or four or more.
 また例えば、上記では、種々の変形例について説明したが、実施態様の一部分を他の実施態様と組み合わせて適用することができる。 Also, for example, although various modifications have been described above, a part of the embodiment can be applied in combination with other embodiments.
 本発明は、例えば、核融合炉、プラズマ発生装置、加速器、超伝導送電、電力蓄積、超伝導モータ、液体輸送配管など、様々な装置に用いられる線形材料の保護部材に利用可能である。 The present invention can be used for linear material protection members used in various devices, such as nuclear fusion reactors, plasma generators, accelerators, superconducting power transmission, power storage, superconducting motors, and liquid transport piping.
10,10A 超電導線材
11 超電導テープ線材
12 金属帯
20 ブロック
20W 幅
21 保持空間
22 天井部
22H,24H 開口部
23 底部
23H ボール収容部
24 側壁部
25 開口部
26 ストッパ
27 溝部
28 ガイド溝
30,31,32,33,34,35,36 ワイヤ
31T,32T,33T,36T 溝
36B 屈曲部
40 芯材
41 封止材
50 冷却管
60 ボールベアリング
100,101 保護部材
101A,101B,101C 部材
CP1,CP2 突出部
F1,F2 力
10,10A Superconducting wire 11 Superconducting tape wire 12 Metal band 20 Block 20W Width 21 Holding space 22 Ceiling 22H, 24H Opening 23 Bottom 23H Ball housing 24 Side wall 25 Opening 26 Stopper 27 Groove 28 Guide groove 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 Wires 31T, 32T, 33T, 36T Groove 36B Bent part 40 Core material 41 Sealing material 50 Cooling pipe 60 Ball bearings 100, 101 Protective members 101A, 101B, 101C Members CP1, CP2 Projecting parts F1, F2 force

Claims (9)

  1.  線形材料の周囲を囲むように保持するための複数のブロックと、
     前記複数のブロックに係合される第1ワイヤと、
     を有する線形材料保護部材であって、
     前記複数のブロックのそれぞれは、
      前記線形材料を保持する保持空間と、
      前記保持空間を覆っている天井部と、
      前記保持空間を介して前記天井部の反対側に位置している底部と、
      前記天井部および前記底部のそれぞれと連なる側壁部と、
     を含み、
     前記天井部、前記底部、および前記側壁部のいずれか1か所には、第1方向に延び、かつ、前記第1ワイヤを係合可能な第1溝が形成され、
     前記複数のブロックは、前記第1溝に係合された第1ワイヤを介して互いに連結され、
     前記保持空間を介して前記側壁部の反対側には、前記保持空間に連通する第1開口部が形成され、
     前記第1開口部は、前記複数のブロックが連結されたとき、前記第1方向に沿って前記複数のブロックに跨るように延びた開口が形成されるようになっている、線形材料保護部材。
    a plurality of blocks for holding around the linear material;
    a first wire engaged with the plurality of blocks;
    A linear material protection member having
    Each of the plurality of blocks is
    a holding space that holds the linear material;
    a ceiling portion covering the holding space;
    a bottom portion located on the opposite side of the ceiling portion via the holding space;
    a side wall portion continuous with each of the ceiling portion and the bottom portion;
    including;
    A first groove extending in a first direction and capable of engaging the first wire is formed in any one of the ceiling part, the bottom part, and the side wall part,
    The plurality of blocks are connected to each other via a first wire engaged with the first groove,
    A first opening communicating with the holding space is formed on the opposite side of the side wall portion via the holding space,
    The first opening is a linear material protection member, wherein when the plurality of blocks are connected, an opening extending across the plurality of blocks along the first direction is formed.
  2.  請求項1において、
     前記線形材料は、
     積層された複数の超電導テープ線材を含む超電導線材である、線形材料保護部材。
    In claim 1,
    The linear material is
    A linear material protection member that is a superconducting wire including a plurality of laminated superconducting tape wires.
  3.  請求項2において、
     前記線形材料保護部材は、前記第1ワイヤと、前記複数のブロックに係合される第2ワイヤと、前記複数のブロックに係合される第3ワイヤと、を有し、
     前記第1ワイヤ、前記第2ワイヤ、および前記第3ワイヤのそれぞれは、前記線形材料に沿って前記複数のブロックに係合されている、線形材料保護部材。
    In claim 2,
    The linear material protection member includes the first wire, a second wire engaged with the plurality of blocks, and a third wire engaged with the plurality of blocks,
    A linear material protection member, wherein each of the first wire, the second wire, and the third wire is engaged with the plurality of blocks along the linear material.
  4.  請求項2において、
     前記天井部は、前記天井部の上面が前記第1方向に延びる溝形状になるように形成されたストッパを備え、
     前記底部は、前記複数のブロックを積層した場合に、前記天井部の前記ストッパの間の溝に収容される形状に成形されている、線形材料保護部材。
    In claim 2,
    The ceiling portion includes a stopper formed such that the upper surface of the ceiling portion has a groove shape extending in the first direction,
    The bottom part is formed in a shape that is accommodated in a groove between the stoppers of the ceiling part when the plurality of blocks are stacked.
  5.  請求項4において、
     前記線形材料保護部材の厚さ方向において、複数の前記線形材料保護部材が積層され、
     前記複数の超電導テープ線材の積層体は、前記保持空間に含侵された封止材により封止されている、線形材料保護部材。
    In claim 4,
    A plurality of the linear material protection members are laminated in the thickness direction of the linear material protection member,
    A linear material protection member, wherein the laminate of the plurality of superconducting tape wires is sealed with a sealing material impregnated in the holding space.
  6.  請求項4において、
     前記線形材料保護部材は、前記底部から露出するボールベアリングをさらに有し、
     前記天井部には、前記複数のブロックを積層した場合に、ボールベアリングの前記底部からの露出部分をガイドすることが可能なガイド溝が形成されている、線形材料保護部材。
    In claim 4,
    The linear material protection member further includes a ball bearing exposed from the bottom part,
    A linear material protection member, wherein a guide groove is formed in the ceiling portion to guide a portion of the ball bearing exposed from the bottom portion when the plurality of blocks are stacked.
  7.  請求項6において、
     前記底部は、前記ボールベアリングが収容されたボール収容部を備えた第1部材と、
     前記第1部材とは分離可能に形成され、前記第1部材上に配置された第2部材と、
     を有し、
     前記第1部材の前記ボール収容部は前記第2部材により覆われている、線形材料保護部材。
    In claim 6,
    The bottom portion includes a first member including a ball accommodating portion in which the ball bearing is accommodated;
    a second member formed to be separable from the first member and disposed on the first member;
    has
    A linear material protection member, wherein the ball accommodating portion of the first member is covered by the second member.
  8.  請求項2において、
     前記線形材料は、
     積層された前記複数の超電導テープ線材と、
     前記複数の超電導テープ線材の積層体の隣に配置された冷却管と、
     前記複数の超電導テープ線材の積層体および前記冷却管を束ねるように巻き付けられた金属帯と、を含む超電導線材である、線形材料保護部材。
    In claim 2,
    The linear material is
    the plurality of laminated superconducting tape wires;
    a cooling pipe arranged next to the laminate of the plurality of superconducting tape wires;
    A linear material protection member that is a superconducting wire including a laminate of the plurality of superconducting tape wires and a metal band wound to bundle the cooling pipe.
  9.  請求項8において、
     前記線形材料保護部材の複数のブロックのそれぞれは、
     互いに分離可能な複数の部材を備え、
     前記複数の部材は、
     前記底部の一部分および前記側壁部を構成する第1部材と、
     前記第1部材上に配置された第2部材と、
     前記天井部を構成する第3部材と、
     前記第1ワイヤと、
     を含み、
     前記第1部材は、前記第3部材の前記第1溝内に挿入され、前記側壁部の延在方向に突出した第1突出部を有し、
     前記第3部材は、前記第1溝に形成され、前記第1ワイヤに向かって突出した第2突出部を有し、
     前記第1ワイヤは、前記第1溝内に挿入され、前記第2突出部と前記第1突出部との間に挟まれた屈曲部を有し、
     前記第1ワイヤを前記第1方向に引っ張ることにより、前記第1部材と前記第3部材とが固定されている、線形材料保護部材。
    In claim 8,
    Each of the plurality of blocks of the linear material protection member is
    Comprising a plurality of members that can be separated from each other,
    The plurality of members are
    a first member that constitutes a portion of the bottom and the side wall;
    a second member disposed on the first member;
    a third member constituting the ceiling portion;
    the first wire;
    including;
    The first member is inserted into the first groove of the third member and has a first protrusion that protrudes in the extending direction of the side wall portion,
    The third member has a second protrusion formed in the first groove and protrudes toward the first wire,
    The first wire is inserted into the first groove and has a bent part sandwiched between the second protrusion and the first protrusion,
    A linear material protection member, wherein the first member and the third member are fixed by pulling the first wire in the first direction.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08100840A (en) * 1994-07-27 1996-04-16 Bauer Spezialtiefbau Gmbh Hose chain
JP2000161447A (en) * 1998-11-26 2000-06-16 Hirata Corp Long size body supporting device, and industrial device using the device
JP2003533955A (en) * 1999-12-23 2003-11-11 カーベルシユレツプ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング Method for producing strips and fiber reinforced strips for line guide device
JP2019013138A (en) * 2017-05-11 2019-01-24 ヘラーマンタイトン・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングHellermannTyton GmbH Cable channel module, modular assembly of cable channel module, and method of assembling modular assembly

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08100840A (en) * 1994-07-27 1996-04-16 Bauer Spezialtiefbau Gmbh Hose chain
JP2000161447A (en) * 1998-11-26 2000-06-16 Hirata Corp Long size body supporting device, and industrial device using the device
JP2003533955A (en) * 1999-12-23 2003-11-11 カーベルシユレツプ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング Method for producing strips and fiber reinforced strips for line guide device
JP2019013138A (en) * 2017-05-11 2019-01-24 ヘラーマンタイトン・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングHellermannTyton GmbH Cable channel module, modular assembly of cable channel module, and method of assembling modular assembly

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