(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し出し成型によるハニカム板に補強座を埋め込んで超電導磁石外槽用としたハニカム板において、
前記補強座の外形を四角形にし、その対になった２辺が前記押し出し成型によるハニカム板の押し出し方向と並行になるようにして取付けられ、
ここで前記２辺の間の寸法をＬ、前記押し出し成型によるハニカム板のリブの前記押し出し方向からみて横方向の配列ピッチをＰ、当該リブの板厚をｔとしたとき、Ｌ＝ＮＰ−ｔ(Ｎ：１以上の整数)の関係が成立するように構成されていることを特徴とする超電導磁石外槽用ハニカム板。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、
前記押し出し成型によるハニカム板の面板とリブにより形成される空間の押し出し方向と直角な断面での形状が三以上の多角形と円形、楕円形の何れかであることを特徴とする超電導磁石外槽用ハニカム板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押し出し成型によるハニカム材に係り、特に超電導磁石を格納する断熱容器の外板に用いるハニカム材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超電導磁石によれば、強力な磁場が容易に得られるので、近年、磁気浮上列車など、強い磁力が必要な機器に使用されるようになっているが、このとき、通常の超電導磁石の場合は、極低温状態で使用されるので、断熱構造に作られるのが一般的である。
【０００３】
そこで、磁気浮上列車用の超電導磁石としては、例えば図５に示す構造を持ったものが従来から使用されていた。
図において、９は超電導磁石を表わし、これが、図示されていないが、地上側のコイルに向かい合うことにより、浮上力が得られるようになっているもので、このため、超電導磁石９は、液体ヘリウムが満たされた内槽に収容されている超電導コイル１と、輻射シールド板２、それに内部を真空に保った外槽３を断熱容器として備えている。
【０００４】
このとき、超電導コイル１は、荷重支持部材６により外槽３に取付けられ、更に外槽３は、締結部材８により車両の台車７に支持されており、これにより、超電導コイル１に発生した磁気反発力(磁気吸引力の場合もある)が台車７に伝達され、車両が浮上されるようになっている。
【０００５】
ここで、このような磁気浮上列車用の超電導磁石では、外槽３の剛性を上げるため、その台車７側になる部分にハニカム板２０を用いるのが通例である。
なお、この図５では、ハニカム板２０の断面に見えるハニカム構造は省略して描いてある。
【０００６】
ところで、このようなハニカム板は、それに荷重を掛けるとき、その面板(一方は表板で他方は裏板となるが)にだけ荷重が掛ってしまうと、面板だけが局部変形してしまい、ハニカム構造による剛性が活かされなくなってしまう。
【０００７】
そこで、従来から、図示のように、ハニカム板２０の荷重支持部材６が挿入され保持される部分に補強用の部材、つまり補強座２１を埋め込み、この補強座２１を介してハニカム板２０に荷重が掛けられるようにする方法が一般に採用されている。
【０００８】
そして、従来技術では、このハニカム板２０に対する補強座２１の取付けを、ハニカム板２０の作成過程で行なうようにしていた。
すなわち、このハニカム板２０は、図３に示すように、２枚の面板２０ａ、２０ｂの間にリブを設けることにより強度(剛性)が得られるようにしたもので、ここで、２０ｃがリブである。そして、このハニカム板２０は、図示のように、リブ２０ｃの両側を面板２０ａ、２０ｂで挾み、これらを溶接部Ｗ２で溶接して一体化したものが一般的である。
【０００９】
そこで、リブ２０ｃに面板２０ａ、２０ｂを接合してハニカム板にする前、予めこれらの部材に孔開け加工しておき、まずリブ２０ｃに、溶接部Ｗ１で補強座２１を溶接し、次いで面板２０ａ、２０ｂを、溶接部Ｗ２でリブ２０ｃ溶接し、最後に面板２０ａ、２０ｂを、溶接部Ｗ３で補強座２１に溶接して、補強座２１が取付けられたハニカム板２０を得るようにするのである。
【００１０】
また、例えば特開平１０−６６２０５号公報では、この作成過程で補強座を削りだす方法について提案している。
なお、図３で、補強座２１に設けてある孔Ｈは、図５で説明した荷重支持部材６が挿入保持される孔である。
【００１１】
ところで、近年、図３に示したようなリブ２０ｃの両側に面板２０ａ、２０ｂを接合して作成したハニカム板２０に代えて、押し出し成型により一体に作成されたハニカム材が注目されるようになり、コスト低減に役立っている。
【００１２】
この場合、従来技術では、図４(a)、(b)に示すように、ハニカム板２０の面２０ａ、２０ｂの双方に孔を開け、この孔に円筒形の補強座２１を挿入し、溶接部Ｗ３で固着する方法が用いられている。
【００１３】
ここで、この図４(a)、(b)では、押し出し成型されたハニカム板を２０Ｅｘで表わし、これに、図４(a)では断面図なので、半円筒形に描かれている円筒形の補強座２１がハニカム板２０Ｅｘの面板２０ａ、２０ｂに設けてある孔に挿入され、溶接部Ｗ３によりハニカム板２０Ｅｘの一方の面板２０ａと他方の面板２０ｂに接合されている様子が示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、押し出し成型によるハニカム板を用いた場合に配慮がされておらず、補強座の取付けに際して強度保持とコストアップに問題があった。
すなわち、従来技術のうち、例えば図３の場合には、局部変形を抑えるのには有効で、強度保持は容易であるが、押し出し成型によるハニカム板が使用できないので、ハニカム板自体のコスト上昇が大幅になってしまう。
【００１５】
次に、例えば図４の従来技術の場合、補強座２１がリブ２０ｃに接合できないので、局部変形が抑えられず、必要な強度保持ができない。
【００１６】
ここで、リブが接合できない理由は、押し出し成型されたハニカム板の場合、面板とリブは最初かから一体化されていて、構造上、面板内での熔接ができないないことによるが、この場合、補強座の周辺での局部変形により剛性が低下してしまうからである。
【００１７】
本発明の目的は、押し出し成型によるハニカム板を用いても、補強座の取付けによる強度低下の虞れの無いハニカム板を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、押し出し成型によるハニカム板に補強座を埋め込んで超電導磁石外槽用としたハニカム板において、前記補強座の外形を四角形にし、その対になった２辺が前記押し出し成型によるハニカム板の押し出し方向と並行になるようにして取付けられ、ここで前記２辺の間の寸法をＬ、前記押し出し成型によるハニカム板のリブの前記押し出し方向からみて横方向の配列ピッチをＰ、当該リブの板厚をｔとしたとき、Ｌ＝ＮＰ−ｔ(Ｎ：１以上の整数)の関係が成立するように構成されているようにして達成される。
【００１９】
このとき、前記ハニカム板の面板とリブにより形成される空間の押し出し方向と直角な断面での形状が三以上の多角形、円形、楕円形の何れかであるようにしてもよい。
ここで、押し出し成型によるハニカム板は、ハニカム板自体の形成にリブと面板の溶接が不要で、通常のハニカム材と等価な剛性が得られるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるハニカム板について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態で、ここで図１(a)は一部を切断して示した斜視図で、同図(b)は同図(a)の矢印Ａ方向からみた図(断面図)、同図(c)は同じく矢印Ｂによる断面図であり、これらの図において、押し出し成型によるハニカム板２０Ｅｘと面板２０ａ、２０ｂ、リブ２０ｃ、それに補強座２１は、図４で説明した従来技術と基本的には同じである。
【００２１】
従って、この図１の実施形態が、図４の従来技術と異なる点は、補強座２１の外形が四角柱の一部を成している点にある。
すなわち図４の従来技術の場合、この補強座２１の外形は、その内形と同じく円柱の一部を成している。
【００２２】
しかし、この図１の実施形態の場合、補強座２１の内形は円柱の一部を成しているが、外形は四角柱の一部を成しており、この点で、図４の従来技術とは異なっている。
しかも、この補強座２１の４辺の外周面のうち、向かい合って対になっている一方の２枚の外面２１ａは、矢印ＥＸで示してあるハニカム板２０Ｅｘの押し出し方向、つまりリブ２０ｃの長手方向と同じ方向になるようにしてある。
【００２３】
従って、この実施形態の場合、ハニカム板２０Ｅｘの面板２０ａ、２０ｂには補強座２１の外形と寸法に合わせた四角形の孔が開口されるように、予め加工が施されており、この孔に補強座２１が挿入され、その上で、図示のように、溶接部Ｗ３が施工され、相互に接合される。
【００２４】
ここで、いま、ハニカム板２０Ｅｘのリブ２０ｃの押し出し方向からみて横方向の配列ピッチをＰとすると、このピッチＰは押し出し方向で一定である。
そこで、補強座２１の２枚の外面２１ａの間の距離(寸法)をＬとして、このＬについて、Ｌ＝ＮＰ−ｔ(Ｎ：１以上の整数)の関係が成立するように設定するのである。ここで、ｔはリブ２０ｃの板厚である。
【００２５】
その上で、補強座２１の外面２１ａの位置が、丁度、リブ２０ｃの根本が面板２０ａ、２０ｂに接している位置にくるように、面板２０ａ、２０ｂに所定のクリアランスをもって、補強座２１挿入用の孔を形成しておくのである。
【００２６】
そうすると、この実施形態では、図１(a)、(b)に示すように、面板２０ａ、２０ｂと補強座２１の溶接部Ｗ３は、リブ２０ｃの根本が面板２０ａ、２０ｂに連結されいる位置に必ずくるようにすることができ、この結果、補強座２１を取付けたことによるハニカム板２０Ｅｘの強度低下を最小限にすることができる。
【００２７】
このことを、図４の従来技術の場合と比較して説明すると、この従来技術の場合、補強座２１の外形が円柱形の一部から成っているので、図４に示されているように、リブ２０ｃが、補強座２１を挿入するための孔(円形である)により途中で切断された状態に必ずなってしまう。
【００２８】
従って、この図４の従来技術では、押し出し方向に真っ直ぐ延びているリブ２０ｃの根本に常に補強座２１と面板２０ａ、２０ｂの溶接部Ｗ３を位置させることはできず、この結果、補強座２１を挿入したことによるハニカム板２０Ｅｘの強度低下が避けられないのである。
【００２９】
従って、この実施形態によれば、押し出し成型によるハニカム板による低価格を充分に活かすことができ、この結果、補強座の埋め込みによる強度低下が最小限に抑えられるので、高い剛性を持った超電導磁石外槽用ハニカム板を低価格で容易に得ることができる。
【００３０】
ここで、このハニカム板２０Ｅｘの具体例について説明すると、この実施形態では、図１に示されているように、２枚の面板２０ａ、２０ｂとリブ２０ｃによって形成される空間が三角形になるような押し出し材でハニカム板２０Ｅｘが形成されている。
【００３１】
このときの押し出し材としてはアルミニウムが一般的であるが、その他の金属でも適用できる。ここで、アルミニウムは、精度良く剛性の高いハニカム板が安価に形成できるという点で優れている。
【００３２】
通常、超電導磁石に用いられているハニカム板は、面板が表裏共に板厚５〜７ｍｍ程度、リブの肉厚は２〜５ｍｍ程度で、ハニカム板の全幅が６０〜７０ｍｍ程度となっていて、この程度の幅の場合、ハニカムの等価板厚は、隙間の無いムクの板材の場合の８０％程度の剛性にすることができる。
【００３３】
ハニカム板２０Ｅｘに埋め込まれる補強座２１は、荷重支持部材６を保持する孔Ｈより大きく、ハニカム板２０Ｅｘの押し出し方向と平行に長方形形状をしており、ハニカム板Ｅｘの面板２０ａ、２０ｂと溶接部Ｗ３により接合されている。
【００３４】
ここで、上記したように、この溶接部Ｗ３による接合位置はリブ２０ｃが途中で切断されない位置になり、従って、リブ２０ｃに掛る応力は全て上下の面板２０ａ、２０ｂに伝わるようになっている。
【００３５】
また、図１(c)のＢ−Ｂ断面図から理解できるように、押し出し方向でリブ２０ｃが切断されている部分では、補強座２１の外面の間に隙間Ｇが発生してしまうのが避けられないが、孔開けなどの加工精度を上げ、隙間Ｇを充分に小さくすることは容易であり、これにより、局所変形は最小限に抑えることができる。
【００３６】
つまり、この実施形態では、通常の機械加工精度のもとで可能な程度の隙間とすることにより溶接部Ｗ３での局部変形は最小限に抑えることができ、通常、面板２０ａ、２０ｂの板厚は５ｍｍ程度であるため、隙間Ｇが１ｍｍ以下であればよいことになり、この程度の加工精度の保持は極めて容易なことである。
【００３７】
ところで、この実施形態のように、補強座２１の外形を長方形にした場合、荷重支持部材用の孔Ｈが、通常、円形であるこからすれば、重量がいくらか増加するが、孔Ｈの周囲に肉抜き孔を設けることなどの軽量化を図ることにより、容易に補償が可能である。
【００３８】
また、適用対象となる超電導磁石によっては、荷重支持部材の間隔が狭い場合があるが、この場合には、複数の荷重支持部材に対して補強座を共通にし、１個の補強座に荷重支持部材部材が通る孔を複数個、設けるようにして対応してもよい。
【００３９】
また、この補強座は、上記実施形態のように、荷重支持部材との取り合いだけを対象とする訳ではなく、大きな荷重を受けるところならどのような場合にも適用可能で、例えば台車との取り合いや車体との取り合いにも、本発明を適用することができる。
【００４０】
次に、本発明の他の実施形態について、図２により説明する。
上記した実施形態は、面板とリブにより形成される空間が三角形断面になるようにしたハニカム板Ｅｘに本発明を適用した場合の実施形態であるが、押し出し成型によるハニカム板には、四角形や円形、六角形などの多角形の空間が押し出し方向に延びた空間として形成されたものがある。
【００４１】
そして、本発明は、上記した何れのハニカム板の場合でも適用することができるものであり、ここで、この図２は、四角形断面の空間をもった押し出し成型によるハニカム材に本発明を適用したの場合の一実施形態であり、図３(a)は断面斜視図で、同図(b)は断面図である。
【００４２】
そして、ハニカム板Ｅｘは、その幅方向に垂直に形成されているリブ２０ｄを備えたものであり、これに、外形が四角形の補強座２１が取付けられているものである。
そして、この実施形態でも、補強座２１が挿入される孔の押し出し方向と並行になっている端部では、リブ２０ｄが必ず存在しているように構成してある。
【００４３】
従って、この実施形態でも、溶接部Ｗ３による接合位置はリブ２０ｄの根本がある位置になり、従って、リブ２０ｄに掛る応力は全て上下の面板２０ａ、２０ｂに伝わるようになり、補強座２１を設けたことによりハニカム板２０Ｅｘの強度低下を最小限に抑えることができるなど、図１で説明した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、押し出し成型によるハニカム板の面板とリムによる強度保持に影響を最小限に抑えた状態で補強座の取付けができるので、ハニカム構造による剛性を損なう虞れがなく、剛性の高いハニカム板を容易に、しかもローコストで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハニカム板の一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明によるハニカム板の他の一実施形態を示す説明図である。
【図３】従来技術によるハニカム板の一例を示す説明図である。
【図４】従来技術によるハニカム板の他の一例を示す説明図である。
【図５】ハニカム板を用いた超電導磁石の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  内槽に収容されている超電導コイル
２  輻射シールド板
３  外槽
６  荷重支持部材
７  台車
９  超電導磁石
２０  ハニカム板
２０Ｅｘ  押し出し成型によるハニカム板
２０ａ、２０ｂ  面板
２０ｃ、２０ｄ  リブ
２１  補強座
２１ａ  補強座の外面
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３  溶接部
【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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