JPS5963466A - 極低温冷凍装置 - Google Patents

極低温冷凍装置

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JPS5963466A
JPS5963466A JP17321082A JP17321082A JPS5963466A JP S5963466 A JPS5963466 A JP S5963466A JP 17321082 A JP17321082 A JP 17321082A JP 17321082 A JP17321082 A JP 17321082A JP S5963466 A JPS5963466 A JP S5963466A
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JP
Japan
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expander
cooling
pressure refrigerant
scum
refrigerant
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JP17321082A
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松本 孝三
河村 成人
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は極低温冷凍装置1「に係り、特に長時間の予冷
時間なゼ・費とする冷凍負荷を対象とする極低温冷vJ
、装置1qの改良に関するものである1、〔従来技術〕 極低温冷凍装置〜にセいて、冷凍負荷として超電導マゲ
オノトを考えた場合、被冷却\負荷は非fi番こ大写1
i(数千1)から数千トノ)となり、t7.温からの予
冷に3(時間な心間とする。この場合をこ(ま、極低温
冷計装置I5″が非定邦状!fすで長時間コ)1町転さ
れること番こなり、非定フ:(状態での効率的運転が月
r、 9な課題となる3、Jン、1・、ヘリウム冷凍装
(1qの場合を例にとり、従来技術についで説明する。
第1図HiX来のヘリウノ・冷凍装置ν1′の構成を示
−すブロック図である1、第1図番こおいて、l+t 
HE縮1次、2はコールドボックス、3 a −3e 
t:t t、E Mi’i ta 1で圧縮された高圧
ヘリウl、カスを逆転渦度以1・番こン令却するための
熱交換器、4a、4b1.!熱交換RI! 3a〜3e
の途中から導出された高圧ヘリウムカスに外部仕事をさ
せることによって寒冷を発生させる第1. 第2の膨張
機、5a、5bは膨張機4a。
4bに導入する高圧ヘリウムガスの流量を調節し、装置
を最適な運転状態とするための膨張機流耐制御弁、6(
ま熱交換器3a〜3eにて逆転温度以下に冷却された高
圧ヘリウムカスを所定圧力まで膨張させることによって
液化ヘリウムを発生させる膨張弁、7は補助寒冷源であ
る液体窒素をコールドボックス2に導入するための液体
窒素導入管、8はコールドボックス2で発生した極低温
冷媒を冷凍負荷9に送出し、更憂こ、冷凍負荷9にで負
荷吸収した極低温冷媒ガスをコールドボックス21こ帰
還せしめる極低温冷媒移送管である。
次に、上記のように構成された従来のヘリウム冷凍装置
の動作について述べる。圧縮機lにて圧縮された高圧ヘ
リウムガスはコールドボックス2に導入され、第1の熱
交換器3aにて液体窒素および低圧ヘリウムカスと熱交
換して冷却された後、一部のヘリウムガスは第1の膨張
機4aに導かれ、外部仕事をすることによって温度降下
して低圧ヘリウムガスに合流する。第1の熱交換器3a
で冷却さitt高圧ヘリウムガスの残りは、第2の熱交
換13b、2iJ3の熱交換13cにて低圧ヘリウムカ
ス、二が某換して更に温度降下し、一部のカスは第2の
膨張機4bに導かれ外部仕事をすることによって温度降
下して低圧ヘリウムカスと合流する。
第3の熱ソ換器3cにて冷却された残りの高圧へ1ノウ
み7−゛ヌ11?!4の熱交換器3d、第5の熱交換F
 3 tで低圧ヘリウノ、ガスと熱交換して逆転温度以
下に冷却された後、膨張弁6にて所定圧力まで膨張し、
一部は面体ヘリウムである極低温冷媒となって極低温冷
媒移送管8より冷凍負荷9に送出され、冷凍負荷9にて
負荷吸収を行い、カス化して、極低温冷媒移送管8より
コールドボックス2Jこ帰還する。
リコーのような構成および動作の従来のヘリウム冷凍装
置において、冷凍負荷9、例えば超電導マグネ71を常
温から予冷する場合、第1の膨張機4aおよび第2の膨
張機4blま定常状態より高い温度で運転されること番
こなるが、第2の膨張機41)に導入される高圧ヘリウ
ムガスは、第1の膨張a4aで発生される寒冷で冷却さ
れ、更にiQ性能の熱交換器3cで冷却されるため、第
1の膨張機4alこ導入される高圧ヘリウムカスより大
幅に低い温度となっており、第2の膨張機4bは大幅1
こ低しノ温度で運転せざるを得なくなる。一方、膨張a
は、寒冷発生量が導入ガス温度が高いほど太きくなると
いう特性を有している。っ捷り、従来のヘリウム冷凍装
置では、超電導マグネットを予冷する郭定′畠状態にお
いては、装置に最大冷却能力を発生させることができず
、予冷時間が長くなるという欠点がある。
r発明の目的〕 本発明は−I−記に鑑みてなさノ]、たちので、その[
=1的とするところは、予冷時間を必要とする冷凍負荷
の場合に予冷時の冷却効率を高めることができる極低温
冷凍装置11i′を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、第1の膨張機の高圧冷媒ガス入口側よ
り第2の膨張機の高圧冷媒カス入口側に通ずる予冷用膨
張機冷媒ガス導入管を設けるとともに、冷凍負荷の予冷
時に一1x iC予冷用膨張機冷媒ガス導入管より一1
1記第1の膨張機への高圧冷媒ガスと同一温度条件の高
圧冷媒カスを上記第2の膨張機に上記冷凍負荷の予冷温
度に応じて導入する手段を具備させた点にある。
〔発明の実施例〕
JJ、土木発明を第2図に示した実施例を用いて詳細に
説明する。
第2図(1本発明の極低温冷凍装置の構成の一実施例を
示すブOツク図で、第1図と同−flfli分i!同U
、杓号で示し、ここては説明を省略する。第2図におい
て(ま、第1の#張a4 aの高圧冷媒カス入[−1側
、1:り第2の膨張機41〕の高圧冷媒ガス人口倶1に
通ずる途「1月こ予冷用膨張機流月制御升10を設けた
予冷用膨張機冷媒カス導入管1】を設けた構成としてあ
り、その他は第1図と同様としである。
次に、9上のように構成さ7%た本発明Iこ係る極低温
冷凍装置の動作6二ついて説明する。冷凍負荷9である
超電1導マグネツトの予冷開始時には、第2の膨張機4
hへの定置(時用膨張機流m制御弁5bは全閉状9.ψ
とし1おき、予冷用膨張機h′口゛ll制御弁10を開
とし、第1の膨張機4aに導入される高圧ヘリウノ・ガ
スと同様の温度の高圧−リウムガスを予冷用膨張機冷媒
ガス導入管11を通して第2の膨張Iff、 4 bに
導入するようにする8そして、超電導マクネットの予冷
の進Piとともに予冷用膨張機流量制御弁ioを徐々憂
こ閉じ、そ)]、1こ元、して定′畠時用膨張機流量制
御弁5bを徐々に開き、装置)11″の熱収支を最適な
状態に保つ。さらに予福が進行したら、最終的には予冷
用膨張機流量割面11ノf−10を全閉とイる。その後
の動作(!、411図でh賢明したのと同様である。
1配したように、本発明の実施例によれ目、予ン畠用膨
張機がi、 J?]、 fl+ll衛jうplOと予冷
用膨張機冷媒カス導入管11とを設けたの1′、予冷時
暑こ冷却負荷9の予冷温度に対応して第2の膨張機4b
を最適な温度栄f1で運転することができ、装置iへ“
の冷却能力を常に最大番こ保()することができる。
なお、第2図に示す実施例では、膨張機が4a。
4bの単段の膨張式のもの2基としであるが、多8膨張
式の膨張機あるいは3基以上の膨張機の場合にも本発明
を適用でき、同様の効果がある。オだ、予冷用膨張機冷
媒カス導入管11を袂数個設けるようにしてもよく、こ
のとき1i装置6゛の予冷時の冷却効率をさら◆こ向上
させることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、予冷時間を必要
とする冷凍負荷の場合に、予冷時の冷却効率を高めるこ
とができ、予冷時間を短縮できるとともに予冷運転に必
要な動力を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のヘリウム冷凍装置i4(のオI□−1成
を示すブロック図、第2図は本発明の極低温冷凍装置I
+7の構成の一実施例を示すブロック図である。 l・・・・圧縮機、2・−コールl゛ボックス、3X]
〜3c・・・・熱交換器、4a、4b  ・ 膨張機、
5a+5b  ・・・膨張機流計制御弁、6  膨張弁
、8・・・・・極低温冷媒移送管、9 ・・・冷凍負荷
、10・予冷用膨張機流量制御弁、11  ・・・予冷
用膨張機冷媒ガス導入管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. j 冷刊カスJこ冷凍lこ必要なエネルギーをH−カエ
    ネルギーとして与える圧縮機と、該圧縮機番こよって圧
    縮された高圧冷媒カスを逆転温度板−1・まで冷却する
    複数段の熱交換器と、該熱交換器の途中より導出された
    一部の高圧冷媒カス1こ外部仕事をさせて寒冷を発生さ
    せる少なぐとも第1゜第2の膨張機と、ntt記熱交熱
    交換器よって逆転1:1A度以下に冷却さitた高圧冷
    媒カスを膨張させて−・部の冷媒カスを液化させる膨張
    弁とを備えた極低温冷凍装置において、前HC第1の膨
    張機の高圧冷媒カス入「」側よりn(Re第2の膨張機
    、の高圧冷媒カス入口側に通ずる予冷用膨張機冷媒〕J
    ス導入管を設けるとともに、冷凍負荷の予冷時壜こ前記
    予冷用膨張機冷媒ガス導入管よりnt+記第1の膨張機
    への高圧冷媒カスと同一温度条件の高圧冷媒ガスを前記
    第2の膨張機に上記冷凍負荷の予冷温度に応じて導入す
    る手段を具備させたことを特徴とする極低温冷凍装#に
JP17321082A 1982-10-04 1982-10-04 極低温冷凍装置 Granted JPS5963466A (ja)

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JP17321082A JPS5963466A (ja) 1982-10-04 1982-10-04 極低温冷凍装置

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JPS5963466A true JPS5963466A (ja) 1984-04-11
JPH0250381B2 JPH0250381B2 (ja) 1990-11-02

Family

ID=15956154

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JP17321082A Granted JPS5963466A (ja) 1982-10-04 1982-10-04 極低温冷凍装置

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JP (1) JPS5963466A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS618570A (ja) * 1984-06-21 1986-01-16 アイシン精機株式会社 冷却装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS618570A (ja) * 1984-06-21 1986-01-16 アイシン精機株式会社 冷却装置

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JPH0250381B2 (ja) 1990-11-02

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