JPS62200708A - 低温容器の断熱支持装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は主に超電導磁気浮上車等に使用される超電導
磁石の液体ヘリウム溜部の内槽などの低温容器を真空容
器等である外槽中に断熱支持する低温容器の断熱支持装
置に関する。

（従来の技術） 一般に超電導磁石では、そのコイルを超電導状態に保持
させる為に、コイルを収納した密閉容器内に液体ヘリウ
ム等の寒剤を満たして、該コ、イルを極低温に冷却する
。その液体ヘリウムは外部からの熱侵入により蒸発する
ことから、コイルの極低温状態を維持するには常に液体
ヘリウムを補給し得る構成としておく必要がある。この
為に冷却を開放サイクル方式で行なう場合は、液体ヘリ
ウム溜部を設けて、これに貯溜した液体ヘリウムをコイ
ル部に補給するようにしている。

ところで、その液体ヘリウムは資源が乏しく亮価であり
、且つ蒸発潜熱が小さいため、液体ヘリウム溜部での貯
溜状態においても外部からの熱侵入を極力少なくして、
出来るだけ無駄無く有効ド使用することが望まれている
。従って一般には液体ヘリウム溜部は真空容器である外
槽中に低温容器である内槽を断熱支持して二重タンク構
造として、その内槽内に液体ヘリウムを貯溜している。

その−殻間を第３図面の簡単な説明する。この図面は超
電導磁石全体を概略的に示したもので、その本体部とし
てのコイル部１は、超電導コイル２を内部に収納して固
定したコイル部内４Ｉ３と、このコイル部内槽３を内部
に断熱支持して収納した真空容器であるコイル部外槽４
とからなり、このコイル部１に対してその上方に液体ヘ
リウム溜部５が設けられている。この液体ヘリウム溜部
５は、やはり真空容器である液体ヘリウム溜外槽６中に
本発明の対象となる低温容器である液体ヘリウム溜内槽
７を断熱支持装置８により両端側から支持した構成で、
その液体ヘリウム溜内槽７内に液体ヘリウムを貯溜し、
その液体ヘリウムを連通管９を介して上記コイル部内槽
３内に補給し、またコイル部での蒸発ガスは同連通管９
から回収するようになっている。

こうした超電導磁石における液体ヘリウム溜部５につい
て更に述べると、上述した如く外部からの熱侵入を極力
少なくする為に、真空容器である液体ヘリウム溜外槽（
以下説明の便宜上単に外槽と称する）６中に低温容器で
ある液体ヘリウム溜内槽（これも同様に単に内槽と称す
る）７を断熱支持装置８により支持して二重タンク構造
としているが、ここで問題となるのが断熱支持装置であ
る。これは外槽６と内槽７との間の熱の伝わりを極力小
さくするために断熱性に優れたものでなければならない
。しかも一方では内槽７を曙械的に支持する必要から、
特に超電導磁気浮上車の如く高速で走行する車両等に使
用する場合、走行中に発生する撮動・衝撃等に耐える充
分な強度と剛性を有していなければならない。こうした
物理的に困難な相反する機能を満足させるために特殊な
構造即ち、特開昭５８−２１３０５号で既に提案されて
いる矢ばね武断熱支持装置がある。

その提案の矢ばね武断熱支持装置を第４図及び第５図に
より説明する。なおここでは外槽６と内槽７との間に更
に中間熱シールド板１０を介在しているが、これが有っ
ても無くても断熱支持装置自体は基本的には変わりがな
い。まず中間熱シールド板１０を挟持固定する剛性の高
い中間支持体１１と、この中間支持体１１の外面側にそ
れぞれ一端部が結合され各々の他端部が上記外槽６の内
周面部に結合されて放射状に配する複数枚の常温側支持
板１２と、それぞれ一端部が中間支持体１１の内面側に
結合され他端部が内槽７の端面外周部に結合されて放射
状に配する複数枚の低温側支持板１３とにより構成され
ている。

それら常温側及び低温側支持板１２．１３は比較的強度
が高く且つ断熱性の良好なＦＲＰ等の材質で、更に断熱
性を高めるために薄い帯板状にされている。また枚数は
それぞれ４枚程度とされている。なお常温側及び低湿側
の支持板１２．１３の各々の一端部は押え座１４ａ、１
４ｂを介してボルト１５とナツト１６により中間支持体
１１に固定され、また常温側支持板１２の各他端部は外
槽６の内周面の周方向に間隔を存した複数箇所に突設し
た支持受座１７に押え座１４Ｃを介してボルト１８ａに
より固定され、低温側支持板１３の各他端部は内槽７の
端面外周の周方向に間隔を存した複数箇所に突設した支
持受ｆｆ１１９に押え座１４ｄを介してボルト１８ｂに
より固定されている。

こうした断熱支持装置は、複数枚ずつの常温側支持板１
２と低温側支持板１３とが中間支持体１１を挟んである
傾斜角度を持って両側に対称に拡がって一種の矢ばねの
ように投首されることから、央ばね武断熱支持構造と称
されているのであり、この構造であれば支持板が中間支
持体で折返して配する如き構成となるので、外槽６と内
（ａ７との間の伝熱距離が大きく取れ、外部からの熱侵
入量を少なくでき、また内槽７の支持強度も比較的高く
得られるようになる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上述した構成の断熱支持装置では、前述の如
く断熱性を高めるべく各支持板１２゜１３を薄い帯板状
としているので、内槽７が長尺化して熱収縮変位分が大
きい場合、その内槽７の熱収縮変位によりその軸方向変
位に上記支持板１２．１３が撓み、この状態で走行撮動
等の負荷を該支持板１２．１３が受けて引張り力が作用
１”ると、その薄い帯板状の支持！ｆｉ１２．１３は両
端の押え座近傍で局部的な曲げ変形を生じて、過大な曲
げ応力を発生し、これが繰返されることで疲労が大きく
、長期使用に耐えられずに破断するなど危険性があった
。また一時的でも過大な振動等による負荷が加わるとＦ
ＲＰ板等では破壊靭性が低く直ぐに破断に至る危険性が
あった。更にはコンパクト化を図る溜めに内外槽６，７
の径を小さくした場合、それに応じて支持Ｍｉ１２．１
３の長さを短くしなければならず、その結果として断熱
性が損われる問題もあった。

このために、内槽が長尺化して長手方向の熱収縮但が大
きくなったり、小径化した場合でも、断熱性を十分確保
して内槽支持ができると共に、その内槽の熱収縮による
変位を吸収できて、支持部材などの破断等の危険を防止
できる低温容器の断熱支持装置の実現が強く要望されて
来ている。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段） この発明の低温容器の断熱支持装置は、上記事情に鑑み
なされ従来の問題を解消すべく、外槽中に収納した低温
容器の長手方向に対する中間部を貫通する状態で断熱固
定支持する中間固定支持機構と、前記低温容器の長手方
向両端部を該容器の長手方向と直交する径方向に断熱支
持し且つ該低温容器の長手方向にはスライドによる熱収
縮変位吸収機能を持つ両端スライド支持Ｉ構とを設けて
構成したことを特徴とする。

（作用） 上記構成により、低温容器の長手方向に対する中間部が
中間固定支持機構により断熱固定支持され、該低温容器
の長手方向両端部はスライドによる熱収縮変位吸収機能
を持つ両端スライド支持橢構により該容器の長手方向と
直交する径方向にのみ断熱支持されて長手方向への変位
が自由とされる。即ち、低温容器は長手方向中間が一点
固定され、両端が長手方向に自由支持されるようになる
。これにて低温容器が長尺化して熱収縮による変位員が
大きな値となるものでも、その容器の支持が中間部の固
定支持により確実となると同時に、その容器の長手方向
の大きな熱収縮変位を両端部側で良好に吸収可能となり
、それら支持機構の支持部材などの破断等を招くことが
なく長期寿命を達成し得るようになる。しかも中間固定
支持機構は低温容器の長手方向に対する中間部を貫通す
る状態で設けられ且つ両端スライド支持ｖＮ構は途中に
スライド部を持つことから、いずれも外槽側に取付く常
温側と内槽である低温容器側に取付く低温側との断熱距
離を十分に取れて、外部からの熱侵入が少ない優れた断
熱性を確保するようになる。

（実施例） 以下この発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。なおその図面中上記第３図乃至第５図に示したも
のと同一構成をなすものには同一符号を付（・て説明の
簡略化を図ることにする。

ここでは、外槽６中に収納した低温容器である内槽７の
断熱支持＠置として、該内槽７の長手方向中間部を貫通
する状態で断熱固定支持する中間固定支持機構２０と、
長手方向両端部をスライド可能に断熱支持する両端スラ
イド支持鏝構３０Ａ。

３０Ｂとが設けられている。

前記中間固定支持機構２０は、多重円筒挟み込み構造の
もので、第２図に示す如く内槽７の長手方向中間部に溶
接等により気密に貫通する状態に筒体２１が固設され、
この筒体２１内周面中間部に断面凸形のリング状支持座
２２が突設されている。そしてこの支持座２２を両側か
ら対称的に筒体２１内に挿入されて挟み込み支持する多
重円筒（両側それぞれ多数本ずつ径を大小異にして内外
多重に繋ぎ合せた断熱性を持つ支持筒）が設けられて構
成されている。つまり、前記筒体２１内の支持座２２の
両側に各々内端を押付は係合してＦＲＰとの強度が高く
且つ断熱性に優れた最も大径な支持筒２３ａ、２３ｂが
設けられ、これら支持筒２３ａ、２３ｂの外端に係合し
て内部方に折返す如く配してステンレス鋼等の強度の高
い２番目に大径な支持筒２４ａ、２４ｂが設けられ、ま
たその支持筒２４ａ、２４ｂの内端部に係合して外部方
に折返す如く配して３番目に大径な前記同様のＦＲＰ等
の支持筒２５ａ、２５ｂが設けられ、更にその支持筒２
５ａ、２５ｂの外端に係合して内部方に折返す如く配し
てアルミニウム合金等の熱伝導率の良好な４番目に大径
な中間支持筒２６ａ、２６ｂが設けられている。そして
更にその中間支持筒２６ａ、２６の内端に係合して外部
方に折返す如く配して前記同様のＦＲＰ等の最も小径な
支持＠２７ａ、２７ｂが設けられて、この支持筒２７ａ
、２７ｂの外端がスペーサ２８ａ。

２８ｂを介シテフランジ部２９ａ’　、２９ｂ’付き締
結棒２９ａ、２９ｂにより両外側方から締付けられ、そ
の状態で該７ランジ部２９８’　。

２つｂ′が外１１６の左右壁部に嵌着固定されて構成さ
れている。なおその締結棒２９ａ、２９ｂは互いの先端
部にねじ部を有して前記一方のスペーサ２８ｂに螺合締
結されている。また前記アルミニウム合金等の熱伝導率
の良好な中間支持筒２６ａ、２６ｂは、その外端で中間
熱シールド仮１０に繋ぎ板ｉｏａ、１０ｂにより接続さ
れて、その中間熱シールド板１ｏに図示しないが一般に
取付けらで液体窒素等が流される中間温度冷却用配管に
より該中間熱シールド板１ｏと共に冷却されるようにな
っている。

一方、前記両端スライド支持機構３０Ａ。

３０Ｂは低温容器である内槽７の長手方向両端側に互い
に対称的に配して、該内槽７の長手方向の熱収縮変位吸
収機能を持つって断熱支持するもので、内槽７の両端壁
の各中心部に溶接により固定した支持金具３１ａ、３１
ｂに基端を嵌着してＦＲＰ等の強度が高く且つ断熱性に
浸れた比較的長尺な支持筒３２ａ、３２ｂが突設され、
その支持筒３２ａ、３２ｂの先端部外周にステンレス鋼
等の短軸筒状をなすスライド金具３３ａ、３３ｂが嵌着
されている。また外槽６内周面の両端壁寄り部に取付座
３４ａ、３４ｂを介して複数枚ずつのそれぞれＦＲＰ等
の強度が高く且つ断熱性に優れた支持板３５ａ、３５ｂ
が放射状に配して設けられ、これら支持板３５ａ、３５
ｂの内端側に固定支持されて摩擦係数の小さい例えば４
フツ化エチレン系樹脂等の滑り軸受３６ａ、３６ｂが設
けられ、これら滑り軸受３６ａ、３６ｂに前記支持筒３
２ａ、３２ｂがこの先端スライド金具３３ａ。

３３ｂを摺嵌してスライド可能に支持されている構成で
ある。

而して、上述した断熱支持装置であれば、低温容器であ
る内槽７の長手方向に対する中間部が多重円筒挟み込み
構造の中間固定支持機構２０により断熱支持されて、該
内１！７の中間部が長手方向及び径方向いずれの方向に
も不動の状態にかなり強固に固定保持される。一方内槽
７の両端側は両端スライド支持機構３０Ａ、３０Ｂによ
り断熱支持されるが、これらは外ＷＩＧ内に放射状に取
付けた支持板３５ａ、３５ｂ内端の滑り軸受３６ａ。

３６ｂに内槽７両端から突設した支持筒３２ａ。

３２ｂがスライド金具３３ａ、３３ｂを介してスライド
可能に摺嵌していることで、該容器７の両端部が長手方
向と直交する径方向にのみ支持されて該長手方向への変
位が自由とされる。即ち、内槽７は長手方向中間が一点
固定されて両端が長手方向に自由支持されるようになる
。これにて外部６内に収納される内槽７が長尺化して熱
収縮による変位量が大きな値となるものでも、その内槽
７の長手方向の大きな熱収縮変位を両端スライド支持機
構３０Ａ、３０Ｂにより良好に吸収できて、それら支持
線溝の部材などの破断等を招くことがなく長期寿命を達
成し得るようになると共に、その両端スライド支持機構
３０Ａ、３０Ｂがスライドして熱収縮変位吸収機能を持
つ構成とされていても、中間固定支持機構２０により内
＋１７の中間部を固定支持しているので、該内槽７の支
持が確実となって外部からの振動・衝撃等に十分耐え１
ｑるようになる。

また、前記中間固定支持機構２０は内（曹７の長手方向
に対する中間部を貫通する状態で設けられ、且つその構
成が多数本ずつ径を大小異にして内外多重に継ぎ合せた
断熱性を持つ支持筒で支持座２２を両側から挟み込む多
重円筒挟み込み構造であるので、外槽６側に取付く常温
側と内槽７側に取付く低温側との断熱距離を十分良く取
れて、外部からの熱侵入を少なくでき、また両端スライ
ド支持機構３０八、３０Ｂは途中にスライド部を持つべ
く比較的長尺な断熱性に優れた支持筒３２ａ。

３２ｂを用い、これをスライド可能に支持する滑り軸受
３６ａ、３６ｂを放射状に配する断熱性に優れた支持板
３５ａ、３５ｂにより保持した構成であることから、こ
の両端スライド支持機構３０Ａ、３０Ｂにおいても午中
間固定支持機構２０と略同様に常温側と低温側との断熱
距離を十分長くに取れて、外部からの熱侵入を少なくで
きて、全体的に内外槽６．７が小径化された場合でも非
常に優れた断熱性が確保し得るようになる。

〔発明の効果〕

この発明は上述した如くなしたから、液体ヘリウム溜内
槽等の低温容器の長手方向に対する中間部を中間固定支
持機構により断熱固定支持でき、該低温容器の長手方向
両端部はスライドによる熱収縮変位吸収機能を持つ両端
スライド支持機構により該容器の長手方向と直交する径
方向にのみ断熱支持して長手方向への変位を自由とでき
るので、該低温容器が長尺化して熱収縮による変位置が
大きな値となるものでも、その容器の長手方向の大きな
熱収縮変位を両端部側で良好に吸収して、それら支持機
構の支持部材などの破断等を招くことんなく確実に支持
できて長期寿命を・達成し得ると共に、中間固定支持機
構は低温容器の中間部を貫通する状態で設けられ且つ両
端スライド支持機構は途中にスライド部を持つことから
、いずれも外槽側に取付く常温側と内槽である低温容器
側に取付く低温側との断熱距離を十分に取れて、外部か
らの熱侵入が少ない優れた断熱性を確保できるものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図の■−■線に沿う拡大断面図、第３図は液体ヘリウ
ム溜部を有した超Ｎ導磁石の一般例を示を概略的構成図
、第４図は従来の断熱支持装置を示す第３図のＩＶ　−
ＩＶ線に沿う断面図、第５図は第４図のｖ−ｖ線に沿う
断面図である。 ６・・・外槽（液体ヘリウム溜外槽）、７・・・低温容
器（液体ヘリウム溜内槽）、２０・・・中間固定支持機
構、２１・・・筒体、２２・・・支持座、２３ａ。 ２３ｂ　〜２７ａ、２７ｂ−・・支持筒、２８ａ。 ２８　ｂ　・２ペーサ、２９　ａ　、　２９　ｂ・＝Ｍ
ＩＦａ棒、３０Ａ、３０Ｂ・・・両端スライド支持曙橋
、３１ａ。 ３１ｂ・・・支持金具、３２ａ、３２ｂ・・・支持筒、
３３ａ、３３ｂ・＝スライド金具、３４ａ、３４ｂ・・
・取付座、３５ａ、３５ｂ・・・支持板、３６ａ。 ３６ｂ・・・滑り軸受。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導磁石等の液体ヘリウム溜部の液体ヘリウム
   を貯溜する内層などの低温容器を真空容器等である外槽
   中に断熱支持するものにおいて、前記低温容器の長手方
   向に対する中間部を貫通する状態で断熱固定支持する中
   間固定支持機構と、前記低温容器の長手方向両端部を該
   容器の長手方向と直交する径方向に断熱支持し且つ該低
   温容器の長手方向にはスライドによる熱収縮変位吸収機
   能を持つ両端スライド支持機構とを設けて構成したこと
   を特徴とする低温容器の断熱支持装置。
2. （２）中間固定支持機構は、低温容器の長手方向中間部
   に気密に貫通固定した筒体内の支持座を両側から多数本
   ずつ径を大小異にして内外多重に繋ぎ合せた断熱性を持
   つ支持筒により挟み込む状態に支持する多重円筒挟み込
   み構造であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の低温容器の断熱支持装置。