JP2712096B2 - Cryogenic liquid pumping method and apparatus - Google Patents
Cryogenic liquid pumping method and apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、極低温液体を収容して
いる断熱容器の内圧を上昇させ、この内圧上昇を利用し
て極低温液体を断熱容器内から送り出す極低温液体汲出
し方法および装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for pumping a cryogenic liquid, which raises the internal pressure of an insulated container containing the cryogenic liquid, and discharges the cryogenic liquid from the inside of the insulated container by utilizing the increase in the internal pressure. Related to the device.
【0002】[0002]
【従来の技術】超電導磁石装置の主要部は、通常、断熱
容器(クライオスタット)内に超電導コイルと冷却用の
液体ヘリウムとを収容したものとなっている。断熱容器
は、良好な断熱機能が得られるように工夫されている
が、外部からの熱侵入を完全に防止できるものではな
い。また、断熱容器内には超電導コイルと外部電源とを
接続するパワーリードを介して外部から熱が侵入した
り、パワーリードで発生したジュール熱が侵入する。こ
のため、断熱容器内に収容されている液体ヘリウムは、
徐々に蒸発し、ついには全部がガス化する。したがっ
て、超電導コイルに超電導状態を維持させるには、ガス
化によって減少した液分を補充する必要がある。2. Description of the Related Art A main part of a superconducting magnet device is usually a superconducting coil and a liquid helium for cooling contained in a heat insulating container (cryostat). Although the heat insulating container is devised so as to obtain a good heat insulating function, it cannot completely prevent heat from entering from the outside. Further, heat enters the heat insulating container from the outside via a power lead connecting the superconducting coil and an external power supply, or Joule heat generated by the power lead enters. For this reason, the liquid helium contained in the insulated container is
It evaporates slowly and eventually everything gasifies. Therefore, in order for the superconducting coil to maintain the superconducting state, it is necessary to replenish the liquid reduced by gasification.
【0003】この補充には、断熱容器内に漂っているヘ
リウムガスを熱交換器で再液化する方式と、外部から断
熱容器内に液体ヘリウムを新たに注入する方式とがあ
る。前者はヘリウム冷凍機を必要とするので、恒久的な
設備などにおいて採用されている。一方、後者は実験設
備などにおいて広く採用されている。There are two types of replenishment: a method of reliquefying helium gas floating in an insulated container with a heat exchanger, and a method of newly injecting liquid helium from outside into the insulated container. Since the former requires a helium refrigerator, it is used in permanent equipment. On the other hand, the latter is widely used in experimental facilities and the like.
【0004】ところで、断熱容器内に液体ヘリウムを新
たに注入するに当っては、通常、図20あるいは図21
に示す方法が採用されている。すなわち、図20に示す
方法では、超電導コイル1を収容した断熱容器2の近く
に液体ヘリウム3を収容した断熱容器、つまりデュアー
4を配置する。そして、デュアー4内と断熱容器2内と
を断熱構造のトランスファーチューブ5で連通される。[0004] By the way, when newly injecting liquid helium into an insulated container, normally, FIG. 20 or FIG.
The method shown in FIG. That is, in the method shown in FIG. 20, a heat insulating container containing liquid helium 3, that is, a dewar 4, is placed near the heat insulating container 2 containing the superconducting coil 1. Then, the inside of the dewar 4 and the inside of the heat insulating container 2 are communicated by a transfer tube 5 having a heat insulating structure.
【0005】断熱容器2内に液体ヘリウムを注入するに
際して、まずトランスファーチューブ5の途中に挿設さ
れたバルブ7を開にする。この状態で、デュアー4内の
上部空間およびこの空間に通じたシールド槽8へ高圧ヘ
リウムガスボンベ9から高圧ヘリウムガスを導入する。
この導入によってディアー4内の圧力P1 と断熱容器2
内の圧力P2 とに差(P1 >P2 )を設け、この圧力差
でデュアー4内の液体ヘリウム3の一部をトランスファ
ーチューブ5を介して断熱容器2内へ注入するようにし
ている。When injecting liquid helium into the heat insulating container 2, first, a valve 7 inserted in the transfer tube 5 is opened. In this state, high-pressure helium gas is introduced from the high-pressure helium gas cylinder 9 into the upper space in the dewar 4 and the shield tank 8 communicating with this space.
With this introduction, the pressure P 1 in the deer 4 and the insulation container 2
A difference (P 1 > P 2 ) is provided between the pressure P 2 and the internal pressure P 2, and a part of the liquid helium 3 in the dewar 4 is injected into the heat insulating container 2 via the transfer tube 5 by the pressure difference. .
【0006】しかし、このような方法では次のような問
題があった。すなわち、高圧ヘリウムガスボンベ9は、
規格等の制約から通常、60Kg以上の重さを有してい
る。このため、据付、交換等の取扱いに多大の労力と時
間を必要とする問題があった。また、デュアー4内から
液体ヘリウム3を汲上げる度に高価なヘリウムガスを消
費する問題もあった。However, such a method has the following problems. That is, the high-pressure helium gas cylinder 9
Usually, it has a weight of 60 kg or more due to restrictions such as standards. Therefore, there has been a problem that a great deal of labor and time are required for handling such as installation and replacement. There is also a problem that expensive helium gas is consumed every time the liquid helium 3 is pumped from the dewar 4.
【0007】一方、図21に示す方法では、デュアー4
内で液体ヘリウム3中に没する位置に電気ヒータ10を
設置し、この電気ヒータ10を付勢することによって液
体ヘリウム3の一部を強制的にガス化させ、このガス圧
でデュアー4内の圧力を上昇させるようにしている。On the other hand, in the method shown in FIG.
An electric heater 10 is installed at a position where the liquid helium 3 is submerged in the liquid helium 3, and a part of the liquid helium 3 is forcibly gasified by energizing the electric heater 10, and the gas pressure in the dewar 4 The pressure is raised.
【0008】しかし、この方法にあっても、次のような
問題があった。すなわち、今、電気ヒータ10の容量が
15ワットであるとすると、この電気ヒータ10に1時
間通電することによって21リットルの液体ヘリウムが
蒸発する。180Kgの超電導コイルを浸漬冷却する場
合、室温から注入開始すると、注入終了までに4時間か
かり、約320リットルの液体ヘリウムが使用される。
一方、電気ヒータ10への4時間の通電で84リットル
の液体ヘリウムが蒸発する。これから判るように、実際
に必要な量の1/4近くの液体ヘリウムが汲出しだけの
ために消費されてしまうことになる。このように、この
方法では液体ヘリウムの消費量が多いと言う問題があっ
た。However, even this method has the following problems. That is, assuming that the capacity of the electric heater 10 is 15 watts, 21 liters of liquid helium is evaporated by energizing the electric heater 10 for one hour. In the case of immersion cooling of a 180 kg superconducting coil, it takes 4 hours to start injection from room temperature, and about 320 liters of liquid helium is used.
On the other hand, 84 liters of liquid helium evaporates by energizing the electric heater 10 for 4 hours. As can be seen, nearly one-fourth of the liquid helium actually required is consumed for pumping only. Thus, this method has a problem that the consumption of liquid helium is large.
【0009】なお、デュアー4の上部空間に100ボル
ト、200ワット程度の電気ヒータを設置し、この電気
ヒータでデュアー4の上部空間に存在しているヘリウム
ガスを加熱して密度を減少させ、これによって必要な内
圧を得る方法も考えられている。しかし、ヘリウムガス
の絶縁耐圧は1ミリ当り500ボルトと極めて低いの
で、デュアー4内に位置する部分の絶縁を強化する必要
がある。また、200ワット級の電気ヒータは、発熱体
の直径が2ミリ以上と太く、しかも長いので、トランス
ファーチューブ5を挿入するための孔等を使ってデュア
ー4内に設置することが困難である。このためデュアー
毎に電気ヒータを設置固定しなければならない不便さが
ある。An electric heater of about 100 volts and 200 watts is installed in the upper space of the dewar 4, and the helium gas existing in the upper space of the dewar 4 is heated by the electric heater to reduce the density. A method of obtaining a necessary internal pressure by using such a method has also been considered. However, since the withstand voltage of helium gas is extremely low at 500 volts per millimeter, it is necessary to strengthen the insulation of the portion located in the dewar 4. Further, since the diameter of the heating element of the 200-watt-class electric heater is as thick as 2 mm or more and long, it is difficult to install the electric heater in the dewar 4 using a hole for inserting the transfer tube 5 or the like. For this reason, there is an inconvenience that an electric heater must be installed and fixed for each dewar.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のい
わゆる極低温液体汲出し方法および装置にあっては、作
業性が悪く、しかも制限事項が多いばかりか、液体ヘリ
ウム、つまり高価な極低温液体の無駄な消費が多いと言
う問題があった。そこで本発明は、上述した不具合を解
消できる極低温液体汲出し方法および装置を提供するこ
とを目的としている。As described above, the conventional cryogenic liquid pumping method and apparatus are not only poor in workability and have many restrictions but also liquid helium, that is, expensive cryogenic liquid. There was a problem that wasteful consumption of liquid was large. Therefore, an object of the present invention is to provide a cryogenic liquid pumping method and apparatus capable of solving the above-mentioned problems.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、極低温液体を収容している断熱容器の内
圧を上昇させ、この内圧上昇を利用して前記極低温液体
を前記断熱容器内から汲出すに当り、前記断熱容器に収
容されている前記極低温液体の蒸発によって生成された
ガスを圧縮手段に導いて加圧し、この加圧されたガスを
前記断熱容器内に戻すことによって前記断熱容器の内圧
を上昇させるようにしている。In order to achieve the above object, the present invention raises the internal pressure of a heat insulating container containing a cryogenic liquid, and utilizes the increase in the internal pressure to convert the cryogenic liquid into the liquid. In pumping out the inside of the heat insulating container, the gas generated by evaporation of the cryogenic liquid contained in the heat insulating container is guided to the compression means and pressurized, and the pressurized gas is returned into the heat insulating container. Thereby, the internal pressure of the heat insulating container is increased.
【0012】[0012]
【作用】たとえば、極低温液体が液体ヘリウムである場
合、断熱容器内に存在しているヘリウムガスが圧縮手段
に導かれて加圧された後、断熱容器内に戻され、これに
よって断熱容器内が必要な圧力に維持される。したがっ
て、この方法ではヘリウムガスや液体ヘリウムの消費を
極めて僅かに抑えた状態で断熱容器の内圧を上昇させる
ことが可能となる。また、断熱容器内に電気ヒータを設
置する必要もない。さらに、圧縮手段としては小型、軽
量のもので十分であり、作業性を悪化させる虞もない。For example, when the cryogenic liquid is liquid helium, the helium gas present in the heat insulating container is guided to the compression means and pressurized, and then returned to the heat insulating container. Is maintained at the required pressure. Therefore, according to this method, it is possible to increase the internal pressure of the heat-insulating container with the consumption of helium gas or liquid helium extremely suppressed. Also, there is no need to install an electric heater in the heat insulating container. Further, a compact and lightweight compression means is sufficient, and there is no possibility that the workability is deteriorated.
【0013】[0013]
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。Embodiments will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1には本発明を適用して超電導コイルの
収容されている断熱容器内へ液体ヘリウムを注入してい
る例が示されている。そして、この図では図20と同一
部分が同一符号で示されている。したがって、重複する
部分の詳しい説明は省略する。FIG. 1 shows an example in which liquid helium is injected into an insulated container housing a superconducting coil by applying the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 20 are indicated by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the overlapping part will be omitted.
【0015】本発明を実施するために、デュアー4内の
上部空間およびこの空間に通じたシールド槽8が配管2
1,22,23を介して圧縮機24の吸込口接続されて
いる。そして、圧縮機24の吐出し口は、配管25を介
してデュアー4の上壁に形成されたガス吐出し口26に
接続されている。配管25の途中位置で外周には配管2
5内を流れるヘリウムガスを加温するための電気ヒータ
27が設けられている。また、デュアー4には内圧を検
出するための圧力センサ28が取付けられている。そし
て、バルブ7、圧縮機24および電気ヒータ27は、制
御装置29によって次のように制御される。In order to carry out the present invention, an upper space in the dewar 4 and a shield tank 8 communicating with this space are connected to the pipe 2.
The suction port of the compressor 24 is connected via 1, 22, and 23. The discharge port of the compressor 24 is connected to a gas discharge port 26 formed on the upper wall of the dewar 4 via a pipe 25. In the middle of the pipe 25, the pipe 2
An electric heater 27 for heating the helium gas flowing in the inside 5 is provided. The dewar 4 is provided with a pressure sensor 28 for detecting an internal pressure. The valve 7, the compressor 24 and the electric heater 27 are controlled by the control device 29 as follows.
【0016】制御装置29は、注入開始指令が与えられ
ると、まず、バルブ7を開に制御し、続いて圧縮機24
の駆動開始制御および電気ヒータ27の付勢開始制御を
実行する。そして、圧力センサ28で検出されるデュア
ー4内の圧力が上限0.14Kg/cm2 、下限0.09Kg
/cm2 の範囲に入るように圧縮機24および電気ヒータ
27をオン、オフ制御する。また、図示しない液位セン
サによって検出された断熱容器2内の液位が定められた
レベルに達した時点でバルブ7を閉に制御するとともに
圧縮機24の動作を停止させ、さらに電気ヒータ27の
付勢を停止させる。When an injection start command is given, the control device 29 first controls the valve 7 to open, and then controls the compressor 24
And the energization start control of the electric heater 27 are executed. The pressure in the dewar 4 detected by the pressure sensor 28 is 0.14 kg / cm 2 at the upper limit. , Lower limit 0.09Kg
/ Cm 2 The compressor 24 and the electric heater 27 are turned on and off so as to fall within the range. When the liquid level in the heat insulating container 2 detected by a liquid level sensor (not shown) reaches a predetermined level, the valve 7 is controlled to be closed and the operation of the compressor 24 is stopped. Stop energizing.
【0017】したがって、制御装置29に注入開始指令
が与えられると、圧縮機24が動作を開始し、デュアー
4内の上部空間に存在しているヘリウムガスおよびシー
ル槽8内に存在しているヘリウムガスが圧縮機24の吸
込口へと流れ、圧縮機24によって加圧される。加圧さ
れたヘリウムガスは、配管25を通流する間に電気ヒー
タ27によって加温される。そして、加圧、加温された
ヘリウムガスがガス吐出し口26からデュアー4内の上
部空間へと戻される。このため、デュアー4内の圧力が
上昇する。Therefore, when an injection start command is given to the controller 29, the compressor 24 starts operating, and the helium gas present in the upper space in the dewar 4 and the helium gas present in the seal tank 8 are provided. Gas flows to a suction port of the compressor 24 and is pressurized by the compressor 24. The pressurized helium gas is heated by the electric heater 27 while flowing through the pipe 25. Then, the pressurized and heated helium gas is returned from the gas discharge port 26 to the upper space in the dewar 4. For this reason, the pressure in the dewar 4 increases.
【0018】この場合、デュアー4内の上部空間へと戻
されるヘリウムガスは、電気ヒータ27で加温されてい
るため、上部空間に漂っているガスを加温し、上部空間
に漂っている低温のヘリウムガスを急激に膨脹させる。
したがって、内圧が急速に上昇する。このとき、バルブ
7が開に保持されているので、デュアー4内と断熱容器
2内とに圧力差が生じ、この圧力差によってデュアー4
内の液体ヘリウムがトランスファーチューブ5を介して
断熱容器2内に注入される。そして、制御装置29は、
断熱容器2内の液位が定められたレベルに達するまで、
デュアー4内の圧力を前述した上限と下限との間に保持
すべく圧縮機24と電気ヒータ27とを制御する。In this case, the helium gas returned to the upper space in the dewar 4 is heated by the electric heater 27, so that the gas floating in the upper space is heated and the low-temperature gas floating in the upper space is heated. Helium gas is rapidly expanded.
Therefore, the internal pressure rises rapidly. At this time, since the valve 7 is kept open, a pressure difference occurs between the inside of the dewar 4 and the inside of the heat insulating container 2.
The liquid helium inside is injected into the heat insulating container 2 via the transfer tube 5. And the control device 29
Until the liquid level in the heat insulating container 2 reaches a predetermined level,
The compressor 24 and the electric heater 27 are controlled so as to maintain the pressure in the dewar 4 between the upper limit and the lower limit described above.
【0019】このような汲出し方法では、ヘリウムガス
や液体ヘリウムの消費が少量のままでデュアー4の内圧
を上昇させることができる。また、デュアー4内に電気
ヒータを設置する必要もないので、制御事項を大幅に少
なくできる。また、使用する圧縮機24も全重量が5Kg
程度の小型のもので十分であり、作業性の向上にも寄与
できる。実験によると、容量が500リットルの液体ヘ
リウムデュアーの内圧を0.14Kg/cm2 まで上昇させ
るのに要した時間は2分であり、0.09Kg/cm2 から
0.14Kg/cm2 まで上昇させるのに要した時間は40
秒であった。したがって、汲出しの立上げ時間も短縮す
ることができる。In such a pumping method, the internal pressure of the dewar 4 can be increased while the consumption of helium gas or liquid helium is kept small. Further, since there is no need to install an electric heater in the dewar 4, the number of control items can be greatly reduced. The compressor 24 used has a total weight of 5 kg.
A small size is sufficient and can contribute to improvement of workability. According to experiments, the internal pressure of a liquid helium dewar having a capacity of 500 liters was set to 0.14 kg / cm 2. It took 2 minutes to rise to 0.09 kg / cm 2 From 0.14Kg / cm 2 40 minutes to climb
Seconds. Therefore, the pumping start-up time can also be shortened.
【0020】ここで、液体ヘリウムの蒸発潜熱は、1グ
ラム当り、5カロリーと小さいので、ガス吐出し口26
の位置を図2に示すように液体ヘリウム層内に位置させ
れば、吐出されたヘリウムガスで液体ヘリウムの一部を
蒸発させることができ、内圧をさらに急速に上昇させる
ことができる。Since the latent heat of vaporization of liquid helium is as small as 5 calories per gram, the gas discharge port 26
If the position is located in the liquid helium layer as shown in FIG. 2, a part of the liquid helium can be evaporated by the discharged helium gas, and the internal pressure can be more rapidly increased.
【0021】図3には本発明を適用して超電導コイルの
収容されている断熱容器内へ液体ヘリウムを注入してい
る変形例が示されている。そして、この図では図1と同
一部分が同一符号で示されている。したがって、重複す
る部分の詳しい説明は省略する。FIG. 3 shows a modification in which the present invention is applied to inject liquid helium into a heat-insulating container accommodating a superconducting coil. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the overlapping part will be omitted.
【0022】この例が図1に示した例と異なる点は、制
御装置29aにおける制御形態と、デュアー4内からヘ
リウムガスを吸上げた後に、これを加圧してデュアー4
内に戻す経路の構造とにある。This example is different from the example shown in FIG. 1 in the control mode of the control device 29a and the fact that helium gas is sucked from the inside of the dewar 4 and then pressurized to dewar.
And the structure of the return path.
【0023】この例においては、デュアー4内の上部空
間およびシールド層8に通じた配管21,22が配管2
3に接続されるとともに電磁弁101を介して図示しな
いガス回路系に接続されている。In this example, the pipes 21 and 22 communicating with the upper space in the dewar 4 and the shield layer 8 are connected to the pipe 2.
3 and via a solenoid valve 101 to a gas circuit (not shown).
【0024】制御装置29aは、プッシュスイッチ10
2の操作等によって注入開始指令が与えられると、ま
ず、バルブ7を開に、電磁弁101を閉に制御し、続い
て圧縮機24を駆動開始させる。この例においては、デ
ュアー4内の上部空間圧力を監視し、圧縮機24の駆動
開始時点からタイマ103で設定された時限の間はデュ
アー4内の圧力が0.06〜0.10Kg/cm2 の範囲に
なるように圧縮機24の回転数あるいは電圧を制御す
る。そして、タイマ103で設定された時限が経過した
後はデュアー4内の圧力が0.14Kg/cm2 に維持され
るように圧縮機24の回転数あるいは電圧を制御する。
すなわち、制御装置29aは、汲出し開始初期にはデュ
アー4内の圧力を比較的低い値に保ち、一定期間経過後
はそれより高い値に保つように2段階の制御を行ってい
る。また、制御装置29aは、図示しない液位センサに
よって検出された断熱容器2内の液位が定められたレベ
ルに達した時点でバルブ7を閉に、電磁弁101を開に
制御するとともに圧縮機24の動作を停止させるように
している。一方、デュアー4内からヘリウムガスを吸上
げた後に加圧してデュアー4内に戻す経路は、図4に示
すように構成されている。The control device 29a includes a push switch 10
When the injection start command is given by the operation 2 or the like, first, the valve 7 is controlled to be opened, the solenoid valve 101 is controlled to be closed, and then the compressor 24 is started to be driven. In this example, the upper space pressure in the dewar 4 is monitored, and the pressure in the dewar 4 is 0.06 to 0.10 kg / cm 2 during the time period set by the timer 103 from the start of the operation of the compressor 24. The rotation speed or the voltage of the compressor 24 is controlled so as to fall within the range. After the time set by the timer 103 elapses, the pressure in the dewar 4 becomes 0.14 kg / cm 2. Is controlled so that the rotation speed or the voltage of the compressor 24 is maintained.
That is, the controller 29a performs two-stage control so that the pressure in the dewar 4 is maintained at a relatively low value at the beginning of the pumping operation, and is maintained at a higher value after a certain period of time. The control device 29a controls the valve 7 to close and the solenoid valve 101 to open when the liquid level in the heat insulating container 2 detected by a liquid level sensor (not shown) reaches a predetermined level. 24 is stopped. On the other hand, a path for sucking helium gas from the inside of the dewar 4 and then returning it to the inside of the dewar 4 by pressurization is configured as shown in FIG.
【0025】図中104は、デュアー4の上壁に設けら
れた吸上げ口を示している。この吸上げ口104を通し
てトランスファーチューブ5の一端側がデュアー4内に
差込まれている。吸上げ口104の周縁部には、上方へ
延びる関係に筒体105が接続されている。筒体105
の上端部外周面にはねじ山106が形成されており、ま
た上端部内周面には段部107が形成されている。In the figure, reference numeral 104 denotes a suction port provided on the upper wall of the dewar 4. One end of the transfer tube 5 is inserted into the dewar 4 through the suction port 104. A cylindrical body 105 is connected to the periphery of the suction port 104 so as to extend upward. Cylinder 105
A thread 106 is formed on the outer peripheral surface of the upper end portion, and a step portion 107 is formed on the inner peripheral surface of the upper end portion.
【0026】筒体105の軸方向中途位置周壁には、ヘ
リウムガスの吸上げに供される管108の一端側が筒体
105内に通じる関係に接続されている。そして、管1
08の他端側はジョイント機構109、110を介して
配管21に接続されている。なお、ジョイント機構11
0は、ジョイント機構109に接続されたとき配管21
の接続口を自動的に解放させ、ジョイント機構109か
ら離脱したとき配管21の接続口を自動的に閉塞するよ
うに構成されている。One end of a pipe 108 used for sucking up helium gas is connected to a peripheral wall of the cylinder 105 at an intermediate position in the axial direction so as to communicate with the inside of the cylinder 105. And tube 1
08 is connected to the pipe 21 via joint mechanisms 109 and 110. The joint mechanism 11
0 is the pipe 21 when connected to the joint mechanism 109
The connection port of the pipe 21 is automatically closed, and the connection port of the pipe 21 is automatically closed when detached from the joint mechanism 109.
【0027】筒体105内の上部には内径がトランスフ
ァーチューブ5の外径より所定だけ大きい接続管111
がトランスファーチューブ5と同心的に差込まれてい
る。この接続管111の下部外周面と筒体105に形成
された段部107との間にはOリング112が装着され
ており、このOリング112の上面には押えリング11
3が当てがわれている。そして、筒体105に形成され
たねじ山106には止め輪114が装着されており、こ
の止め輪114の締め付けで押えリング113を介して
Oリング112が押圧され、この押圧に伴うOリング1
12の変形によって接続管111と筒体105との間の
気密性の保持および筒体105への接続管111の固定
が行われている。A connection pipe 111 having an inner diameter larger than the outer diameter of the transfer tube 5 by a predetermined amount is provided at an upper portion in the cylindrical body 105.
Are inserted concentrically with the transfer tube 5. An O-ring 112 is mounted between a lower outer peripheral surface of the connection pipe 111 and a step 107 formed on the cylindrical body 105, and a pressing ring 11 is mounted on an upper surface of the O-ring 112.
3 is applied. A retaining ring 114 is mounted on the screw thread 106 formed in the cylindrical body 105, and the O-ring 112 is pressed via a retaining ring 113 by tightening the retaining ring 114, and the O-ring 1
Due to the deformation of 12, the airtightness between the connection pipe 111 and the cylinder 105 is maintained, and the connection pipe 111 is fixed to the cylinder 105.
【0028】接続管111の下端部内周面には、段部1
15が形成されており、この段部115には内径が接続
管111のそれとほぼ等しく、薄肉に形成された案内管
116の一端側が嵌入固定されている。この案内管11
6の他端側は、筒体105内でデュアー4内から吸上げ
られるガスの流れとデュアー4内に吐出されるガスの流
れとが相対流を起こさないようにするために、管108
の入口より20cm以上離れた下方まで延びている。On the inner peripheral surface of the lower end of the connection pipe 111, a step 1
An inner diameter of the step portion 115 is substantially equal to that of the connection tube 111, and one end side of a thin guide tube 116 is fitted and fixed in the step portion 115. This guide tube 11
The other end of the tube 6 is provided with a pipe 108 in order to prevent a relative flow between the gas flow sucked from the dewar 4 inside the cylinder 105 and the gas flow discharged into the dewar 4.
Extending 20cm or more below the entrance.
【0029】なお、トランスファーチューブ5は内管5
aと外管5bとの間に真空断熱層5cを設けた二重管構
造に形成されているため、案内管116内において、デ
ュアー4内に吐出されるガスとトランスファーチューブ
5内を流れる液体ヘリウムとの間では、ほとんど熱交換
は行われない。このため、案内管116とトランスファ
ーチューブ5との隙間を流れるヘリウムガスが冷却され
てしまう虞はない。The transfer tube 5 is an inner tube 5
a and a liquid helium flowing in the transfer tube 5 in the guide tube 116 because the gas discharged into the dewar 4 and the liquid helium flowing in the transfer tube 5 are formed in the guide tube 116. There is almost no heat exchange between them. Therefore, there is no possibility that the helium gas flowing through the gap between the guide tube 116 and the transfer tube 5 is cooled.
【0030】接続管111の軸方向中途位置周壁には、
管117,118の一端側が接続管111内に通じる関
係に接続されている。そして、管117の他端側はジョ
イント機構119、120を介して配管25に接続され
ている。また、管118の他端側はジョイント機構12
1、122を介して圧力計測用の配管123に接続され
ている。この配管123の他端側は、前述した制御装置
29a内の圧力センサに通じている。なお、ジョイント
機構120、122は、ジョイント機構119,121
に接続されたとき対応する配管の接続口を自動的に解放
させ、ジョイント機構119,121から離脱したとき
対応する配管の接続口を自動的に閉塞するように構成さ
れている。On the peripheral wall of the connecting pipe 111 at an intermediate position in the axial direction,
One ends of the pipes 117 and 118 are connected so as to communicate with the connection pipe 111. The other end of the pipe 117 is connected to the pipe 25 via joint mechanisms 119 and 120. The other end of the pipe 118 is connected to the joint mechanism 12.
1, 122 are connected to a piping 123 for pressure measurement. The other end of the pipe 123 communicates with the pressure sensor in the control device 29a described above. In addition, the joint mechanisms 120 and 122 are connected to the joint mechanisms 119 and 121, respectively.
The connection ports of the corresponding pipes are automatically opened when the connection is made, and the connection ports of the corresponding pipes are automatically closed when the connection ports are detached from the joint mechanisms 119 and 121.
【0031】接続管111の上端部外周面にはねじ山1
24が形成されており、また上端部内周面には段部12
5が形成されている。トランスファーチューブ5の外周
面と接続管111に形成された段部125との間にはO
リング126が装着されており、このOリング126の
上面には押えリング127が当てがわれている。そし
て、ねじ山124には止め輪128が装着されており、
この止め輪128の締め付けで押えリング127を介し
てOリング126が押圧され、この押圧に伴うOリング
126の変形によってトランスファーチューブ5と接続
管111との間の気密性の保持および接続管111への
トランスファーチューブ5の固定が行われている。A thread 1 is provided on the outer peripheral surface of the upper end of the connection pipe 111.
24 are formed on the inner peripheral surface of the upper end portion.
5 are formed. O between the outer peripheral surface of the transfer tube 5 and the step 125 formed in the connection tube 111
A ring 126 is mounted, and a pressing ring 127 is applied to an upper surface of the O-ring 126. A retaining ring 128 is attached to the thread 124,
The O-ring 126 is pressed via the holding ring 127 by the tightening of the retaining ring 128, and the O-ring 126 is deformed by the pressing, thereby maintaining the airtightness between the transfer tube 5 and the connection pipe 111 and to the connection pipe 111. The transfer tube 5 is fixed.
【0032】このような構成であると、制御装置29a
に注入開始指令が与えられると、バルブ7が開に、電磁
弁101が閉に制御され、同時に圧縮機24が動作を開
始してデュアー4内の上部空間に存在しているヘリウム
ガスおよびシール層8内に存在しているヘリウムガスが
圧縮機24の吸込口へと流れ、圧縮機24によって加圧
される。すなわち、デュアー4の上部空間に漂っている
ヘリウムガスは、図3中に実線矢印129で示すよう
に、案内管116と筒体105との間に入り込んだ後、
管108を通って配管21へと流れる。そして、圧縮機
24で加圧されたヘリウムガスは、図3に示すように配
管25、管117を通った後に接続管111とトランス
ファーチューブ5との間に形成されたと環状空間に流れ
込み、その後、トランスファーチューブ5と案内管11
6との間を流れ、吐出し口130からデュアー4内に流
れ込む。このため、デュアー4内の圧力が上昇を開始す
る。このように、デュアー4内の圧力が上昇すると、こ
の圧力でデュアー4内の液体ヘリウム3の一部がトラン
スファーテューブ5を通して断熱容器2内へ移送され
る。したがって、前記実施例と同様の効果を発揮させる
ことができる。With such a configuration, the control device 29a
, The valve 7 is controlled to open and the solenoid valve 101 is controlled to close. At the same time, the compressor 24 starts operating and the helium gas and the seal layer existing in the upper space in the dewar 4 are controlled. The helium gas present in 8 flows to the inlet of the compressor 24 and is pressurized by the compressor 24. That is, the helium gas floating in the upper space of the dewar 4 enters between the guide tube 116 and the cylindrical body 105 as shown by a solid arrow 129 in FIG.
It flows through the pipe 108 to the pipe 21. The helium gas pressurized by the compressor 24 flows into the annular space formed between the connection pipe 111 and the transfer tube 5 after passing through the pipe 25 and the pipe 117 as shown in FIG. Transfer tube 5 and guide tube 11
6 and flows into the dewar 4 from the discharge port 130. For this reason, the pressure in the dewar 4 starts to rise. As described above, when the pressure in the dewar 4 rises, a part of the liquid helium 3 in the dewar 4 is transferred into the heat insulating container 2 through the transfer tube 5 by this pressure. Therefore, the same effects as in the above embodiment can be exhibited.
【0033】この例においては、筒体105内にデュア
ー4内から吸上げられるガスの流れとデュアー4内に吐
出される加圧ガスの流れとが相対流を起こさないように
するために、管108の入口と吐出し口130が同一の
筒体105内に存在せず、かつ、管108の入口と吐出
し口130との間の距離Hを20cm以上離している。H
が短いと圧力上昇を起こさせるのに時間がかかるが、こ
の例のようの筒体105の長さよりも長く、たとえば、
20cm以上離しておくと、短時間で上昇を開始させるこ
とができる。In this example, in order to prevent a relative flow between the flow of the gas sucked from the inside of the dewar 4 into the cylindrical body 105 and the flow of the pressurized gas discharged into the dewar 4, a pipe is not formed. The inlet 108 and the discharge port 130 do not exist in the same cylindrical body 105, and the distance H between the inlet of the pipe 108 and the discharge port 130 is 20 cm or more. H
Is short, it takes time to raise the pressure, but it is longer than the length of the cylinder 105 as in this example, for example,
With a separation of 20 cm or more, the rise can be started in a short time.
【0034】また、この例において、制御装置29a
は、配管123を開してデュアー4内の上部空間圧力を
監視し、圧力機24の駆動開始時点からタイマ103で
設定された時限の間はデュアー4内の圧力が0.06〜
0.10Kg/cm2 の範囲となるように圧縮機24の回転
数あるいは電圧を制御し、タイマ103で設定された時
限が経過した後はデュアー4内の圧力が0.14Kg/cm
2 に保持されるように圧縮機24の回転数あるいは電圧
を制御している。したがって、断熱容器2内へ移送され
る液体ヘリウムの流量は、汲出し開始時には少なく、一
定時間経過した時点から多くなる。このため、液体ヘリ
ウムの消費量を抑えた状態で断熱容器2内に液体ヘリウ
ムを注入することができる。すなわち、当初、超電導コ
イル1は室温近くまで温度上昇している。液体ヘリウム
の蒸発潜熱は前述の如く、1グラム当たり、5カロリー
と小さいので、超電導コイル1に触れた液体ヘリウムは
瞬時に蒸発する。特に、超電導コイル1の一部を構成し
ている銅材は、100K以下にならない限り熱伝導率が
大きくはならない。したがって、初期段階から液体ヘリ
ウムの注入量を増やしても、そのほとんどが蒸発してし
まう。液体ヘリウムの消費量を最も抑えた状態で超電導
コイル1を流し込むには、徐々に冷却することが得策で
ある。この例のように、初期には流量を少なくし、一定
時間経過した時点から流量を多くすることによって、効
率よく注入することができる。In this example, the control device 29a
Monitors the upper space pressure in the dewar 4 by opening the pipe 123, and when the pressure in the dewar 4 is 0.06 to
0.10Kg / cm 2 The rotation speed or voltage of the compressor 24 is controlled so as to fall within the range described above, and after the time period set by the timer 103 has elapsed, the pressure in the dewar 4 becomes 0.14 kg / cm.
Two Is controlled so that the rotation speed or voltage of the compressor 24 is maintained. Therefore, the flow rate of the liquid helium transferred into the heat insulating container 2 is small at the start of pumping and increases after a certain time has elapsed. Therefore, the liquid helium can be injected into the heat insulating container 2 with the consumption of the liquid helium suppressed. That is, initially, the temperature of the superconducting coil 1 has risen to near room temperature. As described above, since the latent heat of vaporization of liquid helium is as small as 5 calories per gram, the liquid helium that touches the superconducting coil 1 evaporates instantaneously. In particular, the thermal conductivity of the copper material constituting a part of the superconducting coil 1 does not increase unless it becomes 100K or less. Therefore, even if the liquid helium injection amount is increased from the initial stage, most of the liquid helium is evaporated. In order to pour the superconducting coil 1 in a state where the consumption of liquid helium is minimized, it is advisable to gradually cool the superconducting coil 1. As in this example, the injection can be performed efficiently by decreasing the flow rate at the beginning and increasing the flow rate after a certain time has elapsed.
【0035】また、この例では、接続したときには自動
的に解放し、離脱させたときには自動的に閉じる機能を
有したジョイント機構110,120,122を使って
配管21,25,123との接続を行うようにしている
ので、別のデュアーに切換えるために分解したような場
合であっても、配管21,25,123内はヘリウムガ
スで満たされており、空気が入り込むのを防止できる。
このため、空気が混入したときに起こり易い不具合、つ
まりヘリウムガスの汚染を防止できるとともに、混入空
気中の水分が吐出し口130等に氷結して加圧不良が発
生したり、配管が閉塞したりするのを防止できる。Further, in this example, the connection with the pipes 21, 25, 123 is made by using the joint mechanisms 110, 120, 122 having a function of automatically releasing when connected and automatically closing when disconnected. Since it is performed, even if it is disassembled in order to switch to another dewar, the inside of the pipes 21, 25, 123 is filled with helium gas, so that air can be prevented from entering.
For this reason, it is possible to prevent a problem that easily occurs when air is mixed, that is, contamination of the helium gas, and that water in the mixed air freezes on the discharge port 130 or the like to cause poor pressurization or blockage of the pipe. Can be prevented.
【0036】なお、所期の目的を達成するためのジョイ
ント機構110,120,122としては、日東工器株
式会社製のSP−V型カプラ(2SP−V型,3SP−
V型,4SP−V型)等を用いると良い。The joint mechanisms 110, 120 and 122 for achieving the intended purpose are SP-V type couplers (2SP-V type, 3SP-type) manufactured by Nitto Koki Co., Ltd.
V type, 4SP-V type) or the like may be used.
【0037】また、この例では、制御装置29aを動作
させると、この制御装置29aでガス回収系に通じる電
磁弁101を閉じるようにしているので、汲出しを遠隔
制御で完全に自動化することもでき、超電導コイル1に
近付くことなく安全に汲出し作業を遂行することができ
る。Further, in this example, when the control device 29a is operated, the control device 29a closes the electromagnetic valve 101 communicating with the gas recovery system, so that pumping can be completely automated by remote control. Thus, the pumping operation can be performed safely without approaching the superconducting coil 1.
【0038】さらに、この例では、接続管111の下端
部に薄肉の案内管116が同軸的に接続されており、こ
の案内管116の外径は接続管111の外径よりも小さ
い。したがって、接続管111と筒体105との間に介
挿されたOリング112は、極低温に冷却された案内管
116に接触しない。このため、案内管116からの熱
伝達でOリング112の塑性変形を防止でき、この結
果、分解時に接続管111の抜出しが困難になるのを防
止できる。Further, in this example, a thin guide tube 116 is coaxially connected to the lower end of the connection tube 111, and the outer diameter of the guide tube 116 is smaller than the outer diameter of the connection tube 111. Therefore, the O-ring 112 inserted between the connecting pipe 111 and the cylindrical body 105 does not contact the guide pipe 116 cooled to an extremely low temperature. Therefore, plastic deformation of the O-ring 112 due to heat transfer from the guide tube 116 can be prevented, and as a result, it is possible to prevent the connection tube 111 from being difficult to withdraw during disassembly.
【0039】図5は、図4に示す構造において、ヘリウ
ムガスの流動過程を逆転させた場合の変形例である。す
なわち、図4において吸上げ口104であったところが
図5では吐出し口に、同様にして、吐出し口130であ
ったところは吸上げ口になっている。また、この変更に
ともない、制御装置29a内の圧力センサに通じる圧力
測定用の配管123、ジョイント機構121、122お
よび管118の位置が変更され、管118は筒体105
の軸方向中途位置周壁に接続されている。ただし、これ
らの位置は図中の位置に限定されず、デュアー4の内圧
が正確に測定できる位置であればどこに設けてもかまわ
ない。なお、図5では図4と同一部分が同一符号で示さ
れている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省
略する。図6には本発明の実施に供される構造部分の変
形例、ここには図4に対応した部分が示されている。こ
の図では、図4に示されている要素に対応する要素が同
一符号で示されている。したがって、重複する部分の詳
しい説明は省略する。FIG. 5 shows a modification in which the flow process of the helium gas is reversed in the structure shown in FIG. That is, the place where the suction port 104 is in FIG. 4 is a discharge port in FIG. 5, and similarly, the place where the discharge port 130 is the suction port is a suction port. With this change, the positions of the pipe 123 for pressure measurement, the joint mechanisms 121 and 122, and the pipe 118 connected to the pressure sensor in the control device 29a are changed.
Is connected to the peripheral wall at an intermediate position in the axial direction. However, these positions are not limited to the positions shown in the drawing, and may be provided anywhere as long as the internal pressure of the dewar 4 can be accurately measured. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. 4 are indicated by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the overlapping part will be omitted. FIG. 6 shows a modification of the structural portion used in the embodiment of the present invention, here, a portion corresponding to FIG. In this figure, elements corresponding to the elements shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the overlapping part will be omitted.
【0040】この例が図4に示す例と異なる点は、デュ
アー4内の上部空間に漂っているヘリウムガスを吸い上
げるのに必要な要素、圧縮されたヘリウムガスをデュア
ー4内の上部空間に戻すのに必要な要素および圧力測定
に必要な要素の全てを接続管111a側に設けたことに
ある。This example is different from the example shown in FIG. 4 in that an element necessary for sucking up the helium gas floating in the upper space in the dewar 4 returns the compressed helium gas to the upper space in the dewar 4. That is, all the elements necessary for the measurement and the elements necessary for the pressure measurement are provided on the connection pipe 111a side.
【0041】すなわち、トランスファーチューブ5は、
接続管111a内の偏心位置を貫通している。接続管1
11aの周壁で、その内面とトランスファーチューブ5
との間の距離が短い位置部分には、この接続管111a
内に通じる関係に管117,118の一端側が接続され
ている。また、接続管111aの周壁で、その内面とト
ランスファーチューブ5との間の距離が長い位置部分に
は斜め貫通孔131が形成されている。この貫通孔13
1には管132の一端側が気密に接続されている。この
管132の他端側はジョイント機構109に接続されて
いる。そして、管132内には、一端側がジョイント機
構109に接続され、他端側が接続管111aの内面と
トランスファーチューブ5との間に存在する空間を下方
に延びて、その先端部133をデュアー4の上部空間に
位置させた4弗化エチレン製のチューブ134が設けら
れている。なお、チューブ134は、加圧(吐出)ガス
の流れと吸上げガスの流れとが筒体105a内あるいは
接続管111a内で相対流とならないようにするため
に、先端部133と管117の吐出口との間の距離を2
0cm以上離し得る長さに設定されている。また、この例
では、接続管111aに対してトランスファーチューブ
5を偏心配置しているので、段部125とOリング12
6との間にOリング135と中間リング136を介在さ
せている。That is, the transfer tube 5
It penetrates the eccentric position in the connection pipe 111a. Connection pipe 1
11a, the inner surface thereof and the transfer tube 5
The connecting pipe 111a
One ends of the pipes 117 and 118 are connected so as to communicate with each other. An oblique through-hole 131 is formed in the peripheral wall of the connection pipe 111a at a position where the distance between the inner surface thereof and the transfer tube 5 is long. This through hole 13
One end of a tube 132 is airtightly connected to 1. The other end of the tube 132 is connected to the joint mechanism 109. In the tube 132, one end is connected to the joint mechanism 109, and the other end extends downward in a space existing between the inner surface of the connection tube 111 a and the transfer tube 5. A tube 134 made of tetrafluoroethylene is provided in the upper space. In addition, the tube 134 has a discharge portion between the distal end portion 133 and the pipe 117 so that the flow of the pressurized (discharged) gas and the flow of the suction gas do not become a relative flow in the cylinder 105a or the connection pipe 111a. The distance to the exit is 2
The length is set to be 0 cm or more. In this example, since the transfer tube 5 is eccentrically arranged with respect to the connection tube 111a, the step portion 125 and the O-ring 12
6, an O-ring 135 and an intermediate ring 136 are interposed.
【0042】このように構成すると、加圧のために必要
な要素を筒体105aに設ける必要がないので、各種の
デュアーに即対応でき、扱い易さを向上させることがで
きる。With such a configuration, it is not necessary to provide an element required for pressurization in the cylinder 105a, so that it is possible to immediately cope with various dewars and to improve the ease of handling.
【0043】図7は、図6に示す構造において、ヘリウ
ムガスの流動過程を逆転させた場合の変形例である。す
なわち、図6において吸上げ口133であったところが
図7では吐出し口に、同様にして、吐出し口104であ
ったところは吸上げ口になっている。また、この変更に
ともない、制御装置29a内の圧力センサに通じる圧力
測定用の配管123、ジョイント機構121、122お
よび管118の位置が変更され、管108はデュアー4
の上壁に接続されている。ただし、これらの位置は図中
の位置に限定されず、デュアー4の内圧が正確に測定で
きる位置であればどこに設けてもかまわない。なお、図
7では図6と同一部分が同一符号で示されている。した
がって、重複する部分の詳しい説明は省略する。FIG. 7 shows a modification of the structure shown in FIG. 6 in which the flow of helium gas is reversed. That is, the suction port 133 in FIG. 6 is a discharge port in FIG. 7, and similarly, the discharge port 104 is a suction port in FIG. With this change, the positions of the pipe 123 for pressure measurement, the joint mechanisms 121 and 122, and the pipe 118 connected to the pressure sensor in the control device 29a are changed.
It is connected to the upper wall. However, these positions are not limited to the positions shown in the drawing, and may be provided anywhere as long as the internal pressure of the dewar 4 can be accurately measured. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 6 are indicated by the same reference numerals. Therefore, a detailed description of the overlapping part will be omitted.
【0044】次に、図4および図6に示す構造を用いた
場合のデュアー内の圧力上昇と加圧時間との関係につい
て説明する。図8は、デュアー内の圧力上昇と加圧時間
との関係についての実験結果を示したグラフである。実
験は、容量が500リットルの液体ヘリウムデュアーに
ついて行った。図中でAは図4に示す構造を用いた場
合、Bは図6に示す構造を用いた場合の結果である。Next, the relationship between the pressure rise in the dewar and the pressurization time when the structure shown in FIGS. 4 and 6 is used will be described. FIG. 8 is a graph showing an experimental result on a relationship between a pressure increase in the dewar and a pressurizing time. The experiment was performed on a 500 liter liquid helium dewar. In the figure, A is the result when the structure shown in FIG. 4 is used, and B is the result when the structure shown in FIG. 6 is used.
【0045】図4に示す構造によれば、デュアー4内の
圧力が液体ヘリウム3を移送可能な0.14Kg/cm2 に
達するまでに約1分で済むのに対し、図6に示す構造で
は、約10分を要している。これは、以下に示す理由に
よるものと考えられる。According to the structure shown in FIG. 4, the pressure in the dewar 4 is 0.14 kg / cm 2 capable of transporting the liquid helium 3. It takes about 1 minute to reach, whereas the structure shown in FIG. 6 requires about 10 minutes. This is considered to be due to the following reason.
【0046】図6に示す構造では、デュアー4内におけ
る液体ヘリウム3の液面直上付近の吸上げ口133から
極低温ヘリウムガスが吸入され、室温程度にまで圧縮さ
れたのち、吐出し口104から比較的ヘリウムガス密度
の小さいデュアー4内の上部空間に放出される。このた
め、ヘリウムガスのデュアー内での大幅な密度変化(圧
力上昇)が生じにくいものと考えられる。In the structure shown in FIG. 6, cryogenic helium gas is sucked from the suction port 133 near the liquid level of the liquid helium 3 in the dewar 4, compressed to about room temperature, and then discharged from the discharge port 104. The helium gas is discharged into the upper space in the dewar 4 having a relatively low helium gas density. For this reason, it is considered that a significant change in the density (pressure rise) of the helium gas in the dewar is unlikely to occur.
【0047】これに対して、図4に示す構造によれば、
デュアー4内の上部空間から吸上げ口104を介してヘ
リウムガスが吸入され、液体ヘリウム液面直上に設けら
れた吐出し口130から極低温ヘリウムガス空間へ加圧
されたヘリウムガスが放出される。これにより、蒸発潜
熱の小さい液体ヘリウムが液体表面上から急速に蒸発す
るため大幅な密度変化(圧力上昇)が生じるものと考え
られる。On the other hand, according to the structure shown in FIG.
Helium gas is sucked from the upper space in the dewar 4 through the suction port 104, and the pressurized helium gas is discharged from the discharge port 130 provided immediately above the liquid helium liquid level into the cryogenic helium gas space. . It is considered that this causes a large change in density (pressure rise) because liquid helium having a small latent heat of vaporization evaporates rapidly from the liquid surface.
【0048】したがって、より大幅な密度変化を生じさ
せるには、蒸発潜熱の小さい液体ヘリウムの液中に加圧
したヘリウムガスを放出させるのが最も効果的であると
思われる。Therefore, it is considered that the most effective way to cause a greater change in density is to release pressurized helium gas into liquid helium having a small latent heat of vaporization.
【0049】図9乃至図11は、図4および図6に示す
構造をもとに、加圧したヘリウムガスを液体ヘリウムの
液中に放出するようにした構造を示すものである。ここ
で、それぞれの吐出し口130,133は、デュアー4
底面近傍まで延びている。これにより、液体ヘリウムが
消費されて液面が低下した場合でも、液体ヘリウムの蒸
発による密度変化を効果的に利用することができる。つ
まり、液体ヘリウムの汲出しに当たっては、図9乃至1
1に示す例が最も効率の良い構造であると考えられる。FIGS. 9 to 11 show a structure in which pressurized helium gas is released into liquid helium based on the structure shown in FIGS. 4 and 6. FIG. Here, each of the discharge ports 130 and 133 is a Dewar 4
It extends to near the bottom. Thus, even when liquid helium is consumed and the liquid level is lowered, the density change due to the evaporation of liquid helium can be effectively used. That is, in pumping liquid helium, FIGS.
The example shown in FIG. 1 is considered to be the most efficient structure.
【0050】しかし、実用上は、図3あるいは図7に示
す構造のように液体ヘリウム3の液面直上の極低温ヘリ
ウムガス空間へ加圧されたヘリウムガスを放出させるこ
とにより生じる圧力上昇でも十分所期の目的を達成する
ことができる。However, in practice, the pressure rise caused by discharging the pressurized helium gas into the cryogenic helium gas space immediately above the liquid surface of the liquid helium 3 as in the structure shown in FIG. 3 or FIG. 7 is sufficient. The intended purpose can be achieved.
【0051】なお、上記実施例では、極低温液体として
液体ヘリウムを扱っているが、液体窒素や液体酸素等の
他の極低温液体の汲出しにも適用できることは勿論であ
る。図12には極低温液体の移送に好適なトランスファ
ーチューブ31が示されている。トランスファーチュー
ブ31は、デュアー32に収容されている極低温液体、
たとえば液体ヘリウム33を別の断熱容器、たとえば超
電導コイル34を収容した断熱容器34内へ移送すると
きなどにおいて使用される。In the above embodiment, liquid helium is used as the cryogenic liquid. However, it is needless to say that the present invention can be applied to pumping other cryogenic liquids such as liquid nitrogen and liquid oxygen. FIG. 12 shows a transfer tube 31 suitable for transferring a cryogenic liquid. The transfer tube 31 is a cryogenic liquid contained in a dewar 32,
For example, it is used when the liquid helium 33 is transferred into another heat insulating container, for example, the heat insulating container 34 containing the superconducting coil 34.
【0052】液体ヘリウムの蒸発潜熱は、1グラム当
り、5カロリーと小さいので、移送中に外部から熱が侵
入すると容易に蒸発する。このため、この種のトランス
ファーチューブでは、通常、液体ヘリウムを通流させる
内管と、その外側に配置された外管とからなる二重管構
造とし、内管と外管との間に真空断熱層を設けている。
真空断熱層の存在によって液体ヘリウムの蒸発が抑制さ
れる。Since the latent heat of vaporization of liquid helium is as small as 5 calories per gram, if heat enters from outside during transportation, it evaporates easily. For this reason, this type of transfer tube usually has a double tube structure consisting of an inner tube through which liquid helium flows, and an outer tube arranged outside the inner tube, and vacuum insulation is provided between the inner tube and the outer tube. Layers are provided.
Evaporation of liquid helium is suppressed by the presence of the vacuum heat insulating layer.
【0053】しかし、外管からの熱伝導による熱侵入で
起こる液体ヘリウムの蒸発を無視できず、移送効率の低
いのが一般的である。特に、この種のトランスファーチ
ューブにあっては、途中に嵌め合い方式の接続部が設け
られるが、この接続部において外管からの熱伝導で液体
ヘリウムに伝わる熱量が多い。この伝熱量を少なくする
には、接続部の軸方向の長さを長く設定する必要があ
り、全体の長尺化を免れ得ないものとなる。また、トラ
ンスファーチューブを使って一方の断熱容器から他方の
断熱容器内へ液体ヘリウムを移送するときには、通常、
トランスファーチューブの一端を一方の断熱容器内の液
体ヘリウム中に差込む必要がある。このため、外熱がト
ランスファーチューブの外管を通して液体ヘリウムに伝
わり、液体ヘリウムの蒸発量が必然的に多くなると言う
問題もあった。However, evaporation of liquid helium caused by heat intrusion due to heat conduction from the outer tube cannot be ignored, and the transfer efficiency is generally low. In particular, in this type of transfer tube, a fitting-type connecting portion is provided in the middle, and a large amount of heat is transmitted to the liquid helium by heat conduction from the outer tube at this connecting portion. In order to reduce the amount of heat transfer, it is necessary to set the axial length of the connection portion to be long, and it is unavoidable that the entire length is increased. Also, when transferring liquid helium from one insulated container to the other using a transfer tube,
It is necessary to insert one end of the transfer tube into liquid helium in one insulated container. For this reason, there is also a problem that the external heat is transmitted to the liquid helium through the outer tube of the transfer tube, and the evaporation amount of the liquid helium inevitably increases.
【0054】図12に示されるトランスファーチューブ
31は、上述した問題の解消に寄与できるものである。
このトランスファーチューブ31は、第1のチューブ3
7と第2のチューブ38とを接続部39で接続したもの
となっている。The transfer tube 31 shown in FIG. 12 can contribute to solving the above-mentioned problem.
This transfer tube 31 is the first tube 3
7 and the second tube 38 are connected by a connecting portion 39.
【0055】チューブ37は、ステンレス鋼で形成され
た内管40と、この内管40を覆うように配置された外
管41と、これら内管40と外管41との間に形成され
た真空断熱層42とで構成されている。同様に、チュー
ブ38もステンレス鋼で形成された内管43と、この内
管43を覆うように配置された外管44と、これら内管
43と外管44との間に形成された真空断熱層45とで
構成されている。チューブ37は、その一端側の先端開
口部46がデュアー32内の液体ヘリウム33中に位置
するようにデュアー32の上壁を気密に貫通して設けら
れている。また、チューブ38は、その一端側の先端開
口部47が断熱容器35内に位置するように断熱容器3
5の上壁を気密に貫通して設けられている。そして、チ
ューブ37の他端側とチューブ38の他端側とが嵌め合
い方式の接続部39で接続されている。The tube 37 has an inner tube 40 made of stainless steel, an outer tube 41 arranged to cover the inner tube 40, and a vacuum formed between the inner tube 40 and the outer tube 41. And a heat insulating layer 42. Similarly, the tube 38 is also formed of an inner tube 43 made of stainless steel, an outer tube 44 arranged so as to cover the inner tube 43, and a vacuum insulation formed between the inner tube 43 and the outer tube 44. And a layer 45. The tube 37 is provided so as to hermetically penetrate the upper wall of the dewar 32 so that the tip opening 46 on one end side is located in the liquid helium 33 in the dewar 32. In addition, the tube 38 is inserted into the heat insulating container 3 such that the distal end opening 47 on one end side is located in the heat insulating container 35.
5 is provided in an airtight manner through the upper wall. Then, the other end of the tube 37 and the other end of the tube 38 are connected by a fitting type connection portion 39.
【0056】接続部39は、チューブ37の他端部外径
を小径にして形成された雄部48と、チューブ38の他
端部内径を大径にして形成された雌部49と、この雌部
49に雄部49を嵌合させたときに両者間に存在する環
状の隙間をシールするシールリング50とで構成されて
いる。The connecting portion 39 includes a male portion 48 formed by reducing the outer diameter of the other end of the tube 37, a female portion 49 formed by increasing the inner diameter of the other end of the tube 38, And a seal ring 50 for sealing an annular gap existing between the male part 49 and the male part 49 when the male part 49 is fitted to the part 49.
【0057】一方、チューブ37を構成している外管4
1は、雄部48に近い部分およびデュアー32内の上部
空間に位置している部分が、図13に示すように、熱伝
導率の小さいアルミナ等のセラミック管51,52で形
成されている。同様に、チューブ38を構成している内
管43は、雌部49を構成している部分の一部がセラミ
ック管53で形成されている。さらに、チューブ38を
構成している外管44は断熱容器35内に位置している
部分の一部がセラミック管54で形成されている。な
お、図12中、55はバルブを示している。On the other hand, the outer tube 4 constituting the tube 37
As shown in FIG. 13, a portion 1 near the male portion 48 and a portion located in the upper space in the dewar 32 are formed of ceramic tubes 51 and 52 made of alumina or the like having a low thermal conductivity, as shown in FIG. Similarly, in the inner tube 43 constituting the tube 38, a part of the portion constituting the female portion 49 is formed of the ceramic tube 53. Further, a part of a portion of the outer tube 44 constituting the tube 38 located in the heat insulating container 35 is formed of the ceramic tube 54. In FIG. 12, reference numeral 55 denotes a valve.
【0058】このように、トランスファーチューブ31
の途中、特に外部から熱侵入が起こり易い部分にセラミ
ック管を介在させておくと、ステンレス鋼の熱伝導度8
4W/m・kに対してセラミックのそれは21W/m・
kと小さいことからして、外部からの熱侵入を抑えるこ
とができ、移送効率を向上させることができる。As described above, the transfer tube 31
If a ceramic tube is interposed in the middle of the process, especially in a portion where heat is likely to enter from the outside, the thermal conductivity of stainless steel can be reduced.
For 4W / m · k, that of ceramic is 21W / m · k
Since it is as small as k, heat intrusion from the outside can be suppressed, and transfer efficiency can be improved.
【0059】実験によると、図12に示されているトラ
ンスファーチューブ31を用い、デュアー32の内圧を
0.14Kg/cm2 に設定して液体ヘリウム33を断熱容
器35内に移送したところ、断熱容器35内に50リッ
トル溜めるのに、図14中に実線で示すように、12分
要した。したがって、移送効率は85%となる。一方、
アルミナ等のセラミック管のみが存在せず、他の条件は
等しいトランスファーチューブを使って同一条件で移送
したところ、図14中に破線で示すように20分要し
た。このときの移送効率は65%となる。このように、
セラミック管を介在させることによって移送効率を向上
させることができる。また、接続部39の軸方向の長さ
も既存のものに比べて短くでき、トランスファーチュー
ブの短尺化にも寄与できる。According to the experiment, the transfer tube 31 shown in FIG. 12 was used and the internal pressure of the dewar 32 was set to 0.14 kg / cm 2. When the liquid helium 33 was transferred into the heat insulating container 35, it took 12 minutes to store 50 liters in the heat insulating container 35, as shown by the solid line in FIG. Therefore, the transfer efficiency is 85%. on the other hand,
The transfer was performed under the same conditions using the same transfer tube, except that only a ceramic tube of alumina or the like was not present. It took 20 minutes as shown by the broken line in FIG. The transfer efficiency at this time is 65%. in this way,
The transfer efficiency can be improved by interposing the ceramic tube. In addition, the axial length of the connecting portion 39 can be made shorter than that of the existing one, which can contribute to shortening of the transfer tube.
【0060】図15には断熱容器内に侵入しようとする
空気に含まれている水分、窒素、酸素等の凝固によって
断熱容器に通じる配管が閉塞されるのを防止する手段が
示されている。FIG. 15 shows a means for preventing the pipes leading to the heat insulating container from being blocked by solidification of moisture, nitrogen, oxygen and the like contained in the air which is about to enter the heat insulating container.
【0061】超電導コイルを収容する断熱容器には、通
常、超電導コイルへ通電するためのパワーリードを保護
するための配管、圧力、温度、歪等の計測線を保護する
ための配管、ヘリウムガスを回収するための配管、シー
ルド冷却用の配管等の多くの配管が設けられている。配
管の材質はステンレス鋼が主で、アルミニウムも用いら
れている。これらの配管には、状況によって空気が流れ
ることがある。流入する空気(水分、窒素、酸素)は、
極低温ヘリウムガスで冷却された配管に触れて凝固し易
い。In general, a pipe for protecting a power lead for supplying a current to the superconducting coil, a pipe for protecting measurement lines for pressure, temperature, strain, etc., and a helium gas are provided in the heat insulating container containing the superconducting coil. Many pipes, such as a pipe for collecting and a pipe for cooling the shield, are provided. The main material of the pipe is stainless steel, and aluminum is also used. Air may flow through these pipes depending on the situation. The incoming air (moisture, nitrogen, oxygen)
It is easy to solidify by touching the pipe cooled with cryogenic helium gas.
【0062】この場合、金属製の配管は濡れ性が悪い。
このため、付着した水は、水玉のような半球状の形で凝
固する。これら凝固物が集まって配管を閉塞してしまう
ことが多い。もし、ヘリウムガス回収管が閉塞される
と、断熱容器の内圧が上り、断熱容器を破損させてしま
う虞がある。また、断熱容器の回りに、たとえば液体窒
素のシールド槽を設けている場合には、断熱容器に液体
ヘリウムを導入したとき、シールド槽内の液体窒素の一
部が凝固し、この凝固した分だけシールド槽内が減圧さ
れる。この減圧によってシールド槽に接続された配管を
通して空気が流入し易い。空気が流入しようとすると、
その中に含まれている水分等が配管の内面に凝固する。
このため、配管が塞がれ、以後、シールド槽へ液体窒素
を流すことができなくなり、これが原因して断熱容器内
の液体ヘリウムの蒸発を増加させてしまうことがある。In this case, the metal pipe has poor wettability.
Therefore, the attached water solidifies in a hemispherical shape like a polka dot. These coagulations often collect and block the piping. If the helium gas recovery pipe is closed, the internal pressure of the heat insulating container increases, and the heat insulating container may be damaged. In addition, for example, when a liquid nitrogen shield tank is provided around the heat insulating container, when liquid helium is introduced into the heat insulating container, a part of the liquid nitrogen in the shield tank solidifies. The pressure inside the shield tank is reduced. Due to this reduced pressure, air easily flows in through the pipe connected to the shield tank. When air tries to flow in,
Water and the like contained therein solidify on the inner surface of the pipe.
For this reason, the pipe is blocked, and thereafter, it becomes impossible to flow liquid nitrogen to the shield tank, which may increase the evaporation of liquid helium in the heat insulating container.
【0063】そこで、図15に示す例では、空気の流入
によって起こり易い配管の閉塞を防止する手段を設けて
いる。図15に示す例は、超電導コイル61と液体ヘリ
ウム62とを収容した断熱容器63の外側に、真空断熱
層64を介して配置される液体窒素シールド槽65に接
続される配管66が閉塞されるのを防止している。Therefore, in the example shown in FIG. 15, there is provided means for preventing blockage of the pipe which is likely to be caused by the inflow of air. In the example shown in FIG. 15, a pipe 66 connected to a liquid nitrogen shield tank 65 arranged via a vacuum heat insulating layer 64 is closed outside a heat insulating container 63 containing a superconducting coil 61 and liquid helium 62. Is prevented.
【0064】配管66の内側には、図16に示すよう
に、4弗化エチレン管67が装着されている。すなわ
ち、配管66の部分は二重管構造になっており、内側に
4弗化エチレン管67が位置している。そして、これら
二重管は活性炭やモレキュラシーブ等の吸着材を収容し
た吸着槽68を介してガス回収管69に接続されてお
り、これら回収管69はそれぞれバルブ70を介して大
気に解放されている。As shown in FIG. 16, an ethylene tetrafluoride pipe 67 is mounted inside the pipe 66. That is, the pipe 66 has a double pipe structure, and the ethylene tetrafluoride pipe 67 is located inside. These double pipes are connected to a gas recovery pipe 69 via an adsorption tank 68 containing an adsorbent such as activated carbon or molecular sieve, and these recovery pipes 69 are opened to the atmosphere via valves 70, respectively. .
【0065】このような構成であると、シールド槽65
内に液体窒素71が収容され、バルブ70が閉じられて
いる状態で断熱容器63内に液体ヘリウム62を導入す
ると、伝達等によってシールド槽65内の液体窒素71
が冷却されて一部が凝固する。この凝固によってシール
ド槽65内の圧力が低下し、これが原因してバルブ70
の接続部等から空気が流入する。この流入した空気は吸
着槽68を通るときに含まれている水分の一部が除去さ
れ、続いて4弗化エチレン管67へと流れる。このと
き、4弗化エチレン管67の内面は極低温に冷却されて
いる。したがって、流れ込んだ空気に含まれている水分
は、4弗化エチレン管67の内面に付着して凝固する。
この場合、4弗化エチレン管67は、濡れ性がよいの
で、付着した水分は薄い膜状に広がって付着し、この状
態で凝固する。したがって、水分の凝固によって4弗化
エチレン管67、つまり配管66が閉塞するようなこと
はない。With such a configuration, the shield tank 65
When the liquid helium 62 is introduced into the heat insulating container 63 with the liquid nitrogen 71 accommodated therein and the valve 70 closed, the liquid nitrogen 71 in the shield tank 65 is transmitted or the like.
Is cooled and partly solidifies. This solidification reduces the pressure in the shield tank 65, which causes the valve 70
Air flows in from the connection part of the. The inflowing air removes a part of the water contained when passing through the adsorption tank 68, and subsequently flows to the tetrafluoroethylene pipe 67. At this time, the inner surface of the ethylene tetrafluoride tube 67 is cooled to an extremely low temperature. Therefore, the water contained in the flowing air adheres to the inner surface of the tetrafluoroethylene pipe 67 and solidifies.
In this case, since the ethylene tetrafluoride tube 67 has good wettability, the attached water spreads and adheres in a thin film shape, and solidifies in this state. Therefore, there is no possibility that the tetrafluoroethylene pipe 67, that is, the pipe 66 is blocked by the coagulation of water.
【0066】上記はシールド槽の配管に適用した例であ
るが、主断熱容器に通じる配管にも適用できることは勿
論である。また、4弗化エチレン管を用いる代わりに、
4弗化エチレンのコーティング層を施すようにしてもよ
い。また、図中72で示すように、冷却管で吸着槽68
を77K程度に冷却し、吸着槽68での水分、窒素、酸
素等の吸着効率を向上させるようにしてもよい。Although the above is an example in which the present invention is applied to the piping of the shield tank, it is needless to say that the present invention can also be applied to the piping leading to the main heat insulating container. Also, instead of using a tetrafluoroethylene tube,
A coating layer of tetrafluoroethylene may be applied. Also, as indicated by reference numeral 72 in the drawing, the adsorption tank 68 is connected by a cooling pipe.
May be cooled to about 77 K to improve the efficiency of adsorption of moisture, nitrogen, oxygen and the like in the adsorption tank 68.
【0067】図17には、超電導コイル81と液体ヘリ
ウム82とをそれぞれ収容した複数の断熱容器83a,
83bのガス回収管84a,84bを共通にガスバック
やヘリウム冷凍機85に接続したとき起こる不具合を解
消する手段が示されている。超電導コイルと液体ヘリウ
ムとをそれぞれ収容した複数の断熱容器のガス回収管を
共通にガスバックやヘリウム冷凍機に接続した場合、あ
る超電導コイルがクエンチすると、その影響で他の超電
導コイルもクエンチすることがある。すなわち、ある超
電導コイルがクエンチすると、この超電導コイルは、
(電流の2乗)×(常電導状態の抵抗値)で発熱する。
この発熱によって、回りの液体ヘリウムが蒸発し、断熱
容器内に高圧ヘリウムガスが充満した状態となる。この
高圧ヘリウムガスは、ガス回収管を通って他の断熱容器
内へと移行する。このため、他の断熱容器内の温度が上
昇し、この他の断熱容器内の液体ヘリウムが蒸発し、結
局、この他の断熱容器内の超電導コイルも連鎖反応的に
クエンチする。FIG. 17 shows a plurality of heat-insulating containers 83a and 83a respectively containing a superconducting coil 81 and liquid helium 82.
A means for solving the problem that occurs when the gas recovery pipes 84a and 84b of the 83b are commonly connected to a gas bag or a helium refrigerator 85 is shown. When the gas collection pipes of multiple insulated containers containing a superconducting coil and liquid helium are connected to a gas bag or a helium refrigerator in common, if one superconducting coil is quenched, the other superconducting coils must be quenched by the effect. There is. That is, when a certain superconducting coil is quenched, this superconducting coil
Heat is generated by (square of current) × (resistance value in normal conduction state).
Due to this heat generation, the surrounding liquid helium evaporates, and the high-pressure helium gas is filled in the heat insulating container. This high-pressure helium gas passes through the gas recovery pipe and moves into another insulated container. For this reason, the temperature in the other heat-insulated container increases, and the liquid helium in the other heat-insulated container evaporates. As a result, the superconducting coils in the other heat-insulated container also quench in a chain reaction.
【0068】そこで、図17に示されている例では、ガ
ス回収管84a,84bを共通管86を介してヘリウム
冷凍機85に接続するとともに、各ガス回収管84a,
84bに電磁弁やスプリングリターン式の電磁弁等から
なるバルブ87a,87bを介在させている。そして、
各断熱容器83a,83bに安全弁88a,88bを取
付けるとともに圧力センサ89a,89bを取付け、こ
の圧力センサ89a,89bの検出値が一定値を越えよ
うとしたときに制御器90a,90bで対応するバルブ
87a,87bを閉に制御するようにしている。Therefore, in the example shown in FIG. 17, the gas recovery pipes 84a and 84b are connected to the helium refrigerator 85 through the common pipe 86, and the respective gas recovery pipes 84a and 84b are connected.
Valves 87a and 87b including an electromagnetic valve, a spring return type electromagnetic valve, and the like are interposed in 84b. And
Safety valves 88a and 88b are attached to each of the heat insulating containers 83a and 83b, and pressure sensors 89a and 89b are attached. When the detected values of the pressure sensors 89a and 89b are going to exceed a certain value, the valves corresponding to the controllers 90a and 90b correspond. 87a and 87b are controlled to be closed.
【0069】したがって、今、断熱容器83a内の超電
導コイル81がクエンチし、このクエンチによって断熱
容器83a内の圧力が一定値以上に上昇すると、制御器
90aが動作してバルブ87aが閉に制御される。この
ため、高温、高圧のヘリウムガスが断熱容器83b内へ
移行するのを防止でき、この断熱容器83b内の超電導
コイル81のクエンチが防止される。そして、断熱容器
83a内の圧力がさらに上昇すると、安全弁88aが動
作し、断熱容器83a内の高温、高圧のヘリウムガスが
大気中へ放出されて断熱容器83aの破損が防止され
る。上述のように、連鎖反応的にクエンチが発生するの
を防止できる。Therefore, the superconducting coil 81 in the heat insulating container 83a is now quenched, and when the pressure in the heat insulating container 83a rises to a certain value or more due to the quench, the controller 90a operates to close the valve 87a. You. Therefore, it is possible to prevent high-temperature and high-pressure helium gas from moving into the heat insulating container 83b, and to prevent quench of the superconducting coil 81 in the heat insulating container 83b. Then, when the pressure in the heat insulating container 83a further increases, the safety valve 88a operates, and the high-temperature, high-pressure helium gas in the heat insulating container 83a is released into the atmosphere, thereby preventing the heat insulating container 83a from being damaged. As described above, quenching can be prevented from occurring due to a chain reaction.
【0070】図18には変形例が示されている。この例
では、ガス回収管84a,84bと、共通管86との間
に三方弁91を介在させるとともに圧力センサ89a,
89bの出力を判断回路92に導入している。そして、
判断回路92でどの断熱容器内の圧力が上昇したかを判
断し、この出力を制御器93に導入し、この制御器93
で圧力の上昇した断熱容器を切り離し、圧力の正常な断
熱容器だけをヘリウム冷凍機85に接続するように三方
弁91を切換制御している。したがって、たとえば断熱
容器83a内の超電導コイル81がクエンチし、このク
エンチによって断熱容器83a内の圧力が上昇したとき
には、図19に示すように三方弁91が切換えられ、断
熱容器83aが断熱容器83bおよびヘリウム冷凍機8
5から切り離される。これによって、クエンチの連鎖反
応的な発生が防止される。上記例は、断熱容器が2つの
例であるが、3つを越える場合において、図18に示す
方法を採用するには2系統ずつに分けることによって容
易に実現できる。FIG. 18 shows a modification. In this example, a three-way valve 91 is interposed between the gas recovery pipes 84a, 84b and the common pipe 86, and the pressure sensors 89a,
The output of 89b is introduced to the decision circuit 92. And
The judgment circuit 92 judges which pressure in the heat insulating container has risen, and the output is introduced to a controller 93.
The three-way valve 91 is controlled so that only the heat-insulated container having a normal pressure is connected to the helium refrigerator 85. Therefore, for example, when the superconducting coil 81 in the heat insulating container 83a is quenched and the pressure in the heat insulating container 83a increases due to the quench, the three-way valve 91 is switched as shown in FIG. Helium refrigerator 8
Disconnected from 5. This prevents chain reaction of the quench. The above example is an example in which there are two insulated containers, but when more than three are used, the method shown in FIG. 18 can be easily realized by dividing the system into two systems.
【0071】[0071]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、極
低温液体やそのガスの消費を伴わずに、また内部に電気
ヒータを設けることなく、極低温液体を収容した断熱容
器の内圧を上昇させることができ、しかも小型、軽量の
圧縮機で内圧を上昇させることができるので、作業性の
向上にも寄与できる。As described above, according to the present invention, the internal pressure of an insulated container containing a cryogenic liquid without the consumption of the cryogenic liquid or its gas and without providing an electric heater inside. Can be increased, and the internal pressure can be increased by a small and lightweight compressor, which can contribute to improvement of workability.
【図1】本発明に係る極低温液体汲出し方法の一実施形
態を説明するための図。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a cryogenic liquid pumping method according to the present invention.
【図2】本発明に係る極低温液体汲出し方法の一実施形
態の変形例を説明するための図。FIG. 2 is a view for explaining a modification of the embodiment of the cryogenic liquid pumping method according to the present invention.
【図3】本発明に係る極低温液体汲出し方法の別の実施
形態を説明するための図。FIG. 3 is a view for explaining another embodiment of the cryogenic liquid pumping method according to the present invention.
【図4】上記実施を実現する具体的構成例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration example for realizing the above embodiment.
【図5】上記実施を実現する具体的構成の変形例を示す
図。FIG. 5 is a diagram showing a modification of the specific configuration for realizing the above embodiment.
【図6】上記実施を実現する別の具体的構成例を示す
図。FIG. 6 is a diagram showing another specific configuration example for realizing the above embodiment.
【図7】上記実施を実現する別の具体的構成の変形例を
示す図。FIG. 7 is a diagram showing a modification of another specific configuration for realizing the above embodiment.
【図8】液体ヘリウム容器の内圧と加圧時間との関係を
示す図。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the internal pressure of the liquid helium container and the pressurization time.
【図9】本発明に係る極低温液体汲出し方法の別の実施
形態の変形例を説明するための図。FIG. 9 is a view for explaining a modification of another embodiment of the cryogenic liquid pumping method according to the present invention.
【図10】上記実施を実現する具体的構成の他の変形例
を示す図。FIG. 10 is a diagram showing another modification of the specific configuration for realizing the above embodiment.
【図11】上記実施を実現する別の具体的構成の他の変
形例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing another modified example of another specific configuration for realizing the above embodiment.
【図12】トランスファーチューブの概略構成図。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a transfer tube.
【図13】同トランスファーチューブを局部的に取り出
して示す断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the transfer tube locally taken out therefrom.
【図14】同トランスファーチューブの輸送特性を公知
のトランスファーチューブのそれと比較して示す図。FIG. 14 is a view showing the transfer characteristics of the transfer tube in comparison with that of a known transfer tube.
【図15】断熱容器に接続される配管の閉塞防止手段を
示す図。FIG. 15 is a view showing a means for preventing blockage of a pipe connected to a heat insulating container.
【図16】配管を局部的に取り出して示す断面図。FIG. 16 is a sectional view showing a pipe taken out locally.
【図17】クエンチが連鎖反応的に発生するものを防止
する手段を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a means for preventing a quench from occurring in a chain reaction.
【図18】クエンチが連鎖反応的に発生するものを防止
する別の手段を示す図。FIG. 18 is a view showing another means for preventing a quench from occurring in a chain reaction.
【図19】図8に示される手段の動作を説明するための
図。FIG. 19 is a view for explaining the operation of the means shown in FIG. 8;
【図20】極低温液体汲出し方法の公知例を示す図。FIG. 20 is a view showing a known example of a cryogenic liquid pumping method.
【図21】極低温液体汲出し方法の別の公知例を示す
図。FIG. 21 is a view showing another known example of a method for pumping a cryogenic liquid.
1…超電導コイル、2…断熱容器、3…液体ヘリウム、
4…デュアー、5…トランスファーチューブ、7…バル
ブ、8…シールド槽、24…圧縮機、26…ガス導入
口、27…電気ヒータ、28…圧力センサ、29、29
a…制御装置。1 ... superconducting coil, 2 ... heat insulating container, 3 ... liquid helium,
4 ... Dewar, 5 ... Transfer tube, 7 ... Valve, 8 ... Shield tank, 24 ... Compressor, 26 ... Gas inlet, 27 ... Electric heater, 28 ... Pressure sensor, 29, 29
a ... Control device.
Claims (7)
を上昇させ、この内圧上昇を利用して前記極低温液体を
前記断熱容器内から汲出すに当り、前記断熱容器に収容
されている前記極低温液体の蒸発によって生成されたガ
スを圧縮手段に導いて加圧し、この加圧されたガスを前
記断熱容器内に戻すことによって前記断熱容器の内圧を
上昇させるようにしたことを特徴とする極低温液体汲出
し方法。1. An internal pressure of an insulated container containing a cryogenic liquid is increased, and the cryogenic liquid is pumped out of the insulated container by using the increase in the internal pressure. The gas generated by evaporation of the cryogenic liquid is guided to a compression unit and pressurized, and the pressurized gas is returned into the heat insulating container to increase the internal pressure of the heat insulating container. Cryogenic liquid pumping method.
て温度上昇させた後に前記断熱容器内へ戻すようにした
ことを特徴とする請求項1に記載の極低温液体汲出し方
法。2. The cryogenic liquid pumping method according to claim 1, wherein heat is applied to the gas pressurized by said compression means to raise the temperature, and then the gas is returned into the heat insulating container. .
容器内の前記極低温液体層中へ戻すようにしたことを特
徴とする請求項1に記載の極低温液体汲出し方法。3. The cryogenic liquid pumping method according to claim 1, wherein the gas pressurized by the compression means is returned to the cryogenic liquid layer in the heat insulating container.
階的に上昇させるようにしたことを特徴とする請求項1
に記載の極低温液体汲出し方法。4. The apparatus according to claim 1, wherein the internal pressure of the heat insulating container is increased stepwise toward a target pressure.
The method for pumping out a cryogenic liquid according to the above.
であるとし、前記断熱容器と前記圧縮手段とを着脱する
際に、前記圧縮手段全体を前記極低温液体の蒸発によっ
て生成されたガスで満たすようにすることを特徴とする
請求項1に記載の極低温液体汲出し方法。5. The apparatus according to claim 1, wherein said heat-insulating container and said compression means are detachable, and when said heat-insulation container and said compression means are attached and detached, said compression means as a whole is produced by evaporating said cryogenic liquid. The method for pumping out a cryogenic liquid according to claim 1, wherein the liquid is filled.
記極低温液体を汲出す極低温液体汲出し装置において、
前記断熱容器内で前記極低温液体の蒸発によって生成さ
れるガスを加圧する圧縮手段と、この圧縮手段に前記ガ
スを導くために設けられる汲上げ口と、前記圧縮手段に
より加圧された前記極低温液体ガスを前記断熱容器に戻
すために設けられる吐出し口とを有することを特徴とす
る極低温液体汲出し装置。6. A cryogenic liquid pumping device for pumping the cryogenic liquid from an insulated container containing the cryogenic liquid,
Compression means for pressurizing a gas generated by the evaporation of the cryogenic liquid in the heat insulating container, a pumping port provided for guiding the gas to the compression means, and the electrode pressurized by the compression means A cryogenic liquid pumping device having a discharge port provided for returning the cryogenic liquid gas to the heat insulating container.
る前記ガスと前記吐出し口から前記断熱容器内に戻され
る加圧された前記ガスとが相対流を起こさないような位
置に、前記吸上げ口と前記吐出し口とが設けられている
ことを特徴とする請求項6に記載の極低温液体汲出し装
置。7. A position where the relative flow does not occur between the gas guided from the inside of the heat insulating container to the suction port and the pressurized gas returned into the heat insulating container from the discharge port. The cryogenic liquid pumping device according to claim 6, wherein the suction port and the discharge port are provided.
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1992
- 1992-03-19 JP JP6281192A patent/JP2712096B2/en not_active Expired - Lifetime
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