JPH04113393U - 超低温流体向真空二重配管の接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超低温流体配管向真空二重管の接続と分離を
迅速に行うことができるようにすると共に、当該流体の
漏出量を低減する。 【構成】 一方の真空二重管の開口端部を他方の真空二
重管の開口端部に挿入したときに、双方二重管の完全接
続直前では、一方の配管側から両配管相互の僅小間隙に
超低温流体を流出させ、完全接続時において当該流体を
常温ガス化して、一方の二重管に設けたロックボールを
他方の二重管に設けた係合凹部に係合させると共に、当
該二重管の閉鎖部に設けた中空バルブを共に開かせる構
造。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は液体ヘリウム、液体窒素等の超低温流体向真空二重配管の接続装置に 関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、超伝導システム等の分野において液体ヘリウムの需要が増大しているが 、液体ヘリウムは沸点が−２６９℃の超低温流体である。而して、液体ヘリウム のように超低温の流体を、大容量のタンクから例えば小容量のタンク等に移送す る送給配管には、断熱効果の大きい真空二重管が用いられているが、単管を流体 流路とする通常の迅速管継手を同配管の接続に用いると、接続過程で超低温流体 に触れたとき、霜が付着して接続ができず、結局、従来の管継手は用いることが できないので、従来では、フランジ継手を用いた接続装置を採用するのが慣例に なっている。特公平１−４１８７９号公報、特開昭５６−６３１７８号公報、実 開昭６０−８５６９０号公報に記載された接続装置も例外ではなく、これらの公 報にはフランジ継手を用いた接続装置が示されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、フランジ継手を用いた装置は、接続状態では満足すべきシール 効果が得られるものの、接続と分離操作に長時間を要する上、前記霜付き現象を 避けることができず、接続過程で前記超低温流体が空気中の水分を凝結させ、フ ランジ部分に付着した霜で、接続を不可能にしてしまうという大きな問題に発展 し、霜落しを余儀なくされているのが実情であった。なお、この霜落しは熱風加 熱による方法も採ることができるが、超低温流体がフランジ継手に達するまでの 間に、当該流体を常温下でガス化させる方法も採られている。その方法を採用し た例は前記特公平１−４１８７９号公報にも示されているが、この例は、長めの 気化用パイプを真空二重管に延長接続し、その外周を外気に接触可能な大径パイ プで更に被覆する構造である。しかし、フランジ継手を用いた構造に変りないた め、この凍結防止手段を仮に採用したとしても、真空二重管を迅速に接続、分離 することはできない。

【０００４】 本考案は前記課題を解決しようとするものであり、その目的は、接続過程で漏 出する超低温流体量を極微量に抑えると共に、短時間で接続することのできる超 低温流体向真空二重配管の接続装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案に係る超低温流体向真空二重配管の接続装 置は、真空二重管の接続端部を相互に挿入嵌合する形式の接続装置であって、一 方の二重管の外管の延長部を、他方の二重管の内管の延長部内に僅小間隙を介在 させて挿入嵌合する形式を採り、前記一方の二重管の外管の外周面部には、該外 管外周面上を圧縮コイルスプリングの弾発作用によって進出力を付勢されたボー ル支承リングと、該支承リングの外周に位置して前記外管に固定され、前記支承 リングに対向させて複数個のテーパ孔を具え、同孔にロックボールを求遠心方向 に移動可能に設けたロックボール定着用リングと、該定着用リングの外周に位置 して、同リング上を圧縮コイルスプリングの弾発作用によって進出力を付勢され た前記ロックボール拘束用摺動リングの３リングを設け、また、前記他方の二重 管の接続端部には、外管端部と前記延長部との間を塞ぎ、前記一方の二重管のボ ール支承リングに向かって進入する先端部を持ち、該部外周面に、前記ロックボ ールの係合凹部と、内外部を連通させる貫通孔を具えた挿入部を設け、更に、前 記一方の二重管の内管端部と外管の延長部の間および前記他方の二重管の内管端 部と内管延長部基部との間には、両者の開口端を、所要の空隙を介在させて個々 に塞ぐ閉鎖部と、該閉鎖部内において圧縮コイルスプリングの弾発作用によって 進出力を付勢され、前記双方の二重管の接続時に、相互に押し合って、該スプリ ングの弾発作用に抗して後退する中空バルブを個別に設け、前記閉鎖部の内周部 には前記中空バルブの外周部に接触するバルブシートを、また、該中空バルブの 主筒部には内外部を貫通させて１以上の連通孔を設け、前記ロックボールと係合 凹部との完全係合直前時において、前記中空バルブのうち、一方のみがバルブシ ートから離反し、完全係合時において、他方の中空バルブもバルブシートから離 反する構成によって課題を解決したものである。

【０００６】

【作用】

超低温流体が流れている配管は、真空二重管であるので、外気が常温でも、配 管の表面には霜が付着することはなく、また、内管の開口端部は中空バルブで閉 鎖されているので、流体送給中に配管相互を切り離しても、当該超低温流体が流 出することはない。

【０００７】 切り離されている配管相互を接続する場合には、一方の二重管の外管延長部を 他方の二重管の内管延長部の内部に挿入する。このとき、一方の二重管のロック ボール定着用リングと外管延長部との間に他方の二重管の挿入部が進入していく ようになり、内外管の双方の延長部間には筒形の僅小な間隙が形成され、やがて 、双方の二重管のうちの一方の中空バルブが、他方の中空バルブを押して、一方 の二重管側の流体流路が開放される。従って、超低温流体は前記筒形の僅小間隙 内をロックボールの方向に向かって流れるが、前記挿入部は常温下に晒されてい るので、同部に隣接する内管延長部を通過する頃の超低温流体は温度上昇によっ て漸次ガス化を開始し、気化した前記流体は、ロックボールや同ボール定着用リ ング等を凍結させることなく、前記挿入部に設けた貫通孔を経て、外部に流出す る。

【０００８】 前記僅小間隙内で気化した後の流体は依然として低温ではあるが、もはや超低 温の域を脱しており、また、真空二重管内にあって外気温の影響を受けることが ないので、双方の二重管の内外管延長部は凍結することがなく、従って、一方の 二重管の外管延長部を、他方の二重管の内管延長部内に更に挿入することが可能 になり、やがて、Ｏリングが一方の二重管の外管外周面と他方の二重管の挿入部 の内周面との間を密封し、同時に、前記挿入部の係合凹部にロックボールが自動 的に係合して接続が完了する。この状態では、ロックボール拘束用摺動リングが 、ロックボールを求心方向に拘束するので、前記係合状態は、該摺動リングを圧 縮コイルスプリングに抗して操作するまで持続され、他方において、他の中空バ ルブも後退するので、双方の二重管の内管同志が流体流路を開放する。

【０００９】 接続状態の二重管相互を分離する場合には、前記摺動リングを圧縮コイルスプ リングの弾発作用に抗して後退させると、ロックボールは超低温流体の温度の影 響を受けることがないので、前記挿入部の係合凹部からスムーズに離脱し、また 、双方の二重管の内外管延長部はＯリングによって共に外気から遮断されている ので、当該二重管を相互に軸方向に引き離せば容易に分離することができる。こ のとき、中空バルブによって流体流路を閉塞する。

【００１０】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案の好適な実施例を説明する。 図１と図２は、真空二重配管の接続装置を受容配管１０と挿入配管５０に分離 して個別に示した４半部縦断側面図であり、以下の説明において、受容配管１０ と挿入配管５０の相互の接続側を、それぞれ、前部、前方、前端部等と称し、ヘ リウムタンクが接続される側を後部、後方、後端部等という。

【００１１】 接続時に挿入配管５０を受け入れる受容配管１０は、内管１２と外管１６の二 重管構造を採り、外管１６より短い内管１２の前方部には、内管１２よりやや大 径の延長部１３を設け、内管１２と延長部１３の開口端を、筒状の閉鎖部１５に て接続し、両開口端を閉塞する。また、外管１６と延長部１３双方の前端部には 、円筒形の挿入部２０の後端面を突き合わせて固着し、同前端部の間を封止し、 内管１２、延長部１３および外管１６とで構成される空間１７は、後記する真空 断熱層を形成し、かつ、前記内管１２、延長部１３および閉鎖部１５内には流体 流路１８を形成すると共に、延長部１３の内部は挿入配管５０の挿入路１９を兼 ねるようにしている。

【００１２】 挿入部２０の前部外周面には、後記ロックボール７５を係止するための円周溝 ２２を形成し、また、円周溝２２の後方位置に隣接して、挿入部２０の内外周面 を連通させる貫通孔２４を円周方向に等間隔に４個穿設する。

【００１３】 挿入部２０の中央部の内周面には、円周溝２６を設け、同溝２６内にＯリング ２８を嵌合する。Ｏリング２８は過冷却されることがないので通常のゴム系の材 質のものを使用することができる。

【００１４】 閉鎖部１５内には、縦断面形状が略Ｙ字形の中空バルブ３０を摺動自在に嵌挿 し、バルブスプリング３４で前方へ弾発して、バルブ３０の主筒部３２の外周部 ３３を閉鎖部１５の内周面に配設した環状のバルブシート３５に接離自在に着座 させる。なお、３６はバルブシート３５を閉鎖部１５の内周面に固定するための シートホルダー、３７はバルブ３０の内外周面を貫通させて形成した連通孔、３ ８は弁頭部である。

【００１５】 一方、図２に示す挿入配管５０も内管５２と外管５４とからなる二重管構造で あり、内管５２より短い外管５４の前端部には、前記受容配管１０の延長部１３ と同じ長さで、同延長部１３の内径より僅かに小さい外径を有する外管の延長部 ５６が接続され、更に、内管５２と延長部５６双方の前端部を、筒状の閉鎖部５ ５で接続し、双方の開口端を塞いでいる。このようにして受容配管１０と同じく 、前端部が封止され、内管５２、外管５４および延長部５６とで構成される空間 ５１を断熱層とし、内管５２と閉鎖部５５内には流体流路５３を形成する。

【００１６】 また、閉鎖部５５内には、前記受容配管１０と同様に、縦断面形状が略Ｕ字形 の中空バルブ６０が嵌挿され、同バルブ６０は受容配管１０側のバルブスプリン グ３４よりばね定数の大きいバルブスプリング６４で前方へ弾発されている。６ ３はバルブ６０の主筒部６２の外周部、６５は閉鎖部５５の内周面に配設した環 状のバルブシート、６６はシートホルダー、６７は連通孔、６８は弁頭部である 。

【００１７】 ７０は、外管５４の外周部に設けた施錠機構であり、外管５４の外周面に前方 が開放された環状の空間７１を形成して、ボール定着用リング７２を螺着し、同 リング７２の前部同一円周上に穿孔した数個のテーパー孔７４にロックボール７ ５を求遠心方向に転動可能に遊嵌合し、また、ボール定着用リング７２の前部外 周面には、同リング７２との間に圧縮コイルスプリング８０を弾装して、ボール 拘束用摺動リング７７を摺動自在に嵌合し、受容配管１０と挿入配管５０の接続 時には、ロックボール７５の遠心方向への移動を規制する。７８は前記摺動リン グ７７の内周面に形成したボール押え部、７９はボール解放部、８２は摺動リン グ７７の脱出防止用の止め輪である。

【００１８】 また、前記環状の空間７１には、ボール支承リング８４が嵌入され、圧縮コイ ルスプリング８５によって常時前方に付勢され、同リング８４の外周面に形成さ れた段部８６が、ボール定着用リング７２の内周面に形成された段部８８に係止 して、ボール支承リング８４は脱落することがなく、受容配管１０と挿入配管５ ０の分離時にはボール支承リング８４の外周面でボール７５の求心方向への移動 を規制している。

【００１９】 次に、この実施例の作用を説明する。 受容配管１０は、超低温の液体へリウムが貯蔵された大型タンク（図示せず） に接続され、一方、挿入配管５０は、この液体へリウムを受け入れる小型タンク （図示せず）に接続されている。なお、受容配管１０と挿入配管５０の内外管の 間の空間１７、５１は高真空に脱気され、低温断熱層が形成されているので、外 気が常温でも、外管の表面には霜が付着することはなく、また、流体流路１８、 ５３は中空バルブ３０、６０で閉鎖されているので、流体送給中に配管相互を切 り離しても、液体ヘリウムが流出することはない。

【００２０】 受容配管１０と挿入配管５０とを接続するに際して、挿入配管５０の外管延長 部５４を受容配管１０の内管延長部１３の内部（挿入路１９）に挿入し、図３に 示すように、受容配管１０の挿入部２０を、挿入配管５０の環状空間７１に進入 させると、内管延長部１３の内周面と外管延長部５６の外周面との間には、円筒 形の僅小間隙４０が形成される。

【００２１】 このとき、中空バルブ３０、６０双方の弁頭部３８、６８が当接し、受容配管 １０側のバルブ３０がバルブスプリング３４の弾発力に抗して後退し、受容配管 １０側の流体流路１８が開放されるので、液体ヘリウムは流体流路１８から連通 孔３７を経て、挿入路１９内に流出するが、挿入配管５０側のバルブ６０は未だ 閉塞状態にあるので、図３の符号Ａ部分を拡大した図４に示すように、液体ヘリ ウムは前記僅小間隙４０内をロックボール７５の方向に向かって流れ始める。前 記挿入部２０は外気と接し、常温に保持されているので、同部２０に隣接する内 管延長部１３を通過する頃の液体ヘリウムは、温度上昇によって漸次ガス化し、 超低温の域を脱したヘリウムガスはロックボール７５や同ボール定着用リング７ ２等を凍結させることなく、前記挿入部２０に設けた貫通孔２４を経て、外部に 流出する。こうして、接続時に挿入路１９内に残留する少量の空気がヘリウムガ スで完全に置換される。

【００２２】 双方の延長部１３、５６は真空断熱層内にあり、凍結することがないので、外 管延長部５６を挿入路１９内に更に挿入することが可能になり、挿入部２０の先 端部２９がボール支承リング８４の前端面を押圧して、同リング８４は圧縮コイ ルスプリング８５の弾発力に抗して後退する。次いで、ロックボール７５がリン グ８４の外周面から離れ、挿入部２０の外周面上を接触しつつ移動して、最後に テーパー孔７４と挿入部２０の円周溝２２とが求遠心方向から対向してロックボ ール７５が円周溝２２に係合すると、ロックボール７５はボール解放部７９から 離脱して、摺動リング７７が圧縮コイルスプリング８０の弾発力により前方に付 勢され、ボール押え部７８がロックボール７５を求心方向に押圧ロックして、図 ５に示すように、受容配管１０と挿入配管５０との接続が完了する。

【００２３】 このとき、Ｏリング２８が挿入配管５０側の外管５４の外周面と受容配管１０ 側の挿入部２０の内周面との間を密封するが、この状態において、挿入配管５０ 側のバルブ６０が受容配管１０側のバルブ３０によって押されてバルブスプリン グ６４の弾発力に抗して後退するので、挿入配管５０側の流体流路５３は開放さ れて、低温断熱された流体流路５３内を液体ヘリウムが小型タンクに向けて送給 される。

【００２４】 液体ヘリウムの給送を終了して、接続状態にある受容配管１０と挿入配管５０ とを分離する場合には、前記摺動リング７２を手動操作により、圧縮コイルスプ リング８０の弾発力に抗して後退させ、ボール押え部７８によるロックボール７ ５の拘束を解除する。この場合、ロックボール７５は超低温の液体ヘリウムの温 度の影響を全く受けることがないので、前記挿入部２０の円周溝２２からスムー ズに離脱し、両配管１０、５０を相互に軸方向に引き離せば容易に分離すること ができる。このとき、双方の中空バルブ３０、６０は流体流路１８、５３を閉塞 する。

【００２５】

【考案の効果】

本考案に係る超低温流体向真空二重配管の接続装置は、配管の接続と分離を迅 速に行うことができ、しかも、接続過程で漏出する超低温流体量を極微量に抑え ることが可能で、双方の配管に設けた延長部を必要以上に長くしなくても超低温 流体による空気の凝結を抑えて、同流体を漏出直前にガス化できるという効果が ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】分離状態にある受容配管１０を示す４半部縦断
側面図である。

【図２】分離状態にある挿入配管５０を示す４半部縦断
側面図である。

【図３】受容配管１０と挿入配管５０が接続途上にある
ときの、超低温流体向真空二重配管の接続装置を示す４
半部縦断側面図である。

【図４】図３のＡ部分の拡大図である。

【図５】受容配管１０と挿入配管５０が完全接続状態に
あるときの、超低温流体向真空二重配管の接続装置を示
す４半部縦断側面図である。

【符号の説明】

１０ 受容配管（他方の二重管） １２、５２ 内管 １３ 内管延長部 １５、５５ 閉鎖部 １６、５４ 外管 ２０ 挿入部 ２２ 円周溝（係合凹部） ２８ Ｏリング ３０、６０ バルブ ３４、６４、８０、８５ 圧縮コイルスプリング ４０ 僅小間隙 ５０ 挿入配管（一方の二重管） ５６ 外管延長部 ７２ ロックボール定着用リング ７５ ロックボール ７７ ロックボール拘束用摺動リング ８４ ボール支承リング

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空二重管の接続端部を相互に挿入嵌合
   する形式の接続装置であって、一方の二重管の外管の延
   長部を、他方の二重管の内管の延長部内に僅小間隙を介
   在させて挿入嵌合する形式を採り、前記一方の二重管の
   外管の外周面部には、該外管外周面上を圧縮コイルスプ
   リングの弾発作用によって進出力を付勢されたボール支
   承リングと、該支承リングの外周に位置して前記外管に
   固定され、前記支承リングに対向させて複数個のテーパ
   孔を具え、同孔にロックボールを求遠心方向に移動可能
   に設けたロックボール定着用リングと、該定着用リング
   の外周に位置して、同リング上を圧縮コイルスプリング
   の弾発作用によって進出力を付勢された前記ロックボー
   ル拘束用摺動リングの３リングを設け、また、前記他方
   の二重管の接続端部には、外管端部と前記延長部との間
   を塞ぎ、前記一方の二重管のボール支承リングに向かっ
   て進入する先端部を持ち、該部外周面に、前記ロックボ
   ールの係合凹部と、内外部を連通させる貫通孔を具えた
   挿入部を設け、更に、前記一方の二重管の内管端部と外
   管の延長部の間および前記他方の二重管の内管端部と内
   管延長部基部との間には、両者の開口端を、所要の空隙
   を介在させて個々に塞ぐ閉鎖部と、該閉鎖部内において
   圧縮コイルスプリングの弾発作用によって進出力を付勢
   され、前記双方の二重管の接続時に、相互に押し合っ
   て、該スプリングの弾発作用に抗して後退する中空バル
   ブを個別に設け、前記閉鎖部の内周部には前記中空バル
   ブの外周部に接触するバルブシートを、また、該中空バ
   ルブの主筒部には内外部を貫通させて１以上の連通孔を
   設け、前記ロックボールと係合凹部との完全係合直前時
   において、前記中空バルブのうち、一方のみがバルブシ
   ートから離反し、完全係合時において、他方の中空バル
   ブもバルブシートから離反することを特徴とする超低温
   流体向真空二重配管の接続装置。
2. 【請求項２】 中空バルブとバルブシートは閉鎖部に着
   脱自在に設けられている請求項１記載の超低温流体向真
   空二重配管の接続装置。
3. 【請求項３】 一方の真空二重管の外管と、他方の真空
   二重管の挿入部の内周面との間には、双方の二重管の完
   全接続時のみ、強力な気密状態になるＯリングが設けら
   れている請求項１または２記載の超低温流体向真空二重
   配管の接続装置。