JPH03104176A - 極低温容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は超電導コイルを収納する極低温容器に関する。

（従来の技術） 第４図に従来の超電導コイル収納用の極低温容器の概略
構造の一例を示す。（１）は真空容器であり、内部を真
空断熱する為のものである。（２）は輻射シールド容器
であり、コイル容器（３）へ真空容器から直接輻射熱が
到達しないようにする為のものである。コイル容器（３
〉の内部には超電導コイル（４）があり、通電すること
により強力なマグネットとして機能する。超電導コイル
（４）は極低温に保持されている。

次に、各容器がいかに支持されているか説明する。

輻射シールド容器（２）は真空容器（１）から外側吊り
サポート（５）により吊下げられており、さらに外側軸
サポート（６）により横方向に支持されている。外側軸
サポート（６）は左右に配置されているから、輻射シー
ルド（２）は横方向の動きが拘束されていて動かないよ
うになっている。輻射シールド（２）の重量は、外側吊
りサポート（５）が受け持っている。輻射シールド（２
）の重量は、外側吊りサポート（５）が受け持っている
。同様に、コイル容器（３〉は輻射シールド容器（２）
から、内側吊りサポート（７）と内側軸サポート（８）
とにより支持されている。真空容器（１）とコイル容器
（３）との間は真空断熱空間（９）となっている。

この様に構戒されたマグネットにおいて、超電導コイル
（４）を超電導状態にするには、２７０Ｋ程度の所定の
温度まで下げなければならない。その時、コイル容器（
３）、輻射シールド（２）もそれぞれ２７０Ｋ，　７０
Ｋ等の所定の温度迄下がることになり、各容器は熱収縮
により、それぞれ収縮することになる。しかし真空容器
（１）は大気温なのでほとんど収縮せず、結果的に、外
側および内側の軸サポー　ト（６）．（８）には、過大
な引張応力が発生する。

例えば、輻射シールド容器（２）の長さを１６００關、
真空容器（１）の長さを１９００ｍｍとし、外側軸サポ
ート（６）として繊維強化プラスチック材料を使用した
とすると、外側軸サポート（６）には１１０　ｋｇ／ｍ
４以上の引張応力が発生し、破断してしまうことになる
。

そこで、従来は、例えば第５図に示すように外側軸サポ
ート（６〉の先端にばね押え（ｌ１）を装着し、真空容
器（１）とばね押え（１１）との間に圧縮ばね（ｌ２）
を介在させておき、冷却時に外側軸サポート（６）に発
生する過大な引張応力を圧縮ばね（１２）の伸びで吸収
する構造としていた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、この従来の構造では、圧縮ばね（１２）により
、過大な引張応力は防止できるが、結果的に圧縮ばね等
の支持構造物を含めた外側サポート（ｌＯ）の剛性は弱
い圧縮ばね（ｌ２）の剛性によって決まってしまうため
、横方向の剛性が著しく弱いものとなり、特に耐震性を
要求される極低温容器については、問題となっていた。

内側軸サポート（８）も程度は低いが同様である。

さらに輻射シールド容器（２）およびコイル容器（３〉
は通常上側から外側吊りサポート（５）および内側吊り
サポート（７）で支えられているため、冷却時は輻射シ
ールド（２）およびコイル容器〈３〉は上側に引っぱら
れるような形となり、軸サポート（６）および（８）が
真空容器（１）および輻射シールド容器（２）に固定さ
れている場合は、前記のような収縮による引張応力の他
にさらに過大な曲げ応力が発生し、軸サポート（６〉お
よび（８〉の強度そのものも問題となっている。

又、内側および外側軸サポートの（６）．（８）を強度
を大にするために太くするとコイル容器（３）への熱侵
入が増大し、極低温液体、例えば、液体ヘリウムの蒸発
量が増え、極低温装置として成り立たなくなってしまう
為、上記問題を解決する為に内側および外側の軸サポー
ト（６〉および（８）も曲げ応力に耐える程太くするこ
とは不可能であった。

本発明は、極低温にしても、機械的強度、特に耐振性に
優れ、極低温容器を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の極低温容器におい
ては、軸サポートを片側のみに設け、真空容器から輻射
シールド容器を介してか、又は輻射シールドを貫通して
直接にコイル容器を支持させる。そしてその支持部は軸
サポートの先端の相手側容器との支持部を軸サポートと
直角方向に移動自在となる様な入れ子構造にして、鋼球
又は滑車等の転勤部材で支持するか、又は、潤滑材で滑
らせて支持させる。

（作　用） この構造であれば比較的製造が容易であるためコンパク
ト化できる。そして熱収縮による変形を転勤又は摺動に
より逃がすことができ、軸サポトに無理な応力が加わら
ないため、細く（断面積を小さく）でき熱侵入量を減少
できる。従って軸サポート方向に対する槻械的強度が大
で、振動に対して強固な支持ができる極低温容器が得ら
れる。

（実施例） 実施例１ 以下、本発明の第１の実施例について、第１図、第２図
を参照して説明する。

第１図において、コイル容器（３）は、真空容器（１）
の真空断熱空間（９）に配置され、その中に極低温液体
、例えば液体ヘリウムを収容すると共にこの液体ヘリウ
ム中に超電導コイル（４）が浸漬されている。又、輻射
シールド容器（２）はコイル容器（２）を包囲するよう
に配置されている。

真空容器（１）の真空断熱空間（９〉に配置されるコイ
ル容器（３）および輻射シールド容器（２）は、内側お
よび外側の吊りサポート（７）および（５）により吊り
下げられて、それぞれ重力方向に支持されている。

さらに、コイル容器（３）は、その両端部外側の複数箇
所が輻射シールド容器（２）に内側軸サポート（８）に
より軸方向に支持されている。

又、輻射シールド容器（２）は、その片側端部外側の複
数箇所が真空容器（１）に外側軸サポート（６）により
軸方向に支持されている。

第２図に外側軸サポート（６）を取付けた詳細な構成を
示す。外側軸サポート（６）の真空容器（Ｌ）側には、
転動部材である鋼球（１０）　（滑車でもよい）を備え
移動座（１１）が取付けられ、締付金具（ｌ２）および
押え金具（ｌ３）により真空容器（１）に支持される。

押え金具（１３）挿入部の真空容器（１〉の外側はカバ
ー（１４）を取付けて気密にする。

次に上記の実施例１の作用を説明する。

このような構成の極低温容器とすれば、外側軸サポート
（６）は輻射シールド容器（２）の片側にしか取付けら
れてない為、冷却時、輻射シールド容器（２）に発生す
る熱収縮は全く拘束されなくなり、外側軸サポート（６
）にはほとんど引張応力がかからなくなる。

又上下方向の熱収縮については、外側吊りサポート（５
）の収縮に応じて鋼球（ｌＯ〉を支持点として使用した
場合すべり摩擦係数に比べてころがり摩擦係数はその１
／１０程度となるので、外側軸サポート（６）は容易に
上下方向の熱収縮に追従できる為、外側軸サポート（６
）にはほとんど曲げ応力も係かからないで済む。

又、支持構造物である鋼球（１０）、移動座（１１）、
締付金具（ｌ２）、押え金具（１３）をも含めた外側軸
サポート（６）の剛性は、従来冷却による熱収縮を吸収
して熱収縮による応力を緩和するために使用していたば
ね等を使用する必要がなくなった為、支持構造物を含め
た外側軸サポート（６）の剛性は、ばね等に比べてはる
かに剛性の高い外側軸サポート（Ｂ）により決まる。そ
して、外側および内側の吊りサポート（５）および（７
）は、単に各容器（２），（３）を吊り下げているだけ
である。又、一般に内側軸サポート（８）は熱応力が小
さいから両側に設けたが、片側だけにしてもよく、全体
として極めて剛性の高い極低温容器を得ることができる
。

実施例２ 次に第２の実施例について、第３図を参照して説明する
。

軸サポート（１５）の一端は図示しない輻射シールド容
器を貫通して、コイル容器（３〉にねじ結合する。又、
軸サポート（ｌ５）の他端もねじが施されており、入れ
子用駒（１６〉がねじ込める様になっている。真空容器
（１）側には軸サポート（１５）に対応する部分に、ね
じ穴が明けてあり、受け座（１７）がねじ込まれる。駒
（１６〉は受け座（ｌ７）を組立て後、外側からねじ込
み、受け座（１７）と接した所で止め、かしめ又は溶接
等で固定する。押え板（ｌ８〉を受け座（ｌ７）にねじ
込み、駒〈ｌ６）と接した所で止め、かしめ又は溶接等
で固定する。駒（１６）と受け座（ｌ７〉、押え板（１
８）との接続部即ち摺動面（１９〉には潤滑剤を塗布又
はコーティングしておき、摺動しやすいようにしておく
。軸サポート（ｌ５）と受け座（１７）との周方向のギ
ャップおよび駒（ｌ６）と受け座（１７）との周方向の
ギャップδは、コイＡ，容器（３）の熱収縮時の変位よ
り大きくしておく。

真空容器（１〉の真空を確保する為、受け座（ｌ７）の
外側を覆う様にカバー（１４）を配置し、カバー（工４
）と真空容器（１）は、溶接により気密を保たせる。他
は実施例１と同様である。

次に上記実施例２の作用を説明する。

上記構造により、入れ子にされた駒（ｌ６）は、軸サポ
ート（ｌ５）と平行の方向に拘束され、軸サポートと直
角の方向には容易に摺動するサポートが形成される。こ
のため軸サポート（１５〉に熱収縮による変形の力が加
わらないから信頼性も向上し熱侵入が多くならない様に
必要最少限の断面積をもった軸サポートが設計できる。

又、ねじ構造となっているため、軸方向の組立位置の調
整が極めて容易になる。そして、真空容器（１）とコイ
ル容器（３）とを直接結合したから振動防止作用が大で
ある。又、ねじ構造で円板状の部品が多いので、比較的
容易に製作できる。又、軸方向の組立位置調整が容易で
ある。又、構造が容易であるためコンパクトな設計がで
き、信頼性が向上し、熱侵入量を少なくできる外、実施
例１と同様な作用効果が得られる。

尚、本発明の他の実施例として、入れ子構造を真空容器
（１）側でなく、輻射シールド容器（２）側やコイル容
器（３）側に配設することもでき、この場合は真空保持
用のカバー（ｌ４）を不用とすることが可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、冷却時に軸サポー
トに過大な応力を発生することなく、剛性の高い極低温
容器、即ち輸送や運転中の振動に対して極めて安全な極
低温容器を提供することができる。そして請求項２によ
れば、さらに強力に振動を押えることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の極低温容器の第１の実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図の要部拡大断面図、第３図は第２
の実施例を示す要部縦断面図、第４図は従来例を示す縦
断面図、第５図は第４図の要部拡大断面図である。 １・・・真空容器、 ２・・・輻射シールド容器、 ３・・・コイル容器、 ４・・・超電導コイル、 ５・・・外側吊りサポート、 ６・・・外側軸サポート、 ７・・・内側吊りサポート、 ８・・・内側軸サポート、 １０・・・転勤部材である鋼球、 ｌ５・・・軸サポート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導コイルを極低温に保つコイル容器とその外
   側に配置される輻射シールド容器と真空容器とを有し、
   さらに前記各容器間を互いに吊りサポートおよび軸サポ
   ート等の支持構造物により支持されている極低温容器に
   おいて、前記輻射シールド容器の片側端面のみを前記真
   空容器に外側軸サポートにより軸方向に支持する構造と
   し、その軸サポートの真空容器への支持部に鋼球又は滑
   車等の転動部材を介在して軸サポートと直角の方向に移
   動自在になる様な移動座を入れ子構造にしたことを特徴
   とする極低温容器。
2. （２）超電導コイルを極低温に保つコイル容器と、その
   外側に配置される輻射シールド容器と真空容器とを有し
   、さらに前記各容器間を互いに吊りサポートおよび軸サ
   ポート等の支持構造物により支持されている極低温容器
   において、前記輻射シールド容器を貫通して直接にコイ
   ル容器の片側端面のみを真空容器に軸サポートにより軸
   方向に支持する構造とし、軸サポートの端部と容器壁と
   の接続部は潤滑剤を介して軸サポートと直角の方向にス
   ライド自在になる様な駒を入れ子構造にしたことを特徴
   とする極低温容器。