JPS6161274B2 - - 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
面側面図である。

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図は第２図における要部の前記支持体１０
ａ，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，１１ｂ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。

本発明は、上記の問題点を強化プラスチツク
（FRP）製の波打板を多層に積層する方法により
解決した、新しい断熱支持構造を得供するもの
で、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図は本発明による電磁石装置の側面断面図
で第２図に相当するものである。さらに第４図の
要部で、本発明の支持装置の詳細を第５図に示
す。第４，５図にて、２ケの押え１５，１８の間
に強化プラスチツク製の波打板１７ａとスペーサ
１６を交互に積層した熱絶縁物１７を挿入して熱
絶縁ブロツク１９とする。このブロツク１９を内
槽３にもうけた支持板３ａの上下に置いて、熱絶
縁したボルト２０を通して、外槽４にもうけた固
定部２１に内槽の支持板３ａとともに固定する。
１４ａは積層の中間に挿入された中間冷却用の冷
却板で、熱シールド板８にリベツト等を使用して
接合する。

ここでスペーサ１６と波打板１７ａの積層法を
第６図に示す。すなわち、１層目のスペーサ１６
は中央部と両端に、２層目のスペーサ１６は１層
目のスペーサ１６のそれぞれ中間位置に、さらに
３層目は１層目と同じ位置に……とスペーサ１６
の位置を交互に半ピツチずらせて積層する。さら
にボルト２０ａは内槽側支持板３ａと接触しない
よう支持板３ａには貫通穴をもうけておく。

本発明はこのような構成となつている為、外槽
４から侵入する熱は、積層された波打板１７ａと
スペーサ１６をつづらおり状に長い距離を伝わつ
たのち内槽３に到達する。熱侵入量は、伝熱距離
に反比例する為、FRPの低熱伝導性とあいまつ
て、非常に断熱効果を高めることが可能となる。

また、波打板１７ａは波状で、その強度を増
し、薄い板で充分な強度を持つ構成となつてい
る。

さらに、最外部の押えは常温部となるため内部
が真空となる外槽４の補強部材として利用できる
利点も有する。

すなわち、本発明による構造は、FRPのもつ
断熱特性と高強度を生かした波打板状断熱板の積
層構造としている為、従来方法より格段に小さな
スペースで、断熱性能を向上させることができ
る。

次に熱の伝導について説明する。

外槽４は常温で、内槽側支持板３ａは液体ヘリ
ウム温度であるため、熱は第７図の小さい矢印で
示すように断熱波打板１７とスペーサ１６とをつ
づらおり状に伝わつてゆく。この侵入熱量は、伝
達径路の長さに反比例し、断面積に比例する関係
にあるが、FRP製断熱波打板１７ａを多層に積
層した構造であるため伝熱径路も充分長くとれ、
前記の様に波打薄板である為断面積も小さく、か
つFRPの低熱伝導率とあいまつて、充分に低い
値とすることができる。

また、最外部の押え１８ｂは、真空力により内
側へ変形しようとする外槽４の補強部材としても
利用出来る利点も有している。

一方、波打板形状であるため、互いにはまりあ
つた断熱性の波打板１７ａとスペーサ１６との間
で、第５図で見た時上下方向の力の伝達をも充分
負担しうる特長も有している。

尚、以上の説明ではスペーサー数を１層当り２
〜３枚としたが、１〜２枚も可能であり、支持す
る荷重により決定される断熱性の波打板の強度に
より増減されるものである。

また、スペーサ１６と断熱性の波打板１７ａは
あらかじめ接着しておくことが望ましく、さらに
は一体成形とすることも可能である。又、押え１
５も支持板３ａと一体構造とすることも可能であ
る。

一方、FRPの材質については、近年著しく進
歩し、各種特性の異なるものが開発されてきてい
る。例へば、熱伝導性についても次の様な特性が
知られている。すなわち、常温から80Kまでの熱
伝導は、カーボン系FRPよりガラス系FRPが小
さな値となるが、逆に80Kから液体ヘリウム温度
までは逆にカーボン系FRPが小さい。従つて低
温側と高温側の断熱性の波打板を、その熱伝導性
による選択組合せによつて、さらに断熱性を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電導磁石の正面図、第２図は
第１図の―線に沿つた側面断面図、第３図は
第２図の要部詳細断面図、第４図は本発明による
超電導磁石装置の第２図相当断面図、第５図は第
２図の要部詳細図、第６図は第５図の詳細斜視
図、第７図は第５図の―線矢視断面図。 １，２……超電導コイル、３……内槽、４……
外槽、３ａ……支持板、１５，１８……押え、１
６……スペーサ、１７ａ……波打板、１７……熱
絶縁物、１９……熱絶縁ブロツク、２０……ボル
ト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超電導コイルを収納した内槽を支持物を介し
   て外槽内にとりつけてなる超電導磁石の二重構造
   密閉容器において、２ケの押えの間に強化プラス
   チツク製の波打板とスペーサを交互に積層した熱
   絶縁物を挿入してなる熱絶縁ブロツクを、内槽に
   もうけた支持板の上下に置いて、これら２ケの熱
   絶縁ブロツクを介して前記内槽の支持板を外槽に
   固定したことを特徴とする超電導磁石装置。