(57)【要約】【課題】限流動作時に発生した気泡が超電導コイルのターン間を橋絡することなくターン間の高い絶縁性能を維持する。【解決手段】薄膜状の超電導線材が、円筒形の絶縁体巻枠の外周面であって軸線方向に沿って順次同心螺旋状でかつ重層することなく多数回巻き回してなり、径の異なる複数個のコイルから構成され、同心円状に所定の絶縁空間を設けて配置された超電導コイルを、断熱容器内に冷媒と共に収納した超電導限流装置において、前記超電導コイルの中心軸が水平になるように配置し、前記超電導コイルの中心軸が水平になるように配置し、前記同心円状に構成した複数個の超電導コイルのそれぞれの中心軸を合わせずに下方に偏心させて、前記複数個の超電導コイル間の上部の空間が下部の空間よりも広くなるように配置した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜状の超電導線材が、円筒形の絶縁体巻枠の外周面であって軸線方向に沿って順次同心螺旋状でかつ重層することなく多数回巻き回してなり、径の異なる複数個のコイルから構成され、同心円状に所定の絶縁空間を設けて配置された超電導コイルを、断熱容器内に冷媒と共に収納した超電導限流装置において、
前記超電導コイルの中心軸が水平になるように配置し、前記同心円状に構成した複数個の超電導コイルのそれぞれの中心軸を合わせずに前記巻枠の上部からみて下方に偏心させて、前記複数個の超電導コイル間の上部の空間が下部の空間よりも広くなるように配置した
ことを特徴とする超電導限流装置。
【請求項２】
薄膜状の超電導線材が、円筒形の絶縁体巻枠の外周面であって軸線方向に沿って順次同心螺旋状でかつ重層することなく多数回巻き回してなり、径の異なる複数個のコイルから構成され、同心円状に所定の絶縁空間を設けて配置された超電導コイルを、断熱容器内に冷媒と共に収納した超電導限流装置において、
前記超電導コイルの中心軸を水平面とのなす角度を０度から４５度の範囲で傾けて配置し、前記同心円状に構成した複数個の超電導コイルのそれぞれ中心軸を合わせずに下方に偏心させて、前記複数個の超電導コイル間の上部の空間が下部の空間よりも広くなるように配置した
ことを特徴とする超電導限流装置。
【請求項３】
複数の前記超電導限流装置のそれぞれを中心軸が星形放射状になるように向かい合わせて配置し、それぞれの超電導コイルを、コイル間距離が近い側であるコイル内側に対してコイル外側が水平面より高くなるように傾けて配置した
ことを特徴とする請求項２に記載の超電導限流装置。
【請求項４】
前記超電導線材の表面に突起を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超電導限流装置。
【請求項５】
前記突起は、前記超電導線材の表面の両端部から中央部にかけて設けられ、
前記超電導線材の表面の両端部の前記突起の高さは、前記超電導線材の表面の中央部の前記突起の高さより高い
ことを特徴とする請求項４に記載の超電導限流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超電導線材を螺旋状に巻いてなる超電導限流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大電流を流せる高温超電導体が線材として実用化されるようになり、高温超電導体を限流器等の電力機器に適用することが検討され始めてきた。高温超電導体を用いた抵抗型超電導限流器は、限流動作時に超電導線材が発熱し、冷媒が気化してコイル近傍が気液混合状態になる。気胞はコイルの絶縁性能を低下させてしまうので、限流器には気胞が発生しても絶縁性能が低下しにくい構造のコイル構成が不可欠である。
【０００３】
従来の超電導限流器における超電導コイル部分は、超電導コイルの線材として断面が矩形状の薄膜状の超電導線材を用い、絶縁体で構成された同軸円筒状の巻枠に順次同心螺旋状に超電導線材を重ね巻きせずに多数回巻いた構成であり、断熱容器であるクライオ容器内に液体冷媒とともに封入されて運転されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２９７９０９号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０２１３号公報
【特許文献３】特開２００６−２３７２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような、薄膜状の超電導線材を用いた超電導コイルの構成では、限流動作時に発生する気泡がコイル巻線間（ターン間）を橋絡するために高い絶縁性能を維持出来ないのが現状である
本発明が解決しようとする課題は、限流動作時に発生した気泡が超電導コイルのターン間を橋絡することなくターン間の高い絶縁性能を維持する事が可能になる超電導限流装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、薄膜状の超電導線材が、円筒形の絶縁体巻枠の外周面であって軸線方向に沿って順次同心螺旋状でかつ重層することなく多数回巻き回してなり、径の異なる複数個のコイルから構成され、同心円状に所定の絶縁空間を設けて配置された超電導コイルを、断熱容器内に冷媒と共に収納した超電導限流装置において、前記超電導コイルの中心軸が水平になるように配置し、前記同心円状に構成した複数個の超電導コイルのそれぞれの中心軸を合わせずに下方に偏心させて、前記複数個の超電導コイル間の上部の空間が下部の空間よりも広くなるように配置した。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態における超電導限流コイル装置の構成例を示す断面図。
【図２】第１の実施形態における超電導限流コイル装置の変形例の超電導コイルの中心軸の傾け角度の一例を示す側面図。
【図３】第２の実施形態における超電導限流コイル装置の構成の一例を示す上面図。
【図４】第２の実施形態における超電導限流コイル装置の構成の一例を示す側面図。
【図５】第３の実施形態における超電導限流コイル装置の超電導線材の最外表面の構成の一例を示す上面図。
【図６】第４の実施形態における超電導限流コイル装置の超電導線材の最外表面の構成の一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。  
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。  
図１は、第１の実施形態における超電導限流コイル装置の構成例を示す断面図である。  
図１に示すように、第１の実施形態における超電導限流コイル装置１は、端部断面が矩形状の薄膜状の線材を積層した超電導線材５を、円筒形の絶縁体の巻枠６の外周面であって軸線方向に沿って順次同心螺旋状で、かつ重ね巻きをせずに多数回巻いてなり、最外層コイル２、最内層コイル３とそれらの中間の中間層コイル４といった、同心円状に所定の絶縁空間を設けて配置された径の異なる複数個の超電導コイルを構成する。また、超電導限流コイル装置１の巻枠６の両端部には、超電導線材５の角部に集中する電界を緩和するための電界緩和シールド電極７が配設される。
【０００９】
本実施形態では、超電導コイルの中心軸が水平になるように配置した状態で、最外層コイル２、最内層コイル３、およびそれら中間の中間層コイル４の夫々の中心軸を合わせずに巻枠６の上部からみて下方に偏心させ、夫々隣り合うコイル間の下方隙間よりも上部隙間のほうが広くなるように配置して断熱容器であるクライオ容器２０に収納されている。
【００１０】
以上説明したように、第１の実施形態における超電導限流コイル装置によれば、円筒形状の直径の異なる複数個の超電導コイルのそれぞれの中心軸を超電導限流コイル装置１の巻枠６の上部からみて下方に偏心させて上部の空間を広くとる構成としたので、限流動作時に発生した気泡の均一化を図ることができ、気泡による巻線間の橋絡を抑制して高い絶縁性能を維持することができる。
【００１１】
次に第１の実施形態の変形例を説明する。図２は、第１の実施形態における超電導限流コイル装置の変形例の超電導コイルの中心軸の傾け角度の一例を示す側面図である。  
図２に示すように、この変形例における超電導限流コイル装置１は、超電導コイルの中心軸を水平面から０度〜４５度の範囲の傾け角度８で傾けて構成される。
【００１２】
このように構成された超電導限流コイル装置は、超電導コイルの中心軸を偏心させて水平面から角度０度〜４５度の範囲で傾けて配置することで、限流動作時に超電導線材５で発生した気泡を均一化して超電導限流コイル装置１から離脱させることができ、気泡を超電導限流コイル装置１における絶縁性能に関係のない上部の大きな空間を経由してコイル外部へ効率的に排出することができるので、さらに高い絶縁性能を維持することができる。
【００１３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態における超電導限流コイル装置の構成のうち図１に示したものと同一部分の説明は省略する。  
図３は、第２の実施形態における超電導限流コイル装置の構成の一例を示す上面図である。図４は、第２の実施形態における超電導限流コイル装置の構成の一例を示す側面図である。  
図３および図４に示すように、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した超電導限流コイル装置１を複数備え、具体的には、円筒形状の巻枠６の円の直径よりも側面長さがを短くした複数の超電導限流コイル装置１を中心軸が星形放射状になるように向かい合わせて配置する。また、図４に示すように、夫々の超電導限流コイル装置１は、当該夫々の超電導限流コイル装置１が向かい合う側であるコイル内側９よりも当該内側の反対側であるコイル外側１０が水平面より上方を向くように、中心軸が水平面から０度〜４５度の範囲の傾け角度１１で傾くように構成されている。
【００１４】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、円筒形状の複数個の超電導限流コイル装置を放射状に並列接続にして構成し、中心軸を水平面から傾ける構成としたので、限流動作時に発生する気泡による巻き線間の橋絡を抑制して、コイルの外側へ効率よく排出することができ、絶縁性能を高く維持することができる。
【００１５】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図５は、第３の実施形態における超電導限流コイル装置の超電導線材の最外表面の構成の一例を示す上面図である。  
図５に示すように、第３の実施形態における超電導限流コイル装置では、超電導線材５の最外表面に複数個の突起１２が形成されて構成される。
【００１６】
この構成により、限流動作時にコイル表面に発生した気泡が、超電導線材５の表面の突起１２によりコイル表面から離脱するよう促進させるように作用する。
【００１７】
以上説明したように、第３の実施形態の超電導限流コイル装置によれば、超電導線材の最外表面に突起を形成することで、限流動作時に発生した気泡を効率よくコイル表面から離脱させることができるので、絶縁性能を高く維持することができる。
【００１８】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図６は、第４の実施形態における超電導限流コイル装置の超電導線材の最外表面の構成の一例を示す断面図である。  
図６に示すように、第４の実施形態における超電導限流コイル装置では、超電導線材５の最外表面に突起１３が形成されて構成される。この突起１３は、超電導線材４の表面の両端部から中央部にかけて設けられ、超電導線材５の最外表面の両端部の突起１３の高さは、超電導線材５の最外表面の中央部の突起１３の高さより高い。
【００１９】
この構成により、限流動作時にコイル表面に発生した気泡が、超電導線材５の表面の突起１３によりコイル表面端部からコイル中心部へ移動離脱するよう促進させるように作用する。
【００２０】
以上説明したように、第４の実施形態の超電導限流コイル装置によれば、超電導線材の最外表面の両端部から中央部にかけて突起を形成し、超電導線材の最外表面の両端部の突起の高さを超電導線材の最外表面の中央部の突起の高さより高くすることで、限流動作時に発生した気泡をコイル端部に集中させずに効率よくコイル表面から離脱させることができるので、絶縁性能を高く維持することができる。
【００２１】
これらの各実施形態によれば、限流動作時に発生した気泡が超電導コイルのターン間を橋絡することなくターン間の高い絶縁性能を維持することが可能になる超電導限流コイル装置を提供することができる。  
発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２２】
１…超電導コイル限流装置、２…最外層コイル、３…最内層コイル、４…中間層コイル、５…超電導線材、６…巻枠、７…電界緩和シールド、８，１１…傾け角度、９…コイル内側、１０…コイル外側、１２，１３…突起、２０…クライオ容器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012199440.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012199440.tif 000007
【図６】
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