JPH06113409A - クライオスタット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、内槽での損失を低減し、超電導
コイルの冷却用の液体ヘリウムの蒸発を抑えるクライオ
スタットを得ることを目的とする。 【構成】 超電導コイル４は内槽３内に固定されてい
る。この内槽３内には、超電導コイル４を極低温に冷却
する液体ヘリウムが貯蔵されている。熱シールド２は、
内槽３を収納し、抵抗率２０〜７０μΩｃｍのアルミ材
で構成され、液体窒素が貯蔵されている。外槽１は、槽
内を真空に保持するとともに熱シールド２を収納し、抵
抗率３．１μΩｃｍの純アルミで構成され、例えば磁気
浮上列車の車体に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば磁気浮上列車
等の外部変動磁場中にあるクライオスタットの熱シール
ドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は従来のクライオスタットを示す長
手方向の断面図である。図において、１は例えば磁気浮
上列車の車体に取り付けられ、クライオスタットの真空
容器としての外槽であり、この外槽１は軽量化を考慮し
てＡ５０８３（アルミ材、抵抗率６．５μΩｃｍ）で構
成し、槽内は真空に保たれている。２は外槽１内に配設
された熱シールドであり、この熱シールド２は抵抗率
０．４５μΩｃｍの純アルミで構成し、熱シールド２内
には冷媒である液体窒素が貯蔵されている。３は熱シー
ルド２内に配設され、超電導コイル４を内部に固定した
内槽であり、この内槽３はＳＵＳで構成され、槽内に冷
媒である液体ヘリウムが貯蔵されている。５および６は
それぞれ地上に敷設された浮上および推進用コイルであ
る。

【０００３】つぎに、上記従来のクライオスタットの動
作について説明する。液体窒素が貯蔵された熱シールド
２および真空容器である外槽１が、外部からの輻射熱を
防ぎ、内槽３内に貯蔵された液体ヘリウムによって超電
導コイル４が極低温に冷却されている。地上に敷設され
た浮上および推進用コイル５、６に、車体の速度に同期
した周波数の電力が供給され、車体の加減速が行われ
る。この時、浮上および推進用コイル５、６から高調波
磁界（車体からみると６次周波数成分が主である）が発
生している。外槽１および熱シールド２は、この高調波
磁界をシールドし、高調波磁界に起因する内部侵入磁束
を低減し、内槽３における渦電流損失を防止している。

【０００４】ここで、従来のクライオスタットでは、熱
シールド２は輻射熱をシールドすることが目的であるた
め、抵抗率０．４５μΩｃｍの純アルミのような導電性
の高い材料が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のクライオスタッ
トは以上のように、熱シールド２に抵抗率０．４５μΩ
ｃｍの純アルミのような導電性の高い材料が用いられて
いたので、熱シールド２あるいは外槽１が超電導コイル
４に対して相対的に振動した場合に、熱シールド２およ
び外槽１に渦電流が発生し、この渦電流がつくる磁界に
より内槽３に渦電流が発生し、この内槽３での損失によ
り超電導コイル４冷却用の液体ヘリウムの蒸発が増大す
るという課題があった。

【０００６】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、浮上および推進用コイルの発生
する高調波磁界に起因する内部侵入磁束による内槽での
損失の影響を小さく抑えるとともに、外槽および熱シー
ルドの超電導コイルに対する相対振動による内槽での損
失を低減できるクライオスタットを得ることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るクライオ
スタットは、熱シールドを構成する材料の抵抗率を２０
〜７０μΩｃｍとするものである。

【０００８】

【作用】この発明においては、熱シールドの抵抗率を２
０〜７０μΩｃｍ（板厚４ｍｍ相当）と、高調波磁界に
起因する内部侵入磁束による内槽での渦電流損失を大幅
に増加させない範囲とし、熱シールドの電気抵抗を高く
して熱シールドおよび外槽の超電導コイルに対する相対
振動に起因する渦電流を低減させ、そのリアクションに
よる内槽での損失を有効に減少させている。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。この発明の実施例によるクライオスタットは、図１
に示した従来のクライオスタットと同構造とし、外槽１
を板厚１０ｍｍ、抵抗率３．１μΩｃｍの純アルミと
し、内槽３を板厚３ｍｍのＳＵＳ３０４Ｌとし、熱シー
ルド２を板厚４ｍｍのアルミ材として構成している。

【００１０】ここで、熱シールド２の抵抗率を変化さ
せ、超電導コイル４に対して外槽１および熱シールド２
を同相で振幅１００μｍ、３００Ｈｚの相対振動を加え
た場合の内槽３での損失と、浮上および推進用コイル
５、６の地上コイルからの高調波磁界に起因する内部侵
入磁束による内槽３での損失との熱シールド２の抵抗率
に対する変化を図２に示す。

【００１１】図２のカーブＡで示すように、１００μｍ
の相対振動に起因する内槽３での損失は、熱シールド２
の抵抗率が高くなるとともに低下し、抵抗率２０μΩｃ
ｍ以上でほぼ一定となる。一方、図２のカーブＢで示す
ように、地上コイルからの高調波磁界に起因する内部侵
入磁束による内槽３での損失は、熱シールド２の抵抗率
が高くなるとともに増加している。図２のカーブＣは、
１００μｍの相対振動に起因する内槽３での損失と地上
コイルからの高調波磁界に起因する内部侵入磁束による
内槽３での損失との和を示すもので、熱シールド２の抵
抗率が２０μΩｃｍ未満であると相対振動による損失が
大きく、７０μΩｃｍを越えると高調波磁界による損失
が大きいことを示してしる。

【００１２】このことから、熱シールド２の抵抗率を２
０〜７０μΩｃｍに選定することにより、地上コイルか
らの高調波磁界に起因する内部侵入磁束による内槽３で
の損失を大幅に増加させず、外槽１および熱シールド２
の超電導コイル４に対する相対振動に起因する内槽３で
の損失を抑制でき、両者の損失の和を最小とすることが
できる。

【００１３】上記実施例では、外槽１を板厚１０ｍｍ、
抵抗率３．１μΩｃｍの純アルミとしているが、外槽１
の抵抗率を高くすると高調波磁界に起因する内部侵入磁
束による内槽３での損失が大きくなり、特に外槽１の抵
抗率が６．５μΩｃｍを越えると、熱シールド２の抵抗
率の変化に対し高調波磁界による損失が急激に大きくな
り、つまり図２のカーブＣの立ち上がりが急峻となり、
内槽３の損失の主要因が高調波磁界による損失となる。
したがって、外槽１の抵抗率は６．５μΩｃｍ以下とす
ることが望ましい。

【００１４】なお、上記実施例では、熱シールド２を板
厚４ｍｍのアルミ材としているが、板厚および材質を変
えても、板厚４ｍｍ相当に換算した抵抗率が２０〜７０
μΩｃｍの範囲内であれば同様の効果を奏する。

【００１５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、熱シー
ルドを２０〜７０μΩｃｍの抵抗率の材料で構成してい
るので、高調波磁界に起因する内部侵入磁束による内槽
での損失の影響を小さく抑えるとともに、外槽および熱
シールドの超電導コイルに対する相対振動による内槽で
の損失を低減でき、冷媒の蒸発料を低減し冷媒の冷却効
率の低下を防止し、超電導破壊の発生を防止できるクラ
イオスタットが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のクライオスタットの一例を示す長手方向
の断面図である。

【図２】この発明のクライオスタットにおける熱シール
ドの抵抗率と内槽での損失との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 外槽 ２ 熱シールド ３ 内槽 ４ 超電導コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 忍 正壽 千葉県鎌ケ谷市中沢787 (72)発明者 鈴木 栄司 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 岩松 勝 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 米谷 晴之 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 阪部 茂一 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内 (72)発明者 地蔵 吉洋 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導コイルと、前記超電導コイルを収
   納し、冷媒を貯蔵する内槽と、前記内槽を収納し、冷媒
   を貯蔵する熱シールドと、前記熱シールドを収納し、
   ６．５μΩｃｍ以下の抵抗率を有する材料で構成された
   外槽とを備えたクライオスタットにおいて、前記熱シー
   ルドは、板厚４ｍｍ相当で２０〜７０μΩｃｍの抵抗率
   を有する材料で構成されていることを特徴とするクライ
   オスタット。