(57)【要約】【課題】バーストディスクの容易なアクセス及び迅速な交換を可能とする。【解決手段】高圧導管（１２）の端部に形成された高圧フランジ（６０）と低圧導管（１４）の端部に形成された低圧フランジ（６０）の間に圧縮して保持された交換可能なバーストディスク（５２）を備えるクライオスタットのためのバーストディスク装置において、バーストディスクが通れるようにするのに十分な大きさの第１の開口部（２０）を有する前記高圧及び低圧フランジを密閉するハウジング（５０）と、ハウジングのまわりに割り振られて、前記フランジ（６０）の少なくとも一方を押しやって、フランジのもう一方に向かわせ、その結果、前記バーストディスク（５２）が前記低圧フランジ（６０）と前記高圧フランジ（６０）との間に圧縮して保持されるようにする圧縮手段（５６）とを備える。【選択図】図１Ａ
2008249142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧導管（１２）の端部に形成された高圧フランジ（６０）と低圧導管（１４）の端部に形成された低圧フランジ（６０）の間に圧縮して保持された交換可能なバーストディスク（５２）を備えるクライオスタットのためのバーストディスク装置において、
前記交換可能なバーストディスク（５２）が通れるようにするのに十分な大きさの第１の開口部（２０）を有する前記高圧及び低圧フランジ（６０）を密閉するハウジング（５０）と、
前記ハウジング（５０）のまわりに割り振られて、前記フランジ（６０）の少なくとも一方を押しやって、前記フランジのもう一方に向かわせ、その結果、前記バーストディスク（５２）が前記低圧フランジ（６０）と前記高圧フランジ（６０）との間に圧縮して保持されるようにする圧縮手段（５６）とを備えることを特徴とする、
バーストディスク装置。
【請求項２】
前記バーストディスクの状態を表示するため、センサ（５４）が前記バーストディスクに隣接して設けられることを特徴とする請求項１に記載のバーストディスク装置。
【請求項３】
前記ハウジング（５０）は、前記バーストディスク（５２）、オプションによりさらに任意のセンサ（５４）の挿入及び除去を可能にするのに十分な軸方向隙間（５３）を備え、前記フランジ（６０）、前記バーストディスク（５２）、オプションによりさらに前記センサ（５４）を収容する形状及び寸法を有する空洞（５１）内に前記フランジ（６０）、前記バーストディスク（５２）、及び、前記センサ（５４）が収容することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバーストディスク装置。
【請求項４】
前記空洞（５１）の軸方向寸法は、前記バーストディスク（５２）とオプションによりさらに任意のセンサ（５４）の挿入及び除去を可能にする隙間（５３）を設けるのに十分な量だけ、前記フランジ（６０）、前記バーストディスク（５２）、及び、前記センサ（５４）の軸方向寸法の合計よりも大きく、また前記空洞（５１）の直径は、前記フランジ（６０）、前記バーストディスク（５２）、及び、任意のセンサ（５４）の前記空洞（５１）内における軸方向移動を可能にする隙間（５５）を設けるのに十分な量だけ、前記フランジ（６０）、前記バーストディスク（５２）、及び、任意のセンサ（５４）のそれぞれの直径よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のバーストディスク装置。
【請求項５】
前記圧縮手段は、前記ハウジング（５０）のまわりに間隔をあけて配置されたねじ込み貫通孔に嵌められたシーリングボルト（５６）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のバーストディスク装置。
【請求項６】
前記ハウジング（５０）は、前記第１の開口部２０の正反対の部分に配置され、前記バーストディスク表面への制限付きの接近を可能にする前記第１の開口部より小さい第２の開口部（６４）を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のバーストディスク装置。
【請求項７】
前記ハウジング（５０）は、それぞれ前記高圧及び低圧フランジ（６０）にかぶせられて、互いに接合された２つの部分からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のバーストディスク装置。
【請求項８】
前記バーストディスク（５２）は、前記低圧及び高圧フランジ（６０）の対応する少なくとも一方に接触する少なくとも一方の面にガスケットシールを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のバーストディスク装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載のバーストディスク装置においてバーストディスクを交換するための方法であって、
前記バーストディスク（５２）にかかる圧力を逃すのに十分なだけ前記圧縮手段（５６）を緩めて、前記開口部（２０）を通じた前記バーストディスクの取り出し及び交換に十分な隙間が得られるようにするステップと、
前記高圧フランジと前記低圧フランジの間から前記開口部（２０）を通して前記バーストディスク（５２）を取り出すステップと、
前記開口部（２０）を通して前記高圧フランジと前記低圧フランジの間に交換用バーストディスク（５２）を挿入するステップと、
前記圧縮手段を締め直すステップとを含むことを特徴とする、
方法。
【請求項１０】
前記圧縮手段は、前記ハウジング（５０）のまわりに間隔をあけて配置されたねじ込み貫通孔に嵌められたシーリングボルト（５６）を備え、前記シーリングボルト（５６）及びハウジング（５０）が、ネジからボルトを完全に外すことを必要とせずに、バーストディスクの取り出し及び交換を可能にするのに適した寸法になっていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記センサ（５４）は、前記バーストディスクの破裂を検出して、圧縮機（６８）によって作動する極低温用冷凍機が取り付けられたクライオスタットからの出口経路の開口部を指示するように構成されており、こうした検出に応答して前記圧縮機の動作を停止させるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のバーストディスク装置。
【請求項１２】
前記センサ（５４）は、前記バーストディスクと同様のサイズであり、前記バーストディスクと前記高圧及び低圧フランジの一方との間に配置されており、
前記センサは、
前記センサ（５４）にかかる圧力を逃すのに十分なだけ前記圧縮手段（５６）を緩めて、前記開口部（２０）を通じた前記センサの取り出し及び交換に十分な隙間が得られるようにするステップと、
前記高圧フランジと前記低圧フランジの間から前記開口部（２０）を通して前記センサ（５４）を取り出すステップと、
前記開口部（２０）を通して前記高圧フランジと前記低圧フランジの間に交換用センサ（５４）を挿入するステップと、
前記圧縮手段を締め直すステップが含まれている、
方法によって取り出し及び交換可能であることを特徴とする請求項１１に記載のバーストディスク装置。
【請求項１３】
前記センサ（５４）はオン／オフ機能が与えられ、このセンサが取付け時には第１の状態にあるが、前記バーストディスク（５２）の破裂に応答して第２の逆の状態に変化することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のバーストディスク装置。
【請求項１４】
前記センサは、ユーザまたはサービス組織にバーストディスクの破砕を知らせるための警報システムにリンクするように構成されていることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載のバーストディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クライオスタットのために設けられるバーストディスク装置及びバーストディスク装置におけるバーストディスクの交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術において周知のように、超伝導マグネットは一般にクライオスタット内において液体ヘリウムのような液体極低温冷媒によって冷却される。また、超伝導マグネットは、クェンチ事象の影響を受けやすく、その場合、いくつかある理由の１つによって超伝導マグネットが超伝導ではなくなる。結果としてマグネットに部分的に抵抗が生じることによって、それに流れる電流に起因する熱が生じる。このため、超伝導マグネットの他の部分が急速に超伝導ではなくなる。その結果、マグネットの磁場に蓄積されたエネルギの全てが熱として急激に放出される。液体極低温冷媒によって冷却される超伝導マグネットの場合、この結果として一般に大量の極低温冷媒の急速なボイルオフが生じ、気体極低温冷媒及び液体極低温冷媒が高速度でクライオスタットから放出される。
【０００３】
クェンチの間中、漏出する極低温冷媒ガスが安全にクライオスタットを出て関連導管に流入し、マグネットを収容している建物から安全に送り出されることが最も重要である。
【０００４】
クライオスタットからの出口点によって、制限を最小限にしてガスを放出できるようにしなければならないが、クライオスタットからの出口点は、障害すなわちクェンチ箇所まで漏れ防止性を保たなければならない。一般に、出口点はクライオスタット内の圧力上昇に応答して開放される。
【０００５】
現在では、出口点を制御するために再密封可能クェンチ弁を設けることが知られている。クェンチ弁は、クライオスタット内がある特定の圧力に達するまで閉じられている。クライオスタットの圧力がその特定の圧力に達すると、それに作用する圧力によってクェンチ弁が開く。クェンチ事象が終わると、クェンチ弁は独りでに再密封し、損傷を免れることになる。しかし、こうした構成の場合、弁機構は出口流路内に直接位置することになり、そのためガス流の有効断面積が縮小され、さらに、クェンチの間中クライオスタットの圧力が上昇することになる。これがヘリウム容器の設計に直接関係する。
【０００６】
（先行技術）
先行技術文献の１つ（特許文献１参照）には、バーストディスク、ガスケット、カラー及びボルトアセンブリ、及び、単一サブアセンブリを含むバーストディスクアセンブリを備えた極低温冷媒ガス抜きアセンブリを含む、超伝導マグネット用クライオスタット圧力逃しガス抜きシステムの記載がある。この特許の内容は、少なくとも標準的なパイプフランジを用いて、バーストディスクを所定位置に保持するという点において本発明とは異なる。そのシステムでは、壊れたディスクを取り出すことができるようにするため、ボルトを完全に除去することも必要になる。
【０００７】
もう１つの先行技術文献（特許文献２参照）には、定圧をかけて、バーストディスク及び捕捉フランジを互いに押し付ける固定装置を備えた超伝導マグネット用バーストディスクアセンブリの記載がある。クライオスタット内で圧力が所定の値を超えると、ディスクが出口経路を開く。この発明の内容は、少なくとも、ボルトで互いに結合された２つのフランジ間にバーストディスクを配置するため、グラファイト製バーストディスクまわりに金属リングを利用するという点において本発明とは異なる。こうした構成では、ディスク交換が可能になる前に、ボルトを完全に除去して、２つのフランジを完全に引き離すことが必要になる。
【０００８】
もう１つの先行技術文献（特許文献３参照）には、ヘリウム圧力容器に望ましくない圧力が生じると弁を開き、容器内の圧力が安全レベルに戻ると弁を閉じるＭＲＩ超伝導マグネット用の無逆流ガス抜きアセンブリの記載がある。この特許の内容は、少なくともバーストディスクとクェンチ弁の一体化について述べているという点において本発明とは異なる。
【０００９】
もう１つの先行技術文献（特許文献４参照）には、２つのバーストディスクの一方を通るマグネット排気孔からの極低温冷媒ガスの流路方向を利用可能にするように構成された２つの弁を備える、磁気共鳴画像診断システム用のマグネットガス抜きアセンブリの記載がある。この特許の内容は、少なくとも２つのバーストディスクを並行して利用し、クェンチ後に、流路が手動で変更されるという点において本発明とは異なる。
【００１０】
さらに他の先行技術文献（特許文献５及び６参照）には、それぞれ、バーストディスクが締め付けリングによって２つのフランジ間で圧縮されるバーストディスク装置が提案されている。
【００１１】
他の既知の解決法には、単一及び複数バーストディスクが含まれる。バーストディスクは、通常の状況ではクライオスタットからの出口経路を閉じる壊れやすいシールである。バーストディスクは、一般に薄い円形状であるが、本明細書において用いられる「バーストディスク」という用語は任意の適合する形状のこうした壊れやすいシールに適用される。クェンチ事象の間中、クライオスタット内の圧力がバーストディスクを破壊するほどのレベルまで上昇すると、出口経路が開き、ボイルオフ極低温冷媒がクライオスタットから漏出する。こうした既知のバーストディスク解決法には、一般に、クライオスタットに通じる高圧導管の端部に形成された高圧フランジとクライオスタットから放出される極低温冷媒の安全な排出経路をなす出口通路の一部を形成する低圧導管の端部に形成された低圧フランジとの間に、交換可能なバーストディスクを圧縮して保持することが必要になる。バーストディスクの破壊後、破砕したバーストディスクの残りの部分を取り出して、新しいバーストディスクを取り付けるため、フランジ間の接合部を取り外すことが必要になる。本解決法では全てのナット及びボルトの除去並びにフランジの分離が必要とされるので、これには時間がかかるし、困難である。本解決法によれば、クェンチ後、磁気共鳴画像診断システムのような再コミッショニング装置にかなりの遅延をもたらすことになる。こうした遅延は、クェンチのために既にそのシステムの使用損失を被っているエンドユーザにとって喜ばしいことではない。磁気共鳴画像診断装置のようなシステムは、一般に頻繁に用いられるので、いかなる使用損失であろうと、貴重な医療データの収集ができなくなり、おそらく患者の身体を損ねる結果になるであろう。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６１０９０４２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／１２７１３２−Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０８８２６６−Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／１９８９７３−Ａ１号明細書
【特許文献５】英国特許第１１９６０９１号明細書
【特許文献６】米国特許第５０５０６３０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、バーストディスクの容易なアクセス及び迅速で単純な交換を可能にするバーストディスクのための取り付け構成を提供すること、さらに関連固定用締結具の完全除去を必要とせずにバーストディスクの交換を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、この発明は下記のようにする。高圧導管の端部に形成された高圧フランジと低圧導管の端部に形成された低圧フランジの間に圧縮して保持された交換可能なバーストディスクを備えるクライオスタットのためのバーストディスク装置において、前記交換可能なバーストディスクが通れるようにするのに十分な大きさの第１の開口部を有する前記高圧及び低圧フランジを密閉するハウジングと、前記ハウジングのまわりに割り振られて、前記フランジの少なくとも一方を押しやって、前記フランジのもう一方に向かわせ、その結果、前記バーストディスクが前記低圧フランジと前記高圧フランジとの間に圧縮して保持されるようにする圧縮手段とを備えることを特徴とする。
また、バーストディスクを交換するための方法であって、前記バーストディスクにかかる圧力を逃すのに十分なだけ前記圧縮手段を緩めて、前記開口部を通じた前記バーストディスクの取り出し及び交換に十分な隙間が得られるようにするステップと、前記高圧フランジと前記低圧フランジの間から前記開口部を通して前記バーストディスクを取り出すステップと、前記開口部を通して前記高圧フランジと前記低圧フランジの間に交換用バーストディスク（５２）を挿入するステップと、前記圧縮手段を締め直すステップとを含むことを特徴とする。
従って、本発明によれば、クライオスタットからの出口経路を制御し、それによって先行技術の不都合のいくつかを軽減するための改良方法及び装置が得られる。本発明では、出口流路内に弁機構を配置する必要のない使い捨てバーストディスクが用いられる。さらに、本発明によれば、例えば破砕後、バーストディスクの迅速かつ容易な交換を可能にする構成が提供される。これにより、漏出する極低温冷媒ガスに広い出口流路が利用可能になるという保証が得られる。
【００１５】
本発明によれば、破砕したバーストディスクを除去するのに固定ネジを完全に外す必要はなく、ただ緩めさえすればよい。それによって、破砕したバーストディスクの残りの部分を取り出して、新しいバーストディスクを取り付けることが可能になる。この解決法では、この操作を実施するのにフランジのわずかな横移動（２〜３ｍｍ）しか必要とせず、完全な分離は不要である。
【００１６】
既知解決法のこれまでほとんど注目されていない欠点は、ヘリウムが冷媒として用いられるヘリウム圧縮機のような圧縮機は、クェンチ事象の発生及びバーストディスクの破砕またはクェンチ弁の開放にもかかわらず動作を継続するという点にある。これには、冷凍機が放射熱シールドを冷却し続けるという重大な欠点がある。クェンチ事象によって極低温冷媒が最大限に放出され、それでも冷凍機が動作を続けると、クライオスタット内の圧力が大気圧未満に降下し、クライオスタット内に空気を吸い込むことになる可能性がある。空気はクライオスタット内で凝固する可能性があるので、これは極めて問題である。空気がクライオスタット内で凝固してしまうと、空気が気体に戻るのに十分な高さまでシステム全体の温度を上昇させることによって、空気を除去するよりほかにしようがない。その後、マグネット及びクライオスタットは冷却して、動作温度に戻すことが必要になるが、そのためにかなりの遅延が生じ、高価な極低温冷媒を大量に消費することになる可能性がある。本発明の態様の１つによれば、バーストディスクの破裂またはクライオスタットからの出口経路の開放を指示する他の作用を検出し、こうした検出に応答して、圧縮機及び冷凍機を停止させるように構成されたセンサが提供される。これにより、クライオスタット内の残りの極低温冷媒が出口経路を介してボイルオフを続け、クライオスタット内に空気が進入する可能性が低下する。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、バーストディスクにセンサの追加が施される。このセンサは、一般に、オン／オフ変化する電気センサであり、マグネットの取付け時及び通常動作中は第１の状態にあるが、バーストディスクの破裂に応答して第２の逆の状態に変化する。こうしたセンサを設けると、少なくとも次の利点が得られる。すなわち、センサを利用して、冷凍機を作動させるヘリウム圧縮機をオフにすることが可能になる。システム内の残りのヘリウムはゆっくりとボイルオフし、そのため容器内の圧力が大気圧を超えるように保たれ、空気の進入する可能性が低下する。センサは、ユーザまたはサービス組織にバーストディスクの破砕を知らせることが可能な警報システムにリンクすることも可能である。
【００１８】
すなわち、本発明によれば、従属請求項に記載の方法及び装置が提供される。
【００１９】
本発明の以上の及びその他の目的、特徴、及び、利点については、次に図面と併せて、実施例として示されたいくつかの実施形態に関連して述べることにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明によれば、バーストディスクの容易なアクセス及び迅速で単純な交換を可能にするバーストディスクのための取り付け構成が提供される。望ましいことには、本発明によれば、関連固定用締結具の完全除去を必要とせずにバーストディスクの交換が可能になる。
【００２１】
本発明のいくつかの望ましい実施形態では、バーストディスクセンサを用いて、関連圧縮機を制御し、バーストディスクの破砕に応答して圧縮機の動作を停止させることによって、クェンチ事象後にクライオスタット内の圧力が大気圧より低くならないようにする。
【００２２】
図１には、本発明によるバーストディスクアセンブリの側面図が示されている。高圧導管１２がクライオスタットから延びており、ハウジング５０内に収容されているので図面では見えない高圧フランジ内に終端がくる。低圧導管１４はクライオスタットから放出される極低温冷媒の安全な排出経路をなす出口通路の一部を形成している。低圧導管１４の終端は低圧フランジ６０内にくる。ハウジング５０は、高圧及び低圧フランジのまわりに取り付けられて、それらを密閉する。ハウジングは、それぞれ高圧及び低圧フランジにかぶせられて、ボルト、ネジ、リベット、または、溶接のような適合する一般的な手段（不図示）によって互いに接合された２つの部分から構成することが可能である。本発明の態様の１つによれば、ハウジング５０のまわりに間隔をあけて配置されたねじ込み貫通孔にシーリングボルト５６が嵌められる。シーリングボルトは、低圧フランジ６０を押しやって、高圧フランジのほうに向かわせるように構成されている。交換可能バーストディスク５２が低圧フランジ６０と高圧フランジの間に配置されている。シーリングボルトを締め付けると、バーストディスクが低圧フランジと高圧フランジの間で圧縮されて、各フランジにとって必要な質の気密シールが形成される。ガスケットシールの両面にバーストディスクを設けて、低圧フランジと高圧フランジのそれぞれに対して漏れ防止シールの形成を補助するのが望ましい。望ましい実施形態の場合、ワイヤ５８に接続されたセンサ５４（ハウジング５０内に収容されているので図１には示されていないが、さらに詳細に後述される）をバーストディスク５２に隣接して設けることによって、バーストディスクの状態を表示することが可能である。ハウジング５０には、交換可能バーストディスク５２及びセンサ５４を通すことが可能な十分な大きさの開口部２０が含まれている。
【００２３】
図１Ａには、開口部２０と交差しない平面で描かれた図１の特徴の断面図が示されている。図に示すところでは、シーリングボルト５６が緩められ、新たに挿入されたバーストディスク５２とオプションのセンサ５４が高圧導管１２と低圧導管１４のフランジ６０の間に位置している。この図面に示すように、ハウジング５０には、バーストディスク５２、オプションによりさらにセンサ５４の挿入及び除去を可能にするのに十分な軸方向隙間５３を備えた、高圧導管１２及び低圧導管１４のフランジ６０、バーストディスク５２、オプションによりさらにセンサ５４を収容する形状及び寸法の空洞５１が含まれている。すなわち、空洞５１の軸方向寸法ａは、バーストディスク５２とオプションによりさらにセンサ５４の挿入及び除去を可能にする隙間５３を設けるのに十分な量だけフランジ６０、バーストディスク５２、及び、任意のセンサ５４の軸方向寸法の合計よりも大きい。空洞５１の直径ｄは、フランジ６０、バーストディスク５２、及び、任意のセンサ５４の空洞５１内における軸方向移動を可能にする隙間５５を設けるのに十分な量だけフランジ６０、バーストディスク５２、及び、任意のセンサ５４のそれぞれの直径ｅよりも大きい。
【００２４】
バーストディスクの破砕後、シーリングボルト５６を緩めて、開口部２０からバーストディスク５２を取り出し、新しいバーストディスクと交換して、シーリングボルト５６を締め直せば十分である。存在する可能性のあるセンサ５４は、この手順に従って同時にまたは別個に交換することが可能である。シーリングボルト５６及びハウジング５０は、シーリングボルトをネジから完全に外さずに、バーストディスク及びもしあればセンサを取り出して、交換できるようにするのに適した寸法であることがのぞましい。従って、本発明によるバーストディスクの交換は迅速かつ簡単である。当該技術者には明らかなように、ボルトの代わりに、例えば迅速離脱４分の１回転締結具のような同等の締結具を用いることも可能である。
【００２５】
本発明によれば、フランジを分離させなくてもバーストディスク５２の取付け及び取り外しを行うことが可能であり、必要とされるのは導管１２、１４、及び、それらに関連したフランジ６０の最小限の移動である。実際、バーストディスク５２にかかる圧力を除去し、開口部２０を介してその取り外し及び交換を行うのに十分な隙間を与えるのに十分なほどフランジを引き離すだけでよい。この着想によって、重い導管１２、１４の移動を最小限に抑えて、バーストディスクを取り外すことが可能になる。
【００２６】
本発明によれば、クェンチ事象の際にクライオスタットからの極低温冷媒ガスの有効な排出を可能にする本ガス抜き解決手段（クェンチ弁）のサイズが縮小し、複雑性が軽減されるが、それにもかかわらず、さらに後述するようにバーストディスクの交換可能速度が増すため及びオプションのセンサの働きによって空気の進入及び氷形成の危険性が少なくなる。
【００２７】
図２及び３には、バーストディスク５２及びセンサ５４ができれば上方からハウジング５０内に挿入される方法が示されているが、ハウジング５０は開口部２０が特定の取り付けに好都合な任意の配向をなすように構成することが可能である。
【００２８】
バーストディスク５２ともしあればオプションのセンサ５４は、シーリングボルト５６によってフランジを互いに押し付けた場合のフランジとの漏れ防止シールの形成に役立つように、少なくとも一方の面にできればそれぞれの面にガスケットシールを備えている。本発明の構成固有の特徴は、バーストディスク５２及び任意のセンサ５４の取り外し及び交換を可能にするのに、シーリングボルト５６を完全に取り外す必要がないという点にある。
【００２９】
シーリングボルト５６が図３に示す位置にある場合、低圧導管１４及びそのフランジ６０を引き戻して高圧導管１２及びそのフランジから離し、バーストディスク５２及びオプションのセンサ５４を挿入することができる。この図では、オプションのセンサ５４はバーストディスク５２の高圧側に示されているが、バーストディスクのどちらの側にでも取り付けることが可能である。
【００３０】
ハウジング５０内へのバーストディスク５２及び任意のセンサ５４の挿入が済むと、シーリングボルト５６が締め付けられ、これによって低圧フランジがさらにバーストディスク５２に押し付けられ、バーストディスク５２が高圧フランジに押し当てられて圧縮され、図１に例示のように各フランジに対する漏れ防止シールが形成される。
【００３１】
開口部２０を備えたハウジング５０によって、追加ポートを必要とせずに、センサ５４に接続されたセンサワイヤ５８がアセンブリから出ることが可能になる。
【００３２】
振動によってシーリングボルト５６が緩む可能性を低下させるため、シーリングボルト５６にバネ６２を付加することが可能である。
【００３３】
前述のシーリングボルト５６に代わる手段として、４分の１回転締結具のような迅速離脱締結具を利用することが可能である。それ自体当該技術者にとって周知のところである他の締結具を代用することも可能である。
【００３４】
図４には、開口部２０の正反対の部分に配置されて、バーストディスク表面への制限付きの接近を可能にする取り出し穴６４が設けられたハウジング５０の下面が示されている。バーストディスク５２を容易に取り外すことができるように、例えばその破砕後、シーリングボルト５６を緩め、ねじ回しまたは同様の工具を用いてバーストディスク５２をハウジング５０から押し出し、取り出し穴６４を通り抜けさせることが可能である。
【００３５】
次に、センサ５４の利用例について述べることにする。
【００３６】
例えばヘリウムが冷媒として用いられるヘリウム圧縮機のような圧縮機は、一般に、クェンチ事象の発生及びバーストディスクの破砕またはクェンチ弁の開放にもかかわらず動作を継続する。これには、冷凍機が放射熱シールドを冷却し続けるという重大な欠点がある。クェンチ事象によって極低温冷媒が最大限に放出され、それでも冷凍機が動作を続けると、クライオスタット内の圧力が大気圧未満に降下し、クライオスタット内に空気を吸い込むことになる。空気はクライオスタット内で凝固する可能性があり、空気が気体に戻るのに十分な高さまでシステム全体の温度を上昇させることによって空気を除去するよりほかにしようがないので、これは極めて問題である。その後、マグネット及びクライオスタットは冷却して、動作温度に戻すことが必要になるが、そのためにかなりの遅延が生じ、高価な極低温冷媒を大量に消費することになる可能性がある。センサ５４は、バーストディスクの破裂またはクライオスタットからの出口経路の開放を指示する他の作用を検出し、こうした検出に応答して、圧縮機及び冷凍機を停止させるように構成するのが望ましい。これにより、クライオスタット内の残りの極低温冷媒が出口経路を介してボイルオフを続け、クライオスタット内に空気が進入する可能性が低下する。
【００３７】
図５Ａには、バーストディスク及びそのセンサに損傷がない場合の、センサ５４を用いた保護回路の可能性のある実施例の１つを例示した電気回路が示されている。この例の場合、センサは普段は閉じているスイッチである。他の代替実施例では、センサは普段は開いているスイッチ、または、抵抗、インダクタンス、キャパシタンス、電圧出力、電流出力、または、センサ機能の実施に適した他の任意の特性が変化するセンサとすることが可能である。図５Ａに示す例の場合、センサ５４は圧縮機６８の作動信号にハード配線されている。圧縮機６８は、センサ５４が閉じているとすなわちバーストディスクに損傷がない間は動作する。他のタイプのセンサからの出力信号に対応して、それらを圧縮機の作動信号の制御に適合させるのに適した、当該技術者に周知の回路が必要になる。
【００３８】
図５Ｂには、バーストディスクが破砕した場合の同じ電気回路が示されており、この状態変化はセンサによって検出されている。センサは開路になっている。センサ５４は圧縮機６８に対する作動信号にハード配線されているので、作動信号が失われると、圧縮機は停止する。
【００３９】
本発明の交換可能バーストディスク装置に関連してセンサ５４の取り付け及び動作について解説してきたが、他のバーストディスク装置に関してまたはクェンチ弁構成に関してさえ、センサを設けて、圧縮機及び冷凍機の制御に用いることが可能である。従って、本発明のこの態様によれば、極低温冷媒の出口経路が開くのを検出し、この検出に応答して圧縮機及び冷凍機の動作を制御することにより、ヘリウムガスを再液化して放射熱シールドを冷却するように構成されたセンサが設けられる。
【００４０】
上述の実施形態は、低圧フランジを押しやって、高圧フランジのほうに向かわせるように構成された圧縮手段５６を備えているが、本発明は、その代わりにまたはそれに加えて、高圧フランジを押しやって、低圧フランジのほうに向かわせるように構成された圧縮手段を設けることも可能である。
【００４１】
センサ５４はバーストディスク自体から独立した部品として解説されているが、バーストディスクにセンサを組み込むことも可能である。例えば、バーストディスクはカーボングラファイトを含む材料のような導電性の脆性材料によるものとすることが可能である。こうして一体化されたバーストディスク及びセンサは本発明において有効に用いることができるが、点検及び交換を容易にするため、バーストディスクからのワイヤはバーストディスクの周辺部から引き出されるのが望ましい。
【００４２】
本発明については断面が円形の導管及び円形バーストディスク及びセンサに関連して解説してきたが、本発明は、必要に応じて、任意の断面の導管とそれに適合する形状のバーストディスク及びセンサに適用することが可能である。「ディスク」、「直径」等の表現は適宜解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明によるバーストディスクアセンブリの側面図である。
【図１Ａ】本発明によるバーストディスクアセンブリの側断面図である。
【図２】ハウジングに挿入されている本発明の実施形態の１つによるバーストディスク及びセンサの透視図である。
【図３】ハウジングに挿入されている本発明の実施形態の１つによるバーストディスク及びセンサの側面図である。
【図４】本発明の実施形態の１つによる取り出し穴を備えたハウジングの下面を示す図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態の１つによるセンサを利用した保護回路の実施例を例示した電気回路図であって、センサが閉状態を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態の１つによるセンサを利用した保護回路の実施例を例示した電気回路図であって、センサが開状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１２  高圧導管
１４  低圧導管
２０  開口部
５０  ハウジング
５１  空洞
５２  バーストディスク
５３  軸方向隙間
５４  センサ
５５  隙間
５６  シーリングボルト
６０  高圧及び低圧フランジ
６４  取り出し穴
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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