JP2001108321A - 理化学機器冷却用液化ガスの再液化装置 - Google Patents

理化学機器冷却用液化ガスの再液化装置

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JP2001108321A JP28374299A JP28374299A JP2001108321A JP 2001108321 A JP2001108321 A JP 2001108321A JP 28374299 A JP28374299 A JP 28374299A JP 28374299 A JP28374299 A JP 28374299A JP 2001108321 A JP2001108321 A JP 2001108321A
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Tomio Nishitani
富雄 西谷
Etsuji Kawaguchi
悦治 川口
Masato Adachi
正人 足立
Yuji Takahama
裕二 高浜
Bungo Kondou
文五 近藤
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Iwatani International Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒冷却用液化ガスの液温を安定させること
ができる理化学機器冷却用液化ガス再液化装置を提供す
る。 【解決手段】 冷媒用液化ガス槽(7)の外側に配置した
冷媒冷却用液化ガス槽(3)と、槽内をパルス管冷凍機
(6)で冷却している再液化槽(2)とを連通接続する。再
液化槽(2)を冷媒冷却用液化ガス槽(3)の補給用ネック
部(10)に固定する。再液化槽(2)と冷媒冷却用液化ガス
槽(3)とを接続している電気絶縁ガス不透過性の気液移
送管(4)の上端を再液化室(9)の底面から一定寸法高い
位置に開口して、再液化室(9)の底部に液溜め部を形成
する。冷媒冷却用液化ガス槽(3)内の圧力を0〜10 k
Paの微正圧に保持する状態にパルス管冷凍機(6)を運転
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴装置
(NMR)等、液化ガスを冷却源として使用している理化
学機器での液化ガスの再液化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、SCM−NMRでは、検出能力
を向上させるために、液体ヘリウム(冷媒用液化ガス)に
超伝導磁石を浸漬して超伝導磁石を冷却し、液体ヘリウ
ム槽(冷媒用液化ガス槽)に侵入する外部からの熱を抑制
するために、液体ヘリウム槽の外周に液体窒素槽(冷媒
冷却用液化ガス槽)を配置した構成になっている。
【0003】このような構成からなる理化学機器では、
液体ヘリウムは液体窒素によって外部からの入熱が抑制
されているのに対し、液体窒素には外部からの熱が作用
することから、液体窒素の消費量は液体ヘリウムの消費
量よりも格段に多くなる。このため、液体窒素の補給作
業を頻繁に行わなければならないことになるが、液体窒
素補給時の振動や熱変動等の影響が理化学機器の検出精
度に影響を及ぼすことになることから、液体窒素の補給
作業のたびに運転を停止させなければならず、理化学機
器を使用しての作業効率が低下するという問題がある。
【0004】そこで本出願人は、液体窒素槽(冷媒冷却
用液化ガス槽)の液化ガス補給ネック部に再液化室を直
接装着し、この再液化室内をパルス管冷凍機(極低温冷
凍機)で冷却するようにして、液体窒素槽で気化した窒
素ガスをパルス管冷凍機で再液化して、液体窒素槽に戻
すようにした液化ガス再液化装置を先に提案した(特開
平11−63766号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが先に提案した
前記液化ガス再液化装置では、再液化室に流入して来た
気化ガスをパルス管冷凍機で冷却して再液化するように
しているが、再液化槽内や冷媒冷却用液化ガス槽内の圧
力を検出してパルス管冷凍機の運転を制御するように構
成してなかったことから、再液化槽内や冷媒冷却用液化
ガス槽内が過冷却ぎみとなり、再液化槽内や冷媒冷却用
液化ガス槽内が負圧になることがある。槽内が負圧にな
ると外気が再液化槽内や冷媒冷却用液化ガス槽内に侵入
し、不純ガスや水分が再液化槽内や冷媒冷却用液化ガス
槽内に結露することになる。このため、冷媒冷却用液化
ガス(液体窒素)の液温が安定せず、理化学機器での分析
感度が低下するという問題がある。
【0006】また、前記先に提案した液化ガス再液化装
置では、パルス管冷凍機のコールドヘッド部分の上面に
バッファタンクを固定配置してことから、この突出して
いるバッファタンクが理化学機器の取り扱いの邪魔にな
ることがあった。
【0007】本発明は、このような点に着目してなされ
たもので、冷媒冷却用液化ガスの液温を安定させること
ができるようにして、理化学機器での分析感度に影響を
与えることのない理化学機器冷却用液化ガス再液化装置
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、再液化槽に配置した極低温冷凍機をパルス管冷凍
機で構成するとともに、再液化槽を理化学機器の上面に
突出している冷媒冷却用液化ガス槽の補給用ネック部に
固定し、再液化槽の再液化室と冷媒冷却用液化ガス槽と
を接続する電気絶縁ガス不透過性移送管の上端を再液化
室の底面から一定寸法高い位置に開口することにより再
液化室の底部に液溜め部を形成し、冷媒冷却用液化ガス
槽内の圧力を0〜10 kPaの微正圧に保持する状態にパ
ルス管冷凍機を運転制御するようにしたことを特徴とし
ている。
【0009】
【発明の作用】本発明では、冷媒冷却用液化ガス槽内の
圧力を0〜10 kPaの微正圧に保持する状態にパルス管
冷凍機を運転制御するようにしていることから、外気流
入に起因する結露現象を防止することができ、冷媒冷却
用液化ガスの液温を安定させることができることにな
り、液温変動による検出精度の低下を抑制することがで
きる。
【0010】また、パルス管冷凍機のバッファタンクを
コールドヘッド部分から分離して配置し、このバッファ
タンク上にパルス管冷凍機のガス切換弁を配置した場合
には、理化学機器にはパルス管冷凍機のコールドヘッド
部分だけが装着されることになり、理化学機器の磁界乱
れの発生を防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図は本発明の一実施形態を示し、
図1はSCM−NMRからの液体窒素を再液化する場合
での概略構成図、図2はその要部断面図、図3は再液化
装置の制御系を示す概略構成図である。
【0012】この再液化装置は、気化ガスの発生源とな
るSCM−NMR(1)と、再液化槽(2)と、SCM−N
MR(1)の冷媒冷却用液化ガスとしての液体窒素を貯蔵
している冷媒冷却用液化ガス槽(3)と再液化槽(2)とを
連通する気液移送管(4)と、再液化槽(2)の内部に低温
発生部(5)を突入配置してなる極低温冷凍機(6)とで構
成してある。
【0013】SCM−NMR(1)は、真空断熱構造に形
成したケーシング内に、冷却媒体である液体ヘリウムを
貯蔵している冷媒用液化ガス槽(7)と前述の冷媒冷却用
液化ガス槽(3)とが内外に位置する状態で配置してあ
り、冷媒用液化ガス槽(7)内の液体ヘリウムに超電導マ
グネット(8)が浸漬させてある。そして、冷媒用液化ガ
ス槽(7)を取り囲む状態で配置した冷媒冷却用液化ガス
槽(3)は、外部からの熱が冷媒用液化ガス槽(7)に伝達
されることを抑制する熱シールド媒体として作用してい
る。
【0014】再液化槽(2)は、真空断熱構造に構成して
あり、上半部に再液化室(9)を形成するとともに、この
再液化室(9)の下側に、SCM−NMR(1)のケーシン
グ上面から突出している冷媒冷却用液化ガスの補給用ネ
ック部(10)に外嵌する嵌着部(11)が形成してある。そし
て、再液化室(9)の底壁を貫通する状態で前記気液移送
管(4)が配置してあり、この気液移送管(4)はその一部
または全体を合成樹脂等の電気絶縁ガス不透過性材料で
形成してある。また、この気液移送管(4)の上端部は再
液化室(9)の底壁よりもわずかに高い位置で開口してお
り、再液化室(9)の底部に形成される液溜めからのオー
バーフロー分が気液移送管(4)の内表面を膜状に流下す
るようにしてある。さらに、気液移送管(4)の下端部は
再液化槽(2)を補給用ネック部(10)に挿嵌固定した場合
に冷媒冷却用液化ガス槽(3)内の気相部に開口してい
る。
【0015】極低温冷凍機(6)はパルス管冷凍機で構成
してあり、このパルス管冷凍機はパルス管と蓄冷管とを
下端部分で流路的に連結することにより構成したコール
ドヘッド(12)と、圧縮機ユニット(13)と、コールドヘッ
ド(12)と圧縮機ユニット(13)とを連通接続するガス通路
(14)に介装した三方弁で形成したガス切換弁(15)と、バ
ッファタンク(16)とからなり、コールドヘッド(12)の下
端部に形成した低温発生部(5)を再液化室(9)の内部に
突入させている。
【0016】そして、圧縮機ユニット(13)は、圧縮機(1
7)の吐出ポートとガス切換弁(15)の第1ポートとを接続
する高圧ガス供給路(18)に冷却器(19)、油分離器(20)、
油吸着器(21)を直列に配置し、油分離器(20)と油吸着器
(21)との間の高圧ガス供給路(18)を、ガス切換弁(15)の
第2ポートと圧縮機(18)の吸い込みポートとを接続して
いる低圧ガス返送路(22)に保圧弁(23)を介して連通接続
することにより構成してある。
【0017】極低温冷凍機(6)を構成しているバッファ
タンク(16)とガス切換弁(15)は、コールドヘッド(12)か
ら離して設置してあり、流路切換弁(15)は図3に示すよ
うにバッファタンク(16)を支柱としてその上に設置して
ある。このようにガス切換弁(15)をSCM−NMR(1)
のケーシングから離すことにより、ガス切換弁(15)のモ
ータがSCM−NMR(1)から離れて位置することにな
るからSCM−NMR(1)での磁界乱れを防止すること
ができる。ガス切換弁(15)とコールドヘッド(12)を連結
する配管と、コールドヘッド(12)とバッファタンク(16)
を連結する配管は両者を束縛して配置してもよい。
【0018】再液化槽(2)は装着部(12)を冷媒冷却用液
化ガスの補給用ネック部(10)に挿嵌固定するとともに、
再液化槽(2)は冷媒冷却用液化ガスの補給用ネック部(1
0)に隣接して突出形成されている冷媒用液化ガス補給用
ネック部(24)にゴム等の振動吸収材製帯体(25)で拘束し
てある。
【0019】図中符号(26)は冷媒冷却用液化ガス槽(3)
の内圧力を検出して作動する圧力トランスミッタ、(27)
は再液化室(9)の内圧力を検出して作動する圧力トラン
スミッタであり、この圧力トランスミッタ(26)(27)から
出力は、極低温冷凍機(6)に伝達されて極低温冷凍機
(6)の運転を制御するようにしてある。そして、両トラ
ンスミッタ(26)(27)は大気圧を背圧とする開放型で形成
してあり、極低温冷凍機(6)は、冷媒冷却用液化ガス槽
(3)の内圧力あるいは再液化室(9)の内圧力がゲージ圧
で0〜10 kPa(0〜0.1kg/cm2)の範囲の微正圧を維
持するように運転状態を制御している。
【0020】このように冷媒冷却用液化ガス槽(3)の内
圧力あるいは再液化室(9)の内圧力を常時微正圧に維持
することにより、冷媒冷却用液化ガス槽(3)や再液化室
(9)に外気が流入することがなくなり、外気が流入する
ことにより生じていた冷媒冷却用液化ガス槽(3)や再液
化室(9)での結露がなくなり、液温を一定に維持するこ
とができるうえ、構造上歪みもほとんど生じないことか
ら、分析感度を下げることがなくなる。
【0021】
【発明の効果】本発明は、冷媒冷却用液化ガス槽内の圧
力を0〜10 kPaの微正圧に保持する状態にパルス管冷
凍機を運転制御するようにしていることから、外気流入
に起因する結露現象を防止することができ、冷媒冷却用
液化ガスの液温を安定させることができ、理化学機器で
の分析感度を低下させることがない。
【0022】また、パルス管冷凍機のバッファタンクを
コールドヘッド部分から分離して配置し、このバッファ
タンク上にパルス管冷凍機のガス切換弁を配置した場合
には、理化学機器には運動部分のないパルス管冷凍機の
コールドヘッド部分だけが装着されることになるから、
理化学機器の磁界乱れの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】SCM−NMRからの液体窒素を再液化する場
合での概略構成図である。
【図2】その要部断面図である。
【図3】再液化装置の制御系を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…理化学機器、2…再液化槽、3…冷媒冷却用液化ガ
ス槽、4…気液移送管、6…極低温冷凍機(パルス管冷
凍機)、7…冷媒用液化ガス槽、9…再液化槽の再液化
室、10…冷媒冷却用液化ガス槽補給用ネック部、12…極
低温冷凍機のコールドヘッド、15…極低温冷凍機のガス
切換弁、16…バッファタンク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 悦治 滋賀県守山市勝部4丁目5番1号 岩谷瓦 斯株式会社内 (72)発明者 足立 正人 滋賀県守山市勝部4丁目5番1号 岩谷瓦 斯株式会社内 (72)発明者 高浜 裕二 滋賀県守山市勝部4丁目5番1号 岩谷瓦 斯株式会社内 (72)発明者 近藤 文五 滋賀県守山市勝部4丁目5番1号 岩谷瓦 斯株式会社内 Fターム(参考) 3L044 AA04 BA07 CA16 DB03 GA01 KA04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒用液化ガス槽(7)と冷媒冷却用液化
    ガス槽(3)とを内外に配置してなる理化学機器(1)での
    冷媒冷却用液化ガス槽(3)と、槽内を極低温冷凍機(6)
    で冷却している再液化槽(2)とを連通接続してなる冷却
    用液化ガスの再液化装置において、 再液化槽(2)に配置した極低温冷凍機(6)をパルス管冷
    凍機で構成するとともに、再液化槽(2)を理化学機器
    (1)の上面に突出している冷媒冷却用液化ガス槽(3)の
    補給用ネック部(10)に固定し、再液化槽(2)の再液化室
    (9)と冷媒冷却用液化ガス槽(3)とを接続する電気絶縁
    ガス不透過性の気液移送管(4)の上端を再液化室(9)の
    底面から一定寸法高い位置に開口することにより再液化
    室(9)の底部に液溜め部を形成し、冷媒冷却用液化ガス
    槽(3)内の圧力を0〜10 kPaの微正圧に保持する状態
    にパルス管冷凍機(6)を運転制御するようにしたことを
    特徴とする理化学機器冷却用液化ガスの再液化装置。
  2. 【請求項2】 再液化室(9)と冷媒冷却用液化ガス槽
    (3)とに開放型の圧力トランスミッタを配置して冷却用
    液化ガス槽(3)内を微正圧に保持するようにした請求項
    1に記載した理化学機器冷却用液化ガスの再液化装置。
  3. 【請求項3】 パルス管冷凍機(6)のバッファタンク(1
    6)をコールドヘッド部分から分離して配置し、このバッ
    ファタンク(16)上にパルス管冷凍機(6)のガス切換弁(1
    5)を配置した請求項1又は請求項2に記載した理化学機
    器冷却用液化ガスの再液化装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006116042A (ja) * 2004-10-21 2006-05-11 Iwatani Industrial Gases Corp 超電導磁石システムでの冷却装置
JP2021148405A (ja) * 2020-03-23 2021-09-27 株式会社リコー 極低温冷凍機および生体磁気計測装置

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