JPH0782928B2 - 超電導磁石装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、超電導磁石装置に関し、とくに異常荷重の
発生した時に内槽を安全に支持することができる荷重支
持構造を備えた超電導磁石装置に関する。

（従来の技術） 一般に、超電導磁石装置は、超電導コイルを超電導状態
に保持するために、超電導コイルを収納した内槽に液体
ヘリウムのような寒剤を満して冷却するようにしてい
る。そしてこの内槽に対する外部からの熱侵入量を低減
される目的で、液体ヘリウムを貯蔵する内槽を、内部が
真空となった外槽内に収容する二重構造にしている。

そこで、外槽に対して内槽の荷重を支持する構造は、断
熱性の非常に良好なものであることが要求される。それ
と共に、超電導磁気浮上式鉄道のように高速で走行する
車両に対してこの超電導磁石装置を搭載する場合には、
走行中に発生する振動や衝撃にも耐えうる十分な強度と
構成とを有していなければならない。

このような技術的課題に応える超電導石装置として、従
来、特開昭55−16678号公報に記載されているような多
重円筒はさみ込み方式の荷重支持構造を備えたものが知
られている。

このような従来の多重円筒はさみ込み方式の荷重支持構
造を有する超電導磁石装置の一例が、第２図に示されて
いる。この従来の超電導磁石装置は、内部を真空状態に
保った外槽１に対して、内部に超電導コイルの収納され
た内槽２が収容され、多重円筒はさみ込み方式の荷重支
持装置３により内槽２が外槽１に対して支持されてい
る。この荷重支持装置３は、内槽２の内周壁に設けられ
たリング状の支持座４の内周を、FRP等の強度が高くか
つ熱絶縁性に優れた合成樹脂製支持筒5,6によってはさ
み込み、これらの合成樹脂製支持筒5,6の各端部にはス
テンレスのような強度の高い金属製支持筒7,8がはめ込
んでいる。さらに内側に、FRP等の合成樹脂製支持筒9,1
0、アルミニウムのような軽量で強度の高い金属製支持
筒11,12、さらにFRP等の合成樹脂性支持筒13,14を順次
同芯状にはさみ込んでいる。そして、この最も内側の合
成樹脂製支持筒13,14の両端を、フランジ15付の締結棒1
6とフランジ17付のねじ金具18とによって締付けること
により、すべての支持筒５〜14を一体化している。

締結棒16のフランジ15、ねじ金具18のフランジ17はそれ
ぞれ外槽１に溶接され、外槽１の気密を保持するととも
に、ここで内槽２と荷重支持装置３との荷重を外槽１に
伝えている。

このような多重円筒はさみ込み方式の荷重支持装置３に
より内槽２を外槽１に対して支持する構造の超電導磁石
装置の場合、各支持筒５〜14の形成する空間部が断熱層
となり、寒剤としての液体ヘリウムが収納された内槽２
を、外槽１に対して高い熱絶縁性を保持したまま支持で
きるのである。なお、19は内槽２に対する副射熱の侵入
を反射するための副射熱シールド板である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の超電導磁石装置では、
内槽２の荷重支持装置３が軸方向に対しては強度、剛性
とも非常に優れたものであるが、曲げ方向に対しては軸
方向の約1/4〜1/5程度の剛性しか備えていない。そこ
で、特に、超電導磁気浮上式鉄道のように、この超電導
磁石装置が車両に搭載される場合、通常の走行荷重だけ
ではなく、異常時の荷重、なわち車両の緊急停止時の荷
重も考慮に入れる必要がある。

この緊急停止時の荷重は、ごく短時間に働くものではあ
るが、このような緊急停止時の異常荷重に対し、ステン
レスその他の金属製支持筒はその変形量が弾性限界を超
えても塑性変形で逃げることができるが、FRP等の非金
属、合成樹脂製支持筒では破壊に至り、荷重支持として
の機能を果さなくなってしまう恐れがあるという問題点
があった。

この発明は、このような従来の問題点を解決するための
なされたもので、異常な荷重が働く場合にも合成樹脂製
支持筒がその弾性限界を超えて大きく変形することがな
く、内槽の安定した支持が行なえる超電導磁石装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明の超電導磁石装置は、外槽に対して内槽を、合
成樹脂製支持筒と金属製の支持筒とを交互に同心状に配
置して構成される多重円筒はさみ込み方式の荷重支持装
置により支持するものであり、合成樹脂製支持筒または
金属製支持筒の少なくとも一方の内周又は外周に支持突
部を形成することにより異常荷重時に合成樹脂製支持筒
が隣接する内、外の金属製支持筒に接触してその過剰な
変形を防止するようにしたものである。

（作用） この発明の超電導磁石装置では、合成樹脂性支持筒と金
属製支持筒とで構成される荷重支持装置が内槽を外槽に
対して断熱的に支持する。そして、異常荷重により合成
樹脂製支持筒が芯ずれ変形を起すような場合には、支持
突部によって合成樹脂製支持筒が隣接する内側又は外側
の金属製支持筒に接触して過剰な芯ずれ変形を抑止し、
過剰変形による破壊を防止し、内槽の安定した支持を行
なうことができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基いて詳説する。第１図
はこの発明の一実施例を示している。内部が真空に保た
れた外槽１内に、副射熱シールド板19を介して内槽２が
収容されている。そしてこの内槽２の内周壁に設けた支
持座４を、荷重支持装置３により締結棒16に連結し、こ
の締結棒16により外槽１で内槽２の荷重支持を行なうよ
うになっている。

荷重支持装置３の構造は、従来例と略同様であり、FRP
のような比較的剛性が高くかつ熱絶縁性に優れた合成樹
脂製支持筒5,6が支持座４をはさみ込み、この合成樹脂
製支持筒5,6の端部にステンレスのような強度の高い金
属製支持筒7,8の端部がはめ込まれている。そして、こ
の金属製支持筒7,8の内側端部が、さらに内側に配置さ
れたFRPのような合成樹脂製支持筒8,10によってはさみ
込まれ、さらに金属製支持筒11,12、合成樹脂製支持筒1
3,14が順次はめ込まれて構成されている。

この実施例の特徴として、荷重支持装置３における各金
属製支持筒7,11の中央側端部外周に支持突部20,21が形
成されており、この支持突部20,21におけるギャップδ
1,δ２を断熱空間の幅よりも狭く設定している。このギ
ャップδ1,δ２は通常の荷重条件では相対する支持座
４、金属製支持筒８と接触することがなくて断熱性を維
持することができ、しかも異常荷重により合成樹脂製支
持筒5,6,9,10などが変形を受けた時は、その変形が破壊
を引き起すような大きなものとならないように金属製支
持筒7,8,11,12などと接触することができる大きさのも
のである。

上記構成の超電導磁石装置の動作について、次に説明す
る。外槽１内は真空状態に保たれ、内槽２内に寒剤とし
て液体ヘリウムが充填され、超電導コイルが収納され
る。副射熱シールド板19は、外槽１を通って侵入する副
射熱をシールドし、内槽２への副射熱の伝達を防止して
いる。

荷重支持装置３は、内槽２を支持座４によって支持し、
この支持座４に掛る内槽２からの荷重は各支持筒５〜14
を伝って中央の締結棒16に係り、この締結棒16により外
槽１にて支持する。また荷重支持装置３の各支持筒５〜
14の形成する空間部は断熱空間となり、外槽１から締結
棒16、ねじ金具18を伝って侵入してくる熱の伝達を極小
に抑えることができる。

超電導磁気浮上式鉄道にこの超電導磁石装置が用いられ
る場合、走行中の緊急停止により内槽２に芯ずれ方向の
荷重が加わり、各支持筒５〜14が曲げ荷重を受けるよう
な場合、合成樹脂製支持筒5,6,9,10,13,14が起す芯ずれ
変形により、金属製支持筒7,11に設けられた支持突部2
0,21が移動してギャップδ1,δ２を介して相対する支持
座４や金属製支持筒８と接触し、芯ずれ変形を抑止す
る。この結果、合成樹脂製支持筒5,6,9,10,13,14に過剰
な変形が起らず、その破壊を防止することができる。

なお、内側と外側の支持筒が接触することにより、荷重
支持装置３の部分における断熱性が損なわれることにな
るが、このような内側と外側の支持筒間の接触は異常荷
重が働く短時間だけ起るものであるため、その断熱性の
消失によっても内槽３に大きな影響が及ぶ恐れはない。
したがって、内槽２を荷重支持装置３により断熱性を維
持したまま十分な強度で安定して支持することができる
のである。

なお、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば荷重支持装置の合成樹脂製支持筒は必要に応
じて増減させることが可能である。また、上記の実施例
の場合には、金属製支持筒の中央側端部に支持突部を形
成し、合成樹脂製支持筒の芯ずれ変形を抑止するように
したが、支持突部は合成樹脂製支持筒側に設けてもよい
ものであり、また一個所だけでなく軸方向の複数個所に
設けることも可能であり、設ける位置や個数については
特に限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、内槽の中央部に設けた
合成樹脂製支持筒と金属製支持筒との荷重支持装置によ
って内槽を外槽に対して断熱的に支持することができ
る。しかも交互に同芯状に配置された金属製支持筒と合
成樹脂製支持筒との少なくとも一方の内側または外側に
支持突部を設け、通常の断熱空間の間隙よりも狭いギャ
ップを形成しているため、異常荷重により合成樹脂製支
持筒が芯ずれ変形を生ずるような場合には、支持突部に
よって隣接する金属製支持筒に接触することができ、全
体の剛性が高められ、合成樹脂製支持筒が破壊に至るよ
うな過剰な変形が起ることがなく、内槽を安定して支持
できる。

また、このように合成樹脂製支持筒の芯ずれ変形時の荷
重負担を金属製支持筒に分担させるようにしているた
め、合成樹脂製支持筒の芯ずれ変形に対する強度向上の
ための肉厚の増加を考慮せずとも済み、荷重支持装置を
軽量化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図は従来例
の断面図である。 １…外槽、２…内槽 ３…荷重支持装置 5,6…合成樹脂製支持筒 7,8…金属製支持筒 9,10…合成樹脂製支持筒 11,12…金属製支持筒 13,14…合成樹脂製支持筒 16…締結棒 20,21…支持突部 δ1,δ２…ギャップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超電導コイルを収納したリング状の内槽を
   外槽内に収容し、前記内槽の中央部に、熱絶縁性に優れ
   た合成樹脂製の支持筒と強度の高い金属製の支持筒とを
   交互に同心状に配置して各々の両端部を前記外槽にて支
   持し、前記支持筒のうち最も外側に位置するものに対し
   て前記内槽の内周壁を支持リング部材にて支持し、前記
   合成樹脂製支持筒と金属製支持筒とのうちの少なくとも
   一方の内周又は外周に、異常荷重によって合成樹脂製支
   持筒が芯ずれ変形を起す時に隣接する内、外の金属製支
   持筒に接触することによってその過剰な変形を防止する
   ための支持突部を形成して成る超電導磁石装置。