JPH02159077A - 極低温液体貯蔵方法および装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、液体窒素等の極低温液体を容器内に貯蔵する
方法およびこの貯蔵方法を実施する場合に存用な極低温
液体貯蔵装置に関する。

（従来技術） 例えば超電導磁石内のシールド板冷却用液体窒素容器の
ように、極低温液体を容器に貯蔵する場合、貯蔵容器自
体に極低温冷凍機を組み込み、貯蔵容器内で蒸発した液
化ガスをこの冷凍機で再凝縮、液化させるという方法が
知られている。第４図はこの方法を利用した極低温液体
貯蔵容器ｌの概略断面図である。外槽２内に断熱真空層
３を介して内層４が設置され、この内外槽の上部にＨｅ
冷凍機等の極低温冷凍機８が搭載され、また槽上部の充
填口６から内槽４内に極低温液体例えば液体窒素１１が
導入される。冷凍機８のシリンダ部は内槽４内に挿入さ
れ、その下端の低温発生部９が内部の液体表面に対峙さ
れている。容器内の液体窒素の蒸発ガスは低温発生部９
で直接冷却され、再凝縮液化窒素１２となって滴下する
。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の極低温液体貯蔵装置は貯蔵容器内に冷凍
機を挿入し、この冷凍機の低温発生部で直接、蒸発液化
ガスを再凝縮液化させる構造であるため、冷凍機の能力
がこの凝縮液化に必要な冷凍能力より大であった場合、
貯蔵容器内の圧力が下がって大気圧以下になり、外部か
ら空気が漏れ込み、空気中の水分が凍結して容器の安全
装置が作動しなくなる危険がある。冷凍機をそのときの
必要な凝縮液化能力に合致するように予め製作すること
は実際上不可能であり、また所要能力に合うように調整
運転あるいは０Ｎ−ＯＦＦによる断続運転させる方法も
あるが、そのための制御器が複雑になり、運転状態をた
えず変動させることは冷凍機の機械的な信転性の点で問
題がある。また運転時以外にもメンテナンスのために冷
凍機を取り外す場合など貯蔵容器内に大気や湿気が侵入
する。

本発明は、冷凍機を一定条件のもとて連続運転させなが
ら、貯蔵容器の封じ切った槽内の圧力をほぼ一定に制御
でき、これによって信転性、安全性を確保できる極低温
液体の貯蔵方法およびこの方法を実施するのに有用な極
低温液体貯蔵装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明による極低温液体の貯蔵方法は、二重極低温液体
貯蔵容器に挿入した極低温冷凍機の低温発生部を該貯蔵
容器の内槽に接触させ、その接触圧を変えて内槽内の圧
力を制御するようにしたものである。

また本発明に係る極低温液体貯蔵装置は、内槽および外
槽をもつ断熱容器と、前記外槽を貫通して前記内槽に接
触するように挿入された極低温冷凍機と、前記内槽の一
部に形成された伸縮部と、前記内槽の外側から該内槽を
押圧して前記冷凍機に対する内槽の接触圧を変化させる
接触圧禰整部とを有して構成されている。

（実施例） 次に、本発明を実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の１実施例に係る極低温液体貯蔵装置の
概略的な側部断面図、第２図は第１図の実施例の冷凍機
挿入部の拡大断面図である。貯蔵容器ｌは外槽２内に断
熱真空層３を介して内層４が設置されており、外槽２を
貫いて内槽４に連通ずる極低温液体充填口６が設けられ
、該充填口６から液体窒素などの極低温液体１１が導入
されることは第４図で説明した従来例と同じであるが、
本発明においては外槽上部に搭載されるＨｅ冷凍機等の
極低温冷凍機８は外槽２と内槽４の間の断熱真空層３内
にとどまり、かつ冷凍機下端の低温発生部９が内槽外面
に接するのみで内槽内へは直接には突出していない０図
示実施例では内槽４に極低温冷凍機８の下部シリンダ部
８ａが入る円筒状の冷凍機挿入部５が形成され、この円
筒壁の中途部に伸縮可能な金属ベローズ７が形成され、
また挿入部５の底部は平板状の凝縮器１０で密封され、
この＃縮器１０に冷凍機８の低温発生部９が接触するよ
うになっている。

第２図を参照して冷凍機挿入部５の構造を説明すれば、
前述の如く円筒状の挿入部５の内部はその上部で断熱真
空層３につながっており、この中に真空気密シールを用
いて外槽２を貫通した冷凍機８のシリンダ部８ａが挿入
され、その先端の層温発生部９と挿入部底板の凝縮器１
０とが接触している。また挿入部５内には内部圧力で軸
方向に伸縮動作する蓄圧室１３と該蓄圧室に連結した押
棒１４から成る接触圧調整機構部がシリンダ部８ａのま
わりに複数個設けられている６Ｍ圧室１３には真空気密
シールで外槽２を貫通して接触圧調整用ガスの導入管１
５が接続されており、また押棒１４の先端は凝縮器１０
に当接されている。

上述の構成で、まず極低温液体充填口６から貯蔵すべき
極低温液体例えば液化窒素１１を内槽４内に入れる。内
槽４内の液化窒素２は主に断熱真空層３を通って入って
くる熱により少しづつ蒸発して窒素ガスとなって充填口
６から大気に放出される０次に冷凍機８を運転すると、
低温発生部９に接している凝縮器１０が窒素の沸点以下
に冷却される。この状態で内槽４を封じきると、蒸発窒
素ガスは凝縮器ＩＯで冷却されその表面に凝縮して液化
し、槽内の液化窒素１１に滴下する。このようにして液
化窒素は損失なく貯蔵される。ここで冷凍機８の能力が
凝縮器１０での凝縮液化に必要な冷凍能力を超えている
と凝縮器１０での凝縮温度が下っていき、したがって内
槽４内の圧力も下り、大気圧以下になると充填口６から
外部の空気が漏れ込んだり、槽内の液化窒素の一部を使
用するため外部に取り出すときの操作が難しくなる。こ
のようなとき本発明では蓄圧室１３内に導入管１５から
高圧のガスを導入する。蓄圧室１３はその内外の圧力差
により軸方向に伸長く、これに連結された押棒１４によ
って凝縮器１０が押され、凝縮器１０と低温発生部９と
の接触圧を減じようとする力が凝縮器１０に働く、一方
、内槽４の一部を構成している挿入部５の金属ベローズ
７のために凝縮器１０には内槽４内の窒素ガスの圧力に
より低温発生部９との接触圧を強める力が働いており、
この両者の力の差によるａｗｉ器１０と低温発生部９と
の接触面圧の強弱で低温発生部９から凝縮器ｌＯへの伝
熱度が変わる。即ち凝縮器ｌＯが冷えすぎると内槽４内
の圧力が下るため接触面圧は小さくなり凝縮器１０の温
度は上昇する。

逆に凝縮器１０の温度が高くなると内槽４内の圧力が高
くなり接触面圧が大となって凝縮器１０の温度は低下す
る。このようにして凝縮器１０の温度が常時はぼ一定に
保たれ、したがって内槽４内の圧力も一定となる。なお
、この一定となる凝縮器１０の温度は蓄圧室１３内の導
入圧力を外部から調節することにより変えることができ
る。したがって冷凍機８は必要冷凍能力より少し大きい
冷凍能力が出せる一定運転条件のもとて連続運転を行え
ばよい。

第２図の実施例では冷凍機挿入部５内を外槽２および内
槽４間の断熱真空層３につながるように構成したが、第
３図の実施例のように挿入部５の上部を外槽２に連結し
て内外槽間の断熱真空層３と挿入部５内の真空層３ユを
遮断しておけば、冷凍機８のメンテナンス時に挿入部５
の真空を破るだけで冷凍機８が取り出せ、またこの時従
来とちがって液化ガス内に大気などの侵入が起らない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、貯蔵容器に挿入さ
れる冷媒として高圧のガスを使用する極低温冷凍機が容
器内の貯蔵液化ガスに直接接触しないので安全性が高く
、しかも冷凍機に接触する内槽側を可動にして接触面圧
が自動調節されるようにしたので内槽内の液化ガスの圧
力は一定に保たれ、したがって一定運転条件のもとで冷
凍機を連続運転することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による極低温液体貯蔵装
置の概略的な側部断面図、第２図は第１図に示す冷凍機
挿入部の拡大側部断面図、第３図は本発明の第２の実施
例における冷凍機挿入部の側部断面図、第４図は従来の
極低温液体貯蔵容器の側部断面図である。 １・・・貯蔵容器、２・・・外槽、３・・・断熱真空層
、４・・・内槽、５・・・冷凍機挿入部、８・・・極低
温冷凍機、９・・・低温発生部、ＩＯ・・・凝縮器、１
１・・・液化窒素、１３・・・蓄圧室、１４・・・押棒
。 第１図 第２図 復代理人　弁理士　染　川　利　吉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、極低温液体貯蔵容器に挿着した極低温冷凍機の
   低温発生部を該貯蔵容器の内槽に接触させ、その接触圧
   を変えて内槽内の圧力を制御することを特徴とする極低
   温液体貯蔵方法。
2. （２）、内槽および外槽をもつ断熱容器と、前記外槽を
   貫通して低温発生部が前記内槽に接触するように挿着さ
   れた極低温冷凍機と、前記内槽の一部に形成された伸縮
   部と、前記内槽の外側から該内槽の一部を押圧して前記
   低温発生部に対する内槽の接触圧を変化させる接触圧調
   整部とを有することを特徴とする極低温液体貯蔵装置。