JP2574815B2 - 極低温液化冷凍装置 - Google Patents
極低温液化冷凍装置Info
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- JP2574815B2 JP2574815B2 JP26388887A JP26388887A JP2574815B2 JP 2574815 B2 JP2574815 B2 JP 2574815B2 JP 26388887 A JP26388887 A JP 26388887A JP 26388887 A JP26388887 A JP 26388887A JP 2574815 B2 JP2574815 B2 JP 2574815B2
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- helium
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、極低温液化冷凍装置に係り、特に高温領域
に予冷用寒冷発生手段を有する極低温液化冷凍装置に関
するものである。
に予冷用寒冷発生手段を有する極低温液化冷凍装置に関
するものである。
ヘリウム液化冷凍装置等の極低温液化冷凍装置では、
低温領域における必要寒冷量を少なくするために、高温
領域に予冷用寒冷発生手段、例えば、膨張機を配したタ
イプのものが知られている。
低温領域における必要寒冷量を少なくするために、高温
領域に予冷用寒冷発生手段、例えば、膨張機を配したタ
イプのものが知られている。
なお、この種の装置として関連するものには、例え
ば、アドバンシーズ イン クライオジェニック エン
ジニアリング（Advances in Cryogenic Engineering）,
Vol,31,PP635〜645（1986）に記載のものが挙げられ
る。
ば、アドバンシーズ イン クライオジェニック エン
ジニアリング（Advances in Cryogenic Engineering）,
Vol,31,PP635〜645（1986）に記載のものが挙げられ
る。
上記従来技術は、何等かの原因で高温領域の予冷用寒
冷発先手段が停止した場合について配慮がされていな
い。つまり、高温領域の予冷用寒冷発生手段が停止した
場合、この状態での極低温液化冷凍装置の液化能力が極
端に低下するといった問題がある。また、高温領域の予
冷用寒冷発生手段を修理するために停止させるような場
合、このような不都合な状態が持続されるといった問題
もある。
冷発先手段が停止した場合について配慮がされていな
い。つまり、高温領域の予冷用寒冷発生手段が停止した
場合、この状態での極低温液化冷凍装置の液化能力が極
端に低下するといった問題がある。また、高温領域の予
冷用寒冷発生手段を修理するために停止させるような場
合、このような不都合な状態が持続されるといった問題
もある。
本発明の目的は、高温領域の予冷用寒冷発生手段が停
止した場合でも液化能力の低下を防止できる極低温液化
冷凍装置を提供することにある。
止した場合でも液化能力の低下を防止できる極低温液化
冷凍装置を提供することにある。
上記目的は、高温領域の予冷用寒冷発生手段を有する
極低温液化冷凍装置を、前記予冷用寒冷発生手段の停止
時に切替使用可能に代替予冷冷媒供給手段を設けたもの
とすることにより、達成される。
極低温液化冷凍装置を、前記予冷用寒冷発生手段の停止
時に切替使用可能に代替予冷冷媒供給手段を設けたもの
とすることにより、達成される。
すなわち、本発明では、ヘリウムを圧縮する圧縮機
と、圧縮されたヘリウムが流れる高圧管とこの高圧管を
通過して被冷却体を冷却した後のヘリウムを上記圧縮機
に戻す戻り管との間で熱交換を行う熱交換手段と、上記
圧縮されたヘリウムの一部を上記高圧管の途中より抜き
出し膨張させて予冷用寒冷を発生し、上記熱交換手段内
に設けられた予冷用冷媒管を通して上記圧縮機の出力側
に戻す予冷用寒冷発生手段と、上記予冷用冷媒発生手段
の動作停止時においては上記予冷用冷媒管に液体窒素を
供給する代替予冷冷媒供給手段とが設けられる。
と、圧縮されたヘリウムが流れる高圧管とこの高圧管を
通過して被冷却体を冷却した後のヘリウムを上記圧縮機
に戻す戻り管との間で熱交換を行う熱交換手段と、上記
圧縮されたヘリウムの一部を上記高圧管の途中より抜き
出し膨張させて予冷用寒冷を発生し、上記熱交換手段内
に設けられた予冷用冷媒管を通して上記圧縮機の出力側
に戻す予冷用寒冷発生手段と、上記予冷用冷媒発生手段
の動作停止時においては上記予冷用冷媒管に液体窒素を
供給する代替予冷冷媒供給手段とが設けられる。
高温領域で予冷用寒冷発生手段を使用する極低温液化
冷凍システムにおいては、予冷用寒冷発生手段で発生す
る寒冷により、冷却された主冷媒のガスは、さらに低温
に至る主冷媒と熱交換することにより、その寒冷を供給
している。本発明において、予冷用寒冷発生手段で発生
させる寒冷の替わりとして、代替予冷冷媒を用い、代替
予冷冷媒とさらに低温に至る主冷媒とを熱交換させるも
のである。この代替予冷冷媒は、予冷用寒冷発生手段を
出た主冷媒が流れていた流路を流れることになる。この
流路は、さらに低温に至る主冷媒と最も良好に熱交換し
得るように設計されており、かつ予冷用寒冷発生手段が
停止するまでは、予冷用寒冷発生手段にて生成された寒
冷にて冷却されていた流路であるので、代替予冷冷媒に
切り替えた時に、液化冷凍能力が低下する時間を極めて
少なく抑えることが可能であるとともに、代替予冷冷媒
とさらに低温に至る冷媒との熱交換も良好に成し得る。
冷凍システムにおいては、予冷用寒冷発生手段で発生す
る寒冷により、冷却された主冷媒のガスは、さらに低温
に至る主冷媒と熱交換することにより、その寒冷を供給
している。本発明において、予冷用寒冷発生手段で発生
させる寒冷の替わりとして、代替予冷冷媒を用い、代替
予冷冷媒とさらに低温に至る主冷媒とを熱交換させるも
のである。この代替予冷冷媒は、予冷用寒冷発生手段を
出た主冷媒が流れていた流路を流れることになる。この
流路は、さらに低温に至る主冷媒と最も良好に熱交換し
得るように設計されており、かつ予冷用寒冷発生手段が
停止するまでは、予冷用寒冷発生手段にて生成された寒
冷にて冷却されていた流路であるので、代替予冷冷媒に
切り替えた時に、液化冷凍能力が低下する時間を極めて
少なく抑えることが可能であるとともに、代替予冷冷媒
とさらに低温に至る冷媒との熱交換も良好に成し得る。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
主冷媒がヘリウムで、代替予冷冷媒が液体窒素である
ヘリウム液化冷凍装置を例として、以下に説明する。
ヘリウム液化冷凍装置を例として、以下に説明する。
第１図において、ヘリウムガスは、圧縮機1,2で圧縮
された後、コールドボックス３に送られる。ヘリウムガ
スは、熱交換器群４で、熱交換するが、一部のヘリウム
ガスは、予冷用膨張タービン５にて寒冷を発生し、熱交
換器群４の一部で熱交換・温度回復して、圧縮機２の低
圧入口に戻る。さらに、低温側の一部のヘリウムガス
は、主膨張タービン６にで、寒冷を発生し、熱交換器群
４の一部で熱交換・温度回復して、圧縮機１の低圧入口
に戻る。さらに低温領域に至ったヘリウムガスは、JT弁
18で膨張し、極低温となり、被冷却体９を冷却し、再び
コールドボックス３に戻り熱交換器群４で熱交換・温度
回復して、圧縮器１の低圧入口に戻る。
された後、コールドボックス３に送られる。ヘリウムガ
スは、熱交換器群４で、熱交換するが、一部のヘリウム
ガスは、予冷用膨張タービン５にて寒冷を発生し、熱交
換器群４の一部で熱交換・温度回復して、圧縮機２の低
圧入口に戻る。さらに、低温側の一部のヘリウムガス
は、主膨張タービン６にで、寒冷を発生し、熱交換器群
４の一部で熱交換・温度回復して、圧縮機１の低圧入口
に戻る。さらに低温領域に至ったヘリウムガスは、JT弁
18で膨張し、極低温となり、被冷却体９を冷却し、再び
コールドボックス３に戻り熱交換器群４で熱交換・温度
回復して、圧縮器１の低圧入口に戻る。
予冷用膨張タービン５が停止した場合、そのまま放置
しておくと被冷却体９へ供給できる寒冷は、半減する。
しかしながら、本実施例では、予冷用膨張タービン５が
停止した際に、圧縮機２を停止させ弁11および弁16を閉
止するとともに、弁14および弁17を開け、液体窒素タン
ク７より液体窒素を供給する。液体窒素は、予冷用膨張
タービンを出たヘリウムガスが流れていた流路を通り、
さらに低温となるヘリウムガスと熱交換器群４の一部に
おいて熱交換し、弁17より大気へ放出される。熱交換器
群４は、予冷用膨張タービン５からのヘリウムガスで
も、液体窒素でも、同様に、かつ、十分に、さらに低温
に至るヘリウムガスを冷却するに足る熱交換能力を有す
るよう設計されていることは、言うまでもないことであ
る。
しておくと被冷却体９へ供給できる寒冷は、半減する。
しかしながら、本実施例では、予冷用膨張タービン５が
停止した際に、圧縮機２を停止させ弁11および弁16を閉
止するとともに、弁14および弁17を開け、液体窒素タン
ク７より液体窒素を供給する。液体窒素は、予冷用膨張
タービンを出たヘリウムガスが流れていた流路を通り、
さらに低温となるヘリウムガスと熱交換器群４の一部に
おいて熱交換し、弁17より大気へ放出される。熱交換器
群４は、予冷用膨張タービン５からのヘリウムガスで
も、液体窒素でも、同様に、かつ、十分に、さらに低温
に至るヘリウムガスを冷却するに足る熱交換能力を有す
るよう設計されていることは、言うまでもないことであ
る。
これにより、ヘリウム液化冷凍装置の能力を維持する
ことてできる。
ことてできる。
また、液体窒素を供給している間に、弁10を閉止し、
予冷用膨張タービン５の修理，再組立，点検等が可能と
なる。また、液体窒素を使用する運転から、予冷用膨張
タービン５を使用する運転に移行する際には、弁17,弁1
4を閉止し、弁11,弁15を開け、真空ポンプ８で、関係す
る系内を真空に引き、その後、弁15を閉止後に例えば弁
10を開けて、ヘリウムを供給することにより、ヘリムウ
置換が行える。その後、弁16を開け、予冷用膨張タービ
ン５および、圧縮機２を運転することにより、予冷用膨
張タービン５を使用する運転に移行することができる。
予冷用膨張タービン５の修理，再組立，点検等が可能と
なる。また、液体窒素を使用する運転から、予冷用膨張
タービン５を使用する運転に移行する際には、弁17,弁1
4を閉止し、弁11,弁15を開け、真空ポンプ８で、関係す
る系内を真空に引き、その後、弁15を閉止後に例えば弁
10を開けて、ヘリウムを供給することにより、ヘリムウ
置換が行える。その後、弁16を開け、予冷用膨張タービ
ン５および、圧縮機２を運転することにより、予冷用膨
張タービン５を使用する運転に移行することができる。
本実施例によれば、予冷用膨張タービン５が事故等で
停止した際でも、速やかに液体窒素を供給できるので、
ヘリムウ液化能力を低下させないで、運転を継続できる
という効果がある。
停止した際でも、速やかに液体窒素を供給できるので、
ヘリムウ液化能力を低下させないで、運転を継続できる
という効果がある。
また、液体窒素は、被冷却体９のシールド用としても
使用されることが多く、緊急用のバックアップ方法とし
ては、予冷用膨張タービン５の予備機をパラに常時待機
させておくよりも、安価であるという効果がある。
使用されることが多く、緊急用のバックアップ方法とし
ては、予冷用膨張タービン５の予備機をパラに常時待機
させておくよりも、安価であるという効果がある。
本発明によれば、予冷用寒冷発生手段が停止した場合
でも、代替予冷冷媒を速やかに供給できるので、極低温
液化冷凍装置の液化冷凍能力を低下させずに運転を継続
できるという効果がある。
でも、代替予冷冷媒を速やかに供給できるので、極低温
液化冷凍装置の液化冷凍能力を低下させずに運転を継続
できるという効果がある。
第１図は、本発明の一実施例のヘリウム液化冷凍装置の
フロー図である。 １……圧縮機、２……圧縮機、３……コールドボック
ス、４……熱交換器群、５……予冷用膨張タービン、６
……主膨張タービン、７……液体窒素タンク、８……真
空ポンプ、９……被冷却体、18……JT弁
フロー図である。 １……圧縮機、２……圧縮機、３……コールドボック
ス、４……熱交換器群、５……予冷用膨張タービン、６
……主膨張タービン、７……液体窒素タンク、８……真
空ポンプ、９……被冷却体、18……JT弁
Claims (1)
- 【請求項１】ヘリウムを圧縮する圧縮機と、圧縮された
ヘリウムが流れる高圧管とこの高圧管を通過して被冷却
体を冷却した後のヘリウムを上記圧縮機に戻す戻り管と
の間で熱交換を行う熱交換手段と、上記圧縮されたヘリ
ウムの一部を上記高圧管の途中より抜き出し膨張させて
予冷用寒冷を発生し、上記熱交換手段内に設けられた予
冷用冷媒管を通して上記圧縮機の出力側に戻す予冷用寒
冷発生手段と、上記予冷用冷媒発生手段の動作停止時に
おいては上記予冷用冷媒管に液体窒素を供給する代替予
冷冷媒供給手段とからなることを特徴とする極低温液化
冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26388887A JP2574815B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 極低温液化冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26388887A JP2574815B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 極低温液化冷凍装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107059A JPH01107059A (ja) | 1989-04-24 |
| JP2574815B2 true JP2574815B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=17395646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26388887A Expired - Lifetime JP2574815B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 極低温液化冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574815B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011010121B4 (de) * | 2011-02-02 | 2016-09-01 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Begehbare Kühlanlage, insbesondere zur Kryokonservierung biologischer Proben, und Verfahren zu deren Betrieb |
| CN109637739B (zh) * | 2018-12-20 | 2024-02-09 | 深圳供电局有限公司 | 一种准各向同性高载流超导电缆通电导体 |
| CN114704973B (zh) * | 2022-05-07 | 2023-03-24 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种超流氦制冷机 |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP26388887A patent/JP2574815B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01107059A (ja) | 1989-04-24 |
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