JPH0738329B2 - 超電導導体用電力供給線の支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、クライオスタット内の超電導マグネットに電
力を供給する電力供給線の支持構造に関し、電力供給線
の熱収縮発生時、あるいは、超電導マグネットの電磁力
発生時においても安定して電力供給をできるようにした
構造に関するものである。

「従来の技術」 第３図に超電導マグネット１を収納した従来のクライオ
スタットＡの一部構造例を示した。

第３図において符号２はクライオスタット（低温容器）
Ａの上部フランジ板（トップフランジ）を示し、この上
部フランジ板２を貫通して電力供給線３が設けられ、上
部フランジ板２に固定された端子部４に電力供給線３が
支持され、電力供給線３がクライオスタットＡの内部に
収納された超電導マグネット１に接続されるとともに、
上部フランジ板２の外方の電力供給線３が端子板６に接
続され、この端子板６が電源に接続されるようになって
いる。なお、電力供給線３と超電導マグネット１は、フ
レキシブル構造の銅編組線７を介して接続されている。
この銅編組線７を設ける理由は、超電導マグネット５を
極低温に冷却する場合に生じる電力供給線３の熱収縮、
あるいは、励磁の際に超電導マグネット５が発生させる
電磁力により生じるマグネット位置のずれ等を吸収する
ためである。

ところで、管状の外被の内側に超電導導体を収納してな
り、超電導導体の周囲に冷却媒体の流通路を形成してな
る強制冷却型の超電導導体が知られている。そして、こ
の主の強制冷却型超電導導体を用いて超電導マグネット
を構成し、第３図に示すクライオスタットに収納した場
合は、内部に冷媒の流通路を形成した中空の電力供給線
を用意するとともに、電力供給線と超電導導体との接続
部分に、冷却媒体の流通路を確保する必要がある関係か
ら、従来、編組線７に代えて、パイプ状のジョイント導
体によって電力供給線と超電導導体を接続している。

「発明が解決しようとする問題点」 前記の如くジョイント導体を用いて強制冷却型超電導導
体と超電導マグネットを接続した構造にあっては、ジョ
イント導体部分が強度的に最も弱い部分となるが、この
ジョイント導体には、電力供給線と超電導導体に冷却媒
体を流入した場合に生じる電力供給線の熱収縮に起因す
る負荷と、超電導マグネットを励磁した場合に生じる電
磁力による負荷が集中するために、ジョイント導体に座
屈や破断を生じる虞がある。このため繰り返し行う超電
導マグネットの励磁実験においては、ジョイント導体の
座屈や破断の発生が大きな問題となっていた。なお、超
電導マグネットの周囲にバックアップマグネットを付設
する場合があるが、両方のマグネットの中心がずれてい
た場合、ずれて作用する電磁力により前記ジョイント導
体に負荷をかけることがあり、この場合もジョイント導
体の座屈や破断の虞があった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、電力供給
線の熱収縮発生時、あるいは、超電導マグネットの電磁
力発生時、更には、バックアップマグネットを付設して
電磁力を発生させた場合等において生じる電力供給線の
変形をベローズ部材と弾性部材で吸収できるように構成
することによって安定した電力供給ができるようにした
電力供給線の支持構造を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、クライオスタ
ットに設けられた超電導マグネットの超電導導体に接続
される電力供給線が、クライオスタットの上部フランジ
板に形成された挿通孔を挿通して設け、電力供給線を上
部フランジ板の近傍で支持してなる超電導導体用電力供
給線の支持構造において、前記挿通孔を遊挿させて電力
供給線を設け、前記上部フランジ板の外方の電力供給線
に支持板を取り付け、前記支持板と上部フランジ板の間
に伸縮自在のベローズ部材を、前記電力供給線を覆い、
支持板と上部フランジ板に接続して設けるとともに、前
記上部フランジ板に、電力供給線の長さ方向に沿う支持
板の移動を許容する弾性部材を設けてなるものである。

「作用」 電力供給線に取り付けた支持板を上部フランジ板に設け
たベローズ部材と弾性部材によって移動自在に支持して
いるために、電力供給線の熱変形、あるいは、超電導マ
グネットの励磁に起因して生じる電力供給線の変形を弾
性部材とベローズ部材が吸収して電力供給線への負荷を
軽減する。電力供給線を遊挿した上部フランジ板の挿通
孔をベローズ部材により覆うことができるために、クラ
イオスタットの気密性を保持することができる。

「実施例」 第１図は、本発明の一実施例を示すもので、図中10はク
ライオスタットの上部フランジ板（トップフランジ）の
一部を示し、この上部フランジ板10の内部には、第３図
に示すクライオスタットＡと同様に超電導マグネットが
収納され、上部フランジ板10を貫通して電力供給線11が
クライオスタットの内部で超電導マグネットに接続され
ている。この超電導マグネットは、内部に液体ヘリウム
等の冷媒を通過させる冷媒通路が形成された強制冷却式
超電導導体を巻胴に巻回して構成された公知の構成であ
り、所要のジョイント導体を介して前記電力供給線11に
接続されている。

そして、前記上部フランジ板10に形成された挿通孔10a
の上方には、ベローズ部材12を介して支持板13が設けら
れている。

前記ベローズ部材12は、ステンレスの薄板からなる伸縮
自在のベローズ本体14と、このベローズ本体14の下部開
口に接合された下部筒15と、ベローズ本体14の上部開口
に接合された上部筒16とから構成された筒状の構成であ
る。そして、ベローズ部材12は、下部筒15を上部フラン
ジ板10の挿通孔10aの上部開口に嵌合し、電力供給線11
を覆って設けられている。なお、上部フランジ板10の挿
通孔10aには、FRP（繊維強化プラスチック）等の樹脂か
らなる円板17が嵌着され、この円板17に形成された通過
孔17aに前記電力供給線11が遊挿され、電力供給線11は
挿通孔17aに沿って上下に移動自在に設けられている。

また、支持板13は、FRP等の樹脂からなる板体18と、こ
の板体18の上下両面を挾んで設けられたステンレス製の
上部板体19と下部板体20とを図示略のボルトで一体化し
てなり、下部板体20の外周部には複数の支持片21が突設
されている。そして、支持片21の下方の上部フランジ板
10には、支持片21を貫通して支持ボルト22が立設され、
支持ボルト22には支持スプリング（弾性部材）23,23が
支持片21の上下を挾むように挿通され、上方の支持スプ
リング23の更に上方であって支持ボルト22の上端部に
は、リング状の座金24が挿通され、更にナット25が螺入
されている。前記支持片21は、下部板体20の外周に３つ
以上形成されていて、各支持スプリング23は下部板体20
を上部フランジ板10と平行に支持している。ところで、
前記支持板13において、下部板体20に形成された支持孔
20aに前記ベローズ部材12の上部筒16が接合され、更に
電力供給線11は前記下部板体20と板体18と上部板体19を
貫通して設けられ、電力供給線11は支持板13に取り付け
られている。そして前記構成により、上部フランジ板10
の挿通孔10aは、円板17と電力供給線11とベローズ部材1
2により閉じられ、ベローズ部材12の上部開口は下部板
体20と板体18により閉じられていて、クライオスタット
は気密性を保持できるようになっている。

なお、前記電力供給線11は内部に冷媒の流通路（図示
略）が形成されたもので、冷媒の流通路は、上部フラン
ジ板10の上方において、電力供給線11に連結された連結
管（図示略）により冷媒供給源に連結されている。な
お、第１図に示す電力供給線11の上部は、第３図に示す
従来構造と同様の構成の端子板に接続され、所要の電源
に接続されるようになっている。

次に前記構造の作用について説明する。

前記構造を採用したクライオスタットを用いた場合、超
電導マグネットに通電するためには、まず、電力供給線
11の冷媒流通路から超電導マグネットの超電導導体の冷
媒流通路に冷媒を流して超電導マグネットを極低温に冷
却した後に、電力供給線11から超電導導体に通電する。

前記操作において、超電導導体に冷媒を流すために電力
供給線11に冷媒を流した場合、電力供給線11は熱収縮す
るが、電力供給線11が収縮するにつれてベローズ部材12
が縮小するとともに、支持板13が下方の支持スプリング
23を押し縮めて移動するために、電力供給線11は容易に
縮小することができる。従って電力供給線11に作用する
負荷を軽減できる。

また、超電導マグネットの励磁の際に電力供給線11に電
磁力が作用して電力供給線11が移動しようとした場合、
支持スプリング23の付勢力に抗して支持板20が移動でき
るために電力供給線11に作用する負荷を軽減できる。ま
た、何等かの原因により、電力供給線11が第１図の上方
に移動しようとした場合、ベローズ部材12が伸張すると
ともに上方のスプリング23が縮小して支持板13の移動を
許容するために、この場合も電力供給線11に作用する負
荷を軽減できる。以上のように、ベローズ部材12が縮小
し伸張する場合、支持スプリング23はベローズ部材12が
潰れたり、伸びきることを防止する。

また、電力供給線11の変形を吸収するベローズ本体14と
支持スプリング23をクライオスタットの外部に設けてい
るために、クライオスタットの内部の超電導導体と電力
供給線11に冷媒を流入させてこれらを冷却した場合であ
っても、ベローズ本体14と支持スプリング23は冷媒の温
度ほど低温になることがないために、極低温におけるベ
ローズ本体14と支持スプリング23の弾性面での劣化を引
き起こすこともなく、ベローズ本体14と支持スプリング
23は所要の弾発力を発揮して電力供給線11を保護する。

ところで、上部フランジ板10の挿通孔10aはベローズ部
材12で閉じられ、ベローズ部材12の上部は支持板13で閉
じられているために、クライオスタットの機密性を確保
することができる。従って強制冷却型超電導導体を用い
た超電導マグネットをクライオスタット内に設ける場合
等のように、クライオスタットの内部を真空にする場合
でもクライオスタットの気密性を保持することができ
る。

第２図は本発明の第２実施例を示すもので、本実施例に
おいては、縦割り半円筒状のベローズ副体14′,14′か
らベローズ本体14を構成した例であり、その他の構成は
前記実施例と同等である。

本実施例の構造を組み立てる際は、第２図に示すように
支持板13を支持スプリング23で支持した状態において、
ナット25を緩めて下部筒15と上部筒16の間の間隔をベロ
ーズ本体14の高さより大きく調節し、前記ベローズ副体
14′,14′を電力供給線11の両側から電力供給線11を囲
むようにして突き合わせるとともに、ナット25を締めて
ベローズ副体14′,14′を下部筒15と上部筒16で挾み、
ベローズ副体14′,14′どうしを溶接し、ベローズ副体1
4′,14′と上部筒16を溶接し、更に、下部筒15とベロー
ズ副体14′,14′を溶接して組み立てることができる。

本実施例の構造にあっては、第１の実施例のように筒状
のベローズ本体14を用いる場合に比較し、組み立て工事
が容易にできる効果がある。即ち、筒状のベローズ本体
14を用いる場合にあっては、電力供給線11を一端引き抜
き、その後にベローズ本体14を電力供給線11に挿通する
必要があるが、本実施例の構造にあっては電力供給線11
を上部フランジ板10に挿通してままの状態からベローズ
副体14′,14′を合わせて組み立てることができるため
に、電力供給線11を支持板13から取り外すことなく組み
立てることができる効果がある。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、クライオスタット内の超
電導マグネットの超電導導体に接続される電力供給線を
支持する構造において、クライオスタットの上部フラン
ジ板の外方側の電力供給線をベローズ部材で覆い、ベロ
ーズ部材の上方において電力供給線に取り付けた支持板
を上部フランジ板に設けた弾性部材で支持したために、
電力供給線が冷媒により冷却されて収縮した場合、ある
いは、超電導マグネットを励磁して電磁力が電力供給線
に作用した場合に、ベローズ部材と弾性部材が電力供給
線の変形を許容するために、電力供給線に作用する負荷
を軽減でき、安定的に電力を供給できる効果がある。

また、上部フランジ板に形成した電力供給線挿通用の挿
通孔をベローズ部材で閉じることができるために、クラ
イオスタットの気密性を保持できる効果がある。

ところで、内部に冷媒の流通路を有する超電導導体と電
力供給線とをパイプ状のジョイント部材で連結してな
り、前記超電導導体を用いて構成された超電導マグネッ
トを備えたクライオスタットにおいて本願構造を採用す
ると、電力供給線の変形を吸収できるために、ジョイン
ト部材に負荷をかけることがなくなり、ジョイント部材
の座屈や破断を防止でき、安定的に電力を供給できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す断面図、第２図は
本発明の第２実施例を示す断面図、第３図は従来の電力
供給線の支持構造の一例を示す断面図である。 Ａ……クライオスタット、10……フランジ板、11……電
力供給線、12……ベローズ部材、13……支持板、14……
ベローズ本体、15……下部筒、16……上部筒、18……板
体、19……上部板体、20……下部板体、21……支持片、
22……支持ボルト、23……支持スプリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池野 義光 東京都江戸川区南葛西７−２−５−605 (72)発明者 中川 三紀夫 千葉県市川市富浜３−６−11 審査官 植松 伸二

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クライオスタットの内部に設けられた超電
   導マグネットの超電導導体に接続される電力供給線が、
   クライオスタットの上部フランジ板に形成された挿通孔
   を挿通して設けられ、かつ、上部フランジ板の近傍で支
   持されてなる超電導導体用電力供給線の支持構造におい
   て、前記電力供給線が前記挿通孔を遊挿して設けられ、
   前記上部フランジ板の外方の電力供給線に支持板が取り
   付けられ、前記支持板と上部フランジ板の間に伸縮自在
   のベローズ部材が、前記電力供給線を覆い、かつ、支持
   板と上部フランジ板に接続して設けられるとともに、前
   記上部フランジ板には、電力供給線の長さ方向に沿う支
   持板の移動を許容する弾性部材が設けられてなることを
   特徴とする超電導導体用電力供給線の支持構造。
2. 【請求項２】ベローズ部材が縦割り半円筒状の２つのベ
   ローズ副体から構成されてなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の超電導導体用電力供給線の支持構
   造。