KR20190098220A

KR20190098220A - 액체 공급 시스템

Info

Publication number: KR20190098220A
Application number: KR1020197021422A
Authority: KR
Inventors: 기요타카 후루타; 고이치 모리; 히로시 다카타
Original assignee: 이글 고오교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-08-21
Also published as: EP3578814A1; RU2019123280A3; US20200003195A1; CN110192031A; RU2019123280A; JPWO2018143421A1; WO2018143421A1

Abstract

예냉에 소비하는 시간을 짧게 할 수 있고, 효율적으로 액체 공급할 수 있는 액체 공급 시스템을 제공한다. 흡입구(130b)로부터 제1 펌프실(P1)을 통해 송출구(130c)로 향해 초저온 액체가 흐르는 제1 유로와, 흡입구(130b)로부터 제2 펌프실(P2)을 통해 송출구(130c)로 향해 초저온 액체가 흐르는 제2 유로를 갖춤과 더불어, 제1 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이와, 제2 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이가 동일하게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

액체 공급 시스템

본 발명은, 초저온 액체를 공급하는 액체 공급 시스템에 관한 것이다.

순환 유로에 대해 액체 질소나 액체 헬륨 등의 초저온 액체를 순환시키기 위해, 벨로우즈에 의해 형성된 펌프실을 가진 액체 공급 시스템을 이용한 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이러한 액체 공급 시스템에 있어서는, 펌프실을 통과하는 유로가 액체에 의해 채워져 있지 않으면 펌프를 동작시킬 수 없다. 따라서, 최초의 기동시나 유지보수 후의 기동시에 있어서는, 예냉을 실시함으로써, 초저온 액체가 유로 내에서 기화해 버리지 않게 할 필요가 있다. 그래서, 액체 공급 시스템을 기동하기 전에, 펌프실을 통과하는 유로에 대해, 초저온 액체를 강제적으로 흘림으로써, 당해 유로를 미리 냉각하고 있다.

여기서, 액체 공급 시스템에 있어서는, 2개의 벨로우즈를 연직 방향으로 나란히 배치시키고, 2개의 펌프실을 연직 방향으로 나란히 설치하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 기술에 의하면, 구동원에 의해 연직 방향으로 왕복 이동하는 축부재가, 하강할 때 및 상승할 때의 어느 것에 있어서도, 2개의 펌프실로부터 교대로 초저온 액체를 토출시킬 수 있다. 종래, 이러한 액체 공급 시스템에 있어서는, 연직 방향 위쪽에 배치되어 있는 펌프실로부터 송출되는 액체의 출구의 높이와, 연직 방향 아래쪽에 배치되어 있는 펌프실로부터 송출되는 액체의 출구의 높이는 다르게 되어 있었다. 즉, 전자에 대해 후자의 쪽이 낮은 위치에 설치되어 있었다. 그 때문에, 예냉할 때에, 초저온 액체를 강제적으로 흘려도, 후자의 출구로부터 초저온 액체가 배출되기 쉽기 때문에, 유로 중, 위쪽에 위치하는 영역의 온도를 저하시키는데 장시간을 필요로 하고 있었다.

특허문헌 1 : 국제 공개 제2016/006648호

본 발명의 목적은, 예냉에 소비하는 시간을 짧게 할 수 있고, 효율적으로 액체 공급할 수 있는 액체 공급 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

즉, 본 발명의 액체 공급 시스템은,

내부에 펌프실이 갖추어지고 또한 초저온 액체의 흡입구 및 송출구가 설치되어 있는 용기와,

상기 용기 내에 있어서, 연직 방향으로 왕복 이동하는 축부재와,

상기 용기 내에 있어서, 연직 방향으로 나란히 배치되고 또한 상기 축부재의 왕복 이동에 따라 신축하는 제1 벨로우즈 및 제2 벨로우즈와,

제1 벨로우즈의 외주면을 둘러싸는 공간에 의해 형성되는 제1 펌프실과,

제2 벨로우즈의 외주면을 둘러싸는 공간에 의해 형성되는 제2 펌프실을 갖춘 액체 공급 시스템으로서,

상기 흡입구로부터 제1 펌프실을 통해 상기 송출구로 향해 초저온 액체가 흐르는 제1 유로와,

상기 흡입구로부터 제2 펌프실을 통해 상기 송출구로 향해 초저온 액체가 흐르는 제2 유로를 갖춤과 더불어,

상기 제1 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이와, 제2 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이가 동일하게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 제1 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이와, 제2 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이가 동일하게 되도록 구성되어 있다. 따라서, 예냉을 실행하기 위해, 흡입구로부터 송출구로 강제적으로 초저온 액체를 흘릴 때에, 제1 유로를 흐르는 액체의 액면의 높이와, 제2 유로를 흐르는 액체의 액면의 높이를 동등하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 어느 쪽인가 한쪽의 유로로부터 액체가 배출되기 쉽게 되어 버리고, 다른쪽의 유로에 액체가 흐르기 어렵게 된다고 할 수 없기 때문에, 예냉에 소비하는 시간을 짧게 할 수 있다.

상기 제1 펌프실이 상기 흡입구로부터의 초저온 액체를 상기 용기 내로 흘리는 것을 허용하는 제1 밸브와, 상기 용기 내로부터의 초저온 액체를 상기 송출구로 흘리는 것을 허용하는 제3 밸브와의 사이의 공간에 의해 형성되고,

상기 제2 펌프실이 상기 흡입구로부터의 초저온 액체를 상기 용기 내로 흘리는 것을 허용하는 제2 밸브와, 상기 용기 내로부터의 초저온 액체를 상기 송출구로 흘리는 것을 허용하는 제4 밸브와의 사이의 공간에 의해 형성되며,

상기 제3 밸브와 상기 제4 밸브가 펌프실 상부에 배치되어 있으면 좋다.

이에 따라, 펌프실 내부를 배출 밸브의 높이까지 액체로 채울 수가 있어 펌프실 내부의 대부분을 액체로 채울 수 있기 때문에, 예냉에 소비하는 시간을 짧게 할 수 있다. 또, 예냉시에 펌프실 내부를 액체로 채울 수 있기 때문에, 펌프실 내에 압축성 유체인 기체가 남기 어렵게 할 수 있어 펌프 구동에 의한 액체 공급을 저해하는 일 없이, 효율적으로 실행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 예냉에 소비하는 시간을 짧게 할 수 있고, 효율적으로 액체를 공급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 개략 구성도이다.

이하에 도면을 참조하여, 이 발명을 실시하기 위한 형태를, 실시예에 근거해서 예시적으로 상세하게 설명한다. 다만, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 이 발명의 범위를 그것들만으로 한정하는 취지의 것은 아니다.

(실시예)

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 액체 공급 시스템에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 액체 공급 시스템은, 예를 들어 초전도 기기를 초저온 상태로 유지시키기 위해 매우 적합하게 이용된다. 즉, 초전도 기기에 있어서는, 초전도 코일 등을 상시 냉각시킬 필요가 있다. 그래서, 초전도 코일 등이 갖추어진 피냉각 장치에 초저온 액체(액체 질소나 액체 헬륨)를 상시 공급함으로써, 피냉각 장치는 상시 냉각된다. 보다 구체적으로는, 피냉각 장치를 통과하는 순환 유로를 설치하고 또한 이 순환 유로 중에 본 실시예에 따른 액체 공급 시스템을 장착함으로써, 초저온 액체를 순환시켜, 피냉각 장치를 상시 냉각시키는 것이 가능하게 된다.

＜액체 공급 시스템의 전체 구성＞

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액체 공급 시스템 전체의 개략 구성도로서, 액체 공급 시스템 전체의 개략 구성을 단면적으로 나타낸 도면이다. 덧붙여, 도 1에 있어서는, 중심축선을 포함한 면에서 절단한 단면에 의한 개략 구성을 나타내고 있지만, 설명의 편의상, 중심축선에 대해 좌측과 우측에서는 단면 위치의 위상을 어긋나게 하고 있다. 보다 구체적으로는, 중심축선보다 좌측에는 제1 펌프실을 통과하는 제1 유로가 명확하게 되는 위치의 단면적인 구성을 나타내고, 중심축선보다 우측에는 제2 펌프실을 통과하는 제2 유로가 명확하게 되는 위치의 단면적인 구성을 나타내고 있다.

본 실시예에 따른 액체 공급 시스템(10)은, 액체 공급 시스템 본체(이하, 시스템 본체(100)라 칭한다)와, 시스템 본체(100)가 내부에 설치되는 진공 용기(200)와, 배관(흡입관(310) 및 송출관(320))을 갖추고 있다. 흡입관(310) 및 송출관(320)은, 모두 진공 용기(200)의 외부로부터 진공 용기(200)의 내부로 비집고 들어가, 시스템 본체(100)에 접속되어 있다. 진공 용기(200)의 내부는 밀폐되어 있고, 진공 용기(200)의 내부 중, 시스템 본체(100), 흡입관(310) 및 송출관(320)의 외측의 공간은 진공 상태가 유지되어 있다. 이에 따라, 이 공간은 단열 기능을 갖추고 있다. 액체 공급 시스템(10)은, 통상 수평면 상에 설치된다. 액체 공급 시스템(10)이 설치된 상태에 있어서, 도 1에서의 위쪽이 연직 방향 위쪽으로 되고, 도 1에서의 아래쪽이 연직 방향 아래쪽으로 된다.

시스템 본체(100)는, 구동원으로 되는 리니어 액츄에이터(110)와, 리니어 액츄에이터(110)에 의해 연직 방향으로 왕복 이동하는 축부재(120)와, 용기(130)를 갖추고 있다. 덧붙여, 리니어 액츄에이터(110)는 임의의 개소에 고정되고, 고정되는 개소는 용기(130)에 고정되어 있어도 좋은바, 다른 도시하지 않은 개소에 고정되어 있어도 좋다. 축부재(120)는, 용기(130)의 외부로부터, 용기(130)의 천정부에 설치된 개구부(130a)를 매개로 해서 용기 내부로 비집고 들어가도록 설치되어 있다. 또, 용기(130)의 저부(底部, 밑부분)(연직 방향 아래쪽)에는, 유체(초저온 액체)의 흡입구(130b) 및 송출구(130c)가 설치되어 있다. 상기의 흡입관(310)은 흡입구(130b)가 설치된 위치에 접속되고, 송출관(320)은 송출구(130c)가 설치된 위치에 접속되어 있다.

용기(130)의 내부에 있어서는, 복수의 부재가 갖추어져 있고, 이들 복수의 부재에 의해 구획된 복수의 공간에 의해, 복수의 펌프실과, 액체의 유로와, 단열용의 진공실이 형성되어 있다. 이하, 이 용기(130)의 내부의 구성에 대해, 보다 상세하게 설명한다.

축부재(120)는, 내부에 속이 빈 부분(중공부)을 가지는 축 본체부(121)와, 축 본체부(121)의 외주면 측을 둘러싸도록 설치되는 원통부(122)와, 축 본체부(121)와 원통부(122)를 연결하는 연결부(123)를 가지고 있다. 또, 원통부(122)의 상단에는 상단 측 외향 플랜지부(122a)가 설치되고, 원통부(122)의 하단에는 하단 측 외향 플랜지부(122b)가 설치되어 있다.

용기(130)는, 대략 원통 모양의 동체부(130X)와, 저판부(底板部; 130Y)를 갖추고 있다. 또, 동체부(130X)에는, 높이 방향의 중앙 부근에 설치되는 제1 내향 플랜지부(130Xa)와, 위쪽에 설치되는 제2 내향 플랜지부(130Xb)가 설치되어 있다.

동체부(130X)의 내부에는, 제1 내향 플랜지부(130Xa)보다 아래쪽에 설치되어 축방향으로 신장하는 제1 유로(130Xc)가 둘레방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 또, 동체부(130X)의 내부에는, 제1 내향 플랜지부(130Xa)보다 위쪽에 설치되어 축방향으로 신장하는 제2 유로(130Xd)가 둘레방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 더욱이, 동체부(130X)의 내부에는, 제1 유로(130Xc)가 설치되어 있는 영역보다 더 지름 방향 외측에 있어서, 축방향으로 신장하는 원통 모양의 공간으로 구성된 제3 유로(130Xe)도 설치되어 있다. 또, 용기(130)의 저부에는, 지름 방향 외측으로 향해 신장하여 제1 유로(130Xc)에 연결되는 유로(13d)가 원주 모양으로 일정하게 형성되어 있다. 더욱이, 용기(130)에서의 저판부(130Y)에는, 지름 방향 외측으로 향해 신장하는 유로(130e)가 원주 모양으로 일정하게 형성되어 있다. 즉, 이들 유로(13d) 및 유로(130e)는, 중심축선 측으로부터 지름 방향 외측으로 향해, 방사상으로 360°모든 방향으로 유체가 흐를 수 있도록 구성되어 있다.

또, 용기(130)의 내부에는, 축부재(120)의 왕복 이동에 따라 신축하는 제1 벨로우즈(141) 및 제2 벨로우즈(142)가 설치되어 있다. 이들 제1 벨로우즈(141) 및 제2 벨로우즈(142)는, 연직 방향으로 나란히 배치되어 있다. 제1 벨로우즈(141)의 상단 측은 축부재(120)에서의 원통부(122)의 상단 측 외향 플랜지부(122a)에 고정되어 있고, 제1 벨로우즈(141)의 하단 측은 용기(130)의 제1 내향 플랜지부(130Xa)에 고정되어 있다. 또, 제2 벨로우즈(142)의 상단 측은 용기(130)의 제1 내향 플랜지부(130Xa)에 고정되어 있고, 제2 벨로우즈(142)의 하단 측은 축부재(120)에서의 원통부(122)의 하단 측 외향 플랜지부(122b)에 고정되어 있다. 그리고, 제1 벨로우즈(141)의 외주면을 둘러싸는 공간에 의해 제1 펌프실(P1)이 형성되어 있고, 제2 벨로우즈(142)의 외주면을 둘러싸는 공간에 의해 제2 펌프실(P2)이 형성되어 있다.

또, 용기(130)의 내부에는, 축부재(120)의 왕복 이동에 따라 신축하는 제3 벨로우즈(151) 및 제4 벨로우즈(152)도 설치되어 있다. 제3 벨로우즈(151)의 상단 측은 용기(130)의 천정부에 고정되어 있고, 제3 벨로우즈(151)의 하단 측은 축부재(120)에 고정되어 있다. 이에 따라, 용기(130)에 설치된 개구부(130a)가 막혀 있다. 제4 벨로우즈(152)의 상단 측은 용기(130)에 설치된 제2 내향 플랜지부(130Xb)에 고정되어 있고, 제4 벨로우즈(152)의 하단 측은 축부재(120)에서의 연결부(123)에 고정되어 있다. 그리고, 축부재(120)의 축 본체부(121)의 내부의 속이 빈 부분에 의해 형성되는 제1 공간(K1)과, 제3 벨로우즈(151)의 외주면 측 및 제4 벨로우즈(152)의 내주면 측 등에 의해 형성되는 제2 공간(K2)과, 제1 벨로우즈(141) 및 제2 벨로우즈(142)의 내주면 측에 형성되는 제3 공간(K3)은 연결되어 있다. 이들 제1 공간(K1)과 제2 공간(K2)과 제3 공간(K3)에 의해 형성되는 공간은 밀폐되어 있다. 본 실시예에서는, 이것들에 의해 형성되는 밀폐 공간은 진공 상태가 유지되어 있고, 단열 기능을 갖추고 있다.

더욱이, 용기(130)의 내부에는, 4개의 체크 밸브(160)(장착된 위치에 따라, 적당히 제1 체크 밸브(제1 밸브)(160A), 제2 체크 밸브(제2 밸브)(160B), 제3 체크 밸브(제3 밸브)(160C) 및 제4 체크 밸브(제4 밸브)(160D)라고 칭한다)가 설치되어 있다. 이들 체크 밸브(160)는 모두 축부재(120)와 같은 축 상에 설치된 환상의 부재에 의해 구성되어 있다. 또, 이들 체크 밸브(160)는, 모두 지름 방향 내측으로부터 외측으로 향하는 유체의 흐름은 허용하고, 지름 방향 외측으로부터 내측으로 향하는 유체의 흐름을 중지시키도록 구성되어 있다.

제1 체크 밸브(160A)와 제3 체크 밸브(160C)는, 제1 펌프실(P1)을 통과하는 유로 상에 설치되어 있다. 이들 제1 체크 밸브(160A) 및 제3 체크 밸브(160C)는, 제1 펌프실(P1)에 의한 펌프 작용에 의해 흐르는 유체의 역류를 중지시키는 역할을 담당하고 있다. 보다 구체적으로는, 제1 펌프실(P1)에 대해, 상류 측에 제1 체크 밸브(160A)가 설치되고, 하류 측에 제3 체크 밸브(160C)가 설치되어 있다. 더욱 구체적으로는, 제1 체크 밸브(160A)는, 용기(130)의 저부에 형성된 유로(13d) 상에 설치되어 있다. 또, 제3 체크 밸브(160C)는, 용기(130)에 설치된 제2 내향 플랜지부(130Xb)의 부근에 형성되는 유로 상에 설치되어 있다. 구체적으로는, 제3 체크 밸브(160C)는, 제1 펌프실(P1)의 상부에 설치된다. 펌프실의 상부는, 펌프실로서 기능하는 영역에 있어서 연직 방향 중앙으로부터 위쪽, 혹은 제1 펌프실(P1)에 존재하는 기체를 배출하고 제1 펌프실(P1)을 액체로 채울 수 있는 위치이다.

그리고, 제2 체크 밸브(160B)와 제4 체크 밸브(160D)는, 제2 펌프실(P2)을 통과하는 유로 상에 설치되어 있다. 이들 제2 체크 밸브(160B) 및 제4 체크 밸브(160D)는, 제2 펌프실(P2)에 의한 펌프 작용에 의해 흐르는 유체의 역류를 중지시키는 역할을 담당하고 있다. 보다 구체적으로는, 제2 펌프실(P2)에 대해, 상류 측에 제2 체크 밸브(160B)가 설치되고, 하류 측에 제4 체크 밸브(160D)가 설치되어 있다. 더욱 구체적으로는, 제2 체크 밸브(160B)는, 용기(130)의 저판부(130Y)에 형성된 유로(130e) 상에 설치되어 있다. 또, 제4 체크 밸브(160D)는, 제1 내향 플랜지부(130Xa)의 부근으로부터 제2 유로(130Xd)에 연결되는 유로 상에 설치되어 있다. 구체적으로는, 제4 체크 밸브(160D)는, 제2 펌프실(P2)의 상부에 설치된다. 펌프실의 상부는, 펌프실로서 기능하는 영역에 있어서 연직 방향 중앙으로부터 위쪽, 혹은 제2 펌프실(P2)에 존재하는 기체를 배출하고 제2 펌프실(P2)을 액체로 채울 수 있는 위치이다. 이 제2 유로(130Xd)의 출구는, 제3 체크 밸브(160C)로부터 유체가 유출하는 높이와 같은 위치에 설치되어 있다.

＜액체 공급 시스템 전체의 동작 설명＞

액체 공급 시스템 전체의 동작에 대해 설명한다. 리니어 액츄에이터(110)에 의해, 축부재(120)가 하강할 때에 있어서는, 제1 벨로우즈(141)는 줄어들고, 제2 벨로우즈(142)는 신장한다. 이 때, 제1 펌프실(P1)의 유체 압력은 낮아지기 때문에, 제1 체크 밸브(160A)는 밸브가 열리고, 제3 체크 밸브(160C)는 밸브가 닫힌 상태로 된다. 이에 따라, 액체 공급 시스템(10)의 외부로부터 흡입관(310)에 의해 보내지는 유체(화살표 S10 참조)는, 흡입구(130b)로부터 용기(130) 내로 흡입되어, 제1 체크 밸브(160A)를 빠져 나간다(화살표 S11 참조). 그리고, 제1 체크 밸브(160A)를 빠져 나간 유체는, 용기(130)에서의 동체부(130X)의 내부의 제1 유로(130Xc)를 통해, 제1 펌프실(P1)로 보내진다. 또, 제2 펌프실(P2)의 유체 압력은 높아지기 때문에, 제2 체크 밸브(160B)는 밸브가 닫히고, 제4 체크 밸브(160D)는 밸브가 열린 상태로 된다. 이에 따라, 제2 펌프실(P2) 내의 유체는, 제4 체크 밸브(160D)를 빠져 나간다(화살표 T12 참조). 그리고, 제4 체크 밸브(160D)를 빠져 나간 유체는, 동체부(130X)의 내부의 제2 유로(130Xd)를 빠져 나가, 제3 유로(130Xe)로 보내진다(화살표 T13 참조). 그 후, 유체는, 송출구(130c)를 통해, 송출관(320)에 의해 액체 공급 시스템(10)의 외부로 송출된다.

그리고, 리니어 액츄에이터(110)에 의해, 축부재(120)가 상승할 때에 있어서는, 제1 벨로우즈(141)는 신장하고, 제2 벨로우즈(142)는 줄어든다. 이 때, 제1 펌프실(P1)의 유체 압력은 높아지기 때문에, 제1 체크 밸브(160A)는 밸브가 닫히고, 제3 체크 밸브(160C)는 밸브가 열린 상태로 된다. 이에 따라, 제1 펌프실(P1) 내의 유체는, 제3 체크 밸브(160C)를 빠져 나가(화살표 T11 참조), 동체부(130X)의 내부에 설치된 제3 유로(130Xe)로 보내진다. 그 후, 유체는, 송출구(130c)를 통해, 송출관(320)에 의해 액체 공급 시스템(10)의 외부로 송출된다. 또, 제2 펌프실(P2)의 유체 압력은 낮아지기 때문에, 제2 체크 밸브(160B)는 밸브가 열리고, 제4 체크 밸브(160D)는 밸브가 닫힌 상태로 된다. 이에 따라, 액체 공급 시스템(10)의 외부로부터 흡입관(310)에 의해 보내지는 유체(화살표 S10 참조)는, 흡입구(130b)로부터 용기(130) 내로 흡입되어, 제2 체크 밸브(160B)를 빠져 나간다(화살표 S12 참조). 그리고, 제2 체크 밸브(160B)를 빠져 나간 유체는, 제2 펌프실(P2)로 보내진다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 액체 공급 시스템(10)에 있어서는, 축부재(120)가 하강할 때 및 상승할 때의 어느 것에 있어서도, 흡입관(310) 측으로부터 송출관(320) 측으로 유체를 흘릴 수 있다. 따라서, 이른바 맥동을 억제할 수 있다.

여기서, 흡입구(130b)로부터 제1 펌프실(P1)을 통해 송출구(130c)를 향해 초저온 액체가 흐르는 유로를 제1 유로라고 칭하고, 흡입구(130b)로부터 제2 펌프실(P2)을 통해 송출구(130c)를 향해 초저온 액체가 흐르는 유로를 제2 유로라고 칭한다. 제1 유로는, 상기의 설명으로부터 명확해진 바와 같이, 흡입구(130b)로부터 진입한 초저온 유체가, 화살표 S11 방향으로 흐른 후에, 화살표 T11 방향으로 흘러 송출구(130c)로 흘러 가는 유로이다. 또, 제2 유로는, 흡입구(130b)로부터 진입한 초저온 유체가, 화살표 S12 방향으로 흐른 후에, 화살표 T12 방향 및 화살표 T13 방향으로 흘러 송출구(130c)로 흘러 가는 유로이다.

본 실시예에 있어서는, 제1 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이(화살표 T11 참조)와, 제2 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이(화살표 T13 참조)가 동일하게 되도록 구성되어 있다.

액체 공급 시스템(10)이 구동하고 있는 경우에서의 유체의 흐름을 정리하면 다음과 같다. 축부재(120)가 하강할 때에 있어서는, 제1 유로 중 제1 펌프실(P1)보다 상류 측에서는 유체가 흐르고, 하류 측은 유체가 흐르지 않는다. 또, 제2 유로 중 제2 펌프실(P2)보다 하류 측에서는 유체가 흐르고, 상류 측은 유체가 흐르지 않는다. 이에 대해, 축부재(120)가 상승할 때에 있어서는, 제1 유로 중 제1 펌프실(P1)보다 하류 측에서는 유체가 흐르고, 상류 측은 유체가 흐르지 않는다. 또, 제2 유로 중 제2 펌프실(P2)보다 상류 측에서는 유체가 흐르고, 하류 측은 유체가 흐르지 않는다.

＜예냉＞

예냉에 대해 설명한다. 배경 기술 중에서 설명한 바와 같이, 초저온 액체를 순환시키기 위해서는, 최초의 기동시나 유지보수 후의 기동시에 있어서, 유로를 예냉함으로써, 초저온 액체가 유로 내에서 기화해 버리지 않게 할 필요가 있다. 예냉의 경우에는, 외부의 구동원에 의해, 상기의 제1 유로 및 제2 유로에 대해, 초저온 액체를 강제적으로 흘리게 된다. 그 때문에, 제1 체크 밸브(160A), 제2 체크 밸브(160B), 제3 체크 밸브(160C) 및 제4 체크 밸브(160D)는, 모두 밸브가 열린 상태로 된다. 즉, 제1 유로와 제2 유로에는, 상류 측으로부터 하류 측 전역에 걸쳐, 동시에 초저온 액체가 흐른다.

＜본 실시예에 따른 액체 공급 시스템의 뛰어난 점＞

본 실시예에 따른 액체 공급 시스템(10)에 의하면, 제1 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이(화살표 T11 참조)와, 제2 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이(화살표 T13 참조)가 동일하게 되도록 구성되어 있다. 따라서, 예냉을 실행하기 위해, 흡입구(130b)로부터 송출구(130c)로 강제적으로 초저온 액체를 흘릴 때에, 제1 유로를 흐르는 액체의 액면의 높이와, 제2 유로를 흐르는 액체의 액면의 높이를 동등하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 어느 쪽인가 한쪽의 유로로부터 액체가 배출되기 쉽게 되어 버리고, 다른쪽의 유로에 액체가 흐르기 어렵게 된다고 할 수 없기 때문에, 예냉에 소비하는 시간을 짧게 할 수 있다.

(기타)

제1 유로와 제2 유로의 구성에 대해서는 상기 실시예에 나타낸 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 상기 실시예에서 나타낸 제1 유로 및 제2 유로에 대해, 용기(130)에 설치된 제2 내향 플랜지부(130Xb)의 내부에, 유체(초저온 액체)를 우회시키는 루트(도 1 중의 점선으로 나타낸 화살표 T14 참조)를 설치함으로써, 예냉 시에 제2 내향 플랜지부(130Xb)도 냉각시켜 둘 수 있다. 이에 따라, 보다 한층, 조기에 시스템 내부를 냉각시킬 수 있다.

또, 상기 실시예에서 나타낸 구성에 있어서, 유체(초저온 액체)의 흘리는 방법을 반대로 할 수도 있다. 즉, 송출구(130c)를 흡입구, 송출관(320)을 흡입관, 흡입구(130b)를 송출구, 흡입관(310)을 송출관으로 해서, 제1 유로 및 제2 유로에서의 유체의 흘리는 방법을 반대로 할 수도 있다. 다만, 상기 실시예의 경우에는, 4개소의 체크 밸브(160)는, 모두 지름 방향 내측으로부터 외측으로 향하는 유체의 흐름은 허용하고, 지름 방향 외측으로부터 내측으로 향하는 유체의 흐름을 중지시키도록 구성되어 있었다. 이에 대해, 유체의 흘리는 방법을 반대로 하는 경우에는, 4개소의 체크 밸브(160)는, 모두 지름 방향 외측으로부터 내측으로 향하는 유체의 흐름은 허용하고, 지름 방향 내측으로부터 외측으로 향하는 유체의 흐름을 중지시키도록 구성할 필요가 있다. 이상과 같이 구성한 경우에 있어서도, 상기 실시예의 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

10 액체 공급 시스템
100 시스템 본체
110 리니어 액츄에이터
120 축부재
121 축 본체부
122 원통부
122a 상단 측 외향 플랜지부
122b 하단 측 외향 플랜지부
123 연결부
130 용기
130a 개구부
130b 흡입구
130c 송출구
130d 유로
130e 유로
130Xa 제1 내향 내향 플랜지부
130Xb 제2 내향 내향 플랜지부
130Xc 제1 유로
130Xd 제2 유로
130Xe 제3 유로
130Y 저판부
141 제1 벨로우즈
142 제2 벨로우즈
151 제3 벨로우즈
152 제4 벨로우즈
160 체크 밸브
160A 제1 체크 밸브
160B 제2 체크 밸브
160C 제3 체크 밸브
160D 제4 체크 밸브
200 진공 용기
310 흡입관
320 송출관
P1 제1 펌프실
P2 제2 펌프실

Claims

내부에 펌프실이 갖추어지고 또한 초저온 액체의 흡입구 및 송출구가 설치되어 있는 용기와,
상기 용기 내에 있어서, 연직 방향으로 왕복 이동하는 축부재와,
상기 용기 내에 있어서, 연직 방향으로 나란히 배치되고 또한 상기 축부재의 왕복 이동에 따라 신축하는 제1 벨로우즈 및 제2 벨로우즈와,
제1 벨로우즈의 외주면을 둘러싸는 공간에 의해 형성되는 제1 펌프실과,
제2 벨로우즈의 외주면을 둘러싸는 공간에 의해 형성되는 제2 펌프실을 갖춘 액체 공급 시스템으로서,
상기 흡입구로부터 제1 펌프실을 통해 상기 송출구로 향해 초저온 액체가 흐르는 제1 유로와,
상기 흡입구로부터 제2 펌프실을 통해 상기 송출구로 향해 초저온 액체가 흐르는 제2 유로를 갖춤과 더불어,
상기 제1 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이와, 상기 제2 유로에 있어서 연직 방향 위쪽으로부터 아래쪽으로 이행하는 위치의 높이가 동일하게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 펌프실이 상기 흡입구로부터의 초저온 액체를 상기 용기 내로 흘리는 것을 허용하는 제1 밸브와, 상기 용기 내로부터의 초저온 액체를 상기 송출구로 흘리는 것을 허용하는 제3 밸브와의 사이의 공간에 의해 형성되고,
상기 제2 펌프실이 상기 흡입구로부터의 초저온 액체를 상기 용기 내로 흘리는 것을 허용하는 제2 밸브와, 상기 용기 내로부터의 초저온 액체를 상기 송출구로 흘리는 것을 허용하는 제4 밸브와의 사이의 공간에 의해 형성되며,
상기 제3 밸브와 상기 제4 밸브가 펌프실 상부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 공급 시스템.