JPH0677541A - 極低温容器及び使用方法 - Google Patents

極低温容器及び使用方法

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JPH0677541A
JPH0677541A JP4223871A JP22387192A JPH0677541A JP H0677541 A JPH0677541 A JP H0677541A JP 4223871 A JP4223871 A JP 4223871A JP 22387192 A JP22387192 A JP 22387192A JP H0677541 A JPH0677541 A JP H0677541A
Authority
JP
Japan
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helium
liquid helium
container
liquid
gas discharge
Prior art date
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Application number
JP4223871A
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English (en)
Inventor
Seiji Inoue
誠二 井上
Koki Sato
幸喜 佐藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超電導コイルを収めている極低温容器におい
て、単純な操作によりサーマルオシレーションの発生を
防止し、ヘリウム蒸発量を少なくする。 【構造】 極低温容器のヘリウム容器2内へ液体ヘリウ
ム3を注入する液体ヘリウム注入管6の液体ヘリウム注
入口8を、定常運転時において、ヘリウム容器2と通じ
ているヘリウムガス排出管7が真空容器4の外部に延設
されているヘリウムガス排出管拡張部7a内に位置さ
せ、液体ヘリウム注入管6内で発生したヘリウムガスを
ヘリウムガス排出管拡張部7a内へ流す構造にしてあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導コイルを収める
極低温容器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の超電導コイルを収める極低温容器
の例を、図4を用いて説明する。
【0003】図4は従来例の極低温容器の模式縦断面図
である。超電導コイル1は、ヘリウム容器2の内部に収
められ、液体ヘリウム3により極低温に冷却されてい
る。ヘリウム容器2は真空容器4の真空5により断熱さ
れ、ヘリウム容器2の内部への熱侵入を防止し、液体ヘ
リウム3の蒸発量を最小限に抑えている。
【0004】液体ヘリウム3は、液体ヘリウム注入管6
からヘリウム容器2内へ注入され、液体ヘリウム3が蒸
発して生じたヘリウムガスは、ヘリウムガス排出管7を
経て大気中へ排出されている。
【0005】このようなヘリウム容器2への液体ヘリウ
ム3の注入には、トランスファチューブ12を、接続金
具11内を貫通させて液体ヘリウム注入管6に挿入後、
液体ヘリウム3の供給元のタンク内圧を上げるととも
に、ヘリウムガス排出管7の先端を大気中に開放し、こ
のときに生じる圧力差により液体ヘリウム3をヘリウム
容器2へ注入する方法が用いられている。
【0006】トランスファチューブ12は、接続金具1
1に設置したゴムOリング(図示せず)の軸シール作用
により気密性が保たれている。
【0007】一方、液体ヘリウム3の注入を行っていな
い超電導コイル1の定常運転時には、大気の侵入による
液体ヘリウム注入管6の凍結や液体ヘリウム3の蒸発を
防止するため、液体ヘリウム注入管6における液体ヘリ
ウム3の注入側端部は閉止されている。
【0008】すなわち、液体ヘリウム注入管6は、通常
は細長い管で構成されており、定常運転時において、従
来は、常温部に位置している液体ヘリウム3の注入側端
部を閉じており、他端部を極低温の液体ヘリウム3中に
開けてあるので、サーマルオシレーションの発生しやす
いことが知られている。
【0009】ここで、サーマルオシレーションとは、配
管の常温端部を閉じている場合、配管内の常温側の蒸発
ガスは温められて極低温側へ膨張し、熱を極低温側へ伝
達して、蒸発ガスが更に膨張するということを繰返す現
象である。
【0010】すなわち、サーマルオシレーションが発生
した場合は、液体ヘリウム注入管6の常温側からヘリウ
ム容器2内の極低温部へ熱が伝達され、液体ヘリウム3
の蒸発量は増大することになる。
【0011】また、超電導コイル1の定常運転は、長時
間にわたって行われるため、この間の液体ヘリウム3の
蒸発量を極力少なくし、液体ヘリウム3の補給回数を最
小限に留めることが望まれている。
【0012】なお、特開昭56−16281号公報に、
サーマルオシレーション防止の関連技術が開示されてい
るので、これを図を用いて説明する。図5は従来例のサ
ーマルオシレーション防止に関する説明図である。
【0013】図5において、液体ヘリウム注入管6とヘ
リウムガス排出管7とはバイパス管14により接続さ
れ、バイパス管14の中央部にはバイパス管14の流路
を開閉するバルブ15が設けられている。
【0014】この構造によれば、液体ヘリウム3の注入
時には、バルブ15を閉止することにより、注入時の液
体ヘリウム3の圧力を保持することができる。
【0015】定常運転時には、バルブ15を開け、閉止
栓10により、液体ヘリウム注入管6における液体ヘリ
ウム3の注入側端部を閉止しておく。これによって、液
体ヘリウム注入管6内のヘリウムガスはヘリウム排出管
7へ流出するため、サーマルオシレーションは発生しな
い。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
は、サーマルオシレーションの発生を防止するために、
配管及びバルブの増設を必要とし、ヘリウム注液と定常
運転との切替え時にはバルブの開閉操作を行う必要があ
り、バルブを閉じたままで定常運転に入った場合は、サ
ーマルオシレーションの発生する問題があった。
【0017】本発明の目的は、単純な操作によりサーマ
ルオシレーションの発生を防止でき、ヘリウム蒸発量の
少ない極低温容器を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的は、次のように
して達成することができる。
【0019】(1)超伝導コイル、超伝導コイルを内部
に収め、かつ超伝導コイルを冷却する液体ヘリウムを貯
液するヘリウム容器、ヘリウム容器を内部に収める真空
容器、液体ヘリウムを真空容器の外部からヘリウム容器
の内部へ注入する液体ヘリウム注入管、及びヘリウム容
器の内部で液体ヘリウムが蒸発して生じたヘリウムガス
を真空容器の外部へ排出するヘリウムガス排出管を有す
る極低温容器において、液体ヘリウム注入管の液体ヘリ
ウム注入口が、ヘリウムガス排出管が真空容器の外部に
おいて拡張されているヘリウムガス排出管拡張部の内部
に位置し、ヘリウムガス排出管拡張部の周壁における液
体ヘリウム注入口の近傍に位置する箇所に閉止栓取付け
口を設け、超伝導コイルの定常運転時には、閉止栓取付
け口に第1閉止栓を取付け、ヘリウム容器への液体ヘリ
ウムの注入時には、閉止栓取付け口に、内部を液体ヘリ
ウムが通り、かつ一端が液体ヘリウム注入口に接続する
トランスファチューブが、中央部を貫通している第2閉
止栓を取付けること。
【0020】(2)超伝導コイル、超伝導コイルを内部
に収め、かつ超伝導コイルを冷却する液体ヘリウムを貯
液するヘリウム容器、ヘリウム容器を内部に収める真空
容器、液体ヘリウムを真空容器の外部からヘリウム容器
の内部へ注入する液体ヘリウム注入管、及びヘリウム容
器の内部で液体ヘリウムが蒸発して生じたヘリウムガス
を真空容器の外部へ排出するヘリウムガス排出管を有す
る極低温容器の使用方法において、液体ヘリウム注入管
の液体ヘリウム注入口を、ヘリウムガス排出管が真空容
器の外部において拡張されているヘリウムガス排出管拡
張部の内部に位置させ、ヘリウムガス排出管拡張部の周
壁における液体ヘリウム注入口の近傍に位置する箇所に
閉止栓取付け口を設け、超伝導コイルの定常運転時に
は、閉止栓取付け口に第1閉止栓を取付けて、液体ヘリ
ウム注入管の内部で液体ヘリウムが蒸発して生じたヘリ
ウムガスを液体ヘリウム注入口からヘリウムガス排出管
拡張部内へ流出させ、ヘリウム容器への液体ヘリウムの
注入時には、閉止栓取付け口に、内部を液体ヘリウムが
通り、かつ一端が液体ヘリウム注入口に接続するトラン
スファチューブが、中央部を貫通している第2閉止栓を
取付け、ヘリウム容器への液体ヘリウムの注入をトラン
スファチューブ内を通して行うこと。
【0021】
【作用】本発明では、真空容器外部にヘリウムガス排出
管を拡張したヘリウムガス排出管拡張部を設け、ヘリウ
ムガス排出管拡張部内のヘリウムガス雰囲気中に、液体
ヘリウム注入管における液体ヘリウムの注入口を位置さ
せ、定常運転時には液体ヘリウム注入口を開けてある。
【0022】したがって、液体ヘリウム注入管内の液体
ヘリウムが蒸発して生じたヘリウムガスは、ヘリウムガ
ス排出管内へ流出し、サーマルオシレーションは発生し
ない。
【0023】また、液体ヘリウム注入管における液体ヘ
リウム注入口が、ヘリウムガス排出管拡張部内のヘリウ
ムガス雰囲気中に位置してあるので、液体ヘリウム注入
管内へ大気が侵入して、液体ヘリウム注入管が凍結する
ことはない。
【0024】
【実施例】本発明の実施例を図1〜図3により説明す
る。図1は一実施例の極低温容器の模式縦断面図、図2
は図1のヘリウム注入時の要部縦断面図、図3は図1の
定常運転時の要部縦断面図である。なお、極低温容器の
概略構造は従来のものとほぼ同一であるので、ここでは
説明は省略する。
【0025】図1において、真空容器4の外部にヘリウ
ムガス排出管7を拡張したヘリウムガス排出管拡張部7
aを設け、ヘリウムガス注入管6の液体ヘリウム3の注
入側端部、すなわち液体ヘリウム注入口8は、ヘリウム
ガス排出管拡張部7a内に位置させてある。
【0026】液体ヘリウム注入時は、図1の閉止栓10
の取付け口には、図2に示すように、トランスファチュ
ーブ12が中央部を貫通している閉止栓10を取付け、
閉止栓10の接続金具11に付設してあるゴムOリング
A13a及びゴムOリングB13bにより軸シールを行
い、液体ヘリウム3(図1参照)を、大気中及びヘリウ
ムガス排出管拡張部7aの外部へ漏らすことなく、トラ
ンスファチューブ12から液体ヘリウム注入管6へと移
送することができるようにしてある。
【0027】定常運転時は、図1の閉止栓10の取付け
口には、図3に示すように、閉止栓10及びゴムOリン
グA13aを用いて、ヘリウムガス排出管拡張部7aと
大気側とのシールのみを行い、液体ヘリウム注入管6に
おける液体ヘリウム注入口8はヘリウムガス排出管拡張
部7a内に開放してある。したがって、液体ヘリウム注
入管6内のヘリウムガスは常にヘリウムガス排出管拡張
部7a内へ流れることになり、このため、サーマルオシ
レーションは発生しない。
【0028】また、液体ヘリウム注入口8は、定常運転
時にはヘリウムガス排出管拡張部7a内のヘリウムガス
雰囲気中にあるため、液体ヘリウム注入管6へ大気が侵
入して、液体ヘリウム注入管6を凍結させることはな
い。
【0029】更に、従来では、液体ヘリウム注入と定常
運転との切替え時にはバルブの開閉操作を行う必要があ
り、バルブを閉じたままで、誤って定常運転に入った場
合は、サーマルオシレーションが発生する問題があっ
た。本実施例では、バルブを必要としないため、バルブ
開閉を誤操作するといった危険性は生じない。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、超電導コイルを収めて
いる極低温容器の定常運転時において、サーマルオシレ
ーションの発生をなくし、液体ヘリウムの蒸発量を低減
させることができる。また、バルブ開閉の誤操作の危険
性をなくし、ヘリウム注入管の凍結を防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の極低温容器の模式縦断面図
である。
【図2】図1のヘリウム注入時の要部縦断面図である。
【図3】図1の定常運転時の要部縦断面図である。
【図4】従来例の極低温容器の模式縦断面図である。
【図5】従来例のサーマルオシレーション防止に関する
説明図である。
【符号の説明】
1…超電導コイル、2…ヘリウム容器、3…液体ヘリウ
ム、4…真空容器、5…真空、6…液体ヘリウム注入
管、7…ヘリウムガス排出管、7a…ヘリウムガス排出
管拡張部、8…液体ヘリウム注入口、9…ヘリウムガス
排出口、10…閉止栓、11…接続金具、12…トラン
スファチューブ、13a…ゴムOリングA、13b…ゴ
ムOリングB、14…バイパス管、15…バルブ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超伝導コイル、前記超伝導コイルを内部
    に収め、かつ前記超伝導コイルを冷却する液体ヘリウム
    を貯液するヘリウム容器、前記ヘリウム容器を内部に収
    める真空容器、前記液体ヘリウムを前記真空容器の外部
    から前記ヘリウム容器の内部へ注入する液体ヘリウム注
    入管、及び前記ヘリウム容器の内部で前記液体ヘリウム
    が蒸発して生じたヘリウムガスを前記真空容器の外部へ
    排出するヘリウムガス排出管を有する極低温容器におい
    て、前記液体ヘリウム注入管の液体ヘリウム注入口が、
    前記ヘリウムガス排出管が前記真空容器の外部において
    拡張されているヘリウムガス排出管拡張部の内部に位置
    し、前記ヘリウムガス排出管拡張部の周壁における前記
    液体ヘリウム注入口の近傍に位置する箇所に閉止栓取付
    け口を設け、前記超伝導コイルの定常運転時には、前記
    閉止栓取付け口に第1閉止栓を取付けてあり、前記ヘリ
    ウム容器への前記液体ヘリウムの注入時には、前記閉止
    栓取付け口に、内部を前記液体ヘリウムが通り、かつ一
    端が前記液体ヘリウム注入口に接続するトランスファチ
    ューブが、中央部を貫通している第2閉止栓を取付けて
    あることを特徴とする極低温容器。
  2. 【請求項2】 超伝導コイル、前記超伝導コイルを内部
    に収め、かつ前記超伝導コイルを冷却する液体ヘリウム
    を貯液するヘリウム容器、前記ヘリウム容器を内部に収
    める真空容器、前記液体ヘリウムを前記真空容器の外部
    から前記ヘリウム容器の内部へ注入する液体ヘリウム注
    入管、及び前記ヘリウム容器の内部で前記液体ヘリウム
    が蒸発して生じたヘリウムガスを前記真空容器の外部へ
    排出するヘリウムガス排出管を有する極低温容器の使用
    方法において、前記液体ヘリウム注入管の液体ヘリウム
    注入口を、前記ヘリウムガス排出管が前記真空容器の外
    部において拡張されているヘリウムガス排出管拡張部の
    内部に位置させ、前記ヘリウムガス排出管拡張部の周壁
    における前記液体ヘリウム注入口の近傍に位置する箇所
    に閉止栓取付け口を設け、前記超伝導コイルの定常運転
    時には、前記閉止栓取付け口に第1閉止栓を取付けて、
    前記液体ヘリウム注入管の内部で前記液体ヘリウムが蒸
    発して生じたヘリウムガスを前記液体ヘリウム注入口か
    ら前記ヘリウムガス排出管拡張部の内部へ流出させ、前
    記ヘリウム容器への前記液体ヘリウムの注入時には、前
    記閉止栓取付け口に、内部を前記液体ヘリウムが通り、
    かつ一端が前記液体ヘリウム注入口に接続するトランス
    ファチューブが、中央部を貫通している第2閉止栓を取
    付け、前記ヘリウム容器への前記液体ヘリウムの注入を
    前記トランスファチューブの内部を通して行うことを特
    徴とする極低温容器の使用方法。
JP4223871A 1992-08-24 1992-08-24 極低温容器及び使用方法 Pending JPH0677541A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006002461A1 (en) * 2004-07-05 2006-01-12 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Method and apparatus for operation of a cryogenic device in a gaseous environment
US7155930B2 (en) 2003-03-11 2007-01-02 Mayekawa Mfg. Co., Ltd. Apparatus for producing slush nitrogen and method for producing the same

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