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JP4769982B2 - Transfer tube - Google Patents
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JP4769982B2 - Transfer tube - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍機からの液体ヘリウムを液体ヘリウム貯留槽へ輸送する液体ヘリウムを輸送するトランスファーラインに関する。   The present invention relates to a transfer line for transporting liquid helium from a refrigerator to transport liquid helium to a liquid helium storage tank.

従来から、MEG(脳磁計)や、NMR(超電導核磁気共鳴装置)、MRI(磁気共鳴画像法)装置等では、超電導を起こさせるために極低温状態に維持する必要があり、この冷却に、極低温(およそ4K)の液体ヘリウムが用いられている。この液体ヘリウムは、希少な資源であると共に比較的高価なものであることから、冷却過程で気化したヘリウムガスを大気に開放してしまうのは好ましくない。このため、極低温の液体ヘリウムを貯留する貯留槽で気化したヘリウムガスを回収し、再液化させて貯留槽に返送するヘリウム再液化システムが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。   Conventionally, in MEG (magnetoencephalograph), NMR (superconducting nuclear magnetic resonance apparatus), MRI (magnetic resonance imaging) apparatus, etc., it is necessary to maintain a cryogenic state to cause superconductivity. Cryogenic liquid helium (approximately 4K) is used. Since this liquid helium is a scarce resource and relatively expensive, it is not preferable to release the helium gas vaporized in the cooling process to the atmosphere. For this reason, helium reliquefaction systems are known in which helium gas vaporized in a storage tank storing cryogenic liquid helium is recovered, reliquefied, and returned to the storage tank (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). And Patent Document 3).

このヘリウム再液化システムは、ヘリウムガスをおよそ4Kにまで冷却可能なギフォードマクマホンサイクル冷凍機(以下、「GM冷凍機」という)と、このGM冷凍機に接続された凝縮器と、貯留槽から回収されたヘリウムガス中の不純物を冷却・固化させて捕捉する精製器とを含んでいる。貯留槽で発生した(およそ4〜10Kの)ヘリウムガスは、凝縮器に送られ、極低温の液体ヘリウムへと再液化させられる。また、貯留槽で発生した比較的高温(およそ300K)のヘリウムガスは、精製器で窒素や酸素といった不純物が除去され、GM冷凍機によって冷却された後、凝縮器に送られ、液体ヘリウムへと再液化させられる。   This helium reliquefaction system is a Gifford McMahon cycle refrigerator (hereinafter referred to as “GM refrigerator”) capable of cooling helium gas to approximately 4K, a condenser connected to the GM refrigerator, and a recovery from a storage tank. And a purifier that cools and solidifies the impurities in the helium gas. The helium gas (approximately 4-10K) generated in the reservoir is sent to the condenser and reliquefied into cryogenic liquid helium. In addition, the relatively high temperature (approximately 300K) helium gas generated in the storage tank removes impurities such as nitrogen and oxygen in the purifier, and is cooled by the GM refrigerator, then sent to the condenser, and into liquid helium. Reliquefied.

特許第3446883号公報Japanese Patent No. 3446883 特許第3523085号公報Japanese Patent No. 3523085 特開2005−291628号公報JP 2005-291628 A

このようなヘリウム再液化システムでは、凝縮器で得られた液体ヘリウムを貯留槽に輸送するためにトランスファーチューブを用いるが、液体ヘリウムの状態のままでの確実な輸送を行うためには、トランスファーチューブにおける熱吸収をできるだけ小さくすることが望まれる。   In such a helium reliquefaction system, a transfer tube is used to transport the liquid helium obtained in the condenser to the storage tank, but in order to perform reliable transport in the liquid helium state, the transfer tube is used. It is desirable to reduce the heat absorption in the chamber as much as possible.

本発明は、冷凍機からの液体ヘリウムを液体ヘリウム貯留槽へ輸送する液体ヘリウムを輸送するトランスファーチューブであって、内部に設けられた温度センサを含み、この温度センサが取り付けられた部分を外部に露出できるように、一部が取り外し可能であることを特徴とする。   The present invention is a transfer tube for transporting liquid helium from a refrigerator to a liquid helium storage tank, and includes a temperature sensor provided therein, and a portion to which the temperature sensor is attached is exposed to the outside. A part is removable so that it can be exposed.

また、このトランスファーチューブは、前記冷凍機で得られた液体ヘリウムを前記液体ヘリウム貯留槽に向けて輸送する液体ヘリウム輸送パイプと、液体ヘリウム貯留槽の液面付近の空間に存在する低温ヘリウムガスを前記冷凍機に向けて輸送する低温ヘリウムガス輸送パイプと、前記冷凍機で得られた前記低温ヘリウムガスより高温の冷却ヘリウムガスを前記液体ヘリウム貯留槽の上部空間に輸送する冷却ヘリウムガス輸送パイプと、これら3本のパイプを覆い、内部を真空に維持するケーシングパイプと、を含み、前記ケーシングパイプが、前記温度センサが取り付けられた部分を外部に露出できるように、一部が取り外し可能であることが好適である。   The transfer tube also includes a liquid helium transport pipe that transports the liquid helium obtained by the refrigerator toward the liquid helium storage tank, and a low-temperature helium gas that exists in a space near the liquid surface of the liquid helium storage tank. A low-temperature helium gas transport pipe for transporting toward the refrigerator, a cooling helium gas transport pipe for transporting a cooling helium gas higher in temperature than the low-temperature helium gas obtained by the refrigerator to the upper space of the liquid helium storage tank, and A casing pipe that covers these three pipes and maintains the inside in a vacuum, the casing pipe being partly removable so that the part to which the temperature sensor is attached can be exposed to the outside Is preferred.

また、前記3本のパイプは、L字状に湾曲した後、前記液体ヘリウム貯留槽に挿入され、このL状の湾曲部におけるケーシングパイプが分解可能であることが好適である。
また、前記3本のパイプは、L字状に湾曲した後、液体ヘリウム貯留槽に挿入される部分と、分離可能に接続されることが好適である。
In addition, it is preferable that the three pipes are bent in an L shape and then inserted into the liquid helium storage tank, and the casing pipe in the L-shaped curved portion can be disassembled.
Further, it is preferable that the three pipes are detachably connected to a portion inserted into the liquid helium storage tank after being bent in an L shape.

また、前記ケーシングパイプの内側に、前記液体ヘリウム輸送パイプ、前記低温ヘリウム輸送パイプ、および前記冷却ヘリウム輸送パイプを覆う熱シールドパイプを設けることが好適である。   In addition, it is preferable that a heat shield pipe that covers the liquid helium transport pipe, the low-temperature helium transport pipe, and the cooling helium transport pipe is provided inside the casing pipe.

また、前記熱シールドパイプは、その一部が取り外し可能であることが好適である。   Further, it is preferable that a part of the heat shield pipe is removable.

本発明によれば、トランスファーチューブの一部を取り外し、内部の温度計を露出できるため、温度計の保守点検、交換などを容易に行うことができる。   According to the present invention, since a part of the transfer tube can be removed and the internal thermometer can be exposed, maintenance, inspection and replacement of the thermometer can be easily performed.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

「システム構成」
図1は、実施形態に係るトランスファーチューブを用いたヘリウム再液化システムの概略構成を示す図である。
"System configuration"
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a helium reliquefaction system using a transfer tube according to an embodiment.

貯留槽10は、液体ヘリウムを貯留するデュワーを内蔵し、その周囲を断熱材によって覆うと共に、内部を真空に維持することで、周囲から断熱している。MEGなどの生体磁気計測システムであれば、超電導量子干渉計(SQUID)がデュワー内に設置され、磁気シールドによって周囲から隔離される。なお、貯留槽10は、液体ヘリウムを貯留するものであればよく、超電導モータの冷却など各種の用途に用いることができる。   The storage tank 10 incorporates a dewar that stores liquid helium, covers the periphery with a heat insulating material, and insulates the periphery from the surroundings by maintaining a vacuum. In the case of a biomagnetic measurement system such as MEG, a superconducting quantum interferometer (SQUID) is installed in the dewar and isolated from the surroundings by a magnetic shield. In addition, the storage tank 10 should just store liquid helium, and can be used for various uses, such as cooling of a superconducting motor.

貯留槽10の上部には、内部で気化し温度上昇した300K程度のヘリウムガスが生じる。この高温ヘリウムガスは、循環ポンプ20を有する回収ライン22によってヘリウム液化装置30に供給される。   In the upper part of the storage tank 10, helium gas of about 300 K that is vaporized inside and rises in temperature is generated. This high-temperature helium gas is supplied to the helium liquefier 30 through a recovery line 22 having a circulation pump 20.

ヘリウム液化装置30は、内部が真空で周囲から断熱されるコールドチャンバ32を有しており、その内部に2台のGM冷凍機34,36が収容されている。GM冷凍機34,36は、第1冷凍部34a,36aと、第2冷凍部34b,36bを含み、第1冷凍部34a,36aが、300K程度のヘリウムガスを40K程度のヘリウムガスに冷却し、第2冷凍部34b,36bが、40K程度のヘリウムガスを4Kまで冷却する。   The helium liquefier 30 has a cold chamber 32 that is vacuum insulated from the surroundings and accommodates two GM refrigerators 34 and 36 therein. The GM refrigerators 34 and 36 include first refrigeration units 34a and 36a and second refrigeration units 34b and 36b. The first refrigeration units 34a and 36a cool helium gas of about 300K to helium gas of about 40K. The second freezing sections 34b and 36b cool helium gas of about 40K to 4K.

回収ライン22には、コールドチャンバ32内の伝熱管38が接続されており、この伝熱管38は、第1冷凍部34aによってその内部が40K程度まで冷却され、第2冷凍部34bによって4Kまで冷却され、4Kに冷却されたヘリウムを凝縮器40に供給する。そして、この凝縮器40は第2冷凍部34b、36bにより4K以下の低温に維持されており、ここにおいて4K以下の液体ヘリウムが得られる。   A heat transfer tube 38 in the cold chamber 32 is connected to the recovery line 22, and the heat transfer tube 38 is cooled to about 40K by the first freezing unit 34a and cooled to 4K by the second freezing unit 34b. Then, helium cooled to 4K is supplied to the condenser 40. And this condenser 40 is maintained by the 2nd freezing parts 34b and 36b at the low temperature below 4K, and liquid helium below 4K is obtained here.

また、回収ライン22には、コールドチャンバ32内の伝熱管42が接続されており、この伝熱管42は、第1冷凍部36aによってその内部が40K程度まで冷却され、冷却ヘリウムガスが得られる。   Moreover, the heat transfer tube 42 in the cold chamber 32 is connected to the recovery line 22, and the inside of the heat transfer tube 42 is cooled to about 40K by the first refrigeration unit 36a to obtain cooled helium gas.

そして、ヘリウム液化装置30と、貯留槽10は、液体ヘリウムを輸送するためのトランスファーチューブ50によって接続されている。ここで、このトランスファーチューブ50は、多重管構造となっており、凝縮器40からの液体ヘリウムを貯留槽10に輸送する液体ヘリウム輸送パイプ52と、貯留槽10の液体ヘリウムの液面付近の4〜10K程度の低温液体ヘリウムを凝縮器40に輸送する低温ヘリウム輸送パイプ54と、伝熱管42において得られる40K程度の冷却ヘリウムガスを貯留槽10の中間部分に輸送する冷却ヘリウム輸送パイプ56と、が含まれる。   The helium liquefier 30 and the storage tank 10 are connected by a transfer tube 50 for transporting liquid helium. Here, the transfer tube 50 has a multi-tube structure, and a liquid helium transport pipe 52 that transports liquid helium from the condenser 40 to the storage tank 10, and 4 near the liquid helium level in the storage tank 10. A low-temperature helium transport pipe 54 that transports low-temperature liquid helium of about 10 K to the condenser 40, a cooling helium transport pipe 56 that transports a cooling helium gas of about 40 K obtained in the heat transfer tube 42 to an intermediate portion of the storage tank 10, Is included.

特に、トランスファーチューブ50は、常温(300K程度)の雰囲気内に配置されるため、内側ほど低温となるように、構成することが好適であり、液体ヘリウム輸送パイプ52、低温ヘリウム輸送パイプ54、冷却ヘリウム輸送パイプ56とが、この順で順次外側に位置する多重管構造とすることが好適である。なお、この構成については後述する。   In particular, since the transfer tube 50 is disposed in an atmosphere at room temperature (about 300 K), it is preferable to configure the transfer tube 50 so that the temperature is lower toward the inner side. The liquid helium transport pipe 52, the low temperature helium transport pipe 54, the cooling It is preferable that the helium transport pipe 56 has a multi-tube structure in which the helium transport pipe 56 is sequentially positioned outside in this order. This configuration will be described later.

「ヘリウム液化装置30側の構造」
図2には、トランスファーチューブ50のヘリウム液化装置30に接続する部分の構成が示されている。
"Structure on the helium liquefier 30 side"
FIG. 2 shows a configuration of a portion of the transfer tube 50 that is connected to the helium liquefier 30.

ヘリウム液化装置30は、外壁60で周囲から隔離されており、その内部は真空に維持されている。すなわち、この外壁60内がコールドチャンバ32となっている。外壁60の内部には、冷凍機34,36に接続され、これらを覆う熱シールド62が設けられている。この熱シールド62は、例えば40K程度に維持される。熱シールド62の一部には孔があいており、熱シールド62の内部も真空に維持されている。また、この孔から、凝縮器に接続された液体ヘリウム輸送パイプ52、低温ヘリウム輸送パイプ54、冷却ヘリウム輸送パイプ56が出ている。   The helium liquefier 30 is isolated from the surroundings by an outer wall 60, and the inside is maintained in a vacuum. That is, the inside of the outer wall 60 is a cold chamber 32. Inside the outer wall 60, there is provided a heat shield 62 that is connected to and covers the refrigerators 34 and 36. The heat shield 62 is maintained at about 40K, for example. A part of the heat shield 62 has a hole, and the inside of the heat shield 62 is also maintained in a vacuum. From this hole, a liquid helium transport pipe 52, a low-temperature helium transport pipe 54, and a cooled helium transport pipe 56 connected to the condenser are exposed.

また、熱シールド62の孔に対応する外壁60の一部が外方に突出し、そこにトランスファーチューブ50と接続するフランジ60aが形成されている。そして、このフランジ60aと、トランスファーチューブ50の最も外側のパイプとなるケーシングパイプ64のフランジ64aとが接続されており、ケーシングパイプ64の内部が外壁60の内部と連通し、ここも真空に維持される。なお、フランジ60a、64aの接続は、溶接でもよいが、シールドルーム内に設定するMEG用などの場合、ボルト締めなど取り外し可能な方が好適である。   Further, a part of the outer wall 60 corresponding to the hole of the heat shield 62 protrudes outward, and a flange 60a connected to the transfer tube 50 is formed there. And this flange 60a and the flange 64a of the casing pipe 64 used as the outermost pipe of the transfer tube 50 are connected, The inside of the casing pipe 64 is connected with the inside of the outer wall 60, and this is also maintained in vacuum. The The flanges 60a and 64a may be connected by welding, but in the case of an MEG set in a shield room, it is preferable that the flanges 60a and 64a be removable by bolting.

ケーシングパイプ64の内側には、熱シールドパイプ66が同心状に配置されている。この熱シールドパイプ66のヘリウム液化装置30側は解放されており、その内部は、ケーシングパイプ64の内側および外壁60の内側空間に連通している。また、熱シールド62の孔から出ている液体ヘリウム輸送パイプ52、低温ヘリウム輸送パイプ54、冷却ヘリウム輸送パイプ56が熱シールドパイプ66の内部に収容されている。なお、熱シールドパイプ66は、半割のパイプをボルト締めして形成されている。従って、熱シールドパイプ66を、液体ヘリウム輸送パイプ52、低温ヘリウム輸送パイプ54、冷却ヘリウム輸送パイプ56を設置した後に設置することができる。   Inside the casing pipe 64, a heat shield pipe 66 is arranged concentrically. The heat shield pipe 66 is open on the helium liquefier 30 side, and the inside thereof communicates with the inner space of the casing pipe 64 and the inner space of the outer wall 60. Further, a liquid helium transport pipe 52, a low temperature helium transport pipe 54, and a cooling helium transport pipe 56 coming out of the holes of the heat shield 62 are accommodated in the heat shield pipe 66. The heat shield pipe 66 is formed by bolting a half pipe. Accordingly, the heat shield pipe 66 can be installed after the liquid helium transport pipe 52, the low temperature helium transport pipe 54, and the cooling helium transport pipe 56 are installed.

なお、この例において、ケーシングパイプ64は、両端が取り外し可能であると共に、軸方向に伸縮自在なベローズで形成されている。従って、ケーシングパイプ64の少なくとも一端を取り外して片側に寄せることで、その内部を露出することができる。また、液体ヘリウム輸送パイプ52、低温ヘリウム輸送パイプ54、冷却ヘリウム輸送パイプ56は、その中間部分に接続部(VCR)が設けられている。従って、液体ヘリウム輸送パイプ52,低温ヘリウム輸送パイプ54,冷却ヘリウム輸送パイプ56を接続部で接続した後、半割の熱シールドパイプ66をボルト締めし、ケーシングパイプ64を閉じることで、トランスファーチューブ50と冷凍機との接続が行える。   In this example, the casing pipe 64 is formed of a bellows that can be removed at both ends and can expand and contract in the axial direction. Therefore, the inside can be exposed by removing at least one end of the casing pipe 64 and moving it to one side. Further, the liquid helium transport pipe 52, the low temperature helium transport pipe 54, and the cooling helium transport pipe 56 are provided with a connecting portion (VCR) in the middle thereof. Therefore, after connecting the liquid helium transport pipe 52, the low temperature helium transport pipe 54, and the cooling helium transport pipe 56 at the connecting portion, the half heat shield pipe 66 is bolted and the casing pipe 64 is closed, whereby the transfer tube 50. Can be connected to the refrigerator.

この液体ヘリウム輸送パイプ52、低温ヘリウム輸送パイプ54、冷却ヘリウム輸送パイプ56は、ヘリウム液化装置30側の熱シールドパイプ66の内部において、3本の独立した管となっているが、その後多重管構造になっている。   The liquid helium transport pipe 52, the low-temperature helium transport pipe 54, and the cooling helium transport pipe 56 are three independent pipes inside the heat shield pipe 66 on the helium liquefier 30 side. It has become.

そして、熱シールドパイプ66の外周上には、紐状であって銅製の網紐材68が伝熱材として設けられている。この網紐材68の一端は、熱シールドパイプ66の外周部にボルト締めされ、他端は熱シールド62にボルト締めされている。従って、網紐材68の伝熱によって、熱シールドパイプ66は、熱シールド62と同等の低温状態になっており、熱シールドパイプ66への輻射熱の侵入を冷凍能力が大きな冷凍機第1ステージで吸収している。また、網紐材68は可撓性があり、熱シールド62に対する固定も容易に行え、かつ十分な熱伝導を確保できる。   On the outer periphery of the heat shield pipe 66, a string-like and net-made string material 68 made of copper is provided as a heat transfer material. One end of the net string material 68 is bolted to the outer periphery of the heat shield pipe 66, and the other end is bolted to the heat shield 62. Therefore, the heat shield pipe 66 is in a low temperature state equivalent to that of the heat shield 62 due to the heat transfer of the netting material 68, and the intrusion of radiant heat into the heat shield pipe 66 is performed in the first stage of the refrigerator having a large refrigerating capacity. Absorbs. Further, the netting material 68 is flexible, can be easily fixed to the heat shield 62, and can secure sufficient heat conduction.

さらに、熱シールドパイプ66の外周面は、バフ仕上げなど表面を鏡面状とする仕上げ処理がなされており、これによって外側からの輻射熱の侵入が低減されている。また、ニッケルメッキなどを施すことも好適である。   Further, the outer peripheral surface of the heat shield pipe 66 is subjected to a finishing process such as buffing to have a mirror-like surface, thereby reducing intrusion of radiant heat from the outside. It is also preferable to apply nickel plating or the like.

なお、網紐材68として、熱伝達がよい材料として銅を使用しているが、十分な熱伝達ができれば、他の金属や非金属でもよい。また、可撓性があれば、網紐材でなくてもよい。また、ボルト締めする部分は、圧着端子などが設けられていることが好適である。   In addition, although copper is used as the netting material 68 as a material having good heat transfer, other metal or non-metal may be used as long as sufficient heat transfer is possible. Moreover, if it has flexibility, it may not be a net string material. In addition, it is preferable that a portion to be bolted is provided with a crimp terminal or the like.

「多重管構造」
図2の右側部分には、多重管構造部分の構成が示されている。凝縮器40からの液体ヘリウムを輸送する独立した液体ヘリウム輸送パイプ52には、外周に真空室が形成された二重管構造の液体ヘリウム輸送パイプ70に接続されている。
"Multi-tube structure"
In the right part of FIG. 2, the structure of the multi-tube structure part is shown. An independent liquid helium transport pipe 52 that transports liquid helium from the condenser 40 is connected to a liquid helium transport pipe 70 having a double tube structure in which a vacuum chamber is formed on the outer periphery.

この液体ヘリウム輸送パイプ70の外周側には、これを取り囲むように、貯留槽10からの低温ヘリウムガスを輸送する低温ヘリウム輸送パイプ54に接続される低温ヘリウム輸送パイプ72が同心状に設けられている。低温ヘリウム輸送パイプ72の周囲には、冷却ヘリウムガスを輸送する冷却ヘリウム輸送パイプ56に接続される冷却ヘリウム輸送パイプ74が同心状に設けられている。この冷却ヘリウム輸送パイプ74は、周囲に真空室を有する二重管構造である。また、冷却ヘリウム輸送パイプ74は、低温ヘリウム輸送パイプ72の外側に同心状に間隔を空けて設けられている。従って、低温ヘリウム輸送パイプ72の外側空間は、熱シールドパイプ66の内部と連通した真空室になっている。   A low temperature helium transport pipe 72 connected to a low temperature helium transport pipe 54 for transporting a low temperature helium gas from the storage tank 10 is provided concentrically on the outer peripheral side of the liquid helium transport pipe 70 so as to surround the liquid helium transport pipe 70. Yes. Around the low-temperature helium transport pipe 72, a cooling helium transport pipe 74 connected to the cooling helium transport pipe 56 that transports the cooling helium gas is provided concentrically. The cooling helium transport pipe 74 has a double tube structure having a vacuum chamber around it. Further, the cooling helium transport pipe 74 is provided concentrically and spaced outside the low temperature helium transport pipe 72. Therefore, the outer space of the low temperature helium transport pipe 72 is a vacuum chamber communicating with the inside of the heat shield pipe 66.

冷却ヘリウム輸送パイプ74の端部は、熱シールドパイプ66の内側に接続される。ケーシングパイプ64は、そのまま伸びており、二重管構造の冷却ヘリウム輸送パイプ74の外側に間隔をおいて同心状に配置されている。従って、二重管構造の冷却ヘリウム輸送パイプ74の外側に真空室を介しケーシングパイプ64が位置することになる。   The end of the cooling helium transport pipe 74 is connected to the inside of the heat shield pipe 66. The casing pipe 64 extends as it is, and is arranged concentrically at intervals outside the cooling helium transport pipe 74 having a double tube structure. Therefore, the casing pipe 64 is positioned outside the cooling helium transport pipe 74 having a double-pipe structure through the vacuum chamber.

このように、この例において、トランスファーチューブ50は、液体ヘリウム輸送パイプ70、低温ヘリウム輸送パイプ72、冷却ヘリウム輸送パイプ74をそれぞれ真空室を周囲に有する二重管構造として、これを多重とし、その周囲に熱シールドパイプ66およびケーシングパイプ64を配置した7重管構造となっている。そして、一番内側から、4Kの液体ヘリウム、4〜10Kの低温ヘリウムガス、40K程度の冷却ヘリウムガスが真空室を介して位置するため、液体ヘリウムへの熱の移動を低減して効果的な液体ヘリウムの輸送が行える。さらに、ケーシングパイプ64の内側に配置した熱シールドパイプ66により輻射熱の侵入を低減できる。   Thus, in this example, the transfer tube 50 has a liquid helium transport pipe 70, a low-temperature helium transport pipe 72, and a cooled helium transport pipe 74 in a double tube structure each having a vacuum chamber around them, It has a seven-pipe structure in which a heat shield pipe 66 and a casing pipe 64 are arranged around it. And since 4K liquid helium, 4-10K low temperature helium gas, and about 40K cooling helium gas are located through the vacuum chamber from the innermost side, it is effective in reducing heat transfer to liquid helium. Liquid helium can be transported. Furthermore, the penetration of radiant heat can be reduced by the heat shield pipe 66 disposed inside the casing pipe 64.

そして、図3に示されるように、7重管を構成する各パイプの間には、スペーサ76が配置されている。このスペーサ76は、半径方向において円柱状であって、その外方先端部分は、先細り状になっている。従って、外側のパイプとの接触面積を小さくして、パイプの位置決めを行うことができる。また、このスペーサ76は、テフロン樹脂などの低熱伝導性のものであることが好ましく、これによってパイプの支持を確実に行い、かつ熱伝導を抑えることができる。   And as FIG. 3 shows, the spacer 76 is arrange | positioned between each pipe which comprises a 7-fold pipe | tube. The spacer 76 has a cylindrical shape in the radial direction, and an outer tip portion thereof is tapered. Therefore, it is possible to position the pipe by reducing the contact area with the outer pipe. In addition, the spacer 76 is preferably made of a low thermal conductivity such as Teflon resin, so that the pipe can be reliably supported and the thermal conduction can be suppressed.

ここで、図5にスペーサ76の軸方向から見た構成を示す。このように、スペーサ76は、リング状の基部76aと、内側方向に向く台形状の突起部76bと、外側方向に向く台形状の突起部76cとからなっている。従って、スペーサ76と内側および外側のパイプとの接触は、突起部76b、76cのみとなり、その接触面積が小さく、熱伝導を小さくなっている。また、この例では、内側方向の突起部76bと、外側方向の突起部76cの位置がシフトしており(この例では、互いに45度シフトしている)、外側パイプと内側パイプのスペーサ76を介する熱伝導の経路の距離が長くなっている。   Here, FIG. 5 shows a configuration of the spacer 76 viewed from the axial direction. As described above, the spacer 76 includes the ring-shaped base portion 76a, the trapezoidal protrusion portion 76b facing inward, and the trapezoidal protrusion portion 76c facing outward. Therefore, the contact between the spacer 76 and the inner and outer pipes is only the projecting portions 76b and 76c, and the contact area is small and the heat conduction is small. Further, in this example, the positions of the protrusion 76b in the inner direction and the protrusion 76c in the outer direction are shifted (in this example, they are shifted by 45 degrees from each other), and the spacer 76 of the outer pipe and the inner pipe is moved. The distance of the path of heat conduction through is long.

このように、本実施形態によれば、スペーサ76によれば、パイプを保持する圧力を十分に受けられると同時に、パイプとの接触面積を小さくすると共に、熱伝達経路を大きくして熱伝導を小さくすることができる。   As described above, according to the present embodiment, the spacer 76 can sufficiently receive the pressure for holding the pipe, and at the same time, the contact area with the pipe can be reduced and the heat transfer path can be enlarged to conduct heat conduction. Can be small.

さらに、図3から明らかなように、スペーサ76を配置する位置は、隣接するもの同士で軸方向にシフトして千鳥配置されている。これによって、熱伝達経路を長くすることができ、内部への熱伝導を小さくすることができる。   Further, as is apparent from FIG. 3, the positions where the spacers 76 are arranged are shifted in the axial direction between adjacent ones and arranged in a staggered manner. Thereby, the heat transfer path can be lengthened, and the heat conduction to the inside can be reduced.

なお、突起部76b、76cは、球面状、円錐台形状、多角錐台形状など各種形状とすることができ、また中心部分に縦穴をあけた構造としてもよい。   The protrusions 76b and 76c can have various shapes such as a spherical shape, a truncated cone shape, and a polygonal truncated cone shape, and may have a structure in which a vertical hole is formed in the central portion.

また、本実施形態におけるスペーサは、上述したように、樹脂製であることが好適である。そして、全体として、リング状であって、その外周表面および内周表面に突起部76b,cを有しており、中心を基準として点対称である。このようなスペーサは、レーザや加圧水を用いて加工製造することで、比較的安価に製造することができる。例えば、所定厚みの樹脂板をレーザや加圧水を用いて、切断することで、製造することができる。また、この加工方法によれば、径の異なるスペーサを1枚の樹脂板から製造することができる。   In addition, as described above, the spacer in the present embodiment is preferably made of resin. And as a whole, it is ring-shaped, has protrusions 76b, c on its outer peripheral surface and inner peripheral surface, and is point-symmetric with respect to the center. Such a spacer can be manufactured at a relatively low cost by being manufactured using a laser or pressurized water. For example, it can be manufactured by cutting a resin plate having a predetermined thickness using a laser or pressurized water. Further, according to this processing method, spacers having different diameters can be manufactured from one resin plate.

また、冷却ヘリウム輸送パイプ74の外周には、スーパーインシュレータ(SI)を巻き付けることも好適であり、これによって外部からの熱侵入を低減することができる。なお、スーパーインシュレータSIは、通常ポリエステルなどの合成繊維にアルミを蒸着したものである。   Further, it is also preferable to wrap a super insulator (SI) around the outer periphery of the cooling helium transport pipe 74, whereby heat penetration from the outside can be reduced. In addition, the super insulator SI is usually obtained by vapor-depositing aluminum on a synthetic fiber such as polyester.

「貯留槽10側の構造」
図4には、貯留槽10に接続される部分のトランスファーチューブ50の構造を示している。ケーシングパイプ64の端部は、L字状に下方に向けて曲がっており、その部分の上部にパイプ状の突出部80が設けられ、この部分に取り外し可能な蓋82がボルト締め固定されている。従って、蓋82を取り外すことで、この部分が点検口として機能する。
“Structure on the storage tank 10 side”
In FIG. 4, the structure of the transfer tube 50 of the part connected to the storage tank 10 is shown. The end portion of the casing pipe 64 is bent downward in an L shape, and a pipe-like protrusion 80 is provided at the upper portion of the portion, and a removable lid 82 is bolted and fixed to this portion. . Therefore, by removing the lid 82, this portion functions as an inspection port.

また、ケーシングパイプ64の端部は別体のL字部84として構成されており、このL字部84がケーシングパイプ64にボルト締めで接続されている。また、このL字部84は、貯留槽10に挿入されるトランスファーチューブの外壁86に固定されている。なお、L字部84を外壁86から取り外し可能とすることも好適である。   Further, the end portion of the casing pipe 64 is configured as a separate L-shaped portion 84, and the L-shaped portion 84 is connected to the casing pipe 64 by bolting. The L-shaped portion 84 is fixed to the outer wall 86 of the transfer tube inserted into the storage tank 10. It is also preferable that the L-shaped portion 84 be removable from the outer wall 86.

ケーシングパイプ64内には7重管の冷却ヘリウム輸送パイプ74の外周に接続された熱シールドパイプ88が配置されており、この熱シールドパイプ88の角部88aがL字状に下方に向けて曲がっている。なお、この熱シールドパイプ66のL字状に曲がった角部88aは直管部分に対し取り外しになっている。特に分割可能にすることで、蓋82を外した後、角部88aを取り外しその内部を露出することができる。また、熱シールドパイプ88の周囲にはスーパーインシュレータを設けることが好適である。   In the casing pipe 64, a heat shield pipe 88 connected to the outer periphery of a seven-pipe cooling helium transport pipe 74 is arranged, and a corner portion 88a of the heat shield pipe 88 is bent downward in an L shape. ing. The corner portion 88a bent in an L shape of the heat shield pipe 66 is removed from the straight pipe portion. In particular, by making it possible to divide, after removing the lid 82, the corner 88a can be removed to expose the inside. In addition, it is preferable to provide a super insulator around the heat shield pipe 88.

熱シールドパイプ66の内部には、液体ヘリウム輸送パイプ90、低温ヘリウム輸送パイプ92、冷却ヘリウム輸送パイプ94が独立した管として配置されており、これらもL字状に曲がっている。   Inside the heat shield pipe 66, a liquid helium transport pipe 90, a low temperature helium transport pipe 92, and a cooling helium transport pipe 94 are arranged as independent pipes, and these are also bent in an L shape.

そして、外壁86は、その中央部分が下方に伸び、この部分がケーシングパイプとなっており、その部分が液体ヘリウム輸送パイプ、低温ヘリウム輸送パイプ、冷却ヘリウム輸送パイプを含む6重管構造になっている。この6重管構造は、冷却ヘリウムガスを流す冷却ヘリウム輸送パイプの外側に1つの真空室のみを設ける点で、図2,3に示したものと異なっているが基本的には同じ構造である。また、この部分についても7重管構造としてもよい。そして、6重管への接続部分もそれぞれ取り外し可能となっている。   The outer wall 86 has a central portion extending downward, and this portion is a casing pipe, and this portion has a six-pipe structure including a liquid helium transport pipe, a low-temperature helium transport pipe, and a cooling helium transport pipe. Yes. This 6-pipe structure is basically the same as that shown in FIGS. 2 and 3 except that only one vacuum chamber is provided outside the cooling helium transport pipe through which cooling helium gas flows. . Also, this portion may have a seven-pipe structure. And the connection part to a 6-fold pipe can also be removed, respectively.

また、L字部84の側部の端壁には、ケーブル用の開口が設けられ、そこにケーブル用ハーメチックコネクタ96がはめ込まれている。このケーブル用ハーメチックコネクタ96は、内部を真空状態に維持しつつ、内部に設けられた温度センサ98からのケーブルを外部に導出するためのものである。   In addition, an opening for a cable is provided in an end wall on the side portion of the L-shaped portion 84, and a cable hermetic connector 96 is fitted therein. This cable hermetic connector 96 is for leading out the cable from the temperature sensor 98 provided inside while maintaining the inside in a vacuum state.

本実施形態では、蓋82を取り外し、熱シールドパイプ88を部分的に取り外すことで、温度センサ98の保守点検、取り替えなどを行うことができる。なお、温度センサ98は、シリコンダイオードなどで形成することができ、貯留槽10の近くにおける、液体ヘリウム、低温ヘリウムガス、冷却ヘリウムガスなど、各種の温度を検出することができる。   In the present embodiment, the temperature sensor 98 can be maintained and inspected and replaced by removing the lid 82 and partially removing the heat shield pipe 88. The temperature sensor 98 can be formed of a silicon diode or the like, and can detect various temperatures such as liquid helium, low-temperature helium gas, and cooling helium gas near the storage tank 10.

システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of a system. ヘリウム液化装置側のトランスファーチューブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transfer tube by the side of helium liquefier. 多重管構造のトランスファーチューブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transfer tube of a multi-tube structure. 貯留槽側のトランスファーチューブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the transfer tube by the side of a storage tank. スペーサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a spacer.

符号の説明Explanation of symbols

10 貯留槽、20 循環ポンプ、22 回収ライン、30 ヘリウム液化装置、32 コールドチャンバ、34,36 冷凍機、34a,36a 第1冷凍部、34b,36b 第2冷凍部、38,42 伝熱管、40 凝縮器、50 トランスファーチューブ、52,70,90 液体ヘリウム輸送パイプ、54,72,92 低温ヘリウム輸送パイプ、56,74,94 冷却ヘリウム輸送パイプ、60 外壁、60a フランジ、62 熱シールド、64 ケーシングパイプ、64a フランジ、66 熱シールドパイプ、68 網紐材、76 スペーサ、78 スーパーインシュレータ、80 突出部、82 蓋、84 L字部、86 外壁、88 熱シールドパイプ、88a 角部、96 ケーブル用ハーメチックコネクタ、98 温度センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reservoir, 20 Circulation pump, 22 Recovery line, 30 Helium liquefier, 32 Cold chamber, 34, 36 Freezer, 34a, 36a 1st freezing part, 34b, 36b 2nd freezing part, 38, 42 Heat transfer tube, 40 Condenser, 50 Transfer tube, 52, 70, 90 Liquid helium transport pipe, 54, 72, 92 Low temperature helium transport pipe, 56, 74, 94 Cooling helium transport pipe, 60 Outer wall, 60a flange, 62 Heat shield, 64 Casing pipe , 64a flange, 66 heat shield pipe, 68 mesh string material, 76 spacer, 78 super insulator, 80 protrusion, 82 lid, 84 L-shaped part, 86 outer wall, 88 heat shield pipe, 88a corner, 96 hermetic connector for cable 98 Temperature sensor.

Claims (6)

冷凍機からの液体ヘリウムを液体ヘリウム貯留槽へ輸送する液体ヘリウムを輸送するトランスファーチューブであって、
内部に設けられた温度センサを含み、この温度センサが取り付けられた部分を外部に露出できるように、一部が取り外し可能であることを特徴とするトランスファーチューブ。
A transfer tube that transports liquid helium from a refrigerator to transport liquid helium to a liquid helium storage tank,
A transfer tube comprising a temperature sensor provided inside, and a part of the temperature sensor being removable so that a part to which the temperature sensor is attached can be exposed to the outside.
請求項1に記載のトランスファーチューブにおいて、
このトランスファーチューブは、
前記冷凍機で得られた液体ヘリウムを前記液体ヘリウム貯留槽に向けて輸送する液体ヘリウム輸送パイプと、
液体ヘリウム貯留槽の液面付近の空間に存在する低温ヘリウムガスを前記冷凍機に向けて輸送する低温ヘリウムガス輸送パイプと、
前記冷凍機で得られた前記低温ヘリウムガスより高温の冷却ヘリウムガスを前記液体ヘリウム貯留槽の上部空間に輸送する冷却ヘリウムガス輸送パイプと、
これら3本のパイプを覆い、内部を真空に維持するケーシングパイプと、
を含み、
前記ケーシングパイプが、前記温度センサが取り付けられた部分を外部に露出できるように、一部が取り外し可能であること特徴とするトランスファーチューブ。
The transfer tube according to claim 1, wherein
This transfer tube
A liquid helium transport pipe for transporting the liquid helium obtained by the refrigerator toward the liquid helium storage tank;
A low-temperature helium gas transport pipe for transporting low-temperature helium gas existing in the space near the liquid surface of the liquid helium storage tank toward the refrigerator;
A cooling helium gas transport pipe for transporting a cooling helium gas having a temperature higher than that of the low temperature helium gas obtained by the refrigerator to an upper space of the liquid helium storage tank;
A casing pipe that covers these three pipes and maintains a vacuum inside;
Including
The transfer tube according to claim 1, wherein a part of the casing pipe is removable so that a part to which the temperature sensor is attached can be exposed to the outside.
請求項2に記載のトランスファーチューブにおいて、
前記3本のパイプは、L字状に湾曲した後、前記液体ヘリウム貯留槽に挿入され、このL状の湾曲部におけるケーシングパイプが分解可能であることを特徴とするトランスファーチューブ。
The transfer tube according to claim 2,
The three pipes are bent in an L shape and then inserted into the liquid helium storage tank, and a casing pipe in the L bent portion can be disassembled.
請求項3に記載のトランスファーチューブにおいて、
前記3本のパイプは、L字状に湾曲した後、液体ヘリウム貯留槽に挿入される部分と、分離可能に接続されることを特徴とするトランスファーチューブ。
The transfer tube according to claim 3,
The three pipes are detachably connected to a portion inserted into a liquid helium storage tank after being bent in an L shape.
請求項3または4に記載のトランスファーチューブにおいて、
前記ケーシングパイプの内側に、前記液体ヘリウム輸送パイプ、前記低温ヘリウム輸送パイプ、および前記冷却ヘリウム輸送パイプを覆う熱シールドパイプを設けることを特徴とするトランスファーチューブ。
The transfer tube according to claim 3 or 4,
A transfer tube comprising a heat shield pipe covering the liquid helium transport pipe, the low-temperature helium transport pipe, and the cooling helium transport pipe inside the casing pipe.
請求項5に記載のトランスファーチューブにおいて、
前記熱シールドパイプは、その一部が取り外し可能であることを特徴とするトランスファーチューブ。
The transfer tube according to claim 5,
A part of the heat shield pipe is removable.
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