JPS62210605A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、超電導線あるいは超電導コイルを納め、これ
を液体ヘリウムなどで冷却するための極低温容器（クラ
イオスタットとも言う）に関する。

（従来の技術） 従来例について第３図を参照して説明する。なお、この
従来例は例えば特開昭５９−１５９５０６号公報で知ら
れている。第３図は、円筒形の超電導コイルを納めるた
めの極低温容器の縦断面図である。

■は常温容器であり、常温容器ωの中には低温容器■が
ある。常温容器■と低温容器■の間は、真空度１０””
Ｔｏｒｒ以下の真空断熱部■である。低温容器■は、断
熱性と機械的強度に優れた断熱支持機に）で常温容器（
１）に固定しである。■は、低温容器■に液体ヘリウム
を注入するための注入口である。

低温容器■は繊維強化プラスチックを材料とし、外筒０
．内筒■そして２枚の環形状の端板（８）で構成しであ
る。端板（８）には断熱支持材Ω）が固定しである。ま
た低温容器■には、外筒（０と端板（８）、内筒■と端
板（８）、外筒■と注入口■のそれぞれに接合部（９）
がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように構成した従来の極低温容器は、繊維強化プ
ラスチックを材料としているため、電気絶縁性、透過磁
気を乱さないことなどに優れている。真空断熱部■は、
残存ガスの対流による熱伝達を小さくするため、高真空
を必要とする。断熱支持材（へ）は低温容器■および超
電導コイルなどの重量を支え、しかも輸送時の振動など
に耐える機械的強度を必要とする。接合部■）は、低温
容器■に注入した液体ヘリウムが気体になって真空断熱
部■に漏れないように気密性を必要とし、しかも低温容
器■で液体ヘリウムが突然沸騰したとき。

内圧が発生してもヘリウムが漏れないような接合強度を
必要とする。また接合部（９）は、極低温になった時の
熱応力に対しても気密性を保持しなげればならない。

上記従来例の低温容器（２）は繊維強化プラスチックを
材料としているため、その接合部（９）は溶接したり、
ろう付けすることができず、接合手段が問題になる。な
お、樹脂により接着する方法が考えられるが、？ＩＩ接
などに比べて気密性、接合強度。

耐クラツク性などの信頼性が低い問題がある。

また、低温容器■の繊維強化プラスチックは、ステンレ
ス鋼に比べてガス透過率、ガス放出率が高いため、真空
断熱部■の真空度を向上することは容易でない問題があ
る。

また、端板■も繊維強化プラスチックを材料にしている
ため、これに機械時強度が重要な断熱支持材■を溶接す
ることができない。

更にまた。繊維強化プラスチックの端板■は、積層板に
するとステンレス鋼に比べて製作工程が複雑になり、高
価になる問題がある。なお、繊維強化プラスチックの外
ｆｉ（６）および内筒■はフィラメントワインディング
法で成形すると、ステンレス鋼の大口径の円筒を鍛造し
て製作するのに比べて容易であり、安価であるため、な
るべくこれを使用したい。

本発明は、接合部■の気密性、接合強度を高め、真空断
熱部■の真空度を高め易くした低温容器を有する極低温
容器を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の極低温容器は、常温容器内の真空断熱部内に設
けた低温容器の少なくとも外筒と内筒は繊維強化プラス
チックにて構成し、その繊維強化プラスチックの真空断
熱部に接する面と端板と接合する面に金属メッキを施し
、また端板と外筒及び内筒とのそれぞれの接合面には低
融点金属のメッキを施し、この低融点金属の加熱融着に
よって外筒及び内筒と端板を一体に接合したことを特徴
とする極低温容器。

（作　用） このように構成されたものにおいては、低温容器の繊維
強化プラスチツク部分の真空断熱部に接する面を金属メ
ッキしたので内部のガスが通過しにくくなり、真空保持
が容易になる。そして、外筒および内筒と端板とを低融
点金属のメッキを施して、このメッキ部を融着したので
、結合が強固になる。

（実施例） 以下本発明による一実施例について第１図を参照して説
明する。第１図は低温容器■の部分縦断面図である。外
筒０と内筒■はフィラメントワインディング法で成形し
たガラス繊維強化プラスチックであり、それぞれの真空
断熱部■に接する面と接合部■に厚さ３０．以下の銅メ
ッキ（１０）を化学的に施す。銅メッキ（１０）を施し
た外筒０と内筒■の接合部０に、さらに厚さ３０μｓ以
下のはんだメッキ（１１）を施す。端板０は非磁性金属
であるところのステンレス鋼であり、その接合部■）に
は厚さ３０連以下のはんだメッキ（１１）を施す。次に
端板（８）に外筒０および内筒■を接合し、その接合部
（９）をボルト（１２）、平ワシャ（１３）　、スプリ
ングワシャ（１４）を使って締め付ける。外筒０および
内筒■のボルト（１２）が入るネジ穴にはヘリサート（
１５）があらかじめ挿入しである。そして、ガスバーナ
などの火災で端板（８）を加熱し、接合部（９）のはん
だメッキ（１１）を融着しである。また融着した後にボ
ルト（１２）を増し締けしである。

断熱支持材■はステンレス鋼の継手金具（４ａ）とチタ
ン合金の断熱棒（４ｂ）で構成され、継手金具（４ａ）
は端板（８）に溶接してあり、その継手金具（４ａ）に
断熱棒（４ｂ）が固定しである。

次に上記構成の作用を説明する。

銅メッキ（１０）は、繊維強化プラスチックの外筒０お
よび内筒■に密着する。はんだメッキ（１１）も、銅メ
ッキ（１０）およびステンレス鋼の端板（へ）に密着す
る。その銅メッキ（１０）および融着したはんだメッキ
（１１）は接合部（９）に気密性を持たせる。また融着
したはんだメッキ（１１）を再溶融すると、接合部■）
は剥離する。真空断熱部■に接した銅メッキ（１０）は
、外筒０および内筒■からガスが発生しないようにする
。ボルト（１２）は接合部■）を強く締付ける。スプリ
ングワッシャ（１４）は、はんだメッキ（１１）の溶融
に伴って接合部０）を押し当てる。ヘリサート（１５）
は、ボルト（１２）が入る外筒■および内筒■のネジ穴
を補強する。端板（８）は、火災を受け。

その熱をはんだメッキ（１１）に伝達する。端板（８）
と継手金具（４ａ）の溶接箇所は輸送時の振動による繰
返し荷重に耐える。端板（ハ）はステンレス鋼製である
から、繊維強化プラスチックに比べて１機械的強度が大
であるから低温容器■に内圧が発生してもあまりふくら
まないため、端板（８）の接合部（９）に働く曲げモー
メントは小さくなる。

以下この実施例の効果について説明する。接合部■は、
はんだで良好に融着するため、接合部■の気密性を高く
することができる。また、融着したはんだメッキ（１１
）を再溶融すれば接合部■を剥離できるため、分解再組
立が容易である。

銅メッキ（１０）は、外筒０および内筒■のガス放出、
ガス透過を防ぐため、真空断熱部■を高真空に保つこと
ができる。また、ボルト（１２）により接合部■を接合
し、ボルト（１２）が入る外筒０および内筒■のネジ穴
を補強するようにヘリサート（１５）を使用しているた
め、ボルト（１２）が破断するまで接合部０を強く締め
付けることができる。スプリングワッシャ（１４）は、
はんだメッキ（１１）の溶融時に接合部■を押し当てて
いるため、接合部■）に空隙ができないで気密性が保た
れる。

ステンレス鋼の端板（８）は、火災を受け、その熱をは
んだメッキ（１１）に伝達するため、加熱炉などの大き
な設備を使わずにはんだメッキ（１１）を融着し、ある
いは溶融して剥離することができる。端板（８）と継手
金具（４ａ）は同じステンレス鋼であるため、容易に溶
接できる。しかも、この溶接強度は、輸送時の振動によ
る繰返し荷重に十分耐えることができる。

外筒０および内筒■を繊維強化プラスチックにし、端板
（へ）をステンレス鋼にしたため、製作が容易となる。

次に本発明１こよる他の実施例について第２図を参照し
て説明する。第２図は、第１図と同様に低温容器■の部
分断面図を示す。繊維強化プラスチックの真空断熱部■
に接する面と、外筒０および内筒■の端板接合面■をメ
ッキすることは第１図と同様である。しかし、第１図と
違って、端板■は繊維強化プラスチックであり、接合部
■）はねじ山になっている。また、接合部（９）に通ず
るはんだ流入口が内筒■に設けである。端板（８）と継
手金具（４ａ）はボルト（１２）で締付けられている。

この構成において、接合部０）はねじ山によって強く接
合される。接合部■のはんだメッキ（１１）が溶融した
時。

接合部０）に空隙ができないように、溶融したはんだを
流入口（１６）から流し込む。

尚、本発明は第１図および第２図に示した銅メッキ（１
０）とはんだメッキ（１１）をインジウムメッキにして
もよい。また、銅メッキ（１０）は蒸着したものでもよ
く、スパッタリングで融着したものでもよい。銅メッキ
（１０）あるいははんだメッキ（１１）に電流が流れな
いように、一部の銅メッキ（１０）とはんだメッキ（１
１）を接着樹脂などの絶縁物にしてもよい。

第３図の従来例に示した注入口■は、本発明により端板
■と同様にして外筒０に接合することができる。また常
温容器（ト）は、低温容器■と同様に構成することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の極低温容器は、接合部の気
密性および接合強度を高め、繊維強化プラスチックのガ
ス放出を低減したので、真空断熱部を高真空にして断熱
性を向上し、液体ヘリウムの消費量が少なくなり、高信
頼性の極低温容器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の極低温容器のそれぞれ異なる
実施例の低温容器部を示す部分縦断面図、第３図は従来
例を示す極低温容器の縦断面図である。 １・・・常温容器、　　　２・・・低温容器、３・・・
真空断熱部、　　６・・外筒、７・・内筒、　　　　　
　８・・・端板、９・・接合部、 １０・・・金属メッキである銅メッキ、１１・・・低融
点金属メッキであるハンダメッキ、１２・・・ボルト、
　　　　１５・・・ヘリサート。 １６・・・流入口。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）常温容器内の真空断熱部内に配設し同心の外筒と
   内筒の両端を環状の端板で接合した低温容器を有する極
   低温容器において、低温容器は少なくとも外筒と内筒を
   繊維強化プラスチックにて構成し、その繊維強化プラス
   チックの真空断熱部に接する面と端板と接合する面に金
   属メッキを施し、また端板と外筒及び内筒とのそれぞれ
   の接合面には低融点金属のメッキを施し、この低融点金
   属の加熱融着によって外筒及び内筒と端板を一体に接合
   したことを特徴とする極低温容器。
2. （２）端板は非磁性金属からなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の極低温容器。
3. （３）端板は繊維強化プラスチックからなり、ボルトと
   ヘリサートを介して継手金具を取付け、これに断熱棒を
   結合し、外筒及び内筒への端板接合部はねじ山とし、こ
   の接合部へ低融点の溶融金属を流し込む流入口を設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の極低温容
   器。