JPH045838Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は液体ヘリウム送給用のトランスフアチ
ユーブに関し、詳細には、極低温に冷却される被
冷却体ないしは極低温冷却用の熱交換装置等に、
液体ヘリウムを供給すると共に、回収するための
トランスフアチユーブに関するものである。

〔従来の技術〕

液体ヘリウムは、その温度が4.2Kと極めて低
く、これを冷媒として用いるとき容易に極低温が
得られる反面、非常に高価である。

そのため、これら液体ヘリウムを、冷媒として
供給源より熱交換装置等の使用側に送給するに
は、その送給過程における昇温・気化を抑制する
ための種々の断熱手段を備えた多重管構成とさ
れ、かつ、使用済の気液状ヘリウムの回収管路が
組み込まれたトランスフアチユーブが用いられ
る。

この多重管構成とされた液体ヘリウム送給用の
トランスフアチユーブの先行例として、例えば、
その横断面図である第４図および第４図のＡ−Ａ
断面図である第５図に示すものがある。

この従来の液体ヘリウム送給用のトランスフア
チユーブは、中心部に、液体ヘリウムを使用側に
送る送給パイプ２０と使用後の気液状ヘリウムを
回収する回収パイプ２１とを設け、これらの外側
に、シールドパイプ２２と、該シールドパイプ２
２の外側を覆う断熱材２３と、該断熱材２３を外
側より保持する保持管２４と、真空パイプ２５と
を順次外側に配設した多重管構成とされてある。

そして、送給パイプ２０および回収パイプ２１
は、シールドパイプ２２内に軸方向一定ピツチに
配設された保持板２６を介して、互いに間隔を隔
ててシールドパイプ２２に支持されてある。ま
た、シールドパイプ２２の外周面上には、液体窒
素を循環させる上下冷却パイプ２８，２９が設け
られてある。

一方、保持管２４は、その同一断面における外
周半径方向に放射状に４本、かつ軸方向に一定ピ
ツチに設けられた支持棒２７を介して、真空パイ
プ２５に間隔を隔てて支持されてある。

上記構成の従来の液体ヘリウム送給用のトラン
スフアチユーブは、真空パイプ２５内を真空とす
る一方、上下冷却パイプ２８，２９内に液体窒素
を循環させてシールドパイプ２２を冷却すること
で、真空層と断熱材２３との断熱効果にて系外か
らの熱侵入を抑制すると共に、液体窒素による冷
却に併せて回収する気液状ヘリウムの冷熱を利用
して、送給パイプ１を低温な環境下におき、送給
する液体ヘリウムの昇温・気化を抑制するもので
ある。

なお、保持板２６および支持棒２７には熱伝導
性の低い繊維強化樹脂等が用いられ、一方、断熱
材２３としては、断熱効果の高いスーパーインシ
ユレーシヨン等の積層体が用いられ、これらを経
る熱侵入を抑制するものとされてある。

このトランスフアチユーブにて液体ヘリウムを
使用側に送給するに際しては、まずシールドパイ
プ２２が、液体窒素にて約80Kの温度に冷却さ
れ、そして、送給パイプ２０内を4.2Kの温度の
液体ヘリウムが送られる一方、回収パイプ２１内
を使用側にて熱交換して約20Kの温度に昇温した
気液状ヘリウムが逆送される。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の液体ヘリウム送給用のトラ
ンスフアチユーブにおいては、シールドパイプ内
の送給パイプおよび回収パイプが、同一の保持板
を介してシールドパイプに支持されてあり、これ
がため、熱交換を果たして昇温した気液状ヘリウ
ムを回収する回収パイプ側の熱が、これら保持板
を介して送給パイプ側に直接的に伝達される欠点
がある。

さらに、シールドパイプを覆つて設けられた断
熱材の下方に位置する部位が、シールドパイプと
送給パイプおよび回収パイプの重さを受けて圧縮
され、その積層間の間隙を維持し得なくなつて密
着し、当該下方部位における断熱効果を低下させ
るという欠点がある。

本考案は上記問題点に鑑み、気液状ヘリウムを
回収する回収パイプ側の熱が直接的に送給パイプ
側に伝達されることを防止すると共に、回収する
気液状ヘリウムの冷熱を専らシールドパイプの冷
却に利用し得、もつて、送給する液化ヘリウムを
より低温なる環境下におくことができ、さらに
は、シールドパイプの外側を覆う断熱材に負荷さ
れる荷重を軽減し得て、その断熱効果を維持させ
て系外からの熱侵入の抑制を確実なるものとし得
る液体ヘリウム送給用のトランスフアチユーブを
提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本考案は以下の構成
としている。すなわち、第１請求項記載の考案に
係る液体ヘリウム送給用のトランスフアチユーブ
は、互いに間隔を隔てて配設された液体ヘリウム
の送給パイプおよび回収パイプの外側に、冷却媒
体の循環パイプを外周軸方向に沿わせて設けたシ
ールドパイプと、該シールドパイプの外側を覆う
断熱部材と、該断熱部材を外側より保持する保持
管と、該保持管の外側に設けられた真空パイプと
を備えてなる多重管構成とされ、かつ、保持管
が、その同一横断面における外周半径方向に放射
状に複数本、軸方向に等ピツチに配設された棒状
支持部材を介して、真空パイプに支持される一
方、送給パイプおよび回収パイプが、シールドパ
イプ内に軸方向等ピツチに配設された保持板を介
して、シールドパイプに保持されて一体化された
液体ヘリウム送給用のトランスフアチユーブであ
つて、前記保持板が、送給パイプを保持するもの
と、回収パイプを保持するものとの２種とされ、
かつ、これら２種の保持板が軸方向に交互に配設
されたものである。

また、第２請求項記載の考案に係る液体ヘリウ
ム送給用のトランスフアチユーブは、上記保持管
の同一横断面において下方に位置して配設された
少なくとも二本の棒状支持部材それぞれが、保持
管を内外半径方向に貫通して設けられ、かつ、そ
の中間部を保持管に取付けられると共に、外側端
を真空パイプ内周壁に、内側端をシールドパイプ
外周壁に当接させて設けられたものである。

〔実施例〕

本考案の実施例を図面を参照して以下に説明す
る。

第１実施例 第１図は本考案の第１実施例の液体ヘリウム送
給用のトランスフアチユーブを示す横断面図であ
り、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。

第１図および第２図において、１は送給パイ
プ、２は回収パイプであつて、これらはステンレ
ス鋼（JIS；SUS316L TD）管からなり、送給パ
イプ１は液体ヘリウムを供給源より使用側に送
り、一方、回収パイプ２は使用側にて熱交換した
後の気液状ヘリウムを冷却液化装置に回収するも
のである。

そして、これら送給パイプ１と回収パイプ２と
は互いに間隔を隔てて設けられ、かつ、これらの
外側には、熱伝導性の高いＡ１（JIS；A1050
TD）管からなるシールドパイプ３と、該シール
ドパイプ３の外側を覆う、ポリエチレンシートに
Ａ１を蒸着させたスーパーインシユレーシヨンの
積層体からなる断熱材４と、該断熱材４を外側よ
り保持するステンレス鋼（JIS；SUS304）板か
らなる保持管５と、該保持管５を間隔を隔てて囲
繞する、ステンレス鋼（JIS；SUS304）板から
なる気密構成の真空パイプ６とが、順次外側に多
重管状に配設されてある。

７は送給パイプ保持板、８は回収パイプ保持板
であつて、これらは、熱伝導性の低い繊維強化樹
脂（FRP−G10）板からなり、第２図に示すよう
に、シールドパイプ３内の軸方向に、交互に、か
つ一定ピツチに配設されてある。

また、これら送給パイプ保持板７と回収パイプ
保持板８とは、その両側端部をシールドパイプ３
内壁面に当接させて、シールドパイプ３に支持さ
れてあり、かつ、その両側端部間に２個の軸方向
貫通孔、すなわち、送給パイプ保持板７には、送
給パイプ１を嵌入させて支持する保持孔１２と、
回収パイプ２を間隔を隔てて貫通させる遊び孔１
３とが、一方、回収パイプ保持板８には、回収パ
イプ２を嵌入させて支持する保持孔１４と、送給
パイプ１を間隔を隔てて貫通させる遊び孔１５と
が、それぞれ設けられてある。そして、送給パイ
プ１および回収パイプ２は、これら送給パイプ保
持板７および回収パイプ保持板８を介して、互い
に間隔を隔ててシールドパイプ３に保持されてあ
る。

９は支持棒であつて、該支持棒９は、熱伝導性
の低い繊維強化樹脂（FRP−G10）棒からなり、
保持管５の同一横断面において外周半径方向に放
射状に４本、かつ、軸方向において一定ピツチに
対をなして保持管５の外周に設けられ、その外側
端を真空パイプ６の内壁に当接させて、保持管５
を真空パイプ６に間隔を隔てて支持するものとさ
れてある。

一方、シールドパイプ３の上下外周面上には、
その外周面軸方向に沿わせて、液体窒素を循環さ
せるステンレス鋼（JIS；SUS316L TD）管製の
上下冷却パイプ１０，１１が、それぞれ設けられ
てある。

上記構成の本実施例の液体ヘリウム送給用のト
ランスフアチユーブは、真空パイプ６内を真空に
維持して、その真空断熱効果により、系外からの
熱侵入を抑制する一方、その外側を断熱材４にて
覆われたシールドパイプ３を、上下冷却パイプ１
０，１１内に液体窒素を循環させて冷却させ、こ
れらの冷却・断熱効果により、外部より侵入する
熱を遮断・吸収して、その内部への熱侵入を抑制
し、内部の送給パイプ１を低温な環境下におき、
送給する液体ヘリウムの昇温・気化を抑制するも
のである。

そして、本実施例の液体ヘリウム送給用のトラ
ンスフアチユーブにおいては、極低温の液体ヘリ
ウムを使用側に送給する送給パイプと、使用側に
て熱交換して昇温した気液状ヘリウムが逆送され
る回収パイプとが、前述の従来のものと異なり、
それぞれ別の保持板にてシールドパイプに保持さ
れてあるので、回収パイプ側の熱は、直接的に送
給パイプ側に伝達されることなく、回収される気
液状ヘリウムより高温なるシールドパイプとの熱
交換、すなわちシールドパイプをより冷却するこ
とに専ら利用される。

さらに、送給パイプを保持する保持板は、前述
の従来のものと異なり、送給パイプの荷重のみを
支持すれば良く、例えば、その厚さをより薄くす
るとか、シールドパイプとの当接面積をより小さ
くする等により、当該保持板を介するシールドパ
イプ側からの熱伝導を軽減することができる。

以上のように、本考案に係る液体ヘリウム送給
用のトランスフアチユーブによれば、送給パイプ
をより低温なる環境下におくことができ、送給す
る液体ヘリウムの昇温・気化をより抑制すること
ができる。

第２実施例 第３図は本考案の第２実施例の液体ヘリウム送
給用のトランスフアチユーブを示す横断面図であ
る。なお、本実施例は、保持管を真空パイプに支
持する支持棒の構成を異とする点以外は、前述の
第１実施例と同一のものであり、ここでは、その
重複する点の説明を省略し、差異点のみ概略説明
するものとする。

第３図において、１は送給パイプ、２は回収パ
イプ、３はシールドパイプ、４は断熱材、５は保
持管、６は真空パイプ、８は回収パイプ保持板、
１０は上冷却パイプ、１１は下冷却パイプであつ
て、これらは、前述の第１実施例のものと同じも
のである。

そしてまた、前述の第１実施例と同様に、保持
管５を真空パイプ６に間隔を隔てて支持する支持
棒が配設されてあるが、本実施例においては、該
保持管５の同一断面において上方に位置する２本
の上部支持棒１６を、前述の第１実施例のものと
同構成のものとする一方、下方に位置する２本の
下部支持棒１７を、以下の構成とした。

すなわち、保持管５の下方に位置する下部支持
棒１７は、保持管５を内外半径方向に貫通して設
けられ、かつ、その中間部を保持管５に取付けら
れると共に、外側端を真空パイプ内周壁に、内側
端をシールドパイプ外周壁に当接させて設けられ
てある。また、これら上部支持棒１６および下部
支持棒１７は、繊維強化樹脂（FRP−G10）棒か
らなり、かつ、上部支持棒１６の外側端および下
部支持棒１７の両端は半球状とされ、これら端部
の接触面積を小さくすることで、これらを介する
熱伝達を抑制するものとされてある。

上記構成の本実施例の液体ヘリウム送給用のト
ランスフアチユーブによれば、シールドパイプ３
の外側を覆う断熱材４に負荷される荷重を、下部
支持棒１７を介して、保持管５および真空パイプ
に賦課させて軽減させることができ、断熱材４の
断熱効果を維持させて系外からの熱侵入の抑制を
確実なるものとし得る。

〔考案の効果〕

以上述べた如く、本考案に係る液体ヘリウム送
給用のトランスフアチユーブは、回収する気液状
ヘリウムの冷熱を有効に利用し得て、送給パイプ
をより低温な環境下におくことができ、さらに
は、系外よりの熱侵入をより抑制し得、もつて、
送給過程における液体ヘリウムの昇温・気化をよ
り低減し得て、その冷媒としての効率を高め得る
経済効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の液体ヘリウム送
給用のトランスフアチユーブを示す横断面図、第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本考案の
第２実施例の液体ヘリウム送給用のトランスフア
チユーブを示す横断面図、第４図は従来の液体ヘ
リウム送給用のトランスフアチユーブを示す断面
図、第５図は第４図のＡ−Ａ断面図である。 １……送給パイプ、２……回収パイプ、３……
シールドパイプ、４……断熱材、５……保持管、
６……真空パイプ、７……送給パイプ保持板、８
……回収パイプ保持板、９……支持棒、１０……
上冷却パイプ、１１……下冷却パイプ、１６……
上部支持棒、１７……下部支持棒。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 互いに間隔を隔てて配設された液体ヘリウム
   の送給パイプおよび回収パイプの外側に、冷却
   媒体の循環パイプを外周軸方向に沿わせて設け
   たシールドパイプと、該シールドパイプの外側
   を覆う断熱部材と、該断熱部材を外側より保持
   する保持管と、該保持管の外側に設けられた真
   空パイプとを備えてなる多重管構成とされ、か
   つ、保持管が、その同一横断面における外周半
   径方向に放射状に複数本、軸方向に等ピツチに
   配設された棒状支持部材を介して、真空パイプ
   に支持される一方、送給パイプおよび回収パイ
   プが、シールドパイプ内に軸方向等ピツチに配
   設された保持板を介して、シールドパイプに保
   持されて一体化された液体ヘリウム送給用のト
   ランスフアチユーブであつて、前記保持板が、
   送給パイプを保持するものと、回収パイプを保
   持するものとの２種とされ、かつ、これら２種
   の保持板が軸方向に交互に配設されたことを特
   徴とする液体ヘリウム送給用のトランスフアチ
   ユーブ。 (2) 保持管の同一横断面において下方に位置して
   配設された少なくとも二本の棒状支持部材それ
   ぞれが、保持管を内外半径方向に貫通して設け
   られ、かつ、その中間部を保持間に取付けられ
   ると共に、外側端を真空パイプ内周壁に、内側
   端をシールドパイプ外周壁に当接させて設けら
   れたことを特徴とする第１請求項記載の液体ヘ
   リウム送給用のトランスフアチユーブ。