JPH0125903B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はクライオポンプの再生昇温時にこのク
ライオポンプ内部に大量に脱離・放出される気体
を外部に排出するための圧力リリーフ機能を備え
た真空弁に関するものである。 （従来の技術） 従来クライオポンプに用いられていた圧力リリ
ーフ弁の典型的な構造と動作を第４図を用いて説
明する。クライオポンプ運転中はクライオポンプ
１の内部が真空であり、圧力リリーフ弁２の内部
３０が大気圧であることにより弁板５には気圧差
による（第４図図上で）下向きの力が加わり、圧
縮バネ３１の力と一緒にエラストマーガスケツト
３２をシール面に押し付けて真空シールが行なわ
れる。ポンプの運転を停止するとクライオポンプ
１内に凝縮排気されていた気体が放出されてクラ
イオポンプ１内の圧力が上昇を始め、この圧力が
大気圧を越えるとやがて圧縮バネ３１の力に打ち
勝つて弁板５を押し上げ、前記気体は流通路８を
経て大気側へ放出され、クライオポンプ１内の過
度の圧力上昇が防止される。 以上の様にして従来の圧力リリーフ弁２は、大
気圧と真空の差圧および圧縮バネ３１による押圧
力をシール力として使用するために以下の様な欠
点があつた。 圧縮バネ３１の力が弱いときは、充分なシー
ル力がえられずそのためゴミなどによりしばし
ば真空リークを発生した。 圧縮バネ３１の力が強いときは、クライオポ
ンプ１内の圧力解放が充分でなく、クライオポ
ンプ１内の圧力が高くなり危険である。 弁板５の開ストロークが充分にとれない（圧
縮バネ３１の押し付け力はストロークに比例し
て急増する為）ので、大流量の気体放出時には
弁部で大きい圧力損失を生じクライオポンプ１
内の圧力を高めて危険である。 これらの欠点を解決するために、先ずクライオ
ポンプ内が大気圧を越えたことを検出し、外力に
より大気開放のリリーフバルブを強制的に開く電
気的手段が考えられた。 （発明が解決しようとする問題点） しかし前記電気的手段は停電時には作動でき
ず、また、停電時には必然的にクライオポンプ１
の運転が停止するため大量のガスが放出されクラ
イオポンプ１内の圧力が上昇し危険を伴う。 本発明はこれらの欠点を除去し、クライオポン
プ運転時には充分なシール力をもつて真空リーク
を防ぐとともに、クライオポンプ停止時には停電
状態であつても支障なく弁を開きクライオポンプ
内の充分な圧力開放を行い、クライオポンプ内圧
力の過度の上昇を防ぐ圧力リリーフ弁装置の提供
を目的とする。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため次のように構
成されている。すなわち、本発明は、クライオポ
ンプ容器に取り付けられるリリーフ弁装置におい
て、リリーフ弁体がリリーフ弁閉鎖位置、リリー
フ弁開放開始位置、リリーフ弁開放位置の順に後
退移動および逆の順に進出移動することが可能で
あるようなリリーフ弁機構と、前記リリーフ弁体
に連結されたピストンがシリンダ容器内を移動す
るようなピストン機構との二つの機構を設け、前
記ピストン機構のシリンダ容器には、ピストンの
前記リリーフ弁閉鎖位置に対応する位置よりも進
出側の場所にリリーフ弁を強制開させる弁強制開
動作口、前記リリーフ弁開放開始位置に対応する
位置の近傍にはリリーフ弁の開動作を補助する弁
開補助動作口、前記リリーフ弁開放位置に対応す
る位置よりも後退側の場所にリリーフ弁を強制閉
させる弁強制閉動作口、をそれぞれ設け、これら
の動作口を所定のシーケンスに従つて大気圧又は
圧縮空気供給装置に連通又は非連通させるバルブ
機構を併設したリリーフ弁装置である。 （作用） 上記構成からなる本発明において、各動作口の
開閉のシーケンスは次の通りにされる。即ち、ク
ライオポンプの運転中においてはリリーフ弁機構
のリリーフ弁体はクライオポンプ内の真空圧に吸
引されてリリーフ弁閉鎖位置にあり、クライオポ
ンプ容器内は外気に対し閉鎖状態となつている。 そして、このとき、シリンダ容器内のピストン
はシリンダ容器のリリーフ弁閉鎖対応位置にあ
る。この状態において、弁強制閉動作口を開いて
圧縮空気を供給するとともに弁開補助動作口を閉
じかつ弁強制開動作口を大気中へ開くことによ
り、リリーフ弁体はこの空気圧によつて弁孔側に
押し付けられリリーフ弁の閉鎖状態は確実かつ安
定的に維持される。 次に、クライオポンプの運転を停止してクライ
オポンプ内の凝縮ガスを排出する場合は、弁開補
助動作口の閉状態をそのまま維持するとともに、
前記圧縮空気を弁強制開動作口に供給し、前記弁
強制閉動作口を大気中へ開いて解放状態にする。
この結果、弁強制開動作から供給された電気圧に
よつてピストンがリリーフ弁開放対応位置に後退
移動する。そしてこのピストンの移動に連動して
リリーフ弁体がリリーフ弁機構のリリーフ弁開放
位置まで後退移動することでリリーフ弁が充分に
開き、クライオポンプ内の凝縮ガスは外に排出さ
れる。 次に、クライオポンプの運転中に停電が生じた
ときには弁強制閉動作口を大気中へ開放状態に
し、弁強制開動作口を閉じるとともに弁開補助動
作口を開いて該弁開補助動作口に圧縮空気を供給
する。このときもし、クライオポンプ内が大気圧
以下のときはリリーフ弁体の圧下によつてリリー
フ弁が閉じた状態にあり、これに対応してピスト
ンはシリンダ容器のリリーフ弁閉鎖対応位置にあ
る。したがつて、弁開補助動作口に供給された圧
縮空気はピストンの移動（リリーフ弁体の移動）
に何ら関与しない。しかし、停電後時間の経過と
ともにクライオポンプ内の圧力が上昇し大気圧を
越えたときにはクライオポンプ内の内圧によつて
リリーフ弁体が押し上げられる。そして、リリー
フ弁体が弁開放開始位置まで押し上げられたとき
にピストンが後退方向に弁開補助動作口を越えて
押し上げ移動される結果、弁開補助動作口からシ
リンダ容器内に供給される圧縮空気によつてピス
トンが弁開放対応位置まで強制的に押し上げられ
リリーフ弁の完全開放が行われる。したがつて、
クライオポンプ内の凝縮ガスはリリーフ弁を通つ
て外に排出されることとなり、クライオポンプ内
の過圧による危険は効果的に防止されるものとな
る。 （実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。第１図は本発明の実施例であり、クライオ
ポンプ１に本発明によるリリーフ弁装置２０が取
り付けられ、クライオポンプ１の運転時は、リリ
ーフ弁孔２ａを閉じ、クライオポンプ停止時にク
ライオポンプ内圧力が上昇した場合には、リリー
フ弁孔２ａを流通路８に導通させてクライオポン
プ１内の大気圧解放を行う。 リリーフ弁装置２０は大別してリリーフ弁機構
２１と、ピストン機構２２と、バルブ機構２３よ
りなる。このうち、リリーフ弁機構２１は弁容器
３と、この弁容器３内に摺動自在に挿入された弁
板５とからなり、ピストン機構２２は空気圧シリ
ンダ４と、該空気圧シリンダ４内に摺動自在に収
容されたピストン６とからなる。 前記リリーフ弁機構２１を構成する弁容器３内
の弁板５とピストン機構２１のピストン６はシヤ
フト７で連結されている。弁容器３には大気側と
流通する流通路８が弁容器３の底部より若干離れ
た上部に設けられ、他方、空気圧シリンダ４には
圧縮空気の供給および排出を行う三つの空気導入
口９、同１０および同１１が設けられている。 空気導入口９は空気圧シリンダ４の最下部、即
ちピストン６の下死点よりも下側に開口し、弁強
制開動作口として機能する。空気導入口１０はピ
ストン６の下死点より（詳細には、ピストン６の
下死点におけるシール点１２よりも）わずかに上
側に開口し、弁開補助動作口として機能してい
る。又、空気導入口１１はピストン６の上死点よ
り上側に開口し、弁強制閉動作口として機能して
いる。空気導入口１１は一方においてバルブ１４
を介して圧縮空気供給源１３に連結しており、ま
た他方においてバルブ１５を介して大気に連絡し
ている。前記空気導入口９および同１０はそれぞ
れ個別のバルブ１７および同１８を介したのち、
さらに共通のバルブ１６を経て圧縮空気供給源１
３に連絡しており、また共通のバルブ１９を介し
て大気に連絡している。 そして以上の６ケのバルブの動作が第１表の如
くなる様、図示しないバルブコントローラーのシ
ーケンスが構成される。そして、この６ケのバル
ブを含む配管系と、圧縮空気供給源１３と、バル
ブコントローラーのシーケンス制御部とによつて
バルブ機構２３が構成されるのである。

【表】 以上の構成によるリリーフ弁装置２０の動作を
第１図および第１表に基づき説明すると、クライ
オポンプ１の運転中はバルブの動作モードは第１
表の強制閉のモードとなる様にする。この状態で
は、バルブ機構２３は通常のニユーマチツクバル
ブの閉時と同様の動作を行なう。 即ち圧縮空気供給源１３から送られる圧縮空気
は開状態のバルブ１４を通り空気導入口１１より
空気圧シリンダ４の上室に導かれる。一方、空気
圧シリンダ４の下室の空気は空気導入口９から開
状態のバルブ１７および同１９を通り大気へ排出
される。このためピストン６は下方へ押されシヤ
フト７で連結される弁板５もまた圧下されてクラ
イオポンプ１内を大気から遮断する。 クライオポンプ１の停止時はバルブを全て非通
電モード状態とする。このとき、バルブ１５、同
１６および同１８はノーマルオープンのバルブで
構成されており、バルブ１４、同１７および同１
９はノーマルクローズのバルブにより構成されて
いるため、空気圧シリンダ４の上室は大気圧に解
放されている。そして、ピストン６および弁板５
は、ポンプ１内が真空（大気圧以下）である間は
その差圧により圧下されているが、クライオポン
プ１の昇温によつてクライオポンプ１内の圧力が
上昇し大気圧を越えると、下方から上方に向かう
逆の力が弁板５にかかるようになる。 このときバルブ１７は閉状態にあるが、空気圧
シリンダ４はピストン６の下死点においても、第
１図に示すようにピストン６の下側に充分に大き
い空間Ａを確保する構造になつているため、ピス
トン６がこの空間の空気を強制的に膨張させて、
数mm程度上昇しても、ピストン６の上下にはその
上昇を抑止する程の大きい差圧を生ずることはな
い。弁板５とピストン６が数mmだけ上昇移動する
ことでピストン６のシール点１２は空気導入口１
０の上方に達し、その開口はピストンの下方に切
替わる。これによつてバルブ１６および同１８
（いづれも開状態）を通して圧縮空気が空気導入
口１０より空気圧シリンダ４の下室に流入し、一
方上室側は空気導入口１１からバルブ１５を通じ
大気圧に開放されている為、ピストン６は上死点
迄押し上げられ、弁板５もまたそれにつれて上死
点に移動しリリーフ弁機構２１の弁は全開とな
る。このとき、気体流通路８は充分に開放され流
路抵抗による圧力損失は微小である。 なお、上記非通電モードにおけるバルブ動作は
停電時におけるバルブ動作状態と一致する。従つ
て、本リリーフ弁装置２０は停電時に於いても全
くこれと同じ動作を行ない、クライオポンプ１内
を大気に開放することになる。 又、本リリーフ弁装置２０を第１表に示す強制
開のモードで開放する事も可能であり、このモー
ドを用いれば第２図に示す様に本リリーフバルブ
をクライオポンプ１の荒引き用バルブに兼用させ
ることも可能である。即ち第２図に示すように、
荒引き時には大気開放弁２４を閉じて流通路８に
接続された荒引き管２５と、ロータリーポンプ２
６を利用してクライオポンプ１内の荒引きを行
う。この時リリーフ弁装置２０は強制開のモード
である。また、クライオポンプ１の停止時はリリ
ーフ弁装置２０は非通電モードとし、ロータリー
ポンプ２６は停止して大気開放弁２４を開とすれ
ば、クライオポンプ１内の圧力上昇に従つてリリ
ーフ弁装置２０は前記した非通電モード時の動作
を行ないクライオポンプ１内よりの放出気体は荒
引き配管２５内に排出されさらにこの気体は大気
放出弁２４を経て大気へ放出される。 第３図は本発明のさらに改良された実施例を示
す。第１図に示す実施例では非通電モードの時ピ
ストン６が下死点にある時は空気圧導入口１０よ
り供給されている圧縮空気が空気圧導入口１１か
らバルブ１５を通り大気圧に放出され続ける為、
例えば圧縮空気供給源１３が電動式コンプレツサ
ーなどの場合には、停電時に空気圧が次第に下が
り、本リリーフ弁装置２０の動作が行なえなくな
る欠点を有する。 第３図に示す実施例では下死点に於けるシール
点１２の上方にもう一つのシール点１２′を設け、
ピストン６が下死点にあるとき、空気圧導入口１
０がシール点１２とシール点１２′の間に配置さ
れる様構成されている。その他の構成およびバル
ブ１４乃至同１９の動作は第１図の実施例と全く
同一である。この構造によれば、非通電時の動作
モードに於いても空気圧導入口１０より流入する
圧縮空気は両側のシール点１２、同１２′の内側
に封じ込められるので、圧縮空気が流れ放しにな
ることはなく、従つて、停電時に於いても圧縮空
気供給源１３の圧力が下がることがなく、リリー
フ弁装置２０は確実に動作を行う。 以上の第１図乃至第３図の実施例の説明に於い
て、バルブ１４乃至同１９は説明の都合上２方向
バルブを用いたが、３方向或いは４方向のバルブ
を用いてバルブの数を減らすことは容易であり、
この様な構成も本発明の特許請求の範囲を逸脱す
るものでない事は明らかである。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明によればクライオ
ポンプ運転時には確実な真空封止を行ない、クラ
イオポンプ停止に伴ない内圧が上昇した時にはク
ライオポンプ内部の放出気体を大気に放出する圧
力解放弁として、速やかにかつ充分な断面積の気
体流通路を確保することが出来る。 又本リリーフバルブは停電時でも同時に開放動
作を行なうので無人運転にも使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は本
発明のリリーフバルブ装置を荒引き用のロータリ
ポンプと組み合わせた状態の説明図、第３図は本
発明の他の改良された実施例の要部構成図、第４
図は従来装置の構成図である。 １……クライオポンプ、２……圧力リリーフ
弁、２ａ……リリーフ弁孔、３……弁容器、４…
…空気圧シリンダ、５……弁板、６……ピスト
ン、７……シヤフト、８……流通路、９，１０，
１１……空気導入口、１２，１２′……シール点、
１３……圧縮空気供給源、１４，１５，１６，１
７，１８，１９……バルブ、２０……リリーフ弁
装置、２１……リリーフ弁機構、２２……ピスト
ン機構、２３……バルブ機構、２４……大気開放
弁、３０……リリーフ弁の内部、３１……圧縮バ
ネ、３２……エラストマーガスケツト、２５……
荒引き管、２６……ロータリーポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ クライオポンプ容器に取り付けられるリリー
   フ弁装置において、リリーフ弁体がリリーフ弁閉
   鎖位置、リリーフ弁開放開始位置、リリーフ弁開
   放位置の順に後退移動および逆の順に進出移動す
   ることが可能であるようなリリーフ弁機構と、前
   記リリーフ弁体に連結されたピストンがシリンダ
   容器内を移動するようなピストン機構との二つの
   機構を設け、前記ピストン機構のシリンダ容器に
   は、ピストンの前記リリーフ弁閉鎖位置に対応す
   る位置よりも進出側の場所にリリーフ弁を強制開
   させる弁強制開動作口、前記リリーフ弁開放開始
   位置に対応する位置の近傍にはリリーフ弁の開動
   作を補助する弁開補助動作口、前記リリーフ弁開
   放位置に対応する位置よりも後退側の場所にリリ
   ーフ弁を強制閉させる弁強制閉動作口、をそれぞ
   れ設け、これらの動作口を所定のシーケンスに従
   つて大気圧又は圧縮空気供給装置に連通又は非連
   通させるバルブ機構を併設したことを特徴とする
   リリーフ弁装置。