JPH08193690A - 断熱容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】温度が異なる２点の温度の間に配置したサポー
トリングから、低温側の管を繊維状の紐で支持する。 【効果】繊維状の紐の断面積は数十分の一平方mmと小さ
く、したがってサポートを通じて侵入する熱量を小さく
し、取付作業を容易にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、極低温冷媒を輸送する
真空断熱管に係り、特に、断熱性能に優れた極低温管サ
ポートの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】断熱容器、例えば、液体ヘリウムや液体
窒素等の極低温冷媒を輸送する真空断熱管では、輸送す
る冷媒が輸送する途中で蒸発しないように、断熱管を真
空断熱する。断熱管は最外体，最外管の常温の真空チュ
ーブ内を真空排気し、その中に極低温体，極低温管を設
ける。この極低温管内に液体ヘリウムや液体窒素等の極
低温冷媒を輸送する。したがって、極低温管を最外管か
ら支持するサポートは熱を伝え難くい構造にして、最外
管から極低温管に熱が侵入しないようにする必要があ
る。従来のサポートの構造は 低温工学ハンドブック
（内田老鶴圃新社出版昭和５７年９月１５日 第１版発
行）第２８４頁から２８５頁に記載されている。従来の
サポートはリング状の平板で構成され、温度が異なる２
点のサポート間はできるだけ伝熱距離を長くとってい
る。しかし、サポートは長尺の極低温管を少ない点数で
支持しなければならず、平板で構成すれば剛性を得るた
め、温度差方向、すなわち、熱伝導方向に直角の方向の
断面積が数十平方mmとならざるを得ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】熱伝導量は熱伝導方向
に直角の方向の断面積に比例する。しかし平板で構成し
たサポートは剛性を得るため断面積を大きくする必要が
あり、このためサポートを通じて侵入する熱量が大きく
なる。

【０００４】本発明の目的は、侵入熱が小さく、取付作
業の容易なサポートを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、温度が異な
る２点の温度の間に配置したサポートリングから、低温
側の管を繊維状の紐で支持することにより達成する。

【０００６】

【作用】温度が異なる外管と内管からなる２重管にサポ
ートを配置する場合、外管と内管の間にサポートリング
を設置する。このサポートリングからこの内側にある内
管を繊維状の紐で２箇所以上の部分を引っ張り支持す
る。一方サポートリングは外管内壁面と接触することで
支持される。このため外管内径とサポートリング外径と
の寸法差は小さくして外管とサポートリングのがたを小
さくする。

【０００７】内管に極低温流体を流した場合、熱変形等
でサポートリングに荷重が作用すると複数箇所の繊維状
の紐の少なくとも１箇所の部分には張力が働き、内管を
支持する。繊維状の紐の断面積は数十分の一平方mmと小
さく、したがってサポートを通じて侵入する熱量を小さ
くすることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，図２により
説明する。図１は真空断熱管の長手直角方向の縦断面図
であり、図２は長手方向の横断面図である。液体ヘリウ
ムや液体窒素等の極低温冷媒を輸送する真空断熱管は、
以下の部品によって構成する。長尺の最外管１内は真空
空間であり、最外管１は常温である。最外管１の中央部
には最も温度の低い液体ヘリウムの長尺の極低温の供給
管２，復路の回収管３を配置し、その外側に最外管１の
内壁面から極低温の供給管２，回収管３に侵入する輻射
熱を吸収する長尺の輻射シールド管４、この輻射シール
ド管４を冷却するため輻射シールド管４に一体化された
長尺の液体窒素供給管５，復路の回収管６を配置する。

【０００９】極低温の供給管２，回収管３を囲うように
金属もしくは樹脂製の短尺のサポートリング７を配置す
る。短尺のサポートリング７には、金属もしくは非金属
製の繊維状の紐を通す複数個の孔を設けている。繊維状
の紐を通す方法は、先ず繊維状の紐の一端をサポートリ
ング７の外表面にエポキシ樹脂系の接着剤で固定する。
固定後孔８から供給管２に紐９を渡し供給管２の外側を
回して通し紐１０の状態にして再び孔８を通す。その後
サポートリング７の外側を回し、孔１１を通し紐１２の
状態にして供給管２の外側を回して通し紐１３の状態に
して再び孔１１を通す。次にサポートリング７の外側を
回し、孔１４を通し紐１５の状態にして供給管２の外側
を回して通し紐１６の状態にして再び孔１４を通す。そ
してその端部に張力を加えながら繊維状の紐の最終端を
サポートリング７の外表面にエポキシ樹脂系の接着剤で
固定する。

【００１０】このようにして供給管２を３方向からサポ
ートリング７で支持する。同様に、他の繊維状の紐の一
端をサポートリング７の外表面にエポキシ樹脂系の接着
剤で固定する。固定後孔１７から回収管３に紐１８を渡
し回収管３の外側を回して通し紐１９の状態にして再び
孔１７を通す。その後、サポートリング７の外側を回
し、孔２０を通し紐２１の状態にして回収管３の外側を
回して通し紐２２の状態にして再び孔２０を通す。次
に、サポートリング７の外側を回し、孔２３を通し紐２
４の状態にして回収管３の外側を回して通し紐２５の状
態にして再び孔２３を通す。そしてその端部に張力を加
えながら繊維状の紐の最終端をサポートリング７の外表
面にエポキシ樹脂系の接着剤で固定する。このようにし
て供給管２を３方向からサポートリング７で支持する。

【００１１】短尺のサポートリング７は、長尺の輻射シ
ールド管４の内壁面の一部に接触させてサポートする。

【００１２】一方、一体化された熱シールド体を構成す
る長尺の輻射シールド管４と長尺の液体窒素供給管５，
復路の回収管６を囲うように金属もしくは樹脂製の短尺
のサポートリング２６を配置する。短尺のサポートリン
グ２６には、繊維状の紐を通す複数個の孔を設けてい
る。繊維状の紐を通す方法は、先ず繊維状の紐の一端を
サポートリング２６の外表面にエポキシ樹脂系の接着剤
で固定する。固定後孔２７から熱シールド体に紐２８を
渡し熱シールド体の外側を回して通し紐２９の状態にし
て孔３０を通す。その後、サポートリング２６の外側を
回し、孔３１を通し紐３２の状態にして熱シールド体の
外側を回して通し紐３３の状態にして再び孔３４を通
す。次にサポートリング２６の外側を回し、孔３５を通
し紐３６の状態にして熱シールド体の外側を回して通し
紐３７の状態にして再び孔３８を通す。そしてその端部
に張力を加えながら繊維状の紐の最終端をサポートリン
グ２６の外表面にエポキシ樹脂系の接着剤で固定する。

【００１３】このようにして熱シールド体を３方向から
サポートリング２６で支持する。

【００１４】短尺のサポートリング２６は、長尺の最外
管１の内壁面の一部に接触させてサポートする。

【００１５】最外管１から熱シールド体への伝導による
熱の移動経路は、約３００Ｋの常温の最外管１の内壁面
から短尺のサポートリング２６にその接触面を通じ熱が
伝わり、サポートリング２６を介して固定した繊維状の
紐２８，２９，３２，３３，３６，３７から約８０Ｋの
液体窒素温度の熱シールド体に熱が伝わる。それぞれの
紐は、熱シールド体の接線方向に渡されているのでその
熱移動距離を長くとれる。また、紐の断面積は非常に小
さくとれるのでサポートを平板で構成するよりも侵入す
る熱量を小さくできる。

【００１６】一方、輻射シールド管４からそれぞれ供給
管２，回収管３への伝導による熱の移動経路は、約８０
Ｋの輻射シールド管４の内壁面から短尺のサポートリン
グ７にその接触面を通じ熱が伝わり、サポートリング７
を介して固定した繊維状の紐９，１０，１２，１３，１
５，１６から約４Ｋの供給管２に、また紐１８，１９，
２１，２２，２４，２５から約４Ｋの回収管３体に熱が
伝わる。それぞれの紐は、それぞれの管の接線方向に渡
されているのでその熱移動距離を長くとれる。また、紐
の断面積は非常に小さくとれるので本実施例によればサ
ポートを平板で構成するよりも侵入する熱量を小さくで
きる。

【００１７】本発明の他の実施例を図３に示す。本図が
図２と異なる点は、サポートリング７，サポートリング
２６の外面の円周にそれぞれの孔に接するそれぞれの溝
３９，４０を設けた点にある。それぞれの溝３９，４０
の深さはそれぞれの紐の外径よりも深くし、サポートリ
ング７，サポートリング２６を輻射シールド管４，最外
管１内に挿入する際や冷却により熱変形が生じた際に、
それぞれのサポートリングの外面に巻き付けた紐が輻射
シールド管４，最外管１の内壁面に挟まれて切断しない
構造とした所にある。本実施例によれば、サポートリン
グの外面に巻き付けた紐が切断されないので供給管２，
回収管３，輻射シールド管４，液体窒素供給管５や復路
の回収管６を最外管１の内壁面からさらに信頼性高く保
持することができる。

【００１８】本発明の他の実施例を図４に示す。本図が
図３と異なる点は、サポートリング７の孔８，１１，１
４，１７，２０，２３の代わりにサポートリング７の一
端に開放したスリット４１を設け、一方、サポートリン
グ２６の孔２７，３０，３１，３４，３５，３８の代わ
りにサポートリング２６の一端に開放したスリット４２
を設けた所にある。サポートリングの外面の円周のそれ
ぞれの溝３９，４０は、それぞれのスリットに接する。
本実施例によれば、それぞれのサポートリングと供給管
２，回収管３，輻射シールド管４，液体窒素供給管５，
回収管６の間に紐を巻き付け支持する場合、サポートリ
ングの一端面から紐をスリット４１，４２に挿入して溝
３９，４０の底面に沿って巻き付けることができるた
め、孔に通して巻き付ける場合よりも短時間で作業を終
えることができる。したがって、供給管５や復路の回収
管６を最外管１の内壁面からさらに信頼性高く保持する
ことができる。また、供給管２，回収管３，輻射シール
ド管４，液体窒素供給管５，回収管６に巻き付けたそれ
ぞれの紐の全長は長くなるため紐の熱収縮は大きくな
る。この際、スリット４１，４２があればサポートリン
グの紐巻き付け側の半径方向の剛性小さくなり、紐の熱
収縮量をサポートリングの弾性範囲内でサポートリング
の弾性変形で吸収できる。このため、紐の熱収縮時にこ
の収縮のためにサポートリングや紐が塑性変形し、冷媒
輸送終了後に断熱管を加温する場合、紐が緩んで支持位
置がずれてしまうことがなく、供給管２，回収管３，輻
射シールド管４，液体窒素供給管５や復路の回収管６を
最外管１の内壁面からさらに信頼性高く保持することが
できる。

【００１９】本発明の他の実施例を図５に示す。本図が
図３と異なる点は、サポートリング７の孔８，１１，１
４，１７，２０，２３の代わりにサポートリング４３の
両端に開放したスリット４１を設け、一方、サポートリ
ング２６の孔２７，３０，３１，３４，３５，３８の代
わりにサポートリング４４の一端に開放したスリット４
２を設けた所にある。サポートリングの両端外面の円周
のそれぞれの溝３９，４０は、それぞれのスリットに接
する。本実施例によれば、それぞれのサポートリング４
３，４４と供給管２，回収管３，輻射シールド管４，液
体窒素供給管５，回収管６の間に紐を巻き付け支持する
場合、サポートリングの両端面から紐をスリット４１，
４２に挿入して溝３９，４０の底面に沿って巻き付け、
長手方向の２箇所で支持することができる。このため、
最外管１から輻射シールド管４，液体窒素供給管５，回
収管６の熱シールド体への伝導による熱の移動経路及び
熱シールド体から供給管２，回収管３への伝導による熱
の移動経路は２倍となり侵入する熱量は２倍に増える
が、サポートリングの両端部で熱シールド体および供給
管２，回収管３を支持するので、熱シールド体および供
給管２，回収管３が長手方向軸に対して傾く変形を防止
することができ、さらにセット時の半径方向位置を正確
に保持することができる。

【００２０】本発明の他の実施例を図６に示す。本図が
図４と異なる点は、サポートリング２６の代わりにサポ
ートリング４５の両端にリングの半径方向外側に凸状の
縁４６を設け最外管１の内壁面とサポートリング４５の
外周面の隙間をより小さくしてサポートリング４５を最
外管１の内壁面で支持する際、セット時の半径方向位置
を正確に保持することができる。さらに、凸状の縁４６
の部分に放射状のスリットを設け縁４６の部分に弾性を
もたせても同様な効果が生じる。なお、この縁４６は全
周に設ける必要はなく外周に数箇所に設けるのみで同様
な効果を生じる。また、この縁４６の代わりにサポート
リング４５に付加的に設けた例えばサポートリング４５
の外周数箇所にねじ孔を設けそれにボルトを差し込み、
ボルト先端が最外管１の内壁面に接触することでサポー
トリング４５を支持するようにしても同様な効果を生じ
る。

【００２１】また、上記の全実施例では断熱管を構成す
る管が直管の場合を示しているが、断熱管を構成する管
がベロー管である場合であっても同様な効果を生じる。

【００２２】また、上記の全実施例では断熱容器が冷却
冷媒を輸送する断熱管である場合を示したが、断熱容器
が冷却冷媒を貯蔵する極低温貯蔵容器である場合であっ
ても同様な効果を生じる。

【００２３】また、上記の実施例では断熱容器の最外管
内の断熱空間を真空空間で構成した場合を示したが、断
熱空間を例えばパーライト充填空間の様な熱伝導率の小
さな物質を充填した空間で構成する場合であっても同様
な効果を生じる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、温度が異なる２点の温
度の間に配置したサポートリングから、低温側の管を繊
維状の紐で支持することができるので、侵入熱が小さ
く、かつ高い信頼性で支持でき、取付作業の容易なサポ
ートを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のサポート構造を説明する断
熱管の縦断面図。

【図２】本発明の一実施例のサポート構造を説明する断
熱管の横断面図。

【図３】本発明の第二の実施例のサポート構造の説明
図。

【図４】本発明の第三の実施例のサポート構造の説明
図。

【図５】本発明の第四の実施例のサポート構造の説明
図。

【図６】本発明の第五の実施例のサポート構造の説明
図。

【符号の説明】

１…最外管、２…液体ヘリウム供給管、３…回収管、４
…輻射シールド管、５…液体窒素供給管、６…回収管、
７，２６，４３，４４…サポートリング、９，１０，１
２，１３，１５，１６，１８，１９，２１，２２，２
４，２５，２８，２９，３２，３３，３６，３７…紐、
３９，４０…溝、４１，４２…スリット、４６…縁。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に真空等の断熱空間を有する容器の最
   外体の前記断熱空間に、最外体よりも温度が低い極低温
   冷媒を移送もしくは貯蔵する容器の極低温体を少なくと
   も１個有する真空断熱容器において、前記最外体の内面
   からもしくは前記内面で支持されたサポートを設け、前
   記サポートから紐状の支持体で前記極低温体を支持した
   ことを特徴とする断熱容器。
2. 【請求項２】請求項１において、前記サポートから紐状
   の支持体で複数の極低温体を支持した断熱容器。
3. 【請求項３】請求項１において、前記サポートから紐状
   の支持体で前記極低温体の長手方向に複数箇所で極低温
   体を支持した断熱容器。
4. 【請求項４】請求項１において、前記サポートの外周部
   の少なくとも複数箇所に凸状の支持縁を設けた断熱容
   器。
5. 【請求項５】請求項１において、前記サポートの外周部
   に紐状の支持体を巻き付ける溝を設けた断熱容器。
6. 【請求項６】請求項１において、前記サポートの外周部
   に紐状の支持体の装着スリットを設けた断熱容器。