JPH11144937A

JPH11144937A - 荷重支持体

Info

Publication number: JPH11144937A
Application number: JP9305236A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Aoyama; 博青山; Toshio Hattori; 敏雄服部; Hiroyuki Watanabe; 洋之渡邊; Motoaki Terai; 元昭寺井; Satoru Inetama; 哲稲玉
Original assignee: Hitachi Ltd; Central Japan Railway Co
Current assignee: Hitachi Ltd; Central Japan Railway Co
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JP3726204B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超電導状態下の高い磁場に曝される環境で荷
重支持体のひずみや損傷を正確に検出する。【解決手段】被覆処理された光ファイバ５を荷重支持
体を構成するＦＲＰ部材１に埋設する。この光ファイバ
５への被覆は、シリコン樹脂、紫外線硬化樹脂が考えら
れ、固化する樹脂は、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂が考
えられる。又、荷重支持体外部には支持体と非接触に受
光ユニットを設け、損傷した光ファイバからの漏れ光を
検知する。本発明の荷重支持体を用いることで、電磁ノ
イズに強く、ひずみや損傷のセンシングが可能となり、
被覆により光ファイバの劣化が防止され、樹脂との接着
強度が確保でき、又、光ファイバの光量変化と支持体の
変形を対応づけることで、磁石運転中の荷重支持体への
実負荷を知ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は荷重支持体に係り、
特に超電導磁石用として好適な荷重支持体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、通常の超電導磁石では、内部に液
体ヘリウムで冷却されたコイルが内蔵され、コイルの周
囲は内槽と呼ばれるステンレス製のケースが覆ってい
る。内槽は、真空容器である外槽内に格納され支持体に
より支持される。支持に用いられる支持体には、断熱特
性を高めるために、複合材料である繊維強化プラスチッ
ク（以下ＦＲＰと称する）が使用されている。従来の方
法としては、特開昭６２−１２６６０４号公報、特開昭
５６−１１６５５５号公報等に記載の例など、円筒状、
コーン状に成型されたＦＲＰ部材を使用したものがあ
る。また、光ファイバを樹脂内に埋め込んだ例として
は、特開昭５９−１０１７０９号公報、特開昭６２−１
３４６０８号公報等に記載のように、光ファイバがマト
リックス材によって固化埋設された例がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術による
荷重支持体は、その強度特性と断熱特性を満たすため
に、炭素繊維やガラス繊維をエポキシ樹脂などで固化さ
せたもので、強化繊維と樹脂以外の物質は存在しない。
したがって、ＦＲＰのひずみ、損傷をモニタするために
は、後から別に各種のセンサを設置する必要がある。損
傷状況を調べる方法には、一般に各構成部品にひずみゲ
ージを貼り付け、荷重に対する変化量を測定する方法が
ある。ひずみゲージは、細い銅箔をゲージベースの上に
貼り付けたもので、使用時は、ゲージベースを接着剤等
で被測定物に貼り付け、ゲージベースの上の銅箔に電流
を流している。超電導磁石の構成部品は、超電導状態に
なると高い磁場に曝される。そのため、ひずみゲージの
ように微弱な電流を扱うセンサは、電気的、磁気的ノイ
ズの影響を受けやすく、正確なひずみが計測できない。
また、コイル内槽と外槽との間に配置する荷重支持体
は、断熱特性を重視しているため、熱伝導率の高い銅を
荷重支持体に取り付けることは、無意味な熱侵入を許す
ことになり、磁石の超電導状態を悪化させる。さらに、
ひずみゲージを使用する場合、損傷はゲージを取り付け
た位置しか検出できず、ゲージを付けていない部位の損
傷情報は得られない。光ファイバを樹脂内に埋設した前
記公知例の場合、複数本の光ファイバ、銅線などのそれ
以外の繊維は互いに同一方向にのびており、互いが直交
したり、繊維が複数の光ファイバにまたがることはな
い。強度的にみて、この複合材の強度は光ファイバ、繊
維方向が最も高く、それと直交する方向には弱い。した
がって、この従来技術による光ファイバ埋設樹脂を荷重
支持体のように、あらゆる方向に強度を持たせたい構造
物に適用することはできない。本発明の目的は、超電導
状態下の高い磁場に曝される荷重支持体のひずみ、損傷
を正確に検出することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、超電導コイ
ルを格納する内槽と該内槽を格納する外槽との間に配置
され前記内槽を支持する超電導磁石の荷重支持体におい
て、前記荷重支持体は繊維強化プラスチックと、光ファ
イバとから構成されることにより達成される。上記目的
は、超電導コイルを格納する内槽と該内槽を格納する外
槽との間に配置され前記内槽を支持する超電導磁石の荷
重支持体において、前記荷重支持体は繊維強化プラスチ
ックと、コアの周囲が屈折率の異なるクラッドで覆われ
た光ファイバとから構成されることにより達成される。
前記光ファイバの損傷により外部へ漏れた光を検出し前
記繊維強化プラスチックの損傷部位を特定する受光素子
を前記光ファイバと対向する位置に設けることが望まし
い。前記荷重支持体は、鼓形状、円筒形状、棒状あるい
は円錐形状等のうちいずれかの形状であり、前記光ファ
イバが前記形状の中心軸に対して放射状になるように前
記繊維強化プラスチック内に埋め込まれていることが望
ましい。前記光ファイバのコアとクラッドの比屈折率差
が０．１〜０．２５％であることが望ましい。前記荷重
支持体は径が異なる複数の光ファイバを有することが望
ましい。前記繊維強化プラスチックの強化繊維は、ガラ
ス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アラミド繊維および
アルミナ繊維の一種類、あるいはこれらの複数種類の組
み合わせであることが望ましい。前記繊維強化プラスチ
ックのプラスチックは、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹
脂であることが望ましい。前記光ファイバは、前記繊維
強化プラスチック成型時のプリプレグシートの間に挟ん
で埋め込まれることが望ましい。前記荷重支持体は、光
ファイバと、加熱溶融する樹脂を繊維状にしたもの、お
よび強化繊維とで織りあげられた布を積層し、その後、
加熱加圧溶融し、冷却固化することにより成型される複
合材料であることが望ましい。前記光ファイバが前記繊
維強化プラスチックから外部へ導かれる際に、熱硬化性
樹脂あるいは熱可塑性樹脂以外の材質のスリーブを貫通
することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
荷重支持体。前記光ファイバの外周は、熱硬化性樹脂あ
るいは熱可塑性樹脂以外の１種類あるいは複数種類の材
質で被覆されていることが望ましい。前記荷重支持体に
かかる荷重に対応する前記光ファイバの光透過減衰量が
予め計測されていることが望ましい。前記光ファイバ
は、繊維強化プラスチック成型時のプリプレグシートの
間に挟んで埋め込まれる製作過程中の、あるいは、前記
光ファイバと、加熱溶融する樹脂を繊維状にしたもの、
および強化繊維とで織りあげられた布を積層し、その
後、加熱加圧溶融し、冷却固化することにより成型され
る製作過程中の光透過量変化が計測されていることが望
ましい。

【０００５】上記構成の荷重支持体の繊維強化プラスチ
ックに混在させた光ファイバを透過する光は、超電導状
態下の高い磁場に曝される環境でも電気的、磁気的ノイ
ズに妨害されないから荷重支持体のひずみや損傷に伴っ
て光ファイバが変形すると透過光量が変化し、荷重支持
体のひずみや損傷を正確に検出できる。荷重支持体外部
に設置した受光ユニットで、損傷を受けた位置を特定で
きる。光ファイバに被覆を施すことで、光ファイバの劣
化が防止され樹脂との接着強度を確保することができ
る。強化繊維と光ファイバの方向を一致させて埋設する
ことで、繊維間に溜る樹脂だまりを最小にすることがで
きる。光ファイバと強化繊維と樹脂繊維の混織布を用い
ることで、所望の形状が製作しやすくなる。荷重支持体
を上下で締結する締結金具にコネクタユニットを設ける
ことで、複数個の荷重支持体を一つの測定装置で計測で
きる。光ファイバの光量変化と荷重支持体の受ける荷重
とを対応づけておくことで、磁石運転中の実荷重を知る
ことができる。荷重支持体に負荷の方向と直交するダミ
ーファイバを配置することで、荷重支持体外で光ファイ
バに加わる外乱、例えば、ファイバの揺れ、温度変化に
よる光量変化分などを除いた、純粋な荷重支持体の変形
量のみを知ることができる。荷重支持体を構成する繊維
強化プラスチックの成型時から、これに埋設された光フ
ァイバの光量変化を監視することで、成型時での内部欠
陥あるいは材料の変形を監視でき、製品のばらつきを知
ることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施の
形態の荷重支持体を示す斜視図である。本図において、
本実施の形態の荷重支持体は、コイル内槽と外槽とを連
結し、鼓状に成型したＦＲＰ部１を締結金具２ではさん
で構成されている。ＦＲＰ部１は板厚が１〜３ｍｍであ
り、締結金具２が各々内槽および外槽に溶接される。磁
石運転中は、コイルに働く電磁力が荷重支持体を介して
外槽に伝わるため、ＦＲＰ部１は負荷に応じて変形す
る。ＦＲＰ部１を構成する強化繊維３としては、アルミ
ナ繊維、炭素繊維、ガラス繊維、炭化珪素繊維、アラミ
ド繊維などを用い、樹脂は熱硬化性のエポキシ樹脂を用
いて成型されている。成型はプリプレグと呼ばれる繊維
と樹脂との混合物でできたシート状のものを積層してで
きている。プリプレグシート４を積層する際の繊維の配
向は、鼓形状の母線軸方向を０度としたとき０度、４５
度、９０度、１３５度の方向を持つものとする。各方向
を持つ繊維層はそれぞれ８層となっている。したがって
トータルで３２層の繊維層が積み重ねられ、エポキシ樹
脂で固化される。ＦＲＰ部１の内部には、光ファイバ５
が、図１に示すように埋設される。上下の締結金具２に
は、光ファイバ５が通る穴６が設けられており、光ファ
イバ５が外部へ導かれる。光ファイバ５は鼓状ＦＲＰ部
１の母線方向に沿って取り付けられていてもよいし、周
方向に巻き付けられていてもよい。いずれの場合も、光
ファイバ５の長手方向が、アルミナ繊維の方向と同じに
なるように埋設される。こうすることで、光ファイバ５
の周囲に無用な樹脂だまりが生じることが防止され、強
度上有利になる。１つの荷重支持体に取り付けられる光
ファイバ５の数は１本でもよいし、複数本でもよい。光
ファイバ５表面にはシリコン樹脂、紫外線硬化樹脂など
が被覆されている。被覆があることで、エポキシ樹脂と
の接着強度が増す。また、被覆によって光ファイバ５の
劣化を防ぐ効果が生まれる。光ファイバ５の径は、ＦＲ
Ｐ部１の引っ張り強度、曲げ強度に対応するひずみ量で
破壊するように調整される。磁石運転中に荷重支持体に
急激な負荷が加わり、ＦＲＰ部１が大きく変形すると、
そこに取り付けてある光ファイバ５が破壊する。

【０００７】図２は本発明による超電導磁石の一例を示
す説明図である。本図において、磁石外槽７内の超電導
コイル８を収納した内槽９に、前記荷重支持体が取り付
けられる。荷重支持体に埋設された光ファイバ５は、光
コネクタ１０を介して、光源１１とパワーメータ１２に
接続される。光源１１はレーザであってもよいし、ＬＥ
Ｄであってもよい。パワーメータ１２の出力電圧は、ペ
ンレコーダ１３に入力され、各光ファイバ５の透過光量
が記録される。あらかじめ、磁石運転前に荷重支持体に
埋設された光ファイバ５に光を通し透過量を測定してお
く。磁石運転中に何らかの原因で、荷重支持体が過大な
変形を受けると、光ファイバ５が損傷する。この際、透
過光量は減少し、ＦＲＰ部１に損傷が生じたことが間接
的に分かる。光は常時通していてもよいし、磁石の定期
検査時のみ通してもよい。情報の伝達には光を用いてい
るため、強変動磁場中でもノイズの無い安定した情報が
得られる。

【０００８】本発明の他の実施の形態を図３を用いて説
明する。図３は本発明の他の実施の形態の荷重支持体を
示す正面図である。本図において、光ファイバの径が小
径光ファイバ１４と大径光ファイバ１５の複数になった
例である。径はコアの寸法を変えることでおこなっても
よいし、クラッドの寸法を変えることでおこなってもよ
い。この例によれば、荷重支持体に負荷が加わった場
合、小径光ファイバ１４から先に破断が進行する。すべ
ての光ファイバに光を入れ、その透過光量を測定してお
き、どの径の光ファイバまでが破断したかを知ることが
でき、材料にかかっている負荷、あるいは局所的なＦＲ
Ｐのひずみの大きさを、定量的に知ることができる。

【０００９】本発明の他の実施の形態を図４を用いて説
明する。図４は本発明の他の実施の形態の荷重支持体を
示す斜視図である。本図において、光ファイバ５が埋設
された荷重支持体の内側に、ＣＣＤアレイ１６等を取り
付けた受光ユニット１７を、荷重支持体ＦＲＰ部１か
ら、ある距離を置いて設置する。もしＦＲＰ部１が過大
な変形を受け、その部位に埋設された光ファイバ５が損
傷した場合、光ファイバ５に光を通した際、損傷部位か
ら光が漏れる。ＦＲＰ部１を構成する強化繊維３がガラ
ス繊維やアルミナ繊維などの光を比較的よく通す材質で
できているならば、埋設された損傷した光ファイバから
漏れた光は外部から観察できる。この漏れた光を前述の
受光ユニット１７によって検出し、その位置を特定す
る。例えば、図４において、受光素子１８が漏れた光を
検出した場合、ＦＲＰ部１が過大な変形を受けた部位を
図中ａ部と推定できる。本実施の形態によれば、ＦＲＰ
に多数のひずみゲージ等のセンサを取り付けなくとも、
損傷を受けた部位を知ることができる。また、光ファイ
バ５を通過した光を再度パワーメータ１２で計測しなく
てもよいため、システムが単純化できる。

【００１０】本発明の他の実施の形態を図５、図６およ
び図７を用いて説明する。図５は本発明の他の実施の形
態における光ファイバの斜視図である。本図に示す例
は、樹脂に内蔵させる光ファイバ５を上下のリング１９
と、それらをつなぐファイバ２０とで一体成型した例で
ある。光ファイバ５同士の接合は、融着によって行う。
この実施の形態によれば、光を入れるファイバと光量を
計測するための出口側ファイバが一つですみ、測定シス
テムが単純化できる。

【００１１】図６は本実施の形態における締結金具の斜
視図である。本図に示すように、ファイバ端部２１は、
コネクタユニット２２内でＦＣコネクタに接続されてい
る。リングファイバ１９を傷つけないようにするため
に、ＦＲＰ部１を固定する締結金具２には溝２３が切っ
てある。コネクタユニット２２は光ファイバ５接続後、
締結金具２内の穴２４に収納される。

【００１２】図７は本実施の形態における光コネクタユ
ニットの横断面図である。本図にコネクタユニット２２
の構造を示す。光ファイバ端部２１は接着剤２５でコネ
クタユニット２２に固定される。コネクタユニット２２
内にはＦＣコネクタ２６があって、端部光ファイバ２１
がフェルール２７を介して接続される。コネクタユニッ
ト２２を介することで、外部の光源、光量測定装置との
接続がＦＣコネクタ同士で行えるため、複数個の複合材
料構造物を一つの測定システムで計測できる。

【００１３】本発明の他の実施の形態を図８を用いて説
明する。図８は本発明の他の実施の形態の荷重支持体を
示す斜視図である。本図は別のタイプの荷重支持体に、
光ファイバ５を取り付けた例を示したものである。コー
ン状ＦＲＰ部２８に複数本の光ファイバ５が埋設されて
いる。光ファイバコネクタ部２２は、締結金具２に取り
付けられ、外部からのソケットをこの部分に差し込み計
測する。

【００１４】本発明の他の実施の形態を図９を用いて説
明する。図９は本発明の他の実施の形態の荷重支持体を
示す斜視図である。本図は別のタイプの荷重支持体に、
光ファイバ５を取り付けた例を示したものである。円筒
状ＦＲＰ部２９に複数本の光ファイバ５が埋設されてい
る。光ファイバコネクタ部２２は締結金具２に取り付け
られ、外部からのソケットをこの部分に差し込み計測す
る。

【００１５】本発明の他の実施の形態を図１０を用いて
説明する。図１０は本発明の他の実施の形態の荷重支持
体を示す斜視図である。本図は別のタイプの荷重支持体
に、光ファイバ５を取り付けた例を示したものである。
棒状ＦＲＰ部３０に複数本の光ファイバ５が埋設されて
いる。光ファイバコネクタ部２２は締結金具２に取り付
けられ、外部からのソケットをこの部分に差し込み計測
する。

【００１６】本発明の他の実施の形態を図１１および図
１２を用いて説明する。図１１は本発明の他の実施の形
態における光ファイバ５と強化繊維と樹脂繊維とによる
混織布の斜視図である。本図において、複数本が一方向
に並べられた光ファイバ５を、樹脂繊維３１と強化繊維
３によって編んだ例である。樹脂繊維３１は、加熱する
ことで溶融し、冷却することで固体化するＰＥＥＫ等の
熱可塑性樹脂でできている。光ファイバ５と強化繊維３
の向きは同じとし、互い違いに織り込まれる。

【００１７】図１２は図１１の混織布を適用した荷重支
持体を示す斜視図である。本図に示すようにこの布を所
望の金型３２の周囲に貼り、必要な枚数積層した後、加
熱、冷却して光ファイバ内蔵型の荷重支持体を製作す
る。

【００１８】本発明の他の実施の形態を図１３を用いて
説明する。図１３は本発明の他の実施の形態の荷重支持
体を示す斜視図である。本図において、荷重支持体鼓状
ＦＲＰ部１中に、母線方向を向いた光ファイバ３３と、
それに直交する向きに入れられた周方向の光ファイバ３
４が埋設されている。図示はしていないが光ファイバ３
３と光ファイバ３４がＦＲＰ部１から外部へ導かれる個
所で熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂以外の材質のス
リーブを貫通させることが、光ファイバの保護の点で望
ましい。一般に、光ファイバのコアの屈折率は１.４５
２、クラッドの屈折率は１.４４７である。本実施の形
態においては、コアの屈折率を１.４５１、クラッドの
屈折率を１.４４７とし、比屈折率差を一般の０.３３％
から０.１〜０.２５％とすることで、光ファイバの曲げ
による透過光量損失が大きくなるようにしたものを使用
する。鼓の軸に対し直角方向に負荷が加わった場合、母
線方向に埋設した光ファイバ３３は、負荷に対して敏感
な光量変化を生ずる。しかし、母線に対し直交方向を向
いた光ファイバ３４の光量は、ひずみに対して鈍感とな
るためそれほど変化しない。

【００１９】図１４は本発明の他の実施の形態における
荷重支持体ひずみ計測系統図である。本図において、
光源１１から発射された光は、カプラ３５によって二つ
に分割され、一方は母線方向（負荷方向）のファイバ３
３に、もう一方は負荷方向と直角方向のファイバ３４に
それぞれ入射される。その後、各々のファイバから出て
きた光はパワーメータ１２によって、光量に比例した電
圧信号に変換される。差分回路３６内では、オペアンプ
３７を用いて、両電圧の差を増幅する。この実施の形態
によれば、荷重支持体外での光ファイバに加わる外乱、
例えば、ファイバの揺れや、温度変化による光量変化分
などを除いた、純粋な荷重支持体の変形量のみを知るこ
とができる。この構造物の変形の影響を受けない内蔵光
ファイバ（この場合、負荷方向と直角方向のファイバ）
をダミーファイバと呼ぶ。

【００２０】本発明の他の実施の形態を図１５を用いて
説明する。図１５は本発明の他の実施の形態による荷重
支持体負荷装置の正面図である。本図は光ファイバを埋
設した荷重支持体を引張り試験機に搭載した例を示す。
油圧アクチュエータ３８は、油圧源３９から送り込まれ
る油によって軸方向に変位する。軸方向に加圧した際の
ＦＲＰ部１の変形に伴い、光ファイバ５を透過する光量
も変化する。図１５中に、荷重支持体に負荷した荷重と
光量の変化の測定例を示す。変形が進むとともに、光量
損失は増加する。この荷重と減衰量との関係をあらかじ
め測定しておき、磁石運転中の荷重支持体の光量変化を
計測することで、運転中の実荷重を知ることができる。

【００２１】本発明の他の実施の形態を図１６を用いて
説明する。図１６は本発明の他の実施の形態による荷重
支持体成型装置斜視図である。本図において、加熱炉４
０内に電熱線４１が敷設されている。ジャッキによって
負荷ロッド４２が上下し、これに取り付けられた加圧治
具４３が動く。加圧治具４３の中には、荷重支持体を構
成するＦＲＰの基材４４が、光ファイバ５とともに設置
されている。基材４４中の光ファイバ５には、光源１１
より、一定光量の光が入射されている。光ファイバ５の
もう一方の端部は、パワーメータ１２につながってい
る。パワーメータ１２からの電圧はペンレコーダ１３に
つながり、ＦＲＰ成型中にその電圧変化を記録できるよ
うになっている。本実施の形態によれば、荷重支持体Ｆ
ＲＰの成型時での内部ひずみを測定することができ、成
型のばらつきを知ることができる。

【００２２】以上説明したように、本実施の形態による
光ファイバ内蔵荷重支持体を用いることで、磁石運転中
でも電磁ノイズに強い、ひずみや損傷のセンシングが可
能となる。また、荷重支持体外部に設置した受光ユニッ
トで、損傷を受けた位置を特定できる。そして、光ファ
イバに被覆を施すことで、光ファイバの劣化を防ぐ効果
と、樹脂との接着強度を確保することができる。強化繊
維と光ファイバの方向を一致させて埋設することで、繊
維間に溜る樹脂だまりを最小にすることができる。さら
に、本本実施の形態によれば以下のような優れた効果が
ある。光ファイバと強化繊維と樹脂繊維の混織布を用い
ることで、所望の形状が製作しやすくなる。荷重支持体
を上下で締結する締結金具２にコネクタユニットを設け
ることで、複数個の荷重支持体を一つの測定装置でコネ
クタを差し替えて計測できる。光ファイバの光量変化と
荷重支持体の受ける荷重とを対応づけておくことで、磁
石運転中の実荷重を知ることができる。荷重支持体に負
荷の方向と直交するダミーファイバを配置しておくこと
で、荷重支持体外で光ファイバに加わる外乱、例えばフ
ァイバの揺れ、温度変化による光量変化分などを除いた
純粋な荷重支持体の変形量のみを知ることができる。荷
重支持体を構成するＦＲＰの成型時から、これに埋設さ
れた光ファイバの光量変化を監視することで、成型時で
の内部欠陥あるいは材料の変形を監視でき、製品のばら
つきを知ることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、繊維強化プラスチック
に光ファイバを混在させることにより、超電導状態下の
高い磁場に曝される環境でも電気的、磁気的ノイズに妨
害されず荷重支持体のひずみや損傷を正確に検出する効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の荷重支持体を示す斜視
図。

【図２】本発明による超電導磁石の一例を示す説明図。

【図３】本発明の他の実施の形態の荷重支持体を示す正
面図。

【図４】本発明の他の実施の形態の荷重支持体を示す斜
視図。

【図５】本発明の他の実施の形態における光ファイバの
斜視図。

【図６】本発明の他の実施の形態における締結金具の斜
視図。

【図７】本発明の他の実施の形態における光コネクタユ
ニットの横断面図。

【図８】本発明の他の実施の形態の荷重支持体を示す斜
視図。

【図９】本発明の他の実施の形態の荷重支持体を示す斜
視図。

【図１０】本発明の他の実施の形態の荷重支持体を示す
斜視図。

【図１１】本発明の他の実施の形態における光ファイバ
と強化繊維と樹脂繊維とによる混織布の斜視図。

【図１２】本発明の他の実施の形態の荷重支持体を示す
斜視図。

【図１３】本発明の他の実施の形態の荷重支持体を示す
斜視図。

【図１４】本発明の他の実施の形態における荷重支持体
ひずみ計測系統図。

【図１５】本発明による荷重支持体負荷装置の正面図。

【図１６】本発明による荷重支持体成型装置斜視図。

【符号の説明】

１ＦＲＰ部２締結金具３強化繊維４プリプレグシート５光ファイバ６穴７磁石外槽８超電導コイル９内槽１０光コネクタ１１光源１２パワーメータ１３ペンレコーダ１４小径光ファイバ１５大径光ファイバ１６ＣＣＤアレイ１７受光ユニット１８損傷部位近傍ＣＣＤアレイ１９リングファイバ２０連結ファイバ２１ファイバ端部２２コネクタユニット２３溝２４コネクタ用穴２５接着剤２６ＦＣコネクタ２７フェルール２８コーン状ＦＲＰ２９円筒状ＦＲＰ３０棒状ＦＲＰ３１樹脂繊維３２金型３３母線方向光ファイバ３４周方向光ファイバ３５光カプラ３６差分回路３７オペアンプ３８油圧アクチュエータ３９油圧源４０加熱炉４１電熱線４２負荷ロッド４３加圧治具４４ＦＲＰ基材

フロントページの続き (72)発明者渡邊洋之茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者寺井元昭愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者稲玉哲愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号東海旅客鉄道株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導コイルを格納する内槽と該内槽を
格納する外槽との間に配置され前記内槽を支持する超電
導磁石の荷重支持体において、前記荷重支持体は繊維強化プラスチックと、光ファイバ
とから構成されることを特徴とする荷重支持体。
【請求項２】超電導コイルを格納する内槽と該内槽を
格納する外槽との間に配置され前記内槽を支持する超電
導磁石の荷重支持体において、前記荷重支持体は繊維強化プラスチックと、コアの周囲
が屈折率の異なるクラッドで覆われた光ファイバとから
構成されることを特徴とする荷重支持体。
【請求項３】前記光ファイバの損傷により外部へ漏れ
た光を検出し前記繊維強化プラスチックの損傷部位を特
定する受光素子を前記光ファイバと対向する位置に設け
たことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷
重支持体。
【請求項４】前記荷重支持体は、鼓形状、円筒形状、
棒状あるいは円錐形状等のうちいずれかの形状であり、
前記光ファイバが前記形状の中心軸に対して放射状にな
るように前記繊維強化プラスチック内に埋め込まれてい
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷
重支持体。
【請求項５】前記光ファイバのコアとクラッドの比屈
折率差が０．１〜０．２５％であることを特徴とする請
求項２に記載の荷重支持体。
【請求項６】径が異なる複数の光ファイバを有するこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷重支
持体。
【請求項７】前記繊維強化プラスチックの強化繊維
が、ガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アラミド繊
維およびアルミナ繊維の一種類、あるいはこれらの複
数種類の組み合わせであることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の荷重支持体。
【請求項８】前記繊維強化プラスチックのプラスチッ
クが、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂であることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の荷重支持体。
【請求項９】前記光ファイバが、前記繊維強化プラス
チック成型時のプリプレグシートの間に挟んで埋め込ま
れることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
荷重支持体。
【請求項１０】前記荷重支持体は、光ファイバと、加
熱溶融する樹脂を繊維状にしたもの、および強化繊維と
で織りあげられた布を積層し、その後、加熱加圧溶融
し、冷却固化することにより成型される複合材料である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷重
支持体。
【請求項１１】前記光ファイバが前記繊維強化プラス
チックから外部へ導かれる際に、熱硬化性樹脂あるいは
熱可塑性樹脂以外の材質のスリーブを貫通することを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の荷重支持体。
【請求項１２】前記光ファイバの外周は、熱硬化性樹
脂あるいは熱可塑性樹脂以外の１種類あるいは複数種類
の材質で被覆されていることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の荷重支持体。
【請求項１３】前記荷重支持体にかかる荷重に対応す
る前記光ファイバの光透過減衰量が予め計測されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷重
支持体。
【請求項１４】前記光ファイバは、繊維強化プラスチ
ック成型時のプリプレグシートの間に挟んで埋め込まれ
る製作過程中の、あるいは、前記光ファイバと、加熱溶
融する樹脂を繊維状にしたもの、および強化繊維とで織
りあげられた布を積層し、その後、加熱加圧溶融し、冷
却固化することにより成型される製作過程中の光透過量
変化が計測されていることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の荷重支持体。