JP2636240B2 - ヘリウム液化方法 - Google Patents
ヘリウム液化方法Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
- F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はヘリウムガスの液化方法に関する。本発明は
超高速コンピュータ、赤外線検出器、核磁気共鳴装置な
どに使用される液体ヘリウムを得ることができる。
超高速コンピュータ、赤外線検出器、核磁気共鳴装置な
どに使用される液体ヘリウムを得ることができる。
（従来の技術） 従来の液体ヘリウムを得る方法としては、Ｊ−Ｔルー
プ付蓄冷式冷凍サイクルが知られている。この方法は、
スターリング（stirling）、ギフォード−マクマフォン
（gifford−memahon）、ソルベイ（solvay）およびブィ
リウマ（vuilleumer）等の蓄冷式冷凍サイクルで15〜20
K程度の冷凍温度を得、これによりヘリウムガスを15〜2
0Kに冷却する。次ぎにＪ−Ｔループにより15〜20Kに冷
却されたヘリウムガスをジュールトムソンバルブを通し
て断熱膨脹させ一部のガスを液化させて液体ヘリウムを
得るものである。
プ付蓄冷式冷凍サイクルが知られている。この方法は、
スターリング（stirling）、ギフォード−マクマフォン
（gifford−memahon）、ソルベイ（solvay）およびブィ
リウマ（vuilleumer）等の蓄冷式冷凍サイクルで15〜20
K程度の冷凍温度を得、これによりヘリウムガスを15〜2
0Kに冷却する。次ぎにＪ−Ｔループにより15〜20Kに冷
却されたヘリウムガスをジュールトムソンバルブを通し
て断熱膨脹させ一部のガスを液化させて液体ヘリウムを
得るものである。
Ｊ−Ｔループ付蓄冷式冷凍サイクルを利用した冷凍機
の代表的なものを第４図に示す。この冷凍機は蓄冷式第
１冷却装置100とＪ−Ｔループ式第２冷却装置200とから
なる。蓄冷式第１冷却装置100はコンプレッサー101と第
１膨脹室102、第２膨脹室103を有する膨脹器104とから
なる。Ｊ−Ｔ式第２冷却装置200はコンプレッサー201と
第１熱交換器202、第２熱交換器203、第３熱交換器204
と第１冷却部205、第２冷却部206とＪ−Ｔバルブ207と
液体ヘリウム槽208とからなる。そしてヘリウムガスの
ループはコンプレッサー201から第１熱交換器202、第１
冷却部205、第２熱交換器203、第２冷却部206、第３熱
交換器204、Ｊ−Ｔバルブ207を通り液体ヘリウム槽208
に至る往路と、さらに、この液体ヘリウム槽208より第
３熱交換器204、第２熱交換器203、第１熱交換器202を
通りコンプレッサー201に戻る復路とからなる。この冷
凍機ではＪ−Ｔ式第２冷却装置200のヘリウムガスが蓄
冷式第１冷凍装置100の第１冷却部205、第２冷却部206
を通って充分に予冷され、Ｊ−Ｔバルブ207において等
エンタルピー膨脹しガスの一部が液化し、液体ヘリウム
槽208内に蓄えられる。液化しなかった大部分のヘリウ
ムガスは復路を液体ヘリウム槽208より第３熱交換器20
4、第２熱交換器203、第１熱交換器202とつぎつぎと熱
交換しコンプレッサー201に戻る。
の代表的なものを第４図に示す。この冷凍機は蓄冷式第
１冷却装置100とＪ−Ｔループ式第２冷却装置200とから
なる。蓄冷式第１冷却装置100はコンプレッサー101と第
１膨脹室102、第２膨脹室103を有する膨脹器104とから
なる。Ｊ−Ｔ式第２冷却装置200はコンプレッサー201と
第１熱交換器202、第２熱交換器203、第３熱交換器204
と第１冷却部205、第２冷却部206とＪ−Ｔバルブ207と
液体ヘリウム槽208とからなる。そしてヘリウムガスの
ループはコンプレッサー201から第１熱交換器202、第１
冷却部205、第２熱交換器203、第２冷却部206、第３熱
交換器204、Ｊ−Ｔバルブ207を通り液体ヘリウム槽208
に至る往路と、さらに、この液体ヘリウム槽208より第
３熱交換器204、第２熱交換器203、第１熱交換器202を
通りコンプレッサー201に戻る復路とからなる。この冷
凍機ではＪ−Ｔ式第２冷却装置200のヘリウムガスが蓄
冷式第１冷凍装置100の第１冷却部205、第２冷却部206
を通って充分に予冷され、Ｊ−Ｔバルブ207において等
エンタルピー膨脹しガスの一部が液化し、液体ヘリウム
槽208内に蓄えられる。液化しなかった大部分のヘリウ
ムガスは復路を液体ヘリウム槽208より第３熱交換器20
4、第２熱交換器203、第１熱交換器202とつぎつぎと熱
交換しコンプレッサー201に戻る。
（発明が解決しようとする問題点） このＪ−Ｔループ付蓄冷式冷凍サイクルを利用した冷
凍機は多量のヘリウムガスをＪ−Ｔループにそって循環
する必要があるため、冷凍機そのものが大型になるとい
う問題がある。
凍機は多量のヘリウムガスをＪ−Ｔループにそって循環
する必要があるため、冷凍機そのものが大型になるとい
う問題がある。
また、Ｊ−Ｔバルブによる膨脹ではヘリウムガスは１
〜2K程度わずかに冷却されるにすぎず、ジュールトムソ
ン膨脹を利用した作動媒体の冷却には限界があった。
〜2K程度わずかに冷却されるにすぎず、ジュールトムソ
ン膨脹を利用した作動媒体の冷却には限界があった。
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、よ
り簡単に液体ヘリウムが得られるヘリウム液化方法を提
供するものである。
り簡単に液体ヘリウムが得られるヘリウム液化方法を提
供するものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明のヘリウム液化方法は、作動媒体としてのヘリ
ウムが圧縮される圧縮室と、圧縮されたヘリウムの圧縮
熱を放出する放熱部と、該放熱部と連通する蓄冷器と、
該蓄冷器を経た該ヘリウムが膨脹する膨脹室とを有する
冷凍機の該蓄冷器および該膨脹室の間に設けた熱交換器
により該冷凍機の作動媒体であるヘリウムと別個のヘリ
ウムガスを冷却液化することを特徴とするものである。
ウムが圧縮される圧縮室と、圧縮されたヘリウムの圧縮
熱を放出する放熱部と、該放熱部と連通する蓄冷器と、
該蓄冷器を経た該ヘリウムが膨脹する膨脹室とを有する
冷凍機の該蓄冷器および該膨脹室の間に設けた熱交換器
により該冷凍機の作動媒体であるヘリウムと別個のヘリ
ウムガスを冷却液化することを特徴とするものである。
本発明はヘリウムガスを作動媒体とする蓄冷式冷凍機
で放熱部を20K程度の冷凍で冷却することによりヘリウ
ムの液化温度以下の冷凍が得られることを発見したこと
にもとずく。
で放熱部を20K程度の冷凍で冷却することによりヘリウ
ムの液化温度以下の冷凍が得られることを発見したこと
にもとずく。
本発明のヘリウム液化方法に使用される冷凍機は、作
動媒体としてのヘリウムが圧縮される圧縮室と、圧縮さ
れたヘリウムの圧縮熱を放出する放熱部と、該放熱部と
連通する蓄冷器と、該蓄冷器を経た該ヘリウムが膨脹す
る膨脹室とを有する。かかる冷凍機としてはスターリン
グ、ギフォード−マクマフォン、ソルベイおよびブィリ
ウマ等の蓄冷式冷凍サイクルで作動する冷凍機を使用で
きる。この冷凍機の放熱部は少なくとも40K程度の冷
凍、より好ましくは20Kより低い冷凍で冷却する必要が
ある。この冷却機にはその蓄冷部および膨脹室の間に作
動媒体のヘリウムとは別のヘリウムガスを冷却するため
の熱交換器を設ける必要がある。
動媒体としてのヘリウムが圧縮される圧縮室と、圧縮さ
れたヘリウムの圧縮熱を放出する放熱部と、該放熱部と
連通する蓄冷器と、該蓄冷器を経た該ヘリウムが膨脹す
る膨脹室とを有する。かかる冷凍機としてはスターリン
グ、ギフォード−マクマフォン、ソルベイおよびブィリ
ウマ等の蓄冷式冷凍サイクルで作動する冷凍機を使用で
きる。この冷凍機の放熱部は少なくとも40K程度の冷
凍、より好ましくは20Kより低い冷凍で冷却する必要が
ある。この冷却機にはその蓄冷部および膨脹室の間に作
動媒体のヘリウムとは別のヘリウムガスを冷却するため
の熱交換器を設ける必要がある。
液化されるヘリウムガスも予め40K以下より好ましく
は20K以下の温度に冷却する。この予冷については公知
の冷凍機を使用できる。この予冷されたヘリウムガスを
冷凍機の熱交換器に送りここでヘリウムの液化温度以下
に冷却して液体ヘリウムを得るものである。
は20K以下の温度に冷却する。この予冷については公知
の冷凍機を使用できる。この予冷されたヘリウムガスを
冷凍機の熱交換器に送りここでヘリウムの液化温度以下
に冷却して液体ヘリウムを得るものである。
ヘリウムガスが液化される熱交換器内のヘリウムガス
の圧力は冷凍機の膨脹室内の最低圧力より高く維持され
る必要がある。この条件が満たされないと液化効率が極
端に悪くなり、また、液化が不可能になる。液化される
ヘリウムガスは熱交換器により冷却液化される前に断熱
膨脹させることもできる。これにより液化されるヘリウ
ムガスの温度をさらに低下させ、液化温度に予めちかず
けることができる。
の圧力は冷凍機の膨脹室内の最低圧力より高く維持され
る必要がある。この条件が満たされないと液化効率が極
端に悪くなり、また、液化が不可能になる。液化される
ヘリウムガスは熱交換器により冷却液化される前に断熱
膨脹させることもできる。これにより液化されるヘリウ
ムガスの温度をさらに低下させ、液化温度に予めちかず
けることができる。
液化された液体ヘリウムは液体ヘリウム槽に蓄える。
なお外部からの熱の侵入により気化するヘリウムガスは
熱交換器に戻して再度液化しても、あるいはヘリウムガ
スボンベに戻してもよい。
なお外部からの熱の侵入により気化するヘリウムガスは
熱交換器に戻して再度液化しても、あるいはヘリウムガ
スボンベに戻してもよい。
「作用効果」 本発明のヘリウム液化方法は、ヘリウムを作動媒体と
する蓄冷式冷凍機の蓄冷器および膨脹室の間に設けた熱
交換器に作動媒体と別のヘリウムガスを送り、熱交換器
内でヘリウムガスの液化温度以下に冷却して液体ヘリウ
ムを得るものである。本発明のヘリウム液化方法では、
Ｊ−Ｔループによる冷却で液体ヘリウムを得るのではな
く、熱交換器内で液化温度以下に冷却してヘリウムを液
化する。このため使用する冷凍機が小形化され、単純に
なる。
する蓄冷式冷凍機の蓄冷器および膨脹室の間に設けた熱
交換器に作動媒体と別のヘリウムガスを送り、熱交換器
内でヘリウムガスの液化温度以下に冷却して液体ヘリウ
ムを得るものである。本発明のヘリウム液化方法では、
Ｊ−Ｔループによる冷却で液体ヘリウムを得るのではな
く、熱交換器内で液化温度以下に冷却してヘリウムを液
化する。このため使用する冷凍機が小形化され、単純に
なる。
［実施例］ 本発明のヘリウム液化方法に使用した極低温冷凍機の
システム構成図を第１図に、要部断面図を第２図に示
す。
システム構成図を第１図に、要部断面図を第２図に示
す。
この極低温冷凍機は、逆スターリングサイクルで寒冷
を取出す第１冷凍装置１と、同じく逆スターリングサイ
クルでさらに一層低温度の寒冷を取出す第２冷凍装置２
と、ヘリウム供給装置３とから構成されている。
を取出す第１冷凍装置１と、同じく逆スターリングサイ
クルでさらに一層低温度の寒冷を取出す第２冷凍装置２
と、ヘリウム供給装置３とから構成されている。
第１冷凍装置１は、ヘリウムを作動媒体とし、第１冷
凍第１膨張室11と第１冷凍第２膨張室12の２個の膨張室
をもつ通常のスターリング冷凍機で、第１冷凍２段シリ
ンダ13に圧縮用の第１冷凍２段ピストン（図示せず）が
摺動自在にはめこまれ、第１冷凍２段ピストンと第１冷
凍２段シリンダ13とで、容積が変動する上記第１冷凍第
１膨張室11と第１冷凍第２膨張室12が形成されている。
凍第１膨張室11と第１冷凍第２膨張室12の２個の膨張室
をもつ通常のスターリング冷凍機で、第１冷凍２段シリ
ンダ13に圧縮用の第１冷凍２段ピストン（図示せず）が
摺動自在にはめこまれ、第１冷凍２段ピストンと第１冷
凍２段シリンダ13とで、容積が変動する上記第１冷凍第
１膨張室11と第１冷凍第２膨張室12が形成されている。
この第１冷凍装置１は、図示しない第１冷凍圧縮室と
第１冷凍第１膨張室11との間に図示しない第１冷凍放熱
部、第１冷凍第１蓄冷室をもち、さらに第１冷凍第１膨
張室11と第１冷凍第２膨張室12の間に図示しない第１冷
凍第２蓄冷室をもつ。そして図示しない第１冷凍駆動部
で第１冷凍圧縮室と第１冷凍第１膨張室11および第１冷
凍第２膨張室12間にヘリウムガスを往復動させ、第１冷
凍第１膨張室11に第１冷凍第１寒冷、第１冷凍第２膨張
室12に約20K程度の第１冷凍第２寒冷を作るものであ
る。
第１冷凍第１膨張室11との間に図示しない第１冷凍放熱
部、第１冷凍第１蓄冷室をもち、さらに第１冷凍第１膨
張室11と第１冷凍第２膨張室12の間に図示しない第１冷
凍第２蓄冷室をもつ。そして図示しない第１冷凍駆動部
で第１冷凍圧縮室と第１冷凍第１膨張室11および第１冷
凍第２膨張室12間にヘリウムガスを往復動させ、第１冷
凍第１膨張室11に第１冷凍第１寒冷、第１冷凍第２膨張
室12に約20K程度の第１冷凍第２寒冷を作るものであ
る。
第２冷凍装置２は、同じくヘリウムを作動媒体とする
第２冷凍第１シリンダ21、第２冷凍第２シリンダ22およ
び第２冷凍第３シリンダ23をもつ２段膨張式のスターリ
ング冷凍機である。第２冷凍第１シリンダ21には摺動自
在に第２冷凍第１ピストン211が装着され、かつ第２冷
凍第１シリンダ21をもつ第２冷凍第１ピストン211との
間には第２冷凍シール212が設けられ、第２冷凍第１シ
リンダ21内にこの第２冷凍シール212でシールされた第
２冷凍圧縮室215が形成されている。第２冷凍第２シリ
ンダ22および第２冷凍第３シリンダ23にはそれぞれ第２
冷凍第２ピストン221、第２冷凍第３ピストン231が装着
され、第２冷凍第２シリンダ22および第２冷凍第３シリ
ンダ23内には各々第２冷凍シール222、シール232でシー
ルされた第２冷凍第１膨張室225および第２冷凍第２膨
張室235が形成されている。
第２冷凍第１シリンダ21、第２冷凍第２シリンダ22およ
び第２冷凍第３シリンダ23をもつ２段膨張式のスターリ
ング冷凍機である。第２冷凍第１シリンダ21には摺動自
在に第２冷凍第１ピストン211が装着され、かつ第２冷
凍第１シリンダ21をもつ第２冷凍第１ピストン211との
間には第２冷凍シール212が設けられ、第２冷凍第１シ
リンダ21内にこの第２冷凍シール212でシールされた第
２冷凍圧縮室215が形成されている。第２冷凍第２シリ
ンダ22および第２冷凍第３シリンダ23にはそれぞれ第２
冷凍第２ピストン221、第２冷凍第３ピストン231が装着
され、第２冷凍第２シリンダ22および第２冷凍第３シリ
ンダ23内には各々第２冷凍シール222、シール232でシー
ルされた第２冷凍第１膨張室225および第２冷凍第２膨
張室235が形成されている。
なお、各第２冷凍シリンダ21、22、23のシールに近い
外周部には第１冷凍装置１の第１冷凍第１膨張室11の寒
冷を伝える銅製の第１冷凍第１冷却部材14が当接してい
る。また、第２冷凍第１シリンダ21の先端外周部（図１
上の下端外周部）には第１冷凍装置１の第１冷凍第２膨
張室12の寒冷を伝える銅製の第１冷凍第２冷却部材15が
当接し、第２冷凍圧縮室215と第２冷凍第１膨張室225と
の間で第２冷凍圧縮室215側に設けられた第２冷凍放熱
部27を冷却している。
外周部には第１冷凍装置１の第１冷凍第１膨張室11の寒
冷を伝える銅製の第１冷凍第１冷却部材14が当接してい
る。また、第２冷凍第１シリンダ21の先端外周部（図１
上の下端外周部）には第１冷凍装置１の第１冷凍第２膨
張室12の寒冷を伝える銅製の第１冷凍第２冷却部材15が
当接し、第２冷凍圧縮室215と第２冷凍第１膨張室225と
の間で第２冷凍圧縮室215側に設けられた第２冷凍放熱
部27を冷却している。
さらに第２冷凍圧縮室215と第２冷凍第１膨張室225の
間で第２冷凍第１膨張室225側に第２冷凍第１蓄冷室2
4、第２冷凍第１蓄冷室225と第２冷凍第２膨張室235の
間で第２冷凍第１膨張室225側に第２冷凍第２蓄冷室2
5、第２冷凍第２膨張室235側に第２冷凍熱交換器26が設
けられている。
間で第２冷凍第１膨張室225側に第２冷凍第１蓄冷室2
4、第２冷凍第１蓄冷室225と第２冷凍第２膨張室235の
間で第２冷凍第１膨張室225側に第２冷凍第２蓄冷室2
5、第２冷凍第２膨張室235側に第２冷凍熱交換器26が設
けられている。
この第２冷凍装置２は、図示しない第２冷凍駆動部で
第２冷凍第１ピストン211、第２冷凍第２ピストン221お
よび第２冷凍第３ピストン231を駆動し、作動媒体であ
るヘリウムを第２冷凍圧縮室215と第２冷凍第１膨張室2
25および第２冷凍第２膨張室235との間で往復動させ、
第２冷凍熱交換器26を4.2K以下に冷却するものである。
第２冷凍第１ピストン211、第２冷凍第２ピストン221お
よび第２冷凍第３ピストン231を駆動し、作動媒体であ
るヘリウムを第２冷凍圧縮室215と第２冷凍第１膨張室2
25および第２冷凍第２膨張室235との間で往復動させ、
第２冷凍熱交換器26を4.2K以下に冷却するものである。
ヘリウム供給装置３は、ヘリウムガスボンベ31、ポン
プ32、第１冷凍装置１の第１冷凍第１膨張室11を形成す
る第１冷凍２段シリンダ13の部分の外周に当接して巻き
付けられた第１コイル331、第１冷凍第２膨張室12を形
成する第１冷凍２段シリンダ13の部分の外周に当接して
巻き付けられた第２コイル332、第２冷凍第１蓄冷室24
および第２冷凍第２蓄冷室25の外周に当接して巻き付け
られた第３コイル333、上記した第２冷凍熱交換器26、
液体ヘリウム槽34、第３コイル333、第２コイル332およ
び第１コイル331のそれぞれ外周に当接して巻き付けら
れた第４コイル334、第５コイル335および第６コイル33
6とよりなるループで構成されている。
プ32、第１冷凍装置１の第１冷凍第１膨張室11を形成す
る第１冷凍２段シリンダ13の部分の外周に当接して巻き
付けられた第１コイル331、第１冷凍第２膨張室12を形
成する第１冷凍２段シリンダ13の部分の外周に当接して
巻き付けられた第２コイル332、第２冷凍第１蓄冷室24
および第２冷凍第２蓄冷室25の外周に当接して巻き付け
られた第３コイル333、上記した第２冷凍熱交換器26、
液体ヘリウム槽34、第３コイル333、第２コイル332およ
び第１コイル331のそれぞれ外周に当接して巻き付けら
れた第４コイル334、第５コイル335および第６コイル33
6とよりなるループで構成されている。
ヘリウム供給装置３はヘリウムガスボンベ31内のヘリ
ウムガスをポンプ32で圧縮し、第１コイル331、第２コ
イル332、第３コイル333を通して次々に冷却し、最後に
第２冷凍熱交換器26内で4.2K以下に冷却してヘリウムガ
スを液化し、液体ヘリウム槽34に蓄えるものである。な
お、液化しなかったヘリウムガスおよび外部からの熱で
気化したヘリウムガスは第４コイル334、第５コイル335
および第６コイル336で次々に熱交換されて寒冷を失
い、最後にヘリウムガスボンベ31に戻る。
ウムガスをポンプ32で圧縮し、第１コイル331、第２コ
イル332、第３コイル333を通して次々に冷却し、最後に
第２冷凍熱交換器26内で4.2K以下に冷却してヘリウムガ
スを液化し、液体ヘリウム槽34に蓄えるものである。な
お、液化しなかったヘリウムガスおよび外部からの熱で
気化したヘリウムガスは第４コイル334、第５コイル335
および第６コイル336で次々に熱交換されて寒冷を失
い、最後にヘリウムガスボンベ31に戻る。
本実施例のヘリウム液化方法は、この極低温冷凍機で
実施される。すなわち、第１冷凍装置１を作動させ、第
２冷凍装置２の第２冷凍放熱部27を20K程度に冷却する
とともに、ヘリウム供給装置３の第２コイル332を同じ
く20K程度に冷却する。また、第２冷凍装置２を駆動
し、作動媒体のヘリウムを第２冷凍圧縮室215と第２冷
凍第１膨張室225および第２冷凍第２膨張室235との間を
往復動させ、第２冷凍熱交換器26を4.2K以下に冷却す
る。（なお、ヘリウムを作動媒体に使用してヘリウムの
液化温度より低い寒冷が得られるのか不明であるが、逆
スターリングサイクルで放熱部を20K程度の寒冷で冷却
した場合には4.2K以下の寒冷が得られることを実証して
いる。）この状態でヘリウム供給装置３のポンプ32を駆
動してヘリウムガスを第２冷凍装置２の第２冷凍第２膨
張室235の最低圧力より高い1.6kgm cm2程度に高める。
そして第２冷凍熱交換器26にヘリウムガスを導き、第２
冷凍熱交換器26内で液化させ、液化した液体ヘリウムを
液体ヘリウム槽34に蓄える。
実施される。すなわち、第１冷凍装置１を作動させ、第
２冷凍装置２の第２冷凍放熱部27を20K程度に冷却する
とともに、ヘリウム供給装置３の第２コイル332を同じ
く20K程度に冷却する。また、第２冷凍装置２を駆動
し、作動媒体のヘリウムを第２冷凍圧縮室215と第２冷
凍第１膨張室225および第２冷凍第２膨張室235との間を
往復動させ、第２冷凍熱交換器26を4.2K以下に冷却す
る。（なお、ヘリウムを作動媒体に使用してヘリウムの
液化温度より低い寒冷が得られるのか不明であるが、逆
スターリングサイクルで放熱部を20K程度の寒冷で冷却
した場合には4.2K以下の寒冷が得られることを実証して
いる。）この状態でヘリウム供給装置３のポンプ32を駆
動してヘリウムガスを第２冷凍装置２の第２冷凍第２膨
張室235の最低圧力より高い1.6kgm cm2程度に高める。
そして第２冷凍熱交換器26にヘリウムガスを導き、第２
冷凍熱交換器26内で液化させ、液化した液体ヘリウムを
液体ヘリウム槽34に蓄える。
本実施例に使用した極低温冷凍機の代りに、第３図に
システム構成図を示す極低温冷凍機を使用して本発明の
ヘリウム液化方法を実施することができる。
システム構成図を示す極低温冷凍機を使用して本発明の
ヘリウム液化方法を実施することができる。
この極低温冷凍機は上記した極低温冷凍機の第３コイ
ル333と第２冷凍熱交換器26との間にジュールトムソン
バルブ35を設けたもので、他の構成は同じである。この
極低温冷凍機では、比較的高圧で第３コイル333により
4.2K近くにまで冷却されているヘリウムガスがジュール
トムソンバルブ35を通過することにより断熱膨張し、ヘ
リウムガスの温度はさらに低下する。これにより第２冷
凍熱交換器26内での液化をより容易にするものである。
ル333と第２冷凍熱交換器26との間にジュールトムソン
バルブ35を設けたもので、他の構成は同じである。この
極低温冷凍機では、比較的高圧で第３コイル333により
4.2K近くにまで冷却されているヘリウムガスがジュール
トムソンバルブ35を通過することにより断熱膨張し、ヘ
リウムガスの温度はさらに低下する。これにより第２冷
凍熱交換器26内での液化をより容易にするものである。
第１図は実施例で使用した極低温装置のシステム構成
図、第２図はその極低温装置の要部断面図、第３図は第
２図の極低温冷凍機の一部を変更した極低温冷凍機のシ
ステム構成図、第４図は従来の極低温装置のシステム構
成図である。 １……第１冷凍装置、２……第２冷凍装置 ３……ヘリウム供給装置 24……第２冷凍第１蓄冷室、25……第２冷凍第２蓄冷
室、26……第２冷凍熱交換器、27……第２冷凍放熱部、
34……液体ヘリウム槽、215……第２冷凍圧縮室、225…
…第２冷凍第１膨張室、235……第２冷凍第２膨張室
図、第２図はその極低温装置の要部断面図、第３図は第
２図の極低温冷凍機の一部を変更した極低温冷凍機のシ
ステム構成図、第４図は従来の極低温装置のシステム構
成図である。 １……第１冷凍装置、２……第２冷凍装置 ３……ヘリウム供給装置 24……第２冷凍第１蓄冷室、25……第２冷凍第２蓄冷
室、26……第２冷凍熱交換器、27……第２冷凍放熱部、
34……液体ヘリウム槽、215……第２冷凍圧縮室、225…
…第２冷凍第１膨張室、235……第２冷凍第２膨張室
Claims (5)
- 【請求項１】作動媒体としてのヘリウムが圧縮される圧
縮室と、圧縮されたヘリウムの圧縮熱を放出する放熱部
と、該放熱部と連通する蓄冷器と、該蓄冷器を経た該ヘ
リウムが膨脹する膨脹室とを有する冷凍機の該蓄冷器お
よび該膨脹室の間に設けた熱交換器により該冷凍機の作
動媒体であるヘリウムと別個のヘリウムガスを冷却液化
することを特徴とするヘリウム液化方法。 - 【請求項２】放熱部は40K以下の寒冷により冷却される
特許請求の範囲第１項記載のヘリウム液化方法。 - 【請求項３】ヘリウムガスが液化される熱交換器内のヘ
リウムガス圧力は冷凍機の膨脹室内の最低圧力より高く
維持されている特許請求の範囲第１項記載のヘリウム液
化方法。 - 【請求項４】液化されるヘリウムガスは熱交換器により
冷却液化される前に断熱膨脹して該熱交換器に導入され
る特許請求の範囲第１項記載のヘリウム液化方法。 - 【請求項５】冷凍機は逆スターリング冷凍機である特許
請求の範囲第１項記載のヘリウム液化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136378A JP2636240B2 (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | ヘリウム液化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136378A JP2636240B2 (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | ヘリウム液化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63302280A JPS63302280A (ja) | 1988-12-09 |
| JP2636240B2 true JP2636240B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=15173757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62136378A Expired - Fee Related JP2636240B2 (ja) | 1987-05-31 | 1987-05-31 | ヘリウム液化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636240B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4595121B2 (ja) * | 2005-06-10 | 2010-12-08 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 機械式冷凍機とジュール・トムソン膨張を用いた極低温冷凍装置 |
| JP4570546B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2010-10-27 | 大陽日酸株式会社 | ヘリウム凝縮装置 |
-
1987
- 1987-05-31 JP JP62136378A patent/JP2636240B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63302280A (ja) | 1988-12-09 |
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| JPH0348432B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |