JPS60207448A - 超電導回転機のヘリウム放出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超電導回転機のヘリウムタンクの異常な圧力
上昇を防止する安全弁装置に関する。

［発明の背景〕 超電導回転機は通常回転子内部のヘリウムタンク内に超
電導界磁コイルを冷却するための液体ヘリウムを貯えて
いる。この液体ヘリウムは、超電導界磁コイルが何らか
の原因で常電導転位したときの発熱やヘリウムタンク等
の断熱層が破壊されたとき急激に蒸発し、ヘリウムタン
ク内部の圧力が異常に上昇し回転子を破壊する恐れがあ
る。その圧力を逃がすために、通常、安全弁が設けられ
ている。

以下、第１図により、従来技術とその問題点を指摘する
。

超電導界磁巻線（以下、界磁巻線と称す）】はトルクチ
ューブ２に強固に取付けられてヘリウム容器壁３で囲ま
れた巻線空間４内にあり、ヘリウムタンク５内の液体ヘ
リウム６がトルクチューブ２に設けであるヘリウム流通
孔７を流通することによって冷却される。この液体ヘリ
ウＡ　６はヘリウム給排器８を介して機外の固定ヘリウ
ムタンク（図示せず）からヘリウム供給管９により、図
中に矢印で示されているように、トルクチューブ２に接
続されている継ぎシャ、フト１０の内部を通ってヘリウ
ムタンク５に送られる。一方、蒸発したヘリウムガスは
トルクチューブ２や界磁巻Ｂ１への電源入力線となるパ
ワーリード（図示せず）を冷却した後、ヘリウム給排機
８を通じて機外へ取り出される。また界磁巻線ｌへの励
磁電流は、スリップリング１１を介して外部の電源より
供給される。トルクチューブ２に設けたヘリウムタンク
５と巻線空間４との外側は真空断熱部１２を介した外筒
１３で囲まれている。外筒１３はその内部の真空断熱部
１２と外部とをしゃ断する容器であり、かつ、電磁気ダ
ンパーシールドとしても作用する。この外筒１３の駆動
機側（負荷側）はトルクチューブＩ４と一段軸受のペデ
スタル１５とで支持様れ、反駆動機側（反負荷側）は一
台の二段軸受ペデスタル１６で支持されている。

このように構成された回転子のトルクチューブ２の内部
のヘリウムタンク５には、液体ヘリウム６が数十から数
百リットル溜められるが、この溜められた液体ヘリウム
６は、通常の運転時には外部よりの侵入熱により少しず
つ蒸発し、トルクチューブ２等を冷却した後、ヘリウム
給排機８を通じて機外へ取出される。その蒸発した液体
ヘリウムを補う分だけ外部の固定ヘリウムタンク（図示
せず）からヘリウム供給管９を経て供給するように運転
される。

しかし、界磁巻線が超電導状態から常電導状態に転位（
以下、クエンチと称す）したとき、あるいは、真空断熱
部２３の真空が破れた時などには、液体ヘリウム６が急
激に蒸発し、定常時のヘリウム供排機８を通しての流路
だけではヘリウムガスの排出がまに合わなくなり、ヘリ
ウムタンク５の内部のヘリウムガス圧が急激に高くなり
、ヘリウム供徘ｖ＆８やヘリウムタンク５髪破壊してし
まう恐れがある。

そのような事故を防ぐためには、従来は第１図に示すヘ
リウムガス放出パイプ１７．安全弁１８゜放出パイプ１
９を設け、ヘリウムガス圧が安全弁１８の設定圧力より
高くなった場合には、安全弁１８が開き、圧力の高くな
ったヘリウムガスはヘリウムガス放出パイプ１７のヘリ
ウムタンク側開口部２０から、安全弁１８を抜けて放出
パイプ１９を通り、大気中側開口部２１から大気中へ放
出され、ヘリウムタンク５の圧力上昇をおさえるにうに
働く。

従来、このような方法による安全弁装置には。

次のような欠点があった。

（１）熱侵入による蒸発したヘリウムガスをガス状態で
放出させる構造のため、液体ヘリウムの蒸発、および、
その大気中への放出に時間がかかる。

（２）この時間を短縮するためには、放出パイプ。

安全弁等に大口径のものを用いねばならず、トルクチュ
ーブ１４の強度上の制約からも設置が困難である。

（３）高速で回転する回転子は振動をおさえるためにダ
ラムの単位で重さのバランスを取っであるが、液体ヘリ
ウムが急激に蒸発すると液体ヘリウム中に気泡が生じ、
液面も枝豆ぢあばれるのでバランスがくずれ、回転子に
異常振動が発生し、危険であり、軸受等の寿命にも影響
する。

〔発明の目的〕

本発明の目的はこのような欠点をなくした回転機のヘリ
ウム放出装置を提供するにある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。トル
クチューブ１４の中心軸に液体ヘリウム放出パイプ２２
および安全弁２３を設け、ヘリウムタンク内のヘリウム
放出パイプ２５は左右対称の位置で、液体ヘリウム６の
中に開口部２６を持っている。はだ、安全弁２３のヘリ
ウムタンク５の反対側には、液体ヘリウム放出パイプ２
４が設置してあり、左右対称に大気中への開口部２７が
ノ 設けである。また、トルクチューブ１４とへリウム放出
パイプ２２．安全弁２３等の接する部分には熱絶縁体２
８を設置しである。

本発明を適用した超電導回転子で、ヘリウムタンク５内
の圧力が上昇し、その圧力が安全弁２３の設定圧力以上
に上昇した場合、液体ヘリウム６は開口部２６から入り
、液体ヘリウム放出パイプ２２、安全弁２３．液体ヘリ
ウム放出パイプ２４を通り、開口部２７から大気中へ放
出される。

なお、液体ヘリウムを完全に放出してしまいたく無いと
きは、開口部２６とヘリウム容器壁３との間隙で調節す
ることができる。

また、液体ヘリウム中の開口部２６や大気中への開口部
２７は細心に対して対称に配置できるならば、必要に応
じて二ケ所以上設けることができる。

また、安全弁２３は本実施例のような、設定圧力が開く
ようなものでなく、電磁弁等で外部より自由に開閉でき
るようなものでも良い。超電導回転子をすみやかに昇温
させたいような時に、溜まっている液体ヘリウムを急速
に排出する時に活用することが出来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、液体ヘリウムを液体のまま放出するこ
とにより、ガスヘリウムで放出するのに比較して、放出
すべきヘリウムの体積は、低温のガス体で約１／ｉｏ、
室温のガス体で約１／７００ですみ、その分、すみやか
にヘリウムタンク５内の圧力は低下する。また、液体ヘ
リウム中の気泡や液面のあばれが回転子のアンバランス
を引き起し、異常振動が生じる時間も短かくてすむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電導回転機のヘリウム放出装置の断面
図、第２図は本発明の超電導回転機のヘリウム放出装置
の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超電導回転子のヘリウムタンクと、このヘリウムタ
   ンクに連通し、かつ、シャフトの軸心に軸方向に配設さ
   れたヘリウム放出パイプおよび安全弁、・前記ヘリウム
   放出パイプの前記ヘリウムタンク側は前記ヘリウムタン
   クの円周方向底部の液体ヘリウム中に左右対称に開口し
   、また、前記ヘリウムタンクの反対側は安全弁を介して
   左右対称に大気中に開口した放出パイプを設けたことを
   特徴とする超電導回転機のヘリウム放出装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記ヘリウム放出パイプ、前記安全弁および左右対称に
   開口した前記放出パイプに熱絶縁を施した事を特徴とす
   る超電導回転機のヘリウム放出装置。