(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリウム槽との間に両槽内を連通するヘリウム流路及びこのヘリウム流路を開閉する安全弁が設けられた加圧超流動クライオスタットにおいて、前記安全弁における弁体の外周面とこれに対向する弁座の内周面とに電極を設け、両電極間に形成された静電容量を、当該加圧超流動クライオスタットを通常運転温度まで冷却する前の段階で測定し、その測定値に基づいて前記弁体と弁座との隙間寸法を評価し、前記隙間寸法が許容範囲内にある場合にのみ前記加圧超流動クライオスタットの冷却を進めることを特徴とする加圧超流動クライオスタットの安全弁の点検方法。
【請求項２】
請求項１記載の加圧超流動クライオスタットの安全弁の点検方法において、当該加圧超流動クライオスタットの予冷途中の段階または予冷完了の段階で前記静電容量の測定を行い、その測定値に対応する弁体と弁座との隙間寸法が許容範囲内にない場合に安全弁を局所的に昇温させることを特徴とする加圧超流動クライオスタットの安全弁の点検方法。
【請求項３】
加圧超流動クライオスタットの常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリウム槽との間に設けられ、両槽内を連通するヘリウム流路を開閉する加圧超流動クライオスタットの安全弁において、その弁体及び弁座に両者間の隙間寸法を検出するための静電容量型センサが設けられており、前記静電容量型センサは、前記弁体の外周面及び弁座の内周面にそれぞれ設けられ、かつ互いに対向するように配置された電極と、少なくとも一方の電極の表面に施された電気絶縁膜とを含み、いずれか一方の電極は全周にわたって連続し、他方の電極は安全弁の周方向に分割されて同方向に間欠的に配され、これら他方の電極の表面に全周にわたって連続する電気絶縁膜が施されていることを特徴とする加圧超流動クライオスタットの安全弁。
【請求項４】
請求項３記載の加圧超流動クライオスタットの安全弁において、前記各電極は導体薄膜により構成されていることを特徴とする加圧超流動クライオスタットの安全弁。
【請求項５】
加圧超流動クライオスタットの常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリウム槽との間に設けられ、両槽内を連通するヘリウム流路を開閉する加圧超流動クライオスタットの安全弁において、その弁体及び弁座に両者間の隙間寸法を検出するための静電容量型センサが設けられており、前記静電容量型センサは、前記弁体の外周面及び弁座の内周面にそれぞれ設けられ、かつ互いに対向するように配置された電極と、少なくとも一方の電極の表面に施された電気絶縁膜とを含み、その弁体、弁座の少なくとも一方に当該安全弁を昇温させる加熱手段が設けられていることを特徴とする加圧超流動クライオスタットの安全弁。
【請求項６】
加圧超流動クライオスタットの常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリウム槽との間に設けられ、両槽内を連通するヘリウム流路を開閉する加圧超流動クライオスタットの安全弁において、その弁体及び弁座に両者間の隙間寸法を検出するための静電容量型センサが設けられており、前記静電容量型センサは、前記弁体の外周面及び弁座の内周面にそれぞれ設けられ、かつ互いに対向するように配置された電極と、少なくとも一方の電極の表面に施された電気絶縁膜とを含み、前記各電極に両電極間の静電容量に相当する値を検出するための容量検出回路が接続されていることを特徴とする加圧超流動クライオスタットの安全弁。
【請求項７】
断熱容器内に常流動ヘリウム槽及び加圧超流動ヘリウム槽と、前記両槽内を連通するヘリウム流路を開閉する安全弁とを備え、かつ、当該安全弁が請求項３〜６のいずれかに記載の安全弁で構成されていることを特徴とする加圧超流動クライオスタット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導マグネットの冷却・保冷等を行うための加圧超流動クライオスタット（特にその安全弁）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、極低温装置を冷却するための冷媒として液体ヘリウムがよく用いられているが、この液体ヘリウムの中でも、特に、転移温度２．１７Ｋ以下の超流動ヘリウムは熱伝導性がきわめて良好で、上記冷媒に非常に適したものとされている。
【０００３】
従来、このような超流動ヘリウムを発生させるためのクライオスタットとして、例えば米国特許第 5,220,800号公報に掲載されたものが知られている。その概要を図５及び図６に示す。
【０００４】
このクライオスタットは図５に示すような断熱容器４を有し、その上部に常流動ヘリウム槽２が、下部に加圧超流動ヘリウム槽１がそれぞれ収容されている。図６に示すように、加圧超流動ヘリウム槽１の天壁６と常流動ヘリウム槽２の底壁７との間には安全弁１３が設けられている。
【０００５】
この安全弁１３は、下方に向かうに従って開口面積の小さくなるテーパー状の弁座１５と、これに着座する略円錐台状の弁体１４とを有し、前記弁座１５は両槽１，２間をつなぐヘリウム流路を兼ねている。すなわち、このヘリウム流路が前記弁体１４の上下動によって開閉されるようになっている。そして、閉弁状態では、上記弁体１４の外周面と弁座１５の内周面との微小すき間（周面上の微小な凹凸により生ずる隙間）を通じて常流動ヘリウム槽２内のヘリウムが加圧超流動ヘリウム槽１内に流入可能となっており、両槽１，２内が略大気圧に保たれるようになっている。
【０００６】
加圧超流動ヘリウム槽１内には、冷却用の熱交換器１１が設けられている。この熱交換器１１の本体は、図例ではコイル状のパイプで構成され、その入口が加圧超流動ヘリウム槽１の底部に連通される一方、出口は排気管１０を通じてクライオスタット外へ導出され、これに図略の真空ポンプが接続されている。また、前記入口と熱交換器１１の本体との間にはジュール−トムソン弁（以下、ＪＴ弁と称する。）１２が設けられている。
【０００７】
この装置において、上記常流動ヘリウム槽２内及び加圧超流動ヘリウム槽１内に常流動ヘリウムが収容された状態で、真空ポンプの作動により熱交換器１１内が減圧されると、その入口から加圧超流動ヘリウム槽１内のヘリウムがＪＴ弁１２を通って熱交換器１１内に吸い込まれる。このとき、当該常流動ヘリウムは、ＪＴ弁１２での絞り膨張によるジュール−トムソン効果によって転移温度以下の温度まで低温化し、当該温度に対応する飽和蒸気圧まで減圧された超流動ヘリウムである飽和超流動ヘリウムとして熱交換器１１内に流れ込む。これにより加圧超流動ヘリウム槽１内の常流動ヘリウムが転移温度以下に冷却されて超流動状態に転移する。すなわち、加圧超流動ヘリウム槽１内に、飽和蒸気圧よりも高い圧力（略大気圧）の超流動ヘリウムである加圧超流動ヘリウムが生成される。
【０００８】
かかるクライオスタットの運転中、加圧超流動ヘリウム槽１内の超電導マグネット３は、定格電流値を通電することにより常用に供せられるが、何らかの物理的要因によって急激に超電導マグネット３の超電導状態が破れる現象（クエンチ）が発生することがある。このようなクエンチの発生時には、超電導マグネット３に蓄積されたエネルギが熱エネルギとなって加圧超流動ヘリウム槽１内の加圧超流動ヘリウムを昇温させ、同ヘリウムは急激に蒸発して加圧超流動ヘリウム槽１内圧力を上昇させる。しかし、そのガス圧力により安全弁１３の弁体１４が押し上げられ、ヘリウム流路が開放されるため、この安全弁１３を通じて蒸発ヘリウムガスは支障なく外部へ放出される。これにより、加圧超流動ヘリウム槽１内の圧力が過度に上昇することが防がれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記超電導マグネット３を常温から冷却し始める際には、安全弁１３を開き、これとは別に設けられた図略の供給弁を通じて常流動ヘリウム槽２から加圧超流動ヘリウム槽１へ常流動ヘリウム（液体ヘリウム）を注入する作業が行われる。その際、加圧超流動ヘリウム槽１内で蒸発したヘリウムガスは前記安全弁１３の弁体１４と弁座１５との隙間を通じて同槽１から排出されるが、このヘリウムガスに含まれる不純物（不純ガスや固形物）や、予冷中の超電導マグネット３の表面から放出される不純物が前記弁体１４と弁座１５との隙間に蓄積されることにより、その後の安全弁１３の閉弁時に図７に示すような介在物８となって（いわゆる「噛み込み」）、安全弁１３の良好な閉弁状態を阻害するおそれがある。すなわち、弁体１４と弁座１５との隙間の寸法を適正な範囲に収めることができなくなり、クライオスタットの運転に支障をきたすおそれがある。
【００１０】
ここで、前記安全弁１３は一般にクライオスタットの内奥にあるため、前記のような介在物８の「噛み込み」による閉弁障害が生じているか否かを直接目視で確認することができない。よって従来は、当該閉弁障害が生じているか否かが不明なまま熱交換器１１を用いた冷却運転を進め、λ（ラムダ）点以下の通常運転温度まで達した後に熱侵入量を測定して前記閉弁状態を評価するしか術がなく、もし、その段階で閉弁障害が判明した場合には、前記不純物を除去するために、折角冷却したクライオスタットを前記不純物の融点（最悪の場合には室温近傍温度）まで昇温しなければならない。従って、運転効率が著しく低下する不都合がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、加圧超流動クライオスタットを通常運転温度まで冷却しなくても同クライオスタットにおける安全弁の閉弁状態を適正にかつ容易に点検できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリウム槽との間に両槽内を連通するヘリウム流路及びこのヘリウム流路を開閉する安全弁が設けられた加圧超流動クライオスタットにおいて、前記安全弁における弁体の外周面とこれに対向する弁座の内周面とに電極を設け、両電極間に形成された静電容量を、当該加圧超流動クライオスタットを通常運転温度まで冷却する前の段階で測定し、その測定値に基づいて前記弁体と弁座との隙間寸法を評価し、前記隙間寸法が許容範囲内にある場合にのみ前記加圧超流動クライオスタットの冷却を進める点検方法である。
【００１３】
この方法によれば、安全弁に設けられた電極間の静電容量を測定することにより、弁体と弁座との隙間寸法を的確に把握することができるため、実際にクライオスタットを通常運転温度まで冷却しなくても、その安全弁の閉弁状態を的確に点検することができる。従って、例えば予冷中での不純物の噛み込みによって安全弁の閉弁状態に障害が生じても、その障害をラムダ点以下の通常運転温度へ移行する通常運転よりも前の段階で確認し、対応することが可能であり、従来のように通常運転温度まで冷却してから不純物除去のためにクライオスタットを昇温させる場合に比べ、運転効率は飛躍的に向上する。
【００１４】
さらに、当該加圧超流動クライオスタットの予冷途中の段階または予冷完了の段階で前記静電容量の測定を行い、その測定値に対応する弁体と弁座との隙間寸法が許容範囲内にない場合に安全弁を局所的に昇温させるようにすれば、クライオスタット全体を昇温させることなく、安全弁の加熱によってその弁体や弁座に付着した不純物を融解除去することが可能であり、クライオスタットの運転効率にほとんど影響を与えずに閉弁障害を迅速に是正しながら本格的な運転へ移行することができる。
【００１５】
また本発明は、加圧超流動クライオスタットの常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリウム槽との間に設けられ、両槽内を連通するヘリウム流路を開閉する加圧超流動クライオスタットの安全弁において、その弁体及び弁座に両者間の隙間寸法を検出するための静電容量型センサが設けられており、前記静電容量型センサは、前記弁体の外周面及び弁座の内周面にそれぞれ設けられ、かつ互いに対向するように配置された電極と、少なくとも一方の電極の表面に施された電気絶縁膜とを含み、いずれか一方の電極は全周にわたって連続し、他方の電極は安全弁の周方向に分割されて同方向に間欠的に配され、これら他方の電極の表面に全周にわたって連続する電気絶縁膜が施されているものである。
【００１６】
この構成によれば、両電極間に介在する電気絶縁膜の厚みを適当な寸法に設定することにより、両電極間にその隙間寸法に対応して変化する（一般には隙間寸法が大きくなるほど低くなる）好適な静電容量を確保することができる。
【００１７】
また、前記一方の電極と、前記他方の電極すなわち分割された各電極との間の静電容量を個別に測定することにより、安全弁の隙間寸法の周方向についての分布を把握することが可能となる。従って、両電極が単一のものに比べてより精密な安全弁の点検をすることが可能になる。
【００１８】
ここで、前記各電極は例えば導体薄膜により構成されているものが好ましい。
【００１９】
また本発明は、加圧超流動クライオスタットの常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリウム槽との間に設けられ、両槽内を連通するヘリウム流路を開閉する加圧超流動クライオスタットの安全弁において、その弁体及び弁座に両者間の隙間寸法を検出するための静電容量型センサが設けられており、前記静電容量型センサは、前記弁体の外周面及び弁座の内周面にそれぞれ設けられ、かつ互いに対向するように配置された電極と、少なくとも一方の電極の表面に施された電気絶縁膜とを含み、その弁体、弁座の少なくとも一方に当該安全弁を昇温させる加熱手段が設けられているものである。
【００２０】
この構成によれば、前記静電容量の測定により隙間寸法に異常が発生したことが確認された場合、その時点で加熱手段を作動させ、安全弁の配設個所のみを局所的に加熱することにより、この安全弁の弁体や弁座に付着した不純物を迅速に融解除去することができる。従って、クライオスタット全体を加熱する場合よりも効率良く、しかも閉弁障害を確実に是正しながら同クライオスタットの立ち上げを進めることができる。
【００２１】
また本発明は、加圧超流動クライオスタットの常流動ヘリウム槽と加圧超流動ヘリウム槽との間に設けられ、両槽内を連通するヘリウム流路を開閉する加圧超流動クライオスタットの安全弁において、その弁体及び弁座に両者間の隙間寸法を検出するための静電容量型センサが設けられており、前記静電容量型センサは、前記弁体の外周面及び弁座の内周面にそれぞれ設けられ、かつ互いに対向するように配置された電極と、少なくとも一方の電極の表面に施された電気絶縁膜とを含み、前記各電極に両電極間の静電容量に相当する値を検出するための容量検出回路が接続されているものである。
【００２２】
この構成によれば、現時点での電極間の静電容量を自動的にかつ迅速に把握することが可能になる。
【００２３】
また本発明は、断熱容器内に常流動ヘリウム槽及び加圧超流動ヘリウム槽と、前記両槽内を連通するヘリウム流路を開閉し、かつ、前記のような構成を具備する安全弁とを備えた加圧超流動クライオスタットである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。なお、クライオスタットの全体構造は前記図５及び図６に示したものと同等であるので、同じ構成要素について共通の参照符を付してその説明を省略する。
【００２５】
図１（ａ）（ｂ）に示す安全弁１３の特徴として、その弁体１４の外周面及び弁座１５の内周面に互いに対向する金属薄膜２０，２２が設けられ、かつ、金属薄膜２２の表面に電気絶縁膜２４が施されることにより、静電容量型センサが構成されている。
【００２６】
金属薄膜２０，２２は、良導電性を有する材料（例えば銅）からなり、静電容量型センサの電極を構成するものであり、相対向するように配置されている。具体的に、弁体１４側の金属薄膜２０は、全周にわたって連続しており、図例では弁体１４の外周面全域にわたって設けられている。これに対して弁座１５側の金属薄膜２２は、安全弁１３の周方向に分割され、かつ同方向に間欠的に（図例では等間隔に）配されている。
【００２７】
電気絶縁膜２４は、全周にわたって連続し、図例では全金属薄膜２２を覆うように弁座１５の内周面全域にわたって配されている。この電気絶縁膜２４の材質は、電気絶縁性、シール性、及び低温環境下での耐久性に優れたものが好ましく、フッ素樹脂やポリイミド樹脂等が好適である。例えばポリテトラフルオロエチレンを用いる場合、その粉末を弁座１５の内周面上に配し、弁体１４を押付けて均すことにより、好適な電気絶縁膜２４を形成することが可能である。
【００２８】
なお、前記金属薄膜２０，２２及び電気絶縁膜２４は必ずしも弁体１４及び弁座１５の高さ方向全域にわたって配設されていなくてもよく、同方向の一部にのみ配されていてもよい。
【００２９】
両金属薄膜２０，２２は、図略のケーブルを介してクライオスタット外部の容量検出回路２６に電気的に接続されている。この容量検出回路２６は、両金属薄膜２０，２２の間に適当な電圧を印加し、両金属薄膜２０，２２間に形成された静電容量に相当する電圧を出力するものであり、その出力に対応する静電容量検出値がＣＲＴ等を含む表示部２８に表示される。
【００３０】
一方、弁座１５の周囲には、ヒータ（加熱手段）を構成する電熱線３０が巻回され、当該電熱線３０を通電することによってクライオスタットの中の安全弁１３が局所的に加熱されるようになっている。
【００３１】
また、前記弁体１４の上部中央には、これをクライオスタット外部から回転操作するための操作軸１６が着脱可能に連結されるようになっている。具体的には、弁体１４の上面中央に上方に開口するねじ孔１４ａが設けられる一方、長尺の操作軸１６の下端にねじ軸１６ａが形成され、このねじ軸１６ａが前記ねじ孔１４ａにねじ込まれることにより操作軸１６が弁体１４に連結される。
【００３２】
次に、このクライオスタットの立ち上げ要領を図２及び図３のフローチャートも併せて参照しながら説明する。
【００３３】
まず、クライオスタットの予冷を始める前に、安全弁１３における弁体１４と弁座１５との隙間の寸法を測定する作業を行う（図２のステップＳ１）。
【００３４】
具体的には、安全弁１３の弁体１４に操作軸１６を連結し、かつ、当該弁体１４を弁座１５に着座させる。すなわち安全弁１３を閉弁する（ステップ♯１）。このとき、着座面の細かい凹凸（特に金属薄膜２０上の凹凸）によって弁体１４と弁座１５との間（より具体的には、互いに接触する金属薄膜２０と電気絶縁膜２４との間）に微小隙間が生ずるが、この隙間に相当する静電容量が金属薄膜２０と各金属薄膜２２との間に形成される（具体的には隙間寸法が小さいほど大きな静電容量が形成される）。そして、各静電容量に相当する電圧が容量検出回路２６から表示部２８に出力され、表示部２８は前記電圧に対応する静電容量検出値を表示する。
【００３５】
そこで、この静電容量検出値を監視しながら弁体１４を操作軸１６と一体に回転操作し、最も「すわり」の良い回転位置、すなわち、各静電容量検出値が最も均等化される位置を探し出す（ステップ♯２，ステップ♯３）。そして、この回転位置で最も小さい静電容量検出値に基づいて、弁体１４と弁座１５との隙間寸法の最大値（最大隙間寸法）を演算する（ステップ♯４）。
【００３６】
次に、演算した最大隙間寸法（最大隙間測定値）と、予め設定された許容値とを比較し（図１のステップＳ２）、測定値が許容値を超える場合には（ステップＳ２でＮＯ）、クライオスタットを分解し、安全弁１３及びその近傍部位の修理を行う（ステップＳ３）。
【００３７】
測定値が許容値以下の場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、安全弁１３を開弁し、常流動ヘリウム槽２さらには図略の供給弁を通じて加圧超流動ヘリウム槽１に液体窒素を注入して第１次予冷を行う（ステップＳ４）。その際、液体窒素中に混在する不純物や、冷却された超電導マグネット３の表面から発生する不純物が安全弁１３における弁体１４と弁座１５との隙間に堆積すると、この不純物が前記図６に示した介在物８となっていわゆる「噛み込み」を引き起こし、安全弁１３の良好な閉弁状態を阻害するおそれがあるので、前記第１次予冷を終了した段階で前記ステップＳ１と全く同様の隙間測定作業を行う（ステップＳ５）。
【００３８】
この隙間測定作業により得られた測定値が予め設定された許容値を超える場合（ステップＳ６でＮＯ）、あるいは、この段階での測定値が前記ステップＳ１で得られた測定値（初期値）よりも所定値α以上大きい場合には（ステップＳ７でＮＯ）、前記「噛み込み」による閉弁障害が生じたと判断し、前記不純物を融解除去すべく、ヒータの電熱線３０を通電して安全弁１３を加熱する。この加熱は安全弁１３の配設個所でのみなされる局所的なものであり、また通常運転温度に到達する前の予冷段階で行うものであるため、従来のように通常運転温度まで冷却してから常温付近までクライオスタット全体を昇温させる場合と異なり、クライオスタットの運転効率にほとんど悪影響は生じない。
【００３９】
前記隙間測定作業により得られた測定値が、予め設定された許容値以下で、かつ、初期値との差が所定値α未満という適正条件を満たす場合（ステップＳ６，Ｓ７でＹＥＳ）、あるいは、前記ヒータによる加熱で前記適性条件を満たした段階で、再び安全弁１３を開弁し、今度は液体ヘリウム（常流動ヘリウム）を両槽１，２に注入して第２次予冷を行う（ステップＳ９）。予冷後は、前記と全く同様に隙間測定作業を行い（ステップＳ１０）、この隙間測定作業により得られた測定値が予め設定された許容値を超える場合（ステップＳ１１でＮＯ）、あるいは、この段階での測定値が前記初期値よりも所定値α以上大きい場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、ヒータ作動による安全弁１３の加熱によって不純物の除去を行う（ステップＳ１３）。そして、測定値が前記適性条件を満たした段階で、弁体１４から操作軸１６を切り離し、熱交換器１１を用いて加圧超流動ヘリウム槽１内のヘリウムをラムダ点以下の温度まで冷却して通常運転状態へ移行する（ステップＳ１４）。
【００４０】
以上の構成によれば、クライオスタットを通常運転温度まで冷却する前の段階で、その安全弁１３の閉弁状態を適正かつ容易に点検することができ、不純物の噛み込みに起因する閉弁障害が存する場合にはヒータによる局所的な加熱によって当該閉弁障害を迅速に是正することができる。
【００４１】
さらに、この実施の形態では、一方の電極を構成する金属薄膜２２を周方向に間欠的に配しているので、隙間寸法の周方向の分布を的確に把握することができ、金属薄膜２２が単一の場合に比べてより精密な安全弁１３の点検を行うことができる。
【００４２】
なお、金属薄膜２２が単一の場合、すなわち、金属薄膜２２が金属薄膜２０と同様に全周にわたって連続するものである場合には、検出される静電容量も単一となるが、この静電容量が最大となる（すなわち隙間寸法が最小となる）ように弁体１４を回転操作すれば、前記と同様に弁体１４のすわりが最も良い位置を見つけることが可能である。
【００４３】
その他、本発明は次のような実施の形態をとることも可能である。
【００４４】
・前記実施の形態では、弁座１５側の電極を構成する金属薄膜２２を周方向に分割したものを示したが、弁体１４側の電極を構成する金属薄膜２０を周方向に分割しても良い。この場合には、当該金属薄膜２０の表面上に電気絶縁膜２４を施すようにすればよい。
【００４５】
・隙間測定を行う回数及びタイミングは適宜設定が可能である。少なくとも、クライオスタットを通常運転温度まで冷却する前の段階で前記静電容量型センサによる点検を行うことにより、従来に比して運転効率を飛躍的に向上させることが可能になる。
【００４６】
・図示のようにヒータを設ける場合、弁座１５側ではなく、弁体１４の外周部分に電熱線を埋め込む等しても、局所的な加熱による不純物の除去を行うことが可能である。また、このようなヒータを用いず、クライオスタット全体を昇温させて不純物を除去する場合でも、安全弁１３の異常状態は通常運転温度に達する前の段階で確認可能であることから、従来よりも運転効率を向上させることは可能である。
【００４７】
・電気絶縁膜２４の厚みについては、実際の隙間寸法に対応した静電容量が適正に検出できるように、当該電気絶縁膜２４の材質等に応じて適宜設定すればよい。
【００４８】
【実施例】
前記図１に示した安全弁構造において、電気絶縁膜２４の材質をポリテトラフルオロエチレン（比誘電率2.1）とし、弁体上面半径10cm、高さ寸法10cm、弁体側面テーパー角６°、静電容量形成部分の総面積3.16×10-2ｍ2とし、また弁体１４と弁座１５との隙間にヘリウムガスが入り込んだ部分は実質上真空であるとみなすと、電気絶縁膜２４の厚み寸法ｄ1（μｍ）及び隙間寸法ｄ2（μｍ）と静電容量Ｃ（Ｆ）との関係は次式で与えられる。
Ｃ＝5.87×10-7／（ｄ1＋2.1ｄ2）…（１）
【００４９】
そこで、この（１）式に基づき、寸法ｄ1，ｄ2と静電容量Ｃとの関係を数値計算により求めた。その結果を図４に示す。同図から明らかなように、電気絶縁膜２４の材質をポリテトラフルオロエチレンとした場合、その厚み寸法ｄ1を少なくとも１〜１０μｍの範囲内に設定すれば、少なくとも隙間寸法ｄ2が５〜100μｍの範囲で当該隙間寸法ｄ2と静電容量Ｃとが良好に対応することとなり、この静電容量Ｃの測定により隙間寸法ｄ2を充分実用的な精度で算出することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、安全弁における弁体の表面とこれに対向する弁座の表面との間に電極を設け、これらの電極同士の間に形成された静電容量を測定することにより弁体と弁座との隙間寸法を確認できるようにしたものであるので、加圧超流動クライオスタットを通常運転温度まで冷却しなくても同クライオスタットにおける安全弁の閉弁状態を適正にかつ容易に点検することができ、これによりクライオスタットの運転効率を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明にかかる加圧超流動クライオスタットの安全弁構造を示す断面正面図、（ｂ）は同安全弁構造の断面平面図である。
【図２】  前記加圧超流動クライオスタットの立ち上げ要領の一例を示すフローチャートである。
【図３】  前記加圧超流動クライオスタットにおける安全弁の隙間測定要領の一例を示すフローチャートである。
【図４】  本発明の一実施例における静電容量と実際の隙間寸法との関係を示すグラフである。
【図５】  加圧超流動クライオスタットの全体構成の一例を示す断面正面図である。
【図６】  加圧超流動クライオスタットにおける安全弁構造の従来例を示す断面正面図である。
【図７】  前記安全弁において不純物の介在による噛み込みが生じた状態を示す断面正面図である。
【符号の説明】
１  常流動ヘリウム槽
２  加圧超流動ヘリウム槽
１３  安全弁
１４  弁体
１５  弁座
２０，２２  金属薄膜（導体薄膜）
２４  電気絶縁膜
２６  容量検出回路
３０  電熱線（ヒータを構成）
【図１】
0003892249.tif 000002
【図２】
0003892249.tif 000003
【図３】
0003892249.tif 000004
【図４】
0003892249.tif 000005
【図５】
0003892249.tif 000006
【図６】
0003892249.tif 000007
【図７】
0003892249.tif 000008