JPH01150757A - 極低温冷凍装置の予冷方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は極低温冷凍装置の予冷方法および装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来の装置は１例えば特開昭５９−１０９７５１号公報
に記載のようにコールドボックス内はデユワ−を内設し
、前記デユワ−に液化ガス回路を連結して、冷凍機の二
次予冷速度を向上させるものかあつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、冷凍機の一次子冷およびデユワ−の予
冷については考慮されていなかった。したがって、デユ
ワ−の予冷においては、定常運転時にコールドボックス
とデユワ−とを接続する移送管の熱侵入を低減するため
に、液化ガスを運転上支障の無い圧力損失で移送するよ
うに配管の大きさを選定しているので、移送配管の大き
さが小さくなりており、冷凍機の予冷段階では寒冷ガス
が移送配管を流れてデユワ−に入るが、寒冷ガス流量少
なくデユワ−の予冷時間が長（かかるという問題があっ
た。

本発明の目的は、冷凍機から発生する寒冷ガスを大量に
デユワ−に送給し、予冷時間の短い極低澹冷凍＊Ｉｆｉ
の予冷方法およびｇｔＲを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、冷凍機と、該冷凍機により生成される液化
ガスを貯蔵するデユワ−とから成る極低温冷凍装置にお
いて、冷凍機の予冷運転時に発生する寒冷ガスをデユワ
−に送給するラインを設け。

冷凍機の予冷運転により発生する寒冷ガスを冷凍機内を
循環させるとともに、デユワ−内に寒冷ガスを送給し、
冷凍機の予冷とともにデユワ−を予冷せることにより、
達成される。

〔作　　用〕

冷凍機の予冷運転により発生する寒冷ガスを冷凍機内を
循環させるとともに、デユワ−内に寒冷ガスを送給し、
冷凍機の予冷とともにデユワ−を予冷するので、冷凍機
から発生する寒冷ガスを大量にデユワ−に送給し、予冷
時間を短くしたものである。

〔実　施　例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。

ｌＯは冷媒ガス例えばヘリウムガスを圧縮する圧縮機で
真空保冷槽１１の外部に設けられ、圧縮機１０の吐出側
には真空保冷槽Ｕ内の高圧ライン謳がつながり、圧縮ａ
１０の吸込側には真空保冷槽１１内の低圧ライン列がつ
ながる。１２〜１７は熱交換器で真空保冷槽１１内に置
かれ、高圧ラインがおよび低圧ライン部のライン上に設
けられる。１８．　１９は膨張機で、高圧ラインＺから
弁４を介して膨張機１８が設けられ、さらに熱交換器１
５を介して膨張ａ１９が設けられ低圧ライン列につなが
り、中圧ライン四を形成する。３１は予冷バイパスライ
ンで、　弁ＺＺヲ介し熱交換器１３〜１７をバイパスし
て取り付く。父は予冷バイパスラインで、最終段の熱交
換器１７の後にＪＴ弁スを介して高圧ラインがと低圧ラ
イン路との間に設けられる。ヌは予冷ラインで、熱交換
器認に通され液体窒素が流れる。冷凍機は圧縮器１０と
、前記真空保冷槽１１内に組み込まれた部品と、真空保
冷槽１１とから成る。あはデユワ−で、真空保冷槽１１
と移送管謁、３７で連結されている。

移送配管あ内には、高圧ラインあの先にＪＴ弁５を介し
て接続された液化ラインごと、低圧ライン四とが通され
、デユワ−に内につなげられている。

移送配管γ内には、高圧ライン々の最終段の熱交換器１
７の後からＪＴ弁田な介して寒冷ガスラインｎが通され
ている。寒冷ガスラインおのＪＴ弁スの後には、高圧ラ
イン漢の熱交換器認の後から分岐した寒冷ガスラインｎ
が弁四を介して接続されている。

上記構成により、冷凍機および７′ユワーのクールダウ
ンは下記のように行う。弁加、２１およびｎとＪＴ弁冴
を開け、ＪＴ弁おおよび５を閉めておく。圧縮ａ１０で
圧縮された高圧のヘリウムガス（以下「高圧ガス」とい
う）は高圧ラインがを通って真空保冷槽１１内に入り、
熱交換器校で予冷ラインあの液体窒素と熱交換して冷却
された後、高圧ライン漢と寒冷ガスライン諺とに分岐す
る。寒冷ガスライン兇に分岐した高圧ガスは弁四を介し
て。

寒冷ガスラインおに合流してデユワ−あに入る。

一方高圧ラインかに分岐した高圧ガスは熱交換器１３を
通った後、高圧ラインがと中圧ライン四に分岐する。中
圧ラインに分岐した高圧ガスは、弁ムを通って膨張ａ１
８で断熱膨張して寒冷を発生し、熱交換器巧を通って膨
張機１９で再び断熱膨張してさらに寒冷を発生して、低
圧ライン囚に合流する。

一方高圧ラインに分岐した高圧ガスは熱交換器１４〜１
７を通って、予冷バイパスラインＩのＪＴ弁必を介して
低圧ライン列に合流する。寒冷ガスラインおを通ってデ
ユワ−あに入った高圧ガスは、予冷ライン努で冷却され
そのままデユワ−あに入って低圧になるとともにデユワ
一部内を予冷し、低圧ラインＺに入って予冷バイパスラ
イン（９）から入ってくる低圧ガスと合流して、圧縮機
１０の吸入側に向って戻ってい（。低圧ラインあの熱又
換器１７の前で、低圧ライン羽と予冷バイパスライン３
１とに分岐する。予冷バイパスライン３１に分岐した低
圧のヘリウムガス（以下「低圧ガス」という）は、弁ｎ
を介して熱交換器校の前の低圧ラインＺに。

熱交換器１３〜１７をバイパスして合流する。一方低圧
ラインＺに分岐した低圧ガスは、熱交換器１７を通って
寒冷された中圧ライン四の低圧ガスと合流し、熱交換３
１６〜１３を通りながら高圧ラインがの高圧ガスと熱交
換して、高圧ガスを冷却しながら自らは濃度上昇してい
き、予冷バイパスライン３１を通ってきた低圧ガスと合
流して、熱交換器セを通って圧縮器ｌＯに戻る。

前記の内容を繰り返しながら、高圧ライン謳および低圧
ライン四のヘリウムガス温度が除々に低下していく。高
圧ラインｂの熱交換器１７の出口付近の１度が熱交換器
校の出口の温度以下か、またはデユワ−あ内の温度が熱
交換器りの出口の温度まで冷えたら、弁頷を閉じてＪＴ
弁スな開き、さらに冷却された高圧ガスをデユワ−あ内
に送給し。

デユワ−あをもっと低い温度に予冷する。冷凍機および
デユワ−蕊の予冷が充分行われたら、ＪＴ弁幻、２４お
よび弁４を閉めＪＴ弁５を關いて、高圧ライン謳の高圧
ガスをＪＴ弁δで膨張させジュールトムソン効果によっ
て液化した液体ヘリウムを液化ライン４を通してデユワ
−あ内へ移送する。

以上本−実施例によれば、流量の小さい液化ラインごと
は別に、流Ｉを大きくとった寒冷ガろラインおから寒冷
ガスを供給することにより、デエワーあの予冷時間を短
縮できる。また冷凍機の予冷段階での温度に合わせ、寒
冷パイパスラインｎ。

羽を切換えることで、デユワ−あの効率的な予冷を行う
ことができる。

なお１本−実施例ではデユワ−あを真空保冷槽１１と別
置きにしているが、デユワ−あを真空保冷槽１１内に設
ければ、移送配管３６．３７がな（なりさらに熱効率の
良いデユワ−墨の予冷が行える。また、移送配管蕊、３
７を一本にまとめたり、低圧ライン囚、液化ラインｎお
よび寒冷ガスラインおごとに分けても良い。ＪＴ弁器は
デユワ−あの予冷用であり、制御する必要がないのでＪ
Ｔ弁るはＪＴ弁３に比べて大きい容量のものとすること
ができるので、液化させて液体ヘリウムとして流しても
流量を多くでき＋１７／ＪＬワーあの予冷を早めること
ができる。

また、ＪＴ弁田を通常の開閉弁としても、寒冷ガスは液
化に近い温度まで冷えているので、寒冷ガスのままデユ
ワ−あに送給しても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、冷凍機から発生する寒冷ガスを大量に
デユワ−に送給でき、デユワ−を含めた極低温冷凍装置
の予冷時間を短縮することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例である極低温冷凍装置を示す
系統図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷凍機の予冷運転により発生する寒冷ガスを前記冷
   凍機内を循環させるとともに、デュワー内に前記寒冷ガ
   スを送給し、前記冷凍機の予冷とともに前記デュワーを
   予冷することを特徴とする極低温冷凍装置の予冷方法。 ２、冷凍機と、該冷凍機により生成される液化ガスを貯
   蔵するデュワーとから成る極低温冷凍装置において、前
   記冷凍機の予冷運転時に発生する寒冷ガスを前記デュワ
   ーに送給するラインを設けたことを特徴とする極低温冷
   凍装置。