JP5451482B2 - 希少ガス回収装置用の安全装置 - Google Patents
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Description
このように、従来の液面式安全器は、その構造は単純で作動圧力の調整が容易である反面、装置の運転圧(または、回収ガスの圧力)の管理に注意を要するという問題があった。
請求項1に記載の発明は、希少ガスを回収するための容積可変のガスバッグを備えた希少ガス回収装置において、前記ガスバッグの破損を防止するための安全装置であって、
上筒部と、前記上筒部の下方に設けられた下筒部とが、それぞれの内部空間が連通するとともに密閉状態となるように一体化されて設けられた外筒と、
前記上筒部の内部空間内に設けられ、自重によって前記下筒部の上端開口部と密着して前記上筒部の内部空間と前記下筒部の内部空間とを遮断する弁子と、
前記ガスバッグの体積変化と連動して変位し、前記弁子を上方向に付勢して前記下筒部の上端開口部との密着状態を解除する付勢手段と、
両端に開口部を有し、前記開口部の一端が、前記外筒内の密閉状態を維持しつつ当該外筒を貫通し、前記弁子に密着して配設され、他端が前記外筒の外側に開放され、内部空間に前記付勢手段の一部を収納可能に設けられた内筒と、を備え、
前記ガスバッグの体積増加量が所定値を超えた場合に、前記付勢手段が連動して変位して前記弁子を上方向に付勢し、
前記弁子と前記下筒部の上端開口部との密着状態が解除されることにより、
前記上筒部の内部空間と前記下筒部の内部空間とが連通されることを特徴とする希少ガス回収装置用の安全装置である。
前記ガスバッグの体積変化とワイヤを介して連動し、上下方向に変位する錘と、
一端側が前記錘と接触可能に設けられたアーム部材と、
前記アーム部材の他端側と前記弁子の上面との間を連結する連結部材と、を備え、
前記ガスバッグの体積が増加した際に、前記錘が下方に移動し、
前記ガスバッグの体積増加量が所定値を超えた場合に、前記錘が前記アーム部材の一端側を押し下げることにより、他端側が押し上げられ、
前記連結部材によって前記弁子が上方向に付勢されることにより、前記弁子と前記下筒部の上端開口部との密着状態が解除されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置用の安全装置である。
前記外筒内の気密状態を維持しつつ、当該外筒内における前記内筒の管長が伸縮自在に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。
希少ガスを回収するための容積可変のガスバッグと、
前記ガスバッグの重量をキャンセルし、回収圧力を調整するバランサーウェイトと、
前記ガスバッグと前記バランサーウェイトとを接続するワイヤと、
前記ワイヤの方向を変えるための滑車と、
前記滑車の支持となる架台と、
前記ガスバッグを破損から防ぐための安全装置と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置の安全装置である。
図1に示すように、ヘリウム循環システム100は、クライオスタット101から蒸発するヘリウムガスをヘリウム回収装置102で一旦留めた後、ヘリウム液化機103で液体ヘリウムに戻して、クライオスタット101に還流させるもので、ヘリウムガスを補給するサイクルを伸ばそうというものである。
なお、ヘリウム循環システム100には、複数のクライオスタット101,101’が接続されていても構わない。
図4に示すように、本実施形態の安全装置1は、密閉状態の外筒2と、外筒2内に設けられた弁子3と、弁子3を上方向に付勢する付勢手段4と、外筒2を貫通するように設けられた内筒5と、を備えて概略構成されている。以下、各構成について詳細に説明する。
すなわち、フランジ13に接続する排出管134を屋外へと配設することにより、排出ガスを屋内ではなく外部へと排出させることができる。また、排出経路の途中に流量計を設けることにより、ヘリウム循環システム100の系外に排出されたヘリウム量を把握でき、ガス供給手段110にガスを補充する際に活用することが可能となる(図1参照)。
なお、本実施形態では、上筒部6と下筒部7とを二つの別部材としているが、一体成形したものを用いても良い。
また、本実施形態の外筒2では、上筒部6側に排気口を設け、下筒部7側に供給口を設ける構成としているが、これに限定されるものではない。すなわち、上筒部6側を供給口、下筒部7側を排出口としても良い。
なお、安全装置1が作動する際に、外筒2内をスムーズにヘリウム排ガスが流れるようにするためには、上筒部6の内部空間の断面積から弁子3の断面積を差し引いた面積が、下筒部7の上端開口部7aの面積よりも大きくなるように設計することが望ましい。
具体的には、以下の関係式(1)に応じて、弁子3の重量を選択することが好ましい。
(弁子3の重量)>(ヘリウム回収装置102の運転圧力)/(下筒部7の上端開口部7aの面積) ・・・(1)
すなわち、ガスバッグに回収したヘリウムガスの圧力は、回収圧力を調整するバランサーウェイト122により決定される運転圧力であるが、この運転圧力は本安全装置1の作動圧力でもある。したがって、ヘリウム回収装置102の運転圧力を下筒部7の上端開口部7aの面積で除した値より、弁子3の重量が常に大きくなるように選択することが好ましい。
本実施形態の付勢手段4は、図4に示すように、ガスバッグ121の体積変化と連動して上下方向に変位する錘20と、この錘20と接触可能に設けられたアーム部材21と、アーム部材21と弁子3とを連結する連結部材22と、を備えて概略構成されている。
支持部材27のアーム部材21への取り付け位置は、一端21aと他端21bとの中間であっても良いし、いずかれ側にずらして取り付けてもよい。
先ず、ヘリウム循環システム100及びヘリウム回収装置102が正常に作動している場合は、安全装置1では、弁子3によって下筒部7の上端開口部7aが閉塞されている。このため、安全装置1は作動せず、分岐管133から排出管134へと排気ヘリウムガスが流れることはない。
一方、上述した実施形態の安全装置1では、内筒5の開口部の一端を弁子3の上面3a側に固定して内筒5を上筒部6側に設ける構成であったが、この例の安全装置51では、内筒55を上筒部56側ではなく、下筒部57側に設ける構成となっている。具体的には、内筒55の上端開口部を弁子53の下面側に接続して固定する。そして、内筒55の下端開口部を下筒部57の底面に設けた開口部に接続して固定する。このように、内筒55を、外筒52を構成する下筒部57側から貫通させることにより、付勢手段54によって安全装置51の下側から弁子53を付勢することができる。この例の安全装置51では、錘20を用いる必要がなく、より簡便な構成とすることができる。
2…外筒
3…弁子
4…付勢手段
5…内筒
6…上筒部
6A…内部空間
7…下筒部
7a…上端開口部
7A…内部空間
8,9,13,14,15…フランジ
10…上蓋部材
11,16…Oリング
12…分岐管
17,29…筒状部材
18…固定部材
19…ガイド
20…錘
21…アーム部材
22…連結部材
23…ワイヤ
24,25…滑車
26…ガイドパイプ
27…支持部材
28…ワイヤ止め部材
100…ヘリウム循環システム
101…クライオスタット
102…ヘリウム回収装置(希少ガス回収装置)
103…ヘリウム液化機
104…ヘリウム排気管
105…圧縮機
106…精製設備
107…貯蔵設備
108…液体ヘリウム貯槽
109…トランスファチューブ
110…ガス供給手段
121…ガスバッグ
122…バランサーウェイト
123…ワイヤ
124…滑車
125…架台
126…供給管
127,128…弁
129〜132…リミットスイッチ
Claims (6)
- 希少ガスを回収するための容積可変のガスバッグを備えた希少ガス回収装置において、前記ガスバッグの破損を防止するための安全装置であって、
上筒部と、前記上筒部の下方に設けられた下筒部とが、それぞれの内部空間が連通するとともに密閉状態となるように一体化されて設けられた外筒と、
前記上筒部の内部空間内に設けられ、自重によって前記下筒部の上端開口部と密着して前記上筒部の内部空間と前記下筒部の内部空間とを遮断する弁子と、
前記ガスバッグの体積変化と連動して変位し、前記弁子を上方向に付勢して前記下筒部の上端開口部との密着状態を解除する付勢手段と、
両端に開口部を有し、前記開口部の一端が、前記外筒内の密閉状態を維持しつつ当該外筒を貫通し、前記弁子に密着して配設され、他端が前記外筒の外側に開放され、内部空間に前記付勢手段の一部を収納可能に設けられた内筒と、を備え、
前記ガスバッグの体積増加量が所定値を超えた場合に、前記付勢手段が連動して変位して前記弁子を上方向に付勢し、
前記弁子と前記下筒部の上端開口部との密着状態が解除されることにより、
前記上筒部の内部空間と前記下筒部の内部空間とが連通されることを特徴とする希少ガス回収装置用の安全装置。 - 希少ガスの導入経路と連通する導入口及び排出経路と連通する排出口のいずれか一方が前記上筒部に設けられ、他方が前記下筒部に設けられることを特徴とする請求項1に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。
- 前記弁子の外径寸法が、前記下筒部の前記上端開口部の径よりも大きく、前記上筒部の内径よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。
- 前記付勢手段が、
前記ガスバッグの体積変化とワイヤを介して連動し、上下方向に変位する錘と、
一端側が前記錘と接触可能に設けられたアーム部材と、
前記アーム部材の他端側と前記弁子の上面との間を連結する連結部材と、を備え、
前記ガスバッグの体積が増加した際に、前記錘が下方に移動し、
前記ガスバッグの体積増加量が所定値を超えた場合に、前記錘が前記アーム部材の一端側を押し下げることにより、他端側が押し上げられ、
前記連結部材によって前記弁子が上方向に付勢されることにより、前記弁子と前記下筒部の上端開口部との密着状態が解除されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。 - 前記内筒の開口部の他端が、前記外筒に設けられた開口部に接続され、
前記外筒内の気密状態を維持しつつ、当該外筒内における前記内筒の管長が伸縮自在に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置用の安全装置。 - 前記希少ガス回収装置が、
希少ガスを回収するための容積可変のガスバッグと、
前記ガスバッグの重量をキャンセルし、回収圧力を調整するバランサーウェイトと、
前記ガスバッグと前記バランサーウェイトとを接続するワイヤと、
前記ワイヤの方向を変えるための滑車と、
前記滑車の支持となる架台と、
前記ガスバッグを破損から防ぐための安全装置と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の希少ガス回収装置の安全装置。
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