JPH0694957B2 - 極低温冷凍装置の予冷方法 - Google Patents
極低温冷凍装置の予冷方法Info
- Publication number
- JPH0694957B2 JPH0694957B2 JP61159652A JP15965286A JPH0694957B2 JP H0694957 B2 JPH0694957 B2 JP H0694957B2 JP 61159652 A JP61159652 A JP 61159652A JP 15965286 A JP15965286 A JP 15965286A JP H0694957 B2 JPH0694957 B2 JP H0694957B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant gas
- heat exchanger
- refrigerant
- cryostat
- cooling
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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の予冷方法に係り、特に真空保
冷槽内の熱交換器に液体窒素予冷回路を有さないものに
好適な極低温冷凍装置の予冷方法に関するものである。
冷槽内の熱交換器に液体窒素予冷回路を有さないものに
好適な極低温冷凍装置の予冷方法に関するものである。
〔従来の技術〕 従来、極低温冷凍装置例えばターボ機械第11巻第７号,P
37（1983）に記載されているヘリウム液化冷凍機に極低
温移送管を介してヘリウムガスを凝縮する凝縮器を設け
て液体ヘリウムを封じ込めるクライオスタットを連結す
る場合、大型のヘリウム液化冷凍機では常温部の第１熱
交換器（以下、第１熱交換器と略）に液体窒素の予冷回
路を設けてあるので液化時間はそれほど長時間にならな
いが、特に小形のヘリウム冷凍機に適用した場合に第１
熱交換器に液体窒素予冷回路を設けることは熱交換器を
大形化することになり、冷凍機の小形化する上での問題
点であった。
37（1983）に記載されているヘリウム液化冷凍機に極低
温移送管を介してヘリウムガスを凝縮する凝縮器を設け
て液体ヘリウムを封じ込めるクライオスタットを連結す
る場合、大型のヘリウム液化冷凍機では常温部の第１熱
交換器（以下、第１熱交換器と略）に液体窒素の予冷回
路を設けてあるので液化時間はそれほど長時間にならな
いが、特に小形のヘリウム冷凍機に適用した場合に第１
熱交換器に液体窒素予冷回路を設けることは熱交換器を
大形化することになり、冷凍機の小形化する上での問題
点であった。
上記従来技術は小形のヘリウム液化冷凍機に適用した場
合、冷凍機の小形化の点について配慮されておらず、冷
凍システムの小形化に問題があった。
合、冷凍機の小形化の点について配慮されておらず、冷
凍システムの小形化に問題があった。
本発明の目的は、真空保冷槽内の熱交換器に液体窒素予
冷回路を設けることなく、極低温冷凍装置の予冷を行な
うことのできる極低温冷凍装置の予冷方法を提供するこ
とにある。
冷回路を設けることなく、極低温冷凍装置の予冷を行な
うことのできる極低温冷凍装置の予冷方法を提供するこ
とにある。
上記目的は、圧縮機によって圧縮された高圧冷媒ガスを
真空保冷槽に供給し、真空保冷槽内の熱交換器，膨張タ
ービンおよび膨張弁によって極低温冷媒を生成し、該極
低温冷媒をクライオスタットに供給し、クライオスタッ
ト内に設けた凝縮熱交換器によってクライオスタット内
の気化冷媒を凝縮・液化させるようにした極低温冷凍装
置の予冷方法において、圧縮機からの高圧冷媒ガスを熱
交換器とともに膨張弁をもバイパスさせて凝縮熱交換器
へ流し、該流された冷媒ガスをクライオスタット内の冷
媒によって冷却し、該冷却された冷媒ガスを真空保冷槽
の戻りの冷媒ガスとして真空保冷槽内に戻す方法とする
ことにより、達成される。
真空保冷槽に供給し、真空保冷槽内の熱交換器，膨張タ
ービンおよび膨張弁によって極低温冷媒を生成し、該極
低温冷媒をクライオスタットに供給し、クライオスタッ
ト内に設けた凝縮熱交換器によってクライオスタット内
の気化冷媒を凝縮・液化させるようにした極低温冷凍装
置の予冷方法において、圧縮機からの高圧冷媒ガスを熱
交換器とともに膨張弁をもバイパスさせて凝縮熱交換器
へ流し、該流された冷媒ガスをクライオスタット内の冷
媒によって冷却し、該冷却された冷媒ガスを真空保冷槽
の戻りの冷媒ガスとして真空保冷槽内に戻す方法とする
ことにより、達成される。
極低温冷凍装置の予冷において、圧縮機からの高圧冷媒
ガスは、熱交換器とともに膨張弁をもバイパスしてクラ
イオスタットの凝縮熱交換器へ流れ、クライオスタット
内の冷媒によって冷却され、戻りの冷媒ガスとして真空
保冷槽に戻される。これにより、熱交換器に液体窒素予
冷回路を設けることなく、真空保冷槽内の熱交換器を冷
却でき、極低温冷凍装置の予冷を行なうことができる。
ガスは、熱交換器とともに膨張弁をもバイパスしてクラ
イオスタットの凝縮熱交換器へ流れ、クライオスタット
内の冷媒によって冷却され、戻りの冷媒ガスとして真空
保冷槽に戻される。これにより、熱交換器に液体窒素予
冷回路を設けることなく、真空保冷槽内の熱交換器を冷
却でき、極低温冷凍装置の予冷を行なうことができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は寒冷発生手段として、この場合例えば膨張タービン
を用いたヘリウム冷凍機と液体ヘリウムを封入している
クライオスタットおよびそれらを結ぶトランスファーチ
ューブから構成される冷却システムの便宜的なフローシ
ートを示す。
図は寒冷発生手段として、この場合例えば膨張タービン
を用いたヘリウム冷凍機と液体ヘリウムを封入している
クライオスタットおよびそれらを結ぶトランスファーチ
ューブから構成される冷却システムの便宜的なフローシ
ートを示す。
その動作原理を説明すると、まず予冷段階では圧縮機１
で圧縮された高圧ヘリウムは高圧ライン２を通って、深
冷槽入口弁４を通って第１熱交換器６の高圧側流路に入
る。このときジュール・トムソン膨張弁15は閉じてあ
る。また一部の高圧ガスはバイパス弁３を通って適当な
流量に調整されて予冷ライン５を流れ、ジュール・トム
ソン膨張弁15の低圧側に入る。その後適当な冷媒、例え
ば液体窒素13が封入されているクライオスタット12の中
に浸漬されている凝縮熱交換器14にトランスファーチュ
ーブ10を介して導かれ予冷される。ここで常温のヘリウ
ムガスは液体窒素温度レベルまで冷却されトランスファ
ーチューブ11を経て第５熱交換器19,第４熱交換器18,第
３熱交換器17,第２熱交換器16および第１熱交換器６の
低圧側流路を流れて熱交換器を予冷する。また常温に戻
った低圧ヘリウムは低圧ライン20を経て、保冷槽出口バ
ルブ21を通って圧縮機１に戻る。一方、第１熱交換器６
の高圧側を通った高圧ガスはタービン入口弁７で適当な
圧力に調整された後、第１膨張タービン８に入り断熱膨
張して、温度，圧力を低下し第３熱交換器17の中圧流路
を流れ第２膨張タービン９で再び温度，圧力を低下して
第４熱交換器18の低圧入口に戻り、前記の予冷ガスと合
流する。前記予冷運転を例えば、第２膨張タービンの出
口温度が液体窒素温度以下になるまで行う。その後クラ
イオスタット12内の液体窒素13を追い出して、液体ヘリ
ウム12を封入する。この段階では予冷弁３は閉じてジュ
ール・トムソン弁15を適当に開けて、液体ヘリウムによ
り冷却を開始する。最終的にはジュール・トムソン膨張
弁15でヘリウムガスは液化し、クライオスタット内の凝
縮熱交換器14で蒸発ヘリウムガスは凝縮して液体ヘリウ
ム13は一定の液面を保つ。
で圧縮された高圧ヘリウムは高圧ライン２を通って、深
冷槽入口弁４を通って第１熱交換器６の高圧側流路に入
る。このときジュール・トムソン膨張弁15は閉じてあ
る。また一部の高圧ガスはバイパス弁３を通って適当な
流量に調整されて予冷ライン５を流れ、ジュール・トム
ソン膨張弁15の低圧側に入る。その後適当な冷媒、例え
ば液体窒素13が封入されているクライオスタット12の中
に浸漬されている凝縮熱交換器14にトランスファーチュ
ーブ10を介して導かれ予冷される。ここで常温のヘリウ
ムガスは液体窒素温度レベルまで冷却されトランスファ
ーチューブ11を経て第５熱交換器19,第４熱交換器18,第
３熱交換器17,第２熱交換器16および第１熱交換器６の
低圧側流路を流れて熱交換器を予冷する。また常温に戻
った低圧ヘリウムは低圧ライン20を経て、保冷槽出口バ
ルブ21を通って圧縮機１に戻る。一方、第１熱交換器６
の高圧側を通った高圧ガスはタービン入口弁７で適当な
圧力に調整された後、第１膨張タービン８に入り断熱膨
張して、温度，圧力を低下し第３熱交換器17の中圧流路
を流れ第２膨張タービン９で再び温度，圧力を低下して
第４熱交換器18の低圧入口に戻り、前記の予冷ガスと合
流する。前記予冷運転を例えば、第２膨張タービンの出
口温度が液体窒素温度以下になるまで行う。その後クラ
イオスタット12内の液体窒素13を追い出して、液体ヘリ
ウム12を封入する。この段階では予冷弁３は閉じてジュ
ール・トムソン弁15を適当に開けて、液体ヘリウムによ
り冷却を開始する。最終的にはジュール・トムソン膨張
弁15でヘリウムガスは液化し、クライオスタット内の凝
縮熱交換器14で蒸発ヘリウムガスは凝縮して液体ヘリウ
ム13は一定の液面を保つ。
また以上の構成部品は真空保冷槽22の内に収められてい
る。したがって本実施例によれば何ら特別な熱交換器を
必要とすることなく、簡単な予冷配管をを設けるだけ
で、ヘリウムの液化までの予冷時間を短縮できる効果が
ある。また、予冷配管の構造が容易なために、冷凍機を
小形化できる効果がある。
る。したがって本実施例によれば何ら特別な熱交換器を
必要とすることなく、簡単な予冷配管をを設けるだけ
で、ヘリウムの液化までの予冷時間を短縮できる効果が
ある。また、予冷配管の構造が容易なために、冷凍機を
小形化できる効果がある。
また次の予冷方法としては保冷槽入口弁４は閉じておい
て、予冷弁３だけを開いて第５熱交換器19から第６熱交
換器６までの低圧側流路を十分冷却する。冷却が終了す
れば、保冷槽入口弁４を開き続いてタービン入口弁７を
開いて第１タービン８および第２タービン９を回転させ
てタービンの寒冷によって熱交換器群の冷却を行う。こ
のとき予冷弁３は開いておいた方が更に予冷時間は短縮
できる。また予冷を行う冷媒を用いる代りに他の冷凍機
を用いてもよい。
て、予冷弁３だけを開いて第５熱交換器19から第６熱交
換器６までの低圧側流路を十分冷却する。冷却が終了す
れば、保冷槽入口弁４を開き続いてタービン入口弁７を
開いて第１タービン８および第２タービン９を回転させ
てタービンの寒冷によって熱交換器群の冷却を行う。こ
のとき予冷弁３は開いておいた方が更に予冷時間は短縮
できる。また予冷を行う冷媒を用いる代りに他の冷凍機
を用いてもよい。
第２図に他の実施例を示す。第１図と構成はほとんど同
じなので異なる点だけを説明する。圧縮機１からの高圧
ヘリウムは高圧ライン２を通って、保冷槽入口弁４を通
って第１熱交換器６の高圧側流路を通って第１熱交換器
６の高圧側出口から予冷弁３を通って適当な流量に調整
される。その後予冷ライン５を通って、膨張弁15の出口
側に導かれクライスオタット12内の冷媒により冷却され
熱交換器群6,16,17,18,19を予冷し、予冷時間の短縮を
行うことができる。したがって本実施例では第１熱交換
器６の高圧側出口（冷端）よりバイパスさせているので
予冷ガスの予冷弁３の入口温度は予冷が進むにつれて低
くなるのでデュワー12内の冷媒の消費量を少なくするこ
とができる。したがって本実施例によれば簡単な予冷配
管を設けるだけで、冷媒の消費量が少なく、効果的にヘ
リウムの液化までの予冷時間を短縮できる効果がある。
じなので異なる点だけを説明する。圧縮機１からの高圧
ヘリウムは高圧ライン２を通って、保冷槽入口弁４を通
って第１熱交換器６の高圧側流路を通って第１熱交換器
６の高圧側出口から予冷弁３を通って適当な流量に調整
される。その後予冷ライン５を通って、膨張弁15の出口
側に導かれクライスオタット12内の冷媒により冷却され
熱交換器群6,16,17,18,19を予冷し、予冷時間の短縮を
行うことができる。したがって本実施例では第１熱交換
器６の高圧側出口（冷端）よりバイパスさせているので
予冷ガスの予冷弁３の入口温度は予冷が進むにつれて低
くなるのでデュワー12内の冷媒の消費量を少なくするこ
とができる。したがって本実施例によれば簡単な予冷配
管を設けるだけで、冷媒の消費量が少なく、効果的にヘ
リウムの液化までの予冷時間を短縮できる効果がある。
第３図は本発明のさらに別の実施例を示すもので、クラ
イオスタット内に液体ヘリウム13と液体窒素23を収納し
た場合には、それぞれに凝縮熱交換器14,24を備えてい
る。
イオスタット内に液体ヘリウム13と液体窒素23を収納し
た場合には、それぞれに凝縮熱交換器14,24を備えてい
る。
本実施例によれば、２段の温度レベルで予冷できるの
で、予冷時間をさらに短縮できるという効果がある。
で、予冷時間をさらに短縮できるという効果がある。
本発明によれば、真空保冷槽内の熱交換器に液体窒素予
冷回路を設けることなく、極低温冷凍装置の予冷を行な
うことができるという効果がある。
冷回路を設けることなく、極低温冷凍装置の予冷を行な
う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を示すヘリウム冷凍装置のフ
ローシート、第２図は本発明の他の実施例を示すヘリウ
ム冷凍装置のフローシート、第３図は本発明のさらに別
の実施例を示すヘリウム冷凍装置のフローシートであ
る。 １……圧縮機、３……予冷弁、４……保冷槽入口弁、５
……予冷ライン、6,16ないし19……熱交換器、８……第
１膨張タービン、９……第２膨張タービン、10,11……
トランスファーチューブ、12……クライオスタット、13
……冷媒、14……凝縮熱交換器、15……ジュール・トム
ソン膨張弁
ローシート、第２図は本発明の他の実施例を示すヘリウ
ム冷凍装置のフローシート、第３図は本発明のさらに別
の実施例を示すヘリウム冷凍装置のフローシートであ
る。 １……圧縮機、３……予冷弁、４……保冷槽入口弁、５
……予冷ライン、6,16ないし19……熱交換器、８……第
１膨張タービン、９……第２膨張タービン、10,11……
トランスファーチューブ、12……クライオスタット、13
……冷媒、14……凝縮熱交換器、15……ジュール・トム
ソン膨張弁
Claims (2)
- 【請求項１】圧縮機によって圧縮された高圧冷媒ガスを
真空保冷槽内に供給し、該高圧冷媒ガスの一部を膨張タ
ービンによって断熱膨張させて寒冷を発生させ、該寒冷
を用いて前記圧縮機への戻りの冷媒ガスを冷却し、前記
高圧冷媒ガスの残りと前記冷却された戻りの冷媒ガスと
を熱交換器によって熱交換させて該高圧冷媒ガスを冷却
し、該冷却された高圧冷媒ガスを膨張弁によって断熱膨
張させて極低温冷媒を生成し、該極低温冷媒をクライオ
スタット内に供給し該クライオスタット内に設けた凝縮
熱交換器を介して該クライオスタット内の気化冷媒を凝
縮・液化させた後前記真空保冷槽の戻りの冷媒ガスとす
るように構成して成る極低温冷凍装置の予冷方法におい
て、 前記圧縮機からの高圧冷媒ガスを前記熱交換器とともに
前記膨張弁をもバイパスさせて前記膨張弁の低圧側に導
き、前記凝縮熱交換器へ流し、該流された冷媒ガスを前
記クライオスタット内の冷媒によって冷却し、該冷却さ
れた冷媒ガスを前記真空保冷槽の戻りの冷媒ガスとして
前記真空保冷槽内に戻すことを特徴とする極低温冷凍装
置の予冷方法。 - 【請求項２】前記クライオスタット内の冷媒は予冷段階
でさらに温度の低い冷媒に替えられる特許請求の範囲第
１項記載の極低温冷凍装置の予冷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61159652A JPH0694957B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 極低温冷凍装置の予冷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61159652A JPH0694957B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 極低温冷凍装置の予冷方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6317360A JPS6317360A (ja) | 1988-01-25 |
| JPH0694957B2 true JPH0694957B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=15698387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61159652A Expired - Lifetime JPH0694957B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 極低温冷凍装置の予冷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694957B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0828281A4 (en) * | 1996-03-06 | 1999-09-01 | Toshiba Kk | CATHODE RAY TUBE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
| CN111243767A (zh) * | 2018-11-29 | 2020-06-05 | 核工业西南物理研究院 | 一种低温用户参数模拟实验方法及低温恒温器过冷系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6073262A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-25 | 株式会社日立製作所 | ヘリウム液化冷凍機 |
-
1986
- 1986-07-09 JP JP61159652A patent/JPH0694957B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6073262A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-25 | 株式会社日立製作所 | ヘリウム液化冷凍機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6317360A (ja) | 1988-01-25 |
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