JPH08145486A - 極低温冷却装置 - Google Patents
極低温冷却装置Info
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- JPH08145486A JPH08145486A JP28659994A JP28659994A JPH08145486A JP H08145486 A JPH08145486 A JP H08145486A JP 28659994 A JP28659994 A JP 28659994A JP 28659994 A JP28659994 A JP 28659994A JP H08145486 A JPH08145486 A JP H08145486A
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- Japan
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- outer shell
- cooling device
- cryogenic cooling
- refrigerator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 真空層の真空度の劣化を皆無にし、超高真空
を長時間安定して維持すると共に、所要電力の少ない極
低温冷却装置を提供すること。 【構成】 真空排気弁６の外側に、外殻体１３を設け、
外殻体１３と超伝導磁石用真空断熱外槽４とを金属シー
ル部材１１により気密に接続する。また、外殻体１３の
一部は破裂手段８により構成されている。破裂手段８
は、破裂部材９、破裂板破壊歯１０とで構成されてお
り、外殻体の内部圧力が一定値以上となると、破裂部材
９が破裂板破壊歯１０に接触して破裂部材９は破壊する
ようになっている。
を長時間安定して維持すると共に、所要電力の少ない極
低温冷却装置を提供すること。 【構成】 真空排気弁６の外側に、外殻体１３を設け、
外殻体１３と超伝導磁石用真空断熱外槽４とを金属シー
ル部材１１により気密に接続する。また、外殻体１３の
一部は破裂手段８により構成されている。破裂手段８
は、破裂部材９、破裂板破壊歯１０とで構成されてお
り、外殻体の内部圧力が一定値以上となると、破裂部材
９が破裂板破壊歯１０に接触して破裂部材９は破壊する
ようになっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁石装置に付随
する極低温冷却装置に関する。この極低温冷却装置は、
例えば超電導磁気浮上式鉄道（リニアモーターカー）に
車載された超電導磁石装置を冷却する車載用極低温冷却
装置として適応できる。
する極低温冷却装置に関する。この極低温冷却装置は、
例えば超電導磁気浮上式鉄道（リニアモーターカー）に
車載された超電導磁石装置を冷却する車載用極低温冷却
装置として適応できる。
【０００２】
【従来の技術】極低温冷却装置は冷凍機で冷却すること
により長時間運転が可能である。従来の極低温冷却装置
は、例えば特公昭５６ ２２３８７号公報に記載された
ものがある。図５を参照して、従来技術について説明す
る。図５は、従来技術に係る超伝導磁石装置の概略図で
あり、１は液体ヘリウム貯槽、２は液体ヘリウム、３は
液体ヘリウム内に浸漬された超電導磁石、４は超伝導磁
石用真空断熱外槽、５は真空層、２５は真空排気部であ
る。真空排気部２５に用いられる真空排気弁６は、車載
用としては通常安全弁機能を有したシールオフバルブが
用いられる。
により長時間運転が可能である。従来の極低温冷却装置
は、例えば特公昭５６ ２２３８７号公報に記載された
ものがある。図５を参照して、従来技術について説明す
る。図５は、従来技術に係る超伝導磁石装置の概略図で
あり、１は液体ヘリウム貯槽、２は液体ヘリウム、３は
液体ヘリウム内に浸漬された超電導磁石、４は超伝導磁
石用真空断熱外槽、５は真空層、２５は真空排気部であ
る。真空排気部２５に用いられる真空排気弁６は、車載
用としては通常安全弁機能を有したシールオフバルブが
用いられる。
【０００３】図６に一例として代表的なシールオフバル
ブの断面図を示し、また図７に真空排気時のシールオフ
バルブの状態を示す。図において、６０は中空孔を有す
る弁体、６１はキャップ、６２はポペット、６３はプラ
グ、６４はディスク、６５、６６、６７はゴムＯリン
グ、６８は圧縮コイルバネ、６９は引っ張りコイルバ
ネ、７０は真空引き専用オペレータである。弁体６０は
真空断熱外槽４に気密溶接されている。キャップ６１は
中心に孔が設けられており、弁体６０の外側に設けられ
たねじ部６０ａで、弁体６０にねじ込み固定されてい
る。キャップ６１の外側には引っ張りコイルバネ６９が
固着されており、引っ張りコイルバネ６９の他端には、
ポペット６２が固着されている。従って、ポペット６２
は引っ張りコイルバネ６９により常にキャップ６１に引
き寄せられている。プラグ６３は中心及び円周方向に複
数個の貫通孔が設けられており、外周部に形成されたネ
ジ部と弁体６０の内側ねじ部６０ｂで、弁体６０にねじ
込み固定されている。プラグ６３の先端には圧縮コイル
バネ６８が固着されており、圧縮コイルバネ６８の他端
はディスク６４に固着されている。従って、ディスク６
４は圧縮コイルバネ６８により常に一定の力で弁体６０
に押し付けられている。弁体６０とディスク６４はゴム
Ｏリング６５により気密にシールされており、弁体６０
とキャップ６１は、ゴムＯリング６６により気密にシー
ルされており、キャップ６１とポペット６２は、ゴムＯ
リング６７により気密にシールされている。
ブの断面図を示し、また図７に真空排気時のシールオフ
バルブの状態を示す。図において、６０は中空孔を有す
る弁体、６１はキャップ、６２はポペット、６３はプラ
グ、６４はディスク、６５、６６、６７はゴムＯリン
グ、６８は圧縮コイルバネ、６９は引っ張りコイルバ
ネ、７０は真空引き専用オペレータである。弁体６０は
真空断熱外槽４に気密溶接されている。キャップ６１は
中心に孔が設けられており、弁体６０の外側に設けられ
たねじ部６０ａで、弁体６０にねじ込み固定されてい
る。キャップ６１の外側には引っ張りコイルバネ６９が
固着されており、引っ張りコイルバネ６９の他端には、
ポペット６２が固着されている。従って、ポペット６２
は引っ張りコイルバネ６９により常にキャップ６１に引
き寄せられている。プラグ６３は中心及び円周方向に複
数個の貫通孔が設けられており、外周部に形成されたネ
ジ部と弁体６０の内側ねじ部６０ｂで、弁体６０にねじ
込み固定されている。プラグ６３の先端には圧縮コイル
バネ６８が固着されており、圧縮コイルバネ６８の他端
はディスク６４に固着されている。従って、ディスク６
４は圧縮コイルバネ６８により常に一定の力で弁体６０
に押し付けられている。弁体６０とディスク６４はゴム
Ｏリング６５により気密にシールされており、弁体６０
とキャップ６１は、ゴムＯリング６６により気密にシー
ルされており、キャップ６１とポペット６２は、ゴムＯ
リング６７により気密にシールされている。
【０００４】液体ヘリウム貯槽１の破損等により、液体
ヘリウムが真空層５内に洩れた場合、真空層５の真空が
著しく悪くなり、正圧設定圧力（例えば約０．３５ｋｇ
／ｃｍ2 Ｇ）以上になると、ディスク６４は圧縮コイル
バネ６８の力に抗した方向に移動し、開放状態となる。
するとガス化した液体ヘリウムは、ディスク６４と弁体
６０の隙間から弁体６０内部の空間Ａ内に侵入し、更に
プラグ６３の中心及び円周方向に設けられた複数個の貫
通孔を経て、空間Ｂ内に侵入する。ヘリウムガスは更に
キャップ６１の中心孔より空間Ｃに侵入する。そして、
ポペット６２を引っ張りコイルバネ６９の力に抗した方
向に移動させて開放状態とし、ポペット６２とキャップ
６１の隙間から外部へ排出される。このようにして、真
空層内に洩れた液体ヘリウムはガス状態となってシール
オフバルブから外気へ噴出し、外層容器の破損を防ぐ安
全弁の役目をする。
ヘリウムが真空層５内に洩れた場合、真空層５の真空が
著しく悪くなり、正圧設定圧力（例えば約０．３５ｋｇ
／ｃｍ2 Ｇ）以上になると、ディスク６４は圧縮コイル
バネ６８の力に抗した方向に移動し、開放状態となる。
するとガス化した液体ヘリウムは、ディスク６４と弁体
６０の隙間から弁体６０内部の空間Ａ内に侵入し、更に
プラグ６３の中心及び円周方向に設けられた複数個の貫
通孔を経て、空間Ｂ内に侵入する。ヘリウムガスは更に
キャップ６１の中心孔より空間Ｃに侵入する。そして、
ポペット６２を引っ張りコイルバネ６９の力に抗した方
向に移動させて開放状態とし、ポペット６２とキャップ
６１の隙間から外部へ排出される。このようにして、真
空層内に洩れた液体ヘリウムはガス状態となってシール
オフバルブから外気へ噴出し、外層容器の破損を防ぐ安
全弁の役目をする。
【０００５】真空排気を行う場合は、図７に示すよう
に、キャップ６１とポペット６２を弁体６０から取り外
し、専用オペレータ７０を弁体６０に取付け、ディスク
６４を圧縮コイルバネ６８に抗して弁体から引き上げ、
専用オペレータ７０を介して真空排気を行う。
に、キャップ６１とポペット６２を弁体６０から取り外
し、専用オペレータ７０を弁体６０に取付け、ディスク
６４を圧縮コイルバネ６８に抗して弁体から引き上げ、
専用オペレータ７０を介して真空排気を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の極低温冷却装置
は、上記のように構成されているため、真空断熱外槽に
設けられた真空排気弁のゴムＯリングを介して、外気に
含まれた僅かなヘリウムガスが透過により真空層内部へ
侵入してくる。その結果、真空層の真空度が悪くなり、
液体ヘリウムの蒸発量が著しく多くなるため度々真空排
気を行わなければならず、また付属冷凍装置の容量を大
きくする等の対策が必要となり、所要電力も多くなる等
の欠点があった。
は、上記のように構成されているため、真空断熱外槽に
設けられた真空排気弁のゴムＯリングを介して、外気に
含まれた僅かなヘリウムガスが透過により真空層内部へ
侵入してくる。その結果、真空層の真空度が悪くなり、
液体ヘリウムの蒸発量が著しく多くなるため度々真空排
気を行わなければならず、また付属冷凍装置の容量を大
きくする等の対策が必要となり、所要電力も多くなる等
の欠点があった。
【０００７】故に、本発明は、上記のような問題点を解
決するためになされたもので、真空層の真空度の劣化を
皆無にし、超高真空を長時間安定して維持すると共に、
所要電力の少ない極低温冷却装置を提供することを、そ
の技術的課題とする。
決するためになされたもので、真空層の真空度の劣化を
皆無にし、超高真空を長時間安定して維持すると共に、
所要電力の少ない極低温冷却装置を提供することを、そ
の技術的課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために請求項１の発明において講じた技術的手段（以
下、第１の技術的手段と称する。）は、超電導磁石を収
納した冷媒貯槽と、前記冷媒貯槽を覆う輻射熱シールド
板と、前記冷媒貯槽と前記輻射熱シールド板とを収納し
た超電導磁石用真空断熱外槽とを有する超電導磁石装置
と、冷凍機と、前記冷凍機の低温部を真空断熱する冷凍
機用真空断熱外槽と、ジュールトムソン回路とを有する
極低温装置と、からなる極低温冷却装置において、前記
超電導磁石用真空断熱外槽あるいは前記冷凍機用真空断
熱外槽の少なくとも一方に設けられた真空排気弁と、前
記真空排気弁の外側に前記真空排気弁を気密に密閉する
外殻体を設け、前記外殻体の一部を破裂手段で構成した
ことを特徴とする、極低温冷却装置としたことである。
るために請求項１の発明において講じた技術的手段（以
下、第１の技術的手段と称する。）は、超電導磁石を収
納した冷媒貯槽と、前記冷媒貯槽を覆う輻射熱シールド
板と、前記冷媒貯槽と前記輻射熱シールド板とを収納し
た超電導磁石用真空断熱外槽とを有する超電導磁石装置
と、冷凍機と、前記冷凍機の低温部を真空断熱する冷凍
機用真空断熱外槽と、ジュールトムソン回路とを有する
極低温装置と、からなる極低温冷却装置において、前記
超電導磁石用真空断熱外槽あるいは前記冷凍機用真空断
熱外槽の少なくとも一方に設けられた真空排気弁と、前
記真空排気弁の外側に前記真空排気弁を気密に密閉する
外殻体を設け、前記外殻体の一部を破裂手段で構成した
ことを特徴とする、極低温冷却装置としたことである。
【０００９】上記技術的課題を解決するために請求項２
の発明において講じた技術的手段（以下、第２の技術的
手段と称する。）は、前記外殻体と前記超伝導磁石用真
空断熱外槽あるいは冷凍機用真空断熱外槽とを金属シー
ル部材によりシールしたことを特徴とする、請求項１記
載の極低温冷却装置としたことである。
の発明において講じた技術的手段（以下、第２の技術的
手段と称する。）は、前記外殻体と前記超伝導磁石用真
空断熱外槽あるいは冷凍機用真空断熱外槽とを金属シー
ル部材によりシールしたことを特徴とする、請求項１記
載の極低温冷却装置としたことである。
【００１０】上記技術的課題を解決するために請求項３
の発明において講じた技術的手段（以下、第３の技術的
手段と称する。）は、前記金属シール部材として、イン
ジウムを使用したことを特徴とする、請求項２記載の極
低温冷却装置としたことである。
の発明において講じた技術的手段（以下、第３の技術的
手段と称する。）は、前記金属シール部材として、イン
ジウムを使用したことを特徴とする、請求項２記載の極
低温冷却装置としたことである。
【００１１】上記技術的課題を解決するために請求項４
の発明において講じた技術的手段（以下、第４の技術的
手段と称する。）は、前記金属シール部材として、金属
Ｏリングを使用したことを特徴とする、請求項２記載の
極低温冷却装置としたことである。
の発明において講じた技術的手段（以下、第４の技術的
手段と称する。）は、前記金属シール部材として、金属
Ｏリングを使用したことを特徴とする、請求項２記載の
極低温冷却装置としたことである。
【００１２】上記技術的課題を解決するために請求項５
の発明において講じた技術的手段（以下、第５の技術的
手段と称する。）は、前記破裂板の外側に、金属または
非金属の防護部材を設け、前記防護部材は、気体を透過
する性質をもつことを特徴とする、請求項１記載の極低
温冷却装置としたことである。
の発明において講じた技術的手段（以下、第５の技術的
手段と称する。）は、前記破裂板の外側に、金属または
非金属の防護部材を設け、前記防護部材は、気体を透過
する性質をもつことを特徴とする、請求項１記載の極低
温冷却装置としたことである。
【００１３】
【作用】上記第１の技術的手段によれば、真空排気弁を
外側から覆う外殻体を設け、外殻体と真空断熱槽とを気
密に接続した。また外殻体の一部に破裂手段を設けた。
外側から覆う外殻体を設け、外殻体と真空断熱槽とを気
密に接続した。また外殻体の一部に破裂手段を設けた。
【００１４】外殻体と真空断熱槽とが気密に接続されて
いるために、外気からのヘリウムガスが透過して真空層
内部に侵入することはない。また外殻体の一部に破裂手
段を設けたことにより、液体ヘリウム貯槽の破損等によ
りヘリウムガスが真空排気弁から洩れた場合、内部圧力
によって破裂手段が破裂し、ヘリウムガスが外部に放出
される。このようにして、安全弁としての機能をも有す
る。
いるために、外気からのヘリウムガスが透過して真空層
内部に侵入することはない。また外殻体の一部に破裂手
段を設けたことにより、液体ヘリウム貯槽の破損等によ
りヘリウムガスが真空排気弁から洩れた場合、内部圧力
によって破裂手段が破裂し、ヘリウムガスが外部に放出
される。このようにして、安全弁としての機能をも有す
る。
【００１５】上記第２の技術的手段によれば、外殻体と
真空断熱外槽とを金属シール部材によりシールした。こ
れにより、従来のゴムＯリングによるシールに比べて外
気と真空断熱外槽との気密性が向上し、真空層の真空度
劣化を皆無にすることができる。
真空断熱外槽とを金属シール部材によりシールした。こ
れにより、従来のゴムＯリングによるシールに比べて外
気と真空断熱外槽との気密性が向上し、真空層の真空度
劣化を皆無にすることができる。
【００１６】上記第３の技術的手段によれば、第２の技
術的手段における金属シール部材として、インジウムを
使用した。インジウムは、ヘリウムガスを全く透すこと
なく、またシール部材に適した物理的性質を有する。こ
れにより、従来のシール方法に比べて外気と真空断熱外
槽との気密性が向上し、真空層の真空度劣化を皆無にす
ることができる。
術的手段における金属シール部材として、インジウムを
使用した。インジウムは、ヘリウムガスを全く透すこと
なく、またシール部材に適した物理的性質を有する。こ
れにより、従来のシール方法に比べて外気と真空断熱外
槽との気密性が向上し、真空層の真空度劣化を皆無にす
ることができる。
【００１７】上記第４の技術的手段によれば、第２の技
術的手段における金属シール部材として、金属Ｏリング
を使用した。これにより、従来のＯリングによるシール
に比べて外気と真空断熱外槽との気密性が向上し、真空
層の真空度劣化を皆無にすることができる。
術的手段における金属シール部材として、金属Ｏリング
を使用した。これにより、従来のＯリングによるシール
に比べて外気と真空断熱外槽との気密性が向上し、真空
層の真空度劣化を皆無にすることができる。
【００１８】上記第５の技術的手段によれば、外殻体の
一部に設けられた破裂板の外側に、金属または非金属の
防護部材を設けた。またこの防護部材は、気体を透過さ
せる性質を持つものとした。これにより、外殻体の外部
からの衝撃により、破裂板が破壊され、気密シールの機
能を失うことを防止する。また防護部材は気体透過性で
あるため、破裂板が正常に破裂した場合、外殻体内のヘ
リウムガスはこの防護部材を介して外部に放出されるた
めに、安全弁としての機能を損なうことはない。
一部に設けられた破裂板の外側に、金属または非金属の
防護部材を設けた。またこの防護部材は、気体を透過さ
せる性質を持つものとした。これにより、外殻体の外部
からの衝撃により、破裂板が破壊され、気密シールの機
能を失うことを防止する。また防護部材は気体透過性で
あるため、破裂板が正常に破裂した場合、外殻体内のヘ
リウムガスはこの防護部材を介して外部に放出されるた
めに、安全弁としての機能を損なうことはない。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００２０】図１は本発明に係る極低温冷却装置の全体
概略図であり、図２は本発明の第１実施例における真空
排気弁及び外殻体の部分断面図、図３は本発明の第２実
施例における真空排気弁及び外殻体の部分断面図、図４
は本発明の第３実施例における真空排気弁及び外殻体の
部分断面図であるが、図５、図６、図７に示した従来例
のものと同一部分に対しては、同一符号を記す。
概略図であり、図２は本発明の第１実施例における真空
排気弁及び外殻体の部分断面図、図３は本発明の第２実
施例における真空排気弁及び外殻体の部分断面図、図４
は本発明の第３実施例における真空排気弁及び外殻体の
部分断面図であるが、図５、図６、図７に示した従来例
のものと同一部分に対しては、同一符号を記す。
【００２１】図１において、２７は極低温装置、１８は
冷凍機用真空断熱外槽、１９は冷凍機側真空層、２０は
冷凍機側真空排気部、２１は冷凍機、２１ａは冷凍機２
１の低温部、２２は冷凍機圧縮部、２３は冷凍機駆動
部、２４はジュールトムソン回路用圧縮機である。ヘリ
ウムガスは、冷凍機用真空断熱外槽１８内の冷凍機低温
部２１ａ及び熱交換器で逐次冷却され、ジュールトムソ
ン膨張弁により液化される。超伝導磁石装置２６は、被
冷却体である超電導磁石３、超電導磁石３を浸漬してい
る液体ヘリウム２、液体ヘリウム２を封入している液体
ヘリウム貯槽１、液体ヘリウム貯槽１を覆うように設け
られ外部からの輻射熱を遮蔽する輻射熱シールド板７、
輻射熱シールド板７を覆うように設けられた超電導磁石
用真空断熱外槽４から構成される。また超伝導磁石用真
空断熱外槽４には、真空排気部２５が設けられている。
冷凍機用真空断熱外槽、１９は冷凍機側真空層、２０は
冷凍機側真空排気部、２１は冷凍機、２１ａは冷凍機２
１の低温部、２２は冷凍機圧縮部、２３は冷凍機駆動
部、２４はジュールトムソン回路用圧縮機である。ヘリ
ウムガスは、冷凍機用真空断熱外槽１８内の冷凍機低温
部２１ａ及び熱交換器で逐次冷却され、ジュールトムソ
ン膨張弁により液化される。超伝導磁石装置２６は、被
冷却体である超電導磁石３、超電導磁石３を浸漬してい
る液体ヘリウム２、液体ヘリウム２を封入している液体
ヘリウム貯槽１、液体ヘリウム貯槽１を覆うように設け
られ外部からの輻射熱を遮蔽する輻射熱シールド板７、
輻射熱シールド板７を覆うように設けられた超電導磁石
用真空断熱外槽４から構成される。また超伝導磁石用真
空断熱外槽４には、真空排気部２５が設けられている。
【００２２】真空排気部２０及び２５の具体的構成を、
真空排気部２５を例にとって図２、図４、図５に示す。
図２は、本発明における第１実施例が示されている。図
２において、真空排気弁６は超伝導磁石用真空断熱外槽
４に気密溶接されている。真空排気弁６の外側には、外
殻体１３が設けられている。外殻体１３は、本体部１
４、破裂板支持部１５、破裂手段８から構成されてお
り、本体部１４は、ボルト１２により超伝導磁石用真空
断熱外槽４に固定されている。また本体部１４と破裂板
支持部１５は、気密溶接されている。破裂手段８は、破
裂部材９と破裂板破壊歯１０とで構成されており、破裂
板支持部１５と破裂部材９、破裂部材９と破裂板破壊歯
１０はそれぞれ気密溶接されている。また外気に含まれ
たヘリウムガスがボルト１２と外殻体の本体部１４との
隙間を伝わって真空排気弁６内のＯリングを透過して真
空槽５内に流入するのを防止するため、インジウム１１
が、外殻体１３と超伝導磁石用真空断熱外槽４との間に
設けられ、金属シールの役割を果たしている。
真空排気部２５を例にとって図２、図４、図５に示す。
図２は、本発明における第１実施例が示されている。図
２において、真空排気弁６は超伝導磁石用真空断熱外槽
４に気密溶接されている。真空排気弁６の外側には、外
殻体１３が設けられている。外殻体１３は、本体部１
４、破裂板支持部１５、破裂手段８から構成されてお
り、本体部１４は、ボルト１２により超伝導磁石用真空
断熱外槽４に固定されている。また本体部１４と破裂板
支持部１５は、気密溶接されている。破裂手段８は、破
裂部材９と破裂板破壊歯１０とで構成されており、破裂
板支持部１５と破裂部材９、破裂部材９と破裂板破壊歯
１０はそれぞれ気密溶接されている。また外気に含まれ
たヘリウムガスがボルト１２と外殻体の本体部１４との
隙間を伝わって真空排気弁６内のＯリングを透過して真
空槽５内に流入するのを防止するため、インジウム１１
が、外殻体１３と超伝導磁石用真空断熱外槽４との間に
設けられ、金属シールの役割を果たしている。
【００２３】図３は、図２における真空排気部のＤ方向
矢視図である。破裂板破壊歯１０は破裂部材９の外周の
一部に設けられており、破裂部材９が破裂板破壊歯１０
に接触して破裂することにより、外殻体１３と外気とが
連通するように構成されている。
矢視図である。破裂板破壊歯１０は破裂部材９の外周の
一部に設けられており、破裂部材９が破裂板破壊歯１０
に接触して破裂することにより、外殻体１３と外気とが
連通するように構成されている。
【００２４】このように構成された極低温冷却装置にお
いて、通常状態においては外殻体１３はインジウム１１
により超伝導磁石用真空断熱外槽４と金属シールされ、
またその他の接続部は気密溶接されているため、外気か
ら外殻体１３を経て真空層内にヘリウムガスが侵入する
ことはない。また真空排気を行う場合は、ボルト１２を
外して外殻体１３を取り外し、さらに真空排気弁６の図
示せぬキャップとポペットを外し、専用オペレーターに
より真空排気をすることができる。また液体ヘリウム層
の破損等により液体ヘリウムが真空層内に洩れた場合、
真空層の真空度が著しく悪くなり、正圧設定圧力の約
０．３５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ（０．０３４ＭＰａ）以上にな
ると、真空層内に洩れた液体ヘリウムはガス状態となっ
て真空排気弁６から外殻体１３の内側に噴出する。する
と、外殻体内部の圧力が上昇し、破裂部材９は内部圧力
により、破裂板破壊歯１０の方へ膨張する。更に圧力が
上昇し、０．５ｋｇ／ｃｍ2 （０．０４９ＭＰａ）以上
になると破裂部材９が破裂板破壊歯１０に接触し、破裂
部材９は破壊し、ヘリウムガスは外気に噴出する。この
ようにして、外槽の破損を防ぐ。
いて、通常状態においては外殻体１３はインジウム１１
により超伝導磁石用真空断熱外槽４と金属シールされ、
またその他の接続部は気密溶接されているため、外気か
ら外殻体１３を経て真空層内にヘリウムガスが侵入する
ことはない。また真空排気を行う場合は、ボルト１２を
外して外殻体１３を取り外し、さらに真空排気弁６の図
示せぬキャップとポペットを外し、専用オペレーターに
より真空排気をすることができる。また液体ヘリウム層
の破損等により液体ヘリウムが真空層内に洩れた場合、
真空層の真空度が著しく悪くなり、正圧設定圧力の約
０．３５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ（０．０３４ＭＰａ）以上にな
ると、真空層内に洩れた液体ヘリウムはガス状態となっ
て真空排気弁６から外殻体１３の内側に噴出する。する
と、外殻体内部の圧力が上昇し、破裂部材９は内部圧力
により、破裂板破壊歯１０の方へ膨張する。更に圧力が
上昇し、０．５ｋｇ／ｃｍ2 （０．０４９ＭＰａ）以上
になると破裂部材９が破裂板破壊歯１０に接触し、破裂
部材９は破壊し、ヘリウムガスは外気に噴出する。この
ようにして、外槽の破損を防ぐ。
【００２５】図４は、本発明の第２実施例を示す真空排
気部２５の断面図である。図４において１１ａは、金属
Ｏリングである。
気部２５の断面図である。図４において１１ａは、金属
Ｏリングである。
【００２６】上記のように構成された極低温冷凍装置に
おいて、金属Ｏリングは前述のインジウムと同様の働き
をする。
おいて、金属Ｏリングは前述のインジウムと同様の働き
をする。
【００２７】図５は、本発明の第３実施例を示す真空排
気部の２５断面図である。図５において、１６は破裂板
外側支持部材、１７は破裂板外側支持部材１６に固定さ
れた金属または非金属の防護部材である。破裂板外側支
持部材１６は、破裂板破壊歯１０に溶接されている。ま
た防護部材１７は、例えば金属メッシュや焼結金属のよ
うな、気体を通し、大きな固体は通さないようなもので
ある。
気部の２５断面図である。図５において、１６は破裂板
外側支持部材、１７は破裂板外側支持部材１６に固定さ
れた金属または非金属の防護部材である。破裂板外側支
持部材１６は、破裂板破壊歯１０に溶接されている。ま
た防護部材１７は、例えば金属メッシュや焼結金属のよ
うな、気体を通し、大きな固体は通さないようなもので
ある。
【００２８】このように構成された真空排気部におい
て、防護部材１７は外部からの接触力または飛石等によ
り破裂手段８が破壊されるのを防止する。また気体を透
過させるため、外殻体１３の内部からの圧力上昇に対し
ては、破裂手段８は破壊し、内部のヘリウムガスは防護
部材１７を経て外部に噴出する。このため、安全弁とし
ての機能も損なうことはない。
て、防護部材１７は外部からの接触力または飛石等によ
り破裂手段８が破壊されるのを防止する。また気体を透
過させるため、外殻体１３の内部からの圧力上昇に対し
ては、破裂手段８は破壊し、内部のヘリウムガスは防護
部材１７を経て外部に噴出する。このため、安全弁とし
ての機能も損なうことはない。
【００２９】
【発明の効果】請求項１の発明は、以下の如く効果を有
する。
する。
【００３０】外部からのヘリウムガスが透過して真空層
内部に侵入することを防止するため、真空排気弁の外側
を覆う外殻体を設け、外殻体と真空断熱外槽とを気密に
接続した。また、外殻体の一部に破裂手段を設けた。こ
のように構成することにより、安全弁としての機能を損
なうことなく、かつ外部からのヘリウムガスの侵入を防
止できるため、真空層の真空度劣化を皆無にし、超高真
空を長時間安定して維持することができる。また、付属
冷凍機の容量を大きくする等の対策も必要とせず、所要
電力の少ない極低温冷却装置を提供することができる。
内部に侵入することを防止するため、真空排気弁の外側
を覆う外殻体を設け、外殻体と真空断熱外槽とを気密に
接続した。また、外殻体の一部に破裂手段を設けた。こ
のように構成することにより、安全弁としての機能を損
なうことなく、かつ外部からのヘリウムガスの侵入を防
止できるため、真空層の真空度劣化を皆無にし、超高真
空を長時間安定して維持することができる。また、付属
冷凍機の容量を大きくする等の対策も必要とせず、所要
電力の少ない極低温冷却装置を提供することができる。
【００３１】請求項２の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【００３２】外殻体と真空断熱外槽とを、金属シール部
材によりシールした。これにより、ゴムＯリングによる
シールよりも気密にシールすることができ、真空層の真
空度劣化をさらになくすことができる。
材によりシールした。これにより、ゴムＯリングによる
シールよりも気密にシールすることができ、真空層の真
空度劣化をさらになくすことができる。
【００３３】請求項３の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【００３４】外殻体と真空断熱外槽とをシールする金属
シール部材として、インジウムを使用した。インジウム
はシール性が非常に優れた材料であり、これを使用する
ことにより、更に一層真空層の真空度劣化を皆無にする
ことができる。
シール部材として、インジウムを使用した。インジウム
はシール性が非常に優れた材料であり、これを使用する
ことにより、更に一層真空層の真空度劣化を皆無にする
ことができる。
【００３５】請求項４の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【００３６】外殻体と真空断熱外槽とを、金属Ｏリング
によりシールした。これにより、ゴムＯリングによるシ
ールよりも気密にシールすることができ、真空層の真空
度劣化をさらになくすことができる。
によりシールした。これにより、ゴムＯリングによるシ
ールよりも気密にシールすることができ、真空層の真空
度劣化をさらになくすことができる。
【００３７】請求項５の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【００３８】外殻体の一部に設けられた破裂手段の外側
に、金属または非金属の防護部材を設けた。またこの防
護部材は、気体を透過させる性質を持つものとした。こ
れにより、外殻体の外部からの衝撃によって破裂手段が
破壊され、安全弁としての機能を失うことを防止でき
る。
に、金属または非金属の防護部材を設けた。またこの防
護部材は、気体を透過させる性質を持つものとした。こ
れにより、外殻体の外部からの衝撃によって破裂手段が
破壊され、安全弁としての機能を失うことを防止でき
る。
【図１】本発明に係る極低温冷却装置の全体概略図であ
る。
る。
【図２】本発明の第１実施例に係る極低温冷却装置の真
空排気部の部分断面図である。
空排気部の部分断面図である。
【図３】図２におけるＤ方向矢視図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る極低温冷却装置の真
空排気部の部分断面図である。
空排気部の部分断面図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る極低温冷却装置の真
空排気部の部分断面図である。
空排気部の部分断面図である。
【図６】従来技術に係る超伝導磁石装置の概略図であ
る。
る。
【図７】従来技術に係る極低温冷却装置の真空排気弁の
断面図である。
断面図である。
【図８】従来技術に係る極低温冷却装置の真空排気弁の
真空排気時の状態を表す断面図である。
真空排気時の状態を表す断面図である。
【符号の説明】 １ 液体ヘリウム貯槽（冷媒貯槽） ２ 液体ヘリウム ３ 超電導磁石 ４ 超伝導磁石用真空断熱外槽 ５ 真空層 ６ 真空排気弁 ７ 輻射熱シールド板 ８ 破裂手段 ９ 破裂部材 １０ 破裂板破壊歯 １１ インジウムシール部材 １１ａ 金属Ｏリング １２ ボルト １３ 外殻体 １４ 本体部 １５ 破裂板支持部 １６ 破裂板外側支持部 １７ 防護部材 １８ 冷凍機用真空断熱外槽 １９ 冷凍機側真空層 ２０ 冷凍機側真空排気部 ２１ 冷凍機 ２１ａ 冷凍機低温部 ２２ 冷凍機圧縮部 ２３ 冷凍機駆動部 ２４ ジュールトムソン回路用圧縮機 ２５ 真空排気部 ２６ 超伝導磁石装置 ２７ 極低温装置
Claims (5)
- 【請求項１】 超電導磁石を収納した冷媒貯槽と、前記
冷媒貯槽を覆う輻射熱シールド板と、前記冷媒貯槽と前
記輻射熱シールド板とを収納した超電導磁石用真空断熱
外槽とを有する超電導磁石装置と、冷凍機と、前記冷凍
機の低温部を真空断熱する冷凍機用真空断熱外槽と、ジ
ュールトムソン回路とを有する極低温装置と、からなる
極低温冷却装置において、前記超電導磁石用真空断熱外
槽あるいは前記冷凍機用真空断熱外槽の少なくとも一方
に設けられた真空排気弁と、前記真空排気弁の外側に前
記真空排気弁を気密に密閉する外殻体を設け、前記外殻
体の一部を破裂手段で構成したことを特徴とする、極低
温冷却装置。 - 【請求項２】 前記外殻体と前記超伝導磁石用真空断熱
外槽あるいは冷凍機用真空断熱外槽とを金属シール部材
によりシールしたことを特徴とする、請求項１記載の極
低温冷却装置。 - 【請求項３】 前記金属シール部材として、インジウム
を使用したことを特徴とする、請求項２記載の極低温冷
却装置。 - 【請求項４】 前記金属シール部材として、金属Ｏリン
グを使用したことを特徴とする、請求項２記載の極低温
冷却装置。 - 【請求項５】 前記破裂板の外側に、金属または非金属
の防護部材を設け、前記防護部材は、気体を透過する性
質をもつことを特徴とする、請求項１記載の極低温冷却
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28659994A JP3674967B2 (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 極低温冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28659994A JP3674967B2 (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 極低温冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08145486A true JPH08145486A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3674967B2 JP3674967B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=17706507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28659994A Expired - Fee Related JP3674967B2 (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 極低温冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3674967B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102966844A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-03-13 | 天津市江达扬升工程技术有限公司 | 一种永磁开关 |
| KR20230040475A (ko) * | 2021-09-16 | 2023-03-23 | (주)에이원 | 극저온 액화수소 저장용기의 진공차단밸브 안전 강화 장치 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101470508B1 (ko) * | 2013-03-08 | 2014-12-09 | 정우이앤이 주식회사 | 일체형 진공포터 |
| KR20240135101A (ko) * | 2023-03-03 | 2024-09-10 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 팩 |
-
1994
- 1994-11-21 JP JP28659994A patent/JP3674967B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3674967B2 (ja) | 2005-07-27 |
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|
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