JPS5947600A - 極低温物質の輸送方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、極低温物質の輸送方法に係り、特に内管と、
冷却用冷−ａ　（以下、冷媒と略）で冷却されるシール
ド管と、外管とが減圧される空間を介して順次同心状に
配設された３重管式輸送管により液体ヘリウム（以下、
ＬｌｌＦと略）、１体水素（以下、Ｌ　Ｈ２と略）等を
輸送するのに好適なイタ低温物質の輸送方法に関するも
のである。

〔従来技術〕

従来の極低息物質の輸送方法を第１図により説明する。

第１図で、３重管式輸送管１０は、極低温物質が流通す
る内管１１と、冷媒が流通する冷却管Ｊ２が外周面に固
設されたシールド管】３と、外側雰囲気が大気加である
外管１４とで構成され、内管１１．シールド管１３．外
管１４は、真空排気装置Ｒ（図示省略）で減圧排気され
る空間（以下、真空層と略）２１゜ｎを介して順次同心
状に配設されている。

極低温物質を液化する液化装置（以−ト、液化装置と略
）と、使用先、例えば、被冷却体（図示省略）を断熱収
納するクライオスタット　（図示省略）とは、３重管式
輸送管１０で連結され、捷た、冷却管】２は、冷媒を液
化する液化装置（以ト、冷媒液化装置ｉ’７と略）に連
結されている。

冷媒液化装置で液化さｉｔた液体窒素（以上、ＬＮ２と
略）が冷却管１】を流通することで、シールド管】３は
ＬＮ２の温度である７７°■（まで冷却される。

その後、液化装（Ｈで液化された極低温物質、例えば、
ｒ、Ｉ−ｒＰ；　ＬＬ　　等が内管１１を流通しクライ
オスタンドに輸送される。

この場合、大気温度である外管１４からの内管１１を流
通する極低温物質への侵入熱量は、真空１ｉ２１゜ｎの
真空断熱効果と、７７°Ｋまで冷却されたシールド管１
３での侵入熱の吸収による断熱効果と、輻射断熱効果と
により少量に抑制され、その結果、液化装置で液化され
た極低温物質は、極めて高い歩留りにてクライオスタッ
トに輸送さｉｚる。

このよう今′〕Ｅ来技術では、液化装置１９で液化され
た極低温物質をいかに高い歩留り４こて使用先−＼輸送
するかに凡点がｉ＃ｉ’かれぴおり、極低温物質をいか
に安価な輸送費にで使用先へＤ１定量輸送する力・につ
いて１ｉ、１１とんど注意が払われ−（いｔ［い、。

〔発明のＩ］的〕

本発明の目的は、３重管式輸送管により極低温物質を安
価な輸送費にてｉｌす１１送できる極低温′１″（ｊｔ
＜の輸送方法を提供することにある。

〔発明の概扱〕

本発明ｉＪ、３重管式輸送管のシールド管を、温度７７
°にないし極低温物質の輸送費が冷媒にＬＮ。

を用いた１１】僑と等しくなる温度の冷視て冷却するこ
とで、−１−Ｎ１４　「目的を達成しようとつるもので
Ｊ）る。

〔発明の実カイ４例〕 第１図に示１３爪管式輸送管により極低治１物質を液化
装置Ｎから使用先・＼輸送する場合、その輸送費は、式
（１）１こ示す液化装置の運転動力と式（２）に示イ冷
婢、液化装置Ｍの運転動力とを君側した運転動力（以下
、運転全動力と略）により決まる。

Ｊ？ｌ　＝　Ｃ＋　×πＤ、　Ｌ　Ｅ、σ（ｉｉ２’　
　Ｔ＋’　）　・・・・・・・・　（１）ＩＦ２＝　Ｃ
２ｘ　ｒｃ　Ｄ８１ｉＦ、　ａ　（Ｔ、’　−Ｔ２’　
）−＝＝・ｔ２）ここで、 Ｐ、：液化装＋Ｎの運転動力　　　　　（にＷ）Ｐ、：
冷媒液化装置の運転動力　　（Ｋ！りＣ８：液化装ｐ７
の冷凍容量　　　（Ｗ　／　Ｗ　’Ｉ”ｒ　）Ｃパ冷媒
液化装置の冷凍容量　（Ｗ／Ｗ’ｌ”２）Ｊ）、：内管
の外径　　　　　　　　（σ）Ｉ〕、：シールド管の外
径　　　　　（■）Ｌ＝輸送管の長さ　　　　　　　　
（儂）σ：ボルツマン定数 Ｔ、二極低温物質の温度　　　　　（ｏｌｏＴ、：冷媒
の温度　　　　　　　　（０Ｋ）Ｔ８：大気温度　　　
　　　　　　　（ＯＫ）Ｂ、２式（３）で示されるシー
ルド管内面から内管外面へ入ってくる輻射熱の度合い Ｂ、　ａ式（４）で示される外管内面からシールド管外
面へ入ってくる輻射熱の度合い 二こで、ε、：内管外面の熱輻射率 ε２：ンールド管内面の熱輻射率 Ｃ３：シールド管外面の熱輻射率 Ｃ４：外管内面の熱輻射率。

】）□：内管の外径　　　　（α） Ｄ２：シールド管の内径　（儒） Ｊ）８＝シールド管の外径　（σ） Ｄ４：外管の内径　　　　　（σ） つまり、極低温物質の輸送費は、運転全動力が増大する
ほど増加し、したがって、極低温物質の輸送費を節減す
るためには、運転全動力の増大を抑制する必要がある。

また、式（１）〜（４）より運転全動力は、他因子を一
定とした場合、冷媒温度により決まる。

そこで、まず表１に示す因子の組合せにより実験を実施
し運転全動力と冷媒温度との関係を求めた。

なお、この場合、極低温物質は、Ｌ　Ｉ（、、（ｉ）、
　＝　４５°Ｋ）、冷媒は、ＬＮ２（Ｔ、　＝　７７°
Ｋ）、フロンＲ−１４＜１）２＝１４５．１°Ｋ）、フ
ロンＲ−１３（’１’。

＝１８４３°Ｋ）、フロンＲ−５０４（Ｔ２＝２１５．
９９（）で、１だ、冷媒液化装置には、それぞれの冷媒
の液化に従来より使用されている冷凍容量の冷媒液化装
置ｉ＆を用いた。

第２図は、このようにして得た運転全動力（Ｐｏ）と冷
媒温ＩＦＬ（Ｔｚ）との関係線図で、運転全動力は、冷
媒温度がＬ　Ｎ２温度よりも高くなるに従って減少Ｌノ
、冷媒温度が約１２５°にで最小となり、それ以降は、
冷媒温度が高くなるにしたがって増大する。

つまり、この結果から次のことが把握できる。

（１）冷媒にＬＮ２を用いる場合よりも運転全動力を減
少できるＬ　Ｎ２よりも高温の冷媒が存在する。

（２）運転全動力が冷媒にＬＮ２を用いた場合と等しく
、しかもＬＮ２温度よりも高温の冷媒が存在する。

そこで、次に、運転全動力が、ＬＮ２温度７７０にでの
それと等しくなる冷媒温度（以下、等価冷媒温度と略）
を把握した。

表２に示す囚Ｙの組合ぜにより実験を実施した。

なお、表２で、Ｃ，／はＬＮ２液化装置Ｉ’（の冷凍容
量でＣ７′はｉ、Ｎ２より高温の冷媒液化装置の冷凍容
量である。

その結果、第３図〜第６図に示すような等価冷第３図〜
第６図で、等価冷媒温度（’Ｉ’２□）は、くなる。ま
た、各因子の中で、等価冷媒温度（ＴｚＭ）表　　　２ 式（５）は、以上の結果をまとめた等価冷媒温度の関係
式で、つまり、シールド管を湿度７７°■く〜式（５）
で示される温度である冷媒で冷却ば゛ること′Ｑ、運転
全１助−ｈを冷媒にＬ　Ｎ２を・用いｌ、−場合のそれ
と同等以下１こ抑制することができる。

〔発明の効果〕

木光明は、以−１−説明したように、３重管式輸送管又
・極低温物質を輸送する場合、シールド管を、１全動力
を冷媒にＬＮ、を用いた場合それと同等以下に抑制でき
るので、冷媒にＬＮ、を用いた場合に比べ極低温物質を
安価に輸送できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、３重管弐翰送管の縦断面図、第２図ないし第
６図は、本発明者らによる実験例を示すもので、第２図
は、〕】Ｋ転全動力と冷媒温度との関係糾図、第３図は
、等価冷媒温度と１）３／Ｄ、との関係線図、第４ｒＡ
は、等価冷媒温度とＥ２　／　Ｅ　１との関係線図、第
５図は、等価冷奴２温度とＣ２’／　ＣＩとの関ｇ？−
紳図、第６図は、等価冷媒温度とＣ２’／′Ｃ１との関
係線図である。 １０３重管式輸送管、１１　　・内管、１２・・・冷却
管、】３・・・・・ンールド管、１４・・・・外管、加
・・・大気、２１．Ｚ２・・・ｊ’ｃ空層 ’Ａ′を図 ４′２し１ 玲楳温Ｘ　：　Ｔｚ　（’にノ ド４Ｎ ！、５゜ θ。 Ｅ：ｚ／ｒｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　極低温物質が流通する内管と、冷却用冷媒で冷却さ
   れるシールド管と、外管とが減圧排気される空間を介し
   て順次間Ｉし状に配設された輸送Ｗｌこより極低温物質
   を輸送する方法において。 ｎｉｔ記ノールド管を、温度７７°にないし前記極低温
   物質の輸送費が航紀冷却用冷媒に液体窒素を用いた場合
   と等しくなる温度の冷却用冷媒で冷却することを特徴と
   する極低温物質の輸送方法。 ２　前記極低温物質の輸送費が前記冷却／−１］冷媒に
   醒体蟹累を用いた場合と等しくなる冷却用冷媒の温度を
   、２８６．２　（Ｄｓ　／　Ｄ＋　）　”””　（Ｌ　
   ／　Ｅ＋　）””９６（Ｃ２’／　ＣＩ　）　””５（
   Ｃ２”／　ＣＩ　）−”””　（０Ｋ）　（ここで、Ｄ
   。 ＝８１〕記内管の外径、Ｉ）３：前記シールド管の外径
   、」ら１：シール１′鋳内面から内管外面へ入ってくる
   輻射熱の度合い、Ｅ２：前記外管内面からシールド管外
   面へ入ってくる輻射熱の度合い、Ｃ０：前記極低温物質
   の液化装置冷凍容量、Ｃ２′：液体窒素の液化！に置冷
   凍容量　Ｃ２’：液体窒素より高温の冷却用冷媒の液化
   装置１ｑ冷凍容ｆ＋４’、　）　とする特許請求の範囲
   第１項記載の極低温物質の輸送方法。