JPH0882396A - 断熱支持装置 - Google Patents
断熱支持装置Info
- Publication number
- JPH0882396A JPH0882396A JP6218504A JP21850494A JPH0882396A JP H0882396 A JPH0882396 A JP H0882396A JP 6218504 A JP6218504 A JP 6218504A JP 21850494 A JP21850494 A JP 21850494A JP H0882396 A JPH0882396 A JP H0882396A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat insulating
- insulating support
- support device
- buckling
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/12—Arrangements for supporting insulation from the wall or body insulated, e.g. by means of spacers between pipe and heat-insulating material; Arrangements specially adapted for supporting insulated bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 良好な断熱性を維持しながら、耐荷重性を強
化した断熱支持装置を得る。 【構成】 薄肉円筒部３に軸方向に対してヘリカル巻き
４を施し、さらに最内層及び最外層にはフーブ巻き５が
施される。また、薄肉円筒部３の端部１及び中央部２
は、フーブ巻き５を施すことにより肉厚が厚くなってい
る。
化した断熱支持装置を得る。 【構成】 薄肉円筒部３に軸方向に対してヘリカル巻き
４を施し、さらに最内層及び最外層にはフーブ巻き５が
施される。また、薄肉円筒部３の端部１及び中央部２
は、フーブ巻き５を施すことにより肉厚が厚くなってい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐荷重性を強化した断熱
支持装置に関する。
支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導磁石を有する磁気浮上式列車にお
いて、超電導磁石は、列車の走行や停止などの運行を行
うモーターの役割をはたしている。このような超電導磁
石は極低温状態に維持するため真空容器に格納されてお
り、真空容器内では超電導磁石を支持するための荷重支
持構造が必要である。超電導磁石を極低温状態に保つた
めには、一般に液体ヘリウムが使用されるが、液体ヘリ
ウムの温度はおよそ４Ｋであり、外界の温度を３００Ｋ
とすると２９６Ｋもの温度差が生じる。液体ヘリウム温
度下と常温下との間の熱伝導量が最も大きくなるのが、
この荷重支持構造部である。それ故に、いかに断熱を行
いながら超電導磁石を支持し、液体ヘリウムの使用量を
減らしていくかが超電導磁石実用上の重要なポイントと
なる。
いて、超電導磁石は、列車の走行や停止などの運行を行
うモーターの役割をはたしている。このような超電導磁
石は極低温状態に維持するため真空容器に格納されてお
り、真空容器内では超電導磁石を支持するための荷重支
持構造が必要である。超電導磁石を極低温状態に保つた
めには、一般に液体ヘリウムが使用されるが、液体ヘリ
ウムの温度はおよそ４Ｋであり、外界の温度を３００Ｋ
とすると２９６Ｋもの温度差が生じる。液体ヘリウム温
度下と常温下との間の熱伝導量が最も大きくなるのが、
この荷重支持構造部である。それ故に、いかに断熱を行
いながら超電導磁石を支持し、液体ヘリウムの使用量を
減らしていくかが超電導磁石実用上の重要なポイントと
なる。
【０００３】荷重支持構造部は、一般に熱伝導率が低
く、比強度の高い繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰ
という。）を用いた断熱支持材によって構成される。こ
の種のＦＲＰを用いた超電導磁石用断熱支持材の従来例
を図５に示す。
く、比強度の高い繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰ
という。）を用いた断熱支持材によって構成される。こ
の種のＦＲＰを用いた超電導磁石用断熱支持材の従来例
を図５に示す。
【０００４】同図において、断熱支持材は、断熱性をよ
くするため薄肉中空円筒形状となっている。断熱支持材
にかかる力は軸方向のものがほとんであり、中でも圧縮
方向の力がかかる場合が問題となる。断熱支持材の一例
では、軸方向と垂直方向の曲げも考慮し、円筒部端部は
肉厚を増やして補強を行っており、円筒部はフィラメン
トワインディング製法によるヘリカル巻で巻かれてい
る。ＦＲＰの繊維にはガラス強化繊維、カーボン繊維等
を使用するものが主であるが、より比強度が高く、断熱
性の高いアルミナ繊維を使用することもある。アルミナ
繊維は、ガラス繊維やカーボン繊維と異なり、荷重方向
に繊維を組むクロス巻を施すと、製作段階で繊維が摩擦
により切れる恐れがあるため、機械的強度は落ちるがフ
ィラメントワインディングにてヘリカル巻きを行ってい
る。
くするため薄肉中空円筒形状となっている。断熱支持材
にかかる力は軸方向のものがほとんであり、中でも圧縮
方向の力がかかる場合が問題となる。断熱支持材の一例
では、軸方向と垂直方向の曲げも考慮し、円筒部端部は
肉厚を増やして補強を行っており、円筒部はフィラメン
トワインディング製法によるヘリカル巻で巻かれてい
る。ＦＲＰの繊維にはガラス強化繊維、カーボン繊維等
を使用するものが主であるが、より比強度が高く、断熱
性の高いアルミナ繊維を使用することもある。アルミナ
繊維は、ガラス繊維やカーボン繊維と異なり、荷重方向
に繊維を組むクロス巻を施すと、製作段階で繊維が摩擦
により切れる恐れがあるため、機械的強度は落ちるがフ
ィラメントワインディングにてヘリカル巻きを行ってい
る。
【０００５】一般に薄肉円筒形状のものに圧縮荷重を加
えた場合、材料本来のもつ圧縮強さよりも低い荷重レベ
ルで曲げによる座屈破断を起こすことが多い。このた
め、材料の降伏点だけでなく、材料の座屈強さを十分考
慮した断熱支持材を検討する必要がある。従来の断熱支
持材の座屈時の座屈モードは１であり、振動の腹にあた
る部分は薄肉円筒中央部である。従って、薄肉円筒断熱
支持材が圧縮により座屈する箇所は、最も曲げによる変
位が大きい円筒中央部である。
えた場合、材料本来のもつ圧縮強さよりも低い荷重レベ
ルで曲げによる座屈破断を起こすことが多い。このた
め、材料の降伏点だけでなく、材料の座屈強さを十分考
慮した断熱支持材を検討する必要がある。従来の断熱支
持材の座屈時の座屈モードは１であり、振動の腹にあた
る部分は薄肉円筒中央部である。従って、薄肉円筒断熱
支持材が圧縮により座屈する箇所は、最も曲げによる変
位が大きい円筒中央部である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】断熱性を考慮し、薄肉
化してある中空円筒断熱支持材の破壊は座屈モード１の
座屈破壊であり、円筒部中央でちょうど座屈する。薄肉
円筒の座屈強度は、肉厚の２乗に比例する。よって、断
熱性を維持するために円筒部の薄肉化を進めると、座屈
強度が著しく低下する。また、座屈荷重は断熱支持材の
高さの２乗に反比例し、半径に対して高さの割合が大き
い円筒に関しては、座屈強度の低下が生じる。本発明の
目的は、良好な断熱性を維持しながら耐荷重性を強化し
た断熱支持材を提供することにある。
化してある中空円筒断熱支持材の破壊は座屈モード１の
座屈破壊であり、円筒部中央でちょうど座屈する。薄肉
円筒の座屈強度は、肉厚の２乗に比例する。よって、断
熱性を維持するために円筒部の薄肉化を進めると、座屈
強度が著しく低下する。また、座屈荷重は断熱支持材の
高さの２乗に反比例し、半径に対して高さの割合が大き
い円筒に関しては、座屈強度の低下が生じる。本発明の
目的は、良好な断熱性を維持しながら耐荷重性を強化し
た断熱支持材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本発明は、超電導磁石が格納される容器
と、この容器の外部に設けられる真空容器と、中央部の
肉厚を厚くした中空円筒状に繊維強化プラスチックで形
成され真空容器内で容器を保持する断熱支持部とを備え
たので、耐荷重性を強化することができる。
成するために本発明は、超電導磁石が格納される容器
と、この容器の外部に設けられる真空容器と、中央部の
肉厚を厚くした中空円筒状に繊維強化プラスチックで形
成され真空容器内で容器を保持する断熱支持部とを備え
たので、耐荷重性を強化することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本案の一実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の断熱支持材の一実施例を示し、ア
ルミナ強化繊維ＦＲＰを用い、フィラメントワインディ
ング法により薄肉円筒部３に軸方向に対して＋２０°、
−２０°でヘリカル巻き４を施したものである。円筒の
最内層及び最外層についてはフーブ巻き５が施されてい
る。また、端部１及び中央部２にフーブ巻きを行い、肉
厚を増し機械加工で表面を仕上げたものであり、肉厚増
加による断熱支持材表面積の増加は３％程度である。
する。図１は本発明の断熱支持材の一実施例を示し、ア
ルミナ強化繊維ＦＲＰを用い、フィラメントワインディ
ング法により薄肉円筒部３に軸方向に対して＋２０°、
−２０°でヘリカル巻き４を施したものである。円筒の
最内層及び最外層についてはフーブ巻き５が施されてい
る。また、端部１及び中央部２にフーブ巻きを行い、肉
厚を増し機械加工で表面を仕上げたものであり、肉厚増
加による断熱支持材表面積の増加は３％程度である。
【０００９】ＦＲＰの積層法としては、荷重負荷方向に
繊維を組むクロス巻きが有効であるが、アルミナ繊維は
ガラス繊維や炭素繊維に比べて比強度が高くて熱伝導率
は低いという特徴をもつ一方で、繊維をクロス憎み合わ
せると製造過程において繊維同士の摩擦で繊維が切れる
おそれがあるため、フィラメントワインディングによる
ヘリカル巻きを行っている。
繊維を組むクロス巻きが有効であるが、アルミナ繊維は
ガラス繊維や炭素繊維に比べて比強度が高くて熱伝導率
は低いという特徴をもつ一方で、繊維をクロス憎み合わ
せると製造過程において繊維同士の摩擦で繊維が切れる
おそれがあるため、フィラメントワインディングによる
ヘリカル巻きを行っている。
【００１０】図５で示した従来の断熱支持材はフーブ巻
が端部のみ施されたものであって、圧縮荷重が負荷され
たときにほぼ座屈モード１で断熱支持材中央部で座屈破
壊を起こす。一方、実施例においては、圧縮荷重が負荷
されても座屈モード１の腹にあたる断熱支持材中央部の
肉厚が増やされているため、ここでの座屈は起こりにく
く、断熱支持材は座屈モード２の腹にあたる部分で座屈
破壊を起こす。熱伝導量が断熱支持材の高さに反比例す
る一方で、座屈強度は肉厚の２乗に比例するので、座屈
強度の増加は肉厚を増やすことによる熱損失の割合に対
して十分に大きな値を示す。このことは、断熱支持材の
寸法を縮小し、支持材の表面積及び断面積を調整するこ
とにより、良好な断熱性を維持しつつ、座屈強度を向上
させることを可能にする。
が端部のみ施されたものであって、圧縮荷重が負荷され
たときにほぼ座屈モード１で断熱支持材中央部で座屈破
壊を起こす。一方、実施例においては、圧縮荷重が負荷
されても座屈モード１の腹にあたる断熱支持材中央部の
肉厚が増やされているため、ここでの座屈は起こりにく
く、断熱支持材は座屈モード２の腹にあたる部分で座屈
破壊を起こす。熱伝導量が断熱支持材の高さに反比例す
る一方で、座屈強度は肉厚の２乗に比例するので、座屈
強度の増加は肉厚を増やすことによる熱損失の割合に対
して十分に大きな値を示す。このことは、断熱支持材の
寸法を縮小し、支持材の表面積及び断面積を調整するこ
とにより、良好な断熱性を維持しつつ、座屈強度を向上
させることを可能にする。
【００１１】ここで、図２従来の断熱支持材と本実施例
における中央部の肉厚を増やした断熱支持材の座屈評価
を行った結果を示す。図２（ａ）が従来のもの、（ｂ）
が本実施例のものであり、断熱支持材破断位置は、同図
（ｂ）をみてもわかるように、モード１の腹に当たる中
央部からモード２の腹にあたる高さの１／４位置で座屈
を生じた。また、座屈強度については、従来の断熱支持
材と比べて約４０％以上の向上が確認された。
における中央部の肉厚を増やした断熱支持材の座屈評価
を行った結果を示す。図２（ａ）が従来のもの、（ｂ）
が本実施例のものであり、断熱支持材破断位置は、同図
（ｂ）をみてもわかるように、モード１の腹に当たる中
央部からモード２の腹にあたる高さの１／４位置で座屈
を生じた。また、座屈強度については、従来の断熱支持
材と比べて約４０％以上の向上が確認された。
【００１２】以上のように本実施例品が、従来品と比較
して、断熱性を維持しながら座屈強度が強化されている
ことがわかる。また、図３は本発明の第２の実施例を示
したものであり、断熱支持材中央に節板を挟んだもので
ある。断熱支持材を上下二つにわけ、間に節板９を挟み
込み、接着した構造をとっている。この節板９により振
動の腹の部分を完全拘束し、その結果座屈モードが第２
モードに移行する。上記した実施例に比して、より大き
い座屈強度、曲げ強度の実現が可能となり、座屈破壊強
度が安定し、４０〜５０％の座屈強度向上となった。
して、断熱性を維持しながら座屈強度が強化されている
ことがわかる。また、図３は本発明の第２の実施例を示
したものであり、断熱支持材中央に節板を挟んだもので
ある。断熱支持材を上下二つにわけ、間に節板９を挟み
込み、接着した構造をとっている。この節板９により振
動の腹の部分を完全拘束し、その結果座屈モードが第２
モードに移行する。上記した実施例に比して、より大き
い座屈強度、曲げ強度の実現が可能となり、座屈破壊強
度が安定し、４０〜５０％の座屈強度向上となった。
【００１３】次に、図４は本発明の第３の実施例を示し
たものであり、断熱支持材中央の内側に紐を放射状に張
ったものである。断熱支持材の中央部が振幅により外側
へ膨らむのを紐の張力によって防ぎ、その結果、円筒外
側方向の円筒中央部外径を増加させることなく座屈位置
を座屈第２モード座屈による位置に移動させることがで
き、座屈強度を向上させることが可能である。
たものであり、断熱支持材中央の内側に紐を放射状に張
ったものである。断熱支持材の中央部が振幅により外側
へ膨らむのを紐の張力によって防ぎ、その結果、円筒外
側方向の円筒中央部外径を増加させることなく座屈位置
を座屈第２モード座屈による位置に移動させることがで
き、座屈強度を向上させることが可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、超電導磁
石が格納される容器と、この容器の外部に設けられる真
空容器と、中央部の肉厚を厚くした中空円筒状に繊維強
化プラスチックで形成され真空容器内で容器を保持する
断熱支持部とを備えたので、良好な断熱性を維持しなが
ら耐荷重性を強化することができる。
石が格納される容器と、この容器の外部に設けられる真
空容器と、中央部の肉厚を厚くした中空円筒状に繊維強
化プラスチックで形成され真空容器内で容器を保持する
断熱支持部とを備えたので、良好な断熱性を維持しなが
ら耐荷重性を強化することができる。
【図１】本発明の断熱支持装置の第１の実施例を説明す
るための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部拡大
図。
るための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部拡大
図。
【図２】［図１］の断熱支持装置と従来のものとの座屈
破壊状態の比較説明図。
破壊状態の比較説明図。
【図３】本発明の断熱支持装置の第２の実施例を説明す
るための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部拡大
図。
るための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部拡大
図。
【図４】本発明の断熱支持装置の第３の実施例を説明す
るための図。
るための図。
【図５】従来の断熱支持装置を説明するための図であ
り、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は要部拡
大図。
り、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は要部拡
大図。
１…端部、２…中央部、３，１２，１３…薄肉円筒部、
９…節板、１０…端部、１１…接着面、１４…紐
９…節板、１０…端部、１１…接着面、１４…紐
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中尾 裕行 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 超電導磁石が格納される容器と、この容
器の外部に設けられる真空容器と、中央部の肉厚を厚く
した中空円筒状に繊維強化プラスチックで形成され前記
真空容器内で前記容器を保持する断熱支持部とを有する
断熱支持装置。 - 【請求項２】 前記断熱支持部は、中央部が荷重支持方
向に対して垂直面で二つの円筒に分割され、この分割さ
れた円筒の間に節板を挟持し接着するようにしたことを
特徴とする請求項１記載の断熱支持装置。 - 【請求項３】 前記断熱支持部は、内側に放射状に張り
巡らせた紐の張力により中央部を内側から固定したこと
を特徴とする請求項１記載の断熱支持装置。 - 【請求項４】 前記繊維強化プラスチックは、アルミナ
繊維で成ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいず
れかに記載の断熱支持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6218504A JPH0882396A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 断熱支持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6218504A JPH0882396A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 断熱支持装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882396A true JPH0882396A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16720969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6218504A Pending JPH0882396A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 断熱支持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882396A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017054924A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | 株式会社有沢製作所 | 荷重支持材及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP6218504A patent/JPH0882396A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017054924A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | 株式会社有沢製作所 | 荷重支持材及びその製造方法 |
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