JP3625043B2 - Helium reliquefaction equipment - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an evaporative helium gas reliquefaction apparatus for an apparatus that uses liquid helium as a cryogen (hereinafter referred to as “liquid helium apparatus”), such as a SQUID (superconducting quantum interferometer) apparatus or an SCM (superconducting magnet). .
[0002]
[Prior art]
In general, the helium reliquefaction apparatus collects helium gas evaporated from the liquid helium tank of the liquid helium apparatus at room temperature or low temperature, and recondenses it in the reliquefaction apparatus and returns it to the liquid helium tank.
[0003]
An adiabatic connection pipe is used to connect the low-temperature fluid between the reliquefaction device and the liquid helium device. Insert the insulation connection pipe attached to the reliquefaction device into the insertion port on the liquid helium device side to make the connection. The vaporized gas from the liquid helium device is recovered to the reliquefaction device side through the heat insulation connecting pipe, and the liquid helium recondensed by the reliquefaction device is returned to the liquid helium device.
[0004]
The heat insulating connecting pipe is inserted into an insertion port provided on the upper surface of the liquid helium apparatus. Since the tip of the heat insulating connecting pipe is inserted into the liquid helium tank of the liquid helium apparatus, the insertion depth is usually 40 cm or more. Therefore, when attaching and detaching the heat insulating connecting pipe, an elevating device that moves up and down including the heat insulating connecting pipe and the reliquefaction unit connected thereto is required.
[0005]
In the conventional helium reliquefaction apparatus, for example, as shown in FIG. 1, a hydraulic lift 1 is used as the lift. The
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional helium reliquefaction device uses a hydraulic lifting platform, the hydraulic mechanism operates when it is desired to hold the insertion position in the middle, such as when the reliquefaction device is precooled. Since the oil leaks, the holding position may be gradually lowered.
[0007]
In addition, in the insertion port section of the liquid helium device, it is necessary to perform gas sealing after inserting the heat insulation connection pipe, and it is necessary to reduce the gap between the port diameter and the heat insulation connection pipe diameter. Although required, it is insufficient in accuracy to be lifted and lowered by a hydraulic lift, and a separate guide guide or the like is required.
[0008]
In addition, the hydraulic type usually adjusts the descending speed manually, but it requires fine adjustment, and there is a risk of collision when it is inserted into the port. It will contaminate the installation environment.
[0009]
The present invention solves the problems of the prior art, and does not require a lock mechanism or a guide guide at an intermediate position of the lifting device, and safely inserts and removes the heat insulating connection pipe from the insertion port. It is an object of the present invention to provide a liquid helium reliquefaction device that can be made and does not contaminate the surroundings of the device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the liquid helium reliquefaction apparatus of the present invention, helium gas evaporated from the liquid helium tank of the liquid helium apparatus is recovered at room temperature or low temperature, and is recondensed in the reliquefaction apparatus and returned to the liquid helium tank. A heat insulating connection pipe inserted into an insertion port provided on an upper surface of the liquid helium apparatus is integrally attached to the reliquefaction apparatus, and the heat insulating connection pipe is connected to the insertion port. An electric linear actuator is used for the lifting device for attaching and detaching, and the electric linear actuator is arranged outside the inner cylinder and fixed to the base plate, and fixed to the base plate and arranged at the center of the inner cylinder. A fixed spindle, an electric motor fixed to the inner wall of the inner cylinder, and fixed to a rotor of the electric motor Characterized in that comprising a rotor shaft which is moved up and down with the rotation of the serial spindle and screwed the rotor.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a front view showing a state in which the heat insulation connecting pipe of the helium reliquefaction apparatus is raised in the embodiment of the present invention, FIG. 3 is a front view showing a state in which the heat insulation connection pipe of the helium reliquefaction apparatus in FIG. 2 is lowered, 4 is a longitudinal sectional view of the lifting device of the helium reliquefaction device of FIG. 2, FIG. 5 is a perspective view of the electric linear actuator of the lifting device of FIG. 4, and (A) is when it is raised, and (B) is when it is lowered. It is a perspective view shown.
[0012]
In the figure,
[0013]
An
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
As shown in FIG. 4, the electric
[0017]
The
[0018]
Further, a
[0019]
The
[0020]
Therefore, as shown in FIG. 5, the
[0021]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the liquid helium reliquefaction device, helium gas evaporated from the liquid helium tank of the liquid helium device is recovered at room temperature or low temperature and recondensed in the reliquefaction device. A helium reliquefaction device that is returned to the liquid helium tank, wherein a heat insulating connection pipe inserted into an insertion port provided on the upper surface of the liquid helium device is integrally attached to the reliquefaction device, and Since the electric linear actuator is used for the lifting device for attaching / detaching the heat insulating connecting pipe to / from the insertion port, the entire device can be made small and simple, and there is a risk of contamination around the device due to oil. There is no.
[0022]
Further, the electric linear actuator includes an outer cylinder disposed outside the inner cylinder and fixed to the base plate;
A spindle fixed to the base plate and disposed at the center of the inner cylinder, an electric motor fixed to the inner wall of the inner cylinder, a rotor fixed to the rotor of the electric motor and screwed to the spindle, and the rotor Since the inner cylinder is guided by the outer cylinder and moves up and down, the lateral accuracy during raising and lowering is improved. Therefore, it is possible to accurately and safely insert and remove the heat-insulating connection pipe from the insertion port.
Moreover, it is an elevating mechanism using an electric motor and a spindle, can be stopped at an arbitrary position, and can be held without lowering the stop position of the heat insulating connecting pipe because of a self-locking mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a conventional helium reliquefaction apparatus.
FIG. 2 is a front view showing a state in which the heat insulation connecting pipe of the helium reliquefaction apparatus in the embodiment of the present invention is raised.
FIG. 3 is a front view showing a state in which the heat insulation connecting pipe of the helium reliquefaction device of FIG. 2 is lowered;
4 is a longitudinal sectional view of a lifting device of the helium reliquefaction device of FIG.
5A and 5B are perspective views of the electric linear actuator of the elevating device in FIG. 4, in which FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
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。A helium reliquefaction device that recovers helium gas evaporated from a liquid helium tank of a liquid helium device at room temperature or low temperature, recondenses in the reliquefaction device, and returns to the liquid helium tank,
A heat insulating connecting pipe inserted into an insertion port provided on the upper surface of the liquid helium apparatus is integrally attached to the reliquefaction apparatus, and an electric linear actuator is installed in a lifting device for attaching / detaching the heat insulating connecting pipe to / from the insertion port. Use
The electric linear actuator includes an outer cylinder disposed outside the inner cylinder and fixed to the base plate, a spindle fixed to the base plate and disposed at a central portion of the inner cylinder, and an inner wall of the inner cylinder. A helium reliquefaction apparatus comprising: an electric motor; and a rotor shaft fixed to a rotor of the electric motor and screwed with the spindle to be moved up and down as the rotor rotates.
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