超電導電流リード及び超電導マグネット装置
【課題】超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止することができる超電導電流リードを提供する。
【解決手段】超電導電流リード１０において、一の方向に沿って延在する超電導体１２と、各々が超電導体１２の両端部１２ａ、１２ｂの各々に接続された２つの電極端子１３、１４と、各々が２つの電極端子１３、１４の各々を介して超電導体１２の両端部１２ａ、１２ｂの各々を支持する２つの支持部材１５、１６とを有する。超電導体１２の少なくとも一方の側の端部は、端部と同一側の支持部材に、一の方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されている。
【解決手段】超電導電流リード１０において、一の方向に沿って延在する超電導体１２と、各々が超電導体１２の両端部１２ａ、１２ｂの各々に接続された２つの電極端子１３、１４と、各々が２つの電極端子１３、１４の各々を介して超電導体１２の両端部１２ａ、１２ｂの各々を支持する２つの支持部材１５、１６とを有する。超電導体１２の少なくとも一方の側の端部は、端部と同一側の支持部材に、一の方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導体を用いた超電導電流リード及び超電導マグネット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導マグネット装置等の超電導機器には、超電導コイル等の超電導体に電力を供給するための電流リードが用いられている。例えば超電導マグネット装置では、電流リードを介して、室温側又は高温側に設置された電源と、低温側に設置された超電導コイルとが電気的に接続される。このような電流リードとして、電流が流れる際にジュール熱を発生させないように、超電導体、中でも臨界温度の高いＹ系、Ｂｉ系等の酸化物超電導材料を用いるのが一般的である。以下、超電導体を用いた電流リードを超電導電流リードという。
【０００３】
また、超電導電流リードの超電導体として、最近は、超電導材料を金属材料と複合化し、線材状に加工した超電導線材、特に超電導テープ線材が、用いられるようになってきている。超電導線材又は超電導テープ線材は、比較的容易に製造することができるため、例えばバルク状超電導体等の他の超電導体と比較して製造コストが低いという利点を有する。
【０００４】
超電導電流リードの超電導体として超電導テープ線材を用いた超電導マグネット装置では、超電導コイルが発生する磁場が、超電導テープ線材に流れる電流と交差する方向に印加されることがある。すると、超電導電流リードに流れる電流と超電導コイルが発生する磁場とにより生ずるローレンツ力が、超電導テープ線材に作用する。
【０００５】
また、例えば超電導マグネット装置を冷却する際に、超電導体テープ線材を固定する部材の収縮に伴って、超電導体テープ線材が延在する方向に圧縮する力が作用し、超電導体テープ線材に歪が発生することがある。
【０００６】
例えば超電導マグネット装置を冷却する際に電流リードに歪が発生するのを防止するために、電流リードを、導電性薄板を重ねて形成されたフレキシブルを介して高温側の端子に接続する方法がある（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０４−３５１４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、超電導電流リードを、上記したような、導電性薄板を重ねて形成されたフレキシブルを介して高温側の端子に接続する方法には、次のような問題がある。
【０００９】
特許文献１に開示される方法では、超電導テープ線材のテープ面に垂直な方向にローレンツ力が作用する場合には、歪の発生を防止することができる。そして、歪の発生に伴う超電導テープ線材の臨界電流値の低下又は超電導体テープ線材の破損を防止することができる。
【００１０】
しかし、超電導マグネットとの位置関係又はその他の部材との位置関係によっては、超電導テープ線材が延在する方向に直交する方向であって、かつ、テープ面に平行な方向以外の方向に磁場が印加されることがある。このような方向に磁場が印加されると、超電導テープ線材に対し、超電導テープ線材が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向にローレンツ力が作用することがある。通常、超電導体テープ線材は、超電導体テープ線材が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向には変位できないため、超電導テープ線材に歪みが発生し、超電導テープ線材の臨界電流値の低下又は超電導テープ線材の破損を引き起こすおそれがある。
【００１１】
また、上記した課題は、超電導電流リードの超電導体として超電導テープ線材以外の超電導体を用いた場合、あるいは、ローレンツ力に代え、冷却の際、収縮に伴う力が作用する場合にも、共通する課題である。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止することができる超電導電流リードを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明は、一の方向に沿って延在する超電導体と、各々が前記超電導体の両端部の各々に接続された２つの電極端子と、各々が前記２つの電極端子の各々を介して前記超電導体の両端部の各々を支持する２つの支持部材とを有し、前記超電導体の少なくとも一方の側の端部は、前記端部と同一側の支持部材に、前記一の方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されている、超電導電流リードである。
【００１５】
また、本発明は、上述の超電導電流リードにおいて、前記一方の側の端部に接続された電極端子は、可撓性部材よりなる接続部材であり、回動可能な前記端部は、前記接続部材を介して前記端部と同一側の支持部材に支持されている。
【００１６】
また、本発明は、上述の超電導電流リードにおいて、可撓性部材よりなる接続部材を有し、回動可能な前記端部に接続された電極端子は、前記接続部材を介して前記端部と同一側の支持部材に支持されている。
【００１７】
また、本発明は、上述の超電導電流リードにおいて、前記接続部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向を長手方向として形成された板状部材を含み、前記板状部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部を有する。
【００１８】
また、本発明は、上述の超電導電流リードにおいて、前記接続部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向を長手方向として形成された２つの板状部材と、各々が、前記２つの板状部材を、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向に沿って直列に接続するとともに、前記板状部材の板幅方向に沿って互いに離隔して設けられた複数の細板部材よりなる細板部とを有し、前記複数の細板部材の前記板幅方向の幅寸法の総和が、前記板幅より狭い。
【００１９】
また、本発明は、上述の超電導電流リードと、前記超電導電流リードの低温側に接続されている超電導コイルとを有する、超電導マグネット装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、超電導電流リードの超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態に係る超電導マグネット装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る超電導電流リードの斜視図である。
【図３】可撓性部材よりなる板状部材の一例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【図４】可撓性部材よりなる板状部材の他の例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【図５】可撓性部材よりなる板状部材の他の例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【図６】可撓性部材よりなる板状部材の他の例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【図７】比較例に係る超電導電流リードの斜視図（その１）である。
【図８】比較例に係る超電導電流リードの斜視図（その２）である。
【図９】比較例に係る超電導電流リードの斜視図（その３）である。
【図１０】実施の形態の変形例に係る超電導電流リードの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
＜超電導マグネット装置＞
次に、図１を参照し、実施の形態に係る超電導マグネット装置１について説明する。図１は、超電導マグネット装置１の構成を示す断面図である。
【００２３】
本実施の形態に係る超電導マグネット装置１は、図２を用いて後述する超電導電流リード１０を冷凍機冷却型超電導マグネット装置に適用したものである。冷凍機として、例えば１段式又は２段式のギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon：ＧＭ）冷凍機を用いることができる。
【００２４】
超電導マグネット装置１は、真空容器２、超電導コイル３、伝熱部材４、荷重支持体５、熱シールド板６、ＧＭ冷凍機７、電流導入端子８、１段電流ライン９、超電導電流リード１０、及び２段電流ライン１１を有する。
【００２５】
真空容器２は、例えば略円筒状の形状を有している。真空容器２の上面には、ＧＭ冷凍機７が固定されている。
【００２６】
超電導コイル３は、超電導線材により形成されている。超電導コイル３は、熱シールド板６で囲まれた空間に設けられている。超電導コイル３は、伝熱部材４を介して後述する低温側冷却ステージ７ｄに接続されており、ＧＭ冷凍機７により冷却されて超電導状態となる。
【００２７】
超電導コイル３は、後述する超電導電流リード１０の低温側に接続されている。そして、超電導コイル３は、真空容器２の外部に設けられた電源８ａから、後述する１段電流ライン９、超電導電流リード１０、及び２段電流ライン１１を介して電力が供給される。
【００２８】
図１に示す例では、超電導コイル３が囲繞する空間は熱シールド板６で囲まれた空間に含まれている。しかし、真空容器２及び熱シールド板６に円筒状の形状を有する凹部を設け、超電導コイル３が、凹部により画成される空間を囲繞するようにしてもよい。
【００２９】
伝熱部材４は、超電導コイル３と後述する低温側冷却ステージ７ｄとの間に設けられている。伝熱部材４は、超電導コイル３と低温側冷却ステージ７ｄと熱的に接続し、低温側冷却ステージ７ｄの冷熱を超電導コイル３に伝熱するものである。
【００３０】
荷重支持体５は、真空容器２と伝熱部材４との間に設けられている。荷重支持体５は、伝熱部材４を真空容器２に取り付けることによって、伝熱部材４に取り付けられた超電導コイル３の荷重を支持するためのものである。
【００３１】
熱シールド板６は、真空容器２の内部に設けられている。熱シールド板６は、超電導コイル３へ侵入する輻射熱を抑制するためのものである。熱シールド板６は、銅、アルミニウム等の電気伝導率の大きい材料により形成されており、例えば略円筒状の形状を有している。
【００３２】
ＧＭ冷凍機７は、１段目冷却シリンダ７ａ及び２段目冷却シリンダ７ｂよりなる多段冷却シリンダ構造を有している。１段目冷却シリンダ７ａは、真空容器２の内部に挿入されており、２段目冷却シリンダ７ｂは、熱シールド板６で囲まれた空間に挿入されている。
【００３３】
熱シールド板６の天板の上部には、高温側冷却ステージ７ｃが固定されており、高温側冷却ステージ７ｃには、１段目冷却シリンダ７ａが接続されている。高温側冷却ステージ７ｃは、１段目冷却シリンダ７ａにより冷却される。熱シールド板６の天板の下部には、高温側冷却ステージ７ｃと接続するように２段目冷却シリンダ７ｂが設けられている。２段目冷却シリンダ７ｂの下側先端には、低温側冷却ステージ７ｄが接続されている。低温側冷却ステージ７ｄは、２段目冷却シリンダ７ｂにより冷却される。高温側冷却ステージ７ｃ及び低温側冷却ステージ７ｄは、銅、アルミニウム等の高熱伝導率部材で形成されている。
【００３４】
電流導入端子８、１段電流ライン９、超電導電流リード１０、及び２段電流ライン１１は、電源８ａから超電導コイル３に電流を流すためのものである。電源８ａは、電流導入端子８と接続され、更に、１段電流ライン９を通り、熱シールド板６に接触させて冷却した後、超電導電流リード１０の高温側と接続される。そして、超電導電流リード１０の低温側は、伝熱部材４を介し、超電導コイル３の図示しないコイル電極と接続される。
【００３５】
１段電流ライン９として、銅、アルミニウム等の電気伝導率の大きい材料を用いることができる。２段電流ライン１１として、銅、アルミニウム等の電気伝導率の大きい材料を用いることができ、あるいは、これらの電気伝導率の大きい材料と併せてＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２、Ｙ１２３、ＭｇＢ２等の高温超電導材料を用いることができる。
【００３６】
本実施の形態では、冷凍機冷却型超電導マグネット装置について説明した。しかし、冷凍機冷却型超電導マグネット装置に代え、例えば液体ヘリウムを冷媒とする液体冷却型超電導マグネット装置でもよく、あるいは、例えば液体ヘリウムの蒸発ガスを冷媒とするガス冷却型超電導マグネット装置でもよい。
＜超電導電流リード＞
次に、図２を参照し、実施の形態に係る超電導電流リード１０について説明する。
【００３７】
図２は、超電導電流リード１０の斜視図である。
【００３８】
図２に示すように、本実施の形態に係る超電導電流リード１０は、超電導体１２、高温側電極端子１３、低温側電極端子１４、高温側支持部材１５及び低温側支持部材１６を有する。
【００３９】
高温側電極端子１３は、超電導電流リード１０の一端に設けられた電極端子である。高温側電極端子１３の低温側は、超電導体１２の高温側端部１２ａに接続されており、高温側電極端子１３の高温側は、高温側支持部材１５に接続されている。すなわち高温側支持部材１５は、高温側電極端子１３を介して超電導体１２の高温側端部１２ａを支持する。高温側電極端子１３は、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。また、高温側電極端子１３と超電導体１２の高温側端部１２ａとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００４０】
高温側支持部材１５は、高温側電極端子１３を介して超電導体１２の高温側端部１２ａと電気的に接続されていてもよい。このとき、高温側支持部材１５と高温側電極端子１３との間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。また、高温側支持部材１５の高温側は、超電導電流リード１０の高温側（１段電流ライン９側）に接続されている。なお、高温側支持部材１５は、熱シールド板６を介して、又は直接に、高温側冷却ステージ７ｃに熱的に接続されている。
【００４１】
低温側電極端子１４は、超電導電流リード１０の他端に設けられた電極端子である。低温側電極端子１４の高温側は、超電導体１２の低温側端部１２ｂに接続されており、低温側電極端子１４の低温側は、低温側支持部材１６に接続されている。すなわち低温側支持部材１６は、低温側電極端子１４を介して超電導体１２の低温側端部１２ｂを支持する。低温側電極端子１４は、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。また、低温側電極端子１４と超電導体１２の低温側端部１２ｂとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００４２】
低温側支持部材１６は、低温側電極端子１４を介して超電導体１２の低温側端部１２ｂと電気的に接続されていてもよい。このとき、低温側支持部材１６と低温側電極端子１４との間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。また、低温側支持部材１６の低温側は、超電導電流リード１０の低温側（２段電流ライン１１側）に接続されている。なお、低温側支持部材１６は、伝熱部材４を介して低温側冷却ステージ７ｄに熱的に接続されている。
【００４３】
超電導体１２は、高温側電極端子１３と低温側電極端子１４とを接続するように設けられている。また、超電導体１２は、高温側電極端子１３から低温側電極端子１４に向かって延在するように設けられている。
【００４４】
以下、本実施の形態では、超電導体１２が超電導テープ線材よりなる例について説明する（以下の変形例でも同様。）。そして、後述する図７から図９も含め、図２において、超電導テープ線材よりなる超電導体１２（以下「超電導テープ線材１２」という。）が延在する方向をＸ方向とする。そして、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、超電導テープ線材１２のテープ面（以下、単に「テープ面」という。）に平行な方向をＹ方向とし、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、テープ面に垂直な方向をＺ方向とする。また、超電導テープ線材１２が延在する方向に垂直な面（ＹＺ面）においてＹ方向からＺ方向に回転する方向をθ方向とする。
【００４５】
ただし、超電導体１２が超電導テープ線材により構成される場合のみならず、超電導体１２が延在する方向に垂直な断面の形状が、その断面に平行な異なる二つの方向に沿った幅寸法のうち一方が他方に比べて短い場合、例えば矩形形状であってもよい。
【００４６】
超電導体１２として、例えばＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２、Ｙ１２３、ＭｇＢ２等の高温超電導材料を用いることができる。また、超電導体１２が超電導テープ線材であるときは、例えば、銀等の金属を母材としてＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２等の多芯線が被覆されてなる高温超電導線材、あるいは、ハステロイ等の金属テープ基材上にＹ１２３等の薄膜を堆積してなる高温超電導線材、等の各種の超電導テープ線材を用いることができる。
【００４７】
図２に示すように、超電導体１２は、高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４に形成された溝部３１ａに、例えば半田接合により、埋め込まれている。具体的には、高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４に形成された溝部３１ａに半田めっきを施すことによって、溝部３１ａの表面を半田により薄く被覆する。そして、薄く半田により被覆された溝部３１ａに、超電導体１２を装填し、超電導体１２が装填された状態の溝部３１ａに溶融された半田を充填し、半田を固化することによって、超電導体１２を半田接合する。このような方法により、超電導体１２を確実に高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４に固定することができる。
【００４８】
以下、本実施の形態では、高温側端部１２ａが高温側支持部材１５に、図２に示すθ方向に回動可能に支持されており、低温側端部１２ｂが低温側支持部材１６に、図２に示すθ方向に回動可能に支持されている例について、説明する。また、高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４がともに可撓性部材よりなる接続部材である例について、説明する。
【００４９】
ただし、超電導体１２の少なくとも一方の側の端部が、その端部と同一側の支持部材に、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されていればよい。また、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能な端部に接続された電極端子が、可撓性部材よりなる接続部材であればよい。
【００５０】
本実施の形態では、超電導体１２の高温側端部１２ａは、可撓性部材よりなる高温側電極端子１３を介して高温側支持部材１５に、Ｘ軸に沿った軸Ｘ１を中心としてθ方向に回動可能に支持されている。また、超電導体１２の低温側端部１２ｂは、可撓性部材よりなる低温側電極端子１４を介して低温側支持部材１６に、Ｘ軸に沿った軸Ｘ１を中心としてθ方向に回動可能に支持されている。
【００５１】
高温側電極端子１３は、端子部材３１と板状部材３２を含む。端子部材３１は、溝部３１ａが形成されており、前述したように、溝部３１ａに超電導体１２の高温側端部１２ａが例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。板状部材３２は、端子部材３１と高温側支持部材１５との間に設けられている。板状部材３２は、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう方向を長手方向として形成されている。図２に示すように、板状部材３２は、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう途中で２回屈曲し、Ｓ字形状を有していてもよい。また、板状部材３２は、可撓性部材よりなる。なお、高温側電極端子１３では、板状部材３２は、端子部材３１と接合されていてもよく、端子部材３１と一体に形成されていてもよい。
【００５２】
低温側電極端子１４は、端子部材３１と板状部材３２を含む。端子部材３１は、溝部３１ａが形成されており、前述したように、溝部３１ａに超電導体１２の低温側端部１２ｂが例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。板状部材３２は、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう方向を長手方向として形成されている。図２に示すように、板状部材３２は、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう途中で２回屈曲し、Ｓ字形状を有していてもよい。また、板状部材３２は、可撓性部材よりなる。なお、低温側電極端子１４でも、板状部材３２は、端子部材３１と接合されていてもよく、端子部材３１と一体に形成されていてもよい。
【００５３】
図３は、可撓性部材よりなる板状部材３２の一例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【００５４】
高温側電極端子１３の板状部材３２は、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部３３を有していてもよい。同様に、低温側電極端子１４の板状部材３２は、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部３３を有していてもよい。
【００５５】
幅狭部３３は、Ｓ字形状を構成するために板状部材３２が２回屈曲する２つの屈曲部分のいずれかに設けられていてもよく、２つの屈曲部分以外の部分に設けられていてもよい。また、図３に示す例では、幅狭部３３は、板状部材３２の板幅方向であるＹ方向に沿ってＹ方向正負両側からスリット状に切り込みが形成され、板幅方向中央において板幅が狭くなって括れた部分である。
【００５６】
このように、幅狭部３３を設けることによって、板状部材３２に可撓性を付与することができる。そして、板状部材３２の長手方向に沿って両側から幅狭部３３を挟む部分を３３ａ、３３ｂとするとき、部分３３ａが部分３３ｂに対して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能にすることができる。
【００５７】
なお、図３に示すように、部分３３ａ、３３ｂは、他の部分より板幅が広い幅広部３３ｃ、３３ｄを有していてもよい。
【００５８】
図４は、可撓性部材よりなる板状部材の他の例３２ａについて、一部を拡大して示す斜視図である。
【００５９】
高温側電極端子１３の板状部材３２ａは、長手方向に沿って途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部３４、３５を２つ直列に有していてもよい。同様に、低温側電極端子１４の板状部材３２ａは、長手方向に沿って途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部３４、３５を２つ直列に有していてもよい。
【００６０】
２つの幅狭部３４、３５は、Ｓ字形状を構成するために板状部材３２ａが２回屈曲する２つの屈曲部分のいずれかに設けられていてもよく、２つの屈曲部分以外の部分に設けられていてもよい。また、図４に示す例では、幅狭部３４は、板状部材３２ａの板幅方向であるＹ方向に沿って＋Ｙ方向側からスリット状の切込部３４ａが形成され、板幅方向−Ｙ方向側に残った部分である。また、幅狭部３５は、板状部材３２ａの板幅方向であるＹ方向に沿って−Ｙ方向側からスリット状の切込部３５ａが形成され、板幅方向＋Ｙ方向側に残った部分である。
【００６１】
このように、切込部３４ａ、３５ａを設けることによって、板状部材３２ａに可撓性を付与することができる。そして、板状部材３２ａの長手方向に沿って両側から幅狭部３４、３５を挟む部分を３４ｂ、３５ｂとするとき、部分３４ｂが部分３５ｂに対して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能にすることができる。
【００６２】
なお、板状部材３２ａの長手方向に沿って切込部３４ａ、３５ａを交互に多数形成していてもよい。切込部３４ａ、３５ａを多数形成することによって、板状部材３２ａの可撓性を高めることができる。
【００６３】
図５は、可撓性部材よりなる板状部材の他の例３２ｂについて、一部を拡大して示す斜視図である。
【００６４】
高温側電極端子１３の板状部材３２ｂは、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう方向を長手方向として形成された２つの板状部材３６、３７を有していてもよい。また、高温側電極端子１３の板状部材３２ｂは、２つの板状部材３６、３７を長手方向に沿って直列に接続するとともに、２つの板状部材３６、３７の板幅方向に沿って互いに離隔して並列に設けられた複数の細板部材３８ａよりなる細板部３８を有していてもよい。
【００６５】
低温側電極端子１４の板状部材３２ｂも、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう方向を長手方向として形成された２つの板状部材３６、３７を有していてもよい。また、低温側電極端子１４の板状部材３２ｂは、２つの板状部材３６、３７を長手方向に沿って直列に接続するとともに、２つの板状部材３６、３７の板幅方向に沿って互いに離隔して並列に設けられた複数の細板部材３８ａよりなる細板部３８を有していてもよい。
【００６６】
細板部３８は、Ｓ字形状を構成するために板状部材３２ｂが２回屈曲する２つの屈曲部分のいずれかに設けられていてもよく、２つの屈曲部分以外の部分に設けられていてもよい。また、複数の細板部材３８ａの、板状部材３６、３７の板幅方向の幅寸法の総和は、板状部材３６、３７の板幅より狭い。
【００６７】
なお、細板部材３８ａも、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。また、細板部材３８ａと、板状部材３６、３７との間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００６８】
このように、細板部３８を設けることによって、板状部材３２ｂに可撓性を付与することができる。そして、板状部材３６を板状部材３７に対して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能にすることができる。
【００６９】
図６は、可撓性部材よりなる板状部材の他の例３２ｃについて、一部を拡大して示す斜視図である。
【００７０】
高温側電極端子１３の板状部材３２ｃは、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう途中に、網線よりなる網線部３９を有していてもよい。同様に、低温側電極端子１４の板状部材３２ｃは、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう途中に、網線よりなる網線部３９を有していてもよい。網線部３９は、Ｓ字形状を構成するために板状部材３２ｃが２回屈曲する２つの屈曲部分のいずれかに設けられていてもよく、２つの屈曲部分以外の部分に設けられていてもよい。
【００７１】
このように、網線部３９を設けることによって、板状部材３２ｃに可撓性を付与することができる。そして、板状部材３２ｃの長手方向に沿って両側から網線部３９を挟む部分を３９ａ、３９ｂとするとき、部分３９ａが部分３９ｂに対して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能にすることができる。
【００７２】
なお、網線部３９も、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属の網線により構成されている。また、網線部３９と部分３９ａ、３９ｂとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００７３】
次に、図７から図９を参照し、超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止できる作用効果について、比較例と対比しながら説明する。
【００７４】
図７から図９は、高温側電極端子及び低温側電極端子のいずれにも可撓性部材を含まない超電導電流リード（比較例）の斜視図である。
【００７５】
図７に示すように、比較例に係る超電導電流リード１１０は、超電導体１２、高温側電極端子１１３、低温側電極端子１１４、高温側支持部材１５及び低温側支持部材１６を有する。超電導体１２、高温側支持部材１５及び低温側支持部材１６は、実施の形態に係る超電導電流リード１０と同様にすることができ、説明を省略する。
【００７６】
高温側電極端子１１３は、超電導電流リード１１０の一端に設けられた電極端子である。高温側電極端子１１３の低温側は、超電導体１２の高温側端部に接続されており、高温側電極端子１１３の高温側は、高温側支持部材１５に接続されている。しかし、高温側電極端子１１３は、可撓性部材を含んでいない。
【００７７】
低温側電極端子１１４は、超電導電流リード１１０の一端に設けられた電極端子である。低温側電極端子１１４の高温側は、超電導体１２の低温側端部に接続されており、低温側電極端子１１４の低温側は、低温側支持部材１６に接続されている。しかし、低温側電極端子１１４は、可撓性部材を含んでいない。
【００７８】
また、以下では、超電導テープ線材１２に沿って上から下へ向かう方向（＋Ｘ方向）に電流Iが流れるものとする。
【００７９】
図７は、超電導テープ線材１２に電流Ｉが流れる際に、超電導コイル３が発生する磁場Ｂが、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、超電導テープ線材の幅広面（テープ面）に垂直な方向（＋Ｚ方向）に印加されるように配置した場合を示している。また、図８は、超電導テープ線材１２に電流Ｉが流れる際に、超電導コイル３が発生する磁場Ｂが、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、テープ面に平行な方向（＋Ｙ方向）に印加されるように配置した場合を示している。
【００８０】
通常、磁場Ｂがテープ面に対して平行に印加された場合（図８）の超電導テープ線材１２の臨界電流値は、磁場Ｂがテープ面に対して垂直に印加された場合（図７）の超電導テープ線材１２の臨界電流値に比べ、大きい。従って、図８に示すような配置で運用することが、超電導マグネット装置にとって有利である。
【００８１】
しかし、超電導テープ線材１２と超電導マグネットとの位置関係によっては、超電導テープ線材１２に印加される磁場Ｂは、テープ面に対して垂直に印加される成分とテープ面に対して平行に印加される成分とを有することがある。このとき、超電導テープ線材１２に印加されるローレンツ力Ｆにより、超電導テープ線材１２が延在する方向（Ｘ方向）に沿った軸を中心として回動する方向（θ方向）に力が作用することがある。比較例では、超電導テープ線材１２は、超電導テープ線材１２が延在する方向（Ｘ方向）に沿った軸を中心として回動する方向（θ方向）には変位できない。そのため、超電導テープ線材１２に歪みが発生し、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を引き起こすおそれがある。
【００８２】
あるいは、図９に示すように、超電導コイル３をＧＭ冷凍機７により常温から例えば４Ｋ程度の極低温まで冷却する際に、超電導テープ線材１２を固定する部材の収縮に伴って、超電導テープ線材１２が延在する方向に圧縮する圧縮力Ｆｔｈが作用することがある。このとき、超電導テープ線材１２に対し、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、テープ面に垂直な方向（Ｚ方向）に力が作用することがある。そのため、圧縮力Ｆｔｈ及びローレンツ力Ｆにより、超電導テープ線材１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向（θ方向）に力が作用することがある。このようなときも、比較例では、超電導テープ線材１２に歪みが発生し、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を引き起こすおそれがある。
【００８３】
一方、本実施の形態では、図２から図６を用いて説明したように、高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４は、可撓性部材を含んでいる。そして、超電導体１２の高温側端部１２ａは、高温側電極端子１３を介して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に、高温側支持部材１５に支持されている。また、超電導体１２の低温側端部１２ｂは、低温側電極端子１４を介して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に、低温側支持部材１６に支持されている。これにより、超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止することができる。
（実施の形態の変形例）
次に、図１０を参照し、実施の形態の変形例に係る超電導電流リード１０ａについて説明する。本変形例に係る超電導電流リード１０ａでは、電極端子は可撓性部材を含んでおらず、電極端子が可撓性部材よりなる接続部材を介して支持部材に支持されている。
【００８４】
本変形例に係る超電導電流リード１０ａも、実施の形態に係る超電導マグネット装置１と同様の超電導マグネット装置を構成することができる。従って、本変形例では、超電導マグネット装置についての説明を省略する。
【００８５】
図１０は、超電導電流リード１０ａの斜視図である。
【００８６】
図１０に示すように、本変形例に係る超電導電流リード１０ａは、超電導体１２、高温側電極端子１３ａ、低温側電極端子１４ａ、高温側支持部材１５、低温側支持部材１６、高温側接続部材２３及び低温側接続部材２４を有する。超電導体１２、高温側支持部材１５及び低温側支持部材１６は、実施の形態に係る超電導電流リード１０と同様にすることができ、説明を省略する。
【００８７】
高温側電極端子１３ａは、超電導電流リード１０ａの一端に設けられた電極端子である。高温側電極端子１３ａは、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。高温側電極端子１３ａの低温側は、超電導体１２の高温側端部１２ａに接続されている。
【００８８】
しかし、本変形例では、高温側電極端子１３ａは、可撓性部材を含んでいない。すなわち、高温側電極端子１３ａは、比較例における高温側電極端子１１３と同様の構成を有する。
【００８９】
低温側電極端子１４ａは、超電導電流リード１０ａの一端に設けられた電極端子である。低温側電極端子１４ａは、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。低温側電極端子１４ａの高温側は、超電導体１２の低温側端部１２ｂに接続されている。
【００９０】
しかし、本変形例では、低温側電極端子１４ａは、可撓性部材を含んでいない。すなわち、低温側電極端子１４ａは、比較例における低温側電極端子１１４と同様の構成を有する。
【００９１】
本変形例では、高温側電極端子１３ａは、可撓性部材よりなる高温側接続部材２３を介して高温側支持部材１５に支持されている。また、低温側電極端子１４ａは、可撓性部材よりなる低温側接続部材２４を介して低温側支持部材１６に支持されている。
【００９２】
なお、本変形例でも、超電導体１２の少なくとも一方の側の端部が、その端部と同一側の支持部材に、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されていればよい。また、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能な端部に接続された電極端子が、可撓性部材よりなる接続部材を介してその端部と同一側の支持部材に支持されていればよい。
【００９３】
高温側接続部材２３の低温側は、高温側電極端子１３ａに接続されており、高温側接続部材２３の高温側は、高温側支持部材１５に接続されている。高温側接続部材２３は、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。高温側接続部材２３と高温側電極端子１３ａとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料よりなる接合材２５により接合されている。また、高温側接続部材２３と高温側支持部材１５との間も、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００９４】
低温側接続部材２４の低温側は、低温側電極端子１４ａに接続されており、低温側接続部材２４の高温側は、低温側支持部材１６に接続されている。低温側接続部材２４は、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。低温側接続部材２４と低温側電極端子１４ａとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料よりなる接合材２６により接合されている。また、低温側接続部材２４と低温側支持部材１６との間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００９５】
高温側接続部材２３は、板状部材３２ｄを含む。板状部材３２ｄは、高温側電極端子１３ａ側から高温側支持部材１５側に向かう方向を長手方向として形成されている。図１０に示すように、板状部材３２ｄは、高温側電極端子１３ａ側から高温側支持部材１５側に向かう途中で２回屈曲し、Ｓ字形状を有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、可撓性部材よりなる。
【００９６】
低温側接続部材２４は、板状部材３２ｄを含む。板状部材３２ｄは、低温側電極端子１４ａ側から低温側支持部材１６側に向かう方向を長手方向として形成されている。図１０に示すように、板状部材３２ｄは、低温側電極端子１４ａ側から低温側支持部材１６側に向かう途中で２回屈曲し、Ｓ字形状を有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、可撓性部材よりなる。
【００９７】
本変形例では、板状部材３２ｄは、実施の形態において図３を用いて説明した板状部材３２と同様に、長手方向に沿って途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部を有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、実施の形態において図４を用いて説明した板状部材３２ａと同様に、長手方向に沿って途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部を２つ直列に有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、実施の形態において図５を用いて説明した板状部材３２ｂと同様に、長手方向に沿って途中に、互いに離隔して並列に設けられた複数の細板部材よりなる細板部を有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、実施の形態において図６を用いて説明した板状部材３２ｃと同様に、長手方向に沿って途中に、網線よりなる網線部を有していてもよい。
【００９８】
本変形例では、高温側電極端子１３ａは、高温側接続部材２３を介して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸Ｘ１を中心としてθ方向に回動可能に、高温側支持部材１５に支持されている。また、超電導体１２の低温側端部１２ｂは、低温側電極端子１４ａを介して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸Ｘ１を中心としてθ方向に回動可能に、低温側支持部材１６に支持されている。これにより、超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止することができる。
【００９９】
更に、本変形例では、接続部材が可撓性部材よりなるため、高温側電極端子、低温側電極端子に可撓性を付与するために幅狭部や細板部を設ける必要がない。従って、高温側電極端子、低温側電極端子として、通常の部品を用いることができ、超電導電流リードの製造コストを低減できる。
【０１００】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１０１】
例えば、低温側電極端子の低温側支持部材と接続される部分を、超電導体が延在する方向に平行な中心軸を有する円板状に形成した回転部とし、低温側支持部材の低温側電極端子と接続される部分を、回転部を受けるために形成した凹部としてもよい。そして、回転部の下面が凹部の底面とインジウム等の柔らかい導電性材料により接合され、導電性材料が変形することによって、凹部に対し、回転部を、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に支持してもよい。
【０１０２】
あるいは、高温側電極端子の高温側支持部材と接続される部分を真空容器の外部まで延長し、延長した高温側電極端子と、真空容器の外部に設けられた高温側支持部材とを例えばベアリング等により相対回転可能に接続してもよい。そして、高温側電極端子を高温側支持部材に対して、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に支持してもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 超電導マグネット装置
２ 真空容器
３ 超電導コイル
４ 伝熱部材
５ 荷重支持体
６ 熱シールド板
７ ＧＭ冷凍機
７ａ １段目冷却シリンダ
７ｂ ２段目冷却シリンダ
７ｃ 高温側冷却ステージ
７ｄ 低温側冷却ステージ
８ 電流導入端子
８ａ 電源
９ １段電流ライン
１０ 超電導電流リード
１１ ２段電流ライン
１２ 超電導体（超電導テープ線材）
１２ａ 高温側端部
１２ｂ 低温側端部
１３、１３ａ 高温側電極端子
１４、１４ａ 低温側電極端子
１５ 高温側支持部材
１６ 低温側支持部材
２３ 高温側接続部材
２４ 低温側接続部材
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 板状部材
３３、３４、３５ 幅狭部
３８ 細板部
３８ａ 細板部材
３９ 網線部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導体を用いた超電導電流リード及び超電導マグネット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導マグネット装置等の超電導機器には、超電導コイル等の超電導体に電力を供給するための電流リードが用いられている。例えば超電導マグネット装置では、電流リードを介して、室温側又は高温側に設置された電源と、低温側に設置された超電導コイルとが電気的に接続される。このような電流リードとして、電流が流れる際にジュール熱を発生させないように、超電導体、中でも臨界温度の高いＹ系、Ｂｉ系等の酸化物超電導材料を用いるのが一般的である。以下、超電導体を用いた電流リードを超電導電流リードという。
【０００３】
また、超電導電流リードの超電導体として、最近は、超電導材料を金属材料と複合化し、線材状に加工した超電導線材、特に超電導テープ線材が、用いられるようになってきている。超電導線材又は超電導テープ線材は、比較的容易に製造することができるため、例えばバルク状超電導体等の他の超電導体と比較して製造コストが低いという利点を有する。
【０００４】
超電導電流リードの超電導体として超電導テープ線材を用いた超電導マグネット装置では、超電導コイルが発生する磁場が、超電導テープ線材に流れる電流と交差する方向に印加されることがある。すると、超電導電流リードに流れる電流と超電導コイルが発生する磁場とにより生ずるローレンツ力が、超電導テープ線材に作用する。
【０００５】
また、例えば超電導マグネット装置を冷却する際に、超電導体テープ線材を固定する部材の収縮に伴って、超電導体テープ線材が延在する方向に圧縮する力が作用し、超電導体テープ線材に歪が発生することがある。
【０００６】
例えば超電導マグネット装置を冷却する際に電流リードに歪が発生するのを防止するために、電流リードを、導電性薄板を重ねて形成されたフレキシブルを介して高温側の端子に接続する方法がある（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０４−３５１４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、超電導電流リードを、上記したような、導電性薄板を重ねて形成されたフレキシブルを介して高温側の端子に接続する方法には、次のような問題がある。
【０００９】
特許文献１に開示される方法では、超電導テープ線材のテープ面に垂直な方向にローレンツ力が作用する場合には、歪の発生を防止することができる。そして、歪の発生に伴う超電導テープ線材の臨界電流値の低下又は超電導体テープ線材の破損を防止することができる。
【００１０】
しかし、超電導マグネットとの位置関係又はその他の部材との位置関係によっては、超電導テープ線材が延在する方向に直交する方向であって、かつ、テープ面に平行な方向以外の方向に磁場が印加されることがある。このような方向に磁場が印加されると、超電導テープ線材に対し、超電導テープ線材が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向にローレンツ力が作用することがある。通常、超電導体テープ線材は、超電導体テープ線材が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向には変位できないため、超電導テープ線材に歪みが発生し、超電導テープ線材の臨界電流値の低下又は超電導テープ線材の破損を引き起こすおそれがある。
【００１１】
また、上記した課題は、超電導電流リードの超電導体として超電導テープ線材以外の超電導体を用いた場合、あるいは、ローレンツ力に代え、冷却の際、収縮に伴う力が作用する場合にも、共通する課題である。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止することができる超電導電流リードを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明は、一の方向に沿って延在する超電導体と、各々が前記超電導体の両端部の各々に接続された２つの電極端子と、各々が前記２つの電極端子の各々を介して前記超電導体の両端部の各々を支持する２つの支持部材とを有し、前記超電導体の少なくとも一方の側の端部は、前記端部と同一側の支持部材に、前記一の方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されている、超電導電流リードである。
【００１５】
また、本発明は、上述の超電導電流リードにおいて、前記一方の側の端部に接続された電極端子は、可撓性部材よりなる接続部材であり、回動可能な前記端部は、前記接続部材を介して前記端部と同一側の支持部材に支持されている。
【００１６】
また、本発明は、上述の超電導電流リードにおいて、可撓性部材よりなる接続部材を有し、回動可能な前記端部に接続された電極端子は、前記接続部材を介して前記端部と同一側の支持部材に支持されている。
【００１７】
また、本発明は、上述の超電導電流リードにおいて、前記接続部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向を長手方向として形成された板状部材を含み、前記板状部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部を有する。
【００１８】
また、本発明は、上述の超電導電流リードにおいて、前記接続部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向を長手方向として形成された２つの板状部材と、各々が、前記２つの板状部材を、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向に沿って直列に接続するとともに、前記板状部材の板幅方向に沿って互いに離隔して設けられた複数の細板部材よりなる細板部とを有し、前記複数の細板部材の前記板幅方向の幅寸法の総和が、前記板幅より狭い。
【００１９】
また、本発明は、上述の超電導電流リードと、前記超電導電流リードの低温側に接続されている超電導コイルとを有する、超電導マグネット装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、超電導電流リードの超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態に係る超電導マグネット装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る超電導電流リードの斜視図である。
【図３】可撓性部材よりなる板状部材の一例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【図４】可撓性部材よりなる板状部材の他の例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【図５】可撓性部材よりなる板状部材の他の例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【図６】可撓性部材よりなる板状部材の他の例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【図７】比較例に係る超電導電流リードの斜視図（その１）である。
【図８】比較例に係る超電導電流リードの斜視図（その２）である。
【図９】比較例に係る超電導電流リードの斜視図（その３）である。
【図１０】実施の形態の変形例に係る超電導電流リードの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
＜超電導マグネット装置＞
次に、図１を参照し、実施の形態に係る超電導マグネット装置１について説明する。図１は、超電導マグネット装置１の構成を示す断面図である。
【００２３】
本実施の形態に係る超電導マグネット装置１は、図２を用いて後述する超電導電流リード１０を冷凍機冷却型超電導マグネット装置に適用したものである。冷凍機として、例えば１段式又は２段式のギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon：ＧＭ）冷凍機を用いることができる。
【００２４】
超電導マグネット装置１は、真空容器２、超電導コイル３、伝熱部材４、荷重支持体５、熱シールド板６、ＧＭ冷凍機７、電流導入端子８、１段電流ライン９、超電導電流リード１０、及び２段電流ライン１１を有する。
【００２５】
真空容器２は、例えば略円筒状の形状を有している。真空容器２の上面には、ＧＭ冷凍機７が固定されている。
【００２６】
超電導コイル３は、超電導線材により形成されている。超電導コイル３は、熱シールド板６で囲まれた空間に設けられている。超電導コイル３は、伝熱部材４を介して後述する低温側冷却ステージ７ｄに接続されており、ＧＭ冷凍機７により冷却されて超電導状態となる。
【００２７】
超電導コイル３は、後述する超電導電流リード１０の低温側に接続されている。そして、超電導コイル３は、真空容器２の外部に設けられた電源８ａから、後述する１段電流ライン９、超電導電流リード１０、及び２段電流ライン１１を介して電力が供給される。
【００２８】
図１に示す例では、超電導コイル３が囲繞する空間は熱シールド板６で囲まれた空間に含まれている。しかし、真空容器２及び熱シールド板６に円筒状の形状を有する凹部を設け、超電導コイル３が、凹部により画成される空間を囲繞するようにしてもよい。
【００２９】
伝熱部材４は、超電導コイル３と後述する低温側冷却ステージ７ｄとの間に設けられている。伝熱部材４は、超電導コイル３と低温側冷却ステージ７ｄと熱的に接続し、低温側冷却ステージ７ｄの冷熱を超電導コイル３に伝熱するものである。
【００３０】
荷重支持体５は、真空容器２と伝熱部材４との間に設けられている。荷重支持体５は、伝熱部材４を真空容器２に取り付けることによって、伝熱部材４に取り付けられた超電導コイル３の荷重を支持するためのものである。
【００３１】
熱シールド板６は、真空容器２の内部に設けられている。熱シールド板６は、超電導コイル３へ侵入する輻射熱を抑制するためのものである。熱シールド板６は、銅、アルミニウム等の電気伝導率の大きい材料により形成されており、例えば略円筒状の形状を有している。
【００３２】
ＧＭ冷凍機７は、１段目冷却シリンダ７ａ及び２段目冷却シリンダ７ｂよりなる多段冷却シリンダ構造を有している。１段目冷却シリンダ７ａは、真空容器２の内部に挿入されており、２段目冷却シリンダ７ｂは、熱シールド板６で囲まれた空間に挿入されている。
【００３３】
熱シールド板６の天板の上部には、高温側冷却ステージ７ｃが固定されており、高温側冷却ステージ７ｃには、１段目冷却シリンダ７ａが接続されている。高温側冷却ステージ７ｃは、１段目冷却シリンダ７ａにより冷却される。熱シールド板６の天板の下部には、高温側冷却ステージ７ｃと接続するように２段目冷却シリンダ７ｂが設けられている。２段目冷却シリンダ７ｂの下側先端には、低温側冷却ステージ７ｄが接続されている。低温側冷却ステージ７ｄは、２段目冷却シリンダ７ｂにより冷却される。高温側冷却ステージ７ｃ及び低温側冷却ステージ７ｄは、銅、アルミニウム等の高熱伝導率部材で形成されている。
【００３４】
電流導入端子８、１段電流ライン９、超電導電流リード１０、及び２段電流ライン１１は、電源８ａから超電導コイル３に電流を流すためのものである。電源８ａは、電流導入端子８と接続され、更に、１段電流ライン９を通り、熱シールド板６に接触させて冷却した後、超電導電流リード１０の高温側と接続される。そして、超電導電流リード１０の低温側は、伝熱部材４を介し、超電導コイル３の図示しないコイル電極と接続される。
【００３５】
１段電流ライン９として、銅、アルミニウム等の電気伝導率の大きい材料を用いることができる。２段電流ライン１１として、銅、アルミニウム等の電気伝導率の大きい材料を用いることができ、あるいは、これらの電気伝導率の大きい材料と併せてＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２、Ｙ１２３、ＭｇＢ２等の高温超電導材料を用いることができる。
【００３６】
本実施の形態では、冷凍機冷却型超電導マグネット装置について説明した。しかし、冷凍機冷却型超電導マグネット装置に代え、例えば液体ヘリウムを冷媒とする液体冷却型超電導マグネット装置でもよく、あるいは、例えば液体ヘリウムの蒸発ガスを冷媒とするガス冷却型超電導マグネット装置でもよい。
＜超電導電流リード＞
次に、図２を参照し、実施の形態に係る超電導電流リード１０について説明する。
【００３７】
図２は、超電導電流リード１０の斜視図である。
【００３８】
図２に示すように、本実施の形態に係る超電導電流リード１０は、超電導体１２、高温側電極端子１３、低温側電極端子１４、高温側支持部材１５及び低温側支持部材１６を有する。
【００３９】
高温側電極端子１３は、超電導電流リード１０の一端に設けられた電極端子である。高温側電極端子１３の低温側は、超電導体１２の高温側端部１２ａに接続されており、高温側電極端子１３の高温側は、高温側支持部材１５に接続されている。すなわち高温側支持部材１５は、高温側電極端子１３を介して超電導体１２の高温側端部１２ａを支持する。高温側電極端子１３は、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。また、高温側電極端子１３と超電導体１２の高温側端部１２ａとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００４０】
高温側支持部材１５は、高温側電極端子１３を介して超電導体１２の高温側端部１２ａと電気的に接続されていてもよい。このとき、高温側支持部材１５と高温側電極端子１３との間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。また、高温側支持部材１５の高温側は、超電導電流リード１０の高温側（１段電流ライン９側）に接続されている。なお、高温側支持部材１５は、熱シールド板６を介して、又は直接に、高温側冷却ステージ７ｃに熱的に接続されている。
【００４１】
低温側電極端子１４は、超電導電流リード１０の他端に設けられた電極端子である。低温側電極端子１４の高温側は、超電導体１２の低温側端部１２ｂに接続されており、低温側電極端子１４の低温側は、低温側支持部材１６に接続されている。すなわち低温側支持部材１６は、低温側電極端子１４を介して超電導体１２の低温側端部１２ｂを支持する。低温側電極端子１４は、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。また、低温側電極端子１４と超電導体１２の低温側端部１２ｂとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００４２】
低温側支持部材１６は、低温側電極端子１４を介して超電導体１２の低温側端部１２ｂと電気的に接続されていてもよい。このとき、低温側支持部材１６と低温側電極端子１４との間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。また、低温側支持部材１６の低温側は、超電導電流リード１０の低温側（２段電流ライン１１側）に接続されている。なお、低温側支持部材１６は、伝熱部材４を介して低温側冷却ステージ７ｄに熱的に接続されている。
【００４３】
超電導体１２は、高温側電極端子１３と低温側電極端子１４とを接続するように設けられている。また、超電導体１２は、高温側電極端子１３から低温側電極端子１４に向かって延在するように設けられている。
【００４４】
以下、本実施の形態では、超電導体１２が超電導テープ線材よりなる例について説明する（以下の変形例でも同様。）。そして、後述する図７から図９も含め、図２において、超電導テープ線材よりなる超電導体１２（以下「超電導テープ線材１２」という。）が延在する方向をＸ方向とする。そして、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、超電導テープ線材１２のテープ面（以下、単に「テープ面」という。）に平行な方向をＹ方向とし、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、テープ面に垂直な方向をＺ方向とする。また、超電導テープ線材１２が延在する方向に垂直な面（ＹＺ面）においてＹ方向からＺ方向に回転する方向をθ方向とする。
【００４５】
ただし、超電導体１２が超電導テープ線材により構成される場合のみならず、超電導体１２が延在する方向に垂直な断面の形状が、その断面に平行な異なる二つの方向に沿った幅寸法のうち一方が他方に比べて短い場合、例えば矩形形状であってもよい。
【００４６】
超電導体１２として、例えばＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２、Ｙ１２３、ＭｇＢ２等の高温超電導材料を用いることができる。また、超電導体１２が超電導テープ線材であるときは、例えば、銀等の金属を母材としてＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２等の多芯線が被覆されてなる高温超電導線材、あるいは、ハステロイ等の金属テープ基材上にＹ１２３等の薄膜を堆積してなる高温超電導線材、等の各種の超電導テープ線材を用いることができる。
【００４７】
図２に示すように、超電導体１２は、高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４に形成された溝部３１ａに、例えば半田接合により、埋め込まれている。具体的には、高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４に形成された溝部３１ａに半田めっきを施すことによって、溝部３１ａの表面を半田により薄く被覆する。そして、薄く半田により被覆された溝部３１ａに、超電導体１２を装填し、超電導体１２が装填された状態の溝部３１ａに溶融された半田を充填し、半田を固化することによって、超電導体１２を半田接合する。このような方法により、超電導体１２を確実に高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４に固定することができる。
【００４８】
以下、本実施の形態では、高温側端部１２ａが高温側支持部材１５に、図２に示すθ方向に回動可能に支持されており、低温側端部１２ｂが低温側支持部材１６に、図２に示すθ方向に回動可能に支持されている例について、説明する。また、高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４がともに可撓性部材よりなる接続部材である例について、説明する。
【００４９】
ただし、超電導体１２の少なくとも一方の側の端部が、その端部と同一側の支持部材に、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されていればよい。また、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能な端部に接続された電極端子が、可撓性部材よりなる接続部材であればよい。
【００５０】
本実施の形態では、超電導体１２の高温側端部１２ａは、可撓性部材よりなる高温側電極端子１３を介して高温側支持部材１５に、Ｘ軸に沿った軸Ｘ１を中心としてθ方向に回動可能に支持されている。また、超電導体１２の低温側端部１２ｂは、可撓性部材よりなる低温側電極端子１４を介して低温側支持部材１６に、Ｘ軸に沿った軸Ｘ１を中心としてθ方向に回動可能に支持されている。
【００５１】
高温側電極端子１３は、端子部材３１と板状部材３２を含む。端子部材３１は、溝部３１ａが形成されており、前述したように、溝部３１ａに超電導体１２の高温側端部１２ａが例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。板状部材３２は、端子部材３１と高温側支持部材１５との間に設けられている。板状部材３２は、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう方向を長手方向として形成されている。図２に示すように、板状部材３２は、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう途中で２回屈曲し、Ｓ字形状を有していてもよい。また、板状部材３２は、可撓性部材よりなる。なお、高温側電極端子１３では、板状部材３２は、端子部材３１と接合されていてもよく、端子部材３１と一体に形成されていてもよい。
【００５２】
低温側電極端子１４は、端子部材３１と板状部材３２を含む。端子部材３１は、溝部３１ａが形成されており、前述したように、溝部３１ａに超電導体１２の低温側端部１２ｂが例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。板状部材３２は、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう方向を長手方向として形成されている。図２に示すように、板状部材３２は、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう途中で２回屈曲し、Ｓ字形状を有していてもよい。また、板状部材３２は、可撓性部材よりなる。なお、低温側電極端子１４でも、板状部材３２は、端子部材３１と接合されていてもよく、端子部材３１と一体に形成されていてもよい。
【００５３】
図３は、可撓性部材よりなる板状部材３２の一例について、一部を拡大して示す斜視図である。
【００５４】
高温側電極端子１３の板状部材３２は、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部３３を有していてもよい。同様に、低温側電極端子１４の板状部材３２は、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部３３を有していてもよい。
【００５５】
幅狭部３３は、Ｓ字形状を構成するために板状部材３２が２回屈曲する２つの屈曲部分のいずれかに設けられていてもよく、２つの屈曲部分以外の部分に設けられていてもよい。また、図３に示す例では、幅狭部３３は、板状部材３２の板幅方向であるＹ方向に沿ってＹ方向正負両側からスリット状に切り込みが形成され、板幅方向中央において板幅が狭くなって括れた部分である。
【００５６】
このように、幅狭部３３を設けることによって、板状部材３２に可撓性を付与することができる。そして、板状部材３２の長手方向に沿って両側から幅狭部３３を挟む部分を３３ａ、３３ｂとするとき、部分３３ａが部分３３ｂに対して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能にすることができる。
【００５７】
なお、図３に示すように、部分３３ａ、３３ｂは、他の部分より板幅が広い幅広部３３ｃ、３３ｄを有していてもよい。
【００５８】
図４は、可撓性部材よりなる板状部材の他の例３２ａについて、一部を拡大して示す斜視図である。
【００５９】
高温側電極端子１３の板状部材３２ａは、長手方向に沿って途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部３４、３５を２つ直列に有していてもよい。同様に、低温側電極端子１４の板状部材３２ａは、長手方向に沿って途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部３４、３５を２つ直列に有していてもよい。
【００６０】
２つの幅狭部３４、３５は、Ｓ字形状を構成するために板状部材３２ａが２回屈曲する２つの屈曲部分のいずれかに設けられていてもよく、２つの屈曲部分以外の部分に設けられていてもよい。また、図４に示す例では、幅狭部３４は、板状部材３２ａの板幅方向であるＹ方向に沿って＋Ｙ方向側からスリット状の切込部３４ａが形成され、板幅方向−Ｙ方向側に残った部分である。また、幅狭部３５は、板状部材３２ａの板幅方向であるＹ方向に沿って−Ｙ方向側からスリット状の切込部３５ａが形成され、板幅方向＋Ｙ方向側に残った部分である。
【００６１】
このように、切込部３４ａ、３５ａを設けることによって、板状部材３２ａに可撓性を付与することができる。そして、板状部材３２ａの長手方向に沿って両側から幅狭部３４、３５を挟む部分を３４ｂ、３５ｂとするとき、部分３４ｂが部分３５ｂに対して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能にすることができる。
【００６２】
なお、板状部材３２ａの長手方向に沿って切込部３４ａ、３５ａを交互に多数形成していてもよい。切込部３４ａ、３５ａを多数形成することによって、板状部材３２ａの可撓性を高めることができる。
【００６３】
図５は、可撓性部材よりなる板状部材の他の例３２ｂについて、一部を拡大して示す斜視図である。
【００６４】
高温側電極端子１３の板状部材３２ｂは、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう方向を長手方向として形成された２つの板状部材３６、３７を有していてもよい。また、高温側電極端子１３の板状部材３２ｂは、２つの板状部材３６、３７を長手方向に沿って直列に接続するとともに、２つの板状部材３６、３７の板幅方向に沿って互いに離隔して並列に設けられた複数の細板部材３８ａよりなる細板部３８を有していてもよい。
【００６５】
低温側電極端子１４の板状部材３２ｂも、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう方向を長手方向として形成された２つの板状部材３６、３７を有していてもよい。また、低温側電極端子１４の板状部材３２ｂは、２つの板状部材３６、３７を長手方向に沿って直列に接続するとともに、２つの板状部材３６、３７の板幅方向に沿って互いに離隔して並列に設けられた複数の細板部材３８ａよりなる細板部３８を有していてもよい。
【００６６】
細板部３８は、Ｓ字形状を構成するために板状部材３２ｂが２回屈曲する２つの屈曲部分のいずれかに設けられていてもよく、２つの屈曲部分以外の部分に設けられていてもよい。また、複数の細板部材３８ａの、板状部材３６、３７の板幅方向の幅寸法の総和は、板状部材３６、３７の板幅より狭い。
【００６７】
なお、細板部材３８ａも、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。また、細板部材３８ａと、板状部材３６、３７との間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００６８】
このように、細板部３８を設けることによって、板状部材３２ｂに可撓性を付与することができる。そして、板状部材３６を板状部材３７に対して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能にすることができる。
【００６９】
図６は、可撓性部材よりなる板状部材の他の例３２ｃについて、一部を拡大して示す斜視図である。
【００７０】
高温側電極端子１３の板状部材３２ｃは、超電導体１２側から高温側支持部材１５側に向かう途中に、網線よりなる網線部３９を有していてもよい。同様に、低温側電極端子１４の板状部材３２ｃは、超電導体１２側から低温側支持部材１６側に向かう途中に、網線よりなる網線部３９を有していてもよい。網線部３９は、Ｓ字形状を構成するために板状部材３２ｃが２回屈曲する２つの屈曲部分のいずれかに設けられていてもよく、２つの屈曲部分以外の部分に設けられていてもよい。
【００７１】
このように、網線部３９を設けることによって、板状部材３２ｃに可撓性を付与することができる。そして、板状部材３２ｃの長手方向に沿って両側から網線部３９を挟む部分を３９ａ、３９ｂとするとき、部分３９ａが部分３９ｂに対して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能にすることができる。
【００７２】
なお、網線部３９も、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属の網線により構成されている。また、網線部３９と部分３９ａ、３９ｂとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００７３】
次に、図７から図９を参照し、超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止できる作用効果について、比較例と対比しながら説明する。
【００７４】
図７から図９は、高温側電極端子及び低温側電極端子のいずれにも可撓性部材を含まない超電導電流リード（比較例）の斜視図である。
【００７５】
図７に示すように、比較例に係る超電導電流リード１１０は、超電導体１２、高温側電極端子１１３、低温側電極端子１１４、高温側支持部材１５及び低温側支持部材１６を有する。超電導体１２、高温側支持部材１５及び低温側支持部材１６は、実施の形態に係る超電導電流リード１０と同様にすることができ、説明を省略する。
【００７６】
高温側電極端子１１３は、超電導電流リード１１０の一端に設けられた電極端子である。高温側電極端子１１３の低温側は、超電導体１２の高温側端部に接続されており、高温側電極端子１１３の高温側は、高温側支持部材１５に接続されている。しかし、高温側電極端子１１３は、可撓性部材を含んでいない。
【００７７】
低温側電極端子１１４は、超電導電流リード１１０の一端に設けられた電極端子である。低温側電極端子１１４の高温側は、超電導体１２の低温側端部に接続されており、低温側電極端子１１４の低温側は、低温側支持部材１６に接続されている。しかし、低温側電極端子１１４は、可撓性部材を含んでいない。
【００７８】
また、以下では、超電導テープ線材１２に沿って上から下へ向かう方向（＋Ｘ方向）に電流Iが流れるものとする。
【００７９】
図７は、超電導テープ線材１２に電流Ｉが流れる際に、超電導コイル３が発生する磁場Ｂが、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、超電導テープ線材の幅広面（テープ面）に垂直な方向（＋Ｚ方向）に印加されるように配置した場合を示している。また、図８は、超電導テープ線材１２に電流Ｉが流れる際に、超電導コイル３が発生する磁場Ｂが、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、テープ面に平行な方向（＋Ｙ方向）に印加されるように配置した場合を示している。
【００８０】
通常、磁場Ｂがテープ面に対して平行に印加された場合（図８）の超電導テープ線材１２の臨界電流値は、磁場Ｂがテープ面に対して垂直に印加された場合（図７）の超電導テープ線材１２の臨界電流値に比べ、大きい。従って、図８に示すような配置で運用することが、超電導マグネット装置にとって有利である。
【００８１】
しかし、超電導テープ線材１２と超電導マグネットとの位置関係によっては、超電導テープ線材１２に印加される磁場Ｂは、テープ面に対して垂直に印加される成分とテープ面に対して平行に印加される成分とを有することがある。このとき、超電導テープ線材１２に印加されるローレンツ力Ｆにより、超電導テープ線材１２が延在する方向（Ｘ方向）に沿った軸を中心として回動する方向（θ方向）に力が作用することがある。比較例では、超電導テープ線材１２は、超電導テープ線材１２が延在する方向（Ｘ方向）に沿った軸を中心として回動する方向（θ方向）には変位できない。そのため、超電導テープ線材１２に歪みが発生し、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を引き起こすおそれがある。
【００８２】
あるいは、図９に示すように、超電導コイル３をＧＭ冷凍機７により常温から例えば４Ｋ程度の極低温まで冷却する際に、超電導テープ線材１２を固定する部材の収縮に伴って、超電導テープ線材１２が延在する方向に圧縮する圧縮力Ｆｔｈが作用することがある。このとき、超電導テープ線材１２に対し、超電導テープ線材１２が延在する方向に直交する方向であって、かつ、テープ面に垂直な方向（Ｚ方向）に力が作用することがある。そのため、圧縮力Ｆｔｈ及びローレンツ力Ｆにより、超電導テープ線材１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向（θ方向）に力が作用することがある。このようなときも、比較例では、超電導テープ線材１２に歪みが発生し、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を引き起こすおそれがある。
【００８３】
一方、本実施の形態では、図２から図６を用いて説明したように、高温側電極端子１３及び低温側電極端子１４は、可撓性部材を含んでいる。そして、超電導体１２の高温側端部１２ａは、高温側電極端子１３を介して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に、高温側支持部材１５に支持されている。また、超電導体１２の低温側端部１２ｂは、低温側電極端子１４を介して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に、低温側支持部材１６に支持されている。これにより、超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止することができる。
（実施の形態の変形例）
次に、図１０を参照し、実施の形態の変形例に係る超電導電流リード１０ａについて説明する。本変形例に係る超電導電流リード１０ａでは、電極端子は可撓性部材を含んでおらず、電極端子が可撓性部材よりなる接続部材を介して支持部材に支持されている。
【００８４】
本変形例に係る超電導電流リード１０ａも、実施の形態に係る超電導マグネット装置１と同様の超電導マグネット装置を構成することができる。従って、本変形例では、超電導マグネット装置についての説明を省略する。
【００８５】
図１０は、超電導電流リード１０ａの斜視図である。
【００８６】
図１０に示すように、本変形例に係る超電導電流リード１０ａは、超電導体１２、高温側電極端子１３ａ、低温側電極端子１４ａ、高温側支持部材１５、低温側支持部材１６、高温側接続部材２３及び低温側接続部材２４を有する。超電導体１２、高温側支持部材１５及び低温側支持部材１６は、実施の形態に係る超電導電流リード１０と同様にすることができ、説明を省略する。
【００８７】
高温側電極端子１３ａは、超電導電流リード１０ａの一端に設けられた電極端子である。高温側電極端子１３ａは、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。高温側電極端子１３ａの低温側は、超電導体１２の高温側端部１２ａに接続されている。
【００８８】
しかし、本変形例では、高温側電極端子１３ａは、可撓性部材を含んでいない。すなわち、高温側電極端子１３ａは、比較例における高温側電極端子１１３と同様の構成を有する。
【００８９】
低温側電極端子１４ａは、超電導電流リード１０ａの一端に設けられた電極端子である。低温側電極端子１４ａは、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。低温側電極端子１４ａの高温側は、超電導体１２の低温側端部１２ｂに接続されている。
【００９０】
しかし、本変形例では、低温側電極端子１４ａは、可撓性部材を含んでいない。すなわち、低温側電極端子１４ａは、比較例における低温側電極端子１１４と同様の構成を有する。
【００９１】
本変形例では、高温側電極端子１３ａは、可撓性部材よりなる高温側接続部材２３を介して高温側支持部材１５に支持されている。また、低温側電極端子１４ａは、可撓性部材よりなる低温側接続部材２４を介して低温側支持部材１６に支持されている。
【００９２】
なお、本変形例でも、超電導体１２の少なくとも一方の側の端部が、その端部と同一側の支持部材に、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されていればよい。また、超電導体１２が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能な端部に接続された電極端子が、可撓性部材よりなる接続部材を介してその端部と同一側の支持部材に支持されていればよい。
【００９３】
高温側接続部材２３の低温側は、高温側電極端子１３ａに接続されており、高温側接続部材２３の高温側は、高温側支持部材１５に接続されている。高温側接続部材２３は、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。高温側接続部材２３と高温側電極端子１３ａとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料よりなる接合材２５により接合されている。また、高温側接続部材２３と高温側支持部材１５との間も、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００９４】
低温側接続部材２４の低温側は、低温側電極端子１４ａに接続されており、低温側接続部材２４の高温側は、低温側支持部材１６に接続されている。低温側接続部材２４は、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。低温側接続部材２４と低温側電極端子１４ａとの間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料よりなる接合材２６により接合されている。また、低温側接続部材２４と低温側支持部材１６との間は、例えば半田、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合されている。
【００９５】
高温側接続部材２３は、板状部材３２ｄを含む。板状部材３２ｄは、高温側電極端子１３ａ側から高温側支持部材１５側に向かう方向を長手方向として形成されている。図１０に示すように、板状部材３２ｄは、高温側電極端子１３ａ側から高温側支持部材１５側に向かう途中で２回屈曲し、Ｓ字形状を有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、可撓性部材よりなる。
【００９６】
低温側接続部材２４は、板状部材３２ｄを含む。板状部材３２ｄは、低温側電極端子１４ａ側から低温側支持部材１６側に向かう方向を長手方向として形成されている。図１０に示すように、板状部材３２ｄは、低温側電極端子１４ａ側から低温側支持部材１６側に向かう途中で２回屈曲し、Ｓ字形状を有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、可撓性部材よりなる。
【００９７】
本変形例では、板状部材３２ｄは、実施の形態において図３を用いて説明した板状部材３２と同様に、長手方向に沿って途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部を有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、実施の形態において図４を用いて説明した板状部材３２ａと同様に、長手方向に沿って途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部を２つ直列に有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、実施の形態において図５を用いて説明した板状部材３２ｂと同様に、長手方向に沿って途中に、互いに離隔して並列に設けられた複数の細板部材よりなる細板部を有していてもよい。また、板状部材３２ｄは、実施の形態において図６を用いて説明した板状部材３２ｃと同様に、長手方向に沿って途中に、網線よりなる網線部を有していてもよい。
【００９８】
本変形例では、高温側電極端子１３ａは、高温側接続部材２３を介して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸Ｘ１を中心としてθ方向に回動可能に、高温側支持部材１５に支持されている。また、超電導体１２の低温側端部１２ｂは、低温側電極端子１４ａを介して、超電導体１２が延在する方向に沿った軸Ｘ１を中心としてθ方向に回動可能に、低温側支持部材１６に支持されている。これにより、超電導体に対し、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動する方向に力が作用したときに、超電導体の臨界電流値の低下又は超電導体の破損を防止することができる。
【００９９】
更に、本変形例では、接続部材が可撓性部材よりなるため、高温側電極端子、低温側電極端子に可撓性を付与するために幅狭部や細板部を設ける必要がない。従って、高温側電極端子、低温側電極端子として、通常の部品を用いることができ、超電導電流リードの製造コストを低減できる。
【０１００】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１０１】
例えば、低温側電極端子の低温側支持部材と接続される部分を、超電導体が延在する方向に平行な中心軸を有する円板状に形成した回転部とし、低温側支持部材の低温側電極端子と接続される部分を、回転部を受けるために形成した凹部としてもよい。そして、回転部の下面が凹部の底面とインジウム等の柔らかい導電性材料により接合され、導電性材料が変形することによって、凹部に対し、回転部を、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に支持してもよい。
【０１０２】
あるいは、高温側電極端子の高温側支持部材と接続される部分を真空容器の外部まで延長し、延長した高温側電極端子と、真空容器の外部に設けられた高温側支持部材とを例えばベアリング等により相対回転可能に接続してもよい。そして、高温側電極端子を高温側支持部材に対して、超電導体が延在する方向に沿った軸を中心として回動可能に支持してもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 超電導マグネット装置
２ 真空容器
３ 超電導コイル
４ 伝熱部材
５ 荷重支持体
６ 熱シールド板
７ ＧＭ冷凍機
７ａ １段目冷却シリンダ
７ｂ ２段目冷却シリンダ
７ｃ 高温側冷却ステージ
７ｄ 低温側冷却ステージ
８ 電流導入端子
８ａ 電源
９ １段電流ライン
１０ 超電導電流リード
１１ ２段電流ライン
１２ 超電導体（超電導テープ線材）
１２ａ 高温側端部
１２ｂ 低温側端部
１３、１３ａ 高温側電極端子
１４、１４ａ 低温側電極端子
１５ 高温側支持部材
１６ 低温側支持部材
２３ 高温側接続部材
２４ 低温側接続部材
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 板状部材
３３、３４、３５ 幅狭部
３８ 細板部
３８ａ 細板部材
３９ 網線部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の方向に沿って延在する超電導体と、
各々が前記超電導体の両端部の各々に接続された２つの電極端子と、
各々が前記２つの電極端子の各々を介して前記超電導体の両端部の各々を支持する２つの支持部材と
を有し、
前記超電導体の少なくとも一方の側の端部は、前記端部と同一側の支持部材に、前記一の方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されている、超電導電流リード。
【請求項２】
前記一方の側の端部に接続された電極端子は、可撓性部材よりなる接続部材であり、
回動可能な前記端部は、前記接続部材を介して前記端部と同一側の支持部材に支持されている、請求項１に記載の超電導電流リード。
【請求項３】
可撓性部材よりなる接続部材を有し、
回動可能な前記端部に接続された電極端子は、前記接続部材を介して前記端部と同一側の支持部材に支持されている、請求項１に記載の超電導電流リード。
【請求項４】
前記接続部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向を長手方向として形成された板状部材を含み、
前記板状部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部を有する、請求項２又は請求項３に記載の超電導電流リード。
【請求項５】
前記接続部材は、
前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向を長手方向として形成された２つの板状部材と、
各々が、前記２つの板状部材を、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向に沿って直列に接続するとともに、前記板状部材の板幅方向に沿って互いに離隔して設けられた複数の細板部材よりなる細板部と
を有し、
前記複数の細板部材の前記板幅方向の幅寸法の総和が、前記板幅より狭い、請求項２又は請求項３に記載の超電導電流リード。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の超電導電流リードと、
前記超電導電流リードの低温側に接続されている超電導コイルと
を有する、超電導マグネット装置。
【請求項１】
一の方向に沿って延在する超電導体と、
各々が前記超電導体の両端部の各々に接続された２つの電極端子と、
各々が前記２つの電極端子の各々を介して前記超電導体の両端部の各々を支持する２つの支持部材と
を有し、
前記超電導体の少なくとも一方の側の端部は、前記端部と同一側の支持部材に、前記一の方向に沿った軸を中心として回動可能に支持されている、超電導電流リード。
【請求項２】
前記一方の側の端部に接続された電極端子は、可撓性部材よりなる接続部材であり、
回動可能な前記端部は、前記接続部材を介して前記端部と同一側の支持部材に支持されている、請求項１に記載の超電導電流リード。
【請求項３】
可撓性部材よりなる接続部材を有し、
回動可能な前記端部に接続された電極端子は、前記接続部材を介して前記端部と同一側の支持部材に支持されている、請求項１に記載の超電導電流リード。
【請求項４】
前記接続部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向を長手方向として形成された板状部材を含み、
前記板状部材は、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう途中に、他の部分より板幅が狭い幅狭部を有する、請求項２又は請求項３に記載の超電導電流リード。
【請求項５】
前記接続部材は、
前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向を長手方向として形成された２つの板状部材と、
各々が、前記２つの板状部材を、前記超電導体側から前記支持部材側に向かう方向に沿って直列に接続するとともに、前記板状部材の板幅方向に沿って互いに離隔して設けられた複数の細板部材よりなる細板部と
を有し、
前記複数の細板部材の前記板幅方向の幅寸法の総和が、前記板幅より狭い、請求項２又は請求項３に記載の超電導電流リード。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の超電導電流リードと、
前記超電導電流リードの低温側に接続されている超電導コイルと
を有する、超電導マグネット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３５００８（Ｐ２０１２−２３５００８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０３５５９（Ｐ２０１１−１０３５５９）
【出願日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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