JPH0457372A - 極低温容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超電導コイルなどを収納する極低温容器に
おける多層断熱材の施工法に関するものである。

［従来の技術］ 現在の極低温容器における断熱法及び多層断熱材の利用
について、簡単に説明する。一般に、高温部（二の場合
は室温レベル）から超電導コイルが入っている内槽くこ
こではほぼ一２６９℃となっている）への熱侵入の要因
には伝導・対流・ふく射の３つがある。伝導については
、高温部と低温部とを連結している部分の伝導距離をで
きる限り長（取れるよう構成することにより対処してい
る。対流については、機器内に真空空間を設けることに
より対処している。それは通常１０−’ｔｏｒｒ以下の
真空度であれば対流の影響が無くなるからである。ふく
射については、例えば液体窒素で冷却された中間熱シー
ルドを設けることにより低減化を図っているが、これだ
けではまだ充分ではないため多層断熱材を内槽や中間シ
ールドに施工する二とによりさらなる低減化を図ってい
る。以上のように現在の超電導容器における熱侵入の原
因には主として伝導とふく射の２つがあるが、現状にお
ける熱侵入量の低減化は前記対策によりかなりのレベル
まで実現されているといえよう。しかしながら、最近で
はより高性能な超電導機器の要求が強く、これまで以上
の熱侵入量の低減化を図る必要がある。

さて、多層断熱材を施工する場合、超電導ＭＲ１（磁気
共鳴イメージングンステム）あるいは加速器用超電導マ
グネットなどでは水平に配置された円筒面に施工するこ
とになる。例えば第４図である。これについては、刊行
物（＾ｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　Ｅ
ｎｇｉｎｅｅｒｉｇ誌、３１巻、６４ページ）にはＳＳ
　Ｃ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　５ｕｐｅｒ　
Ｃｏ１１ｉｄｅｒ）用のドーナツ状極低温容器について
、また、刊行物（「冷凍」第６３巻、第７３３号、Ｐ９
７）にはＭＲＩ用の水平に配置された円盲状極低温容器
について詳しく記載されている。図において、　（１）
は内槽であり内部に液体ヘリウムが充填され超伝導コイ
ルが設置されている。　（２）は中間熱シールドで液体
窒素等で冷却されている。　（３）は外槽、　（４）は
低電気抵抗金属を有する多層断熱材でこの例では中間熱
シールド（２）の外周に設置されている。

この従来例の熱的動作は前述のことがそのまま成り立つ
。場合によっては、より一層の熱侵入低減化を図るため
に、中間シールド（２）を２段とする事もある。

なお、通常利用される多層断熱材（４）はアルミニウム
などの低電気抵抗金属を蒸着したポリ系フィルムを反射
膜とし多層施工して用いる。また各層間の熱伝導を抑え
るため不ントなどをスペサとして挿入するかあるいは反
射膜自体に突起やしわを付は用いる。

［発明が解決しようとする課Ｒ］ 従来の極低温容器では、水平に設置された円筒部に多層
断熱材を施工する場合１０〜５０層程度を一括してブラ
ンケット方式で利用する場合が多く、１つのブランテ−
７１・に対し円周上１箇所に接続部を設は施工している
。このような施工状態では多層断熱材は自重により自己
圧縮を受け、特に頂点近傍では非常に大きな自己圧縮力
を受けることになる。この場合の自己圧縮力を解析した
結果を示したのが第５図である。これは文献（第２回低
温工学サマーセミナー用テキスト１２８、ｌまた多層断
熱材の長さと円葭部外周の長さの比を表し、通常施工で
は二の比は１０−１以下である。この図から前記の通常
施工法でも最大自己圧縮力は自重の４倍にもなることが
わかる。そして全周に渡る積分平均では２倍となること
が導か九る。

般に、多層断熱材を通した熱侵入量は圧縮力の上昇に対
し単調増加する。つまりこの種の施工法では自己圧縮に
より熱侵入量が大きくなるという問題点があった。加え
て、例えば核融合用超電導マグネ−１１・などのように
パルス的磁場が印加される場合には、蒸着金属面内に渦
電流損失が発生し、さらに熱侵入量が大きくなるという
問題点もあった。

二の発明は上記のような問題点を解消するためなされた
もので、自己圧縮の影響を小さくしかつ交流損失の影響
も抑えられる極低温容器を得ることを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る極低温容器は、多層断熱材が円筒部の軸
方向に沿って複数箇所分割して配置されているものであ
る。

［作用］ このように構成された極低温容器では、多層断熱材が水
平に配置された円筒の軸方向にほぼ平行方向に複数箇所
分割されているため、円筒上部に位置する多層断熱材の
重量が円筒上部に配置されている多層断熱材に掛からず
、自己圧縮力は小さく抑えられる。また、反射面を形成
しているアルミニウム等の低電気抵抗金属面が分割によ
り細分されることから、パルス磁場による渦電流損失が
小さ（抑えられる。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。第１
図はこの発明の一実施例による極低温容器を示す断面園
、第２図は第１図のものの要部を示−ｉ斜視図である。

図において、　（１）は超ｉ＋ｉ導コイル（図示されて
いない）が収納されている内槽、　（２）は中間シール
ド、　〈３）は外槽、　（４）は円筒部この例では中間
熱シールド（２）の外周に分割施工され、低電気抵抗金
属層を有する多層断熱材、　（５）は強調して図示した
多層断熱材の切れ目、　く６）は多層断熱材（４）を円
範部二の例では中間熱ノールド（２）に縛り付は固定す
る紐であり、例えばポリ系繊維で形成されている。

多層断熱材く４）の具体的な施工法としては、例えば、
始め従来例と同様に、１０〜５０層の多層断熱材（４）
を−括して円周上１箇所に接続部を設けて施工し、紐（
６）などで数箇所縛り付は固定した１組　数箇所程度紐
（６）を持ち上げながらカッター等で多層断熱材（４）
を切り込んで分割すれば良い。

このように構成された実施例による極低温容器内の熱侵
入に関する動作は従来例と同様である。

ただし実施例のように分割施工されることにより、水平
に配置された円筒部の上半周にある多層断熱材は下部に
位置する多層断熱材の自重を受けないため多層断熱材の
自己圧縮力の増大に起因する熱侵入量の増加が抑えられ
ることになる。

さらに、反射面が分割されたことにより、パルス的な磁
場変動による反射面内に生じる渦電流損失の低減化対策
にもなっている。

一般的に、渦電流損失はその対象となる面が細かく分割
される程小さくなることが知られている。

低電気抵抗金属の蒸着面の分割を積極的に押し進めたも
のが第３図に示した実施例である。この図は本来円＠部
に施工した状態を展開して示している。図において、　
（７）はスＩＪ　−／　ｌ・であり、例えば低電気抵抗
金属の蒸着時にスリット部をテープで被）υしておき、
蒸着後にテープを剥すことによって形成される。つまり
、初めから蒸着反射面にスＩＪ　ｌ＋・　く７）をいれ
た多層断熱材（４）を、スリー・１・方向と施工時の分
割方向とを角層をつけて施工する方法である。この実施
例ではほぼ直角としている。二のように構成することに
より、反射面はより一層細分化されるためパルス磁場に
よる渦電流損失を小さくできる。

ス’Ｊ　−／　ｌ・　（７）および施工時の分割数につ
いては円節部（２）の径にもより一層に雷光ないが、そ
の時の製作性と実効性との兼ね合いで決定すれば良い。

なお、上記実施例では第２図に示されるようなＭＲＩて
用いられるような円筒に多層断熱材を設置した場合につ
いて説明したが、ＳＳＣで用いられるようなドーナツ状
の円筒であってもよいのは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、多層断熱材か円筒部
の軸方向に沿って複数箇所分割して配置されているので
、自重が掛かることによる自己圧縮の影判を抑えること
ができ、かつ低電気抵抗金属層におけるパルス磁場によ
る渦電流損失をも小さく抑えることができる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による極低温容器の構成を
示す断面図、第２図は第１図のものの要部を示す斜視図
、第３図はこの発明の他の実施例に係わる多層断熱材施
工状態の展開図、第４図は従来の極低温容器の構成を示
す断面図、第５図は水平に配置された円筒に多層断熱材
を施工した時の多層断熱材の自重による最大自己圧縮力
を示す特性図である。 図において、　（１）は内槽、　（２）は中間熱シルト
、　（３）は外槽、　（４）は多層断熱材、　（５）は
多層断熱材の切れ目　（６）は紐、　く７）はスリ・／
１・である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分な示す。 代　　理　　人　　　大　　岩　　増 雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　低温部に水平に設置された円筒部を備え、高温部から
   の熱ふく射による熱侵入を低減するため上記円筒部外周
   に低電気抵抗金属による反射層を有する多層断熱材を配
   置してなる極低温容器において、上記多層断熱材は上記
   円筒部の軸方向に沿って複数箇所分割して配置されてい
   ることを特徴とする極低温容器。