(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希少ガスを回収するための容積可変のガスバッグを備えた希少ガス回収装置において、前記ガスバッグの破損を防止するための安全装置であって、
上筒部と、前記上筒部の下方に設けられた下筒部とが、それぞれの内部空間が連通するとともに密閉状態となるように一体化されて設けられた外筒と、
前記上筒部の内部空間内に設けられ、自重によって前記下筒部の上端開口部と密着して前記上筒部の内部空間と前記下筒部の内部空間とを遮断する弁子と、
前記ガスバッグの体積変化と連動して変位し、前記弁子を上方向に付勢して前記下筒部の上端開口部との密着状態を解除する付勢手段と、
両端に開口部を有し、前記開口部の一端が、前記外筒内の密閉状態を維持しつつ当該外筒を貫通し、前記弁子に密着して配設され、他端が前記外筒の外側に開放され、内部空間に前記付勢手段の一部を収納可能に設けられた内筒と、を備え、
前記ガスバッグの体積増加量が所定値を超えた場合に、前記付勢手段が連動して変位して前記弁子を上方向に付勢し、
前記弁子と前記下筒部の上端開口部との密着状態が解除されることにより、
前記上筒部の内部空間と前記下筒部の内部空間とが連通されることを特徴とする希少ガス回収装置用の安全装置。
【請求項２】
希少ガスの導入経路と連通する導入口及び排出経路と連通する排出口のいずれか一方が前記上筒部に設けられ、他方が前記下筒部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。
【請求項３】
前記弁子の外径寸法が、前記下筒部の前記上端開口部の径よりも大きく、前記上筒部の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。
【請求項４】
前記付勢手段が、
前記ガスバッグの体積変化とワイヤを介して連動し、上下方向に変位する錘と、
一端側が前記錘と接触可能に設けられたアーム部材と、
前記アーム部材の他端側と前記弁子の上面との間を連結する連結部材と、を備え、
前記ガスバッグの体積が増加した際に、前記錘が下方に移動し、
前記ガスバッグの体積増加量が所定値を超えた場合に、前記錘が前記アーム部材の一端側を押し下げることにより、他端側が押し上げられ、
前記連結部材によって前記弁子が上方向に付勢されることにより、前記弁子と前記下筒部の上端開口部との密着状態が解除されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。
【請求項５】
前記内筒の開口部の他端が、前記外筒に設けられた開口部に接続され、
前記外筒内の気密状態を維持しつつ、当該外筒内における前記内筒の管長が伸縮自在に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。
【請求項６】
前記希少ガス回収装置が、
希少ガスを回収するための容積可変のガスバッグと、
前記ガスバッグの重量をキャンセルし、回収圧力を調整するバランサーウェイトと、
前記ガスバッグと前記バランサーウェイトとを接続するワイヤと、
前記ワイヤの方向を変えるための滑車と、
前記滑車の支持となる架台と、
前記ガスバッグを破損から防ぐための安全装置と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希少ガス回収装置用の安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、超電導実験には、低温を保つために冷媒が必要であり、クライオスタットが用いられる。このような超電導実験用のクライオスタットに使用される液化ヘリウムは、希少且つ高価であるため、蒸発後のガスを可能な限り回収・再液化して再利用される場合が一般的である。
【０００３】
冷媒として使用されたヘリウムの蒸発ガスを回収するには、クライオスタット内の液化ヘリウムの温度を上昇させないためにも可能な限り大気圧に近い圧力で行うことが好ましく、使用環境（回収配管の圧損の大小）に応じて回収圧力を調整する必要（例えば、回収配管の圧損が大きい場合は負圧、圧損が小さい場合は正圧）がある。
【０００４】
このようなヘリウムガス回収装置としては、例えば特許文献１が知られている。特許文献１に記載のヘリウムガス回収装置は、ヘリウムガスを回収するための容積可変の容器であるガスバッグと、ガスバッグの重量をキャンセルし、回収圧力を調整するための分銅と、ガスバッグを破損から防ぐための安全器である排気弁とから概略構成されている。
【０００５】
また、このようなガスバックの２次側には、ガスバッグ中のヘリウムを精製工程に送り出す前に回収したヘリウムガスをカードルに充填するための回収圧縮機が設けられている。そして、この回収圧縮機の発停は、ガスバックに取付けられたリミットスイッチにより行われるのが一般的である。
【０００６】
具体的には、通常、ガスバックのＨリミットまでの回収で圧縮機起動し、Ｌリミットで停止となる。しかしながら、なんらかの不具合（例えば、圧縮機の故障もしくはカードルが一杯等）により、ガスバックに回収したヘリウムガスを系外に出すことができなくなる場合がある。したがって、ヘリウムガス回収装置には、不具合が生じた場合にガスバックを保護するために機能する安全器が設けられていることが一般的である。
【０００７】
ところで、安全器としては、例えば特許文献２が知られている。特許文献２には、液面式の安全器が開示されている。具体的には、上部に空間を残して水を貯留してある密閉タンクに、ガス導管から分岐した分岐管を分岐管出口が貯留水の水面下に入り込むように接続するとともに、分岐管内に入り込んでいる貯留水を、分岐管に導入したガスの圧力で排除して、設定圧力を超えるガスを分岐管出口から水面上に排出させ、ガス放出管を通して外部に放出する液面式の安全器である。また、当該安全器内の水位を調整することにより、当該安全器の作動圧力を簡単に調整が可能である。
【０００８】
通常、ヘリウムガス回収装置は屋内に設置されており、安全器が作動した場合には屋内にヘリウムガスを放出することとなる。このため、換気設備が十分でない場合には、蒸発したヘリウムガスが室内に充満すると酸素欠乏の可能性があるので、安全器には十分な配慮が必要である。
【０００９】
しかしながら、上記水封式安全器によれば、当該安全器の放出口に配管を接続する構造とすることが可能であるため、当該安全器の放出ガスを屋外へ排出することが可能となる。このように、安全性に配慮するとともに、放出配管の途中に流量計を設けることにより放出ガス量の管理も可能である。
【００１０】
また、特許文献２に記載された水封式安全器では、水が蒸発することによって作動圧力が変動してしまうため、定期的に水を補充する必要があった。また、蒸発した水分で回収ガスが汚染される恐れもあった。そこで、水に変えて低飽和蒸気圧の液体、例えばロータリーポンプ油を用いた液面式安全器がよく用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−３４４８０２号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ロータリーポンプ油等を用いた液面式安全器では、ヘリウム回収装置の運転圧力がある一定の陰圧以下となると、ガスバック内に液面式安全器内の油が逆流してガスバック内を油で汚すとともに、回収したヘリウムの純度を著しく低下させることとなるおそれがあった。また、極端に正圧となっても、液面式安全器の二次側に油を排出することとなり、回収したヘリウムの純度を著しく低下させてしまうおそれがあった。
このように、従来の液面式安全器は、その構造は単純で作動圧力の調整が容易である反面、装置の運転圧（または、回収ガスの圧力）の管理に注意を要するという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、運転圧力に依存することなく安定して動作するとともに回収ガスの純度の維持が可能な安全器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる課題を解決するため、
請求項１に記載の発明は、希少ガスを回収するための容積可変のガスバッグを備えた希少ガス回収装置において、前記ガスバッグの破損を防止するための安全装置であって、
上筒部と、前記上筒部の下方に設けられた下筒部とが、それぞれの内部空間が連通するとともに密閉状態となるように一体化されて設けられた外筒と、
前記上筒部の内部空間内に設けられ、自重によって前記下筒部の上端開口部と密着して前記上筒部の内部空間と前記下筒部の内部空間とを遮断する弁子と、
前記ガスバッグの体積変化と連動して変位し、前記弁子を上方向に付勢して前記下筒部の上端開口部との密着状態を解除する付勢手段と、
両端に開口部を有し、前記開口部の一端が、前記外筒内の密閉状態を維持しつつ当該外筒を貫通し、前記弁子に密着して配設され、他端が前記外筒の外側に開放され、内部空間に前記付勢手段の一部を収納可能に設けられた内筒と、を備え、
前記ガスバッグの体積増加量が所定値を超えた場合に、前記付勢手段が連動して変位して前記弁子を上方向に付勢し、
前記弁子と前記下筒部の上端開口部との密着状態が解除されることにより、
前記上筒部の内部空間と前記下筒部の内部空間とが連通されることを特徴とする希少ガス回収装置用の安全装置である。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、希少ガスの導入経路と連通する導入口及び排出経路と連通する排出口のいずれか一方が前記上筒部に設けられ、他方が前記下筒部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の希少ガス回収装置用の安全装置である。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記弁子の外径寸法が、前記下筒部の前記上端開口部の径よりも大きく、前記上筒部の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の希少ガス回収装置用の安全装置である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記付勢手段が、
前記ガスバッグの体積変化とワイヤを介して連動し、上下方向に変位する錘と、
一端側が前記錘と接触可能に設けられたアーム部材と、
前記アーム部材の他端側と前記弁子の上面との間を連結する連結部材と、を備え、
前記ガスバッグの体積が増加した際に、前記錘が下方に移動し、
前記ガスバッグの体積増加量が所定値を超えた場合に、前記錘が前記アーム部材の一端側を押し下げることにより、他端側が押し上げられ、
前記連結部材によって前記弁子が上方向に付勢されることにより、前記弁子と前記下筒部の上端開口部との密着状態が解除されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置用の安全装置である。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記内筒の開口部の他端が、外筒に設けられた開口部に接続され、
前記外筒内の気密状態を維持しつつ、当該外筒内における前記内筒の管長が伸縮自在に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記希少ガス回収装置が、
希少ガスを回収するための容積可変のガスバッグと、
前記ガスバッグの重量をキャンセルし、回収圧力を調整するバランサーウェイトと、
前記ガスバッグと前記バランサーウェイトとを接続するワイヤと、
前記ワイヤの方向を変えるための滑車と、
前記滑車の支持となる架台と、
前記ガスバッグを破損から防ぐための安全装置と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置の安全装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の希少ガス回収装置用の安全装置によれば、ガスバッグの体積増加量が所定値を超えた場合に、付勢手段が連動して変位して弁子を上方向に付勢し、この弁子と下筒部の上端開口部との密着状態が解除されることにより、上筒部の内部空間と下筒部の内部空間とが連通される構成となっている。これにより、希少ガス回収装置の運転圧に依存することなく、安定して動作する機械式の安全装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態である安全装置を備えたヘリウム回収装置を含むヘリウム循環システムを示す系統図である。
【図２】本発明の一実施形態である安全装置を備えたヘリウム回収装置を示す立面図である。
【図３】本発明の一実施形態である安全装置を備えたヘリウム回収装置を示す系統図である。
【図４】本発明の一実施形態である安全装置を示す断面模式図である。
【図５】本発明の他の実施形態である安全装置を示す断面模式図である。
【図６】本発明の他の実施形態である安全装置を示す断面模式図である。
【図７】本発明の他の実施形態である安全装置を示す断面模式図である。
【図８】本発明の他の実施形態である安全装置を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を適用した一実施形態であるヘリウム回収装置用の安全装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態である安全装置を備えたヘリウム回収装置を含むヘリウム循環システムを示す系統図である。
図１に示すように、ヘリウム循環システム１００は、クライオスタット１０１から蒸発するヘリウムガスをヘリウム回収装置１０２で一旦留めた後、ヘリウム液化機１０３で液体ヘリウムに戻して、クライオスタット１０１に還流させるもので、ヘリウムガスを補給するサイクルを伸ばそうというものである。
【００２４】
クライオスタット１０１は、液体ヘリウムを冷媒として保持し超電導機器等を冷却するための極低温クライオスタットである。クライオスタット１０１中に蓄えられた液体ヘリウムは、このクライオスタット１０１内の超電導機器と熱交換することによって蒸発する。蒸発したヘリウムは、従来は大気に捨てられていたが、ヘリウム排気管１０４を通じてヘリウム回収装置１０２に留める。なお、図示していないが、ヘリウム液化機１０３が運転停止中は、ヘリウム貯槽１０８で蒸発したヘリウムガスをヘリウム回収装置１０２に留める。
【００２５】
ヘリウム回収装置１０２内に留められたヘリウムガスは、圧縮機１０５で加圧され、途中混入した水分や不純物ガスを、精製設備１０６を通じて除去し、純度の高いヘリウムガスに精製した後、貯蔵設備１０７に留められる。そして、精製後のヘリウムガスは、極低温冷凍機により冷却する再凝縮器を備えるヘリウム液化機１０３内で液体ヘリウム温度まで冷却・凝縮された後に、一旦液体ヘリウム貯槽１０８に留められる。一定量液体ヘリウムが留まった後、トランスファチューブ１０９を通じてクライオスタット１０１に移送される。また、ヘリウム循環システム１００内のヘリウムをいずれかで損失した場合には、ガス供給手段１１０からヘリウムガスがヘリウム液化機１０３内に補充される。
なお、ヘリウム循環システム１００には、複数のクライオスタット１０１，１０１’が接続されていても構わない。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態である安全装置を備えたヘリウム回収装置を示す立面図である。また、図３は、本発明の一実施形態である安全装置を備えたヘリウム回収装置を示す系統図である。
【００２７】
図２に示すように、ヘリウム回収装置（希少ガス回収装置）１０２は、ヘリウム（希少ガス）を回収するための容積可変のガスバッグ１２１と、このガスバッグ１２１の重量をキャンセルし、回収圧力を調整するバランサーウェイト１２２と、ガスバッグ１２１とバランサーウェイト１２２とを接続するワイヤ１２３と、ワイヤの方向を変えるための滑車１２４と、滑車１２４の支持となる架台１２５と、ガスバッグ１２１を破損から防ぐための安全装置１と、を備えて概略構成されている。
【００２８】
ガスバッグ１２１の下方には、ガス注入口１２１ａとガス排気口１２１ｂとが設けられている。ガス注入口１２１ａには、クライオスタット１０１のヘリウム排気管１０４が接続されている。一方、ガス排気口１２１ｂには、圧縮機１０５への供給管１２６が接続されている。また、ヘリウム排気管１０４及び供給管１２６には、弁１２７，１２８がそれぞれ設けられている。
【００２９】
また、ガスバッグ１２１には、最下限リミットスイッチ１２９、下限リミットスイッチ１３０、上限リミットスイッチ１３１及び最上限リミットスイッチ１３２が設けられている。そして、ガスバッグ１２１の発停は、これらのリミットスイッチ１２９〜１３２によって行なわれる。
【００３０】
具体的には、弁１２７，１２８は開状態で、クライオスタット１０１からの排気ヘリウムガスがヘリウム排気管１０４からガスバッグ１２１内に供給される。ガスバッグ１２１の上限リミットまで回収されると、圧縮機１０５の運転が開始され、ガスバッグ１２１内に回収されたヘリウムガスが供給管１２６から圧縮機１０５へと送気される。そして、ガスバッグ１２１の下限リミットに到達したときに、圧縮機１０５の運転が停止される。
【００３１】
ここで、なんらかの不具合（圧縮機の故障もしくは貯蔵設備が一杯等）により、ガスバック１２１に回収したヘリウムガスを系外に出すことができず、最上限リミットに到達した場合には、ヘリウムガスは、排気管１０４から分岐する分岐管１３３に設けられた安全装置１が作動することにより、ヘリウムガスが排出管１３４を経て系外へと排出されることになる。
【００３２】
図３に示すように、本実施形態の安全装置１は、ヘリウムガス（希少ガス）を回収するための容積可変のガスバッグ１２１を備えたヘリウム回収装置１０２において、ガスバッグ１２１の破損を防止するために、分岐管１３３と排出管１３４との間に設けられている。
【００３３】
図４は、本発明の一実施形態である安全装置を示す断面模式図である。
図４に示すように、本実施形態の安全装置１は、密閉状態の外筒２と、外筒２内に設けられた弁子３と、弁子３を上方向に付勢する付勢手段４と、外筒２を貫通するように設けられた内筒５と、を備えて概略構成されている。以下、各構成について詳細に説明する。
【００３４】
外筒２は、上筒部６と、この上筒部６の下方に設けられた下筒部７とが、一体化されて設けられた筒状の部材である。また、外筒２は、上筒部６の内部空間６Ａと下筒部７の内部空間７Ａとが弁子３を介して連通あるいは遮断されるとともに、全体として密閉状態となるように設けられている。
【００３５】
上筒部６は、樹脂又は金属材質からなる筒状の部材であり、外筒２の上部に設けられている。この上筒部６の上端にはフランジ８が、下端にはフランジ９がそれぞれ設けられている。フランジ８には、例えばシリコンゴムからなるＯリング１１を挟み込むようにして上蓋部材１０が取り付けられている。この上蓋部材１０によって上筒部６の上端開口部６ａが閉塞されている。
【００３６】
上筒部６の側面には、分岐管１２の一端が接続されている。また、分岐管１２の他端にはフランジ１３が設けられており、ヘリウムガスの排出経路である排出管１３４と接続可能とされている。すなわち、分岐管１２の他端側の開口部１２ａは、排出経路と連通する排出口とされている。これにより、排出ガスを安全装置１が設置されている屋内に排出することなく、排出経路へと導出させることができる。
すなわち、フランジ１３に接続する排出管１３４を屋外へと配設することにより、排出ガスを屋内ではなく外部へと排出させることができる。また、排出経路の途中に流量計を設けることにより、ヘリウム循環システム１００の系外に排出されたヘリウム量を把握でき、ガス供給手段１１０にガスを補充する際に活用することが可能となる（図１参照）。
【００３７】
下筒部７は、樹脂又は金属材質からなる筒状の部材であり、上部筒６の下方に設けられて外筒２の下部を構成している。また、下部筒７の上端にはフランジ１４が、下端にはフランジ１５がそれぞれ設けられている。なお、下部筒７はＬ字状に曲げられていてもよい。
【００３８】
フランジ１４は、フランジ９に密着されて接続されている。このフランジ１４の上面１４ａによって上筒部６の下端開口部６ｂが閉塞されるとともに、下筒部７の上端開口部７ａと弁子３を介して上筒部６の内部空間６Ａと下部筒７の内部空間７Ａとが連通されている。
【００３９】
フランジ１５は、ヘリウムガスの導入経路である分岐管１３３と接続可能とされている。すなわち、下部筒７の下端開口部７ｂは、導入経路と連通する供給口とされている。
【００４０】
以上のような構成により、外筒２は、上筒部６の内部空間６Ａと下筒部７の内部空間７Ａとが弁子３を介して連通するとともに密閉状態となるように設けられている。
なお、本実施形態では、上筒部６と下筒部７とを二つの別部材としているが、一体成形したものを用いても良い。
また、本実施形態の外筒２では、上筒部６側に排気口を設け、下筒部７側に供給口を設ける構成としているが、これに限定されるものではない。すなわち、上筒部６側を供給口、下筒部７側を排出口としても良い。
【００４１】
弁子３は、ヘリウム回収装置１０２の通常運転時において、下筒部７の上端開口部７ａを閉塞するために設けられた封止部材である。この弁子３は、外筒２を構成する上筒部６の内部空間６Ａ内に設けられており、下筒部７の上端開口部７ａと密着して上筒部６の内部空間６Ａと下筒部７の内部空間７Ａとを遮断している。具体的には、弁子３の下面３ｂとフランジ１４の上面１４ａとの間に、シリコンゴム等からなるＯリング１６を挟み込むことにより、弁子３で下筒部７の上端開口部７ａを閉塞している。
【００４２】
弁子３の材質としては、気密状態が可能であれば、特に限定されるものではない。ただし、後述するように弁子３には所定の重量を有することが求められるため、比較的密度が大きい材質を用いることが好ましい。具体的には、ＳＵＳ等の金属製であることが好ましい。
【００４３】
弁子３の形状は、上筒部６の内部空間６Ａ内を上下方向に移動可能であれば、特に円板状に限定されるものではないが、内部空間６Ａの下端側の断面形状と相似形であることが好ましい。具体的には、内部空間６Ａが円筒形状の場合には、下端側の断面形状が円形であることが好ましい。
【００４４】
弁子３の外径寸法、特に底面３ｂの外径は、下筒部７の上端開口部７ａの内径よりも大きく、上筒部６の下端側の内径よりも小さいことを要する。弁子３の底面３ｂの外径が下筒部７の上端開口部７ａよりも小さいと、上筒部６の内部空間６Ａと下筒部７の内部空間７Ａとを遮断することができない。一方、弁子３の外径が上筒部６の下端側の内径よりも大きいと、弁子３が上筒部６内を上方向に移動することができず、弁子３と下筒部７の上端開口部７ａとの密着状態を解除することができない。
なお、安全装置１が作動する際に、外筒２内をスムーズにヘリウム排ガスが流れるようにするためには、上筒部６の内部空間の断面積から弁子３の断面積を差し引いた面積が、下筒部７の上端開口部７ａの面積よりも大きくなるように設計することが望ましい。
【００４５】
弁子３の重量は、少なくとも自重によって下筒部７の上端開口部７ａを閉塞することができれば、特に限定されるものではない。
具体的には、以下の関係式（１）に応じて、弁子３の重量を選択することが好ましい。
（弁子３の重量）＞（ヘリウム回収装置１０２の運転圧力）／（下筒部７の上端開口部７aの面積）  ・・・（１）
すなわち、ガスバッグに回収したヘリウムガスの圧力は、回収圧力を調整するバランサーウェイト１２２により決定される運転圧力であるが、この運転圧力は本安全装置１の作動圧力でもある。したがって、ヘリウム回収装置１０２の運転圧力を下筒部７の上端開口部７aの面積で除した値より、弁子３の重量が常に大きくなるように選択することが好ましい。
【００４６】
弁子３の上面３ａには、筒状部材１７の下端が固定されている。すなわち、筒状部材１７の下端側は弁子３の上面３ａによって閉塞されている。また、上面３ａの筒状部材１７の内側には、リング状の固定部材１８が立設されている。
【００４７】
弁子３の下面３ｂには、弁子３が上方向に移動した後、再び下方向に移動する際に、確実に元の位置に戻ることができるように、ガイド１９が設けられている。ガイド１９は、４枚の板状部材１９ａが９０°間隔で弁子３の下面３ｂに下方向に立設されて構成されており、下筒部７の内部空間７Ａ内に収納されている。
【００４８】
板状部材１９ａはいずれも直角三角形であり、それぞれ一辺を弁子３の下面３ｂに固定し、４つの板状部材１９ａの頂点が一致するように立設されている。これにより、ガイド１９の外径は、下方から上方に向かって漸次拡径されることとなり、弁子３の下面３ｂとの接続側において下筒部７の上端開口部７ａの内径とほぼ等しくすることができる。したがって、安全装置１が作動して弁子３が上方に移動した場合、ガイド１９を構成する板状部材１９ａの間からヘリウムガスが流れることができるため、排気ガスの流れを妨げることがない。一方、安全装置１が停止して弁子３が再び下方に移動した場合、ガイド１９によって弁子３が確実に元の位置に復帰することができる。
【００４９】
なお、ガイド１９の形状及び構成については、弁子３が上方に移動した際に排ガスの流れを妨げるものでなく、弁子３が再び下方に移動した際に正しい位置に誘導できるものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、ガイド１９としてスリットや通気孔を設けた筒状部材を用いてもよく、また、複数の棒状部材を組み合わせて錐形状としてもよい。なお、板状部材１９ａの形状は四角形等、その他の形状であってもよいし、板状部材１９ａの枚数は限定されるものではない。
【００５０】
付勢手段４は、ガスバッグ１２１の体積変化に連動して弁子３を上方向に付勢することにより、弁子３と下筒部７の上端開口部７ａとの密着状態を解除するための部材である。
本実施形態の付勢手段４は、図４に示すように、ガスバッグ１２１の体積変化と連動して上下方向に変位する錘２０と、この錘２０と接触可能に設けられたアーム部材２１と、アーム部材２１と弁子３とを連結する連結部材２２と、を備えて概略構成されている。
【００５１】
錘２０は、ワイヤ２３を介してガスバッグ１２１と接続されており、ガスバッグ１２１の体積変化と連動して上下方向に変位可能に設けられている。具体的には、図２及び図３に示すように、ガスバッグ１２１の上方には滑車２４が、ガスバッグ１２１の設置スペースの外側には滑車２５がそれぞれ設けられている。ガスバッグ１２１の上端に設けられたフレーム（図示略）にワイヤ２３の一端が固定され、滑車２４，２５によってガスバッグ１２１の外側に引き回された他端が錘２０に固定されている。これにより、ガスバッグ１２１内にヘリウムガスが導入されて体積が増加すると、ガスバッグ１２１の上端の位置が上方に移動し、連動して錘２０が下方に移動する。一方、ガスバッグ１２１内のヘリウムが排出されて体積が減少すると、ガスバッグ１２１の上端の位置が下方に移動し、連動して錘２０が上方に移動する。
【００５２】
また、図４に示すように、錘２０は、ガイドパイプ２６内に収納されることが好ましい。これにより、錘２０の移動範囲を上下方向のみに制限することができる。ガイドパイプ２６は、図２及び図３に示すように、ガスバッグ１２１の側方に位置する架台１２５に取り付けられている。
【００５３】
また、錘２０の重量は、特に限定されるものではないが、弁子３の重量より重くすることが好ましい。
【００５４】
アーム部材２１は、錘２０の移動方向と逆方向に弁子３を移動させるための部材であり、錘２０と弁子３との間に設けられている。アーム部材２１の中央付近には支持部材２７が回動自在に取り付けられている。そして、この支持部材２７は、上蓋部材１０の上面に固定されている。
支持部材２７のアーム部材２１への取り付け位置は、一端２１ａと他端２１ｂとの中間であっても良いし、いずかれ側にずらして取り付けてもよい。
【００５５】
アーム部材２１の一端２１ａ側は、ガイドパイプ２６内に貫通されており、錘２０と接触した際に下方向に移動可能とされている。また、アーム部材２１の他端２１ｂ側には、ワイヤ止め部材２８が設けられている。
【００５６】
連結部材２２は、アーム部材２１と弁子３との間を連結する部材であり、材質は特に限定されるものではない。具体的には、ワイヤや連結棒を用いることができる。本実施形態では、連結部材２２として、ワイヤを用いている。具体的には、連結部材２２は、アーム部材２１の他端２１ｂ側に設けられたワイヤ止め部材２８と、弁子３の上面３ａに設けられた固定部材１８との間を連結するように設けられている。
【００５７】
上記構成を有する付勢手段４は、ガスバッグ１２１の体積が増加した際に、ガスバッグ１２１の上方向への変位がワイヤ２３及び滑車２４，２５によって錘２０に伝達され、その移動の向きが変えられて錘２０が下方に移動する。そして、ガスバッグ１２１の体積増加量が所定値を超えた場合に、錘２０がアーム部材２１の一端２１ａ側を押し下げることにより、他端２１ｂ側が押し上げられる。そして、アーム部材２１と弁子３とを接続する連結部材２２によって弁子３が上方向に付勢される。これにより、弁子３と下筒部７の上端開口部７ａとの密着状態が解除されることになる。
【００５８】
内筒５は、付勢手段４が外筒２を構成する上筒部６内の雰囲気に接触することなく弁子３へアプローチするための管状の経路である。具体的には、図４に示すように、両端に開口部を有するベローズを用いることができる。
【００５９】
ベローズの開口部の一端５ａは、外筒２を構成する上筒部６内の密閉状態を維持しつつ当該上筒部６を貫通し、弁子３の上面３ａに取り付けられた筒状部材１７の上端と密着するように固定されている。なお、内筒５と弁子３とを密着して接続できれば筒状部材１７を用いずに直接固定してもよいし、これに限定されるものではない。また、ベローズの開口部の他端５ｂは、上蓋部材１０の上面から下面に向かって貫通する孔に取り付けられた筒状部材２９の下端と密着するように接続されて固定されている。これにより、上筒部６内の気密状態を維持しつつ、この上筒部６内におけるベローズ（内筒５）の管長を伸縮自在とするこができる。また、ベローズ（内筒５）の他端５ｂが上筒部６の外側に開放されており、その内部空間に付勢手段４の一部であるワイヤ（連結部材）２２が収納可能とされている。
【００６０】
このような構成とすることにより、付勢手段４を、外筒２を構成する上筒部６内に収納されている弁子３に対して接触可能としつつ、上筒部６内の雰囲気が内筒５内へ流出することがない。すなわち、安全装置１が作動した際に、安全装置１からこの安全装置１が設置されている空間へ排気ヘリウムガスが流出することがない。
【００６１】
次に、本実施形態の安全装置１の動作について説明する。
先ず、ヘリウム循環システム１００及びヘリウム回収装置１０２が正常に作動している場合は、安全装置１では、弁子３によって下筒部７の上端開口部７ａが閉塞されている。このため、安全装置１は作動せず、分岐管１３３から排出管１３４へと排気ヘリウムガスが流れることはない。
【００６２】
これに対して、ヘリウム循環システム１００あるいはヘリウム回収装置１０２のいずれかに不具合が生じ、最上限リミットスイッチ１３１が動作してもガスバッグ１２１への排気ヘリウムガスの供給が停止せず、あるいは、ガスバッグ１２１からの排気ヘリウムガスの排出が開始されない場合には、ガスバッグ１２１の体積の増加が生じることとなる。ガスバッグ１２１の体積増加量が所定値を超えた場合に、付勢手段４を構成する錘２０が連動して下方向に変位してアーム部材２１の一端２１ａ側を押し下げる。これにより、他端２１ｂ側が押し上げられ、アーム部材２１と弁子３とを接続する連結部材２２によって弁子３が上方向に付勢される。そして、弁子３と下筒部７の上端開口部７ａとの密着状態が解除されることにより、上筒部６の内部空間６Ａと下筒部７の内部空間７Ａとが連通される。これにより、供給口７ｂから排気ヘリウムガスが外管２内に流入し、排出口１２ａから排出されることとなる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態のヘリウムガス（希少ガス）回収装置１０２用の安全装置１によれば、ガスバッグ１２１の体積増加量が所定値を超えた場合に、付勢手段４が連動して変位して弁子３を上方向に付勢し、この弁子３と下筒部７の上端開口部７ａとの密着状態が解除されることにより、上筒部６の内部空間６Ａと下筒部７の内部空間７Ａとが連通される構成となっている。これにより、ヘリウムガス回収装置１０２の運転圧に依存することなく、安定して動作する機械式の安全装置１を提供することができる。
【００６４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態の安全装置１では、ヘリウムの場合について説明したが、希少ガスとして例えば、アルゴン、クリプトン、キセノン等の場合にも用いることができる。
【００６５】
また、上記実施形態の安全装置１では、外筒２の上筒部６に分岐管１２を接続する構成としているが、図５に示すように、さらに分岐管３２を接続する構成としても良い。また、分岐管３２の開口部３２ａ側にフランジ３３を設けて、このフランジ３３に透明なアクリル板３４を固定することにより、メンテナンス性が向上された安全装置３１としても良い。
【００６６】
また、上記実施形態の安全装置１では、付勢手段４が錘２０とアーム部材２１と連結部材２２とからなる構成としているが、図６に示すように、錘２０と滑車４５，４６とワイヤ４７とから構成される付勢手段４４としても良い。このような構成の付勢手段４４によっても、ガスバッグ１２１の体積変化と連動して変位し、弁子３を上方向に持ち上げる（付勢する）ことができる。
【００６７】
また、図７に示すように、弁子５３を下側から押し上げる（付勢する）付勢手段５４であっても良い。具体的には、ガスバッグ１２１とバランサーウェイト１２２とを連結するワイヤ１２３の、ガスバッグ１２１と滑車１２４との間の部分に、棒状の付勢手段５４を固定する。
一方、上述した実施形態の安全装置１では、内筒５の開口部の一端を弁子３の上面３ａ側に固定して内筒５を上筒部６側に設ける構成であったが、この例の安全装置５１では、内筒５５を上筒部５６側ではなく、下筒部５７側に設ける構成となっている。具体的には、内筒５５の上端開口部を弁子５３の下面側に接続して固定する。そして、内筒５５の下端開口部を下筒部５７の底面に設けた開口部に接続して固定する。このように、内筒５５を、外筒５２を構成する下筒部５７側から貫通させることにより、付勢手段５４によって安全装置５１の下側から弁子５３を付勢することができる。この例の安全装置５１では、錘２０を用いる必要がなく、より簡便な構成とすることができる。
【００６８】
また、上記実施形態の安全装置１では、内筒５として伸縮自在のベローズを用いる構成としているが、図８に示すように、シリンダ状の内筒６５を用いる構成としても良い。この例では、内筒６５の下端を筒状部材１７に固定するが、上端は筒状部材２９とは固定せず、外筒２を構成する上筒部６内を密閉状態に保ちつつ、筒状部材２９の内側を上下にスライドできる構成とする。また、筒状部材１７を用いずに、内筒６５の下端を弁子３の上面３ａに直接固定する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１，３１，４１，５１，６１…安全装置
２…外筒
３…弁子
４…付勢手段
５…内筒
６…上筒部
６Ａ…内部空間
７…下筒部
７ａ…上端開口部
７Ａ…内部空間
８，９，１３，１４，１５…フランジ
１０…上蓋部材
１１，１６…Ｏリング
１２…分岐管
１７，２９…筒状部材
１８…固定部材
１９…ガイド
２０…錘
２１…アーム部材
２２…連結部材
２３…ワイヤ
２４，２５…滑車
２６…ガイドパイプ
２７…支持部材
２８…ワイヤ止め部材
１００…ヘリウム循環システム
１０１…クライオスタット
１０２…ヘリウム回収装置（希少ガス回収装置）
１０３…ヘリウム液化機
１０４…ヘリウム排気管
１０５…圧縮機
１０６…精製設備
１０７…貯蔵設備
１０８…液体ヘリウム貯槽
１０９…トランスファチューブ
１１０…ガス供給手段
１２１…ガスバッグ
１２２…バランサーウェイト
１２３…ワイヤ
１２４…滑車
１２５…架台
１２６…供給管
１２７，１２８…弁
１２９〜１３２…リミットスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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