JPS6339618A - Automatic liquid helium supplying device - Google Patents

Automatic liquid helium supplying device

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JPS6339618A
JPS6339618A JP61183628A JP18362886A JPS6339618A JP S6339618 A JPS6339618 A JP S6339618A JP 61183628 A JP61183628 A JP 61183628A JP 18362886 A JP18362886 A JP 18362886A JP S6339618 A JPS6339618 A JP S6339618A
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helium
liquid
valve
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上岡 泰晴
Keigo Kuga
久我 圭吾
Masanori Murai
正則 村井
Yoshiaki Suzuki
佳明 鈴木
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Toyo Sanso Ltd
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Abstract

PURPOSE:To automatically supply helium while avoiding loss of residual liquid helium in a cryostat, by controlling the operations of a pressure-raising means, an on-off valve and a discharge valve according to signals from a liquid level sensor and a temperature sensor. CONSTITUTION:When the amount of liquid helium in a cryostat 4 decreases, it is detected by a liquid level sensor 19, and a detection signal is fed to a controlling part 11, whereby a discharge valve 13 is opened. A heater 16 is operated, the pressure in a liquid helium storing container 2 is raised, and a helium gas generated by evaporation in a feeding pipe is discharged to the exterior as indicated by an arrow B. When the temperature of the helium gas thus discharged lowers to a predetermined temperature, a signal from a temperature sensor 4 is sent to the controlling part 11, whereby the discharge valve 13 is closed, whereas an on-off valve 10 is opened, so that liquid helium is permitted to flow from the container 2 into the cryostat 4 as indicated by an arrow A. Thus, it is possible to automatically supply liquid helium without needlessly increasing the consumption of liquid helium.

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を冷却媒体として用いて各種極
低温試験を行なうために、極低温試験用冷却装置(クラ
イオスタット)内へ液体ヘリウム貯蔵容器内から液体ヘ
リウムを自動供給する装置に関するものでおる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention is used to transfer liquid from a liquid helium storage container into a cooling device for cryogenic tests (cryostat) in order to perform various cryogenic tests using liquid helium as a cooling medium. This relates to a device that automatically supplies helium.

従来の技術 近年の極低温工学の発展は目覚ましいものがあり、そこ
で最近では各種極低温試験を行なう償金が著しく増加し
ている。極低温試験は、冷却媒体として液体ヘリウムを
使用することが多く、その場合クライオスタットと称さ
れる冷却容器内に液体ヘリウムを注入し、試験対象物や
試験装置などを液体ヘリウムにより直接もしくは間接的
に冷却して極低温試験を行なうのが通常でおる。したが
って極低温試験においては、液体ヘリウム貯蔵容器(デ
ユワ−と称される)からクライオスタット内に液体ヘリ
ウムを供給する必要がおる。
BACKGROUND OF THE INVENTION The development of cryogenic engineering in recent years has been remarkable, and the cost of conducting various cryogenic tests has increased significantly recently. Cryogenic tests often use liquid helium as a cooling medium. In this case, liquid helium is injected into a cooling container called a cryostat, and the test object or test equipment is heated directly or indirectly with liquid helium. It is usual to cool the material and perform cryogenic tests. Therefore, in cryogenic tests, it is necessary to supply liquid helium into the cryostat from a liquid helium storage container (referred to as a dewar).

一般にこのような液体ヘリウムの供給のためには、トラ
ンスファーチューブと称される断熱二重管溝造の移送管
を用いるのが通常であって、第2図に示すようにその移
送管1の一端を液体ヘリウム貯蔵容器2内の液体ヘリウ
ム3中に浸漬させるとともに、移送管1の他端をクライ
オスタット4内に挿入し、液体ヘリウム貯蔵容器2の内
部を加圧して、その貯蔵容器2内の液体ヘリウムを前記
移送管1を介してクライオスタット4内に圧送するのh
ζ通常である。ここで、液体ヘリウム圧送のための加圧
は、液体ヘリウム貯蔵容器2内の上部空間にヘリウムガ
スを加圧供給することによって行なうか、あるいは液体
ヘリウム貯蔵容器内の液体ヘリウム中にヒータを浸漬さ
せ、そのヒータにより加温して圧力上昇させることによ
って行なう。
Generally, to supply such liquid helium, an insulated double-tube transfer pipe called a transfer tube is usually used, and one end of the transfer pipe 1 is connected as shown in Fig. 2. is immersed in the liquid helium 3 in the liquid helium storage container 2, the other end of the transfer tube 1 is inserted into the cryostat 4, the inside of the liquid helium storage container 2 is pressurized, and the liquid in the storage container 2 is immersed. Helium is pumped into the cryostat 4 through the transfer pipe 1.
ζ Normal. Here, pressurization for pumping liquid helium is performed by supplying helium gas under pressure to the upper space of the liquid helium storage container 2, or by immersing a heater in the liquid helium in the liquid helium storage container 2. This is done by heating and increasing the pressure using the heater.

なお、移送管1のクライオスタット4内の先端はクライ
オスタット4内の底面に近接した状態で開口させておく
のが通常である。すなわち、クライオスタット4内に最
初に液体ヘリウムの供給を開始する際には、移送管1の
先端の開口端で液体ヘリウムが気化してしまうのが通常
でおり、この場合移送管1の先端の開口端がクライオス
タット4内の底面に近接していればその底面が気化した
ヘリウムガスの顕熱によってすみやかに温度降下し、こ
れによってやがて液体ヘリウムの気化が阻止されるよう
になって液体ヘリウムの状態でクライオスタット内に注
入されるようになるが、移送管1の先端がクライオスタ
ット底面から離れていれば、移送管先端での液体ヘリウ
ムの気化がいつまでも阻止されず、液体ヘリウムをクラ
イオスタット内に注入させることができないことが多い
からである。
Note that the tip of the transfer tube 1 inside the cryostat 4 is normally left open in a state close to the bottom surface inside the cryostat 4. That is, when liquid helium is first started to be supplied into the cryostat 4, the liquid helium usually vaporizes at the open end of the transfer tube 1; If the end is close to the bottom of the cryostat 4, the temperature of the bottom of the bottom will drop quickly due to the sensible heat of the vaporized helium gas, which will eventually prevent the liquid helium from vaporizing and turn it into a liquid helium state. Liquid helium will be injected into the cryostat, but if the tip of the transfer tube 1 is far from the bottom of the cryostat, vaporization of liquid helium at the tip of the transfer tube will not be prevented forever, and liquid helium will not be injected into the cryostat. This is because there are many things that cannot be done.

ところで極低温試験中においては、クライオスタット内
の液体ヘリウムはガス化により徐々に減少して行くから
、極低温試験を続行させるためには、ある程度液体ヘリ
ウムが減った時点で新たに補給する必要がある。そのた
め従来は第2図中に示すようにクライオスタット内に液
体ヘリウムの液面を検出するためのレベルセンサ5を配
設しておき、そのレベルセンサ5を監視して液体へリウ
ムの液位が予め定めた位置付近まで下がった時点で、最
初の供給作業と同様にして補給作業を行なっている。な
お移送管は最初の供給作業後もクライオスタット内に挿
入したままにすることもあるし、また最初の供給作業後
にクライオスタットから扱去して、次の補給作業におい
て再度挿入することもある。
By the way, during the cryogenic test, the liquid helium in the cryostat gradually decreases due to gasification, so in order to continue the cryogenic test, it is necessary to replenish the liquid helium once it has decreased to a certain extent. . Therefore, conventionally, as shown in FIG. 2, a level sensor 5 for detecting the level of liquid helium is provided in the cryostat, and the level sensor 5 is monitored to determine the level of liquid helium in advance. Once the robot has descended to the determined position, the replenishment operation is carried out in the same way as the initial replenishment operation. Note that the transfer tube may remain inserted into the cryostat even after the first supply operation, or it may be removed from the cryostat after the first supply operation and reinserted in the next replenishment operation.

しかしながら実際の極低温試験中においては、冷却媒体
である液体ヘリウム液位の監視や液体ヘリウム補給作業
は試験担当員にとって副次的な作業であって試験担当員
は本体の実験操作や本来の実験データの監視に追われて
いることが多く、そのため液体ヘリウムがなくなるまで
液体ヘリウムの減少に気が付かずに極低温試験が中断し
たり、あるいは補給作業の不手際により液体ヘリウムの
無駄なロスが生じたりすることが多かった。そこで液体
ヘリウムの補給を自動的に行ない得るようにした装置の
開発が望まれている。このような装置が開発されれば、
上述の不都合が解消されるばかりでなく、液位の監視や
補給作業に要していた試験員の負担を軽減して、本来の
極低温試験に専念でき、その利益は大きいものと考えら
れる。
However, during actual cryogenic tests, monitoring the level of liquid helium, which is the cooling medium, and replenishing liquid helium are secondary tasks for the test personnel, and the test personnel are responsible for operating the main body and conducting the original experiment. Because they are often busy monitoring data, cryogenic tests may be interrupted without noticing the decrease in liquid helium until it runs out, or unnecessary loss of liquid helium may occur due to poor replenishment operations. There were many things. Therefore, it is desired to develop a device that can automatically replenish liquid helium. If such a device is developed,
This not only eliminates the above-mentioned inconveniences, but also reduces the burden on test personnel who were required to monitor the liquid level and replenish the liquid, allowing them to concentrate on the primary purpose of cryogenic testing, which is considered to be of great benefit.

上述のように極低温試験中における液体ヘリウムの補給
を自動化するためには、前述の移送管の先端部を極低温
試験中も常時クライオスタット内に浸漬させておき、ク
ライオスタット内における液体ヘリウムの液位を自動検
知し、その検知信号に応答して液体ヘリウム貯蔵容器内
の加圧(例えば前述のようなヒータによる加温加圧また
はヘリウムガスによる加圧)を自動的に開始させ、かつ
移送管のバルブ6を自動的に開くことにより、液体ヘリ
ウムを貯蔵容器内から前記移送管を介してクライオスタ
ット内へ自動的に補給するようにすることが考えられる
。しかしながらこのような補給方式では、実際には次項
で述べるような問題がおり、実用化は困難であった。
As mentioned above, in order to automate the replenishment of liquid helium during cryogenic tests, the tip of the transfer tube is kept immersed in the cryostat at all times during cryogenic tests, and the liquid helium level in the cryostat is kept constant. is automatically detected, and in response to the detection signal, automatically starts pressurizing the liquid helium storage container (for example, heating and pressurizing with a heater as described above or pressurizing with helium gas), and It is conceivable that by automatically opening the valve 6, liquid helium is automatically replenished from the storage container into the cryostat via the transfer pipe. However, this type of replenishment system actually has problems as described in the next section, making it difficult to put it into practical use.

発明が解決すべき問題点 実際の極低温実験においては、液体ヘリウム貯蔵容器か
らクライオスタットまで液体ヘリウムを移送するための
移送管はその長さが数mに及ぶのが通常であり、また最
初の液体ヘリウム供給作業から次の補給作業までの間、
おるいは前回の補給作業と次回の補給作業との間には相
当な時間が経過しているのが通常でおる。一方、移送管
は断熱二重管構造とは言えども、完全な断熱が可能なわ
けではなく、そのため前述のように最初の液体ヘリウム
供給作業もしくは前回の液体ヘリウム供給作業からの時
間が経過すれば、移送管の中間部分では液体ヘリウムが
ガス化し、しかもそのガス化したヘリウムおよび移送管
の内壁が室温近くまで温度上昇してしまう。このような
状態で補給作業を開始すれば、移送管の内部の室温に近
いヘリウムガスおよび移送管内壁で暖められたガスがク
ライオスタット内に送り込まれてしまうことになり、し
かもその渚は前述のように移送管の長さが相当におるこ
とから、かなりの最に達する。
Problems to be Solved by the Invention In actual cryogenic experiments, the length of the transfer tube for transferring liquid helium from the liquid helium storage container to the cryostat is usually several meters, and the initial liquid From one helium supply operation to the next,
Ordinarily, a considerable amount of time has passed between the previous replenishment operation and the next replenishment operation. On the other hand, although the transfer pipe has an insulated double pipe structure, complete insulation is not possible, so as mentioned above, if time has passed since the first liquid helium supply operation or the previous liquid helium supply operation, In the intermediate portion of the transfer tube, liquid helium is gasified, and the temperature of the gasified helium and the inner wall of the transfer tube rises to near room temperature. If replenishment work is started in such a state, the helium gas inside the transfer tube, which is close to room temperature, and the gas warmed by the inner wall of the transfer tube will be pumped into the cryostat. Since the length of the transfer pipe is quite large, it reaches a considerable maximum.

このように室温に近い相当量のヘリウムガスがクライオ
スタット内に送り込まれれば、そのガスによってタライ
オススタット内に残留していた液体ヘリウムが昇温・ガ
ス化し、液体ヘリウムが無駄に消費されてしまうことに
なる。すなわち、クライオスタット内においては、既に
述べたように移送管の先端の開口端をクライオスタット
内底面に近接するようにしておくのが通常でおり、この
状態で移送管の先端から室温に近い相当量のヘリウムガ
スが吹き込まれれば、クライオスタット内の前回の残貿
液体ヘリウムの相当量がすみやかに気化してしまう。し
たがってこのような方式では液体ヘリウムのロス量が著
しく多く、高価な液体ヘリウムの消費量が増大して極低
温試験のコストが著しく高くなってしまう問題があり、
実用化は困難であった。
If a considerable amount of helium gas close to room temperature is pumped into the cryostat in this way, the gas will raise the temperature of the liquid helium remaining in the Taliostat and turn it into gas, resulting in the liquid helium being wasted. become. In other words, in a cryostat, as mentioned above, the open end of the transfer tube is usually kept close to the internal bottom surface of the cryostat, and in this state, a considerable amount of water close to room temperature is discharged from the tip of the transfer tube. If helium gas is injected, a considerable amount of the liquid helium left over from the previous time in the cryostat will quickly vaporize. Therefore, with this method, there is a problem that the loss of liquid helium is extremely large, the consumption of expensive liquid helium increases, and the cost of cryogenic testing becomes extremely high.
Practical implementation was difficult.

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、補
給作業時におけるタライオスタット内残沼液体ヘリウム
の気化によるロスを招くことなく、クライオスタットに
対する液体ヘリウム補給作業を自動的に行ない得るよう
にした装置を提供することを目的とするものである。
This invention was made against the background of the above circumstances, and it is possible to automatically replenish liquid helium to a cryostat without incurring loss due to vaporization of residual liquid helium in the taliostat during replenishment work. The purpose is to provide a device.

問題点を解決するための手段 この発明は、液体ヘリウム貯蔵容器からクライオスタッ
ト内に液体ヘリウムを供給するための装置において、一
端が液体ヘリウム貯蔵容器内の液体ヘリウム中に浸漬さ
れるとともに他端がクライオスタット内に挿入される断
熱構造の移送管と、液体ヘリウム貯蔵容器内の圧力を上
昇させる圧力上昇手段と、クライオスタット内の液体ヘ
リウムの液位を検出する液位検出器と、前記移送管にお
けるクライオスタットに近い部位において移送管から分
岐されて外部へ連通する放出管路と、その放出管路を開
閉する放出弁と、放出管路内の温度を検出する温度検出
器と、前記放出管路の分岐位置よりもクライオスタット
に近い位置で移送管を開閉する開閉弁と、前記液位検出
器および温度検出器からの信号に応じて前記放出弁、開
閉弁および圧力上昇手段を制御する制御部とを有してな
ることを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems This invention provides an apparatus for supplying liquid helium from a liquid helium storage container into a cryostat, in which one end is immersed in liquid helium in the liquid helium storage container and the other end is immersed in the cryostat. a transfer pipe having an adiabatic structure inserted into the cryostat, a pressure increasing means for increasing the pressure in the liquid helium storage container, a liquid level detector for detecting the liquid level of liquid helium in the cryostat, and a cryostat in the transfer pipe. A discharge pipe branching from the transfer pipe at a nearby location and communicating with the outside, a discharge valve opening and closing the discharge pipe, a temperature detector detecting the temperature within the discharge pipe, and a branch position of the discharge pipe. an on-off valve that opens and closes the transfer pipe at a position closer to the cryostat, and a control section that controls the release valve, the on-off valve, and the pressure increase means in accordance with signals from the liquid level detector and the temperature sensor. It is characterized by the fact that

作  用 この発明の装置において、クライオスタット内に最初に
液体ヘリウムを供給する際には、移送管の一端を液体ヘ
リウム貯蔵容器内の液体ヘリウム中に、他端をクライオ
スタット内に挿入した状態で圧力上昇手段を作動させて
貯蔵容器内を圧力上昇ざぜるとともに開閉弁を開く。但
し放出弁は閉じた状態としておく。このようにすれば液
体ヘリウム貯蔵容器内の液体ヘリウムが前記圧力によっ
て移送管を介しクライオスタット内へ移送供給される。
Function: In the apparatus of the present invention, when liquid helium is initially supplied into the cryostat, one end of the transfer tube is inserted into the liquid helium in the liquid helium storage container, and the other end is inserted into the cryostat, and the pressure is increased. The means is actuated to raise the pressure inside the storage container and open the on-off valve. However, the discharge valve should be kept closed. In this way, the liquid helium in the liquid helium storage container is transferred and supplied into the cryostat via the transfer pipe by the pressure.

クライオスタット内の液体ヘリウムの液面が予め定めた
レベルに達すれば、これを液位検出器が検出し、その検
出信号に応答して制御部からの制御信号により開閉弁が
閉じられるとともに、圧力上昇手段の作動が停止され、
これによってクライオスタットへの液体ヘリウムの供給
が停止される。
When the level of liquid helium in the cryostat reaches a predetermined level, the liquid level detector detects this, and in response to the detection signal, the on-off valve is closed by a control signal from the control unit, and the pressure increases. the means are deactivated;
This stops the supply of liquid helium to the cryostat.

このようにしてクライオスタット内に所定量の液体のヘ
リウムが収容された後には、通常は各種の極低温試験が
開始されるが、その間には次第にクライオスタット内の
)皮体ヘリウムが気化して徐々にその鑞が減少して行く
。またその間、大気中にざらされている移送管内の液体
ヘリウムは気化し、かつその気化したヘリウムカスおよ
び移送管内壁は室温近くまで温度上昇してしまう。
After a predetermined amount of liquid helium is stored in the cryostat in this way, various cryogenic tests are usually started, during which time the skin helium (in the cryostat) gradually evaporates and gradually That lead is decreasing. During this time, the liquid helium in the transfer tube exposed to the atmosphere vaporizes, and the temperature of the vaporized helium scum and the inner wall of the transfer tube rises to near room temperature.

前述のようにクライオスタット内の液体ヘリウム量が減
少し、そのレベルが予め定めたあるレベルまで減少した
時にはこれを液位検出器が検出し、その検出信号に応答
して制御部からの制御信号により圧力上昇手段の作動が
開始されるとともに、放出弁が開放される。但しこの状
態では開閉弁は閉じられている。このため前回の供給後
に移送管内で気化しかつ室温近くまで温度上昇したヘリ
ウムガスは、圧力上昇手段による加圧力によって放出管
路、放出弁を介して外部へ放出される。そしてその放出
されるガスの温度が予め定めた温度まで下降したことを
温度検出器が検出した時、換言すれば移送管内に存在し
ていた室温近くのヘリウムガスがほぼ完全に排出されか
つ移送管内壁が完全に冷却されたことが確認された時に
、温度検出器からの信号に応答して制御部からの制御信
号により放出弁が閉じられるとともに開閉弁が開放され
る。なお圧力上昇手段はそのまま作動を継続する。した
がって最初の供給時と同様に、貯蔵容器内の液体ヘリウ
ムがクライオスタット内へ移送管を介して補給される状
態となる。そしてクライオスタット内の液体ヘリウムの
レベルがあるレベルに達すれば、液位検出器からの信号
に応答して制御部からの指令により開閉弁が閉じられる
とともに圧力上昇手段の作動が停止せしめられ、液体ヘ
リウムの補給が停止される。
As mentioned above, when the amount of liquid helium in the cryostat decreases and the level decreases to a predetermined level, the liquid level detector detects this, and in response to the detection signal, a control signal from the control unit is sent. The pressure increase means is started to operate and the release valve is opened. However, in this state, the on-off valve is closed. Therefore, the helium gas that has been vaporized in the transfer pipe and whose temperature has risen to near room temperature after the previous supply is discharged to the outside via the discharge pipe and the discharge valve by the pressure applied by the pressure increasing means. When the temperature sensor detects that the temperature of the released gas has dropped to a predetermined temperature, in other words, the helium gas near room temperature that was present in the transfer tube has been almost completely exhausted and When it is confirmed that the wall is completely cooled, the discharge valve is closed and the on-off valve is opened by a control signal from the controller in response to a signal from the temperature sensor. Note that the pressure increasing means continues to operate as is. Therefore, as in the first supply, the liquid helium in the storage container is supplied into the cryostat via the transfer pipe. When the level of liquid helium in the cryostat reaches a certain level, the on-off valve is closed by a command from the control unit in response to a signal from the liquid level detector, and the operation of the pressure increase means is stopped, and the liquid helium is supply will be suspended.

この後、再びクライオスタット内の液体ヘリウムがおる
レベルまで減少すれば、前記同様にして再度液体ヘリウ
ムの補給がなされる。
After this, when the liquid helium in the cryostat decreases to the level again, liquid helium is replenished in the same manner as described above.

以上述べたように、補給時には、当初移送管内に存在し
ていた室温近くのヘリウムガスは、放出管路、放出弁を
介して外部へ放出され、その後、放出されるガスの温度
がある温度まで下降したことを温度検出器が検出したと
きにはじめてクライオスタット内への液体ヘリウムガス
の供給が開始される。したがって移送管内で気化しかつ
室温近くまで温度上昇したヘリウムガスおよび移送管内
壁で室温近くまで暖められヘリウムガスはクライオスタ
ット内には吹込まれないことになる。そのため上記の室
温近くのヘリウムガスのクライオスタット内への吹き込
みによりクライオスタット内に残留していた液体ヘリウ
ムが気化してロスすることが有効に防止される。
As mentioned above, during replenishment, the helium gas near room temperature that initially existed in the transfer pipe is released to the outside via the release pipe and release valve, and then the temperature of the released gas reaches a certain temperature. Supply of liquid helium gas into the cryostat is started only when the temperature sensor detects that the temperature has dropped. Therefore, the helium gas vaporized in the transfer tube and heated to near room temperature and the helium gas heated to near room temperature on the inner wall of the transfer tube will not be blown into the cryostat. Therefore, by blowing helium gas near room temperature into the cryostat, liquid helium remaining in the cryostat is effectively prevented from being vaporized and lost.

このように、この発明の装置では、補給時にクライオス
タット内に残留していた液体ヘリウムがロスすることな
く、自動的に液体ヘリウムの補給を行なうことができる
のである。
In this manner, the apparatus of the present invention can automatically replenish liquid helium without losing the liquid helium remaining in the cryostat at the time of replenishment.

実施例 第1図にこの発明の装置の一例を示す。Example FIG. 1 shows an example of the apparatus of the present invention.

第1図において、液体ヘリウム貯蔵容器2内には液体ヘ
リウム3が貯留されており、この液体ヘリウム3中には
移送管1の一端部1Aが浸漬されている。移送管1は一
般にトランスファーチューブと称されるものであって、
通常は断熱二重管構造とされる。その移送管1の他端部
1Bは、クライオスタット4の冷却至4A内に挿入され
、その先端は冷却至4Aの底面に近接している。
In FIG. 1, liquid helium 3 is stored in a liquid helium storage container 2, and one end 1A of a transfer tube 1 is immersed in this liquid helium 3. The transfer tube 1 is generally referred to as a transfer tube, and
Usually has an insulated double pipe structure. The other end 1B of the transfer tube 1 is inserted into the cooling hole 4A of the cryostat 4, and its tip is close to the bottom surface of the cooling hole 4A.

前記移送管1におけるクライオスタット4に可及的に近
い位置には、その移送管1の管路を開閉するための開閉
弁10が設けられており、この開閉弁10はマイクロプ
ロセッサ等からなる制御部11によって制御されるよう
になっている。ざらに移送管1における前記開閉弁10
に近接した位置(但しこの開閉弁10よりも液体ヘリウ
ム貯蔵容器2の側の位置)からは外部へ連通する放出管
路12が分岐されており、その放出管路12にはその管
路を開閉するための放出弁13および温度検出器14が
設けられている。放出弁13は前記制御部11によって
制御されるようになっており、また温度検出器14はそ
の検出信号が制御部11に与えられるようになっている
An on-off valve 10 for opening and closing the pipeline of the transfer pipe 1 is provided at a position as close as possible to the cryostat 4 in the transfer pipe 1, and this on-off valve 10 is controlled by a control unit consisting of a microprocessor or the like. 11. The on-off valve 10 in the rough transfer pipe 1
A discharge pipe 12 that communicates with the outside is branched from a position close to the on-off valve 10 (a position closer to the liquid helium storage container 2 than the on-off valve 10) A discharge valve 13 and a temperature sensor 14 are provided for the purpose of this. The discharge valve 13 is controlled by the control section 11, and the temperature detector 14 is arranged so that its detection signal is given to the control section 11.

さらに前記液体ヘリウム貯蔵容器2内には、液体ヘリウ
ム3の液位を検出するための液位検出器15が配設され
るとともに、貯蔵容器2内の圧力を上昇させるための圧
力上昇手段としてヒータ16が配設されている。このヒ
ータ16は前記制御部11によって制御され、また液位
検出器15の検出信号は制御部11に与えられるように
なっている。また液体ヘリウム貯蔵容器2には、貯蔵容
器2の内圧(気化したヘリウムガスの圧力)を検出する
ための圧力検出器17およびガス放出弁18が連結され
ている。一方タライオスタット4内には供給された液体
ヘリウムの液位を検出するための液位検出器19が配設
されてあり、この液位検出器19の検出信号は制御部1
1に与えられるようになっている。
Furthermore, a liquid level detector 15 for detecting the liquid level of the liquid helium 3 is disposed inside the liquid helium storage container 2, and a heater is provided as a pressure increasing means for increasing the pressure inside the storage container 2. 16 are arranged. This heater 16 is controlled by the control section 11, and a detection signal from the liquid level detector 15 is supplied to the control section 11. Further, the liquid helium storage container 2 is connected to a pressure detector 17 and a gas release valve 18 for detecting the internal pressure of the storage container 2 (pressure of vaporized helium gas). On the other hand, a liquid level detector 19 for detecting the level of the supplied liquid helium is disposed inside the taliostat 4, and a detection signal of this liquid level detector 19 is transmitted to the control unit 1.
It is designed to be given to 1.

以上の実施例の動作について次に説明する。The operation of the above embodiment will be explained next.

先ず最初に空のクライオスタット4に液体ヘリウムを供
給する際には、ヒータ16を作動させて液体ヘリウム貯
蔵容器2内の液体ヘリウム3を加温し、貯蔵容器2内の
蒸気圧を高める。また放出弁13は閉じた状態を保つ一
方、開閉弁10を開放する。斯くすれば貯蔵容器2内の
圧力上昇によってその貯蔵容器2内の液体ヘリウム3が
移送管1内に送り込まれ、ざらに第1図中の実線矢印A
で示すように開閉弁10を通過してクライオスタット4
内へ流入する。なおこの時、貯蔵容器2に連結されてい
る圧力検出器17によって貯蔵容器2内の圧力が検出さ
れ、その信号が制御部11に与えられてヒータ16の発
熱をフィードバック制御し、貯蔵容器2の内圧を一定に
保持する。このようにしてクライオスタット4内に液体
ヘリウムか供給されてそのレベルが予め定めたレベルに
達すれば、それが液位検出器1つによって検出され、そ
の検出信号が制御部11に与えられて、制御部11から
の制御信号によりヒータ16の作動が停止せしめられる
とともに開閉弁10が閉じられ、放出弁18が開かれる
。これによって最初の液体ヘリウム供給作業が終了する
First, when liquid helium is supplied to the empty cryostat 4, the heater 16 is activated to heat the liquid helium 3 in the liquid helium storage container 2 and increase the vapor pressure in the storage container 2. Further, while the discharge valve 13 remains closed, the on-off valve 10 is opened. In this way, the pressure increase in the storage container 2 causes the liquid helium 3 in the storage container 2 to be sent into the transfer pipe 1, roughly in the direction of the solid line arrow A in FIG.
The cryostat 4 passes through the on-off valve 10 as shown in
flow inward. At this time, the pressure inside the storage container 2 is detected by the pressure detector 17 connected to the storage container 2, and the signal is given to the control section 11 to feedback-control the heat generation of the heater 16, thereby controlling the temperature of the storage container 2. Maintains constant internal pressure. In this way, when liquid helium is supplied into the cryostat 4 and its level reaches a predetermined level, it is detected by one liquid level detector, and the detection signal is given to the control unit 11 to control the A control signal from the section 11 causes the heater 16 to stop operating, the on-off valve 10 to be closed, and the discharge valve 18 to be opened. This completes the first liquid helium supply operation.

その後、クライオスタット4内の液体ヘリウムが減少し
ておるレベルまで下降した時には、それを液位検出器1
9が検出し、その検出信号が制御部11に与えられ、制
御部11からの制御信号によってヒータ16の作動が開
始されるとともに、放出弁13が開放される。ヒータ1
6の作動によって前述のように液体ヘリウム貯蔵容器2
内の圧力が上昇して、移送管1における貯蔵容器2の位
置から放出管路12の分岐位置までの間の気化した室温
に近いヘリウムガスが第1図の破線矢印Bで示すように
前記放出管路12および放出弁13を経て外部へ放出さ
れる。この放出されるヘリウムガスの温度は、温度検出
器14により検出される。この検出温度は、移送管1内
に滞留していた室温付近のヘリウムガスがほぼ完全に排
出され、かつ移送管1の内壁が充分に冷却された時点で
急激に低下する。そこでその温度が予め定めた液体ヘリ
ウム温度もしくはそれに近い温度まで低下した時にその
温度検出器14の信号によって制御部11が放出弁13
を閉じる制御信号を発生し、それと同時またはそれに続
いて開閉弁10を開放させる制御信号を発生する。これ
によって放出弁13が閉じられる一方、開閉弁10が開
放されるから、前記圧力により液体ヘリウム貯蔵容器2
から移送管1内へ送り込まれた液体ヘリウムは、第1図
の実線矢印Aで示すように開閉弁10を通ってクライオ
スタット4内に流入する。このようにしてクライオスタ
ット4内に液体ヘリウムが補給されておるレベルに遅し
た時には、既に述べた最初の供給時と同様にして液位検
出器19からの検出信号により開閉弁10が閉じられる
とともにヒータ16の作動が停止せしめられ、放出弁1
8が開放される。
After that, when the liquid helium in the cryostat 4 falls to a decreasing level, it is detected by the liquid level detector 1.
9 is detected, the detection signal is given to the control section 11, and the control signal from the control section 11 starts the operation of the heater 16, and at the same time, the discharge valve 13 is opened. Heater 1
6, the liquid helium storage container 2 is opened as described above.
As the pressure inside rises, the vaporized helium gas near room temperature between the position of the storage container 2 in the transfer pipe 1 and the branch position of the discharge pipe 12 is discharged as shown by the broken line arrow B in FIG. It is discharged to the outside through the pipe line 12 and the discharge valve 13. The temperature of this released helium gas is detected by a temperature detector 14. This detected temperature rapidly decreases when the helium gas near room temperature that has remained in the transfer tube 1 is almost completely exhausted and the inner wall of the transfer tube 1 is sufficiently cooled. Therefore, when the temperature drops to a predetermined liquid helium temperature or a temperature close to it, the control section 11 controls the release valve 13 by a signal from the temperature detector 14.
It generates a control signal to close the on-off valve 10, and simultaneously or subsequently generates a control signal to open the on-off valve 10. As a result, the discharge valve 13 is closed, while the on-off valve 10 is opened, so that the pressure causes the liquid helium storage container 2 to
The liquid helium sent into the transfer pipe 1 passes through the on-off valve 10 and flows into the cryostat 4 as shown by the solid arrow A in FIG. In this way, when the level of liquid helium in the cryostat 4 is reached, the opening/closing valve 10 is closed by the detection signal from the liquid level detector 19 and the heater is 16 is stopped, and the discharge valve 1
8 is released.

なお以上の実施例においては、圧力上昇手段としてヒー
タを用いた構成としているが、場合によってはヒータを
用いず、外部から貯蔵容器2内へヘリウムガスを加圧供
給して圧力上昇させるように構成しても良い。
In the above embodiment, a heater is used as a pressure increasing means, but in some cases, the heater is not used and helium gas is supplied under pressure from the outside into the storage container 2 to increase the pressure. You may do so.

発明の効果 以上の説明で明らかなようにこの発明の装置によれば、
液体ヘリウム貯蔵容器から移送管を介してタライオスタ
ッl〜内に液体ヘリウムを補給するに必たって、最初の
供給時と補給時との間、必るいは前回の補給時と次回の
補給時との間において移送管内で気化しかつ室温近くま
で温度上昇したヘリウムガスおよび室温近くまで温度上
昇した移送管内壁により暖められたヘリウムガスをクラ
イオスタット内に吹込んでしまうことを有効に防止でき
、したがってその吹込みによってクライオスタット内の
残留液体ヘリウムがロスすることが防止されるから、液
体ヘリウム消費量をいたずらに増大させることなく自動
的に液体ヘリウムの補給を行なうことができる。そして
この結果、タライオスタットに対する液体ヘリウムの自
動的な補給を低コストで実際的に行なうことが可能とな
り、極低温試験において液体ヘリウムの補給を失念して
試験の遂行に支障を来たしたりすることが防止されると
ともに、試験担当員の負担も軽減される等、種々の効果
を秦することができる。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the device of this invention has the following effects:
When replenishing liquid helium from the liquid helium storage container through the transfer pipe into the Talaiosta l~, there must be a gap between the first supply and the replenishment, or between the previous replenishment and the next replenishment. It is possible to effectively prevent the helium gas that has vaporized in the transfer pipe and whose temperature has risen to near room temperature and the helium gas warmed by the inner wall of the transfer pipe whose temperature has risen to near room temperature from being blown into the cryostat. Since residual liquid helium in the cryostat is prevented from being lost, liquid helium can be automatically replenished without unnecessarily increasing the amount of liquid helium consumed. As a result, it becomes possible to automatically replenish liquid helium to the taliostat at a low cost and in practice, thereby preventing forgetting to replenish liquid helium during cryogenic tests and hindering the execution of the test. It is possible to achieve various effects such as preventing this and reducing the burden on test personnel.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の液体ヘリウム自動供給装置の一例を
示す略解図、第2図は従来の液体ヘリウム供給方式の一
例を示す略解図である。 1・・・移送管、 2・・・液体ヘリウム貯蔵容器、3
・・・液体ヘリウム、 4・・・タライオスタット、1
0・・・開閉弁、 11・・・制御部、 12・・・放
出管路、 13・・・放出弁、 14・・・温度検出器
、16・・・圧力上昇手段としてのヒータ、 19・・
・液位検出器。 第2図
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an automatic liquid helium supply system of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a conventional liquid helium supply system. 1...Transfer pipe, 2...Liquid helium storage container, 3
...liquid helium, 4...thaliostat, 1
0... Opening/closing valve, 11... Control unit, 12... Discharge pipe line, 13... Discharge valve, 14... Temperature detector, 16... Heater as pressure increasing means, 19.・
・Liquid level detector. Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 液体ヘリウム貯蔵容器からクライオスタット内へ液体ヘ
リウムを供給するための装置において、一端が液体ヘリ
ウム貯蔵容器内の液体ヘリウム中に浸漬されるとともに
他端がクライオスタット内に挿入される断熱構造の移送
管と、液体ヘリウム貯蔵容器内の圧力を上昇させる圧力
上昇手段と、クライオスタット内の液体ヘリウムの液位
を検出する液位検出器と、前記移送管におけるクライオ
スタットに近い部位において移送管から分岐されて外部
へ連通する放出管路と、その放出管路を開閉する放出弁
と、放出管路内の温度を検出する温度検出器と、前記放
出管路の分岐位置よりもクライオスタットに近い位置で
移送管を開閉する開閉弁と、前記液位検出器および温度
検出器からの信号に応じて前記放出弁、開閉弁および圧
力上昇手段を制御する制御部とを有してなることを特徴
とする液体ヘリウム自動供給装置。
A device for supplying liquid helium from a liquid helium storage container into a cryostat, comprising: a transfer tube having an insulated structure, one end of which is immersed in liquid helium in the liquid helium storage container, and the other end of which is inserted into the cryostat; a pressure increasing means for increasing the pressure within the liquid helium storage container; a liquid level detector for detecting the liquid helium level within the cryostat; and a portion of the transfer tube near the cryostat that is branched from the transfer tube and communicates with the outside. a discharge pipe to open and close the discharge pipe, a discharge valve to open and close the discharge pipe, a temperature detector to detect the temperature in the discharge pipe, and a transfer pipe to open and close at a position closer to the cryostat than a branch position of the discharge pipe. An automatic liquid helium supply device comprising: an on-off valve; and a control section that controls the release valve, the on-off valve, and pressure increase means in accordance with signals from the liquid level detector and temperature detector. .
JP61183628A 1986-08-05 1986-08-05 Automatic liquid helium supplying device Granted JPS6339618A (en)

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JPH0255101B2 JPH0255101B2 (en) 1990-11-26

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109529754A (en) * 2018-11-27 2019-03-29 孙洁 A kind of movable-type intelligent monitoring reaction kettle

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