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JPH0686920B2 - Storage method and storage container for volatile substances - Google Patents

Storage method and storage container for volatile substances

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Publication number
JPH0686920B2
JPH0686920B2 JP19459687A JP19459687A JPH0686920B2 JP H0686920 B2 JPH0686920 B2 JP H0686920B2 JP 19459687 A JP19459687 A JP 19459687A JP 19459687 A JP19459687 A JP 19459687A JP H0686920 B2 JPH0686920 B2 JP H0686920B2
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JP
Japan
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liquid
liquid helium
helium
container
torr
Prior art date
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Application number
JP19459687A
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Japanese (ja)
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JPS6440797A (en
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祥介 佐々木
保行 北野
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to EP88112718A priority patent/EP0308639B1/en
Publication of JPS6440797A publication Critical patent/JPS6440797A/en
Priority to US07/480,874 priority patent/US5065583A/en
Publication of JPH0686920B2 publication Critical patent/JPH0686920B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、揮発性物質の保存方法に関し、とりわけ常温
で気体の物質を液体状もしくは固体状にして保存する際
に、気化による損失を最小限に抑えた揮発性物質の保存
方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for storing volatile substances, and more particularly to a method for preserving volatile substances in a liquid state or a solid state at room temperature in which a loss due to vaporization is minimized. The present invention relates to a method for storing volatile substances that is kept to a minimum.

更に本発明は、液体ヘリウムの保存に好適な保存容器に
関する。
Furthermore, the present invention relates to a storage container suitable for storing liquid helium.

[従来の技術] 従来、揮発性物質は、密閉容器に入れて保存したり、高
圧ボンベ中に入れて保存したりあるいは冷却して保存し
ていた。
[Prior Art] Conventionally, volatile substances have been stored in a closed container, stored in a high-pressure cylinder, or cooled and stored.

一般に、常温で固体あるいは液体の揮発性物質の保存方
法は、比較的多く知られている。
Generally, relatively many methods of storing volatile substances that are solid or liquid at room temperature are known.

しかし、常温で気体の物質を液体もしくは固体状態にし
て保存する方法は限られている。
However, the method of storing a substance that is gaseous at room temperature in a liquid or solid state is limited.

例えば、液化天然ガス、液体空気、液体窒素、液体酸
素、液体水素、液体ヘリウム等の物質は、常温での飽和
蒸気圧が高いため、通常加圧もしくは冷却して保存され
ている。
For example, substances such as liquefied natural gas, liquid air, liquid nitrogen, liquid oxygen, liquid hydrogen, and liquid helium have a high saturated vapor pressure at room temperature, and are usually stored under pressure or cooled.

従つて、これらの物質を長期間安定に保存するために
は、いかに低温を保ち、しかも熱の流入をいかに防ぐか
に最大の努力が払われている。
Therefore, in order to store these substances stably for a long period of time, the greatest effort is made to keep the low temperature and prevent the inflow of heat.

これらの物質の保存には、通常デユアー瓶やその他の断
熱容器が用いられている。
Dewar bottles and other heat-insulating containers are usually used to store these substances.

これらの物質の中でも、液体Heの保存には多くの努力が
払われている。
Among these substances, much effort has been made to preserve liquid He.

これは、液体Heが一般の液化ガスとは異なる物性を持っ
ていることに起因している。
This is because liquid He has different physical properties from general liquefied gas.

すなわち、液体Heは一気圧での沸点が極めて低く、4He
で約4.2K、3Heで約3.2Kである。このため、液体Heを保
存するには、ステンレス等の熱伝導率の低い金属やガラ
ス等の断熱材からなる容器を使う必要があり、更にその
容器の壁を二重にして、その中を真空に保つようにし
た、いわゆるデユアー瓶が使用されている。
That is, the liquid He is very low boiling point at one atmosphere, 4 He
Is about 4.2K and 3 He is about 3.2K. Therefore, in order to store the liquid He, it is necessary to use a container made of a metal with low thermal conductivity such as stainless steel or a heat insulating material such as glass. The so-called Deure bottle is used.

通常、デユアー瓶を使用する際、中を二重構造にし、内
側のデユアー瓶に液体Heを入れ、内側のデユアー瓶と外
側のデユアー瓶との間に液体窒素等をためて熱輻射と熱
伝導による熱の流入を抑える方法がとられている。
Normally, when using a Deuar bottle, the inside is made into a double structure, liquid He is put in the inner Deuar bottle, and heat radiation and heat conduction by accumulating liquid nitrogen etc. between the inner Deuar bottle and the outer Deuar bottle. The method of suppressing the inflow of heat due to is taken.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、前記のような従来法では、常温常圧で気
体である物質を液化もしくは固化して保存する際、特に
長期間の保存に際し、不必要な気化による損失は避けが
たいものである。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional method as described above, when a substance that is a gas at room temperature and pressure is liquefied or solidified and stored, particularly during long-term storage, unnecessary vaporization may occur. Loss is inevitable.

特に液体ヘリウムの場合は、それ自体が高価なこともあ
って、気化による損失は克服すべき問題である。
Especially in the case of liquid helium, the loss due to vaporization is a problem to be overcome because it is expensive in itself.

そこで本発明の目的は、揮発性物質の気化による蒸発を
最小限に抑え、長期間安定して保存することが可能な揮
発性物質の保存方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for storing a volatile substance that can be stably stored for a long period of time by minimizing the evaporation of the volatile substance due to vaporization.

更に本発明の目的は、揮発性物質の中でも特に液体ヘリ
ウムを保存するのに好適な保存容器を提供することにあ
る。
A further object of the present invention is to provide a storage container suitable for storing liquid helium among volatile substances.

[問題点を解決するための手段] 上記の目的は、以下の本発明によって達成される。[Means for Solving the Problems] The above object is achieved by the present invention described below.

即ち本発明は、揮発性物質を冷却し、且つ前記物質の飽
和蒸気圧を常圧以下に保持することを特徴とする揮発性
物質の保存方法であり、かかる方法に用いられ、揮発性
物質である液体ヘリウムを保存するための容器であつ
て、前記容器の内壁もしくは外壁に液体ヘリウムの超流
動表面流を抑止する手段を備えたことを特徴とする液体
ヘリウムの保存容器である。
That is, the present invention is a method for preserving a volatile substance, characterized in that the volatile substance is cooled and the saturated vapor pressure of the substance is kept below atmospheric pressure. A container for storing a certain liquid helium, characterized in that a means for suppressing a superfluid surface flow of the liquid helium is provided on an inner wall or an outer wall of the container, the container for liquid helium.

[作用] 揮発性物質、とりわけ液化ガスをその沸点で保存する
と、その液面上には1気圧即ち760Torrのガスが存在す
るため、ガスの対流が生じ、それによる熱の流入は避け
られないものであり、液化ガスの気化は進行する。
[Action] When a volatile substance, especially a liquefied gas, is stored at its boiling point, a gas of 1 atm or 760 Torr exists on the surface of the liquid, so that gas convection occurs and the inflow of heat due to this is inevitable. Therefore, vaporization of the liquefied gas proceeds.

例えば、液体窒素の沸点は77Kであり、その温度での飽
和蒸気圧は1気圧即ち760Torrである。
For example, the boiling point of liquid nitrogen is 77K, and the saturated vapor pressure at that temperature is 1 atm or 760 Torr.

従って、液体窒素を約77Kで保存すればその量は気化に
より急激に減少する。
Therefore, if liquid nitrogen is stored at about 77K, its amount will decrease sharply due to vaporization.

窒素の三重点は約63Kであり、この温度にまで液体窒素
を冷却していくと、その飽和蒸気圧は約94Torrとなり、
更に温度を下げると液体窒素は固化し、その飽和蒸気圧
をより低くすることができるので、液体窒素の気化が抑
制される。
The triple point of nitrogen is about 63 K, and when liquid nitrogen is cooled to this temperature, its saturated vapor pressure becomes about 94 Torr,
When the temperature is further lowered, the liquid nitrogen solidifies and its saturated vapor pressure can be made lower, so that the vaporization of the liquid nitrogen is suppressed.

また液体酸素は、約75Kでその飽和蒸気圧が100Torr以下
となり、更に温度を三重点(約54K)まで下げると、そ
の飽和蒸気圧は0.76Torrまで下げることができる。
Liquid oxygen has a saturated vapor pressure of 100 Torr or less at about 75 K, and when the temperature is further reduced to the triple point (about 54 K), the saturated vapor pressure can be reduced to 0.76 Torr.

この状態の液体酸素は、前記の液体窒素の場合に比較し
て、気化による蒸発は極めて少なくなる。そして充分減
圧できるので、対流が少なくなり、長期間安定して保存
することができる。
Liquid oxygen in this state has extremely less evaporation due to vaporization as compared with the case of liquid nitrogen described above. And since it can be sufficiently decompressed, convection is reduced and it can be stably stored for a long time.

液体水素は、約15Kでその飽和蒸気圧が100Torr以下とな
り、更に温度を三重点(約13.8K)まで下げると、その
飽和蒸気圧は52Torrまで下がる。
Liquid hydrogen has a saturated vapor pressure of 100 Torr or less at about 15 K, and when the temperature is further lowered to the triple point (about 13.8 K), the saturated vapor pressure drops to 52 Torr.

これらの液化ガスは、温度を下げていくと凝固し、気化
熱も比較的大きく、また超流動のようなやっかいな現象
も起きないので、減圧保存を容易に行なうことができ
る。
These liquefied gases solidify as the temperature is lowered, the heat of vaporization is relatively large, and the troublesome phenomena such as superfluidity do not occur. Therefore, the liquefied gas can be easily stored under reduced pressure.

このように、揮発性物質を冷却し、且つこの物質の飽和
蒸気圧を常圧以下に保持することにより、不必要な気化
による損失を最小限に抑えることができる。
Thus, by cooling the volatile substance and maintaining the saturated vapor pressure of the substance below atmospheric pressure, it is possible to minimize the loss due to unnecessary vaporization.

本発明では、揮発性物質の飽和蒸気圧を300Torr以下、
好ましくは100Torr以下、より好ましくは50Torr以下に
するのが効果的である。
In the present invention, the saturated vapor pressure of volatile substances is 300 Torr or less,
It is effective that the pressure is preferably 100 Torr or less, more preferably 50 Torr or less.

一方、液体ヘリウムの場合には、加圧下でなければ絶対
零度まで凝固しないこと、2.17K以下で超流動状態にな
り、他の液化ガスとはきわだって異なる性質を示すこと
等のために、前記した方法に更に工夫を凝らすことが必
要である。
On the other hand, in the case of liquid helium, it does not solidify to absolute zero unless it is under pressure, it becomes a superfluid state at 2.17 K or less, and it shows a property that is significantly different from other liquefied gas, etc. It is necessary to further devise the method.

一般に、液体ヘリウムを安定に保存するためには、1)
ヘリウム蒸気の対流による熱の流入を抑制すること、
2)超流動の表面流を抑制すること、3)熱伝導による
熱の侵入を抑制すること、4)輻射熱の流入を抑制する
ことが必要である。
Generally, in order to stably store liquid helium, 1)
Suppressing the inflow of heat due to convection of helium vapor,
2) It is necessary to suppress the superfluid surface flow, 3) suppress the intrusion of heat due to heat conduction, and 4) suppress the inflow of radiant heat.

上記のうち、3)、4)については、従来から種々の方
法がとられており、前記した二重デユワーもその1つで
ある。
Regarding the above 3) and 4), various methods have been conventionally used, and the double dewar mentioned above is one of them.

1)については、ヘリウムの貯蔵に際して従来行なわれ
ていなかった方法である。というのは、通常液体ヘリウ
ムを減圧することは、ヘリウムの蒸発が進行するために
避けられていたことである。
Regarding 1), it is a method that has not been performed conventionally when storing helium. This is because depressurization of liquid helium was usually avoided because helium vaporization proceeded.

確かに液体ヘリウムの温度を4.2Kで保存したときには前
記の理由は正しい。しかし、液体ヘリウムの温度を更に
下げて2.5K以下にすると、その作用が全く異なてくる。
Certainly the above reason is correct when the temperature of liquid helium is stored at 4.2K. However, if the temperature of liquid helium is further lowered to 2.5K or lower, the action will be completely different.

このような低温状態では、液体ヘリウムの飽和蒸気圧
は、約100Torr以下になり、この温度領域では、ヘリウ
ム蒸気の対流による熱の流入が抑制される。
In such a low temperature state, the saturated vapor pressure of liquid helium is about 100 Torr or less, and in this temperature range, heat inflow due to convection of helium vapor is suppressed.

特に液体ヘリウム温度が、1〜1.5K程度になると、飽和
蒸気圧が0.1〜1Torr程度となり、ヘリウム液面上の蒸気
圧はこれ以上上がらなくなるので、ヘリウムの対流はほ
とんど無視できるようになり、また蒸発量も極めて少な
くなってくる。
Especially when the liquid helium temperature is about 1 to 1.5 K, the saturated vapor pressure is about 0.1 to 1 Torr, and the vapor pressure on the helium liquid surface cannot rise any more, so the convection of helium can be almost ignored. The amount of evaporation also becomes extremely small.

ヘリウムの飽和蒸気圧を0.1Torr以下にしたとき、前記
の効果は特に著しいものとなる。
When the saturated vapor pressure of helium is set to 0.1 Torr or less, the above effect becomes particularly remarkable.

ところが、4Heは2.17K以下で超流動状態になる。このた
め液体ヘリウムは、容器の壁をはいあがり、容器の外に
ででくる。このとき液体ヘリウムの表面積は著しく増大
するため、液体ヘリウムの蒸発が促進されヘリウムの損
失量が増大してしまう。
However, 4 He becomes superfluid below 2.17K. This causes liquid helium to rise up the walls of the container and out of the container. At this time, since the surface area of the liquid helium is remarkably increased, the evaporation of the liquid helium is promoted and the loss amount of helium is increased.

また、超流動状態の液体ヘリウムに対して減圧冷却を行
なうことは不可能であった。というのは超流動による液
面の広がりのため1K以下まで冷却しなければならず、こ
の温度まで冷却することは不可能であったからである。
In addition, it was impossible to perform reduced pressure cooling on superfluid liquid helium. This is because it was necessary to cool to below 1K due to the expansion of the liquid surface due to superfluidity, and it was impossible to cool to this temperature.

そこで本発明では、液体ヘリウムの超流動を抑止するた
めに、液体ヘリウムを保存する容器の内壁又は外壁に超
流動表面流を抑止するための手段を設けたである。
Therefore, in the present invention, in order to suppress the superfluid flow of liquid helium, a means for suppressing the superfluid surface flow is provided on the inner wall or the outer wall of the container storing the liquid helium.

前記手段としては、容器内壁もしくは外壁を超流動表面
流を抑止するための物質で処理する、あるいは超流動表
面流を抑止するための凹凸を設けることが挙げられる。
Examples of the means include treating the inner wall or the outer wall of the container with a substance for suppressing the superfluid surface flow, or providing irregularities for suppressing the superfluid surface flow.

超流動表面流を抑止するために容器を処理するための物
質としては、例えばフッ素樹脂等のフッ素含有物質が挙
げられる。
Examples of substances for treating the container to suppress the superfluid surface flow include fluorine-containing substances such as fluororesins.

例えば、テフロン製の容器や表面をフッ素樹脂でコーテ
イングした容器などが極めて有効である。また、有機ポ
リマーやグラファイト、ガラス等の表面をCF4プラズマ
なとで表面処理したものも使用可能である。
For example, a Teflon container or a container whose surface is coated with a fluororesin is extremely effective. Further, it is also possible to use those obtained by surface-treating the surface of organic polymer, graphite, glass or the like with CF 4 plasma or the like.

更に、フッ素を含有する界面活性剤や有機酸、例えばペ
ンタデカフルオロカプリル酸、パラフィンなどのワック
スを容器の表面に塗布しても良い。
Further, a fluorine-containing surfactant or an organic acid, for example, wax such as pentadecafluorocaprylic acid or paraffin may be applied to the surface of the container.

ポリエチレンその他の有機高分子などを表面に層状に形
成したり、ポリエチレン製の容器も表面流の抑止に効果
がある。
Polyethylene and other organic polymers are layered on the surface, and a polyethylene container is also effective in suppressing surface flow.

このような材料で容器内壁を内ばり又は外ばりしても良
いし、第1図に示す如くヘリウム液面1-3上方の容器内
壁1-2に前記表面流抑止材を帯状に塗布しても良い。
The inner wall of the container may be burred or bulged with such a material, and as shown in FIG. 1, the surface flow suppressing material is applied in a strip shape on the inner wall 1-2 of the container above the helium liquid level 1-3. Is also good.

このような材料は発水性のある材料として知られている
が、これらの材料により超流動表面流が抑止されること
は従来知られていなかったことである。
Although such materials are known as water-repellent materials, it has been hitherto unknown that superfluid surface flow is suppressed by these materials.

一方、超流動表面流を抑止する凹凸を設ける例として
は、第2図(a)に示す如く、容器内壁もしくは外壁に
超流動表面流の流れ方向に対し、有限の角度をもったす
じ状の突起部もしくは溝2-2を設ける例が挙げられる。
On the other hand, as an example of providing unevenness for suppressing the superfluid surface flow, as shown in FIG. 2 (a), a streak-like shape having a finite angle with respect to the flow direction of the superfluid surface flow is formed on the inner wall or the outer wall of the container. An example is provided in which the protrusion or the groove 2-2 is provided.

第2図(b)は、すじ状の突起部もしくは溝2-5、2-6、
2-7、2-8を容器2-4内壁もしくは外壁に複数設けた例を
示す。
FIG. 2 (b) shows a stripe-shaped protrusion or groove 2-5, 2-6,
An example is shown in which a plurality of 2-7 and 2-8 are provided on the inner wall or the outer wall of the container 2-4.

第3図(a)は、第2図で示す突起部の断面形状を表わ
した図である。図中、Rは突起部3-3の先端の曲率半径
を示しており、超流動表面流を抑止するためには、Rは
表面流3-2の厚さの5倍以下、好ましくは3倍以下であ
るべきである。表面流の厚さ3-2は通常かなり薄いた
め、Rは1μm以下、好ましくは1000Å以下の範囲であ
る。また突起の高さは、1000Å以上あれば表面流抑止に
特に効果的である。
FIG. 3 (a) is a diagram showing the cross-sectional shape of the protrusion shown in FIG. In the figure, R indicates the radius of curvature of the tip of the protrusion 3-3, and in order to suppress the superfluid surface flow, R is 5 times or less, preferably 3 times the thickness of the surface flow 3-2. Should be: Since the surface flow thickness 3-2 is usually quite thin, R is in the range of 1 μm or less, preferably 1000 Å or less. Moreover, if the height of the protrusion is 1000 Å or more, it is particularly effective for suppressing the surface flow.

更に第3図(a)に示す突起部3-3の角度θは、30°以
上あることが好ましい。
Further, the angle θ of the protrusion 3-3 shown in FIG. 3 (a) is preferably 30 ° or more.

第3図(b)は、表面流抑止溝の断面構造を示す図であ
る。
FIG. 3B is a diagram showing a cross-sectional structure of the surface flow suppressing groove.

第3図(b)において、実質的に表面流3-6を抑止する
のは、突起部3-7である。溝3-5の深さHは、1000Å以
上、溝3-5の巾は1000Å以上、突起部3-7の曲率半径R1
R2は第3図(a)で示した条件に準ずることが好まし
い。
In FIG. 3 (b), it is the protrusion 3-7 that substantially suppresses the surface flow 3-6. The depth H of the groove 3-5 is 1000Å or more, the width of the groove 3-5 is 1000Å or more, the radius of curvature R 1 of the protrusion 3-7,
R 2 preferably complies with the conditions shown in FIG. 3 (a).

つまり、第3図(b)中、R1、R2は表面流3-6の厚さの
5倍以下、好ましくは3倍以下であるべきである。表面
流3-6の厚さは通常かなり薄いので、R1、R2は1μm以
下、好ましくは1000Å以下が良い。突起部3-7の角度
θ1、θ2は、30°以上あることが好ましい。
That is, in FIG. 3 (b), R 1 and R 2 should be 5 times or less, preferably 3 times or less the thickness of the surface flow 3-6. Since the surface flow 3-6 is usually quite thin, R 1 and R 2 are preferably 1 μm or less, and more preferably 1000 Å or less. The angles θ 1 and θ 2 of the protrusion 3-7 are preferably 30 ° or more.

前記した表面流抑止のための凹凸は、第2図(b)に示
す如く、容器内壁もしくは外壁に複数形成すると更に優
れた効果を発揮する。
As shown in FIG. 2 (b), a plurality of the irregularities for suppressing the surface flow described above are more effective when formed on the inner wall or the outer wall of the container.

つまり、突起部の加工が必ずしも容易ではないために、
全く欠陥のない突起を形成することは難かしい。そのた
め突起の欠陥部から液体ヘリウムが突起部を乗り越えて
しまい超流動表面流の抑止が充分行なわれなくなる。ま
た突起部にダストなどの異物が付着してもやはり表面流
の抑止が妨げられる。
In other words, it is not always easy to process the protrusion,
It is difficult to form protrusions that have no defects. As a result, liquid helium gets over the protrusions from the defective portions of the protrusions, and the superfluid surface flow cannot be sufficiently suppressed. Further, even if foreign matter such as dust adheres to the protrusions, the suppression of the surface flow is hindered.

このような問題は突起部を複数設けることにより解決で
きる。
Such a problem can be solved by providing a plurality of protrusions.

また、容器内の液体ヘリウムの量が減少して液体ヘリウ
ム液面が下がると液面と突起部との間に間隔があき、こ
の間隔の壁面は超流動ヘリウムで覆われる。すると、液
体ヘリウムの表面積が増大するので蒸発量が増え、液体
ヘリウムの消費量が多くなってしまう。
Further, when the amount of liquid helium in the container decreases and the liquid level of liquid helium decreases, there is a space between the liquid surface and the protrusion, and the wall surface of this space is covered with superfluid helium. Then, the surface area of the liquid helium increases, so that the evaporation amount increases and the consumption amount of the liquid helium increases.

しかし、容器内壁の入口に近い部分から容器の底に近い
部分まで突起を複数設けることにより、表面流は常にヘ
リウム液面のすぐ近くの突起部により抑止されるので、
表面積の増加を防止することができる。
However, by providing multiple protrusions from the portion near the inlet of the inner wall of the container to the portion near the bottom of the container, the surface flow is always suppressed by the protrusions near the liquid surface of helium.
It is possible to prevent an increase in surface area.

前記の凹凸を形成する方法としては、例えば回折格子を
形成するときに使用される切削技術やフォトリソグラフ
ィとエッチングを組合わせたものを用いても良い。
As a method of forming the unevenness, for example, a cutting technique used when forming a diffraction grating or a combination of photolithography and etching may be used.

ICの製造では、エッチングの際のアンダーカットが問題
になるが、本発明では、突起を形成する際にはむしろア
ンダーカットを利用してRの小さな突起を形成すること
ができる。
In the manufacture of ICs, undercutting at the time of etching becomes a problem, but in the present invention, the undercut can be utilized rather to form a small R-shaped projection when forming the projection.

本発明の揮発性物質の保存方法は、単に実験室内の少量
の液化ガスの保存のみに限定されるものではない。例え
ば、核融合や電力貯蔵その他に用いられる大型超伝導コ
イルに用いられる液体ヘリウムによる冷却等に利用した
ときにその効果は特に大きい。なぜなら、このような大
型の冷却系では、ヘリウムの気化による泡の形成がある
と、それが冷却系の特定の場所にたまってその部分の冷
却を妨げたり、圧力の上昇による破壊などを起こす。も
しこのような大型装置に超流動ヘリウムが使用できるな
らば、その高い熱伝導率を利用して効率的な冷却を行な
うことができる また分析機器に超流動ヘリウムを利用すれば、ポンプを
使用せずに任意の場所へ液体ヘリウムを送りこんでサン
プルの冷却に役立てることができる。更に真空反応装置
内に不活性な表面をつくる必要がある場合、蒸気圧が例
えば10-4Torr以下になるまで液体ヘリウムを冷却してお
けば、10-4Torr程度の真空容器の中に液体ヘリウムで覆
われた不活性面をつくることができる。このような方法
を利用すれば、水素原子気体の貯蔵容器の内面処理に利
用できる。また大量に液体ヘリウムを輸送する場合、タ
ンクローリーやタンカーの液体ヘリウムタンクに本発明
の方法を利用すれば、輸送中の液体ヘリウムの損失を極
めて少なくすることができる。
The method for storing volatile substances of the present invention is not limited to simply storing a small amount of liquefied gas in a laboratory. For example, the effect is particularly large when used for cooling with liquid helium used for large-scale superconducting coils used for nuclear fusion, electric power storage, and the like. Because in such a large cooling system, if bubbles are formed due to vaporization of helium, they will be accumulated in a specific place of the cooling system to hinder the cooling of that portion, or damage due to an increase in pressure will occur. If superfluid helium can be used for such a large-scale device, its high thermal conductivity can be used for efficient cooling. Also, if superfluid helium is used for analytical equipment, use a pump. Instead, liquid helium can be sent to any location to help cool the sample. Furthermore, when it is necessary to create an inert surface in the vacuum reactor, if liquid helium is cooled until the vapor pressure becomes, for example, 10 -4 Torr or less, the liquid will be stored in a vacuum container of about 10 -4 Torr. It is possible to create an inert surface covered with helium. If such a method is used, it can be used for the inner surface treatment of a hydrogen atom gas storage container. When a large amount of liquid helium is transported, the loss of liquid helium during transportation can be extremely reduced by utilizing the method of the present invention for a liquid helium tank of a tank truck or a tanker.

超伝導コイルによる磁気浮上を利用したリニアモーター
カーなど超伝導現象を利用した交通機関でも液体ヘリウ
ムの不要な損失を最小限に留めることができる。
Unnecessary loss of liquid helium can be minimized even in a transportation system using superconductivity such as a linear motor car using magnetic levitation by a superconducting coil.

[実施例] 以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples.

実施例1 第4図に示すように、液体ヘリウム用の二重デユアー瓶
4-3、4-4中に発泡スチロールのブロック4-2を置き、そ
の上にテフロン製のメスシリンダ(3000cc)4-1を置い
た。
Example 1 As shown in FIG. 4, a double dewar for liquid helium.
Styrofoam block 4-2 was placed in 4-3 and 4-4, and a Teflon graduated cylinder (3000cc) 4-1 was placed on it.

2つの二重デユアー4-3、4-4間の空隙4-5に液体窒素を
入れて内側のデユアー4-3を冷却し、更に内側のデユア
ー4-3を液体窒素で充分みたした後、液体ヘリウムを内
側のデユワー4-3中に満たして冷却した。
After pouring liquid nitrogen into the space 4-5 between the two double dewers 4-3 and 4-4 to cool the inner dew 4-3, and further thoroughly squeezing the inner dew 4-3 with liquid nitrogen, Liquid helium was filled into the inner Dewar 4-3 and cooled.

全体が充分に冷却された後、内側デユワー4-3内のテフ
ロン製メスシリンダーに液体ヘリウムを注ぎ、ふたで密
閉し、次いで排気口4−8をロータリポンプにつないで
内部を減圧し、デユアーの内側を約1Torrにした。
After the whole is sufficiently cooled, liquid helium is poured into the Teflon graduated cylinder in the inner dewar 4-3 and sealed with a lid, then the exhaust port 4-8 is connected to the rotary pump to decompress the inside and The inside was about 1 Torr.

液体ヘリウム4-6は、減圧の途中で一時激しく沸騰した
が、温度が2.17Kまで低下すると安定化した。1Torrまで
減圧すると温度は約1.3K程度となった。この状態で圧力
を一定に保持しながら液体ヘリウムの減少状態を調べた
ところ、約6CC/時の割合であつた。15時間経過した後で
も、1.3Kの超流動ヘリウムは100cc程度しか減少してい
なかった。
Liquid helium 4-6 boiled violently during depressurization, but stabilized when the temperature dropped to 2.17K. When the pressure was reduced to 1 Torr, the temperature became approximately 1.3K. When the state of decrease of liquid helium was examined while keeping the pressure constant in this state, it was about 6 CC / hour. Even after 15 hours, 1.3K of superfluid helium was reduced by only about 100cc.

尚、テフロン製容器の代わりに鉛容器を用いたところ、
液体ヘリウムの減少速度は、約100cc/時であり、テフロ
ン製容器を用いた場合に比較し、はるかに早く減少し
た。
In addition, when a lead container was used instead of the Teflon container,
The reduction rate of liquid helium was about 100 cc / hour, which was much faster than that using the Teflon container.

実施例2 発泡スチロールのブロックとメスシリンダーを使用せず
に内側のデユアー中に直接液体窒素を注いだ他は、第4
図と同様の二重デユアーを用い、内部をポンプで減圧し
た。このときの温度は55Kであり液体窒素は凝固してい
た。
Example 2 No. 4, except that liquid nitrogen was directly poured into the inner inner member without using the Styrofoam block and the graduated cylinder.
The inside was decompressed with a pump using the same double dual as in the figure. The temperature at this time was 55 K, and the liquid nitrogen was solidified.

この状態で保存を続けたところ、1ケ月経過してもデユ
アー4−3内の固体窒素の重量は20%しか減少していな
かった。
When the storage was continued in this state, the weight of solid nitrogen in Dewar 4-3 was reduced by only 20% even after one month.

一方、減圧せずにほぼ77Kの温度で保存した場合、3日
後には空になった。
On the other hand, when it was stored at a temperature of about 77 K without decompression, it became empty after 3 days.

実施例3 実施例1において、テフロン製のメスシリンダーを使用
せず、その代わりデユアーの上部内壁にパラフィンを塗
布し、圧力を0.1Torrにした以外は実施例1と同様にし
て液体ヘリウムの保存を行なった。
Example 3 Storage of liquid helium was carried out in the same manner as in Example 1 except that a graduated cylinder made of Teflon was not used, but instead paraffin was applied to the inner wall of the upper part of the Deurer and the pressure was set to 0.1 Torr. I did.

その結果、液体ヘリウムの減少速度は約10cc/時であっ
た。一方、パラフィンを塗布せずに行なった場合、液体
ヘリウムの減少速度は約150cc/時であった。
As a result, the reduction rate of liquid helium was about 10 cc / hour. On the other hand, when it was performed without applying paraffin, the reduction rate of liquid helium was about 150 cc / hour.

実施例4 実施例1において、テフロン製メスシリンダーの代わり
に円筒状のガラス製のメスシリンダーを用いた。
Example 4 In Example 1, a cylindrical glass graduated cylinder was used instead of the Teflon graduated cylinder.

メスシリンダーの内壁面円周方向には、エッチングによ
り5mm間隔にスジ状の突起を形成した。
In the circumferential direction of the inner wall surface of the graduated cylinder, streak-shaped projections were formed at intervals of 5 mm by etching.

次に全体を液体ヘリウムで冷却し、更にメスシリンダー
内に液体ヘリウムを注いで減圧冷却した。約1.3Kまで冷
却すると、圧力は1Torr以下まで低下した。この状態で
液体ヘリウムの保存を行ったところ、その減少速度は15
cc/時であった。
Next, the whole was cooled with liquid helium, and liquid helium was poured into the graduated cylinder to cool under reduced pressure. When cooled to about 1.3K, the pressure dropped below 1 Torr. When liquid helium was stored in this state, the rate of decrease was 15
It was cc / hour.

比較として、突起を設けなかったメスシリンダーを用い
た場合はその減少速度は80cc/時以上であった。
As a comparison, the reduction rate was 80 cc / hour or more when a graduated cylinder without protrusions was used.

実施例5 第4図に示すテフロン製容器4-1中に、Nb-Tiからなる直
径20cmの超伝導コイルを、その電流供給用導線が容器か
ら出るように入れた。
Example 5 A Teflon container 4-1 shown in FIG. 4 was charged with a superconducting coil made of Nb-Ti and having a diameter of 20 cm so that the current supply wire could come out of the container.

二重デユアーの間隙4−5を液体窒素で満たし、コイル
を含むテフロン容器中に液体ヘリウムを注ぎ、減圧によ
り冷却して1.2Kまで温度を下げた。
The double-dewar gap 4-5 was filled with liquid nitrogen, liquid helium was poured into a Teflon container containing a coil, and the temperature was lowered to 1.2 K by cooling under reduced pressure.

このときの飽和蒸気圧は1Torr以下であった。The saturated vapor pressure at this time was less than 1 Torr.

次にコイルに永久電流を流したところ、コイルからの発
熱は見られなかった。
Next, when a permanent current was applied to the coil, no heat generation from the coil was observed.

このときのテフロン容器内の液体ヘリウムの減少速度
は、20cc/時であった。一方、減圧冷却しないときは、
その減少速度は200cc/時以上であった。
At this time, the reduction rate of liquid helium in the Teflon container was 20 cc / hour. On the other hand, when not cooling under reduced pressure,
The rate of decrease was over 200cc / hour.

[効果] 以上説明したとおり、本発明によれば揮発性物質の気化
による損失を最小限に抑えることが可能となった。
[Effect] As described above, according to the present invention, it is possible to minimize the loss due to vaporization of the volatile substance.

また揮発性物質が超流動ヘリウムの場合には、本発明に
より、その表面流が抑止できるので、従来方法に比し、
ヘリウムの減少速度が数10分の1に低下した。
Further, when the volatile substance is superfluid helium, the surface flow can be suppressed by the present invention.
The reduction rate of helium was reduced to several tens.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例を示す図、第2図(a)、
(b)は本発明の他の実施例を示す図、第3図(a)、
(b)は第2図(a)の断面構造を示す図、第4図は本
発明の別の実施例を示す図である。 1-1、2-1、2-4、3-1、3-4、4-1:容器 1-2、2-2、2-5、2-6、2-7、2-8:表面流抑止手段 1-3、2-3、2-9:液体ヘリウム液面 3-2、3-6:表面流 3-3、3-7:突起部、3-5:溝部 4-2:発砲スチロールブロック 4-3、4-4:デユアー 4-5:液体窒素、4-6:液体ヘリウム 4-7:真空シール用蓋、4-8:排気口
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a),
(B) is a diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 3 (a),
2B is a diagram showing the sectional structure of FIG. 2A, and FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 1-1, 2-1, 2-4, 3-1, 3-4, 4-1: Container 1-2, 2-2, 2-5, 2-6, 2-7, 2-8: Surface Flow suppression means 1-3, 2-3, 2-9: Liquid helium liquid surface 3-2, 3-6: Surface flow 3-3, 3-7: Projection, 3-5: Groove 4-2: Fire Styrol block 4-3, 4-4: Dewar 4-5: Liquid nitrogen, 4-6: Liquid helium 4-7: Lid for vacuum seal, 4-8: Exhaust port

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】揮発性物質を冷却し、且つ前記物質の飽和
蒸気圧を常圧以下に保持することを特徴とする揮発性物
質の保存方法。
1. A method for storing a volatile substance, which comprises cooling the volatile substance and maintaining a saturated vapor pressure of the substance at a normal pressure or lower.
【請求項2】前記物質の飽和蒸気圧を300Torr以下に保
持する特許請求の範囲第1項記載の保存方法。
2. The storage method according to claim 1, wherein the saturated vapor pressure of the substance is maintained at 300 Torr or less.
【請求項3】前記物質の飽和蒸気圧を100Torr以下に保
持する特許請求の範囲第1項記載の保存方法。
3. The storage method according to claim 1, wherein the saturated vapor pressure of the substance is maintained at 100 Torr or less.
【請求項4】前記物質の飽和蒸気圧を50Torr以下に保持
する特許請求の範囲第1項記載の保存方法。
4. The method according to claim 1, wherein the saturated vapor pressure of the substance is maintained at 50 Torr or less.
【請求項5】揮発性物質である液体ヘリウムを冷却し、
且つ前記液体ヘリウムの飽和蒸気圧を常圧以下に保持し
て液体ヘリウムを保存するのに使用する保存容器であっ
て、前記容器の内壁もしくは外壁に液体ヘリウムの超流
動表面流を抑止する手段を備えたことを特徴とする液体
ヘリウムの保存容器。
5. Cooling liquid helium, which is a volatile substance,
And a storage container used to store the liquid helium by keeping the saturated vapor pressure of the liquid helium below atmospheric pressure, and a means for suppressing the superfluid surface flow of liquid helium on the inner wall or the outer wall of the container. A storage container for liquid helium characterized by being provided.
JP19459687A 1987-08-04 1987-08-04 Storage method and storage container for volatile substances Expired - Lifetime JPH0686920B2 (en)

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DE8888112718T DE3876352T2 (en) 1987-08-04 1988-08-04 VESSEL FOR STORING LIQUID HELIUM.
EP88112718A EP0308639B1 (en) 1987-08-04 1988-08-04 A container for storing liquid helium
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