JP2007333273A - 希釈冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 請求項1〜請求項5:3He凝縮のために機械式冷凍機を用い、機械式冷凍機の部分(もしくは機械式冷凍機および凝縮器の部分)を、希釈冷凍機の本体部分から構造的に分離し、かつ機械式冷凍機で発生した冷熱を希釈冷凍機の本体部分へ伝えるための予冷用冷媒を、真空ポンプにより積極的に圧送循環させるようにした。請求項6、7:機械式冷凍機を用いずに液体ヘリウムにより3Heを凝縮させるようにし、凝縮器における1Kポットに相当する部分(3Heを冷却・凝縮させるための予冷用冷媒を収容する部分)、もしくは凝縮器の部分自体を希釈冷凍機の本体部分から分離した。
【選択図】 図1
Description
3 混合室
5 He循環経路
5A 往路
5B 復路
9 凝縮器
11 分留器
15 第1の熱交換器
33 機械式小型極低温冷凍機(GM冷凍機)
41 断熱容器
43 希釈冷凍機本体
49 予冷用冷却装置
55 断熱容器
65 予冷用冷媒導入管路(可撓性管体)
67 予冷用冷媒排出管路(可撓性管体)
75 往路側バイパス管路
77復路側バイパス管路
Claims (7)
- Heガスを循環圧送するための第1の真空ポンプの出口側から、He液相を3He濃厚相と3He希薄相とに2相分離した状態で収容しかつ冷却ヘッドとなるべき混合室の入口までの経路を往路とし、前記混合室の出口から第1の真空ポンプの入口側に至る経路を復路とし、これらの往路、復路によってHeを循環させるためのHe循環経路を形成しておき、
前記往路中に凝縮器を配設しておき、第1の真空ポンプにより送り出されたHeガスをその凝縮器において冷却して凝縮させ、得られたHe液相を、第1の熱交換器において復路側との熱交換により0.8K以下に冷却して、その0.8K以下に冷却された液相を、前記混合室の3He濃厚相中に導き、混合室内での3He濃厚相中から3He希薄相への3Heの希釈により熱吸収を生ぜしめ、
一方復路中には分留器を配設しておき、その分留器内における3Heの蒸気圧と4Heの蒸気圧の差を利用して、3Heを気化させて第1の真空ポンプの入口側へ導くと同時に、その気化による分留器内のHe液相中におけるHe濃度の低下を利用して、混合室内の3He希薄相から前記第1の熱交換器を経て3He液相を復路側へ導き出すようにした希釈冷凍機において、
前記凝縮器と、第1の熱交換器と、混合室と、分留器とを断熱容器内に収容して、これらを全体として一体化された希釈冷凍機本体とする一方、前記第1の真空ポンプを希釈冷凍機本体の断熱容器に対して離隔させて配設し、さらに前記第1の真空ポンプとは別の第2の真空ポンプと機械式小型極低温冷凍機とを備えた予冷用冷却装置を、前記希釈冷凍機本体の断熱容器から離隔させてその断熱容器とは別体に設けておき、前記予冷用冷却装置を、予冷用冷媒を機械式小型低温冷凍機により冷却するとともに、その予冷用冷媒を前記第2の真空ポンプにより循環圧送させて、希釈冷凍機本体内の凝縮器に導き、その凝縮器において予冷用冷媒の冷熱により前記往路内のHeガスを冷却するように構成し、かつ予冷用冷却装置内から希釈冷凍機本体内へ予冷用冷媒を導きかつ希釈冷凍機本体内から予冷用冷却装置内へ予冷用冷媒を戻すための管路を、可撓性を有する管体によって構成したことを特徴とする、希釈冷凍機。 - Heガスを循環圧送するための真空ポンプの出口側から、He液相を3He濃厚相と3He希薄相とに2相分離した状態で収容しかつ冷却ヘッドとなるべき混合室の入口までの経路を往路とし、前記混合室の出口から真空ポンプの入口側に至る経路を復路とし、これらの往路、復路によってHeを循環させるためのHe循環経路を形成しておき、
前記往路中に凝縮器を配設しておき、真空ポンプにより送り出されたHeガスをその凝縮器において冷却して凝縮させ、得られたHe液相を、第1の熱交換器において復路側との熱交換により0.8K以下に冷却して、その0.8K以下に冷却された液相を、前記混合室の3He濃厚相中に導き、混合室内での3He濃厚相中から3He希薄相への3Heの希釈により熱吸収を生ぜしめ、
一方復路中には分留器を配設しておき、その分留器内における3Heの蒸気圧と4Heの蒸気圧の差を利用して、3Heを気化させて真空ポンプの入口側へ導くと同時に、その気化による分留器内のHe液相中におけるHe濃度の低下を利用して、混合室内の3He希薄相から前記第1の熱交換器を経て3He液相を復路側へ導き出すようにした希釈冷凍機において、
前記凝縮器と、第1の熱交換器と、混合室と、分留器とを断熱容器内に収容して、これらを全体として一体化された希釈冷凍機本体とする一方、前記真空ポンプを希釈冷凍機本体の断熱容器に対して離隔させて配設し、さらに機械式小型極低温冷凍機とを備えた予冷用冷却装置を、前記希釈冷凍機本体の断熱容器から離隔させてその断熱容器とは別体に設けておき、前記真空ポンプから希釈冷凍機本体内の凝縮器へ送られるべきHeガスの一部を予冷用冷却装置へ導いて循環圧送させ、そのHeガスを予冷用冷媒として機械式小型低温冷凍機により冷却するとともに、冷却された予冷用冷媒を希釈冷凍機本体内の凝縮器に導き、その凝縮器において予冷用冷媒の冷熱により前記往路内のHeガスを冷却するように構成し、かつ予冷用冷却装置内から希釈冷凍機本体内へ予冷用冷媒を導きかつ希釈冷凍機本体内から予冷用冷却装置内へ予冷用冷媒を戻すための管路を、可撓性を有する管体によって構成したことを特徴とする、希釈冷凍機。 - 請求項1もしくは請求項2に記載の希釈冷凍機において、
予冷用冷却装置において予冷用冷媒を断熱膨張させて液化させ、その液化された予冷用冷媒を希釈冷凍機本体内の凝縮器に導くように構成したことを特徴とする、希釈冷凍機。 - 請求項1もしくは請求項2に記載の希釈冷凍機において、
予冷用冷却装置から気相のままの予冷用冷媒を希釈冷凍機本体内の凝縮器に導き、その凝縮器においては、往路内のHeガスを予冷用冷媒との熱交換により冷却後、断熱膨張させて液化させるように構成したことを特徴とする、希釈冷凍機。 - Heガスを循環圧送するための真空ポンプの出口側から、He液相を3He濃厚相と3He希薄相とに2相分離した状態で収容しかつ冷却ヘッドとなるべき混合室の入口までの経路を往路とし、前記混合室の出口から真空ポンプの入口側に至る経路を復路とし、これらの往路、復路によってHeを循環させるためのHe循環経路を形成しておき、
前記往路中に凝縮器を配設しておき、真空ポンプにより送り出されたHeガスをその凝縮器において冷却して凝縮させ、得られたHe液相を、第1の熱交換器において復路側との熱交換により0.8K以下に冷却して、その0.8K以下に冷却された液相を、前記混合室の3He濃厚相中に導き、混合室内での3He濃厚相中から3He希薄相への3Heの希釈により熱吸収を生ぜしめ、
一方復路中には分留器を配設しておき、その分留器内における3Heの蒸気圧と4Heの蒸気圧の差を利用して、3Heを気化させて真空ポンプの入口側へ導くと同時に、その気化による分留器内のHe液相中におけるHe濃度の低下を利用して、混合室内の3He希薄相から前記第1の熱交換器を経て3He液相を復路側へ導き出すようにした希釈冷凍機において、
前記第1の熱交換器と、混合室と、分留器とを断熱容器内に収容して、これらを全体として一体化された希釈冷凍機本体後段部とし、一方その希釈冷凍機本体後段部の断熱容器から離隔させて希釈冷凍機本体前段部を設けておき、かつその希釈冷凍機本体前段部内に前記凝縮器を配設するとともに、その凝縮器を通るHeガスを冷却するための機械的小型冷凍機を付設しておき、前記希釈冷凍機本体後段部と希釈冷凍機本体前段部とを結ぶ循環経路における凝縮器と分留器との間の往路部分および復路部分の流路を、可撓性を有する管体によって構成したことを特徴とする、希釈冷凍機。 - Heガスを循環圧送するための真空ポンプの出口側から、He液相を3He濃厚相と3He希薄相とに2相分離した状態で収容しかつ冷却ヘッドとなるべき混合室の入口までの経路を往路とし、前記混合室の出口から真空ポンプの入口側に至る経路を復路とし、これらの往路、復路によってHeを循環させるためのHe循環経路を形成しておき、
前記往路中に凝縮器を配設しておき、真空ポンプにより送り出されたHeガスをその凝縮器において冷却して凝縮させ、得られたHe液相を、第1の熱交換器において復路側との熱交換により0.8K以下に冷却して、その0.8K以下に冷却された液相を、前記混合室の3He濃厚相中に導き、混合室内での3He濃厚相中から3He希薄相への3Heの希釈により熱吸収を生ぜしめ、
一方復路中には分留器を配設しておき、その分留器内における3Heの蒸気圧と4Heの蒸気圧の差を利用して、3Heを気化させて真空ポンプの入口側へ導くと同時に、その気化による分留器内のHe液相中におけるHe濃度の低下を利用して、混合室内の3He希薄相から前記第1の熱交換器を経て3He液相を復路側へ導き出すようにした希釈冷凍機において、
前記凝縮器と、第1の熱交換器と、混合室と、分留器とを断熱容器内に収容して、これらを全体として一体化された希釈冷凍機本体とする一方、真空ポンプを希釈冷凍機本体に対して離隔させて配設し、また前記凝縮器には、真空ポンプから送られて来るHeガスを冷却するために凝縮器と熱交換させる第2の熱交換器を付設しておき、一方予冷用液体He貯留槽を、希釈冷凍機本体の断熱容器から離隔して配置しておき、その予冷用液体He貯留槽からの液体Heもしくはその液体Heを断熱膨張させて得られたHeガスを、前記第2の熱交換器に予冷用冷媒として導くように構成したことを特徴とする、希釈冷凍機。 - Heガスを循環圧送するための真空ポンプの出口側から、He液相を3He濃厚相と3He希薄相とに2相分離した状態で収容しかつ冷却ヘッドとなるべき混合室の入口までの経路を往路とし、前記混合室の出口から真空ポンプの入口側に至る経路を復路とし、これらの往路、復路によってHeを循環させるためのHe循環経路を形成しておき、
前記往路中に凝縮器を配設しておき、真空ポンプにより送り出されたHeガスをその凝縮器において冷却して凝縮させ、得られたHe液相を、第1の熱交換器において復路側との熱交換により0.8K以下に冷却して、その0.8K以下に冷却された液相を、前記混合室の3He濃厚相中に導き、混合室内での3He濃厚相中から3He希薄相への3Heの希釈により熱吸収を生ぜしめ、
一方復路中には分留器を配設しておき、その分留器内における3Heの蒸気圧と4Heの蒸気圧の差を利用して、3Heを気化させて真空ポンプの入口側へ導くと同時に、その気化による分留器内のHe液相中におけるHe濃度の低下を利用して、混合室内の3He希薄相から前記第1の熱交換器を経て3He液相を復路側へ導き出すようにした希釈冷凍機において、
前記分留器と、第1の熱交換器と、混合室とを断熱温容器内に収容して、これらを全体として一体化された希釈冷凍機本体とし、かつその希釈冷凍機本体とは離隔して配設した凝縮器断熱容器内に前記凝縮器を収容し、その凝縮器断熱容器内に外部から予冷用冷媒として液体Heを導入して、その液体Heにより凝縮器内の3Heガスを冷却・凝縮させるように構成したことを特徴とする、希釈冷凍機。
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