(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内で冷却した超低温流体を流体管路が接続されたケーシング内に設けられた羽根車を駆動手段で回転駆動するポンプで圧送する超低温流体供給装置において、
前記ポンプは、前記真空槽に気密的に装着されるケーシング部材と、前記羽根車と前記駆動手段とが接続一体化されて前記ケーシング部材に前記真空槽の外側から気密的に着脱可能な駆動手段アッセンブリーとに分割され、
前記ケーシング部材に接続された流体管路には、当該流体管路を開閉可能なバルブが設けられると共に、該バルブ周辺に加熱手段が設けられて構成されていることを特徴とする超低温流体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超低温に冷却を要する機器に冷媒として例えば液体ヘリウム等の超低温流体を供給する超低温流体供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超低温に冷却を要する機器、例えば超伝導コイルを冷却するために、冷媒として例えば液体ヘリウム等の超低温流体を超低温流体供給装置によって供給することが行われる。
【０００３】
超低温流体供給装置は、図５にその一例の概念構成図を示すように、断熱のための真空槽２の内部に、ポンプ１０′と液体ヘリウム容器３が配設されて構成されている。
【０００４】
液体ヘリウム容器３には、真空槽２の外部に設けられた液化装置４から供給管４Ｂを介して液体ヘリウムが供給されるようになっており、ポンプ１０′には被冷却体８からの戻り管路５と液体ヘリウム容器３内に設けられた熱交換器７を介して被冷却体８へ至る送り管路６がそれぞれ接続されている。
【０００５】
このような構成により、被冷却体８と当該超低温流体供給装置との間を循環する閉管路が形成され、被冷却体８から戻り管路５を介して戻る超低温流体をポンプ１０で送り管路６に圧送し、熱交換器７で冷却して被冷却体８に供給するようになっているものである。
【０００６】
ポンプ１０′は、真空槽の外面に気密的に固定された支持プレート１０Ａ′の内側（真空槽中側）に支持されて設けられおり、戻り管路５及び送り管路６のポンプ１０′の近傍にはそれぞれバルブ５Ａ，６Ａが介設されて、ポンプのメンテナンスや交換の際にはこのバルブ５Ａ，６Ａを閉じて当該部位で管路５，６を外すことができるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のごとき従来構成の超低温流体供給装置では、ポンプ１０′のメンテナンスや交換は、支持プレート１０Ａ′を外して行わなければならないものであるため、必然的に真空槽２内の真空状態を破壊しなければならない。このため、長い時間を要して極めて面倒であると共に不経済なものであった。
【０００８】
また、ポンプ１０′を取り外すには前述のごとく戻り管路５及び送り管路６のバルブ５Ａ，６Ａを閉じて当該部位で管路５，６を外すが、バルブ５Ａ，６Ａ及び管路５，６は超低温流体の冷熱で極めて低温となっており、真空槽２の真空を解除することによって管路５，６に触れた空気が液化・固化し、これが交換作業終了後に管路５，６内に残留して不具合を生ずる虞がある。
【０００９】
更に、実際の運用形態として被冷却体への超低温流体の供給を停止することは困難な場合が多く、このために同機能のポンプを二組並列に設けて一方で運転を継続しつつ他方を交換し得るように構成することが考えられるが、ポンプ交換の際に真空槽の真空を破壊しなければならないのでは運転の継続は不可能となってしまうものであった。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、真空槽の真空を破壊することなく、また、管路への空気の液化・固化を防ぎつつポンプ交換を容易に行うことのできる超低温流体供給装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の超低温流体供給装置は、真空槽内で冷却した超低温流体を流体管路が接続されたケーシング内に設けられた羽根車を駆動手段で回転駆動するポンプで圧送する超低温流体供給装置において、前記ポンプは、前記真空槽に気密的に装着されるケーシング部材と、前記羽根車と前記駆動手段とが接続一体化されて前記ケーシング部材に前記真空槽の外側から気密的に着脱可能な駆動手段アッセンブリーとに分割され、前記ケーシング部材に接続された流体管路には、当該流体管路を開閉可能なバルブが設けられると共に、該バルブ周辺に加熱手段が設けられて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本願発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る超低温流体供給装置の一構成例の概念構成図である。
図示超低温流体供給装置１は、真空槽２にポンプ１０が設けられると共に内部に液体ヘリウム容器３が配設されて成り、被冷却体８との間に送り管路５及び戻り管路６を介して閉管路が形成されて、超低温流体としての超臨界圧ヘリウムを供給・回収するようになっているものである。
【００１３】
液体ヘリウム容器３は、ガス戻り管４Ａ及び供給管４Ｂを介して外部の再液化装置４と接続されており、ガス戻り管４Ａを介したヘリウムガスを再液化装置４が再液化し、供給管４Ｂを介して液体ヘリウム容器３に戻すようになっている。
【００１４】
ポンプ１０には戻り管路５と送り管路６が接続されており、送り管路６は液体ヘリウム容器３内に設けられた熱交換器７を介して配管されている。
【００１５】
これにより、被冷却体８から戻り管路５を介して戻る超低温流体をポンプ１０で送り管路６に圧送し、熱交換器７で冷却して被冷却体８に供給するようになっているものである。
【００１６】
ポンプ１０は、図２に拡大断面図を示すように、ケーシング部材としてのケーシングアッセンブリー２０と、駆動手段アッセンブリーとしてのモーター・羽根車アッセンブリー３０とから構成されている。
【００１７】
ケーシングアッセンブリー２０は、ケーシング２１と取付フランジ板２２が連結管部２３を介して接続一体化されて成り、真空槽２の取付開口部２Ａを介してケーシング２１を内側に位置させて取付フランジ板２２を介して真空槽２の外面に固定され、取付フランジ板２２で開口部２Ａを気密的に閉塞するようになっている。
【００１８】
真空槽２内に位置するケーシング２１には、吸入口に戻り管路５が接続されると共に吐出口に送り管路６が接続されている。ケーシングは２１は、モーター・羽根車アッセンブリー３０が装着されていない状態では、連結管部２３を介して外部に開放する。
【００１９】
モーター・羽根車アッセンブリー３０は、駆動手段としてのフランジ付きモーター３１のスピンドル３２にブッシュ３３が外挿されると共に先端に羽根車３４が固定されて成り、そのモーターフランジ３１Ａがケーシングアッセンブリー２０の取付フランジ板２２に気密的に固定されて、ブッシュ３３が連結管部２３に嵌合してその中をスピンドル３２が回転自在に挿通し、先端の羽根車３４がケーシング２１内に位置している。
【００２０】
上記構成のポンプ１０は、分解図である図３に示すように、モーター・羽根車アッセンブリー３０のモーターフランジ３１Ａを介したケーシングアッセンブリー２０への締着を解除することで、ブッシュ３３及び羽根車３４と共にケーシングアッセンブリー２０から（真空槽２から）外すことができるようになっているものである。
【００２１】
戻り管路５及び送り管路６のポンプ１０と近接した位置には、それぞれバルブ５Ａ，６Ａが介設されて真空槽２の外部から操作可能となっており、これらバルブ５Ａ，６Ａによってそれぞれ管路５，６を閉塞することができるようになっている。
【００２２】
このバルブ５Ａ，６Ａ及びその前後近傍の管路５，６には、それぞれヒーター９が装着されており、ヒーター９によって当該部位を加熱することができるようになっている。
【００２３】
ヒーター９は、例えば、抵抗発熱体を内装してベルト状に形成されたものを巻き付けることで装着される。
【００２４】
而して、上記のごとく構成された超低温流体供給装置１では、真空槽２の真空を破壊することなくポンプ１０のモーター・羽根車アッセンブリー３０を取り外すことができ、メンテナンス及び交換を容易に行うことができる。
【００２５】
即ち、戻り管路５及び送り管路６の各バルブ５Ａ，６Ａを閉じて管路５，６を閉鎖してポンプ１０と被冷却体８及び熱交換器７との間を隔絶した状態とし、モーター・羽根車アッセンブリー３０のモーターフランジ３１Ａを介したケーシングアッセンブリー２０への締着を解除して先端部（ブッシュ３３及び羽根車３４）をケーシングアッセンブリー２０の連結管２３から引き抜くものである。この時、ヒーター９によってバルブ５Ａ，６Ａ及びその近傍の管路５，６を加熱する。
【００２６】
これにより、残されたケーシングアッセンブリー２０のケーシング２１は連結管部２３を介して外部に開放し、内部に在る少量のヘリウムが外部に放出されるが、バルブ５Ａ，６Ａより被冷却体８及び熱交換器７側のヘリウムが放出されることはない。また、ケーシング２１内には空気が流入するが、バルブ５Ａ，６Ａ近傍はヒーター９によって加熱されているため、戻り管路５及び送り管路６からの冷熱によって空気が液化・固化することは防がれる。
【００２７】
モーター・羽根車アッセンブリー３０を装着する際には、各バルブ５Ａ，６Ａのポンプ１０側に接続されたガス置換ポート５Ｂ，６Ｂからヘリウムガスを供給してバルブ５Ａ，６Ａよりポンプ１０側の管路５，６及びケーシング２１内に流入した空気をヘリウムガスに置換した後に行い、これによって当該超低温流体供給装置１と被冷却体８との間を循環する閉管路（戻り管路５，送り管路６及びポンプ１０のケーシング２１）内に空気が残留して生ずる不具合を防ぐことができるものである。
【００２８】
尚、上記構成例は、図４（Ａ）に概念図を示すように１台のポンプ１０を備えた超低温流体供給装置１の例であるが、本願は図４（Ｂ）に概念図を示すように全く同機能のポンプ１１，１２を複数（２台）並列に配設した凡長構造としたものに適用することで、より有効に機能する。
【００２９】
即ち、図示構成の超低温流体供給装置１′は、戻り管路５及び送り管路６がそれぞれ分岐戻り管路５１，５２及び分岐送り管路６１，６２に分岐されて各々がポンプ１１，１２に接続されて、分岐戻り管路５１，５２及び分岐送り管路６１，６２に介設された各バルブ５１Ａ，５２Ａ，６１Ａ，６２Ａ近傍にヒーター９が設けられているものである。このような構成により、一方のポンプ１１又は１２の運転を継続しつつ他方のポンプ１２又は１１のメンテナンス又は交換が可能となり、連続運転が可能となるものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る超低温流体供給装置によれば、ポンプは真空槽に気密的に装着されるケーシングと、羽根車と前記駆動源とが接続一体化されてケーシングに真空槽の外側から気密的に着脱可能な駆動源アッセンブリーとに分割され、ケーシングに接続された流体管路には当該流体管路を開閉可能なバルブが設けられると共に、該バルブ周辺に加熱手段が設けられて構成されていることにより、真空槽の真空状態を破壊することなくポンプのメンテナンスや交換作業を行うことができる。また、その際、バルブ周辺に設けられた加熱手段によって当該部位を加熱することによって流入した空気が液化・固化することがなく、それらに起因した不具合を防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超低温流体供給装置の一構成例の概念構成図である。
【図２】ポンプの拡大断面図である。
【図３】ポンプの分解断面図である。
【図４】超低温流体供給装置の概念図であり、（Ａ）はポンプ１機の例，（Ｂ）はポンプ２機の例ある。
【図５】従来例としての超低温流体供給装置の概念構成図である。
【符号の説明】
１  超低温流体供給装置
２  真空槽
５  戻り管路（流体管路）
５Ａ  バルブ
６  送り管路（流体管路）
６Ａ  バルブ
９  ヒーター（加熱手段）
１０  ポンプ
２０  ケーシングアッセンブリー（ケーシング部材）
３０  モーター・羽根車アッセンブリー（駆動手段アッセンブリー）
３１  モーター（駆動手段）
【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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