(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温部品を収容する固定圧力容器と、修理可能な部品を収容する着脱自在の圧力容器とより成るパルス管冷凍機であって、固定圧力容器と着脱自在の圧力容器とは開口を有する回転可能なディスクより成る連結部材により直接連結され、連結部材は、冷却運転時に、ディスクの開口を介して固定圧力容器と着脱自在の圧力容器との間を冷媒が流れるように構成され、また修理の際は、ディスクの回転により固定圧力容器と着脱自在の圧力容器との間の冷媒の流れが遮断されるため、冷媒が固定圧力容器内に捕捉され、着脱自在の圧力容器内の部品が修理のためにアクセス可能であるように構成されており、修理が完了すると、実質的に純粋な冷媒が着脱自在の圧力容器内に圧入され、固定圧力容器と着脱自在の圧力容器とが再び連結され、両方の容器間を冷媒が再び流れるように連結部材が調整されるパルス管冷凍機。
【請求項２】
連結部材はクランプ部材を有する請求項１のパルス管冷凍機。
【請求項３】
回転可能なディスクの開口は、固定圧力容器と着脱自在の圧力容器との間の流路と実質的に同一の断面を有する請求項１または２のパルス管冷凍機。
【請求項４】
クランプ部材には、固定圧力容器から離れる方向への連結部材の運動を制限するクランプ手段が設けられている少なくとも請求項２のパルス管冷凍機。
【請求項５】
着脱自在の圧力容器は、修理のためにアクセスできるようにクランプ部材から離脱される上記請求項のうち任意の請求項のパルス管冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
極低温冷却機は、ＭＲＩ、ＮＭＲ、研究開発もしくは磁気分離のような大規模な工業的用途に用いる大型の超伝導磁石の極低温冷却に使用することが多い。それらは、通常はヘリウムである液体または真空中に収容可能な磁石の発熱を減少するためのシールド冷却装置としても使用する。近年、冷却能力が上述の用途にとって必要な範囲内にあるパルス管冷凍機（ＰＴＲ）が市販されるようになっている。これらの極低温冷却機は、これらのシステムに使用する方向で考慮することができる。ＰＴＲは、可動の低温部分を含まない種類の極低温冷却機である。このタイプの極低温冷却機は、Gifford McMahon(GM), GM/Joule Thompson (JT)またはスターリングサイクル極低温冷却機のような極低温冷却機のような市販されている他の装置に比べると修理コストが低く振動振幅が有意に小さい。
【０００２】
上述した用途の大型超伝導磁石システムの冷却に任意タイプの極低温冷却機を用いる場合の必要条件として、信頼性が極めて高く、プロセスの中断を最小限に抑える形で修理可能でなければならないことがある。全ての極低温冷却機の長期信頼性に影響を与える１つの要因は、作動冷媒流体、この場合はヘリウムガスの純度である。修理作業で部品を交換するには、極低温冷却機システムを開放する必要があるが、その際、例えば空気を含む汚染性ガスがシステム内に侵入しないようにしなければならない。ＰＴＲは、理想的には、極低温冷却機の低温段を極低温のままで修理される。従って、低温段を含む部品が修理作業中に開放されて空気に触れると、空気または他の汚染性物質が極低温ポンプ内に侵入し、機械内部の極低温段に捕捉されることになる。この事態が発生すると、通常、低温部品を室温に暖めて空気をヘリウムガスによってシステムからパージしなければＰＴＲを作動状態にすることができない。
【０００３】
本発明によると、低温部品を収容する固定圧力容器と、修理可能な部品を収容する着脱自在の圧力容器とより成るパルス管冷凍機であって、固定圧力容器と着脱自在の圧力容器とは開口を有する回転可能なディスクより成る連結部材により直接連結され、連結部材は、冷却運転時に、ディスクの開口を介して固定圧力容器と着脱自在の圧力容器との間を冷媒が流れるように構成され、また修理の際は、ディスクの回転により固定圧力容器と着脱自在の圧力容器との間の冷媒の流れが遮断されるため、冷媒が固定圧力容器内に捕捉され、着脱自在の圧力容器内の部品が修理のためにアクセス可能であるように構成されており、修理が完了すると、実質的に純粋な冷媒が着脱自在の圧力容器内に圧入され、固定圧力容器と着脱自在の圧力容器とが再び連結され、両方の容器間を冷媒が再び流れるように連結部材が調整されるパルス管冷凍機が提供される。
【０００４】
本発明によると、パルス管冷凍機を組み込んだ極低温冷却機を開放し、このシステムの低温部品に空気または汚染性ガスが侵入しないように修理することができる。低温部品は、冷媒純度の低下によりシステムの将来の性能が劣化しないように極低温に保持される。
【０００５】
着脱自在の容器と固定容器とは、それらの間のシールより成る連結部材、好ましくはクランプ部材とシールとにより構成された連結部材により直接連結することができる。
【０００６】
これにより、低温部品が適切にシールされるまで修理可能な部品を開放しなくても、シールの流れをブロックする正しい位置に移動できるようにクランプ部材を固定容器から十分に離すことができるという利点が得られる。
【０００７】
好ましくは、シールは回転可能なディスクより成る。
【０００８】
ディスクが冷媒の流れをブロックするようにシールできるのであれば、開口のサイズに制限がないが、回転可能なディスクに、固定圧力容器と着脱自在の圧力容器との間の流路と実質的に同一断面の開口が設けるのが好ましい。
【０００９】
クランプ部材には、固定圧力容器から離れる方向への連結部材の運動を制限するクランプ手段が設けるのが好ましい。
【００１０】
これにより、汚染性ガスが低温部品内に侵入する可能性が減少する。
【００１１】
着脱自在の圧力容器は、クランプ部材から離脱させて修理のためにアクセスできるようにすることが好ましい。
【００１２】
【好ましい実施例の詳細な説明】
本発明のパルス管冷凍機の一例を添付図面を参照して説明する。
【００１３】
パルス管冷凍機（ＰＴＲ）は、着脱自在の圧力容器（２）内に収容された修理可能な部品と、固定圧力容器（３）内に収容された低温部品とを有する。固定及び着脱自在の圧力容器は互いに連結されており、それらの間にシールが設けられている。このシールは、通常運転時は開いているが、修理中は閉じられる。この例では、シールは、着脱自在の圧力容器と固定圧力容器との間にある回転可能なディスク（１）により構成される。通常運転時において、このディスクは、その開口が低温部品と修理可能な部品との間の流路と整列して、全ての流路をＰＴＲの運転にとって本質的な冷媒が流れることができるように位置決めされている。ディスク１の端部にあるポートの密封は、可撓性ガスケット４かまたは各通路に１個設けた一連のＯリングシール（図示せず）により行なわれる。
【００１４】
着脱自在の圧力容器２内にある部品を修理したい場合、冷媒流路がブロックされるまでディスク１を回転することにより固定圧力容器３内の低温部品を密封する。ディスク１を回転するためには、ＰＴＲの運転を停止し、冷媒供給接続部５、６を切り離す必要がある。これらの接続部は自己密封式であるため、空気にような汚染性ガスは侵入することができない。クランプ部材７により、回転可能なディスクを固定圧力容器と着脱自在の圧力容器との間の定位置にクランプする。ディスクを回転できるようにするため、クランプ部材７を保持するねじ１０を決められた順序で取り外す。ねじ１０を取り外すと、クランプ部材７と着脱自在の圧力容器２とを１つのユニットとして切り離すことにより、固定圧力容器３から離脱することができる。この運動は、内部圧力の作用により起こる。冷媒は、回転可能なディスク上のＯリングシール８、９により組立体内に保持される。クランプ部材７及び着脱自在の圧力容器２の運動を制限する肩部のボルト１１により、部品の完全な開放が阻止される。
【００１５】
次いで、ホイール駆動機構１３上のウォーム１２の作用により回転自在のディスク１を回転させる。ウォーム１２はクランプ部材７に保持されている。回転可能なディスク１の運動は、積極的な機械的停止手段により制限される。図１は、ピン１４が研削溝１５の端部で停止した状態を示す。一方の位置は、回転可能なディスク１を介する流れが開放された位置であり、もう一方の位置は閉じられたまたはブロックされた位置である。ＰＴＲ部品の密封は、ねじ１０を元に戻して固定圧力容器３が着脱自在の圧力容器２から完全に密封されるようにすることにより完了する。この状態で、ボルト１６のところで着脱自在の圧力容器を開くと、容器内の修理可能な部品に安全にアクセスできる。修理可能な部品を交換した後、ボルト１６を着脱自在な圧力容器２に再び装着する。着脱自在の圧力容器２の冷媒ガス空間を排気して純粋な冷媒ガスに入れ換えることにより、着脱自在の圧力容器２から全ての空気及び汚染性ガスを除去することができる。その後、上述したステップを逆に辿ることにより、固定圧力容器及び着脱自在の圧力容器を再び連結し、回転可能なディスクを流体の流れを許容する元の位置に戻す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるパルス管冷凍機を示す。
【図１】
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