JP2010216604A - トランスファーチューブ - Google Patents

Abstract

【課題】貯槽内に挿入される延長管を熱伝導体の内管と、空隙を設けて内管を囲っている断熱体の外管とで挿入する先端まで二重に形成したトランスファーチューブを提供する。
【解決手段】トランスファーチューブは、貯槽内から所定の容器に液体ヘリウムを移充填するトランスファーチューブにおいて、前記貯槽及び前記容器内に挿入される両端の挿入管部と、該挿入管部同士を連結する移送管部とからなり、前記挿入管部は、熱伝導体の内管と、空隙を設けて該内管を囲っている断熱体の外管とを挿入する先端まで２重に形成したことである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トランスファーチューブに関し、詳しくはクライオスタットに液体ヘリウム（冷媒）を供給するときに使用する延長管に関するもので、延長管での冷媒蒸発を防ぐ手法を提供する。

図５は、従来のトランスファーチューブの使用状態を示したものである。
トランスファーチューブ１１は、冷媒コンテナ（ヘリウム容器）１２内に収納された冷媒槽（液体ヘリウム槽）１３から冷媒（液体ヘリウム）１４を恒温容器（クライオスタット）１５内に移充填するものであり、延長管（挿入管）１６と、それ以外の移送管１７とからなる。

トランスファーチューブ１１は、移送中の冷媒が熱によりガス化するのを防止するため、二重管の真空断熱管１８になっている。
移送管１７の上側水平部として用いられるパイプとしては、一般にリジット又はフレキシブルの２種類がある。

又、冷媒槽１３に浸水された延長管１６は、当該冷媒槽１３が概ね冷媒（液体ヘリウム）１４の温度(４.２Ｋ程度)に維持されており、断熱管でなくても実用上は殆ど支障がないため、一般に単管で、ねじ込み式の接続管となっている。

以上のようなトランスファーチューブによって、冷媒（液体ヘリウム）１４の移送を行う際には、冷媒槽１３内に加圧ガス（加圧されたヘリウムガス）を供給することで、延長管１６を通して冷媒１４がトランスファーチューブ１１側に送り込まれる。

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しかしながら、従来技術で説明したトランスファーチューブを構成する延長管は一重管であり、加圧ガスからの熱を防ぐことができないという問題がある。そのため、延長管内での冷媒が蒸発し、ロスが多くなるという問題がある。

従って、上記問題点を解決するために、冷媒コンテナの冷媒槽から冷媒（液体ヘリウム）を供給するとき、延長管で加圧ガスによる冷媒の蒸発が生じないようにする構成に解決しなければならない課題を有する。

上記課題を解決するために、本願発明のトランスファーチューブは、次に示す構成にしたことである。

（１）トランスファーチューブは、貯槽内から所定の容器に液体ヘリウムを移充填するトランスファーチューブにおいて、前記貯槽及び前記容器内に挿入される両端の延長管と、該延長管同士を連結する移送管部とからなり、前記延長管は、熱伝導体の内管と、空隙を設けて該内管を囲っている断熱体の外管とを挿入する先端まで２重に形成したことである。
（２） 前記外管は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）部材で形成し、その上部に通気孔を備えたことを特徴とする（１）に記載のトランスファーチューブ。
（３）前記内管は、銅部材で形成したことを特徴とする（１）に記載のトランスファーチューブ。

（４）トランスファーチューブは、 貯槽内から所定の容器に液体ヘリウムを移充填するトランスファーチューブにおいて、 前記貯槽及び前記容器内に挿入される両端の延長管と、該延長管同士を連結する移送管部とからなり、 前記延長管は、熱伝導体の内管と、空隙を設けて該内管を囲っている断熱体の外管とを挿入する先端まで２重に形成すると共に、前記内管と外管とで形成される空隙を密封にしたことである。
（５） 前記２重に形成した内管と外管は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）部材で形成したことを特徴とする（４）に記載のトランスファーチューブ。

本発明においては、冷媒が良く冷やされた内管を通ることで、加圧ガスによる延長管内での蒸発を少なくすることができるという効果がある。
また、延長管を密封した二重管にすることで、延長管の真空層により加圧ガスからの熱は断熱され、冷媒の蒸発を防ぐことができる。

本願発明の貯槽内に挿入される延長管を熱伝導体の内管と空隙を設けて内管を囲っている断熱体の外管とで構成された様子を示す縦断面図である。 同、延長管を横から断面にした横断面図である。 本願発明の変形例で貯槽内に挿入される延長管を熱伝導体の内管と密封した空隙を設けて内管を囲っている断熱体の外管とで構成された様子を示す縦断面図である。 同、延長管を横から断面にした横断面図である。 トランスファーチューブの使用状態を示す概略図である。

次に、本願発明に係るトランスファーチューブの実施例について図面を参照して説明する。

本願発明のトランスファーチューブは、従来技術で説明した図５に示す構成と同様の構成となっており、相違する点は延長管の構成が異なるのみであるので、この延長管の構成のみを中心にして図１及び図２を参照して説明する。

トランスファーチューブを構成する延長管１６は、熱伝導体の内管２２の周りを断熱体の外管２３で囲った構成となっており、その内管２２と外管２３との間には内管２２と外管２３が接触しないようにスペーサ２４を配置し、更に外管２３には、冷媒１４が入り込まない上部位置に通気孔２５を備えた構成になっている。
熱伝導体の内管２２は、例えば、銅部材で形成し、断熱体の外管２３は、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ；繊維強化プラスチック）で形成されている。

このような構成において、内管２２は熱伝導が良いので、冷媒１４によって全体が良く冷やされる。スペースを空けて内管２２の周囲を断熱体の外管２３で囲うことで温かい加圧ガスからの熱侵入を防いでいる。

通気孔２５は、蒸発した冷媒１４が内管２２と外管２３の間のスペースを通るようにすることで冷媒１４の顕熱を利用して内管２２を冷やす構成となっている。
接続口２１は、構造上一重管になるため熱伝導が比較的悪い物質、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ；ステンレス鋼）などで形成されている。

次に延長管の変形例について、図３及び図４を参照して説明する。
本願発明の変形例の延長管は、図３及び図４に示すように、接続口２１に接続され、熱伝導体の内管と、空隙を設けて該内管を囲っている断熱体の外管とを挿入する先端まで２重に形成すると共に、内管と外管とで形成される空隙を密封にした構成となっており、密閉した空洞が作られている二重管で形成した構成となっている。

二重管の材質としては熱伝導性が比較的悪い例えばＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ；ステンレス鋼）などが良い。
例えば、常温では空洞は適当な気体（実施例においては空気）で満たされているが、冷媒によって冷やされることでクライオポンプ効果が働き真空層となり、温かい加圧ガスからの熱侵入を防ぐ。
ここで、クライオポンプ効果とは、気体の蒸気圧が温度とともに下がるという現象を利用して、気体中の分子を凝縮させるというものである。単純にいえば、冷たいコップの周りに空気の水分がついているのと同じ原理で、これがヘリウム温度近くになることにより、空気の成分である窒素や酸素などの蒸気圧が極めて小さくなるため真空の排気に使えることになる。
そこで、空洞にみたされている気体は移送する冷媒によって凝縮しなければならない。例えば、冷媒が液体ヘリウムならば空気などがあげられる。

貯槽内に挿入される延長管を熱伝導体の内管と、空隙を設けて内管を囲っている断熱体の外管とで挿入する先端まで二重に形成したトランスファーチューブを提供する。

１１ トランスファーチューブ
１２ 冷媒コンテナ
１３ 冷媒槽
１４ 冷媒
１５ 恒温容器（クライオスタット）
１６ 延長管
１７ 移送管
１８ 真空断熱管
２１ 接続口
２２ 内管
２３ 外管
２４ スペーサ
２５ 通気孔

Claims (5)

1. 貯槽内から所定の容器に液体ヘリウムを移充填するトランスファーチューブにおいて、
   前記貯槽及び前記容器内に挿入される両端の挿入管部と、該挿入管部同士を連結する移送管部とからなり、
   前記挿入管部は、熱伝導体の内管と、空隙を設けて該内管を囲っている断熱体の外管とを挿入する先端まで２重に形成したことを特徴とするトランスファーチューブ。
2. 前記外管は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）部材で形成し、その上部に通気孔を備えたことを特徴とする請求項１に記載のトランスファーチューブ。
3. 前記内管は、銅部材で形成したことを特徴とする請求項１に記載のトランスファーチューブ。
4. 貯槽内から所定の容器に液体ヘリウムを移充填するトランスファーチューブにおいて、
   前記貯槽及び前記容器内に挿入される両端の挿入管部と、該挿入管部同士を連結する移送管部とからなり、
   前記挿入管部は、熱伝導体の内管と、空隙を設けて該内管を囲っている断熱体の外管とを挿入する先端まで２重に形成すると共に、前記内管と外管とで形成される空隙を密封にしたことを特徴とするトランスファーチューブ。
5. 前記２重に形成した内管と外管は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）部材で形成したことを特徴とする請求項４に記載のトランスファーチューブ。

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