JP3278927B2 - ヘリウム冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ジュールトムソン回路
とこの回路に流す流体を予冷する予冷回路とを備え、絶
対温度４Ｋレベルの極低温を得て、ヘリウムの液化や超
電導マグネットの冷却等に用いるようにしたヘリウム冷
凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種冷凍機は、特開平３−２３
３２６３号公報に開示され、且つ、図１１に示すよう
に、前段圧縮機Ａ、後段圧縮機Ｂ、油分離器Ｏ、アドソ
ーバＮ、バッファタンクＴ等を備える圧縮機ユニットＸ
並びに真空デュワーＺ内に配設する３個のジュールトム
ソン熱交換器Ｈ，Ｍ，Ｌ及びジュールトムソン弁Ｖをも
つジュールトムソン回路Ｊと、単段圧縮機Ｃ、油分離器
Ｑ、アドソーバＷ、サージボトルＧ等を備える圧縮機ユ
ニットＹ並びに気体膨張式の予冷機Ｅをもち、ジュール
トムソン回路Ｊに流す流体を予冷機Ｅのヒートステージ
Ｆ，Ｓを介して予冷する予冷回路Ｐとを備え、ジュール
トムソン弁Ｖの出口側の最終ヒートステージＵに絶対温
度４Ｋレベルの極低温を得て、ヘリウムの液化等を行う
ようにしている。

【０００３】この場合、予冷回路Ｐの低圧ラインａに対
する高圧ラインｂの運転圧力比は、２．５〜３程度で、
ジュールトムソン回路Ｊの低圧ラインｃに対する高圧ラ
インｄの運転圧力比は、２０前後であり、圧縮機固有の
設定容積比をもち、その設定容積比が２．５〜２．７程
度に定められている一般のスクロール圧縮機を前記各圧
縮機Ａ，Ｂ，Ｃに用いたのでは、予冷回路側の圧縮機Ｃ
では過圧縮損失が大きく、ジュールトムソン回路側の圧
縮機では１台のみでは圧縮不足損失が大きくなり、それ
ぞれ大幅に効率が低下してしまうことから、圧縮機固有
の設定容積比がないロータリー圧縮機を用いて各圧縮機
Ａ，Ｂ，Ｃを構成し、しかも、予冷回路Ｐ側に対し遥か
に高い運転圧力比がつくジュールトムソン回路Ｊ側の圧
縮機を、以上のように２段の圧縮機Ａ，Ｂで構成するの
が専らであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のように
ロータリー圧縮機を用いて各圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃを構成し
ていたのでは、効率を向上させるにも限界があるし、騒
音及び振動が大きい問題がある。特に、予冷回路Ｐ側の
圧縮機Ｃは、気体膨張式の予冷機Ｅにヘリウムガスを給
排するものであるから、循環量が大きく、ジュールトム
ソン弁Ｖで循環量が絞られるジュールトムソン回路Ｊ側
の圧縮機Ａ，Ｂに対し、約１０倍程度の入力（消費電
力）が必要であり、このため、予冷回路Ｐ側の圧縮機Ｃ
でこの問題が顕著に現れる。

【０００５】更に、ジュールトムソン回路Ｊ側の圧縮機
Ａ，Ｂに、ロータリー圧縮機を２台も用いていたのでは
不経済である問題もある。

【０００６】尚、特開平３−２３６５４６号公報等で、
４Ｋレベルの極低温を得るヘリウム冷凍機の圧縮機とし
てスクロール圧縮機を用いる旨が提案されているが、こ
のものは、一対のスクロールの設定容積比を３．４〜
４．５に定めて、一台の圧縮機で運転を行うようにした
特殊方式のものであり、回路方式も異なり、このような
設定容積比をもつスクロール圧縮機を、図１１に示した
予冷回路Ｐ側の圧縮機Ｃに用いても一層過圧縮損失が増
大するし、ジュールトムソン回路Ｊ側の圧縮機に単独使
用しても圧縮不足損失を十分に低減することはできない
問題がある。

【０００７】本発明の目的は、第一に、入力の大きい予
冷側圧縮機に着目し、この圧縮機に改良したスクロール
圧縮機を用いることにより、騒音及び振動の低減化並び
に効率の改善が図れるヘリウム冷凍機を提供する点にあ
り、第二に、加えてジュールトムソン側圧縮機にも別の
改良を行ったスクロール圧縮機を用いることにより、こ
のジュールトムソン側圧縮機を単段構成にできながらそ
の騒音及び振動の低減化並びに効率の改善が図れ、全体
としても一層の低騒音及び低振動化並びに高効率化が図
れるヘリウム冷凍機を提供する点にあり、更に、第三
に、各圧縮機の接続にも工夫を加えることにより、ジュ
ールトムソン側圧縮機の分担圧力比を軽減し、このジュ
ールトムソン側圧縮機での圧縮不足損失を減らして効率
を高め、その分全体としても更に高効率化が図れるヘリ
ウム冷凍機を提供するなどの点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、第一に、上記第
一の目的を達成するため、図１に示すように、ジュール
トムソン熱交換器１３０並びにその後段に接続するジュ
ールトムソン弁１５０及び吸入側を前記ジュールトムソ
ン熱交換器１３０の低圧出口部に接続するジュールトム
ソン側圧縮機１１０をもったジュールトムソン回路１０
０と、気体膨張式の予冷機２４０及び該予冷機２４０の
高圧導入口に吐出側を接続する予冷側圧縮機２１０をも
ち、前記ジュールトムソン回路１００に流す流体を予冷
する予冷回路２００とを備えたヘリウム冷凍機におい
て、前記予冷側圧縮機２１０に、図２及び図３に明示す
るように、設定容積比を１．８〜２．２の範囲に定めた
一対のスクロール１，２と、図４及び図５に明示するよ
うに、圧縮途中の作動流体を冷却する冷却機構３とを備
えたスクロール圧縮機を用いた。

【０００９】第二に、上記第二の目的を達成するため、
前記第一の構成に加えて、ジュールトムソン側圧縮機１
１０に、図８に明示するように、吐出部に吐出弁３００
をもったスクロール圧縮機を用いた。

【００１０】第三に、上記第三の目的を達成するため、
前記第一又は第二の手段に加えて、図１に示したよう
に、ジュールトムソン側圧縮機１１０の吐出側に予冷側
圧縮機２１０の吸入側を接続し、これら圧縮機１１０，
２１０の接続部間と前記予冷側圧縮機２１０の吐出側と
の間に、予冷機２４０を接続すると共に、前記予冷側圧
縮機２１０の吐出側と前記ジュールトムソン側圧縮機１
１０の吸入側との間に、ジュールトムソン熱交換器１３
０及びジュールトムソン弁１５０を接続した。

【００１１】尚、前記第一又は第二の各手段を、前記第
三の手段のような回路構成のものに適用する他、ジュー
ルトムソン側圧縮機１１０の吐出側にジュールトムソン
熱交換器１３０の高圧入口部を接続すると共に、予冷側
圧縮機２１０の吸入側に予冷機２４０の低圧排出口を接
続し、ジュールトムソン回路１００と予冷回路２００と
のヘリウム循環経路を独立させている図１１に示した従
来既存の回路構成のものに適用してもよい。

【００１２】

【作用】上記第一の手段で、予冷側圧縮機２１０に、設
定容積比を１．８〜２．２の範囲に定めた一対のスクロ
ール１，２と、圧縮途中の作動流体を冷却する冷却機構
３を備えたスクロール圧縮機を用いたことにより、図７
に示すように、冷却機構３による冷却を加味してヘリウ
ムの比熱比Ｋを１．４（通常１．６６）、吸込圧力ＰＬ
時の吸込容積を１．０として描いたＰＶ線図で明らかに
した通り、設定容積比Ｖｒが上記範囲よりも大きい例え
ば２．７の場合のような高圧圧力ＰＨを超過する過圧縮
損失（実線斜線）を低減でき、動力ロスを低減できる
し、設定容積比Ｖｒが上記範囲よりも小さい例えば１．
４の場合のような高圧圧力ＰＨに達しない圧縮不足損失
（点線斜線）を低減でき、逆流ロスも低減できる。この
ため、図６に示すように、予冷側圧縮機２１０として要
求される運転圧力比が２．５〜３．０の条件下で、高い
効率を発揮することができるのである。又、このように
予冷側圧縮機２１０にスクロール圧縮機を用いたことに
より、スクロール圧縮機固有の利点として低騒音及び低
振動の効果が得られる。こうして、入力の大半を占める
予冷側圧縮機２１０で、騒音及び振動を低減できると共
に効率を高めることができるため、冷凍機全体として
も、低騒音及び低振動化が図れると共に運転効率を改善
することができる。

【００１３】上記第二の手段で、更にジュールトムソン
側圧縮機１１０に、吐出部に吐出弁３００をもったスク
ロール圧縮機を用いたことにより、スクロール間に画成
される圧縮室のうち、最内周側に位置する吐出直前の圧
縮室の圧力が吐出弁３００以降の高圧ラインの圧力より
も高まったときに、初めて該吐出弁３００が開いて吐出
が行われ、吐出直前の圧縮室の圧力が吐出弁３００以降
の高圧ラインの圧力よりも低いときには、該吐出弁３０
０が閉じられて高圧ラインから圧縮室側への逆流を阻止
できることになる。このため、このジュールトムソン側
圧縮機１１０を単段構成にすると共にこれに備える一対
のスクロールの設定容積比Ｖｒを２．６や４．０等の従
来既存のものと同じに定めても、吐出弁３００を有する
ため、該吐出弁３００が無い場合に従来生じていた圧縮
不足損失（図１０参照）を低減でき、図９に示すよう
に、ジュールトムソン側圧縮機１１０として要求される
高い運転圧力比において高効率を発揮できるのである。
こうして、ジュールトムソン側圧縮機１１０を単段構成
にすることができて、それだけ経済化が図れながら、該
ジュールトムソン側圧縮機１１０での騒音及び振動の低
減化並びに効率の改善が図れ、冷凍機全体としても一層
の低騒音及び低振動化が図れると共に運転効率を一層改
善できるのである。

【００１４】上記第三の手段により、ジュールトムソン
側圧縮機１１０の後段に予冷側圧縮機２１０が直列に接
続され、ジュールトムソン熱交換器１３０の高圧入口部
は後段側の予冷側圧縮機２１０の吐出側に、ジュールト
ムソン熱交換器１３０の低圧出口部は前段側のジュール
トムソン側圧縮機１１０の吸入側にそれぞれ接続され
て、ジュールトムソン回路１００の高低差圧は２段の圧
縮機１１０，２１０で確保できることになる。このた
め、ジュールトムソン側圧縮機１１０一台で受け持つ分
担圧力比を軽減でき、このジュールトムソン側圧縮機１
１０での圧縮不足損失を減らすことができ、該ジュール
トムソン側圧縮機１１０での効率を高めることができ
る。こうして、ジュールトムソン側圧縮機１１０での効
率を高めることができる分、全体としても更に運転効率
を高めることができるのである。又、このとき、予冷機
２４０の高圧導入口は後段側の予冷側圧縮機２１０の吐
出側に、予冷機２４０の低圧排出口は各圧縮機１１０，
２１０の接続部間つまり前段側のジュールトムソン側圧
縮機１１０の吐出側にそれぞれ接続され、予冷機２４０
に給排する作動流体の圧力が相対的に引き上げられるこ
とになるが、運転圧力比自体はあまり大きくは変わらな
いし、この圧力比を予冷側圧縮機２１０の吸入側と吐出
側との間で確保するのであるから、予冷回路２００側の
運転に悪影響が及ぶことがなく、むしろ、予冷回路２０
０の低圧側の圧力が高まり、予冷側圧縮機２１０の吸込
圧力が高められることにより、この予冷側圧縮機２１０
に吸い込むヘリウムガス密度を大きくすることができ、
該予冷側圧縮機２１０に画成する圧縮室の容積、すなわ
ち各スクロール１，２の大きさを小形化することがで
き、該予冷側圧縮機２１０の全体をコンパクト化するこ
とができる利点も得られるのである。

【００１５】又、前記第一又は第二の各手段を、ジュー
ルトムソン側圧縮機１１０の吐出側にジュールトムソン
熱交換器１３０の高圧入口部を接続すると共に、予冷側
圧縮機２１０の吸入側に予冷機２４０の低圧排出口を接
続し、ジュールトムソン回路１００と予冷回路２００と
のヘリウム循環経路を独立させている回路構成のものに
適用した場合にも、前記第一の手段又は第二の手段によ
る同一の作用効果が得られ、低騒音及び低振動化並びに
高効率化が図れる。

【００１６】

【実施例】図１に示すヘリウム冷凍機は、圧縮機ユニッ
ト７００と、真空デュワー８０１及びヘリウムデュワー
８０２をもつ冷凍機ユニット８００から成り、第一・第
二・第三熱交換器１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃを用い
たジュールトムソン熱交換器１３０並びに終段の第三熱
交換器１３０ｃの後段に接続するジュールトムソン弁１
５０及び吸入側を初段の第一熱交換器１３０ａの低圧出
口部に接続するジュールトムソン側圧縮機１１０をもっ
たジュールトムソン回路１００と、ファーストヒートス
テージ２４１に７０Ｋレベルの極低温を、セカンドヒー
トステージ２４２に２０Ｋレベルの極低温を各々得る気
体膨張式の予冷機２４０及び該予冷機２４０の高圧導入
口に吐出側を接続する予冷側圧縮機２１０をもち、ジュ
ールトムソン回路１００に流す流体を各ヒートステージ
に付設する予冷コイル１４１，１４２を介して予冷する
予冷回路２００とを備え、ヘリウムデュワー８０２内で
ヘリウムの液化を行うようにしたものである。図中、符
号１２０、２２０は空冷等によるガス冷却器、２３０は
油分離器である。

【００１７】上記構成で、ジュールトムソン側圧縮機１
１０の吐出側に予冷側圧縮機２１０の吸入側を接続して
おり、これら圧縮機１１０，２１０の接続部間と予冷側
圧縮機２１０の吐出側との間に、低圧配管２０１及び高
圧配管２０２を介して予冷機２４０を、又、予冷側圧縮
機２１０の吐出側とジュールトムソン側圧縮機１１０の
吸入側との間に、低圧配管１０１及び高圧配管１０２を
介してジュールトムソン熱交換器１３０及びジュールト
ムソン弁１５０をそれぞれ接続している。

【００１８】そして、予冷側圧縮機２１０に、図２に明
示するように固定基板１１に突設するインボリュート形
状の渦巻体１２の巻数を２巻前後に、同様に図３に明示
するように可動基板２１に突設するインボリュート形状
の渦巻体２２の巻数を２巻前後にそれぞれ設定し、これ
らを噛み合わせて画成する圧縮室４（図４参照）の設定
容積比を１．８〜２．２の範囲に定めた固定側の第一ス
クロール１及び可動側の第二スクロール２を備え、且
つ、図４及び図５に示すように、駆動軸５の下端に設け
る二連式給油ポンプ６の一のポンプ室から汲み上げる油
を圧縮室４内に供給することにより圧縮途中の作動流体
を冷却する油インジェクション装置による冷却機構３を
備えたスクロール圧縮機を用いる。尚、設定容積比を上
記のように１．８〜２．２の範囲に定めるには、当初か
ら設定容積比をこの範囲に定めた専用のスクロールを設
計する他、設定容積比が２．７程度の空調用スクロール
の渦巻体の外周側壁部又は中心側壁部を削除することと
してもよく、このようにした場合には、生産面でコスト
ダウンが図れるメリットも得られる。又、冷却機構３は
油インジェクション装置で構成する他、各スクロール
１，２の周りを水ジャットで覆い、水冷により冷却を行
うようにしてもよい。

【００１９】前記予冷側圧縮機２１０は、図４に示すよ
うに、密閉ケーシング９の内部上方に、上部ハウジング
９１を配設し、このハウジング９１に、前記第一スクロ
ール１の外周部支持壁１３を固定すると共に、前記第二
スクロール２を回動自由に支持しており、下方に、クラ
ンクピン部５１を介して第二スクロール２に連動する前
記駆動軸５を直結したモータ５０を配設している。駆動
軸５の下端に設ける前記給油ポンプ６は、図５に示すよ
うに、二連式のポンプロータ６０と、これに嵌合して小
容量の第一ポンプ室６１ａと大容量の第二ポンプ室６２
ａを画成する一対のポンプヨーク６１，６２と、各ポン
プ室６１ａ，６２ａに接続する一本の油吸入穴６３と、
各ポンプ室６１ａ，６２ａから延びる一対の油吐出穴６
４，６５とを備えている。

【００２０】そして、駆動軸５の回転により、第二スク
ロール２を図示しないオルダムリングで自転を阻止した
状態で第一スクロール１に対して公転させ、予冷機２４
０から排出し、低圧配管２０１及びこれに連通する吸入
管７を介して密閉ケーシング９内に取り込む低圧ガス
を、各スクロール１，２の外周領域から圧縮室４内に吸
入して圧縮し、圧縮後の高圧ガスを、第一スクロール１
の中心部に開口する吐出口１４から隔壁１５で区画する
高圧チャンバー１６を経て吐出管８及び高圧配管２０２
に取り出し、再び予冷機２４０に供給するようにしてい
る。又、この運転に伴い、第一ポンプ室６１ａ側の油吐
出穴６４を介して底部油溜９０から駆動軸５内に設ける
給油穴５２に油を汲み上げ、上下のハウジング９１，９
２に設ける主軸受５３，５４及びピン部軸受５５等に給
油を行うようにしていると共に、第二ポンプ室６２ａ側
の油吐出穴６５、並びにポンプロータ６０の頂部段部と
上部の間座６６との間に画成する環状油室６７、駆動軸
５に設ける横穴６８、下部主軸受５４に設ける環状連通
路６９、内部取出管３１、送油管３２、空冷等による油
冷却器３３、第一開閉弁３４、内部連絡管３５、固定ス
クロール１に設ける油注入穴３６、一対の出口穴３７，
３８を介して、圧縮室４内に油を注入するようにしてい
る。尚、送油管３２の出口側は、第二開閉弁３９をもつ
分岐管３２ｂを介してモータ５０の上部にも開放してお
り、モータ５０を冷却してその発熱による吸入ガスの加
熱を抑制し、容積効率を改善できるようにもしている。

【００２１】こうして、予冷側圧縮機２１０に、設定容
積比を１．８〜２．２の範囲に定めた第一及び第二スク
ロール１，２と、圧縮途中の作動流体を冷却する油イン
ジェクションによる冷却機構３とを備えたスクロール圧
縮機を用いたことにより、図６に示すように、ヘリウム
膨張機の運転範囲である圧力比が２．５〜３．０の条件
下で高い効率を発揮し得るのである。

【００２２】次に、ジュールトムソン側圧縮機１１０の
構成について説明する。このジュールトムソン側圧縮機
１１０には、図８に示すように、固定鏡板１０ａに既存
のものと同様その巻数を２．５巻以上とした渦巻体１０
ｂを突設すると共に、可動鏡板２０ａにその巻数を２．
５巻以上とした渦巻体２０ｂを突設し、設定容積比を
２．５以上に定めた第一スクロール１０と第二スクロー
ル２０を備えると共に、最内周側圧縮室４ａに開口する
吐出口１４に連続する弁穴１４ａに、吐出口１４を覆う
円板状の吐出弁３００及びこれを着座側に付勢する板バ
ネ３０１を、弁ホルダー３０２及びＣ字形の止め輪３０
３と共に介装したスクロール圧縮機を用いている。他の
構成は、図４に示した予冷側圧縮機２１０と同様であ
る。

【００２３】こうして、ジュールトムソン側圧縮機１１
０に、吐出部に吐出弁３００をもったスクロール圧縮機
を用いたことにより、図９に示すように、ジュールトム
ソン側圧縮機１１０として要求される高い運転圧力比に
おいて高効率を発揮し得るのであるし、又、このジュー
ルトムソン側圧縮機１１０を単段構成にすることができ
て、それだけ経済化も図れるのである。

【００２４】ところで、以上のものでは、ジュールトム
ソン側圧縮機１１０の後段に予冷側圧縮機２１０を直列
に接続して、ジュールトムソン回路１００の高低差圧を
２段の圧縮機１１０，２１０で確保するようにし、ジュ
ールトムソン側圧縮機１１０一台で受け持つ分担圧力比
を軽減できるようにしたが（約７〜１０程度に軽減）、
このようにしてジュールトムソン回路１００と予冷回路
２００とに一元的にヘリウムを循環させる構成とする
他、図１１に示したもののように、ジュールトムソン回
路と予冷回路とが独立しており、図１１における２台の
ジュールトムソン側圧縮機Ａ，Ｂに替えて、上記構造と
したスクロール圧縮機から成るジュールトムソン側圧縮
機１１０を１台用いると共に、図１１における予冷側圧
縮機Ｃに替えて、上記構造としたスクロール圧縮機から
成る予冷側圧縮機２１０を用いてもよい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、予冷側圧
縮機２１０に、設定容積比を１．８〜２．２の範囲に定
めた一対のスクロール１，２と、圧縮途中の作動流体を
冷却する冷却機構３とを備えたスクロール圧縮機を用い
たから、入力（消費電力）の大半を占める予冷側圧縮機
２１０で、騒音及び振動を低減できると共に、予冷側圧
縮機２１０として要求される２．５〜３．０の運転圧力
比において高い効率を発揮でき、冷凍機全体としても、
低騒音及び低振動化が図れると共に運転効率を改善する
ことができるのである。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、更にジュー
ルトムソン側圧縮機１１０に、吐出部に吐出弁３００を
もったスクロール圧縮機を用いたから、ジュールトムソ
ン側圧縮機１１０を単段構成にすることができて、それ
だけ経済化が図れながら、ジュールトムソン側圧縮機１
１０として要求される高い運転圧力比において高効率を
発揮でき、冷凍機全体としても一層の低騒音及び低振動
化が図れると共に運転効率を一層改善できるのである。

【００２７】請求項３記載の発明によれば、ジュールト
ムソン側圧縮機１１０の吐出側に予冷側圧縮機２１０の
吸入側を接続し、これら圧縮機１１０，２１０の接続部
間と予冷側圧縮機２１０の吐出側との間に予冷機２４０
を接続し、且つ予冷側圧縮機２１０の吐出側とジュール
トムソン側圧縮機１１０の吸入側との間にジュールトム
ソン熱交換器１３０及びジュールトムソン弁１５０を接
続したから、ジュールトムソン側圧縮機１１０一台で受
け持つ分担圧力比を軽減でき、全体として、更に運転効
率を高めることができると共に、予冷側圧縮機２１０に
吸い込むヘリウムガス密度を大きくすることができ、予
冷側圧縮機２１０の全体をコンパクト化することができ
る利点も得られるのである。

【００２８】請求項４記載の発明によっても、請求項１
又は請求項２記載のものと同様の効果が得られるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヘリウム冷凍機の回路図。

【図２】同予冷側圧縮機に備える第一スクロールの下面
図。

【図３】同予冷側圧縮機に備える第二スクロールの上面
図。

【図４】同予冷側圧縮機の上部断面図。

【図５】同予冷側圧縮機の下部断面図。

【図６】同予冷側圧縮機の効率を示す図。

【図７】同予冷側圧縮機の作用を説明するためのＰＶ線
図。

【図８】同ジュールトムソン側圧縮機の上部断面図。

【図９】同ジュールトムソン側圧縮機の効率を示す図。

【図１０】同ジュールトムソン側圧縮機の作用を説明す
るためのＰＶ線図。

【図１１】従来のヘリウム冷凍機の回路図。

【符号の説明】

１；第一スクロール、２；第二スクロール、３；冷却機
構、１００；ジュールトムソン回路、１１０；ジュール
トムソン側圧縮機、１３０；ジュールトムソン熱交換
器、１５０；ジュールトムソン弁、２００；予冷回路、
２１０；予冷側圧縮機、２４０；予冷機、３００；吐出
弁、

フロントページの続き (72)発明者 中川 義明 大阪府堺市築港新町３丁12番地 ダイキ ン工業株式会社堺製作所臨海工場内 (56)参考文献 特開 平４−278146（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−125971（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−115267（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 9/00 395

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ジュールトムソン熱交換器１３０並びにそ
   の後段に接続するジュールトムソン弁１５０及び吸入側
   を前記ジュールトムソン熱交換器１３０の低圧出口部に
   接続するジュールトムソン側圧縮機１１０をもったジュ
   ールトムソン回路１００と、気体膨張式の予冷機２４０
   及び該予冷機２４０の高圧導入口に吐出側を接続する予
   冷側圧縮機２１０をもち、前記ジュールトムソン回路１
   ００に流す流体を予冷する予冷回路２００とを備えたヘ
   リウム冷凍機において、前記予冷側圧縮機２１０に、設
   定容積比を１．８〜２．２の範囲に定めた一対のスクロ
   ール１，２と、圧縮途中の作動流体を冷却する冷却機構
   ３とを備えたスクロール圧縮機を用いていることを特徴
   とするヘリウム冷凍機。
2. 【請求項２】ジュールトムソン側圧縮機１１０に、吐出
   部に吐出弁３００をもったスクロール圧縮機を用いてい
   る請求項１記載のヘリウム冷凍機。
3. 【請求項３】ジュールトムソン側圧縮機１１０の吐出側
   に予冷側圧縮機２１０の吸入側を接続し、これら圧縮機
   １１０，２１０の接続部間と前記予冷側圧縮機２１０の
   吐出側との間に、予冷機２４０を接続していると共に、
   前記予冷側圧縮機２１０の吐出側と前記ジュールトムソ
   ン側圧縮機１１０の吸入側との間に、ジュールトムソン
   熱交換器１３０及びジュールトムソン弁１５０を接続し
   ている請求項１又は請求項２記載のヘリウム冷凍機。
4. 【請求項４】ジュールトムソン側圧縮機１１０の吐出側
   にジュールトムソン熱交換器１３０の高圧入口部を接続
   すると共に、予冷側圧縮機２１０の吸入側に予冷機２４
   ０の低圧排出口を接続し、ジュールトムソン回路１００
   と予冷回路２００とのヘリウム循環経路を独立させてい
   る請求項１又は請求項２記載のヘリウム冷凍機。