JP6216297B2 - Insertion connection structure, refrigerant piping, and superconducting equipment - Google Patents

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Description

本発明は、内部に極低温の液体冷媒が配置された状態で使用される挿入型接続構造、およびその挿入型接続構造を用いた冷媒配管と超電導機器に関するものである。   The present invention relates to an insertion type connection structure used in a state where a cryogenic liquid refrigerant is disposed therein, and a refrigerant pipe and a superconducting device using the insertion type connection structure.

内部に極低温の液体冷媒が配置される冷媒容器と、一部がその冷媒容器の開口端内に挿入される挿入部材と、とを接続することで構成され、冷媒容器と前記挿入部材とが挿入軸方向にオーバーラップする部分にクリアランスが形成される挿入型接続構造が知られている。この挿入型接続構造では、クリアランスのうち、挿入軸方向における冷媒容器が配置される側が極低温となり、挿入軸方向における挿入部材が配置される側が非極低温となる。例えば、特許文献1には、超電導ケーブルの端末構造に上記挿入型接続構造を適用した例が示されている。   A refrigerant container in which a cryogenic liquid refrigerant is disposed, and an insertion member partially inserted into the open end of the refrigerant container are connected, and the refrigerant container and the insertion member are There is known an insertion type connection structure in which a clearance is formed at a portion overlapping in the insertion axis direction. In this insertion type connection structure, the side of the clearance in which the refrigerant container is disposed in the insertion axis direction has a cryogenic temperature, and the side in which the insertion member is disposed in the insertion axis direction has a non-cryogenic temperature. For example, Patent Document 1 shows an example in which the insertion type connection structure is applied to a terminal structure of a superconducting cable.

図8は、超電導ケーブルSCと常電導リード2とを繋ぐ超電導ケーブルの端末構造100の概略半縦断面図である。超電導ケーブルSCは、二重管構造(図面上では簡略化して単管構造で示す)のケーブル断熱管5の内部にケーブルコア4を収納した構成を備える。代表的なケーブルコア4は、フォーマ、超電導導体層41、内部半導電層、ケーブル絶縁層42、外部半導電層、ケーブル遮蔽層43、保護層を有している(図面上は、層41,42,43のみを図示する)。   FIG. 8 is a schematic half vertical sectional view of the terminal structure 100 of the superconducting cable connecting the superconducting cable SC and the normal conducting lead 2. The superconducting cable SC has a configuration in which the cable core 4 is housed inside a cable heat insulating tube 5 having a double tube structure (simplified and shown as a single tube structure in the drawing). A typical cable core 4 includes a former, a superconducting conductor layer 41, an internal semiconductive layer, a cable insulating layer 42, an external semiconductive layer, a cable shielding layer 43, and a protective layer (in the drawing, the layer 41, Only 42 and 43 are shown).

極低温で利用される超電導ケーブルSCの端末構造100は、ケーブル側断熱容器31、リード側断熱容器32、および絶縁部材33で構成される継手状の断熱構造体3を備える。ケーブル側断熱容器31は、超電導ケーブルSCのケーブル断熱管5のリード方向端部に設けられている。リード側断熱容器32は、常電導リード2のコア方向端部に取り付けられている。リード側断熱容器32のコア方向端部は、ケーブル側断熱容器31のリード方向端部に挿入されており、両断熱容器31,32の端部同士が、両断熱容器31,32の挿入軸方向(紙面上下方向)にオーバーラップしている。絶縁部材33は、ケーブル側断熱容器31とリード側断熱容器32とのオーバーラップ部分に介在され、接地電位となっているケーブル側断熱容器31と、高電位となっているリード側断熱容器32と、の間で所定の絶縁性能を発揮する。この絶縁部材33はリード側断熱容器32に一体に形成されている。なお、絶縁部材33はケーブル側断熱容器31に一体に形成されている形態であっても構わない。   The terminal structure 100 of the superconducting cable SC used at an extremely low temperature includes a joint-shaped heat insulating structure 3 including a cable side heat insulating container 31, a lead side heat insulating container 32, and an insulating member 33. The cable-side heat insulation container 31 is provided at the end in the lead direction of the cable heat insulation pipe 5 of the superconducting cable SC. The lead side heat insulating container 32 is attached to the end of the normal conducting lead 2 in the core direction. The end portion in the core direction of the lead side heat insulating container 32 is inserted into the end portion in the lead direction of the cable side heat insulating container 31, and the end portions of both the heat insulating containers 31, 32 are inserted in the direction of the insertion axis of both the heat insulating containers 31, 32. It overlaps (up and down direction on the page). The insulating member 33 is interposed in an overlap portion between the cable side heat insulating container 31 and the lead side heat insulating container 32, and the cable side heat insulating container 31 having a ground potential, and the lead side heat insulating container 32 having a high potential. , Exhibit a predetermined insulation performance. The insulating member 33 is formed integrally with the lead-side heat insulating container 32. The insulating member 33 may be formed integrally with the cable-side heat insulating container 31.

上記構成では、絶縁部材33とケーブル側断熱容器31との間、およびリード側断熱容器32と常電導リード2との間に、クリアランス(部材間の径方向の間隙)が形成される。つまり、この端末構造100では、ケーブル側断熱容器31の開口端に絶縁部材33の一部を挿入した挿入型接続構造と、リード側断熱容器32の開口端に常電導リード2の一部を挿入した挿入型接続構造と、が形成されていると考えて良い。因みに、絶縁部材33がケーブル側断熱容器31に一体に形成されている場合、絶縁部材33の開口端にリード側断熱容器32を挿入した挿入型接続構造が形成される。   In the above configuration, a clearance (a radial gap between the members) is formed between the insulating member 33 and the cable-side heat insulating container 31 and between the lead-side heat insulating container 32 and the normal conducting lead 2. That is, in this terminal structure 100, an insertion type connection structure in which a part of the insulating member 33 is inserted into the opening end of the cable-side heat insulating container 31, and a part of the normal conducting lead 2 is inserted into the opening end of the lead-side heat insulating container 32 It can be considered that the insertion type connection structure is formed. Incidentally, when the insulating member 33 is formed integrally with the cable-side heat insulating container 31, an insertion type connection structure in which the lead-side heat insulating container 32 is inserted into the opening end of the insulating member 33 is formed.

挿入型接続構造のクリアランスのうち、部材の挿入軸方向におけるケーブル側(紙面下側)の端部は、断熱構造体3の内部に面しており、液体冷媒10Lによって極低温状態になっている。一方、クリアランスのうち、上記挿入軸方向におけるリード側(紙面上側)の端部は、断熱構造体3の外部に面しており、上記極低温よりも温度が高い非極低温状態になっている。クリアランスの非極低温側1HSの端部近傍はシールされ、断熱構造体3の内部と外部とがクリアランスを介して連通しないようになっている。   Of the clearance of the insertion type connection structure, the end of the member in the insertion axis direction on the cable side (the lower side in the drawing) faces the inside of the heat insulating structure 3 and is in a cryogenic state by the liquid refrigerant 10L. . On the other hand, the end of the clearance in the insertion axis direction on the lead side (upper side in the drawing) faces the outside of the heat insulating structure 3 and is in a non-cryogenic state where the temperature is higher than the cryogenic temperature. . The vicinity of the end portion of the non-cryogenic side 1HS of the clearance is sealed so that the inside and outside of the heat insulating structure 3 do not communicate with each other through the clearance.

上記クリアランスにおいては、クリアランスの非極低温側1HSからの熱侵入がある。そのため、極低温側1LSからクリアランスに浸入した液体冷媒10Lは、非極低温側1HSからの熱侵入によって気化し、当該クリアランスには挿入軸方向に沿った温度勾配が形成される。この温度勾配が急であるとクリアランスを介した熱の移動が大きくなり、温度勾配が緩いとクリアランスを介した熱の移動が小さくなる。   In the clearance, there is heat penetration from the non-cryogenic side 1HS of the clearance. Therefore, the liquid refrigerant 10L that has entered the clearance from the cryogenic temperature side 1LS is vaporized by heat penetration from the non-cryogenic temperature side 1HS, and a temperature gradient along the insertion axis direction is formed in the clearance. If this temperature gradient is steep, the movement of heat through the clearance increases, and if the temperature gradient is loose, the movement of heat through the clearance decreases.

特開2013−59211号公報JP 2013-59211 A

上記クリアランスにおける液体冷媒と気化ガスとの境界位置を安定させ、クリアランスに緩やかな温度勾配を形成するには、挿入軸方向のクリアランスの長さを同じとした場合、クリアランスに存在し得る液体冷媒と気化ガスを少なくすること、即ちクリアランスをできるだけ狭くすることが有効である。しかしながら、断熱容器を大きくする場合など、各構成部材の寸法のばらつきや変歪などが生じても冷媒容器の端部に挿入部材を挿入できるように、上記クリアランスを大きくせざるを得ない。クリアランスが大きくなると、クリアランスに緩やかな温度勾配を形成することが難しく、クリアランスを介した熱侵入が増加するなどの問題が生じる。   In order to stabilize the boundary position between the liquid refrigerant and the vaporized gas in the clearance and form a gradual temperature gradient in the clearance, if the clearance length in the insertion axis direction is the same, It is effective to reduce the vaporized gas, that is, to make the clearance as narrow as possible. However, when the heat insulation container is enlarged, the clearance must be increased so that the insertion member can be inserted into the end of the refrigerant container even if the dimensional variation or distortion of each component member occurs. When the clearance becomes large, it is difficult to form a gentle temperature gradient in the clearance, and problems such as increased heat penetration through the clearance arise.

また、挿入軸方向が水平方向に向いているなど、挿入軸方向が鉛直方向から傾いている場合、挿入型接続構造の内部に液体冷媒を満たしていったときに、クリアランスのうちの鉛直下方側の部分からクリアランス内に液体冷媒が流入する。クリアランス内で液体冷媒が気化するが、その気化ガスはクリアランスの鉛直上方側から挿入型接続構造の内部に逃げるため、クリアランスの鉛直下方側から流入する液体冷媒を押し戻す力が働き難い。そのため、クリアランスへの液体冷媒の流入が抑制され難く、クリアランスに緩やかな温度勾配を形成することが難しい。同様に、挿入軸方向が鉛直方向であっても、クリアランスの非極低温側が鉛直下方を向いている場合(つまり、図8の構成が上下反対となっている場合)、クリアランスへの液体冷媒の流入が抑制され難いため、クリアランスに緩やかな温度勾配を形成することが難しい。   In addition, when the insertion axis direction is inclined from the vertical direction, such as when the insertion axis direction is oriented horizontally, when the insertion type connection structure is filled with liquid refrigerant, the vertical lower side of the clearance The liquid refrigerant flows into the clearance from this part. Although the liquid refrigerant is vaporized in the clearance, the vaporized gas escapes from the vertically upper side of the clearance to the inside of the insertion-type connection structure, and thus the force to push back the liquid refrigerant flowing in from the vertically lower side of the clearance is hard to work. Therefore, the inflow of the liquid refrigerant to the clearance is difficult to be suppressed, and it is difficult to form a gentle temperature gradient in the clearance. Similarly, even if the insertion axis direction is the vertical direction, when the non-cryogenic side of the clearance is directed vertically downward (that is, when the configuration of FIG. 8 is upside down), the liquid refrigerant to the clearance Since inflow is difficult to suppress, it is difficult to form a gentle temperature gradient in the clearance.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、冷媒容器とその冷媒容器の開口端に挿入される挿入部材との間に形成されるクリアランスに緩やかな温度勾配を形成することができる挿入型接続構造を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a gentle temperature gradient in the clearance formed between the refrigerant container and the insertion member inserted into the opening end of the refrigerant container. It is to provide an insertion type connection structure that can be formed.

本発明の一態様に係る挿入型接続構造は、内部に極低温の液体冷媒が配置される冷媒容器と、一部がその冷媒容器の開口端内に挿入される挿入部材と、を接続することで構成され、前記冷媒容器と前記挿入部材とが挿入軸方向にオーバーラップする部分に形成されるクリアランスのうち、前記挿入軸方向における前記冷媒容器が配置される側が極低温となり、前記挿入部材が配置される側が非極低温となる挿入型接続構造に係る。この挿入型接続構造は、前記クリアランスにおける前記極低温側の前記液体冷媒に接触する位置に設けられ、当該位置における前記クリアランスの周方向の一部に冷媒流入口を形成する流入口形成部材を備える。   An insertion type connection structure according to an aspect of the present invention connects a refrigerant container in which a cryogenic liquid refrigerant is disposed, and an insertion member, a part of which is inserted into an open end of the refrigerant container. Of the clearance formed in a portion where the refrigerant container and the insertion member overlap in the insertion axis direction, the side on which the refrigerant container is arranged in the insertion axis direction becomes extremely low temperature, and the insertion member is The present invention relates to an insertion type connection structure in which the side to be arranged is non-cryogenic. This insertion type connection structure includes an inlet forming member provided at a position in contact with the liquid refrigerant on the cryogenic temperature side in the clearance, and forming a refrigerant inlet at a part of the clearance in the circumferential direction. .

上記挿入型接続構造によれば、冷媒容器と挿入部材とのクリアランスに緩やかな温度勾配を形成することができる。   According to the insertion type connection structure, a gentle temperature gradient can be formed in the clearance between the refrigerant container and the insertion member.

挿入型接続構造の基本構成を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the basic composition of an insertion type connection structure. 実施形態1に示す中空長尺体を用いた挿入型接続構造の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the insertion type connection structure using the hollow elongate body shown in Embodiment 1. FIG. 隘路における液体冷媒の状態を説明する概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing explaining the state of the liquid refrigerant in a bottleneck. 実施形態3に示す波付き板材を用いた挿入型接続構造の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the insertion type connection structure using the corrugated board material shown in Embodiment 3. 実施形態4に示す中実長尺体を用いた挿入型接続構造の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the insertion type connection structure using the solid elongate body shown in Embodiment 4. 実施形態5に示すシール部材を用いた挿入型接続構造の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the insertion type connection structure using the sealing member shown in Embodiment 5. 実施形態7に示す挿入型接続構造であって、超電導ケーブルの端末構造に適用された挿入型接続構造の概略説明図である。It is an insertion type connection structure shown in Embodiment 7, Comprising: It is a schematic explanatory drawing of the insertion type connection structure applied to the terminal structure of a superconducting cable. 超電導ケーブルの端末構造における従来の挿入型接続構造の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the conventional insertion type connection structure in the terminal structure of a superconducting cable.

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明に係る実施形態の内容を列記して説明する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, the contents of the embodiment according to the present invention will be listed and described.

<1>実施形態の挿入型接続構造は、内部に極低温の液体冷媒が配置される冷媒容器と、一部がその冷媒容器の開口端内に挿入される挿入部材と、を接続することで構成され、前記冷媒容器と前記挿入部材とが挿入軸方向にオーバーラップする部分に形成されるクリアランスのうち、前記挿入軸方向における前記冷媒容器が配置される側が極低温となり、前記挿入部材が配置される側が非極低温となる挿入型接続構造に係る。この挿入型接続構造は、前記クリアランスにおける前記極低温側の前記液体冷媒に接触する位置に設けられ、当該位置における前記クリアランスの周方向の一部に冷媒流入口を形成する流入口形成部材を備える。 The insertion type connection structure of <1> embodiment connects a refrigerant container in which a cryogenic liquid refrigerant is disposed, and an insertion member partially inserted into the open end of the refrigerant container. Among the clearances formed in the portion where the refrigerant container and the insertion member overlap in the insertion axis direction, the side where the refrigerant container is arranged in the insertion axis direction is extremely low temperature, and the insertion member is arranged This relates to an insertion type connection structure in which the side to be processed is non-cryogenic. This insertion type connection structure includes an inlet forming member provided at a position in contact with the liquid refrigerant on the cryogenic temperature side in the clearance, and forming a refrigerant inlet at a part of the clearance in the circumferential direction. .

クリアランスに液体冷媒が浸入すると、液体冷媒がクリアランスのガス部の温度を下げると共に、液体冷媒が気化する。この気化ガスがクリアランスのガス部の体積を増加させる。液体冷媒の気化とガス部の液化とがバランスを取りながら、クリアランスの液体冷媒とガス部との境界が維持される。液体冷媒とガス部との熱の遣り取りは、クリアランス部の液体冷媒とガス部との境界の移動に伴うもので、移動する液体冷媒の体積に応じた熱収支が発生する。移動する液体冷媒の体積が小さいと、熱収支も小さくなり、上記境界の位置が安定する。従って、上記実施形態に係る挿入型接続構造のように、クリアランスにおける液体冷媒が接触する位置に流入口形成部材を配置し、狭小な冷媒流入口を形成することで、液体冷媒とガス部との境界の位置を極低温側寄りの位置で安定させることができる。その結果、クリアランスの温度勾配を緩やかにでき、侵入熱の増加を抑制することができる。   When the liquid refrigerant enters the clearance, the liquid refrigerant lowers the temperature of the gas part of the clearance and the liquid refrigerant vaporizes. This vaporized gas increases the volume of the gas part of the clearance. While the vaporization of the liquid refrigerant and the liquefaction of the gas part are balanced, the boundary between the liquid refrigerant and the gas part in the clearance is maintained. The exchange of heat between the liquid refrigerant and the gas part is accompanied by the movement of the boundary between the liquid refrigerant and the gas part in the clearance part, and a heat balance is generated according to the volume of the moving liquid refrigerant. If the volume of the moving liquid refrigerant is small, the heat balance is also small, and the position of the boundary is stabilized. Therefore, like the insertion type connection structure according to the above-described embodiment, by arranging the inlet forming member at a position where the liquid refrigerant contacts in the clearance and forming a narrow refrigerant inlet, the liquid refrigerant and the gas portion The boundary position can be stabilized at a position closer to the cryogenic temperature side. As a result, the temperature gradient of the clearance can be moderated and the increase in intrusion heat can be suppressed.

<2>実施形態の挿入型接続構造の一形態として、前記流入口形成部材は、前記クリアランスを周方向に仕切ることで前記極低温側から前記非極低温側に向かって伸びる隘路を形成する仕切り部材であって、前記隘路の前記極低温側の端部によって前記冷媒流入口が形成されている形態を挙げることができる。この形態の挿入型接続構造では、前記隘路のうち、前記非極低温側の端部が閉塞されている。 <2> As an embodiment of the insertion type connection structure of the embodiment, the inflow port forming member partitions the clearance in the circumferential direction to form a bottleneck that extends from the cryogenic side toward the non-cryogenic side. It is a member, Comprising: The form in which the said refrigerant | coolant inflow port is formed by the edge part of the said cryogenic temperature side of the said bottleneck can be mentioned. In the insertion type connection structure of this embodiment, the end portion on the non-cryogenic side of the bottleneck is closed.

非極低温側が閉塞された隘路を形成することで、極低温側から隘路内に浸入した液体冷媒が気化したとき、隘路内のガス部の体積が膨張し、ガス部によって液体冷媒が極低温側に押される。その結果、隘路内の液体冷媒とガス部との境界、即ちクリアランス内の液体冷媒とガス部との境界が、極低温側寄りの位置で安定する。この隘路の断面積を所定の断面積以下とすれば、表面張力の作用によって隘路内に液体冷媒を浸入し難くすることができる。   By forming a bottleneck that is closed on the non-cryogenic side, when the liquid refrigerant that has entered the bottleneck from the cryogenic side vaporizes, the volume of the gas part in the bottleneck expands, and the liquid refrigerant is cooled to the cryogenic side by the gas part. Pressed. As a result, the boundary between the liquid refrigerant and the gas part in the bottleneck, that is, the boundary between the liquid refrigerant and the gas part in the clearance is stabilized at a position closer to the cryogenic temperature side. If the cross-sectional area of the bottleneck is not more than a predetermined cross-sectional area, it is possible to make it difficult for liquid refrigerant to enter the bottleneck by the action of surface tension.

<3>仕切り部材を備える実施形態の挿入型接続構造の一形態として、前記仕切り部材は、中空長尺体である形態を挙げることができる。 <3> As one form of the insertion type connection structure of an embodiment provided with a partition member, the said partition member can mention the form which is a hollow elongate body.

中空長尺体を、その孔の軸方向が挿入型接続構造の挿入軸方向に沿うようにクリアランスに配置することで、クリアランスにおける極低温側から非極低温側に向かって伸びる隘路を形成することができる。例えば、クリアランスの周方向に複数の中空長尺体を配置すれば、各中空長尺体の孔と、隣接する中空長尺体間の隙間が、隘路となる。中空長尺体は、厚み方向に弾性を有するものであることが好ましく、その中空長尺体を変形させた状態でクリアランスに挿入することが好ましい。これは、後述する実施形態1に示すように、クリアランスを形成する部材に、中空長尺体の外周面を密着させることができ、隣接する中空長尺体間の隙間で構成される各隘路が繋がることを抑制できるからである。また、中空長尺体の変形は、クリアランスの体積を小さくことにも寄与する。   By forming the hollow long body in the clearance so that the axial direction of the hole is along the insertion axis direction of the insertion type connection structure, a narrow path extending from the cryogenic temperature side to the non-cryogenic temperature side in the clearance is formed. Can do. For example, when a plurality of hollow long bodies are arranged in the circumferential direction of the clearance, a hole between each hollow long body and a gap between adjacent hollow long bodies becomes a bottleneck. The hollow long body is preferably elastic in the thickness direction, and is preferably inserted into the clearance in a state where the hollow long body is deformed. As shown in Embodiment 1 described later, the outer peripheral surface of the hollow long body can be brought into close contact with the member forming the clearance, and each bottleneck constituted by the gaps between adjacent hollow long bodies is It is because it can suppress connecting. Further, the deformation of the hollow elongated body also contributes to reducing the clearance volume.

<4>仕切り部材を備える実施形態の挿入型接続構造の一形態として、前記仕切り部材は、波付き板材である形態を挙げることができる。 <4> As one form of the insertion type connection structure of an embodiment provided with a partition member, the said partition member can mention the form which is a corrugated board | plate material.

波付き板材を、その山部の延伸方向が挿入型接続構造の挿入軸方向に沿うようにクリアランスに配置することで、挿入軸方向に沿う複数のクリアランスを形成することができる。具体的には、波付き板材における隣接する山部で囲まれる空間によって形成される隘路が、クリアランスに形成される。波付き板材は、コルゲート板のように板材の両面に波形状が形成されているものでも良いし、板材の片面にのみ波形状が形成されているものでも良い。波付き板材も、厚み方向に弾性を有するものであることが好ましく、その波付き板材を変形させた状態でクリアランスに挿入することが好ましい。   A plurality of clearances along the insertion axis direction can be formed by arranging the corrugated plate material in the clearance such that the extending direction of the peak portion is along the insertion axis direction of the insertion type connection structure. Specifically, a bottleneck formed by a space surrounded by adjacent peaks in the corrugated plate material is formed in the clearance. The corrugated plate material may be a corrugated plate having a corrugated plate on both sides, or may have a corrugated plate only on one side of the plate. The corrugated plate material is also preferably elastic in the thickness direction, and is preferably inserted into the clearance in a deformed state.

<5>仕切り部材を備える実施形態の挿入型接続構造の一形態として、前記流入口形成部材は、前記クリアランスに螺旋状に設けられることで前記極低温側から前記非極低温側に向かって螺旋状に伸びる隘路を形成する仕切り部材であって、前記隘路の前記極低温側の端部によって前記冷媒流入口が形成されている形態を挙げることができる。この形態の挿入型接続構造では、前記隘路のうち、前記非極低温側の端部が閉塞されている。 <5> As one form of the insertion type connection structure of the embodiment including a partition member, the inflow port forming member spirals from the cryogenic side toward the non-cryogenic side by being spirally provided in the clearance. It is a partition member that forms a narrow channel extending in a shape, and the refrigerant inlet is formed by an end portion on the cryogenic side of the narrow channel. In the insertion type connection structure of this embodiment, the end portion on the non-cryogenic side of the bottleneck is closed.

極低温側から非極低温側に向かって螺旋状に伸びる隘路を形成し、その隘路の非極低温部側の端部を閉塞させることで、上記<2>の構成と同様の理由により、クリアランス内の液体冷媒とガス部との境界が、極低温側寄りの位置で安定する。後述する実施形態4に示すように、この構成は特に、挿入軸方向が鉛直方向から傾いているときに有効である。   By forming a bottleneck that spirally extends from the cryogenic side toward the non-cryogenic side, and closing the end of the bottleneck on the non-cryogenic part side, the clearance for the same reason as in the above configuration <2> The boundary between the liquid refrigerant and the gas part is stabilized at a position closer to the cryogenic temperature side. As shown in Embodiment 4 described later, this configuration is particularly effective when the insertion axis direction is inclined from the vertical direction.

<6>仕切り部材を備える実施形態の挿入型接続構造の一形態として、前記隘路の前記非極低温側の端部を閉塞させる閉塞部材を備える形態を挙げることができる。 <6> As one form of the insertion type connection structure of an embodiment provided with a partition member, the form provided with the obstruction | occlusion member which obstruct | occludes the edge part of the said non-cryogenic temperature side of the said bottleneck can be mentioned.

仕切り部材によって形成される隘路の非極低温側は、例えば仕切り部材の非極低温側を捻じったり折り曲げたりすることで閉塞させることができる。しかし、このような手法では、隘路が十分に閉塞されなかったり、経時的に閉塞状態が解消されたりする可能性もある。このような問題に対して、隘路の非極低温側を閉塞させるために仕切り部材とは別部材である閉塞部材を用いることで、隘路の非極低温側の端部を確実に閉塞させることができる。   The non-cryogenic side of the bottleneck formed by the partition member can be closed by twisting or bending the non-cryogenic side of the partition member, for example. However, with such a method, there is a possibility that the bottleneck is not sufficiently blocked or that the blocked state is resolved over time. For such a problem, by using a closing member that is a separate member from the partition member in order to close the non-cryogenic side of the bottleneck, the end on the non-cryogenic side of the bottleneck can be reliably blocked. it can.

<7>仕切り部材を備える実施形態の挿入型接続構造の一形態として、前記閉塞部材は、前記隘路における前記非極低温側の端部の位置に注入される高粘度材で構成される形態を挙げることができる。 <7> As one form of the insertion type connection structure of an embodiment provided with a partition member, the said blocking member is a form comprised with the high viscosity material inject | poured into the position of the edge part of the said non-cryogenic temperature side in the said bottleneck. Can be mentioned.

高粘度材は、隘路の非極低温部側の端部に注入し易く、また当該端部を隙間無く閉塞させることが容易であるため、好ましい。   A high-viscosity material is preferable because it can be easily injected into the end portion of the non-cryogenic portion side of the bottleneck, and the end portion can be easily closed without a gap.

<8>実施形態の挿入型接続構造の一形態として、前記挿入軸方向が鉛直方向から傾いており、前記クリアランスの前記極低温側の端部をシールするシール部材で構成される前記流入口形成部材を備え、前記シール部材は、その鉛直方向の下端の位置に前記冷媒流入口となる連通孔を備える形態を挙げることができる。 <8> As one form of the insertion type connection structure according to the embodiment, the inflow port formed by a seal member that seals the end portion on the cryogenic temperature side of the clearance, wherein the insertion axis direction is inclined from the vertical direction. A member may be provided, and the seal member may include a communication hole serving as the refrigerant inlet at the position of the lower end in the vertical direction.

課題の欄で既に説明したように、挿入型接続構造の挿入軸方向が水平方向に向いているなど、挿入軸方向が鉛直方向から傾いている場合、クリアランスへの液体冷媒の流入が抑制され難い。このような問題に対して、上記<7>の構成では、クリアランスの極低温側の端部をシール部材で封止すると共に、シール部材の鉛直方向の下端の位置に敢えて連通孔(冷媒流入口)を形成している。このような構成であれば、連通孔からクリアランス内に液体冷媒が流入し、クリアランス内で液体冷媒が気化したとき、その気化ガスの冷媒容器内への放出をシール部材が遮っているため、クリアランス内の圧力が増加し、液体冷媒をクリアランス外に押し出す力が発生する。その結果、クリアランスにおける液体冷媒の量を少なくすることができる。さらに<8>の構成では、シール部材に敢えて連通孔を形成することで、シール部材の損壊する可能性を低減できる。仮に、シール部材に連通孔を形成しなかった場合、シール部材の一面側と他面側とに過大な圧力差が生じて、シール部材が損壊する恐れがある。このシール部材は、仕切り部材と併用することが好ましい。   As already described in the problem section, when the insertion axis direction is inclined from the vertical direction, such as when the insertion axis direction of the insertion type connection structure is oriented in the horizontal direction, the inflow of liquid refrigerant into the clearance is difficult to be suppressed. . With respect to such a problem, in the configuration of <7> above, the end portion on the cryogenic temperature side of the clearance is sealed with the seal member, and the communication hole (refrigerant inlet) is intentionally placed at the position of the lower end in the vertical direction of the seal member. ) Is formed. In such a configuration, when the liquid refrigerant flows into the clearance from the communication hole and the liquid refrigerant is vaporized in the clearance, the seal member blocks the release of the vaporized gas into the refrigerant container. The internal pressure increases, and a force for pushing the liquid refrigerant out of the clearance is generated. As a result, the amount of liquid refrigerant in the clearance can be reduced. Further, in the configuration <8>, the possibility of breakage of the seal member can be reduced by forming the communication hole in the seal member. If the communication hole is not formed in the seal member, an excessive pressure difference may occur between the one surface side and the other surface side of the seal member, and the seal member may be damaged. This seal member is preferably used in combination with a partition member.

<9>実施形態に係る冷媒配管は、管状の断熱容器を複数繋ぎ合わせて構成される冷媒配管であって、繋ぎ合わされる二つの前記断熱容器の接続構造に、上記実施形態の挿入型接続構造を用いた冷媒配管である。 <9> The refrigerant pipe according to the embodiment is a refrigerant pipe configured by connecting a plurality of tubular heat insulating containers, and the connection structure of the two heat insulating containers to be connected to the insertion type connection structure of the above embodiment. It is refrigerant piping using.

冷媒配管における管状の断熱容器の継手構造に実施形態の挿入型接続構造を適用することで、二つの断熱容器の繋ぎ目を介した熱侵入の増加を抑制することができる。   By applying the insertion type connection structure of the embodiment to the joint structure of the tubular heat insulating container in the refrigerant pipe, it is possible to suppress an increase in heat penetration through the joint between the two heat insulating containers.

<10>実施形態に係る超電導機器は、超電導部材と、前記超電導部材の外周を覆う真空断熱構造と、を備える超電導機器であって、前記真空断熱構造の一部に、上記実施形態の挿入型接続構造を用いた超電導機器である。 The superconducting device according to the <10> embodiment is a superconducting device comprising a superconducting member and a vacuum heat insulating structure that covers the outer periphery of the superconducting member, and the insertion type of the above embodiment is part of the vacuum heat insulating structure. A superconducting device using a connection structure.

超電導機器の真空断熱構造に実施形態の挿入型接続構造を適用することで、真空断熱構造における二つの断熱容器の繋ぎ目を介した熱侵入の増加を抑制することができる。   By applying the insertion type connection structure of the embodiment to the vacuum heat insulating structure of the superconducting device, it is possible to suppress an increase in heat penetration through the joint between the two heat insulating containers in the vacuum heat insulating structure.

<11>実施形態の超電導機器の一形態として、前記超電導部材が超電導ケーブルのケーブルコアである形態を挙げることができる。 <11> As one form of the superconducting device of the embodiment, a form in which the superconducting member is a cable core of a superconducting cable can be mentioned.

超電導ケーブルを用いた電力線路(超電導機器)に実施形態の挿入型接続構造を適用することで、超電導ケーブルへの侵入熱を低減することができる。適用箇所は、電力線路の中間接続部でも良いし、端末接続部でも良い。   By applying the insertion type connection structure of the embodiment to the power line (superconducting equipment) using the superconducting cable, the intrusion heat to the superconducting cable can be reduced. The application part may be an intermediate connection part of a power line or a terminal connection part.

[本発明の実施形態の詳細]
以下、実施形態に係る挿入型接続構造、およびその挿入型接続構造を用いた冷媒配管を説明する。加えて、挿入型接続構造を用いた超電導機器の一例として、実施形態に係る挿入型接続構造を用いた超電導ケーブルの端末構造を説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるわけではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, the insertion type connection structure according to the embodiment and the refrigerant pipe using the insertion type connection structure will be described. In addition, a terminal structure of a superconducting cable using the insertion type connection structure according to the embodiment will be described as an example of a superconducting device using the insertion type connection structure. In addition, this invention is not necessarily limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the claim, the meaning equivalent, and the range are included.

<実施形態1>
実施形態1では、極低温の液体冷媒を流通させる冷媒配管における入れ子状の継手構造に、実施形態の挿入型接続構造を適用した例を説明する。その説明にあたり、まず継手構造の一般的な基本構成を図1に基づいて説明し、その問題点を指摘する。次いで基本構造の問題点を解決する構成を図2、図3に基づいて説明する。
<Embodiment 1>
Embodiment 1 demonstrates the example which applied the insertion type connection structure of embodiment to the nested joint structure in the refrigerant | coolant piping which distribute | circulates a cryogenic liquid refrigerant. In the description, first, a general basic configuration of the joint structure will be described with reference to FIG. 1, and the problems will be pointed out. Next, a configuration for solving the problems of the basic structure will be described with reference to FIGS.

≪基本構成≫
図1は、二つの真空断熱管を繋ぎ合わせた継手構造(以下、挿入型接続構造1)の基本構成を示す概略縦断面図である。この図1では挿入型接続構造1の各部の寸法を誇張して示しており、挿入型接続構造1の連結を維持する部材などは図示を省略している。図1に示すように、挿入型接続構造1では、真空断熱管(冷媒容器)11の端部に、真空断熱管(挿入部材)12の端部を挿入し、両真空断熱管11,12の端部同士を挿入軸方向にオーバーラップさせて接続している。冷媒配管に適用されるこの挿入型接続構造1の内部には、例えば液体窒素などの極低温の液体冷媒10Lが流通される。
≪Basic structure≫
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a basic configuration of a joint structure (hereinafter referred to as an insertion type connection structure 1) in which two vacuum heat insulating tubes are connected. In FIG. 1, the dimensions of each part of the insertion type connection structure 1 are exaggerated, and members and the like that maintain the connection of the insertion type connection structure 1 are not shown. As shown in FIG. 1, in the insertion type connection structure 1, the end of the vacuum heat insulating tube (insertion member) 12 is inserted into the end of the vacuum heat insulating tube (refrigerant container) 11. The ends are overlapped in the insertion axis direction and connected. An extremely low temperature liquid refrigerant 10L such as liquid nitrogen is circulated in the insertion type connection structure 1 applied to the refrigerant pipe.

この挿入型接続構造1では、真空断熱管11と真空断熱管12とがオーバーラップする部分で、真空断熱管11の内周面と真空断熱管12の外周面との間にクリアランス10cが形成されている。クリアランス10cのうち、真空断熱管11,12の挿入軸方向(紙面左右方向)における挿入型接続構造1の内部に面する側、即ち真空断熱管11が配置される側は、液体冷媒10Lによって極低温となっている。一方、クリアランス10cのうち、挿入軸方向における挿入型接続構造1の外部に面する側、即ち真空断熱管12が配置される側は図示しないシール構造でシールされており、クリアランス10cを介して液体冷媒10Lが漏れないようになっている。クリアランス10c内に浸入した液体冷媒10Lの一部は気化しており、クリアランス10cには気化ガス10Gが存在している。以降、挿入軸方向における挿入型接続構造1の内部に面する側を極低温側1LS、挿入型接続構造1の外部に面する側を非極低温側1HSとする。   In this insertion type connection structure 1, a clearance 10 c is formed between the inner peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 11 and the outer peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 12 at a portion where the vacuum heat insulating tube 11 and the vacuum heat insulating tube 12 overlap. ing. Of the clearance 10c, the side facing the inside of the insertion type connection structure 1 in the insertion axis direction (left and right direction on the paper surface) of the vacuum heat insulating tubes 11 and 12, that is, the side on which the vacuum heat insulating tube 11 is disposed is poled by the liquid refrigerant 10L. The temperature is low. On the other hand, of the clearance 10c, the side facing the outside of the insertion type connection structure 1 in the insertion axis direction, that is, the side where the vacuum heat insulating tube 12 is arranged is sealed with a seal structure (not shown), and the liquid is passed through the clearance 10c. The refrigerant 10L does not leak. A part of the liquid refrigerant 10L that has entered the clearance 10c is vaporized, and a vaporized gas 10G is present in the clearance 10c. Hereinafter, the side facing the inside of the insertion type connection structure 1 in the insertion axis direction is referred to as a cryogenic side 1LS, and the side facing the outside of the insertion type connection structure 1 is referred to as a non-cryogenic side 1HS.

上記クリアランス10cでは、クリアランス10cへ流入する液体冷媒10Lを気化ガス10Gが押し返しており、クリアランス10cの極低温側1LSから非極低温側1HSに向かって徐々に温度が高くなる温度勾配が形成されている。この温度勾配によって、クリアランス10cを介した挿入型接続構造1内部への熱侵入の増加を抑制している。液体冷媒10Lと気化ガス10Gとの境界位置が非極低温側1HSに移動するほど、クリアランス10cに形成される温度勾配が急になり、熱侵入の増加を抑制する効果が小さくなる。   In the clearance 10c, the vaporized gas 10G pushes back the liquid refrigerant 10L flowing into the clearance 10c, and a temperature gradient is formed in which the temperature gradually increases from the extremely low temperature side 1LS to the non-low temperature side 1HS of the clearance 10c. Yes. By this temperature gradient, an increase in heat penetration into the insertion type connection structure 1 via the clearance 10c is suppressed. As the boundary position between the liquid refrigerant 10L and the vaporized gas 10G moves to the non-low temperature side 1HS, the temperature gradient formed in the clearance 10c becomes steeper, and the effect of suppressing the increase in heat penetration becomes smaller.

上記クリアランス10cは、真空断熱管11の端部の内径と、真空断熱管12の端部の外径と、の寸法差によって形成される。特に、両真空断熱管11,12の管径が大きくなると、真空断熱管11への真空断熱管12の嵌め込み性を考慮して、上記寸法差を大きめに設定する必要がある。上記寸法差を大きくすれば、クリアランス10cが大きくなり、クリアランス10cを介した熱侵入が大きくなる。   The clearance 10 c is formed by a dimensional difference between the inner diameter of the end of the vacuum heat insulating tube 11 and the outer diameter of the end of the vacuum heat insulating tube 12. In particular, when the tube diameters of both the vacuum heat insulating tubes 11 and 12 are increased, it is necessary to set the dimensional difference larger in consideration of the fitting property of the vacuum heat insulating tube 12 to the vacuum heat insulating tube 11. If the dimensional difference is increased, the clearance 10c is increased, and heat penetration through the clearance 10c is increased.

≪基本構造の問題点を解決する構成≫
上記基本構成の問題点を解決するために、本例では、図2に示すようにクリアランス10cに複数の中空長尺体13を挿入した挿入型接続構造1αとした。図2は、クリアランス10cにおける中空長尺体13の配置状態を模式的に示す挿入型接続構造1αの概略説明図である。図2では、真空断熱管11を点線で示すと共に、クリアランス10cを誇張して示している。
≪Configuration to solve problems of basic structure≫
In order to solve the problems of the above basic configuration, in this example, an insertion type connection structure 1α in which a plurality of hollow long bodies 13 are inserted into a clearance 10c as shown in FIG. FIG. 2 is a schematic explanatory view of the insertion type connection structure 1α schematically showing the arrangement state of the hollow long body 13 in the clearance 10c. In FIG. 2, the vacuum heat insulating tube 11 is indicated by a dotted line, and the clearance 10c is exaggerated.

中空長尺体13は、クリアランス10cを周方向に仕切る仕切り部材であって、本例では、クリアランス10cの周方向に沿って複数並べられている。複数の中空長尺体13は、それぞれ独立していても良いし、シート材の一面側に一体に形成されていても良い。この中空長尺体13は、極低温側1LSから非極低温側1HSに向かって伸びる複数の隘路13iを形成すると共に、クリアランス10cの容積を減じる機能を持つ。中空長尺体13によって形成される隘路13iの極低温側1LSの端部であって液体冷媒10Lに接触する部分は、挿入型接続構造1αの内部からクリアランス10cに向かう液体冷媒10Lの流入を許容する冷媒流入口13eとして機能する。冷媒流入口13eは、クリアランス10cの横断面(断熱管11,12の挿入軸方向の直交する断面)の面積に比べて狭小なスポット状となっている。   The hollow long body 13 is a partition member that partitions the clearance 10c in the circumferential direction. In this example, a plurality of the hollow long bodies 13 are arranged along the circumferential direction of the clearance 10c. The plurality of hollow long bodies 13 may be independent from each other, or may be integrally formed on one side of the sheet material. The hollow long body 13 has a function of forming a plurality of bottlenecks 13i extending from the cryogenic temperature side 1LS toward the non-cryogenic temperature side 1HS and reducing the volume of the clearance 10c. The end of the narrow path 13i formed by the hollow long body 13 at the end of the cryogenic temperature side 1LS that is in contact with the liquid refrigerant 10L allows inflow of the liquid refrigerant 10L from the inside of the insertion type connection structure 1α toward the clearance 10c. Functions as a refrigerant inlet 13e. The refrigerant inlet 13e has a narrow spot shape compared to the area of the cross section of the clearance 10c (the cross section perpendicular to the insertion axis direction of the heat insulating tubes 11 and 12).

中空長尺体13によって形成される隘路13iについて、図2の丸囲み拡大図を用いてより詳しく説明する。まず、中空長尺体13は、その長手方向に沿って伸びる中空孔を有しており、その中空孔によって隘路13iが形成されている(合わせて図3を参照)。加えて、本例における中空長尺体13は弾性変形して真空断熱管11の内周面および真空断熱管12の外周面に密着しており、そのため隣接する中空長尺体13の隙間によっても隘路13iが形成されている。   The bottleneck 13i formed by the hollow long body 13 will be described in more detail with reference to the encircled enlarged view of FIG. First, the hollow elongate body 13 has a hollow hole extending along its longitudinal direction, and a narrow path 13i is formed by the hollow hole (refer to FIG. 3 together). In addition, the hollow long body 13 in this example is elastically deformed and is in close contact with the inner peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 11 and the outer peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 12, so that the gap between adjacent hollow long members 13 is also increased. A bottleneck 13i is formed.

隘路13iの極低温側1LSの端部開口部である冷媒流入口13eは、クリアランス10cへの液体冷媒10Lの流入を抑制する機能を持つ。冷媒流入口13eの面積が小さくなるほど、表面張力の影響が強くなって、冷媒流入口13eを介した液体冷媒10Lの流入が抑制され易くなる。冷媒流入口13eの面積は、20mm以下とすることが好ましく、15mm以下とすることがより好ましく、10mm以下とすることが最も好ましい。 The refrigerant inflow port 13e that is an end opening of the extremely low temperature side 1LS of the bottleneck 13i has a function of suppressing the inflow of the liquid refrigerant 10L into the clearance 10c. As the area of the refrigerant inlet 13e becomes smaller, the influence of the surface tension becomes stronger, and the inflow of the liquid refrigerant 10L through the refrigerant inlet 13e is easily suppressed. The area of the refrigerant inlet 13e is preferably 20 mm 2 or less, more preferably 15 mm 2 or less, and most preferably 10 mm 2 or less.

一方、隘路13iの非極低温側1HSの部分には、図3の縦断面図に示すように閉塞部材13sが設けられている。閉塞部材13sは、隘路13i内に流入した液体冷媒10Lが気化することで発生した気化ガス10Gを隘路13i内に封止する機能を持つ。この閉塞部材13sは、中空長尺体13に予め設けられていても良いし、中空長尺体13をクリアランス10cに挿入した後に形成されていても良い。例えば、シリコーングリースなどの高粘度材で閉塞部材13sを形成することが好ましい。高粘度材であれば、クリアランス10cに中空長尺体13を挿入した後、クリアランス10cの非極低温側1HSから高粘度材を注入するだけで、閉塞部材13sを形成することができる。また、高粘度材をクリアランス10cに注入する方法であれば、隣接する中空長尺体13の隙間(図2の丸囲み拡大図参照)に形成される隘路13iの非極低温側1HSの端部も同時に閉塞させることができる。その他、図2に示すクリアランス10cの非極低温側1HSの端部にリング状シール部材を押し込むなどして、当該端部を閉塞させても構わない。非極低温側に配置される閉塞部材には、中空長尺体13に求められるほどの極低温耐性は要求されない。なお、非極低温側1HSに注入する材料の量を多くしてクリアランス10c内の容積を減じることで、液体冷媒10Lと気化ガス10Gとの境界の位置を、より極低温側1LS寄りの位置にする効果が期待できる。   On the other hand, a blocking member 13s is provided on the non-cryogenic side 1HS portion of the bottleneck 13i as shown in the longitudinal sectional view of FIG. The blocking member 13s has a function of sealing the vaporized gas 10G generated when the liquid refrigerant 10L flowing into the narrow passage 13i is vaporized into the narrow passage 13i. The closing member 13s may be provided in the hollow long body 13 in advance, or may be formed after the hollow long body 13 is inserted into the clearance 10c. For example, the closing member 13s is preferably formed of a high viscosity material such as silicone grease. In the case of a high-viscosity material, the blocking member 13s can be formed simply by inserting the hollow elongated body 13 into the clearance 10c and then injecting the high-viscosity material from the non-cryogenic side 1HS of the clearance 10c. Moreover, if it is a method which inject | pours a high-viscosity material into the clearance 10c, the edge part of the non-cryogenic side 1HS of the bottleneck 13i formed in the clearance gap (refer the encircled enlarged view of FIG. 2) of the adjacent hollow elongate body 13 is shown. Can be simultaneously occluded. In addition, the end portion may be closed by pushing a ring-shaped seal member into the end portion of the non-cryogenic side 1HS of the clearance 10c shown in FIG. The closing member arranged on the non-cryogenic side is not required to have the cryogenic resistance as required for the hollow elongated body 13. In addition, by increasing the amount of material injected into the non-cryogenic side 1HS and reducing the volume in the clearance 10c, the position of the boundary between the liquid refrigerant 10L and the vaporized gas 10G is moved closer to the cryogenic side 1LS. Can be expected.

上記隘路13iを形成する中空長尺体13は、液体冷媒によって変質せず、クリアランス10cへの挿入を容易にする弾性をもった材料で構成すると良い。例えば、シリコーンゴムや、フッ素樹脂、カーボンファイバなどを中空長尺体13の材料として利用することができる。また、中空長尺体13の材料として、細い繊維状の樹脂(例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなど)を織物状にした後、それを一枚あるいは複数枚重ねてプレスしたものや、パイプ状にしたものを利用することもできる。繊維状の樹脂にすることで極低温でも使用可能になり、また中空長尺体13の弾性を高めることができる。弾性を持った中空長尺体13であれば、偏平させた状態でクリアランス10cに中空長尺体13を挿入することができ、挿入した中空長尺体13を両断熱管11,12に密着させることができる。   The hollow long body 13 forming the bottleneck 13i is preferably made of an elastic material that does not change in quality due to the liquid refrigerant and facilitates insertion into the clearance 10c. For example, silicone rubber, fluororesin, carbon fiber, or the like can be used as the material for the hollow elongated body 13. In addition, as a material for the hollow long body 13, a thin fibrous resin (for example, polyethylene or polypropylene) is made into a woven shape and then pressed one or more times, or a pipe shape is used. Can also be used. By using a fibrous resin, it can be used even at extremely low temperatures, and the elasticity of the hollow elongated body 13 can be increased. If the hollow long body 13 has elasticity, the hollow long body 13 can be inserted into the clearance 10c in a flattened state, and the inserted hollow long body 13 is brought into close contact with both the heat insulating tubes 11 and 12. Can do.

中空長尺体13の寸法は、クリアランス10cに応じて適宜選択することができる。例えば、中空長尺体13の長さは、クリアランス10cの長さ(紙面左右方向の長さ)より短くても、同じでも、長くても良い。但し、中空長尺体13の端部(冷媒流入口13e)が、クリアランス10cの極低温側1LSの端部近傍に配置されるように、中空長尺体13の長さを選択することが好ましい。また、中空長尺体13に形成される中空孔の断面積は、例えば、20mm以下とすることが好ましい。但し、弾性の中空長尺体13を用いる場合、クリアランス10cに挿入された中空長尺体13の中空孔が変形するため、上記中空孔の好ましい断面積はあくまで目安である。 The dimension of the hollow long body 13 can be appropriately selected according to the clearance 10c. For example, the length of the hollow long body 13 may be shorter, the same, or longer than the length of the clearance 10c (length in the left-right direction on the paper surface). However, it is preferable to select the length of the hollow long body 13 so that the end of the hollow long body 13 (refrigerant inlet 13e) is arranged near the end of the cryogenic temperature side 1LS of the clearance 10c. . Moreover, it is preferable that the cross-sectional area of the hollow hole formed in the hollow elongate body 13 shall be 20 mm < 2 > or less, for example. However, when the elastic hollow long body 13 is used, since the hollow hole of the hollow long body 13 inserted into the clearance 10c is deformed, the preferable cross-sectional area of the hollow hole is only a guide.

クリアランス10cへの中空長尺体13の配置方法は特に限定されない。例えば、真空断熱管11の端部に真空断熱管12を挿入した後、クリアランス10cに中空長尺体13を挿入することで、クリアランス10cに中空長尺体13を配置することができる。あるいは、真空断熱管11の端部内周面に中空長尺体13を係止させた状態で真空断熱管11の端部に真空断熱管12を挿入する、あるいは真空断熱管12の端部外周面に中空長尺体13を係止させた状態で真空断熱管11の端部に真空断熱管12を挿入することで、クリアランス10cに中空長尺体13を配置することもできる。断熱管11,12に中空長尺体13を係止させるには、例えば断熱管11,12に中空長尺体13を嵌め込む凹部を形成するなどすれば良い。   The arrangement method of the hollow long body 13 in the clearance 10c is not particularly limited. For example, after inserting the vacuum heat insulation pipe | tube 12 into the edge part of the vacuum heat insulation pipe | tube 11, the hollow long body 13 can be arrange | positioned by inserting the hollow long body 13 in the clearance 10c. Alternatively, the vacuum heat insulating tube 12 is inserted into the end portion of the vacuum heat insulating tube 11 in a state where the hollow long body 13 is locked to the inner peripheral surface of the end portion of the vacuum heat insulating tube 11, or the outer peripheral surface of the end portion of the vacuum heat insulating tube 12 The hollow long body 13 can also be disposed in the clearance 10c by inserting the vacuum heat insulating tube 12 into the end of the vacuum heat insulating tube 11 with the hollow long body 13 being locked. In order to lock the hollow long body 13 to the heat insulating pipes 11 and 12, for example, a recess for fitting the hollow long body 13 into the heat insulating pipes 11 and 12 may be formed.

≪実施形態の効果≫
以上説明した挿入型接続構造1αによれば、クリアランス10cに緩やかな温度勾配を形成することができる。その主な理由は以下の通りである。
<< Effects of Embodiment >>
According to the insertion type connection structure 1α described above, a gentle temperature gradient can be formed in the clearance 10c. The main reason is as follows.

実施形態1の挿入型接続構造1では、クリアランス10cに中空長尺体13を挿入することで、クリアランス10cの極低温側1LSの液体冷媒10Lに接触する位置に、クリアランス10cの横断面の面積よりも狭い冷媒流入口13eを形成している。狭小な冷媒流入口13eでは表面張力の影響が強く、そのため冷媒流入口13eを介してクリアランス10c内に液体冷媒10Lが流入し難い。   In the insertion type connection structure 1 of the first embodiment, the hollow long body 13 is inserted into the clearance 10c, so that it comes into contact with the liquid refrigerant 10L on the cryogenic temperature side 1LS of the clearance 10c from the area of the cross section of the clearance 10c. A narrow refrigerant inlet 13e is formed. The narrow refrigerant inlet 13e is strongly influenced by the surface tension, so that it is difficult for the liquid refrigerant 10L to flow into the clearance 10c via the refrigerant inlet 13e.

また、実施形態の挿入型接続構造1では、クリアランス10cに複数の隘路13iが形成され、その隘路13iの非極低温側1HSが閉塞部材13s(図3参照)で封止されており、その構成によってクリアランス10c内での液体冷媒10Lと気化ガス10Gとの境界の位置を安定させることができる。例えば、図3に示す中空長尺体13の内部に形成される隘路13iを例にして説明すれば、冷媒流入口13eを介して隘路13i内(即ち、クリアランス10c内)に液体冷媒10Lが流入すると、液体冷媒10Lが気化して気化ガス10Gが発生する。隘路13iの非極低温側1HSの端部は閉塞部材13sで封止されているため、気化ガス10Gは隘路13i外に逃げることができず、液体冷媒10Lを冷媒流入口13e側に強く押し戻す。そのため、クリアランス10cに液体冷媒10Lが浸入し難く、クリアランス10cにおける液体冷媒10Lと気化ガス10Gとの境界位置が、従来の構成よりもクリアランス10cの極低温側1LSの位置で安定する。その結果、クリアランス10cに緩やかな温度勾配が形成され、クリアランスを介した熱侵入の増加を抑制することができる。   Further, in the insertion type connection structure 1 of the embodiment, a plurality of bottlenecks 13i are formed in the clearance 10c, and the non-cryogenic side 1HS of the bottleneck 13i is sealed with a closing member 13s (see FIG. 3). Thus, the position of the boundary between the liquid refrigerant 10L and the vaporized gas 10G in the clearance 10c can be stabilized. For example, if the bottle 13i formed inside the hollow long body 13 shown in FIG. 3 is described as an example, the liquid refrigerant 10L flows into the bottle 13i (that is, the clearance 10c) via the refrigerant inlet 13e. Then, the liquid refrigerant 10L is vaporized and the vaporized gas 10G is generated. Since the end of the non-cryogenic side 1HS of the bottleneck 13i is sealed by the closing member 13s, the vaporized gas 10G cannot escape outside the bottleneck 13i, and strongly pushes the liquid refrigerant 10L back to the refrigerant inlet 13e side. Therefore, it is difficult for the liquid refrigerant 10L to enter the clearance 10c, and the boundary position between the liquid refrigerant 10L and the vaporized gas 10G in the clearance 10c is more stable at the position 1LS on the cryogenic temperature side of the clearance 10c than in the conventional configuration. As a result, a gentle temperature gradient is formed in the clearance 10c, and an increase in heat penetration through the clearance can be suppressed.

さらに、実施形態1の挿入型接続構造1では、クリアランス10cに複数の中空長尺体13が挿入されており、クリアランス10cの容積が減じられている。つまり、中空長尺体13によってクリアランス10cを実質的に小さくすることができる。そのため、クリアランス10cに存在し得る液体冷媒10Lと気化ガス10Gが少なくなり、クリアランス10cを介した熱侵入の増加を抑制することができる。   Furthermore, in the insertion type connection structure 1 of Embodiment 1, the some hollow elongate body 13 is inserted in the clearance 10c, and the volume of the clearance 10c is reduced. That is, the clearance 10c can be substantially reduced by the hollow elongated body 13. Therefore, the liquid refrigerant 10L and the vaporized gas 10G that can exist in the clearance 10c are reduced, and an increase in heat penetration through the clearance 10c can be suppressed.

<実施形態2>
実施形態1の中空長尺体13の代わりに、中実長尺体(仕切り部材)を用いることもできる。その場合、クリアランス10cの幅よりも径の大きな中実長尺体を偏平させた状態でクリアランス10cに挿入すれば、両真空断熱管11,12と中実長尺体との間の隙間によって隘路を形成することができる。その結果、実施形態1の構成と同様の効果を得ることができる。
<Embodiment 2>
Instead of the hollow long body 13 of the first embodiment, a solid long body (partition member) may be used. In that case, if a solid long body having a diameter larger than the width of the clearance 10c is inserted into the clearance 10c in a flattened state, a bottleneck is formed by the gap between the vacuum heat insulating tubes 11 and 12 and the solid long body. Can be formed. As a result, an effect similar to that of the configuration of the first embodiment can be obtained.

<実施形態3>
実施形態3では、クリアランス10cに波付き板材(仕切り部材)14を挿入した挿入型接続構造1βを図4に基づいて説明する。図4の見方は、実施形態1の図2と同様である。
<Embodiment 3>
In the third embodiment, an insertion type connection structure 1β in which a corrugated plate member (partition member) 14 is inserted into the clearance 10c will be described with reference to FIG. 4 is the same as FIG. 2 of the first embodiment.

波付き板材14は、実施形態1の中空長尺体13とは異なる形態の仕切り部材であって、中空長尺体13と同様にクリアランス10cに隘路14iを形成する。本例の波付き板材14は、その一面側と他面側に波形状が形成されるコルゲート板である。波付き板材14の材料には、中空長尺体13に利用できるものと同じものを利用することができる。   The corrugated plate 14 is a partition member having a form different from that of the hollow long body 13 of the first embodiment, and forms a narrow path 14 i in the clearance 10 c like the hollow long body 13. The corrugated plate 14 of this example is a corrugated plate in which corrugations are formed on one side and the other side. As the material of the corrugated plate material 14, the same material that can be used for the hollow elongated body 13 can be used.

上記波付き板材14をクリアランス10cに挿入した場合、図4の丸囲み拡大図に示すように、真空断熱管11の内周面に波付き板材14の一面側の山部が接触すると共に、真空断熱管12の外周面に波付き板材14の他面側の山部が接触する。その結果、真空断熱管11の内周面と波付き板材14とで囲まれる空間で構成される隘路14iと、真空断熱管12の外周面と波付き板材14とで囲まれる空間で構成される隘路14iと、がクリアランス10cに形成される。隘路14iの極低温側1LSの端部は、クリアランス10c内への液体冷媒10Lの流入を許容する冷媒流入口14eとして機能する。冷媒流入口14eの好ましい面積は、実施形態1で説明した冷媒流入口13eの好ましい面積と同じである。   When the corrugated plate material 14 is inserted into the clearance 10c, as shown in the enlarged circled view of FIG. 4, the crest portion on the one surface side of the corrugated plate material 14 contacts the inner peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 11, and the vacuum The crest portion on the other surface side of the corrugated plate 14 contacts the outer peripheral surface of the heat insulating tube 12. As a result, a narrow path 14i configured by a space surrounded by the inner peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 11 and the corrugated plate member 14 and a space surrounded by the outer peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 12 and the corrugated plate member 14 are configured. A bottleneck 14i is formed in the clearance 10c. The end portion of the low temperature side 1LS of the bottleneck 14i functions as a refrigerant inlet 14e that allows the liquid refrigerant 10L to flow into the clearance 10c. The preferred area of the refrigerant inlet 14e is the same as the preferred area of the refrigerant inlet 13e described in the first embodiment.

図示を省略しているが、隘路14iの非極低温側1HSには閉塞部材が設けられている。閉塞部材としては、実施形態1で例示したものを利用することができる。   Although not shown, a blocking member is provided on the non-cryogenic side 1HS of the bottleneck 14i. As the closing member, those exemplified in the first embodiment can be used.

≪実施形態の効果≫
上記実施形態3の構成においても、波付き板材14によってクリアランス10cの容積を減じ、かつクリアランス10cの極低温側1LSの液体冷媒10Lに接触する位置に狭小な冷媒流入口14eを形成することができる。そのため、実施形態1と同様に、クリアランス10cを介した熱侵入の増加を抑制することができる。
<< Effects of Embodiment >>
Also in the configuration of the third embodiment, the narrow refrigerant inlet 14e can be formed at a position where the volume of the clearance 10c is reduced by the corrugated plate member 14 and in contact with the liquid refrigerant 10L on the cryogenic temperature side 1LS of the clearance 10c. . Therefore, as in the first embodiment, an increase in heat penetration through the clearance 10c can be suppressed.

<変形実施形態3−1>
実施形態3の波付き板材14の代わりに、平面板の一面側にアーチ状の山部を少なくとも一つ並べた片波板を利用することもできる。例えば、平面板の一面側にコルゲート板の一面側の山部を接合することで形成した片波板を利用することができる。このような片波板とする場合、平面板の熱膨張係数が山部の熱膨張係数よりも大きくなるように、両者の材料を異ならせることが好ましい。そのような片波板を極低温に冷却すると、冷却前よりも山部の高さが高くなる。極低温での山部の収縮量よりも平面板の収縮量が大きいため、山部が盛り上がったように変形するからである。このような片波材であれば、クリアランスに挿入し易く、挿入した後に冷却されたときに山部を管壁に密着させることができる。
<Modified Embodiment 3-1>
Instead of the corrugated plate 14 of the third embodiment, a single corrugated plate in which at least one arch-shaped peak portion is arranged on one surface side of the flat plate can be used. For example, a corrugated plate formed by joining a peak portion on one surface side of a corrugated plate to one surface side of a flat plate can be used. In the case of such a single wave plate, it is preferable that both materials are made different so that the thermal expansion coefficient of the flat plate is larger than the thermal expansion coefficient of the peak portion. When such a corrugated plate is cooled to a very low temperature, the height of the peak portion becomes higher than before the cooling. This is because the amount of contraction of the flat plate is larger than the amount of contraction of the ridge at an extremely low temperature, so that the ridge is deformed as if it is raised. Such a single-wave material is easy to insert into the clearance, and the crest can be brought into close contact with the tube wall when cooled after being inserted.

<実施形態4>
実施形態4では、クリアランス10cに中実長尺体(仕切り部材)15を螺旋状に配置した挿入型接続構造1γを図5に基づいて説明する。図5の見方は、実施形態1の図2と同様である。なお、中実長尺体15の中間部分は図示を省略している。
<Embodiment 4>
In the fourth embodiment, an insertion type connection structure 1γ in which a solid long body (partition member) 15 is spirally arranged in a clearance 10c will be described with reference to FIG. 5 is the same as FIG. 2 of the first embodiment. The intermediate portion of the solid long body 15 is not shown.

中実長尺体15は、クリアランス10cに螺旋状に配置され、真空断熱管11の内周面と真空断熱管12の外周面とに密着している。その結果、クリアランス10cにおける中実長尺体15の各ターン間の隙間に螺旋状の隘路15iが形成される。螺旋状の隘路15iの極低温側1LSの端部は、クリアランス10c内への液体冷媒10Lの流入を許容する冷媒流入口15eとして機能する。冷媒流入口15eの好ましい面積は、実施形態1で説明した冷媒流入口13eの好ましい面積と同じである。一方、図示を省略しているが、隘路15iの非極低温側1HSには閉塞部材が設けられている。閉塞部材としては、実施形態1で例示したものを利用することができる。   The solid long body 15 is spirally disposed in the clearance 10 c and is in close contact with the inner peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 11 and the outer peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 12. As a result, a spiral narrow path 15i is formed in the clearance between the turns of the solid long body 15 in the clearance 10c. The end portion of the extremely low temperature side 1LS of the spiral bottleneck 15i functions as a refrigerant inlet 15e that allows the liquid refrigerant 10L to flow into the clearance 10c. The preferred area of the refrigerant inlet 15e is the same as the preferred area of the refrigerant inlet 13e described in the first embodiment. On the other hand, although not shown, a blocking member is provided on the non-cryogenic side 1HS of the bottleneck 15i. As the closing member, those exemplified in the first embodiment can be used.

上記の中実長尺体15の材料には、中空長尺体13に利用できるものと同じものを利用することができる。中実長尺体15に弾性を持たせることで、中実長尺体15を両断熱管11,12に密着させることができ、螺旋状に伸びる隘路15iの各ターンが独立された状態になる。ここで、中実長尺体15の代わりに、中空長尺体を利用することもできる。   The same material that can be used for the hollow long body 13 can be used as the material for the solid long body 15. By giving the solid elongate body 15 elasticity, the solid elongate body 15 can be brought into close contact with both the heat insulating pipes 11 and 12, and each turn of the bottleneck 15i extending spirally becomes independent. Here, a hollow long body can be used instead of the solid long body 15.

≪実施形態の効果≫
上記実施形態4の構成においても、中実長尺体15によってクリアランス10cの容積を減じ、かつクリアランス10cの極低温側1LSの液体冷媒10Lに接触する位置に狭小な冷媒流入口15eを形成することができる。そのため、実施形態1と同様に、クリアランス10cを介した熱侵入の増加を抑制することができる。
<< Effects of Embodiment >>
Also in the configuration of the fourth embodiment, the volume of the clearance 10c is reduced by the solid elongated body 15, and the narrow refrigerant inlet 15e is formed at a position in contact with the liquid refrigerant 10L on the cryogenic temperature side 1LS of the clearance 10c. Can do. Therefore, as in the first embodiment, an increase in heat penetration through the clearance 10c can be suppressed.

ここで、挿入軸方向が鉛直方向から傾いている場合、クリアランス10cの鉛直上方側の部分よりも鉛直下方側の部分で、液体冷媒10Lの浸入位置が非極低温側1HS寄りになり、当該鉛直下方側の部分においてクリアランス10cを介した熱侵入が増加する傾向にある。これに対して、螺旋状に隘路15iが形成されている実施形態5の構成では、液体冷媒10Lが螺旋状に移動するため、クリアランス10cの鉛直上方側と鉛直下方側とで液体冷媒10Lの浸入位置に差ができ難い。そのため、クリアランス10cの鉛直下方側の部分における熱侵入の増加を抑制することができる。   Here, when the insertion axis direction is inclined from the vertical direction, the intrusion position of the liquid refrigerant 10L is closer to the non-cryogenic side 1HS in the vertically lower part than the vertically upper part of the clearance 10c, and the vertical Heat penetration through the clearance 10c tends to increase in the lower portion. On the other hand, in the configuration of the fifth embodiment in which the bottleneck 15i is spirally formed, the liquid refrigerant 10L moves spirally, so that the liquid refrigerant 10L enters between the vertically upper side and the vertically lower side of the clearance 10c. It is difficult to make a difference in position. Therefore, it is possible to suppress an increase in heat intrusion in the vertically lower portion of the clearance 10c.

<実施形態4−1>
クリアランス10cに螺旋状に配置する中実長尺体15は、一つである必要はない。例えば、2本、3本、あるいは4本以上の中実長尺体15を並行に並べた状態でクリアランス10c内に螺旋状に配置しても良い。つまり、ある中実長尺体15のターン間に、別の中実長尺体15のターンが配置された状態としても良い。その場合、互いに独立した複数の螺旋状の隘路15iが形成される。
<Embodiment 4-1>
There is no need for the single solid long body 15 to be spirally disposed in the clearance 10c. For example, two, three, or four or more solid elongated bodies 15 may be spirally arranged in the clearance 10c in a state where they are arranged in parallel. That is, another turn of the solid elongate body 15 may be arranged between the turns of a certain solid elongate body 15. In that case, a plurality of spiral bottlenecks 15i independent of each other are formed.

<実施形態5>
実施形態5では、クリアランス10cの極低温側1LSにシール部材16を設けた挿入型接続構造1δを図6に基づいて説明する。図6の見方は、実施形態1の図2と同様である。
<Embodiment 5>
In the fifth embodiment, an insertion type connection structure 1δ in which a seal member 16 is provided on the cryogenic temperature side 1LS of the clearance 10c will be described with reference to FIG. 6 is the same as FIG. 2 of the first embodiment.

シール部材16は、クリアランス10cの極低温側1LSの端部をシールする部材であって、本例では真空断熱管12の極低温側1LSの端部に一体に形成されている。シール部材16は、シリコーンゴムなどの弾性を有する材料で構成すると良い。そうすることで、真空断熱管11の端部に真空断熱管12の端部を挿入する際、シール部材16によって真空断熱管11の内周面が損傷し難い。また、シール部材16が弾性を有することで、シール部材16が真空断熱管11の内周面に密着し、クリアランス10cの極低温側1LSを気密にシールすることができる。シール部材16による気密性を確保するには、シール部材16の外形を真空断熱管11の内形と同じかそれ以上の大きさにすると良い。   The seal member 16 is a member that seals the end of the cryogenic temperature side 1LS of the clearance 10c, and is integrally formed with the end of the vacuum heat insulating tube 12 on the cryogenic temperature side 1LS. The seal member 16 may be made of an elastic material such as silicone rubber. By doing so, when the end portion of the vacuum heat insulation tube 12 is inserted into the end portion of the vacuum heat insulation tube 11, the inner peripheral surface of the vacuum heat insulation tube 11 is hardly damaged by the seal member 16. Further, since the seal member 16 has elasticity, the seal member 16 can be in close contact with the inner peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 11, and the cryogenic temperature side 1LS of the clearance 10c can be hermetically sealed. In order to ensure airtightness by the seal member 16, the outer shape of the seal member 16 may be the same as or larger than the inner shape of the vacuum heat insulating tube 11.

上記シール部材16は、その鉛直方向の下端の位置に連通孔16eを備える。この連通孔16eは、挿入型接続構造1γの内部からクリアランス10cに向かう液体冷媒10Lの流入を許容する冷媒流入口として機能する。   The seal member 16 includes a communication hole 16e at the lower end position in the vertical direction. The communication hole 16e functions as a refrigerant inlet that allows the liquid refrigerant 10L to flow from the inside of the insertion type connection structure 1γ toward the clearance 10c.

一方、クリアランス10cの非極低温側1HSの端部は、閉塞部材16sによって封止されている。閉塞部材16sとしては例えばOリングや、実施形態1で説明した高粘度材などを用いることができる。Oリングを用いる場合は、真空断熱管11の内周面に環状溝を形成し、その環状溝にOリングを嵌め込んでおいてから、真空断熱管11の端部に真空断熱管12の端部を挿入すれば良い。両断熱管11,12を繋げてから、クリアランス10cの非極低温側1HSからOリングを押し込んでも構わない。   On the other hand, the end of the clearance 10c on the non-cryogenic side 1HS is sealed with a closing member 16s. As the closing member 16s, for example, an O-ring or the high-viscosity material described in the first embodiment can be used. When an O-ring is used, an annular groove is formed on the inner peripheral surface of the vacuum heat insulating tube 11 and the O-ring is fitted in the annular groove, and then the end of the vacuum heat insulating tube 12 is fitted to the end of the vacuum heat insulating tube 11. What is necessary is just to insert a part. The O-ring may be pushed in from the non-cryogenic side 1HS of the clearance 10c after connecting both the heat insulating tubes 11 and 12.

以上説明した構成を備える挿入型接続構造1δであれば、クリアランス10cへの過剰な液体冷媒の流入を抑制することができる。この挿入型接続構造1δを備える冷媒配管に液体冷媒を流通させるにあたり、まず冷媒配管に冷媒ガスを吹き流すと、冷媒ガスは連通孔16eを介してクリアランス10cの内部に流入する。次いで冷媒配管に徐々に液体冷媒を流通させていくと、液体冷媒は連通孔16eを介してクリアランス10cに流入する。このとき、クリアランス10c内には冷媒ガスが充満している上、クリアランス10c内の液体冷媒が気化して気化ガスが発生する。クリアランス10cは、シール部材16と閉塞部材16sで封止されているため、クリアランス10cの外に逃げることができず、クリアランス10c内の圧力が高まる。その結果、クリアランス10cの気体が、連通孔16eからの液体冷媒の流入を押し止め、クリアランス10cへの過剰な液体冷媒の流入が抑制され、クリアランス10c内に緩やかな温度勾配が形成される。   With the insertion-type connection structure 1δ having the above-described configuration, it is possible to suppress an excessive flow of liquid refrigerant into the clearance 10c. In flowing the liquid refrigerant through the refrigerant pipe provided with the insertion type connection structure 1δ, when the refrigerant gas is first blown into the refrigerant pipe, the refrigerant gas flows into the clearance 10c through the communication hole 16e. Next, when the liquid refrigerant is gradually circulated through the refrigerant pipe, the liquid refrigerant flows into the clearance 10c through the communication hole 16e. At this time, the clearance 10c is filled with the refrigerant gas, and the liquid refrigerant in the clearance 10c is vaporized to generate vaporized gas. Since the clearance 10c is sealed by the sealing member 16 and the closing member 16s, the clearance 10c cannot escape out of the clearance 10c, and the pressure in the clearance 10c increases. As a result, the gas in the clearance 10c suppresses the inflow of the liquid refrigerant from the communication hole 16e, the excessive inflow of the liquid refrigerant into the clearance 10c is suppressed, and a gentle temperature gradient is formed in the clearance 10c.

<実施形態6>
実施形態1〜4で説明した仕切り部材と、実施形態5で説明したシール部材は、組み合わせて用いることができる。その場合、仕切り部材やシール部材を単独で用いた挿入型接続構造よりも、クリアランスを介した熱侵入の増加を抑制することができる挿入型接続構造とすることができる。
<Embodiment 6>
The partition member described in Embodiments 1 to 4 and the seal member described in Embodiment 5 can be used in combination. In that case, it can be set as the insertion type connection structure which can suppress the increase in the heat penetration through clearance rather than the insertion type connection structure which used the partition member and the sealing member independently.

<実施形態7>
実施形態7では、本発明の一形態に係る挿入型接続構造1εを備える超電導ケーブルの端末構造を図7に基づいて説明する。なお、超電導ケーブルの端末構造については図8の従来図を用いて既に説明しているため、実施形態7に係る図7では、超電導ケーブルや常電導リードの図示を省略している。
<Embodiment 7>
In the seventh embodiment, a terminal structure of a superconducting cable including the insertion type connection structure 1ε according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the terminal structure of the superconducting cable has already been described with reference to the conventional diagram of FIG. 8, the superconducting cable and the normal conducting lead are not shown in FIG. 7 according to the seventh embodiment.

挿入型接続構造1εは、絶縁部材12Iを介して真空断熱管11と真空断熱管12とを接続することで構成される。これら真空断熱管11、真空断熱管12、および絶縁部材12Iはそれぞれ、図8におけるケーブル側断熱容器31、リード側断熱容器32、および絶縁部材33に相当する。つまり、真空断熱管11は接地電位となっており、真空断熱管12は高電位となっており、絶縁部材12Iによって両管11,12の間が絶縁されている。   The insertion type connection structure 1ε is configured by connecting the vacuum heat insulating tube 11 and the vacuum heat insulating tube 12 via an insulating member 12I. The vacuum heat insulating tube 11, the vacuum heat insulating tube 12, and the insulating member 12I correspond to the cable side heat insulating container 31, the lead side heat insulating container 32, and the insulating member 33 in FIG. That is, the vacuum heat insulating tube 11 is at ground potential, the vacuum heat insulating tube 12 is at high potential, and the two tubes 11 and 12 are insulated by the insulating member 12I.

本例の挿入型接続構造1εでは、高電位となる真空断熱管12の端部に絶縁部材12Iを一体に形成しており、そのため接地電位となる真空断熱管11と絶縁部材12Iとの間にクリアランス10cが形成される。そこで、そのクリアランス10cに、実施形態1〜4で説明した仕切り部材や、実施形態5で説明したシール部材を設け、クリアランス10cを介した熱侵入の増加を抑制する。もちろん、実施形態5で説明したように、仕切り部材とシール部材とを組み合わせてクリアランス10cを介した熱侵入の増加を抑制しても良く、その場合、クリアランス10cを介した熱侵入の増加を抑制する効果が最も高くなる。なお、クリアランス10cの非極低温側1HSは、絶縁部材12Iの外周面には金属層を形成しておき、その金属層と真空断熱管11とを溶接するなどして封止すると良い。   In the insertion type connection structure 1ε of this example, the insulating member 12I is integrally formed at the end of the vacuum heat insulating tube 12 that is at a high potential, and therefore, between the vacuum heat insulating tube 11 and the insulating member 12I that is at the ground potential. A clearance 10c is formed. Therefore, the partition member described in Embodiments 1 to 4 and the seal member described in Embodiment 5 are provided in the clearance 10c to suppress an increase in heat penetration through the clearance 10c. Of course, as described in the fifth embodiment, an increase in heat penetration through the clearance 10c may be suppressed by combining the partition member and the seal member, and in that case, an increase in heat penetration through the clearance 10c is suppressed. The effect is the highest. The non-cryogenic side 1HS of the clearance 10c is preferably sealed by forming a metal layer on the outer peripheral surface of the insulating member 12I and welding the metal layer to the vacuum heat insulating tube 11.

ここで、真空断熱管11に絶縁部材12Iを一体化し、真空断熱管12と絶縁部材12Iとの間にクリアランスを形成しても良い。   Here, the insulating member 12I may be integrated with the vacuum heat insulating tube 11, and a clearance may be formed between the vacuum heat insulating tube 12 and the insulating member 12I.

その他、超電導ケーブルにおける実施形態の挿入型接続構造の適用箇所は、端末構造に限定されるわけではなく、中間接続構造であっても構わない。また、超電導モータなどの超電導機器において二つの断熱容器を繋ぎ合わせる際、実施形態の挿入型接続構造を適用しても構わない。   In addition, the application location of the insertion type connection structure of the embodiment in the superconducting cable is not limited to the terminal structure, and may be an intermediate connection structure. Moreover, when connecting two heat insulation containers in a superconducting apparatus such as a superconducting motor, the insertion type connection structure of the embodiment may be applied.

<実施形態8>
実施形態1〜7では、真空断熱管11と真空断熱管12の挿入軸方向が水平方向に向いた挿入型接続構造を説明した。これに対して、実施形態1〜7の挿入型接続構造は、断熱容器(挿入部材)12が鉛直上方に配置される縦置き構造であっても、断熱容器(挿入部材)12が鉛直下方に配置される逆置き構造であっても良い。縦置き構造でも逆置き構造でも、クリアランス10cに仕切り部材13,14,15などを設けることで、クリアランス10cを介した熱侵入の増加を抑制することができる。
<Eighth embodiment>
In the first to seventh embodiments, the insertion type connection structure in which the insertion axis direction of the vacuum heat insulating tube 11 and the vacuum heat insulating tube 12 is directed in the horizontal direction has been described. On the other hand, even if the insertion type connection structure of Embodiments 1 to 7 is a vertically placed structure in which the heat insulating container (insertion member) 12 is arranged vertically upward, the heat insulation container (insertion member) 12 is vertically downward. A reverse placement structure may be used. In both the vertically placed structure and the reversely placed structure, by providing the partition members 13, 14, 15 and the like in the clearance 10c, it is possible to suppress an increase in heat penetration through the clearance 10c.

本発明の挿入型接続構造は、冷媒配管や超電導機器における二つの断熱容器の連結に好適に利用することができる。   The insertion type connection structure of the present invention can be suitably used for connecting two heat insulating containers in refrigerant piping and superconducting equipment.

1,1α,1β,1γ,1δ,1ε 挿入型接続構造
1LS 極低温側 1HS 非極低温側
11 真空断熱管(冷媒容器)
12 真空断熱管(挿入部材)
12I 絶縁部材
10c クリアランス 1LS 極低温側 1HS 非極低温側
10L 液体冷媒 10G 気化ガス
13 中空長尺体(仕切り部材) 13s 閉塞部材
14 波付き板材(仕切り部材)
13e,14e 冷媒流入口 13i,14i 隘路
15 中実長尺体(仕切り部材)
15e 冷媒流入口 15i 隘路
16 シール部材 16e 連通孔(冷媒流入口) 16s 閉塞部材
100 端末構造
2 常電導リード
3 断熱構造体(挿入型接続構造)
31 ケーブル側断熱容器 32 リード側断熱容器 33 絶縁部材
4 ケーブルコア
41 超電導導体層 42 ケーブル絶縁層 43 ケーブル遮蔽層
5 ケーブル断熱管
SC 超電導ケーブル
1,1α, 1β, 1γ, 1δ, 1ε Insertion type connection structure 1LS Cryogenic side 1HS Non-Cryogenic side 11 Vacuum insulation tube (refrigerant container)
12 Vacuum insulation tube (insertion member)
12I Insulation member 10c Clearance 1LS Cryogenic side 1HS Non-cryogenic side 10L Liquid refrigerant 10G Vaporized gas 13 Hollow long body (partition member) 13s Closure member 14 Corrugated plate member (partition member)
13e, 14e Refrigerant inlet 13i, 14i Kushiro 15 Solid long body (partition member)
15e refrigerant inlet 15i bottleneck 16 seal member 16e communication hole (refrigerant inlet) 16s closing member 100 terminal structure 2 normal conducting lead 3 heat insulation structure (insertion type connection structure)
31 Cable side heat insulation container 32 Lead side heat insulation container 33 Insulation member 4 Cable core 41 Superconducting conductor layer 42 Cable insulation layer 43 Cable shielding layer 5 Cable insulation tube SC Superconducting cable

Claims (11)

内部に極低温の液体冷媒が配置される冷媒容器と、一部がその冷媒容器の開口端内に挿入される挿入部材と、を接続することで構成され、前記冷媒容器と前記挿入部材とが挿入軸方向にオーバーラップする部分に形成されるクリアランスのうち、前記挿入軸方向における前記冷媒容器が配置される側が極低温となり、前記挿入部材が配置される側が非極低温となる挿入型接続構造であって、
前記クリアランスにおける前記極低温側の前記液体冷媒に接触する位置に設けられ、当該位置における前記クリアランスの周方向の一部に冷媒流入口を形成する流入口形成部材を備える挿入型接続構造。
A refrigerant container in which a cryogenic liquid refrigerant is disposed is connected to an insertion member partially inserted into the open end of the refrigerant container, and the refrigerant container and the insertion member are Of the clearances formed in the overlapping portion in the insertion axis direction, the insertion type connection structure in which the side where the refrigerant container is arranged in the insertion axis direction is extremely low temperature and the side where the insertion member is arranged is non-cryogenic Because
An insertion type connection structure comprising an inlet forming member provided at a position in contact with the liquid refrigerant on the cryogenic temperature side in the clearance and forming a refrigerant inlet at a part of the clearance in the circumferential direction.
前記流入口形成部材は、前記クリアランスを周方向に仕切ることで前記極低温側から前記非極低温側に向かって伸びる隘路を形成する仕切り部材であって、前記隘路の前記極低温側の端部によって前記冷媒流入口が形成されており、
前記隘路のうち、前記非極低温側の端部が閉塞されている請求項1に記載の挿入型接続構造。
The inflow port forming member is a partition member that forms a narrow channel extending from the cryogenic temperature side toward the non-cryogenic temperature side by partitioning the clearance in a circumferential direction, and an end portion of the narrow channel on the cryogenic temperature side The refrigerant inlet is formed by
The insertion type connection structure according to claim 1, wherein an end of the non-cryogenic side in the bottleneck is closed.
前記仕切り部材は、中空長尺体である請求項2に記載の挿入型接続構造。   The insertion type connection structure according to claim 2, wherein the partition member is a hollow long body. 前記仕切り部材は、波付き板材である請求項2に記載の挿入型接続構造。   The insertion type connection structure according to claim 2, wherein the partition member is a corrugated plate member. 前記流入口形成部材は、前記クリアランスに螺旋状に設けられることで前記極低温側から前記非極低温側に向かって螺旋状に伸びる隘路を形成する仕切り部材であって、前記隘路の前記極低温側の端部によって前記冷媒流入口が形成されており、
前記隘路のうち、前記非極低温側の端部が閉塞されている請求項1に記載の挿入型接続構造。
The inlet forming member is a partition member that spirally extends from the cryogenic temperature side to the non-cryogenic temperature side so as to spirally extend from the cryogenic temperature side to the non-cryogenic temperature side. The refrigerant inlet is formed by the end on the side,
The insertion type connection structure according to claim 1, wherein an end of the non-cryogenic side in the bottleneck is closed.
前記隘路の前記非極低温側の端部を閉塞させる閉塞部材を備える請求項2〜請求項5のいずれか1項に記載の挿入型接続構造。   The insertion type connection structure according to any one of claims 2 to 5, further comprising a closing member that closes an end portion of the non-low temperature side of the bottleneck. 前記閉塞部材は、前記隘路における前記非極低温側の端部の位置に注入される高粘度材で構成される請求項6に記載の挿入型接続構造。   The insertion type connection structure according to claim 6, wherein the closing member is made of a high-viscosity material that is injected into a position of the end portion on the non-cryogenic side in the bottleneck. 前記挿入軸方向が鉛直方向から傾いており、
前記クリアランスの前記極低温側の端部をシールするシール部材で構成される前記流入口形成部材を備え、
前記シール部材は、その鉛直方向の下端の位置に前記冷媒流入口となる連通孔を備える請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の挿入型接続構造。
The insertion axis direction is inclined from the vertical direction;
The inflow port forming member configured by a seal member that seals an end portion of the clearance on the cryogenic side,
The insertion type connection structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the seal member includes a communication hole serving as the refrigerant inlet at a position of a lower end in a vertical direction.
管状の断熱容器を複数繋ぎ合わせて構成される冷媒配管であって、
繋ぎ合わされる二つの前記断熱容器の接続構造に、請求項1に記載の挿入型接続構造を用いた冷媒配管。
A refrigerant pipe constructed by connecting a plurality of tubular heat insulating containers,
The refrigerant | coolant piping which used the insertion type connection structure of Claim 1 for the connection structure of the two said heat insulation containers connected.
超電導部材と、前記超電導部材の外周を覆う真空断熱構造と、を備える超電導機器であって、
前記真空断熱構造の一部に、請求項1に記載の挿入型接続構造を用いた超電導機器。
A superconducting device comprising a superconducting member and a vacuum heat insulating structure covering the outer periphery of the superconducting member,
A superconducting device using the insertion type connection structure according to claim 1 as a part of the vacuum heat insulating structure.
前記超電導部材が超電導ケーブルのケーブルコアである請求項10に記載の超電導機器。   The superconducting device according to claim 10, wherein the superconducting member is a cable core of a superconducting cable.
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