JP4003859B2

JP4003859B2 - 超電導磁石装置

Info

Publication number: JP4003859B2
Application number: JP2000301652A
Authority: JP
Inventors: 薫根本; 賢長嶋
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2020-10-02
Also published as: JP2002110415A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浮上式鉄道用超電導磁石装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
浮上式鉄道用超電導磁石装置は、以下に示すように構成されている。
【０００３】
図５はかかる浮上式鉄道用超電導磁石装置の一部破断斜視図、図６は内槽内の超電導コイルの断面図である。
【０００４】
この図において、１０１は超電導コイル（ＮｂＴｉ）１１２を内蔵する内槽、１０２はその内槽１０１の荷重支持材（ＦＲＰ）、１０３は永久電流スイッチ、１０４は輻射熱シールド板、１０５は真空多層断熱材（ＭＬＩ）、１０６は外槽、１０７は冷媒供給ポート、１０８は液体窒素タンク、１０９は液体ヘリウムタンク、１１０は車載ヘリウム冷凍機、１１１はパワーリードである。
【０００５】
そして、超電導コイル１１２は液体ヘリウム１１３に浸漬されて、内槽１０１で覆われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の浮上式鉄道用超電導磁石の内槽１０１は、厚さ２ｍｍ程度のステンレス板を用いたドーナツ形状の容器であり、前述したように、その内部に液体ヘリウム１１３と超電導コイル１１２を内蔵している。このような従来の構成では、超電導磁石の真空槽１１４にリークが発生すると、リークしたガスにより内槽１０１表面に熱が伝わり、その熱が内槽１０１内部に伝導し、液体ヘリウム１１３を蒸発させ、数秒乃至数十秒で超電導コイル１１２をクエンチさせてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を除去し、超電導磁石の真空槽にリークが発生しても内層の熱絶縁により内層表面からの熱伝導が小さくなり、液体ヘリウムの蒸発が抑制され、リーク発生から超電導コイルがクエンチするまでの時間を数倍以上に長くすることができる超電導磁石装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕浮上式鉄道用超電導磁石装置の真空槽に設置される内槽を断面相似形に二重に形成し、それらの内槽間に真空槽を設ける超電導磁石であって、超電導コイル（１１）と、この超電導コイル（１１）を浸すように設けられる液体ヘリウム層（１２）と、この液体ヘリウム層（１２）を区画するように形成される内側の内槽（１３）と、この内側の内槽（１３）の外側に設けられる内側の真空槽（１４）と、この真空槽（１４）を区画するように形成される外側の内槽（１５）と、この外側の内槽（１５）の外側に区画するように形成される外側の真空槽（１６）と、前記外側の内槽（１５）自体に形成される四角形状の穴（２１）と、この四角形状の穴（２１）の一辺に連設されるとともに、自由端側が上方へ変位して前記内側の真空槽（１４）と前記外側の真空槽（１６）とを一度に真空引きすることを可能とし、真空引きが完了すると復元力で四角形状の穴（２１）を閉じるバルブ（２２）とを具備することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１参考例を示す超電導磁石装置の要部断面図である。
【００１１】
この図において、１は超電導コイル、２は液体ヘリウム層、３は内槽（ステンレス）、４は内槽３の外表面に形成される熱絶縁手段としての熱絶縁層、５はその外側雰囲気の真空槽である。
【００１２】
このように、浮上式鉄道用超電導磁石の真空槽５に設置される内槽３には、その外表面から内部への熱伝導を小さくするため、内槽３の外表面に熱伝導率の小さい材質で被覆した熱絶縁層４を設ける。例えば、熱絶縁層４の材料としては、エポキシ樹脂、ナイロン繊維、ポリアミド樹脂およびそれらの複合材料が適用可能である。
【００１３】
図２は本発明の第２参考例を示す浮上式鉄道用超電導磁石装置の全体構成図である。
【００１４】
この図において、１１は超電導コイル、１２は液体ヘリウム層、１３は内側の内槽（ステンレス）、１４は外側の真空槽と分離した内側の真空槽、１５は外側の内槽（アルミニウム）、１６は外側の真空槽である。
【００１５】
このように、浮上式鉄道用超電導磁石の二重の内槽１３，１５間に外側の真空槽１６と分離した真空槽１４を設けて真空断熱構造とする。
【００１６】
図３は本発明の実施例を示す浮上式鉄道用超電導磁石装置の全体構成図である。図２と同じ部分には同じ符号を付してそれらの説明は省略する。
【００１７】
この変形例は、図２に示した外側の内槽（アルミニウム）１５に穴２１を形成し、バルブ２２を配置することにより、真空引きする時には、そのバルブ２２の一部が上方へ変位して、外側の真空槽１６と内側の真空槽１４を一度に真空引きすることができ、真空引きが完了すると、バルブ２２は復元力で穴２１を閉じるように構成する。
【００１８】
図４は本発明の第３参考例を示す浮上式鉄道用超電導磁石装置の要部断面図である。
【００１９】
この図において、３１は超電導コイル、３２は液体ヘリウム層、３３は内側の内槽（ステンレス）、３４は熱絶縁層、３５は外側の内槽（アルミニウム）、３６は外側の真空槽である。
【００２０】
このように、真空槽に設置される二重の内槽３３と３５間に外側の内槽３５の表面から内部への熱伝導を小さくするため、熱伝導率の小さい材質で被覆した熱絶縁層３４を施す。例えば、熱絶縁層としては、エポキシ樹脂、ナイロン繊維、ポリアミド樹脂およびそれらの複合材料が適用可能である。
【００２１】
なお、上記実施例では、超電導コイル及び内槽の形状を断面が矩形のものを示したが、断面が円形であっても差し支えない。
【００２２】
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２４】
（Ａ）車両が高速走行中に超電導磁石の真空リークが発生した場合、従来の超電導磁石ではすぐに超電導コイルがクエンチし、超電導磁石を左右両側に取り付けている台車に過大な横方向荷重が発生して、台車および軌道にダメージを与えたが、本発明の超電導磁石装置によれば、超電導コイルがクエンチするまでの時間が長くなるので、クエンチする前に走行している車両を減速・停止させ、台車および軌道のダメージを防止することができる。
【００２５】
（Ｂ）内槽を２重にしてその間に内側の真空槽を形成する場合には、その内側の真空槽と外側の真空槽の真空引きを同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１参考例を示す超電導磁石装置の要部断面図である。
【図２】本発明の第２参考例を示す超電導磁石装置の要部断面図である。
【図３】本発明の実施例を示す超電導磁石装置の要部断面図である。
【図４】本発明の第３参考例を示す超電導磁石装置の要部断面図である。
【図５】浮上式鉄道用超電導磁石装置の一部破断斜視図である。
【図６】浮上式鉄道用超電導磁石装置の内槽内の超電導コイルの断面図である。
【符号の説明】
１，１１，３１超電導コイル
２，１２，３２液体ヘリウム層
３内槽（ステンレス）
４，３４熱絶縁層
５外側雰囲気の真空槽
１３，３３内側の内槽（ステンレス）
１４外側の真空槽と分離した内側の真空槽
１５，３５外側の内槽（アルミニウム）
１６，３６外側の真空槽
２１穴
２２バルブ

Claims

浮上式鉄道用超電導磁石装置の真空槽に設置される内槽を断面相似形に二重に形成し、それらの内槽間に真空槽を設ける超電導磁石装置であって、
（ａ）超電導コイル（１１）と、
（ｂ）該超電導コイル（１１）を浸すように設けられる液体ヘリウム層（１２）と、
（ｃ）該液体ヘリウム層（１２）を区画するように形成される内側の内槽（１３）と、
（ｄ）該内側の内槽（１３）の外側に設けられる内側の真空槽（１４）と、
（ｅ）該真空槽（１４）を区画するように形成される外側の内槽（１５）と、
（ｆ）該外側の内槽（１５）の外側に区画するように形成される外側の真空槽（１６）と、
（ｇ）前記外側の内槽（１５）自体に形成される四角形状の穴（２１）と、
（ｈ）該四角形状の穴（２１）の一辺に連設されるとともに、自由端側が上方へ変位して前記内側の真空槽（１４）と前記外側の真空槽（１６）とを一度に真空引きすることを可能とし、真空引きが完了すると復元力で四角形状の穴（２１）を閉じるバルブ（２２）とを具備することを特徴とする超電導磁石装置。