JPH09243190A - Cryogenic freezer - Google Patents
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- JPH09243190A JPH09243190A JP4463396A JP4463396A JPH09243190A JP H09243190 A JPH09243190 A JP H09243190A JP 4463396 A JP4463396 A JP 4463396A JP 4463396 A JP4463396 A JP 4463396A JP H09243190 A JPH09243190 A JP H09243190A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機に対しディ
スプレーサ型の膨張機からなる予冷及びシールド冷凍機
とＪＴ冷凍機とが接続された極低温冷凍装置の技術分野
に属する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of a cryogenic refrigeration system in which a precooling / shielding refrigerator consisting of a displacer type expander and a JT refrigerator are connected to a compressor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、この種の極低温冷凍装置とし
て、例えば特開平７―５５２７５号公報等に開示される
ように、超電導磁石を臨界温度以下に冷却するための液
体ヘリウムを貯留する液体ヘリウムタンク内の蒸発ヘリ
ウムガスを吸い込んで圧縮する圧縮機と、この圧縮機か
ら吐出された高圧ヘリウムガスをＪＴ弁でのジュールト
ムソン膨張により冷却して凝縮液化し、ヘリウムタンク
内に戻すＪＴ冷凍機と、圧縮機からの高圧ヘリウムガス
をディスプレーサの往復動により膨張させてヒートステ
ーションに極低温を発生させ、上記ＪＴ冷凍機でジュー
ルトムソン膨張する前のヘリウムガスを予冷する予冷冷
凍機とを備えた４Ｋ冷凍装置は知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a cryogenic refrigerating apparatus of this type, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-55275, a liquid for storing liquid helium for cooling a superconducting magnet to a critical temperature or lower. A compressor that sucks and compresses the evaporated helium gas in the helium tank, and a high-pressure helium gas that is discharged from this compressor is cooled by the Joule-Thomson expansion in the JT valve to condense and liquefy, and then returned to the helium tank. And a pre-cooling refrigerator for precooling the helium gas before the Joule-Thomson expansion in the JT refrigerator by expanding high pressure helium gas from the compressor by reciprocating motion of the displacer to generate cryogenic temperature in the heat station. 4K refrigerators are known.
【０００３】そして、このものでは、冷却対象物である
超電導磁石に外部から電流を流してそれを励磁すると
き、又は超電導磁石による磁場の発生を停止させる消磁
を行うとき、ＪＴ冷凍機に対するヘリウムガスの流量を
零にするようになされている。In this device, a helium gas for a JT refrigerator is used when a current is externally applied to a superconducting magnet which is an object to be cooled to excite it or when degaussing for stopping the generation of a magnetic field by the superconducting magnet is performed. The flow rate of is set to zero.
【０００４】一方、例えば特開平７―１２７９３８号公
報に開示されるものでは、ＪＴ冷凍機及びその予冷冷凍
機に加え、この予冷冷凍機と同じディスプレーサ駆動型
の膨張機からなるシールド冷凍機を設け、シールド冷媒
タンク内の蒸発シールド冷媒（例えば窒素等）を、上記
シールド冷凍機により得られた極低温の寒冷により冷却
して液化させ、この液化したシールド冷媒により、ＪＴ
冷凍機による極低温冷却部分周りに配置した熱シールド
部を冷却して極低温冷却部分を外部の常温レベルから熱
シールドするようになされている。On the other hand, for example, in the one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-127938, in addition to the JT refrigerator and its pre-cooling refrigerator, a shield refrigerator comprising a displacer-driven expander same as this pre-cooling refrigerator is provided. The evaporation shield refrigerant (for example, nitrogen) in the shield refrigerant tank is cooled and liquefied by the cryogenic cryogenic temperature obtained by the shield refrigerator, and the liquefied shield refrigerant causes the JT
The heat shield portion arranged around the cryogenic cooling portion of the refrigerator is cooled to shield the cryogenic cooling portion from the outside room temperature level.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記後者の
従来例のようにＪＴ冷凍機用の予冷冷凍機とシールド冷
凍機とを同じ圧縮機から高圧ヘリウムガスを供給してマ
ルチ運転する場合に、前者の従来例のように、超電導磁
石の励消磁時にＪＴ冷凍機のヘリウムガス流量を零にす
ると、液体ヘリウムタンクでの液体ヘリウムが蒸発し、
液体ヘリウムタンク近傍にある予冷冷凍機のヒートステ
ーションがヘリウムの蒸発熱により冷却されてその温度
が低下する。その結果、そのヒートステーションでのヘ
リウムガスの比体積の減少に伴い、予冷冷凍機へのヘリ
ウム流量が増加し、その分、シールド冷凍機へのヘリウ
ム流量が減少して、シールド冷凍機の冷凍能力が低下す
るという問題が生じる。By the way, in the case where the pre-cooling refrigerator and the shield refrigerator for the JT refrigerator are multi-operated by supplying high-pressure helium gas from the same compressor as in the latter conventional example, When the helium gas flow rate of the JT refrigerator is set to zero when the superconducting magnet is demagnetized as in the former conventional example, liquid helium in the liquid helium tank evaporates,
The heat station of the pre-cooling refrigerator near the liquid helium tank is cooled by the heat of vaporization of helium and its temperature drops. As a result, as the specific volume of helium gas at the heat station decreases, the helium flow rate to the pre-cooling refrigerator increases, and the helium flow rate to the shield refrigerator decreases by that amount, and the refrigerating capacity of the shield refrigerator decreases. Occurs.
【０００６】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、上記のように圧縮機に、
超電導磁石を臨界温度以下に冷却するための蒸発冷媒ガ
スを冷却して凝縮液化するＪＴ冷凍機、ディスプレーサ
型膨張機からなる予冷及びシールド冷凍機とを接続し
て、それらの冷凍機をマルチ運転する場合に、超電導磁
石の励消磁時の予冷及びシールド冷凍機の運転状態を変
えることにより、超電導磁石の励消磁状態で液体冷媒タ
ンクでの冷媒の蒸発熱の増大に起因して予冷冷凍機のヒ
ートステーションが冷却されても、その予冷冷凍機への
冷媒ガス流量が増加しないようにして、シールド冷凍機
の冷凍能力を大に確保でき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 of the present invention is to provide a compressor as described above.
The JT refrigerator that cools the evaporated refrigerant gas to cool the superconducting magnet to below the critical temperature and condenses it into liquid is connected to the pre-cooling and shield refrigerator consisting of a displacer type expander, and those refrigerators are multi-operated. In this case, by changing the precooling during the demagnetization of the superconducting magnet and the operating state of the shield refrigerator, the heat of the precooling refrigerator is increased due to the increase in the heat of vaporization of the refrigerant in the liquid refrigerant tank in the demagnetized state of the superconducting magnet. Even if the station is cooled, the flow rate of the refrigerant gas to the pre-cooling refrigerator is not increased so that the refrigerating capacity of the shield refrigerator can be largely secured.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、ＪＴ冷凍機によって冷却される超
電導磁石が励消磁状態にあるときには、予冷冷凍機の冷
凍能力が不要であることを利用し、その予冷冷凍機に対
する冷媒ガスの流量を減少ないし零にすることとした。To achieve the above object, the present invention does not require the refrigerating capacity of the precooling refrigerator when the superconducting magnet cooled by the JT refrigerator is in the demagnetized state. Is used to reduce or reduce the flow rate of the refrigerant gas to the pre-cooling refrigerator.
【０００８】具体的には、請求項１の発明では、図１に
示すように、上記の如く、超電導磁石（Ｍ）を臨界温度
に冷却する液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）
と、圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのＪＴ弁
（５８）でのジュールトムソン膨張により極低温を発生
させて、上記液体冷媒タンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷
却液化するＪＴ冷凍機（５１）と、圧縮機（５），
（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの往復動に
より膨張させて極低温を発生させ、上記ＪＴ冷凍機（５
１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソン膨張する前の
冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）と、圧縮機
（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレーサの
往復動により膨張させて極低温を発生させ、少なくとも
上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）を冷却
して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドするシール
ド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置が前提であ
る。Specifically, in the invention of claim 1, as shown in FIG. 1, as described above, the liquid refrigerant tank (Th) for storing the liquid refrigerant for cooling the superconducting magnet (M) to the critical temperature.
And the cryogenic temperature is generated by the Joule-Thomson expansion of the high-pressure refrigerant gas from the compressors (5) and (8) at the JT valve (58), and the evaporated refrigerant in the liquid refrigerant tank (Th) is cooled and liquefied. JT refrigerator (51) and compressor (5),
The high pressure refrigerant gas from (8) is expanded by the reciprocating motion of the displacer to generate cryogenic temperature, and the JT refrigerator (5
The precooling refrigerator (26) for precooling the refrigerant gas before Joule-Thomson expansion by the JT valve (58) of 1) and the high pressure refrigerant gas from the compressors (5), (8) are expanded by the reciprocating motion of the displacer. Cryogenic refrigeration (40) for generating a cryogenic temperature and cooling at least the heat shield portion (S) surrounding the superconducting magnet (M) to externally shield the superconducting magnet (M) from the outside. The device is a prerequisite.
【０００９】そして、上記予冷冷凍機（２６）又はシー
ルド冷凍機（４０）の少なくとも一方のディスプレーサ
の往復動の駆動周波数を可変とするディスプレーサ駆動
周波数可変手段（７２）と、上記超電導磁石（Ｍ）が励
消磁されるときには、非励消磁時に比べ、上記シールド
冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波数の上昇又は
予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数の低下
の少なくとも一方が行われるように上記ディスプレーサ
駆動周波数可変手段（７２）を制御する制御手段（７
１）とを設ける。Then, a displacer drive frequency varying means (72) for varying the drive frequency of the reciprocating motion of the displacer of at least one of the precooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40), and the superconducting magnet (M). Is deenergized, the displacer drive frequency is increased so that at least one of the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) and the displacer drive frequency of the pre-cooling refrigerator (26) is decreased as compared with the case of non-excitation. Control means (7) for controlling the frequency varying means (72)
1) and are provided.
【００１０】上記の構成により、制御手段（７１）によ
りディスプレーサ駆動周波数可変手段（７２）が制御さ
れて、予冷又はシールド冷凍機（２６），（４０）の少
なくとも一方のディスプレーサの往復動の駆動周波数が
変えられ、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、
非励消磁時に比べ、シールド冷凍機（４０）のディスプ
レーサ駆動周波数の上昇又は予冷冷凍機（２６）のディ
スプレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方が行われ
る。そして、シールド冷凍機（４０）のディスプレーサ
駆動周波数の上昇により、又は予冷冷凍機（２６）のデ
ィスプレーサ駆動周波数の低下による予冷冷凍機（２
６）への冷媒ガス流量の減少により、いずれもシールド
冷凍機（４０）への冷媒ガス流量が増加することとな
る。このため、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時に液体冷媒
タンク（Ｔｈ）内の冷媒の蒸発熱により予冷冷凍機（２
６）のヒートステーション（３７），（３８）が冷却さ
れて、そのヒートステーション（３７），（３８）での
冷媒ガスの比体積が減少しても予冷冷凍機（２６）への
冷媒流量は増加しないこととなり、シールド冷凍機（４
０）の冷凍能力を大に確保して良好な熱シールド効果を
得ることができる。With the above construction, the control means (71) controls the displacer drive frequency changing means (72) to drive the reciprocating drive frequency of at least one of the displacer of the precooling or shield refrigerator (26), (40). Is changed and the superconducting magnet (M) is demagnetized,
At least one of the increase of the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) and the decrease of the displacer drive frequency of the pre-cooling refrigerator (26) are performed as compared with the time of non-excitation. Then, the precooling refrigerator (2) is caused by an increase in the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) or a decrease in the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26).
Due to the decrease of the refrigerant gas flow rate to 6), the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator (40) is increased in both cases. Therefore, when the superconducting magnet (M) is deenergized, the heat of evaporation of the refrigerant in the liquid refrigerant tank (Th) causes the pre-cooling refrigerator (2).
Even if the heat stations (37) and (38) of 6) are cooled and the specific volume of the refrigerant gas in the heat stations (37) and (38) decreases, the refrigerant flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) is It will not increase, and the shield refrigerator (4
It is possible to secure a large refrigerating capacity of 0) and obtain a good heat shield effect.
【００１１】請求項２の発明では、上記請求項１の発明
の前提と同様の極低温冷凍装置において、予冷冷凍機
（２６）又はシールド冷凍機（４０）の少なくとも一方
に対する冷媒ガスの流量を調整する冷媒流量調整手段
（４６）と、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときに
は、非励消磁時に比べ、上記シールド冷凍機（４０）へ
の冷媒ガス流量の増加又は予冷冷凍機（２６）への冷媒
ガス流量の減少の少なくとも一方が行われるように上記
冷媒流量調整手段（４６）を制御する制御手段（７１）
とを設ける。According to a second aspect of the invention, in the same cryogenic refrigerator as the premise of the first aspect of the invention, the flow rate of the refrigerant gas to at least one of the precooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40) is adjusted. When the refrigerant flow rate adjusting means (46) and the superconducting magnet (M) are excited and deenergized, the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator (40) is increased or the precooling refrigerator (26) is increased as compared with the non-excitation state. Control means (71) for controlling the refrigerant flow rate adjusting means (46) so that at least one of the reduction of the refrigerant gas flow rate is performed.
Are provided.
【００１２】このことで、制御手段（７１）により冷媒
流量調整手段（４６）が制御されて、予冷又はシールド
冷凍機（２６），（４０）の少なくとも一方に対する冷
媒ガスの流量が調整され、超電導磁石（Ｍ）が励消磁さ
れるときには、非励消磁時に比べ、シールド冷凍機（４
０）への冷媒ガス流量の増加又は予冷冷凍機（２６）へ
の冷媒ガス流量の減少の少なくとも一方が行われる。こ
のため、いずれの場合でも、シールド冷凍機（４０）へ
の冷媒ガス流量が増加してその冷凍能力が増大確保さ
れ、よって請求項１の発明と同様の作用効果を得ること
ができる。As a result, the control means (71) controls the refrigerant flow rate adjusting means (46) to adjust the flow rate of the refrigerant gas to at least one of the pre-cooling or shield refrigerators (26) and (40), and thus the superconductivity. When the magnet (M) is demagnetized, the shield refrigerator (4
0) and / or a decrease in the refrigerant gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26). Therefore, in any case, the flow rate of the refrigerant gas to the shield refrigerator (40) is increased and the refrigerating capacity thereof is increased, and thus the same effect as the invention of claim 1 can be obtained.
【００１３】請求項３の発明では、請求項１の発明の前
提と同様の極低温冷凍装置において、超電導磁石（Ｍ）
が励消磁されるときには、予冷冷凍機（２６）の運転を
停止するように制御する制御手段（７１）を設ける。こ
うすれば、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時には、予冷冷凍
機（２６）自体の運転が停止されるので、その予冷冷凍
機（２６）への冷媒ガス流量が零となり、その分、シー
ルド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量が増加してその冷
凍能力が増大する。よって請求項１の発明と同様の作用
効果を奏することができる。According to the invention of claim 3, in the same cryogenic refrigeration system as the premise of the invention of claim 1, the superconducting magnet (M) is used.
A control means (71) is provided to control the operation of the pre-cooling refrigerator (26) when is demagnetized. With this configuration, when the superconducting magnet (M) is demagnetized, the operation of the pre-cooling refrigerator (26) itself is stopped, so that the refrigerant gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) becomes zero, and the shield refrigeration correspondingly becomes zero. The refrigerant gas flow rate to the machine (40) increases and its refrigerating capacity increases. Therefore, the same effect as that of the invention of claim 1 can be obtained.
【００１４】請求項４の発明では、請求項１の発明の前
提と同様の極低温冷凍装置において、超電導磁石（Ｍ）
が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、予冷冷凍
機（２６）及びシールド冷凍機（４０）に対する冷媒ガ
スの流量を、シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス流量
が増加しかつ予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量が減
少するように分配調整する冷媒流量分配調整手段（６
４）を設ける。According to the invention of claim 4, in a cryogenic refrigerating apparatus similar to the premise of the invention of claim 1, the superconducting magnet (M) is used.
Is de-energized, the flow rate of the refrigerant gas to the pre-cooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40) is increased and the flow rate of the refrigerant gas to the shield refrigerator (40) is increased, and Refrigerant flow distribution adjusting means (6) for adjusting distribution so that the flow rate of the refrigerant gas to the machine (26) decreases.
4) is provided.
【００１５】このことで、冷媒流量分配調整手段（６
４）により予冷及びシールド冷凍機に対する冷媒ガスの
流量が分配調整され、超電導磁石（Ｍ）が励消磁される
ときには、非励消磁時に比べ、シールド冷凍機（４０）
への冷媒ガス流量が増加しかつ予冷冷凍機（２６）への
冷媒ガス流量が減少する。このため、シールド冷凍機
（４０）への冷媒ガス流量が増加してその冷凍能力が増
大し、よって請求項１の発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。As a result, the refrigerant flow rate distribution adjusting means (6
The flow rate of the refrigerant gas to the pre-cooling and shield refrigerator is distributed and adjusted by 4), and when the superconducting magnet (M) is excited and demagnetized, the shield refrigerator (40) is compared to when it is not demagnetized.
The refrigerant gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) decreases and the refrigerant gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) decreases. Therefore, the flow rate of the refrigerant gas to the shield refrigerator (40) is increased and its refrigerating capacity is increased, so that the same effect as the invention of claim 1 can be obtained.
【００１６】[0016]
（実施形態１）図１は本発明の実施形態１に係る極低温
冷凍装置（Ｒ）の全体構成を示し、この冷凍装置（Ｒ）
は超電導磁石（Ｍ）をその超電導コイルが極低温レベル
になるように冷却するためのもので、液体ヘリウム（冷
媒）を貯溜する液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）に付設され
ている。そして、このヘリウムタンク（Ｔｈ）内に超電
導磁石（Ｍ）が液体ヘリウムにより浸漬されて収容さ
れ、この液体ヘリウムにより磁石（Ｍ）の超電導コイル
が臨界温度以下に冷却保持される。(Embodiment 1) FIG. 1 shows the entire configuration of a cryogenic refrigerator (R) according to Embodiment 1 of the present invention.
Is for cooling the superconducting magnet (M) so that the superconducting coil has a cryogenic level, and is attached to a liquid helium tank (Th) for storing liquid helium (refrigerant). Then, the superconducting magnet (M) is dipped in the helium tank (Th) and accommodated therein, and the liquid helium cools and holds the superconducting coil of the magnet (M) below the critical temperature.
【００１７】冷凍装置（Ｒ）は圧縮機ユニット（１）と
冷凍機ユニット（２１）とからなる。上記圧縮機ユニッ
ト（１）には、低圧ガス吸入口（２）からの低圧ヘリウ
ムガスを、逆止弁（３）を有する低圧配管（４）を介し
て吸い込んで圧縮する低段圧縮機（５）と、この低段圧
縮機（５）から吐出されたヘリウムガスを、中間圧ガス
吸入口（６）から中間圧配管（７）を介して吸入された
中間圧のヘリウムガスと共に吸い込んでさらに高圧に圧
縮する高段圧縮機（８）とが配設され、この高段圧縮機
（８）の吐出側は冷凍機用高圧配管（９）を介して冷凍
機用高圧ガス吐出口（１０）に、また上記冷凍機用高圧
配管（９）から分岐したＪＴ用高圧配管（１１）を介し
てＪＴ用高圧ガス吐出口（１２）にそれぞれ接続されて
いる。上記低段及び高段圧縮機（５），（８）は運転周
波数可変のインバータ式圧縮機からなり、その運転周波
数が独立して可変とされている。The refrigeration system (R) comprises a compressor unit (1) and a refrigerator unit (21). A low-stage compressor (5) for sucking and compressing low-pressure helium gas from the low-pressure gas suction port (2) into the compressor unit (1) through a low-pressure pipe (4) having a check valve (3). ) And the helium gas discharged from the low-stage compressor (5) together with the intermediate-pressure helium gas sucked from the intermediate-pressure gas suction port (6) through the intermediate-pressure pipe (7) to further increase the pressure. And a high-stage compressor (8) for compressing the high-pressure compressor (8), and the discharge side of the high-stage compressor (8) is connected to the high-pressure gas discharge port (10) for the refrigerator via the high-pressure pipe (9) for the refrigerator. Further, they are respectively connected to the JT high pressure gas discharge port (12) via the JT high pressure pipe (11) branched from the refrigerator high pressure pipe (9). The low-stage and high-stage compressors (5), (8) are inverter type compressors with variable operating frequencies, and their operating frequencies are independently variable.
【００１８】上記ＪＴ用高圧配管（１１）は途中で第１
及び第２の２つの分岐配管（１１ａ），（１１ｂ）に並
列に分岐され、第１分岐配管（１１ａ）には流量調整用
の絞り固定式の第１流量調整弁（Ｖ１）と、この第１流
量調整弁（Ｖ１）の圧縮機吐出側に電磁弁からなる第１
開閉弁（ＡＶ１）とが配設されている。一方、第２分岐
配管（１１ｂ）には同様の第２流量調整弁（Ｖ２）と第
２開閉弁（ＡＶ２）とがそれぞれ配設され、この第２流
量調整弁（Ｖ２）の開度は第１流量調整弁（Ｖ１）と異
なり、例えば第１流量調整弁（Ｖ１）よりも小さい開度
に設定されている。この実施形態では、上記第１及び第
２流量調整弁（Ｖ１），（Ｖ２）並びに第１及び第２開
閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ２）により、高段圧縮機（８）
から後述のＪＴ弁（５８）へ至る高圧配管（１１）の開
度を変えてＪＴ弁（５８）に対するヘリウムガス圧（Ｊ
Ｔ高圧）を調整し、例えば第１開閉弁（ＡＶ１）を開き
かつ第２開閉弁（ＡＶ２）を閉じたときにはヘリウムガ
スの流量を多くしてＪＴ高圧を高くする一方、逆に第１
開閉弁（ＡＶ１）を閉じかつ第２開閉弁（ＡＶ２）を開
いたときにはヘリウムガスの流量を少なくしてＪＴ高圧
を低くするようになっている。The JT high-pressure pipe (11) has the first
And the second branch pipes (11a) and (11b) in parallel, and the first branch pipe (11a) is provided with a throttle-fixed first flow rate adjusting valve (V1) for flow rate adjustment, and 1st flow control valve (V1) which consists of solenoid valve on compressor discharge side
An on-off valve (AV1) is provided. On the other hand, the same second flow rate adjusting valve (V2) and second open / close valve (AV2) are respectively arranged in the second branch pipe (11b), and the opening degree of this second flow rate adjusting valve (V2) is Unlike the first flow rate adjusting valve (V1), for example, the opening is set smaller than that of the first flow rate adjusting valve (V1). In this embodiment, the high-stage compressor (8) is constituted by the first and second flow rate adjusting valves (V1), (V2) and the first and second on-off valves (AV1), (AV2).
Helium gas pressure (J) to the JT valve (58) by changing the opening of the high pressure pipe (11) from the
T high pressure), for example, when the first opening / closing valve (AV1) is opened and the second opening / closing valve (AV2) is closed, the flow rate of helium gas is increased to increase the JT high pressure, while conversely the first
When the opening / closing valve (AV1) is closed and the second opening / closing valve (AV2) is opened, the flow rate of helium gas is reduced to lower the JT high pressure.
【００１９】さらに、（Ｔｂ）はヘリウムガスを貯蔵す
るバッファタンクで、このバッファタンク（Ｔｂ）には
ヘリウムガス給排配管（１５）の一端部が接続されてい
る。このヘリウムガス給排配管（１５）の他端側は圧縮
機ユニット（１）内でヘリウムガス供給配管（１６）と
ヘリウムガス戻し配管（１７）とに分岐され、ヘリウム
ガス供給配管（１６）の端部は、上記低段圧縮機（５）
の吸込側と低圧ガス吸入口（２）との間の低圧配管
（４）に接続され、このヘリウムガス供給配管（１６）
には低圧制御弁（ＬＰＲ）が配設されている。この低圧
制御弁（ＬＰＲ）は、低圧配管（４）でのヘリウムガス
の圧力が設定圧以下に低下したときにそれをパイロット
圧として自動的に開くもので、この低圧制御弁（ＬＰ
Ｒ）の開弁に伴いバッファタンク（Ｔｂ）内のヘリウム
ガスが低圧配管（４）（冷媒回路）に供給される。Further, (Tb) is a buffer tank for storing helium gas, and one end of a helium gas supply / discharge pipe (15) is connected to the buffer tank (Tb). The other end of the helium gas supply / discharge pipe (15) is branched into a helium gas supply pipe (16) and a helium gas return pipe (17) in the compressor unit (1), and the helium gas supply pipe (16) The end is the low-stage compressor (5)
This helium gas supply pipe (16) is connected to the low-pressure pipe (4) between the suction side of the and the low-pressure gas suction port (2).
A low pressure control valve (LPR) is provided in the. This low pressure control valve (LPR) automatically opens as a pilot pressure when the pressure of helium gas in the low pressure pipe (4) drops below a set pressure.
Helium gas in the buffer tank (Tb) is supplied to the low-pressure pipe (4) (refrigerant circuit) as the valve R) is opened.
【００２０】一方、ヘリウムガス戻し配管（１７）の端
部は上記冷凍機用高圧配管（９）（ＪＴ用高圧配管（１
１））に接続され、このヘリウムガス戻し配管（１７）
の途中には高圧制御弁（ＨＰＲ）が配置されている。こ
の高圧制御弁（ＨＰＲ）は、冷凍機用高圧配管（９）で
のヘリウムガスの圧力が設定圧以上に上昇したときにそ
れをパイロット圧として自動的に開くもので、この高圧
制御弁（ＨＰＲ）の開弁により冷凍機用高圧配管（９）
及びＪＴ用高圧配管（１１）（冷媒回路）のヘリウムガ
スがバッファタンク（Ｔｂ）内に戻される。On the other hand, the end of the helium gas return pipe (17) is connected to the high pressure pipe (9) for the refrigerator (high pressure pipe for JT (1
1)) connected to this helium gas return pipe (17)
A high pressure control valve (HPR) is arranged in the middle of. This high-pressure control valve (HPR) automatically opens as a pilot pressure when the pressure of the helium gas in the refrigerator high-pressure pipe (9) rises above a set pressure. This high-pressure control valve (HPR) ) High pressure piping for refrigerator by opening the valve (9)
And the helium gas in the JT high-pressure pipe (11) (refrigerant circuit) is returned to the buffer tank (Tb).
【００２１】これに対し、上記冷凍機ユニット（２１）
は真空デュワー（Ｄ）を有し、この真空デュワー（Ｄ）
内部に上記液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）が熱シールド板
（Ｓ）により外部から熱シールドされた状態で収容され
ており、この熱シールド板（Ｓ）の内部が、後述のＪＴ
冷凍機（５１）により極低温レベルに冷却される極低温
冷却部分とされている。On the other hand, the refrigerator unit (21)
Has a vacuum dewar (D), and this vacuum dewar (D)
The liquid helium tank (Th) is housed inside in a state of being thermally shielded from the outside by a heat shield plate (S).
It is a cryogenic cooling portion cooled to a cryogenic level by the refrigerator (51).
【００２２】また、真空デュワー（Ｄ）の内部には液体
窒素を貯留する液体窒素タンク（Ｔｎ）が配設されてい
る。この液体窒素タンク（Ｔｎ）の底部には窒素配管
（２２）の一端部が接続され、この窒素配管（２２）の
他端部は同じ液体窒素タンク（Ｔｎ）内の上部に開口さ
れていて、窒素配管（２２）及び液体窒素タンク（Ｔ
ｎ）により閉回路の窒素回路が構成されている。A liquid nitrogen tank (Tn) for storing liquid nitrogen is arranged inside the vacuum dewar (D). One end of a nitrogen pipe (22) is connected to the bottom of the liquid nitrogen tank (Tn), and the other end of the nitrogen pipe (22) is opened at the top of the same liquid nitrogen tank (Tn). Nitrogen piping (22) and liquid nitrogen tank (T
n) forms a closed circuit nitrogen circuit.
【００２３】そして、上記窒素配管（２２）の途中には
上記熱シールド板（Ｓ）に伝熱可能に接触したシールド
板熱交換器（２３）が配設されており、液体窒素タンク
（Ｔｎ）内の液体窒素を窒素配管（２２）を介してシー
ルド板熱交換器（２３）に供給し、その熱交換器（２
３）での熱交換により熱シールド板（Ｓ）を液体窒素の
温度（約８０Ｋ）に冷却して、熱シールド板（Ｓ）内の
液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）等を外部から熱シールドす
るとともに、シールド板熱交換器（２３）での熱交換に
よって蒸発した窒素ガスを窒素タンク（Ｔｎ）内に戻す
ようにしている。尚、（２４）は窒素配管（２２）に接
続された大気放出弁で、液体窒素タンク（Ｔｎ）内の余
剰の窒素を真空デュワー（Ｄ）外部に放出するためのも
のである。A shield plate heat exchanger (23), which is in heat transfer contact with the heat shield plate (S), is arranged in the middle of the nitrogen pipe (22), and the liquid nitrogen tank (Tn) is provided. The liquid nitrogen in the inside is supplied to the shield plate heat exchanger (23) through the nitrogen pipe (22), and the heat exchanger (2
By heat exchange in 3), the heat shield plate (S) is cooled to the temperature of liquid nitrogen (about 80 K) to shield the liquid helium tank (Th) in the heat shield plate (S) from the outside, and The nitrogen gas evaporated by heat exchange in the shield plate heat exchanger (23) is returned to the nitrogen tank (Tn). Reference numeral (24) is an atmosphere release valve connected to the nitrogen pipe (22) for releasing excess nitrogen in the liquid nitrogen tank (Tn) to the outside of the vacuum dewar (D).
【００２４】上記冷凍機ユニット（２１）は、圧縮機ユ
ニット（１）の高段圧縮機（８）に対し互いに並列に閉
回路に接続された予冷冷凍機（２６）、シールド冷凍機
（４０）及びＪＴ冷凍機（５１）からなる。上記予冷冷
凍機（２６）は、ＪＴ冷凍機（５１）におけるヘリウム
ガス（冷媒）を予冷するためにヘリウムガスを圧縮及び
膨張させるもので、ディスプレーサ（図示せず）に対す
るヘリウムガス圧により該ディスプレーサを往復動させ
るガス圧駆動型のＧ−Ｍ（ギフォード・マクマホン）サ
イクルの膨張機で構成されている。The refrigerator unit (21) is connected to the high-stage compressor (8) of the compressor unit (1) in parallel with each other in a closed circuit to form a precooling refrigerator (26) and a shield refrigerator (40). And a JT refrigerator (51). The pre-cooling refrigerator (26) compresses and expands the helium gas in order to pre-cool the helium gas (refrigerant) in the JT refrigerator (51). It is composed of a reciprocating gas pressure drive type GM (Gifford McMahon) cycle expander.
【００２５】この予冷冷凍機（２６）は上記真空デュワ
ー（Ｄ）の外部に配置される密閉状のモータヘッド（２
７）と、該モータヘッド（２７）に連設された大小２段
構造のシリンダ（２８）とを有する。上記モータヘッド
（２７）には高圧ガス入口（２９）及び低圧ガス出口
（３０）が開口され、高圧ガス入口（２９）は予冷側分
岐高圧配管（３１）及び集合高圧配管（３３）を介して
上記圧縮機ユニット（１）の冷凍機用高圧ガス吐出口
（１０）に、また低圧ガス出口（３０）は予冷側分岐中
間圧配管（３４）及び集合中間圧配管（３６）を介して
圧縮機ユニット（１）の中間圧ガス吸入口（６）にそれ
ぞれ接続されている。This pre-cooling refrigerator (26) has a hermetic motor head (2) arranged outside the vacuum dewar (D).
7) and a cylinder (28) of large and small two-stage structure connected to the motor head (27). A high pressure gas inlet (29) and a low pressure gas outlet (30) are opened in the motor head (27), and the high pressure gas inlet (29) is connected through a precooling side branch high pressure pipe (31) and a collective high pressure pipe (33). A compressor high pressure gas discharge port (10) of the compressor unit (1) and a low pressure gas outlet (30) of the compressor unit via a precooling side branch intermediate pressure pipe (34) and a collective intermediate pressure pipe (36). It is connected to the intermediate pressure gas suction port (6) of the unit (1).
【００２６】一方、シリンダ（２８）の先端部は真空デ
ュワー（Ｄ）の側壁を貫通してその内部の熱シールド板
（Ｓ）内に延びており、その大径部の先端部は所定温度
レベルに冷却保持される第１ヒートステーション（３
７）に、また小径部の先端部は上記第１ヒートステーシ
ョン（３７）よりも低い温度レベルに冷却保持される第
２ヒートステーション（３８）にそれぞれ形成されてい
る。On the other hand, the tip of the cylinder (28) penetrates the side wall of the vacuum dewar (D) and extends into the heat shield plate (S) therein, and the tip of the large diameter portion has a predetermined temperature level. The first heat station (3
7) and the tip of the small diameter portion is formed in the second heat station (38) which is cooled and held at a temperature level lower than that of the first heat station (37).
【００２７】すなわち、ここでは図示しないが、シリン
ダ（２８）内には、上記各ヒートステーション（３
７），（３８）に対応する位置にそれぞれ膨張空間を区
画形成するフリータイプのディスプレーサ（置換器）が
往復動可能に嵌挿されている。一方、モータヘッド（２
７）内には、回転する毎に開閉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収容され
ている。ロータリバルブは、上記高圧ガス入口（２９）
から流入したヘリウムガスをシリンダ（２８）内の各膨
張空間に供給し、又は各膨張空間内で膨張したヘリウム
ガスを低圧ガス出口（３０）から排出するように切り換
わる。また、モータヘッド（２７）には、シリンダ（２
８）内の膨張空間に対しオリフィスを介して連通する中
間圧室が設けられており、ロータリバルブの切換えによ
り膨張空間と中間圧室との間に圧力差を生じさせ、この
圧力差によりディスプレーサを往復駆動することで、デ
ィスプレーサの動きを調整するようにしている。そし
て、ロータリバルブの開閉により圧縮機ユニット（１）
の高段圧縮機（８）からの高圧ヘリウムガスをシリンダ
（２８）内の各膨張空間でサイモン膨張させて、その膨
張に伴う温度降下により極低温レベルの寒冷を発生さ
せ、その寒冷をシリンダ（２８）における第１及び第２
ヒートステーション（３７），（３８）にて保持する。
つまり、予冷冷凍機（２６）では、高段圧縮機（８）か
ら吐出された高圧のヘリウムガスを断熱膨張させてヒー
トステーション（３７），（３８）の温度を低下させ、
ＪＴ冷凍機（５１）における後述の予冷器（５６），
（５７）を予冷するとともに、膨張した中間圧のヘリウ
ムガスを圧縮機（８）に戻して再圧縮するようになされ
ている。That is, although not shown here, in the cylinder (28), each heat station (3
Free type displacers (replacers) that partition and form expansion spaces are reciprocally fitted at positions corresponding to 7) and (38). On the other hand, the motor head (2
In 7), a rotary valve that opens and closes each time it rotates,
A valve motor for driving the rotary valve is housed. The rotary valve includes the high pressure gas inlet (29).
The helium gas flowing in from is supplied to each expansion space in the cylinder (28), or the helium gas expanded in each expansion space is switched to be discharged from the low pressure gas outlet (30). Further, the motor head (27) has a cylinder (2
8) An intermediate pressure chamber that communicates with the expansion space inside via an orifice is provided, and a pressure difference is generated between the expansion space and the intermediate pressure chamber by switching the rotary valve, and the displacer is caused by this pressure difference. By moving back and forth, the movement of the displacer is adjusted. The compressor unit (1) is opened and closed by opening and closing the rotary valve.
The high-pressure helium gas from the high-stage compressor (8) is expanded in each expansion space in the cylinder (28) by Simon, and the temperature drop caused by the expansion causes a cryogenic level of cold to be generated in the cylinder ( 28) 1st and 2nd
It is held at the heat stations (37) and (38).
That is, in the pre-cooling refrigerator (26), the high-pressure helium gas discharged from the high-stage compressor (8) is adiabatically expanded to lower the temperatures of the heat stations (37), (38),
A precooler (56) described later in the JT refrigerator (51),
(57) is pre-cooled, and the expanded intermediate pressure helium gas is returned to the compressor (8) for recompression.
【００２８】一方、シールド冷凍機（４０）は上記予冷
冷凍機（２６）と同じ構造のガス圧駆動型のもので、真
空デュワー（Ｄ）の外部に配置されるモータヘッド（４
１）と、該モータヘッド（４１）に連設され、真空デュ
ワー（Ｄ）の側壁を貫通してその内部に延びるシリンダ
（４２）とを有する。上記モータヘッド（４１）には高
圧ガス入口（４４）及び低圧ガス出口（４５）が開口さ
れ、高圧ガス入口（４４）はシールド側分岐高圧配管
（３２）を介して上記集合高圧配管（３１）、つまり圧
縮機ユニット（１）の冷凍機用高圧ガス吐出口（１０）
に、また低圧ガス出口（４５）はシールド側分岐中間圧
配管（３５）を介して上記集合中間圧配管（３６）、つ
まり圧縮機ユニット（１）の中間圧ガス吸入口（６）に
それぞれ接続されている。一方、シリンダ（４２）の先
端部は所定温度レベルに冷却保持されるヒートステーシ
ョン（４３）に形成されていて、このヒートステーショ
ン（４３）は上記液体窒素タンク（Ｔｎ）内部に臨んで
いる。そして、シールド冷凍機（４０）により、高段圧
縮機（８）から吐出された高圧のヘリウムガスを断熱膨
張させてヒートステーション（４３）の温度を低下さ
せ、液体窒素タンク（Ｔｎ）内の蒸発窒素ガスを冷却し
て液化するとともに、膨張した中間圧ヘリウムガスを圧
縮機（８）に戻して再圧縮するようになされている。On the other hand, the shield refrigerator (40) is of the gas pressure drive type having the same structure as the pre-cooling refrigerator (26), and the motor head (4) is arranged outside the vacuum dewar (D).
1) and a cylinder (42) connected to the motor head (41) and penetrating the side wall of the vacuum dewar (D) and extending inside thereof. A high-pressure gas inlet (44) and a low-pressure gas outlet (45) are opened in the motor head (41), and the high-pressure gas inlet (44) passes through a shield-side branch high-pressure pipe (32) to collect the high-pressure pipe (31). That is, the high pressure gas discharge port (10) for the refrigerator of the compressor unit (1)
Further, the low pressure gas outlet (45) is connected to the collective intermediate pressure pipe (36), that is, the intermediate pressure gas intake port (6) of the compressor unit (1) via the shield side branch intermediate pressure pipe (35). Has been done. On the other hand, the front end of the cylinder (42) is formed in a heat station (43) which is cooled and held at a predetermined temperature level, and this heat station (43) faces the inside of the liquid nitrogen tank (Tn). Then, the shield refrigerator (40) adiabatically expands the high-pressure helium gas discharged from the high-stage compressor (8) to lower the temperature of the heat station (43) and evaporate the liquid nitrogen tank (Tn). The nitrogen gas is cooled and liquefied, and the expanded intermediate pressure helium gas is returned to the compressor (8) for recompression.
【００２９】上記ＪＴ冷凍機（５１）は、約４Ｋレベル
の寒冷を発生させるためにヘリウムガスをジュールトム
ソン膨張させる冷凍機であって、この冷凍機（５１）は
上記真空デュワー（Ｄ）内で熱シールド板（Ｓ）の外側
に配置された第１ＪＴ熱交換器（５２）と、熱シールド
板（Ｓ）の内側に配置された第２及び第３ＪＴ熱交換器
（５３），（５４）とを備えている。この各ＪＴ熱交換
器（５２）〜（５４）は１次側及び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もので、第
１ＪＴ熱交換器（５２）の１次側は圧縮機ユニット
（１）のＪＴ用高圧ガス吐出口（１２）にＪＴ側高圧配
管（５５）を介して接続されている。また、第１及び第
２ＪＴ熱交換器（５２），（５３）の各１次側同士は、
上記予冷冷凍機（２６）におけるシリンダ（２８）の第
１ヒートステーション（３７）外周に配置した第１予冷
器（５６）を介して接続されている。同様に、第２及び
第３ＪＴ熱交換器（５３），（５４）の各１次側同士
は、第２ヒートステーション（３８）外周に配置した第
２予冷器（５７）を介して接続されている。さらに、上
記第３ＪＴ熱交換器（５４）の１次側は、高圧のヘリウ
ムガスをジュールトムソン膨張させるＪＴ弁（５８）に
吸着器（５９）を介して接続されている。上記ＪＴ弁
（５８）は真空デュワー（Ｄ）外側から操作ロッド（５
８ａ）によって開度が調整される。このＪＴ弁（５８）
は、液体ヘリウム戻し配管（６０）を介して上記液体ヘ
リウムタンク（Ｔｈ）内に連通されている。また、この
ヘリウムタンク（Ｔｈ）内は、ヘリウムガス吸入配管
（６１）を介して上記第３ＪＴ熱交換器（５４）の２次
側に接続されている。そして、この第３ＪＴ熱交換器
（５４）の２次側は第２ＪＴ熱交換器（５３）の２次側
を経て第１ＪＴ熱交換器（５２）の２次側に接続され、
この第１ＪＴ熱交換器（５２）の２次側は低圧配管（６
２）を介して圧縮機ユニット（１）の低圧ガス吸入口
（２）に接続されている。The JT refrigerator (51) is a refrigerator that expands helium gas by Joule-Thomson in order to generate refrigeration at a level of about 4K. The refrigerator (51) is inside the vacuum dewar (D). A first JT heat exchanger (52) arranged outside the heat shield plate (S), and second and third JT heat exchangers (53), (54) arranged inside the heat shield plate (S). Is equipped with. Each of the JT heat exchangers (52) to (54) exchanges heat between the helium gases passing through the primary side and the secondary side, respectively, and the primary side of the first JT heat exchanger (52) is compressed. It is connected to the JT high-pressure gas discharge port (12) of the machine unit (1) through a JT-side high-pressure pipe (55). In addition, the primary sides of the first and second JT heat exchangers (52) and (53) are
It is connected via a first precooler (56) arranged on the outer periphery of the first heat station (37) of the cylinder (28) in the precooling refrigerator (26). Similarly, the respective primary sides of the second and third JT heat exchangers (53), (54) are connected to each other via the second precooler (57) arranged on the outer periphery of the second heat station (38). There is. Further, the primary side of the third JT heat exchanger (54) is connected to a JT valve (58) for expanding Joule-Thomson of high pressure helium gas via an adsorber (59). The JT valve (58) is provided with an operating rod (5) from the outside of the vacuum dewar (D).
The opening is adjusted by 8a). This JT valve (58)
Are communicated with the liquid helium tank (Th) through a liquid helium return pipe (60). The inside of the helium tank (Th) is connected to the secondary side of the third JT heat exchanger (54) through a helium gas suction pipe (61). The secondary side of the third JT heat exchanger (54) is connected to the secondary side of the first JT heat exchanger (52) via the secondary side of the second JT heat exchanger (53),
The secondary side of the first JT heat exchanger (52) has a low pressure pipe (6
It is connected via 2) to the low pressure gas inlet (2) of the compressor unit (1).
【００３０】すなわち、ＪＴ冷凍機（５１）は圧縮機ユ
ニット（１）の両圧縮機（５），（８）に対し高低圧配
管（５５），（６２）を介して直列に接続された冷媒回
路をなし、その冷媒回路の一部が液体ヘリウム戻し配管
（６０）及びヘリウムガス吸入配管（６１）を介してヘ
リウムタンク（Ｔｈ）内に開放されており、このヘリウ
ムタンク（Ｔｈ）内で蒸発したヘリウムガスをガス吸入
配管（６１）から冷媒回路に吸い込んで第３〜第１ＪＴ
熱交換器（５４）〜（５２）の各２次側を通して圧縮機
ユニット（１）の低段及び高段圧縮機（５），（８）に
吸入圧縮する。また、この高段圧縮機（８）により圧縮
された高圧ヘリウムガスを第１〜第３ＪＴ熱交換器（５
２）〜（５４）において、圧縮機ユニット（１）側に向
かう低温低圧のヘリウムガスと熱交換させるとともに、
第１及び第２予冷器（５６），（５７）でそれぞれ予冷
冷凍機（２６）の第１及び第２ヒートステーション（３
７），（３８）で冷却（予冷）した後、ＪＴ弁（５８）
でジュールトムソン膨張させて約４Ｋの液状態のヘリウ
ムとなし、この液体ヘリウムを液体ヘリウム戻し配管
（６０）を経由してタンク（Ｔｈ）内に戻すようになさ
れている。That is, the JT refrigerator (51) is a refrigerant connected in series to both compressors (5) and (8) of the compressor unit (1) via high and low pressure pipes (55) and (62). A circuit is formed, and a part of the refrigerant circuit is opened into the helium tank (Th) through the liquid helium return pipe (60) and the helium gas suction pipe (61), and vaporizes in the helium tank (Th). The helium gas is sucked into the refrigerant circuit from the gas suction pipe (61) and the third to first JT
Suction compression is performed on the low-stage and high-stage compressors (5) and (8) of the compressor unit (1) through the respective secondary sides of the heat exchangers (54) to (52). Further, the high-pressure helium gas compressed by the high-stage compressor (8) is supplied to the first to third JT heat exchangers (5
In 2) to (54), heat is exchanged with the low temperature and low pressure helium gas toward the compressor unit (1) side, and
The first and second precoolers (56) and (57) respectively include the first and second heat stations (3) of the precooling refrigerator (26).
After cooling (pre-cooling) with 7) and (38), JT valve (58)
The Joule-Thomson expands to form liquid helium of about 4K, and this liquid helium is returned to the tank (Th) via the liquid helium return pipe (60).
【００３１】上記予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍
機（４０）の各バルブモータと開閉弁（ＡＶ１），（Ａ
Ｖ２）とは、制御装置（７１）からの制御信号によって
作動制御されるようになっている。上記制御装置（７
１）には、冷却対象物である上記超電導磁石（Ｍ）の励
消磁状態を表す励消磁信号が少なくとも入力されてい
る。Valve motors and open / close valves (AV1), (A) of the pre-cooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40).
The operation V2) is controlled by a control signal from the control device (71). The control device (7
In 1), at least an excitation / demagnetization signal representing an excitation / demagnetization state of the superconducting magnet (M) which is an object to be cooled is input.
【００３２】この発明の特徴として、予冷冷凍機（２
６）及びシールド冷凍機（４０）のロータリバルブ駆動
用バルブモータの回転数を制御するディスプレーサ駆動
周波数可変手段としてのバルブモータ周波数制御器（７
２）が設けられ、このバルブモータ周波数制御器（７
２）は上記制御装置（７１）により作動制御されるよう
になっており、バルブモータ周波数制御器（７２）によ
り予冷及びシールド冷凍機（２６），（４０）の各ディ
スプレーサの往復動の駆動周波数が可変とされている。A feature of the present invention is that the pre-cooling refrigerator (2
6) and a valve motor frequency controller (7) as a displacer driving frequency varying means for controlling the rotational speed of the rotary valve driving valve motor of the shield refrigerator (40).
2) is provided, and this valve motor frequency controller (7
2) is operated and controlled by the control device (71), and the reciprocating drive frequency of each displacer of the precooling and shield refrigerators (26) and (40) is controlled by the valve motor frequency controller (72). Is variable.
【００３３】そして、制御装置（７１）では、上記超電
導磁石（Ｍ）の励消磁状態（励消磁の有無）に応じてバ
ルブモータ周波数制御器（７２）を制御して、各冷凍機
（２６），（４０）におけるディスプレーサ駆動周波数
を変え、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時には、非励消磁時
に比べ、シールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動
周波数を上昇させかつ予冷冷凍機（２６）のディスプレ
ーサ駆動周波数を低下させるようになされている。The controller (71) controls the valve motor frequency controller (72) in accordance with the excitation / demagnetization state (existence / non-excitation) of the superconducting magnet (M), and each refrigerator (26). , (40) by changing the displacer drive frequency, and when the superconducting magnet (M) is deenergized, the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) is increased and the displacer drive of the pre-cooling refrigerator (26) is increased as compared with the non-demagnetized state. It is designed to reduce the frequency.
【００３４】次に、上記実施形態の作用について説明す
る。超電導磁石（Ｍ）が作動する定常状態では、その超
電導コイルがヘリウムタンク（Ｔｈ）内の液体ヘリウム
により臨界温度以下に冷却保持される。また、上記ヘリ
ウムタンク（Ｔｈ）内で蒸発したヘリウムガスは、タン
ク（Ｔｈ）内に開口するヘリウムガス吸入配管（６１）
から吸い込まれて極低温冷凍装置（Ｒ）の冷媒回路に供
給され、そこで圧縮及び膨張により冷却されて液化す
る。この液体ヘリウムは液体ヘリウム戻し配管（６０）
を経てタンク（Ｔｈ）内に戻される。このことによっ
て、タンク（Ｔｈ）内に液体ヘリウムが所定量以上貯溜
されて、超電導コイルが臨界温度以下に安定して冷却さ
れる。Next, the operation of the above embodiment will be described. In a steady state in which the superconducting magnet (M) operates, the superconducting coil is cooled and maintained below the critical temperature by liquid helium in the helium tank (Th). Further, the helium gas evaporated in the helium tank (Th) is a helium gas suction pipe (61) opening in the tank (Th).
Is sucked in and supplied to the refrigerant circuit of the cryogenic refrigeration system (R), where it is cooled and liquefied by compression and expansion. This liquid helium is liquid helium return pipe (60)
And then returned to the tank (Th). As a result, the liquid helium is stored in the tank (Th) in a predetermined amount or more, and the superconducting coil is stably cooled to the critical temperature or lower.
【００３５】一方、液体窒素タンク（Ｔｎ）内の液体窒
素が窒素配管（２２）を介してシールド板熱交換器（２
３）に供給されて、該シールド板熱交換器（２３）によ
り熱シールド板（Ｓ）が約８０Ｋに冷却保持され、この
冷却によって熱シールド板（Ｓ）内の液体ヘリウムタン
ク（Ｔｈ）やその内部の超電導磁石（Ｍ）、予冷冷凍機
（２６）の各ヒートステーション（３７），（３８）等
が外部から熱シールドされる。また、上記シールド板熱
交換器（２３）で熱シールド板（Ｓ）との熱交換により
液体窒素が蒸発して窒素ガスとなり、この窒素ガスは窒
素配管（２２）を経て液体窒素タンク（Ｔｎ）内の上部
に戻る。On the other hand, the liquid nitrogen in the liquid nitrogen tank (Tn) is transferred to the shield plate heat exchanger (2) through the nitrogen pipe (22).
3), the heat shield plate (S) is cooled and held at about 80 K by the shield plate heat exchanger (23), and by this cooling, the liquid helium tank (Th) in the heat shield plate (S) and its The internal superconducting magnet (M), the heat stations (37), (38) of the pre-cooling refrigerator (26), etc. are heat shielded from the outside. Further, liquid nitrogen is evaporated into nitrogen gas by heat exchange with the heat shield plate (S) in the shield plate heat exchanger (23), and the nitrogen gas is passed through the nitrogen pipe (22) to the liquid nitrogen tank (Tn). Return to the upper part.
【００３６】上記冷凍装置（Ｒ）の運転についてさらに
詳しく説明すると、圧縮機ユニット（１）の高段圧縮機
（８）から供給された高圧のヘリウムガスの一部が予冷
冷凍機（２６）におけるシリンダ（２８）内の各膨張空
間で膨張し、このガスの膨張に伴う温度降下により第１
ヒートステーション（３７）が所定温度レベルに、また
第２ヒートステーション（３８）が第１ヒートステーシ
ョン（３７）よりも低い温度レベルにそれぞれ冷却され
る。膨張空間で膨張したヘリウムガスは圧縮機ユニット
（１）に戻り、その中間圧配管（７）を経由して上記高
段圧縮機（８）に吸い込まれて圧縮される。The operation of the refrigerating apparatus (R) will be described in more detail. A part of the high-pressure helium gas supplied from the high-stage compressor (8) of the compressor unit (1) is stored in the precooling refrigerator (26). It expands in each expansion space in the cylinder (28), and a first temperature drop occurs due to the expansion of this gas.
The heat station (37) is cooled to a predetermined temperature level, and the second heat station (38) is cooled to a temperature level lower than that of the first heat station (37). The helium gas expanded in the expansion space returns to the compressor unit (1), is sucked into the high-stage compressor (8) through the intermediate pressure pipe (7), and is compressed.
【００３７】また、上記圧縮機ユニット（１）の高段圧
縮機（８）から供給された高圧のヘリウムガスの残りの
一部がシールド冷凍機（４０）におけるシリンダ（４
２）内の膨張空間で膨張し、このガスの膨張に伴う温度
降下により上記液体窒素タンク（Ｔｎ）内のヒートステ
ーション（４３）が所定温度レベルに冷却される。この
ことで、液体窒素タンク（Ｔｎ）内上部の窒素ガスが冷
却されて液化し、液体窒素に戻る。尚、このシールド冷
凍機（４０）のシリンダ（４２）内の膨張空間で膨張し
たヘリウムガスも、上記予冷冷凍機（２６）のガスと同
様に圧縮機ユニット（１）に戻り、その中間圧配管
（７）を経由して高段圧縮機（８）に吸い込まれて圧縮
される。The remaining part of the high-pressure helium gas supplied from the high-stage compressor (8) of the compressor unit (1) is the cylinder (4) in the shield refrigerator (40).
The heat station (43) in the liquid nitrogen tank (Tn) is cooled to a predetermined temperature level by expanding in the expansion space in 2) and the temperature drop accompanying the expansion of this gas. As a result, the nitrogen gas in the upper part of the liquid nitrogen tank (Tn) is cooled and liquefied, and returns to liquid nitrogen. The helium gas expanded in the expansion space in the cylinder (42) of the shield refrigerator (40) also returns to the compressor unit (1) in the same manner as the gas of the pre-cooling refrigerator (26), and its intermediate pressure pipe. It is sucked into the high-stage compressor (8) via (7) and compressed.
【００３８】一方、圧縮機ユニット（１）におけるＪＴ
用高圧配管（１１）の両分岐配管（１１ａ），（１１
ｂ）における第１及び第２開閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ
２）のいずれかが開弁しており、高段圧縮機（８）から
吐出された高圧のヘリウムガスの残部はＪＴ用高圧配管
（１１）を経由してＪＴ冷凍機（５１）の第１ＪＴ熱交
換器（５２）の１次側に入り、そこで圧縮機ユニット
（１）側へ向かう２次側の低圧ヘリウムガスと熱交換さ
れて常温３００Ｋから例えば約５０Ｋまで冷却され、そ
の後、上記予冷冷凍機（２６）の第１ヒートステーショ
ン（３７）外周の第１予冷器（５６）に入ってさらに冷
却される。この冷却されたガスは第２ＪＴ熱交換器（５
３）の１次側に入って、同様に２次側の低圧ヘリウムガ
スとの熱交換により例えば約１５Ｋまで冷却された後、
予冷冷凍機（２６）の第２ヒートステーション（３８）
外周の第２予冷器（５７）に入ってさらに冷却される。
この後、ガスは第３ＪＴ熱交換器（５４）の１次側に入
って２次側の低圧ヘリウムガスとの熱交換によりさらに
冷却され、しかる後にＪＴ弁（５８）に至る。このＪＴ
弁（５８）では高圧ヘリウムガスは絞られてジュールト
ムソン膨張し、約４Ｋの液状態のヘリウムとなり、この
液体ヘリウムは液体ヘリウム戻し配管（６０）を経由し
て液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）へ供給される。また、こ
の液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内で蒸発したヘリウムガ
スは、ヘリウムガス吸入配管（６１）を介して第３ＪＴ
熱交換器（５４）の２次側に吸入され、第２及び第１Ｊ
Ｔ熱交換器（５３），（５２）の各２次側を経由して低
段圧縮機（５）に吸い込まれて圧縮される。On the other hand, JT in the compressor unit (1)
High pressure piping (11) for both branch piping (11a), (11
b) the first and second on-off valves (AV1), (AV
Any one of 2) is opened, and the rest of the high-pressure helium gas discharged from the high-stage compressor (8) passes through the JT high-pressure pipe (11) to the first JT of the JT refrigerator (51). It enters into the primary side of the heat exchanger (52), where it is heat-exchanged with the low-pressure helium gas on the secondary side toward the compressor unit (1) side, cooled from room temperature 300K to, for example, about 50K, and then the above pre-cooling refrigeration. The first precooler (56) around the outer periphery of the first heat station (37) of the machine (26) is further cooled. This cooled gas is transferred to the second JT heat exchanger (5
After entering the primary side of 3) and being cooled to, for example, about 15K by heat exchange with low pressure helium gas on the secondary side as well,
Second heat station (38) of the pre-cooling refrigerator (26)
It enters the second precooler (57) on the outer periphery and is further cooled.
Thereafter, the gas enters the primary side of the third JT heat exchanger (54) and is further cooled by heat exchange with the low pressure helium gas on the secondary side, and then reaches the JT valve (58). This JT
At the valve (58), the high-pressure helium gas is squeezed and expanded by Joule-Thomson to become liquid helium of about 4K, and this liquid helium is supplied to the liquid helium tank (Th) via the liquid helium return pipe (60). It Further, the helium gas evaporated in the liquid helium tank (Th) is passed through the helium gas suction pipe (61) to the third JT.
The second and first J are sucked into the secondary side of the heat exchanger (54).
It is sucked into the low-stage compressor (5) via the secondary sides of the T heat exchangers (53), (52) and compressed.
【００３９】そして、このような極低温冷凍装置（Ｒ）
の運転中、制御装置（７１）により、上記各冷凍機（２
６），（４０）の各々のディスプレーサ駆動周波数が超
電導磁石（Ｍ）の励消磁状態に応じて制御される。すな
わち、超電導磁石（Ｍ）の非励消磁時には、予冷冷凍機
（２６）及びシールド冷凍機（４０）の各ディスプレー
サ駆動周波数の可変制御が行われない。Then, such a cryogenic refrigerator (R)
During the operation of the above, by the control device (71), each of the refrigerators (2
The displacer drive frequency of each of 6) and (40) is controlled according to the excitation / demagnetization state of the superconducting magnet (M). That is, when the superconducting magnet (M) is deenergized, the displacer drive frequency of the precooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40) is not variably controlled.
【００４０】これに対し、超電導磁石（Ｍ）が励消磁状
態になると、非励消磁時に比べ、予冷冷凍機（２６）の
ディスプレーサ駆動周波数が低下しかつシールド冷凍機
（４０）のディスプレーサ駆動周波数が上昇する。この
予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数の低下
により予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガス流量が減少
して、その分、シールド冷凍機（４０）へのヘリウムガ
ス流量が増加する。一方、シールド冷凍機（４０）のデ
ィスプレーサ駆動周波数の上昇によりシールド冷凍機
（４０）へのヘリウムガス流量が増加する。つまり、い
ずれもシールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が
増加するように作用し、そのシールド冷凍機（４０）の
冷凍能力が増大する。このため、超電導磁石（Ｍ）の励
消磁時に液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の液体ヘリウム
の蒸発により予冷冷凍機（２６）の各ヒートステーショ
ン（３７），（３８）が冷却され、その各ヒートステー
ション（３７），（３８）でのヘリウムガスの比体積の
減少によって予冷冷凍機（２６）へのヘリウム流量が増
加する状態となるにも拘らず、シールド冷凍機（４０）
へのヘリウム流量を増加させてその冷凍能力を大に確保
でき、液体窒素タンク（Ｔｎ）での窒素の蒸発を抑えて
良好な熱シールド効果を得ることができる。On the other hand, when the superconducting magnet (M) is in the demagnetized state, the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) is lower and the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) is lower than that in the non-demagnetized state. To rise. The decrease in the displacer drive frequency of the pre-cooling refrigerator (26) reduces the helium gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26), and the helium gas flow rate to the shield refrigerator (40) increases correspondingly. On the other hand, the flow rate of helium gas to the shield refrigerator (40) increases as the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) increases. That is, in either case, the flow rate of helium gas to the shield refrigerator (40) increases so that the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) increases. Therefore, when the superconducting magnet (M) is deenergized, each heat station (37), (38) of the precooling refrigerator (26) is cooled by evaporation of liquid helium in the liquid helium tank (Th), and each heat station is heated. Despite the fact that the helium flow rate to the precooling refrigerator (26) increases due to the decrease in the specific volume of helium gas in (37) and (38), the shield refrigerator (40)
It is possible to increase the flow rate of helium into the liquid nitrogen tank to secure a large refrigerating capacity, suppress evaporation of nitrogen in the liquid nitrogen tank (Tn), and obtain a good heat shield effect.
【００４１】尚、この実施形態１では、超電導磁石
（Ｍ）の励消磁状態に応じて予冷冷凍機（２６）及びシ
ールド冷凍機（４０）の各々のディスプレーサ駆動周波
数を可変としているが、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時に
は、予冷冷凍機（２６）の運転自体を停止させるように
してもよい。In the first embodiment, the displacer drive frequency of each of the precooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40) is variable according to the excitation / demagnetization state of the superconducting magnet (M). At the time of demagnetization of (M), the operation itself of the pre-cooling refrigerator (26) may be stopped.
【００４２】すなわち、超電導磁石（Ｍ）が励消磁され
るときには、例えばバルブモータ周波数制御器（７２）
から（或いは制御装置（７１）から直接に）シールド冷
凍機（４０）のバルブモータに制御信号を出力するが
（そのとき、必ずしもシールド冷凍機（４０）のディス
プレーサ駆動周波数を可変として上記実施形態１のよう
に上昇させる必要はない）、予冷冷凍機（２６）には停
止信号を出力して、その運転を停止させる。That is, when the superconducting magnet (M) is demagnetized, for example, the valve motor frequency controller (72)
From (or directly from the control device (71)) a control signal is output to the valve motor of the shield refrigerator (40) (at that time, the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) is always made variable, and the above first embodiment is adopted. It is not necessary to raise the temperature), but a stop signal is output to the pre-cooling refrigerator (26) to stop its operation.
【００４３】こうすれば、予冷及びシールド冷凍機（２
６），（４０）のマルチ運転時、超電導磁石（Ｍ）が励
消磁状態になると、予冷冷凍機（２６）自体の運転が停
止されるので、その予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガ
ス流量が零となり、その分、シールド冷凍機（４０）へ
のヘリウムガス流量が増加してその冷凍能力が増大す
る。従って、実施形態１の発明と同様の作用効果を奏す
ることができる。In this way, the pre-cooling and shield refrigerator (2
When the superconducting magnet (M) is in the demagnetized state during the multi-operations 6) and (40), the operation of the pre-cooling refrigerator (26) itself is stopped, so the helium gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26). Becomes zero, and the flow rate of helium gas to the shield refrigerator (40) increases correspondingly, and the refrigerating capacity thereof increases. Therefore, the same effect as the invention of the first embodiment can be obtained.
【００４４】また、実施形態１では、超電導磁石（Ｍ）
の励消磁時に、予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆
動周波数を低下させかつシールド冷凍機（４０）のディ
スプレーサ駆動周波数を上昇させるようにしているが、
予冷冷凍機（２６）のディスプレーサ駆動周波数の低下
又はシールド冷凍機（４０）のディスプレーサ駆動周波
数の上昇の少なくとも一方を行うようにしてもよい。In the first embodiment, the superconducting magnet (M) is used.
When the magnetic field is de-energized, the displacer drive frequency of the precooling refrigerator (26) is lowered and the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) is increased.
At least one of lowering the displacer drive frequency of the pre-cooling refrigerator (26) or increasing the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) may be performed.
【００４５】（実施形態２）図２は実施形態２を示し
（尚、以下の各実施形態において図１と同じ部分につい
ては同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、上
記実施形態では、超電導磁石（Ｍ）の作動状態に応じて
予冷及びシールド冷凍機（２６），（４０）のディスプ
レーサ駆動周波数を可変制御するようにしているのに対
し、各冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウムガス
流量を可変制御するようにしたものである。(Embodiment 2) FIG. 2 shows Embodiment 2 (in the following embodiments, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted), and the above-mentioned embodiment In the above, the displacer drive frequency of the precooling and shield refrigerators (26) and (40) is variably controlled according to the operating state of the superconducting magnet (M), while the refrigerators (26) and (40) are controlled. ), The helium gas flow rate is variably controlled.
【００４６】すなわち、この実施形態では、圧縮機ユニ
ット（１）の高圧ヘリウムガスを予冷冷凍機（２６）に
供給する予冷側分岐高圧配管（３１）の途中に開度調整
可能な電磁弁からなる予冷側流量調整弁（ＡＶ３）が、
また高圧ヘリウムガスをシールド冷凍機（４０）に供給
するシールド側分岐高圧配管（３２）の途中に同様のシ
ールド側流量調整弁（ＡＶ４）がそれぞれ配設されてお
り、これらの流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）によ
り、２台の冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウム
ガスの流量を調整するヘリウムガス流量調整機構（４
６）が構成されている。That is, in this embodiment, the precooling-side branch high-pressure pipe (31) for supplying the high-pressure helium gas of the compressor unit (1) to the pre-cooling refrigerator (26) is composed of a solenoid valve whose opening can be adjusted. The pre-cooling side flow rate adjustment valve (AV3)
Further, similar shield side flow rate adjusting valves (AV4) are arranged in the middle of the shield side branch high pressure piping (32) for supplying the high pressure helium gas to the shield refrigerator (40), and these flow rate adjusting valves (AV3 ), (AV4), the helium gas flow rate adjusting mechanism (4) for adjusting the flow rate of the helium gas to the two refrigerators (26), (40).
6) is configured.
【００４７】そして、上記ヘリウムガス流量調整機構
（４６）における両流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）
は制御装置（７１）により作動制御するようになされて
おり、制御装置（７１）は、超電導磁石（Ｍ）の励消磁
状態（励消磁状態の有無）に応じて、予冷側及びシール
ド側流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）の開度を制御し
て各冷凍機（２６），（４０）に対するヘリウムガス流
量を変化させ、超電導磁石（Ｍ）の励消磁時には、非励
消磁時に比べ、予冷冷凍機（２６）に対するヘリウムガ
ス流量を減少させかつシールド冷凍機（４０）へのヘリ
ウムガス流量を増加させるようにしている。その他の構
成は実施形態１と同様である。Both flow rate adjusting valves (AV3), (AV4) in the helium gas flow rate adjusting mechanism (46).
Is controlled by a control device (71), and the control device (71) adjusts the flow rates on the precooling side and the shield side according to the excitation / demagnetization state (existence of the excitation / demagnetization state) of the superconducting magnet (M). The opening of the valves (AV3), (AV4) is controlled to change the helium gas flow rates for the refrigerators (26), (40), and precooling is performed when the superconducting magnet (M) is deenergized as compared to when it is not deenergized. The helium gas flow rate to the refrigerator (26) is reduced and the helium gas flow rate to the shield refrigerator (40) is increased. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００４８】したがって、この実施形態では、超電導磁
石（Ｍ）の励消磁状態に応じて、予冷側及びシールド側
流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）の開度が制御されて
予冷及びシールド冷凍機（２６），（４０）に対するヘ
リウムガス流量が調整され、超電導磁石（Ｍ）が励消磁
状態にあるときには、非励消磁に比べ、予冷冷凍機（２
６）に対するヘリウムガス流量が減少し、かつシールド
冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が増加するように
両流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）の開度が制御さ
れ、このことでシールド冷凍機（４０）の冷凍能力が増
大する。よって、この実施形態でも、上記実施形態１と
同様の作用効果を奏することができる。Therefore, in this embodiment, the openings of the precooling side and shield side flow rate adjusting valves (AV3), (AV4) are controlled according to the excitation / demagnetization state of the superconducting magnet (M) to precool and shield refrigerator. When the helium gas flow rates for (26) and (40) are adjusted and the superconducting magnet (M) is in the demagnetized state, the pre-cooling refrigerator (2
The openings of both flow rate adjusting valves (AV3), (AV4) are controlled so that the flow rate of helium gas to 6) decreases and the flow rate of helium gas to the shield refrigerator (40) increases. The refrigerating capacity of the machine (40) is increased. Therefore, also in this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.
【００４９】尚、この実施形態２では、予冷側及びシー
ルド側分岐高圧配管（３１），（３２）の途中にそれぞ
れ予冷側及びシールド側流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ
４）を配設して、２台の冷凍機（２６），（４０）に対
するヘリウムガスの流量を調整するようにしているが、
予冷側分岐中間圧配管（３４）及びシールド側分岐中間
圧配管（３５）の途中にそれぞれ同様の流量調整弁を配
設してもよい。また、実施形態２のように、開度調整可
能な電磁弁からなる流量調整弁（ＡＶ３），（ＡＶ４）
を設けるのに代え、一定の絞り開度を持つ絞り弁と全閉
及び全開状態を採る電磁弁からなる開閉弁との組合わせ
を各配管（３１），（３２）（又は（３４），（３
５））に並列に接続し、この各開閉弁の開閉制御によっ
てガス流量を調整することもできる。要は両冷凍機（２
６），（４０）に対するヘリウムガスの流量を調整でき
るようにすればよい。In the second embodiment, the precooling side and shield side flow rate adjusting valves (AV3), (AV) are provided in the middle of the precooling side and shield side branch high-pressure pipes (31), (32), respectively.
4) is provided to adjust the flow rate of helium gas to the two refrigerators (26) and (40).
A similar flow rate adjusting valve may be arranged in the middle of the precooling side branch intermediate pressure pipe (34) and the shield side branch intermediate pressure pipe (35). Further, as in the second embodiment, the flow rate adjusting valves (AV3), (AV4) which are electromagnetic valves whose opening can be adjusted.
Instead of providing the above, a combination of a throttle valve having a constant throttle opening and an on-off valve consisting of a solenoid valve that is in a fully closed or fully opened state is used for each pipe (31), (32) (or (34), ( Three
5)) can be connected in parallel and the gas flow rate can be adjusted by controlling the opening / closing of each on-off valve. In short, both refrigerators (2
The flow rate of the helium gas with respect to 6) and (40) may be adjusted.
【００５０】また、予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガ
ス流量の減少とシールド冷凍機（４０）へのヘリウムガ
ス流量の増加とを共に行わずに、いずれか一方のみを行
うようにしてもよい。Further, it is possible to perform only one of the precooling refrigerator (26) without reducing the helium gas flow rate to the shield refrigerator (40) and increasing the helium gas flow rate to the shield refrigerator (40). .
【００５１】（実施形態３）図３は実施形態３を示し、
上記実施形態２では、電磁弁からなる予冷側流量調整弁
（ＡＶ３）及びシールド側流量調整弁（ＡＶ４）の各開
度を制御装置（７１）によって制御するようにしている
のに対し、弁自体で流量を自動的に可変調整するように
したものである。(Third Embodiment) FIG. 3 shows a third embodiment.
In the second embodiment, each opening of the pre-cooling side flow rate adjusting valve (AV3) and the shield side flow rate adjusting valve (AV4) which are electromagnetic valves is controlled by the control device (71), whereas the valve itself. The flow rate is automatically and variably adjusted by.
【００５２】すなわち、この実施形態では、圧縮機ユニ
ット（１）の高圧ヘリウムガスを予冷及びシールド冷凍
機（２６），（４０）に供給する集合高圧配管（３３）
に対し、シールド側分岐高圧配管（３２）が同じ直線上
の方向に、また予冷側分岐高圧配管（３１）が直交方向
にそれぞれ分岐接続され、両配管（３１），（３２）の
分岐部に、各配管（３１），（３２）でのヘリウムガス
流量に応じて配管（３１），（３２）の開度を変えてヘ
リウムガス流量を互いに逆方向に調整するヘリウムガス
流量分配調整機構（６４）（冷媒流量分配調整手段）が
配設されている。That is, in this embodiment, the collective high-pressure pipe (33) for supplying the high-pressure helium gas of the compressor unit (1) to the pre-cooling and shield refrigerators (26), (40).
On the other hand, the shield-side branch high-pressure pipe (32) is branched and connected in the same straight line direction, and the pre-cooling-side branch high-pressure pipe (31) is branched and connected in the orthogonal direction to the branch portions of both pipes (31) and (32). A helium gas flow rate distribution adjusting mechanism (64) for adjusting the helium gas flow rates in opposite directions by changing the openings of the pipes (31) and (32) according to the helium gas flow rates in the respective pipes (31) and (32). ) (Refrigerant flow rate distribution adjusting means).
【００５３】このヘリウムガス流量分配調整機構（６
４）は、図４に拡大詳示するように、各配管（３１），
（３２）の内部の管壁に形成されかつヘリウムガス流の
上流側に向かって拡開するテーパ形状の内周面を有する
予冷側及びシールド側の１対のリング状の弁座部（６
５），（６６）と、この各弁座部（６５），（６６）の
内部に配置され、各弁座部（６５），（６６）のテーパ
状の内周面に対応したテーパ形状の外周面を有する円錐
形状の予冷側及びシールド側の１対の弁部（６７），
（６８）と、両端部が両弁部（６７），（６８）の背面
側に連繋され、中間部が配管（３１），（３２）の分岐
部に回転可能に軸支したローラ（７０）に巻き掛けられ
たワイヤ（６９）とを備えている。そして、超電導磁石
（Ｍ）の励消磁時に、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）での
ヘリウムの蒸発熱により予冷冷凍機（２６）のヒートス
テーションが冷却されて予冷冷凍機（２６）へのヘリウ
ムガス流量が増加したとき、それに伴い、予冷側分岐高
圧配管（３１）での予冷側弁部（６７）をガスの動圧に
より弁座部（６５）側に移動させて、予冷側分岐高圧配
管（３１）の通路面積を小さくし、予冷冷凍機（２６）
へのヘリウムガス流量を減少させるとともに、上記予冷
側弁部（６７）の移動によりシールド側分岐高圧配管
（３２）でのシールド側弁部（６８）をワイヤ（６９）
により引っ張って弁座部（６６）から離し、シールド側
分岐高圧配管（３２）の通路面積を大きくしてシールド
冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量を増加させるよう
になっている。よって、超電導磁石（Ｍ）が励消磁され
るときには、非励消磁時に比べ、ヘリウムガス流量分配
調整機構（６４）により、予冷冷凍機（２６）及びシー
ルド冷凍機（４０）に対するヘリウムガスの流量を、シ
ールド冷凍機（４０）へのヘリウムガス流量が増加し、
かつその分、予冷冷凍機（２６）へのヘリウムガス流量
が減少するように調整する。尚、図外のストッパによ
り、各弁部（６７），（６８）がそれぞれ弁座部（６
５），（６６）の内周面に当接（着座）して配管（３
１），（３２）が完全に閉塞されるのを防止している。This helium gas flow rate distribution adjusting mechanism (6
4), as shown in enlarged detail in FIG. 4, each pipe (31),
A pair of ring-shaped valve seat portions (6) on the pre-cooling side and the shield side, which are formed on the inner pipe wall of (32) and have a tapered inner peripheral surface that widens toward the upstream side of the helium gas flow.
5), (66) and a taper shape which is arranged inside each of the valve seat portions (65), (66) and which corresponds to the tapered inner peripheral surface of each of the valve seat portions (65), (66). A pair of conical precooling side and shield side valve parts (67) having outer peripheral surfaces,
(68) and both ends thereof are connected to the back sides of both valve portions (67) and (68), and the intermediate portion is a roller (70) rotatably supported by the branch portions of the pipes (31) and (32). And a wire (69) wrapped around it. Then, when the superconducting magnet (M) is demagnetized, the heat station of the pre-cooling refrigerator (26) is cooled by the heat of evaporation of helium in the liquid helium tank (Th), and the helium gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) is increased. When it increases, the precooling side high pressure piping (31) in the precooling side high pressure piping (31) is moved to the valve seat (65) side by the dynamic pressure of the gas, and the precooling side high pressure piping (31) is increased. Precooling refrigerator (26) with smaller passage area
The flow rate of helium gas to the shield side valve part (68) in the shield side branch high-pressure pipe (32) is changed to the wire (69) by moving the precooling side valve part (67).
Is pulled away from the valve seat portion (66) to increase the passage area of the shield-side branch high-pressure pipe (32) to increase the flow rate of helium gas to the shield refrigerator (40). Therefore, when the superconducting magnet (M) is excited and demagnetized, the flow rate of helium gas to the precooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40) is controlled by the helium gas flow rate distribution adjusting mechanism (64) as compared with the non-excitation demagnetization. , The flow rate of helium gas to the shield refrigerator (40) increases,
In addition, the flow rate of helium gas to the pre-cooling refrigerator (26) is adjusted to decrease by that amount. It should be noted that each of the valve portions (67) and (68) is connected to the valve seat (6
5), (66) abut (seat) on the inner peripheral surface of the pipe (3
This prevents 1) and (32) from being completely blocked.
【００５４】したがって、この実施形態では、ヘリウム
ガス流量分配調整機構（６４）により予冷側及びシール
ド側分岐高圧配管（３１），（３２）の開度が各々の弁
部（６７），（６８）の弁座部（６５），（６６）に対
する距離に応じ変化して、予冷及びシールド冷凍機（２
６），（４０）に対するヘリウムガスの流量が調整さ
れ、超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、予冷冷
凍機（２６）に連通する予冷側分岐高圧配管（３１）で
のヘリウムガスの流量の増加により予冷側弁部（６７）
がその弁座部（６５）に近付き、シールド側弁部（６
８）がその弁座部（６６）から離れる。このため、非励
消磁時に比べ、予冷側分岐高圧配管（３１）の開度が小
さくなるとともに、シールド側分岐高圧配管（３２）の
開度が大きくなり、シールド冷凍機（４０）へのヘリウ
ムガス流量が増加しかつ予冷冷凍機（２６）へのヘリウ
ムガス流量が減少する。その結果、シールド冷凍機（４
０）の冷凍能力が増大することとなり、よって実施形態
２と同様の作用効果を得ることができる。Therefore, in this embodiment, the opening degrees of the precooling side and shield side branch high-pressure pipes (31) and (32) are adjusted by the helium gas flow rate distribution adjusting mechanism (64) to the respective valve portions (67) and (68). Of the valve seats (65) and (66) of the precooling and shield refrigerator (2
When the flow rate of helium gas to 6) and (40) is adjusted and the superconducting magnet (M) is demagnetized, the flow rate of helium gas in the pre-cooling side high-pressure pipe (31) communicating with the pre-cooling refrigerator (26). Pre-cooling side valve part (67)
Comes close to the valve seat (65), and the shield side valve (6
8) moves away from its valve seat (66). Therefore, the opening degree of the precooling side branch high-pressure piping (31) becomes smaller and the opening degree of the shield side branch high-pressure piping (32) becomes larger than that at the time of non-excitation demagnetization, and the helium gas to the shield refrigerator (40) is increased. The flow rate increases and the helium gas flow rate to the precooling refrigerator (26) decreases. As a result, the shield refrigerator (4
Since the refrigerating capacity of 0) is increased, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
【００５５】尚、図５に示す如く、予冷側及びシールド
側分岐高圧配管（３１），（３２）が同じ直線上の方向
に延びかつ集合高圧配管（３３）に対し直交方向に分岐
接続されている構造の場合には、配管（３１），（３
２）の分岐部のローラ（７０）は不要で、両弁部（６
７），（６８）を直接ワイヤ（６９）で連繋すればよ
い。この場合でも同様の作用効果を奏することができ
る。As shown in FIG. 5, the pre-cooling side and shield side branch high-pressure pipes (31) and (32) extend in the same straight line direction and are branched and connected in a direction orthogonal to the collective high-pressure pipe (33). In the case of a structure with
The roller (70) at the branch portion of 2) is unnecessary, and both valve portions (6)
7) and (68) may be directly connected by the wire (69). Even in this case, the same effect can be obtained.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、超電導磁石を臨界温度に冷却する液体冷媒を貯留す
る液体冷媒タンクと、高圧冷媒ガスのジュールトムソン
膨張により極低温を発生させて、液体冷媒タンク内の蒸
発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機と、このＪＴ冷凍機で
ジュールトムソン膨張する前の冷媒ガスを予冷するディ
スプレーサ型の予冷冷凍機と、少なくとも超電導磁石を
囲む熱シールド部を冷却して超電導磁石を外部から熱シ
ールドするディスプレーサ型のシールド冷凍機とを備え
た極低温冷凍装置に対し、予冷冷凍機又はシールド冷凍
機の少なくとも一方のディスプレーサの往復動の駆動周
波数を可変とし、上記超電導磁石が励消磁されるときに
は、非励消磁時に比べ、シールド冷凍機のディスプレー
サ駆動周波数の上昇又は予冷冷凍機のディスプレーサ駆
動周波数の低下の少なくとも一方が行われるようにし
た。また、請求項２の発明では、同様の極低温冷凍装置
において、超電導磁石が励消磁されるときには、非励消
磁時に比べ、シールド冷凍機への冷媒ガス流量の増加又
は予冷冷凍機への冷媒ガス流量の減少の少なくとも一方
が行われるようにした。さらに、請求項３の発明では、
超電導磁石が励消磁されるときには、予冷冷凍機の運転
を停止するようにした。また、請求項４の発明では、超
電導磁石が励消磁されるときには、非励消磁時に比べ、
予冷冷凍機及びシールド冷凍機に対する冷媒ガスの流量
を、シールド冷凍機への冷媒ガス流量が増加しかつ予冷
冷凍機への冷媒ガス流量が減少するように分配調整し
た。従って、これらの発明によると、超電導磁石の励消
磁時に予冷冷凍機への冷媒ガス流量を減少させるか零と
して、その分、シールド冷凍機への冷媒ガス流量を増加
させることができ、超電導磁石の励消磁に伴う冷媒タン
ク内の冷媒の蒸発により予冷冷凍機のヒートステーショ
ンが冷却されて予冷冷凍機への冷媒流量が増加する条件
下でも、シールド冷凍機の冷凍能力を大に確保して良好
な熱シールド効果を得ることができる。As described above, according to the first aspect of the invention, the liquid refrigerant tank for storing the liquid refrigerant for cooling the superconducting magnet to the critical temperature and the cryogenic temperature by the Joule-Thomson expansion of the high pressure refrigerant gas are generated. , A JT refrigerator for cooling and liquefying the evaporated refrigerant in the liquid refrigerant tank, a displacer type precooling refrigerator for precooling the refrigerant gas before Joule-Thomson expansion in this JT refrigerator, and a heat shield part surrounding at least a superconducting magnet. With respect to a cryogenic refrigerator equipped with a displacer-type shield refrigerator that cools the superconducting magnet from the outside and thermally shields it, the driving frequency of the reciprocating motion of at least one displacer of the precooling refrigerator or the shield refrigerator is variable, When the above superconducting magnet is excited and demagnetized, the displacer driving frequency of the shield refrigerator is higher than that when it is not demagnetized. Or at least one of lowering of the displacer driving frequency of the pre-cooling refrigerator has to be performed. Further, in the invention of claim 2, in the same cryogenic refrigeration system, when the superconducting magnet is excited and demagnetized, the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator is increased or the refrigerant gas to the precooling refrigerator is compared to when the superconducting magnet is not demagnetized. At least one of the reduction of the flow rate is performed. Further, in the invention of claim 3,
When the superconducting magnet is demagnetized, the operation of the precooling refrigerator is stopped. Further, in the invention of claim 4, when the superconducting magnet is excited and demagnetized,
The flow rate of the refrigerant gas to the pre-cooling refrigerator and the shield refrigerator was adjusted so that the flow rate of the refrigerant gas to the shield refrigerator increased and the flow rate of the refrigerant gas to the pre-cooling refrigerator decreased. Therefore, according to these inventions, the refrigerant gas flow rate to the precooling refrigerator is reduced or set to zero at the time of demagnetizing the superconducting magnet, and the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator can be increased by that amount. Even under the condition that the heat station of the pre-cooling refrigerator is cooled by the evaporation of the refrigerant in the refrigerant tank due to the excitation / demagnetization and the refrigerant flow rate to the pre-cooling refrigerator is increased, the refrigerating capacity of the shield refrigerator is largely ensured. A heat shield effect can be obtained.
【図１】本発明の実施形態１に係る極低温冷凍装置の全
体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a cryogenic refrigerator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】実施形態２を示す図１相当図である。FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment.
【図３】実施形態３を示す図１相当図である。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 showing a third embodiment.
【図４】実施形態３におけるヘリウムガス流量分配調整
機構の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a helium gas flow rate distribution adjusting mechanism according to a third embodiment.
【図５】ヘリウムガス流量分配調整機構の他の例を示す
概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of a helium gas flow rate distribution adjusting mechanism.
（Ｒ） 極低温冷凍装置 （１） 圧縮機ユニット （５），（８） 圧縮機 （２１） 冷凍機ユニット （２６） 予冷冷凍機 （３７），（３８） ヒートステーション （４０） シールド冷凍機 （４３） ヒートステーション （４６） ヘリウムガス流量調整機構（冷媒流量調整手
段） （５１） ＪＴ冷凍機 （５８） ＪＴ弁 （６４） ヘリウムガス流量分配調整機構（冷媒流量分
配調整手段） （７１） 制御装置（制御手段） （７２） バルブモータ周波数制御器（ディスプレーサ
駆動周波数可変手段） （Ｔｂ） バッファタンク （Ｔｈ） 液体ヘリウムタンク（液体冷媒タンク） （Ｍ） 超電導磁石 （Ｄ） 真空デュワー （Ｔｎ） 液体窒素タンク （Ｓ） 熱シールド板（熱シールド部）(R) Cryogenic refrigerator (1) Compressor unit (5), (8) Compressor (21) Refrigerator unit (26) Pre-cooling refrigerator (37), (38) Heat station (40) Shield refrigerator ( 43) Heat station (46) Helium gas flow rate adjustment mechanism (refrigerant flow rate adjustment means) (51) JT refrigerator (58) JT valve (64) Helium gas flow rate distribution adjustment mechanism (refrigerant flow rate distribution adjustment means) (71) Control device (Control Means) (72) Valve Motor Frequency Controller (Displacer Drive Frequency Changing Means) (Tb) Buffer Tank (Th) Liquid Helium Tank (Liquid Refrigerant Tank) (M) Superconducting Magnet (D) Vacuum Dewar (Tn) Liquid Nitrogen Tank (S) Heat shield plate (heat shield part)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 昌和 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 克哉 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Masakazu Okamoto 1304 Kanaoka-machi, Sakai City, Osaka Prefecture Daikin Industries, Ltd.Kanaoka Plant, Sakai Manufacturing Co., Ltd. (72) Katsumi Miura 1304, Kanaoka-machi, Sakai City, Osaka Prefecture Daikin Industries, Ltd. Sakai Plant Kanaoka Factory
Claims (4)
液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのジュールト
ムソン膨張により極低温を発生させて、上記液体冷媒タ
ンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機
（５１）と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレ
ーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、上記
ＪＴ冷凍機（５１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソ
ン膨張する前の冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）
と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレ
ーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、少な
くとも上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）
を冷却して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドする
シールド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置にお
いて、 上記予冷冷凍機（２６）又はシールド冷凍機（４０）の
少なくとも一方のディスプレーサの往復動の駆動周波数
を可変とするディスプレーサ駆動周波数可変手段（７
２）と、 上記超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消
磁時に比べ、上記シールド冷凍機（４０）のディスプレ
ーサ駆動周波数の上昇又は予冷冷凍機（２６）のディス
プレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方が行われる
ように上記ディスプレーサ駆動周波数可変手段（７２）
を制御する制御手段（７１）とを設けたことを特徴とす
る極低温冷凍装置。1. A liquid refrigerant tank (Th) for storing a liquid refrigerant for cooling a superconducting magnet (M) to a critical temperature, and cryogenic temperature due to Joule-Thomson expansion of high-pressure refrigerant gas from the compressors (5), (8). Is generated, and the high-pressure refrigerant gas from the JT refrigerator (51) that cools and liquefies the evaporated refrigerant in the liquid refrigerant tank (Th) and the compressors (5) and (8) is expanded by the reciprocating motion of the displacer. Precooler (26) for precooling the refrigerant gas before the Joule-Thomson expansion by the JT valve (58) of the JT refrigerator (51).
And a high temperature refrigerant gas from the compressors (5) and (8) is expanded by reciprocating motion of the displacer to generate a cryogenic temperature, and a heat shield part (S) surrounding at least the superconducting magnet (M).
And a shield refrigerator (40) that cools the superconducting magnet (M) from the outside to thermally shield the superconducting magnet (M) from the outside, wherein at least one of the precooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40) is a displacer. Displacer drive frequency changing means (7) for changing the reciprocating drive frequency of the
2) and, when the superconducting magnet (M) is excited and demagnetized, the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) increases or the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) decreases as compared with the non-demagnetized state. The displacer driving frequency changing means (72) so that at least one is performed.
And a control means (71) for controlling the cryogenic refrigeration system.
液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのジュールト
ムソン膨張により極低温を発生させて、上記液体冷媒タ
ンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機
（５１）と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレ
ーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、上記
ＪＴ冷凍機（５１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソ
ン膨張する前の冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）
と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレ
ーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、少な
くとも上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）
を冷却して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドする
シールド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置にお
いて、 上記予冷冷凍機（２６）又はシールド冷凍機（４０）の
少なくとも一方に対する冷媒ガスの流量を調整する冷媒
流量調整手段（４６）と、 上記超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消
磁時に比べ、上記シールド冷凍機（４０）への冷媒ガス
流量の増加又は予冷冷凍機（２６）への冷媒ガス流量の
減少の少なくとも一方が行われるように上記冷媒流量調
整手段（４６）を制御する制御手段（７１）とを設けた
ことを特徴とする極低温冷凍装置。2. A liquid refrigerant tank (Th) for storing a liquid refrigerant for cooling a superconducting magnet (M) to a critical temperature, and cryogenic temperature due to Joule-Thomson expansion of high pressure refrigerant gas from the compressors (5), (8). Is generated, and the high-pressure refrigerant gas from the JT refrigerator (51) that cools and liquefies the evaporated refrigerant in the liquid refrigerant tank (Th) and the compressors (5) and (8) is expanded by the reciprocating motion of the displacer. Precooler (26) for precooling the refrigerant gas before the Joule-Thomson expansion by the JT valve (58) of the JT refrigerator (51).
And a high temperature refrigerant gas from the compressors (5) and (8) is expanded by reciprocating motion of the displacer to generate a cryogenic temperature, and a heat shield part (S) surrounding at least the superconducting magnet (M).
And a shield refrigerator (40) that cools the superconducting magnet (M) to shield the superconducting magnet (M) from the outside, a refrigerant for at least one of the precooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40). When the refrigerant flow rate adjusting means (46) for adjusting the gas flow rate and the superconducting magnet (M) are excited and demagnetized, the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator (40) is increased or pre-cooled as compared with the non-excited state. A cryogenic refrigerator comprising: a control means (71) for controlling the refrigerant flow rate adjusting means (46) so that at least one of the reduction of the refrigerant gas flow rate to the refrigerator (26) is performed.
液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのジュールト
ムソン膨張により極低温を発生させて、上記液体冷媒タ
ンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷却液化するＪＴ冷凍機
（５１）と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレ
ーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、上記
ＪＴ冷凍機（５１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソ
ン膨張する前の冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）
と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレ
ーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、少な
くとも上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）
を冷却して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドする
シールド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置にお
いて、 上記超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、上記予
冷冷凍機（２６）の運転を停止するように制御する制御
手段（７１）を設けたことを特徴とする極低温冷凍装
置。3. A liquid refrigerant tank (Th) which stores a liquid refrigerant for cooling a superconducting magnet (M) to a critical temperature, and a cryogenic temperature due to Joule-Thomson expansion of high pressure refrigerant gas from the compressors (5), (8). Is generated, and the high-pressure refrigerant gas from the JT refrigerator (51) that cools and liquefies the evaporated refrigerant in the liquid refrigerant tank (Th) and the compressors (5) and (8) is expanded by the reciprocating motion of the displacer. Precooler (26) for precooling the refrigerant gas before the Joule-Thomson expansion by the JT valve (58) of the JT refrigerator (51).
And a high temperature refrigerant gas from the compressors (5) and (8) is expanded by reciprocating motion of the displacer to generate a cryogenic temperature, and a heat shield part (S) surrounding at least the superconducting magnet (M).
And a shield refrigerator (40) for cooling the superconducting magnet (M) from the outside to thermally shield the superconducting magnet (M) from the outside, when the superconducting magnet (M) is demagnetized, the precooling refrigerator (26 2.) A cryogenic refrigerating device, characterized in that it is provided with a control means (71) for controlling so as to stop the operation.
液体冷媒を貯留する液体冷媒タンク（Ｔｈ）と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスのＪＴ弁（５
８）でのジュールトムソン膨張により極低温を発生させ
て、上記液体冷媒タンク（Ｔｈ）内の蒸発冷媒を冷却液
化するＪＴ冷凍機（５１）と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレ
ーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、上記
ＪＴ冷凍機（５１）のＪＴ弁（５８）でジュールトムソ
ン膨張する前の冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機（２６）
と、 圧縮機（５），（８）からの高圧冷媒ガスをディスプレ
ーサの往復動により膨張させて極低温を発生させ、少な
くとも上記超電導磁石（Ｍ）を囲む熱シールド部（Ｓ）
を冷却して超電導磁石（Ｍ）を外部から熱シールドする
シールド冷凍機（４０）とを備えた極低温冷凍装置にお
いて、 上記超電導磁石（Ｍ）が励消磁されるときには、非励消
磁時に比べ、上記予冷冷凍機（２６）及びシールド冷凍
機（４０）に対する冷媒ガスの流量を、シールド冷凍機
（４０）への冷媒ガス流量が増加しかつ予冷冷凍機（２
６）への冷媒ガス流量が減少するように分配調整する冷
媒流量分配調整手段（６４）を設けたことを特徴とする
極低温冷凍装置。4. A liquid refrigerant tank (Th) for storing a liquid refrigerant for cooling a superconducting magnet (M) to a critical temperature, and a JT valve (5) for high pressure refrigerant gas from the compressors (5), (8).
8) A JT refrigerator (51) that generates cryogenic temperature by Joule-Thomson expansion in 8) to liquefy the evaporated refrigerant in the liquid refrigerant tank (Th), and high pressure from the compressors (5) and (8). A precooling refrigerator (26) for precooling the refrigerant gas before it is expanded by Joule-Thomson expansion in the JT valve (58) of the JT refrigerator (51) by expanding the refrigerant gas by the reciprocating motion of the displacer to generate a cryogenic temperature.
And a high temperature refrigerant gas from the compressors (5) and (8) is expanded by reciprocating motion of the displacer to generate a cryogenic temperature, and a heat shield part (S) surrounding at least the superconducting magnet (M).
In a cryogenic refrigeration system including a shield refrigerator (40) for cooling the superconducting magnet (M) from the outside and thermally shielding the superconducting magnet (M) from the outside, when the superconducting magnet (M) is excited and demagnetized, The refrigerant gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) and the shield refrigerating machine (40) is set so that the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerating machine (40) increases and the pre-cooling refrigerator (2).
A cryogenic refrigerating apparatus, which is provided with a refrigerant flow rate distribution adjusting means (64) for performing distribution adjustment so as to reduce the refrigerant gas flow rate to 6).
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|---|---|---|---|
| JP4463396A JP3571837B2 (en) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | Cryogenic refrigeration equipment |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008128613A (en) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Dilution refrigerator |
| JP2017227432A (en) * | 2016-06-24 | 2017-12-28 | ユニバーシティ オブ サラゴサＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｚａｒａｇｏｚａ | System and method for improving liquefaction rate at refrigerant gas liquefaction device of low temperature refrigeration machine |
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|---|---|---|---|---|
| KR101705032B1 (en) * | 2010-05-12 | 2017-02-09 | 브룩스 오토메이션, 인크. | System and method for cryogenic cooling |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP4463396A patent/JP3571837B2/en not_active Expired - Lifetime
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