JPH048973A - 安全弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、異常に発生したガスを迅速に外部に放出し、
装置に異常ガス圧が負荷されるのを防止するための安全
弁に関し、とくに超電導磁石がクエンチし、これを冷却
していた液体ヘリウムが一気に沸騰してガス化したよう
な場合に、当該ヘリウムガスを直ちに放出してガス圧に
より装置が破壊されたりするのを適切に防止すると共に
、ガス放出後は弁を直ちに元に復帰させ、外気の侵入を
防止可能になる安全弁に関するものである。

［従来の技術］ 近年、超電導に関する技術の長足の進歩に伴い、超電導
磁石を用いた装置が実用化されるようになった。

医療用ＭＲＩシステムやＮＭＲ分析装置はその典型例と
いうことができる。

ＮＭＲ分析装置は、よく知られている医療用ＭＨＩシス
テム同様に核磁気共鳴（ＮＭＲ：Ｎｏｃｌｅｘｔ　ＭＩ
Ｈｅｊｉｃ　Ｒｅ５ｏｎ■ｃｅ）現象を利用するもので
あり、有機化学の分子構造解析などに欠かせない装置で
ある。すなわち、本装置は、化合物中の原子核が磁場の
中で特定の周期の電磁波を共鳴吸収する現象を利用し、
分子構造に関する情報を得るものであるが、従来はＮＭ
Ｒ分析装置の静磁場発生部に永久磁石や常電導磁石か用
いられてきた。

しかし、核磁気共鳴を起す周波数は、原子核種と磁場の
強さで決まるものであり、分解能の優れた分析を行なう
には高磁場を発生し得る超電導磁石が必要不可欠となっ
てきている。

ＮＭＲ分析装置の超電導磁石による磁場発生装置の全体
構成は、概略第４図に示すような構成よりなる。

１は超電導磁石であり、２は当該超電導磁石コイルを冷
却する液体ヘリウム、３は該液体ヘリウムを収容するヘ
リウム槽であり、４は真空容器である。第４図において
は省略されているが、真空容器４とヘリウム槽３との間
には、液体ヘリウムの消費量を極力低く抑えるために、
中間シールド槽や液体窒素槽などが設けられているのが
通常である。

５はヘリウム管であり、液体ヘリウム２の注入やガス化
したヘリウムガスの排出あるいは超電導磁石１を励磁す
る際の電流リードの挿入路とじて使用される。６は上記
ヘリウム管５への液体ヘリウム注入口であるが、同様に
前記電流リードの挿入口としても利用される。

７はガス化したヘリウムのためのガス管、１１は平常時
におけるガス化したヘリウムのガス抜き管である。

２０−は、超電導磁石１がクエンチ（超電導状態が破れ
る現象をいう）した際に緊急ガス放出を行なわせるため
の安全弁である。すなわち、超電導磁石がクエンチする
と、磁石が蓄えていたエネルギーが瞬時に熱エネルギー
に変り、はとんどの液体ヘリウム２を沸騰ガス化させ、
その体積が数百倍にも膨張する。このため、ヘリウム槽
３内の圧力が急激に増大して装置を破壊するおそれがあ
り、瞬時に大量のヘリウムガスを外部に放出する必要が
ある。

安全弁２０′は、そのような非常事態におけるガス放出
のために設けられているものであり、従来の具体的構成
は第３図に示すような構造となっているのが一般的であ
った。

すなわち、上述したガス管７と連通ずる通路を形成する
下部ケーシング８と非常の際の排ガス通路を形成する上
部ケーシング１０を有し、平常時には図に示すように下
部ケーシング８にパツキンであるＯリング１２を介して
ピストン９が嵌合支承されている。このＯリング１２を
有するピストン９の存在によって、ガス管７側への外気
の侵入は密封阻止されている。

超電導磁石１がクエンチし、ヘリウム槽３の液体ヘリウ
ムのガス化により圧力が増大すると、そのガス圧によっ
てピストン９の底面９ａに面圧が生じ、ピストン９が第
３図中−点鎖線に示した状態にまで押し上げられ、宙に
浮いた状態となる。

１３はそのようなピストン９の押上げを円滑にガイドす
るガイド棒、１０ａは当該ガイド棒１３の貫通している
ガイド孔である。

上部ケーシング１０には放出口１４′が形成されており
、ピストン９が上記のように宙に押上げられることによ
りガス管７と放出口１４′は連通状態となり、前述した
ようにクエンチによって生したヘリウムガスは、この放
出口１４′より一気に放出され、装置内部における圧力
上昇は回避される。

上記のようにして、気化したヘリウムガスが放出されれ
ば、ピストン９を押し７上げる力が消失し、ピストン９
は第３図点線で示した位置に落下復帰し、Ｏリング１２
が下部ケーシング８の内面に接触して通路を再シールす
ることにより密封し、外気の侵入はそれによって阻止さ
れる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した従来の安全弁２０′が上に説明したように動作
すれば、内部のガスは一気に放出され、°その後ガス管
７は再び外気よりシールされ密封されることになるが、
場合によっては必ずしも期待通りに動作しないことがあ
る。

非常事態発生時には、確かにガス放出は十分に行なわれ
る。しかし、クエンチ時に放出されるヘリウムガスは、
大量であるために途中で暖められることはほとんどなく
、放出口付近でのガスの温度はＩＯＫ程度の極めて低温
ガスの状態にある。

ガス放出が盛んな間は問題はないが、ガス放出が十分に
行なわれ放出ガスの勢いが弱くなってくると、ガスの息
つぎ現象や放出口での偏流により、空気が放出口１４′
の下部から逆流して侵入し、放出０１４゛下部の内側に
空気や水蒸気の凍結片が形成される。このような凍結片
が形成された部分に前記押上げられていたピストン９が
落下した場合、この凍結片によりピストン９の正常な落
下が妨げられ、ガス放出が終った後の０リングによる再
シールが不完全となって、空気が第４図に示したヘリウ
ム管５やヘリウム槽３内にまで侵入し、装置内部で凍結
して超電導磁石１の再励磁に支障を来す場合があった。

本発明の目的は、上記したような従来技術の問題点を解
消し、超電導磁石のクエンチにより発生したガスを迅速
かつ適切に外部に放出し、装置内部におけるガス圧の異
常上昇を確実に防止する一方、ガス放出後に外気が侵入
し内部に凍結するおそれをも完全に解消することのでき
る新規な安全弁を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、過剰に発生したガスを一気に放出し異常ガス
圧の負荷されるのを防止するめたの安全弁であって、ガ
ス管に連通ずる通路に平常時は外気を遮断可能になる可
動封止部材が設置され、異常時にはガス圧により当該封
止部材が押上げられ、前記ガス管に連通する通路と排ガ
ス通路が連通状態となってガス放出が可能に構成される
と共に、前記排ガス通路のガス放出口にはこれと連通し
た放出路を有する放出管が取付けられてなり、ガス放出
後には押上げられた前記封止部材が直ちに復帰して再び
外気遮断を可能に構成したものである。

し作用コ 本発明においては、安全弁の排ガス通路に従来例におけ
るように直ちに放出口を形成せず、いったん放出管を通
じて外部にガス放出を行なわせる。

この放出管の存在により内部排出口と外部排出口が２段
に設けられたと同じ結果となり、外気が侵入しても当該
外気は放出管の内面に凍結片を形成するに止まり、安全
弁の排ガス通路にまで侵入凍結することがなくなる。こ
のため、ピストンの落下およびそれによる外気の再シー
ルは確実に行なわれ、従来例のように再シールが阻害さ
れて装置の内部にまで外気が侵入し凍結するおそれは完
全に解消される。

［実施例コ 以下に、本発明について実施例を参照し説明する。

第１図は、本発明に係る一実施例の具体的構成を示す説
明断面図であり、第３図と同一符号は実質的に同一構成
を示すものである。

ガス管７に連通ずる通路を有する下部ケーシング８があ
り、当該下部ケーシング８には０リング１２を介してピ
ストン９が嵌合され外気をシール密封している点におい
ては従来例と変りがない。

さらにまた、下部ケーシング８の上部には排ガス通路を
有する上部ケーシング１０があり、ガイド孔１０ａに前
記ピストン９のガイド棒１３が貫通せしめられている点
においても従来例と変りはない。

本発明が相違するところは、上部ケーシング１０のガス
放出口１４に連通させて放出管１５を設けた点にある。

この放出管１５の存在により、ガスは従来例のように、
放出口１４（第３図の放出口１４′に相当する）から直
ちに放出されず、いったん放出管１５の内部通路を通過
してその先端の放出口１６から放出される。

すなわち、本発明においては、放出口は内部放出口１４
と外部放出口１６の２段構えに形成された状態となる。

このように放出口が２段構えとなっておれば、ガスの放
出が弱まり、前述した息つぎ現象や放出口での偏流が生
じ、空気が外部放出口１６より放出管１５の内側に流入
しても、放出管１５の内側には先に説明したようにＩＯ
Ｋ程度の極低温ガスが存在するために、当該放出管１５
の入口近傍において第１図に示すような凍結片３０とな
って直ちに凍結してしまい、上部ケーシング１０さらに
下部ケーシング８の内面にまで侵入するおそれはない。

従って、排ガスが終了した場合に、それまでのガス圧に
よって第１図中−点鎖線の位置まで押上げられていたピ
ストン９が同図点線の位置に落下し再シールが行なわれ
る場合に、従来例にみられたような凍結片による妨害物
の形成されるおそれがないから、常に完全な再シールに
よる密封状態が形成され、従来例にみられたように外気
が装置の内部にまで侵入して来て凍結したりするおそれ
は完全に解消される。

なお、第２図は、本発明に係る別な実施例を示す説明断
面図であり、放出管１５を第１図に示したように水平方
向に配置してガス放出させるのではなく、図のようにそ
れを上方に曲折させることにより上方に向ってガス放出
を行なわせ得るように構成したものである。

例示したＮＭＲ分析装置における安全弁の取付は高さは
、−船釣には床面より１．７〜２ｍ程度の所に設置され
る。この高さは恰も人間の頭の高さとほぼ一致するとこ
ろにある。第１図に示すように水平方向にガス放出を行
なわせた場合、クエンチ時に吹き出す極低温のガスは水
平方向に２〜４ｍ程度も吹き比すことになる。偶々その
近くに身長の高い人がいた場合にはその人の頭部を極低
温ガスが直撃することも考えられる。そのような場合に
はその人の頭部を凍傷させるおそれがある。

第２図に示した実施例は、ガス放出を上向きに行なわせ
、そのような事故発生の危険を未然に防止しようとする
ものである。

なお、上記実施例においては、安全弁の封止部材として
Ｏリングを有するピストンを例に挙げて説明したが、必
ずしもピストンに限定するものではない。例えばバネ圧
により封止しておき、異常内圧によってバネ力に抗して
排ガス通路が形成される構成としたり、ボールによって
シールするようにするなど、必要に応じて適宜設計変更
が可能なことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、例えばＮＭＲ分析装置な
どにおいて、超電導磁石のクエンチにより異常ガス圧が
発生しても当該発生したガスを迅速かつ適切に外部に放
出し、装置内部におけるガス圧の異常上昇を確実に防止
する一方、ガス放出後に外気が侵入し内部に凍結するお
それをも完全に解消することができるものであり、装置
自体の安全性と信頼性を格段に向上させ得る意義は極め
て大きい。

【図面の簡単な説明】

第１および２図は本発明に係る２様の実施例を示す説明
断面図、第３図は従来例の説明断面図、第４図はＮＭＲ
分析装置の超電導磁石部の全体システムを示す説明図で
ある。 ７：ガス管、 ８：下部ケーシング、 ９：ピストン、 １０：上部ケーシング、 １２：０リング、 １３ニガイド棒、 １４：内部放出口、 １５：放出管、 １６：外部放出口、 ２０：安全弁、 ３０：凍結片。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）過剰に発生したガスを一気に放出し異常ガス圧の
   負荷されるのを防止するための安全弁であって、ガス管
   に連通する通路に平常時は外気を遮断可能になる可動封
   止部材が設置され、異常時にはガス圧により当該封止部
   材が押し上げられ、前記ガス管に連通する通路と排ガス
   通路が連通状態となってガス放出が可能に構成されると
   共に、前記排ガス通路のガス放出口にはこれと連通した
   放出路を有する放出管が取付けられてなり、ガス放出後
   には押上げられた前記封止部材が直ちに復帰して再び外
   気遮断を可能に構成されてなる安全弁。