(57)【要約】【課題】低温部への熱侵入を抑制できるとともに小型化を図ることができる超電導電流リードを提供する。【解決手段】超電導電流リードは、金属基板上に中間層、超電導層、安定化層が順に積層されたテープ状の超電導線材と、超電導線材の両端部に接合される金属電極と、超電導線材と金属電極とを含むリード本体を収容する補強部材と、を備える。金属電極と補強部材とはピンにより固定される。具体的には、補強部材は、長手方向に直交する方向において軸線を挟んで対向する位置に貫通して形成される外側挿通孔を有し、金属電極は、外側挿通孔に対する位置に貫通して形成される内側挿通孔を有する。ピンが外側挿通孔及び内側挿通孔に挿通されることにより、金属電極と補強部材が固定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板上に中間層、超電導層、安定化層が順に積層されたテープ状の超電導線材と、
前記超電導線材の両端部に接合される金属電極と、
前記超電導線材と前記金属電極とを含むリード本体を収容する補強部材と、を備え、
前記金属電極と前記補強部材がピンにより固定されることを特徴とする超電導電流リード。
【請求項２】
前記補強部材は、長手方向に直交する方向において軸線を挟んで対向する位置に貫通して形成される外側挿通孔を有し、
前記金属電極は、前記外側挿通孔に対する位置に貫通して形成される内側挿通孔を有し、
前記ピンが前記外側挿通孔及び前記内側挿通孔に挿通されることにより、前記金属電極と前記補強部材が固定されることを特徴とする請求項１に記載の超電導電流リード。
【請求項３】
前記ピンは、中空ピンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導電流リード。
【請求項４】
前記ピンは、薄板を円筒状に巻いて形成されるスプリングピンであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の超電導電流リード。
【請求項５】
前記補強部材は、前記金属電極が長手方向外側に移動するのを規制する第１の規制部と、前記金属電極が長手方向中央側に移動するのを規制する第２の規制部と、を有し、
前記金属電極は、前記第１の規制部と前記第２の規制部の間に挟装されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の超電導電流リード。
【請求項６】
前記補強部材は、前記超電導線材よりも熱伝導性の低い材料で構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導電流リード。
【請求項７】
前記補強部材は、繊維強化プラスチックで構成されることを特徴とする請求項６に記載の超電導電流リード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導線材を用いた超電導電流リードに関し、特に、超電導線材及び金属電極が補強部材に収容されてなる超電導電流リードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超電導ケーブルや超電導磁石装置等、超電導を利用した超電導応用機器の分野では、実用化に向けてさかんに研究、開発が行われている。一般に、超電導応用機器は低温部（低温容器）に設置され、常温部に設置された外部機器（例えば電源）と、電流リードを介して接続される。
超電導応用機器の運転は、極低温環境下で行われるため、低温部の断熱性が極めて重要となる。低温部の断熱性が悪く、低温部への熱侵入が大きいと、超電導応用機器の冷却効率が低下して超電導状態を維持するための冷却コストが増大することとなり、場合によっては超電導応用機器を運転できなくなってしまうためである。この低温部への熱侵入の経路としては、低温容器を伝熱する経路、電流リードを伝熱する経路が考えられる。
【０００３】
低温容器を介した熱侵入を防止するための手法としては、液体窒素等の冷媒及び超電導応用機器を収容する冷媒槽と、冷媒槽の外側に設けられる真空槽とを有する二重構造の低温容器が知られている。この低温容器によれば、真空断熱により低温部への熱侵入が低減される。
【０００４】
電流リードを介した熱侵入を防止するための手法としては、酸化物超電導体を用いた超電導電流リードが提案されている。酸化物超電導体は、液体窒素温度以下では電気抵抗がゼロであり、かつ熱伝導率が小さい（銅の数１０分の１）。そのため、超電導電流リードにおいては、通電時にジュール熱の発生はなく、低温部への伝熱量も極めて小さくなる。したがって、超電導電流リードによれば、低温部への熱侵入が低減される。
【０００５】
一般に、超電導電流リードは、テープ状の超電導線材、超電導線材の一端部（高温側）に配置される第１の金属電極、及び超電導線材の他端部（低温側）に配置される第２の金属電極を備える。超電導線材と第１の金属電極及び第２の金属電極は、例えば半田付けにより接合される。
【０００６】
また、超電導線材、第１の金属電極、及び第２の金属電極とからなるリード本体は、補強部材内に位置決めした状態で収容され、支持される（例えば特許文献１、２）。従来は、補強部材とリード本体（第１の金属電極及び第２の金属電極）とは、ボルトを用いて締結する方法や、エポキシ樹脂系の接着剤で接着する方法によって固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−２９７０２５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、補強部材と金属電極とを接着剤で固定する場合では、十分な固定強度を得るために補強部材と金属電極との接触面積を大きくする必要がある。つまり、補強部材と金属電極を接着剤にて塗布する領域を大きく確保するために、ある程度の大きさを有する金属電極が必要となる。
また、補強部材と金属電極とをボルトで固定する場合は、金属電極にタップ加工を施す必要があるため、金属電極の厚さと幅が大きくなる。
このように、従来の固定方法では、金属電極を小型にすることが困難であるため、超電導電流リードが大型になり、設置時の作業性が低下する。さらには、金属電極が大きくなることから低温部への熱侵入量も当然に大きくなる。
【０００９】
本発明の目的は、低温部への熱侵入を抑制できるとともに小型化を図ることができる超電導電流リードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る超電導電流リードは、金属基板上に中間層、超電導層、安定化層が順に積層されたテープ状の超電導線材と、
前記超電導線材の両端部に接合される金属電極と、
前記超電導線材と前記金属電極とを含むリード本体を収容する補強部材と、を備え、
前記金属電極と前記補強部材がピンにより固定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ピンを用いて補強部材と金属電極とを固定するので、従来の超電導電流リードに比較して小さな金属電極を適用できる。したがって、低温部への熱侵入を格段に抑制することができるとともに、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る超電導電流リードを用いた超電導磁石装置を示す図である。
【図２】超電導リードの外観図である。
【図３】超電導線材の一般的な構成を示す図である。
【図４】超電導電流リードをＺ方向先端側から見た平面図である。
【図５】図６におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】超電導電流リードをＹ方向基端側から見た正面図である。
【図７】図４におけるＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る超電導電流リード１０を用いた超電導磁石装置１を示す図である。図２は、超電導電流リード１０の外観図である。図３は、超電導線材１１の一般的な構成を示す図である。図４は、超電導電流リードをＺ方向先端側から見た平面図である。図５は、図６におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。図６は、超電導電流リードをＹ方向基端側から見た正面図である。図７は、図４におけるＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【００１４】
図１に示すように、超電導磁石装置１は、超電導電流リード１０、常電導電流リード３１、超電導コイル２０、電源３０、及び低温容器４０等を備える。
低温容器４０は、内側の容器４１と外側の真空槽４２とからなる二重構造を有する。容器４１は冷凍機（図示略）に接続される。真空槽４２は真空ポンプ（図示略）に接続され、内部を真空状態に保持される。
【００１５】
超電導コイル２０は、超電導線材を巻線したコイルである。超電導コイル２０は、低温部となる容器４１内に配置される。超電導コイル２０は、超電導電流リード１０と接続するためのコイル電極２１を有する。
電源３０は、常温部となる低温容器４０外に配置される。電源３０は、常電導電流リード３１及び超電導電流リード１０を介して、超電導コイル２０に電流を供給する。常電導電流リード３１は、例えば銅線である。
【００１６】
超電導電流リード１０は、超電導線材１１、第１の金属電極１２、第２の金属電極１３、及び補強部材１４を有する。超電導電流リード１０は、容器４１内に配置される。超電導線材１１の高温側となる一端部は第１の金属電極１２に接続され、低温側となる他端部は第２の金属電極１３に接続される。
【００１７】
超電導線材１１は、図３に示すように、超電導層１１３を有するテープ状の線材である。超電導線材１１は、例えばテープ状の金属基板１１１上に、中間層１１２、超電導層１１３、安定化層１１４が順に形成された積層構造を有する。
【００１８】
金属基板１１１は、Ｎｉ合金（例えばハステロイ（登録商標））、Ｗ−Ｍｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系（例えばオーステナイト系ステンレス）、又はＦｅ−Ｎｉ系の材料に代表される低磁性の無配向金属基板である。
【００１９】
中間層１１２は、例えば金属基板１１１からの元素の拡散が超電導層１１３に及ぶのを防止するための第１の中間層（拡散防止層）と、超電導層１１３の結晶を一定の方向に配向させるための第２の中間層（配向層）など、複数の中間層を有する。第１の中間層は、例えばガリウムドープ酸化亜鉛層（ＧＺＯ）又はイットリウム安定化ジルコニア層（ＹＳＺ）で構成される。第１の中間層の成膜には、例えばイオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ：Ion Beam Assisted Deposition）を適用できる。第２の中間層は、例えば酸化セリウム層（ＣｅＯ２）で構成される。第２の中間層の成膜には、例えばＲＦスパッタ法を適用できる。
【００２０】
超電導層１１３は、例えばＲＥ系超電導体（ＲＥ：Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ及びＹｂから選択される１又は２種以上の希土類元素）等の酸化物超電導体で構成される。ＲＥ系超電導体としては、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７で表されるイットリウム系超電導体が代表的である。超電導層１１３の成膜には、有機金属堆積法（ＭＯＤ：Metal-organic deposition）、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ：Pulsed Laser Deposition）、スパッタ法、又は有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を適用できる。
【００２１】
超電導層１１３には、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｅのうち少なくとも１つを含む５０μｍ以下の酸化物粒子が磁束ピンニング点として分散していることが好ましい。この場合、超電導層１１３の成膜法としては、三フッ化酢酸塩（ＴＦＡ）を用いたＴＦＡ−ＭＯＤ法が好適である。例えば、ＴＦＡを含むＢａ溶液中に、Ｂａと親和性の高いＺｒ含有ナフテン酸塩等を混合することにより、ＲＥ系超電導体からなる超電導層１１３に、Ｚｒを含む酸化物粒子（ＢａＺｒＯ３）を磁束ピンニング点として分散させることができる。なお、超電導層１１３中に磁束ピンニング点を分散する手法は、公知の技術を適用することができる（例えば特開２０１２−０５９４６８号公報）。
超電導層１１３中に磁束ピンニング点を分散させることにより、超電導線材１１が湾曲した状態で用いられても、磁場の影響を受けにくく、安定した超電導特性が発揮される。
【００２２】
安定化層１１４は、超電導層１１３を保護するとともに、超電導状態が部分的に破れて抵抗が発生（常電導転移）した場合に電流を迂回させるための層である。安定化層１１４は、電気抵抗率が低く、熱伝導率の高い材料で構成されるのが好ましく、例えばＡｇ又はＣｕで構成される。安定化層１１４の成膜には、例えばスパッタ法を適用できる。
【００２３】
超電導線材１１の熱収縮率は、主として金属基板１１１に依存する。室温から７７Ｋに冷却した際のハステロイの熱収縮率は、０．２０４％である。また、超電導線材１１の熱伝導率は、主として金属基板１１１及び安定化層１１４に依存する。７７Ｋにおけるハステロイの熱伝導率は５．１６４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、Ａｇの熱伝導率は２３７．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００２４】
第１の金属電極１２（高温側電極）及び第２の金属電極１３（低温側電極）は、銅又は銅合金等の金属材料で構成される。第１の金属電極１２は、容器４１の底面近傍に配置され、導体引出部（図示略）を介して常電導電流リード３１に接続される。第１の金属電極１２の近傍の温度は、例えば７７Ｋである。第２の金属電極１３は、超電導コイル２０の近傍に配置され、超電導コイル２０のコイル電極２１に接続される。第２の金属電極１３の近傍の温度は、例えば４．２Ｋである。
【００２５】
第１の金属電極１２は、補強部材１４から外部に引き出される引出部１２１と、補強部材１４内に収容される被収容部１２２を有する。引出部１２１のＹ方向における幅は被収容部１２２の幅よりも狭い。すなわち、引出部１２１と被収容部１２２の連設箇所は段部となっている。また、引出部１２１は、Ｙ方向に貫通して形成された小径（例えば直径１ｍｍ）の内側挿通孔１２１ａを有する。
【００２６】
第２の金属電極１３は、第１の金属電極１２と同様に、引出部１３１と被収容部１３２を有し、引出部１３１と被収容部１３２の連設箇所は段部となっている。また、引出部１３１は、Ｙ方向に貫通して形成された小径の内側挿通孔１３１ａを有する。
【００２７】
第１の金属電極１２の被収容部１２２及び第２の金属電極１３の被収容部１３２は、それぞれ長さ方向（Ｘ方向）における一方（内側）の端面に、超電導線材１１を固定するための固定溝１２２ａ、１３２ａを有する。固定溝１２２ａ、１３２ａの幅方向（Ｙ方向）両端は、開放されていてもよいし、閉塞されていてもよい。固定溝１２２ａ、１３２ａの高さ（Ｚ方向）は、超電導線材１１の厚みよりも若干大きく設定される。固定溝１２２ａ、１３２ａの深さ（Ｘ方向）は、超電導線材１１と強固に接合し、接続抵抗が充分小さく、かつ支持できる程度であればよい。
【００２８】
第１の金属電極１２の固定溝１２２ａには、超電導線材１１の一方の端部が固定溝１２２ａの底部に突き当たるまで挿入される。第２の金属電極１３の固定溝１３２ａには、超電導線材１１の他方の端部が固定溝１３２ａの底部に突き当たるまで挿入される。超電導線材１１と固定溝１２２ａ、１３２ａの隙間には溶融半田が充填される。すなわち、超電導線材１１と第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３は、半田付けにより接合され、電気的に接続される。
【００２９】
このように、超電導電流リード１０においては、固定溝１２２ａ、１３２ａに超電導線材１１が挿入されて接合されるので、リード本体の組立工程が極めて容易であり、また超電導電流リード１０の小型化を図る上でも有用である。
【００３０】
補強部材１４は、超電導線材１１の両端部に第１の金属電極１２と第２の金属電極１３が接合されたリード本体を、所定の電極間距離（第１の金属電極１２と第２の金属電極１３の離間距離）となるように位置決めした状態で収容する。
【００３１】
補強部材１４は、中空の直方体部材であり、天面が開口した収容部１４Ａ及び収容部１４Ａの開口を閉塞する蓋部１４Ｂを有する。収容部１４Ａは、底壁１４１と、底壁１４１の幅方向（Ｙ方向）縁部から垂直に起立する板状の側壁１４２、１４２を有する。
【００３２】
図５に示すように、側壁１４２、１４２の長さ方向の一端部（図５では左端部）は、中央部よりもＹ方向の幅が広く形成される。側壁１４２から幅方向内側に膨出する部分を膨出部１４２ａと称する。膨出部１４２ａの幅（側壁１４２の幅との差分、段部の幅）は、第１の金属電極１２の長さ方向外側への移動を規制できる程度であればよく、例えば２ｍｍである。すなわち、膨出部１４２ａは、第１の金属電極１２が長さ方向外側に移動するのを規制する第１の規制部を構成する。
長さ方向の軸線を挟んで対向する膨出部１４２ａ、１４２ａの離間幅は、第１の金属電極１２の引出部１２１の幅と同じである。また、膨出部１４２ａ、１４２ａは、第１の金属電極１２の内側挿通孔１２１ａと同径でＹ方向に貫通して形成された外側挿通孔１４２ｂ、１４２ｂを有する。
【００３３】
同様に、側壁１４２、１４２の長さ方向の他端部（図５では右端部）は、中央部よりもＹ方向の幅が広く形成される。側壁１４２から幅方向内側に膨出する部分を膨出部１４２ｃと称する。膨出部１４２ｃの幅（側壁１４２の幅との差分、段部の幅）は、第２の金属電極１３の長さ方向外側への移動を規制できる程度であればよく、例えば２ｍｍである。すなわち、膨出部１４２ｃは、第２の金属電極１３が長さ方向外側に移動するのを規制する第２の規制部を構成する。
長さ方向の軸線を挟んで対向する膨出部１４２ｃ、１４２ｃの離間幅は、第２の金属電極１３の引出部１３１の幅と同じである。また、膨出部１４２ｃ、１４２ｃは、第２の金属電極１３の内側挿通孔１３１ａと同径でＹ方向に貫通して形成された外側挿通孔１４２ｄ、１４２ｄを有する。
【００３４】
図７に示すように、底壁１４１の中央部は、両端部よりもＺ方向の厚さが厚く形成される。底壁１４１から厚さ方向内側に膨出する部分を凸部１４１ａと称する。凸部１４１ａの厚さ（底壁１４１の厚さとの差分、段部の厚さ）は、第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３の長さ方向内側への移動を規制できる程度であればよく、例えば２ｍｍである。すなわち、凸部１４１ａは、第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３が長さ方向内側へ移動するのを規制する第２の規制部を構成する。
側壁１４２の膨出部１４２ａから底壁１４１の凸部１４１ａまでの長さが第１の金属電極１２の被収容部１２２の長さと同じであり、側壁１４２の膨出部１４２ｃから底壁１４１の凸部１４１ａまでの長さが第２の金属電極１３の被収容部１３２の長さと同じである。
【００３５】
補強部材１４は、超電導線材１１よりも熱伝導率が低い材料で構成される。これにより、補強部材１４を介して外部から侵入する熱量（熱侵入量）を低減することができる。
熱侵入量を低減する観点からは、繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）が好適である。７７ＫにおけるＧＦＲＰの熱伝導率は０．３９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、超電導線材１１の熱伝導率よりも著しく小さい。一方、超電導線材１１が破損したときに超電導磁石装置１を保護する観点からは、バイパスとして機能するステンレス合金、ニッケル基合金、チタン合金等が好適である。７７Ｋにおけるステンレス合金（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）の熱伝導率は７．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、超電導線材１１の熱伝導率よりも小さい。
【００３６】
収容部１４Ａにはリード本体が収容され、所定の電極間距離となるように位置決めされる。具体的には、第１の金属電極１２は、被収容部１２２が第１の規制部である膨出部１４２ａと第２の規制部である凸部１４１ａとの間に挟装されるように配置される。被収容部１２２の外側端面１２２ｂが補強部材１４の側壁１４２の膨出部１４２ａに係合し、被収容部１２２の内側端面１２２ｃが補強部材１４の底壁１４１の凸部１４１ａに係合することになる。第１の金属電極１２の配置位置が、膨出部１４２ａと凸部１４１ａとで規定されているので、補強部材１４の外側挿通孔１４２ｂ、１４２ｂと第１の金属電極１２の内側挿通孔１２１ａの位置を容易に一致させることができる。
【００３７】
同様に、第２の電極１３は、被収容部１３２が第１の規制部である膨出部１４２ｃと第２の規制部である凸部１４１ａとの間に挟装されるように配置される。被収容部１３２の外側端面１３２ｂが補強部材１４の側壁１４２の膨出部１４２ｃに係合し、被収容部１３２の内側端面１３２ｃが補強部材１４の底壁１４１の凸部１４１ａに係合することになる。第２の金属電極１２の配置位置が、膨出部１４２ｃと凸部１４１ａとで規定されているので、補強部材１４の外側挿通孔１４２ｄ、１４２ｄと第２の金属電極１３の内側挿通孔１３１ａの位置を容易に一致させることができる。
【００３８】
補強部材１４の外側挿通孔１４２ｂと第１の金属電極１２の内側挿通孔１２１ａには、固定ピン１５Ａが圧入される。また、補強部材１４の外側挿通孔１４２ｄと第２の金属電極１３の内側挿通孔１３１ａには、固定ピン１５Ｂが圧入される。
これにより、前記超電導線材と前記金属電極とを含むリード本体は補強部材１４内に位置決めした状態で収容される。補強部材１４と第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３とは規制部によって長さ方向に移動不能に係合するので、ボルトを用いて固定する場合と同等の引張強度を容易に実現することができる。
【００３９】
固定ピン１５Ａ、１５Ｂは、中空ピンであることが好ましい。これにより、固定ピン１５Ａ、１５Ｂを熱伝達経路とする熱侵入を低減することができる。また、固定ピン１５Ａ、１５Ｂは、薄板を円筒状に巻いて形成されるスプリングピンであることが好ましい。これにより、固定ピン１５Ａ、１５Ｂを熱伝達経路とする熱侵入を低減することができるだけでなく、第１の金属電極１２、第２の金属電極１３の内側挿通孔１２１ａ、１３１ａ及び補強部材１４の外側挿通孔１４２ｂ、１４２ｄに内圧が作用するので、固定ピン１５Ａ、１５Ｂの抜け落ちを効果的に防止することができる。
また、固定ピン１５Ａ、１５Ｂは、耐久性に優れるステンレス製であることが好ましい。
【００４０】
さらには、固定ピン１５Ａ、１５Ｂは、所定の強度を有する範囲で、できるだけ小径であることが好ましい。これにより、固定ピン１５Ａ、１５Ｂを熱伝達経路とする熱侵入を低減することができる。
【００４１】
収容部１４Ａにリード本体が収容された後、収容部１４Ａの開口を閉塞するように蓋部１４Ｂが接着される。なお、収容部１４Ａ及び蓋部１４Ｂには、部分的に開口が形成されていてもよい。
【００４２】
このように、実施の形態に係る超電導電流リード１０は、金属基板１１１上に中間層１１２、超電導層１１３、安定化層１１４が順に積層されたテープ状の超電導線材１１と、超電導線材１１の両端部に接合される第１の金属電極１２、第２の金属電極１３と、超電導線材１１、第１の金属電極１２、及び第２の金属電極１３を含むリード本体を位置決めした状態で収容する補強部材１４と、を備え、第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３と補強部材１４が固定ピン１５Ａ、１５Ｂにより固定される。
具体的には、補強部材１４は長さ方向に直交するＹ方向において軸線を挟んで対向する位置に貫通して形成される外側挿通孔１４２ｂ、１４２ｄを有し、第１の金属電極１２は外側挿通孔１４２ｂに対応する位置に貫通して形成される内側挿通孔１２１ａを有し、第２の金属電極１３は外側挿通孔１４２ｄに対応する位置に貫通して形成される内側挿通孔１３１ａを有する。固定ピン１５Ａが外側挿通孔１４２ｂ及び内側挿通孔１２１ａに挿通され、固定ピン１５Ｂが外側挿通孔１４２ｄ及び内側挿通孔１３１ａに挿通されることにより、第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３と補強部材１４が固定される。
【００４３】
超電導電流リード１０によれば、固定ピン１５Ａ、１５Ｂを用いて補強部材１４と第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３とを固定するので、第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３として従来の超電導電流リードに比較して小さな金属電極を適用できる。したがって、低温部への熱侵入を格段に抑制することができるので、超電導電流リード１０は超電導応用機器用の電流リードとして好適である。
【００４４】
また、ボルトや接着剤を用いて補強部材１４と第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３とを固定する場合に比較して、小型化を図ることができる。さらに、補強部材１４と第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３とを、固定ピン１４Ａ、１５Ｂを圧入するという極めて簡単な作業により固定することができる。
【００４５】
［実施例］
実施例では、ＹＢＣＯからなる超電導層を有する１本（４枚積層×１束）の超電導線材を用意し、この両端部に、表面に錫めっき処理が施された無酸素銅製の金属電極（第１の金属電極、第２の金属電極）を接合し、さらにＧＦＲＰ製の補強部材に収容して、実施の形態で説明した超電導電流リードを作製した。金属電極には、所定の引張強度が得られ、かつ、定格電流を通電できる断面積を持つ範囲でできるだけ小さいものを用いた。超電導電流リードにおける超電導線材の線材長（電極間距離）は１００ｍｍ、線材幅は５ｍｍとした。
【００４６】
［比較例１］
比較例１では、固定ピンではなく、ボルトを用いて補強部材と金属電極を固定した。ボルトを用いて固定するため、金属電極には、実施例で用いた金属電極よりも大きいものを用いた。超電導電流リードのサイズ及び金属電極の固定方法以外は、実施例と同様である。
【００４７】
［比較例２］
比較例２では、固定ピンではなく、エポキシ樹脂製の接着剤を用いて補強部材と金属電極を固定した。金属電極には、比較例１で用いた金属電極と同じものを用い、金属電極の被収容部の全域を接着面とした。超電導電流リードのサイズ及び金属電極の固定方法以外は、実施例と同様である。
【００４８】
実施例及び比較例１、２に係る超電導電流リードについて、極低温環境下における臨界電流特性を評価した。具体的には、超電導電流リードの金属電極に熱伝導板を取り付け、伝導冷却により超電導電流リード全体が７７Ｋとなるように冷却し、熱侵入量及び臨界電流値Ｉｃを測定した（自己磁場）。評価結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2015185423.tif 000003
【００５０】
表１に示すように、実施例では、比較例１、２に比べて熱侵入量が格段に低減された。また、実施例に係る超電導電流リードは、ボルトを用いて補強部材と金属電極とを固定した比較例１と同等の引張強度を有していた。一方、接着剤を用いて補強部材と金属電極とを固定した比較例２は、熱侵入量は比較例１と同等であったが、引張強度は比較例１よりも低かった。比較例２において実施例及び比較例１と同等の引張強度が得られるようにするには、接着面積をより大きくする、すなわち金属電極をより大きくする必要があり、その場合、熱侵入量はさらに大きくなるといえる。これより、固定ピンを用いて補強部材と金属電極を固定するという本発明の有効性が確認された。
【００５１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態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変更可能である。
【００５２】
例えば、実施の形態では、補強部材１４に第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３が長さ方向に移動するのを規制する規制部を設けているが、必ずしも規制部を設けなくてもよい。すなわち、固定ピン１５Ａ、１５Ｂにより補強部材１４と第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３とを固定するだけで、本発明の効果は得られる。ただし、規制部によって超電導電流リード１０の引張強度を向上できるとともに、補強部材１４に対して第１の金属電極１２及び第２の金属電極１３を容易に位置決めすることができるので、規制部を設けるのが好ましい。
【００５３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１  超電導磁石装置
１０  超電導電流リード
１１  超電導線材
１１１  金属基板
１１２  中間層
１１３  超電導層
１１４  安定化層
１２  第１の金属電極
１２１  引出部
１２２  被収容部
１３  第２の金属電極
１３１  引出部
１３２  被収容部
１４  補強部材
１４Ａ  収容部
１４１  底壁
１４１ａ  凸部（第２の規制部）
１４２  側壁
１４２ａ、１４２ｃ  膨出部（第１の規制部）
１４２ｂ、１４２ｄ  外側挿通孔
１４Ｂ  蓋部
１５Ａ、１５Ｂ  固定ピン
２０  超電導コイル
３０  電源
４０  低温容器
【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５】
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【図６】
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【図７】
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