JPH028234B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH028234B2 JPH028234B2 JP60269255A JP26925585A JPH028234B2 JP H028234 B2 JPH028234 B2 JP H028234B2 JP 60269255 A JP60269255 A JP 60269255A JP 26925585 A JP26925585 A JP 26925585A JP H028234 B2 JPH028234 B2 JP H028234B2
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- JP
- Japan
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- refrigerant
- heat exchanger
- cooling
- cryogenic
- space
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 22
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 18
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 15
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 15
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 15
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- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、極低温冷凍装置およびその予冷方法
に係り、特に小型の装置に好適な極低温冷凍装置
およびその予冷方法に関するものである。
に係り、特に小型の装置に好適な極低温冷凍装置
およびその予冷方法に関するものである。
ターボ機械第11巻第７号（1983）、P17の日立
のヘリウム液化冷凍の基本構成および特公昭58―
10667号公報に記載されているように、一般の膨
張タービン式ヘリウム冷凍装置では第１熱交換器
を３流体熱交換器にして液体窒素による予冷を行
いながらヘリウムを液化させる構造となつてい
る。
のヘリウム液化冷凍の基本構成および特公昭58―
10667号公報に記載されているように、一般の膨
張タービン式ヘリウム冷凍装置では第１熱交換器
を３流体熱交換器にして液体窒素による予冷を行
いながらヘリウムを液化させる構造となつてい
る。
上記従来技術は小型のヘリウム冷凍機に適用し
た場合について配慮されておらず、第１熱交換器
を液体窒素によつて予冷する方式では、第１熱交
換器を３流体熱交換器とする必要があり、第１熱
交換器の小型化が難しいという問題があつた。
た場合について配慮されておらず、第１熱交換器
を液体窒素によつて予冷する方式では、第１熱交
換器を３流体熱交換器とする必要があり、第１熱
交換器の小型化が難しいという問題があつた。
また、第１熱交換器の液体窒素による予冷をな
くせば、全体の小型化が可能となるが、予冷運転
に長時間を必要とするという問題がある。
くせば、全体の小型化が可能となるが、予冷運転
に長時間を必要とするという問題がある。
本発明の目的は、予冷運転時間が短く、小型化
可能な極低温冷凍装置およびその予冷方法を提供
することにある。
可能な極低温冷凍装置およびその予冷方法を提供
することにある。
上記目的は、寒冷発生手段によつて発生させた
寒冷を用いて熱交換器で冷媒ガスを冷却し、冷却
された冷媒ガスを断熱膨張させて極低温冷媒を生
成する極低温冷凍装置において、周りを真空断熱
形成した容器内に装置の低温となる機器類を収納
して設け、機器類を収納した容器内の空間に予冷
用冷媒を供給する手段と、該供給された予冷用冷
媒を該空間から抜き出す手段と、該空間を真空排
気とする手段とを具備した装置とし、低温となる
機器類を収納した容器内の空間に予冷用冷媒を供
給して機器類を予冷する工程と、予冷後に容器内
の予冷用冷媒を抜き出す工程と、予冷用冷媒を抜
き出した容器内の空間を真空排気して断熱する工
程とを有する方法とすることにより、達成され
る。
寒冷を用いて熱交換器で冷媒ガスを冷却し、冷却
された冷媒ガスを断熱膨張させて極低温冷媒を生
成する極低温冷凍装置において、周りを真空断熱
形成した容器内に装置の低温となる機器類を収納
して設け、機器類を収納した容器内の空間に予冷
用冷媒を供給する手段と、該供給された予冷用冷
媒を該空間から抜き出す手段と、該空間を真空排
気とする手段とを具備した装置とし、低温となる
機器類を収納した容器内の空間に予冷用冷媒を供
給して機器類を予冷する工程と、予冷後に容器内
の予冷用冷媒を抜き出す工程と、予冷用冷媒を抜
き出した容器内の空間を真空排気して断熱する工
程とを有する方法とすることにより、達成され
る。
機器類を収納した容器内の空間に予冷用冷媒を
供給することにより、特に熱容量の大きい熱交換
器群及び配管類を予冷用冷媒の温度まで急速に冷
却でき、予冷後は予冷用冷媒を抜き出し、容器内
の空間を真空排気して断熱し、運転に入る。これ
により、熱交換器に予冷用冷媒を供給する必要が
なく熱交換器を小型化ができ、小型の装置にする
ことができるとともに、予冷運転時間が短くする
ことができる。
供給することにより、特に熱容量の大きい熱交換
器群及び配管類を予冷用冷媒の温度まで急速に冷
却でき、予冷後は予冷用冷媒を抜き出し、容器内
の空間を真空排気して断熱し、運転に入る。これ
により、熱交換器に予冷用冷媒を供給する必要が
なく熱交換器を小型化ができ、小型の装置にする
ことができるとともに、予冷運転時間が短くする
ことができる。
以下本発明の一実施例を第１図により説明す
る。第１図は例えば膨張タービン式小形ヘリウム
冷凍機の構成を示した本実施例の便宜的な断面図
である。本実施例でのヘリウム冷凍機はたとえば
第１熱交換器３、第２熱交換器４、第３熱交換器
５、第４熱交換器６、第５熱交換器７の５つの熱
交換器と第１膨張タービン９、第２膨張タービン
１０及びシユール・トムソン弁８より構成されて
いる。またそれらは真空保冷槽１内に収納されて
いる。この真空保冷槽１は真空槽２と真空槽２′
の２つの真空槽より構成される構造となつてい
る。この場合、真空保冷槽１を形成する上部のフ
ランジには入口管と出口管１２及びポート１３が
設けてある。入口管１１には図示を省略した予冷
用冷媒である液体窒素の供給源が接続してある。
出口管１２には図示を省略した加圧窒素ガスの供
給源が接続してある。ポート１３には真空ポンプ
１６が接続してある。
る。第１図は例えば膨張タービン式小形ヘリウム
冷凍機の構成を示した本実施例の便宜的な断面図
である。本実施例でのヘリウム冷凍機はたとえば
第１熱交換器３、第２熱交換器４、第３熱交換器
５、第４熱交換器６、第５熱交換器７の５つの熱
交換器と第１膨張タービン９、第２膨張タービン
１０及びシユール・トムソン弁８より構成されて
いる。またそれらは真空保冷槽１内に収納されて
いる。この真空保冷槽１は真空槽２と真空槽２′
の２つの真空槽より構成される構造となつてい
る。この場合、真空保冷槽１を形成する上部のフ
ランジには入口管と出口管１２及びポート１３が
設けてある。入口管１１には図示を省略した予冷
用冷媒である液体窒素の供給源が接続してある。
出口管１２には図示を省略した加圧窒素ガスの供
給源が接続してある。ポート１３には真空ポンプ
１６が接続してある。
以下、本実施例での動作原理を説明する。まず
最初は真空保冷層１の真空層２′は真空層として
ではなく入口管１１より供給される液体窒素によ
り液体窒素槽として使用する。この場合、真空保
冷槽１は真空層２で真空断熱されているので、外
表面への結露・着霜は生じない。この液体窒素に
より５つの熱交換器及び配管群は液体窒素温度７
７Ｋに冷却される。適当に予冷を行つた後に、出
口管１２により加圧窒素ガスを槽内に流し込み液
体窒素を入口管１１より外部へ逆に追い出し、ポ
ート１３より真空ポンプ１６を用いて真空引きを
行う。真空が適当になつた後に通常の冷凍機運転
を行う。すなわちコンプレツサーで圧縮された高
圧ヘリウムガス（16atm）は高圧ライン１４を通
つて第１熱交換器３の高圧側流路を流れ第２熱交
追器４の高圧側旅路に入るがその一部が第１膨張
タービン９に入り中圧（6atm）まで膨張して冷
却される。更に中圧ヘリウムガスは第３熱交換器
５の中圧流路を流れ温度低下して第２膨張タービ
ン１０に入り、低圧（1.2atm）まで膨張して冷
却され、第４熱交換器６の低圧入口に戻される。
一方、その他の高圧ヘリウムは第３熱交換器５、
第４熱交換器６、第５熱交換器７の高圧側流路を
通つてシユール・トムソン弁８によつて等エンタ
ルピー膨張して液体ヘリウムになる。一方、図示
を省略したが液化したヘリウムは適当な熱負荷を
受けて気化し、第５熱交換器７から第１熱交換器
３の低圧流路を流れ、高圧ヘリウム及び中圧ヘリ
ウムガスを冷却しながら常温まで温度上昇して低
圧ライン１５を経てコンプレツサーに戻される。
本実施例によれば各熱交換器が短時間のうちに液
体窒素温度まで冷却されるので常温から運転を開
始するのに比して簡単な構造でヘリウムの液化時
間を短縮できる効果がある（例えば、従来、30時
間要していたものを10〜13時間に短縮できる）。
最初は真空保冷層１の真空層２′は真空層として
ではなく入口管１１より供給される液体窒素によ
り液体窒素槽として使用する。この場合、真空保
冷槽１は真空層２で真空断熱されているので、外
表面への結露・着霜は生じない。この液体窒素に
より５つの熱交換器及び配管群は液体窒素温度７
７Ｋに冷却される。適当に予冷を行つた後に、出
口管１２により加圧窒素ガスを槽内に流し込み液
体窒素を入口管１１より外部へ逆に追い出し、ポ
ート１３より真空ポンプ１６を用いて真空引きを
行う。真空が適当になつた後に通常の冷凍機運転
を行う。すなわちコンプレツサーで圧縮された高
圧ヘリウムガス（16atm）は高圧ライン１４を通
つて第１熱交換器３の高圧側流路を流れ第２熱交
追器４の高圧側旅路に入るがその一部が第１膨張
タービン９に入り中圧（6atm）まで膨張して冷
却される。更に中圧ヘリウムガスは第３熱交換器
５の中圧流路を流れ温度低下して第２膨張タービ
ン１０に入り、低圧（1.2atm）まで膨張して冷
却され、第４熱交換器６の低圧入口に戻される。
一方、その他の高圧ヘリウムは第３熱交換器５、
第４熱交換器６、第５熱交換器７の高圧側流路を
通つてシユール・トムソン弁８によつて等エンタ
ルピー膨張して液体ヘリウムになる。一方、図示
を省略したが液化したヘリウムは適当な熱負荷を
受けて気化し、第５熱交換器７から第１熱交換器
３の低圧流路を流れ、高圧ヘリウム及び中圧ヘリ
ウムガスを冷却しながら常温まで温度上昇して低
圧ライン１５を経てコンプレツサーに戻される。
本実施例によれば各熱交換器が短時間のうちに液
体窒素温度まで冷却されるので常温から運転を開
始するのに比して簡単な構造でヘリウムの液化時
間を短縮できる効果がある（例えば、従来、30時
間要していたものを10〜13時間に短縮できる）。
次に第１熱交換器が液体窒素温度下にならない
場合の実施例を第２図に示す。構成要素及び動作
原理は第１図と同様である。本実施例の場合、第
１熱交換器３は液体窒素温度以下にならない場合
の冷凍サイクルとなつている。従つて第２熱交換
器４から第５熱交換器７までを予冷すればよいこ
とになる。従つて第２図において予冷に使われる
液体窒素の液面は第１熱交換器３の下端までの高
さｈまでとし、その液面下に第２熱交換器４から
第５熱交換器７を配置している。適当に予冷を行
つた後に、第１図に示した実施例と同様な操作を
行えば効果的にヘリウムの液化時間を短縮できる
効果がある。
場合の実施例を第２図に示す。構成要素及び動作
原理は第１図と同様である。本実施例の場合、第
１熱交換器３は液体窒素温度以下にならない場合
の冷凍サイクルとなつている。従つて第２熱交換
器４から第５熱交換器７までを予冷すればよいこ
とになる。従つて第２図において予冷に使われる
液体窒素の液面は第１熱交換器３の下端までの高
さｈまでとし、その液面下に第２熱交換器４から
第５熱交換器７を配置している。適当に予冷を行
つた後に、第１図に示した実施例と同様な操作を
行えば効果的にヘリウムの液化時間を短縮できる
効果がある。
以上、これら実施例によれば、第１熱交換器を
従来のように冷却しないでよいので、熱交換器を
小型化することができ、全体にコンパクトな冷凍
装置とすることができ、小型の冷凍装置に適用す
ることができる。また、真空保冷槽内に液体窒素
を直接に供給して必要な機器のところまで予冷す
ることができ、予冷後は液体窒素を取り除いて真
空断熱空間にし運転できるので、予冷時間が短縮
できる。
従来のように冷却しないでよいので、熱交換器を
小型化することができ、全体にコンパクトな冷凍
装置とすることができ、小型の冷凍装置に適用す
ることができる。また、真空保冷槽内に液体窒素
を直接に供給して必要な機器のところまで予冷す
ることができ、予冷後は液体窒素を取り除いて真
空断熱空間にし運転できるので、予冷時間が短縮
できる。
本発明によれば、小型の装置にすることができ
るとともに、予冷運転時間が短くすることができ
るという効果がある。
るとともに、予冷運転時間が短くすることができ
るという効果がある。
第１図は、本発明の一実施例の真空保冷槽部の
縦断面図、第２図は、本発明の他の実施例の真空
保冷槽部の縦断面図である。 １…真空保冷槽、２，２′…真空槽、３ないし
７…熱交換器、８…ジユール・トムソン弁、９，
１０…膨張タービン、１１…入口管、１２…出口
管。
縦断面図、第２図は、本発明の他の実施例の真空
保冷槽部の縦断面図である。 １…真空保冷槽、２，２′…真空槽、３ないし
７…熱交換器、８…ジユール・トムソン弁、９，
１０…膨張タービン、１１…入口管、１２…出口
管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 寒冷発生手段によつて発生させた寒冷を用い
て熱交換器で冷媒ガスを冷却し、冷却された冷媒
ガスを断熱膨張させて極低温冷媒を生成する極低
温冷凍装置において、周りを真空断熱形成した容
器内に前記装置の低温となる機器類を収納して設
け、前記機器類を収納した前記容器内の空間に予
冷用冷媒を供給する手段と、該供給された予冷用
冷媒を該空間から抜き出す手段と、該空間を真空
排気する手段とを具備したことを特徴とする極低
温冷凍装置。 ２ 寒冷発生手段によつて発生させた寒冷を用い
て熱交換器で冷媒ガスを冷却し、冷却された冷媒
ガスを断熱膨張させて極低温冷媒を生成する極低
温冷媒装置の予冷方法において、低温となる機器
類を収納した容器内の空間に予冷用冷媒を供給し
前記機器類を予冷する工程と、予冷後に前記容器
内の予冷用冷媒を抜き出す工程と、予冷用冷媒を
抜き出した前記容器内の空間を真空排気して断熱
する工程とを有することを特徴とする極低温冷凍
装置の予冷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26925585A JPS62129676A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 極低温冷凍装置およびその予冷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26925585A JPS62129676A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 極低温冷凍装置およびその予冷方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62129676A JPS62129676A (ja) | 1987-06-11 |
| JPH028234B2 true JPH028234B2 (ja) | 1990-02-22 |
Family
ID=17469805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26925585A Granted JPS62129676A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 極低温冷凍装置およびその予冷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62129676A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0529930A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Nec Corp | Ｐｌｌ回路 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4929654U (ja) * | 1972-06-19 | 1974-03-14 | ||
| JPS5810667A (ja) * | 1981-07-10 | 1983-01-21 | Masami Fujii | 誘導電圧の大きい場所における接地抵抗測定法 |
-
1985
- 1985-12-02 JP JP26925585A patent/JPS62129676A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4929654U (ja) * | 1972-06-19 | 1974-03-14 | ||
| JPS5810667A (ja) * | 1981-07-10 | 1983-01-21 | Masami Fujii | 誘導電圧の大きい場所における接地抵抗測定法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0529930A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Nec Corp | Ｐｌｌ回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62129676A (ja) | 1987-06-11 |
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