JPH11176628A - 磁気浮上式鉄道用超電導磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 限られたスペースに配設することができ、か
つ必要な機能を満たし、さらに信頼性の高い電流リード
を備えた超電導磁石装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 超電導線が巻回されて形成された超電導
コイル１および超電導コイル１を冷却する冷媒を収納
し、内部が極低温に保たれた内槽２，１２と、内槽２，
１２を収納し、外周面が常温とされた外槽５，１５と、
外槽５，１５の常温部と内槽２，１２の低温部との間に
少なくとも１部が螺旋状にされて設けられ、超電導コイ
ル１に電流を供給する電流リード１１とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば磁気浮上
車両等に搭載される超電導磁石装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図７は例えば特開平６−２０８３１号公
報に示された従来の磁気浮上式鉄道車両の概略を示す断
面図である。図８は従来の超電導磁石装置を車両の側面
方向からみた断面図である。さらに図９は図８のXI-XI
線に沿う矢視断面図である。図７において、超電導磁石
装置２５は、台車枠９の側面に固定されている。そし
て、台車枠９の上部には、空気バネ等を介して車体１８
が配設されている。超電導磁石装置２５は、車体１８の
進行方向に沿って設置された概略矩形の本体１９と本体
１９の上部に上辺と平行に設置された概略円柱形のタン
ク１０とから構成されている。本体１９の内部には、超
電導コイル１が収納されている。本体１９は、台車枠９
にボルト８にて締着されている。そして、タンク１０
は、本体１９に支持されている。一方、地上側に敷設さ
れたコンクリート軌道には、推進コイル１６と浮上案内
コイル１７が超電導コイル１に対向するように設置され
ている。

【０００３】図８および図９において、本体１９は、ま
ず車体１８の進行方向に沿って長い矩形箱状の本体外槽
５を有している。本体外槽５は、非磁性と軽量を兼ね備
えるようにアルミニウム合金などで作製され、大気に面
する外周面である常温部からの対流による熱の侵入を防
止するため内部が真空とされている。本体外槽５の内部
には、４個の超電導コイル１が車体１８の進行方向に沿
ってならべられて収納されている。超電導コイル１は、
超電導線がレーストラック状に巻回され、樹脂が含浸さ
れて一体に成形されている。超電導コイル１は、各々レ
ーストラック形容器の本体内槽２に収納されている。本
体内槽２は、非磁性体である例えばステンレス鋼で作製
され、内部に超電導コイル１を極低温に冷却するための
冷媒である液体ヘリウム冷媒が封入されている。そし
て、本体内槽２の内部は液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）
に保持されている。

【０００４】本体外槽５の内部には、さらに４個の超電
導コイル１を取り囲むように中間槽である輻射シールド
板４が配設されている。輻射シールド板４は、本体外槽
５の外周面の常温部からの輻射熱を遮蔽する。輻射シー
ルド板４は、表面に張り巡らされてた冷却配管に液体窒
素が流され、液体窒素温度（７７Ｋ）に保持されてい
る。図９に詳しく示されるように、本体内槽２および輻
射シールド板４は、断熱支持材７を介して本体外槽５に
支持されている。そして、本体外槽５は上述のようにボ
ルト８で台車枠に固定されている。

【０００５】一方、タンク１０においては、まず本体１
９の上辺に沿って長い有底円筒状のタンク外槽１５を有
している。タンク外槽１５は、非磁性と軽量を兼ね備え
るようにアルミニウム合金などで作製され、大気に面す
る外周面である常温部からの対流による熱の侵入を防止
するため内部が真空とされている。タンク外槽１５内に
は、同じく有底円筒状のタンク内槽１２が中心軸を同一
にして収納されている。タンク内槽１２は、非磁性体で
ある例えばステンレス鋼で作製され、内部に液体ヘリウ
ム３が貯蔵されている。

【０００６】タンク外槽１５の内部には、さらにタンク
内槽１２を取り囲むように中間槽であるタンク輻射シー
ルド板１４が配設されている。タンク輻射シールド板１
４は、タンク外槽１５の外周面の常温部からの輻射熱を
遮蔽する。タンク輻射シールド板１４は、表面に張り巡
らされた冷却配管に液体窒素が流され、液体窒素温度
（７７Ｋ）に保持されている。タンク内槽１２およびタ
ンク輻射シールド板１４は、本体１９の断熱支持材７に
相当する断熱支持材１３を介してタンク外槽１５に支持
されている。本体外槽５とタンク外槽１５は、接合部５
ａにて連通されている。さらに輻射シールド板４とタン
ク輻射シールド板１４とは、接合部５ａの内側で連通さ
れている。また、タンク外槽１５は、接合部５ａおよび
支持部５ｂにより、本体外槽５から強固に支持されてい
る。

【０００７】タンク内槽１２と本体内槽２は、接合部５
ａを通過する接続配管６で接続されている。また、隣り
合う本体内槽２も接続配管６で接続されている。接続配
管６は、本体内槽２から蒸発してガス化した液体ヘリウ
ムをタンク内槽１２に回収すると共に、後述する電流リ
ード１１からの電流を各超電導コイル１に供給する。

【０００８】接続配管６は、図１０に示すように概略円
管状をなし、本体内槽２から蒸発してガス化した液体ヘ
リウムをタンク内槽１２に回収する。そして、接続配管
６の内部には、さらに外部より液体ヘリウムを供給する
ための注液管６ａやタンク内槽１２から本体内槽２に液
体ヘリウムを補給するための補給管６ｂ、さらに電流リ
ード１１からの電流を超電導コイル１に供給するための
超電導線６ｃが内臓されている。これらの内臓部品は、
所定のピッチで設置された支持部材６ｄに支持されてい
る。

【０００９】電流リード１１は、本体外槽５の内部で、
本体外槽５の外周面の常温部と液体ヘリウムが封入され
ている本体内槽２との間に設けられ、超電導コイル１に
電流を供給する。電流リード１１の本体外槽５外周面か
ら突出した常温端には、端子１１ｄが設けられている。
端子１１ｄは、外部の電源と図示しない電線で電気的に
接続される。電流リード１１の他側の低温端は、液体ヘ
リウムが封入されている本体内槽２に接続されている。
そして、電流リード１１によって外部から供給された電
流は、以後、接続配管６内の超電導線６ｃを通じて、各
超電導コイル１に供給される。

【００１０】電流リード１１の内部の構成は、図１１に
示すように、電流を通電しかつ内部にヘリウムガスを流
通させる導体配管１１ａと、本体外槽５内の真空に耐え
る強度を有するシース配管１１ｂ、および導体配管１１
ａとシース配管１１ｂの間の空間に充填された電気絶縁
物１１ｃとで構成されている。導体配管１１ａは、タン
ク内槽１２の上部ヘリウムガス空間に連通され、内部に
ヘリウムガスを流通させている。

【００１１】電流リード１１は、超電導コイル１が永久
電流モードで運転されている定常運転の場合、すなわち
電流リード１１に通電されていない状態において、常温
部からの熱の侵入を極力小さくするために、通常、低温
端から常温端まで２メートル程度以上の長さが必要とさ
れる。そして、電流リード１１には、熱振動（サーマル
オシレーション）に伴う熱の侵入を防止するための逆止
弁１１ｅが設けられたり、電流リード１１の中間点から
常温部よりに、サーマルアンカ１１ｆが設けられたりす
る。サーマルアンカ１１ｆは、輻射シールド板４に固定
され、輻射シールド板４の液体窒素により、液体窒素温
度（７７Ｋ）に保持され、本体内槽２への熱の侵入を防
止する。

【００１２】電流リード１１は、低温端から常温端まで
約２メートルの長さがあるため熱収縮量が全長で６ｍｍ
程度と大きい。そのため、熱収縮による強度上の問題を
改善するため、常温端に近い場所に長手方向に伸縮可能
なベローズ１１ｇが設けられている。そして、電流リー
ドの支持部材１１ｈは、長手方向にスライドするように
構成されている。

【００１３】尚、図８に示される従来技術では、上記の
ように電流リード１１は、本体外槽５内に配設されてい
るが、振動が少ない場所に設置される目的で、タンク外
槽１５内に配設される構成も提案されている。電流リー
ド１１がタンク外槽１５内に配設される場合は、まずタ
ンク外槽１５が長さ方向および径方向に大きくされ、タ
ンク外槽１５の外周面の常温部と液体ヘリウムが貯蔵さ
れているタンク内槽１２との間の空間に、概略タンク内
槽１２に沿うように設けられる。そして、電流リード１
１にて供給された電流は、タンク内槽１２と本体内槽２
を接続する接続配管６内に配線された超電導線６ｃを通
じて、各超電導コイル１に供給される。尚、電流リード
１１の構造、および電流リード１１を支持する構造は、
本体外槽５の内部に配設された場合と概略同じである。

【００１４】このような構成の磁気浮上式鉄道車両にお
いては、車両走行時に、車両側の超電導コイル１と軌道
側の推進コイル１５との間に車両を推進させるための推
進力が働く。また超電導コイル１と浮上案内コイル１４
との間に、車両を浮上させるための浮上力および車両を
軌道の中心に保つための案内力が働く。これらの推進
力、浮上力および案内力には、地上コイル配置敷設ピッ
チにともなう磁場変動による脈流成分が含まれており、
車両走行中、超電導磁石装置２５は、走行速度に対応し
た高調波電磁外乱を受け振動する。そして、超電導磁石
装置２５は、車両自身の振動とこの高調波電磁外乱によ
る振動で数Ｈｚから数百Ｈｚまで加振される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の超電導磁石装置
２５は、以上のように構成されており、超電導磁石装置
２５は、上記のように超電導コイル１に働く力を受けて
振動する。超電導磁石装置２５が振動すると、電流リー
ド１１をはじめとする内部配管類が振動する。そして、
配管類が振動すると、配管支持部や配管内部でこすれが
発生する。このこすれは機械摩擦発熱を生じさせ、これ
により液体ヘリウムの蒸発量が増大するという問題があ
った。そのため、電流リード１１を超電導コイル１から
離れた少しでも振動の少ないタンク１０に移動すること
が提案されているが、そのためにはタンク１０を大きく
しなければならなかった。また、小スペースのタンク１
０内に設けるために、電流リード１１の長さを短くした
り、また支持構造を簡略化すると、所定の機能を満足す
ることができなくなるといった問題があった。

【００１６】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされ、限られた小スペースに配設することがで
き、かつ必要な機能を満たし、さらに信頼性の高い電流
リードを備えた超電導磁石装置を得ることを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の磁気浮上式鉄
道用超電導磁石装置においては、超電導線が巻回されて
形成された超電導コイルおよび超電導コイルを冷却する
冷媒を収納し、内部が極低温に保たれた内槽と、内槽を
収納し、外周面が常温とされた外槽と、外槽の常温部と
内槽の低温部との間に少なくとも１部が螺旋状にされて
設けられ、超電導コイルに電流を供給する電流リードと
を備えている。

【００１８】請求項２の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、外槽と内槽との間に設けられ内部を中間
温度に保つ中間槽を有し、電流リードが中間槽を貫通す
る部分に逆止弁あるいはサーマルアンカが設けられ、逆
止弁あるいはサーマルアンカは、中間槽に固定されてい
る。

【００１９】請求項３の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、超電導線が巻回されて形成された超電導
コイルと超電導コイルを冷却する冷媒を収納し内部が極
低温に保たれた本体内槽および本体内槽を収納し外周面
が常温とされた本体外槽を有する本体と、本体に並設し
て設けられ、本体内槽に供給される冷媒を貯蔵し内部が
極低温に保たれたタンク内槽およびタンク内槽を収納し
外周面が常温とされたタンク外槽とを有するタンクと、
タンク外槽の常温部とタンク内槽の低温部との間に設け
られ少なくとも１部が螺旋状にされた電流リードと、タ
ンク内槽と本体内槽との間に設けられ、タンク内槽に貯
蔵された冷媒を本体内槽に供給すると共に電流リードと
超電導コイルを電気的に接続し超電導コイルに電流を供
給する超電導線が内設された接続配管とを備えている。

【００２０】請求項４の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク内槽は、細長筒状をなし、電流リ
ードはタンク内槽の一端から延出され、タンク内槽に沿
って平行に反対端まで延設され、そこから螺旋状とされ
てタンク外槽の常温部に至っている。

【００２１】請求項５の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク外槽は、タンク内槽と中心軸を平
行とする細長筒状をなし、タンク内槽の中心軸は、タン
ク外槽の中心軸から、平行に延設された電流リードと反
対方向に偏心している。

【００２２】請求項６の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク内槽は、細長筒状をなし、電流リ
ードは、タンク内槽の外周を旋回するように螺旋状とさ
れている。

【００２３】請求項７の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク外槽とタンク内槽との間に設けら
れ内部を中間温度に保つタンク中間槽を有し、電流リー
ドはタンク中間槽を貫通して配設され、電流リードは、
タンク内槽とタンク中間槽との間でタンク内槽の外周を
旋回するように螺旋状とされ、タンク中間槽とタンク外
槽との間でタンク中間槽の外周を旋回するように螺旋状
とされている。

【００２４】請求項８の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、電流リードがタンク中間槽を貫通する部
分に逆止弁あるいはサーマルアンカが設けられ、逆止弁
あるいはサーマルアンカは、タンク中間槽に固定されて
いる。

【００２５】請求項９の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク外槽とタンク内槽との間に設けら
れ内部を中間温度に保つタンク中間槽を有し、電流リー
ドはタンク中間槽を貫通して配設され、電流リードがタ
ンク中間槽を貫通する部分に逆止弁あるいはサーマルア
ンカが設けられ、逆止弁あるいはサーマルアンカは、タ
ンク中間槽に固定されている。

【００２６】請求項１０の磁気浮上式鉄道用超電導磁石
装置においては、タンク外槽の内部に直径方向に掛け渡
された支持部材を有し、電流リードの螺旋状部は、支持
部材との間に張架された熱伝導率の小さい紐状部材にて
支持されている。

【００２７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
超電導磁石装置の断面図である。図１において、超電導
磁石装置２５の本体１９は、まず車体の進行方向に沿っ
て長い矩形箱状の本体外槽５を有している。本体外槽５
は、非磁性と軽量を兼ね備えるようにアルミニウム合金
などで作製され、大気に面する外周面である常温部から
の対流による熱の侵入を防止するため内部が真空とされ
ている。本体外槽５の内部には、４個の超電導コイル１
が車体１８の進行方向に沿ってならべられて収納されて
いる。超電導コイル１は、超電導線がレーストラック状
に巻回され、樹脂が含浸されて一体に成形されている。
超電導コイル１は、各々レーストラック形容器の本体内
槽２に収納されている。本体内槽２は、非磁性体である
例えばステンレス鋼で作製され、内部に超電導コイル１
を極低温に冷却するための冷媒である液体ヘリウム冷媒
が封入されている。そして、本体内槽２の内部は液体ヘ
リウム温度（４．２Ｋ）に保持されている。

【００２８】本体外槽５の内部には、さらに４個の超電
導コイル１を取り囲むように中間槽である輻射シールド
板４が配設されている。輻射シールド板４は、本体外槽
５の外周面の常温部からの輻射熱を遮蔽する。輻射シー
ルド板４は、表面に張り巡らされた冷却配管に液体窒素
が流され、内部が液体窒素温度（７７Ｋ）に保持されて
いる。本体内槽２および輻射シールド板４は、従来と同
じように、断熱支持材７を介して本体外槽５に支持され
ている。そして、本体外槽５はボルト８で台車枠に固定
されている。

【００２９】一方、タンク１０においては、まず本体１
９の上辺に沿って長い有底円筒状のタンク外槽１５を有
している。タンク外槽１５は、非磁性と軽量を兼ね備え
るようにアルミニウム合金などで作製され、大気に面す
る外周面である常温部からの対流による熱の侵入を防止
するため内部が真空とされている。タンク外槽１５内に
は、同じく有底円筒状のタンク内槽１２が中心軸を同一
にして収納されている。タンク内槽１２は、非磁性体で
ある例えばステンレス鋼で作製され、内部に液体ヘリウ
ム３が貯蔵されている。

【００３０】タンク外槽１５の内部には、さらにタンク
内槽１２を取り囲むように中間槽であるタンク輻射シー
ルド板１４が配設されている。タンク輻射シールド板１
４は、タンク外槽１５の外周面の常温部からの輻射熱を
遮蔽する。タンク輻射シールド板１４は、表面に張り巡
らされた冷却配管に液体窒素が流され、液体窒素温度
（７７Ｋ）に保持されている。タンク内槽１２およびタ
ンク輻射シールド板１４は、本体１９の断熱支持材７に
相当する断熱支持材１３を介してタンク外槽１５に支持
されている。本体外槽５とタンク外槽１５は、接合部５
ａにて連通されている。さらに輻射シールド板４とタン
ク輻射シールド板１４とは、接合部５ａの内側で連通さ
れている。また、タンク外槽１５は、接合部５ａおよび
支持部５ｂにより、本体外槽５から強固に支持されてい
る。

【００３１】タンク内槽１２と本体内槽２は、接合部５
ａを通過する接続配管６で接続されている。また、隣り
合う本体内槽２も接続配管６で接続されている。接続配
管６は、本体内槽２から蒸発してガス化した液体ヘリウ
ムをタンク内槽１２に回収すると共に、後述する電流リ
ード３０からの電流を各超電導コイル１に供給する。

【００３２】接続配管６は、従来と同じように概略円管
状をなし、本体内槽２から蒸発してガス化した液体ヘリ
ウムをタンク内槽１２に回収する。そして、接続配管６
の内部には、従来と同じように外部より液体ヘリウムを
供給するための注液管やタンク内槽１２から本体内槽２
に液体ヘリウムを補給するための補給管、さらに電流リ
ード３０からの電流を超電導コイル１に供給するための
超電導線６ｃが内臓されている。

【００３３】電流リード３０は、タンク外槽１５の内部
で、タンク内槽１２の端部とタンク外槽１５の端部との
間に螺旋状に配設されている。そして、電流リード３０
は、タンク外槽１５やタンク輻射シールド板１４の内壁
から突設された支持部材３０ｈ、およびタンク内槽１２
から突設された支持部材３０ｈによって、所定の箇所を
支持されている。電流リード３０のタンク外槽１５から
突出した常温端には、端子３０ｄが設けられている。電
流端子３０ｄは、外部の電源と図示しない電線で電気的
に接続される。電流リード３０の他端は、液体ヘリウム
が貯蔵されているタンク内槽１２に接続されている。

【００３４】電流リード３０は、内部構造においては、
従来のものと同様であり、タンク外槽１５内の真空に耐
える強度を有するシース配管３０ｂ、シース配管３０ｂ
の内部に同心に配設され、電流を通電しかつ内部にヘリ
ウムガスを流通させる導体配管と、および導体配管とシ
ース配管３０ｂの間の空間に充填された電気絶縁物とで
構成されている。導体配管は、タンク内槽１２の上部ヘ
リウムガス空間に連通され、内部にヘリウムガスを流通
させている。そして、導体配管は、接続配管６からタン
ク内槽１２内部まで延長された超電導線６ｃに接続され
ている。電流リード１１にて供給された電流は、以後、
接続配管６内に配線された超電導線６ｃを通じて、各超
電導コイル１に供給される。

【００３５】電流リード３０のタンク輻射シールド板１
４を貫通する部分には、逆止弁１１ｅとサーマルアンカ
１１ｆがタンク輻射シールド板１４に支持されて配設さ
れている。逆止弁１１ｅは、熱振動（サーマルオシレー
ション）に伴う熱の侵入を防止する。サーマルアンカ１
１ｆは、タンク輻射シールド板１４冷却用の液体窒素
（７７ｋ）によって冷却保持され、電流リード３０から
タンク内槽１２への熱侵入の低減を図っている。

【００３６】このような構成の超電導磁石装置において
は、車両走行中の地上コイルからの高調波電磁外乱によ
る振動が最も厳しい本体外槽５から振動の小さいタンク
外槽１５に電流リード３０を移動したので、電流リード
３０の内部配管相互間および電流リード３０と支持部材
３０ｈとの間の振動によるこすれ摩擦発熱を低減するこ
とができ、冷媒である液体ヘリウムの蒸発量を低減でき
る。

【００３７】また、電流リード３０は螺旋状に配設され
ているので通常２メートル以上必要とされる長さをタン
ク外槽１５内の狭いスペース内に配設することが可能と
なる。また、長さを稼ぐために鋭角に折り返したりする
必要もないので、冷却ガスを供給する流通路を兼ねた導
体配管１１ａの圧損を小さくすることができる。

【００３８】さらに、電流リード３０は螺旋状に配設さ
れているので熱収縮を吸収でき、従来のようなベロース
等を設ける必要がない。また、支持部材３０ｈもスライ
ド構造にする必要がないので構造を簡単とすることがで
きる。

【００３９】さらにまた、電流リード３０の螺旋形状
は、螺旋中心軸方向に伸ばすことにより、曲げ曲率半径
をタンク内槽１２の直径より大きくすることも可能であ
り、すなわち、曲率を任意に大きくすることができるの
で、シース配管３０ｂ、導体配管および電気絶縁物で多
重に構成されている電流リード３０の曲げ加工時に、導
体配管がつぶれたり電気絶縁が悪くなることがない。

【００４０】また、逆止弁１１ｅとサーマルアンカ１１
ｆは、質量が大きく支持が必要であるが、タンク輻射シ
ールド板１４に固定することとしたので、特別な支持部
材が必要なく構造を簡単とすることができる。

【００４１】尚、本実施の形態においては、電流リード
３０は、振動の小さいタンク外槽１５内に設置された
が、本体外槽５内に螺旋状に配設されても良い。この場
合においても、本体１９の大きさを小さくすることがで
きる効果と共に、電流リード３０およびその支持構造を
簡単にする効果を得ることができ信頼性が向上する。

【００４２】実施の形態２．図２はこの発明の超電導磁
石装置の他の例を示す要部断面図である。図３は図２の
III-III線に沿う矢視断面図である。図４は図２のIV-IV
線に沿う矢視断面図である。図２において、電流リード
３１は、まず有底円筒状のタンク内槽１２の一端（図２
の右端）から延出され、タンク内槽１２に沿って平行に
反対端まで延設され、そこから螺旋状とされてタンク外
槽１５に至り、タンク外槽１５を貫通して外周面に突出
している。そして、電流リード３１のタンク輻射シール
ド板１４を貫通する部分には、逆止弁１１ｅとサーマル
アンカ１１ｆがタンク輻射シールド板１４に支持されて
配設されている。

【００４３】タンク内槽１２は有底円筒状をなし、ま
た、タンク外槽１５は、タンク内槽１２を収納する有底
円筒状なしている。そして、タンク内槽１２の中心軸
は、タンク外槽１５の中心軸に対して平行でかつ、また
図３に示されるように、電流リード３１とは反対の方向
に偏心している。すなわち、電源リード３１は、タンク
内槽１２とタンク外槽１５の間で、偏心して大きくされ
た空間に配設されている。

【００４４】タンク外槽１５の内部には、数本の棒状の
支持部材２０が直径方向に掛け渡されて配設されてい
る。支持部材２０は、図４に示されるように、両端部に
アルミ材料で固定部が設けられ、中央部はステンレス製
のパイプで構成されている。そして固定部をタンク外槽
１５に溶接されて固定されている。そして、電流リード
３１の螺旋状部は、支持部材２０との間に張架された紐
状部材２１にて支持されている。紐状部材２１は、１個
の支持部材２０に対して数本が設けられ、電流リード３
１を前後、左右、上下３方向に支持している。紐状部材
２１の材料は、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊
維、樹脂系あるいは金属であり、引っ張り強度が大きく
かつ熱伝導率が小さくさらに低温での特性の劣化が無い
部材で作製されている。その他の構成は、実施の形態１
と同様である。

【００４５】このような構成の超電導磁石装置において
は、電流リード３１の一部をタンク内槽１２と平行に配
置したので、タンク１０の長手方向の寸法を有効に利用
できるのでタンク１０の全長を短縮することができる。
また、タンク内槽１２の中心軸は、タンク外槽１５の中
心軸から、電流リード３１と反対方向に偏心しているの
で、断面形状を複雑な形状とすることなしに、電流リー
ド３１を配設する空間を確保することができる。そのた
め、タンク内槽１２およびタンク外槽１５の断面を円形
とすることができ、剛性を高めることができる。そし
て、質量の増加を低減することが可能となる。

【００４６】さらに、電流リード３１の支持部材として
紐状部材２１を用いたので、簡単な構成で螺旋状部の伸
縮を妨げないように支持することができ、またタンク外
槽１５からの熱侵入量を小さくすることができる。

【００４７】尚、支持部材２１の形状については、強度
上および断熱性能上問題なければ、板状、パイプ状、棒
状等のものでも良い。また、紐状部材２１は、タンク外
槽１５内に張架される範囲で長くすることができる。紐
状部材２１を長くすることで断熱性能をさらに向上させ
ることができる

【００４８】実施の形態３．図５はこの発明の超電導磁
石装置の他の例を示す要部断面図である。図５におい
て、電流リード３２は、タンク輻射シールド板１４の内
側の部分が、タンク内槽１２の外周部を旋回するように
螺旋状に構成されている。そして、タンク輻射シールド
板１４とタンク外槽１５の間の部分は、実施の形態２と
同様に螺旋状とされている。電流リード３２のタンク輻
射シールド板１４を貫通する部分には、実施の形態１と
同様に、逆止弁１１ｅとサーマルアンカ１１ｆがタンク
輻射シールド板１４に支持されて配設されている。その
他の構成は、実施の形態２と同様である。

【００４９】このような構成の超電導磁石装置において
は、電流リード３２は、タンク輻射シールド板１４の内
側の部分が、タンク内槽１２の外周部を旋回するように
したので、タンク１０の外径が若干大きくなるが、タン
ク１０の全長を短縮することができる。

【００５０】実施の形態４．図６はこの発明の超電導磁
石装置の他の例を示す要部断面図である。図６におい
て、電流リード３３は、タンク輻射シールド板１４の内
側の部分が、タンク内槽１２の外周部を旋回するように
螺旋状に構成され、タンク輻射シールド板１４とタンク
外槽１５との間の部分が、タンク輻射シールド板１４の
外周部を旋回するように螺旋状に構成されている。すな
わち、電流リード３３は、はじめタンク内槽１２の外周
部を旋回し、途中でタンク輻射シールド板１４を貫通
し、そこからタンク輻射シールド板１４の外周部を旋回
するように螺旋状にされている。このような構成の超電
導磁石装置においては、タンク１０の全長をさらに短縮
することができる。

【００５１】上記実施の形態１乃至４においては、電流
を通電しかつ内部にヘリウムガスを流通させる導体配管
１１ａを有する電流リードについて述べたが、超電導コ
イル１が常電導転移（クエンチ）した際にエネルギー放
出用導体として用いる内部にヘリウムガスを流通させな
い補助電流リードについても、上記電流リードと同じ構
成すなわち螺旋状とすることで、同様な効果を得ること
ができる。また、電流リードの本数については、１本で
も複数本でも螺旋状とすることで同様の効果を得ること
ができる。また、以上の説明ではタンク１０は、本体１
９の上部に水平に設置されているものについて述べた
が、タンク１０の側部に垂直に設置されるものについて
も同様な効果を得ることができる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の磁気浮上式鉄道用超電導磁石
装置においては、超電導線が巻回されて形成された超電
導コイルおよび超電導コイルを冷却する冷媒を収納し、
内部が極低温に保たれた内槽と、内槽を収納し、外周面
が常温とされた外槽と、外槽の常温部と内槽の低温部と
の間に少なくとも１部が螺旋状にされて設けられ、超電
導コイルに電流を供給する電流リードとを備えている。
そのため、装置の大きさを小さくすることができると共
に、構造を簡単にすることができ信頼性が向上する。

【００５３】請求項２の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、外槽と内槽との間に設けられ内部を中間
温度に保つ中間槽を有し、電流リードが中間槽を貫通す
る部分に逆止弁あるいはサーマルアンカが設けられ、逆
止弁あるいはサーマルアンカは、中間槽に固定されてい
る。そのため、特別な支持部材が必要なく、構造を簡単
とすることができる。

【００５４】請求項３の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、超電導線が巻回されて形成された超電導
コイルと超電導コイルを冷却する冷媒を収納し内部が極
低温に保たれた本体内槽および本体内槽を収納し外周面
が常温とされた本体外槽を有する本体と、本体に並設し
て設けられ、本体内槽に供給される冷媒を貯蔵し内部が
極低温に保たれたタンク内槽およびタンク内槽を収納し
外周面が常温とされたタンク外槽とを有するタンクと、
タンク外槽の常温部とタンク内槽の低温部との間に設け
られ少なくとも１部が螺旋状にされた電流リードと、タ
ンク内槽と本体内槽との間に設けられ、タンク内槽に貯
蔵された冷媒を本体内槽に供給すると共に電流リードと
超電導コイルを電気的に接続し超電導コイルに電流を供
給する超電導線が内設された接続配管とを備えている。
電流リードは、超電導コイルから離れたタンクに設けら
れているので、電流リードの振動によって発生する摩擦
発熱を低減することができ、冷媒の蒸発量を低減するこ
とができる。また、電流リードは、少なくとも１部が螺
旋状にされているので、タンクが大きくされることな
く、タンク内に配設することができる。

【００５５】請求項４の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク内槽は、細長筒状をなし、電流リ
ードはタンク内槽の一端から延出され、タンク内槽に沿
って平行に反対端まで延設され、そこから螺旋状とされ
てタンク外槽の常温部に至っている。そのため、タンク
の全長を短くすることができる。

【００５６】請求項５の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク外槽は、タンク内槽と中心軸を平
行とする細長筒状をなし、タンク内槽の中心軸は、タン
ク外槽の中心軸から、平行に延設された電流リードと反
対方向に偏心している。そのため、タンク外槽およびタ
ンク内槽の断面形状を複雑な形状とすることなしに、電
流リードを配設する空間を確保することができる。その
ため、タンク内槽およびタンク外槽の断面を円形とする
ことができ、剛性を高めることができる。そして、質量
の増加を低減することが可能となる。

【００５７】請求項６の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク内槽は、細長筒状をなし、電流リ
ードは、タンク内槽の外周を旋回するように螺旋状とさ
れている。そのため、タンクのさらに全長を短くするこ
とができる。

【００５８】請求項７の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク外槽とタンク内槽との間に設けら
れ内部を中間温度に保つタンク中間槽を有し、電流リー
ドはタンク中間槽を貫通して配設され、電流リードは、
タンク内槽とタンク中間槽との間でタンク内槽の外周を
旋回するように螺旋状とされ、タンク中間槽とタンク外
槽との間でタンク中間槽の外周を旋回するように螺旋状
とされている。そのため、タンクの全長をさらに短くす
ることができる。

【００５９】請求項８の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、電流リードがタンク中間槽を貫通する部
分に逆止弁あるいはサーマルアンカが設けられ、逆止弁
あるいはサーマルアンカは、タンク中間槽に固定されて
いる。そのため、そのため、特別な支持部材が必要な
く、構造を簡単とすることができる。

【００６０】請求項９の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
置においては、タンク外槽とタンク内槽との間に設けら
れ内部を中間温度に保つタンク中間槽を有し、電流リー
ドはタンク中間槽を貫通して配設され、電流リードがタ
ンク中間槽を貫通する部分に逆止弁あるいはサーマルア
ンカが設けられ、逆止弁あるいはサーマルアンカは、タ
ンク中間槽に固定されている。そのため、特別な支持部
材が必要なく、構造を簡単とすることができる。

【００６１】請求項１０の磁気浮上式鉄道用超電導磁石
装置においては、タンク外槽の内部に直径方向に掛け渡
された支持部材を有し、電流リードの螺旋状部は、支持
部材との間に張架された熱伝導率の小さい紐状部材にて
支持されている。そのため、簡単な構成で螺旋状部を支
持することができ、またタンク外槽からの熱侵入量を小
さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の超電導磁石装置の断面図である。

【図２】 この発明の超電導磁石装置の他の例を示す要
部断面図である。

【図３】 図２のIII-III線に沿う矢視断面図である。

【図４】 図２のIV-IV線に沿う矢視断面図である。

【図５】 この発明の超電導磁石装置の他の例を示す要
部断面図である。

【図６】 この発明の超電導磁石装置の他の例を示す要
部断面図である。

【図７】 従来の浮上式鉄道車両の概略を示す断面図で
ある。

【図８】 従来の超電導磁石装置を車両の側面方向から
みた断面図である。

【図９】 図８のXI-XI線に沿う矢視断面図である。

【図１０】 接続配管の詳細を示す斜視図である。

【図１１】 電流リードの詳細を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 超電導コイル、２ 本体内槽（内槽）、４ 輻射シ
ールド板（中間槽）、５ 本体外槽（外槽）、６ 接続
配管、１０ タンク、１１ｅ 逆止弁、１１ｆサーマル
アンカ、１２ タンク内槽（内槽）、１４ 輻射シール
ド板（タンク中間槽）、１５ タンク外槽（外槽）、１
９ 本体、２０ 支持部材、２１ 紐状部材、３０，３
１，３２，３３ 電流リード。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導線が巻回されて形成された超電導
   コイルおよび該超電導コイルを冷却する冷媒を収納し、
   内部が極低温に保たれた内槽と、 上記内槽を収納し、外周面が常温とされた外槽と、 上記外槽の常温部と上記内槽の低温部との間に少なくと
   も１部が螺旋状にされて設けられ、上記超電導コイルに
   電流を供給する電流リードとを備えたことを特徴とする
   磁気浮上式鉄道用超電導磁石装置。
2. 【請求項２】 上記外槽と上記内槽との間に設けられ内
   部を中間温度に保つ中間槽を有し、上記電流リードが該
   中間槽を貫通する部分に逆止弁あるいはサーマルアンカ
   が設けられ、該逆止弁あるいは該サーマルアンカは、該
   中間槽に固定されていることを特徴とする請求項１記載
   の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装置。
3. 【請求項３】 超電導線が巻回されて形成された超電導
   コイルと該超電導コイルを冷却する冷媒を収納し内部が
   極低温に保たれた本体内槽および該本体内槽を収納し外
   周面が常温とされた本体外槽を有する本体と、 上記本体に並設して設けられ、上記本体内槽に供給され
   る冷媒を貯蔵し内部が極低温に保たれたタンク内槽およ
   び該タンク内槽を収納し外周面が常温とされたタンク外
   槽とを有するタンクと、 上記タンク外槽の常温部と上記タンク内槽の低温部との
   間に設けられ少なくとも１部が螺旋状にされた電流リー
   ドと、 上記タンク内槽と上記本体内槽との間に設けられ、該タ
   ンク内槽に貯蔵された上記冷媒を該本体内槽に供給する
   と共に上記電流リードと上記超電導コイルを電気的に接
   続し上記超電導コイルに電流を供給する超電導線が内設
   された接続配管とを備えたことを特徴とする磁気浮上式
   鉄道用超電導磁石装置。
4. 【請求項４】 上記タンク内槽は、細長筒状をなし、上
   記電流リードは該タンク内槽の一端から延出され、タン
   ク内槽に沿って平行に反対端まで延設され、そこから螺
   旋状とされて上記タンク外槽の常温部に至っていること
   を特徴とする請求項３記載の磁気浮上式鉄道用超電導磁
   石装置。
5. 【請求項５】 上記タンク外槽は、上記タンク内槽と中
   心軸を平行とする細長筒状をなし、該タンク内槽の中心
   軸は、該タンク外槽の中心軸から、上記平行に延設され
   た電流リードと反対方向に偏心していることを特徴とす
   る請求項４記載の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装置。
6. 【請求項６】 上記タンク内槽は、細長筒状をなし、上
   記電流リードは、該タンク内槽の外周を旋回するように
   螺旋状とされていることを特徴とする請求項３記載の磁
   気浮上式鉄道用超電導磁石装置。
7. 【請求項７】 上記タンク外槽と上記タンク内槽との間
   に設けられ内部を中間温度に保つタンク中間槽を有し、
   上記電流リードは該タンク中間槽を貫通して配設され、
   該電流リードは、該タンク内槽と該タンク中間槽との間
   で該タンク内槽の外周を旋回するように螺旋状とされ、
   該タンク中間槽と該タンク外槽との間で該タンク中間槽
   の外周を旋回するように螺旋状とされていることを特徴
   とする請求項３記載の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
   置。
8. 【請求項８】 上記電流リードが上記タンク中間槽を貫
   通する部分に逆止弁あるいはサーマルアンカが設けら
   れ、該逆止弁あるいは該サーマルアンカは、該タンク中
   間槽に固定されていることを特徴とする請求項７記載の
   磁気浮上式鉄道用超電導磁石装置。
9. 【請求項９】 上記タンク外槽と上記タンク内槽との間
   に設けられ内部を中間温度に保つタンク中間槽を有し、
   上記電流リードは該タンク中間槽を貫通して配設され、
   上記電流リードが該タンク中間槽を貫通する部分に逆止
   弁あるいはサーマルアンカが設けられ、該逆止弁あるい
   は該サーマルアンカは、該タンク中間槽に固定されてい
   ることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか記載の磁
   気浮上式鉄道用超電導磁石装置。
10. 【請求項１０】 上記タンク外槽の内部に直径方向に掛
    け渡された支持部材を有し、上記電流リードの螺旋状部
    は、該支持部材との間に張架された熱伝導率の小さい紐
    状部材にて支持されていることを特徴とする請求項３乃
    至９のいずれか記載の磁気浮上式鉄道用超電導磁石装
    置。