JPH0642830A - Method and apparatus for providing superfluid helium - Google Patents
Method and apparatus for providing superfluid heliumInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は超流動ヘリウムを製造す
る方法及び装置に関し、更に詳しくは、液体ヘリウム（
4Ｈｅ）を更に冷却して超流動ヘリウム（ＨｅII）に変
換させる方法及び装置に関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to a method and apparatus for producing superfluid helium, and more particularly to liquid helium (
4 He) for further cooling and conversion to superfluid helium (He II).
【０００２】[0002]
【従来の技術】液体ヘリウムは実在気体のうちで最も低
い沸点を有するが、更に温度を下げると２．１８Ｋ（ラ
ムダ点）以下で全く性質の異なる超流動ヘリウム（Ｈｅ
II）に変わる。この超流動ヘリウムは超流動現象など非
常に特異な性質を有している。また超流動ヘリウムの温
度では熱伝導度が非常に大きいため電気抵抗が零となる
超電導現象の安定化に格段の効果があることが知られて
おり、大型加速器や核融合試験設備に用いる超電導磁石
の冷却への利用が図られている。2. Description of the Related Art Liquid helium has the lowest boiling point of all real gases, but when the temperature is further lowered, superfluid helium (He) having a completely different property at 2.18 K (lambda point) or lower is obtained.
II). This superfluid helium has very unique properties such as the superfluid phenomenon. It is also known that the superconducting magnet used in large-scale accelerators and nuclear fusion test facilities has a remarkable effect in stabilizing the superconducting phenomenon in which the electric resistance becomes zero at the temperature of superfluid helium. Is being used for cooling.
【０００３】従来、かかる超流動ヘリウムの製造は、周
知のクロードサイクル冷凍機によりヘリウムガスを液化
して常圧・４．２Ｋの液体ヘリウムを製造し、次いでこ
れを約０．０１５ａｔｍ以下まで断熱膨張させてジュー
ル・トムソン効果により冷却し、その一部をヘリウムII
に変換させていた。しかし、かかる方法では０．０１５
ａｔｍ以下の極低温ガスを常圧まで圧縮する（圧縮比約
６７）のに大型の真空ポンプを数台配置する必要があっ
た。Conventionally, such superfluid helium has been produced by liquefying helium gas by a well-known Claude cycle refrigerator to produce liquid helium at 4.2K at atmospheric pressure, and then adiabatically expanding this to about 0.015 atm or less. And cooled by the Joule-Thomson effect, part of which is Helium II
Was converted into. However, with such a method, 0.015
It was necessary to arrange several large vacuum pumps in order to compress the cryogenic gas of atm or less to the normal pressure (compression ratio of about 67).
【０００４】かかる従来の方法を改善するために、フラ
ンスのトールスプラ（ＴＯＲＥ ＳＵＰＲＡ）では、図
７に示す冷凍装置が計画されている。この装置では、ヘ
リウムガスを圧縮機１により１ａｔｍから約１５ａｔｍ
まで加圧し、これを別のクロードサイクル冷凍機（図示
せず）で得られた７７Ｋ、１３Ｋ、４．２Ｋの極低温ヘ
リウムで熱交換器２，３，４を用いて冷却し、更に、Ｊ
Ｔ弁５で約０．０１２ａｔｍまで膨張させて１．７Ｋま
で冷却し、その一部を超流動ヘリウムに変換させ、次い
で液化しない極低温のヘリウムガスを低温遠心式真空ポ
ンプ６により約０．０５ａｔｍまで圧縮し、更に常温で
大型のレシプロ真空ポンプ７により１ａｔｍまで圧縮し
て圧縮機１に戻している。In order to improve such a conventional method, a refrigerating apparatus shown in FIG. 7 is planned in TORE SUPRA in France. In this device, the helium gas is compressed by the compressor 1 from 1 atm to about 15 atm.
And pressurize it to another Claude cycle refrigerator (not shown) to cool it with 77K, 13K and 4.2K cryogenic helium using heat exchangers 2, 3 and 4, and
It is expanded to about 0.012 atm by the T valve 5 and cooled to 1.7 K, a part of it is converted into superfluid helium, and then cryogenic helium gas that is not liquefied is cooled to about 0.05 atm by the low temperature centrifugal vacuum pump 6. Is compressed to 1 atm by a large reciprocating vacuum pump 7 at room temperature and returned to the compressor 1.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の方法及び装置では、ヘリウムガス自体の断熱膨張によ
り２．１８Ｋ（ラムダ点）以下、好ましくは１．８Ｋ以
下の温度まで冷却するために、ヘリウムガスを約０．０
１５ａｔｍ以下の真空状態まで減圧する必要があった。
このため、大型の真空ポンプの使用が避けられなかっ
た。However, in the above-described conventional method and apparatus, in order to cool to a temperature of 2.18 K (lambda point) or less, preferably 1.8 K or less by adiabatic expansion of helium gas itself, Helium gas is about 0.0
It was necessary to reduce the pressure to a vacuum state of 15 atm or less.
Therefore, the use of a large vacuum pump is unavoidable.
【０００６】また、レシプロ真空ポンプ７は、圧力比が
高く（約２０）、ヘリウムが漏れ易いため潤滑油でシー
ルしている。このため、ヘリウムが真空ポンプの潤滑油
で汚染されることが避けられず、ヘリウムの高純度を維
持するためには大型の精製装置を更に備える必要があっ
た。Further, the reciprocating vacuum pump 7 has a high pressure ratio (about 20), and since helium easily leaks, it is sealed with lubricating oil. For this reason, helium is inevitably contaminated with the lubricating oil of the vacuum pump, and it was necessary to further include a large-scale purification device in order to maintain the high purity of helium.
【０００７】更に、従来の方法及び装置では、得られる
超流動ヘリウムの圧力が真空に近い（０．０１５ａｔｍ
以下）ため、常圧又は常圧に近い圧力の超流動ヘリウム
（以下、沸点圧力に対して加圧されているため、加圧超
流動ヘリウムという）を得るには熱交換器を介して加圧
超流動ヘリウムを冷却する必要があった。すなわち、超
流動ヘリウムの沸点に近い低圧では、熱負荷が大きいと
直ぐに気化し十分な冷却能力が発揮ができないので、図
７に示すように、真空状態の超流動ヘリウムにより、常
圧又は常圧に近い圧力に密封された超流動ヘリウム（加
圧超流動ヘリウム）を間接冷却し、この加圧超流動ヘリ
ウムの非常に高い超伝導特性を利用して加圧超流動ヘリ
ウムを循環させることなく離れた位置にある超電導磁石
８を冷却している。しかし、真空状態のヘリウムガスは
熱伝達が悪いため、熱交換器が大型化し、かつ加圧超流
動ヘリウムによる熱伝導にも限界があるため冷却能力が
制限される問題があった。Further, in the conventional method and apparatus, the pressure of the superfluid helium obtained is close to that of vacuum (0.015 atm).
Therefore, to obtain superfluid helium at normal pressure or a pressure close to normal pressure (hereinafter referred to as pressurized superfluid helium because it is pressurized against the boiling point pressure), pressurization is performed via a heat exchanger. It was necessary to cool the superfluid helium. That is, at a low pressure close to the boiling point of superfluid helium, a large heat load causes vaporization immediately, and sufficient cooling capacity cannot be exerted. Therefore, as shown in FIG. Indirectly cools superfluid helium (pressurized superfluid helium) sealed at a pressure close to that, and uses the superconducting property of this pressurized superfluid helium to separate it without circulating it. The superconducting magnet 8 in the open position is being cooled. However, since helium gas in a vacuum state has poor heat transfer, the heat exchanger becomes large, and the heat conduction by pressurized superfluid helium is also limited, so that the cooling capacity is limited.
【０００８】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明は、
大型の真空ポンプを本質的に必要とせず、かつヘリウム
ガスが真空ポンプの潤滑油で汚染されることを本質的に
回避することができ、大型の精製装置を必要としない、
超流動ヘリウムを製造する方法及び装置を提供すること
にある。The present invention was devised to solve the above-mentioned various problems. That is, the present invention is
Essentially no large vacuum pump is required, and helium gas can be essentially prevented from being contaminated with vacuum pump lubricating oil, and no large purification equipment is required,
It is to provide a method and an apparatus for producing superfluid helium.
【０００９】更に、本発明は、常圧又は常圧に近い圧力
で直接接触させて或いは循環させて、超電導磁石を冷却
することができる加圧超流動ヘリウムを製造する方法及
び装置を提供することにある。Further, the present invention provides a method and an apparatus for producing pressurized superfluid helium capable of cooling a superconducting magnet by directly contacting or circulating at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure. It is in.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ヘリウ
ムの同位体である 3Ｈｅからなるヘリウムガスを圧縮
し、圧縮された 3Ｈｅガスを 4Ｈｅからなる液体ヘリウ
ムにより間接冷却し、前記冷却された 3Ｈｅガスを膨張
させて２．１８Ｋ以下まで冷却し、前記２．１８Ｋ以下
の 3Ｈｅにより 4Ｈｅからなる液体ヘリウムを間接冷却
する、ことを特徴とする超流動ヘリウム（ＨｅII）を製
造する方法が提供される。According to the present invention, helium gas consisting of helium isotope 3 He is compressed, and the compressed 3 He gas is indirectly cooled by liquid helium consisting of 4 He. The superfluid helium (HeII) is characterized in that the cooled 3 He gas is expanded to cool it to 2.18 K or less, and the liquid He containing 4 He is indirectly cooled by the 3 He of 2.18 K or less. A method of manufacturing is provided.
【００１１】本発明の好ましい実施例によれば、前記膨
張した 3Ｈｅガスの圧力は、少なくとも２００Ｔｏｒｒ
以下である。更に、前記冷却された 3Ｈｅガスを前記液
化しＨｅII生成後に気化した低圧の 3Ｈｅガスにより間
接冷却する、ことが好ましい。更に、 4Ｈｅからなるヘ
リウムガスをクロードサイクルにより液化して、 4Ｈｅ
からなる液体ヘリウムを得る、ことが好ましい。更に、
前記 4Ｈｅからなる超流動ヘリウムを常圧又は常圧に近
い圧力に保持する、ことが好ましい。According to a preferred embodiment of the present invention, the pressure of the expanded 3 He gas is at least 200 Torr.
It is the following. Furthermore, the indirect cooling by 3 He gas low pressure of said cooled 3 He gas is vaporized after the liquefied HeII generated, it is preferable. Further, helium gas composed of 4 He is liquefied by a Claude cycle to produce 4 He.
It is preferred to obtain liquid helium consisting of Furthermore,
It is preferable to maintain the superfluid helium composed of 4 He at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure.
【００１２】更に、本発明によれば、ヘリウムの同位体
である 3Ｈｅからなるヘリウムガスを圧縮する 3Ｈｅ圧
縮機と、圧縮された 3Ｈｅガスを 4Ｈｅからなる液体ヘ
リウムにより間接冷却する 4Ｈｅ冷却器と、前記冷却さ
れた 3Ｈｅガスを膨張させて２．１８Ｋ以下まで冷却す
るための 3Ｈｅ膨張弁と、前記２．１８Ｋ以下の 3Ｈｅ
により 4Ｈｅからなる液体ヘリウムを間接冷却するＨｅ
II生成冷却器と、からなることを特徴とする超流動ヘリ
ウム（ＨｅII）を製造する装置が提供される。Further, according to the present invention, a 3 He compressor for compressing a helium gas composed of 3 He, which is an isotope of helium, and a compressed 3 He gas are indirectly cooled by a liquid helium composed of 4 He 4. He cooler, 3 He expansion valve for expanding the cooled 3 He gas to cool it to 2.18 K or less, and 3 He of 2.18 K or less
To indirectly cool liquid helium composed of 4 He by
An apparatus for producing superfluid helium (HeII), characterized in that it comprises an II generation cooler.
【００１３】本発明の好ましい実施例によれば、前記 3
Ｈｅ圧縮機は、ガス軸受又は磁気軸受を用いた遠心圧縮
機である。更に、前記膨張前の 3Ｈｅガスを前記膨張後
の 3Ｈｅガスにより間接冷却する 3Ｈｅ熱交換器を備え
る。また、 4Ｈｅからなるヘリウムガスをクロードサイ
クルにより液化して、 4Ｈｅからなる液体ヘリウムを得
る冷凍装置を備える、ことが好ましい。更に、 4Ｈｅか
らなる液体ヘリウム用の容器と、 4Ｈｅからなる超流動
ヘリウム用の容器とを備え、前記液体ヘリウム用の容器
と超流動ヘリウム用の容器とは互いに連通されており、
かつ少なくとも一方が常圧又は常圧に近い圧力に保持さ
れている、ことが好ましい。According to a preferred embodiment of the present invention, said 3
The He compressor is a centrifugal compressor using a gas bearing or a magnetic bearing. Further comprising a 3 He heat exchanger for indirectly cooling the 3 He gas before the expansion by 3 He gas after said expansion. Further, it is preferable to include a refrigerating device for liquefying helium gas composed of 4 He by a Claude cycle to obtain liquid helium composed of 4 He. Furthermore, a container for liquid helium composed of 4 He and a container for superfluid helium composed of 4 He are provided, and the container for liquid helium and the container for superfluid helium are in communication with each other,
At least one of them is preferably maintained at normal pressure or a pressure close to normal pressure.
【００１４】更に、本発明の好ましい実施例によれば、
前記 4Ｈｅからなる液体ヘリウム用の容器は、ほぼ常圧
の第１容器と常圧より圧力の低い第２容器とからなり、
更に第１容器内の液体ヘリウムを膨張させて第２容器に
導入する 4Ｈｅ膨張弁と、第２容器内のヘリウムガスを
圧縮して第１容器に供給する 4Ｈｅ圧縮機とを備える。
前記第２容器内の圧力は約０．４ａｔｍ以下である、こ
とが好ましい。更に、前記第２容器内の圧力より圧力の
低い第３容器と、第２容器内の液体ヘリウムを膨張させ
て第３容器に導入する 4Ｈｅ膨張弁と、第３容器内のヘ
リウムガスを圧縮して第１容器又は第２容器に供給する
4Ｈｅ圧縮機とを備え、かつ前記 4Ｈｅ冷却器は、第２
容器内の第１冷却器と第３容器内の第２冷却器とからな
る、ことが好ましい。Further in accordance with a preferred embodiment of the present invention,
The container for liquid helium composed of 4 He is composed of a first container having a substantially normal pressure and a second container having a pressure lower than the normal pressure,
Further comprising a 4 He expansion valve to be introduced into the second vessel by expanding liquid helium in the first container, and a 4 He compressor for supplying the first container with compressed helium gas in the second container.
The pressure in the second container is preferably about 0.4 atm or less. Further, a third container having a pressure lower than the pressure in the second container, a 4 He expansion valve for expanding liquid helium in the second container and introducing the liquid helium into the third container, and a helium gas in the third container are compressed. And supply to the first container or the second container
A 4 He compressor, and the 4 He cooler comprises a second
It preferably comprises a first cooler in the container and a second cooler in the third container.
【００１５】[0015]
【作用】液体ヘリウムは実在気体のうちで最も低い沸点
を有するものであるが、通常のヘリウム（ 4Ｈｅ）の他
に、同位体としての 3Ｈｅが存在する。通常のヘリウム
（ 4Ｈｅ）を２．１８Ｋ（ラムダ点）以下の温度、例え
ば１．８Ｋ以下に冷却するには約０．０１５ａｔｍ以下
まで減圧する必要があるが、同位体 3Ｈｅでは約０．１
１ａｔｍで同じ温度を得ることができる。本発明はかか
る同位体 3Ｈｅの特性に着目しその相違を利用して、従
来の方法及び装置における種々の問題を一挙に解決する
ものである。[Function] Liquid helium has the lowest boiling point among the real gases, but in addition to normal helium ( 4 He), 3 He as an isotope exists. To cool ordinary helium ( 4 He) to a temperature of 2.18 K (lambda point) or lower, for example, 1.8 K or lower, it is necessary to reduce the pressure to about 0.015 atm or less, but for isotope 3 He, it is about 0. 1
The same temperature can be obtained at 1 atm. The present invention focuses on the characteristics of the isotope 3 He and utilizes its difference to solve various problems in the conventional method and apparatus all at once.
【００１６】すなわち、上記本発明の構成によれば、ヘ
リウムの同位体である 3Ｈｅからなるヘリウムガスを約
０．１１ａｔｍから１．５〜２．０ａｔｍまで圧縮し、
圧縮された 3Ｈｅガスを 4Ｈｅからなる液体ヘリウムに
より間接冷却し、前記冷却された 3Ｈｅガスを約０．１
１ａｔｍまで断熱膨張させて１．８Ｋ以下まで冷却し、
前記１．８Ｋ以下の 3Ｈｅにより 4Ｈｅからなる液体ヘ
リウムを間接冷却し、熱交換により温度が上昇した 3Ｈ
ｅガスを約０．１１ａｔｍの圧力のまま圧縮機に戻す。That is, according to the above-mentioned constitution of the present invention, helium gas composed of 3 He, which is an isotope of helium, is compressed from about 0.11 atm to 1.5 to 2.0 atm,
The compressed 3 He gas is indirectly cooled by liquid helium composed of 4 He, and the cooled 3 He gas is heated to about 0.1
Adiabatic expansion to 1 atm and cooling to below 1.8K,
Liquid helium consisting of 4 He is indirectly cooled by 3 He below 1.8 K, and the temperature of 3 H is raised by heat exchange.
The e-gas is returned to the compressor at a pressure of about 0.11 atm.
【００１７】かかる本発明の方法及び装置により容易に
液体ヘリウム（ 4Ｈｅ）を冷却して超流動ヘリウム（Ｈ
ｅII）を製造することができる。また、本発明では、 4
Ｈｅは常圧又は常圧に近い圧力以上で扱われ、 3Ｈｅの
約０．１１ａｔｍからの圧縮はガス軸受又は磁気軸受を
用いた低温圧縮機で行われるため、シール用の潤滑油を
使用した大型の真空ポンプを本質的に必要としない。従
って、ヘリウムガスが真空ポンプの潤滑油で汚染される
ことを本質的に回避することができ、大型の精製装置を
必要としない。By the method and apparatus of the present invention, liquid helium ( 4 He) can be easily cooled to obtain superfluid helium (H).
eII) can be produced. In the present invention, 4
He is handled at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure, and compression of 3 He from about 0.11 atm is performed by a low-temperature compressor using a gas bearing or a magnetic bearing. Therefore, lubricating oil for sealing was used. Essentially does not require a large vacuum pump. Therefore, the helium gas can be essentially prevented from being contaminated with the lubricating oil of the vacuum pump, and a large refining device is not required.
【００１８】更に、本発明の方法及び装置によれば、常
圧又は常圧に近い圧力の液体ヘリウムを１．８Ｋ以下の
3Ｈｅにより間接冷却して超流動ヘリウムを製造するの
で、超流動ヘリウム自体を常圧又は常圧に近い圧力に保
持することができ、これにより、常圧又は常圧に近い圧
力の超流動ヘリウム、すなわち加圧超流動ヘリウムを容
易に製造することができる。Further, according to the method and apparatus of the present invention, liquid helium at atmospheric pressure or pressure close to atmospheric pressure is kept at 1.8 K or less.
Since superfluid helium is indirectly cooled by 3 He to produce superfluid helium, superfluid helium itself can be maintained at normal pressure or a pressure close to normal pressure, which allows superfluid helium at normal pressure or a pressure close to normal pressure. That is, pressurized superfluid helium can be easily produced.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において共通する構成要素に
は同一の符号を付して使用する。図１は本発明により超
流動ヘリウムを製造する装置の全体構成図であり、図２
及び図３はその一部の別の構成図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same components are denoted by the same reference numerals and used. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an apparatus for producing superfluid helium according to the present invention.
FIG. 3 is another part of the configuration diagram.
【００２０】図１において、本発明による装置は、 4Ｈ
ｅからなるヘリウムガス（以下、単に 4Ｈｅガスとい
う）をクロードサイクルにより液化して、 4Ｈｅからな
る液体ヘリウム（以下、単に液体 4Ｈｅという）を得る
冷凍装置１０を備えている。この冷凍装置１０は圧縮機
１１、膨張機１２、膨張弁１３、熱交換機１４、１５、
１６、及び液体ヘリウム容器１７からなる。この冷凍装
置１０では、ほぼ常圧常温（１ａｔｍ、３００Ｋ）の 4
Ｈｅガスを圧縮機１１により１０〜２０ａｔｍまで加圧
し、加圧された 4Ｈｅガスの一部を膨張機１２で膨張さ
せて極低温ガスを作り、この極低温ガスと液体ヘリウム
容器１７から戻る極低温ガスとにより、熱交換機１４、
１５、１６によって更に極低温（例えば６Ｋ以下）の 4
Ｈｅガスを作り、この極低温 4Ｈｅガスを膨張弁１３に
より断熱膨張させて、その一部を常圧，４．２Ｋの液体
ヘリウムに変換することができる。なお、必要により膨
張機を複数備えてもよく、また熱交換器を更に備えても
よい。[0020] In FIG. 1, the device according to the invention, 4 H
The refrigerating apparatus 10 is provided which obtains liquid helium (hereinafter, simply referred to as liquid 4 He) composed of 4 He by liquefying helium gas composed of e (hereinafter simply referred to as 4 He gas) by a Claude cycle. This refrigeration system 10 includes a compressor 11, an expander 12, an expansion valve 13, heat exchangers 14 and 15,
16 and a liquid helium container 17. In this refrigeration system 10, the temperature is about 4
The He gas is pressurized to 10 to 20 atm by the compressor 11, a part of the pressurized 4 He gas is expanded by the expander 12 to make a cryogenic gas, and the cryogenic gas and the electrode returning from the liquid helium container 17 With the low temperature gas, the heat exchanger 14,
15 and 16 make the temperature extremely low (for example, 6K or less) 4
He gas is produced, and this cryogenic 4 He gas is adiabatically expanded by the expansion valve 13, and a part of it can be converted to 4.2K liquid helium at atmospheric pressure. If necessary, a plurality of expanders may be provided and a heat exchanger may be further provided.
【００２１】本装置は、更に、ヘリウムの同位体である
3Ｈｅからなるヘリウムガス（以下、単に 3Ｈｅガスと
いう）を圧縮する 3Ｈｅ圧縮機２１と、圧縮された 3Ｈ
ｅガスを 4Ｈｅからなる液体ヘリウムにより間接冷却す
る 4Ｈｅ冷却器２２と、前記冷却された 3Ｈｅガスを断
熱膨張させて２．１８Ｋ以下まで冷却するための 3Ｈｅ
膨張弁と、前記２．１８Ｋ以下の 3Ｈｅにより液体 4Ｈ
ｅを間接冷却するＨｅII生成冷却器２４と、からなる 3
Ｈｅ冷凍装置２０を備えている。The device is also a helium isotope.
3 helium gas consisting of He (hereinafter, simply 3 as He gas) and 3 He compressor 21 for compressing, the compressed 3 H
3 He for cooling the 4 He cooler 22 for indirect cooling by liquid helium comprising a e gas from 4 He, until said cooled 3 He gas by adiabatic expansion 2.18K following
Liquid 4 H due to expansion valve and 3 He below 2.18 K
and HeII generator cooler 24 for indirectly cooling the e, 3 consisting of
The He refrigerator 20 is provided.
【００２２】3Ｈｅ圧縮機２１は、動圧ガス軸受を用い
た遠心圧縮機であり、潤滑油等の混入を本質的に回避す
るため潤滑油を全く使用しない形式である。なお、ガス
軸受の代りに磁気軸受を使用してもよい。これにより、
3Ｈｅ圧縮機２１を完全なオイルフリー（潤滑油なし）
とすることができる。なお、図２に示すように２台の 3
Ｈｅ圧縮機２１ａ、２１ｂと２台の 4Ｈｅ冷却器２２
ａ、２２ｂを備え、 3Ｈｅ圧縮機２１ａを出た 3Ｈｅガ
スを 4Ｈｅ冷却器２２ａで冷却し、次いで 3Ｈｅ圧縮機
２１ｂに導くようにしても良い。これにより圧縮機の圧
縮比を高め、サイクル効率を良くし、冷却能力を高める
ことができる。[0022]3The He compressor 21 uses a dynamic pressure gas bearing.
It is a centrifugal compressor that essentially avoids mixing of lubricating oil, etc.
Therefore, this type does not use any lubricating oil. Gas
Magnetic bearings may be used instead of bearings. This allows
3Completely oil-free He compressor 21 (no lubrication oil)
Can be In addition, as shown in FIG. 3
Two He compressors 21a and 21bFourHe cooler 22
with a and 22b,3Exited He compressor 21a3He moth
SuFourCool with He cooler 22a, then3He compressor
You may make it lead to 21b. This allows the pressure of the compressor to
Increase reduction ratio, improve cycle efficiency, increase cooling capacity
be able to.
【００２３】3Ｈｅ膨張弁２３は、 3Ｈｅガスを断熱膨
張させ、ジュール・トムソン効果によりガス自体の温度
を冷却させるいわゆるＪＴ弁である。また、この 3Ｈｅ
膨張弁２３により膨張した 3Ｈｅガスの圧力は、少なく
とも２００Ｔｏｒｒ以下、好ましくは１００Ｔｏｒｒ以
下であるのが良い。これにより、 3Ｈｅを冷却媒体とす
る冷凍サイクルを構成することができ、少なくともラム
ダ点以下、好ましくは１．８Ｋ以下の極低温を得ること
ができる。The 3 He expansion valve 23 is a so-called JT valve that adiabatically expands 3 He gas and cools the temperature of the gas itself by the Joule-Thomson effect. Also, this 3 He
The pressure of the 3 He gas expanded by the expansion valve 23 is at least 200 Torr or less, preferably 100 Torr or less. Thereby, a refrigeration cycle using 3 He as a cooling medium can be configured, and an extremely low temperature of at least a lambda point or less, preferably 1.8 K or less can be obtained.
【００２４】本装置は、更に、膨張前の 3Ｈｅガスを膨
張後の 3Ｈｅガスにより間接冷却する 3Ｈｅ熱交換器２
５を備えている。これにより、上記冷凍サイクルの効率
を更に高めることができる。The present apparatus further includes a 3 He heat exchanger 2 for indirectly cooling 3 He gas before expansion with 3 He gas after expansion.
It is equipped with 5. Thereby, the efficiency of the refrigeration cycle can be further enhanced.
【００２５】本装置は、更に、 4Ｈｅの超流動ヘリウム
用容器２６を備え、前述した液体ヘリウム用の容器１７
と超流動ヘリウム用の容器２６とは導圧管２７により互
いに連通されている。また容器１７と２６の少なくとも
一方は常圧（例えば１ａｔｍ）に保持されている。液体
ヘリウム用の容器１７は４．２Ｋ，１ａｔｍの液体ヘリ
ウムを内部に保有し、超流動ヘリウム用の容器２６は冷
凍装置２０の運転開始時には容器１７と同じ液体ヘリウ
ムを内部に保有するが、この液体ヘリウムは上述の２．
１８Ｋ以下の 3Ｈｅにより冷却されて１．８Ｋ，１ａｔ
ｍの超流動ヘリウムに変換される。The apparatus further comprises a container 26 for superfluid helium of 4 He, and the container 17 for liquid helium described above.
The superconducting helium container 26 and the superfluid helium container 26 are connected to each other by a pressure guiding tube 27. Further, at least one of the containers 17 and 26 is maintained at normal pressure (for example, 1 atm). The container 17 for liquid helium contains liquid helium of 4.2K, 1 atm inside, and the container 26 for superfluid helium contains the same liquid helium as the container 17 at the start of operation of the refrigeration system 20, Liquid helium is described in 2. above.
Cooled by 3 He below 18K, 1.8K, 1at
m is converted to superfluid helium.
【００２６】超電導磁石８を冷却するには、図１及び図
２のように超電導磁石８を超流動ヘリウム用の容器２６
内に収納すれば、超電導磁石８を直接冷却することがで
き、或いは、図３に示すように循環ポンプ２８を用いて
超流動ヘリウムを循環させて超電導磁石８を強制冷却す
ることもできる。In order to cool the superconducting magnet 8, as shown in FIGS. 1 and 2, the superconducting magnet 8 is placed in a container 26 for superfluid helium.
If it is housed inside, the superconducting magnet 8 can be directly cooled, or, as shown in FIG. 3, the circulating pump 28 can be used to circulate superfluid helium to forcibly cool the superconducting magnet 8.
【００２７】上記構成の装置において、冷凍装置１０で
は、ほぼ常圧常温（１ａｔｍ、３００Ｋ）の 4Ｈｅガス
を圧縮機１１により１０〜２０ａｔｍまで加圧し、加圧
された 4Ｈｅガスの一部を膨張機１２で膨張させて極低
温 4Ｈｅガスを作り、この低温 4Ｈｅガスと液体ヘリウ
ム用容器１７から戻る極低温 4Ｈｅガスとにより、熱交
換機１４、１５、１６によって更に極低温の 4Ｈｅガス
（例えば６Ｋ）を作り、この極低温 4Ｈｅガスを膨張弁
１３により断熱膨張させて、その一部を常圧、４．２Ｋ
の液体ヘリウムに変換させることができる。[0027] In the apparatus having the above structure, in the refrigeration apparatus 10, substantially atmospheric ambient temperature (1 atm, 300K) pressurized to 10~20atm by the compressor 11 of 4 He gas, a portion of the pressurized 4 He gas It expanded in expander 12 to make a cryogenic 4 He gas, by the the low 4 He gas and cryogenic 4 He gas returning from the liquid helium container 17, 4 He further cryogenic by heat exchanger 14, 15, 16 A gas (for example, 6K) is produced, and this cryogenic 4 He gas is adiabatically expanded by the expansion valve 13 and a part of it is heated to normal pressure 4.2K.
Can be converted to liquid helium.
【００２８】更に、冷凍サイクル２０では、 3Ｈｅ圧縮
機２１によりヘリウムの同位体である 3Ｈｅからなるヘ
リウムガスを圧縮し、 4Ｈｅ冷却器２２により圧縮され
た 3Ｈｅガスを容器１７内の 4Ｈｅからなる液体ヘリウ
ムにより間接冷却し、冷却された 3Ｈｅガスを断熱膨張
させて２．１８Ｋ以下まで冷却し、前記２．１８Ｋ以下
の 3Ｈｅにより 4Ｈｅからなる液体ヘリウムを間接冷却
する、ことにより液体ヘリウムを超流動ヘリウムに変換
することができる。すなわち、 3Ｈｅ圧縮機２１の入口
で４Ｋ，０．１１ａｔｍの 3Ｈｅガスは、出口では１．
５〜２ａｔｍとなり、ここで発生した熱は液体ヘリウム
の容器１７の中で冷却され、熱交換機２５で更に温度が
下がり、ＪＴ弁、すなわち 3Ｈｅ膨張弁２３を通って断
熱膨張をして１．７Ｋまで温度が下がる。これを超流動
ヘリウムの容器２６内の液体ヘリウムと熱交換させて、
１．８Ｋ，１ａｔｍの加圧超流動ヘリウムを作ることが
できる。Further, in the refrigeration cycle 20, the 3 He compressor 21 compresses the helium gas composed of 3 He, which is an isotope of helium, and the 4 He cooler 22 compresses the 3 He gas into 4 in the container 17. Indirectly cooling with liquid helium composed of He, adiabatically expanding the cooled 3 He gas to cool it to 2.18 K or less, and indirectly cooling liquid helium composed of 4 He with 3 He of 2.18 K or less, Can convert liquid helium into superfluid helium. That is, 4K, 0.11 atm of 3 He gas at the inlet of the 3 He compressor 21 is 1.
It becomes 5 to 2 atm, the heat generated here is cooled in the liquid helium container 17, the temperature further decreases in the heat exchanger 25, and adiabatic expansion is performed through the JT valve, that is, the 3 He expansion valve 23, to 1. The temperature drops to 7K. This is heat-exchanged with liquid helium in the superfluid helium container 26,
It is possible to make pressurized superfluid helium at 1.8 K and 1 atm.
【００２９】図４〜図６は、本発明による超流動ヘリウ
ムを製造する装置の別の部分構成図である。これらの図
において、図１〜図３と共通する部分には同一の符号を
付している。図４において、図１における 4Ｈｅからな
る液体ヘリウム用の容器１７は、ほぼ常圧の第１容器１
７ａと常圧より圧力の低い第２容器１７ｂとからなる。
また、第１容器１７ａ内の液体ヘリウムを膨張させて第
２容器１７ｂに導入する 4Ｈｅ膨張弁１３ｂと、第２容
器１７ｂ内のヘリウムガスを圧縮して第１容器１７ａに
供給する 4Ｈｅ圧縮機３０とを備える。第２容器１７ｂ
内の圧力は約０．４ａｔｍ以下である、ことが好まし
い。なお、２台の 3Ｈｅ圧縮機２１ａ、２１ｂと２台の
4Ｈｅ冷却器２２ａ、２２ｂを備える点は、図２に示し
たものと同様である。また、図中の右部分に示すバルブ
とボンベ（符号なし）は、 3Ｈｅガスの供給ラインであ
る。4 to 6 are other partial structural views of the apparatus for producing superfluid helium according to the present invention. In these figures, parts common to those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals. In FIG. 4, the container 17 for liquid helium made of 4 He in FIG. 1 is the first container 1 at almost normal pressure.
7a and a second container 17b whose pressure is lower than atmospheric pressure.
Further, a 4 He expansion valve 13b to be introduced into the second container 17b is expanded the liquid helium in the first container 17a, 4 He compression supplied to the first container 17a by compressing helium gas in the second container 17b And a machine 30. Second container 17b
Preferably, the internal pressure is less than or equal to about 0.4 atm. In addition, two 3 He compressors 21a and 21b and two
The point that the 4 He coolers 22a and 22b are provided is the same as that shown in FIG. Further, a valve and a cylinder (no reference numeral) shown in the right part of the drawing are 3 He gas supply lines.
【００３０】かかる構成により、第２容器１７ｂ内の液
体ヘリウムの温度を約３．４Ｋまで下げることができ、
3Ｈｅ圧縮機２１ｂの出口圧力を約１．４ａｔｍ程度に
することができ、２台の 3Ｈｅ圧縮機２１ａ、２１ｂに
よる圧縮比を低く（この例では約１３）することができ
る。また、 3Ｈｅ圧縮機２１ｂの出口圧力が低くなるこ
とから、高価な 3Ｈｅガスの必要量を同一の能力のまま
で、半分以下にすることができる。With this configuration, the temperature of the liquid helium in the second container 17b can be lowered to about 3.4K,
The outlet pressure of the 3 He compressor 21b can be set to about 1.4 atm, and the compression ratio of the two 3 He compressors 21a and 21b can be lowered (about 13 in this example). Further, since the outlet pressure of the 3 He compressor 21b becomes low, the required amount of expensive 3 He gas can be reduced to half or less with the same capacity.
【００３１】図５は図４の変形であり、 4Ｈｅ圧縮機が
３０ａと３０ｂの２段である点が相違する。なお、 3Ｈ
ｅ圧縮機２１と 4Ｈｅ冷却器２２は、図１と同様であ
る。かかる構成により、第２容器１７ｂ内の圧力を約
０．１ａｔｍまで下げ、第２容器１７ｂ内の液体ヘリウ
ムの温度を約２．５Ｋまで下げることができる。これに
より、 3Ｈｅ圧縮機２１の出口圧力を約０．５ａｔｍ程
度にすることができ、 3Ｈｅ圧縮機２１による圧縮比を
更に低く（この例では約４．５）することができる。ま
た、高価な 3Ｈｅガスの必要量を同一の能力のままで、
更に少なくすることができる。FIG. 5 is a modification of FIG. 4 except that the 4 He compressor has two stages, 30a and 30b. In addition, 3 H
The e-compressor 21 and the 4 He cooler 22 are the same as those in FIG. With this configuration, the pressure in the second container 17b can be lowered to about 0.1 atm, and the temperature of the liquid helium in the second container 17b can be lowered to about 2.5K. Thus, 3 outlet pressure of He compressor 21 can be made to about 0.5 atm, it is possible (about 4.5 in this example) further lower the compression ratio by 3 He compressor 21. In addition, the required amount of expensive 3 He gas remains the same,
It can be further reduced.
【００３２】図６は図５の更に変形である。この図にお
いて、第２容器１７ｂ内の圧力より圧力の低い第３容器
１７ｃと、第２容器１７ｂ内の液体ヘリウムを膨張させ
て第３容器１７ｃに導入する 4Ｈｅ膨張弁１３ｃと、第
３容器１７ｃ内のヘリウムガスを圧縮して第１容器１７
ａ又は第２容器１７ｂに供給する 4Ｈｅ圧縮機３０ａ、
３０ｂとを備え、かつ 4Ｈｅ冷却器は、第２容器１７ｂ
内の第１冷却器２２ａと第３容器１７ｃ内の第２冷却器
２２ｂとからなる。かかる構成により 3Ｈｅのサイクル
効率を高めることができる。FIG. 6 is a further modification of FIG. In this figure, a third container 17c whose pressure is lower than the pressure in the second container 17b, a 4 He expansion valve 13c for expanding the liquid helium in the second container 17b and introducing it into the third container 17c, and a third container The helium gas in 17c is compressed and the first container 17
a or a 4 He compressor 30a for supplying to the second container 17b,
30b, and the 4 He cooler is the second container 17b.
It comprises a first cooler 22a inside and a second cooler 22b inside the third container 17c. With such a structure, the cycle efficiency of 3 He can be improved.
【００３３】なお、図１から図６の実施例において、 3
Ｈｅガスは、 4Ｈｅガスを含む混合ガスであるのがよ
い。かかる混合ガスを用いることにより、 3Ｈｅガス中
の 4Ｈｅガスが 3Ｈｅ熱交換器２４中で液化して超流動
ヘリウム（ＨｅII）となり、 3Ｈｅ熱交換器における伝
熱促進を高めることができる。In the embodiment of FIGS. 1 to 6, 3
The He gas may be a mixed gas containing 4 He gas. By using such a mixed gas, it is possible to enhance the heat transfer enhancement in the 3 He 4 the He gas in the gas is liquefied in 3 He heat exchanger 24 superfluid helium (HeII) next, 3 He heat exchanger .
【００３４】[0034]
【発明の効果】上記本発明によれば、ヘリウムの同位体
である 3Ｈｅの特性の相違を利用して、従来の方法及び
装置における種々の問題を一挙に解決することができ
る。すなわち、上述した本発明では、 4Ｈｅは常圧又は
常圧に近い圧力以上で扱われ、 3Ｈｅの約０．１１ａｔ
ｍからの圧縮はガス軸受又は磁気軸受を用いた圧縮機で
行われるため、大型の真空ポンプを本質的に必要としな
い。従って、ヘリウムガスが真空ポンプの潤滑油で汚染
されることを本質的に回避することができ、大型の精製
装置を必要としない。According to the present invention, various problems in the conventional method and apparatus can be solved all at once by utilizing the difference in the characteristics of 3 He, which is an isotope of helium. That is, in the present invention described above, 4 He is handled at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure or higher, and approximately 0.11 at of 3 He is treated.
Since the compression from m is performed by a compressor using a gas bearing or a magnetic bearing, a large vacuum pump is not essentially required. Therefore, the helium gas can be essentially prevented from being contaminated with the lubricating oil of the vacuum pump, and a large refining device is not required.
【００３５】更に、本発明の方法及び装置によれば、常
圧又は常圧に近い圧力の液体ヘリウムを１．８Ｋ以下の
3Ｈｅにより間接冷却して超流動ヘリウムを製造するの
で、超流動ヘリウム自体を容易に常圧又は常圧に近い圧
力に保持することができ、これにより、常圧又は常圧に
近い圧力の超流動ヘリウム、すなわち加圧超流動ヘリウ
ムを容易に製造することができる。Furthermore, according to the method and apparatus of the present invention, liquid helium at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure is kept at 1.8 K or less.
Since superfluid helium is indirectly cooled with 3 He to produce superfluid helium, superfluid helium itself can be easily maintained at normal pressure or a pressure close to normal pressure. Liquid helium, ie pressurized superfluid helium, can be easily produced.
【００３６】従って、本発明によれば、大型の真空ポン
プを本質的に必要とせず、高価な 3Ｈｅガスを装置に充
填する量は極めて少なくてよい。また、ヘリウムガスが
真空ポンプの潤滑油で汚染されることを本質的に回避す
ることができ、大型の精製装置を必要としない、超流動
ヘリウムを製造することができる。更に、本発明によれ
ば、常圧又は常圧に近い圧力で直接接触させて或いは循
環させて、超電導磁石を冷却することができる加圧超流
動ヘリウムを製造することができる。Therefore, according to the present invention, essentially no large vacuum pump is required, and the amount of expensive 3 He gas charged into the apparatus can be extremely small. Further, it is possible to essentially prevent the helium gas from being contaminated with the lubricating oil of the vacuum pump, and it is possible to produce superfluid helium that does not require a large-scale purification device. Further, according to the present invention, pressurized superfluid helium capable of cooling the superconducting magnet can be produced by directly contacting or circulating at normal pressure or a pressure close to normal pressure.
【図１】本発明による装置の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an apparatus according to the present invention.
【図２】本発明による装置の別の部分構成図である。FIG. 2 is another partial block diagram of the device according to the present invention.
【図３】本発明による装置の更に別の部分構成図であ
る。FIG. 3 is a further partial structural diagram of the device according to the present invention.
【図４】本発明による装置の更に別の部分構成図であ
る。FIG. 4 is a further partial block diagram of an apparatus according to the present invention.
【図５】本発明による装置の更に別の部分構成図であ
る。FIG. 5 is a further partial block diagram of an apparatus according to the present invention.
【図６】本発明による装置の更に別の部分構成図であ
る。FIG. 6 is a further partial block diagram of an apparatus according to the present invention.
【図７】従来の装置の全体構成図である。FIG. 7 is an overall configuration diagram of a conventional device.
１ 圧縮機 ２、３、４ 熱交換器 ５ 膨張弁 ６ 低温真空ポンプ ７ 常温真空ポンプ ８ 超電導磁石 １０ 冷凍装置 １１ 圧縮機 １２ 膨張機 １３ 膨張弁 １４、１５、１６ 熱交換機 １７ 液体ヘリウム容器 ２０ 3Ｈｅ冷却装置 ２１ 3Ｈｅ圧縮器 ２２ 4Ｈｅ冷却器 ２３ 3Ｈｅ膨張弁 ２４ 3Ｈｅ熱交換器 ２５ ＨｅII生成冷却器 ２６ 超流動ヘリウムの容器 ２７ 導圧管 ２８ 循環ポンプ ３０ 4Ｈｅ圧縮機1 Compressor 2, 3, 4 Heat Exchanger 5 Expansion Valve 6 Low Temperature Vacuum Pump 7 Room Temperature Vacuum Pump 8 Superconducting Magnet 10 Refrigerator 11 Compressor 12 Expander 13 Expansion Valve 14, 15, 16 Heat Exchanger 17 Liquid Helium Container 20 3 He cooling device 21 3 He compressor 22 4 He cooler 23 3 He expansion valve 24 3 He heat exchanger 25 He II generation cooler 26 Superfluid helium container 27 Pressure pipe 28 Circulation pump 30 4 He compressor
フロントページの続き (72)発明者 長井 俊二 東京都江東区豊洲３丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内Front page continuation (72) Inventor Shunji Nagai 3-21-16 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Toyosu General Office
Claims (14)
ヘリウムガスを圧縮し、 圧縮された 3Ｈｅガスを 4Ｈｅからなる液体ヘリウムに
より間接冷却し、 前記冷却された 3Ｈｅガスを膨張させて２．１８Ｋ以下
まで冷却し、 前記２．１８Ｋ以下の 3Ｈｅにより 4Ｈｅからなる液体
ヘリウムを間接冷却する、ことを特徴とする超流動ヘリ
ウム（ＨｅII）を製造する方法。1. A helium gas composed of 3 He, which is an isotope of helium, is compressed, the compressed 3 He gas is indirectly cooled by liquid helium composed of 4 He, and the cooled 3 He gas is expanded. A method for producing superfluid helium (HeII), which comprises cooling to below 2.18 K, and indirectly cooling liquid helium consisting of 4 He with 3 He below 2.18 K.
くとも２００Ｔｏｒｒ以下である、ことを特徴とする請
求項１に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the pressure of the expanded 3 He gas is at least 200 Torr or less.
液化しＨｅII生成後に気化した低圧の 3Ｈｅガスにより
間接冷却する、ことを特徴とする請求項１に記載の方
法。3. The method according to claim 1, wherein the cooled 3 He gas is indirectly cooled by the low pressure 3 He gas that is vaporized after the liquefied He 2 is produced.
ロードサイクルにより液化して、 4Ｈｅからなる液体ヘ
リウムを得る、ことを特徴とする請求項１に記載の方
法。4. The method according to claim 1, further comprising liquefying helium gas composed of 4 He by a Claude cycle to obtain liquid helium composed of 4 He.
ムを常圧又は常圧に近い圧力に保持する、ことを特徴と
する請求項１に記載の方法。5. The method according to claim 1, further comprising maintaining the superfluid helium composed of 4 He at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure.
ヘリウムガスを圧縮する 3Ｈｅ圧縮機と、 圧縮された 3Ｈｅガスを 4Ｈｅからなる液体ヘリウムに
より間接冷却する 4Ｈｅ冷却器と、 前記冷却された 3Ｈｅガスを膨張させて２．１８Ｋ以下
まで冷却するための 3Ｈｅ膨張弁と、 前記２．１８Ｋ以下の 3Ｈｅにより 4Ｈｅからなる液体
ヘリウムを間接冷却するＨｅII生成冷却器と、からなる
ことを特徴とする超流動ヘリウム（ＨｅII）を製造する
装置。And 3 He compressor 6. compressing helium gas consisting of 3 He which is an isotope of helium, and 4 He cooler for indirect cooling by liquid helium comprising a compressed 3 He gas from the 4 He, the A 3 He expansion valve for expanding the cooled 3 He gas to cool it to 2.18 K or less, and a He II generation cooler for indirectly cooling liquid helium consisting of 4 He with 3 He of 2.18 K or less, An apparatus for producing superfluid helium (HeII), which comprises:
遠心圧縮機である、ことを特徴とする請求項６に記載の
装置。7. The apparatus according to claim 6, wherein the 3 He compressor is a centrifugal compressor using a gas bearing.
遠心圧縮機である、ことを特徴とする請求項６に記載の
装置。8. The apparatus according to claim 6, wherein the 3 He compressor is a centrifugal compressor using a magnetic bearing.
張後の 3Ｈｅガスにより間接冷却する 3Ｈｅ熱交換器を
備える、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。9. Furthermore, the device according to claim 6, wherein the 3 He gas before expanding comprises 3 He heat exchanger for indirect cooling by 3 He gas after said expansion, and wherein the.
クロードサイクルにより液化して、 4Ｈｅからなる液体
ヘリウムを得る冷凍装置を備える、ことを特徴とする請
求項６に記載の装置。10. The apparatus according to claim 6, further comprising a refrigerating apparatus for liquefying helium gas composed of 4 He by a Claude cycle to obtain liquid helium composed of 4 He.
の容器と、 4Ｈｅからなる超流動ヘリウム用の容器とを
備え、前記液体ヘリウム用の容器と超流動ヘリウム用の
容器とは互いに連通されており、かつ少なくとも一方が
常圧又は常圧に近い圧力に保持されている、ことを特徴
とする請求項６に記載の装置。11. Furthermore, a container for liquid helium consisting of 4 the He, and a container for superfluid helium consisting of 4 the He, a container for the liquid helium container for superfluid helium communicated with each other The apparatus according to claim 6, wherein at least one of them is maintained at atmospheric pressure or a pressure close to atmospheric pressure.
容器は、ほぼ常圧の第１容器と常圧より圧力の低い第２
容器とからなり、更に第１容器内の液体ヘリウムを膨張
させて第２容器に導入する 4Ｈｅ膨張弁と、第２容器内
のヘリウムガスを圧縮して第１容器に供給する 4Ｈｅ圧
縮機とを備える、ことを特徴とする請求項１１に記載の
装置。12. The container for liquid helium composed of 4 He is composed of a first container having a substantially normal pressure and a second container having a pressure lower than the normal pressure.
Consists of a container, further the 4 He expansion valve to be introduced into the second vessel by expanding liquid helium in the first vessel, 4 He compressor for supplying the first container with compressed helium gas in the second vessel The device of claim 11, comprising:
ｍ以下である、ことを特徴とする請求項１２に記載の装
置。13. The pressure in the second container is about 0.4 at.
13. The device according to claim 12, characterized in that it is less than or equal to m.
の低い第３容器と、第２容器内の液体ヘリウムを膨張さ
せて第３容器に導入する 4Ｈｅ膨張弁と、第３容器内の
ヘリウムガスを圧縮して第１容器又は第２容器に供給す
る 4Ｈｅ圧縮機とを備え、かつ前記 4Ｈｅ冷却器は、第
２容器内の第１冷却器と第３容器内の第２冷却器とから
なる、ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。14. A third container having a pressure lower than that in the second container, a 4 He expansion valve for expanding liquid helium in the second container and introducing the expanded liquid helium into the third container, and a third container 4 He compressor for compressing the helium gas of No. 1 and supplying it to the first container or the second container, and the 4 He cooler is the first cooler in the second container and the second cooler in the third container. 13. The device of claim 12, comprising a cooler.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4295538A JP2666664B2 (en) | 1992-05-29 | 1992-11-05 | Method and apparatus for producing superfluid helium |
| US08/141,742 US5347819A (en) | 1992-11-05 | 1993-10-27 | Method and apparatus for manufacturing superfluidity helium |
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1992
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