JPH0979677A - 加圧超流動ヘリウム発生装置 - Google Patents
加圧超流動ヘリウム発生装置Info
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- JPH0979677A JPH0979677A JP23419395A JP23419395A JPH0979677A JP H0979677 A JPH0979677 A JP H0979677A JP 23419395 A JP23419395 A JP 23419395A JP 23419395 A JP23419395 A JP 23419395A JP H0979677 A JPH0979677 A JP H0979677A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加圧超流動ヘリウム発生装置を小型化する。
【解決手段】 断熱槽４に収容する超流動ヘリウム貯蔵
容器１の上部側に、拡縮手段で拡縮されるベロー部１ａ
を設ければ、ヘリウム冷却装置５による冷却で常流動ヘ
リウムＨｅ0 が収縮して超流動ヘリウム貯蔵容器１の内
圧が負圧になろうとしても、ベロー部１ａの縮小で超流
動ヘリウム貯蔵容器１を小容積にして、常に超流動ヘリ
ウム貯蔵容器１の内圧を加圧超流動ヘリウムの生成に必
要な大気圧状態で維持し続けることができるので、内部
常流動ヘリウム容器を断熱槽４に収容する必要がなくな
る。
容器１の上部側に、拡縮手段で拡縮されるベロー部１ａ
を設ければ、ヘリウム冷却装置５による冷却で常流動ヘ
リウムＨｅ0 が収縮して超流動ヘリウム貯蔵容器１の内
圧が負圧になろうとしても、ベロー部１ａの縮小で超流
動ヘリウム貯蔵容器１を小容積にして、常に超流動ヘリ
ウム貯蔵容器１の内圧を加圧超流動ヘリウムの生成に必
要な大気圧状態で維持し続けることができるので、内部
常流動ヘリウム容器を断熱槽４に収容する必要がなくな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導磁石の冷却
のため、あるいは極低温を得るための装置に極く低温の
超流動ヘリウムを供給する加圧超流動ヘリウム発生装置
の技術分野に属するものである。
のため、あるいは極低温を得るための装置に極く低温の
超流動ヘリウムを供給する加圧超流動ヘリウム発生装置
の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導磁石の冷却や、極低温を得るため
の装置には加圧超流動ヘリウムが活用されている。この
ような超流動ヘリウムを得る加圧超流動ヘリウム発生装
置としては、例えば後述するようなものが使用されてい
た。以下、従来例に係る加圧超流動ヘリウム発生装置
を、その模式的断面構成説明図の図４を参照しながら説
明すると、図に示す符号５１は、加圧超流動ヘリウムを
貯蔵する超流動ヘリウム貯蔵容器であり、この超流動ヘ
リウム貯蔵容器５１の上方には、４．２Ｋの常流動ヘリ
ウムＨｅ0 が入れられる内部常流動ヘリウム容器５２が
配設されていて、これら各容器５１，５２はこれら容器
５１，５２内のヘリウム間に十分の温度勾配を付与する
ことのできる細管５３でつながれており、容器５２内の
圧力は大気圧に保持されるようになっている。そして、
これら容器５１，５２および細管５３は何れも断熱槽５
４に収容されている。なお、容器５２内の圧力を大気圧
状態に保持するのは、加圧超流動ヘリウムＨｅ1 を得る
ための必須要件である。
の装置には加圧超流動ヘリウムが活用されている。この
ような超流動ヘリウムを得る加圧超流動ヘリウム発生装
置としては、例えば後述するようなものが使用されてい
た。以下、従来例に係る加圧超流動ヘリウム発生装置
を、その模式的断面構成説明図の図４を参照しながら説
明すると、図に示す符号５１は、加圧超流動ヘリウムを
貯蔵する超流動ヘリウム貯蔵容器であり、この超流動ヘ
リウム貯蔵容器５１の上方には、４．２Ｋの常流動ヘリ
ウムＨｅ0 が入れられる内部常流動ヘリウム容器５２が
配設されていて、これら各容器５１，５２はこれら容器
５１，５２内のヘリウム間に十分の温度勾配を付与する
ことのできる細管５３でつながれており、容器５２内の
圧力は大気圧に保持されるようになっている。そして、
これら容器５１，５２および細管５３は何れも断熱槽５
４に収容されている。なお、容器５２内の圧力を大気圧
状態に保持するのは、加圧超流動ヘリウムＨｅ1 を得る
ための必須要件である。
【０００３】超流動ヘリウム貯蔵容器５１の内部には、
４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0 を冷却して、２．１７
Ｋ以下の温度の加圧流動ヘリウムＨｅ1 にするヘリウム
冷却装置５５が内設されている。このヘリウム冷却装置
５５と、断熱槽５４の上方に設けられた常流動ヘリウム
Ｈｅ0 が入れられる外部常流動ヘリウム容器５６とは、
常流動ヘリウムを断熱膨脹させるＪＴ弁Ｖ7 が介装され
てなるヘリウム供給管５７を介して連通しており、そし
てこのヘリウム冷却装置５５は排気管５９を介して断熱
槽５４の上方に設けられた排気装置５８に連通してい
る。
４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0 を冷却して、２．１７
Ｋ以下の温度の加圧流動ヘリウムＨｅ1 にするヘリウム
冷却装置５５が内設されている。このヘリウム冷却装置
５５と、断熱槽５４の上方に設けられた常流動ヘリウム
Ｈｅ0 が入れられる外部常流動ヘリウム容器５６とは、
常流動ヘリウムを断熱膨脹させるＪＴ弁Ｖ7 が介装され
てなるヘリウム供給管５７を介して連通しており、そし
てこのヘリウム冷却装置５５は排気管５９を介して断熱
槽５４の上方に設けられた排気装置５８に連通してい
る。
【０００４】つまり、外部常流動ヘリウム容器５６から
ヘリウム供給管５７を介してヘリウム冷却装置５５内に
供給される常流動ヘリウムＨｅ0 をＪＴ弁Ｖ7 で断熱膨
脹させることにより、超流動ヘリウム貯蔵容器５１内の
常流動ヘリウムを２．１７Ｋ以下の温度に冷却して加圧
超流動ヘリウムを生成させるものである。
ヘリウム供給管５７を介してヘリウム冷却装置５５内に
供給される常流動ヘリウムＨｅ0 をＪＴ弁Ｖ7 で断熱膨
脹させることにより、超流動ヘリウム貯蔵容器５１内の
常流動ヘリウムを２．１７Ｋ以下の温度に冷却して加圧
超流動ヘリウムを生成させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例に係る加圧
超流動ヘリウム発生装置は、上記のとおり、断熱槽に超
流動ヘリウム貯蔵容器の他に内部常流動ヘリウム容器が
収容されていて、加圧超流動ヘリウム発生装置自体が大
規模にならざるを得ないという経済上の解決すべき課題
がある。また、外部常流動ヘリウム容器とヘリウム冷却
装置とをつなぐヘリウム供給管にはＪＴ弁が介装されて
おり、このＪＴ弁が詰まるというトラブルが発生するこ
とがあり、加圧超流動ヘリウム発生装置の信頼性が必ず
しも十分でないという解決すべき課題もあった。
超流動ヘリウム発生装置は、上記のとおり、断熱槽に超
流動ヘリウム貯蔵容器の他に内部常流動ヘリウム容器が
収容されていて、加圧超流動ヘリウム発生装置自体が大
規模にならざるを得ないという経済上の解決すべき課題
がある。また、外部常流動ヘリウム容器とヘリウム冷却
装置とをつなぐヘリウム供給管にはＪＴ弁が介装されて
おり、このＪＴ弁が詰まるというトラブルが発生するこ
とがあり、加圧超流動ヘリウム発生装置の信頼性が必ず
しも十分でないという解決すべき課題もあった。
【０００６】従って、本発明は、小型であって、しかも
信頼性に優れた加圧超流動ヘリウム発生装置の提供を目
的とする。
信頼性に優れた加圧超流動ヘリウム発生装置の提供を目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る加圧超流動ヘリウム発生装
置が採用した主たる手段は、断熱槽と、該断熱槽に収容
され、超流動ヘリウムを貯蔵する拡縮自在な超流動ヘリ
ウム貯蔵容器と、この超流動ヘリウム貯蔵容器に内設さ
れ、該超流動ヘリウム貯蔵容器内のヘリウムを２．１７
Ｋ以下の温度に冷却するヘリウム冷却装置とからなるこ
とを特徴とする。
に、本発明の請求項１に係る加圧超流動ヘリウム発生装
置が採用した主たる手段は、断熱槽と、該断熱槽に収容
され、超流動ヘリウムを貯蔵する拡縮自在な超流動ヘリ
ウム貯蔵容器と、この超流動ヘリウム貯蔵容器に内設さ
れ、該超流動ヘリウム貯蔵容器内のヘリウムを２．１７
Ｋ以下の温度に冷却するヘリウム冷却装置とからなるこ
とを特徴とする。
【０００８】また、本発明の請求項２に係る加圧超流動
ヘリウム発生装置が採用した主たる手段は、請求項１に
記載の加圧超流動ヘリウム発生装置において、上記ヘリ
ウム冷却装置が冷凍機であることを特徴とする。
ヘリウム発生装置が採用した主たる手段は、請求項１に
記載の加圧超流動ヘリウム発生装置において、上記ヘリ
ウム冷却装置が冷凍機であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】先ず、拡縮しない超流動ヘリウム
貯蔵容器を有し、冷却前の常流動ヘリウムが入れられて
いる状態を示す断面構成説明図の図５（ａ）と、常流動
ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図の図５
（ｂ）とに示すように、従来と同構成の超流動ヘリウム
貯蔵容器１が断熱槽４に収容されていて、従来のような
常流動ヘリウム容器が設けられていない場合を考える。
貯蔵容器を有し、冷却前の常流動ヘリウムが入れられて
いる状態を示す断面構成説明図の図５（ａ）と、常流動
ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図の図５
（ｂ）とに示すように、従来と同構成の超流動ヘリウム
貯蔵容器１が断熱槽４に収容されていて、従来のような
常流動ヘリウム容器が設けられていない場合を考える。
【００１０】即ち、ヘリウム冷却装置５を作動させて超
流動ヘリウム貯蔵容器１内に入れられている常流動ヘリ
ウムＨｅ0 を冷却すると、常流動ヘリウムは温度が低下
するにつれて比体積が小さくなる性質を持っているの
で、超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧が低下する。例え
ば、ヘリウムの比体積は大気圧下において、４．２Ｋで
０．００７９７１ｍ3 ／ｋｇｆ、２．１８Ｋで０．００
６７４７ｍ3 ／ｋｇｆであるから、超流動ヘリウム貯蔵
容器１の内圧は６４０Ｔｏｒｒとなる。さらに超流動ヘ
リウム貯蔵容器１内の常流動ヘリウムＨｅ0 の 温度が
低下して、ヘリウムが超流動状態になると、超流動ヘリ
ウム貯蔵容器１の内圧がさらに低下する。従って、ヘリ
ウム発生装置自体を小型化し得るものの、これでは加圧
超流動ヘリウムを生成することができない。
流動ヘリウム貯蔵容器１内に入れられている常流動ヘリ
ウムＨｅ0 を冷却すると、常流動ヘリウムは温度が低下
するにつれて比体積が小さくなる性質を持っているの
で、超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧が低下する。例え
ば、ヘリウムの比体積は大気圧下において、４．２Ｋで
０．００７９７１ｍ3 ／ｋｇｆ、２．１８Ｋで０．００
６７４７ｍ3 ／ｋｇｆであるから、超流動ヘリウム貯蔵
容器１の内圧は６４０Ｔｏｒｒとなる。さらに超流動ヘ
リウム貯蔵容器１内の常流動ヘリウムＨｅ0 の 温度が
低下して、ヘリウムが超流動状態になると、超流動ヘリ
ウム貯蔵容器１の内圧がさらに低下する。従って、ヘリ
ウム発生装置自体を小型化し得るものの、これでは加圧
超流動ヘリウムを生成することができない。
【００１１】そこで、ヘリウムの比体積が変化しても超
流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を確実に大気圧状態に保
持し得るように、超流動ヘリウム貯蔵容器１の容積を可
変にすれば、加圧超流動ヘリウムを生成し得ると考えて
なしたものである。
流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を確実に大気圧状態に保
持し得るように、超流動ヘリウム貯蔵容器１の容積を可
変にすれば、加圧超流動ヘリウムを生成し得ると考えて
なしたものである。
【００１２】以下、本発明の実施の形態に係る加圧超流
動ヘリウム発生装置を、その冷却前の常流動ヘリウムが
入れられている状態を示す断面構成説明図の図１（ａ）
と、その常流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説
明図の図１（ｂ）とを参照しながら説明する。
動ヘリウム発生装置を、その冷却前の常流動ヘリウムが
入れられている状態を示す断面構成説明図の図１（ａ）
と、その常流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説
明図の図１（ｂ）とを参照しながら説明する。
【００１３】先ず、加圧超流動ヘリウム発生装置を、図
１（ａ）および図１（ｂ）を参照しながら説明すると、
図に示す符号１は、加圧超流動ヘリウムを貯蔵する超流
動ヘリウム貯蔵容器で、この超流動ヘリウム貯蔵容器１
はベロー式で、上下に伸縮することにより容積が可変さ
れるように構成されており、内部には図１（ａ）に示す
ように、４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0 が入れられて
いる。そして、この超流動ヘリウム貯蔵容器１は断熱槽
４に収容されている。なお、超流動ヘリウム貯蔵容器１
の上部に一端が固着され、断熱槽４から突出してなるも
のは、常流動ヘリウムＨｅ0 を補給するための細管３で
ある。
１（ａ）および図１（ｂ）を参照しながら説明すると、
図に示す符号１は、加圧超流動ヘリウムを貯蔵する超流
動ヘリウム貯蔵容器で、この超流動ヘリウム貯蔵容器１
はベロー式で、上下に伸縮することにより容積が可変さ
れるように構成されており、内部には図１（ａ）に示す
ように、４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0 が入れられて
いる。そして、この超流動ヘリウム貯蔵容器１は断熱槽
４に収容されている。なお、超流動ヘリウム貯蔵容器１
の上部に一端が固着され、断熱槽４から突出してなるも
のは、常流動ヘリウムＨｅ0 を補給するための細管３で
ある。
【００１４】上記超流動ヘリウム貯蔵容器１の内部に
は、温度が４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0 を冷却し
て、２．１７Ｋ以下の温度の加圧超流動ヘリウムＨｅ1
にするヘリウム冷却装置５が内設されている。このヘリ
ウム冷却装置５は、断熱槽４の上方に設けられた常流動
ヘリウムが入れられる外部常流動ヘリウム容器６とＪＴ
弁Ｖ7 が介装されてなるヘリウム供給管７を介して連通
しており、またこのヘリウム冷却装置５は排気管９を介
して断熱槽４の上方に設けられた排気装置８に連通して
いる。以上の説明から良く理解されるように、本発明の
実施の形態が従来例と相違するところは、超流動ヘリウ
ム貯蔵容器１がベローで構成されていることと、内部常
流動ヘリウム容器が設けられていないこととの２点であ
る。
は、温度が４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0 を冷却し
て、２．１７Ｋ以下の温度の加圧超流動ヘリウムＨｅ1
にするヘリウム冷却装置５が内設されている。このヘリ
ウム冷却装置５は、断熱槽４の上方に設けられた常流動
ヘリウムが入れられる外部常流動ヘリウム容器６とＪＴ
弁Ｖ7 が介装されてなるヘリウム供給管７を介して連通
しており、またこのヘリウム冷却装置５は排気管９を介
して断熱槽４の上方に設けられた排気装置８に連通して
いる。以上の説明から良く理解されるように、本発明の
実施の形態が従来例と相違するところは、超流動ヘリウ
ム貯蔵容器１がベローで構成されていることと、内部常
流動ヘリウム容器が設けられていないこととの２点であ
る。
【００１５】従って、ヘリウム冷却装置５による冷却作
用による収縮で、超流動ヘリウム貯蔵容器１内の常流動
ヘリウムＨｅ0 の圧力が低下するが、超流動ヘリウム貯
蔵容器１を図示しない拡縮手段で縮小させることによ
り、この超流動ヘリウム貯蔵容器１の容積をコントロー
ルすることができるので、超流動ヘリウム貯蔵容器１の
内圧が常に一定に維持されて負圧になることがなく、加
圧超流動ヘリウムを得ることができる。
用による収縮で、超流動ヘリウム貯蔵容器１内の常流動
ヘリウムＨｅ0 の圧力が低下するが、超流動ヘリウム貯
蔵容器１を図示しない拡縮手段で縮小させることによ
り、この超流動ヘリウム貯蔵容器１の容積をコントロー
ルすることができるので、超流動ヘリウム貯蔵容器１の
内圧が常に一定に維持されて負圧になることがなく、加
圧超流動ヘリウムを得ることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例に係る加圧超流動ヘリ
ウム発生装置を、その冷却前の常流動ヘリウムが入れら
れている状態を示す断面構成説明図の図２（ａ）と、そ
の常流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図の
図２（ｂ）とを参照しながら説明する。
ウム発生装置を、その冷却前の常流動ヘリウムが入れら
れている状態を示す断面構成説明図の図２（ａ）と、そ
の常流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図の
図２（ｂ）とを参照しながら説明する。
【００１７】先ず、加圧超流動ヘリウム発生装置の構成
を、図２（ａ），（ｂ）を参照しながら説明すると、図
に示す符号１は、加圧超流動ヘリウムＨｅ1 を貯蔵する
ための超流動ヘリウム貯蔵容器（断面積；１ｍ2 ，高
さ；１ｍ）で、この超流動ヘリウム貯蔵容器１の上下方
向の略中間より上方側にベロー部１ａが設けられてお
り、このベロー部１ａが上下に伸縮することにより超流
動ヘリウム貯蔵容器１の容積が可変されるように構成さ
れている。その内部には４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ
0 が入れられている。そして、この超流動ヘリウム貯蔵
容器１は後述する構成になる断熱槽４に収容されてい
る。なお、超流動ヘリウム貯蔵容器１の上部に一端が固
着され、断熱槽４から突出してなるものは、常流動ヘリ
ウムを補給するための細管３で、この細管３は断熱槽４
の上部部材に対して摺動するので、シールリング３ａに
よりシールされている。
を、図２（ａ），（ｂ）を参照しながら説明すると、図
に示す符号１は、加圧超流動ヘリウムＨｅ1 を貯蔵する
ための超流動ヘリウム貯蔵容器（断面積；１ｍ2 ，高
さ；１ｍ）で、この超流動ヘリウム貯蔵容器１の上下方
向の略中間より上方側にベロー部１ａが設けられてお
り、このベロー部１ａが上下に伸縮することにより超流
動ヘリウム貯蔵容器１の容積が可変されるように構成さ
れている。その内部には４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ
0 が入れられている。そして、この超流動ヘリウム貯蔵
容器１は後述する構成になる断熱槽４に収容されてい
る。なお、超流動ヘリウム貯蔵容器１の上部に一端が固
着され、断熱槽４から突出してなるものは、常流動ヘリ
ウムを補給するための細管３で、この細管３は断熱槽４
の上部部材に対して摺動するので、シールリング３ａに
よりシールされている。
【００１８】上記断熱槽４は、外側から順に第１真空層
４ａ、液体窒素層４ｂ、第２真空層４ｃ、内部の常流動
ヘリウムＨｅ0 の液面に大気圧を作用させる機能を備え
た常流動ヘリウム層４ｄ、超流動ヘリウム貯蔵容器１と
略相似状の形状であって、上部側が拡縮する真空空間４
ｅを備えており、この真空空間４ｅに超流動ヘリウム貯
蔵容器１が収容されている。これにより、冷却による温
度低下で超流動ヘリウム貯蔵容器１内の常流動ヘリウム
Ｈｅ0 が収縮すると、常流動ヘリウム層４ｄ内の常流動
ヘリウムＨｅ0 の働きで真空空間４ｅの上部側が縮小
し、超流動ヘリウム貯蔵容器１のベロー部１ａが縮小
し、超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧が大気圧状態で維
持される。つまり、常流動ヘリウム層４ｄが超流動ヘリ
ウム貯蔵容器１の拡縮手段となる。なお、超流動ヘリウ
ム貯蔵容器１の底部を支えてなるものは支持部材４ｆで
ある。
４ａ、液体窒素層４ｂ、第２真空層４ｃ、内部の常流動
ヘリウムＨｅ0 の液面に大気圧を作用させる機能を備え
た常流動ヘリウム層４ｄ、超流動ヘリウム貯蔵容器１と
略相似状の形状であって、上部側が拡縮する真空空間４
ｅを備えており、この真空空間４ｅに超流動ヘリウム貯
蔵容器１が収容されている。これにより、冷却による温
度低下で超流動ヘリウム貯蔵容器１内の常流動ヘリウム
Ｈｅ0 が収縮すると、常流動ヘリウム層４ｄ内の常流動
ヘリウムＨｅ0 の働きで真空空間４ｅの上部側が縮小
し、超流動ヘリウム貯蔵容器１のベロー部１ａが縮小
し、超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧が大気圧状態で維
持される。つまり、常流動ヘリウム層４ｄが超流動ヘリ
ウム貯蔵容器１の拡縮手段となる。なお、超流動ヘリウ
ム貯蔵容器１の底部を支えてなるものは支持部材４ｆで
ある。
【００１９】上記超流動ヘリウム貯蔵容器１の内部に
は、４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0を冷却して、２．
１７Ｋ以下の加圧超流動ヘリウムＨｅ1 にするヘリウム
冷却装置５が内設されている。このヘリウム冷却装置５
は、断熱槽４の上方に設けられた常流動ヘリウムＨｅ0
が入れられる外部常流動ヘリウム容器６とＪＴ弁Ｖ7 が
介装されてなるヘリウム供給管７を介して連通してお
り、またこのヘリウム冷却装置５は排気管９を介して断
熱真空槽４の上方に設けられた排気装置８に連通してな
る構成になっている。
は、４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0を冷却して、２．
１７Ｋ以下の加圧超流動ヘリウムＨｅ1 にするヘリウム
冷却装置５が内設されている。このヘリウム冷却装置５
は、断熱槽４の上方に設けられた常流動ヘリウムＨｅ0
が入れられる外部常流動ヘリウム容器６とＪＴ弁Ｖ7 が
介装されてなるヘリウム供給管７を介して連通してお
り、またこのヘリウム冷却装置５は排気管９を介して断
熱真空槽４の上方に設けられた排気装置８に連通してな
る構成になっている。
【００２０】以下、上記構成になる加圧超流動ヘリウム
発生装置の作用態様を説明すると、先ずヘリウム冷却装
置５を作動させる前に、大気圧下において超流動ヘリウ
ム貯蔵容器１に細管３から、液体ヘリウム０．９ｍ3 、
ヘリウムガス０．１ｍ3 を供給し、細管３に設けられて
いる弁Ｖ3 を閉弁して、超流動ヘリウム貯蔵容器１を密
閉する。次いで、ヘリウム冷却装置５の作動により超流
動ヘリウム貯蔵容器１内の常流動ヘリウムＨｅ0 を冷却
すると、冷却による温度低下により次第に常流動ヘリウ
ムＨｅ0 が収縮して超流動ヘリウム貯蔵容器１内の内圧
が負圧になろうとする。しかしながら、常流動ヘリウム
Ｈｅ0 の収縮につれて、図２（ｂ）に示すように、常流
動ヘリウム層４ｄ内の常流動ヘリウムＨｅ0 の働きによ
り真空空間４ｅの上部側が縮小し、超流動ヘリウム貯蔵
容器１のベロー部１ａが縮小して、超流動ヘリウム貯蔵
容器１が小容積になるので、超流動ヘリウム貯蔵容器１
の内圧を大気圧状態で維持し続けることができる。
発生装置の作用態様を説明すると、先ずヘリウム冷却装
置５を作動させる前に、大気圧下において超流動ヘリウ
ム貯蔵容器１に細管３から、液体ヘリウム０．９ｍ3 、
ヘリウムガス０．１ｍ3 を供給し、細管３に設けられて
いる弁Ｖ3 を閉弁して、超流動ヘリウム貯蔵容器１を密
閉する。次いで、ヘリウム冷却装置５の作動により超流
動ヘリウム貯蔵容器１内の常流動ヘリウムＨｅ0 を冷却
すると、冷却による温度低下により次第に常流動ヘリウ
ムＨｅ0 が収縮して超流動ヘリウム貯蔵容器１内の内圧
が負圧になろうとする。しかしながら、常流動ヘリウム
Ｈｅ0 の収縮につれて、図２（ｂ）に示すように、常流
動ヘリウム層４ｄ内の常流動ヘリウムＨｅ0 の働きによ
り真空空間４ｅの上部側が縮小し、超流動ヘリウム貯蔵
容器１のベロー部１ａが縮小して、超流動ヘリウム貯蔵
容器１が小容積になるので、超流動ヘリウム貯蔵容器１
の内圧を大気圧状態で維持し続けることができる。
【００２１】従って、従来の加圧超流動ヘリウム発生装
置のように、断熱槽４に超流動ヘリウム貯蔵容器１の他
に内部常流動ヘリウム容器２を設けるまでもなく、超流
動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を大気圧状態に維持して加
圧超流動ヘリウムＨｅ1 を生成できるので、加圧超流動
ヘリウム発生装置自体の小型化が可能になる。因みに、
この実施例では、冷却後の超流動ヘリウム貯蔵容器１の
高さは０．７４ｍになり、０．７４ｍ3 の加圧超流動ヘ
リウムを生成することができた。
置のように、断熱槽４に超流動ヘリウム貯蔵容器１の他
に内部常流動ヘリウム容器２を設けるまでもなく、超流
動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を大気圧状態に維持して加
圧超流動ヘリウムＨｅ1 を生成できるので、加圧超流動
ヘリウム発生装置自体の小型化が可能になる。因みに、
この実施例では、冷却後の超流動ヘリウム貯蔵容器１の
高さは０．７４ｍになり、０．７４ｍ3 の加圧超流動ヘ
リウムを生成することができた。
【００２２】次に、本発明の他の実施例に係る加圧超流
動ヘリウム発生装置を、その冷却前の常流動ヘリウムが
入れられている状態を示す断面構成説明図の図３（ａ）
と、その常流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説
明図の図３（ｂ）とを参照しながら説明する。
動ヘリウム発生装置を、その冷却前の常流動ヘリウムが
入れられている状態を示す断面構成説明図の図３（ａ）
と、その常流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説
明図の図３（ｂ）とを参照しながら説明する。
【００２３】先ず、その構成を図３（ａ），（ｂ）を参
照しながら説明すると、図に示す符号１は、加圧超流動
ヘリウムＨｅ1 を貯蔵する超流動ヘリウム貯蔵容器（断
面積；１ｍ2 ，高さ；１ｍ）で、この超流動ヘリウム貯
蔵容器１の上下方向の略中間より上方側にベロー部１ａ
が設けられており、その内部には４．２Ｋの常流動ヘリ
ウムＨｅ0 が入れられている。そして、この超流動ヘリ
ウム貯蔵容器１は後述する構成になる断熱槽４に収容さ
れている。なお、超流動ヘリウム貯蔵容器１の上部に一
端が固着され、断熱槽４から突出してなるものは、常流
動ヘリウムを補給するための細管３である。また、超流
動ヘリウム貯蔵容器１の材質としては、例えばステンレ
ス等が用いられる。
照しながら説明すると、図に示す符号１は、加圧超流動
ヘリウムＨｅ1 を貯蔵する超流動ヘリウム貯蔵容器（断
面積；１ｍ2 ，高さ；１ｍ）で、この超流動ヘリウム貯
蔵容器１の上下方向の略中間より上方側にベロー部１ａ
が設けられており、その内部には４．２Ｋの常流動ヘリ
ウムＨｅ0 が入れられている。そして、この超流動ヘリ
ウム貯蔵容器１は後述する構成になる断熱槽４に収容さ
れている。なお、超流動ヘリウム貯蔵容器１の上部に一
端が固着され、断熱槽４から突出してなるものは、常流
動ヘリウムを補給するための細管３である。また、超流
動ヘリウム貯蔵容器１の材質としては、例えばステンレ
ス等が用いられる。
【００２４】上記断熱槽４は、外側から順に第１真空層
４ａ、第１反射シールド４ｂ、第２真空層４ｃ、第２反
射シールド４ｄ、真空空間４ｅを備えており、この真空
空間４ｅに超流動ヘリウム貯蔵容器１が収容されてい
る。なお、超流動ヘリウム貯蔵容器１の底部を支えてな
るものは支持部材４ｆである。
４ａ、第１反射シールド４ｂ、第２真空層４ｃ、第２反
射シールド４ｄ、真空空間４ｅを備えており、この真空
空間４ｅに超流動ヘリウム貯蔵容器１が収容されてい
る。なお、超流動ヘリウム貯蔵容器１の底部を支えてな
るものは支持部材４ｆである。
【００２５】上記超流動ヘリウム貯蔵容器１の下部側の
１側面には、４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0 を冷却し
て、２．１７Ｋ以下の加圧超流動ヘリウムＨｅ1 にす
る、断熱槽４を貫通する、第１段ステージ５ａと第２段
ステージ５ｂと第３段ステージ５ｃとを備えた３段ステ
ージ式の冷凍機５が設けられている。この冷凍機５は磁
性蓄冷材を用いたもので、第１段ステージ５ａで３０
Ｋ、第２段ステージ５ｂで４Ｋ、第３段ステージ５ｃで
２．１Ｋを実現することができるものである。
１側面には、４．２Ｋの常流動ヘリウムＨｅ0 を冷却し
て、２．１７Ｋ以下の加圧超流動ヘリウムＨｅ1 にす
る、断熱槽４を貫通する、第１段ステージ５ａと第２段
ステージ５ｂと第３段ステージ５ｃとを備えた３段ステ
ージ式の冷凍機５が設けられている。この冷凍機５は磁
性蓄冷材を用いたもので、第１段ステージ５ａで３０
Ｋ、第２段ステージ５ｂで４Ｋ、第３段ステージ５ｃで
２．１Ｋを実現することができるものである。
【００２６】上記４の超流動ヘリウム貯蔵容器１の上部
側のベロー部１ａの拡縮は下記のような拡縮手段で行わ
れる。即ち、超流動ヘリウム貯蔵容器１の上部には断熱
槽４から突出する摺動桿１１が設けられている。この摺
動桿１１の上端は、断熱槽４の上面に設けられ、上下動
する昇降レバー１０ａを有するモーターからなる駆動装
置１０の上記昇降レバー１０ａに連結されている。この
駆動装置１０は、超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を任
意に変える機能（この実施例では大気圧になるように設
定した。）を有するものである。
側のベロー部１ａの拡縮は下記のような拡縮手段で行わ
れる。即ち、超流動ヘリウム貯蔵容器１の上部には断熱
槽４から突出する摺動桿１１が設けられている。この摺
動桿１１の上端は、断熱槽４の上面に設けられ、上下動
する昇降レバー１０ａを有するモーターからなる駆動装
置１０の上記昇降レバー１０ａに連結されている。この
駆動装置１０は、超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を任
意に変える機能（この実施例では大気圧になるように設
定した。）を有するものである。
【００２７】より詳しくは、常流動ヘリウムＨｅ0 の冷
却により超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧が低下する
と、超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧が大気圧になるま
で摺動桿１１を下方に移動させて、超流動ヘリウム貯蔵
容器１の上部側のベロー部１ａを縮小させる働きをする
ものである。なお、細管３に介装されてなるものは、超
流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を監視するための圧力計
Ｐであり、この圧力計Ｐからの電気信号で上記駆動装置
１０の昇降レバー１０ａが上下動される。
却により超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧が低下する
と、超流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧が大気圧になるま
で摺動桿１１を下方に移動させて、超流動ヘリウム貯蔵
容器１の上部側のベロー部１ａを縮小させる働きをする
ものである。なお、細管３に介装されてなるものは、超
流動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を監視するための圧力計
Ｐであり、この圧力計Ｐからの電気信号で上記駆動装置
１０の昇降レバー１０ａが上下動される。
【００２８】以下、上記構成になる加圧超流動ヘリウム
発生装置の作用態様を説明すると、冷却による温度低下
により次第に常流動ヘリウムＨｅ0 が収縮して超流動ヘ
リウム貯蔵容器１内の内圧が負圧になると、この圧力が
検出され、検出圧力に基づいて、図３（ｂ）に示すよう
に、駆動装置１０の昇降レバー１０ａを介して摺動桿１
１が下降し、常に超流動ヘリウム貯蔵容器１内の内圧が
大気圧になるようにベロー部１ａを縮小させ、超流動ヘ
リウム貯蔵容器１の内圧を大気圧状態で維持し続けるこ
とができので、加圧超流動ヘリウムＨｅ1 を生成させる
ことができる。
発生装置の作用態様を説明すると、冷却による温度低下
により次第に常流動ヘリウムＨｅ0 が収縮して超流動ヘ
リウム貯蔵容器１内の内圧が負圧になると、この圧力が
検出され、検出圧力に基づいて、図３（ｂ）に示すよう
に、駆動装置１０の昇降レバー１０ａを介して摺動桿１
１が下降し、常に超流動ヘリウム貯蔵容器１内の内圧が
大気圧になるようにベロー部１ａを縮小させ、超流動ヘ
リウム貯蔵容器１の内圧を大気圧状態で維持し続けるこ
とができので、加圧超流動ヘリウムＨｅ1 を生成させる
ことができる。
【００２９】従って、従来の加圧超流動ヘリウム発生装
置のように、断熱槽４に超流動ヘリウム貯蔵容器１の他
に内部常流動ヘリウム容器２を設けるまでもなく、超流
動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を大気圧状態に維持して加
圧超流動ヘリウムＨｅ1 を生成させることができるの
で、加圧超流動ヘリウム発生装置自体の小型化が可能に
なる。また、冷凍機５を設けることによりＪＴ弁が不要
になるので、ＪＴ弁の詰まりに起因するトラブルが発生
することがなく、加圧超流動ヘリウム発生装置の信頼性
が向上する。なお、この実施例では、超流動ヘリウム貯
蔵容器１に液体ヘリウム０．９ｍ3 、ヘリウムガス０．
１ｍ3 を封入し、０．７７ｍ3 の加圧超流動ヘリウムを
得ることができた。
置のように、断熱槽４に超流動ヘリウム貯蔵容器１の他
に内部常流動ヘリウム容器２を設けるまでもなく、超流
動ヘリウム貯蔵容器１の内圧を大気圧状態に維持して加
圧超流動ヘリウムＨｅ1 を生成させることができるの
で、加圧超流動ヘリウム発生装置自体の小型化が可能に
なる。また、冷凍機５を設けることによりＪＴ弁が不要
になるので、ＪＴ弁の詰まりに起因するトラブルが発生
することがなく、加圧超流動ヘリウム発生装置の信頼性
が向上する。なお、この実施例では、超流動ヘリウム貯
蔵容器１に液体ヘリウム０．９ｍ3 、ヘリウムガス０．
１ｍ3 を封入し、０．７７ｍ3 の加圧超流動ヘリウムを
得ることができた。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１ま
たは２に係る加圧超流動ヘリウム発生装置によれば、超
流動ヘリウム貯蔵容器が拡縮式で、内部のヘリウムの収
縮に応じて容積が縮小され、内部を常に大気圧状態に保
持し得、従来のように内部常流動ヘリウム容器を断熱槽
内に設ける必要がないので、装置自体を小型化すること
が可能になる。さらに、本発明の請求項２に係る加圧超
流動ヘリウム発生装置によれば、冷凍機により超流動ヘ
リウム貯蔵容器内のヘリウムを冷却する構成であるた
め、常流動ヘリウムを断熱膨脹させるＪＴ弁が不要にな
り、ＪＴ弁が詰まったりすることがないから、加圧超流
動ヘリウム発生装置の信頼性が向上する。
たは２に係る加圧超流動ヘリウム発生装置によれば、超
流動ヘリウム貯蔵容器が拡縮式で、内部のヘリウムの収
縮に応じて容積が縮小され、内部を常に大気圧状態に保
持し得、従来のように内部常流動ヘリウム容器を断熱槽
内に設ける必要がないので、装置自体を小型化すること
が可能になる。さらに、本発明の請求項２に係る加圧超
流動ヘリウム発生装置によれば、冷凍機により超流動ヘ
リウム貯蔵容器内のヘリウムを冷却する構成であるた
め、常流動ヘリウムを断熱膨脹させるＪＴ弁が不要にな
り、ＪＴ弁が詰まったりすることがないから、加圧超流
動ヘリウム発生装置の信頼性が向上する。
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る加圧
超流動ヘリウム発生装置の冷却前の常流動ヘリウムが入
れられている状態を示す断面構成説明図、図１（ｂ）は
常流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図であ
る。
超流動ヘリウム発生装置の冷却前の常流動ヘリウムが入
れられている状態を示す断面構成説明図、図１（ｂ）は
常流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図であ
る。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施例に係る加圧超流動
ヘリウム発生装置の冷却前の常流動ヘリウムが入れられ
ている状態を示す断面構成説明図、図２（ｂ）は常流動
ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図である。
ヘリウム発生装置の冷却前の常流動ヘリウムが入れられ
ている状態を示す断面構成説明図、図２（ｂ）は常流動
ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の他の実施例に係る加圧超
流動ヘリウム発生装置の冷却前の常流動ヘリウムが入れ
られている状態を示す断面構成説明図、図３（ｂ）は常
流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図であ
る。
流動ヘリウム発生装置の冷却前の常流動ヘリウムが入れ
られている状態を示す断面構成説明図、図３（ｂ）は常
流動ヘリウム冷却後の状態を示す断面構成説明図であ
る。
【図４】従来例に係る加圧超流動ヘリウム発生装置の模
式的断面構成説明図である。
式的断面構成説明図である。
【図５】図５（ａ）は拡縮しない超流動ヘリウム貯蔵容
器を有し、冷却前の常流動ヘリウムが入れられている状
態を示すヘリウム発生装置の断面構成説明図であり、図
５（ｂ）は常流動ヘリウム冷却後の状態を示すヘリウム
発生装置の断面構成説明図である。
器を有し、冷却前の常流動ヘリウムが入れられている状
態を示すヘリウム発生装置の断面構成説明図であり、図
５（ｂ）は常流動ヘリウム冷却後の状態を示すヘリウム
発生装置の断面構成説明図である。
１…超流動ヘリウム貯蔵容器，１ａ…ベロー部 ３…細管，３ａ…シールリング ４…断熱槽，４ａ…第１真空層，４ｂ…液体窒素層また
は第１反射シールド，４ｃ…第２真空層，４ｄ…常流動
ヘリウム層または第２反射シールド，４ｅ…真空空間，
４ｆ…支持部材 ５…ヘリウム冷却装置または冷凍機 ６…外部常流動ヘリウム容器 ７…ヘリウム供給管 ８…排気装置 ９…排気管 １０…駆動装置，１０ａ…昇降レバー １１…摺動桿 Ｈｅ0 …常流動ヘリウム Ｈｅ1 …超流動ヘリウム Ｐ…圧力計 Ｖ3 …弁 Ｖ7 …ＪＴ弁
は第１反射シールド，４ｃ…第２真空層，４ｄ…常流動
ヘリウム層または第２反射シールド，４ｅ…真空空間，
４ｆ…支持部材 ５…ヘリウム冷却装置または冷凍機 ６…外部常流動ヘリウム容器 ７…ヘリウム供給管 ８…排気装置 ９…排気管 １０…駆動装置，１０ａ…昇降レバー １１…摺動桿 Ｈｅ0 …常流動ヘリウム Ｈｅ1 …超流動ヘリウム Ｐ…圧力計 Ｖ3 …弁 Ｖ7 …ＪＴ弁
Claims (2)
- 【請求項１】 断熱槽と、該断熱槽に収容され、超流動
ヘリウムを貯蔵する拡縮自在な超流動ヘリウム貯蔵容器
と、該超流動ヘリウム貯蔵容器に内設され、該超流動ヘ
リウム貯蔵容器内のヘリウムを２．１７Ｋ以下の温度に
冷却するヘリウム冷却装置とからなることを特徴とする
加圧超流動ヘリウム発生装置。 - 【請求項２】 上記ヘリウム冷却装置が冷凍機であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の加圧超流動ヘリウム発
生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23419395A JPH0979677A (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 加圧超流動ヘリウム発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23419395A JPH0979677A (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 加圧超流動ヘリウム発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0979677A true JPH0979677A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=16967147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23419395A Withdrawn JPH0979677A (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 加圧超流動ヘリウム発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0979677A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100394962B1 (ko) * | 2001-04-11 | 2003-08-19 | 한국표준과학연구원 | 헬륨가스냉동기 및 연속냉각냉동기가 결합된 저온항온조 |
| JP2008025938A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Toshiba Corp | 低温装置 |
| CN102997036A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-03-27 | 奥泰医疗系统有限责任公司 | 用于有液氦消耗低温容器的升级结构 |
| WO2016091667A1 (de) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Bruker Biospin Gmbh | Kryostat mit einem ersten und einem zweiten heliumtank, die zumindest in einem unteren bereich flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP23419395A patent/JPH0979677A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100394962B1 (ko) * | 2001-04-11 | 2003-08-19 | 한국표준과학연구원 | 헬륨가스냉동기 및 연속냉각냉동기가 결합된 저온항온조 |
| JP2008025938A (ja) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Toshiba Corp | 低温装置 |
| JP4724063B2 (ja) * | 2006-07-24 | 2011-07-13 | 株式会社東芝 | 低温装置 |
| CN102997036A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-03-27 | 奥泰医疗系统有限责任公司 | 用于有液氦消耗低温容器的升级结构 |
| WO2016091667A1 (de) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Bruker Biospin Gmbh | Kryostat mit einem ersten und einem zweiten heliumtank, die zumindest in einem unteren bereich flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind |
| JP2017537296A (ja) * | 2014-12-10 | 2017-12-14 | ブルーカー バイオスピン ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＢｒｕｋｅｒ ＢｉｏＳｐｉｎ ＧｍｂＨ | 少なくとも下層部分において互いに液密に分割された第１のヘリウム槽と第２のヘリウム槽とを有するクライオスタット |
| CN107614990A (zh) * | 2014-12-10 | 2018-01-19 | 布鲁克碧奥斯平有限公司 | 具有至少在下区域中液体密封地相互分开的第一和第二氦容器的低温恒温器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |