(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体ヘリウム装置の液体ヘリウム槽より蒸発したヘリウムガスを常温あるいは低温状態で回収し、再液化装置内で再凝縮させて液体ヘリウム槽に戻すようにしたヘリウム再液化装置であって、
前記液体ヘリウム装置の上面に設けられた挿入ポートに挿入される断熱接続管が再液化装置に一体的に取り付けられるとともに、前記断熱接続管を前記挿入ポートへ着脱するための昇降装置に電動リニアアクチュエータを用い、
前記電動リニアアクチュエータは、内筒の外側に配設されベースプレートに固定された外筒と、前記ベースプレートに固定され前記内筒の中心部に配設されたスピンドルと、前記内筒の内壁に固定された電動モータと、該電動モータのロータに固定されるとともに前記スピンドルと螺合し前記ロータの回転に伴って上下させられるローターシャフトとからなることを特徴とするヘリウム再液化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はSQUID（超伝導量子干渉計）装置やSCM（超伝導磁石）など液体ヘリウムを寒剤として使用する装置（以下、「液体ヘリウム装置」という）に対する蒸発ヘリウムガスの再液化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリウム再液化装置は、液体ヘリウム装置の液体ヘリウム槽より蒸発したヘリウムガスを常温あるいは低温状態で回収し、再液化装置内で再凝縮させて液体ヘリウム槽に戻す方式が一般的である。
【０００３】
再液化装置と液体ヘリウム装置との低温流体の接続には、断熱接続管が使用される。再液化装置に付属した断熱接続管を液体ヘリウム装置側の挿入ポートに挿入して接続を行う。この断熱接続管を通して、液体ヘリウム装置からの蒸発ガスを再液化装置側に回収し、再液化装置にて再凝縮させた液体ヘリウムを液体ヘリウム装置に返送する。
【０００４】
断熱接続管は、液体ヘリウム装置の上面に設けられた挿入ポートに挿入される。断熱接続管の先端を液体ヘリウム装置の液体ヘリウム槽内まで挿入するため、通常の場合、挿入深さは４０cm以上となる。したがって、断熱接続管を着脱する場合には、断熱接続管及びこれに連結している再液化装置部を含めて昇降させる昇降装置が必要となる。
【０００５】
従来のヘリウム再液化装置においては、例えば、図１に示すように、昇降装置としては油圧式昇降台１が使用されている。再液化装置２はこの油圧式昇降台１に搭載して昇降させる。断熱接続管３は、冷凍装置の本体となる真空容器４に直結しており、装置全体を昇降させるため、昇降荷重が比較的大きくなってしまうこと、またコスト的に妥当であること等が、油圧式昇降台を選定する理由である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のヘリウム再液化装置においては、油圧式昇降台を使用しているために、再液化装置を予冷する場合などのように挿入位置を中間で保持したい場合に、油圧式機構では作動油の漏れがあるために、徐々に保持位置が低下するおそれがある。
【０００７】
また、液体ヘリウム装置の挿入ポート部では、断熱接続管を挿入後にガスシールを行う必要があり、ポート径と断熱接続管径との隙間を小さくする必要があり、昇降の位置精度に正確さが要求されるが、油圧式昇降台で昇降させるには精度的に不十分であり、別途案内ガイド等が必要となる。
【０００８】
さらに、油圧式では通常、下降速度を手動でバルブ調節するが、微妙な調節が必要とされ、ポートに挿入する場合に衝突する危険を伴い、しかも、作動油は外部へ漏洩し易く、装置の設置環境を汚してしまう。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決して、昇降装置の中間位置でのロック機構等や案内ガイド等を別途必要とせず、断熱接続管の挿入ポートへの挿入脱着を安全に行うことができ、装置の周囲を汚すことがない液体ヘリウム再液化装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の液体ヘリウム再液化装置においては、液体ヘリウム装置の液体ヘリウム槽より蒸発したヘリウムガスを常温あるいは低温状態で回収し、再液化装置内で再凝縮させて液体ヘリウム槽に戻すようにしたヘリウム再液化装置であって、前記液体ヘリウム装置の上面に設けられた挿入ポートに挿入される断熱接続管が再液化装置に一体的に取り付けられるとともに、前記断熱接続管を前記挿入ポートへ着脱するための昇降装置に電動リニアアクチュエータを用い、前記電動リニアアクチュエータは、内筒の外側に配設されベースプレートに固定された外筒と、前記ベースプレートに固定され前記内筒の中心部に配設されたスピンドルと、前記内筒の内壁に固定された電動モータと、該電動モータのロータに固定されるとともに前記スピンドルと螺合し前記ロータの回転に伴って上下させられるローターシャフトとからなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は本発明の実施の形態におけるヘリウム再液化装置の断熱接続管が上昇した状態を示す正面図、図３は図２のヘリウム再液化装置の断熱接続管が下降した状態を示す正面図、図４は図２のヘリウム再液化装置の昇降装置の縦断面図、図５は図４の昇降装置の電動リニアアクチュエータの斜視図であり、（Ａ）は上昇時、（Ｂ）は下降時を示す斜視図である。
【００１２】
図において、１２はヘリウム再液化装置であり、該ヘリウム再液化装置１２は、液体ヘリウム装置１５の液体ヘリウム槽１６より蒸発したヘリウムガスを常温あるいは低温状態で回収し、ヘリウム再液化装置１２の真空容器１７内で再凝縮させて液体ヘリウム槽１６に戻す。
【００１３】
前記液体ヘリウム装置１５の上面には挿入ポート１８が設けられる。また、この挿入ポート１８に挿入される断熱接続管１３が再液化装置１２に一体的に取り付けられる。そして、断熱接続管１３を挿入ポート１８へ着脱するための昇降装置として、電動リニアアクチュエータ１１が使用されている。
【００１４】
前記ヘリウム再液化装置１２は上部筐体１９及び下部筐体２０からなり、前記下部筐体２０には、ヘリウムガス供給配管系機器（ガス精製器、圧力調整弁、流量計、圧力計など、図示せず）及び前記電動リニアアクチュエータ１１が内蔵されるとともにベースプレート２１に固定される。
【００１５】
前記上部筐体１９は運転制御盤２２が内蔵されるとともに上部に前記真空容器１７が搭載され、この真空容器１７の側部に断熱接続管１３が一体的に取り付けられる。略逆Ｌ字型の断熱接続管１３は、図３に示すように、運転制御盤２２の操作により電動リニアアクチュエータ１１を下降させて上部筐体１９、真空容器１７とともに下降させられて前記挿入ポート１８から液体ヘリウム槽１６に挿入される。
【００１６】
前記電動リニアアクチュエータ１１は、図４に示すように、内筒３１の外側に配設されベースプレート２１に固定された外筒３２と、前記ベースプレート２１に固定され前記内筒３１の中心部に配設されたスピンドル３３と、前記内筒３１の内壁にステータ３５を介して固定された電動モータ３４と、該電動モータ３４のロータ３６に固定されるとともに前記スピンドル３３と螺合し前記ロータ３６の回転に伴って上下させられるローターシャフト３７とからなる。
【００１７】
そして、前記電動モータ３４は、前記内筒３１に固定されコイルを巻き回されたステータ３５、該ステータ３５の内側において近接させて配設されたロータ３６からなり、前記ステータ３５のコイルに電流を供給することによってロータ３６を回転させることができるようになっている。
【００１８】
また、前記ロータ３６の更に内側に中空のロータシャフト３７が固定され、該ロータシャフト３７の上端及び中間部やや下がベアリング３８，３９によってステータ３５に対して回転自在に支持される。前記ロータシャフト３７は、ロータ３６の内側に配設される中空部３７ａ及び該中空部３７ａよりベースプレート２１側に延設され前記スピンドル３３に螺合されたナット部からなる。
【００１９】
そして、前記スピンドル３３は、前記外筒３２の底をふさぎベースプレート２１に固着された底板４０を介してベースプレート２１にナット４１によって固定される。
【００２０】
したがって、図５に示すように外筒３２の下部に取り付けられた端子盤４３を電源（図示せず）につなぐことにより前記電動モータ３４を駆動し、ロータ３６を回転させることによって、前記ナット部３７ｂを矢印Ｒ方向に回転させ（図４）、ロータシャフト３７、スピンドル３３そしてベアリング３８，３９とによって回転運動を直線運動に変換し、内筒３１を回転させずに外筒３２の内側に沿って矢印Ｌ方向に上下させることができる（図４、図５）。その結果、前記上部筐体１９が上面に固定される昇降台４２を昇降させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、液体ヘリウム再液化装置においては、液体ヘリウム装置の液体ヘリウム槽より蒸発したヘリウムガスを常温あるいは低温状態で回収し、再液化装置内で再凝縮させて液体ヘリウム槽に戻すようにしたヘリウム再液化装置であって、前記液体ヘリウム装置の上面に設けられた挿入ポートに挿入される断熱接続管が再液化装置に一体的に取り付けられるとともに、前記断熱接続管を前記挿入ポートへ着脱するための昇降装置に電動リニアアクチュエータを用いるので、装置全体を小型でシンプルな構造とすることができるとともに、電気式であるためオイルによる装置周囲の汚染のおそれがない。
【００２２】
さらに、前記電動リニアアクチュエータは、内筒の外側に配設されベースプレートに固定された外筒と、
前記ベースプレートに固定され前記内筒の中心部に配設されたスピンドルと、前記内筒の内壁に固定された電動モータと、該電動モータのロータに固定されるとともに前記スピンドルと螺合し前記ロータの回転に伴って上下させられるローターシャフトとからなるようにしたので、内筒が外筒にガイドされて上下するため昇降時の横方向精度が高くなる。そのため、断熱接続管の挿入ポートへの挿入着脱を正確かつ安全に行うことができる。
また、電動モータとスピンドルによる昇降機構であり、任意の位置で停止でき、かつセルフロック機構のため断熱接続管の停止位置が低下することなく保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のヘリウム再液化装置の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるヘリウム再液化装置の断熱接続管が上昇した状態を示す正面図である。
【図３】図２のヘリウム再液化装置の断熱接続管が下降した状態を示す正面図である。
【図４】図２のヘリウム再液化装置の昇降装置の縦断面図である。
【図５】図４の昇降装置の電動リニアアクチュエータの斜視図であり、（Ａ）は上昇時、（Ｂ）は下降時を示す斜視図である。
【符号の説明】
１１  電動リニアアクチュエータ
１２  ヘリウム再液化装置        １３  断熱接続管
１５  液体ヘリウム装置          １６  液体ヘリウム槽
１８  挿入ポート                １９  上部筐体
２０  下部筐体                  ２１  ベースプレート
２２  運転制御盤                ３１  内筒
３２  外筒                      ３３  スピンドル
３４  電動モータ                ３６  ロータ
３７  ロータシャフト
【図１】
0003625043.tif 000002
【図２】
0003625043.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003625043.tif 000005
【図５】
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