JPH06249148A - 極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置 - Google Patents

極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置

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JPH06249148A
JPH06249148A JP4098693A JP4098693A JPH06249148A JP H06249148 A JPH06249148 A JP H06249148A JP 4098693 A JP4098693 A JP 4098693A JP 4098693 A JP4098693 A JP 4098693A JP H06249148 A JPH06249148 A JP H06249148A
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健治 藤原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 室外に設置し、運転騒音の問題を回避しなが
ら、外気温度が高くとも室内空調負荷の増大を少なくヘ
リウムガスを所定温度以下に冷却できるようにする。 【構成】 室外空気と熱交換可能とした第1空冷熱交換
器3をもった圧縮機ユニット6とは別に、このユニット
6の吐出側配管2に接続可能としたヘリウム供給管10
と室内空気と熱交換可能とした第2空冷熱交換器7とを
もつ冷却ユニット8を設け、外気で大半放熱させたヘリ
ウムガスを室内空気で冷却し、外気温度が高くとも室内
空調負荷の増大を少なく所定温度以下に冷却できるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は極低温冷凍機のヘリウム
圧縮装置、詳しくは、ヘリウム圧縮機の吐出側配管に空
冷熱交換器を備え、前記圧縮機から吐出されるヘリウム
ガスを冷却して極低温冷凍機の膨張機に供給するように
したヘリウム圧縮装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧縮機の吐出側配管に空冷熱交換
器を設けたヘリウム圧縮装置は、例えば特開平4−47
192号公報に示されているように知られている。
【0003】このヘリウム圧縮装置は図4に示したよう
にヘリウム圧縮機Aの吐出側配管Bに、クロスフィンコ
イルから成り、側方にファンCを付設した空冷熱交換器
Dを接続すると共に、この空冷熱交換器Dにおけるヘリ
ウムガスの出口側には油分離器E及びアドソーバFを介
装し、前記吐出側配管Bと吸入側配管Gとの各先端部に
は、極低温冷凍機の膨張機Hに接続する高圧側連絡配管
Jと低圧側連絡配管Kとの接続部L,Mを設け、これら
各機器をまとめてユニット化したものである。尚、図4
においてNは前記油分離器Eから前記圧縮機Aの油注入
口に分離した潤滑油をインジェクションする油インジェ
クション管であり、Pは前記油分離器Eから延び前記吸
入側配管Gに接続する油戻し管、Qは空冷油冷却器であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】所が、以上の如く構成
される圧縮装置では、前記空冷熱交換器Dを用い、圧縮
機Aから吐出されるヘリウムガスを空気で冷却するもの
であって、この冷却はヘリウムガスの相変化を伴わない
空気冷却であるから、空気温度以下には冷却できないの
である。
【0005】一方、圧縮されたヘリウムガスが供給され
る極低温冷凍機の膨張機Hには、モ−タで駆動された高
低圧切換バルブVが設けられており、前記モ−タの絶縁
性を補償するため高圧側連絡配管Jから供給されるヘリ
ウムガスの温度は35℃程度以下になっていることが必
要とされている。
【0006】このため、前記空冷熱交換器Dをもった圧
縮装置を室外に設置し、室外空気を熱交換させる場合、
寒冷地では35℃以下に冷却できるが、温暖地など外気
温度が高くなる地域においては35℃を越えてしまうこ
とがあり、この結果、前記圧縮装置は室内設置に限定さ
れるのである。
【0007】従って、この場合には前記圧縮装置を設置
する室内の室内空調負荷が大きくなるし、圧縮機Aの運
転騒音の問題も生ずるのである。
【0008】本発明の目的は、室外に設置し運転騒音の
問題を回避しながら、外気温度が高くても室内空調負荷
の増大を少なくヘリウムガスを35℃程度以下に冷却で
きるようにする点にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するため、圧縮機ユニットとは別に冷却ユニットを設
けたもので、ヘリウム圧縮機1と、該圧縮機1の吐出側
配管2に介装される第1空冷熱交換器3とを備えた圧縮
機ユニット6と、該圧縮機ユニット6における前記圧縮
機1の吐出側配管2に接続するヘリウム供給管10と、
該ヘリウム供給管10に介装され室内空気との熱交換で
ヘリウムガスを冷却可能とした第2空冷熱交換器7とを
備えた冷却ユニット8とから成り、前記圧縮機ユニット
6を室外に、また、冷却ユニット8を室内に設置可能と
したのである。
【0010】前記第2空冷熱交換器7は、前記ヘリウム
供給管10に接続する熱交換チューブ7aとフィン7b
とから成るクロスフィンコイルを用いるのが好ましい。
【0011】また、前記空冷熱交換器7は、ヘリウム供
給管10の外周に針状フィン27を巻装して構成しても
よいし、また、熱交換部28と放熱部29と、これら熱
交換部28と放熱部29とを連結する連結部30,31
とから構成し、内部に熱移動媒体を内装した自然循環式
冷却器を用いてもよい。
【0012】更に、前記冷却ユニット8にアドソーバ2
0を設けるのが好ましい。
【0013】
【作用】前記圧縮機ユニット6には第1空冷熱交換器3
を設けているから、該圧縮機ユニット6を室外に設置す
ることで、圧縮された高温のヘリウムガスを室外空気と
熱交換させて先ず外気により冷却させられ、大半の放熱
を室外で行ったヘリウムガスを室内設置を可能にした冷
却ユニット8の第2空冷熱交換器7で冷却させられるの
で、換言すると外気と室内空気との2段階で冷却できる
ので室内空調負荷の増大を小さくできながらヘリウムガ
スを所定温度(35℃程度)以下に冷却できるのであ
る。
【0014】また、前記冷却ユニット8を圧縮機ユニッ
ト6とは別に設けて、ヘリウムガスを所定温度以下に冷
却するのであるから、前記圧縮機ユニット6を室外に設
置でき、従って、運転騒音の問題を回避できるし、ま
た、室内空調負荷の増大を小さくできるから、空調運転
の消費電力の増加も抑制できるのである。
【0015】また、前記第2空冷熱交換器7をクロスフ
ィンコイルを用いることにより、量産されている市販の
ものを転用でき、それだけコスト高を抑えられるのであ
り、また、針状フィン27を巻装して構成することによ
り小形省スペースが可能となる。
【0016】また、自然循環式冷却器を用いることによ
り、放熱部29を室外に設置することもできるので室内
空調負荷の増大をより有効に抑えられる。
【0017】更に、室内に設置される冷却ユニット8に
アドソーバ20を設け、このアドソーバ20をヘリウム
供給管における第2空冷熱交換器7の出口側に介装する
ことにより、メンテナンス性を向上できるし、また、冷
却したヘリウムガスをアドソーバ20により処理するの
であるから、アドソーバ20による吸着性能の低下を少
なくでき、長期運転を可能にできるのである。
【0018】
【実施例】図1に示した実施例は、病院に設置される核
磁気共鳴診断装置に適用する極低温冷凍機であって、そ
の圧縮装置は、ヘリウム圧縮機1と、この圧縮機1の吐
出側配管2に介装されるクロスフィンコイルから成る第
1空冷熱交換器3とこの第1空冷熱交換器3の出口側に
おける前記吐出側配管2に介装される油分離器4と空冷
油冷却器5とで圧縮機ユニット6を構成すると共に、こ
の圧縮機ユニット6とは別に、クロスフィンコイルから
成る第2空冷熱交換器7を備えた冷却ユニット8を設
け、前記圧縮機ユニット6を室外に設置可能とし、ま
た、冷却ユニット8を室内に設置可能としたものであ
る。
【0019】前記圧縮機ユニット6は、図示していない
が一つの基台に、前記各機器を組込んでユニットにして
おり、前記吐出側配管2の先端部及び吸入側配管9の先
端部には、前記冷却ユニット8のヘリウム供給管10と
ヘリウム戻り管11とに接続可能としたクイックジョイ
ント方式の接続部12,13を設けている。
【0020】また、図1に示した前記冷却ユニット6
は、前記吐出側配管2の接続部12に接続される接続部
14と、極低温冷凍機の膨張機100に連通する高圧側
連絡配管15に接続されるクイックジョイント方式の接
続部16とをもったヘリウム供給管10と、前記吸入側
配管9の接続部13に接続される接続部17と、前記膨
張機100に連通する低圧側連絡配管18に接続される
クイックジョイント方式の接続部19とをもったヘリウ
ム戻り管11とを備え、前記ヘリウム供給管10に、該
ヘリウム供給管10に接続される熱交換チューブ7aと
フィン7bとから成るクロスフィンコイルの前記第2空
冷熱交換器7を介装すると共にこの第2空冷熱交換器7
の出口側にアドソーバ20を介装したもので、図示して
いないが、一つの基台に前記第2空冷熱交換器7とアド
ソーバ20とを組込んでユニットしている。
【0021】また、前記第1空冷熱交換器3にはファン
21を付設して、ヘリウムガスを最大限外気と熱交換で
きるようにしている。また、図1に示した実施例では前
記第2空冷熱交換器7にファンを付設していないが、フ
ァンを付設することにより前記第2空冷熱交換器7の熱
交換面積を小さくでき、全体として小型化が可能とな
る。
【0022】尚、図1において22は前記油分離器4の
底部と圧縮機1における圧縮要素の油注入口との間に介
装するオリフィス23をもった油インジェクション管で
あり、24は一端を油分離器4の規定油面高さ位置に接
続する油戻し管で、他端側を吸入側配管9に接続され、
途中にはオリフィス25を介装している。また、26は
前記油冷却器5を圧縮機1の油溜めと吸入側配管9とに
連通する油循環管である。また、40は、前記第2空冷
熱交換器7とアドソーバ20とを結ぶ配管途中に介装す
るクイックジョイント形式の接続部で、この接続部40
を設けることにより前記第2空冷熱交換器7とアドソー
バ20とのメンテナンスが容易に行えることになる。
【0023】次に以上の如く構成する圧縮装置の作用を
説明する。
【0024】前記圧縮機ユニット6は室外に設置すると
共に冷却ユニット8は室内に設置し、前記圧縮機ユニッ
ト6の前記吐出側配管2を冷却ユニット8のヘリウム供
給管10に接続部12,14を介して接続し、前記吸入
側配管9をヘリウム戻り管11に接続部13,17を介
して接続する一方、前記ヘリウム供給管10を前記高圧
側連絡配管15に、また、前記ヘリウム戻り管11を前
記低圧側連絡配管18にそれぞれ接続部16,19を介
して接続して用いるのである。
【0025】そして、前記圧縮機1を駆動し、前記極低
温冷凍機の膨張機100を運転する場合、前記圧縮機1
から吐出される高温のヘリウムガスは先ず第1空冷熱交
換器3で外気と熱交換して冷却されるのであり、また、
この冷却で大半の放熱を室外で行ったヘリウムガスは、
前記圧縮ユニット6とは別に設け、室内に設置する冷却
ユニット8の第2空冷熱交換器7により冷却されるので
あって、このように外気での冷却と室内空気による冷却
との2段階で行い、しかも第1段階の外気による冷却で
大半放熱されるから、外気温度が高くとも室内空調負荷
の増大を小さくできながら、ヘリウムガスを所定温度
(35℃程度)以下に冷却できるのである。また、前記
冷却ユニット8を圧縮機ユニット6を別に設けて、前記
圧縮機ユニット6を室外に設置できるようにしたから、
運転騒音の問題も回避できる。
【0026】また、図1に示した実施例では、前記第2
空冷熱交換器7をクロスフィンコイルとしたから、市販
品を転用できコスト高になるのを抑えられる。因みに、
3馬力相当の圧縮装置を用いて極低温冷凍機を運転する
場合について調べてみると、消費電力5Kwで、ヘリウム
供給圧力22Kg/cm2G 、ヘリウム供給流量1300NL/M
の場合、前記冷凍機に供給されるヘリウムガスの温度を
30℃にするとき、圧縮装置を室内に設置する従来例に
よる室内空調負荷は5Kwの放熱量に相当する空調負荷が
生ずるのに対し、図1に示した実施例では、ヘリウムガ
スが室外で35℃まで冷却されたとすると、室内空調負
荷は1300NL/Mのヘリウムガスを35℃から30℃に
冷却するために必要な放熱量に相当する空調負荷が生ず
ることになるだけで、この熱量は、0.1KWとなるので
あるから、従来例に比較し増大する空調負荷は50分の
1に激減できるのである。
【0027】以上説明した実施例では前記第2空冷熱交
換器7をクロスフィンコイルとしたが、その他図2に示
したように前記ヘリウム供給管10の外周に針状フィン
27を螺旋状に巻装して構成してもよいし、また、図3
に示したように、前記ヘリウム供給管10を貫通させ、
該供給管10を流れるヘリウムガスと熱交換するシエル
構造の熱交換部28と放熱部29とこれら熱交換部28
と放熱部29とを連結する連結部30,31とから成
り、内部にフロン系冷媒の熱移動媒体を内装した自然循
環式冷却器を用いてもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明は以上のように、ヘリウム圧縮機
1と、該圧縮機1の吐出側配管2に介装される第1空冷
熱交換器3とを備えた圧縮機ユニット6と、該圧縮機ユ
ニット6における前記圧縮機1の吐出側配管2に接続す
るヘリウム供給管10と、該ヘリウム供給管10に介装
され室内空気との熱交換でヘリウムガスを冷却可能とし
た第2空冷熱交換器7とを備えた冷却ユニット8とから
成り、前記圧縮機ユニット6を室外に、また、冷却ユニ
ット8を室内に設置可能としたから、前記圧縮機ユニッ
ト6を室外に設置することにより、前記圧縮機1から吐
出される高温のヘリウムガスは前記第1空冷熱交換器3
において室外空気と熱交換し、先ず外気により冷却され
るのであり、この外気による冷却で大半の放熱を室外で
行ったヘリウムガスは室内に設置される冷却ユニット8
の第2空冷熱交換器7で室内空気と熱交換して冷却され
るのであって、圧縮装置に接続される極低温冷凍機が設
置される室内は空調され、夏期においても外気温度より
低い快適居住温度に調節されているから、外気温度が高
くとも、外気で冷却した後前記第2空冷熱交換器7によ
って冷却されるためヘリウムガスは、前記冷凍機の高低
圧切換バルブを駆動するモ−タの絶縁性から必要な所定
温度(例えば35℃程度)以下に有効に冷却できるので
ある。
【0029】しかも、前記ヘリウムガスは先ず外気で冷
却し、大半の熱を放熱した後室内空気で冷却するように
しているから、以上の如く有効な冷却ができながら室内
空調負荷の増大を小さくでき、また、前記圧縮機ユニッ
ト6は冷却ユニット8と別に設けて室外に設置可能とし
たから、運転騒音の増大も小さくできるのである。
【0030】また、前記第2空冷熱交換器7をクロスフ
ィンコイルを用いることにより、量産されている市販の
ものを転用でき、それだけコスト高を抑えられるのであ
り、また、針状フィン27を巻装して構成することによ
り小形省スペースが可能となる。
【0031】また、自然循環式冷却器を用いることによ
り、放熱部29を室外に設置することもできるので室内
空調負荷の増大をより有効に抑えられる。
【0032】更に、室内に設置される冷却ユニット8に
アドソーバ20を設け、このアドソーバ20をヘリウム
供給管における第2空冷熱交換器7の出口側に介装する
ことにより、メンテナンス性を向上できるし、また、冷
却したヘリウムガスをアドソーバ20により処理するの
であるから、アドソーバ20による吸着性能の低下を少
なくでき、長期運転を可能にできるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明圧縮装置の一実施例を示す配管系統図。
【図2】第2空冷熱交換器の第2実施例を示す部分斜視
図。
【図3】第2空冷熱交換器の第3実施例を示す概略断面
説明図。
【図4】従来例の配管系統図。
【符号の説明】
1 ヘリウム圧縮機 2 吐出側配管 3 第1空冷熱交換器 6 圧縮機ユニット 7 第2空冷熱交換器 8 冷却ユニット 10 ヘリウム供給管 11 ヘリウム戻り管 20 アドソーバ 27 針状フィン 28 熱交換部 29 放熱部 30,31 連結部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘリウム圧縮機(1)と、該圧縮機
    (1)の吐出側配管(2)に介装される第1空冷熱交換
    器(3)とを備えた圧縮機ユニット(6)と、該圧縮機
    ユニット(6)における前記圧縮機(1)の吐出側配管
    (2)に接続するヘリウム供給管(10)と、該ヘリウ
    ム供給管(10)に介装され室内空気との熱交換でヘリ
    ウムガスを冷却可能とした第2空冷熱交換器(7)とを
    備えた冷却ユニット(8)とから成り、前記圧縮機ユニ
    ット(6)を室外に、また、冷却ユニット(8)を室内
    に設置可能としていることを特徴とする極低温冷凍機の
    ヘリウム圧縮装置。
  2. 【請求項2】 第2空冷熱交換器(7)がヘリウム供給
    管(10)に接続する熱交換チューブ(7a)とフィン
    (7b)とから成るクロスフィンコイルである請求項1
    記載の極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置。
  3. 【請求項3】 第2空冷熱交換器(7)がヘリウム供給
    管(10)の外周に針状フィン(27)を巻装して構成
    されている請求項1記載の極低温冷凍機のヘリウム圧縮
    装置。
  4. 【請求項4】 第2空冷熱交換器(7)が、ヘリウム供
    給管(10)を流れるヘリウムガスと熱交換する熱交換
    部(28)と放熱部(29)と、これら熱交換部(2
    8)と放熱部(29)とを連結する連結部(30)(3
    1)とから成り、内部に熱移動媒体を内装した自然循環
    式冷却器である請求項1記載の極低温冷凍機のヘリウム
    圧縮装置。
  5. 【請求項5】 冷却ユニット(8)はアドソーバ(2
    0)を備え、このアドソーバ(20)をヘリウム供給管
    (10)における第2空冷熱交換器(7)の出口側に介
    装している請求項1記載の極低温冷凍機のヘリウム圧縮
    装置。
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