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ヘリウムガス循環ポンプ 実績あり

国内特許コード P110002954
整理番号 A091P32
掲載日 2011年6月9日
出願番号 特願2002-016431
公開番号 特開2003-214338
登録番号 特許第3615520号
出願日 平成14年1月25日(2002.1.25)
公開日 平成15年7月30日(2003.7.30)
登録日 平成16年11月12日(2004.11.12)
発明者
  • 武田 常広
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 ヘリウムガス循環ポンプ 実績あり
発明の概要 【目的】ヘリウムガス循環ポンプに使用されるゴム製の弁からヘリウムガス内に酸素窒素等の不純物が混入することを防止できるヘリウムガス循環ポンプを提供する。
【構成】液体ヘリウム再循環システムに使用するヘリウムガス循環ポンプであって、前記ヘリウム循環ポンプは高圧のヘリウムガス雰囲気中に配置され、空気中の酸素窒素等がヘリウムガス循環ポンプ内に混入することを防止したことを特徴とするヘリウムガス循環ポンプ。
従来技術、競合技術の概要


人間の脳から発する磁界を検出する脳磁気計測システムの開発が進められている。このシステムでは脳の活動を高時空間分解能で非侵襲的に計測できるSQUID(超電導量子干渉計)が利用されており、このSQUIDは断熱された槽内に貯留されている液体ヘリウムに侵漬され、冷却された状態で用いられる。
上記システムに使用している従来からの液体へリウム槽では、同槽から蒸発したヘリウムガスは、ほとんどの場合大気に開放している。しかし、この場合1リットル当たり約1200円する高価なヘリウムを多量に無駄に消費するため経済的かつ資源的に問題がある。このため、ヘリウムを大量に使う所では、蒸発ガスを回収し、低温センタ-において液化するシステムが稼動している。また、小さなシステムではガスバッグ等に回収し、液化システムに輸送した後、再液化を行ったりしている。しかしながら、液体ヘリウムを完全に回収することが不可能であり、また、ガス回収中にガス内に不純物が混入し、ガスが汚染されてしまう問題がある。
特に、回収ヘリウムガス中には不純物として窒素や酸素が何らかの理由で混入することが避けられないため、回収ヘリウムガスの再利用を進める上で大きな障害となっている。



これらの不純物は、いずれもヘリウムガスより液化及び固化温度が高いので、不純物が混入しているヘリウムガスを使用した場合、工程中の低温部分で液化し、更に凍結、固化し、工程の流路を閉塞し、長期間の連続運転の際には、ヘリウムガスの流通を止めてしまうという現象を起こし、ヘリウムガスの循環に支障をきたす。このようなことからヘリウムガス内に混入している不純物を除く除去手段として、従来より冷凍チャンバ内にガス精製器を配置し、液体ヘリウム貯留槽で気化したヘリウムガスを全量回収し、システム内でヘリウムガス内の不純物を除去した後、再凝縮して液化する再循環システムが提案されている。



この液体ヘリウム再循環システムの一例を図4を参照して説明する。
図中101は脳磁計を収容している液体ヘリウム貯留槽、102は前記貯留槽101内で気化したヘリウムガスを回収するドライポンプ、103はヘリウムガス内に混入している水分を除去する乾燥器、104は流量調整弁、105はヘリウムガス内に混入している不純物を除去する精製器、106は補助冷凍機、107は同補助冷凍機106の第一熱交換器、108は再凝縮冷凍機、109は再凝縮冷凍機108の再凝縮熱交換器である。液体ヘリウム貯留槽101で気化し昇温した後、約300Kになったヘリウムガスは、ドライポンプ102で吸引され、乾燥器103で乾燥され、さらに精製器105でヘリウムガス中の不純物が除去される。不純物が除去されたヘリウムガスは補助冷凍機106で温度約40Kの極低温ヘリウムガスに冷却され、さらに再凝縮冷凍機108の再凝縮熱交換器109で温度4Kの液体ヘリウムに液化され、ここからトランスファ-ライン110を経由して液体ヘリウム貯留槽に供給される構成となっている。

産業上の利用分野


本発明は、人間の頭部の脳から発生される微弱な磁界を高精度で測定し、その脳磁界を発生する電流源の位置を検出するための微弱磁界測定装置(超伝導量子干渉(略称SQUID)素子を用いた磁束測定装置)に使用する循環ポンプに関するものであり、特に、循環ポンプに使用されるゴム製の弁からヘリウムガス内に酸素窒素等の不純物が混入することを防止できるヘリウム循環ポンプに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】液体ヘリウム再循環システムに使用するヘリウムガス循環ポンプであって、前記ヘリウム循環ポンプは高圧のヘリウムガス雰囲気中に配置され、これによって空気中の酸素窒素等がヘリウムガス循環ポンプから液体ヘリウム再循環システム内に混入することを防止したことを特徴とするヘリウムガス循環ポンプ。
【請求項2】前記ヘリウム循環ポンプはヘリウムガスを透過することの無い材料で構成した容器内に収納され、容器内がヘリウムガス雰囲気とされていることを特徴とする請求項1に記載のヘリウムガス循環ポンプ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002016431thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 脳を創る 領域
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