JP2003214764A - High performance helium gas refining device - Google Patents

High performance helium gas refining device

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JP2003214764A JP2002016430A JP2002016430A JP2003214764A JP 2003214764 A JP2003214764 A JP 2003214764A JP 2002016430 A JP2002016430 A JP 2002016430A JP 2002016430 A JP2002016430 A JP 2002016430A JP 2003214764 A JP2003214764 A JP 2003214764A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To lengthen the operation time by solidifying impurities in helium gas and removing it, and simultaneously heating a solidified part to be liquefied, and quickly re-starting the refrigerating operation. <P>SOLUTION: Helium gas gasified in a liquid helium bath is introduced into a capillary 22 of the refining device 10, and cooled in the course of passing through an inner pipe 18, and circulated through a copper pipe 13 bypassing a fin 14. When impurities such as nitrogen and oxygen are mixed in the gasified helium gas, it is frozen in the course of meandering the fin 14. When the pipe is blocked by freezing, an upper pipe 11 is heated by a heater 16 to liquefy the gas. The liquid is transmitted through the fin 14 and a flange part 20 to drop in a liquid reservoir 21 and stored there. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機用高性能ヘリ
ウムガス精製器に関するものであり、特に液体ヘリウム
の再液化装置に好適なヘリウムガス精製器に関するもの
である。さらに具体的には、脳磁計を極低温に維持する
ための液体ヘリウム貯留槽において、同槽から気化した
ヘリウムガスを再び液体ヘリウム貯留槽に循環利用でき
る循環式の液体ヘリウム再液化装置に適用でき、ヘリウ
ムガス内に混入している不純物を効率よく取り除くこと
ができる高性能ヘリウムガス精製器である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-performance helium gas purifier for refrigerators, and more particularly to a helium gas purifier suitable for a reliquefaction device for liquid helium. More specifically, in a liquid helium storage tank for maintaining the magnetoencephalograph at a cryogenic temperature, it can be applied to a circulation type liquid helium reliquefaction device in which the helium gas vaporized from the tank can be recycled to the liquid helium storage tank. A high-performance helium gas purifier that can efficiently remove impurities mixed in helium gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】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ュウム槽で
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。
2. Description of the Related Art Development of a brain magnetic measurement system for detecting a magnetic field emitted from a human brain is in progress. This system uses SQUID (superconducting quantum interferometer) that can measure brain activity non-invasively with high spatio-temporal resolution, and this SQUID is immersed in liquid helium stored in a thermally insulated tank. , Used in a cooled state. In the conventional liquid helium tank used in the above system, the helium gas evaporated from the tank is open to the atmosphere in most cases. However, in this case, a large amount of expensive helium, which costs about 1200 yen per liter, is wastefully consumed, which is economically and resource problematic. For this reason, in a place where a large amount of helium is used, a system for collecting evaporative gas and liquefying it at a low temperature center is operating. In a small system, the gas is collected in a gas bag, transported to a liquefaction system, and then reliquefied. However, it is impossible to completely recover liquid helium, and impurities are mixed in the gas during gas recovery,
There is a problem that gas is polluted. In particular, it is inevitable that nitrogen and oxygen are mixed into the recovered helium gas as impurities for some reason, which is a major obstacle in promoting the reuse of the recovered helium gas.

【0003】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、ヘリウムガス精製器と
して従来より冷凍チャンバ内に置くタイプと、チャンバ
外に置くタイプとが提案されてきている。後者は、ヘリ
ウムガスを別の冷凍機で冷やしたり、液体窒素で冷やし
たりする方式を取っているが、その場合、別の冷凍機を
用意するのは、価格、大きさ等、大きな欠点がある。ま
た、液体窒素で冷やす方式は、安価かつ簡便であるが、
液体窒素を再充填しなければならないため、手間が掛か
るという問題がある。
Since all of these impurities have higher liquefaction and solidification temperatures than helium gas, when helium gas containing impurities is used, the impurities are liquefied in the low temperature portion of the process, and further frozen and solidified. The flow path is blocked, and during a long-term continuous operation, the flow of helium gas is stopped, which impedes the circulation of helium gas. For this reason, as a removal means for removing impurities mixed in the helium gas, conventionally, a helium gas purifier has been proposed as a type to be placed inside the freezing chamber and a type to be placed outside the chamber. The latter adopts a method of cooling helium gas with another refrigerator or liquid nitrogen, but in that case, preparing another refrigerator has major drawbacks such as price and size. . Also, the method of cooling with liquid nitrogen is inexpensive and simple,
Since liquid nitrogen has to be refilled, it is troublesome.

【0004】上記背景から、最近では、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、1
09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300
K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1
08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。
From the above background, recently, a recirculation system has been proposed in which the entire amount of helium gas vaporized in a liquid helium storage tank is recovered, impurities in the helium gas are removed in the system, and then recondensation is performed to liquefy. There is. An example of this liquid helium recirculation system will be described with reference to FIG.
In the figure, 101 is a liquid helium storage tank containing a magnetoencephalograph, 102 is a dry pump for recovering the helium gas vaporized in the storage tank 101, and 103 is a dryer for removing water mixed in the helium gas. 104 is a flow rate control valve, 105 is a purifier for removing impurities mixed in helium gas, 106 is an auxiliary refrigerator, 107 is a first heat exchanger of the auxiliary refrigerator 106, and 108 is a recondensing refrigerator. 1
Reference numeral 09 is a recondensing heat exchanger of the recondensing refrigerator 108. After vaporizing and raising the temperature in the liquid helium storage tank 101, about 300
The helium gas which has become K is sucked by the dry pump 102, dried by the drier 103, and further the impurities in the helium gas are removed by the purifier 105. The helium gas from which the impurities have been removed is cooled by the auxiliary refrigerator 106 to a cryogenic helium gas having a temperature of about 40 K, and the recondensing refrigerator 1 is further cooled.
The re-condensation heat exchanger 109 of No. 08 liquefies liquid helium at a temperature of 4K, and the liquid helium is supplied from here to the liquid helium storage tank via the transfer line 110.

【0005】ここで、上記液体ヘリウム再循環システム
に使用されている従来型の精製器105についてその構
造を図面を参照して説明すると、図5は同精製器の断面
図である。図において120は外壁、121は冷凍チャ
ンバの壁であり、両壁の間は断熱性を保持するために真
空層Bとして形成され、冷凍チャンバRは真空層Bによ
って周囲を取り囲まれた断熱室として形成されている。
冷凍チャンバR内には精製器の本体122が配置されて
おり、精製器の本体122は外周が銅管123、内周が
ステンレス管124からなる二重の管状体として構成さ
れており、銅管123およびステンレス管124の間は
図示のように前記真空層Bに連通され、銅管123とス
テンレス管124の間を断熱している。また本体122
を形成する銅管123の下部は冷凍チャンバRの壁12
1面に密封状態で取付けられている。ステンレス管12
4の下部は外壁120と冷凍チャンバRの壁121との
間に形成される真空層B内に突出して配置され、その下
端には約300Kのヘリウムガスをステンレス管124
内に導入する細管126が接続されており、この細管1
26には図4に示すように乾燥器103が接続されてい
る。またステンレス管124の上部には、ヘリウムガス
内の不純物を取り除く(固化する)フィン125がステ
ンレス管124の内壁から流路内に突出して適宜個数取
付けられており、さらにステンレス管124の上端には
ヘリウムガスを補助冷凍機106に供給する管127が
接続されている。管127と銅管123とは密封状態で
接合されている。
Now, the structure of the conventional purifier 105 used in the liquid helium recirculation system will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a sectional view of the purifier. In the drawing, 120 is an outer wall, 121 is a wall of a freezing chamber, a space between both walls is formed as a vacuum layer B for maintaining heat insulation, and a freezing chamber R is an insulating chamber surrounded by the vacuum layer B. Has been formed.
A refining body 122 is arranged in the freezing chamber R, and the refining body 122 is configured as a double tubular body having a copper pipe 123 on the outer periphery and a stainless pipe 124 on the inner periphery. The 123 and the stainless steel pipe 124 are communicated with the vacuum layer B as shown in the drawing, and the copper pipe 123 and the stainless steel pipe 124 are thermally insulated. Also the main body 122
The lower part of the copper tube 123 forming the
It is mounted on one side in a sealed state. Stainless tube 12
The lower part of 4 is arranged so as to project into the vacuum layer B formed between the outer wall 120 and the wall 121 of the freezing chamber R, and a helium gas of about 300 K is placed at the lower end of the stainless tube 124.
The thin tube 126 to be introduced into the inside is connected, and this thin tube 1
As shown in FIG. 4, a dryer 103 is connected to 26. In addition, fins 125 for removing (solidifying) impurities in the helium gas are attached to the upper part of the stainless steel pipe 124 so as to project from the inner wall of the stainless steel pipe 124 into the flow path, and further, are mounted on the upper end of the stainless steel pipe 124. A pipe 127 for supplying helium gas to the auxiliary refrigerator 106 is connected. The pipe 127 and the copper pipe 123 are joined in a sealed state.

【0006】ところで、図5に示す精製器では、300
Kのヘリウムガスが細管126を介して精製器本体のス
テンレス管124内に流入すると、ステンレス管124
内で同ガスはステンレス管124内を図中上方に向かっ
て流れ、冷凍チャンバ内の約40Kの温度によって冷却
されているステンレス管124上部によってガス温度が
約40Kにまで下げられる。この過程においてヘリウム
ガスがフィン125を通過する際に約40Kよりも高い
温度で固化する不純物が約40Kに冷却されたフィンに
よって固化され取り除かれる。不純物が除去されたヘリ
ウムガスは補助冷凍機106に供給される。この精製器
では、熱勾配を小さくするために精製器本体の高さ(ス
テンレス管124の高さ)hはある程度の高さとなるよ
うに設定されており、また、ステンレス管124の内径
2rはできるだけ小さく、かつ、細管126の径もでき
るだけ小さく構成してある。こうした構成により、この
精製器では、300Kのヘリウムガスから約40Kの温
度を維持している冷凍チャンバR内に侵入する侵入熱を
できるだけ小さく抑えている。
By the way, in the purifier shown in FIG.
When the helium gas of K flows into the stainless steel pipe 124 of the purifier body through the thin pipe 126, the stainless steel pipe 124
The same gas flows inside the stainless steel pipe 124 upward in the figure, and the gas temperature is lowered to about 40 K by the upper portion of the stainless steel pipe 124 cooled by the temperature of about 40 K in the freezing chamber. In this process, impurities that solidify at a temperature higher than about 40 K when the helium gas passes through the fin 125 are solidified and removed by the fin cooled to about 40 K. The helium gas from which impurities have been removed is supplied to the auxiliary refrigerator 106. In this refiner, the height of the refiner body (height of the stainless steel pipe 124) h is set to a certain level in order to reduce the thermal gradient, and the inner diameter 2r of the stainless steel pipe 124 is as small as possible. The diameter of the thin tube 126 is made small as much as possible. With this configuration, in this purifier, the heat of invasion from the 300 K helium gas into the freezing chamber R maintaining the temperature of about 40 K is suppressed as small as possible.

【0007】上記精製器Sを用いてヘリウムガスを精製
する過程を説明すると、液体ヘリウム貯留槽で気化した
温度約300Kのヘリウムガスは、温度約40Kの状態
の冷凍チャンバR内に置かれている精製器本体121の
細管126に導入される。そして、細管126からステ
ンレス管124内に流入したヘリウムガスは冷凍チャン
バ内の冷気によって約40Kに冷却されているステンレ
ス管上部に向かって流れ、この過程でフィン125を蛇
行しながら冷却される。そしてヘリウムガスが前記フィ
ン125を通過する際に、ヘリウムガスに混入している
不純物の窒素や酸素は除去される。即ち不純物の窒素や
酸素は、それぞれ温度63、54Kで固化(氷結)する
ことから、約40Kに冷やされているフィン125間を
ヘリウムガスが蛇行通過する間にそれらの不純物はフィ
ン上で固化され、ヘリウムガスが精製される。
The process of purifying helium gas using the purifier S will be described. The helium gas having a temperature of about 300K vaporized in the liquid helium storage tank is placed in the freezing chamber R at a temperature of about 40K. It is introduced into the thin tube 126 of the purifier body 121. Then, the helium gas flowing from the thin tube 126 into the stainless steel tube 124 flows toward the upper portion of the stainless steel tube, which is cooled to about 40K by the cold air in the freezing chamber, and is cooled while meandering the fins 125 in this process. Then, when the helium gas passes through the fins 125, impurities such as nitrogen and oxygen mixed in the helium gas are removed. That is, since the impurities nitrogen and oxygen solidify (freeze) at temperatures of 63 and 54K, respectively, the impurities are solidified on the fins while the helium gas meanders between the fins 125 cooled to about 40K. Helium gas is purified.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
従来型精製器では、液体窒素で冷やしたりする方式に比
べ極めて優れた効果を期待できるものの以下のような問
題点がある。即ち熱侵入を小さくするためにステンレス
管124の内径2rを可能な限り小さくしたために、そ
のステンレス管の上部に配置するフィン125からなる
不純物固化部の容積も必然的に小さくなり、その結果、
精製期間が長期にわたると、固化した不純物物質がフィ
ン125、さらには管127の入り口部分に堆積し、流
路が閉塞されるという問題が起こる。このため、固化し
た不純物を取り除く間は運転中止しなければならないと
いう不都合があった。このようなことから冷凍チャンバ
内に配置する上述型のヘリウムガス精製器では、冷凍チ
ャンバ内への熱侵入を低く抑えつつ、大量の汚染物質を
効率よく除去することは、極めて困難であり、最大でも
2週間程度の連続運転しかできないのが現状である。ま
た、これに代わる性能のよい精製器も現在では見当たら
ない。
However, although the above-mentioned conventional purifier can be expected to have an extremely excellent effect as compared with the method of cooling with liquid nitrogen, it has the following problems. That is, since the inner diameter 2r of the stainless steel pipe 124 is made as small as possible in order to reduce the heat invasion, the volume of the impurity solidification portion composed of the fins 125 arranged on the upper part of the stainless steel pipe is inevitably small.
When the refining period is long, the solidified impurity substance accumulates on the fins 125 and further on the inlet portion of the pipe 127, which causes a problem that the flow path is blocked. Therefore, there is an inconvenience that the operation must be stopped while removing the solidified impurities. For this reason, it is extremely difficult to efficiently remove a large amount of contaminants with the helium gas purifier of the type described above, which is placed in the freezing chamber, while suppressing heat intrusion into the freezing chamber. However, the current situation is that only continuous operation for about two weeks is possible. In addition, no refiner with good performance can be found at present.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、ヘ
リウムガス精製器から冷凍チャンバ内への熱侵入を増や
さずに、ガス内の不純物を確実に、かつ簡単に除去でき
るヘリウムガス精製器を提供することにより、上記問題
点を解決することを目的とする。本発明では、精製器の
不純物固化部の直径をステンレス管の直径よりも大きく
し、これによって固化部に配置するフィンとヘリウムガ
スとの接触面積を大きくし、不純物の固化を促進する。
また、不純物固化部で固化した不純物を急激に加熱する
ことで、固化した不純物を液化し簡単に除去できるよう
にする。こうすることで、固化した不純物を短時間で除
去でき、速やかに冷凍運転を再開し、運転時間を従来品
に比べて10倍以上長くすることが可能となる。
Therefore, the present invention provides a helium gas purifier that can reliably and easily remove impurities in a gas without increasing heat intrusion from the helium gas purifier into the refrigeration chamber. By providing it, it aims at solving the said problem. In the present invention, the diameter of the impurity solidification portion of the purifier is made larger than the diameter of the stainless steel tube, thereby increasing the contact area between the fins arranged in the solidification portion and the helium gas, and promoting solidification of the impurities.
Further, by rapidly heating the impurities solidified in the impurity solidifying section, the solidified impurities can be liquefied and easily removed. By doing so, the solidified impurities can be removed in a short time, the refrigerating operation can be restarted promptly, and the operation time can be made 10 times longer than that of the conventional product.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このため、本発明が採用
した課題解決手段は、液体ヘリウム再液化装置の冷凍チ
ャンバ内に配置し、高温(約300K)ヘリウムガスを
導入し同ガスを徐々に冷却するための下部管と、窒素、
酸素等の不純物を固化(氷結)する固化部を備えた上部
管とからなる精製器において、前記下部管に接続する上
部管の径を下部管に比較して大きく設定し、その内部に
不純物固化部を形成するフィンを流路がジクザクになる
ように配置したことを特徴とする高性能ヘリウムガス精
製器である。また、前記上部管の上方には、ヘリウムガ
スの排出管となる管を、また、前記上部管の内壁には適
宜数のフィンからなる不純物固化部(氷結部)を、さら
に上記上部管の下部には液溜まりを形成したことを特徴
とする高性能ヘリウムガス精製器である。また、液体ヘ
リウム再液化装置の冷凍チャンバ内に配置される精製器
において、前記精製器は上部管と、該上部管に挿入、固
定した前記上部管より小径の下部管からなり、前記上部
管を、小径部と、大径部からなるハット型の形状とし、
小径部の内部には適宜数のフィンからなる不純物固化部
を形成し、大径部には、大径部の内壁と前記下部管周囲
とで液だまりを構成したことを特徴とする高性能ヘリウ
ムガス精製器である。また、前記下部管には温度勾配を
緩くするために流路の長い形状を採用したことを特徴と
する高性能ヘリウムガス精製器である。また、前記フィ
ンを、上は密に、下は粗に配置してガス中の不純物を均
等に固化させるように配置したことを特徴とする高性能
ヘリウムガス精製器である。また、前記上部管にはフィ
ンに堆積した不純物を液化するヒータを配置したことを
特徴とする高性能ヘリウムガス精製器である。また、前
記ヒータは、ヘリウムガス通路の閉塞による管内の圧力
上昇を検知して作動し、上部管内の温度が所定の温度と
なった時にヒータによる加熱を停止し、精製器の作動を
再開始できることを特徴とする高性能ヘリウムガス精製
器である。また、前記ヒータは、ヘリウムガス通路内の
ガス流速が所定値以下になった時に作動し、上部管内の
流速が所定の流速となった時にヒータによる加熱を停止
し、精製器の作動を再開始できることを特徴とする高性
能ヘリウムガス精製器である。また、前記ヒータは、ヘ
リウムガス通路の閉塞による管内の圧力上昇を検知して
作動し、管内の圧力が所定の圧力以下になった時にヒー
タの加熱を停止することを特徴とする高性能ヘリウムガ
ス精製器である。また、前記ヒータはヘリウムガス通路
が固化物で閉塞し温度が所定以下になったことを検知し
て作動し、固化物が溶けて所定温度以上になった時に加
熱を停止することを特徴とする高性能ヘリウムガス精製
器である。また、前記冷凍チャンバは真空内に配置し、
また、前記下部管は、内管と外管とからなる二重管と
し、内管はステンレス、外管は銅で形成したことを特徴
とする高性能ヘリウムガス精製器である。
Therefore, the means for solving the problems adopted by the present invention is arranged in a refrigerating chamber of a liquid helium reliquefaction apparatus, and introduces a high temperature (about 300 K) helium gas and gradually introduces the same gas. A lower tube for cooling, nitrogen,
In a purifier consisting of an upper tube equipped with a solidification section that solidifies (freezes) impurities such as oxygen, the diameter of the upper tube connected to the lower tube is set to be larger than that of the lower tube, and the impurities are solidified inside. It is a high-performance helium gas purifier characterized in that fins forming parts are arranged so that the flow path becomes zigzag. A pipe serving as a helium gas discharge pipe is provided above the upper pipe, an impurity solidifying portion (freezing portion) made of an appropriate number of fins is provided on an inner wall of the upper pipe, and a lower portion of the upper pipe is further provided. It is a high performance helium gas purifier characterized by forming a liquid pool. Further, in the purifier arranged in the refrigeration chamber of the liquid helium reliquefaction device, the purifier comprises an upper pipe and a lower pipe having a diameter smaller than that of the upper pipe inserted and fixed in the upper pipe. , A hat-shaped shape consisting of a small diameter part and a large diameter part,
A high-performance helium characterized in that an impurity solidification portion consisting of an appropriate number of fins is formed inside the small diameter portion, and a liquid pool is formed in the large diameter portion between the inner wall of the large diameter portion and the periphery of the lower tube. It is a gas purifier. Further, the lower pipe is a high-performance helium gas purifier characterized in that a shape of a long flow path is adopted to make a temperature gradient gentle. Further, in the high-performance helium gas purifier, the fins are densely arranged on the upper side and coarsely arranged on the lower side so as to uniformly solidify impurities in the gas. Further, in the high performance helium gas purifier, a heater for liquefying impurities accumulated on the fins is arranged in the upper tube. Further, the heater operates by detecting a pressure increase in the pipe due to the blockage of the helium gas passage, and when the temperature in the upper pipe reaches a predetermined temperature, the heating by the heater is stopped and the operation of the purifier can be restarted. It is a high-performance helium gas purifier characterized by. Further, the heater operates when the gas flow velocity in the helium gas passage becomes a predetermined value or less, and when the flow velocity in the upper pipe reaches the predetermined flow velocity, the heating by the heater is stopped and the operation of the purifier is restarted. It is a high-performance helium gas purifier characterized by being able to do so. Further, the heater is operated by detecting an increase in pressure in the pipe due to blockage of the helium gas passage, and stops heating of the heater when the pressure in the pipe falls below a predetermined pressure. It is a purifier. Further, the heater is operated by detecting that the temperature of the helium gas passage is blocked by the solidified substance and is below a predetermined temperature, and stops the heating when the solidified substance is melted and reaches a predetermined temperature or more. It is a high-performance helium gas purifier. The freezing chamber is placed in a vacuum,
The lower pipe is a double pipe consisting of an inner pipe and an outer pipe, the inner pipe is made of stainless steel, and the outer pipe is made of copper, which is a high performance helium gas purifier.

【0011】[0011]

【発明の実施形態】以下、図面を参照して本発明に係る
ヘリウムガス精製器の説明をすると、図1は、本発明に
係る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、再凝縮して液化する再循環システムに用いる第
1実施形態としての精製器の断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A helium gas purifier according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows that the entire amount of helium gas vaporized in a liquid helium storage tank according to the present invention is recovered and recondensed. It is sectional drawing of the refiner as 1st Embodiment used for the recirculation system which liquefyes and is liquefied.

【0012】図1において、精製器10は、前述の液体
ヘリウム再循環システムと同様に温度約40Kの冷凍チ
ャンバRに配置される。冷凍チャンバRの周囲は断熱性
を高めるために真空層としてある。精製器10は、銅製
の上部管11と、上部管11の下端に挿入、固定された
二重管12からなる。二重管12より大径の上部管11
の上部には、不純物が取り除かれ温度が約40Kに冷却
されたヘリウムガスの排出管となる銅管13が固定さ
れ、また、上部管11の内壁には、銅製のフィン(不純
物固化部)14が互い違いに流路がジクザクになるよう
に適宜数設けられ、それらフィン14は、中心に向かっ
て多少傾斜して配置される。また、上部管11の下方
は、上部管11の下端と二重管12の外管19に溶接等
で固着された銅製の底板15で閉塞され、この部分に後
述する不純物の液溜まり21を形成する。また、上部管
11の外周には、固化部で固化した不純物を液化するた
めのヒ−タ16と、センサーとしての温度計17が設け
られている。なお、前記フィン14を、上は密に、下は
粗に配置して不純物の堆積層の厚さが均等となるように
配置することも可能である。
In FIG. 1, the purifier 10 is placed in a freezing chamber R at a temperature of about 40K, similar to the liquid helium recirculation system described above. The periphery of the freezing chamber R is provided as a vacuum layer to enhance heat insulation. The purifier 10 comprises an upper pipe 11 made of copper and a double pipe 12 inserted and fixed at the lower end of the upper pipe 11. Upper pipe 11 with a diameter larger than double pipe 12
A copper pipe 13 serving as an exhaust pipe of helium gas cooled to a temperature of about 40 K by removing impurities is fixed to the upper part of the inner wall of the upper pipe 11, and a copper fin (impurity solidification part) 14 is formed on the inner wall of the upper pipe 11. Are provided in an appropriate number so that the flow paths are staggered alternately, and the fins 14 are arranged with a slight inclination toward the center. The lower part of the upper pipe 11 is closed by a bottom plate 15 made of copper, which is fixed to the lower end of the upper pipe 11 and the outer pipe 19 of the double pipe 12 by welding or the like, and a liquid pool 21 of impurities described later is formed in this portion. To do. A heater 16 for liquefying the impurities solidified in the solidifying section and a thermometer 17 as a sensor are provided on the outer circumference of the upper tube 11. It is also possible to arrange the fins 14 densely on the top and roughly on the bottom so that the thickness of the impurity deposition layer is uniform.

【0013】二重管12は、ステンレス製の内管18
と、銅製の外管19とからなり、ステンレス製の内管1
8と、銅製の外管19との間は冷凍チャンバ周囲に形成
した真空層に連通している。二重管12の図中上部には
銅製外管19とステンレス内管18を加工して形成した
鍔部20が形成されており、この鍔部で両者は密着接合
されている。前記鍔部20は、不純物の流下を容易にす
るために上部管11の内周壁に向かって下方に傾斜させ
てあり、それにより、液化した不純物の自然流下を良く
している。更に、鍔部20と上部管11の内壁との間に
は隙間S1を設け、液化した不純物が前述の液溜まり2
1に落下するようにしてある。二重管12を構成する外
管19の下端は、冷凍チャンバRの壁121に適宜手段
で密閉状態で固着されており、また、内管18の下端に
は、300Kのヘリウムガスの導入管となる細管22が
固定されている。細管22には、外壁120の外部で管
22内の圧力を検知する圧力計Pが図示のように設けら
れている。
The double pipe 12 is an inner pipe 18 made of stainless steel.
And an outer tube 19 made of copper, and an inner tube 1 made of stainless steel
8 and the outer tube 19 made of copper are in communication with a vacuum layer formed around the freezing chamber. A flange portion 20 formed by processing a copper outer pipe 19 and a stainless steel inner pipe 18 is formed on the upper part of the double pipe 12 in the figure, and the flange portion is closely bonded to both. The collar portion 20 is inclined downward toward the inner peripheral wall of the upper pipe 11 to facilitate the flow of impurities, thereby improving the natural flow of liquefied impurities. Further, a gap S1 is provided between the collar portion 20 and the inner wall of the upper pipe 11 so that the liquefied impurities are stored in the liquid pool 2 described above.
It is designed to fall to 1. The lower end of the outer pipe 19 forming the double pipe 12 is fixed to the wall 121 of the freezing chamber R in a sealed state by an appropriate means, and the lower end of the inner pipe 18 is connected to a 300K helium gas introduction pipe. The thin tube 22 is fixed. The thin tube 22 is provided with a pressure gauge P that detects the pressure inside the tube 22 outside the outer wall 120, as shown in the figure.

【0014】以下精製器によるヘリウムガスの精製過程
を説明する。液体ヘリウム貯留槽で気化したヘリウムガ
スは、300Kの状態で精製器10の細管22に導入さ
れ、ステンレス製の内管18管を通過し冷凍チャンバ内
の冷気によって約40Kにまで冷却されている上部管1
1に到達する。上部管11ではヘリウムガスはフイン1
4を迂回しながら約40Kに冷却され銅管13から図示
せぬ熱交換器に送られ、液化される。この時、ヘリウム
ガス内に、窒素或いは酸素等の不純物が混入していれ
ば、窒素或いは酸素等の不純物は、温度約40Kに冷却
されている上部管11のフィン14を蛇行する間に、フ
ィン14上で固化(氷結)され除去される。
The process of purifying helium gas by the purifier will be described below. The helium gas vaporized in the liquid helium storage tank is introduced into the narrow tube 22 of the purifier 10 in the state of 300K, passes through the inner tube 18 made of stainless steel, and is cooled to about 40K by the cold air in the freezing chamber. Tube 1
Reach 1. In the upper pipe 11, the helium gas is fin 1
While bypassing 4, it is cooled to about 40 K, sent from the copper tube 13 to a heat exchanger (not shown), and liquefied. At this time, if impurities such as nitrogen or oxygen are mixed in the helium gas, the impurities such as nitrogen or oxygen are finned while meandering through the fins 14 of the upper tube 11 cooled to a temperature of about 40K. It is solidified (freezing) on 14 and removed.

【0015】また、精製中に不純物がフィン14部で固
化堆積し、流路が閉塞されると圧力計Pの圧力が上昇す
る。例えば、細管22内の圧力が約200mmAqにな
ると、ヘリウムガスの循環を一端停止し、図示せぬ制御
機器を介してヒ−タ16をONし、ヒ−タ16により上
部管11、フィン14を加熱する。この加熱によりフィ
ン14部で固化した窒素や酸素等の不純物は液化され、
該液体は傾斜したフイン14、鍔部20を伝って液だま
り21に落下し、貯蔵される。液溜まりに溜まった不純
物は適宜手段で外部に取り出すことができる。こうして
固化によるフィン14部分や銅管13等の詰まり状態を
解消する。液溜まりに貯蔵された液体不純物をヒータ1
6によって温めすぎると再び気化してシステムのガスを
汚染するため、温度計17によりフィン14の温度を監
視し、フィン温度が約77K前後になったらヒ−タ16
をOFFし、窒素の気化温度77Kより少し低い温度で
再び自動的に精製器の運転を開始する。なお、不純物固
化によってフィン14、銅管13等の流路が詰まった場
合の、流路圧力の検知、ヒ−タ16のON、OFF作動
は、自動、手動のどちらで行なってもよい。さらに、ヒ
ータの作動は、ヘリウムガス通路の閉塞による管内の圧
力が所定値となった時のみ、管内の温度が所定値となっ
た時のみ、あるいは、ヘリウムガス通路内のガス流速の
みを検知して作動するようにしてもよい。そしてヒータ
作動後は所定圧力、所定温度、所定時間経過後になった
ことを検知してヒータの作動を停止する。
When the fins 14 are solidified and accumulated during the refining and the flow path is closed, the pressure of the pressure gauge P rises. For example, when the pressure in the thin tube 22 becomes about 200 mmAq, the circulation of the helium gas is once stopped, the heater 16 is turned on via a control device (not shown), and the heater 16 turns on the upper tube 11 and the fin 14. To heat. By this heating, impurities such as nitrogen and oxygen solidified in the fin 14 are liquefied,
The liquid travels along the slanted fins 14 and the collar portion 20 and drops into the liquid pool 21 for storage. The impurities accumulated in the liquid pool can be taken out to the outside by an appropriate means. In this way, the clogged state of the fin 14 portion, the copper tube 13, etc. due to the solidification is eliminated. Heater 1 for liquid impurities stored in liquid pool
If it is heated too much by 6, it will vaporize again and pollute the system gas. Therefore, monitor the temperature of the fin 14 with the thermometer 17, and when the fin temperature reaches around 77K, the heater 16
Is turned off, and the operation of the purifier is automatically restarted at a temperature slightly lower than the nitrogen vaporization temperature of 77K. When the flow path of the fin 14, the copper tube 13, etc. is clogged due to the solidification of impurities, the flow path pressure detection and the heater 16 ON / OFF operation may be performed either automatically or manually. Further, the heater is operated only when the pressure inside the pipe reaches a predetermined value due to the blockage of the helium gas passage, only when the temperature inside the pipe reaches a predetermined value, or only the gas flow velocity in the helium gas passage is detected. You may make it operate | move. After the heater is operated, the heater is stopped after detecting that a predetermined pressure, a predetermined temperature, and a predetermined time have elapsed.

【0016】次に、第2実施例を、図2に基づいて説明
する。図2は、本発明に係る精製器の第二実施例で、こ
の精製器30と、前記第一実施例の精製器10と同じ構
成の部材のものは、同じ符号を使用してあり、その機能
も同じであるので、それら説明は省略する。ところで、
この精製器30が、前記第一実施例の精製器10と異な
る点は、内管18の下端に設けた、高温のヘリウムガス
の導入管となる細管22の下方の真空内の部分を、螺旋
状22aあるいはジグザグ状に経路を長く形成したこと
である。この細管22の一部を、螺旋状あるいはジグザ
グ状に形成することによって、熱勾配を小さくできるた
め、銅製、ステンレス製からなる二重管12の高さ(長
さ)Hを短縮でき,精製器を小型化することができる。
内管18に導入されたヘリウムガスの不純物が除去され
る過程は前記第一実施例と同様である。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a second embodiment of the purifier according to the present invention, and the same reference numerals are used for the purifier 30 and members having the same structure as the purifier 10 of the first embodiment. Since the functions are the same, their explanations are omitted. by the way,
This purifier 30 is different from the purifier 10 of the first embodiment in that the portion in the vacuum below the thin tube 22 provided at the lower end of the inner tube 18 and serving as the high-temperature helium gas introduction tube is spiraled. That is, the path is formed in a long shape in the shape 22a or in the zigzag shape. By forming a part of the thin tube 22 in a spiral shape or a zigzag shape, the thermal gradient can be reduced, so that the height (length) H of the double tube 12 made of copper or stainless steel can be shortened. Can be miniaturized.
The process of removing impurities of the helium gas introduced into the inner pipe 18 is the same as in the first embodiment.

【0017】次に、第3実施例を、図3に基づいて説明
する。図3は、本発明に係る精製器の第三実施例を示す
断面図およびフィンの平面図であり、この実施例は、上
部にスペースの余裕がない場合に、不純物固化部の外形
を小さくし、かつ上部管の容積は大きくしつつ下部に液
だまりを十分確保した点に特徴がある。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the purifier according to the present invention and a plan view of fins. In this embodiment, the outer shape of the impurity solidification portion is reduced when there is no space in the upper portion. Moreover, it is characterized in that the volume of the upper pipe is increased and a sufficient liquid pool is secured in the lower portion.

【0018】精製器40は、上部管41と、上部管41
に挿入、固定された二重管42から構成される。上部管
41は、小径部43と、大径部44からなるハット型の
形状で、小径部43の上部には、不純物の取り除かれた
温度40Kのヘリウムガスの排出管となる銅管45が固
定され、また、小径部43の内壁には、フィン46が互
い違いに適宜数設けられている。フィン46は図示のよ
うに円形の一部を欠いた形状で取付け棒55に取付けら
れており、それらフィン46は、中心に向かって多少傾
斜して配置される。大径部44の内周には銅製の大フィ
ン53が取付けられ、この大フィン53は図示のように
フィン内に必要に応じて液流下用の穴54が形成され、
フィン46および大フィン53は取付け棒55等で連結
される。
The purifier 40 includes an upper pipe 41 and an upper pipe 41.
It is composed of a double tube 42 inserted and fixed in. The upper pipe 41 has a hat-shaped shape including a small diameter portion 43 and a large diameter portion 44, and a copper pipe 45 serving as a discharge pipe of helium gas at a temperature of 40K from which impurities are removed is fixed to the upper portion of the small diameter portion 43. The fins 46 are alternately provided on the inner wall of the small diameter portion 43 in an appropriate number. The fins 46 are attached to the attachment rod 55 in a shape with a part of a circle omitted as shown in the drawing, and the fins 46 are arranged with a slight inclination toward the center. A large fin 53 made of copper is attached to the inner circumference of the large diameter portion 44. As shown in the drawing, the large fin 53 is provided with a hole 54 for liquid flow, if necessary.
The fins 46 and the large fins 53 are connected by a mounting rod 55 or the like.

【0019】大径部44の外周には、ヒ−タ47と温度
計48が設けられており、更に、大径部44内には、ス
テンレス製の内管49と、銅製の外管50からなる二重
管42が配置され、大径部44の下端と外管50とが冷
凍チャンバの壁121に密閉状態で固定されている。ま
た、大径部44の内壁部と、外管50とで液だまり52
が構成されている。内管49には、300Kのヘリウム
ガスの導入管となる細管51を設け、この細管51の真
空内に配置される部分を、螺旋状51aあるいはジグザ
グ状に経路を長く形成する。こうすることで熱勾配を緩
くしながら、かつ、精製器の上部径を小さくすることが
できる。また、上部の径を大きくすれば、精製器全体の
高さを低くすることもできる。なお、外管50と、大径
部44と、冷凍チャンバRとは一体に固定してもよい。
A heater 47 and a thermometer 48 are provided on the outer circumference of the large-diameter portion 44. Further, in the large-diameter portion 44, an inner pipe 49 made of stainless steel and an outer pipe 50 made of copper are connected. The double pipe 42 is arranged, and the lower end of the large diameter portion 44 and the outer pipe 50 are fixed to the wall 121 of the freezing chamber in a hermetically sealed state. In addition, the inner wall portion of the large diameter portion 44 and the outer pipe 50 form a liquid pool 52.
Is configured. The inner tube 49 is provided with a thin tube 51 serving as a 300 K helium gas introduction tube, and a portion of the thin tube 51 arranged in a vacuum is formed to have a long path in a spiral shape 51a or a zigzag shape. This makes it possible to reduce the heat gradient and reduce the upper diameter of the purifier. Further, if the diameter of the upper portion is increased, the height of the entire purifier can be reduced. The outer tube 50, the large diameter portion 44, and the freezing chamber R may be fixed integrally.

【0020】この実施例の精製器40は、上部管41の
上方を、小径部43としたので、収納スペースの関係か
ら上部が大きくできない場合においても対応できるもの
である。このような構成によって、液体ヘリウム貯留槽
で気化したヘリウムガスは、精製器40の細管22に導
入され、ステンレス製の内管49を通過するとともに、
大径部44に滞留している間に冷却され、さらにフイン
46を迂回しながら銅管45を流通し、熱交換器によ
り、液化されるものである。この過程でフィン46によ
り不純物が除去されるが、不純物が固化され、液化され
る過程は、前記各実施例と同様であるので説明は省略す
る。
Since the refiner 40 of this embodiment has the small diameter portion 43 above the upper pipe 41, it can be used even when the upper portion cannot be made large due to the storage space. With such a configuration, the helium gas vaporized in the liquid helium storage tank is introduced into the thin tube 22 of the purifier 40 and passes through the inner tube 49 made of stainless steel.
It is cooled while staying in the large diameter portion 44, further flows through the copper pipe 45 while bypassing the fins 46, and is liquefied by the heat exchanger. Although the impurities are removed by the fins 46 in this process, the process of solidifying and liquefying the impurities is the same as that in each of the above-described embodiments, and thus the description thereof is omitted.

【0021】本発明の実施形態について説明したが、本
発明に係る精製器は断面円筒状に限定することなく、種
々の三角、四角等の形状を採用することができ、また上
部管の形状、フィンの形状も上記と同様な機能を達成で
きるものであれば種々の形態を採用できる。さらにフィ
ンは表面積を大きくするために表面に凹凸を形成するこ
とも可能である。また流路の閉塞状態は温度や圧力では
なく、流速等によっても検知することが可能であり、さ
らにヒータの作動温度、作動時間等も手動、自動によっ
て任意に変更することも可能である。自動設定の場合に
はパソコン等を使用することで容易に実現することがで
きる。さらに、本発明はその精神または主要な特徴から
逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そ
のため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にす
ぎず限定的に解釈してはならない。
Although the embodiment of the present invention has been described, the purifier according to the present invention is not limited to a cylindrical cross-section, and various triangles, squares, and other shapes can be adopted, and the shape of the upper pipe, As for the shape of the fin, various forms can be adopted as long as they can achieve the same function as described above. Furthermore, the fins may have irregularities on the surface to increase the surface area. Further, the closed state of the flow path can be detected not by the temperature or pressure but by the flow velocity or the like, and the operating temperature and operating time of the heater can be arbitrarily changed manually or automatically. In the case of automatic setting, it can be easily realized by using a personal computer or the like. Furthermore, the present invention may be embodied in any other form without departing from its spirit or main characteristics. Therefore, the above-described embodiments are merely examples in all respects and should not be limitedly interpreted.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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、再凝縮して液化する、再循環システムに好適な効率
のよい精製器を提供することができる。また、精製器内
の不純物固化部を大きくすることでヘリウムガス循環中
に混入した窒素や酸素の不純物をより効率的に確実に除
去することができる。ヘリウムガスの導入管(細管)を
螺旋状やジクザクに形成することで、熱侵入量を増やさ
ずヘリウムガスの熱勾配を、従来法と同程度に維持しな
がら、精製器の大きさを小型化することができる。ま
た、固化部において不純物が体積し流路が閉塞した場
合、固化部分を急激に加熱することで、固化した不純物
を液体にし、流路の閉塞を解消することができる。また
液化した後速やかに冷凍運転を再開し、液化したガスを
再度ガス化することなく貯留部に貯蔵することによっ
て、運転可能時間を従来品に比べて10倍以上長くでき
るようになった。さらに上部管をハット型の形状にした
り、或いは細管を螺旋状、ジグザグ状の形状にしたこと
により、小スペースにおいても精製器を設置することが
できる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide an efficient purifier suitable for a recirculation system, in which the entire amount of helium gas vaporized in the liquid helium storage tank is recovered, recondensed and liquefied. Further, by enlarging the impurity solidification section in the purifier, it is possible to more efficiently and reliably remove impurities such as nitrogen and oxygen mixed in the helium gas circulation. By forming the helium gas inlet tube (thin tube) in a spiral or zigzag shape, the size of the purifier can be reduced while maintaining the thermal gradient of helium gas at the same level as the conventional method without increasing the amount of heat penetration. can do. Further, when impurities are accumulated in the solidified portion and the flow path is blocked, the solidified portion is rapidly heated to turn the solidified liquid into a liquid, and the blockage of the flow path can be eliminated. Further, by immediately restarting the refrigeration operation after liquefying and storing the liquefied gas in the storage portion without re-gasifying, the operable time can be extended ten times or more compared with the conventional product. Further, by making the upper tube into a hat shape or the thin tube into a spiral shape or a zigzag shape, the purifier can be installed even in a small space.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の精製機の第一実施例である。FIG. 1 is a first embodiment of the refiner of the present invention.

【図2】本発明の精製機の第二実施例である。FIG. 2 is a second embodiment of the purifier of the present invention.

【図3】本発明の精製機の第三実施例である。FIG. 3 is a third embodiment of the purifier of the present invention.

【図4】従来の液体ヘリウム再循環システムの概略図で
ある。
FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional liquid helium recirculation system.

【図5】従来の精製機の概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a conventional refiner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 精製器 11 上部管 12 二重管 13 銅管 14 フィン 15 底板 16 ヒ−タ 17 温度計 18 内管 19 外管 20 鍔部 21 液だまり 22 細管 30 精製器 40 精製器 41 上部管 42 二重管 43 小径部 44 大径部 45 銅管 46 フィン 47 ヒ−タ 48 温度計 49 内管 50 外管 51 細管 52 液だまり R 冷凍チャンバ 10 Purifier 11 Upper tube 12 double pipe 13 Copper tube 14 fins 15 Bottom plate 16 Heater 17 Thermometer 18 inner tube 19 outer tube 20 Tsuba 21 liquid pool 22 Capillary 30 Purifier 40 Purifier 41 Upper tube 42 double tube 43 Small diameter part 44 Large diameter part 45 copper tube 46 fins 47 Heater 48 thermometer 49 inner tube 50 outer tube 51 thin tube 52 liquid pool R Freezing chamber

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液体ヘリウム再液化装置の冷凍チャンバ内
に配置し、高温(約300K)ヘリウムガスを導入し同
ガスを徐々に冷却するための下部管と、窒素、酸素等の
不純物を固化(氷結)する固化部を備えた上部管とから
なる精製器において、前記下部管に接続する上部管の径
を下部管に比較して大きく設定し、その内部に不純物固
化部を形成するフィンを流路がジクザクになるように配
置したことを特徴とする高性能ヘリウムガス精製器。
1. A lower tube for arranging in a refrigerating chamber of a liquid helium reliquefaction apparatus, for introducing a high temperature (about 300 K) helium gas and gradually cooling the gas, and solidifying impurities such as nitrogen and oxygen ( In a purifier consisting of an upper tube with a solidifying portion that freezes), the diameter of the upper tube connected to the lower tube is set to be larger than that of the lower tube, and a fin that forms an impurity solidifying section is flowed inside the upper tube. A high performance helium gas purifier characterized by arranging the passage in a zigzag manner.
【請求項2】前記上部管の上方には、ヘリウムガスの排
出管となる管を、また、前記上部管の内壁には適宜数の
フィンからなる不純物固化部(氷結部)を、さらに上記
上部管の下部には液溜まりを形成したことを特徴とする
請求項1に記載の高性能ヘリウムガス精製器。
2. A pipe serving as a helium gas discharge pipe is provided above the upper pipe, and an impurity solidifying portion (freezing portion) made of an appropriate number of fins is provided on an inner wall of the upper pipe. The high-performance helium gas purifier according to claim 1, wherein a liquid pool is formed in the lower portion of the pipe.
【請求項3】液体ヘリウム再液化装置の冷凍チャンバ内
に配置される精製器において、前記精製器は上部管と、
該上部管に挿入、固定した前記上部管より小径の下部管
からなり、前記上部管を、小径部と、大径部からなるハ
ット型の形状とし、小径部の内部には適宜数のフィンか
らなる不純物固化部を形成し、大径部には、大径部の内
壁と前記下部管周囲とで液だまりを構成したことを特徴
とする高性能ヘリウムガス精製器。
3. A purifier arranged in a refrigeration chamber of a liquid helium reliquefaction apparatus, wherein the purifier has an upper tube,
It is composed of a lower tube having a diameter smaller than that of the upper tube inserted and fixed in the upper tube, and the upper tube has a hat-shaped shape including a small diameter portion and a large diameter portion, and an appropriate number of fins are provided inside the small diameter portion. A high-performance helium gas purifier, characterized in that an impurity solidification portion is formed, and a liquid pool is formed in the large diameter portion by the inner wall of the large diameter portion and the periphery of the lower tube.
【請求項4】前記下部管には温度勾配を緩くするために
流路の長い形状を採用したことを特徴とする請求項1〜
請求項3のいずれかに記載の高性能ヘリウムガス精製
器。
4. The lower pipe has a long flow passage shape for easing a temperature gradient.
The high-performance helium gas purifier according to claim 3.
【請求項5】前記フィンを、上は密に、下は粗に配置し
てガス中の不純物を均等に固化させるように配置したこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の高性能
ヘリウムガス精製器。
5. The fins are densely arranged on the upper side and coarsely arranged on the lower side so as to uniformly solidify the impurities in the gas. High performance helium gas purifier.
【請求項6】前記上部管にはフィンに堆積した不純物を
液化するヒータを配置したことを特徴とする請求項1〜
請求項5のいずれかに記載の高性能ヘリウムガス精製
器。
6. A heater for liquefying impurities deposited on the fins is arranged in the upper tube.
The high-performance helium gas purifier according to claim 5.
【請求項7】前記ヒータは、ヘリウムガス通路の閉塞に
よる管内の圧力上昇を検知して作動し、上部管内の温度
が所定の温度となった時にヒータによる加熱を停止し、
精製器の作動を再開始できることを特徴とする請求項6
に記載の高性能ヘリウムガス精製器。
7. The heater operates by detecting a pressure increase in the pipe due to blockage of a helium gas passage, and stops heating by the heater when the temperature in the upper pipe reaches a predetermined temperature.
7. The operation of the purifier can be restarted.
High-performance helium gas purifier described in.
【請求項8】前記ヒータは、ヘリウムガス通路内のガス
流速が所定値以下になった時に作動し、上部管内の流速
が所定の流速となった時にヒータによる加熱を停止し、
精製器の作動を再開始できることを特徴とする請求項6
に記載の高性能ヘリウムガス精製器。
8. The heater operates when the gas flow velocity in the helium gas passage is below a predetermined value, and stops heating by the heater when the flow velocity in the upper pipe reaches a predetermined flow velocity,
7. The operation of the purifier can be restarted.
High-performance helium gas purifier described in.
【請求項9】前記ヒータは、ヘリウムガス通路の閉塞に
よる管内の圧力上昇を検知して作動し、管内の圧力が所
定の圧力以下になった時にヒータの加熱を停止すること
を特徴とする請求項6に記載の高性能ヘリウムガス精製
器。
9. The heater is operated by detecting an increase in pressure in the pipe due to blockage of a helium gas passage, and stops heating the heater when the pressure in the pipe becomes equal to or lower than a predetermined pressure. Item 7. A high performance helium gas purifier according to Item 6.
【請求項10】前記ヒータはヘリウムガス通路が固化物
で閉塞し温度が所定以下になったことを検知して作動
し、固化物が溶けて所定温度以上になった時に加熱を停
止することを特徴とする請求項6に記載の高性能ヘリウ
ムガス精製器。
10. The heater operates when it detects that the helium gas passage is blocked by solidified matter and the temperature is below a predetermined temperature, and stops heating when the solidified matter melts and reaches a predetermined temperature or higher. The high performance helium gas purifier according to claim 6, which is characterized in that.
【請求項11】前記冷凍チャンバは真空内に配置し、ま
た、前記下部管は、内管と外管とからなる二重管とし、
内管はステンレス、外管は銅で形成したことを特徴とす
る請求項1〜請求項8のいずれかに記載の高性能ヘリウ
ムガス精製器。
11. The freezing chamber is arranged in a vacuum, and the lower tube is a double tube consisting of an inner tube and an outer tube,
The high performance helium gas purifier according to any one of claims 1 to 8, wherein the inner tube is made of stainless steel and the outer tube is made of copper.
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