JPH0668419B2 - Cryogenic refrigerator - Google Patents
Cryogenic refrigeratorInfo
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- JPH0668419B2 JPH0668419B2 JP61113332A JP11333286A JPH0668419B2 JP H0668419 B2 JPH0668419 B2 JP H0668419B2 JP 61113332 A JP61113332 A JP 61113332A JP 11333286 A JP11333286 A JP 11333286A JP H0668419 B2 JPH0668419 B2 JP H0668419B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ヘリウムガス等の冷媒ガスを膨張させる予冷
冷凍回路とJ−T回路(ジュールトムソン回路)との2
元回路を有し、クライオスタット(低温槽)内の低温発
生部に極低温を発生させてその極低温により低温作動機
器を作動させるようにした極低温冷凍機に関し、特に、
低温作動機器の作動時における振動低域対策に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention includes a pre-cooling refrigeration circuit for expanding a refrigerant gas such as helium gas and a JT circuit (Joule Thomson circuit).
A cryogenic refrigerator having an original circuit, in which a cryogenic temperature is generated in a cryogenic part in a cryostat (a cryogenic tank) and a cryogenic operating device is operated by the cryogenic temperature, in particular,
The present invention relates to measures for low-frequency vibration during operation of low-temperature operating equipment.
(従来の技術) 従来より、この種の極低温冷凍機として、ヘリウムガス
を冷媒とし、圧縮機で圧縮された高圧のヘリウムガスを
膨脹機で膨脹させてクライオスタット内の低温発生部を
外部から輻射シールドする予冷冷凍回路と、別設の圧縮
機から吐出された圧縮ヘリウムガスを上記予冷冷凍回路
で予冷するとともに、その予冷されたヘリウムガスをさ
らにJ−T弁でジュールトムソン膨張させて、その膨張
作用により上記クライオスタットの低温発生部内に極低
温を発生させるJ−T回路とを備えたヘリウム冷凍機は
よく知られている。(Prior Art) Conventionally, as a cryogenic refrigerator of this type, helium gas is used as a refrigerant, and high-pressure helium gas compressed by a compressor is expanded by an expander to radiate a low temperature generation part in a cryostat from the outside. The pre-cooling refrigeration circuit to be shielded and the compressed helium gas discharged from the separately installed compressor are pre-cooled in the pre-cooling refrigeration circuit, and the pre-cooled helium gas is further expanded by the JT valve in Joule-Thomson expansion to expand it. A helium refrigerator provided with a JT circuit for generating an extremely low temperature in the low temperature generating portion of the cryostat by the action is well known.
ところで、このようなヘリウム冷凍機において、予冷冷
凍回路の冷凍サイクルは、通常、G−Mサイクル(ギフ
ォードーマクマホンサイクル)や改良ソルベーサイクル
等が採用されており、この場合、膨脹機での高/低圧の
切換えに伴うガスの流動、ディスプレーサとシリンダと
の衝突、あるいは高/低圧の切換えによるシリンダの伸
縮等に起因する振動の発生を免れ得ず、そのままではμ
mオーダーの極めて微小な振動を嫌う,分光研究で使用
される光検出センサ等への適用が困難であった。By the way, in such a helium refrigerator, a GM cycle (Gifford-McMahon cycle), an improved Solvay cycle, etc. are usually adopted as the refrigeration cycle of the pre-cooling refrigeration circuit. It is inevitable that vibration will occur due to gas flow due to switching between high / low pressure, collision between displacer and cylinder, or expansion / contraction of cylinder due to switching between high / low pressure.
It was difficult to apply it to photodetection sensors used in spectroscopic research, which dislikes extremely small vibrations on the order of m.
そこで、従来、こうした光検出センサを作動させる場
合、その都度、冷凍機全体の運転を停止し、センサ部お
よびヒートステーションでの熱容量を利用して、センサ
部での温度がその冷却に必要な温度を越えて上昇するま
でに計測を済ませるようにすることが行われている。Therefore, conventionally, when operating such a light detection sensor, the operation of the entire refrigerator is stopped each time, and the heat capacity of the sensor unit and the heat station is used to determine that the temperature at the sensor unit is the temperature required for cooling. It is done so that the measurement is completed by the time it rises over.
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、こうしてセンサの作動時に冷凍機全体の
運転を停止すると、以下に説明するような問題が生じ
る。(Problems to be Solved by the Invention) However, when the operation of the entire refrigerator is stopped during the operation of the sensor in this way, the following problems occur.
すなわち、冷凍機の運転時にはヘリウムガスの供給圧が
20気圧程度に、またリターン圧が1気圧程度にそれぞれ
保たれ、J−T弁通過後のヘリウムガスが一部液化され
て略4Kの極低温に維持されている。しかし、この状態か
ら冷凍機の運転が停止されると、それと同時に、J−T
回路内の圧力が8気圧程度でバランスされ、第3図に示
すように、センサ部でのヘリウム液は瞬時に超臨界圧に
達し、その温度が5.5〜8Kまで上昇することになる。That is, when the refrigerator is operating, the supply pressure of helium gas is
The return pressure is maintained at about 20 atm and the return pressure is maintained at about 1 atm, and the helium gas after passing through the JT valve is partially liquefied and maintained at a cryogenic temperature of about 4K. However, if the operation of the refrigerator is stopped from this state, at the same time, J-T
The pressure in the circuit is balanced at about 8 atm, and as shown in FIG. 3, the helium liquid in the sensor portion instantly reaches the supercritical pressure and its temperature rises to 5.5 to 8K.
また、一般に、極低温になると、比熱が小さいので各部
分の熱容量が小さくなり、僅かでも熱負荷があるときに
は、急激に温度上昇するのを禁じ得ない。Further, in general, when the temperature becomes extremely low, the specific heat is small, so that the heat capacity of each part becomes small, and it is unavoidable that the temperature rises sharply when there is a slight heat load.
したがって、超電導現象を利用したセンサや低熱雑音を
減らしたセンサにあってはその温度が急激に上昇するこ
とになり、その結果、超電導現象が破れたり、あるいは
熱雑音が増えて計測が困難になったりする等の問題が生
じる。Therefore, the temperature of a sensor that uses the superconducting phenomenon or a sensor that reduces low thermal noise rises rapidly, and as a result, the superconducting phenomenon is broken or thermal noise increases, making measurement difficult. It causes problems such as
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、上記した予冷冷凍回路とJ−T回
路とからなる2元回路を有するヘリウム冷凍機等の極低
温冷凍機に対し、光検出センサ等の低温作動機器の作動
時には、振動発生源たる膨脹機を含めて予冷冷凍回路の
運転を停止する一方、クライオスタット内の低温作動機
器を冷却するJ−T回路についてはその運転を継続し、
その上で該J−T回路での冷媒のリターン圧力を低温作
動機器に対する冷却必要温度相当圧力に調節するように
することにより、低温センサを極低温に保持する時間を
大巾に延長して、その計測を安定に行い得るようにする
ことにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a cryogenic refrigerator such as a helium refrigerator having a binary circuit including the pre-cooling refrigeration circuit and the JT circuit described above. On the other hand, when the low temperature operating equipment such as the light detection sensor is operating, the operation of the pre-cooling refrigeration circuit including the expander which is the vibration source is stopped, while the operation of the JT circuit for cooling the low temperature operating equipment in the cryostat is performed. Continue,
Then, by adjusting the return pressure of the refrigerant in the JT circuit to a pressure equivalent to the temperature required for cooling the low-temperature operating device, the time for holding the low-temperature sensor at an extremely low temperature can be greatly extended, It is to be able to perform the measurement stably.
(問題点を解決するための手段) この目的を達成すべく、本発明での解決手段は、第1図
に示すように、極低温で作動させる低温作動機器(S)
を冷却保持するための低温発生部(C1)を有するクライ
オスタット(C)と、圧縮機(2)で圧縮された冷媒ガ
スを膨脹機(6)で膨脹させて極低温を発生させる予冷
冷凍回路(1)と、圧縮機(23)からの高圧冷媒ガスを
上記予冷冷凍回路(1)により予冷し、その予冷された
冷媒ガスをジュールトムソン膨張させて上記クライオス
タット(C)の低温発生部(C1)内に極低温を発生させ
るJ−T回路(20)とを備えたヘリウム冷凍機を対象と
している。(Means for Solving Problems) In order to achieve this object, a solution means of the present invention is, as shown in FIG. 1, a low temperature operation device (S) operated at an extremely low temperature.
A cryostat (C) having a low temperature generation part (C 1 ) for cooling and holding the refrigerant, and a precooling refrigeration circuit for expanding the refrigerant gas compressed by the compressor (2) by the expander (6) to generate an extremely low temperature. (1) and the high-pressure refrigerant gas from the compressor (23) are pre-cooled by the pre-cooling refrigeration circuit (1), and the pre-cooled refrigerant gas is subjected to Joule-Thomson expansion to cause a low temperature generation part (C) of the cryostat (C). 1 ) The target is a helium refrigerator equipped with a JT circuit (20) for generating a cryogenic temperature.
そして、その特徴として、上記J−T回路(20)の高圧
側配管(29)内の冷媒ガスを低圧側配管(37)にバイパ
スさせるバイパス手段(53)と、上記高圧側配管(29)
内の冷媒ガスの圧力を上記低圧配管(37)内の冷媒ガス
圧(例えば1気圧)に減圧調整する圧力調整手段(54)
を設ける。And as its characteristic, the bypass means (53) for bypassing the refrigerant gas in the high pressure side pipe (29) of the JT circuit (20) to the low pressure side pipe (37), and the high pressure side pipe (29).
Pressure adjusting means (54) for reducing the pressure of the refrigerant gas inside to the refrigerant gas pressure (for example, 1 atm) inside the low-pressure pipe (37).
To provide.
さらに、上記低温作動機器(S)の作動時、上記予冷冷
凍回路(1)の作動を停止するとともに、上記バイパス
手段(53)および圧力調整手段(54)の双方を作動させ
るように制御する制御手段(55)を設ける構成とする。Further, when the low-temperature operation device (S) is operating, the control of stopping the operation of the pre-cooling refrigeration circuit (1) and operating both the bypass means (53) and the pressure adjusting means (54) A means (55) is provided.
(作用) 以上の構成により、本発明では、低温作動機器(S)を
作動させずにそれを極低温に冷却保持する通常時には、
予冷冷凍回路(1)およびJ−T回路(20)の双方が運
転される。このとき、J−T回路(20)でのバイパス手
段(53)および圧力調整手段(54)は共に作動せず、圧
縮機(23)からの高圧冷媒ガスはクライオスタット
(C)内のJ−T弁(36)でジュールトムソン膨脹して
低温発生部(C1)内に極低温が発生し、この極低温によ
り低温作動機器(S)が冷却される。(Operation) With the above configuration, in the present invention, when the low temperature operating device (S) is not operated and is cooled and maintained at an extremely low temperature,
Both the pre-cooling refrigeration circuit (1) and the JT circuit (20) are operated. At this time, neither the bypass means (53) nor the pressure adjusting means (54) in the JT circuit (20) operate, and the high pressure refrigerant gas from the compressor (23) does not flow in the JT inside the cryostat (C). The valve (36) expands the Joule-Thomson to generate a cryogenic temperature in the low temperature generating portion (C 1 ), and the cryogenic temperature cools the low temperature operating device (S).
これに対し、低温作動機器(S)を作動させるときに
は、制御手段(55)の制御により、上記予冷冷凍回路
(1)の圧縮機(2)および膨脹機(6)の運転が停止
されて予冷冷凍回路(1)全体が運転停止される。一
方、上記J−T回路(20)の運転は続行され、そのと
き、上記バイパス手段(53)および圧力調整手段(54)
の双方が作動する。そして、この両手段(53),(54)
の作動に伴い、圧縮機(23)から吐出された冷媒ガス
は、高圧側配管(29)の途中からバイパス手段(53)に
より低圧側配管(37)に流れ、その途中、圧力調整手段
(54)により低圧側配管(37)内の冷媒ガス圧まで減圧
調整され、しかる後に圧縮機(23)にリターンする。し
たがって、この場合、予冷冷凍回路(1)の膨脹機
(6)の運転が停止されるため、低温作動機器(S)の
嫌う振動の発生がなく、その作動を確実に行うことがで
きることになる。On the other hand, when operating the low temperature operating device (S), the operation of the compressor (2) and the expander (6) of the precooling refrigeration circuit (1) is stopped by the control of the control means (55), and the precooling is performed. The entire refrigeration circuit (1) is shut down. On the other hand, the operation of the JT circuit (20) is continued, and at that time, the bypass means (53) and the pressure adjusting means (54).
Both work. And both means (53), (54)
The refrigerant gas discharged from the compressor (23) flows from the middle of the high pressure side pipe (29) to the low pressure side pipe (37) by the bypass means (53) along with the operation of the pressure adjusting means (54). ), The pressure of the refrigerant gas in the low-pressure side pipe (37) is adjusted to be reduced, and then the pressure is returned to the compressor (23). Therefore, in this case, the operation of the expander (6) of the pre-cooling refrigeration circuit (1) is stopped, so that the low-temperature operating device (S) does not generate vibrations that it dislikes, and the operation can be reliably performed. .
また、上記冷媒のリターン圧力が低圧側配管(37)内で
のガス圧に調整されるので、低温作動機器部での冷媒圧
力は適正圧に維持されることになり、その急激な温度上
昇が生ぜず、よって作動機器部を長時間に亘って極低温
に保持して、低温作動機器(S)の計測作動を安定させ
ることができるのである。Moreover, since the return pressure of the refrigerant is adjusted to the gas pressure in the low-pressure side pipe (37), the refrigerant pressure in the low-temperature operating device section will be maintained at an appropriate pressure, and the rapid temperature rise will occur. Therefore, it is possible to maintain the operating device section at an extremely low temperature for a long time and stabilize the measurement operation of the low temperature operating device (S).
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described based on drawing.
第1図は本発明の実施例に係る2元2段圧縮サイクルの
ヘリウム冷凍機の全体構成を示し、(C)は極低温で作
動させる低温作動機器としての分光研究用の光検出セン
サ(S)を冷却状態に保持する低温発生部(C1)を内有
するクライオスタット、(1)は後述のJ−T回路(2
0)におけるヘリウムガスを予冷するためにヘリウムガ
スを圧縮膨張させる改良ソルベーガスサイクルを持つ予
冷冷凍回路、(20)は極低温を発生させるためにヘリウ
ムガスを圧縮してジュールトムソン膨張させるJ−T回
路であって、上記予冷冷凍回路(1)は予冷用圧縮機ユ
ニット(A)と上記クライオスタット(C)とに亘っ
て、またJ−T回路(20)はJ−T側圧縮機ユニット
(B)とクライオスタット(C)とに亘って互いに並列
に設けられている。FIG. 1 shows the overall configuration of a helium refrigerator of a two-stage two-stage compression cycle according to an embodiment of the present invention, and (C) is a photodetection sensor (S) for spectroscopic studies as a low-temperature operating device operated at an extremely low temperature. ) Has a low temperature generating part (C 1 ) for keeping it in a cooled state, (1) is a JT circuit (2
In (0), a pre-cooling refrigeration circuit having an improved solve gas cycle for compressing and expanding helium gas to pre-cool it, (20) compresses helium gas to generate cryogenic temperature and expands the Joule-Thomson JT The pre-cooling refrigeration circuit (1) extends across the pre-cooling compressor unit (A) and the cryostat (C), and the JT circuit (20) includes a JT side compressor unit (B). ) And the cryostat (C) are provided in parallel with each other.
上記予冷用圧縮機ユニット(A)はヘリウムガスを圧縮
する予冷用圧縮機(2)と、該圧縮機(2)で圧縮され
た高圧のヘリウムガスから圧縮機(2)用の潤滑油を分
離除去する油分離器(3)と、該油分離器(3)を通過
したヘリウムガス中の水分や不純ガス等の不純物を吸着
除去する吸着器(4)とを備え、上記吸着器(4)は高
圧側配管(5)を介してクライオスタット(C)に嵌装
した膨張機(6)におけるケーシング(7)の高圧側入
口(7a)に接続されている。The pre-cooling compressor unit (A) separates the pre-cooling compressor (2) for compressing helium gas and the lubricating oil for the compressor (2) from the high-pressure helium gas compressed by the compressor (2). The adsorber (4) is provided with an oil separator (3) for removing and an adsorber (4) for adsorbing and removing impurities such as water and impure gas in the helium gas that has passed through the oil separator (3). Is connected to the high pressure side inlet (7a) of the casing (7) in the expander (6) fitted in the cryostat (C) via the high pressure side pipe (5).
上記膨張機(6)は、クライオスタット(C)外に配置
されるケーシング(7)と、該ケーシング(7)の下部
に連設されたシリンダ(8)とを有し、該シリンダ
(8)の外周にはクライオスタット(C)の低温発生部
(C1)内に挿通される第2ヒートステーション(10)と
第1ヒートステーション(9)とが設けられている。そ
して、図示しないが、上記ケーシング(7)内には、回
転する毎に開弁して上記高圧側入口(7a)から流入した
ヘリウムガスを上記シリンダ(8)内に供給するロータ
リバルブと、該ロータリバルブを駆動するバルブモータ
とが嵌装されている一方、上記シリンダ(8)内には、
ロータリバルブの開閉に応じて往復動するスラックピス
トンと、該スラックピストンに一体的に係止駆動されて
シリンダ(8)内を往復動し、ヘリウムガスをサイモン
膨脹させるディスプレーサとが嵌挿されている。そし
て、上記シリンダ(8)の第1ヒートステーション
(9)は、クライオスタット(C)内の低温発生部
(C1)を取り囲むように配置した輻射シールド部(C2)
に熱接触しており、膨脹機(6)におけるロータリバル
ブの開弁により高圧のヘリウムガスをシリンダ(8)内
で膨張させて低温状態を発生させ、その低温状態をシリ
ンダ(8)における第1および第2ヒートステーション
(9),(10)にて保持するとともに、第1ヒートステ
ーション(9)に熱接触している輻射シールド部(C2)
を低温に冷却してその内部の低温発生部(C1)を外部か
ら輻射シールドするように構成されている。The expander (6) has a casing (7) arranged outside the cryostat (C) and a cylinder (8) connected to a lower portion of the casing (7). A second heat station (10) and a first heat station (9), which are inserted into the low temperature generating portion (C 1 ) of the cryostat (C), are provided on the outer circumference. Although not shown, a rotary valve that opens in the casing (7) each time it rotates and supplies the helium gas flowing from the high pressure side inlet (7a) into the cylinder (8), A valve motor for driving the rotary valve is fitted in the cylinder (8),
A slack piston that reciprocates according to opening and closing of the rotary valve, and a displacer that is integrally engaged with the slack piston to reciprocate in the cylinder (8) to expand the helium gas by Simon are inserted. . The first heat station (9) of the cylinder (8) has a radiation shield portion (C 2 ) arranged so as to surround the low temperature generation portion (C 1 ) in the cryostat (C).
Is in thermal contact with the expander (6), the high pressure helium gas is expanded in the cylinder (8) by opening the rotary valve in the expander (6) to generate a low temperature state. And the radiation shield part (C 2 ) which is held by the second heat stations (9) and (10) and is in thermal contact with the first heat station (9).
Is cooled to a low temperature, and the low temperature generation part (C 1 ) inside is cooled from the outside.
また、上記膨張機(6)のケーシング(7)には膨張後
の低圧のヘリウムガスを吐出させる低圧側出口(7b)が
開口され、該低圧側出口(7b)は低圧側配管(11)を介
して上記予冷用圧縮機ユニット(A)に設けたサージボ
トル(12)に接続され、該サージボトル(12)は上記予
冷用圧縮機(2)の吸入側に接続されており、膨張機
(6)から吐出された低圧のヘリウムガスをその圧力変
動をサージボトル(12)で吸収して圧縮機(2)に吸引
するようになされている。以上により、予冷用圧縮機
(2)から吐出された高圧のヘリウムガスを油分離器
(3)および吸着器(4)を経由して膨張機(6)に供
給し、その膨張機(6)での断熱膨張によりヒートステ
ーション(9),(10)の温度を低下させて、クライオ
スタット(C)内の低温発生部(C1)を輻射シールドす
るとともに、J−T回路(20)における後述の予冷器
(31),(33)を予冷し、膨張した低圧ヘリウムガスを
サージボトル(12)を介して圧縮機(2)に戻して再圧
縮するように構成されている。Further, the casing (7) of the expander (6) is opened with a low pressure side outlet (7b) for discharging the expanded low pressure helium gas, and the low pressure side outlet (7b) is connected to the low pressure side pipe (11). Is connected to the surge bottle (12) provided in the precooling compressor unit (A) through the surge bottle (12), which is connected to the suction side of the precooling compressor (2). The pressure fluctuation of the low-pressure helium gas discharged from 6) is absorbed by the surge bottle (12) and sucked into the compressor (2). As described above, the high-pressure helium gas discharged from the precooling compressor (2) is supplied to the expander (6) via the oil separator (3) and the adsorber (4), and the expander (6) is supplied. The temperature of the heat stations (9), (10) is lowered by adiabatic expansion at the temperature to shield the low temperature generation part (C 1 ) in the cryostat (C) from radiation and to be described later in the JT circuit (20). The precoolers (31) and (33) are precooled, and the expanded low pressure helium gas is returned to the compressor (2) via the surge bottle (12) and recompressed.
一方、上記J−T側圧縮機ユニット(B)には、ヘリウ
ムガスを所定圧力に圧縮する低段圧縮機(21)と、該圧
縮機(21)から吐出された高圧ヘリウムガスから圧縮機
(21)用の潤滑油を分離除去する油分離器(22)と、該
油分離器(22)を経由した高圧ヘリウムガスを更に高圧
に圧縮する高段圧縮機(23)と、該圧縮機(23)から吐
出された高圧ヘリウムガスから圧縮機(23)用の潤滑油
を分離除去する油分離器(24)と、該油分離器(24)を
経由した高圧ヘリウムガス中の不純物を吸着除去する吸
着器(25)とが設けられている。On the other hand, in the JT side compressor unit (B), a low-stage compressor (21) that compresses helium gas to a predetermined pressure, and a compressor (21) from high-pressure helium gas discharged from the compressor (21) ( 21) an oil separator (22) for separating and removing lubricating oil, a high-stage compressor (23) for further compressing the high-pressure helium gas passing through the oil separator (22) to a higher pressure, and the compressor ( An oil separator (24) that separates and removes the lubricating oil for the compressor (23) from the high-pressure helium gas discharged from (23), and the impurities in the high-pressure helium gas that have passed through the oil separator (24) are removed by adsorption. And an adsorber (25) for
また、上記クライオスタット(C)には1次側および2
次側をそれぞれ通過するヘリウムガス間で互いに熱交換
させる第1ないし第3のJ−T熱交換器(26)〜(28)
が嵌装され、これらJ−T熱交換器(26)〜(28)のう
ち、第2および第3J−T熱交換器(27),(28)はクラ
イオスタット(C)の輻射シールド部(C2)内に配置さ
れている。上記第1J−T熱交換器(26)の1次側は高圧
側配管(29)を介して上記J−T側圧縮機ユニット
(B)の吸着器(25)に接続されている。また、上記第
1および第2のJ−T熱交換器(26),(27)の各1次
側同士は吸着器(30)と上記膨張機(6)の第1ヒート
ステーション(7)外周に配置した第1予冷器(31)と
を介して接続されているとともに、第2および第3J−T
熱交換器(27),(28)の各1次側同士は同様に吸着器
(32)と膨張機(6)の第2ヒートステーション(8)
外周に配置した第2予冷器(33)とを介して接続されて
いる。さらに、上記第3J−T熱交換器(28)の1次側
は、膨張機(6)のシリンダ(8)下端に支持されて低
温発生部(C1)内に位置する冷却器(34)に対し、吸着
器(35)と高圧のヘリウムガスをジュールトムソン膨張
させるJ−T弁(36)とを介して接続されている。上記
冷却器(34)は上記第3および第2J−T熱交換器(2
8),(27)の各2次側を経て第1J−T熱交換器(26)
の2次側に接続され、該第1J−T熱交換器(26)の2次
側は低圧側配管(37)を介して上記J−T側圧縮機ユニ
ット(B)における低段圧縮機(21)の吸入側に接続さ
れている。よって、上記2段直列に接続された2台の圧
縮機(21),(23)によりヘリウムガスを高圧に圧縮し
てクライオスタット(C)側に供給し、それをクライオ
スタット(C)の第1ないし第3のJ−T熱交換器(2
6)〜(28)においてJ−T側圧縮機ユニット(B)に
戻る低温低圧のヘリウムガスと熱交換させるとともに、
第1および第2予冷器(31),(33)で膨張機(6)の
第1および第2ヒートステーション(9),(10)の熱
交換させて冷却したのち、J−T弁(36)でジュールト
ムソン膨張させて冷却器(34)で1気圧、約4Kのヘリウ
ムとなし、しかる後、低圧となったヘリウムガスを第1
ないし第3J−T熱交換器(26)〜(28)の各2次側を通
してJ−T側圧縮機ユニット(B)の低段圧縮機(21)
に吸入させて再圧縮するように構成されている。In addition, the cryostat (C) has a primary side and a secondary side.
First to third JT heat exchangers (26) to (28) for exchanging heat with each other between the helium gases passing through the secondary sides.
Of the JT heat exchangers (26) to (28), the second and third JT heat exchangers (27) and (28) are the radiation shield parts (C) of the cryostat (C). 2 ) is located inside. The primary side of the first J-T heat exchanger (26) is connected to the adsorber (25) of the J-T side compressor unit (B) via a high pressure side pipe (29). The primary sides of the first and second JT heat exchangers (26) and (27) are connected to the adsorber (30) and the outer periphery of the first heat station (7) of the expander (6). Connected to the first precooler (31) disposed in the second and third J-T
Similarly, the primary sides of the heat exchangers (27) and (28) are the second heat station (8) of the adsorber (32) and the expander (6).
It is connected via a second precooler (33) arranged on the outer circumference. Further, the primary side of the third J-T heat exchanger (28) is supported by the lower end of the cylinder (8) of the expander (6) and is located in the low temperature generating part (C 1 ) in the cooler (34). On the other hand, it is connected via an adsorber (35) and a JT valve (36) for expanding Joule-Thomson of high-pressure helium gas. The cooler (34) includes the third and second J-T heat exchangers (2
The first J-T heat exchanger (26) through each secondary side of 8) and (27)
Connected to the secondary side of the first J-T heat exchanger (26), and the secondary side of the first J-T heat exchanger (26) is connected to the low-stage compressor (B) of the J-T side compressor unit (B) via the low-pressure side pipe (37). It is connected to the suction side of 21). Therefore, the two compressors (21) and (23) connected in series in two stages compress the helium gas to a high pressure and supply the helium gas to the cryostat (C) side. Third JT heat exchanger (2
In 6) to (28), heat is exchanged with the low temperature and low pressure helium gas returning to the JT side compressor unit (B), and
After the first and second precoolers (31) and (33) heat-exchange the first and second heat stations (9) and (10) of the expander (6) to cool them, the JT valve (36) ) Is used to expand the Joule-Thomson, and the cooler (34) produces 1 atm of helium at about 4K.
To the third J-T heat exchanger (26) to (28) through the secondary side of each, the low-stage compressor (21) of the J-T side compressor unit (B)
It is configured to be inhaled and recompressed.
尚、上記予冷用圧縮機ユニット(A)の圧縮機(2)お
よびJ−T側圧縮機ユニット(B)の2台の圧縮機(2
1),(23)の構造およびその周辺機器は同様の構造に
構成されおり、図中、(40)は各圧縮機(2),(2
1),(23)の吐出側から油分離器(3),(22),(2
4)に至る流路の途中に介設された吐出ガスコイルで、
この吐出ガスコイル(40)は各圧縮機(2),(21),
(23)のケーシング(図示せず)外周の上半部に巻き付
けられてなるものである。また、各圧縮機(2),(2
1),(23)のケーシング外周面全体には冷却水が流れ
る冷却水コイル(41)が上記吐出ガスコイル(40)と略
平行に巻き付けられており、この冷却水コイル(41)を
流れる冷却水により、圧縮機(2),(21),(23)か
ら吐出されて吐出ガスコイル(40)内を流れる高温高圧
のヘリウムガスを冷却する。The two compressors (2) of the compressor unit (A) for the pre-cooling compressor (A) and the compressor unit (B) for the JT side (2)
The structure of 1) and (23) and its peripheral devices are constructed in the same structure. In the figure, (40) is each compressor (2), (2
Oil separators (3), (22), (2) from the discharge side of 1), (23)
With a discharge gas coil installed in the middle of the flow path leading to 4),
This discharge gas coil (40) is for each compressor (2), (21),
It is wound around the upper half of the outer circumference of the casing (23) (not shown). In addition, each compressor (2), (2
A cooling water coil (41) through which cooling water flows is wound around the entire outer peripheral surface of the casings 1) and (23) substantially parallel to the discharge gas coil (40). Thereby, the high temperature and high pressure helium gas discharged from the compressors (2), (21) and (23) and flowing in the discharge gas coil (40) is cooled.
また、(42)は各圧縮機(2),(21),(23)のケー
シング外周面下半部に冷却水コイル(41)と略平行に巻
き付けられてなる油コイルであつて、該油コイル(42)
の上流端は各圧縮機(2),(21),(23)におけるケ
ーシング内底部の油溜に、下流端はオリフィス(43)を
介設したインジェクション管(44)を介して圧縮機
(2),(21),(23)の吸入側にそれぞれ接続されて
おり、圧縮機(2),(21),(23)からヘリウムガス
とともに吐出されるケーシング内の潤滑油を油コイル
(42)に送給して上記冷却水コイル(41)内の冷却水に
より冷却した後、インジェクション管(44)のオリフィ
ス(43)によって吸入ヘリウムガス中に噴射注入させる
ようにしている。Further, (42) is an oil coil wound around the lower half of the outer peripheral surface of the casing of each compressor (2), (21), (23) substantially parallel to the cooling water coil (41). Coil (42)
Of the compressor (2), (21), (23) has an oil reservoir at the bottom of the casing, and a downstream end of the compressor (2) via an injection pipe (44) provided with an orifice (43). ), (21), (23) respectively connected to the suction side, and the lubricating oil in the casing discharged from the compressor (2), (21), (23) together with the helium gas is transferred to the oil coil (42). And is cooled by the cooling water in the cooling water coil (41) and then injected into the suction helium gas by the orifice (43) of the injection pipe (44).
さらに、(45)は上記J−T側圧縮機ユニット(B)の
油分離器(22)吐出側と吸着器(25)吐出側とを接続す
る接続管で、その途中には、圧縮機ユニット(B)から
吐出されるヘリウムガスの圧力を減圧制御する高圧制御
弁(46)と、該高圧制御弁(46)から流出した高圧のヘ
リウムガスを溜めるガスバラストタンク(47)と、該タ
ンク(47)内の高圧ヘリウムガスを油分離器(22)吐出
側に供給して低段圧縮機(21)の吐出圧を制御する中間
圧制御弁(48)とが配設されている。Further, (45) is a connecting pipe for connecting the discharge side of the oil separator (22) and the discharge side of the adsorber (25) of the JT side compressor unit (B), and in the middle of the connecting pipe. A high pressure control valve (46) for controlling the pressure of the helium gas discharged from (B), a gas ballast tank (47) for storing the high pressure helium gas flowing out from the high pressure control valve (46), and the tank ( An intermediate pressure control valve (48) for controlling the discharge pressure of the low stage compressor (21) by supplying the high pressure helium gas in 47) to the discharge side of the oil separator (22) is provided.
そして、本発明の特徴として、上記J−T回路(20)に
おける高圧側配管(29)の途中には該高圧側配管(29)
を開閉する第1電磁弁(50)が配設されている。また、
該第1電磁弁(50)の直上流側の高圧側配管(29)には
バイパス配管(51)の一端が分岐接続され、該バイパス
配管(51)の他端は上記低圧側配管(37)に接続され、
このバイパス配管(51)の途中には該バイパス配管(5
1)を開閉する第2電磁弁(52)が配設されており、第
1電磁弁(50)を閉弁して高圧側配管(29)を閉じ、か
つ第2電磁弁(52)を開弁してバイパス配管(51)を開
くことにより、高圧側配管(29)内のヘリウムガスをバ
イパス配管(51)を通して低圧側配管(37)にバイパス
させるようにしたバイパス手段(53)が構成されてい
る。As a feature of the present invention, the high-pressure side pipe (29) is provided in the middle of the high-pressure side pipe (29) in the JT circuit (20).
A first solenoid valve (50) for opening and closing is provided. Also,
One end of a bypass pipe (51) is branched and connected to the high-pressure pipe (29) immediately upstream of the first solenoid valve (50), and the other end of the bypass pipe (51) is the low-pressure pipe (37). Connected to the
In the middle of the bypass pipe (51), the bypass pipe (5
A second solenoid valve (52) for opening and closing 1) is provided. The first solenoid valve (50) is closed to close the high pressure side pipe (29) and the second solenoid valve (52) is opened. By bypassing the valve to open the bypass pipe (51), the helium gas in the high pressure side pipe (29) is bypassed to the low pressure side pipe (37) through the bypass pipe (51), thereby forming a bypass means (53). ing.
また、上記第2電磁弁(52)直下流のバイパス配管(5
1)には、上記バイパス手段(53)の作動時に高圧側配
管(29)内の高圧ヘリウムガスの圧力を低圧側配管(3
7)内のヘリウムガス圧,換言すると上記光検出センサ
(S)の冷却必要温度(例えば4K)に相当する圧力(同
1気圧)に減圧調整する圧力調整手段としての電磁定圧
調整弁(54)が配設されている。In addition, the bypass pipe (5
The pressure of the high-pressure helium gas in the high-pressure side pipe (29) during the operation of the bypass means (53) is set in the low-pressure side pipe (3).
The helium gas pressure in 7), in other words, the electromagnetic constant pressure adjusting valve (54) as a pressure adjusting means for reducing the pressure to the pressure (1 atm) corresponding to the required cooling temperature (for example, 4K) of the light detection sensor (S). Is provided.
そして、上記予冷冷凍回路(1)における圧縮機(2)
および膨脹機(6)、J−T回路(20)における両圧縮
機(21),(23)、第1および第2電磁弁(50),(5
2)ならびに定圧調整弁(54)は制御装置(55)によっ
て作動制御される。すなわち、この制御装置(55)によ
り、上記光検出センサ(S)の作動時(計測時)には、
予冷冷凍回路(1)における圧縮機(2)および膨脹機
(6)を作動停止させて予冷冷凍回路(1)自体の運転
を停止するとともに、上記バイパス手段(53)および定
圧調整弁(54)(圧力調整手段)を作動させ、高圧側配
管(29)内のヘリウムガスを定圧調整弁(54)により所
定圧に減圧させて低圧側配管(37)に戻すように構成さ
れている。And the compressor (2) in the said pre-cooling refrigeration circuit (1)
And expander (6), both compressors (21), (23) in JT circuit (20), first and second solenoid valves (50), (5
2) and the constant pressure regulating valve (54) are controlled by the control device (55). That is, when the photodetection sensor (S) is activated (measured) by the control device (55),
The compressor (2) and the expander (6) in the pre-cooling refrigeration circuit (1) are deactivated to stop the operation of the pre-cooling refrigeration circuit (1) itself, and the bypass means (53) and the constant pressure regulating valve (54). (Pressure adjusting means) is operated to reduce the helium gas in the high pressure side pipe (29) to a predetermined pressure by the constant pressure adjusting valve (54) and return it to the low pressure side pipe (37).
さらに、上記J−T回路(20)において、上記J−T弁
(36)とセンサ冷却用の冷却器(34)との間の配管に
は、ヘリウム液を貯留する液溜(56)が配設されてい
る。Further, in the JT circuit (20), a liquid reservoir (56) for storing helium liquid is arranged in the pipe between the JT valve (36) and the cooler (34) for sensor cooling. It is set up.
次に、上記実施例のヘリウム冷凍機の作動について説明
する。Next, the operation of the helium refrigerator of the above embodiment will be described.
クライオスタット(C)内の光検出センサ(S)の非作
動時には、バイパス手段(53)における第1電磁弁(5
0)が開弁される一方、第2電磁弁(52)は閉じられて
通常の状態となり、この通常状態で光検出センサ(S)
に対する冷却が行われる。When the light detection sensor (S) in the cryostat (C) is not operating, the first solenoid valve (5) in the bypass means (53) is
0) is opened, while the second solenoid valve (52) is closed to enter a normal state. In this normal state, the light detection sensor (S)
Is cooled.
この作用を詳細に説明するに、予冷冷凍回路(1)の圧
縮機(2)とJ−T回路(20)の2台の圧縮機(21),
(23)とが起動されて冷凍機が定常運転状態になると、
予冷冷凍回路(1)におけるクライオスタット(C)側
の膨張機(6)で圧縮機(2)から供給された高圧のヘ
リウムガスが膨張し、このガスの膨張に伴い、シリンダ
(8)の各ヒートステーション(9),(10)および第
1ヒートステーション(9)に熱接触している輻射シー
ルド部(C2)の温度が低下して、クライオスタット
(C)内の低温発生部(C1)が外部に対し輻射シールド
される。To explain this action in detail, the two compressors (21) of the pre-cooling refrigeration circuit (1), the compressor (2) and the JT circuit (20),
(23) When is started and the refrigerator enters the steady operation state,
The high-pressure helium gas supplied from the compressor (2) is expanded by the expander (6) on the cryostat (C) side in the pre-cooling refrigeration circuit (1), and each heat of the cylinder (8) is expanded with the expansion of this gas. The temperature of the radiation shield part (C 2 ) that is in thermal contact with the stations (9), (10) and the first heat station (9) decreases, and the low temperature generation part (C 1 ) in the cryostat (C) becomes Radiation shield to the outside.
一方、これと同時に、クライオスタット(C)からJ−
T回路(20)を経てリターンするヘリウムガスが低段圧
縮機(21)により吸引・圧縮されてその周りの冷却水コ
イル(41)で冷却水により常温300Kまで冷却され、この
ヘリウムガスは油分離器(22)で油成分が分離された
後、高段圧縮機(23)で吸引・圧縮される。さらに、こ
の圧縮機(23)からの吐出ガスは圧縮機(23)周りの冷
却水コイル(41)で冷却水により常温300Kまで冷却さ
れ、油分離器(24)で油分離された後に吸着器(25)で
不純物が吸着され、こうして得られたクリーンな高圧ヘ
リウムガスがクライオスタット(C)に供給される。Meanwhile, at the same time, from the cryostat (C) to J-
Helium gas returning through the T circuit (20) is sucked and compressed by the low-stage compressor (21) and cooled by the cooling water coil (41) around it to room temperature 300K, and this helium gas is separated into oil. After the oil component is separated in the vessel (22), it is sucked and compressed in the high-stage compressor (23). Further, the gas discharged from the compressor (23) is cooled to a room temperature of 300 K by the cooling water in the cooling water coil (41) around the compressor (23), separated by the oil separator (24), and then adsorbed. Impurities are adsorbed at (25), and the clean high-pressure helium gas thus obtained is supplied to the cryostat (C).
このクライオスタット(C)側に供給された高圧ヘリウ
ムガスは第1J−T熱交換器(26)の1次側に入り、J−
T側圧縮機ユニット(B)へ戻る2次側の低圧ヘリウム
ガスと熱交換されて常温300Kから約70Kまで冷却され、
その後、膨張機(6)の50〜60Kに冷却されている第1
ヒートステーション(9)外周の第1予冷器(31)に入
って約55Kまで冷却される。この冷却されたガスは第2J
−T熱交換器(27)の1次側に入って、J−T側圧縮機
ユニット(B)へ戻る2次側の低圧ヘリウムガスとの熱
交換により約20Kまで冷却された後、膨張機(6)の15
〜20Kに冷却されている第2ヒートステーション(10)
外周の第2予冷機(33)に入って約15Kまで冷却され
る。さらに、ガスは第3J−T熱交換器(28)の1次側に
入って、J−T側圧縮機ユニット(B)へ亘る2次側の
低圧ヘリウムガスとの熱交換により約5Kまで冷却され、
J−T弁(36)に至る。このJ−T弁(36)で高圧ヘリ
ウムガスは絞られてジュールトムソン膨張し、1気圧、
4.2Kの気液混合状態のヘリウムとなって冷却器(34)へ
供給される。そして、この冷却器(34)では上記気液混
合状態のヘリウムにおける液部分の蒸発潜熱が被冷却体
としての光検出センサ(S)の冷却あるいは他のヘリウ
ムガスの液化や再凝縮に利用される。The high-pressure helium gas supplied to the cryostat (C) side enters the primary side of the first J-T heat exchanger (26), and J-T
Returning to the T side compressor unit (B), it is heat-exchanged with the low pressure helium gas on the secondary side and cooled from room temperature 300K to about 70K,
After that, the first which is cooled to 50-60K of the expander (6)
It enters the first precooler (31) around the heat station (9) and is cooled to about 55K. This cooled gas is the 2nd J
After entering the primary side of the −T heat exchanger (27) and returning to the JT side compressor unit (B), after being cooled to approximately 20K by heat exchange with the low pressure helium gas on the secondary side, the expander 15 of (6)
Second heat station (10) cooled to ~ 20K
It enters the second precooler (33) on the outer circumference and is cooled to about 15K. Furthermore, the gas enters the primary side of the 3rd J-T heat exchanger (28) and cools to about 5K by heat exchange with the low-pressure helium gas on the secondary side to the J-T side compressor unit (B). Is
Reach the JT valve (36). The J-T valve (36) throttles the high-pressure helium gas and expands it by Joule-Thomson to 1 atm,
It becomes helium in a 4.2K gas-liquid mixed state and is supplied to the cooler (34). Then, in this cooler (34), the latent heat of vaporization of the liquid portion of the helium in the gas-liquid mixed state is used for cooling the light detection sensor (S) as the cooled object or for liquefying or recondensing other helium gas. .
しかる後、上記冷却器(34)から第3J−T熱交換器(2
8)の2次側に戻る低圧ヘリウムガスは、約4.2Kの飽和
ガスとなり、第2および第1J−T熱交換器(27),(2
6)において1次側の高圧ヘリウムガスを冷却して、約3
00Kに温度上昇した後、J−T側圧縮機ユニット(B)
へ戻る。以後、同様なサイクルが繰り返されて冷凍運転
が行われる。Then, from the cooler (34) to the third J-T heat exchanger (2
The low-pressure helium gas returning to the secondary side of 8) becomes saturated gas of about 4.2K, and the second and first J-T heat exchangers (27), (2
In 6), the high pressure helium gas on the primary side was cooled to about 3
After temperature rises to 00K, JT side compressor unit (B)
Return to. After that, the same cycle is repeated and the freezing operation is performed.
これに対し、上記光検出センサ(S)を作動させて計測
を行うときには、制御装置(55)の作動により、予冷冷
凍回路(1)における圧縮機(2)および膨脹機(6)
が共に停止されて予冷冷凍回路(1)自体の運転が停止
される。この運転停止により、膨脹機(6)の振動が発
生せず、光検出センサ(S)に対する振動を極力低減す
ることができる。On the other hand, when the light detection sensor (S) is operated to perform measurement, the control device (55) operates to operate the compressor (2) and the expander (6) in the pre-cooling refrigeration circuit (1).
Are stopped together, and the operation of the pre-cooling refrigeration circuit (1) itself is stopped. Due to this operation stop, vibration of the expander (6) does not occur, and vibration to the light detection sensor (S) can be reduced as much as possible.
また、この予冷冷凍回路(1)の運転停止と同時に、上
記第1電磁弁(50)が閉じられる一方、第2電磁弁(5
2)が開弁される。この両電磁弁(50),(52)の開閉
切換えにより、J−T回路(20)の圧縮機(23)から吐
出されて高圧側配管(29)を経由してJ−T弁(36)、
冷却器(34)に至るヘリウムガスの流れが遮断され、高
圧側配管(29)内の高圧ヘリウムガスはバイパス配管
(51)を通って低圧側配管(37)にバイパスされ、その
途中、定圧調整弁(54)により、低圧側配管(37)内の
ヘリウムガス圧に減圧調整される。このため、光検出セ
ンサ(S)を冷却する冷却器(34)でのヘリウム圧力が
上記冷却運転時と同様に所定圧に保持され、該冷却器
(34)の急激な温度上昇が回避され、よって光検出セン
サ(S)を極低温状態に保ってその計測作動を長時間に
亘って続行することができる。Further, at the same time when the operation of the pre-cooling refrigeration circuit (1) is stopped, the first solenoid valve (50) is closed, while the second solenoid valve (5) is closed.
2) is opened. By switching the opening and closing of both solenoid valves (50) and (52), the JT valve (36) is discharged from the compressor (23) of the JT circuit (20) and passes through the high pressure side pipe (29). ,
The flow of helium gas to the cooler (34) is blocked, and the high-pressure helium gas in the high-pressure side pipe (29) is bypassed to the low-pressure side pipe (37) through the bypass pipe (51). The pressure of the helium gas in the low pressure side pipe (37) is reduced by the valve (54). Therefore, the helium pressure in the cooler (34) for cooling the light detection sensor (S) is maintained at a predetermined pressure as in the cooling operation, and a rapid temperature rise of the cooler (34) is avoided. Therefore, it is possible to keep the light detection sensor (S) in a cryogenic state and continue its measurement operation for a long time.
また、上記J−T弁(36)と冷却器(34)との間の配管
に液溜(56)が配設されているため、ヘリウム液の持つ
潜熱を有効利用でき、光検出センサ(S)の温度上昇を
より一層長時間に亘って抑制することができる。Further, since the liquid reservoir (56) is arranged in the pipe between the J-T valve (36) and the cooler (34), the latent heat of the helium liquid can be effectively used, and the light detection sensor (S It is possible to suppress the temperature rise of 1) for a longer time.
第3図は、上記実施例の構成において予冷冷凍回路
(1)を運転停止させた後のセンサ部(冷却器(34))
での温度上昇度合を従来のもの(J−T回路(20)自体
の運転を停止するもの)と対比して示すものであり、こ
の第3図によると、本発明例の方が従来例に比べ、より
長時間に亘って極低温に保持できることが判る。FIG. 3 shows the sensor unit (cooler (34)) after the operation of the pre-cooling refrigeration circuit (1) is stopped in the configuration of the above embodiment.
FIG. 3 shows the degree of temperature rise in the conventional example (the one in which the operation of the JT circuit (20) itself is stopped), and according to FIG. In comparison, it can be seen that the cryogenic temperature can be maintained for a longer time.
尚、上記実施例では、高圧側配管(29)から低圧側配管
(37)にバイパスされるヘリウムガスを所定圧に減圧調
整する圧力調整手段として、定圧調整弁(54)を用いた
が、流量制御弁を使用してもよい。In the above embodiment, the constant pressure adjusting valve (54) was used as the pressure adjusting means for reducing the helium gas bypassed from the high pressure side pipe (29) to the low pressure side pipe (37) to a predetermined pressure. A control valve may be used.
また、本発明は、上記実施例の如き圧縮サイクルのヘリ
ウム冷凍機のみならず、他のタイプの2元回路を有する
ヘリウム冷凍機にも適用でき、さらにはヘリウム以外の
冷媒を使用する極低温冷凍機に適用することができる。Further, the present invention can be applied not only to the helium refrigerator of the compression cycle as in the above embodiment, but also to helium refrigerators having other types of binary circuits, and further cryogenic refrigeration using a refrigerant other than helium. Can be applied to the machine.
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、高圧の冷媒ガス
をジュールトムソン膨脹させて、低温作動機器を冷却保
持するためのクライオスタット内に極低温を発生させる
J−T回路と、該J−T回路の冷媒ガスを予冷する予冷
冷凍回路との2元回路を有する極低温冷凍機に対し、上
記低温作動機器の作動時、予冷冷凍回路の運転を停止す
るとともに、J−T回路における高圧側配管内の冷媒ガ
スを低圧側配管内の冷媒ガス圧まで減圧調整して低圧側
にバイパスさせるようにしたことにより、予冷冷凍回路
の運転に伴う振動の発生を解消しつつ、作動機器部での
冷媒ガスの圧力上昇を抑えてその急激な温度上昇をなく
すことができ、よって振動に敏感な低温作動機器であっ
てもそれを長時間に亘って極低温に保持して、その計測
作動の安定化を図ることができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, a JT circuit that expands a high-pressure refrigerant gas by Joule-Thomson to generate cryogenic temperature in a cryostat for cooling and holding a low-temperature operating device is provided. For a cryogenic refrigerator having a dual circuit with a pre-cooling refrigeration circuit for pre-cooling the refrigerant gas of the J-T circuit, the operation of the pre-cooling refrigerating circuit is stopped and the J-T By reducing the pressure of the refrigerant gas in the high-pressure side pipe of the circuit to the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure side pipe and bypassing it to the low pressure side, the operation is performed while eliminating the occurrence of vibration accompanying the operation of the pre-cooling refrigeration circuit. It is possible to suppress the pressure rise of the refrigerant gas in the equipment part and eliminate its sudden temperature rise, and therefore even low temperature operating equipment that is sensitive to vibration can be kept at cryogenic temperature for a long time, Measurement work It is possible to stabilize the movement.
【図面の簡単な説明】 第1図および第2図は本発明の実施例を示し、第1図は
ヘリウム冷凍機の全体構成図、第2図は光検出センサ作
動時のセンサ部での温度上昇特性を示す特性図である。
第3図はヘリウム冷凍機の予冷冷凍回路およびJ−T回
路におけるガスサイクルのモリエル線図である。 (1)……予冷冷凍回路、(2)……予冷用圧縮機、
(6)……膨脹機、(9),(10)……ヒートステーシ
ョン、(20)……J−T回路、(21)……低段圧縮機、
(23)……高段圧縮機、(26)〜(28)……J−T熱交
換器、(29)……高圧側配管、(31),(33)……予冷
器、(34)……冷却器、(36)……J−T弁、(37)…
…低圧側配管、(50)……第1電磁弁、(51)……バイ
パイ配管、(52)……第2電磁弁、(53)……バイパス
手段、(54)……定圧調整弁、(55)……制御装置、
(56)……液溜、(C)……クライオスタット、(C1)
……低温発生部、(C2)……輻射シールド部、(S)…
…光検出センサ。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and FIG. 2 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall configuration diagram of a helium refrigerator, and FIG. 2 is a temperature at a sensor portion when a light detection sensor is operating. It is a characteristic view which shows a rising characteristic.
FIG. 3 is a Mollier diagram of the gas cycle in the pre-cooling refrigeration circuit and JT circuit of the helium refrigerator. (1) ... pre-cooling refrigeration circuit, (2) ... pre-cooling compressor,
(6) ... expander, (9), (10) ... heat station, (20) ... JT circuit, (21) ... low-stage compressor,
(23) …… High-stage compressor, (26) to (28) …… JT heat exchanger, (29) …… High-pressure side piping, (31), (33) …… Precooler, (34) …… Cooler, (36) …… JT valve, (37)…
… Low-pressure side piping, (50) …… first solenoid valve, (51) …… bipie piping, (52) …… second solenoid valve, (53) …… bypass means, (54) …… constant pressure regulating valve, (55) …… Control device,
(56) …… Liquid reservoir, (C) …… Cryostat, (C 1 )
...... Low temperature generation part, (C 2 ) ...... Radiation shield part, (S) ...
… Light detection sensor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 種谷 昭一 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 三浦 和夫 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 小倉 正 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 野口 聡 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献 特開 昭61−235650(JP,A) 特開 昭61−79953(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shoichi Tanetani 1304 Kanaoka-machi, Sakai City, Osaka Daikin Industries, Ltd.Kanaoka Plant, Sakai Manufacturing Co., Ltd. (72) Kazuo Miura, 1304 Kanaoka-machi, Sakai, Osaka Prefecture Daikin Industries, Ltd. Sakai Plant Kanaoka Plant (72) Inventor Tadashi Ogura 1304 Kanaoka Town, Sakai City, Osaka Daikin Industries, Ltd.Sakai Plant Kanaoka Plant (72) Satoshi Noguchi 1304 Kanaoka Town, Sakai City, Osaka Sakai Plant, Daikin Industries, Ltd. Kanaoka Factory (56) Reference JP 61-235650 (JP, A) JP 61-79953 (JP, A)
Claims (1)
冷却保持するための低温発生部(C1)を有するクライオ
スタット(C)と、圧縮機(2)で圧縮された冷媒ガス
を膨脹機(6)で膨脹させて極低温を発生させる予冷冷
凍回路(1)と、圧縮機(23)からの高圧冷媒ガスを上
記予冷冷凍回路(1)により予冷し、その予冷された冷
媒ガスをジュールトムソン膨張させて上記クライオスタ
ット(C)の低温発生部(C1)内に極低温を発生させる
J−T回路(20)とを備えた極低温冷凍機であって、上
記J−T回路(20)の高圧側配管(29)内の冷媒ガスを
低圧側配管(37)にバイパスさせるバイパス手段(53)
と、上記高圧側配管(29)内の冷媒ガスの圧力を低圧側
配管(37)内の冷媒ガス圧に減圧調整する圧力調整手段
(54)と、上記低温作動機器(S)の作動時、上記予冷
冷凍回路(1)の運転を停止するとともに、上記バイパ
ス手段(53)および圧力調整手段(54)を作動させるよ
うに制御する制御手段(56)とを備えたことを特徴とす
る極低温冷凍機。 1. A cryostat (C) having a low temperature generating portion (C 1 ) for cooling and holding a low temperature operating device (S) which operates at an extremely low temperature, and a refrigerant gas compressed by a compressor (2) is expanded. A pre-cooling refrigeration circuit (1) that expands at a machine (6) to generate cryogenic temperature, and a high-pressure refrigerant gas from the compressor (23) are pre-cooled by the pre-cooling refrigeration circuit (1), and the pre-cooled refrigerant gas is A cryogenic refrigerator equipped with a JT circuit (20) for expanding a Joule Thomson to generate a cryogenic temperature in a low temperature generating portion (C 1 ) of the cryostat (C), the JT circuit ( Bypass means (53) for bypassing the refrigerant gas in the high pressure side pipe (29) of the 20) to the low pressure side pipe (37)
A pressure adjusting means (54) for reducing the pressure of the refrigerant gas in the high-pressure side pipe (29) to the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure side pipe (37), and during operation of the low temperature operating device (S), A cryogenic temperature characterized by comprising: a control means (56) for controlling the bypass means (53) and the pressure adjusting means (54) so as to stop the operation of the pre-cooling refrigeration circuit (1). refrigerator.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61113332A JPH0668419B2 (en) | 1986-05-16 | 1986-05-16 | Cryogenic refrigerator |
US07/050,475 US4840043A (en) | 1986-05-16 | 1987-05-18 | Cryogenic refrigerator |
US07/250,801 US4951471A (en) | 1986-05-16 | 1988-09-29 | Cryogenic refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61113332A JPH0668419B2 (en) | 1986-05-16 | 1986-05-16 | Cryogenic refrigerator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62268963A JPS62268963A (en) | 1987-11-21 |
JPH0668419B2 true JPH0668419B2 (en) | 1994-08-31 |
Family
ID=14609557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61113332A Expired - Lifetime JPH0668419B2 (en) | 1986-05-16 | 1986-05-16 | Cryogenic refrigerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0668419B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2600506B2 (en) * | 1991-03-04 | 1997-04-16 | 株式会社日立製作所 | Refrigeration equipment |
-
1986
- 1986-05-16 JP JP61113332A patent/JPH0668419B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62268963A (en) | 1987-11-21 |
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