(57)【要約】【課題】冷凍システムがクローズな系となっている走行中であっても熱負荷を推定することができ、負荷特性と対応した能力での運転を行うことができる車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置を提供する。【解決手段】車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置において、冷凍器１１と圧縮機ユニット１２からなる冷凍システム１０と、前記冷凍機１１によって冷凍される超電導磁石と、この超電導磁石の振動加速度を測定する振動加速度計９と、この振動加速度計９からの振動加速度を取込み前記冷凍機の圧縮機ユニット１２を制御する冷凍機制御装置２１とを備え、車両の走行中に発生する超電導磁石の熱負荷増分を、走行中の振動加速度とあらかじめ定置試験によって得られた振動加速度と熱負荷増分の関係から推定し、冷凍機１１の制御を行う。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）冷凍機と圧縮機ユニットからなる冷凍システムと、
（ｂ）前記冷凍機によって冷凍される超電導磁石と、
（ｃ）該超電導磁石の振動加速度を測定する振動加速度計と、
（ｄ）該振動加速度計からの振動加速度を取込み前記冷凍機の圧縮機ユニットを制御する冷凍機制御装置とを備え、
（ｅ）車両の走行中に発生する超電導磁石の熱負荷増分を、走行中の振動加速度と定置試験によって得られた振動加速度と熱負荷増分の関係から推定し、該推定された熱負荷増分に基づき、前記冷凍機の制御を行うことを特徴とする車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置において、前記超電導磁石の熱負荷増分は、左右振動加速度と上下振動加速度に基づいて推定することを特徴とする車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置において、前記熱負荷増分は、ａ×（左右振動加速度）２  ＋ｂ×（上下振動加速度）２  、（ただしａとｂは定数）から算出することを特徴とする車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置に係り、特に磁気浮上式鉄道用超電導磁石用冷凍機制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超電導磁気浮上式鉄道用超電導磁石は断熱容器ではあるが、静止状態においても熱負荷があるので、蒸発した冷媒を再冷却するために冷凍システムが搭載されている。また、走行中は、振動に起因した熱負荷が発生する。つまり、
（超電導磁石の熱負荷）＝（静止状態の熱負荷〔一定〕）＋（走行中の熱負荷〔振動モードによって変化〕）である。
【０００３】
図５は従来の超電導磁石の熱負荷の測定方法の説明図である。
【０００４】
この図において、１０１は外槽容器、１０２はその外槽容器１０１内に配置される液室、１０３はその液室１０２に配置される超電導コイル、１０４は液室１０２内部で超電導コイル１０３を浸漬し、超電導状態に冷却するヘリウムなどの液化ガス（液状冷媒）、１０５は液室１０２から気化したガス状冷媒が放出される放出口、１０６は外部にガス状冷媒を放出する配管、１０７は外部から冷媒を供給する配管、１０８は外部から供給される冷媒を液室１０２内に供給する供給口、１１１は熱負荷測定装置である。
【０００５】
このように、従来の電磁加振試験や機械加振試験においては、閉じた系（クローズト系）を解いて、図５に示すように熱負荷測定装置１１１を取り付けて、振動加速度と同時に超電導磁石の熱負荷を測定している。
【０００６】
なお、蒸発した冷媒を補給する極低温冷凍装置としては、下記の特許文献１を挙げることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１３６４６０号公報（第３−４頁  図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、走行中は冷凍システムが閉じた系となっているため、上記した従来の超電導磁石の熱負荷の測定では、走行中の冷凍機の熱負荷がどのような値になっているかを測定することができない。
【０００９】
したがって、従来の冷凍機制御装置は、特に負荷特性を考慮せず、一定の能力で運転しなければならなかった。
【００１０】
本発明は、上記状況に鑑みて、冷凍システムがクローズな系となっている走行中であっても冷凍機の熱負荷を推定することができ、負荷特性と対応した能力での運転を行うことができる車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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〕車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置において、冷凍機と圧縮機ユニットからなる冷凍システムと、前記冷凍機によって冷凍される超電導磁石と、この超電導磁石の振動加速度を測定する振動加速度計と、この振動加速度計からの振動加速度を取込み前記冷凍機の圧縮機ユニットを制御する冷凍機制御装置とを備え、車両の走行中に発生する超電導磁石の熱負荷増分を、走行中の振動加速度と定置試験によって得られた振動加速度と熱負荷増分の関係から推定し、この推定された熱負荷増分に基づき前記冷凍機の制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
〔２〕上記〔１〕記載の車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置において、前記超電導磁石の熱負荷増分は、左右振動加速度と上下振動加速度に基づいて推定することを特徴とする。
【００１３】
〔３〕上記〔２〕記載の車両搭載超電導磁石用冷凍機制御装置において、前記熱負荷増分は、ａ×（左右振動加速度）２  ＋ｂ×（上下振動加速度）２  、（ただしａとｂは定数）から算出することを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１は本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道用超電導磁石用冷凍機制御装置の全体概略構成図、図２はその磁気浮上式鉄道用超電導磁石用冷凍機制御装置の内部構成図、図３は超電導磁石の冷媒の蒸発量の測定結果を示す図、図４は超電導磁石のある振動モードにおける振動加速度と蒸発量の関係を示す図である。
【００１６】
図１において、１は外槽容器、２はその外槽容器１内に配置される液室、３はその液室２に配置される超電導コイル、４は液室２内部で超電導コイル３を浸漬し、超電導状態に冷却するヘリウムなどの液化ガス（液状冷媒）、５は液室２から気化したガス状冷媒が放出される放出口、６は外部にガス状冷媒を放出する配管、７は外部から冷媒を供給する配管、８は外部から供給される冷媒を液室２内に供給する供給口、９は外槽容器１もしくは液室２に取り付けられ、振動加速度を測定する振動加速度計、１０は磁気浮上式鉄道用超電導磁石用冷凍システムであり、その磁気浮上式鉄道用超電導磁石用冷凍システム１０は、冷凍機１１と冷凍機の圧縮機ユニット１２とを備えている。
【００１７】
２１は振動加速度計９からの振動加速度（左右振動加速度と上下振動加速度）を取込み、超電導磁石の熱負荷増分をａ×（左右振動加速度）２  ＋ｂ×（上下振動加速度）２  、ただし、ａとｂは定数として推定し、その熱負荷増分に基づいて、冷凍機の圧縮機ユニット１２を制御する冷凍機制御装置である。
【００１８】
図２に示すように、この冷凍機制御装置２１は、入力インターフェース２２、演算処理装置２３、予め振動加速度（左右振動加速度と上下振動加速度）に対する熱負荷増分が記憶される記憶装置２４、出力インターフェース２５などを具備している。
【００１９】
ここで、前述したように、走行中は、図１に示すように冷凍システムはクローズな系となっている。
【００２０】
以下、閉じられた系となっている超電導磁石の熱負荷増分を推定し、それに対応した冷凍機の制御について説明する。
【００２１】
図３から明らかなように、超電導磁石の振動周波数と熱負荷増分とは対応している。ここで、超電導磁石の振動周波数と走行中の速度特性とは対応しているので、走行中の速度特性と熱負荷増分とは対応していることになり、図３に示すように周波数（速度）が変化すれば、超電導磁石の熱負荷増分が変わることが分かる。すなわち、ここでの熱負荷増分は、左右振動加速度と上下振動加速度に基づいて推定する。つまり、ここでの推定式は、ａ×（左右振動加速度）２  ＋ｂ×（上下振動加速度）２  （ただしａとｂは定数）となる。
【００２２】
このような振動加速度と熱負荷増分の関係をあらかじめ調べておき、図１および図２に示すように、冷凍機制御装置２１の記憶装置２４に予め振動加速度（左右振動加速度と上下振動加速度）に対する熱負荷増分を記憶させておくことにより、超電導磁石の走行中の実測振動加速度を振動加速度計９で測定し、その振動加速度計９からの実測振動加速度値を冷凍機制御装置２１に取り込んで、記憶装置２４のデータと照合し、熱負荷増分を推定することが可能となる。その蒸発量に対応して冷凍機の圧縮機ユニット１２を動作させることにより、熱負荷に対応した冷凍機冷媒の制御を行うことができる。
【００２３】
図４に示す実施例では、上下方向と左右方向のそれぞれ１点の振動加速度を参照データとしているが、振動モードを代表する振動加速度をモニターすればよいので、複数の振動加速度でも同様の推定は可能である。
【００２４】
このように、走行中に発生する超電導磁石の熱負荷増分を、走行中の振動加速度と予め定置試験によって得られた振動加速度と熱負荷増分の関係から推定し、この推定された熱負荷増分に基づき冷凍機の制御を行うことができる。冷凍機は熱負荷に対応した能力を出せばよいので、効率的な運転が可能となる。
【００２５】
なお、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。
【００２６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、走行中に発生する超電導磁石の熱負荷増分を、走行中の実測振動加速度と予め定置試験によって得られた振動加速度と熱負荷増分の関係から推定し、熱負荷増分に対応した冷凍機の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道用超電導磁石用冷凍機制御装置の全体概略構成図である。
【図２】本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道用超電導磁石用冷凍機制御装置の内部構成図である。
【図３】超電導磁石の熱負荷増分の測定結果を示す図である。
【図４】超電導磁石のある振動モードにおける振動加速度と熱負荷増分の関係を示す図である。
【図５】従来の超電導磁石の熱負荷の測定方法の説明図である。
【符号の説明】
１    外槽容器
２    液室
３    超電導コイル
４    液化ガス（液状冷媒）
５    放出口
６    外部にガス状冷媒を放出する配管
７    外部から供給される冷媒を液室内に供給する配管
８    外部から冷媒を供給する供給口
９    振動加速度を測定する振動加速度計
１０    磁気浮上式鉄道用超電導磁石用冷凍システム
１１    冷凍機
１２    冷凍機の圧縮機ユニット
２１    冷凍機制御装置
２２    入力インターフェース
２３    演算処理装置
２４    記憶装置
２５    出力インターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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