JP5028117B2 - 希釈冷凍機 - Google Patents
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Description
そこで、機械式冷凍機が出力する寒冷を利用して予冷するようにした希釈冷凍機として、例えば特許文献1や特許文献2に開示されたものが提案されている。
特許文献1に開示されている希釈冷凍機は、真空ポンプによってクライオスタットに送り込まれた3Heを1K溜室に貯留されている液体ヘリウムを用いて数K程度に初期冷却する代わりに1Kステージに機械式冷凍機の寒冷出力部を熱的に接続し、クライオスタットに返送された3Heをこの機械式冷凍機で発生した寒冷を利用して冷却し、この冷却された3HeをJT膨張前予冷用熱交換器、JT膨張器、分留器、往復熱交換器を介して混合室に供給するようにした構成になっている。
さらに、これらの各プロセスで各部の温度が時間と共に変化していき、それに伴って各部の流路抵抗および各部の圧力が時間と共に変化するため、各プロセスごとに開閉の順序や時間差など複雑で細かいバルブの開閉操作を行わなければならないことから、従来の希釈冷凍機では、一定の経験を有する熟練者が張り付いて操作を行わなければならないという問題がある。
また、上述の事情から自動運転化が困難で、希釈冷凍機の普及を妨げている。
タンクを真空ポンプの吐出側に接続することにより、予冷プロセス(A)と液化プロセス(B)と循環プロセス(C)で、従来必要となっていた複雑なバルブ開閉操作が不要となる。
タンクの圧力が、充填圧力から定常運転時に必要なガス量に相当する圧力を差し引いた設定圧力になったことをタンク圧力計で検出し、タンクの入り口弁を閉じるようにプログラムすることにより、従来必要としていた予冷プロセス(A)での 3 Heと 4 Heとの混合ガスの供給量の制御を、予冷バイパス路に配置した流路開閉弁だけの開閉操作で行うことができるようになり、液化プロセス(B)での 3 Heと 4 Heとの混合ガスの供給量の制御はタンクの入り口弁を閉じるだけの操作で行うことができるようになるので、操作性のよい希釈冷凍機を提供することができるうえ、自動運転を行うことが可能となる。
この希釈冷凍機は、クライオスタット(1)とこのクライオスタット(1)を制御する制御部(2)とで構成してある。
この実施形態では、クライオスタット(1)において、二段式パルス管冷凍機(6)の2つの低温出力部(20)・(21)と、1Kステージ(5)との間に形成した第2JT膨張器(31)を配置した第2JT路(32)を省略したものであり、他の構成し、前記第1の実施形態と同様に構成してある。
クライオスタット(1)内の混合室(3)の部分に測定試料等をセットして、クライオスタット(1)を密閉するとともに、クライオスタット(1)内を図示を省略した真空装置を作動させて減圧状態にする。ついで、制御部(2)の真空ポンプ(10)及びダイヤフラムポンプ(15)を作動させるとともに、二段式パルス管冷凍機(6)を作動する。
Claims (5)
- クライオスタット外に配置した3Heガスの循環ポンプと、クライオスタット内に寒冷発生部を位置させた予冷冷凍機と、流入する3Heガスを冷却する1Kステージ、JT膨張器、分溜室、チューブインチューブ熱交換器、平型熱交換器、低温出力部となる混合室とを3Heガスの流入側から順にクライオスタット内に配置させてなる希釈冷凍機において、
クライオスタット外に配置した循環ポンプとクライオスタット内に配置した混合室とを3Heのメイン送給路で連通接続するとともに、このメイン送給路に配置した1Kステージ、JT膨張器、分溜室、チューブインチューブ熱交換器をバイパスする状態でメイン送給路と並列にバイパス路を形成し、このバイパス路をクライオスタット外のメイン送給路に介装したメイン流路開閉弁よりも上流側から分岐導出し、このバイパス路にバイパス流路開閉弁を配置し、このバイパス流路開閉弁の開閉作動でバイパス路への3He流通を制御するように構成したことを特徴とする希釈冷凍機。 - 3 Heガスの循環回路のバルブに制御弁を用い、圧力計・真空計・温度計の信号を受け、コントロールユニットにより自動運転を可能としたことを特徴とする請求項1に記載の希釈冷凍機。
- 予冷冷凍機が機械式冷凍機である請求項1又は2に記載の希釈冷凍機。
- 予冷冷凍機がパルス管冷凍機である請求項1又は2に記載の希釈冷凍機。
- 予冷冷凍機をクライオスタットの構造体に防振支持させている請求項3または4に記載の希釈冷凍機。
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