JPH11325630A - ヘリウム液化冷凍装置 - Google Patents
ヘリウム液化冷凍装置Info
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- JPH11325630A JPH11325630A JP13627198A JP13627198A JPH11325630A JP H11325630 A JPH11325630 A JP H11325630A JP 13627198 A JP13627198 A JP 13627198A JP 13627198 A JP13627198 A JP 13627198A JP H11325630 A JPH11325630 A JP H11325630A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 定常時に必要な以上に大型の常温圧縮機を必
要とせず、かつ低温のヘリウムガスを無駄に加温するこ
となく、熱交換用貯槽内でのヘリウムガスの一時的な大
量発生に対応することができるヘリウム液化冷凍装置を
提供する。 【解決手段】 液体ヘリウムを内部に保有する液体ヘリ
ウム槽４と、液体ヘリウム槽内の極低温のヘリウムガス
を圧縮する低温圧縮機８と、圧縮したヘリウムガスを常
温で更に圧縮する常温圧縮機５と、ヘリウムガスを熱交
換して冷却するクロードサイクル冷凍機６と、ヘリウム
ガスを断熱膨張させるＪＴ膨張弁（７）とを備え、液体
ヘリウム槽内のヘリウムガスを圧縮して昇圧し、クロー
ドサイクル冷凍機で冷却し、ＪＴ膨張弁で断熱膨張させ
て液化するヘリウム液化冷凍装置において、液体ヘリウ
ム槽で発生する極低温のヘリウムガスを一時的に保有し
徐々に戻す低温バッファタンク１２を備える。
要とせず、かつ低温のヘリウムガスを無駄に加温するこ
となく、熱交換用貯槽内でのヘリウムガスの一時的な大
量発生に対応することができるヘリウム液化冷凍装置を
提供する。 【解決手段】 液体ヘリウムを内部に保有する液体ヘリ
ウム槽４と、液体ヘリウム槽内の極低温のヘリウムガス
を圧縮する低温圧縮機８と、圧縮したヘリウムガスを常
温で更に圧縮する常温圧縮機５と、ヘリウムガスを熱交
換して冷却するクロードサイクル冷凍機６と、ヘリウム
ガスを断熱膨張させるＪＴ膨張弁（７）とを備え、液体
ヘリウム槽内のヘリウムガスを圧縮して昇圧し、クロー
ドサイクル冷凍機で冷却し、ＪＴ膨張弁で断熱膨張させ
て液化するヘリウム液化冷凍装置において、液体ヘリウ
ム槽で発生する極低温のヘリウムガスを一時的に保有し
徐々に戻す低温バッファタンク１２を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液体ヘリウムを製造
するためのヘリウム液化冷凍装置に関する。
するためのヘリウム液化冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】大型加速器、核融合試験設備、ＭＨＤ発
電、リニアモータ等に用いる超電導コイル等を冷却する
ために液体ヘリウムが用いられる。液体ヘリウムは実在
気体のうちで最も低い沸点を有し、この液体ヘリウムで
コイルを極低温に冷却することにより、電気抵抗が零と
なる超電導現象を確立することができる。
電、リニアモータ等に用いる超電導コイル等を冷却する
ために液体ヘリウムが用いられる。液体ヘリウムは実在
気体のうちで最も低い沸点を有し、この液体ヘリウムで
コイルを極低温に冷却することにより、電気抵抗が零と
なる超電導現象を確立することができる。
【０００３】図２は、従来のヘリウム液化冷凍装置の構
成図である。この図において、１は被冷却体（超電導コ
イル）、２は低温ポンプ、３は熱交換器であり、低温ポ
ンプ２で加圧し熱交換器３で冷却した加圧液体ヘリウム
を超電導コイル１内に供給して強制冷却するようになっ
ている。更に図２において、４は熱交換用貯槽、５は常
温（例えば３００Ｋ）で作動する常温圧縮機、６はクロ
ードサイクル冷凍機（コールドボックスと呼ぶ）、７は
ジュール・トムソン効果により冷却するＪＴ膨張弁、８
は低温（例えば４〜５Ｋ）で作動する低温圧縮機であ
り、熱交換用貯槽４内のヘリウムガスを低温圧縮機８と
常温圧縮機５で高圧（例えば１６〜１８ａｔａ）まで昇
圧し、コールドボックス６で冷却し、ＪＴ膨張弁７で断
熱膨張させて液化する。また、この例では、液化ライン
にヘリウム貯槽９がＪＴ膨張弁７をバイパスして設けら
れて液体ヘリウムを保有している。なお、図２におい
て、６ａは複数の熱交換器、６ｂは最終の熱交換器、６
ｃは膨張弁であり、６ｄ，９ａ，９ｂ，１３ａ，１３ｂ
は開閉弁である。
成図である。この図において、１は被冷却体（超電導コ
イル）、２は低温ポンプ、３は熱交換器であり、低温ポ
ンプ２で加圧し熱交換器３で冷却した加圧液体ヘリウム
を超電導コイル１内に供給して強制冷却するようになっ
ている。更に図２において、４は熱交換用貯槽、５は常
温（例えば３００Ｋ）で作動する常温圧縮機、６はクロ
ードサイクル冷凍機（コールドボックスと呼ぶ）、７は
ジュール・トムソン効果により冷却するＪＴ膨張弁、８
は低温（例えば４〜５Ｋ）で作動する低温圧縮機であ
り、熱交換用貯槽４内のヘリウムガスを低温圧縮機８と
常温圧縮機５で高圧（例えば１６〜１８ａｔａ）まで昇
圧し、コールドボックス６で冷却し、ＪＴ膨張弁７で断
熱膨張させて液化する。また、この例では、液化ライン
にヘリウム貯槽９がＪＴ膨張弁７をバイパスして設けら
れて液体ヘリウムを保有している。なお、図２におい
て、６ａは複数の熱交換器、６ｂは最終の熱交換器、６
ｃは膨張弁であり、６ｄ，９ａ，９ｂ，１３ａ，１３ｂ
は開閉弁である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したヘリウム液化
冷凍装置において、被冷却体１（超伝導コイル等）を極
低温で冷却している時に、被冷却体１が短時間の間、急
激に発熱することがある。この場合に、熱交換用貯槽４
内でのヘリウムガスの発生量が急激に増大し、このガス
をそのまま低温圧縮機８及びコールドボックス６に供給
すると戻りガスが大幅に増加し装置を停止させてしまう
ことがある。そのため、従来のヘリウム液化冷凍装置で
は、図２に示すように、低温圧縮機８及びコールドボッ
クス６をバイパスするラインにバイパス弁１０と大気式
の加温器１１を設け、急激な発熱が発生した際にはこれ
を検知してバイパス弁１０を開き、かつ加温器１１を通
して低圧回収タンク１２に余分なヘリウムガスを流し
て、常温圧縮機５と低温圧縮機８とコールドボックス６
のオーバロードを回避していた。
冷凍装置において、被冷却体１（超伝導コイル等）を極
低温で冷却している時に、被冷却体１が短時間の間、急
激に発熱することがある。この場合に、熱交換用貯槽４
内でのヘリウムガスの発生量が急激に増大し、このガス
をそのまま低温圧縮機８及びコールドボックス６に供給
すると戻りガスが大幅に増加し装置を停止させてしまう
ことがある。そのため、従来のヘリウム液化冷凍装置で
は、図２に示すように、低温圧縮機８及びコールドボッ
クス６をバイパスするラインにバイパス弁１０と大気式
の加温器１１を設け、急激な発熱が発生した際にはこれ
を検知してバイパス弁１０を開き、かつ加温器１１を通
して低圧回収タンク１２に余分なヘリウムガスを流し
て、常温圧縮機５と低温圧縮機８とコールドボックス６
のオーバロードを回避していた。
【０００５】しかし大気式の加温器１１は、動力を使用
して冷やしたガスを大気を利用して暖める一種の熱交換
器であり、余分なヘリウムガスを大気で加熱して低温
（例えば４〜５Ｋ）から常温（例えば３００Ｋ）まで加
温するため、その分のエネルギが無駄に放出され、非効
率、非経済である問題点があった。また、大量に発生し
たヘリウムガスの全量を常温圧縮機５で圧縮するため、
常温圧縮機５を定常時に必要な以上に大型にする必要が
あった。
して冷やしたガスを大気を利用して暖める一種の熱交換
器であり、余分なヘリウムガスを大気で加熱して低温
（例えば４〜５Ｋ）から常温（例えば３００Ｋ）まで加
温するため、その分のエネルギが無駄に放出され、非効
率、非経済である問題点があった。また、大量に発生し
たヘリウムガスの全量を常温圧縮機５で圧縮するため、
常温圧縮機５を定常時に必要な以上に大型にする必要が
あった。
【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明は、定常時に
必要な以上に大型の常温圧縮機を必要とせず、かつ低温
のヘリウムガスを無駄に加温することなく、熱交換用貯
槽内でのヘリウムガスの一時的な大量発生に対応するこ
とができるヘリウム液化冷凍装置を提供することにあ
る。
創案されたものである。すなわち、本発明は、定常時に
必要な以上に大型の常温圧縮機を必要とせず、かつ低温
のヘリウムガスを無駄に加温することなく、熱交換用貯
槽内でのヘリウムガスの一時的な大量発生に対応するこ
とができるヘリウム液化冷凍装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、液体ヘ
リウムを内部に保有する液体ヘリウム槽（４）と、液体
ヘリウム槽内の極低温のヘリウムガスを圧縮する低温圧
縮機（８）と、圧縮したヘリウムガスを常温で更に圧縮
する常温圧縮機（５）と、ヘリウムガスを熱交換して冷
却するクロードサイクル冷凍機（６）と、ヘリウムガス
を断熱膨張させるＪＴ膨張弁（７）とを備え、液体ヘリ
ウム槽内のヘリウムガスを圧縮して昇圧し、クロードサ
イクル冷凍機で冷却し、ＪＴ膨張弁で断熱膨張させて液
化するヘリウム液化冷凍装置において、液体ヘリウム槽
で発生する極低温のヘリウムガスを一時的に保有し徐々
に戻す低温バッファタンク（１２）を備える、ことを特
徴とするヘリウム液化冷凍装置が提供される。
リウムを内部に保有する液体ヘリウム槽（４）と、液体
ヘリウム槽内の極低温のヘリウムガスを圧縮する低温圧
縮機（８）と、圧縮したヘリウムガスを常温で更に圧縮
する常温圧縮機（５）と、ヘリウムガスを熱交換して冷
却するクロードサイクル冷凍機（６）と、ヘリウムガス
を断熱膨張させるＪＴ膨張弁（７）とを備え、液体ヘリ
ウム槽内のヘリウムガスを圧縮して昇圧し、クロードサ
イクル冷凍機で冷却し、ＪＴ膨張弁で断熱膨張させて液
化するヘリウム液化冷凍装置において、液体ヘリウム槽
で発生する極低温のヘリウムガスを一時的に保有し徐々
に戻す低温バッファタンク（１２）を備える、ことを特
徴とするヘリウム液化冷凍装置が提供される。
【０００８】本発明の構成により、被冷却体（超伝導コ
イル等）が急激に発熱し、液体ヘリウム槽（４）内で大
量のヘリウムガスが発生して低温圧縮機、コールドボッ
クス、及び常温圧縮機の定格容量を超える場合でも、発
生した極低温のヘリウムガスを一時的に低温バッファタ
ンク（１２）に保有することにより、低温圧縮機、コー
ルドボックス、及び常温圧縮機の定格容量での運転を継
続することができる。次いで、被冷却体の急激な発熱時
間は短いので、ヘリウムガスの大量発生がおさまった後
に、低温バッファタンクから徐々に戻すことにより、元
の定常状態に復帰することができる。
イル等）が急激に発熱し、液体ヘリウム槽（４）内で大
量のヘリウムガスが発生して低温圧縮機、コールドボッ
クス、及び常温圧縮機の定格容量を超える場合でも、発
生した極低温のヘリウムガスを一時的に低温バッファタ
ンク（１２）に保有することにより、低温圧縮機、コー
ルドボックス、及び常温圧縮機の定格容量での運転を継
続することができる。次いで、被冷却体の急激な発熱時
間は短いので、ヘリウムガスの大量発生がおさまった後
に、低温バッファタンクから徐々に戻すことにより、元
の定常状態に復帰することができる。
【０００９】本発明の好ましい実施形態によれば、液体
ヘリウム槽と低温圧縮機の間から分岐して低温バッファ
タンクに極低温のヘリウムガスを供給する分岐ライン
（１４）と、低温バッファタンクから低温圧縮機の上流
側及び／又は下流側にヘリウムガスを戻す戻りライン
（１５）と、を備え、分岐ラインは、低温排気圧縮機
（１６）とこれをバイパスするバイパス弁（１４ａ）を
有し、戻りラインは、戻り流量を調節する流量調節弁
（１５ａ，１５ｂ）を有し、分岐ラインの分岐点と低温
圧縮機の間にはライン流量を調節する流量調節弁（１７
ａ）を備える。
ヘリウム槽と低温圧縮機の間から分岐して低温バッファ
タンクに極低温のヘリウムガスを供給する分岐ライン
（１４）と、低温バッファタンクから低温圧縮機の上流
側及び／又は下流側にヘリウムガスを戻す戻りライン
（１５）と、を備え、分岐ラインは、低温排気圧縮機
（１６）とこれをバイパスするバイパス弁（１４ａ）を
有し、戻りラインは、戻り流量を調節する流量調節弁
（１５ａ，１５ｂ）を有し、分岐ラインの分岐点と低温
圧縮機の間にはライン流量を調節する流量調節弁（１７
ａ）を備える。
【００１０】この構成により、例えば戻りライン（１
５）の流量調節弁（１５ａ又は１５ｂ）を微開にし、低
温排気圧縮機（１６）を起動して常時低温バッファタン
ク（１２）を冷却しておき、液体ヘリウム槽（４）（熱
交換用貯槽）からの戻りガスが、被冷却体１の急激な発
熱により増大してきたら低温排気圧縮機（１６）の回転
数をあげ、流量調節弁（１５ａ又は１５ｂ）を微開にし
たまま、低温バッファタンク（１２）に極低温のヘリウ
ムガスを貯め、被冷却体１の過渡発熱が終了したら、流
量調節弁（１５ａ又は１５ｂ）を開き戻りガスを冷凍機
に戻すことができる。従って、余分なヘリウムガスを加
熱することなくそのまま低温バッファタンク（１２）内
に貯めるので全体の冷凍効率が高まる。また、低温圧縮
機を設置することにより、バッファタンクのサイズを小
さくすることができる。
５）の流量調節弁（１５ａ又は１５ｂ）を微開にし、低
温排気圧縮機（１６）を起動して常時低温バッファタン
ク（１２）を冷却しておき、液体ヘリウム槽（４）（熱
交換用貯槽）からの戻りガスが、被冷却体１の急激な発
熱により増大してきたら低温排気圧縮機（１６）の回転
数をあげ、流量調節弁（１５ａ又は１５ｂ）を微開にし
たまま、低温バッファタンク（１２）に極低温のヘリウ
ムガスを貯め、被冷却体１の過渡発熱が終了したら、流
量調節弁（１５ａ又は１５ｂ）を開き戻りガスを冷凍機
に戻すことができる。従って、余分なヘリウムガスを加
熱することなくそのまま低温バッファタンク（１２）内
に貯めるので全体の冷凍効率が高まる。また、低温圧縮
機を設置することにより、バッファタンクのサイズを小
さくすることができる。
【００１１】また、被冷却体１における急激な発熱を検
知する圧力検知器（１８ａ）及び流量計測器（１８ｂ）
と、検知された発熱に応じてバイパス弁（１４ａ）、流
量調節弁（１５ａ，１５ｂ）又は流量調節弁（１７ａ）
を制御する制御装置（２０）を備える、ことが好まし
い。この構成により、被冷却体１における急激な発熱を
圧力検知器（１８ａ）による急激な圧力上昇、及び／又
は流量計測器（１８ｂ）による流量の急減により、液体
ヘリウム槽（４）内でのヘリウムガスの大量発生より前
にそれを予知することができ、制御装置（２０）により
バイパス弁（１４ａ）、流量調節弁（１５ａ，１５ｂ）
又は流量調節弁（１７ａ）を的確に制御することができ
る。
知する圧力検知器（１８ａ）及び流量計測器（１８ｂ）
と、検知された発熱に応じてバイパス弁（１４ａ）、流
量調節弁（１５ａ，１５ｂ）又は流量調節弁（１７ａ）
を制御する制御装置（２０）を備える、ことが好まし
い。この構成により、被冷却体１における急激な発熱を
圧力検知器（１８ａ）による急激な圧力上昇、及び／又
は流量計測器（１８ｂ）による流量の急減により、液体
ヘリウム槽（４）内でのヘリウムガスの大量発生より前
にそれを予知することができ、制御装置（２０）により
バイパス弁（１４ａ）、流量調節弁（１５ａ，１５ｂ）
又は流量調節弁（１７ａ）を的確に制御することができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る構成要素には同一の符号を付して使用する。図１は、
本発明によるヘリウム液化冷凍装置の全体構成図であ
る。この図に示すように、本発明のヘリウム液化冷凍装
置は、液体ヘリウムを内部に保有する液体ヘリウム槽４
と、液体ヘリウム槽４内の極低温のヘリウムガスを圧縮
する低温圧縮機８と、圧縮したヘリウムガスを常温で更
に圧縮する常温圧縮機５と、ヘリウムガスを熱交換して
冷却するクロードサイクル冷凍機６と、ヘリウムガスを
断熱膨張させるＪＴ膨張弁７とを備え、液体ヘリウム槽
４内のヘリウムガスを低温圧縮機８と常温圧縮機５で圧
縮して昇圧し、クロードサイクル冷凍機６で冷却し、Ｊ
Ｔ膨張弁７で断熱膨張させて液化するようになってい
る。かかる構成は、図２に示した従来のヘリウム液化冷
凍装置と同様である。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る構成要素には同一の符号を付して使用する。図１は、
本発明によるヘリウム液化冷凍装置の全体構成図であ
る。この図に示すように、本発明のヘリウム液化冷凍装
置は、液体ヘリウムを内部に保有する液体ヘリウム槽４
と、液体ヘリウム槽４内の極低温のヘリウムガスを圧縮
する低温圧縮機８と、圧縮したヘリウムガスを常温で更
に圧縮する常温圧縮機５と、ヘリウムガスを熱交換して
冷却するクロードサイクル冷凍機６と、ヘリウムガスを
断熱膨張させるＪＴ膨張弁７とを備え、液体ヘリウム槽
４内のヘリウムガスを低温圧縮機８と常温圧縮機５で圧
縮して昇圧し、クロードサイクル冷凍機６で冷却し、Ｊ
Ｔ膨張弁７で断熱膨張させて液化するようになってい
る。かかる構成は、図２に示した従来のヘリウム液化冷
凍装置と同様である。
【００１３】図１における液体ヘリウム槽４の温度及び
圧力は、例えば約４．５Ｋ，１．３ａｔｍであり、この
状態で保持された液体ヘリウムにより熱交換器３で加圧
した液体ヘリウムを冷却し、低温ポンプ２で超電導コイ
ル１内に供給して強制冷却する。また、本発明によれ
ば、超電導コイル１に加圧液体ヘリウムを強制循環する
ラインに圧力検知器１８ａと流量計測器１８ｂを備え、
被冷却体における急激な発熱を検知するようになってい
る。
圧力は、例えば約４．５Ｋ，１．３ａｔｍであり、この
状態で保持された液体ヘリウムにより熱交換器３で加圧
した液体ヘリウムを冷却し、低温ポンプ２で超電導コイ
ル１内に供給して強制冷却する。また、本発明によれ
ば、超電導コイル１に加圧液体ヘリウムを強制循環する
ラインに圧力検知器１８ａと流量計測器１８ｂを備え、
被冷却体における急激な発熱を検知するようになってい
る。
【００１４】図１における低温圧縮機８は、液体ヘリウ
ム槽４とほぼ同一の温度及び圧力で作動する。一方、常
温圧縮機５の作動温度及び圧力は、例えば約３００Ｋ，
１．０３ａｔｍであり、ほぼ常温常圧で作動する。
ム槽４とほぼ同一の温度及び圧力で作動する。一方、常
温圧縮機５の作動温度及び圧力は、例えば約３００Ｋ，
１．０３ａｔｍであり、ほぼ常温常圧で作動する。
【００１５】本発明によれば、液体ヘリウム槽４で発生
する極低温のヘリウムガスを一時的に保有し徐々に戻す
低温バッファタンク１２を備えている。また、液体ヘリ
ウム槽４と低温圧縮機８の間から分岐して低温バッファ
タンク１２に極低温のヘリウムガスを供給する分岐ライ
ン１４と、低温バッファタンク１２から低温圧縮機８の
上流側及び／又は下流側にヘリウムガスを戻す戻りライ
ン１５とを備える。分岐ライン１４は、低温排気圧縮機
１６とこれをバイパスするバイパス弁１４ａを有し、低
温バッファタンク１２内の圧力が低い間は、バイパス弁
１４ａを開いてそのまま極低温のヘリウムガスを低温バ
ッファタンク１２に流し、低温バッファタンク１２内の
圧力が高くなった場合には、低温排気圧縮機１６を作動
させて加圧して供給できるようになっている。
する極低温のヘリウムガスを一時的に保有し徐々に戻す
低温バッファタンク１２を備えている。また、液体ヘリ
ウム槽４と低温圧縮機８の間から分岐して低温バッファ
タンク１２に極低温のヘリウムガスを供給する分岐ライ
ン１４と、低温バッファタンク１２から低温圧縮機８の
上流側及び／又は下流側にヘリウムガスを戻す戻りライ
ン１５とを備える。分岐ライン１４は、低温排気圧縮機
１６とこれをバイパスするバイパス弁１４ａを有し、低
温バッファタンク１２内の圧力が低い間は、バイパス弁
１４ａを開いてそのまま極低温のヘリウムガスを低温バ
ッファタンク１２に流し、低温バッファタンク１２内の
圧力が高くなった場合には、低温排気圧縮機１６を作動
させて加圧して供給できるようになっている。
【００１６】また、戻りライン１５は、戻り流量を調節
する流量調節弁１５ａ，１５ｂを有する。図１の例で
は、流量調節弁１５ａ，１５ｂがそれぞれ低温圧縮機８
の上流側及び下流側に通じており、それぞれの位置にヘ
リウムガスを戻すようになっている。流量調節弁１５
ａ，１５ｂは全体の圧力バランスにより選択的に使用し
てもよく、或いは同時に両方を用いてもよい。更に、分
岐ライン１４の分岐点と低温圧縮機８の間にはライン流
量を調節する流量調節弁１７ａを備えている。この流量
調節弁１７ａによりライン流量を調節すると同時に、ラ
イン側に流れ抵抗を持たせ、低温排気圧縮機１６を作動
せずにヘリウムガスを低温バッファタンク１２及び戻り
ライン１５へとスムースに流すことができる。
する流量調節弁１５ａ，１５ｂを有する。図１の例で
は、流量調節弁１５ａ，１５ｂがそれぞれ低温圧縮機８
の上流側及び下流側に通じており、それぞれの位置にヘ
リウムガスを戻すようになっている。流量調節弁１５
ａ，１５ｂは全体の圧力バランスにより選択的に使用し
てもよく、或いは同時に両方を用いてもよい。更に、分
岐ライン１４の分岐点と低温圧縮機８の間にはライン流
量を調節する流量調節弁１７ａを備えている。この流量
調節弁１７ａによりライン流量を調節すると同時に、ラ
イン側に流れ抵抗を持たせ、低温排気圧縮機１６を作動
せずにヘリウムガスを低温バッファタンク１２及び戻り
ライン１５へとスムースに流すことができる。
【００１７】また、本発明によれば、バイパス弁１４
ａ、流量調節弁１５ａ，１５ｂ又は流量調節弁１７ａを
制御する制御装置２０を備えている。
ａ、流量調節弁１５ａ，１５ｂ又は流量調節弁１７ａを
制御する制御装置２０を備えている。
【００１８】上述した本発明の構成により、例えば戻り
ライン１５の流量調節弁１５ａ又は１５ｂを微開にし、
低温排気圧縮機１６を起動して常時低温バッファタンク
１２を冷却しておくことができる。なお、低温排気圧縮
機１６を起動せずに、流量調節弁１７ａを制御して、ラ
イン側に流れ抵抗を持たせ、ヘリウムガスをバイパス弁
１４ａを開いて低温バッファタンク１２に流してもよ
い。次いで、液体ヘリウム槽４からの戻りガスが、被冷
却体１の急激な発熱により増大してきたら低温排気圧縮
機１６の回転数をあげ、流量調節弁１５ａ又は１５ｂを
微開にしたまま、低温バッファタンク１２に極低温のヘ
リウムガスを貯める。なお、被冷却体１の急激な発熱
は、圧力検知器１８ａによる急激な圧力上昇、及び／又
は流量計測器１８ｂによる流量の急減により、液体ヘリ
ウム槽４内でのヘリウムガスの大量発生より前にそれを
予知することができる。また、低温排気圧縮機１６を始
めは起動せず、低温バッファタンク１２内の圧力が低い
間は、バイパス弁１４ａを開いてそのまま極低温のヘリ
ウムガスを低温バッファタンク１２に流し、低温バッフ
ァタンク１２内の圧力が高くなった場合には、低温排気
圧縮機１６を作動させて加圧して供給するようにしても
よい。次に、被冷却体１の過渡発熱が終了したら、流量
調節弁１５ａ又は１５ｂを開き戻りガスを冷凍機に戻
す。
ライン１５の流量調節弁１５ａ又は１５ｂを微開にし、
低温排気圧縮機１６を起動して常時低温バッファタンク
１２を冷却しておくことができる。なお、低温排気圧縮
機１６を起動せずに、流量調節弁１７ａを制御して、ラ
イン側に流れ抵抗を持たせ、ヘリウムガスをバイパス弁
１４ａを開いて低温バッファタンク１２に流してもよ
い。次いで、液体ヘリウム槽４からの戻りガスが、被冷
却体１の急激な発熱により増大してきたら低温排気圧縮
機１６の回転数をあげ、流量調節弁１５ａ又は１５ｂを
微開にしたまま、低温バッファタンク１２に極低温のヘ
リウムガスを貯める。なお、被冷却体１の急激な発熱
は、圧力検知器１８ａによる急激な圧力上昇、及び／又
は流量計測器１８ｂによる流量の急減により、液体ヘリ
ウム槽４内でのヘリウムガスの大量発生より前にそれを
予知することができる。また、低温排気圧縮機１６を始
めは起動せず、低温バッファタンク１２内の圧力が低い
間は、バイパス弁１４ａを開いてそのまま極低温のヘリ
ウムガスを低温バッファタンク１２に流し、低温バッフ
ァタンク１２内の圧力が高くなった場合には、低温排気
圧縮機１６を作動させて加圧して供給するようにしても
よい。次に、被冷却体１の過渡発熱が終了したら、流量
調節弁１５ａ又は１５ｂを開き戻りガスを冷凍機に戻
す。
【００１９】本発明の構成により、被冷却体（超伝導コ
イル等）が急激に発熱し、液体ヘリウム槽４内で大量の
ヘリウムガスが発生して低温圧縮機、コールドボック
ス、及び常温圧縮機の定格容量を超える場合でも、発生
した極低温のヘリウムガスを一時的に低温バッファタン
ク１２に保有することにより、低温圧縮機、コールドボ
ックス、及び常温圧縮機の定格容量での運転を継続する
ことができる。次いで、被冷却体の急激な発熱時間は短
いので、ヘリウムガスの大量発生がおさまった後に、低
温バッファタンクから徐々に戻すことにより、元の定常
状態に復帰することができる。従って、余分なヘリウム
ガスを加熱することなくそのまま低温バッファタンク１
２内に貯めるので全体の冷凍効率が高まる。また、低温
圧縮機を設置することにより、バッファタンクのサイズ
を小さくすることができる。
イル等）が急激に発熱し、液体ヘリウム槽４内で大量の
ヘリウムガスが発生して低温圧縮機、コールドボック
ス、及び常温圧縮機の定格容量を超える場合でも、発生
した極低温のヘリウムガスを一時的に低温バッファタン
ク１２に保有することにより、低温圧縮機、コールドボ
ックス、及び常温圧縮機の定格容量での運転を継続する
ことができる。次いで、被冷却体の急激な発熱時間は短
いので、ヘリウムガスの大量発生がおさまった後に、低
温バッファタンクから徐々に戻すことにより、元の定常
状態に復帰することができる。従って、余分なヘリウム
ガスを加熱することなくそのまま低温バッファタンク１
２内に貯めるので全体の冷凍効率が高まる。また、低温
圧縮機を設置することにより、バッファタンクのサイズ
を小さくすることができる。
【００２０】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更で
きることは勿論である。
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更で
きることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】上述したように、本発明のヘリウム液化
冷凍装置は、定常時に必要な以上に大型の常温圧縮機を
必要とせず、かつ低温のヘリウムガスを無駄に加温する
ことなく、熱交換用貯槽内でのヘリウムガスの一時的な
大量発生に対応することができる、等の優れた効果を有
する。
冷凍装置は、定常時に必要な以上に大型の常温圧縮機を
必要とせず、かつ低温のヘリウムガスを無駄に加温する
ことなく、熱交換用貯槽内でのヘリウムガスの一時的な
大量発生に対応することができる、等の優れた効果を有
する。
【図１】本発明によるヘリウム液化冷凍装置の全体構成
図である。
図である。
【図２】従来のヘリウム液化冷凍装置の構成図である。
１ 被冷却体（超電導コイル） ２ 低温ポンプ ３ 熱交換器 ４ 熱交換用貯槽（液体ヘリウム槽） ５ 常温圧縮機 ６ クロードサイクル冷凍機（コールドボックス） ７ ＪＴ膨張弁 ８ 低温圧縮機 ９ ヘリウム貯槽 １０ バイパス弁 １１ 大気式加温器 １２ 低温バッファタンク １４ 分岐ライン １４ａ 流量調節弁 １５ａ，１５ｂ 戻りライン １６ 低温排気圧縮機 １６ａ 流量調節弁 １７ バイパス弁 １７ａ 流量調節弁 １８ａ 圧力検知器 １８ｂ 流量計測器 ２０ 制御装置
Claims (3)
- 【請求項１】 液体ヘリウムを内部に保有する液体ヘリ
ウム槽（４）と、液体ヘリウム槽内の極低温のヘリウム
ガスを圧縮する低温圧縮機（８）と、圧縮したヘリウム
ガスを常温で更に圧縮する常温圧縮機（５）と、ヘリウ
ムガスを熱交換して冷却するクロードサイクル冷凍機
（６）と、ヘリウムガスを断熱膨張させるＪＴ膨張弁
（７）とを備え、液体ヘリウム槽内のヘリウムガスを圧
縮して昇圧し、クロードサイクル冷凍機で冷却し、ＪＴ
膨張弁で断熱膨張させて液化するヘリウム液化冷凍装置
において、 液体ヘリウム槽で発生する極低温のヘリウムガスを一時
的に保有し徐々に戻す低温バッファタンク（１２）を備
える、ことを特徴とするヘリウム液化冷凍装置。 - 【請求項２】 液体ヘリウム槽と低温圧縮機の間から分
岐して低温バッファタンクに極低温のヘリウムガスを供
給する分岐ライン（１４）と、低温バッファタンクから
低温圧縮機の上流側及び／又は下流側にヘリウムガスを
戻す戻りライン（１５）と、を備え、 分岐ラインは、低温排気圧縮機（１６）とこれをバイパ
スするバイパス弁（１４ａ）を有し、戻りラインは、戻
り流量を調節する流量調節弁（１５ａ，１５ｂ）を有
し、分岐ラインの分岐点と低温圧縮機の間にはライン流
量を調節する流量調節弁（１７ａ）を備える、ことを特
徴とする請求項１に記載のヘリウム液化冷凍装置。 - 【請求項３】 被冷却体における急激な発熱を検知する
圧力検知器（１８ａ）及び流量計測器（１８ｂ）と、検
知された発熱に応じてバイパス弁（１４ａ）、流量調節
弁（１５ａ，１５ｂ）又は流量調節弁（１７ａ）を制御
する制御装置（２０）を備える、ことを特徴とする請求
項２に記載のヘリウム液化冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13627198A JPH11325630A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | ヘリウム液化冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13627198A JPH11325630A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | ヘリウム液化冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11325630A true JPH11325630A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15171301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13627198A Pending JPH11325630A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | ヘリウム液化冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11325630A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004036604A1 (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Cooling device for mr apparatus |
| JP5665963B2 (ja) * | 2011-02-25 | 2015-02-04 | 株式会社前川製作所 | 超電導ケーブル冷却システム |
-
1998
- 1998-05-19 JP JP13627198A patent/JPH11325630A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004036604A1 (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Cooling device for mr apparatus |
| US7263839B2 (en) | 2002-10-16 | 2007-09-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Cooling device for MR apparatus |
| JP5665963B2 (ja) * | 2011-02-25 | 2015-02-04 | 株式会社前川製作所 | 超電導ケーブル冷却システム |
| US9218899B2 (en) | 2011-02-25 | 2015-12-22 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Superconducting cable cooling system |
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