JP7257373B2 - 冷凍機のメンテナンス装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍機のメンテナンス装置、および、冷凍機のメンテナンス方法に関する。

冷却対象の冷却を行う冷凍機のメンテナンスでは、グローブボックスが用いられている。冷却対象に取り付けられた冷凍機のメンテナンスでは、まず、交換用の冷凍機を収容したグローブボックスを被冷却対象に取り付ける。この際に、被冷却対象に取り付けられた冷凍機の一部が、グローブボックスが区切る空間に露出するように、被冷却対象に対してグローブボックスを取り付ける。グローブボックスが区切る空間内には、ヘリウムガスが供給される。次いで、被冷却対象に取り付けられた冷凍機からシリンダを除く冷凍機部分を取り外し、グローブボックス内に収容する。そして、交換用のシリンダを除く冷凍機部分を被冷却対象に連結されたシリンダに取り付ける（例えば、特許文献１、２を参照）。

特開２００４－１６９９９１号公報 特開２０００－１４６３３３号公報

ところで、シリンダを除く冷凍機部分が被冷却対象から取り外されてから交換用のシリンダを除く冷凍機部分がシリンダに取り付けられるまでの間にわたって、シリンダはグローブボックスが区切る空間に露出する。グローブボックス内がヘリウムガスによって置換されていても、グローブボックス内には少なからず水分が存在する。こうした水分がシリンダに付着すると、冷却の効率が低下するから、シリンダに対する水分の付着を抑えることが好ましい。このように、冷凍機のメンテナンスにおいて、冷凍機に対する水分の付着を抑えることが求められている。

本発明は、冷凍機に対する水分の付着を抑制可能とした冷凍機のメンテナンス装置、および、冷凍機のメンテナンス方法を提供し、交換用のシリンダを除く冷凍機部分を予冷した状態で交換することを目的とする。

上記課題を解決するための冷凍機のメンテナンス装置は、冷凍機のディスプレーサが収納されたシリンダと連結した被冷却対象と接続可能に構成されたグローブボックスであって、前記シリンダから取り出される前記シリンダを除く冷凍機部分を収納するための第１グローブボックス空間を区切る前記グローブボックスと、前記第１グローブボックス空間内に位置し、ディスプレーサを収納することが可能な容器と、前記第１グローブボックス空間内に位置する蓋部と、を備える。前記蓋部は、被冷却対象と前記グローブボックスとが接続された状態において、前記シリンダと前記第１グローブボックス空間との連通を遮断することが可能に構成されている。なお、容器にはディスプレーサと駆動部の双方を収納してもよい。

上記課題を解決するための冷凍機のメンテナンス方法は、第１グローブボックス空間を区切るグローブボックスと、冷凍機が連結された被冷却対象とを接続し、ディスプレーサをシリンダから取り外して、前記第１グローブボックス空間内に収容されている容器に前記ディスプレーサを収納すること、および、前記第１グローブボックス空間内の蓋部を用いて、前記第１グローブボックス空間とシリンダ内空間との連通を遮断すること、を含む。

上記各構成によれば、シリンダ内空間と第１グローブボックス空間との連通が蓋部によって遮断されるから、シリンダ内空間に水が混入することが抑えられる。また、冷凍機が第１グローブボックス空間内の容器に収納されるから、シリンダ内空間から取り出されたディスプレーサに対する水分の付着が抑えられる。

上記冷凍機のメンテナンス装置において、前記グローブボックスは、前記第１グローブボックス空間と前記被冷却対象とを駆動部を通過させて前記第１グローブボックス空間に内包して接続するための孔を囲み、前記グローブボックスを前記被冷却対象に気密に取り付けるための取付部をさらに備えている。

上記構成によれば、グローブボックスを被冷却対象に取り付けるための取付部が第１グローブボックス空間と被冷却対象とを接続するための孔を囲むため、グローブボックスを被冷却対象に取り付けたのちに、駆動部とディスプレーサとをシリンダから取り出すことで、第１グローブボックス空間とシリンダ内空間とを連通させることが可能となる。

上記冷凍機のメンテナンス装置において、前記グローブボックスは、第１グローブボックスであり、前記容器は、第１容器であり、前記蓋部は、第１蓋部であり、前記メンテナンス装置は、前記被冷却対象と接続可能に構成された第２グローブボックスであって、シリンダ内空間と連通可能に構成された空間を区切る前記第２グローブボックスと、前記第２グローブボックスが区切る第２グローブボックス空間内に位置する第２容器と、をさらに備え、前記第２容器は、前記被冷却対象に連結された前記シリンダに取り付ける第２ディスプレーサと第２駆動部を収納可能に構成されてもよい。

上記構成によれば、シリンダを除く第１冷凍機部分の取り外しと第２冷凍機部分の取り付けとを１つのグローブボックスを用いて同時に行う場合に比べて、各グローブボックスの大きさを縮小することができる。そのため、メンテナンスに必要な空間を縮小することができる。

上記冷凍機のメンテナンス装置において、前記容器は、前記容器において前記ディスプレーサを収納する空間を区画する伸縮部を備えてもよい。上記構成によれば、容器にディスプレーサを収縮した伸縮部を伸長しながら収納することができるので、作業空間がディスプレーサ部の略２倍ではなく、略１倍になり、グローブボックス内の空間を小さくすることが可能である。

上記冷凍機のメンテナンス装置において、前記冷凍機は、前記容器に収納される前記ディスプレーサと、前記容器から露出する駆動部とを備え、前記容器は、前記ディスプレーサを収納した状態において、前記駆動部に接して前記ディスプレーサを収納する空間を封止する封止部を備えておりディスプレーサへの水分の付着がさらに抑えられる。ディスプレーサと駆動部の双方を収納する場合は、グローブボックス内の空間に対して密閉する。

第１実施形態の冷凍機のメンテナンス装置が備える第１グローブボックスの構成を模式的に示す装置構成図。 第１実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 第２実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 第３実施形態の冷凍機のメンテナンス装置が備えるグローブボックスの構成を模式的に示す装置構成図。 第３実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。 同実施形態の冷凍機のメンテナンス方法を説明するための工程図。

［第１実施形態］
図１から図７を参照して、冷凍機のメンテナンス装置および冷凍機のメンテナンス方法の第１実施形態を説明する。以下では、冷凍機のメンテナンス装置、および、冷凍機のメンテナンス方法を順に説明する。本開示において、冷凍機のメンテナンス装置は、被冷却対象に取り付けられた冷凍機のメンテナンス、すなわち、シリンダを除く冷凍機部分の交換を含む処理を行うための装置である。また、本開示において、冷凍機のメンテナンス方法は、被冷却対象に取り付けられた冷凍機のシリンダを除く冷凍機部分の交換を含む処理を行う方法である。

［冷凍機のメンテナンス装置］
図１を参照して冷凍機のメンテナンス装置を説明する。なお、本実施形態のメンテナンス装置は、図１に示される第１グローブボックスと、図４に示される第２グローブボックスとを備えている。第１グローブボックスと第２グローブボックスとは被冷却対象のメンテナンスにおいて用いられるタイミングが異なる一方で、冷凍機のメンテナンスに必要な構成は共通である。そのため、第１グローブボックス、および、第１グローブボックス内に位置する機能部を説明する一方で、第２グローブボックス、および、第２グローブボックス内に位置する機能部の説明を省略する。

図１が示すように、メンテナンス装置１０は、第１グローブボックス１１、第１容器１３、および、第１蓋部１４を備えている。第１グローブボックス１１は、第１グローブボックス空間を区切る。第１容器１３は、第１グローブボックス空間内に位置し、ディスプレーサもしくはディスプレーサと駆動部を収納することが可能に構成されている。第１蓋部１４は、第１グローブボックス空間内に位置している。第１蓋部１４は、第１グローブボックス空間が被冷却対象に連結したシリンダ内空間に連通した状態から、シリンダ内空間と第１グローブボックス空間との連通を遮断し、シリンダ内空間を第１グローブボックス空間に対して封止することが可能に構成されている。

シリンダ内空間が第１グローブボックス空間に対して第１蓋部１４によって封止されるから、シリンダに水分が付着することが抑えられる。また、ディスプレーサが第１グローブボックス空間内の第１容器１３に収納されるから、冷却されたディスプレーサに対する水分の付着が抑えられる。

第１グローブボックス１１は、第１挿入口１１Ｒおよび第２挿入口１１Ｌを有している。第１挿入口１１Ｒには、第１グローブボックス１１内に位置する第１グローブ１２Ｒが接続されている。第２挿入口１１Ｌには、第１グローブボックス１１内に位置する第２グローブ１２Ｌが接続されている。

第１グローブボックス１１は、第１連結孔１１Ａを有している。第１連結孔１１Ａは、第１グローブボックス空間をシリンダ内空間に連通するための孔である。第１グローブボックス１１の外表面には、取付部１５が位置している。取付部１５は、第１連結孔１１Ａを囲んでいる。取付部１５は、第１グローブボックス１１を被冷却対象に取り付ける。第１グローブボックス１１を被冷却対象に取り付けるための取付部１５が第１グローブボックス空間とシリンダ内空間を連通させるための第１連結孔１１Ａを囲むから、第１グローブボックス１１と被冷却対象との接続後に、駆動部およびディスプレーサをシリンダから取り外すことにより、第１グローブボックス空間とシリンダ内空間との連通を進めることが可能となる。

取付部１５は、第１グローブボックス１１の外表面から離れる方向に向けて突き出ている。取付部１５は、第１連結孔１１Ａを囲む環状を有している。取付部１５は、被冷却対象に対して取り付けられた場合に、被冷却対象との接続部を封止することが可能に構成されている。例えば、取付部１５は、被冷却対象と接触する部分に封止部を備えている。取付部１５において被冷却対象と接触する部分は、例えば取付部１５が突き出る方向における取付部１５の先端である。

上述したように、第１グローブボックス空間には、第１容器１３および第１蓋部１４が位置している。第１容器１３は、伸縮部１３Ａを備えている。伸縮部１３Ａは、第１容器１３においてディスプレーサもしくはディスプレーサおよび駆動部を収納する空間を区画する。第１容器１３にディスプレーサもしくはディスプレーサおよび駆動部が収納されていないときに伸縮部１３Ａを収縮させることによって、ディスプレーサもしくはディスプレーサおよび駆動部を第１容器１３に収納するときの作業空間を縮小することが可能である。

冷凍機は、ディスプレーサと、駆動部と、シリンダとを備えている。第１容器１３は、さらに封止部１３Ｂを備えている。封止部１３Ｂは、第１容器１３がディスプレーサもしくはディスプレーサおよび駆動部を収納した状態において、ディスプレーサもしくはディスプレーサおよび駆動部を収納する空間を封止する。そのため、第１容器１３に収納されたディスプレーサへの水分の付着がさらに抑えられる。

本実施形態では、封止部１３Ｂは、伸縮部１３Ａが有する開口の周りに位置している。封止部１３Ｂは、伸縮部１３Ａにディスプレーサが収納されている状態において、駆動部のフランジに締結することによって、伸縮部１３Ａが区切る空間をディスプレーサとともに封止する。ディスプレーサと駆動部の双方を収納する場合は、封止部材をグローブボックス内に用意し、封止部１３Ｂを封止する。

第１蓋部１４は、シリンダ内空間を第１グローブボックス空間に対して封止することが可能な部材である。第１蓋部１４は、例えばシール部材を周囲に備えたフランジである。シール部材は、例えば弾性を有した部材である。シール部材は、例えば樹脂製またはゴム製であってよい。

メンテナンス装置１０は、排気部１６とガス供給部１７とをさらに備えている。排気部１６は、第１グローブボックス１１に接続されている。排気部１６は、第１グローブボックス１１が区切る第１グローブボックス空間を排気する。排気部１６は、例えば、ポンプおよびバルブなどを備えている。ガス供給部１７は、第１グローブボックス１１に接続されている。ガス供給部１７は、第１グローブボックス空間に不活性ガスを供給する。ガス供給部１７は、例えば不活性ガス容器およびバルブなどを備えている。不活性ガスは、例えばヘリウムガスであることが好ましい。

［冷凍機のメンテナンス方法］
図２から図７を参照して、冷凍機のメンテナンス方法を説明する。
第１冷凍機３１は、第１ディスプレーサ３１Ａと第１駆動部３１Ｂとシリンダ３２とを備えている。第１ディスプレーサ３１Ａは、シリンダ３２内に挿入される部分であり、第１駆動部３１Ｂは、シリンダ３２から露出する部分である。第１冷凍機３１は、例えばギフォード・マクマホン冷凍機であってよい。

メンテナンス方法は、第１グローブボックス空間を被冷却対象に連結した冷凍機の第１駆動部３１Ｂを内包するように第１グローブボックス１１を被冷却対象に締結すること、第１グローブボックス空間に第１ディスプレーサ３１Ａを取り込むこと、および、被冷却対象に連結したシリンダ３２内空間を封止することを含む。第１グローブボックス１１を被冷却対象に取り付けて、第１グローブボックス１１が区切る第１グローブボックス空間に、被冷却対象と連結した冷凍機３１の第１駆動部３１Ｂを内包させる。メンテナンスの対象となる第１ディスプレーサ３１Ａを冷却対象と連結したシリンダ３２から取り外して、第１グローブボックス空間に第１ディスプレーサ３１Ａを取り込み、第１グローブボックス１１内の第１容器１３に第１ディスプレーサ３１Ａを収納する。第１グローブボックス１１内の第１蓋部１４を用いて、第１グローブボックス空間に対して被冷却対象に連結したシリンダ３２内空間を封止する。以下、図面を参照して、メンテナンス方法を詳しく説明する。

図２が示すように、冷凍機のメンテナンス方法では、まず、第１グローブボックス１１を被冷却対象３０に接続する。被冷却対象３０は、例えば超電導磁石を備える装置であって、核磁気共鳴装置であってよい。この際に、第１グローブボックス１１が備える取付部１５を用いて、第１グローブボックス１１を被冷却対象３０に接続する。これにより、第１グローブボックス１１の第１グローブボックス空間に被冷却対象３０に締結した冷凍機の第１駆動部３１Ｂを内包する。シリンダ３２には、第１ディスプレーサ３１Ａが挿入されている。第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂは、新しいディスプレーサおよび駆動部に交換される対象である。

図３が示すように、第１ディスプレーサ３１Ａをシリンダ３２から取り出し、第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを第１容器１３内に取り込む。この際に、第１冷凍機３１のメンテナンスを行う作業者が、例えば第１挿入口１１Ｒを通じて第１グローブ１２Ｒに片手を挿入し、かつ、第２挿入口１１Ｌを通じて第２グローブ１２Ｌに他の片手を挿入する。そして、作業者は、第１グローブ１２Ｒおよび第２グローブ１２Ｌを装着した状態で、第１ディスプレーサ３１Ａをシリンダ３２から引き抜く。次いで、作業者は、収縮させた状態の伸縮部１３Ａに第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを伸長させつつ収納し、かつ、封止部１３Ｂで封止する。
一方で、作業者は、第１ディスプレーサ３１Ａをシリンダ３２から引き抜いた後に、第１蓋部１４を用いてシリンダ３２の開口を封止する。

図４は、第１グローブボックス１１とは異なる第２グローブボックスが、新しい冷凍機を冷却するための予冷用装置４０に接続された状態を示している。

図４が示すように、メンテナンス装置１０は、第２グローブボックス２１をさらに備えている。第２グローブボックス２１内には、第２容器２３が位置している。上述したように、第１容器１３は、被冷却対象３０から取り外された第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを収納可能に構成されている。これに対して、第２容器２３は、被冷却対象３０に取り付ける第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを収納可能に構成されている。なお、第２容器２３は、第１容器１３と同様に、伸縮部２３Ａと封止部２３Ｂとを備えている。伸縮部２３Ａは、第２容器２３において第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを収納する空間を区画する。伸縮部２３Ａは、第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを収納していない状態において、収縮されている。

このようにメンテナンス装置１０は、２つのグローブボックス１１，２１を備えるから、第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂの取り外しと第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂの取り付けとを１つのグローブボックスを用いて同時に行う場合に比べて、各グローブボックス１１，２１の大きさを縮小することができる。そのため、メンテナンスに必要な空間を縮小することができる。さらに、被冷凍対象と新しい冷凍機を冷却するための予冷用装置４０とを距離を離して設置することができる。

第２グローブボックス２１は、第１グローブボックス１１と同様に、第１挿入口２１Ｒおよび第２挿入口２１Ｌを備えている。第１挿入口２１Ｒには第１グローブ２２Ｒが接続され、かつ、第２挿入口２１Ｌには第２グローブ２２Ｌが接続されている。第２グローブボックス２１内には、第２蓋部２４が位置している。

第２グローブボックス２１は、第２連通孔２１Ａを備えている。第２グローブボックス２１の外表面には、取付部２５が位置している。取付部２５は、第２連通孔２１Ａを囲む環状を有している。取付部２５は、第１グローブボックス１１に位置する取付部１５と同様に、第２グローブボックス２１の外表面から離れる方向に突き出た形状を有している。

第２グローブボックス２１には、第１グローブボックス１１と同様に、排気部２６とガス供給部２７とが接続されている。排気部２６は、第２グローブボックス２１が区切る第２グローブボックス空間を排気する。排気部２６は、例えば、ポンプおよびバルブなどを備えている。ガス供給部２７は、第２グローブボックス空間に不活性ガスを供給する。ガス供給部２７は、例えば不活性ガス容器及びバルブなどを備えている。不活性ガスは、例えばヘリウムガスが好ましい。

第２グローブボックス２１は、取付部２５によって予冷用装置４０に接続されている。予冷用装置４０は、第２冷凍機４１を備えている。予冷用装置４０は、第２冷凍機４１を駆動することによって、第２冷凍機４１を冷却するための装置である。第２グローブボックス２１が予冷用装置４０に接続される際には、第２冷凍機４１は自身の駆動によって冷却されている。

第２冷凍機４１は、第２ディスプレーサ４１Ａと第２駆動部４１Ｂとシリンダ４２を備えている。第２ディスプレーサ４１Ａはシリンダ４２内に挿入される部分であり、第２駆動部４１Ｂは、シリンダ４２から露出する部分である。第２冷凍機４１は、第１冷凍機３１と同様に、ギフォード・マクマホン冷凍機であってよい。

図５が示すように、第２ディスプレーサ４１Ａをシリンダ４２から取り出し、第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを第２容器２３内に取り込む。この際に、作業者が、例えば第１挿入口２１Ｒを通じて第１グローブ２２Ｒに片手を挿入し、かつ、第２挿入口２１Ｌを通じて第２グローブ２２Ｌに他の片手を挿入する。そして、作業者は、第１グローブ２２Ｒおよび第２グローブ２２Ｌを装着した状態で、第２ディスプレーサ４１Ａをシリンダ４２から引き抜く。次いで、作業者は、収縮させた状態の伸縮部２３Ａに、第２冷凍機４１の第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを、伸縮部２３Ａを伸長させつつ収納し、かつ、封止部２３Ｂで封止する。

一方で、作業者は、第２ディスプレーサ４１Ａをシリンダ４２から引き抜いた後に、第２蓋部２４を用いてシリンダ４２の開口を封止する。
図６は、第２冷凍機４１を収納した第２グローブボックス２１が、被冷却対象３０に接続された状態を示している。

図６が示すように、第２グローブボックス２１内の第２容器２３に第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを収納した後に、第２グローブボックス２１が予冷用装置４０との接続を解除した後、被冷却対象３０に接続される。この際に、第２グローブボックス２１に位置する取付部２５を用いて、第２グローブボックス２１が被冷却対象３０に接続される。なお、被冷却対象３０と第１グローブボックス１１との接続が解除された後に、被冷却対象３０に対して第２グローブボックス２１が接続される。上述したように、被冷却対象３０におけるシリンダ３２の開口は、第１蓋部１４によって塞がれている。グローブボックス交換時に、グローブボックス内に水分を含む空気が流入するが、第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂは第２容器２３にて、シリンダ３２内空間は第１蓋部１４によって保護されているので、水分を含む空気の流入は防止される。

図７が示すように、第２グローブボックス２１内部を真空排気し、その後不活性ガスを流入する。次に、第２容器２３に収納された第２ディスプレーサ４１Ａを被冷却対象３０のシリンダ３２に挿入する。この際に、作業者は、例えば第１挿入口２１Ｒを通じて第１グローブ２２Ｒに片手を挿入し、かつ、第２挿入口２１Ｌを通じて第２グローブ２２Ｌに他の片手を挿入する。作業者は、第１グローブ２２Ｒおよび第２グローブ２２Ｌを装着した状態で、第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを第２容器２３から引き抜く。作業者は、シリンダ３２の開口から第１蓋部１４を取り外し、シリンダ３２内に第２ディスプレーサ４１Ａを挿入する。これにより、被冷却対象３０に取り付けていた第１冷凍機３１の第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを新しい第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂに交換する作業が完了する。

以上説明したように、メンテナンス装置およびメンテナンス方法の第１実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）シリンダ内空間と第１グローブボックス空間との連通が第１蓋部１４によって遮断されるから、シリンダ内空間に水が混入することが抑えられる。また、ディスプレーサもしくはディスプレーサおよび駆動部が第１グローブボックス空間内の第１容器１３に収納されるから、冷却されたディスプレーサに対する水分の付着が抑えられる。

（２）第１容器１３に第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂが収納されていないときに伸縮部１３Ａを収縮させることによって、第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを第１容器１３に収納する作業空間が縮小される。なお、作業空間に余裕がある場合は、伸縮部１３Ａは筒状の固定形状でもよい。

（３）封止部１３Ｂは、第１容器１３が第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを収納した状態において、第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを収納する空間を封止するから、第１容器１３に収納された第１ディスプレーサ３１Ａへの水分の付着がグローブボックス交換時にも抑えられる。

（４）２つのグローブボックス１１，２１を備えるから、各グローブボックス１１，２１の大きさを縮小することができる。そのため、メンテナンスに必要な空間を縮小することができる。また、被冷却対象と第２冷凍機の予冷用装置４０と距離を離して設置することができる。

［第２実施形態］
図８から図１３を参照して、冷凍機のメンテナンス装置および冷凍機のメンテナンス方法の第２実施形態を説明する。第２実施形態では、冷凍機のメンテナンス装置がグローブボックスを１つのみを備える点が、第１実施形態と異なっている。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する。なお、第２実施形態の冷凍機のメンテナンス装置は、第１実施形態において説明した第１グローブボックスと同一の構成を有したグローブボックスを備えるため、グローブボックス構成についての詳しい説明を省略し、冷凍機のメンテナンス方法のみを説明する。

［冷凍機のメンテナンス方法］
図８が示すように、本実施形態の冷凍機のメンテナンス方法では、まず、第１グローブボックス１１が、取付部１５によって予冷用装置４０に接続される。予冷用装置４０は、第２冷凍機４１を備えている。予冷用装置４０は、第２冷凍機４１を駆動することによって、第２冷凍機４１を冷却するための装置である。第１グローブボックス１１が予冷用装置４０に接続される際には、第２冷凍機４１は自身の駆動によって冷却されている。第２冷凍機４１は、第２ディスプレーサ４１Ａと第２駆動部４１Ｂとシリンダ４２を備えている。第２ディスプレーサ４１Ａはシリンダ４２内に挿入される部分であり、第２駆動部４１Ｂは、シリンダ４２から露出する部分である。

図９が示すように、第２ディスプレーサ４１Ａをシリンダ４２から取り出し、第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを第１容器１３内に取り込む。この際に、作業者は、第１グローブ１２Ｒおよび第２グローブ１２Ｌを装着した状態で、第２ディスプレーサ４１Ａをシリンダ４２から引き抜く。次いで、作業者は、収縮させた状態の伸縮部１３Ａに、第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを、伸縮部１３Ａを伸長させつつ収納し、かつ、封止部１３Ｂで封止する。一方で、作業者は、第２ディスプレーサ４１Ａをシリンダ４２から引き抜いた後に、第１蓋部１４を用いてシリンダ４２の開口を封止する。

図１０が示すように、第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを収納した第１グローブボックス１１が予冷用装置４０との接続を解除した後、被冷却対象３０に接続される。この際に、第１グローブボックス１１が備える取付部１５を用いて、第１グローブボックス１１を被冷却対象３０に接続する。これにより、第１グローブボックス１１の第１グローブボックス空間に被冷却対象３０に締結した冷凍機３１の第１駆動部３１Ｂを内包する。シリンダ３２には、第１ディスプレーサ３１Ａが挿入されている。第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂは、新しいディスプレーサおよび駆動部に交換される対象である。

図１１が示すように、第１グローブボックス１１内部を真空排気し、その後不活性ガスを流入する。次いで、第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂと交換するために、第１容器１３内の第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを第１容器１３から取り出す。また、第１ディスプレーサ３１Ａをシリンダ３２から取り出す。シリンダ３２から取り出された第１ディスプレーサ３１Ａは、第１グローブボックス１１内に配置される。

図１２が示すように、第１グローブボックス１１内に収納された第２ディスプレーサ４１Ａを被冷却対象３０のシリンダ３２に挿入する。作業者は、シリンダ３２内に第２ディスプレーサ４１Ａを挿入する。

図１３が示すように、第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを第１容器１３内に取り込む。この際に、作業者は、収縮させた状態の伸縮部１３Ａに、第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを、伸縮部１３Ａを伸長させつつ収納し、かつ、封止部１３Ｂで封止する。

以上説明したように、メンテナンス装置およびメンテナンス方法の第２実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（５）メンテナンス装置１０が第１グローブボックス１１のみを備えるから、メンテナンス装置１０が第１グローブボックス１１と第２グローブボックスとの両方を備える場合に比べて、メンテナンス装置１０を構成する部材の点数を削減することが可能である。

［第３実施形態］
図１４から図１７を参照して、冷凍機のメンテナンス装置および冷凍機のメンテナンス方法の第３実施形態を説明する。第３実施形態では、冷凍機のメンテナンス装置がグローブボックスを１つのみ備える点が、第１実施形態と異なっている。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する。また、以下では、冷凍機のメンテナンス装置、および、冷凍機のメンテナンス方法を順に説明する。

［冷凍機のメンテナンス装置］
図１４を参照して、冷凍機のメンテナンス装置を説明する。
図１４が示すように、メンテナンス装置５０は、グローブボックス５１を備えている。グローブボックス５１は、２対の挿入口を備えている。２対の挿入口における一方は、第１挿入口５１ＡＲおよび第２挿入口５１ＡＬである。２対の挿入口における他方は、第１挿入口５１ＢＲおよび第２挿入口５１ＢＬである。

第１挿入口５１ＡＲには、第１グローブ５２ＡＲが接続されている。第２挿入口５１ＡＬには、第２グローブ５２ＡＬが接続されている。一方で、第１挿入口５１ＢＲには、第１グローブ５２ＢＲが接続されている。第２挿入口５１ＢＬには、第２グローブ５２ＢＬが接続されている。なお、本実施形態のメンテナンス装置５０では、一人の作業者がメンテナンスの作業を行ってもよいし、二人の作業者が同時にメンテナンスの作業を行ってもよい。メンテナンス装置５０によれば、二人の作業者が同時に作業を行うことが可能であるから、メンテナンス装置が２つのグローブボックスを備える場合に比べて、メンテナンスに必要な時間を短縮することが可能である。

グローブボックス５１が区切る空間には、第１容器５３Ａ、第２容器５３Ｂ、第１蓋部５４Ａ、および、第２蓋部５４Ｂが位置している。各容器５３Ａ，５３Ｂは、冷凍機の収納に用いられる。各蓋部５４Ａ，５４Ｂは、グローブボックス５１が区画する空間と他の空間とが連通した状態から、グローブボックス５１が区画する空間と他の空間との連通を遮断し、他の空間をグローブボックス５１が区切る空間に対して封止するために用いられる。各容器５３Ａ，５３Ｂは、第１実施形態の各容器１３，２３と同様に、伸縮部５３ＡＡ，５３ＢＡ、および、封止部５３ＡＢ，５３ＢＢを備えている。

グローブボックス５１は、第１連結孔５１Ａおよび第２連結孔５１Ｂを備えている。グローブボックス５１の外表面には、第１取付部５５Ａおよび第２取付部５５Ｂが位置している。第１取付部５５Ａは、第１連結孔５１Ａを囲む環状を有している。第１取付部５５Ａは、グローブボックス５１の外表面から離れる方向に突き出ている。第２取付部５５Ｂは、第２連結孔５１Ｂを囲む環状を有している。第２取付部５５Ｂは、グローブボックス５１の外表面から離れる方向に突き出ている。

メンテナンス装置５０は、排気部５６およびガス供給部５７を備えている。排気部５６は、グローブボックス５１に接続されている。排気部５６は、グローブボックス５１が区画する空間を排気する。排気部５６は、例えば、ポンプおよびバルブなどを備えている。ガス供給部５７は、グローブボックス５１に接続されている。ガス供給部５７は、グローブボックスが区画する空間に不活性ガスを供給する。ガス供給部５７は、例えば不活性ガス容器およびバルブなどを備えている。不活性ガスは、例えば、ヘリウムガスであることが好ましい。

［冷凍機のメンテナンス方法］
図１５から図１７を参照して、冷凍機のメンテナンス方法を説明する。
図１５が示すように、被冷却対象３０に取り付けられた第１冷凍機３１の第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂを新しい第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部に交換する際には、まず、グローブボックス５１が、被冷却対象３０と冷却槽６０との両方に接続される。冷却槽６０には、第２冷凍機４１を冷却するための冷媒６１が充填されている。冷媒６１は、例えば液体窒素であってよい。第２冷凍機４１は、シリンダ４２部分が冷媒６１内に位置することによって、シリンダ４２内の第２ディスプレーサ４１Ａが冷媒６１によって冷却されている。

この際に、グローブボックス５１は、第１取付部５５Ａによって被冷却対象３０に接続される。一方で、グローブボックス５１は、第２取付部５５Ｂによって冷却槽６０に接続される。グローブボックス５１が区切る空間は、第１冷凍機３１の第１ディスプレーサ３１Ａをシリンダ３２から引き抜いたとき、シリンダ内空間と連通する。グローブボックス５１が区切る空間は第２冷凍機４１の第２ディスプレーサ４１Ａを冷却槽６０内で冷却されたシリンダ４２から引き抜いたとき、シリンダ内空間に連通する。

図１６が示すように、第１冷凍機３１の第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａと第１駆動部３１Ｂが第１容器５３Ａに取り込まれ、かつ、第２冷凍機４１の第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａと第２駆動部４１Ｂが第２容器５３Ｂに取り込まれる。この際に、第１作業者が、第１挿入口５１ＡＲを通じて第１グローブ５２ＡＲに片手を挿入し、かつ、第２挿入口５１ＡＬを通じて第２グローブ５２ＡＬに他の片手を挿入する。これに対して、第２作業者が、第１挿入口５１ＢＲを通じて第１グローブ５２ＢＲに片手を挿入し、かつ、第２挿入口５１ＢＬを通じて第２グローブ５２ＢＬに他の片手を挿入する。

第１作業者は、シリンダ３２から第１冷凍機３１の第１ディスプレーサ３１Ａを引き抜いて、第１冷凍機３１の第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａと第１駆動部３１Ｂを第１容器５３Ａに取り込む。この際に、第１冷凍機３１の第１ディスプレーサ３１Ａが伸縮部５３ＡＡに収納され、かつ、第１駆動部３１Ｂが封止部５３ＡＢに接触する。ディスプレーサと駆動部の双方を収納する場合は、封止部材をグローブボックス内に用意し、封止部５３ＡＢを封止する。第１作業者は、第１蓋部５４Ａを用いてシリンダ３２の開口を塞ぐ。第２作業者は、冷却槽６０内のシリンダ４２から第２冷凍機４１の第２ディスプレーサ４１Ａを引き抜いて、第２冷凍機４１の第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａと第２駆動部４１Ｂを第２容器５３Ｂに取り込む。この際に、第２冷凍機４１の第２ディスプレーサ４１Ａが伸縮部５３ＢＡに収納され、かつ、第２駆動部４１Ｂが封止部５３ＢＢに接触する。ディスプレーサと駆動部の双方を収納する場合は、封止部材をグローブボックス内に用意し、封止部５３ＢＢを封止する。第２作業者は、第２蓋部５４Ｂを用いて冷却槽６０内のシリンダ４２の開口を塞ぐ。

図１７が示すように、第２冷凍機４１の第２ディスプレーサ４１Ａが被冷却対象３０のシリンダ３２に挿入される。この際に、第１作業者は、第１グローブ５２ＡＲおよび第２グローブ５２ＡＬを装着した状態で、第２容器５３Ｂから第２冷凍機４１の第２ディスプレーサ４１Ａを取り出す。次いで、第１作業者は、第２冷凍機４１の第２ディスプレーサ４１Ａを被冷却対象３０のシリンダ３２に挿入する。これにより、被冷却対象３０に取り付けられた第１冷凍機３１の第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂが、新しい第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂに交換される。

なお、本実施形態のメンテナンス方法では、一人の作業者によってメンテナンスに関わる作業が行われてもよい。この場合には、作業者が、第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂの取り外し、第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂの収納、第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂの取り外し、第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂの収納、および、第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂの取り付けを行えばよい。

以上説明したように、メンテナンス装置およびメンテナンス方法の第３実施形態によれば、上述した（１）から（３）の効果に加えて、以下に記載の効果を得ることができる。
（６）二人の作業者が同時に作業を行うことが可能であるから、メンテナンスに必要な時間を短縮することが可能である。

［変更例］
なお、上述した各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［冷却用装置］
・第１実施形態のメンテナンス方法において用いられる予冷用装置４０は、第３実施形態のメンテナンス方法において用いられる冷却槽６０に変更されてもよい。この場合であっても、第２冷凍機４１を冷却することが可能である。

［冷却槽］
・第３実施形態のメンテナンス方法において用いられる冷却槽６０は、第１実施形態のメンテナンス方法において用いられる予冷用装置４０に変更されてもよい。この場合であっても、第２冷凍機４１を冷却することは可能である。

［第２蓋部］
・メンテナンス装置１０，５０は、第２蓋部２４，５４Ｂを備えなくてもよい。この場合であっても、メンテナンス装置１０，５０が第１蓋部１４，５４Ａを備えることによって、シリンダ３２に対する水分の付着を抑えることは可能である。

［第１容器］
・メンテナンス装置１０，５０は、第１容器１３，５３Ａを備えてなくてもよい。この場合であっても、メンテナンス装置１０，５０が第２容器２３，５３Ｂを備えることによって、第２ディスプレーサ４１Ａへの水分の付着を抑えることは可能である。

［各容器］
・第３実施形態の各容器５３Ａ，５３Ｂは、封止部５３ＡＢ，５３ＢＢを備えなくてもよい。この場合であっても、各容器５３Ａ，５３Ｂにおいて区画される空間に冷凍機３１，４１が収納されることによって、冷凍機３１，４１への水分の付着を抑えることはできる。

・各容器１３，２３，５３Ａ，５３Ｂにおいて、各容器１３，２３，５３Ａ，５３Ｂが区画する空間は伸縮可能でなくてもよい。この場合であっても、各容器１３，２３，５３Ａ，５３Ｂが第１ディスプレーサ３１Ａもしくは第１ディスプレーサ３１Ａおよび第１駆動部３１Ｂ、第２ディスプレーサ４１Ａもしくは第２ディスプレーサ４１Ａおよび第２駆動部４１Ｂを収納可能な大きさを有する空間を区画することによって、収納された第１ディスプレーサ３１Ａ、第２ディスプレーサ４１Ａへの水分の付着が抑えられる。

１０，５０…メンテナンス装置
１１…第１グローブボックス
１１Ａ，５１Ａ…第１連結孔
１３，５３Ａ…第１容器
１３Ａ，２３Ａ，５３ＡＡ，５３ＢＡ…伸縮部
１３Ｂ，２３Ｂ，５３ＡＢ，５３ＢＢ…封止部
１４，５４Ａ…第１蓋部
１５，２５…取付部
２１…第２グローブボックス
２１Ａ，５１Ｂ…第２連結孔
２３，５３Ｂ…第２容器
２４，５４Ｂ…第２蓋部
３０…被冷却対象
３１…第１冷凍機
３１Ａ…第１ディスプレーサ
４１Ａ…第２ディスプレーサ
３１Ｂ…第１駆動部
４１Ｂ…第２駆動部
３２，４２…シリンダ
４１…第２冷凍機
５１…グローブボックス

Claims (6)

1. 冷凍機のディスプレーサが収納されたシリンダと連結した被冷却対象と接続可能に構成されたグローブボックスであって、前記シリンダから取り出される前記シリンダを除く冷凍機部分を収納するための第１グローブボックス空間を区切る前記グローブボックスと、
   前記第１グローブボックス空間内に位置し、前記ディスプレーサを収納することが可能な容器と、
   前記第１グローブボックス空間内に位置する蓋部と、を備え、
   前記蓋部は、前記被冷却対象と前記グローブボックスとが接続された状態において、前記シリンダと前記第１グローブボックス空間との連通を遮断することが可能に構成され、
   前記グローブボックスは、第１グローブボックスであり、
   前記容器は、第１容器であり、
   前記蓋部は、第１蓋部であり、
   前記被冷却対象と接続可能に構成された第２グローブボックスであって、シリンダ内空間と連通可能に構成された空間を区切る前記第２グローブボックスと、
   前記第２グローブボックスが区切る第２グローブボックス空間内に位置する第２容器と、をさらに備え、
   前記第２容器は、前記被冷却対象に連結された前記シリンダに取り付ける第２ディスプレーサを収納可能に構成されている
   冷凍機のメンテナンス装置。
2. 第１の冷凍機のディスプレーサが収納された第１シリンダと連結した被冷却対象と接続可能に構成されたグローブボックスであって、前記第１シリンダから取り出される前記第１シリンダを除く第１冷凍機部分を収納するための第１グローブボックス空間を区切る前記グローブボックスと、
   前記第１グローブボックス空間内に位置し、前記ディスプレーサを収納することが可能な容器と、
   前記第１グローブボックス空間内に位置する蓋部と、
   第２の冷凍機のディスプレーサが収納された第２シリンダと連結した予冷用装置と、を備え、
   前記蓋部は、
   前記被冷却対象と前記グローブボックスとが接続された状態において、前記第１シリンダと前記第１グローブボックス空間との連通を遮断することが可能に構成される、または、
   前記予冷用装置と前記グローブボックスとが接続された状態において、前記第２シリンダと前記第１グローブボックス空間との連結を遮断することが可能に構成され、
   前記容器は、前記容器において前記第１の冷凍機の前記ディスプレーサを収納する空間を区画する伸縮部を備える
   冷凍機のメンテナンス装置。
3. 第２の冷凍機のディスプレーサが収納された第２シリンダと連結した予冷用装置と、
   第１の冷凍機のディスプレーサが収納された第１シリンダと連結した被冷却対象と前記予冷用装置とに同時に接続可能に構成されたグローブボックスであって、前記第１シリンダから取り出される前記第１シリンダを除く第１冷凍機部分、または、前記第２シリンダから取り出される前記第２シリンダを除く第２冷凍機部分を収納するための第１グローブボックス空間を区切る前記グローブボックスと、を備え、
   前記第１グローブボックス空間内に位置し、前記第１の冷凍機の前記ディスプレーサを収納することが可能な第１容器と、
   前記第１グローブボックス空間内に位置し、前記第２の冷凍機の前記ディスプレーサを収納することが可能な第２容器と、
   前記第１グローブボックス空間内に位置する第１蓋部と、
   前記第１グローブボックス空間内に位置する第２蓋部と、を備え、
   前記被冷却対象および前記予冷用装置と前記グローブボックスとが接続された状態において、前記第１シリンダと前記第１グローブボックス空間との連通は、前記第１蓋部および前記第２蓋部のいずれか一方によって遮断することが可能に構成され、かつ、
   前記被冷却対象および前記予冷用装置と前記グローブボックスとが接続された状態において、前記第２シリンダと前記第１グローブボックス空間との連通は、前記第１蓋部および前記第２蓋部のいずれか他方によって遮断することが可能に構成されている
   冷凍機のメンテナンス装置。
4. 前記グローブボックスは、前記第１グローブボックス空間と前記被冷却対象とを駆動部を通過させて前記第１グローブボックス空間に内包して接続するための孔を囲み、前記グローブボックスを前記被冷却対象に気密に取り付けるための取付部をさらに備える
   請求項１から３のいずれか一項に記載の冷凍機のメンテナンス装置。
5. 前記容器は、前記容器において前記ディスプレーサを収納する空間を区画する伸縮部を備える
   請求項１に記載の冷凍機のメンテナンス装置。
6. 前記冷凍機は、前記容器に収納される前記ディスプレーサと、前記容器から露出する駆動部とを備え、
   前記容器は、前記ディスプレーサを収納した状態において、前記駆動部に接して前記ディスプレーサを収納する空間を封止する封止部を備える
   請求項１に記載の冷凍機のメンテナンス装置。

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