KR100753053B1 - 냉동기의 장착구조 및 유지보수방법 - Google Patents

Abstract

냉동기가 조합된 장치가 극저온상태인 채로, 게다가 실드 유닛없이 간편하게 유지보수작업을 행할 수 있도록 한다.

진공용기에, 이 진공용기 내의 진공영역과 격절(隔絶)한 상태에서 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)를 수용하기 위한 슬리브로서, 이 진공용기의 벽에 가까운 개소에 개구를 갖는 슬리브(2)를 설치한다. 제1단, 제2단 냉각실린더는, 그들의 일부가 슬리브와 면(面)접촉하고 있다. 제1단 냉각실린더에는, 슬리브의 개구에 대응하는 개소에, 디스플레이서를 삽입 관통한 상태에서 모터구동부(M)가 장착됨과 동시에 슬리브 내의 공간을 밀폐하기 위하여 슬리브 내에 삽입 관통되는 통상부(41-2)를 갖는 플랜지(41)를 설치한다. 통상부와 이에 대향하는 슬리브의 내벽 사이를 오링(O-Ring)(42)으로 밀봉하고, 제1단, 제2단 냉각실린더를 남기고 모터구동부와 디스플레이서를 떼어내어 새로운 디스플레이서와 교환가능하게 하였다.

냉동장치, 진공용기, 플랜지, 실드 유닛, 슬리브

Description

냉동기의 장착구조 및 유지보수방법{Structure for installation and method for maintenance for refrigerating machine}

도 1은 본 발명의 실시형태를 GM냉동기에 관하여 나타낸 구조도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 GM냉동기에 있어서의 모터구동부 및 디스플레이서를 교환하기 위하여 떼어낸 상태를 나타낸 도면이다.

도 3은 도 2에 나타낸 모터구동부 및 디스플레이서를 꺼낸 후에, 냉각실린더에 대하여 행하여지는 빙결막(氷結膜)이나 서리의 제거작업을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 도 3에 나타낸 빙결막이나 서리의 제거작업 후에, 새로운 모터구동부 및 디스플레이서를 장착하는 작업을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 종래의 GM냉동기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 도 5의 GM냉동기를 진공용기에 장착한 상태를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

C1, C2 : 제1단, 제2단 냉각실린더

D1, D2 : 디스플레이서

F1, F2 : 제1단, 제2단 냉각플랜지

H1, H2 : 제1단, 제2단 콜드베드

M : 모터구동부

R : GM냉동기

1 : 진공용기

2 : 슬리브

3a, 3b : 인듐시트

4, 21, 41 : 플랜지

6 : 열차폐용기

41-1 : 판부재

41-2 : 통상부(筒狀部)

41-3, 42 : 오링(O-Ring)

44 : 가이드핀

45 : 스프링 와셔(spring washer)

46 : 커넥터

본 발명은, 냉동기 냉각형 크라이오스태트(cryostat)에 있어서의 냉동기의 진공용기에 대한 장착구조 및 냉동기의 유지보수방법에 관한 것이다.

크라이오스태트(극저온 진공용기)의 냉각수단으로서 최근에, 액체헬륨을 대 신하여 도 5에 나타낸 바와 같은 GM냉동기(R)가 사용되고 있다. GM냉동기(R)의 구조는 크게 나누어 모터구동부(M)와, 복수단(여기서는 2단)의 냉각실린더(C1, C2)와, 축열체(蓄熱體)를 내장하고 모터구동부(M)에 의해 실린더(C1, C2) 내를 왕복운동하는 디스플레이서(D1, D2)로 구성되어 있다. 제1단 냉각실린더(C1)의 하단부에는 제1단 콜드헤드(H1), 제2단 냉각실린더(C2)의 하단부에는 제2단 콜드헤드(H2)가 각각 형성되어 있다. 제1단 냉각실린더(C1)의 상부개구 테두리에는, 모터구동부(M)를 장착하기 위해서 및 후술되는 진공용기의 장착을 위한 플랜지(4)가 설치되어 있다. 디스플레이서(D1, D2)는, 플랜지(4)의 개구를 통하여 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2) 내에 삽입된다.

상기 2단형식의 콜드헤드(H1, H2)를 가지는 GM냉동기(R)에 있어서는, 제1단 콜드헤드(H1)에서 70∼40K로, 제2단 콜드헤드(H2)에서 20∼4K까지 극저온으로 하는 것이 가능하고, 각 단의 콜드헤드에 의해 피냉각물이 소정온도까지 냉각된다.

GM냉동기(R)를 초전도 마그넷 혹은 일반 크라이오스태트 등의 냉각에 장시간(가동 약 1만(万)시간) 사용하는 경우는 반드시 GM냉동기(R)의 유지보수가 필요하다. 통상의 유지보수는, 항상 운동하고 있는 부분의 부품교환과 점검이다. 이 유지보수작업을 행하는 경우는, 모터구동부(M)와 그에 연결되어 있는 디스플레이서(D1, D2)를 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)로부터 뽑아내어, 떼어내는 것이 필요하다.

그러나, 저온으로 냉각되어 있는 디스플레이서(D1, D2)를 대기중에서 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)로부터 뽑아내면, 순간적으로 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 내면에 공기중의 수분이 부착되어 빙결막으로 되어 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 내면을 덮는다. 부착된 빙결막은 드라이어 등으로 일시적으로는 제거할 수 있다. 그러나, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)는 극저온의 진공용기 중에 있어서 계속 냉각되기 때문에, 재차 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 내면에 빙결막이 생겨 버려서, 결국 유지보수작업이 불가능하게 된다.

그래서, 장치를 정지하여 장치 전체를 상온으로 되돌리고 나서 작업을 행하지 않으면 안되었다. 장치를 정지한 후, 장치가 상온으로 되돌아갈 때까지의 필요시간은, 피냉각물의 열용량에 따라 좌우되지만, 빠르면 1일, 길면 6일 정도 걸리고, 그동안 장치는 정지된 채로 유휴(遊休)상태에 있게 된다. 한편, 냉동기의 유지보수에 필요한 시간은 1대당 3시간정도이다.

생산설비 등에 장착되어 가동하고 있는 GM냉동기의 유지보수인 경우, 장시간 생산라인을 정지시키는 것은 바람직하지 못하다. 그래서, 유지보수의 필요가 있는 GM냉동기는 부품교환작업을 행하지 않고서, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)를 포함하는 GM냉동기 일식(一式)을 유지보수가 완료된 것과 그대로 교환하는 것을 생각할 수 있으며, 도 6에 나타낸 구조의 것이 제안되고 있다.

즉, 진공용기(1)의 천판(天板; 11)에, 진공용기(1) 내의 진공영역과 격절(隔絶)하기 위한, 상측에 개구부를 가지는 슬리브(2)를 설치한다. 그리고, 슬리브(2)의 상측 개구부로부터 GM냉동기(R)의 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)를 삽입하고, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)를 진공용기(1) 내의 진공영역과 격절한 상태에서 GM냉동기(R)를 설치한다.

슬리브(2)는, 하단에 제1단 냉각플랜지(F1)를 설치되어 있는 제1단 슬리브(2a)와, 제1단 냉각플랜지(F1)에 상단이 접속되고 하단부에 제2단 냉각플랜지(F2)가 설치되어 있는 제2단 슬리브(2b)를 가진다. 제1단 슬리브(2a)의 개구부 테두리에는 진공용기(1)의 천판(11)에 기밀하게 볼트를 장착하기 위한 플랜지(F3)가 용접되어 있다. 상술한 바와 같이, 플랜지(4)도 또한 진공용기(1)의 천판(11)에 볼트로 장착된다. 제1단 냉각플랜지(F1)에는 열차폐용기(6)의 천판부가 열전달가능하게 장착되어 있다. 또한, 제2단 냉각플랜지(F2)에는 초전도 마그넷 등의 피냉각재가 열전달가능하게 접촉하고 있다.

또한, 도 6에 있어서, GM냉동기(R)의 제1단 콜드헤드(H1)와 제1단 냉각플랜지(F1)의 접촉면 및, 제2단 콜드헤드(H2)와 제2단 냉각플랜지(F2)의 접촉면에는, 이들 접촉면의 열접촉을 높이기 위하여, 각각 약 0.5∼1㎜두께의 인듐시트(3a, 3b)가 삽입되어 있다. 이하에서는, 이들 접촉면을 열접촉 계면이라고 한다.

도 6에서는, 슬리브(2)는 그 두께를 무시하고 하나의 선으로 도시되어 있고, 슬리브(2)의 내면과 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 외면 사이에는 열접촉 계면을 제외하고 스페이스가 존재한다. 열접촉 계면은, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 연장방향에 직각인 면이다.

그런데, 상기와 같은 슬리브(2)를 사용함으로써, 장치를 상온으로 되돌리지 않고 GM냉동기 일식(一式)을 완전히 교환할 수 있다. 그러나, 슬리브(2)로부터 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)를 포함하는 GM냉동기 일식을 뽑아내어 그대로 교환 할 때에는, 결국은 대기중에 노출되게 된다. 이 경우, 극저온으로 되어 있는 슬리브(2) 내에 공기가 혼입되어 버리고, 새롭게 삽입되는 GM냉동기의 콜드헤드와 슬리브(2)의 열접촉 계면에 공기 등에 의해 형성되는 빙결막이 생기고, 열접촉(열전도성능)이 저하되어 버린다.

상기 슬리브(2)를 사용한 유지보수방법의 문제점을 들면, 이하와 같다.

① 교환시에 공기 등의 혼입을 막을 실드유닛이 필요하다.

② 교환은 그 실드유닛 내에서의 작업이 된다.

③ 열접촉 계면에 개재하는 인듐시트가 급냉각되어 경화되고, 콜드헤드접촉시의 유연성이 없어진다.

④ 교환시에 GM냉동기의 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)가 기울어져 삽입, 고정되면, 열접촉 계면의 접촉면적이 감소되어 버린다.

⑤ 교환불량인 경우에도 수정이 불가능하다.

⑥ 교환작업순서가 많으면, 작업숙련도가 필요하다.

그래서, 본 발명의 과제는, 냉동기가 조합된 장치가 극저온상태인 채로 게다가 실드유닛없이 간편하게 유지보수작업을 행할 수 있도록 하는 것에 있다.

본 발명은, 피냉각물이 수용되는 진공용기에 삽입되어 냉각을 행하는 냉동기로서, 모터구동부와, 이 모터구동부에 장착되어서 이 모터구동부에 의해 구동되는 디스플레이서와, 이 디스플레이서를 왕복운동 가능하게 수용하고 있는 실린더를 포함하는 냉동기를 상기 진공용기에 장착하기 위한 장착구조이고, 상기 진공용기에 는, 이 진공용기 내의 진공영역과 격절(隔絶)한 상태에서 상기 실린더를 수용하기 위한 슬리브로서, 이 진공용기의 벽에 가까운 개소에 개구를 가지는 슬리브를 설치하고, 상기 실린더는, 그 일부가 상기 슬리브와 면(面)접촉하고 있고, 상기 실린더에는, 상기 슬리브의 개구에 대응하는 개소에, 상기 디스플레이서를 삽입 관통한 상태에서 상기 모터구동부가 장착됨과 동시에 상기 슬리브 내의 공간을 밀폐하기 위하여 상기 슬리브 내에 삽입 관통되는 통상부(筒狀部)를 가지는 제1플랜지를 설치하고, 상기 통상부와 이에 대향하는 상기 슬리브의 내벽 사이를 오링(O-Ring)으로 밀봉하도록 하고, 상기 실린더를 남기고 상기 모터구동부와 상기 디스플레이서를 떼어내어 새로운 디스플레이서와 교환가능하게 한 것을 특징으로 한다.

본 장착구조에 있어서는, 상기 슬리브의 상기 개구부에는 상기 제1플랜지의 외주연부와 대향하는 제2플랜지를 설치하여, 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지 사이를 볼트로 조여 장착하도록 하고, 게다가 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지에는 각각, 상기 통상부가 상기 슬리브에 삽입될 때에 상기 실린더의 기울어짐을 규제하기 위한 가이드핀이 적어도 한 개 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 장착구조에 있어서는 또한, 상기 볼트는 상기 제2플랜지를 여유있게 끼워 넣은 상태로 관통하고 있고, 이 볼트의 머리부(頭部)와 이 머리부가 대향하는 상기 제2플랜지의 사이에, 스프링 와셔(spring washer)를 개재시키고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 또한, 상기에 기재된 냉동기의 장착구조에 의한 냉동기의 유지보수방법으로서, 상기 실린더의 일부와 상기 슬리브의 면접촉은, 상기 실린더 의 연장방향에 관하여 직각인 면에 있어서 행하여지고 있고, 상기 모터구동부를 상기 제1플랜지로부터 떼어내어 상기 디스플레이서와 함께 상기 실린더로부터 뽑아내도록 하고, 또한 이 뽑아낼 때에, 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지를 조여 장착하는 것을 느슨하게 하여 상기 통상부를 수㎜정도 끌어내도록 함으로써, 상기 면접촉을 해제하고, 새로운 모터구동부와 디스플레이서의 조합체를 상기 제1플랜지를 통하여 상기 실린더 내에 삽입한 후, 상기 통상부를 본래의 위치로 밀어 되돌려서 상기 실린더의 일부와 상기 슬리브를 면접촉시키는 것을 특징으로 하는 냉동기의 유지보수방법이 제공된다.

<실시예>

도 1을 참조하여, 본 발명에 의한 냉동기의 장착구조의 실시형태에 관하여 설명한다. 본 실시형태는 GM냉동기에 적용한 경우이다. 본 실시형태의 특징은, 슬리브(2)의 개구부에 있어서의 플랜지(21)(제2플랜지)와, 이에 대응하는 개소의 제1단 냉각실린더(C1)의 상부개구 테두리에 설치된 플랜지(41)(제1플랜지), 및 이들의 주변구조에 있다. 다른 부분의 구조는, 도 5, 도 6에서 설명한 것과 실질적으로 동일하고, 그러므로 동일부분에는 동일 참조번호를 부가하고 있다.

GM냉동기는, 앞에서 설명한 바와 같이, 피냉각물이 수용되는 진공용기(미도시)에 삽입되어 냉각을 행하는 것이고, 모터구동부(M)와, 모터구동부(M)에 장착되어 모터구동부(M)에 의해 구동되는 디스플레이서(미도시)와, 이 디스플레이서를 왕복운동 가능하게 수용하고 있는 실린더를 포함한다. 실린더는, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)로 이루어진다.

제1단 냉각실린더(C1)의 하단부에는 제1단 콜드헤드(H1)가, 제2단 냉각실린더(C2)의 하단부에는 제2단 콜드헤드(H2)가 각각 형성되어 있다. 제1단 냉각실린더(C1)의 상부개구 테두리에는, 모터구동부(M)를 장착함과 동시에 진공용기에 대한 장착, 엄밀하게 말하면 플랜지(21)를 통한 진공용기에 대한 장착을 위한 플랜지(41)가 설치되어 있다. 디스플레이서는 플랜지(41)의 개구를 통하여 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2) 내에 삽입된다.

슬리브(2)는, 하단에 제1단 냉각플랜지(F1)가 설치되어 있는 제1단 슬리브(2a)와, 제1단 냉각플랜지(F1)에 상단이 접속되고 하단부에 제2단 냉각플랜지(F2)가 설치되어 있는 제2단 슬리브(2b)를 가진다. 제1단 슬리브(2a)의 개구부 테두리에는 진공용기의 천판에 대한 장착을 위한 플랜지(21)가 설치되어 있다.

또한, 본 형태에 있어서도, GM냉동기(R)의 제1단 콜드헤드(H1)와 제1단 냉각플랜지(F1)의 열접촉 계면 및, 제2단 콜드헤드(H2)와 제2단 냉각플랜지(F2)의 열접촉 계면에는, 이들 접촉면의 열접촉을 높이기 위하여, 각각 약 0.5∼1㎜두께의 인듐시트(3a, 3b)가 설치되어 있다.

본 GM냉동기(R)에 있어서도, 제1단 콜드헤드(H1)에서 70∼40K로, 제2단 콜드헤드(H2)에서 20∼4K까지 극저온으로 하는 것이 가능하고, 각 단의 콜드헤드에 의해 피냉각물이 소정 온도까지 냉각된다. 즉, 도 6에서 설명한 바와 같이, 제1단 냉각플랜지(F1)에는 진공용기 내에 배치되는 열차폐용기의 천판부가 열전달가능하게 장착되고, 제2단 냉각플랜지(F2)에는 초전도 마그넷장치 등의 피냉각재가 열전달가능하게 접촉하도록 된다.

도 1에서도, 슬리브(2)는 그 두께를 무시하고 하나의 선으로 도시되어 있고, 슬리브(2)의 내면과 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 외면 사이에는 열접촉 계면을 제외하고 스페이스가 존재한다. 열접촉 계면은, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 연장방향에 직각인 면이다.

슬리브(2)의 플랜지(21)에 대응하는 개소, 즉 제1단 냉각실린더(C1)의 상부개구 테두리에 설치된 플랜지(41)는, 디스플레이서를 삽입 관통한 상태에서 모터구동부(M)를 장착하기 위한 환상(環狀)의 판부재(41-1)와, 이 판부재(41-1)와 함께 슬리브(2) 내의 공간을 밀폐하기 위하여 슬리브(2)의 상부에 삽입 관통되는 통상부(41-2)를 가진다. 판부재(41-1)와 통상부(41-2)는 볼트(미도시) 등에 의해 일체화되고, 이들의 접합부에는 밀봉용 오링(O-Ring)(41-3)이 설치되어 있다. 이와 같이 하여, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)는, 진공용기 내의 진공영역과 격절한 상태에서 슬리브(2)에 수용된다.

또한, 통상부(41-2)와 이에 대향하는 슬리브(2)의 내벽 사이를 고무로 만들어진 오링(42)으로 밀봉하도록 하고 있다. 이것은, 후에 설명되는 바와 같이, 통상부(41-2)는 슬리브(2)에 대하여 상하이동 가능하게 되어 있기 때문에, 슬리브(2)의 내면과 통상부(41-2)의 외면 사이에는 약간의 틈이 있고, 이 틈을 통한 밀폐누설을 막기 위함이다.

플랜지(41)와 플랜지(21)의 사이에는, 등각도(等角度) 간격을 두고 설치되는 복수개의 볼트(43)로써, 플랜지(21)의 하측으로부터 조여 장착하도록 하고 있다. 또한, 후술하는 이유에 의해, 볼트(43)는 플랜지(21)에는 여유있게 끼워 넣은 상태 로 삽입 관통되어 있다. 이에 더하여, 플랜지(41)와 플랜지(21)에는 각각, 통상부(41-2)가 슬리브(2)로 삽입될 때에 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 기울어짐을 규제하기 위한 가이드핀(44)이 적어도 하나, 여기서는 90도의 등각도 간격을 두고 4개가 설치되어 있다. 가이드핀(44)은 플랜지(21)에 수직으로 설치되고, 이에 대응하는 통상부(41-2) 및 판부재(41-1)에 관통구멍이 설치되어 있다.

또한, 복수개의 볼트(43) 중, 몇 개의 볼트(43) 머리부와 이 머리부가 대향하는 플랜지(21)의 사이에는, 스프링 워셔(45)를 개재시키고 있다. 스프링 워셔(45)는, 볼트(43)를 통하여 플랜지(41)를 도면중 하측으로 끌어넣으려고 하는 부세력(付勢力)을 발생한다. 즉, 최초의 냉각개시시에 제1단 냉각실린더(C1)가 냉각됨으로써, 제1단 냉각실린더(C1)는 수축한다. 이로써, 제1단 콜드헤드(H1)가 제1단 냉각플랜지(F1)로부터 떨어지려고 하지만, 스프링 워셔(45)에 의해 제1단 냉각실린더(C1)가 아래로 밀어짐으로써, 제1단 콜드헤드(H1)와 제1단 냉각플랜지(F1) 사이의 면접촉이 유지된다. 46은, 슬리브(2)와 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2) 사이의 공간을 진공상태로 만들기 위한 진공펌프 등의 감압수단이 접속되는 커넥터이다.

본 GM냉동기는, 유지보수시에는, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)를 남기고, 모터구동부(M)와 디스플레이서를 새로운 모터구동부 및 디스플레이서와 교환한다.

이 교환작업을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

교환작업을 할 때에는, 플랜지(21)와 플랜지(41) 사이의 조여 장착하는 것을 느슨하게 하고, 슬리브(2)로부터 GM냉동기(R)를 전부 뽑아내지 않고(즉, 슬리브(2) 내를 대기에 노출시키지 않고), 오링(42)에 의한 밀봉이 가능한 범위에서 GM냉동기(R)를 끌어올린다. 이 끌어올리는 양은 수㎜, 예컨대 2∼3㎜ 정도이다. 이 조작에 의해 GM냉동기(R)는 슬리브(2)로부터 분리되고, 즉 슬리브(2)와 제1단, 제2단 콜드헤드(H1, H2)의 열접촉이 없어지고, 각 열접촉 계면에 있어서의 열전달은 행하여지지 않게 된다.

다음으로, 극저온상태에서 GM냉동기(R)의 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)는 그대로 고정하고 디스플레이서를 모터구동부(M)와 함께 뽑아내고, 새로운 디스플레이서를 모터구동부와 함께 장착한다.

도 2는, 모터구동부(M)가 디스플레이서(D1, D2)와 함께 뽑아내어지고, 슬리브(2)와 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 면접촉, 엄밀하게 말하면, 제1단 슬리브(2a)와 제1단 콜드헤드(H1) 사이의 면접촉, 및 제2단 슬리브(2b)와 제2단 콜드헤드(H2) 사이의 면접촉이 해제되어 있는 상태를 나타낸다.

도 2의 상태에 있어서, 새로운 모터구동부 및 디스플레이서를 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2) 내에 장착하기 전에, 내부가 빈 틀로 되어 있어서 대기중에 노출된 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 내부는 저온이기 때문에, 빙결막과 서리로 덮여져 있다. 그래서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 내부를 가열장치(드라이어 등)(50)를 삽입하여 온도를 높이고, 빙결막이나 서리를 제거 및 클리닝한다. 승온(昇溫)온도는 20∼40℃면 된다. 승온의 목적은 상술한 이외에, 제1단, 제2단 콜드헤드(H1, H2)의 하단면에 장착되어 있는 인듐시트(3a, 3b)를 연화(軟化)시키는 것도 포함된다.

어느쪽이든, 슬리브(2)와 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2) 사이에는 오링(42)에 의해 밀폐된 진공공간이 존재하고, 슬리브(2)와 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 면접촉이 차단되어 있기 때문에, 진공용기측의 저온에 의해 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)가 직접적으로 냉각되지는 않는다. 역으로, 대기중에 노출되어 있는 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)를 통한 진공용기측으로의 열침입도 방지할 수 있기 때문에, 진공용기측의 온도상승도 최소한으로 할 수 있다.

모터구동부 및 디스플레이서의 교환이 종료되면, 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)를 수㎜ 끌어올린 상태를 본래로 되돌리기 위하여, 도 4에 나타낸 바와 같이, 유압 혹은 기계적으로 밀어붙이는힘(押付力)을 발생하는 설비(60)를 사용하여 GM냉동기 전체를 아래로 밀어낸다. 이 경우, 가이드핀(44)에 의해 제1단, 제2단 냉각실린더(C1, C2)의 기울어짐이 억제되고, 거의 본래의 위치로 되돌아간다. 또, 인듐시트가 연화되어 있는 것으로부터 약간의 기울어짐이 있다고 하더라도 유연하게 면접촉이 가능하게 된다.

이상과 같은 작용에 의해, 제1단, 제2단 콜드헤드(H1, H2)의 열전달성능은 교환전과 동등한 성능을 확보할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태를, GM냉동기의 경우에 관하여 설명하였지만, 본 발명이 적용되는 냉동기는, 단결정끌어올림장치에 제공하는 초전도 자석장치 혹은 다른 용도의 초전도 자석장치에 조합되어 사용되는 것에 적합하다.

본 발명에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

1) 유지보수에서 냉동기를 교환한 경우의 성능열화가 매우 적고, 교환불량이 인지되었을 때이더라도 다시 행할 수 있다.

2) 교환작업은 매우 간편하고 단시간에 실시할 수 있다.

3) 유지보수비용이 저렴하다.

4) 유지보수작업이 초래하는 고객장치의 가동손실을 최소한으로 할 수 있다.

Claims (4)

1. 피냉각물이 수용되는 진공용기에 삽입되어 냉각을 행하는 냉동기로서, 모터구동부와, 이 모터구동부에 장착되어서 이 모터구동부에 의해 구동되는 디스플레이서와, 이 디스플레이서를 왕복운동 가능하게 수용하고 있는 실린더를 포함하는 냉동기를 상기 진공용기에 장착하기 위한 장착구조에 있어서,

   상기 진공용기에는, 이 진공용기 내의 진공영역과 격절(隔絶)한 상태에서 상기 실린더를 수용하기 위한 슬리브로서, 이 진공용기의 벽에 가까운 개소에 개구를 가지는 슬리브를 설치하고,

   상기 실린더는, 그 일부가 상기 슬리브와 면(面)접촉하고 있고,

   상기 실린더에는, 상기 슬리브의 개구에 대응하는 개소에, 상기 디스플레이서를 삽입 관통한 상태에서 상기 모터구동부가 장착됨과 동시에 상기 슬리브 내의 공간을 밀폐하기 위하여 상기 슬리브 내에 삽입 관통되는 통상부(筒狀部)를 가지는 제1플랜지를 설치하고,

   상기 통상부와 이에 대향하는 상기 슬리브의 내벽 사이를 오링(O-Ring)으로 밀봉하도록 하고,

   상기 실린더를 남기고 상기 모터구동부와 상기 디스플레이서를 떼어내어 새로운 디스플레이서와 교환가능하게 한 것을 특징으로 하는 냉동기의 장착구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 슬리브의 상기 개구부에는 상기 제1플랜지의 외주연부와 대향하는 제2플랜지를 설치하여, 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지 사이를 볼트로 조여 장착하도록 하고, 게다가 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지에는 각각, 상기 통상부가 상기 슬리브에 삽입될 때에 상기 실린더의 기울어짐을 규제하기 위한 가이드핀이 적어도 한 개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉동기의 장착구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 볼트는 상기 제2플랜지를 여유있게 끼워 넣은 상태로 관통하고 있고, 이 볼트의 머리부(頭部)와 이 머리부가 대향하는 상기 제2플랜지의 사이에, 스프링 와셔(spring washer)를 개재시키고 있는 것을 특징으로 하는 냉동기의 장착구조.
4. 제1항에 기재된 냉동기의 장착구조에 의한 냉동기의 유지보수방법으로서,

   상기 실린더의 일부와 상기 슬리브의 면접촉은, 상기 실린더의 연장방향에 관하여 직각인 면에 있어서 행하여지고 있고,

   상기 모터구동부를 상기 제1플랜지로부터 떼어내어 상기 디스플레이서와 함께 상기 실린더로부터 뽑아내도록 하고, 또한 상기와 같이 뽑아낼 때에, 상기 제1플랜지와 상기 제2플랜지를 조여 장착하는 것을 느슨하게 하여 상기 통상부를 수㎜정도 끌어내도록 함으로써, 상기 면접촉을 해제하고,

   새로운 모터구동부와 디스플레이서의 조합체를 상기 제1플랜지를 통하여 상기 실린더 내에 삽입한 후, 상기 통상부를 본래의 위치로 밀어 되돌려서 상기 실린 더의 일부와 상기 슬리브를 면접촉시키는 것을 특징으로 하는 냉동기의 유지보수방법.

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