JP4270802B2

JP4270802B2 - 超低温冷凍装置

Info

Publication number: JP4270802B2
Application number: JP2002131883A
Authority: JP
Inventors: 泰寛大西; 正幸高橋; 章友澤
Original assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2022-05-07
Also published as: JP2003329320A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超低温レベルの寒冷を発生させる超低温冷凍装置に関し、特に、過渡期において冷却能力を迅速に向上させる対策に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開平２−１７６３７２号公報に開示されているように、沸点温度の異なる数種類の冷媒からなる混合冷媒を、沸点温度の高い冷媒から沸点温度の低い冷媒へと順次凝縮させていき、最も低い蒸発温度の冷媒を最終的に蒸発させて所望の超低温を得るようにしたいわゆる混合冷媒方式の超低温冷凍装置が知られている。この種の超低温冷凍装置は、例えば生体や微生物等を細胞が破壊しないように長期間冷凍保存する冷凍装置として使用されている。
【０００３】
上記超低温冷凍装置では、圧縮機と、凝縮器と、複数段の気液分離器及びカスケード熱交換器と、主冷却器とを備えた冷媒回路を混合冷媒が流通するようになっている。そして、凝縮器で主として高沸点の冷媒を凝縮した後、第１段目の気液分離器で液冷媒と残留ガス冷媒とに分離し、第１段目のカスケード熱交換器において、残留ガス冷媒と上記分離された後に減圧された液冷媒とを熱交換させる。そして、第２段目以降も同様にして、中沸点の冷媒から低沸点の冷媒へと順次凝縮させ、最終段のカスケード熱交換器から流出した液冷媒を減圧させて主冷却器において低沸点冷媒を蒸発させて超低温レベルの寒冷を供給する。そして、この主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段のカスケード熱交換器に戻し、各段のカスケード熱交換器を経由させながら圧縮機に帰還させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のものでは、主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段のカスケード熱交換器に戻すようにしているために、起動時や負荷変動時等の主冷却器温度が安定するまでの過渡期には、主冷却器において高温となった冷媒が最終段のカスケード熱交換器に流入することとなる。この結果、最終段のカスケード熱交換器でのガス冷媒の冷却能力を低下させることとなり、主冷却器に流入する冷媒を効率よく低下させることができず、主冷却器温度が安定するまでの過渡期において、主冷却器を迅速に超低温レベルまで冷却するのが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、主冷却器温度が安定するまでの過渡期において主冷却器を迅速に超低温レベルまで冷却できるようにしてクールダウン時間を短縮することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、主冷却器で冷却作用を行った冷媒を圧縮機へ帰還させる際に、該冷媒を最終段のカスケード熱交換器ではなく、それよりも高温側のカスケード熱交換器に戻すようにしたものである。
【０００７】
具体的に、請求項１の発明は、沸点が互いに異なる冷媒を混合した混合冷媒が流通する冷媒回路を備え、上記冷媒回路は、上記混合冷媒を圧縮する圧縮機と、上記圧縮機から吐出された混合冷媒を冷却する凝縮器と、上記凝縮器で冷却された混合冷媒のうち高沸点冷媒から低沸点冷媒へと順次液冷媒と残留ガス冷媒とに分離する複数段の気液分離器と、上記複数段のうちの各気液分離器で分離された残留ガス冷媒を、同様に分離された後に減圧された液冷媒との間で熱交換させる複数段のカスケード熱交換器と、上記複数段のうちの最終段のカスケード熱交換器から流出し且つ減圧された冷媒を蒸発させて冷却対象を超低温レベルに冷却する主冷却器とを備え、上記主冷却器で冷却作用を行った冷媒を上記圧縮機へ帰還させる際に、該冷媒を上記最終段のカスケード熱交換器よりも高温側のカスケード熱交換器に戻すように構成されている。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段のカスケード熱交換器よりも１段高温側のカスケード熱交換器に戻して圧縮機へ帰還させるように構成されている。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段のカスケード熱交換器よりも２段高温側のカスケード熱交換器に戻して圧縮機へ帰還させるように構成されている。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から３の何れか１項の発明において、冷媒回路の気液分離器及びカスケード熱交換器はそれぞれ４段である。
【００１１】
すなわち、請求項１及び４の発明では、冷媒回路の圧縮機で圧縮されたガス状の混合冷媒は凝縮器で冷却され、主として高沸点の冷媒が液化する。この液冷媒と残留ガス冷媒との混在状態の混合冷媒は、第１段目の気液分離器に流入し、液冷媒と残留ガス冷媒とに分離する。この残留ガス冷媒は、第１段目のカスケード熱交換器において、上記分離された液冷媒で且つ減圧されたものと熱交換されて冷却され、次段の気液分離器に供給される。以下、同様にして気液分離器で主として中沸点から低沸点へと順次冷媒が気液分離され、カスケード熱交換器でそれぞれ熱交換されて冷却される。そして、最終段のカスケード熱交換器を流出したガス冷媒は減圧された後に主冷却器に流入し、そこで蒸発して超低温レベルの寒冷を発生する。この主冷却器で冷却作用を行った冷媒は、最終段のカスケード熱交換器よりも高温側のカスケード熱交換器に戻され、上記圧縮機へ帰還する。
【００１２】
このとき、主冷却器で冷却作用を行った冷媒が最終段のカスケード熱交換器よりも高温側のカスケード熱交換器に戻るので、起動時や負荷変動時等のように主冷却器からの戻り冷媒の温度が上昇する場合において、最終段のカスケード熱交換器に高温の冷媒が流入することがなくなり、該最終段のカスケード熱交換器から主冷却器に流入する冷媒の温度上昇を防止することができるようになる。この結果、主冷却器の温度が安定するまでの過渡期において負荷変動に影響されることなく、安定した冷却能力を迅速に発揮させることができ、クールダウン時間を短縮することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明では、主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段よりも１段高温側のカスケード熱交換器へ直接戻すようにしたために、熱負荷安定時の冷却効率を維持しながら、過渡期において最終段のカスケード熱交換器から主冷却器に流入する冷媒の温度上昇を防止することができる。
【００１４】
また、請求項３の発明では、主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段よりも２段高温側のカスケード熱交換器へ直接戻すようにしたために、最終段よりも１段高温側のカスケード熱交換器に戻す構成に比べ、過渡期においてより迅速に安定した冷却能力を発揮させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る超低温冷凍装置１０は、沸点が互いに異なる６種類の成分が混合されてなる非共沸混合冷媒が封入された冷媒回路１１を備えている。この冷媒回路１１は、圧縮機２０と、二重管からなる水冷コンデンサ２１と、二重管からなる補助コンデンサ２２と、第１〜第４の気液分離器２４，３０，３６，４２と、それぞれ二重管からなる第１〜第４のカスケード熱交換器２５，３１，３７，４３と、二重管からなる副冷却器４７と、主冷却器５２とが配管接続されて構成されている。この冷凍装置１０では、上記水冷コンデンサ２１と補助コンデンサ２２とにより凝縮器５６が構成されている。
【００１７】
上記圧縮機２０の吐出側は、水冷コンデンサ２１の外管入口と配管接続されている。この水冷コンデンサ２１の外管出口は補助コンデンサ２２の外管入口と配管接続され、この補助コンデンサ２２の外管出口は第１気液分離器２４に配管接続されている。水冷コンデンサ２１の内管には、図外の冷却水供給源から供給された冷却水が流通するようになっている。第１気液分離器２４の気相部は第１カスケード熱交換器２５における外管入口に、また液相部は減圧手段としての第１キャピラリチューブ２６を介して第１カスケード熱交換器２５の内管入口にそれぞれ配管接続されている。第１カスケード熱交換器２５における外管出口は第２気液分離器３０に配管接続されている。こうして気液分離と熱交換との第１段が形成されている。尚、第１カスケード熱交換器２５は、内管を流れる冷媒と外管を流れる冷媒とが対向して流れるようになっている。
【００１８】
以下、同様にして第２気液分離器３０と第２カスケード熱交換器３１、第３気液分離器３６と第３カスケード熱交換器３７、第４気液分離器４２と第４カスケード熱交換器４３とがそれぞれ配管接続され、第２カスケード熱交換器３１の外管出口は第３気液分離器３６に、また第３カスケード熱交換器３７の外管出口は第４気液分離器４２にそれぞれ配管接続されて、気液分離と熱交換の第２段目〜第４段目が形成されている。これら各段においても上記第１段目同様に減圧手段としての第２〜第４のキャピラリチューブ３２，３８，４４がそれそれ設けられている。
【００１９】
つまり、本実施形態では、気液分離器２４，３０，３６，４２及びカスケード熱交換器２５，３１，３７，４３がそれぞれ４段とされていて、第４カスケード熱交換器４３が最終段のカスケード熱交換器を、また第３カスケード熱交換器３７が最終段よりも１段高温側のカスケード熱交換器を、さらには第２カスケード熱交換器３１が最終段よりも２段高温側のカスケード熱交換器をそれぞれ構成している。
【００２０】
上記第４カスケード熱交換器４３の外管出口は、副冷却器４７の外管入口に配管接続されている。副冷却器４７の外管出口に接続された配管は２つに分岐されており、その一方は、減圧手段としての第５キャピラリチューブ４８を介して副冷却器４７の内管入口に配管接続されている。また、分岐された他の一方は、減圧手段としての第６キャピラリチューブ５３を介して主冷却器５２の入口に配管接続されている。
【００２１】
上記主冷却器５２は、例えば細胞を保存するためのフリーザや、室内中の水分を凝縮させることにより真空度を上げるように構成された真空室等により構成されており、冷媒を蒸発させて冷却対象を超低温レベルに冷却するものである。
【００２２】
上記副冷却器４７の内管出口は上記第４カスケード熱交換器４３の内管入口へ、第４カスケード熱交換器４３の内管出口は第３カスケード熱交換器３７の内管入口へ、第３カスケード熱交換器３７の内管出口は第２カスケード熱交換器３１の内管入口へ、第２カスケード熱交換器３１の内管出口は第１カスケード熱交換器２５の内管入口へそれぞれ配管接続されている。また、第２〜第４の気液分離器３０，３６，４２の各液相部は、それぞれキャピラリチューブ３２，３８，４４を介して第２〜第４のカスケード熱交換器３１，３７，４３の内管入口にそれぞれ配管接続されている。また、第１カスケード熱交換器２５の内管出口は補助コンデンサ２２の内管入口へ、補助コンデンサ２２の内管出口は、圧縮機２０の吸入側へそれぞれ配管接続されている。
【００２３】
そして、本発明の特徴として、上記主冷却器５２の出口は、第４カスケード熱交換器４３の内管出口と第３カスケード熱交換器３７の内管入口とを接続する配管に配管接続されている。つまり、主冷却器５２で冷却作用を行った冷媒を最終段よりも１段高温側のカスケード熱交換器３７に戻すようになっている。
【００２４】
上記冷媒回路１１に封入された混合冷媒は、互いに沸点が異なる例えば以下の第１成分〜第６成分の冷媒が互いに混合された状態で含有されている。即ち、第１成分の冷媒は、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン（HFC245fa、CF₃−CH₂−CHF₂、沸点15℃）又は1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン（HFC365mfc、CF₃−CH₂−CF₂−CH₃、沸点40℃）の何れか一方からなる。第２成分の冷媒は、1,1,1,2−テトラフルオロエタン（HFC134a、CH₂F−CF₃、沸点-26.2℃）、1,1,1−トリフルオロエタン（HFC143a、CH₃−CF₃、沸点-47.4℃）又は1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン（HFC125、CHF₂−CF₃、沸点-48.5℃）の何れか１つからなる。第３成分の冷媒は、トリフルオロメタン（HFC23、CHF₃、沸点-82.1℃）からなる。第４成分の冷媒は、パーフルオロメタン（FC14、CF₄、沸点-127.9℃）からなる。第５成分の冷媒は、クリプトン（Kr、沸点-153.4℃）の何れか一方からなる。第６成分の冷媒は、アルゴン（R740、Ar、沸点-185.65℃）からなる。
【００２５】
次に、上記冷凍装置１０の運転動作について説明する。圧縮機２０から吐出された高温高圧のガス状混合冷媒は、水冷コンデンサ２１の外管に流入し、内管を流れる冷却水によって一部が冷却された後、補助コンデンサ２２の外管に流入する。補助コンデンサ２２の外管に流入した混合冷媒は、後述するように主冷却器５２及び副冷却器４７からの帰還冷媒によって例えば２７℃程度に冷却される。これにより、混合冷媒の主として第１成分の大部分と第２成分の相当部分とが液化し、これ以外の成分はガス状態にある気液混合状態になる。
【００２６】
そして、この混合冷媒は、第１気液分離器２４に流入し、ガス冷媒と液冷媒とに分離する。液冷媒は第１キャピラリチューブ２６によって減圧されて第１カスケード熱交換器２５の内管に流入する。この第１カスケード熱交換器２５の内管には、冷却器４７，５２からの帰還冷媒も合流して流入する。一方、第１気液分離器２４のガス冷媒は、第１カスケード熱交換器２５の外管に流入し、上記内管に流入した冷媒と熱交換し、主として第２成分の大部分と第３成分の相当部分が凝縮する。この外管の混合冷媒は、例えば約−３４℃となる。
【００２７】
そして、この気液混合状態の混合冷媒は、第２気液分離器３０に流入し、ガス冷媒と液冷媒とに分離する。液冷媒は第２キャピラリチューブ３２によって減圧されて第２カスケード熱交換器３１の内管に流入する。この第２カスケード熱交換器３１の内管には、冷却器４７，５２からの帰還冷媒も合流して流入する。一方、第２気液分離器３０のガス冷媒は、第２カスケード熱交換器３１の外管に流入し、上記内管に流入した冷媒と熱交換し、主として第３成分の大部分と第４成分の相当部分が凝縮する。この外管の混合冷媒は、例えば約−６４℃となる。
【００２８】
そして、この気液混合状態の混合冷媒は、第３気液分離器３６に流入し、ガス冷媒と液冷媒とに分離する。液冷媒は第３キャピラリチューブ３８によって減圧されて第３カスケード熱交換器３７の内管に流入する。この第３カスケード熱交換器３７の内管には、冷却器４７，５２からの帰還冷媒も合流して流入する。一方、第３気液分離器３６のガス冷媒は、第３カスケード熱交換器３７の外管に流入し、上記内管に流入した冷媒と熱交換し、主として第４成分の大部分と第５成分の相当部分が凝縮する。この外管の混合冷媒は、例えば約−８９℃となる。
【００２９】
そして、この気液混合状態の混合冷媒は、第４気液分離器４２に流入し、ガス冷媒と液冷媒とに分離する。液冷媒は第４キャピラリチューブ４４によって減圧されて第４カスケード熱交換器４３の内管に流入する。この第４カスケード熱交換器４３の内管には、幅冷却器４７からの帰還冷媒も合流して流入する。一方、第４気液分離器４２のガス冷媒は、第４カスケード熱交換器４３の外管に流入し、上記内管に流入した冷媒と熱交換し、主として第５成分の相当部分と第６成分の一部分が凝縮する。この外管の混合冷媒は、例えば約−１０９℃となる。
【００３０】
こうして第５成分と第６成分とを含む気液混合冷媒は、副冷却器４７の外管に流入し、その外管出口から出た冷媒のうちの一部で且つ第５キャピラリチューブ４８によって減圧されて内管に流入した冷媒との間で熱交換することによって約−１２３℃の完全液化状態となる。この液冷媒は、副冷却器４７の外管を流出した後、分流してその一部は上記の如く減圧された後に副冷却器４７の内管に流入し、残りは第６キャピラリチューブ５３によって減圧され、主冷却器５２に流入する。この冷媒は例えば約−１５５℃となっていて、主冷却器５２で蒸発して冷却対象を例えば１５０℃の超低温レベルに冷却し、第４カスケード熱交換器４３の内管を流出した冷媒及び第３キャピラリチューブ３８で減圧された冷媒と合流して第３カスケード熱交換器３７の内管に流入する。
【００３１】
この第３カスケード熱交換器３７の内管に流入した冷媒は、上述の如く、外管を流れるガス冷媒の一部を凝縮させ、以下、同様にしてキャピラリチューブ３２，２６で減圧された冷媒が順次合流すると共に、第２カスケード熱交換器３１、第１カスケード熱交換器２５及び補助コンデンサ２２へと順次流入し、それぞれ外管を流れる混合冷媒を冷却する。そして、この冷媒は補助コンデンサ２２を流出した後、圧縮機２０に帰還する。
【００３２】
このとき、主冷却器５２で冷却作用を行った冷媒が最終段としての第４カスケード熱交換器４３よりも高温側のカスケード熱交換器２５，３１，３７に直接戻るので、起動時や負荷変動時等のように主冷却器５２からの戻り冷媒の温度が上昇する場合において、第４カスケード熱交換器４３に高温の冷媒が流入することがなくなる。この結果、該第４カスケード熱交換器４３の外管から主冷却器５２に流入する冷媒の温度上昇を防止することができるために、主冷却器５２の温度が安定するまでの過渡期において負荷変動に影響されることなく、安定した冷却能力を迅速に発揮させることができ、クールダウン時間を短縮することができる。
【００３３】
さらに、主冷却器５２で冷却作用を行った冷媒を最終段よりも１段高温側である第３カスケード熱交換器３７に直接戻すようにしたために、熱負荷安定時の冷却効率を維持しながら、過渡期において第４カスケード熱交換器４３から主冷却器５２に流入する冷媒の温度上昇を防止することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態２】
本実施形態２に係る超低温冷凍装置１０では、図２に示すように、主冷却器５２の出口が、第３カスケード熱交換器３７の内管出口と第２カスケード熱交換器３１の内管入口とを接続する配管に配管接続されている。つまり、主冷却器５２で冷却作用を行った冷媒を最終段よりも２段高温側のカスケード熱交換器３１に戻すようになっている。尚、ここでは、実施形態１と同じ構成要素には同じの符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
したがって、この実施形態においては、主冷却器５２に流入した冷媒は、主冷却器５２において蒸発して冷却対象を例えば１５０℃の超低温に冷却した後、第３カスケード熱交換器３７の内管を流出した冷媒及び第２キャピラリチューブ３２で減圧された冷媒と合流し、第２カスケード熱交換器３１の内管に流入する。
【００３６】
そして、この冷媒は、第２カスケード熱交換器３１において外管を流れるガス冷媒の一部を凝縮し、その後第１キャピラリチューブ２６で減圧された冷媒が合流すると共に、第１カスケード熱交換器２５及び補助コンデンサ２２に順次流入してそれぞれ外管を流れる混合冷媒を冷却する。そして、この冷媒は補助コンデンサ２２を流出した後、圧縮機２０に帰還する。
【００３７】
このとき、主冷却器５２で冷却作用を行った冷媒が最終段よりも２段高温側の第２カスケード熱交換器３１に直接戻るので、第３カスケード熱交換器３７に戻す構成に比べ、過渡期においてより迅速に安定した冷却能力を発揮させることができる。
【００３８】
その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同様である。
【００３９】
【発明のその他の実施の形態】
上記各実施形態では、カスケード熱交換器２５，３１，３７，４３において主冷却器５２に向かう冷媒を外管に、また主冷却器５２から圧縮機２０に帰還する冷媒を内管に導入する構成としたが、これとは逆に主冷却器５２に向かう冷媒を内管に、また主冷却器５２から圧縮機２０に帰還する冷媒を外管に導入する構成としてもよい。また、これらを個別に組み合わせた構成としてもよい。
【００４０】
また、上記各実施形態では、カスケード熱交換器２５，３１，３７，４３、水冷コンデンサ２１、補助コンデンサ２２及び副冷却器４７として二重管からなるものを示したが、これらの何れかはプレート式、シェルアンドチューブ式等の熱交換器としてもよい。また、減圧機構２６，３２，３８，４４をキャピラリチューブで構成したが、これに代え、膨張弁等の他の減圧機構としてもよい。
【００４１】
また、上記各実施形態では気液分離を４回行うシステムを示したが、これに代え、気液分離を３回以下又は５回以上行うシステムに構成してもよい。
【００４２】
また、上記各実施形態では水冷コンデンサ２１を用いた水冷システムを示したが、これに代え、空冷コンデンサを用いたシステムに構成してもよい。
【００４３】
また、上記各実施形態では、第１成分〜第６成分の冷媒を混合した混合冷媒を使用したが、第６成分を省略した混合冷媒を使用してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び４の発明によれば、主冷却器で冷却作用を行った冷媒が最終段のカスケード熱交換器よりも高温側のカスケード熱交換器に戻るので、起動時や負荷変動時等において最終段のカスケード熱交換器から主冷却器に流入する冷媒の温度上昇を防止することができる。この結果、主冷却器の温度が安定するまでの過渡期において負荷変動に影響されることなく安定した冷却能力を迅速に発揮させることができ、クールダウン時間を短縮することができる。
【００４５】
また、請求項２の発明によれば、主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段の１段高温側のカスケード熱交換器に戻すようにしたために、熱負荷安定時の冷却効率を維持しながら、過渡期において最終段のカスケード熱交換器から主冷却器に流入する冷媒の温度上昇を防止することができる。
【００４６】
また、請求項３の発明によれば、主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段よりも２段高温側のカスケード熱交換器に戻すようにしたために、最終段よりも１段高温側のカスケード熱交換器に戻す構成に比べ、過渡期においてより迅速に安定した冷却能力を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る超低温冷凍装置の全体構成を示す冷媒系統図である。
【図２】実施形態２に係る超低温冷凍装置の全体構成を示す冷媒系統図である。
【符号の説明】
１１冷媒回路
２０圧縮機
２１水冷コンデンサ（凝縮器）
２２補助コンデンサ（凝縮器）
２４第１気液分離器
２５第１カスケード熱交換器
３０第２気液分離器
３１第２カスケード熱交換器
３６第３気液分離器
３７第３カスケード熱交換器
４２第４気液分離器
４３第４カスケード熱交換器
５２主冷却器

Claims

沸点が互いに異なる冷媒を混合した混合冷媒が流通する冷媒回路を備え、
上記冷媒回路は、
上記混合冷媒を圧縮する圧縮機と、
上記圧縮機から吐出された混合冷媒を冷却する凝縮器と、
上記凝縮器で冷却された混合冷媒のうち高沸点冷媒から低沸点冷媒へと順次液冷媒と残留ガス冷媒とに分離する複数段の気液分離器と、
上記複数段のうちの各気液分離器で分離された残留ガス冷媒を、同様に分離された後に減圧された液冷媒との間で熱交換させる複数段のカスケード熱交換器と、
上記複数段のうちの最終段のカスケード熱交換器から流出し且つ減圧された冷媒を蒸発させて冷却対象を超低温レベルに冷却する主冷却器とを備え、
上記主冷却器で冷却作用を行った冷媒を上記圧縮機へ帰還させる際に、該冷媒を上記最終段のカスケード熱交換器よりも高温側のカスケード熱交換器に戻すように構成されている
ことを特徴とする超低温冷凍装置。
請求項１において、
主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段のカスケード熱交換器よりも１段高温側のカスケード熱交換器に戻して圧縮機へ帰還させるように構成されていることを特徴とする超低温冷凍装置。
請求項１において、
主冷却器で冷却作用を行った冷媒を最終段のカスケード熱交換器よりも２段高温側のカスケード熱交換器に戻して圧縮機へ帰還させるように構成されていることを特徴とする超低温冷凍装置。
請求項１から３の何れか１項において、
冷媒回路の気液分離器及びカスケード熱交換器はそれぞれ４段である
ことを特徴とする超低温冷凍装置。