JPH0469404B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は超電導浮上式鉄道等に用いられる超電
導磁石において、常温部と低温部又は低温部相互
間等を接続する低温配管の支持構造に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第１図は超電導磁石の断面図であり、特に、超
電導磁石に冷媒を供給又は回収する低温配管の一
例について述べる。第１図において、１は超電導
コイル、２は超電導コイル１を冷却する液体ヘリ
ウム、３は超電導コイル１及び液体ヘリウム２を
収納する内槽、４は内槽３と外気温を真空断熱す
るために設けられた外槽で、内部は真空状態に保
たれている。５は内槽３に発生したヘリウムガス
を外部に導出したり、冷媒を注入する低温配管、
６は低温配管５を断熱支持する支持装置である。

７は内槽３を断熱支持する荷重支持材である。
その他、配管、リード、シールド等があるが図で
は簡略化の為省いている。

ここで、超電導コイル１を超電導状態に保持す
るためには、極低温の液体ヘリウム温度に保たな
ければならない。

しかしながら、液体ヘリウム２は外部からの熱
浸入によつて蒸発してしまうので、熱浸入量を低
減することは超電導状態での超電導コイル１の運
転時間延長と省ヘリウム化、さらに冷凍機を搭載
している場合には、冷凍機能力を軽減することに
つながる。熱浸入量は大別して低温配管５、荷重
支持材７等、内槽３から外槽４に直接つながつた
ものからの熱伝導と、内槽３表面への熱輻射によ
るものとがあるが、熱伝導による熱浸入の占める
割合は大きく、特に低温配管５からの熱浸入低減
は超電導磁石の機能上大いに寄与する。低温配管
５からの熱伝導低減方法として管長を長くするか
管径を小さくすれば良いが、時間当りの冷媒注入
量、ガス排出量、管の圧力損失から管径は決定さ
れるので管長を超電導磁石の構造上許容範囲内で
長くするのが一般的である。

しかしながら、長くした低温配管５を内槽３と
外槽４との２点で支えることは振動により支持部
に応力集中がある。

また、固有振動数が低くなり共振等で不利なこ
とが多いので、機械的強度上から両容器３，４に
低温配管５の断熱支持装置６が設けられている。

従来、この種の支持装置は例えば第２図及び第
３図の如く、外槽４に固着された固定台８より剛
性が高く両端部に取付穴を有する支持部材１１が
低温管５の近くまで突設状に固着され、その端部
にバンド１０により予め低温管５に断熱材９を取
付け、直接バンド１０が低温管５に触れないよう
第３図の如く支持される。

以上の構成で、外部の熱は外槽４→固定台８→
支持部材１１→バンド１０へ伝導するが、断熱材
９で低温配管５への熱浸入を断熱する構造であ
る。しかし、この構造において内槽３に液体ヘリ
ウム２を溜めた時、低温配管５は常温から約300
℃の温度差を持つて熱収縮が起こり、内槽３を昇
温したときには、その逆に低温時から見ると熱膨
張が起こることになるので、この熱収縮あるいは
膨張により、低温配管５は支持装置６に対してそ
の長手方向に動くことになる。

以上の低温配管５の動きに対して、断熱材９が
追随すればよいが低温配管５と断熱材９との摩擦
力によつて第４図に示すように断熱材９が突出し
てしまう。加えて断熱材９はくずれ易く振動等に
よつてはくずれを加速度的に増加するという欠点
があつた。また断熱材９が追随する場合において
も摩擦力の関係から連続的な動きができないため
断続的となり超電導コイルにとつて悪影響を及ぼ
すという欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上述の欠点を解消するためになされた
もので、特に、低温配管の支持構造を温度の変化
に追随すると共に熱伝導を迎え、かつ振動にも耐
えられるものを得るにある。

〔発明の概要〕

本発明は超電導磁石において、常温部と低温部
又は低温部相互間などを接続する低温配管の支持
部を、低温配管長手方向の温度変化による膨張、
収縮に追随し、かつ重力方向には剛性を有するよ
う弾性部材で支持したものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面にもとづいて説明
する。

第５図は第２図の相当図で、第１図及び第２図
の如く、超電導コイル１、液体ヘリウム２、内槽
３、外槽４、低温配管５、荷重支持材７、固定台
８及び取付ねじ１２ａ，１２ｂ等は従来の方法と
同様であるため説明を一部省略する。

内槽より外槽４を貫通して設けられる低温配管
５を、外槽４内で支持するため第５図の如く、予
め外槽４内壁部に固定台８を固着し、これに支持
部材１３を低温配管５の上部で直交する片持状に
突出させ、その端部下方に延出する部材１３ａを
低温配管５の水平方向と略同位置に設けると共
に、部材１３ａの２側面に沿つて水平方向に、か
つ低温配管５の長手方向と直交面（交差面）とす
る如く低温配管５の外径部に直接、または取付部
材を介して一体的に固定された金属、合成樹脂又
はセラミツクなどからなる弾性部材１４を設け
て、低温配管５の軸方向に自在にたわみを有し、
重力方向にはたわまないように支持するものであ
る。

ここで取付ねじ１２ａ，１２ｃなどの部分で前
後、左右に徴調するため長穴などを双方またはい
ずれか一方に設けることは自由である。

また、支持部材として低温配管５の膨脹、収縮
に対し自在に追随できる弾性部材１４は単数また
は複数個を重ね合わせて設けてもよく、支持部材
１３と弾性部１４とを入れ替た構成でもよい。

ところで、上記支持部材１３が長く片持状に突
出させて設けたのは外槽４からの熱浸入を低減さ
せるため長く延出させたものである。また、上記
支持部材１３を断面の小さい薄い弾性部材１４等
で行なえばいつそう効果的である。

上記構成から成る低温配管支持構造によれば、
低温配管の熱収縮おるいは膨脹による軸方向の動
きを板ばねの連続的なたわみにより許容すること
ができ、さらに、他方向に対しては高い剛性が確
保できる。従つて振動等機械的強度に対しても充
分強い支持構造とすることができる。

〔発明の他の実施例〕

第６図は外槽４と低温配管５の間に直接的に板
ばねなどの弾性部材１４ａを設けたものであつ
て、それぞれ端部は図では直接結合した形態をな
しているが間接的に介在物を取付けて締結体で固
着することもできる。

第７図は外槽４に固着された支持部材１３ｂが
低温配管５により下側に位置し、これより上方に
て弾性部材１４ａ，１４ｂで支持する場合を示し
たものである。これも同様に弾性部材１４ａ，１
４ｂは第６図と同様に必要に応じ形態を変えて支
持されるものである。

第６図及び第７図も同様に第１の実施例と同様
の効果を奏するものである。

〔発明の総合的効果〕

本発明によれば低温配管の温度変化に伴なつて
膨脹、収縮する長手方向の支持点が固定形に形成
されていても板ばねなどの弾性体により追随が自
在となり、支持部の経年（経時）変化を起すこと
がなくなる。

また、伸縮方向に可撓性を有するため支持各部
に熱応力等の局部応力も小さく抑えることができ
る他、振動、重力方向の支えも完全になし得るも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来形の超電導磁石の冷却槽の断面
図、第２図は第１図の低温配管支持装置の斜視
図、第３図は第１図の−断面図、第４図は第
３図の断熱材が熱の影響を受け、ずれてしまう現
象の説明図、第５図は本発明の低温配管支持装置
の斜視図、第６図及び第７図は本発明の他の実施
例を示す斜視図である。 １……超電導コイル、２……液体ヘリウム、３
……内槽、４……外槽、５……低温配管、１４，
１４ａ，１４ｂ……弾性部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 常温部と低温部又は低温部相互間等を接続す
   る低温配管の支持装置を備えた超電導磁石におい
   て、前記低温配管を支持する支持装置の一部を、
   前記低温配管の軸方向にたわむ弾性部材で支持し
   たことを特徴とする超電導磁石用低温配管の支持
   装置。