(57)【要約】【課題】超電導コイルに取り付いた余分な樹脂を除去するとともに、樹脂中にボイドが発生するのを防ぎ、もって、クエンチ現象の発生を防止することができる超電導コイルの含浸方法を提供すること。【解決手段】円筒状の巻枠２に超電導線材３を巻回してなる超電導コイル１にエポキシ樹脂８を含浸させる含浸方法に、超電導コイル１を入れた容器５内を真空引きする真空引工程と、液状のエポキシ樹脂８を容器５に注入する樹脂注入工程と、容器５から超電導コイル１を取り出す取出工程と、超電導コイル１を加熱する第１加熱工程と、超電導コイル１に含浸したエポキシ樹脂８が半固形状化した段階で加熱を中断する加熱中断工程と、超電導コイル１の外周に付着した余分な半固形状のエポキシ樹脂８を除去する除去工程と、超電導コイル１に含浸したエポキシ樹脂８が固化するまで再度加熱する第２加熱工程とを取り入れる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の巻枠に超電導線材を巻回してなる超電導コイルにエポキシ樹脂を含浸させる超電導コイルの含浸方法であって、
前記超電導コイルを入れた容器内を真空引きする真空引工程と、
液状のエポキシ樹脂を前記容器に注入する樹脂注入工程と、
前記容器から前記超電導コイルを取り出す取出工程と、
前記超電導コイルを加熱する第１加熱工程と、
前記超電導コイルに含浸した前記エポキシ樹脂が半固形状化した段階で加熱を中断する加熱中断工程と、
前記超電導コイルの外周に付着した余分な前記半固形状のエポキシ樹脂を除去する除去工程と、
前記超電導コイルに含浸した前記エポキシ樹脂が固化するまで再度加熱する第２加熱工程と、
を含むことを特徴とする超電導コイルの含浸方法。
【請求項２】
前記容器は少なくとも側面が樹脂又は金属のシートで形成されており、
前記真空引工程、及び、前記樹脂注入工程の後に、前記第１加熱工程を実行し、
その後、前記加熱中断工程を経て、
前記取出工程において、半固形状化したエポキシ樹脂から前記容器を剥がして前記超電導コイルを取り出し、
その後、前記除去工程、及び、前記第２加熱工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の超電導コイルの含浸方法。
【請求項３】
前記容器は、前記超電導コイルを入れた包袋を収容したものであり、
前記真空引工程後の前記樹脂注入工程では、前記包袋に前記液状のエポキシ樹脂を注入した後に、前記第１加熱工程を実行し、
その後、前記加熱中断工程を経て、
前記取出工程において、前記容器から前記超電導コイルと前記包袋を取り出し、前記超電導コイルから前記包袋を剥がし、
その後、前記除去工程、及び、前記第２加熱工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の超電導コイルの含浸方法。
【請求項４】
前記第１加熱工程における加熱温度は、前記第２加熱工程における加熱温度よりも低いことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の超電導コイルの含浸方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の超電導コイルの含浸方法であって、
前記第１加熱工程において、前記超電導コイルを回転させながら加熱することを特徴とする超電導コイルの含浸方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導コイルの含浸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、超電導線材が巻き付けられた超電導コイルは、励磁時に通電電流と自ら発した磁界との相互作用によって超電導線材が物理的に動くことがある。このように超電導線材が動くと、摩擦熱等により超電導線材の温度が上昇し、超電導状態から常電導状態に移行してしまうクエンチ現象を起こしてしまう問題がある。このため、エポキシ樹脂等の樹脂により超電導線材間を固着することが行われる。
【０００３】
上記エポキシ樹脂等の樹脂により超電導線材間を固着する方法としては、特許文献１に記載されているように超電導線材を巻き付けながら樹脂等を超電導線材に塗り込む方法がある。
【０００４】
このように超電導線材を巻き付けながら樹脂等を超電導線材に塗り込む場合、確かに、樹脂の塗布量を調整することにより、超電導線材に過不足なく樹脂を充填・固着させることができる。このため、超電導線材と超電導コイルに設けられたフランジとの間に余分な樹脂によるブリッジを形成しにくくすることができ、クエンチ現象の発生を防ぐことができる。
【０００５】
しかしながら、超電導線材を巻き付けながら樹脂等を超電導線材に塗り込む際に、樹脂中にボイド（空隙）が発生することがある。そして、このボイドに冷却拘束熱応力や励磁時の電磁力等の応力が集中すると、超電導線材間に固着した樹脂にクラックが発生してしまう。このように樹脂中に発生したクラックにより超電導線材の抵抗が急上昇し、超電導状態から常電導状態に移行するクエンチ現象を引き起こしてしまう問題がある。
【０００６】
この点、特許文献２には、超電導線材内の残留ボイドをできるだけ少なくするため真空含浸法が記載されている。この真空含浸法では、真空中で超電導線材に樹脂を含浸することにより、超電導線材内への気体の混入を抑制して樹脂中にボイドが発生するのを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−００６９２２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３４６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
もっとも、特許文献２に記載の手法では、超電導コイルが樹脂溶液に浸かった状態で樹脂を硬化させているため、超電導コイルの周りに固着させる樹脂に余肉が出る。そして、この樹脂の余肉が超電導線材と超電導コイルに設けられたフランジとの間にブリッジなどを形成してしまいクエンチ現象の原因となる。このようなブリッジなどを形成させないために、一旦超電導コイルの周りに固着して固まった樹脂の余肉を除去するには手間がかかってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、比較的簡単な手法で超電導コイルに取り付いた余分な樹脂を除去するとともに、樹脂中にボイドが発生するのを防ぎ、もって、クエンチ現象の発生を防止することができる超電導コイルの含浸方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための第１の発明は、円筒状の巻枠に超電導線材を巻回してなる超電導コイルにエポキシ樹脂を含浸させる超電導コイルの含浸方法であって、前記超電導コイルを入れた容器内を真空引きする真空引工程と、液状のエポキシ樹脂を前記容器に注入する樹脂注入工程と、前記容器から前記超電導コイルを取り出す取出工程と、前記超電導コイルを加熱する第１加熱工程と、前記超電導コイルに含浸した前記エポキシ樹脂が半固形状化した段階で加熱を中断する加熱中断工程と、前記超電導コイルの外周に付着した余分な前記半固形状のエポキシ樹脂を除去する除去工程と、前記超電導コイルに含浸した前記エポキシ樹脂が固化するまで再度加熱する第２加熱工程と、を含むことを特徴とする超電導コイルの含浸方法である。
【００１１】
上記の工程によれば、真空引工程を経ることで超電導コイルに付着した余分な水分を除去することができる。また、樹脂注入工程において、真空状態を保った容器にエポキシ樹脂を注入するため、エポキシ樹脂内でのボイドの発生を防ぐことができる。これにより、エポキシ樹脂中のボイドに起因するクエンチ現象の発生を防止することができる。
【００１２】
更に、加熱中断工程を経た後に除去工程を経ることで、超電導コイルの外周に付着した余分な半固形状のエポキシ樹脂を除去することができる。これによれば、エポキシ樹脂が半固形状であると、比較的柔らかい状態であるため余分なエポキシ樹脂を除去し易くすることができる。これにより、超電導線材と超電導コイルの巻枠との間に余分なエポキシ樹脂によるブリッジを形成しにくくすることができ、当該ブリッジを起因とするクエンチ現象の発生を防止することができる。また、超電導コイルからエポキシ樹脂を除去し易くすると、超電導コイルの含浸にかかる時間を短縮することができる。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明に係る超電導コイルの含浸方法において、前記容器は少なくとも側面が樹脂又は金属のシートで形成されており、前記真空引工程、及び、前記樹脂注入工程の後に、前記第１加熱工程を実行し、その後、前記加熱中断工程を経て、前記取出工程において、半固形状化したエポキシ樹脂から前記容器を剥がして前記超電導コイルを取り出し、その後、前記除去工程、及び、前記第２加熱工程を実行することを特徴としている。
【００１４】
上記の工程によれば、エポキシ樹脂を注入した容器ごと超電導コイルを加熱することができる。また、取出工程において、半固形状化したエポキシ樹脂から容器の側面を剥がして超電導コイルを取り出すことができる。これによれば、半固形状化して粘性を増したエポキシ樹脂に覆われた超電導コイルを容器から容易に取り出すことができる。
【００１５】
また、第３の発明は、第１の発明に係る超電導コイルの含浸方法において、前記容器は、前記超電導コイルを入れた包袋を収容したものであり、前記真空引工程後の前記樹脂注入工程では、前記包袋に前記液状のエポキシ樹脂を注入した後に、前記第１加熱工程を実行し、その後、前記加熱中断工程を経て、前記取出工程において、前記容器から前記超電導コイルと前記包袋を取り出し、前記超電導コイルから前記包袋を剥がし、その後、前記除去工程、及び、前記第２加熱工程を実行することを特徴としている。
【００１６】
上記の方法によれば、超電導コイルが包袋に入った状態で、容器に収納されているため、容器の内壁から包袋が離れやすい状態にすることができる。このため、取出工程において、容器から超電導コイルが入った包袋をスムーズに取り出すことができる。更に、包袋の中から外周に半固形状化したエポキシ樹脂が取り付いた状態の超電導コイルを取り出す際には、超電導コイルから包袋をシールを剥がすように取り剥がすことができる。これによれば、半固形状化して粘性を増したエポキシ樹脂に覆われた超電導コイルを包袋から容易に取り出すことができる。また、包袋を使用しているため、容器の再利用も可能となる。
【００１７】
また、第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明に係る超電導コイルの含浸方法において、前記第１加熱工程における加熱温度は、前記第２加熱工程における加熱温度よりも低いことを特徴としている。
【００１８】
上記の工程によれば、第１加熱工程における加熱温度を、第２加熱工程における加熱温度よりも低くすることで、超電導コイルに含浸したエポキシ樹脂が半固形状化した後、ある程度半固形状体を保ちやすくすることができる。これにより、除去工程において、余分なエポキシ樹脂の除去作業時間をある程度確保することができる。
【００１９】
また、第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明に係る超電導コイルの含浸方法であって、前記第１加熱工程において、前記超電導コイルを回転させながら加熱することを特徴としている。
【００２０】
上記の工程によれば、超電導コイル全体に亘って均等にエポキシ樹脂を含浸させることができる。これにより、超電導線材と超電導コイルの巻枠との間に余分なエポキシ樹脂によるブリッジを形成しにくくすることができ、当該ブリッジを起因とするクエンチ現象の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
比較的簡単な手法で超電導コイルに取り付いた余分な樹脂を除去するとともに、樹脂中にボイドが発生するのを防ぎ、もって、クエンチ現象の発生を防止することができる超電導コイルの含浸方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】エポキシ樹脂の時間経過に伴う粘度変化を示すグラフである。
【図２】エポキシ樹脂の温度変化に伴う粘度変化を示すグラフである。
【図３】第１実施形態に係る真空引工程を説明する説明図である。
【図４】第１実施形態に係る樹脂注入工程を説明する説明図である。
【図５】第１実施形態に係る取出工程及び拭き清掃を説明する説明図である。
【図６】第１実施形態に係る第１加熱工程を説明する説明図である。
【図７】第１実施形態に係る除去工程を説明する説明図である。
【図８】第１実施形態に係る第２加熱工程を説明する説明図である。
【図９】第２実施形態に係る樹脂注入工程を説明する説明図である。
【図１０】第２実施形態における取出工程、除去工程、及び、第２加熱工程を説明する説明図である。
【図１１】第３実施形態における超電導コイルの含浸方法を説明する第１説明図である。
【図１２】第３実施形態における超電導コイルの含浸方法を説明する第２説明図である。
【図１３】その他の実施形態に係る超電導コイルの含浸方法を説明する第１説明図である。
【図１４】その他の実施形態に係る超電導コイルの含浸方法を説明する第２説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、本発明を実施するための第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本発明は、超電導コイルにエポキシ樹脂を含浸させる方法として実現される。
【００２４】
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態で使用するエポキシ樹脂の特性について説明する。図１は、エポキシ樹脂の時間経過に伴う粘度変化を示すグラフである。図２は、エポキシ樹脂の温度変化に伴う粘度変化を示すグラフである。
【００２５】
本実施形態に係る超電導コイル１の超電導線材３への含浸に使用するエポキシ樹脂８は、図１に示すように、時間経過に伴った粘度変化を起こす特性がある。ここで、図１における横軸は、エポキシ樹脂と硬化促進剤との化学反応が開始されてからの経過時間（ｈ）を表している。また、図１における縦軸は、エポキシ樹脂の粘度（ｍＰａ・ｓ）を表している。また、図１の特性を示したエポキシ樹脂を５０℃の状態に保持して、エポキシ樹脂と硬化促進剤との化学反応を開始した。また、時間経過に伴った粘度変化においては、エポキシ樹脂の温度が高いと粘度が高くなるスピードも早くなる性質がある。また、硬化促進剤の含有量によりエポキシ樹脂の粘度が高くなるスピードも早くなる性質がある。更に、含浸に使用できる粘度は、１５００ｍＰａ・ｓの値までであり、これを越えると含浸には適さない粘度となる。そして、本実施形態では、図１に示すように１５００ｍＰａ・ｓに達するまでの経過時間である９時間が、エポキシ樹脂が含浸に使用可能なポットタイムである。
【００２６】
次に、図２を参照して、本実施形態で使用するエポキシ樹脂の温度変化に伴う粘度変化を説明する。ここで、図２における横軸は、エポキシ樹脂の温度（℃）を表している。また、図２における縦軸は、エポキシ樹脂の粘度（ｍＰａ・ｓ）を表している。また、図２の特性を示したエポキシ樹脂は、エポキシ樹脂と硬化促進剤との化学反応が開始された時点（図１の「０ｈ」時点）でのエポキシ樹脂を使用している。即ち、図２に示すように５０℃で７０ｍＰａ・ｓの値を示すことになる。図２を見ると、エポキシ樹脂の温度が上がると粘度は下がり、エポキシ樹脂の温度が下がると粘度は上がることがわかる。例えば、エポキシ樹脂の温度が８０℃に上がると粘度は２０ｍＰａ・ｓまで下がりサラサラの液状になる。また、エポキシ樹脂の温度が１０℃に下がると粘度は１６００ｍＰａ・ｓにまで上がり、含浸には使用できなくなる。
【００２７】
上記のように、エポキシ樹脂の時間経過に伴う粘度変化は非可逆であり、エポキシ樹脂の温度変化に伴う粘度変化は可逆である。しかしながら、ある程度時間経過して硬化したエポキシ樹脂には、温度変化に伴う粘度変化はほとんど起こらなくなる。従って、基本的に、エポキシ樹脂と硬化促進剤との化学反応が開始されてからは、時間経過に伴ってエポキシ樹脂は、液状から半固形状、半固形状から固形状へと徐々に硬化していく。
【００２８】
（超電導コイルの含浸方法）
次に、本実施形態における超電導コイル１の含浸方法について説明する。本実施形態に係る超電導コイル１には、次の工程を経て、上記で説明した特性を持ったエポキシ樹脂８が含浸される。図３は、真空引工程を説明する説明図である。図４は、樹脂注入工程を説明する説明図である。図５は、取出工程及び拭き清掃を説明する説明図である。図６は、第１加熱工程を説明する説明図である。図７は、除去工程を説明する説明図である。図８は、第２加熱工程を説明する説明図である。
【００２９】
まず、超電導線材３が円筒状の巻枠２を巻芯として張力をかけて巻回される。その後、図３に示すように、巻枠２に超電導線材３が巻付けられた状態の超電導コイル１を、金属製の容器５に入れた状態で真空加熱炉６に収容する。
【００３０】
次に、図３に示すように、真空加熱炉６内の温度を１００℃程度に加熱しながら真空ポンプ７を使用して真空加熱炉６内を真空引きする（真空引工程）。その後、真空加熱炉６内の真空状態を保ったまま真空加熱炉６内の温度を６０℃まで下げる。上記真空引工程を経ると巻枠２に巻き付けられた超電導線材３の間に付着した水分を蒸発させて除去することができる。
【００３１】
一方、超電導コイル１の含浸に使用される液状のエポキシ樹脂８は、貯槽９内で硬化促進剤と混合され、５０℃〜７０℃に加熱されるとともに撹拌及び真空引きされて、液状のエポキシ樹脂８内に溶解している空気等が脱泡される。
【００３２】
次に、図４に示すように、貯槽９から真空に保持されている真空加熱炉６内の容器５に液状のエポキシ樹脂８を流し込み、超電導コイル１の超電導線材３内および超電導線材３間にエポキシ樹脂８を浸透させる（樹脂注入工程）。ここで、本実施形態では、容器５に液状のエポキシ樹脂８を流し込むのに適した粘度を、およそ１００ｍＰａ・ｓに設定している。従って、容器５に液状のエポキシ樹脂８を流し込むことができる時間は、図１に示すようにエポキシ樹脂と硬化促進剤との化学反応が開始されてからの経過時間（ｈ）が、５時間（粘度が１００ｍＰａ・ｓに達する時間）に達するまでとなる。そして、この５時間以内にエポキシ樹脂８による良好な含浸を達成するために、必要に応じて加圧と除圧とを繰り返す。
【００３３】
その後、真空加熱炉６内の温度を１０℃〜２０℃程度に下げながら、エポキシ樹脂８の粘度がおおむね１５００ｍＰａ・ｓ以上になるまで待つ。エポキシ樹脂８の粘度が１５００ｍＰａ・ｓ程度になると、エポキシ樹脂８が超電導コイル１から短時間では流れ出ることはなくなる。なお、この段階では、エポキシ樹脂８の粘度が１５００ｍＰａ・ｓ以上、１００００ｍＰａ・ｓ以下の範囲にあることが求められる。上記範囲の粘度であれば、次の段落で説明する拭き清掃において、布１０等で十分にふき取ることができる。反対に粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超えると布１０等で簡単にはふき取れなくなってしまう。
【００３４】
次に、図５に示すように、超電導コイル１を容器５及び真空加熱炉６から取り出す（取出工程）。そして、図５に示すように、取り出した超電導コイル１に取り付いた余分なエポキシ樹脂８を布１０等でふき取る（拭き清掃）。なお、取り出した超電導コイル１に取り付いたエポキシ樹脂８の粘度は１５００ｍＰａ・ｓ以上、１００００ｍＰａ・ｓ以下の範囲にあるが、この程度であれば、布１０等で十分にふき取ることができる。
【００３５】
次に、図６に示すように、超電導コイル１を巻枠２の軸方向Ａを略水平にした状態となるように横にする。次いで、超電導コイル１のフランジ４ａ・４ｂがターニングローラー１１（ローラー）の外周と接触するように、超電導コイル１を加熱炉１２に納められたターニングローラー１１の上に載せる。続いて、図６に示すように、ターニングローラー１１を回転させて、超電導コイル１を、その巻枠２の軸を中心に回転させる。この際、超電導コイル１が回る回転スピードは、超電導コイル１の超電導線材３内部のエポキシ樹脂８液が重力の影響でこぼれるのを随時キャンセルする程度の速さとする。例えば、取り出した超電導コイル１に取り付いたエポキシ樹脂８の粘度が１５００ｍＰａ・ｓであれば、超電導コイル１が回る回転スピードを２ｒｐｍ〜２０ｒｐｍ程度にするとよい。なお、図示しないが、ターニングローラー１１には回転の動力源として回転モータが使用されている。
【００３６】
そして、図６に示すように、加熱炉１２内において、超電導コイル１をターニングローラー１１上で回転させながら６０℃〜９０℃前後で加熱する（第１加熱工程）。この際、図２に示したエポキシ樹脂の温度変化に伴う粘度変化により、超電導コイル１の超電導線材３内に含浸したエポキシ樹脂８液が流出する可能性があるため、超電導コイル１の回転スピードを便宜調整するとよい（本実施形態では、例えば２ｒｐｍから６ｒｐｍに回転スピードを上げる等）。その後、超電導コイル１の超電導線材３内に含浸したエポキシ樹脂８が半固形状化するまで加熱する。ここで、エポキシ樹脂８が半固形状化した場合、その見た目は粘液状若しくはゼリー状であり、性質としては接着性が増し、粘度としては５０００００ｍＰａ・ｓ（５００Ｐａ・ｓ）から固形状化する直前の粘度を有する段階までの状態である。一旦、エポキシ樹脂８が半固形状化すると、超電導コイル１の超電導線材３内に含浸したエポキシ樹脂８が流出することはなくなる。ここで、エポキシ樹脂８が半固形状化して、その見た目が粘液状若しくはゼリー状になるとは、「固まる前のコールタール」や「とりもち」のような状態である。
【００３７】
その後、超電導コイル１の超電導線材３内に含浸したエポキシ樹脂８が半固形状化したら、加熱及びターニングローラー１１の回転を止めて、超電導コイル１の加熱及び回転を止める（加熱中断工程）。そして、図７に示すように、超電導コイル１に取り付いた余分なエポキシ樹脂８をヘラ１５等を使用して削り剥がす（除去工程）。なお、上述した拭き清掃で十分余分な量のエポキシ樹脂が除去されているため、除去工程では、除去するエポキシ樹脂８の量・範囲は少なくてすむ。即ち、超電導線材３の外周に含浸したエポキシ樹脂８の形状を整える程度の作業となる。
【００３８】
次に、図８に示すように、超電導コイル１を加熱炉１２内で再び加熱する（第２加熱工程）。この際の加熱温度は、前述した第１加熱工程における加熱温度６０℃〜９０℃よりも高くする。具体的には、１００℃〜１５０℃で１２〜２４時間加熱する。これにより、超電導コイル１の超電導線材３に含浸させたエポキシ樹脂８を固化させて固形状にすることができる。即ち、エポキシ樹脂８に十分な強度を与えることができる。
【００３９】
以上の工程を経て、超電導コイル１には、エポキシ樹脂８が含浸される。
【００４０】
上記説明した超電導コイル１の含浸方法によれば、真空引工程を経ることで超電導コイル１に付着した余分な水分を除去することができる。また、樹脂注入工程において、真空状態を保った容器５にエポキシ樹脂を注入するため、エポキシ樹脂内でのボイドの発生を防ぐことができる。これにより、エポキシ樹脂中のボイドに起因するクエンチ現象の発生を防止することができる。
【００４１】
更に、加熱中断工程を経た後に除去工程を経ることで、超電導コイル１の外周に付着した余分な半固形状のエポキシ樹脂８を除去することができる。これによれば、エポキシ樹脂８が半固形状であると、比較的柔らかい状態であるため余分なエポキシ樹脂８を除去し易くすることができる。これにより、超電導線材３と超電導コイル１の巻枠２との間に余分なエポキシ樹脂８によるブリッジを形成しにくくすることができ、当該ブリッジを起因とするクエンチ現象の発生を防止することができる。
【００４２】
また、超電導コイル１からエポキシ樹脂８を除去し易くすると、超電導コイル１の含浸にかかる時間を短縮することができる。
【００４３】
また、第１加熱工程における加熱温度を、第２加熱工程における加熱温度よりも低くすることで、超電導コイル１に含浸したエポキシ樹脂８が半固形状化した後、ある程度半固形状体を保ちやすくすることができる。これにより、除去工程において、余分なエポキシ樹脂８の除去作業時間をある程度確保することができる。
【００４４】
また、第１加熱工程において、超電導コイル１を回転させながら加熱することにより、超電導コイル１全体に亘って均等にエポキシ樹脂８を含浸させることができる。これにより、超電導線材３と超電導コイル１の巻枠２との間に余分なエポキシ樹脂８によるブリッジを形成しにくくすることができ、当該ブリッジを起因とするクエンチ現象の発生を防止することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
以下、本発明を実施するための第２実施形態に係る超電導コイルの含浸方法について図面を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と同様の箇所は説明を省略し、相違する構成を中心に説明する。図９は、第２実施形態における樹脂注入工程を説明する説明図である。図１０は、第２実施形態における取出工程、除去工程、及び、第２加熱工程を説明する説明図である。
【００４６】
上記第１実施形態では、金属製の容器５を使用して、真空引工程、樹脂注入工程、取出工程、第１加熱工程、加熱中断工程、除去工程、第２加熱工程の順に超電導コイル１にエポキシ樹脂８を含浸させている。しかし、第２実施形態では、側面がＰＥＴシート５３で形成された容器５１を使用して、真空引工程、樹脂注入工程の後に第１加熱工程を実行し、その後、加熱中断工程を経て、取出工程において、半固形状化したエポキシ樹脂８から容器５１のＰＥＴシート５３部分を剥がして超電導コイル５０を取り出し、その後、除去工程、及び、第２加熱工程を経て超電導コイル５０にエポキシ樹脂８を含浸させている。以下具体的に、第２実施形態に係る超電導コイル５０の含浸方法について説明する。
【００４７】
まず、巻枠２に超電導線材３が巻付けられた状態の超電導コイル５０を、容器５１に入れた状態で真空加熱炉６に収容する。ここで、容器５１は、底面がアルミ板５２でできており、その側面には樹脂製のＰＥＴシート５３が巻かれている。また、アルミ板５２とＰＥＴシート５３とのつなぎ目は、コーキング材５４によりシールされている。なお、容器５１の底面は鉄板でもよい。また、容器５１の側面は、硬化したエポキシ樹脂８から簡単に剥がせるのであれば、薄手のアルミ板でもよい。また、容器５１の容積は超電導コイル５０の容積に近い大きさにするとよい。この場合、エポキシ樹脂８の使用量を減らしてコストダウンすることができる。
【００４８】
次に、第１実施形態同様に真空引工程を実行する。その後、真空加熱炉６内の真空状態を保ったまま真空加熱炉６内の温度を６０℃程度にする。
【００４９】
一方、超電導コイル５０の含浸に使用される液状のエポキシ樹脂８は、第１実施形態同様に、貯槽９内で硬化促進剤と混合され、５０℃〜７０℃に加熱されるとともに撹拌及び真空引きされて、液状のエポキシ樹脂８内に溶解している空気等が脱泡される。
【００５０】
次に、図９に示すように、貯槽９から真空に保持されている真空加熱炉６内の容器５１に液状のエポキシ樹脂８を流し込み、超電導コイル５０の超電導線材３内および超電導線材３間にエポキシ樹脂８を浸透させる（樹脂注入工程）。そして、エポキシ樹脂８による良好な含浸を達成するために、必要に応じて加圧と除圧とを繰り返す。
【００５１】
その後、真空加熱炉６内の温度を６０℃〜９０℃程度に加熱しながら、超電導コイル５０の超電導線材３内に含浸したエポキシ樹脂８が半固形状化するまで待つ（第１加熱工程）。ここで、エポキシ樹脂８が半固形状化した場合、その見た目は粘液状若しくはゼリー状であり、粘度としては５０００００ｍＰａ・ｓ（５００Ｐａ・ｓ）から固形状化する直前の粘度を有する段階までの状態である。一旦、エポキシ樹脂８が半固形状化すると、超電導コイル５０の超電導線材３内に含浸したエポキシ樹脂８が流出することはなくなる。
【００５２】
その後、超電導コイル５０の超電導線材３内に含浸したエポキシ樹脂８が半固形状化したら、加熱を止める（加熱中断工程）。
【００５３】
次に、図１０（ａ）に示すように、超電導コイル５０が入った容器５１を真空加熱炉６から取り出す。そして、図１０（ｂ）に示すように、半固形状化したエポキシ樹脂８が取り付いた超電導コイル５０から容器５１、即ち、ＰＥＴシート５３及びアルミ板５２を取り外す（取出工程）。この際、容器５１の側面のＰＥＴシート５３は、シールを剥がすように取り剥がすときれいに剥がれる。なお、ＰＥＴシート５３に液状のエポキシ樹脂８が漏れない程度のミシン目を入れておけば、より簡単にＰＥＴシート５３を剥がすことができる。
【００５４】
その後、図１０（ｃ）に示すように、超電導コイル５０に取り付いた余分なエポキシ樹脂８をヘラ１５等を使用して削り剥がす（除去工程）。これにより、超電導コイル５０の超電導線材３の外周がきれいに整えられる。
【００５５】
次に、図１０（ｄ）に示すように、超電導コイル５０を加熱炉１２内で再び加熱する（第２加熱工程）。この際の加熱温度は、前述した第１加熱工程における加熱温度６０℃〜９０℃よりも高くする。具体的には、１００℃〜１５０℃で１２〜２４時間加熱する。これにより、超電導コイル５０の超電導線材３に含浸されたエポキシ樹脂８の強度を高めることができ、超電導線材３に含浸させたエポキシ樹脂８に十分な強度を与えることができる。
【００５６】
以上の工程を経て、第２実施形態に係る超電導コイル５０には、エポキシ樹脂８が含浸される。
【００５７】
第２実施形態における超電導コイルの含浸方法では、エポキシ樹脂８を注入した容器５１ごと超電導コイル５０を加熱することができる。また、取出工程において、半固形状化したエポキシ樹脂８が取り付いた超電導コイル５０から容器５１を取り外す際、容器５１の側面のＰＥＴシート５３を、シールを剥がすように取り剥がすことができる。これによれば、半固形状化して粘性を増したエポキシ樹脂８に覆われた超電導コイル５０を容器５１から容易に取り出すことができる。
【００５８】
（第３実施形態）
以下、本発明を実施するための第３実施形態に係る超電導コイルの含浸方法について図面を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同様の箇所は説明を省略し、相違する構成を中心に説明する。図１１は、第３実施形態における超電導コイルの含浸方法を説明する第１説明図である。図１２は、第３実施形態における超電導コイルの含浸方法を説明する第２説明図である。
【００５９】
第３実施形態では、超電導コイル３５０にエポキシ樹脂３０８を含浸させる工程で、ポリエチレン製の袋状の包袋３６０を使用する。超電導コイル３５０を入れた包袋３６０を容器３７０に収容した後、真空引工程後の樹脂注入工程では、包袋に液状のエポキシ樹脂を注入した後に第１加熱工程を実行する。その後、加熱中断工程を経て、取出工程において、容器３７０から超電導コイル３５０が入った包袋３６０を取り出し、超電導コイル３５０から包袋３６０を剥がして、外周に半固形状化したエポキシ樹脂３０８が取り付いた状態の超電導コイル３５０を取り出す。その後、除去工程、及び、第２加熱工程を経て超電導コイル３５０にエポキシ樹脂３０８を含浸させている。以下具体的に、第３実施形態に係る超電導コイル３５０の含浸方法について説明する。
【００６０】
まず、図１１に示すように、金属製の中空状の容器３７０にポリエチレン製の袋状の包袋３６０を被せる。この際、容器３７０の内壁３７０ａを包袋３６０で完全に覆った状態になるようにする。その後、巻枠３０２に超電導線材３０３が巻付けられた状態の超電導コイル３５０を包袋３６０の中に入れる（収納工程）。これにより、超電導コイル３５０が入った包袋３６０が容器３７０に収納された状態になる。
【００６１】
なお、本実施形態では、包袋３６０をポリエチレン製を使用しているが、ポリプロピレン、ポリエステルなど樹脂製のものが使用可能である。また、本実施形態では包袋３６０の形状を袋状にしているが、シート状の包袋でもよい。このシート状の包袋を使用する場合は、容器３７０の内壁３７０ａをシート状の包袋で覆う際に、隙間ができないように注意する必要がある。また、本実施形態では、容器３７０に包袋３６０を被せた後に、超電導コイル３５０を包袋３６０の中に入れているが、これに限らず、先に、超電導コイル３５０を包袋３６０に入れた後、超電導コイル３５０が入った包袋３６０を容器３７０の中に入れてもよい。
【００６２】
次に、超電導コイル３５０が入った包袋３６０が収納された容器３７０を、真空加熱炉３０６に収容する。
【００６３】
次に、第１実施形態同様に、真空加熱炉３０６内の温度を１００℃程度に加熱しながら真空ポンプ３０７を使用して真空加熱炉３０６内を真空引きする（真空引工程）。その後、真空加熱炉３０６内の真空状態を保ったまま真空加熱炉３０６内の温度を６０℃まで下げる。
【００６４】
一方、超電導コイル３５０の含浸に使用される液状のエポキシ樹脂３０８は、第１実施形態同様に、貯槽３０９内で硬化促進剤と混合され、５０℃〜７０℃に加熱されるとともに撹拌及び真空引きされて、液状のエポキシ樹脂３０８内に溶解している空気等が脱泡される。
【００６５】
次に、図１１に示すように、貯槽３０９から真空に保持されている真空加熱炉３０６内の容器３７０に収納された包袋３６０に液状のエポキシ樹脂３０８を流し込み、超電導コイル３５０の超電導線材３０３内および超電導線材３０３間にエポキシ樹脂３０８を浸透させる（樹脂注入工程）。そして、エポキシ樹脂３０８による良好な含浸を達成するために、必要に応じて加圧と除圧とを繰り返す。
【００６６】
その後、第１実施形態同様に、真空加熱炉３０６内の温度を６０℃〜９０℃程度に加熱しながら、超電導コイル３５０の超電導線材３０３内に含浸したエポキシ樹脂３０８が半固形状化するまで待つ（第１加熱工程）。一旦、エポキシ樹脂３０８が半固形状化すると、超電導コイル３５０の超電導線材３０３内に含浸したエポキシ樹脂３０８が流出することはなくなる。
【００６７】
その後、超電導コイル３５０の超電導線材３０３内に含浸したエポキシ樹脂３０８が半固形状化したら、加熱を止める（加熱中断工程）。
【００６８】
次に、図１２（ａ）に示すように、容器３７０から超電導コイル３５０が入った包袋３６０を取り出す。そして、図１２（ｂ）に示すように、超電導コイル３５０から包袋３６０を剥がして、外周に半固形状化したエポキシ樹脂３０８が取り付いた状態の超電導コイル３５０を取り出す（取出工程）。この際、包袋３６０は、シールを剥がすように取り剥がすときれいに剥がれる。なお、包袋３６０に液状のエポキシ樹脂３０８が漏れない程度のミシン目を入れておけば、より簡単に包袋３６０を剥がすことができる。
【００６９】
その後、図１２（ｃ）に示すように、超電導コイル３５０に取り付いた余分なエポキシ樹脂３０８をヘラ３１５等を使用して削り剥がす（除去工程）。これにより、超電導コイル３５０の超電導線材３０３の外周がきれいに整えられる。
【００７０】
次に、図１２（ｄ）に示すように、超電導コイル３５０を加熱炉３１２内で再び加熱する（第２加熱工程）。この際の加熱温度は、前述した第１加熱工程における加熱温度６０℃〜９０℃よりも高くする。具体的には、１００℃〜１５０℃で１２〜２４時間加熱する。これにより、超電導コイル３５０の超電導線材３０３に含浸されたエポキシ樹脂３０８の強度を高めることができ、超電導線材３０３に含浸させたエポキシ樹脂３０８に十分な強度を与えることができる。
【００７１】
以上の工程を経て、第３実施形態に係る超電導コイル３５０には、エポキシ樹脂３０８が含浸される。
【００７２】
第３実施形態における超電導コイルの含浸方法では、超電導コイル３５０がポリエチレン製の袋状の包袋３６０に入った状態で、容器３７０に収納されているため、容器３７０の内壁３７０ａから包袋３６０が離れやすい状態にすることができる。このため、取出工程において、容器３７０から超電導コイル３５０が入った包袋３６０をスムーズに取り出すことができる。更に、包袋３６０の中から外周に半固形状化したエポキシ樹脂３０８が取り付いた状態の超電導コイル３５０を取り出す際には、超電導コイル３５０から包袋３６０をシールを剥がすように取り剥がすことができる。これによれば、半固形状化して粘性を増したエポキシ樹脂３０８に覆われた超電導コイル３５０を包袋３６０から容易に取り出すことができる。また、ポリエチレン製の袋状の包袋３６０を使用しているため、比較的安価であり、容器の再利用も可能となる。
【００７３】
（その他の実施形態）
上記第３実施形態の超電導コイルの含浸方法では、一般的な超電導コイル３５０、及び、金属製の中空状の容器３７０を使用したが、これに限らず、例えば、図１３及び図１４に示すように、比較的大きな中空空間４０２ｂを有する超電導コイル４５０にエポキシ樹脂４０８を含浸させる場合にも適用可能である。
【００７４】
具体的には、図１３に示すように、超電導コイル４５０の巻枠４０２は、比較的大きな中空空間４０２ｂを有したパイプ形状をしており、この巻枠４０２の外周に超電導線材を巻き回す２つの溝４０２ｃ・４０２ｄを有している。そして、この溝４０２ｃ・４０２ｄには、超電導線材４０３が巻き回されている。容器４７０には、超電導コイル４５０を収納可能なドーナツ状の中空空間４７０ｂが設けられている。
【００７５】
そして、収納工程において、まず、図１４に示すように、金属製の容器４７０の中空空間４７０ｂにポリエチレン製の袋状の包袋４６０を被せる。この際、中空空間４７０ｂと接する容器４７０の内壁４７０ａを包袋４６０で完全に覆った状態になるように被せる。その後、中空空間４０２ｂを有した超電導コイル４５０を包袋４６０で覆われたドーナツ状の中空空間４７０ｂの中に入れる。この際、超電導コイル４５０の巻枠４０２がドーナツ状の中空空間４７０ｂに入り込むことになる。これにより、超電導コイル４５０が入った包袋４６０が容器４７０に収納された状態になる。なお、第３実施形態同様に、包袋４６０の形状を袋状にしているが、シート状の包袋でもよい。
【００７６】
その後、第３実施形態と同様の工程を経ることにより、超電導コイル４５０に、エポキシ樹脂４０８が含浸される。
【００７７】
以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態に限定されず、その他の実施形態にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。また、本明細書において用いた用語及び語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。また、当業者であれば、本明細書に記載された発明の概念から、本発明の概念に含まれる他の構成、システム、方法等を推考することは容易であると思われる。従って、請求の範囲の記載は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で均等な構成を含むものであるとみなされるべきである。また、本発明の目的及び本発明の効果を充分に理解するために、すでに開示されている文献等を充分に参酌することが望まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１  超電導コイル
２  巻枠
３  超電導線材
５  容器
６  真空加熱炉
８  エポキシ樹脂
１０  布
１１  ターニングローラー
１２  加熱炉
１５  ヘラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図５】
2011192985.tif 000008
【図７】
2011192985.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011192985.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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