(57)【要約】【課題】冷却能力に優れた超電導コイル用絶縁テープおよびこのような電導線コイル用絶縁テープを用いた冷却能力に優れた超電導コイルを提供する。【解決手段】巻枠に多層に巻き付けられる超電導線材層間に介在して、超電導線材の層間を絶縁する超電導コイル用絶縁テープであって、超電導コイルを液体窒素に浸漬したときに、液体窒素を超電導線材層間に案内して、超電導線材と接触させる空隙を形成する空隙形成手段が設けられている超電導コイル用絶縁テープ。空隙形成手段が、超電導コイル用絶縁テープに設けられた切欠き、溝、突起または網目である超電導コイル用絶縁テープ。前記超電導コイル用絶縁テープが用いられている超電導コイル。【選択図】図１
2013157405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻枠に多層に巻き付けられる超電導線材の層間に介在して、前記超電導線材の層間を絶縁する超電導コイル用絶縁テープであって、
超電導コイルを液体窒素に浸漬したときに、前記液体窒素を前記超電導線材の層間に案内して、前記超電導線材と接触させる空隙を形成する空隙形成手段が設けられていることを特徴とする超電導コイル用絶縁テープ。
【請求項２】
前記空隙形成手段が、側辺に設けられた多数の切欠きであることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープ。
【請求項３】
前記空隙形成手段が、表面に設けられ側辺に連なる多数の溝であることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープ。
【請求項４】
前記空隙形成手段が、表面に設けられた多数の突起であることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープ。
【請求項５】
前記空隙形成手段が、メッシュ状に形成されたテープの網目であることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープ。
【請求項６】
前記空隙形成手段が、側辺に設けられた多数の切欠き、表面に設けられ側辺に連なる多数の溝、表面に設けられた多数の突起、メッシュ状に形成されたテープの網目のうちの２種以上の組合せからなることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の超電導コイル用絶縁テープが用いられていることを特徴とする超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導マグネットなどの超電導機器に広く用いられている超電導コイル用絶縁テープおよび超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導コイルは、超電導線材を巻枠に多層に巻き付けることにより作製される多層巻コイルであり、巻枠に巻き付けられた超電導線材の層間に、層間絶縁膜としての超電導コイル用絶縁テープ（絶縁材料テープ）が介在している。
【０００３】
超電導コイルを作製する際に、前記超電導コイル用絶縁テープは、超電導線材と重ね合わせた状態で巻枠に巻き付けられる（以下、「共巻き」という。）ことにより超電導線材に挟まれて配置される（例えば、特許文献１）。図７は超電導コイルを説明する図であり、（ａ）は超電導コイル用絶縁テープと超電導線材との関係を模式的に示し、（ｂ）は超電導コイル用絶縁テープと超電導線材とが共巻きされる状態を示す図である。図７（ａ）および（ｂ）において、１は超電導コイルであり、１１は超電導コイル用絶縁テープであり、２１は超電導線材である。超電導コイル用絶縁テープ１１の幅は、超電導線材２１より若干幅広に設定されている。
【０００４】
超電導コイル用絶縁テープとしては、例えば図８に示すような表面が平坦な超電導コイル用絶縁テープ１１が用いられ、カプトン（登録商標）やユーピレックス（登録商標）などの厚み５０μｍ程度のポリイミドフィルム製の超電導コイル用絶縁テープが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、超電導コイル用絶縁テープは一般に熱伝導率が小さく、超電導コイルを液体窒素に浸漬したときに超電導線材がスピーディに冷却されないために、冷却能力の点で問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、冷却能力に優れた超電導コイル用絶縁テープ、およびこのような超電導コイル用絶縁テープを用いた冷却能力に優れた超電導コイルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す各請求項の発明により上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項の発明について説明する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、
巻枠に多層に巻き付けられる超電導線材の層間に介在して、前記超電導線材の層間を絶縁する超電導コイル用絶縁テープであって、
超電導コイルを液体窒素に浸漬したときに、前記液体窒素を前記超電導線材の層間に案内して、前記超電導線材と接触させる空隙を形成する空隙形成手段が設けられていることを特徴とする超電導コイル用絶縁テープである。
【００１０】
本請求項の発明においては、超電導コイル用絶縁テープに空隙形成手段が設けられているため、このような超電導コイル用絶縁テープを用いた超電導コイルを液体窒素に浸漬したときに、超電導線材の層間に液体窒素が入り込み、液体窒素を超電導線材に直接触れさせることができ、超電導コイルをスピーディに冷却することができる。
【００１１】
このような空隙形成手段としては、以下の請求項２〜請求項６に示される手段が好ましい。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、
前記空隙形成手段が、側辺に設けられた多数の切欠きであることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープである。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、
前記空隙形成手段が、表面に設けられ側辺に連なる多数の溝であることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープである。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、
前記空隙形成手段が、表面に設けられた多数の突起であることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープである。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、
前記空隙形成手段が、メッシュ状に形成されたテープの網目であることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープである。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、
前記空隙形成手段が、側辺に設けられた多数の切欠き、表面に設けられ側辺に連なる多数の溝、表面に設けられた多数の突起、メッシュ状に形成されたテープの網目のうちの２種以上の組合せからなることを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル用絶縁テープである。
【００１７】
請求項２ないし請求項６の発明においては、簡易な構成で超電導コイルの冷却能力を効率良く向上させることができる。
【００１８】
また、前記切欠きは超電導コイル用絶縁テープの片方の側辺に限らず、両方の側辺に設けることも可能であり、また前記溝や突起を超電導コイル用絶縁テープの片面に限らず両面に設けることも可能であり、これにより冷却能力をより向上させることができる。
【００１９】
なお、上記した切欠き、溝および突起をそれぞれ単独で用いてもよく、これらを併用してもよい。また、突起の形状は特に限定されず、例えば、半球状や平面視において一直線状に形成することが考えられる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の超電導コイル用絶縁テープが用いられていることを特徴とする超電導コイルである。
【００２１】
本請求項の発明の超電導コイルは、前記空隙形成手段が設けられている超電導コイル用絶縁テープが用いられているため、冷却能力に優れる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、冷却能力に優れた超電導コイル用絶縁テープおよびこのような超電導コイル用絶縁テープを用いた冷却能力に優れた超電導コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超電導コイル用絶縁テープの形状を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の超電導コイル用絶縁テープの形状を模式的に示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の超電導コイル用絶縁テープの形状を模式的に示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の超電導コイル用絶縁テープの形状を模式的に示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図５】本発明の第５の実施の形態の超電導コイル用絶縁テープの形状を模式的に示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図６】本発明の第６の実施の形態の超電導コイル用絶縁テープの形状を模式的に示す平面図である。
【図７】超電導コイルの構成を説明する図である。
【図８】従来の超電導コイル用絶縁テープの形状を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、実施の形態に基づき、本発明を具体的に説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
本実施の形態に係る超電導コイル用絶縁テープは、空隙形成手段として、超電導コイル用絶縁テープの長さ方向の左右の側辺に多数の切欠きが設けられている超電導コイル用絶縁テープである。
【００２６】
図１は本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープの形状を模式的に示す平面図であり、図１において１１は超電導コイル用絶縁テープであり、１１ａは切欠きである。
【００２７】
図１に示すように、超電導コイル用絶縁テープ１１には、一側辺から超電導コイル用絶縁テープ１１の幅方向の中間部にまで延びた複数の切欠き１１ａと、他側辺から超電導コイル用絶縁テープ１１の幅方向の中間部にまで延びた複数の切欠き１１ａとが形成されている。これらの切欠き１１ａは、超電導コイル用絶縁テープ１１の長さ方向に沿って交互に配置されている。
【００２８】
そして、複数の切欠き１１ａが設けられた超電導コイル用絶縁テープ１１が超電導線材と共巻されることにより、超電導線材の層間に超電導コイル用絶縁テープ１１の切欠き１１ａが存在することによって、超電導線材の層間に空隙が形成される。
【００２９】
このように構成される超電導コイル用絶縁テープ１１が用いられた超電導コイルを液体窒素に浸漬したときには、液体窒素が図１の矢印で示すように切欠き１１ａに入り込んで、超電導線材と直接接触することにより、超電導コイルの冷却能力を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１は、切欠きを設けるだけで空隙形成手段が形成されるため、作製し易いという利点もある。
【００３１】
なお、超電導コイル用絶縁テープ１１の長さ方向に沿って配置されている切欠き１１ａの配置の形態は、特に限定されず、上記のように交互に設けなくてもよい。
【００３２】
（第２の実施の形態）
本実施の形態に係る超電導コイル用絶縁テープは、空隙形成手段として、超電導コイル用絶縁テープの両面に側辺に連なる多数の溝が設けられている超電導コイル用絶縁テープである。
【００３３】
図２は本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１の形状を模式的に示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）であり、図２において１１ｂは溝である。
【００３４】
多数の溝１１ｂは、図２に示すように、超電導コイル用絶縁テープ１１の一側辺から他側辺にまで延びて、溝１１ｂの両端が超電導コイル用絶縁テープ１１の側辺に連なっている。隣接する溝１１ｂ同士は、平行に所定の間隔を置いて配置されている。
【００３５】
そして、複数の溝１１ｂが設けられた超電導コイル用絶縁テープ１１が超電導線材と共巻されると、超電導線材の層間に超電導コイル用絶縁テープ１１の溝１１ｂが存在することによって、超電導線材の層間に空隙が形成される。
【００３６】
このように構成される超電導コイル用絶縁テープ１１が用いられた超電導コイルを液体窒素に浸漬したときには、液体窒素が超電導コイル用絶縁テープ１１の側辺から溝１１ｂ内に入り込んで超電導線材と直接接触することにより、超電導コイルの冷却能力を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１は、溝を設けるだけで空隙形成手段が形成されるため、作製し易く、しかも、第１の実施の形態と異なり、超電導コイル用絶縁テープ１１の一部が切断されることがないため、強度の低下を抑えることができるという利点もある。
【００３８】
なお、溝１１ｂは超電導コイル用絶縁テープ１１の表裏いずれか片面にのみ設けてもよい。
【００３９】
（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る超電導コイル用絶縁テープは、空隙形成手段として、テープの幅方向に延びた多数の突起が、超電導コイル用絶縁テープの幅方向に平行に所定の間隔を置いて設けられている超電導コイル用絶縁テープである。
【００４０】
図３は本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１の形状を模式的に示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）であり、図３において１１ｃはテープ幅方向に延びるようにテープ表面に一直線状に形成された突起（突条）である。
【００４１】
図３に示すように、多数の突起１１ｃは、超電導コイル用絶縁テープ１１の長さ方向に所定の間隔を置いて設けられ、しかも、超電導コイル用絶縁テープ１１の表裏両面に形成されている。そして、超電導コイル用絶縁テープ１１が超電導線材と共巻されることにより、突起１１ｃがスペーサーとして機能して超電導コイル用絶縁テープ１１と超電導線材の間に空隙が形成される。
【００４２】
このように構成される超電導コイル用絶縁テープ１１が用いられた超電導コイルを液体窒素に浸漬したときには、液体窒素が前記空隙に入り込んで、超電導線材と直接接触することにより、超電導コイルの冷却能力を向上させることができる。
【００４３】
本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１は、表裏両面に直線状の突起１１ｃが設けられることにより、第１の実施の形態の切欠き１１ａ（図１参照）や第２の実施の形態の溝１１ｂ（図２参照）に比べて、液体窒素が超電導コイル用絶縁テープ１１の表面に接する面積がより大きい空隙を形成することができる。また、超電導コイル用絶縁テープ１１の強度を増大させる。
【００４４】
なお、直線状の突起１１ｃの高さや間隔は、充分な空隙が形成され、かつ超電導コイル用絶縁テープが厚くなり過ぎないよう適宜設定される。
【００４５】
また、突起１１ｃは超電導コイル用絶縁テープ１１の表裏いずれか片面にのみ設けてもよい。
【００４６】
（第４の実施の形態）
本実施の形態に係る超電導コイル用絶縁テープは、第２の実施の形態の溝と第３の実施の形態の突起とが併用されている超電導コイル用絶縁テープである。
【００４７】
図４は本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１の形状を模式的に示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）であり、図４において１１ｂは溝であり、１１ｃは一直線状の突起である。
【００４８】
溝１１ｂは、第２の実施の形態の溝１１ｂと同様に、超電導コイル用絶縁テープ１１の両面に設けられ、超電導コイル用絶縁テープ１１の一側辺から他側辺にまで延び、両端が超電導コイル用絶縁テープ１１の側辺に連なっている。
【００４９】
突起１１ｃは、第３の実施の形態の突起１１ｃと同様に、超電導コイル用絶縁テープ１１の両面に設けられ、超電導コイル用絶縁テープ１１の長さ方向に所定の間隔を置いて設けられている。
【００５０】
溝１１ｂと突起１１ｃとは、図４に示すように、超電導コイル用絶縁テープ１１の両面に、交互に配置されると共に、図４（ｂ）に示すように、一方の面の溝１１ｂと他方の面の突起１１ｃとが対応する位置に配置されている。
【００５１】
超電導コイル用絶縁テープ１１の表裏両面に多数の溝１１ｂと突起１１ｃとが配置された超電導コイル用絶縁テープ１１が超電導線材と共巻されることにより、超電導コイル用絶縁テープ１１と超電導線材の間に空隙が形成される。
【００５２】
そして、このように構成される超電導コイル用絶縁テープ１１が用いられた超電導コイルを液体窒素に浸漬したときには、液体窒素が前記空隙に入り込み、超電導線材と直接接触することにより、超電導コイルの冷却能力を向上させることができる。
【００５３】
また、本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１は、第２の実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１と第３の実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１とを併せ持つため、前記した両者の特徴を発揮させることができる。
【００５４】
なお、突起１１ｃは超電導コイル用絶縁テープ１１の表裏いずれか片面にのみ設け、溝１１ｂについても超電導コイル用絶縁テープ１１の表裏いずれか片面にのみ設けてもよい。
【００５５】
（第５の実施の形態）
本実施の形態に係る超電導コイル用絶縁テープは、空隙形成手段として、超電導コイル用絶縁テープの両面に多数の半球状の突起が設けられている超電導コイル用絶縁テープである。
【００５６】
図５は本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１の形状を模式的に示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）であり、図５において１１ｄは半球状の突起である。
【００５７】
半球状の突起１１ｄは、図５に示すように、超電導コイル用絶縁テープ１１の両面に所定の間隔を置いて縦横に規則的に配置されている。そして、表裏両面に多数の半球状の突起１１ｄが設けられた超電導コイル用絶縁テープ１１が超電導線材と共巻されることにより、超電導コイル用絶縁テープ１１と超電導線材の間に空隙が形成される。
【００５８】
そして、このように構成される超電導コイル用絶縁テープ１１が用いられた超電導コイルを液体窒素に浸漬したときには、液体窒素は、前記空隙に入り込み超電導線材と直接接触することにより、超電導コイルの冷却能力を向上させることができる。
【００５９】
なお、突起１１ｄの高さや間隔は、充分な空隙が形成され、かつ超電導コイル用絶縁テープ１１が厚くなり過ぎないよう適宜設定される。
【００６０】
また、突起１１ｄは超電導コイル用絶縁テープ１１の表裏いずれか片面にのみ設けてもよい。
【００６１】
（第６の実施の形態）
本実施の形態に係る超電導コイル用絶縁テープは、空隙手段としてメッシュ状に形成されたテープの網目が用いられている超電導コイル用絶縁テープである。
【００６２】
図６は本実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１の形状を模式的に示す平面図である。図６において、１１ｅは網目である。
【００６３】
超電導コイル用絶縁テープ１１は、図６に示すように絶縁材料からなる線材によってメッシュ状に形成されており、超電導コイル用絶縁テープ１１が超電導線材と共巻されることにより、超電導コイル用絶縁テープ１１の網目１１ｅによって超電導線材間に空隙が形成される。
【００６４】
そして、このように構成される超電導コイル用絶縁テープ１１が用いられた超電導コイルを液体窒素に浸漬したときには、液体窒素が前記空隙に入り込んで、超電導線材と直接接触することにより、超電導コイルの冷却能力を向上させることができる。
【００６５】
なお、以上の実施の形態において、空隙の大きさは、必要な絶縁性、テープの強度などを考慮して適宜設定される。
【００６６】
（超電導コイル）
本発明に係る超電導コイルは、上記第１〜第６の実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１を用いて作製される。各実施の形態の超電導コイル用絶縁テープ１１の各々は、上記のとおり、空隙形成手段が設けられているため、液体窒素が空隙に入り込んで超電導線材に直接接触することにより、超電導線材をスピーディに冷却することができる。
【００６７】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１              超電導コイル
１１              超電導コイル用絶縁テープ
１１ａ            切欠き
１１ｂ            溝
１１ｃ、１１ｄ    突起
１１ｅ            網目
２１              超電導線材
【図１】
2013157405.tif 000003
【図２】
2013157405.tif 000004
【図３】
2013157405.tif 000005
【図４】
2013157405.tif 000006
【図５】
2013157405.tif 000007
【図６】
2013157405.tif 000008
【図７】
2013157405.tif 000009
【図８】
2013157405.tif 000010