JPS6161273B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気浮上鉄道等に使用される超電導
磁石装置に関し、とくに超電導コイルを収納する
内槽を、支持する装置に関するものである。

超電導磁石装置は、そのコイルを超電導状態に
保持するために、密閉容器にコイルを収納し、さ
らに冷却剤として液体ヘリウムをみたしてコイル
を冷却する。一般に、冷却効率をあげるために、
コイルを収納する密閉容器は内、外槽からなる二
重構造となつている。即ちコイルと液体ヘリウム
を入れた内槽を、内部を真空にした外槽に収納す
る構成としている。しかも現在の液体ヘリウムに
よる冷却方法は開放サイクルであるので、高価で
蒸発潜熱が小さい液体ヘリウムを効果的に使用す
るためにも内槽への熱侵入量を極力小さくするこ
とが重要となつている。

一方磁石に発生した電磁力は、内、外槽を介し
て、車両を支へるのであるから、内・外槽間を結
ぶ支持装置は強固でかつ熱絶縁性のよいものでな
ければならない。特に超電導磁石を高速で走行す
る車両に使用する場合には、支持装置は走行中に
発生する振動・衝撃にも耐へる充分な強度と剛性
をもたなければならない。

第１図は、従来の超電導磁石装置の一例を示す
正面図である。

超電導コイル１および２は内槽３の内部に固定
され、外槽４の中に支持されている。５は外槽４
にもうけられた車体等への取付座で、６は冷却剤
等の出入口のポート類でここでは簡略に示してい
る。

第２図は、第１図に示す超電導磁石の中央部断
面図である。

超電導コイル１，２は内槽３の内部に固定さ
れ、ポート６ａ，６ｂを通して冷却・注入された
液体ヘリウム７が貯液されている。さらに内槽３
は支持材１０ａ，１０ｂ，１０ｃを介して外槽４
に支持されている。外槽４と内槽３の間の空間
は、気体による熱伝導を防止するため、真空に排
気されており、さらにここには中間冷却の為の液
体窒素等による冷却管９をそなえた熱シールド板
８が内槽をおおうようにもうけられ、支持体１０
ａ，１０ｂ，１０ｃの中間部に接続されている。
ここには他の断熱材等が併用される場合があるが
簡単の為省略している。６ｃ，６ｄは熱シールド
板８への中間冷却剤の出入口のポートを示す。

超電導磁石には、これらの他、図に直角方向の
支持体、超電導コイルに電流を供給するリード等
があるが、ここでは簡単の為省略して説明する。

第３図は前記支持体１０ａ，１０ｂ，１０ｃの
構成を示す断面図である。ステンレス等金属の中
でも比較的熱伝導率が小さくかつ強度の高い材料
で製造された多重管１１の両端にボス１１ａ，１
１ｂをもうけ、そこにロツドエンド１２，１３が
ネジ等で結合され、ロツドエンド１２，１３の球
面ブツシユ部をつかつて内槽３と外槽４にピン等
で固定される。１４は中間冷却用のフランジ付円
筒で、熱シールド板８にリベツト等で接合され
る。

従来の支持構造は、以上説明したように、多重
管１１等をつかつて、熱伝導距離を長くとること
により熱侵入を小さくする方法が一般的になつて
いる。しかし、車両に取りつける場合等スペース
に制限があるときは、その長さを充分にとつて熱
侵入を小さくするために、多重管１１の肉厚をさ
らに薄くするか、折りかえしを多くするしかない
が、このようにすると強度・剛性共低下してしま
うことになる。

これらを解決する方法として、多重管１１の材
料を熱伝導が非常に小さく強度の高い材料、例へ
ば、ガラス・カーボン等のせんいで強化されたプ
ラスチツクであるFRPにすることが考えられる
が、このFRPにおいては折返し構造はむつかし
く、接着構造とした時にも、接着の信頼性が充分
得られない等、実用上問題が多い。

しかし、本発明はこれらFRP構成による場合
の欠点をも解消してFRPの熱伝導の非常に小さ
く、かつ強度の高い性質を利用しかつ信頼性を低
下させない支持装置を提供することが目的であ
る。以下に本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。

第４図は、本発明による支持装置の正面断面図
である。内槽３にもうけた支持座３ａを、両側か
ら低温用断熱支持筒１５ではさみこみ、さらに、
中間支持筒１６のフランジと、高温用断熱支持筒
１７ではさみこみ、この両端を締結筒１９および
フランジ１８により締付ける。ここで低温側断熱
支持筒１５および高温側断熱支持筒１７は、前出
のFRP製で他は金属により構成する。フランジ
１８、締結棒の他端ももうけたフランジ１９ａは
外槽４に固定され、内槽３からの力をここで外槽
４に伝えることになる。１４ａ，１４ｂは中間熱
シールド筒で、一端は中間支持筒１６に、他端は
熱シールド板８に接合されている。

本発明は、以上に説明した構成である為、
FRP製の部材には単純な圧縮力のみが作用する
からその高い強度を充分に利用できてしかも信頼
性をそこなうこともない。又、金属多重管にくら
べて短いものでも、FRPの低熱伝導性の為格段
に小さい熱侵入におさえることが可能となる。

その他、両側からはさみ込むだけの簡単な構造
であり、かつ両端のフランジ部が外面にでてくる
為、超電導磁石全体を組立てる作業に際しても非
常に大きな利点を有することとなる。

さらに、締結棒１９の一端のフランジ部１９ａ
にネジ２０をもうけて、これを車体等への取付座
と兼用した場合、取付法を容易にし、かつ力を直
接車体等に伝達でき剛性を高められると共に、外
槽構造を簡略にでき、製造しやすくすると共に軽
量な外槽を可能とする。

又、FRP材料において、熱伝導性は、その組
成により種々変化することが知られている。例へ
ば、常温から液体窒素温度（77クルビン）までの
熱伝導は、カーボン・エポキシ系FRPよりガラ
ス・エポキシ系FRPが小さく、逆に液体窒素温
度から液体ヘリウム温度までの熱伝導はカーボ
ン・エポキシ系FRPが小さい。この様なFRPの
組成による相違を利用して、高温側断熱支持筒１
７はガラス・エポキシ系FRP製とし、低温側断
熱支持筒１５はカーボン・エポキシ系FRP製と
する等、選択組合せすることによりさらに熱侵入
の小さい支持構造とすることができる。

尚、本発明では第４図の実施例の様に高温側断
熱支持筒１７が内側にある構成で説明したが、こ
れが外側にある構成としても、本考案の目的を達
することは同じである。又、簡単の為、中間筒１
本の場合の説明を行つたが、剛性低下が許される
使用法においては、さらに内側あるいは外側に支
持筒を多重にすることにより、断熱性をより向上
させうることはいうまでもない。又、これまでの
説明では中間支持筒は金属製として説明したが、
これを他の材質としても、本発明の目的は達成さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電導磁石の側面図、第２図は
第１図の―線に沿つた正面断面図、第３図は
第２図のＡ部断面図、第４図は本発明による第３
図相当の支持装置断面図である。 １；２……超電導コイル、３……内槽、４……
外槽、３ａ……支持座、１５……低温側断熱支持
筒、１６……中間支持筒、１７……高温側断熱支
持筒、１８……フランジ、１９……締結棒、１９
ａ……兼用取付座。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超電導コイルを収納した内槽を支持物を介し
   て外槽内に取り付けてなる超電導磁石の二重構造
   密閉容器において、強化プラスチツク製の高、低
   温用断熱支持筒、中間支持筒および締結筒よりな
   る支持装置により内槽の支持座と外槽とを締結し
   たことを特徴とする超電導磁石装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の装置において
   低温用断熱支持筒と高温用断熱支持筒の材料をそ
   れぞれの使用温度範囲に適した異なる種類の強化
   プラスチツクとしたことを特徴とする超電導磁石
   装置。