JPH046883A - クライオスタット - 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、液体ヘリウム等の冷媒を貯液するクライオ
スタンドに関する。より詳しくは、真空槽内に収納する
冷媒貯液槽（以下は単に冷媒槽と云う）の支持構造を改
善して外部熱侵入量の低減と、２つの槽の冷媒注入後の
位置関係の安定保持を可能ならしめたクライオスタンド
に関する。

〔従来の技術〕

クライオスタンドにおいて真空槽内に冷媒槽を固定支持
する技術としては、実開昭６３−１２４７６４号に示さ
れるように、ボルト止めする支柱を用いて内外の槽を相
互に連結するもの、特願平１−１１３９６８号や特開昭
６３−２６１７０６号のように支持部の構造材の熱収縮
差を利用して組立を容易にしたり、他の部品を保護した
りするものがある。

また、特公昭６３−６６０４３号のように、支持部の熱
伝達距離に工夫を凝らしたものや、「ＦＮＬ、米、フェ
ルミ国立研究所、ＳＳＣクライオスタンド（’１９８６
．３月）」設計資料のＰ７２に示されるように、スプリ
ング機構を設けてかなり強固に冷媒槽とその中に収める
超電導コイルを直接押さえ込み支持するものもある。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来のこの種の装置は、冷媒注入時の冷媒槽の冷却不均
衡の点について考慮されていなかったため、冷却途中の
大きな熱勾配（冷媒槽の構造材は低熱伝導率のＦＲＰ、
　ステンレス鋼が殆どであるため、冷媒接触部と非接触
部間の熱勾配が大きい）に起因した冷媒槽の変形により
支持材が無理な力を受けて予想外に変形することがある
。

このような変形があると、真空槽と冷媒槽の位置関係が
崩れ、超電導コイルを収納する場合にはそのコイル等の
心出しが難しくなってくる。

なお、支持材の強度を断面積を増加させるなどして高め
れば支持材の変形は抑制されるが、この方法を採ると冷
媒槽への熱侵入量が増えて冷媒の蒸発量増加につながる
。

また、冷媒槽を真空槽に吊り下げる構造も、支持材の変
形防止に有効であるが、この場合には固定点がないので
冷媒槽の定置、冷却後の位置確認が困難になる。

この発明の目的は、上述の諸問題を無くすることにある
。

〔課題を解決するための手段］ 上記の課題解決策としてこの発明においては、冷媒槽を
その槽の直下の位置基準点とその他の位置の複数個所で
真空槽との間に第１、第２支持材を設けて支持する。ま
た、位置基準点の第１支持材は上記２つの槽に対する両
端の取付けを共に剛構造の連結とし、その他の位置に設
ける第２支持材は、真空槽に対する連結を第２支持材よ
りも低強度の可変形支持座を介しての連結とする。

なお、第２支持材の設置位置次第では、その支持材の冷
媒槽に対する連結を、軸直角方向相対変位吸収部を介し
ての連結とすることも発明の効果を高める上で有効なこ
とである。

〔作用〕

冷媒槽が熱変形（収縮又は膨脹）すると可変形支持座が
変形してその支持座で支えた第２支持材が冷媒槽に追従
する。従って第２支持材には無理な力が加わらず、熱侵
入防止の面で有利な例えば低断面積の支持材を用いても
その変形が起こらなまた、位置基準点の第１支持材は両
端が共に剛構造の連結であるので、冷却後もこれを基準
にして真空槽と冷媒槽の位置関係が定まる。

〔実施例〕

第１図に、横型円筒タライオスタノトへの適用の一例を
示す。図の１は真空槽、２は冷媒槽、３は８０に、２０
に等の輻射熱シールド板、４は液体ヘリウム等の冷媒で
ある。

また、５は２の直下で１と２を連結する第１支持材、６
は５から周方向に任意角度ずれた位置で１と２を連結す
る第２支持材であり、５はその１個を好ましくは２の重
心の真下に設けである。また、６は図の場合、５から１
２０″′間隔をおいた中心対称位置に計２個設けである
。

第１支持材５は、第２図に示すように、槽１．２に対す
る両端の接続を共に剛構造の連結部（図は固定座７に対
してのねし結合）によって行っている。これは第１支持
材による連結点を槽１．２の位置決めの基準となすため
であり、このためには、第１支持材自身も熱収縮、膨脹
の極力少ないもの、例えば、フィラメントワインディン
グで製作したＣＦＲＰが好ましい。

一方、第２支持材６は、第３図に示すように、真空槽１
の内面に可変形支持座８を固着して一端をその支持座８
にねし結合するなどして固定し、他端は、軸直角方向変
位吸収能を有する可動連結部８を用いて冷媒１２に連結
している。

この第２支持材は、断熱性を必要とするので、熱伝導率
の悪いステンレス、ＧＦＲＰ、又はＣＦＲＰを用いるが
、その強度は、可変形支持座８による応力緩和効果が得
られるので剛構造の連結を行う場合よりも小さくてよい
。

可変形支持座８は、第２支持座の形成材料を考えてそれ
よりも変形し易い材料で作る。この支持座８は、連結部
９と位置を入れ変えることもできるが、冷えると硬くな
って変形し難くなるので、図のように常温側、即ち、真
空槽側に設けるのがよい。

可動連結部９は、冷媒槽に固定した球面座１０とナンド
１２に一体化して１０に衝合させた可動球面座１１とで
構成し、座１１が軸直角方向の平面内において３６０°
どの方向にも摺動できるようにしである。また、支持材
６が最大限に変位した後にも球面座１０１．１１に対し
ては第４図に示すように非接触（接触すると伝熱距離が
短くなるので好ましくない）となるよう、それ等の座と
支持材６との間に充分なりリアランスが確保されている
。

この連結部Ｓは、以下の理由で設けである。即ち、支持
材６が５と１８０°反対側にある場合には、６に加わる
応力は槽の半径方向の力のみであるのでこのような連結
部は必要でない。しかし、６が例えば図の位置にあると
冷媒槽の収縮、膨張時に冷媒槽との連結部は第３図にθ
で示す周方向にも変位し、当該部が剛構造の連結である
と変形する恐れがある。大型の槽はどθ方向変位量が大
きくなるので変形する可能性が高い。

そこで、その変形対策としてθ方向の変位量を球面座の
部分で吸収するようにしている。この工夫を施したこと
によって第２支持材６の追従性は更に良くなり、冷媒槽
が円滑に収縮する。

なお、実施例において冷媒槽２の外側に凹部１３を設け
、その凹部内に連結部９を収めたのは、１．２間の支持
材を伝う部分の伝熱経路が長くなって熱侵入量が少なく
なるのからであるが、この構成は必要に応じて採用すれ
ばよい。

このほか、支持材５．６は、実施例で中空のものを用い
たが中実のものであってもよい。

また、支持材６の設置数、取付は角も任意に定めてよい
。

〔効果〕

以上述べたように、この発明では、位置基準点以外の個
所に設ける第２支持材の真空槽に対する連結を可変形支
持座を用いて行い、冷媒槽と真空槽の熱応力による相対
変位量を上記可変形支持座の変形によって吸収するよう
にしたので、また、場合によっては、冷媒槽との間も軸
直角方向変位吸収能を持つ連結部で連結するようにした
ので、第２支持材に無理な力がかからなくなる。

従って、第２支持材は断面積を減らして常温部からの熱
侵入量を減少させることが可能となり、冷媒の蒸発抑制
につながる。

また、温度が最も早く落ちつく基準点の第１支持材は、
両端が共に剛構造の連結であるので、真空槽と冷媒槽の
位置関係が冷却後もその支持材を基準にして定まり、冷
媒槽及びその内部に収める超電導コイル等の位置決め、
並びに位置管理が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の断面図、第２図は第１
支持材の連結部の拡大断面図、第３図は第２支持材の連
結部の拡大断面、第４図は第２支持材の変位状態を示す
断面図である。 １・・・・・・真空槽、　　　２・・・・・・冷媒槽、
５・・・・・・第１支持材、　６・・・・・・第２支持
材、７・・・・・・固定座、　　　８・・・・・・可変
形支持座、９・・・・・・可動連結部、　１０．１１・
・・・−・球面座、１２・・・・・・ナンド、　　　１
３・・・・・・凹部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽内に配置する冷媒貯液槽を、その貯液槽の
   直下の位置基準点とその他の位置の複数個所で真空槽と
   の間に第１、第２支持材を設けて支持し、さらに、上記
   位置基準点の第１支持材は上記２つの槽に対する両端の
   取付けを共に剛構造の連結とし、その他の位置に設ける
   第２支持材は、真空槽に対する連結を第２支持材よりも
   低強度の可変形支持座を介しての連結としてあるクライ
   オスタット。
2. （２）上記第２支持材の冷媒貯液槽に対する連結は、軸
   直角方向相対変位吸収部を介しての連結とする請求項（
   １）載のクライオスタット。