JPH02275260A - 極低温冷却装置 - Google Patents
極低温冷却装置Info
- Publication number
- JPH02275260A JPH02275260A JP9315089A JP9315089A JPH02275260A JP H02275260 A JPH02275260 A JP H02275260A JP 9315089 A JP9315089 A JP 9315089A JP 9315089 A JP9315089 A JP 9315089A JP H02275260 A JPH02275260 A JP H02275260A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid helium
- gas
- pressure
- refrigerant
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 5
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 abstract description 48
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 abstract description 48
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 28
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は液体ヘリウムなどの冷媒を使用する極低温冷却
装置に関する。更に詳しくは、蒸発した冷媒ガスを再液
化するための再凝縮器を持ったジュール拳トムソン（Ｊ
−Ｔ）回路にＪ・１回路の予冷用として蓄冷器式極低温
冷凍機（ＧＭ、ソルベー、スターリング冷凍機など）を
組み合わせた、冷媒液体浸漬冷却方式の冷却装置に関す
るものである。
装置に関する。更に詳しくは、蒸発した冷媒ガスを再液
化するための再凝縮器を持ったジュール拳トムソン（Ｊ
−Ｔ）回路にＪ・１回路の予冷用として蓄冷器式極低温
冷凍機（ＧＭ、ソルベー、スターリング冷凍機など）を
組み合わせた、冷媒液体浸漬冷却方式の冷却装置に関す
るものである。
（従来の技術）
第２図は従来の液体ヘリウムを使用した極低温冷却装置
のシステム図である。冷却システムの運転状況を説明す
る。冷却システムが定常状態まで冷却され、液体ヘリウ
ム容器１１に液体ヘリウムを充填して封じきり弁１８を
閉じる。種々の経路による液体ヘリウム容器１１への侵
入熱により液体ヘリウムは蒸発してガス化する。この蒸
発したガスは再凝縮器１ｏによって再び液化されて液体
ヘリウム１２中に落下する。再凝縮器１ｏにおける冷凍
（再液化）能力が侵入熱量以上であれば蒸発したヘリウ
ムガスは全て再液化されるために液体ヘリウム１２の液
面は常に一定に保たれ、かつ液体ヘリウム容器１１内の
圧力は再液化ヘリウムの飽和圧力で一定に保たれる。
のシステム図である。冷却システムの運転状況を説明す
る。冷却システムが定常状態まで冷却され、液体ヘリウ
ム容器１１に液体ヘリウムを充填して封じきり弁１８を
閉じる。種々の経路による液体ヘリウム容器１１への侵
入熱により液体ヘリウムは蒸発してガス化する。この蒸
発したガスは再凝縮器１ｏによって再び液化されて液体
ヘリウム１２中に落下する。再凝縮器１ｏにおける冷凍
（再液化）能力が侵入熱量以上であれば蒸発したヘリウ
ムガスは全て再液化されるために液体ヘリウム１２の液
面は常に一定に保たれ、かつ液体ヘリウム容器１１内の
圧力は再液化ヘリウムの飽和圧力で一定に保たれる。
（発明が解決しようとする問題点）
上に述べたような冷凍システムの冷凍能力は、通常、侵
入熱量に対して数１０％程度の余裕を持たせているが、
超電導コイルの励消磁の時には正常侵入熱量の数倍に達
することがある。このように−時的に侵入熱量が増加す
るとき、冷凍能力が足らなくなり、蒸発したヘリウムガ
スの一部は再液化されなくなるため液体ヘリウム容器１
１内の圧力は上昇する。このため封じきり弁１８を開い
てヘリウムガスを外部に取り出し、回収しなければなら
ない。その後侵入熱量が元の状態になれば封じきり弁１
８を再び閉じる。しかし、このとき液体ヘリウム１２の
液面は下がっており、超電導コイルＩＳの一部が液体ヘ
リウム１２から露出する状態も起こり得る。このため、
この超電導磁石の運転を続けるためには、外部より液体
ヘリウムを再充填しなければならない。
入熱量に対して数１０％程度の余裕を持たせているが、
超電導コイルの励消磁の時には正常侵入熱量の数倍に達
することがある。このように−時的に侵入熱量が増加す
るとき、冷凍能力が足らなくなり、蒸発したヘリウムガ
スの一部は再液化されなくなるため液体ヘリウム容器１
１内の圧力は上昇する。このため封じきり弁１８を開い
てヘリウムガスを外部に取り出し、回収しなければなら
ない。その後侵入熱量が元の状態になれば封じきり弁１
８を再び閉じる。しかし、このとき液体ヘリウム１２の
液面は下がっており、超電導コイルＩＳの一部が液体ヘ
リウム１２から露出する状態も起こり得る。このため、
この超電導磁石の運転を続けるためには、外部より液体
ヘリウムを再充填しなければならない。
［発明の構成コ
（問題点を解決するための手段）
本発明は、冷却システムの冷凍能力を越えて冷凍負荷が
一時的に増加した場合、この増加分より余分に蒸発した
冷媒ガスを一時的に回収し、元の状態になったとき、こ
の冷媒ガスを再液化して超電導コイルなどの冷却に使用
する装置である。
一時的に増加した場合、この増加分より余分に蒸発した
冷媒ガスを一時的に回収し、元の状態になったとき、こ
の冷媒ガスを再液化して超電導コイルなどの冷却に使用
する装置である。
（作用）
第１図は本発明の一実施例の装置のシステム図である。
正常運転状態においては液体ヘリウム容器１１の内圧は
一定になっている。次に一時的に液体ヘリウム１２への
侵入熱量が増加して、冷却システムの冷凍能力を超える
と蒸発ガスの全量を再液化できないので液体ヘリウム容
器１１の内圧は徐々に上昇してくる。第３図は液体ヘリ
ウム容器内の内圧とヘリウム液面の変化の様子を示すグ
ラフである。ある設定圧力Ａにまで内圧が上昇すると回
収弁２０が開き、液体ヘリウム容器１１内のヘリウムガ
スは熱交換器８，７．６でＪ＠Ｔ回路の高圧側流入ガス
を冷却しながら回収番凝縮管１９内を流れて真空容器１
４外に出、回収弁２０を通ってＪ−Ｔ回路の低圧側戻り
ガスに混入して第１段圧縮機４に吸入される。更に第２
段圧縮機５で圧縮・吐出されるが、この場合冷却システ
ム内のガス量が増加するので、第２段圧縮機５からの吐
出ガスの一部は高圧調整弁１７の作動によって中圧タン
ク１５内に蓄えられる。
一定になっている。次に一時的に液体ヘリウム１２への
侵入熱量が増加して、冷却システムの冷凍能力を超える
と蒸発ガスの全量を再液化できないので液体ヘリウム容
器１１の内圧は徐々に上昇してくる。第３図は液体ヘリ
ウム容器内の内圧とヘリウム液面の変化の様子を示すグ
ラフである。ある設定圧力Ａにまで内圧が上昇すると回
収弁２０が開き、液体ヘリウム容器１１内のヘリウムガ
スは熱交換器８，７．６でＪ＠Ｔ回路の高圧側流入ガス
を冷却しながら回収番凝縮管１９内を流れて真空容器１
４外に出、回収弁２０を通ってＪ−Ｔ回路の低圧側戻り
ガスに混入して第１段圧縮機４に吸入される。更に第２
段圧縮機５で圧縮・吐出されるが、この場合冷却システ
ム内のガス量が増加するので、第２段圧縮機５からの吐
出ガスの一部は高圧調整弁１７の作動によって中圧タン
ク１５内に蓄えられる。
以上の述べたような動作の結果、液体ヘリウム容器１１
は封じきったままで、その内圧は回収弁２０の開度制御
によってほぼ一定の値Ａに保持される。しかし、液体ヘ
リウム容器１１内の液体ヘリウム１２は蒸発分の方が再
演化分より大であるので、液体ヘリウム１２の液面は徐
々に低下して行く。
は封じきったままで、その内圧は回収弁２０の開度制御
によってほぼ一定の値Ａに保持される。しかし、液体ヘ
リウム容器１１内の液体ヘリウム１２は蒸発分の方が再
演化分より大であるので、液体ヘリウム１２の液面は徐
々に低下して行く。
その後、侵入熱量が元に戻り、蒸発ガス量より再液化さ
れるヘリウムの方が多くなってくると液体ヘリウム容器
１１の内圧は下がってくるので回収弁２０は閉となる。
れるヘリウムの方が多くなってくると液体ヘリウム容器
１１の内圧は下がってくるので回収弁２０は閉となる。
そして、ある設定圧力Ｂ（Ｂ＜Ａ）にまで下がると導入
弁２１が開となり、圧縮機５の吐出ガスの一部が導入弁
２１によって減圧され、熱交換器６．７．８でＪ＠Ｔ回
路の低圧側戻りガスで冷却されながら回収拳凝縮管１９
を通って液体ヘリウム容器１１内に導入される。
弁２１が開となり、圧縮機５の吐出ガスの一部が導入弁
２１によって減圧され、熱交換器６．７．８でＪ＠Ｔ回
路の低圧側戻りガスで冷却されながら回収拳凝縮管１９
を通って液体ヘリウム容器１１内に導入される。
導入されたガスは再凝縮器１０で再液化されて液体ヘリ
ウム１２に落下して行く。この結果、液体ヘリウム１２
の量は増加して行き、液面は上昇する。この間は導入さ
れたガス分は低圧調整弁１６によって中圧タンク１５よ
り第１段圧縮機４の吸い込みガス中に補充され、また、
導入弁２１の開度の制御によって液体ヘリウム容器１１
の内圧はほぼＢで一定に保たれ、やがて予め設定された
液面に達すると導入弁２１は閑となる。以後は、当初の
運転状態に戻って超電導磁石の連続運転が継続される。
ウム１２に落下して行く。この結果、液体ヘリウム１２
の量は増加して行き、液面は上昇する。この間は導入さ
れたガス分は低圧調整弁１６によって中圧タンク１５よ
り第１段圧縮機４の吸い込みガス中に補充され、また、
導入弁２１の開度の制御によって液体ヘリウム容器１１
の内圧はほぼＢで一定に保たれ、やがて予め設定された
液面に達すると導入弁２１は閑となる。以後は、当初の
運転状態に戻って超電導磁石の連続運転が継続される。
［発明の効果］
本発明の冷却装置によりヘリウムガスなどの冷媒の回収
および液体ヘリウムなどの冷媒液体の再補給のための設
備およびこれらの作業が不要になり、冷却システムとし
ての性能が向上した。
および液体ヘリウムなどの冷媒液体の再補給のための設
備およびこれらの作業が不要になり、冷却システムとし
ての性能が向上した。
第１図は本発明の一実施例の極低温冷却装置のシステム
図、第２図は従来の極低温冷却装置のシステム図、第３
図は本発明の一実施例の極低温冷却装置のヘリウム容器
内の内圧と液面の変化を示すグラフである。 １・・・ＧＭ冷凍機、２・・・第１冷却ステージ、３・
・・第２冷却ステージ、４・・・第１段圧縮機、５・・
・第２段圧縮機、６・・・第１段熱交換器、７・・・第
２段熱交換器、８・・・第３段熱交換器、９・・・ＪＴ
弁、１０・・・再凝縮器、１１・・・液体ヘリウム容器
、１２・・・液体ヘリウム、１３・・・超電導コイル、
１４・・・真空容器、１５・・・中圧タンク、１６・・
・低圧調整弁、１７・・・高圧調整弁、１８・・・封じ
きり弁、１９・・・回収凝縮管、２０・・・回収弁、２
１・・・導入弁。 第 図
図、第２図は従来の極低温冷却装置のシステム図、第３
図は本発明の一実施例の極低温冷却装置のヘリウム容器
内の内圧と液面の変化を示すグラフである。 １・・・ＧＭ冷凍機、２・・・第１冷却ステージ、３・
・・第２冷却ステージ、４・・・第１段圧縮機、５・・
・第２段圧縮機、６・・・第１段熱交換器、７・・・第
２段熱交換器、８・・・第３段熱交換器、９・・・ＪＴ
弁、１０・・・再凝縮器、１１・・・液体ヘリウム容器
、１２・・・液体ヘリウム、１３・・・超電導コイル、
１４・・・真空容器、１５・・・中圧タンク、１６・・
・低圧調整弁、１７・・・高圧調整弁、１８・・・封じ
きり弁、１９・・・回収凝縮管、２０・・・回収弁、２
１・・・導入弁。 第 図
Claims (2)
- （１）冷媒ガスを再液化する再凝縮器を有するジュール
・トムソン回路と前記回路の予冷用として蓄冷器式極低
温冷凍機を組合せた極低温冷却システムを備えた冷却装
置において、前記冷却システムの冷凍能力を冷凍負荷が
一時的に超えると冷媒液体浸漬容器内の冷媒ガスを回収
・貯蔵する手段と、冷凍負荷が元に戻ると冷媒ガスを前
記冷媒液体浸漬容器内に導入して再凝縮器で再液化する
手段とを備えたことを特徴とする極低温冷却装置。 - （２）冷媒ガスの回収・貯蔵、導入は前記冷却システム
を運転している冷媒ガス圧縮系で行なうことを特徴とす
る請求項１記載の極低温冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1093150A JP2617172B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 極低温冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1093150A JP2617172B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 極低温冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275260A true JPH02275260A (ja) | 1990-11-09 |
| JP2617172B2 JP2617172B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=14074511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1093150A Expired - Lifetime JP2617172B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 極低温冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2617172B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4916051A (en) * | 1987-04-07 | 1990-04-10 | Konica Corporation | Silver halide color photographic light-sensitive material |
| JP2011141074A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Toshiba Corp | 極低温冷凍機 |
| JP2017166747A (ja) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 住友重機械工業株式会社 | 可動テーブル冷却装置及び可動テーブル冷却システム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61217658A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-27 | アイシン精機株式会社 | 極低温冷却装置 |
| JPS629171A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-17 | 株式会社神戸製鋼所 | Ｈｅ液化冷凍装置 |
| JPS63286670A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-24 | 住友重機械工業株式会社 | 小型Ｈｅ液化冷凍装置 |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1093150A patent/JP2617172B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61217658A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-27 | アイシン精機株式会社 | 極低温冷却装置 |
| JPS629171A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-17 | 株式会社神戸製鋼所 | Ｈｅ液化冷凍装置 |
| JPS63286670A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-24 | 住友重機械工業株式会社 | 小型Ｈｅ液化冷凍装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4916051A (en) * | 1987-04-07 | 1990-04-10 | Konica Corporation | Silver halide color photographic light-sensitive material |
| JP2011141074A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Toshiba Corp | 極低温冷凍機 |
| JP2017166747A (ja) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | 住友重機械工業株式会社 | 可動テーブル冷却装置及び可動テーブル冷却システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2617172B2 (ja) | 1997-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6609383B1 (en) | Cryogenic refrigeration system | |
| CN101410678B (zh) | 冷冻装置 | |
| JPH02275260A (ja) | 極低温冷却装置 | |
| JPH07234027A (ja) | 多元冷凍装置 | |
| JPH06283769A (ja) | 超電導磁石の冷凍システム | |
| JP3113990B2 (ja) | ヘリウム液化冷凍装置及びその運転方法 | |
| JP3670536B2 (ja) | 極低温冷却装置 | |
| JPS63286670A (ja) | 小型Ｈｅ液化冷凍装置 | |
| JP2837096B2 (ja) | 極低温冷凍液化装置 | |
| JPS58112305A (ja) | 超電導磁石装置 | |
| JPS6122158A (ja) | 超流動ヘリウム発生装置 | |
| JP3176087B2 (ja) | 極低温冷凍装置 | |
| JP3765945B2 (ja) | 冷凍機の運転制御装置 | |
| JPS6317360A (ja) | 極低温冷凍装置の予冷方法 | |
| JPS62280571A (ja) | 液化冷凍装置の予冷方法及びその装置 | |
| JPS629171A (ja) | Ｈｅ液化冷凍装置 | |
| JPH06268267A (ja) | 極低温冷凍装置 | |
| JPS60108573A (ja) | クライオポンプの寒剤供給方式 | |
| JPS61144081A (ja) | 超電導装置 | |
| JPH0774019A (ja) | 極低温冷却システム | |
| JPS6349887B2 (ja) | ||
| JPS61149768A (ja) | 極低温冷凍機 | |
| JPS59200163A (ja) | 熱交換器 | |
| JPH0721359B2 (ja) | 極低温ヘリウム冷凍機 | |
| JPS61235649A (ja) | ヘリウム冷凍装置 |