JPH09148121A - Superfluid pressurized cryostat - Google Patents
Superfluid pressurized cryostatInfo
- Publication number
- JPH09148121A JPH09148121A JP30168295A JP30168295A JPH09148121A JP H09148121 A JPH09148121 A JP H09148121A JP 30168295 A JP30168295 A JP 30168295A JP 30168295 A JP30168295 A JP 30168295A JP H09148121 A JPH09148121 A JP H09148121A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- valve body
- valve seat
- superfluid
- seat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 63
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 abstract description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導マグネット
を冷却・保冷するための加圧超流動クライオスタットに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressurized superfluid cryostat for cooling / cooling a superconducting magnet.
【0002】[0002]
【従来の技術】超電導マグネットを冷却するクライオス
タットは、通常 4.2K の大気圧飽和温度を持つ液体ヘリ
ウムを内部に溜めて、これに例えばNbTiや Nb3Sn超電導
線材で巻線された超電導マグネットを浸漬して超電導状
態での通電を行い強磁場を得る構成になっている。この
とき、超電導線材を使用する温度が低いほど超電導線材
の臨界電流(Ic)が高くなることから、近年、液体ヘリウ
ムを過冷却状態である超流動状態(液体ヘリウム温度<
2.17K )として用いることがある。この場合、クライオ
スタット内部の液体ヘリウムを超流動状態とするには、
クライオスタット内部の液体ヘリウム内に液体ヘリウム
を導入可能に設置した冷却室(熱交換器)にクライオス
タット外部に設置した減圧排気ポンプを連結し減圧排気
ポンプで冷却室を減圧して超流動状態とするが、クライ
オスタット内部(超電導マグネットや電流リードを含
む)が減圧ヘリウム雰囲気下に曝されることから、放電
電圧が低下したり、超流動ヘリウムの臨界熱流束の最大
化が図れず、超電導マグネットの陰陽両極間で放電が発
生したり、冷却が不十分となる場合が起こる。Cryostat for cooling the Related Art superconducting magnet is pooled liquid helium with atmospheric saturation temperature of usually 4.2K therein, this immersed superconducting magnet that is the winding, for example NbTi or Nb 3 Sn superconducting wire Then, the power is supplied in the superconducting state to obtain a strong magnetic field. At this time, the lower the temperature at which the superconducting wire is used, the higher the critical current (Ic) of the superconducting wire becomes. Therefore, in recent years, liquid helium has been supercooled and the superfluid state (liquid helium temperature <
2.17K). In this case, to make the liquid helium inside the cryostat superfluid,
Although the decompression exhaust pump installed outside the cryostat is connected to the cooling chamber (heat exchanger) installed so that liquid helium can be introduced into the liquid helium inside the cryostat, the cooling chamber is decompressed by the decompression exhaust pump to become a superfluid state. Since the inside of the cryostat (including the superconducting magnet and the current lead) is exposed to the reduced pressure helium atmosphere, the discharge voltage cannot be reduced and the critical heat flux of the superfluid helium cannot be maximized. In some cases, discharge may occur or cooling may be insufficient.
【0003】このような点を考慮して発明されたのが、
加圧超流動クライオスタットであって、例えば、特公昭
62−1275号公報や米国特許第 5,220,800号公報に提案さ
れたものがある。以下、加圧超流動クライオスタットの
従来技術を米国特許第 5,220,800号公報の説明図を引用
した図3を基に説明する。Invented in consideration of these points,
A pressurized superfluid cryostat, for example, Japanese Patent Publication Sho
There are those proposed in Japanese Patent No. 62-1275 and US Pat. No. 5,220,800. Hereinafter, a conventional technique of a pressurized superfluid cryostat will be described with reference to FIG. 3 which is an explanatory view of US Pat. No. 5,220,800.
【0004】図3に示すものは、従来技術による加圧超
流動クライオスタットである。図において、クライオス
タットの断熱真空槽4内の上部には 4.2K の常流動ヘリ
ウム槽2があり、その下に加圧超流動ヘリウム槽1があ
って、この中に超電導マグネット3が内蔵される。2.17
K 以下の加圧超流動ヘリウムを発生するための冷却器11
は熱交換器であって、常流動ヘリウムを該熱交換器11の
直前に設けられたバルブ(ジュール・トムソン弁)12を
介して減圧雰囲気下にフラッシュすることで、熱交換器
11内部では飽和超流動ヘリウム(例えば 1.8K )が生成
され、加圧超流動ヘリウム槽1内の液体ヘリウムはこれ
と熱交換して、過冷却ヘリウムである加圧超流動ヘリウ
ムが得られる仕組みになっている。Shown in FIG. 3 is a pressurized superfluid cryostat according to the prior art. In the figure, a 4.2K normal-flow helium tank 2 is located above the adiabatic vacuum tank 4 of the cryostat, and a pressurized superfluid helium tank 1 is located below it, in which a superconducting magnet 3 is incorporated. 2.17
Cooler for producing pressurized superfluid helium below K 11
Is a heat exchanger, and the normal-flow helium is flushed under a reduced pressure atmosphere through a valve (Joule-Thomson valve) 12 provided immediately before the heat exchanger 11 to
11 Saturated superfluid helium (for example, 1.8K) is generated inside, and the liquid helium in the pressurized superfluid helium tank 1 exchanges heat with this to obtain pressurized superfluid helium that is supercooled helium. Has become.
【0005】さて、加圧超流動ヘリウム槽1内の超電導
マグネット3は、定格電流値を通電して常用に供する
が、超電導マグネット3においては、何らかの物理的要
因によって急激に超電導状態が破れる現象(クエンチ)
がある。クエンチが発生した場合、超電導マグネット3
に蓄積されたエネルギは熱エネルギとなって超電導マグ
ネット3の温度上昇によって消費される。そして、超電
導マグネット3の温度上昇と共に加圧超流動ヘリウム槽
1内の液体ヘリウムが急激に蒸発し、多量の蒸発ヘリウ
ムガスがクライオスタット4外部に放出される。このと
き、蒸発ヘリウムガスは、常流動ヘリウム槽2と加圧超
流動ヘリウム槽1の間に設置された安全弁13を作動させ
て放出される。Now, the superconducting magnet 3 in the pressurized superfluid helium tank 1 is supplied with a rated current value for normal use, but in the superconducting magnet 3, a phenomenon in which the superconducting state is suddenly broken due to some physical factor ( Quench)
There is. If a quench occurs, the superconducting magnet 3
The energy stored in is converted into heat energy and is consumed by the temperature rise of the superconducting magnet 3. Then, as the temperature of the superconducting magnet 3 rises, the liquid helium in the pressurized superfluid helium tank 1 evaporates rapidly, and a large amount of evaporated helium gas is released to the outside of the cryostat 4. At this time, the evaporated helium gas is released by operating a safety valve 13 installed between the normal flow helium tank 2 and the pressurized superfluid helium tank 1.
【0006】安全弁13の詳細な断面図を図4に示す。安
全弁13は弁体14と弁座15とから構成される。この安全弁
13の目的は、超電導マグネット3のクエンチ時に蒸発ガ
スを放出することにあるが、常時は安全弁13は封止状態
であり、常流動ヘリウム槽2と加圧超流動ヘリウム槽1
を分離し、流体的な流通(特に超流動成分による熱輸
送)を妨げることにより、常流動ヘリウム槽2から加圧
超流動ヘリウム槽1への熱侵入を低減する作用を担って
いる。このため、弁体14は円錐形状を有し、弁体14及び
弁座15は狭小な隙間で流体シールがされている。この隙
間部を通した熱流量 Qは、下記式のように表される。 Q=[Z(T)2πa δr]・[2.4(1-b/a)]/{L[(b/a) -2.4-1]
} ここに、 a:弁体大径部半径 b:弁体小径部半径 Z(T):Bon Mardion, et alによる狭路内の超流動ヘリウ
ム熱流束係数 δr :弁体と弁座との隙間 L:弁体長手方向長さA detailed sectional view of the safety valve 13 is shown in FIG. The safety valve 13 is composed of a valve body 14 and a valve seat 15. This safety valve
The purpose of 13 is to release the vaporized gas when the superconducting magnet 3 is quenched, but the safety valve 13 is normally in a sealed state, and the normal flow helium tank 2 and the pressurized superfluid helium tank 1 are
Is separated and the fluid flow (in particular, heat transport by the superfluid component) is hindered, thereby having the function of reducing heat intrusion from the normal flow helium tank 2 to the pressurized superfluid helium tank 1. Therefore, the valve body 14 has a conical shape, and the valve body 14 and the valve seat 15 are fluid-sealed with a narrow gap. The heat flow rate Q through this gap is expressed by the following equation. Q = [Z (T) 2πaδr] ・ [2.4 (1-b / a)] / {L [(b / a) -2.4 -1]
} Where a is the radius of the large diameter part of the valve body b is the radius of the small diameter part of the valve body Z (T): Superfluid helium heat flux coefficient in a narrow passage by Bon Mardion, et al δr: The gap between the valve body and the valve seat L: longitudinal length of valve body
【0007】上式から理解できるように、弁の隙間を通
した熱流量を減少させるには、δrを狭小に保持する
か、 Lを長くするのが有効であることがわかる。実際に
超流動クライオスタットで用いられる安全弁は上記二つ
のパラメータが最適となるよう工夫がされている。例え
ば、弁体と弁座との隙間δr を詰めるために両者をラッ
ピング加工によってシート面の仕上げを行ったり、常温
で用いられる通常の安全弁に比較してシート面の長手方
向長さ Lを大きく取ったりすることが行われる。As can be understood from the above equation, it is effective to keep δr narrow or to lengthen L in order to reduce the heat flow rate through the valve gap. The safety valve actually used in the superfluid cryostat is devised so that the above two parameters are optimal. For example, in order to close the gap δr between the valve body and the valve seat, the seat surface is finished by lapping them, or the length L of the seat surface in the longitudinal direction is set larger than that of a normal safety valve used at room temperature. Things are done.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で説明し
た加圧超流動クライオスタットの安全弁13は、ポペット
式(はね上げ式)の安全弁13であり、その動作は回転を
伴わず弁体長手方向に直線的に動く構造となっている。
従来技術においては、常流動ヘリウム槽2と加圧超流動
ヘリウム槽1を連結する流路を封止する安全弁13は円錐
形状であることから、下記のような弁動作を妨げる要因
が多く問題点がある。 :特に安全弁13の開閉動作が極低温下で行われるた
め、弁体14と弁座15の間のシート面の摩擦係数が大きく
なり初期動作の信頼性が低下する。 :弁体14と弁座15の軸芯が傾いた場合に両者の接触部
(弁体断面対角部で線接触状態となる)が“かじりつ
き”を生じ、安全弁13の開閉動作が困難になる。(図5
参照) :弁体14と弁座15の間に不純物(例えば金属片や水分
等の固化物)の“かみこみ”を起こした場合、弁体14と
弁座15の接触が不純物をかみこんだ側と反対側の当たり
面(弁長手方向に線接触状態となる)が、前述の如く極
低温下で増加した摩擦係数により弁動作が困難になる。
(図6参照)The safety valve 13 of the pressurized superfluid cryostat described in the above-mentioned prior art is a poppet type (fly-up type) safety valve 13, and its operation is linear in the longitudinal direction of the valve body without rotation. It has a structure that moves dynamically.
In the prior art, since the safety valve 13 that seals the flow path connecting the normal flow helium tank 2 and the pressurized superfluid helium tank 1 has a conical shape, there are many factors that hinder the valve operation as described below. There is. : In particular, since the opening / closing operation of the safety valve 13 is performed at an extremely low temperature, the coefficient of friction of the seat surface between the valve body 14 and the valve seat 15 increases, and the reliability of the initial operation decreases. : When the shaft center of the valve body 14 and the valve seat 15 are tilted, the contact part between them (which is in line contact at the diagonal part of the valve body) causes "galling", which makes it difficult to open and close the safety valve 13. . (FIG. 5
(Refer to): When "bite" of impurities (for example, solidified material such as metal pieces or water) occurs between the valve body 14 and the valve seat 15, the contact between the valve body 14 and the valve seat 15 bites the impurities. The contact surface on the side opposite to the side (in a line contact state in the longitudinal direction of the valve) makes it difficult to operate the valve due to the increased friction coefficient at the cryogenic temperature as described above.
(See Figure 6)
【0009】また、上記の如き状況となった場合、弁体
14とシート面に隙間が生じるため、上述の狭路部の熱流
量 Qを表す式から、この部分の超流動ヘリウムによる熱
流束が過大となり、超電導マグネット3の冷却が不十分
となる。When the above situation occurs, the valve body
Since there is a gap between 14 and the sheet surface, the heat flux due to the superfluid helium in this portion becomes excessive from the above-described formula for the heat flow rate Q in the narrow path portion, and the superconducting magnet 3 is insufficiently cooled.
【0010】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を改善すべくなされたものであって、その目的は、弁動
作が極低温下で確実になされ、機械的な弁体、弁座間の
位置変化や不純物の“かみこみ”が生じた場合において
も、安定に再現性良く開閉動作が可能で且つ開閉特性
(弁閉時のシール性)が良好であり、同時に弁閉時のシ
ート面微小隙間を通した超流動ヘリウムによる熱流束を
低減した安全弁を備える加圧超流動クライオスタットを
提供するものである。The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and its object is to ensure that the valve operation is performed at an extremely low temperature and to provide a mechanical valve body and valve seat space. Even if the position of the valve changes or "bite" of impurities occurs, it is possible to open and close stably and with good reproducibility, and the opening and closing characteristics (sealability when the valve is closed) are good. At the same time, the seat surface when the valve is closed The present invention provides a pressurized superfluid cryostat equipped with a safety valve that reduces the heat flux due to superfluid helium passing through a minute gap.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る加圧超流動クライオスタットは、断
熱容器内に常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリウム槽を
備えるとともに、夫々の槽を連結する流路にポペット弁
を有する加圧超流動クライオスタットにおいて、前記ポ
ペット弁の弁体と弁座の形状が同一半径の真球形で形成
されてなるものである。In order to achieve the above object, a pressurized superfluid cryostat according to the present invention is provided with a normal flow helium tank and a pressurized superfluid helium tank in an adiabatic container, and In a pressurized superfluid cryostat having a poppet valve in a passage connecting the tanks, the poppet valve has a valve body and a valve seat formed in a spherical shape having the same radius.
【0012】本発明では、ポペット式の安全弁の弁体と
弁座の形状を同一半径の真球形に形成しているので、弁
体が弁座から離脱する場合、円錐形のようにシート面が
同時に隙間を形成するように離脱するのではなく、弁体
下部側(加圧超流動ヘリウム槽側)から隙間が大きくな
るように離脱するので、弁体は初期の微小リフト時から
弁座からの離脱特性が良好であり、極低温下での摩擦係
数の増加による弁動作の不良が生じにくい上に、機械的
な弁体、弁座間の位置変化や不純物の“かみこみ”が生
じた場合においても、弁のシール作用が球面で行われる
ため、安定に再現性良く開閉動作が可能であり且つ開閉
特性(弁閉時のシール性)が良好である。また更に、弁
のシール作用が面(球面)で行われ且つ加圧超流動ヘリ
ウムと常流動ヘリウムの有効距離(上式の Lに相当)を
従来技術と同等に保持するため、シート面の微小隙間を
通した超流動ヘリウムによる熱侵入の増加もない。According to the present invention, since the valve body and the valve seat of the poppet type safety valve are formed in a spherical shape having the same radius, when the valve body separates from the valve seat, the seat surface becomes like a conical shape. At the same time, it is not separated so as to form a gap, but is separated from the lower side of the valve body (pressurized superfluid helium tank side) so that the gap becomes larger. It has good release characteristics, does not easily cause defective valve operation due to an increase in friction coefficient at cryogenic temperatures, and also causes mechanical valve discs, positional changes between valve seats, and "bite" of impurities. However, since the valve sealing action is performed on the spherical surface, the opening / closing operation can be stably performed with good reproducibility, and the opening / closing characteristics (sealing property when the valve is closed) are excellent. Furthermore, since the valve sealing action is performed on the surface (spherical surface) and the effective distance between the pressurized superfluid helium and the normal fluid helium (corresponding to L in the above equation) is maintained at the same level as in the prior art, a small sheet surface is used. There is also no increase in heat penetration by superfluid helium through the gap.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る加圧超流動
クライオスタットの安全弁周辺の断面拡大図であって、
全体構造は例えば図3に示すように従来より周知の構造
のもので、以下の説明で従来技術と同じ部分については
同符号をもって示す。FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a safety valve surrounding a pressurized superfluid cryostat according to the present invention,
The entire structure is a conventionally well-known structure as shown in FIG. 3, for example, and in the following description, the same parts as those of the conventional art are indicated by the same reference numerals.
【0014】図において、1は加圧超流動ヘリウム槽、
2は常流動ヘリウム槽であって、これら槽1,2は、図
示省略するクライオスタットの断熱真空槽4内に、常流
動ヘリウム槽2を上に加圧超流動ヘリウム槽1を下にし
て所定の間隔を配して設けられている。また加圧超流動
ヘリウム槽1内には、図示省略する超電導マグネット3
が内蔵されている。In the figure, 1 is a pressurized superfluid helium tank,
Reference numeral 2 denotes a normal-flow helium tank. These tanks 1 and 2 are arranged in a predetermined adiabatic vacuum tank 4 of a cryostat (not shown) with a normal-flow helium tank 2 above and a pressurized super-fluid helium tank 1 below. It is provided at intervals. Further, in the pressurized superfluid helium tank 1, a superconducting magnet 3 not shown is shown.
Is built-in.
【0015】図において、5はポペット式の安全弁であ
って、この安全弁5は、加圧超流動ヘリウム槽1の天井
壁6と常流動ヘリウム槽2の底壁7に気密に保持された
弁本体8と、この弁本体8に取付けられた弁座9と、弁
座9に対して離脱可能に設けられた弁体10とで構成さ
れ、弁体10は真球形状をなしており、弁座9も弁体10と
同半径の真球形状の内面を備える筒状をなしている。In the figure, reference numeral 5 is a poppet type safety valve, and the safety valve 5 is a valve body which is hermetically held by a ceiling wall 6 of a pressurized superfluid helium tank 1 and a bottom wall 7 of a normal flow helium tank 2. 8 and a valve seat 9 attached to the valve body 8 and a valve body 10 which is detachable from the valve seat 9, and the valve body 10 has a spherical shape. 9 also has a cylindrical shape having a spherical inner surface with the same radius as the valve element 10.
【0016】弁体10は、ステンレス等の比較的硬質な材
料を用い、内部は中空とする。成形方法としては、半球
状の半加工品を2体製作後、溶接によって接合したのち
液体窒素に浸漬して低温歪みを除去し、更に数値制御
(NC)工作機械等による機械加工により真球状に加工
する。一方、弁座9は弁体10に対して若干軟質な材料、
例えば黄銅等の銅合金を用いてNC工作機械等により機
械加工して内面を真球状に加工する。弁座10も弁体9同
様に仕上加工前に液体窒素等により低温歪み除去処理が
施される。そして更に、個別に機械仕上加工がなされた
弁体10及び弁座9はクライオスタット組付け前の最終仕
上げとして、ラッピング加工により面合わせを行う。こ
の場合、使用する砥粒として #10,000程度のものを用い
ることにより、弁体10及び弁座9の真球度を 0.5μm 以
下に仕上げることが可能となる。The valve body 10 is made of a relatively hard material such as stainless steel and has a hollow interior. As a forming method, two semi-spherical semi-finished products are manufactured, joined by welding, immersed in liquid nitrogen to remove low temperature strain, and further machined by a numerical control (NC) machine tool or the like to obtain a true spherical shape. To process. On the other hand, the valve seat 9 is a slightly softer material than the valve body 10,
For example, a copper alloy such as brass is machined by an NC machine tool or the like to machine the inner surface into a spherical shape. Similarly to the valve body 9, the valve seat 10 is also subjected to a low temperature strain removal treatment with liquid nitrogen or the like before finishing. Further, the valve body 10 and the valve seat 9 which have been individually machine-finished are subjected to lapping work as a final finish before assembling the cryostat. In this case, it is possible to finish the sphericity of the valve body 10 and the valve seat 9 to 0.5 μm or less by using abrasive grains of about # 10,000.
【0017】本発明では、上記の構成の安全弁5を用い
ているので、弁体10が弁座9から離脱する場合、弁体10
下部側から隙間が大きくなるように離脱するので、弁体
10は初期の微小リフト時から弁座9からの離脱特性が良
好で、極低温下での摩擦係数の増加による弁動作の不良
が生じにくい上に、弁のシール作用が球面で行われるた
め、機械的な位置変化や不純物の“かみこみ”が生じた
場合においても、安定に再現性良く開閉動作が可能であ
り且つ開閉特性(弁閉時のシール性)が良好であるか
ら、常時は、この安全弁5が封止状態で常流動ヘリウム
槽2と加圧超流動ヘリウム槽1を分離し、常流動ヘリウ
ム槽2から加圧超流動ヘリウム槽1への熱侵入を低減す
る一方、超電導マグネット3のクエンチ時には円滑に動
作して蒸発ガスを放出し、加圧超流動クライオスタット
の円滑な運転ができる。In the present invention, since the safety valve 5 having the above structure is used, when the valve body 10 separates from the valve seat 9, the valve body 10
Since it is separated from the lower side with a large gap, the valve body
No. 10 has a good disengagement property from the valve seat 9 from the initial minute lift, and it is less likely that defective valve operation will occur due to an increase in the friction coefficient at cryogenic temperature, and the valve sealing action is performed on a spherical surface. Even when mechanical position change or "bite" of impurities occurs, the open / close operation can be performed stably and with good reproducibility, and the open / close characteristics (sealability when the valve is closed) are good. While the safety valve 5 is sealed, the normal flow helium tank 2 and the pressurized superfluid helium tank 1 are separated to reduce heat intrusion from the normal flow helium tank 2 into the pressurized superfluid helium tank 1, while the superconducting magnet 3 is used. During the quench, it operates smoothly to release the vaporized gas, and the pressurized superfluid cryostat can operate smoothly.
【0018】なお、上記例においては、弁体10を中空状
としたが、この場合、内部を真空封止することが望まし
い。しかし、安全弁5が超流動ヘリウム中で用いられる
ことから、微小のヘリウムリーク発生の可能性があるの
で、中空部にエポキシ樹脂等を充填して内実状とする方
がよい。このような構造により、弁体10を通した個体熱
伝導による熱侵入がより確実に低減できる。In the above example, the valve body 10 is hollow, but in this case, it is desirable to vacuum seal the inside. However, since the safety valve 5 is used in superfluid helium, a minute helium leak may occur, so it is better to fill the hollow portion with epoxy resin or the like to make it solid. With such a structure, heat intrusion due to solid heat conduction through the valve body 10 can be more reliably reduced.
【0019】また、上記例においては、弁体10が球体の
場合を例に説明したが、図2に示すように半球体状であ
ってもよく、この場合も、中空状の場合、内部を真空封
止するか、あるいは中空部にエポキシ樹脂等を充填して
内実状とするのがよい。Further, in the above example, the case where the valve body 10 is a sphere has been described as an example, but it may be a hemisphere as shown in FIG. It may be sealed in vacuum or filled with an epoxy resin or the like in the hollow portion to form a solid state.
【0020】また、上記例においては、弁体10をステン
レス等の比較的硬質な材料で製作した例を説明したが、
熱伝導率の低い材料、例えばエポキシ樹脂を用いた繊維
強化材料によって製作してもよい。In the above example, the valve body 10 is made of a relatively hard material such as stainless steel.
It may be made of a material having a low thermal conductivity, for example, a fiber reinforced material using an epoxy resin.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る加圧
超流動クライオスタットによれば、弁体と弁座の形状が
同一半径の真球形に形成されたポペット式の安全弁を備
えているので、弁体は初期の微小リフト時から弁座から
の離脱特性が良好であり、極低温下での摩擦係数の増加
による弁動作の不良が生じにくい上に、機械的な弁体、
弁座間の位置変化や不純物の“かみこみ”が生じた場合
においても、弁のシール作用が球面で行われるため、安
定に再現性良く開閉動作が可能であり且つ開閉特性(弁
閉時のシール性)が良好であることから、常時は、前記
安全弁が封止状態で常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリ
ウム槽を分離し、常流動ヘリウム槽から加圧超流動ヘリ
ウム槽への熱侵入を低減する一方、超電導マグネットの
クエンチ時には円滑に動作して蒸発ガスを放出し、加圧
超流動クライオスタットの円滑な運転が行える。As described above, according to the pressurized superfluid cryostat of the present invention, the valve body and the valve seat are provided with the poppet type safety valve in which the shapes of the valve seat and the valve seat are true spheres. Since the valve element has a good disengagement property from the valve seat from the initial minute lift, it is less likely that defective valve operation will occur due to an increase in the friction coefficient at extremely low temperatures, and a mechanical valve element,
Even if there is a change in the position between the valve seats or "bite" of impurities, the valve's sealing action is performed by the spherical surface, so stable open / close operation is possible and open / close characteristics (seal at valve closing) Since the safety valve is sealed, the normal flow helium tank and the pressurized superfluid helium tank are separated at all times to prevent heat from entering the pressurized superfluid helium tank from the normal flow helium tank. On the other hand, when the superconducting magnet is quenched, the superconducting magnet operates smoothly to release the vaporized gas, and the pressurized superfluid cryostat can be operated smoothly.
【図1】本発明に係る加圧超流動クライオスタットの安
全弁周辺の断面拡大図である。FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view around a safety valve of a pressurized superfluid cryostat according to the present invention.
【図2】本発明に係る別の実施形態の安全弁の断面概念
図である。FIG. 2 is a conceptual sectional view of a safety valve according to another embodiment of the present invention.
【図3】従来の加圧超流動クライオスタットの断面説明
図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a conventional pressurized superfluid cryostat.
【図4】図3の安全弁の断面拡大図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the safety valve of FIG.
【図5】従来の安全弁の使用状態の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a usage state of a conventional safety valve.
【図6】従来の安全弁の使用状態の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a usage state of a conventional safety valve.
1:加圧超流動ヘリウム槽 2:常流動ヘリウ
ム槽 3:超電導マグネット 4:クライオスタット
5:安全弁 6:天井壁 7:底壁
8:弁本体 9:弁座 10:弁体1: Pressurized superfluid helium tank 2: Normal fluid helium tank 3: Superconducting magnet 4: Cryostat
5: Safety valve 6: Ceiling wall 7: Bottom wall
8: Valve body 9: Valve seat 10: Valve body
Claims (1)
流動ヘリウム槽を備えるとともに、夫々の槽を連結する
流路にポペット弁を有する加圧超流動クライオスタット
において、前記ポペット弁の弁体と弁座の形状が同一半
径の真球形で形成されてなることを特徴とする加圧超流
動クライオスタット。1. A pressurized superfluid cryostat having a normal-flow helium tank and a pressurized superfluid helium tank in an adiabatic container, and a poppet valve in a flow path connecting the respective tanks, wherein a valve element of the poppet valve. A pressurized superfluid cryostat, characterized in that the valve seat and the valve seat are formed in a spherical shape having the same radius.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30168295A JPH09148121A (en) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | Superfluid pressurized cryostat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30168295A JPH09148121A (en) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | Superfluid pressurized cryostat |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148121A true JPH09148121A (en) | 1997-06-06 |
Family
ID=17899873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30168295A Withdrawn JPH09148121A (en) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | Superfluid pressurized cryostat |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09148121A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002372321A (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Kobe Steel Ltd | Safety valve for pressurized superfluidity cryostat |
| US7662731B2 (en) | 2004-03-12 | 2010-02-16 | Japan Science And Technology Agency | Quantum dot manipulating method and quantum dot production/manipulation apparatus |
| CN108800641A (en) * | 2018-06-08 | 2018-11-13 | 上海理工大学 | Backheat choke block, component, zigzag microchannel throttling refrigerator and refrigerating plant |
-
1995
- 1995-11-20 JP JP30168295A patent/JPH09148121A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002372321A (en) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Kobe Steel Ltd | Safety valve for pressurized superfluidity cryostat |
| US7662731B2 (en) | 2004-03-12 | 2010-02-16 | Japan Science And Technology Agency | Quantum dot manipulating method and quantum dot production/manipulation apparatus |
| US8357272B2 (en) | 2004-03-12 | 2013-01-22 | Japan Science And Technology Agency | Quantum dot manipulating method and quantum dot production/manipulation apparatus |
| CN108800641A (en) * | 2018-06-08 | 2018-11-13 | 上海理工大学 | Backheat choke block, component, zigzag microchannel throttling refrigerator and refrigerating plant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4589953A (en) | Magnetic refrigerator | |
| JPH0571122B2 (en) | ||
| JP2005210015A (en) | Cryogenic apparatus | |
| JPS607396B2 (en) | superconducting device | |
| JPH09148121A (en) | Superfluid pressurized cryostat | |
| JP6440922B1 (en) | Superconducting magnet | |
| JP2008109035A (en) | Pressurized superfluid helium cryostat | |
| US6474079B2 (en) | Cooling apparatus | |
| US4926646A (en) | Cryogenic precooler for superconductive magnets | |
| JP4031318B2 (en) | Cryogenic temperature damper | |
| US3518591A (en) | Superconducting magnet and method of operation | |
| JP2695973B2 (en) | Method for producing pressurized superfluid helium | |
| JP2558510Y2 (en) | Pressurized superfluid helium generator | |
| JPH06163251A (en) | Cryogenic container | |
| Hahn et al. | A new superfluid leak tight low temperature valve using a magnetostrictive actuator | |
| JP4917291B2 (en) | Cryostat | |
| JPS61125002A (en) | Forced cooling superconducting coil device | |
| JPH0536526A (en) | Forced cooling conductor cooling method | |
| JPS61116250A (en) | Superconducting device and its cooling method | |
| JPS621275B2 (en) | ||
| JPH0382175A (en) | Cryostat for superconductive device | |
| Langhorn et al. | Development and Testing of a Demountable Cryocooler Thermal Interface | |
| JPS6161715B2 (en) | ||
| JPS632122B2 (en) | ||
| JPH02288207A (en) | Forced cooling superconducting coil device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030204 |