JPH0363484A - cryogenic container - Google Patents

cryogenic container

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Publication number
JPH0363484A
JPH0363484A JP19770889A JP19770889A JPH0363484A JP H0363484 A JPH0363484 A JP H0363484A JP 19770889 A JP19770889 A JP 19770889A JP 19770889 A JP19770889 A JP 19770889A JP H0363484 A JPH0363484 A JP H0363484A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
shield plate
inner container
heat shield
container
Prior art date
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Pending
Application number
JP19770889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Nishimura
薫 西村
Ryoichi Sawada
澤田 良一
Makoto Ono
真 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0363484A publication Critical patent/JPH0363484A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、超電導マグネットを利用する機器、例えばM
HI(核磁気共鳴撮像装置)等に適用される極低温容器
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to devices that utilize superconducting magnets, such as M
The present invention relates to a cryogenic container applied to HI (nuclear magnetic resonance imaging apparatus) and the like.

[従来の技術] MRI等では、超電導マグネットの冷却のために液体ヘ
リウムなどの極低温寒剤が使用される。
[Prior Art] In MRI and the like, a cryogenic cryogen such as liquid helium is used to cool a superconducting magnet.

そして、これらの寒剤を充填するために、一般に第5図
に示すような特殊な極低温容器が用いられている。この
ものは、極低温寒剤aが充填される内容器1と、この内
容器1を真空断熱下に被包する外容器2と、これら内容
器1及び外容器2の間に介設される熱シールド板3と、
この熱シールド板3及び前記外容器2を貫通して前記内
容器1の内部空間を外部に連通させる配管4とを具備し
てなる。内容器1、外容器2及び配管4は熱伝導性の低
い材料でつくられ、逆に熱シールド板3は熱伝導性の高
い材料でつくられている。内容器1と熱シールド板3と
は、断熱支持棒5によって外容器2に保持されている。
In order to fill these cryogens, a special cryogenic container as shown in FIG. 5 is generally used. This product consists of an inner container 1 filled with cryogenic cryogen a, an outer container 2 that encloses the inner container 1 under vacuum insulation, and a heat exchanger interposed between the inner container 1 and the outer container 2. shield plate 3,
The inner container 1 is provided with a pipe 4 that penetrates the heat shield plate 3 and the outer container 2 and connects the internal space of the inner container 1 to the outside. The inner container 1, outer container 2, and piping 4 are made of a material with low thermal conductivity, and conversely, the heat shield plate 3 is made of a material with high thermal conductivity. The inner container 1 and the heat shield plate 3 are held in the outer container 2 by a heat insulating support rod 5.

配管4は、極低温寒剤aに侵潰される超電導マグネット
に通電励磁用のリード線を引き込むために必要であり、
また、超電導が破れた時に(これをクエンチと呼ぶ)内
容器1の内部空間に増殖する蒸発ガスで該内容器1が破
損しないよう、圧力を逃がす通路としての役割をも担っ
ている。6は破壊式の安全弁である。
Piping 4 is necessary for drawing lead wires for energization and excitation into the superconducting magnet that is destroyed by cryogenic cryogen a,
It also serves as a pressure release passageway to prevent the inner container 1 from being damaged by evaporated gas that grows in the internal space of the inner container 1 when the superconductor is broken (this is called quenching). 6 is a destructive safety valve.

しかし、このような配管4を設けると、管壁4aにおけ
る伝導とその内部における対流とによって熱侵入が生じ
易くなり、その結果、内容器1の温度が上昇して寒剤a
の蒸発量を増大させる不都合を招く。
However, when such a pipe 4 is provided, heat intrusion is likely to occur due to conduction in the pipe wall 4a and convection inside the pipe wall 4a, and as a result, the temperature of the inner container 1 increases and the refrigerant a
This causes the inconvenience of increasing the amount of evaporation.

そこで、従来では管壁4aの一部に第6図に示すような
サーマルアンカ(銅線等)7を埋設し、ここを一定の温
度に冷却して温度定点とすることで伝導および対流を防
止すべく図っている。この場合、冷却には熱シールド板
3が利用され、サーマルアンカ7はこの熱シールド板3
に熱伝導可能に接続されているのが通例である。また、
熱シールド板3は、外容器2から内容器1への熱輻射を
低減させるために、図示しない冷凍機に連接される冷却
バイブ8が添接させてあり、該パイプ8内を流通する蒸
発ガスで一定の温度に冷却されたり、図示しない冷凍機
で冷却されているものである。
Therefore, in the past, a thermal anchor (copper wire, etc.) 7 as shown in Fig. 6 is buried in a part of the pipe wall 4a, and this is cooled to a constant temperature and used as a fixed temperature point to prevent conduction and convection. I am trying my best to do so. In this case, a heat shield plate 3 is used for cooling, and the thermal anchor 7 is connected to this heat shield plate 3.
It is customary to be connected in a thermally conductive manner to the Also,
A cooling vibe 8 connected to a refrigerator (not shown) is attached to the heat shield plate 3 in order to reduce heat radiation from the outer container 2 to the inner container 1. It is cooled to a constant temperature by a refrigerator or by a refrigerator (not shown).

また、配管4はスペース上の得失から略水平に延在され
ていることもあり、この場合対流による熱侵入が活発に
ならないように、図のような対流防止機構9が設けられ
るのが一般的である。この対流防止機構9は、複数の仕
切板9aを管軸に沿って間欠配置し、これらの仕切板9
aを越えて対流が生じないようにしたもので、クエンチ
時は仕切板9aを破砕または変形させて圧力を逃がす。
In addition, the piping 4 may extend approximately horizontally due to the advantages and disadvantages of space, and in this case, a convection prevention mechanism 9 as shown in the figure is generally provided to prevent active heat intrusion due to convection. It is. This convection prevention mechanism 9 includes a plurality of partition plates 9a arranged intermittently along the tube axis.
It is designed to prevent convection from occurring beyond the point 9a, and during quenching, the partition plate 9a is crushed or deformed to release pressure.

また、これではクエンチ時の抵抗になるとの理由から、
第7図に示すようなストロ−状の対流防止機構10を設
けたものもある。このものは、流路10aの高温端に自
重式密閉弁10bが取着されており、各流路10a内で
のみ対流を許容し、クエンチ時は弁10bが開いて圧力
を逃がすようになっている。
Also, because this would create resistance during quenching,
Some devices are provided with a straw-shaped convection prevention mechanism 10 as shown in FIG. In this device, a self-weight type sealing valve 10b is attached to the high temperature end of the flow path 10a, allowing convection only within each flow path 10a, and when quenching, the valve 10b opens to release pressure. There is.

何れにしても、配管4における熱侵入に善処することは
、内容器1の極低温状態を安定させ、超電導マグネット
の適正な作動を確保する上で極めて重要な要素と言える
In any case, taking appropriate measures to prevent heat intrusion through the pipe 4 can be said to be an extremely important factor in stabilizing the extremely low temperature state of the inner container 1 and ensuring proper operation of the superconducting magnet.

[発明が解決しようとする課題] しかし、これら従来のものは何れも、配管4内の温度分
布が実際には寒剤の蒸発ガス流量が極く少ない場合は第
8図に示すように中心部にいくほど低温側に、また蒸発
ガス流量が大きい場合は図と逆の方向に高温側にずれ込
んでおり、温度勾配が不均一かつ急俊で、対流の防止対
策として十分なものになり得ていない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in all of these conventional systems, when the temperature distribution inside the pipe 4 is actually extremely low, the temperature distribution in the center as shown in FIG. The higher the temperature, the lower the temperature, and the higher the flow rate of evaporated gas, the higher the temperature shift in the opposite direction to the diagram, the temperature gradient is uneven and steep, and it cannot be a sufficient measure to prevent convection. .

その原因の一つとして、サーマルアンカ7が管壁4aに
温度定点をつくることはできても、その内部空間にまで
効果を及ぼすことができない点にあると考えられる。
One of the reasons for this is thought to be that although the thermal anchor 7 can create a fixed temperature point on the tube wall 4a, it cannot exert an effect on the internal space.

本発明は、このような着眼点にたってなされたものであ
って、より効果的な温度定点を設けることにより、配管
における熱侵入を更に低減することを目的としている。
The present invention has been made based on this point of view, and an object of the present invention is to further reduce heat intrusion into piping by providing a more effective temperature fixed point.

[課題を解決するための手段] 本発明は、かかる目的を遠戚するために、次のような手
段を講じたものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention takes the following measures in order to distantly achieve the above object.

すなわち、本発明の極低温容器は、極低温寒剤が充填さ
れる内容器と、この内容器を真空断熱下に被包する外容
器と、これら内容器及び外容器の間に介設される熱シー
ルド板と、この熱シールド板及び前記外容器を貫通して
前記内容器の内部空間を外部に連通させる配管とを具備
してなるものにおいて、前記配管内に多数のガス通過穴
を有した熱交換板を配設し、この熱交換板を配管外部の
熱シールド板に熱伝導可能に接続したことを特徴として
いる。
That is, the cryogenic container of the present invention comprises an inner container filled with a cryogenic cryogen, an outer container enclosing the inner container under vacuum insulation, and a heat exchanger interposed between the inner container and the outer container. A device comprising a heat shield plate and a pipe that passes through the heat shield plate and the outer container to communicate the internal space of the inner container to the outside, wherein the heat shield plate has a large number of gas passage holes in the pipe. It is characterized in that an exchange plate is provided, and this heat exchange plate is connected to a heat shield plate outside the piping in a heat conductive manner.

[作用] このようにすれば、熱交−換板が熱シールド板によって
冷却されることで、この部位における配管内部の横断面
が均一に一定温度となり、内容器との温度勾配も有効に
低減される。その結果、従来に比してより対流が起こり
難い環境を整えることが可能になる。しかも、熱交換板
はガス通過穴を有しているので、クエンチ時の流路抵抗
となることもない。
[Function] By doing this, the heat exchange plate is cooled by the heat shield plate, so that the cross section inside the pipe in this area is kept at a uniform and constant temperature, and the temperature gradient with the inner container is also effectively reduced. be done. As a result, it becomes possible to create an environment in which convection is more difficult to occur than in the past. Moreover, since the heat exchange plate has gas passage holes, there is no flow path resistance during quenching.

[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図および第2図を参照し
て説明する。なお、第5図と共通する部分には同一符号
が付しである。
[Example] An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. Note that parts common to those in FIG. 5 are given the same reference numerals.

この実施例の極低温容器は、第5図に示した基本構成に
おいて、熱伝導性の低い芯材11に管軸方向に沿って間
欠的に複数の仕切板9aを取着し、これを配管4内に挿
入している。これらの仕切板9aは、柔軟な高分子シー
ト等で作られており、径方向に数本の切り込みが入れら
れている。この切り込みによってできる若干の隙間にガ
スの流通を許容しているとともに、クエンチ時には仕切
板は円錐形に変形し、ガスをスムーズに通過させる。
The cryogenic container of this embodiment has the basic configuration shown in FIG. 5, in which a plurality of partition plates 9a are intermittently attached to the core material 11 with low thermal conductivity along the tube axis direction, and these are connected to the piping. It is inserted within 4. These partition plates 9a are made of a flexible polymer sheet or the like, and have several cuts in the radial direction. The gas is allowed to flow through the small gap created by this cut, and at the time of quenching, the partition plate deforms into a conical shape, allowing the gas to pass through smoothly.

そして、これらの仕切板9aの間に、第1図および第2
図に示すような熱交換板13を取着している。この熱交
換板13は、薄肉リング状をなす枠体13aの開口部に
熱伝導性の良好な銅網13bを貼着したもので、この銅
網13bは、枠体13aの外周に取着した導電性フィン
ガ13cに接続されている。そして、挿入位置でこれら
のフィンガ13cを管壁4Cに埋設したサーマルアンカ
7に添接させている。サーマルアンカ7は従来と同様の
銅線等で、熱シールド板3に熱伝導可能に接続されてい
る。
1 and 2 between these partition plates 9a.
A heat exchange plate 13 as shown in the figure is attached. This heat exchange plate 13 has a copper mesh 13b with good thermal conductivity attached to the opening of a thin ring-shaped frame 13a. It is connected to conductive finger 13c. At the insertion position, these fingers 13c are attached to the thermal anchor 7 embedded in the tube wall 4C. The thermal anchor 7 is connected to the heat shield plate 3 with a conventional copper wire or the like so as to be thermally conductive.

しかして、このような構造によると、熱交換板13が熱
シールド板3によって冷却されることで、銅網13b全
体が冷却され、この部位が面一に一定温度となる。この
ため、配管4内の上層空間と下層空間とでは温度差が殆
ど存在し得なくなる。
According to such a structure, as the heat exchange plate 13 is cooled by the heat shield plate 3, the entire copper net 13b is cooled, and this portion is kept at a constant temperature evenly. Therefore, there is almost no temperature difference between the upper space and the lower space within the pipe 4.

しかも、このように面一な温度定点ができることで内容
器1との間の温度勾配も確実に小さくなり、その結果対
流の可能性が従来に比して効果的に低減されたものとす
ることができる。しかも、銅網13bのなす目地の間が
ガス通過穴となるため、クエンチ時の噴流をスムーズに
通過させ、配管4の本来的機能を損なう流路抵抗とはな
らない。このため、従来に比してより優れた対流防止効
果を奏するものとして実用に供することが可能になる。
Moreover, by creating a flat temperature fixed point in this way, the temperature gradient between the inner container 1 and the inner container 1 is surely reduced, and as a result, the possibility of convection is effectively reduced compared to the conventional method. I can do it. Moreover, since gas passage holes are formed between the joints formed by the copper mesh 13b, the jet flow during quenching passes through smoothly, and no flow path resistance impairs the original function of the piping 4. Therefore, it becomes possible to put it to practical use as a device that exhibits a superior convection prevention effect compared to the conventional one.

また、この構造を逆に利用して冷却パイプ8を不要にす
ることもできる。すなわち、以上における説明は、熱シ
ールド板3から熱交換板13に冷熱を与えるためのもの
であったが、図示構成において蒸発ガスを配管4内を通
じて僅かづつ外部に流すようにすると、蒸発ガスの冷熱
を銅網13bが奪って熱シールド板3に与えることにな
る。このため、冷却パイプ8を設ける必要がなくなる。
Moreover, this structure can also be used in reverse to eliminate the need for the cooling pipe 8. That is, the above explanation was for applying cold heat from the heat shield plate 3 to the heat exchange plate 13, but if the evaporated gas is made to flow outward little by little through the pipe 4 in the illustrated configuration, the evaporated gas is The copper net 13b takes away cold heat and supplies it to the heat shield plate 3. Therefore, there is no need to provide the cooling pipe 8.

冷却パイプ8は、従来から配管4とともに伝熱因子であ
り、気密溶接部の製作や検査にも労が多く原価高につな
がっていたため、これを除去し得ることが多大なメリッ
トをもたらすことになるのは言うを待たない。
The cooling pipe 8 has traditionally been a heat transfer factor along with the piping 4, and the production and inspection of airtight welded parts was labor-intensive and led to high costs, so being able to eliminate it would bring great benefits. Don't wait to say it.

以上、本発明の一実施例について説明したが、各部の構
成は図示例に限定されない。例えば、熱シールド板が2
重、3重に設けられている場合は、第3図や第4図に示
すように熱交換板13aを順次低温側の熱シールド板に
接続して温度定点を増やすこともできる。逆に、各熱交
換板13aから各熱シールド板に冷熱を与えるようにも
できることは勿論である。また、熱交換板は銅網に限ら
ず、多孔質の比較的厚肉の板などであってもよい。さら
に、配管が鉛直または傾斜した状態で配設されていても
、本発明を適用することで同様の効果を上げることがで
きる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the configuration of each part is not limited to the illustrated example. For example, if the heat shield plate is 2
When the heat exchange plates 13a are installed in double or triple layers, the number of fixed temperature points can be increased by sequentially connecting the heat exchange plates 13a to the heat shield plates on the low temperature side as shown in FIGS. 3 and 4. Conversely, it is of course possible to provide cold heat to each heat shield plate from each heat exchange plate 13a. Further, the heat exchange plate is not limited to copper mesh, and may be a porous relatively thick plate. Furthermore, even if the pipes are arranged vertically or inclined, similar effects can be achieved by applying the present invention.

[発明の効果] 本発明は、以上のような構成であるから、熱交換板を介
して蒸発ガスと熱シールド板とを熱交換させることがで
き、熱シールド板から蒸発ガスに冷熱を与えるときは温
度定点を確実にとって対流を抑止することができ、逆に
蒸発ガスから熱シールド板に冷熱を与えるときは冷却パ
イプを不要とすることが可能になる。
[Effects of the Invention] Since the present invention has the above configuration, it is possible to exchange heat between the evaporated gas and the heat shield plate via the heat exchange plate, and when applying cold heat to the evaporated gas from the heat shield plate. This makes it possible to securely maintain a fixed temperature point and suppress convection, and conversely, it becomes possible to eliminate the need for cooling pipes when applying cold heat from evaporated gas to the heat shield plate.

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

第1図および第2図は本発明の一実施例を示し、第1図
は配管の縦断面図、第2図は熱交換板を示す斜視図であ
る。第3図および第4図は、本発明の他の実施例に係る
配管を模式的に示す図である。 第5図〜第8図は従来例を示し、第5図は極低温容器の
概略的な全体図、第6図および第7図は配管を模式的に
示す図、第8図は作用説明図である。
FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention, with FIG. 1 being a longitudinal cross-sectional view of piping, and FIG. 2 being a perspective view showing a heat exchange plate. FIGS. 3 and 4 are diagrams schematically showing piping according to other embodiments of the present invention. Figures 5 to 8 show conventional examples, Figure 5 is a schematic overall view of the cryogenic container, Figures 6 and 7 are diagrams schematically showing piping, and Figure 8 is an explanatory diagram of the operation. It is.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 極低温寒剤が充填される内容器と、この内容器を真空断
熱下に被包する外容器と、これら内容器及び外容器の間
に介設される熱シールド板と、この熱シールド板及び前
記外容器を貫通して前記内容器の内部空間を外部に連通
させる配管とを具備してなるものにおいて、前記配管内
に多数のガス通過穴を有した熱交換板を配設し、この熱
交換板を配管外部の熱シールド板に熱伝導可能に接続し
たことを特徴とする極低温容器。
An inner container filled with cryogenic cryogen, an outer container enclosing this inner container under vacuum insulation, a heat shield plate interposed between the inner container and the outer container, this heat shield plate and the above-mentioned A heat exchange plate having a large number of gas passage holes is disposed in the pipe, and the heat exchange A cryogenic container characterized by a plate connected to a heat shield plate outside the piping for heat conduction.
JP19770889A 1989-07-28 1989-07-28 cryogenic container Pending JPH0363484A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900306A (en) * 1995-05-02 1999-05-04 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Nonwoven-film laminates

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900306A (en) * 1995-05-02 1999-05-04 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Nonwoven-film laminates
US6190758B1 (en) 1995-05-02 2001-02-20 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Nonwoven-film laminates

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