JPH0243953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明、極低温の冷媒を輸送する管において積
層断熱材の層に対する真空排気を効果的に行える
ように改良された冷媒輸送管及びそのための真空
排気方法を提供しようとするものである。

〔従来の技術〕

一般に、液体ヘリウム等の極低温の冷媒を輸送
する管では、冷媒通路を確保する管の周上におい
て、真空断熱と超熱絶縁；スーパーインシユレー
シヨン（以下、SIと称する。）とを併用して極低
温状態を維持するための断熱構造を構成してい
る。

第１図は、そうした基本構想に基づいて具現さ
れた従来の冷媒輸送管を示したものであつて、冷
媒通路１を確保する内管２の上にスペーサ１０を
介して第一中管４を同軸配置してそれらの間に真
空断熱層３を形成し、前記第一中管４の上にスペ
ーサ１０を介して第二中管６を同軸配置してそれ
らの間に冷媒帰路空間５を確保し、さらに第二中
管６の上にSI材を多層に巻いたSI層７を形成し、
その上にスペーサ１０を介して外管９を同軸配置
してそれらの間に真空排気空間８を確保した構造
としてある。

しかして、SI層７は、両面にアルミニウムを蒸
着したポリエチレンテレフタレート（例えばデイ
ポン社の「マイラー」）をナイロンの商標で知ら
れたポリアミドまたはテトロンの商標で知られて
いるポリエステル等の合成繊維からなるネツトで
挟んでサンドイツチ構造としたSI材を、多層（10
層以上）に纒巻したものである。

かかる、SI材には、輻射断熱効果を低下させ得
るガスが付着しているため、SI層７に隣接して確
保してある真空排気層８を通じて真空排気を行
い、当該ガスの気化剥離を促進している。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかるSI層７に対する真空排気作業は、管の端
末側から真空ポンプ等による真空引きで行つてい
るが、上記のように多層に巻回されたものである
と、完全な真空排気を行うことが困難であるのが
実情である。

因に、SI層内部まで完全に真空引きするために
は、SI層の径方向及び長手方向ともにコンダクタ
ンスが小さく、そうした多層密巻構造では、真空
排気に要する時間が極めて長くかかり、実際的で
はなかつた。

そこで、上記の問題を解決する一手段として、
吸着材（例えば、米国ユニオンカーバイドコーポ
レーシヨン製「モレキユラー・シーブス」等）を
紐状にしてSI層に縦添またはロングピツチで巻い
て、SI層からのガス吸着を行つてこれを捕捉さ
せ、真空排気作業を効率化させる方法が採用され
ている。

しかしながら、かかるガス吸着方法によつても
輸送管の長さが大きくなるに従つて排気コンダク
タンスが管の長さに反比例して小さくなることか
ら、必ずしも満足する結果が得られていなかつ
た。

因に、かかる吸着材では、該吸着材がガスを吸
着してそれが飽和状態に達すると、それ以降のガ
ス吸着が行われなくなり、完全なガス放出により
高い真空度を得る場合には不完全な方法といわざ
るを得なかつた。そして、かかる吸着材のガス吸
着飽和問題に対しては、ガス吸着が飽和した吸着
材を80〜100℃に加熱して吸着したガスを吐き出
させる所謂ベーキング（焼枯処理）する方法が採
られていたが、実際に採用され得た加熱方法とし
ては、管の端末から熱風を送り込む手段によつり
行つていたことから、管の長さが長くなればなる
程ベーキング効果が低下することは避けられず、
特に管の長手方向の中央部では、熱風が十分に入
り込めないことと折角送り込んだ熱風の温度が低
下することと相まつて、吸着したガスの吐き出し
が十分に行われない傾向があつた。

本発明は、以上の問題点に鑑み、特に管の長さ
方向の中央部でのSI層からのガス吸着を十分に行
えるようにし、もつてSI層に対する真空排気時間
の短縮及び真空度向上を図れる、新規な真空排気
構造をもつた冷媒輸送管とそのための真空排気方
法の提供を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の冷媒輸送管
は、SI材に隣接して真空排気空間を確保させるた
めに当該SI材に接してその長手方向に配設される
スペーサを、径方向に貫通する多数の穴を有した
穴付管で構成し、この穴付管内に該管の内径より
も小さな外径とした球状の吸着材を収容してなる
ことにある。

また、かかる冷媒輸送管に対しての真空排気方
法は、前記のようにして構成された冷媒輸送管に
対して、これを巻き取つたドラムを回転させるこ
とにより前記球状の吸着材を輸送管の長手方向中
央に位置させた状態で、輸送管の両端末からの真
空引きにより真空排気を行い、該真空排気による
真空度が飽和状態に達した際に、輸送管の中央に
置かれガスを吸着した球状の吸着材を前記ドラム
の回転により輸送管の端末側に移動させてこれを
ベーキングして吸着したガスを吐き出させ、それ
により再生された球状の吸着材を再び前記ドラム
の回転により輸送管の中央に移動させ、真空排気
を行うことにある。

〔作用〕

上記した本発明の冷媒輸送管よれば、SI層を構
成するSI材に付着したガスは、該SI材に接したス
ペーサの穴付管の径方向に貫通する多数の穴を通
じて、当該管内に収容された吸着材に吸着され
る。しかして、吸着材は、球状として穴付管内に
その内径よりも小さな外径として収容されている
ため、穴付管内を転がすことで冷媒輸送管の長手
方向に移動可能となり、冷媒輸送管の長手方向任
意の位置でSI材のガスを吸着することを可能に
し、特に真空引きによつてガスの気化剥離を行い
にくい冷媒輸送管の長手方向中央部でのガス吸着
を集中的に行うことにより、真空排気作業を効率
的に且つ極めて短時間で行うことができる。

なお、SI材に接したスペーサの両側には、該SI
材に隣接した空間が形成されるので、該空間の真
空排気を行うことにより、スペーサの穴付管内も
それ自身の管壁に有する径方向の多数の貫通穴を
通じて付随的に真空排気され、輻射断熱効果を減
殺させる要因を排除することができる。

ガスを吸着し続ける吸着材は、ガスを吸着しな
くなる所謂飽和状態となり、そのままでは利用価
値がなくなるが、ベーキング（焼枯処理）によつ
てガスを吐き出させることで再生できる。

しかして、吸着材は、前述した通り冷媒輸送管
に対して長手方向に移動可能とされていることか
ら、これを穴付管の長手方向に転がして移動させ
ることにより、80〜100℃に加熱してベーキング
する条件の最も良い位置となり而も排気コンダク
タンスが最も大きくなる冷媒輸送管の端末側に移
すことができる。

上記のようにして真空排気構造に改良を加えた
冷媒輸送管に対する本発明の真空排気方法によれ
ば、前述の構成からなる冷媒輸送管に対して、こ
れを巻き取つたドラムの回転によつて吸着材がこ
れを収容する穴付管内を転がつて、冷媒輸送管の
中央に移動されることとなる。

上記のようにして冷媒輸送管の中程に移動され
た吸着材は、穴付管内で特に固定されている訳で
はないが、冷媒輸送管の両端末からの真空引きに
よりその位置から容易に移動することなく、当該
管中央部で集中的にガス吸着を行うものとなる。

ガスを吸着し続けそれが行われない飽和状態に
達した吸着材は、ドラムの回転により排気コンダ
クタンスの大きな冷媒輸送管の端末に移動される
ので、ベーキングにより吸着したガスを効率良く
吐き出させることができる。

以上のようにして、ベーキングされガスを吸着
し得るように再生された吸着材は、再びドラムの
回転によつて輸送管の中程に移動させ、吸着しき
れなかつた残りのガスを吸着し、真空排気を続け
ることによりより高い真空度が得られる。

〔実施例〕

第２図は、本発明にかかる真空排気構造を付与
した冷媒輸送管の好ましい構造例を示したもので
ある。なお、本図では、冷媒通路確保用の内管か
ら第二中管内に確保する冷媒帰路までの構造を省
略してある。これらについては、だい１すのもの
と同じであるので、同図及びそれに対する前述し
た説明を参照されたい。

本実施例の冷媒輸送管は、その全体構造を示す
図ａから明らかなように、第二中管６の外面にお
いて、３条のスペーサ１１，１１，１１を円周方
向に等間隔（120゜の間隔）にして、長さ方向に縦
添またはロングピツチで巻き付けて配置してあ
り、その上からSI材の多層巻によるSI層７を設け
ている。

かかるスペーサ１１の介在によつて非円形状態
で巻回形成されているSI層７の外側に外管９を第
二中管６に対して同軸に配置させ、120゜間隔で当
該SI層７の外面に内接させるとともに、隣り合う
接触部分の間に形成される空隙を真空排気空間８
として確保してあり、また、スペーサ１１の両側
にもSI層７の内面が浮き上がることによつて形成
された空隙が形成され、該空隙も真空排気空間８
として利用される。

かかるスペーサ１１は、図ｂにその具体的構造
を示したように、径方向に貫通する穴１２を多数
有する穴付管（即ちスペーサ本体）１１からな
り、その中に当該管の内径よりも外径を小さくし
た穴あきの球状カバー１４の中に粒状の吸着材１
３を適宜個数収容したものからなり、当該カバー
１４の穴付管１１に対する転がりによつて管長手
方向の移動を可能にしている。

図ｃは、穴付管１１に対する吸着材収容の別な
構造例を示したもので、吸着材１３はそれ自身を
球状に成形したものとしてあり、その収容態様は
図ａのものと同様である。

このような構造とされたスペーサ１１は、球状
の吸着材１３を任意の数だけ穴付管の中にセツト
して穴付管がSI層７に内接するように配設されて
いる。

上記のようにして、吸着材を組み込んだ冷媒輸
送管は、ドラムに巻き取られて長尺なものとされ
るが、特に数10ｍ以上の長尺とされれば、本発明
にかかる真空排気方法の有為性が発揮される。

真空排気に先立つて、上記のようにドラム巻き
された冷媒輸送管の巻始め端並びに巻終り端の両
端を封鎖し、そして当該輸送管の両端から真空ポ
ンプで真空引きを行うが、その準備段階として、
冷媒輸送管を巻き取つた当該ドラムを回転させ
て、スペーサを構成する穴付管１１内に収容され
た球状の吸着材を穴付管の長手方向に徐々に移動
させた冷媒輸送管の中程つまり長手方向の中央に
移設する。

上記のようにして吸着材が冷媒輸送管の中程に
移動されたならば、冷媒輸送管の中程でのSI層７
におけるSI材に付着したガスの吸着を穴付管１１
の多数の穴１２を通じて行われ、それとともにSI
層１１の外側及びその内側でスペーサ１１の両側
に形成される真空排気通路８を通じて真空排気を
行う。

上記作業が続けられて真空度がそれ以上上がら
ない飽和状態に達した時点つまり吸着材のガス吸
着が飽和状態に達したならば、ドラムの回転によ
り当該飽和状態の吸着材を穴付管１１内を転がし
て冷媒輸送管の端部まで移設する。そして、吸着
材が移設された端部において、プロパンガスその
他の加熱手段により管外部から加熱して、吸着材
を80〜100℃の温度で加熱し、吸着したガスを吐
き出させるベーキングを行う。なお、吐き出した
ガスは、真空ポンプにより管外部に排気させる。

冷媒輸送管の外部から行う加熱においては、輸
送管の端末部つまりステンレス等の金属より構成
される部分で処理されるので、加熱によるSI材の
溶損等の問題が無くなる。

上記のようにしてベーキングによりガスが吐き
出され再生された吸着材は、再びドラムの回転に
より穴付管１１内を転がして冷媒輸送管の中程に
移設し、輸送管中程においてSI層に残存するガス
をさらに吸着し、真空排気作業を続ける。

このようにして、吸着材を、冷媒輸送管の長手
方向の中央配置によるガス吸着→ガス吸着飽和後
の輸送管端部への移動→ベーキング（ガス吐き出
し及び再生）→冷媒輸送管中央への再移動による
さらなるガス吸着というようなサイクルを繰り返
すことにより、冷媒輸送管の中程での真空度を高
める。

なお、冷媒輸送管の端末側におけるガスの気化
剥離のための真空排気は、真空排気のためのコン
ダクタンスが大きいので、吸着材を輸送管の端末
側に固定的に置くだけで、上述した方法により得
られる真空度と同程度の真空度にすることが可能
であるが、前述した吸着材の管長手方向の徐々の
移動により行つても差支えない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の冷媒
輸送管及びそのための真空排気方法によれば、従
来困難とされていた、冷媒輸送管の長手方向中央
部でのSI層のガス排出つまり真空排気を効率良く
行うことが可能となり、その真空度も常温におい
て１×10^-4Torr以上に高めることが可能となつ
たものである。

従つて、冷媒輸送管の長さ方向の中央部におけ
るSI層からのガス吸着を十分に行え而も吸着した
ガスの吐き出しが容易に行え、もつてSI層に対す
る真空排気時間の短縮及び真空度の向上を図ると
いう、所期の目的は十分に達成され、実益の大き
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の冷媒輸送管の構造を示す横断
面説明図、第２図ａは本発明にかかる冷媒輸送管
の構造例を示す横断面説明図、第２図ｂ，ｃは同
上図に示す輸送管において用いられるスペーサの
構造例を示す横断面説明図である。 符号において、１は冷媒通路、２は内管、３は
真空断熱層、４は第一中管、５は冷媒帰路空間、
６は第二中管、７はSI層、８は真空排気空間、９
は外管、１０は従来のスペーサ、１１は本発明の
スペーサ（即ち穴付管）、１２は穴、１３は吸着
材、１４は球状のカバーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 積層断熱材に隣接して真空排気空間を確保さ
   せるために当該積層断熱材に接してその長さ方向
   に配設されるスペーサを、径方向に貫通する多数
   の穴を有した穴付管で構成し、この穴付管の中に
   該管の内径よりも小さな外径とした球状の吸着材
   を収容してなることを特徴とする冷媒輸送管。 ２ 積層断熱材に隣接して真空排気空間を確保さ
   せるために当該積層断熱材に接してその長手方向
   に配設されるスペーサを、径方向に貫通する多数
   の穴を有した穴付管で構成し、この穴付管内に該
   管の内径よりも小さな外径とした球状の吸着材を
   収容してなる冷媒輸送管に対して、これを巻き取
   つたドラムを回転させることにより前記球状の吸
   着材を輸送管の長手方向中央に位置させた状態
   で、輸送管の両端末からの真空引きにより真空排
   気を行い、該真空排気による真空度が飽和状態に
   達した際に、輸送管の中央に置かれガスを吸着し
   た球状の吸着材を前記ドラムの回転により輸送管
   の端末側に移動させてこれをベーキングして吸着
   したガスを吐き出させ、それにより再生された球
   状の吸着材を再び前記ドラムの回転により輸送管
   の中央に移動させ、真空排気を行うことを特徴と
   する冷媒輸送管の真空排気方法。