(57)【要約】【課題】超電導コイルへの熱侵入を抑制することが可能な超電導機器を提供する。【解決手段】超電導機器は、超電導コイルと、内槽容器１と、外槽容器２と、支持部材３とを備える。内槽容器１は、超電導コイルを保持する。外槽容器２は、内槽容器１の外側に配置される。支持部材３は、内槽容器１を外槽容器２に対して支持する。支持部材３は、第１の母材３２中に、第１の母材３２より熱伝導率の低い第１の繊維３１が配置された第１の材料により構成される。外槽容器２は、第２の母材中に、第２の母材より熱伝導率の高い第２の繊維が配置された第２の材料により構成される。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルと、
前記超電導コイルを保持する内槽容器と、
前記内槽容器の外側に配置された外槽容器と、
前記内槽容器を前記外槽容器に対して支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、第１の母材中に、前記第１の母材より熱伝導率の低い第１の繊維が配置された第１の材料を含み、
前記外槽容器は、第２の母材中に、前記第２の母材より熱伝導率の高い第２の繊維が配置された第２の材料を含む、超電導機器。
【請求項２】
前記第１の母材および前記第２の母材を構成する材料はエポキシ樹脂であり、
前記第１の繊維はパラ型アラミド繊維であり、
前記第２の繊維は、ガラス繊維、ポリエチレン繊維、およびポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載の超電導機器。
【請求項３】
前記支持部材の熱伝導率は０．０７Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、
前記外槽容器の熱伝導率は、０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以上５４Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１または請求項２に記載の超電導機器。
【請求項４】
前記第１の材料における前記第１の繊維の含有率は、３０体積％以上９０体積％以下であり、
前記第２の材料における前記第２の繊維の含有率は、３０体積％以上９０体積％以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の超電導機器。
【請求項５】
前記内槽容器は内槽角部を含み、
前記外槽容器は前記内槽容器の前記内槽角部と対向する位置に外槽角部を含み、
前記支持部材は、前記内槽角部と前記外槽角部との間に配置されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の超電導機器。
【請求項６】
前記支持部材における前記第１の繊維の延在方向は、前記支持部材が前記内槽容器を前記外槽容器に対して支持するときに前記支持部材に加えられる力の印加方向に対して交差する方向である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の超電導機器。
【請求項７】
前記支持部材は、前記内槽容器の周囲を囲むように複数配置されている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の超電導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超電導機器に関し、より特定的には、容器の内部に超電導コイルを保持している超電導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超電導線材を巻回して構成される超電導コイルを容器の内部に保持した超電導機器が知られている（たとえば、特開２０１３−２２２９２８号公報参照）。超電導コイルを保持する容器は、たとえば超電導コイルを保持する内槽容器と、当該内槽容器の外周を囲むように配置された外槽容器とを含む。この内槽容器を外槽容器に対して位置決めするため、内槽容器都外槽容器の双方に接触するよう配置される支持部材が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２２９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、内槽容器、外槽容器、および外槽容器に対して内槽容器を位置決めするための支持部材などの材料としては、十分な機械的強度を得るためＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ）を用いる場合がある。
【０００５】
上記のように超電導コイルを保持する容器の材料としてＦＲＰを用いる場合、当該ＦＲＰを構成する繊維（たとえばグラスファイバーやカーボンファイバーなど）の熱伝導率が比較的高いため、外部から超電導コイルへの熱侵入が問題となる。とくに、内槽容器と外槽容器との間を実質的に真空として断熱容器を構成する場合には、上記支持部材が外部からの熱の侵入経路となる。このような熱侵入の影響を打ち消すため、超電導コイルの運転時に超電導コイルを冷却するため多大な電力が必要となる。そのため、当該支持部材を介した超電導コイルへの熱侵入を抑制することが求められていた。
【０００６】
そこで、上記のような課題を解決するために、超電導コイルへの熱侵入を抑制することが可能な超電導機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る超電導機器は、超電導コイルと、内槽容器と、外槽容器と、支持部材とを備える。内槽容器は、超電導コイルを保持する。外槽容器は、内槽容器の外側に配置される。支持部材は、内槽容器を外槽容器に対して支持する。支持部材は、第１の母材中に、第１の母材より熱伝導率の低い第１の繊維が配置された第１の材料を含む。外槽容器は、第２の母材中に、第２の母材より熱伝導率の高い第２の繊維が配置された第２の材料を含む。
【発明の効果】
【０００８】
上記によれば、支持部材を介した超電導コイルへの熱侵入を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る超電導機器の断面を示す概略図である。
【図２】本実施の形態に係る超電導機器の内槽容器および外槽容器の内部を示す概略図である。
【図３】図２に示す外槽容器の外観の斜視図である。
【図４】本実施の形態に係る超電導機器の内槽容器および外槽容器の概略斜視図である。
【図５】図４に示す矢印Ｖの方向から見た概略図である。
【図６】図４における領域ＶＩの部分拡大図である。
【図７】図１〜図６に示した超電導機器の変形例を示す部分拡大図である。
【図８】図１〜図６に示した超電導機器の他の変形例を示す部分拡大図である。
【図９】図１〜図６に示した超電導機器の別の変形例を示す概略図である。
【図１０】図１〜図６に示した超電導機器のさらに別の変形例を示す概略図である。
【図１１】図１０に示した超電導機器の部分拡大図である。
【図１２】図１０に示した超電導機器を構成する部材の斜視模式図である。
【図１３】支持部材の変形例を示す斜視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１１】
本発明の一態様に係る超電導機器１００は、超電導コイル１０と、内槽容器１と、外槽容器２と、支持部材３とを備える。内槽容器１は、超電導コイル１０を保持する。外槽容器２は、内槽容器１の外側に配置される。支持部材３は、内槽容器１を外槽容器２に対して支持する。支持部材３は、第１の母材３２中に、第１の母材３２より熱伝導率の低い第１の繊維３１が配置された第１の材料を含む。外槽容器２は、第２の母材中に、第２の母材より熱伝導率の高い第２の繊維が配置された第２の材料を含む。
【００１２】
このようにすれば、内槽容器１と外槽容器２との間をつなぐ支持部材３を、熱伝導率を相対的に低くした第１の材料により構成するので、たとえば内槽容器１や外槽容器２と同じ材料により支持部材３を構成した場合より、支持部材３を介した内槽容器１への熱の侵入を抑制できる。このため、超電導コイル１０の運転時に当該超電導コイル１０を冷却するための電力消費を抑制できる。
【００１３】
上記超電導機器１００において、第１の母材３２および第２の母材を構成する材料はエポキシ樹脂であってもよく、第１の繊維３１はパラ型アラミド繊維であってもよい。第２の繊維は、ガラス繊維、ポリエチレン繊維、およびポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維からなる群から選択される少なくとも１つであってもよい。
【００１４】
この場合、パラ型アラミド繊維は十分低い熱伝導率を有しているとともに強度も十分高いため、熱伝導率が相対的に小さくまた十分な強度を有する支持部材３を得ることができる。一方、外槽容器２を構成する第２の材料として、エポキシ樹脂に上記のような繊維を配置した材料（ＦＲＰ)を用いることで、支持部材３より相対的に熱伝導率が高くなり、外槽容器２における温度勾配の発生を抑制できる。このため、外槽容器２における霜付きの発生や、温度勾配に起因する熱応力の発生を抑制できる。
【００１５】
上記超電導機器１００において、支持部材３の熱伝導率は０．０７Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよく、外槽容器２の熱伝導率は、０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以上５４Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。
【００１６】
この場合、支持部材３を介した超電導コイル１０への熱侵入を十分抑制できるとともに、外槽容器２における霜付きや熱応力の発生を十分に抑制できる。
【００１７】
上記超電導機器１００では、第１の材料における第１の繊維３１の含有率は、３０体積％以上９０体積％以下であってもよく、第２の材料における第２の繊維の含有率は、３０体積％以上９０体積％以下であってもよい。
【００１８】
この場合、支持部材３において十分低い熱導電率と十分な強度とを両立できる。また、外槽容器２においても、相対的に高い熱伝導率と十分な強度とを両立できる。
【００１９】
上記超電導機器１００において、内槽容器１は内槽角部を含んでいてもよい。外槽容器２は内槽容器の内装角部と対向する位置に外槽角部を含んでいてもよい。支持部材３は、内槽角部と外槽角部との間に配置されていてもよい。
【００２０】
この場合、超電導機器１００の組み立て時などにおいて、支持部材３の位置決めを容易に行うことができる。
【００２１】
上記超電導機器１００では、支持部材３における第１の繊維３１の延在方向は、支持部材３が内槽容器１を外槽容器２に対して支持するときに支持部材３に加えられる力の印加方向に対して交差する方向であってもよい。
【００２２】
この場合、支持部材３の第１の繊維３１の延在方向に交差する方向に沿って、支持部材３に応力が加えられるので、当該第１の繊維３１の延在方向に沿って応力が加えられる場合より支持部材３の耐久性を高めることができる。
【００２３】
上記超電導機器１００において、支持部材３は、内槽容器１の周囲を囲むように複数配置されてもよい。
【００２４】
この場合、外槽容器２に対して内槽容器１を安定して支持することができる。
上記超電導機器１００において、内槽容器１は、外槽容器２と同じ材料により構成されていてもよい。この場合、超電導コイル１０の冷却時などに内槽容器１と外槽容器２との温度変化に起因する変形量の差異が極端に大きくなることを防止できる。
【００２５】
上記超電導機器１００において、内槽容器１の熱伝導率は、支持部材３の熱伝導率より高くてもよい。また、外槽容器２の熱伝導率は、支持部材３の熱伝導率より高くてもよい。この場合、内槽容器１や外槽容器２において温度分布に起因する歪や変形などの発生を抑制できる。
【００２６】
上記超電導機器１００において、支持部材３は、内槽容器１を外槽容器２に対して相対的に移動可能に支持してもよい。この場合、内槽容器１と外槽容器２とで温度変化に起因する変形が起きたときに、支持部材３と内槽容器１および外槽容器２との接触部に過大な応力が発生することを抑制できる。
【００２７】
[本発明の実施形態の詳細]
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２８】
以下、図１〜図４を参照して、本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態に係る超電導機器の構成を説明する。図１〜図４に、本実施の形態に係る超電導機器が、超電導モータとして構成された場合を例示する。
【００２９】
図１を参照して、本実施の形態による超電導機器１００は、超電導コイルを内部に保持する内槽容器１が支持部材３を介して外槽容器２の内部に保持された構成を有する超電導モータであって、回転子であるロータ４０と、ロータ４０の周囲に配置された固定子であるステータ５０とを備える。ロータ４０は、図１の紙面に垂直な長軸方向に延びる回転軸１１８と、当該回転軸１１８と接続され、この回転軸１１８の周囲に配置されたロータ軸１１６と、ロータ軸１１６の外表面に等間隔で配置された４つの永久磁石１２０とを含む。ロータ軸１１６の外表面は、その断面形状が円弧状になっている。ロータ軸１１６の外表面の周方向において等間隔に配置された永久磁石１２０は、その断面形状が四角形状となっている。永久磁石１２０は、図１の紙面に垂直な方向に、回転軸１１８の延在方向に沿って伸びるように配置されている。永久磁石１２０としては、たとえばネオジウム系磁石、サマリウム系磁石、フェライト系磁石などを用いることができる。
【００３０】
ロータ４０の周囲には、図１に示すように超電導機器１００の固定子としてのステータ５０が配置されている。ステータ５０は、ステータヨーク１２１と、このステータヨーク１２１の内周側からロータ４０に向けて突出するように形成されたステータコア１２３と、このステータコア１２３の外周を囲むように配置された超電導コイル１０と、この超電導コイル１０を内部に保持する冷却容器２０とを含む。
【００３１】
ステータヨーク１２１は、ロータ軸１１６の外周を取囲むように配置されている。ステータヨーク１２１の内側表面はその断面形状（回転軸１１８の延在方向に対して垂直な平面における断面形状）が円弧状になっている。超電導コイル１０はステータヨーク１２１の円弧状の内表面に沿うように配置されている。冷却容器２０は、ステータコア１２３の一部が挿入された状態とできるように、超電導コイル１０の中心部に位置する領域に開口部を有している。すなわち、超電導コイル１０は、ステータコア１２３の外周を囲むように配置されている。
【００３２】
冷却容器２０は、冷媒１１７と超電導コイル１０とを内部に保持する内槽容器１と、この内槽容器１の外周を囲むように配置された外槽容器２とを含む。外槽容器２と内槽容器１との間には間隙が設けられ、当該間隙の内部は実質的に真空状態になっている。つまり冷却容器２０は断熱容器となっている。
【００３３】
異なる観点から言えば、図１を参照して、超電導機器１００は、超電導コイル１０を格納し、冷媒１１７が満たされた内槽容器１と、該内槽容器１を真空中に保持して、内槽容器１の外周囲に真空断熱層を形成する外槽容器２との二層構造を備える。内槽容器１および外槽容器２の材料としては、例えば、金属やＦＲＰを用いてもよいが、特にＦＲＰを用いることが好ましい。内槽容器１および外槽容器２の材料を、電気絶縁性を有するＦＲＰとした場合には、超電導コイル１０に交流電流を通電させたときにも、内槽容器１および外槽容器２に誘導電流が流れて発熱することはなく、超電導機器１００の冷却効率を向上できる。
【００３４】
内槽容器１は、冷媒１１７に浸漬させた超電導コイル１０を内部に格納可能とする任意の構造を採用できるが、図１〜図３に示すように、超電導機器１００が超電導モータとして構成される場合には、ステータ５０を構成する超電導コイル１０を格納する内槽容器１と外槽容器２とを、ステータ５０内に配置することができる。該ステータ５０は、ステータヨーク１２１と、このステータヨーク１２１の内周側からロータ４０に向けて突出するように形成されたステータコア１２３とを含み、超電導コイル１０は、上述のようにステータコア１２３の外周を囲むように配置できる。図１の超電導機器１００には、６つの超電導コイル１０が、６つのステータコア１２３の外周をそれぞれ取り囲むように配置されている。ステータコア１２３は内槽容器１および外槽容器２の外部に配置されている。
【００３５】
図２に、内槽容器１および外槽容器２の内部構造の概略図を示す。内槽容器１は、６つの超電導コイル１０を格納するとともに、各超電導コイル１０の中空部、かつ内槽容器１の外部にステータコア１２３を配置するように、構成することができる。このとき、外槽容器２は、内槽容器１と外槽容器外部とを真空断熱可能なように、構成できる。つまり、外槽容器２は内部を真空に保った状態で、内槽容器１を支持できる。これにより、外部の温度変化に対して内槽容器１内の温度制御を容易にすることができる。
【００３６】
内槽容器１と外槽容器２とを接続するように配置された部材としては、例えば、超電導コイル１０と外槽容器２外部とを電気的に接続するための電流リード、内槽容器１と外部冷凍機との間で冷媒を循環させるための冷媒配管、内槽容器１と外槽容器２との相対的な位置を規定するための支持部材などが挙げられる。図３を参照して、たとえば外槽容器２の端部には、上記電流リードと電気的に接続された端子４１や、上記冷媒配管から延びた外管６７、６８が配置される。
【００３７】
このとき、電流リードおよび冷却配管は、内槽容器１または外槽容器２の相対的な変形を許容可能なように構成されるのが好ましい。これは、超電導機器１００の運転開始時には、内槽容器１に冷媒を注入することにより内槽容器１は収縮し、超電導機器１００外部の環境温度の変化によっては外槽容器２が熱膨張あるいは収縮するためである。よって、例えば、冷却配管としてはベローズ配管等のフレキシブル管を採用するのが好ましい。また、電流リードと内槽容器１または外槽容器２との接続部には変形可能な接続構造を採用することが考えられる。この場合、電流リードおよび冷却配管は内槽容器１を支持することが可能な強度および構成を有さない。
【００３８】
その結果、支持部材は、上述のような容器の変形時にも十分な支持強度を有するのが好ましい。さらに、支持部材は超電導コイル１０への外部からの熱侵入の経路にもなり得るため、できるだけ熱伝導率が低いことが好ましい。図４〜図７を参照して、本実施の形態に係る超電導機器１００において、支持部材３は、円柱状の形状であって、第１の母材中に、第１の母材より熱伝導率の低い第１の繊維が配置された第１の材料により構成される。第1の繊維はパラ型アラミド繊維である。第1の母材を構成する材料は、第1の繊維より熱伝導率の高い任意の材料を用いることができるが、たとえば樹脂、特にエポキシ樹脂を用いる。支持部材３における第1の繊維の含有率は、３０体積％以上９０体積％以下とすることができる。当該第1の繊維の含有率の下限は、好ましくは４０体積％以上、さらに好ましくは４５体積％以上であり、第1の繊維の含有率の上限は、好ましくは８０体積％以下、さらに好ましくは７０体積％以下である。
【００３９】
また、上記支持部材３の熱伝導率は、０．０７Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下となっている。さらに、支持部材３の熱伝導率は、好ましくは０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。このように、支持部材３をパラ型アラミド繊維を含有するＦＲＰにより構成することで、十分な強度と共に低い熱伝導率を有する支持部材３を得ることができる。
【００４０】
一方、外槽容器２は、第２の母材中に、第２の母材より熱伝導率の高い第２の繊維が配置された第２の材料により構成される。第２の繊維は、ガラス繊維、ポリエチレン繊維、およびポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維からなる群から選択される少なくとも１つであってもよい。第２の母材を構成する材料は、第２の繊維より熱伝導率の低い任意の材料を用いることができるが、たとえば樹脂、たとえば支持部材３と同じ樹脂であるエポキシ樹脂を用いる。すなわち、外槽容器２は第２の材料としてのＦＲＰにより構成されてもよい。外槽容器２を構成する第２の材料における第２の繊維の含有率は、３０体積％以上９０体積％以下とすることができる。当該第２の繊維の含有率の下限は、好ましくは４０体積％以上、さらに好ましくは４５体積％以上であり、第２の繊維の含有率の上限は、好ましくは８０体積％以下、さらに好ましくは７０体積％以下である。また、上記外槽容器２の熱伝導率は０．３５Ｗ／ｍ・Ｋ以上５４Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。さらに、外槽容器２の熱伝導率は、好ましくは０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。このようにすれば、外槽容器２の熱伝導率をある程度大きくすることで、外槽容器２での霜付や熱応力の発生を抑制できる。さらに、内槽容器１についても、上記外槽容器２と同様の材料により構成されていてもよい。
【００４１】
また、支持部材３は、内槽容器１と外槽容器２とを、相対的に移動可能とするように支持することができる。具体的には、支持部材３は内槽容器１と外槽容器２とのそれぞれと摺動可能に接触した状態で配置されている。支持部材３は、その外観が実質的に円柱状である。支持部材３は、その中心軸（円柱状の支持部材３の延在方向に延びる中心軸）が、内槽容器１の重心に向かう方向に沿うように配置されている。また、支持部材３の上記中心軸が、内槽容器１および外槽容器２の摺動面（支持部材３と接触する面）と平行になるように、支持部材３は配置されている。
【００４２】
これにより、内槽容器１に冷媒を注入して内槽容器１が熱収縮した場合や、環境温度の変化によって外槽容器２が熱膨張した場合にも、支持部材３は内槽容器１と外槽容器２とを相対的に移動可能（摺動可能）に支持することで、容器変形に伴う歪みが支持部材３に蓄積されるのを防ぐことができる。また、内槽容器１および外槽容器２と支持部材３とは固着することなく摺動可能に接触しているので、内槽容器１および外槽容器２と支持部材３とが固定されている場合のように、内槽容器１および外槽容器２と支持部材３との接続部に、上記熱収縮などに起因する応力が集中するといった問題の発生を防止できる。
【００４３】
さらに、内槽容器１と外槽容器２とは、支持部材３と接触して摺動する摺動面を含み、該摺動面は内槽容器１の重心に向かって延びるように設けられるのが好ましい。例えば内槽容器１が収縮した場合に、収縮する方向は重心に向かう方向となる。このとき、内槽容器１が収縮する方向である重心に向かう方向に沿って摺動面が形成されていれば、当該摺動面に沿って内槽容器１と支持部材３（および外槽容器２）とが容易に移動できる。このように内槽容器１を支持部材３および外槽容器２に対して摺動可能とすることで、支持部材３への歪みの蓄積を効果的に抑制できる。なお、内槽容器１および外槽容器２の摺動面は、内槽容器１上および外槽容器２の表面上に直接形成されてもよいし、いずれかの容器と接続される別体の部材（たとえば図５に示した摺動面部材５）によって形成されてもよい。本発明の実施の形態においては、別体の部材によって形成された摺動面も、その別体の部材が内槽容器１に接続していれば、「内槽容器１の摺動面」と呼び、外槽容器２に接続していれば、「外槽容器２の摺動面」と呼ぶ。
【００４４】
また、上記支持部材３は、内槽容器１および外槽容器２のそれぞれの摺動面を挟んで内槽容器１の角部（内槽角部）と外槽容器２の角部（外槽角部）とが対向する位置に設けることができる。つまり、上記摺動面は、内槽容器１の重心に向かって延びるように、かつ、内槽容器１と外槽容器２との対向する角部に設けることができる。これにより、摺動面が内槽容器１および外槽容器２の角部以外に設けられた場合よりも、構造および組立方法を簡易にすることができる。このとき、上記のように摺動面を構成できる位置は、図１〜図５に示すような構造の内槽容器１および外槽容器２を用いる場合には、２箇所存在する。
【００４５】
すなわち、上記摺動面を配置できる位置の一つは、図４および図５を参照して、外槽容器２の端面６５、６６と、外槽容器２の内周側側壁との接合部である角部であり、もう一つは、図８および図９を参照して、外槽容器２の外周筺体６４と、ステータコア１２３（図１参照）を配置するための開口部の側壁７１との接合部である角部である。
【００４６】
支持部材３と摺動面とを、図４および図５の構成としたときの、支持部材３の組立方法は、例えば次の方法を採ることができる。まず、内槽容器１と、内槽容器１の外周囲に真空断熱領域を有するように構成され、組み立てられた外槽容器２とを準備する。このとき、外槽容器２の両端面６５，６６は封止されていない状態である。次に、内槽容器１と外槽容器２とを、外槽容器２の一方の端面を底面として直立させ、頂面となった側の内槽容器１の内周角部に支持部材３を配置する。次に、支持部材３を挟んで、内槽容器１の摺動面と対向する外槽容器２の摺動面を形成するように、摺動面部材５を配置する。摺動面部材５を配置した後、端面（たとえば端面６５または端面６６）を封止する。このとき、支持部材３は、内槽容器１の摺動面または外槽容器２の摺動面の一方と固着してもよい。さらに、他方の端面に対しても同様の方法で支持部材３を組み立てることができる。
【００４７】
一方、支持部材３と摺動面とを、図８および図９の構成としたときの、支持部材３の組立方法は、例えば次の方法を採ることができる。まず、内槽容器１と、内槽容器１の外周囲に真空断熱領域を有するように構成され、組み立てられた外槽容器２とを準備する。このとき、外槽容器２の外周筺体６４は封止されていない状態である。次に、内槽容器１と外槽容器２とを外槽容器２の一方の端面を底面として直立させ、外槽容器２の外周筺体６４側でかつ超電導機器１００の重心側角部（外周筺体６４と側壁７１との接合部である角部）に摺動面部材５を配置する。摺動面部材５は内槽容器１の摺動面と対向する外槽容器２の摺動面を形成する。例えば、組み合わせることで円環状となる半円状の２つの摺動面部材５を用いることができる。次に、内槽容器１の摺動面と、摺動面部材５の摺動面との間に、支持部材３を配置する。支持部材３を配置した後、外槽容器２の外周筺体６４を封止する。このときも、支持部材３は、内槽容器１の摺動面または外槽容器２の摺動面の一方と固着してもよい。さらに、他方の端面に対しても同様の方法で支持部材３を組み立てることができる。
【００４８】
なお、摺動面部材５の材料としては、任意の材料を採用できるが、好ましくは、外槽容器２と熱膨張係数が同等な材料とする。これにより、上述のような容器の熱収縮または熱膨張が起きた際に、外槽容器２と摺動面部材５との界面での応力発生を抑制することができる。
【００４９】
支持部材３は、好ましくは、上述のように円柱状の形状を有する。この場合、円柱の軸方向は、すでに述べたように上記摺動面と並行に、かつ、超電導機器１００の重心に向かう方向に向くよう設けられることが好ましい。また、図７を参照して、支持部材３は、球状の形状を有してもよい。これにより、支持部材３と、内槽容器１および外槽容器２との接触面積を小さく抑え、支持部材３を介して外槽容器２から内槽容器１への熱侵入を抑制することができる。
【００５０】
さらに、図６および図７を参照して、上記摺動面は、支持部材３を保持する凹部４を有してもよい。凹部４は、内槽容器１の摺動面および外槽容器２の摺動面の少なくとも一方に設けてもよい。凹部４は、支持部材３の形状に合わせて、内槽容器１の重心方向への内槽容器１と外槽容器２との相対的な摺動を妨げず、かつ、摺動可能な方向に対し垂直方向には支持部材３が移動できないように設けることができる。特に、本実施の形態のように、超電導機器１００としての超電導モータに本発明の一態様に係る超電導機器を適用したときには内槽容器１にトルクがかかるが、凹部４を設けることにより、ロータ軸１１６の回転方向への、外槽容器２に対する内槽容器１の相対的位置ずれを抑制できる。
【００５１】
さらに、図１０〜図１２に示すように、内槽容器１の周囲を環状に囲むように複数の支持部材３を配置するため、環状のリング部材１５を外槽容器２の角部に配置してもよい。当該リング部材１５の内周側には、間隔を隔てて複数の凸部１６が形成されている。当該凸部１６の表面上にそれぞれ摺動面部材５が配置されている。摺動面部材５上には支持部材３がそれぞれ配置されている。支持部材３は摺動面部材５と接触する側とは反対側において内槽容器１の摺動面と接触している。このようなリング部材１５を用いることで、支持部材３の組み付けを容易に行うことができる。また、組み付けを容易にするという観点から、摺動面部材５と支持部材３とを接着部材などにより接合しておいてもよい。また、図１〜図９に示した超電導機器においても、支持部材３を内槽容器１側の摺動面または外槽容器２側の摺動面の少なくともいずれかと接合しておいてもよい。
【００５２】
また、図１１に示すように、支持部材３においては、第１の母材３２中に配置された第１の繊維３１（パラ型アラミド繊維）の延在方向は、支持部材３が内槽容器１を外槽容器２に対して支持するときに支持部材３に加えられる力の印加方向に対して交差する方向（すなわち、内槽容器１の摺動面から外槽容器２の摺動面に向かう方向に対して交差する方向）であることが好ましい。ここでは、たとえば第１の繊維３１は支持部材３の中心軸の周りを周回するように同心円状に配置されていてもよい。このようにすれば、第１の繊維３１の表面に交差する方向に圧縮応力が加えられることになり、第１の繊維３１の延在方向に沿った方向から圧縮応力を加えられる場合より支持部材３の耐久性を高めることができる。
【００５３】
また、支持部材３としては、上述のように円筒状や球状などの形状であってもよいが、図１３に示すように直方体状の形状であってもよい。この場合、支持部材３の第１の表面３３が外槽容器２の摺動面に接触し、第２の表面３４が内槽容器１の摺動面に接触するように、支持部材３を配置することができる。当該第１の表面３３または第２の表面３４は、外槽容器２または内槽容器１の摺動面に接合されていてもよい。また、このような第１の表面３３および第２の表面３４が形成されていれば、支持部材３における他の部分の表面は平面ではなく曲面状であってもよい。支持部材３の形状は、上記のような円筒状、球状、直方体状など、任意の形状とすることができる。また、図１３に示した支持部材３においては、第１の表面３３に沿った方向に延びるように（層状に）第１の繊維が配置されていてもよい。
【００５４】
また、支持部材３の第１の母材はエポキシ以外の樹脂、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、６６ナイロン等の熱可塑性樹脂を用いてもよい。その場合は射出成形による成形を用いて支持部材３を作製しても良く、第１の繊維はフィラー状のパラ型アラミド短繊維であってもよい。外槽容器２の第２の母材はエポキシ以外の樹脂、例えばＰＥＥＫ、ＰＰＳ、６６ナイロン等の熱可塑性樹脂を用いてもよい。その場合は射出成形による成形を用いて外槽容器２を作製しても良く、第２の繊維はフィラー状のガラス短繊維、ポリエチレン短繊維、およびポリパラフェニレンベンズオキサゾール短繊維であっても良い。
【００５５】
以上のように、本実施の形態に係る超電導機器は、内槽容器１を外槽容器２に対して支持する支持部材３を構成する材料として、外槽容器２を構成する材料より低い熱伝導率を有する材料（具体的にはパラ型アラミド繊維を含有するＦＲＰ）を用いているので、内槽容器１と外槽容器２との相対的な位置を保持するのに十分な強度の支持部材３を得られるとともに、外槽容器２から支持部材３を介して内槽容器１側への熱の侵入を効果的に抑制できる。
【００５６】
また、上述した超電導機器では、内槽容器１と外槽容器２とを摺動可能に支持する支持部材を備えることにより、支持部材の変形を抑制し、支持部材の強度低下を抑制できる。さらに、内槽容器１と外槽容器２の摺動面は、内槽容器１の重心方向に延びているため、熱変形に起因して支持部材や内槽容器１、外槽容器２などに応力が加えられることを抑制できる。
【００５７】
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実施の形態ではなく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。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の超電導機器は、たとえば超電導モータに、特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００５９】
１  内槽容器
２  外槽容器
３  支持部材
４  凹部
５  摺動面部材
１０  超電導コイル
１５  リング部材
１６  凸部
２０  冷却容器
３１  第１の繊維
３２  第１の母材
４０  ロータ
５０  ステータ
６４  外周筺体
６５，６６  端面
６７，６８  外管
７１  側面
１１６  ロータ軸
１１７  冷媒
１１８  回転軸
１２０  永久磁石
１２１  ステータヨーク
１２３  ステータコア
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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