JPS6138363A - ヘリウム冷凍装置 - Google Patents
ヘリウム冷凍装置Info
- Publication number
- JPS6138363A JPS6138363A JP15871384A JP15871384A JPS6138363A JP S6138363 A JPS6138363 A JP S6138363A JP 15871384 A JP15871384 A JP 15871384A JP 15871384 A JP15871384 A JP 15871384A JP S6138363 A JPS6138363 A JP S6138363A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- helium
- pressure
- gas
- heat exchanger
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
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。
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〕
本発明はヘリウム冷凍装置に係り、特に冷凍機と複数の
凝縮熱交換器、ならびにそれらを連絡するトランスファ
チューブより構成され、クライオスタットとの間を着脱
するのに好適なヘリウム冷凍装置に関するものである。
凝縮熱交換器、ならびにそれらを連絡するトランスファ
チューブより構成され、クライオスタットとの間を着脱
するのに好適なヘリウム冷凍装置に関するものである。
従来のヘリウム液化冷凍装置は大型で多量の液体ヘリウ
ムを消費する場合には実開昭５７−１２８０９１号公報
に記載のようにヘリウム液化冷凍機で液化した液体ヘリ
ウムを一旦、容器に貯蔵し、ムの供給を同じヘリウム液
化冷凍機で行う場合には実公昭５３−６８３８号公報に
記載の如き構成にするのが一般であった。また小型で少
量の液体ヘリウムを取扱う場合には米国特許第４，２７
７．９４９号明細書、米国特許第４．２７９．１２７号
明細書に記載のようにクライオスタットの一部に直接ヘ
リウム液化冷凍機を装着したものがあった。
ムを消費する場合には実開昭５７−１２８０９１号公報
に記載のようにヘリウム液化冷凍機で液化した液体ヘリ
ウムを一旦、容器に貯蔵し、ムの供給を同じヘリウム液
化冷凍機で行う場合には実公昭５３−６８３８号公報に
記載の如き構成にするのが一般であった。また小型で少
量の液体ヘリウムを取扱う場合には米国特許第４，２７
７．９４９号明細書、米国特許第４．２７９．１２７号
明細書に記載のようにクライオスタットの一部に直接ヘ
リウム液化冷凍機を装着したものがあった。
しかしながら、これらはいずれもヘリウム液化冷凍機と
液体ヘリウム容器、クライオスタット等をはじめから一
つの固定した冷凍システムとして考えているため頻繁に
着脱する方法、構造については配慮されていなかった。
液体ヘリウム容器、クライオスタット等をはじめから一
つの固定した冷凍システムとして考えているため頻繁に
着脱する方法、構造については配慮されていなかった。
本発明の目的はヘリウム冷凍機とクライオスタットの間
を真空ブレークすることな（着脱自在にしたヘリウム冷
凍装置を提供することにある。
を真空ブレークすることな（着脱自在にしたヘリウム冷
凍装置を提供することにある。
本発明の要点はヘリウム冷凍機の最低温度部と中間温度
部の配管途中にそれぞれ凝縮コイルを接続し、凝縮コイ
ルを収納した各凝縮器の一部をクライオスタットの液−
ヘリウム槽およびふ曵射シールド板冷却用液化ガス槽に
挿入する構造をとることによってヘリウム冷凍機とクラ
イオスタットの間を真空ブレークすることな吸着脱自在
にしたことにある。
部の配管途中にそれぞれ凝縮コイルを接続し、凝縮コイ
ルを収納した各凝縮器の一部をクライオスタットの液−
ヘリウム槽およびふ曵射シールド板冷却用液化ガス槽に
挿入する構造をとることによってヘリウム冷凍機とクラ
イオスタットの間を真空ブレークすることな吸着脱自在
にしたことにある。
以下、本発明の一実施例を第１図によって説明する。
第１段圧縮機ｌ、第２段圧縮機２によって圧縮された高
圧のヘリウムガスは一部が膨張機３に供給され、第１段
膨張機４、第２段膨張機５で断熱膨張して寒冷を発生し
、中圧のヘリウムガスとなって第１段圧縮機ｌと第２段
圧縮［２の間にもどる。
圧のヘリウムガスは一部が膨張機３に供給され、第１段
膨張機４、第２段膨張機５で断熱膨張して寒冷を発生し
、中圧のヘリウムガスとなって第１段圧縮機ｌと第２段
圧縮［２の間にもどる。
残りの高圧ヘリウムガスは第１熱交換器６に入り、ここ
で、対向して流れる低圧のヘリウムガスで冷却される。
で、対向して流れる低圧のヘリウムガスで冷却される。
冷却された高圧ヘリウムガスは配管７を経て凝縮コイル
８に入る。凝縮コイル８を通る過程でクライオスタット
冴のふく射シールド用液体窒素槽６からの蒸発ガスを凝
縮器１８の中で再液化する。凝縮コイル８を出た高圧ヘ
リウムガスは配管９を通って第１冷却コイル１０に入り
、ここで第１段膨張機４によってさらに冷却される。
８に入る。凝縮コイル８を通る過程でクライオスタット
冴のふく射シールド用液体窒素槽６からの蒸発ガスを凝
縮器１８の中で再液化する。凝縮コイル８を出た高圧ヘ
リウムガスは配管９を通って第１冷却コイル１０に入り
、ここで第１段膨張機４によってさらに冷却される。
その後、第２熱交換器１１に入り、対向して流れる低圧
のヘリウムガスで冷却される。
のヘリウムガスで冷却される。
第２熱交換器１１を出てから第２冷却コイル丘に入り、
ここで第２段膨張機５によってさらに冷却されて第３熱
交換器１３に入る。第３熱交換器１３でも、第１熱交換
器６．第２熱交換器１１の場合と同様に対向して流れる
低圧のヘリウムガスで冷却されて、最終的にはＩＯＫ以
下の高圧ヘリウムガスとなってジュールトムソン弁１４
に入る。ジュールトムソン弁１４を通る過程で高圧、低
温のヘリウムガスは断熱膨張してジュールトムソン効果
により、一部のガスが液化する。液化したガスを含んだ
低圧、低温ガスは配管１５を経て他の凝縮コイル１６に
入る。他の凝縮コイル１６を通る過程でクライオスタッ
ト夙の中の液体ヘリウム槽５からの蒸発ガスを他の凝縮
器１９の中で゛再液化する。他の凝縮コイル１６を出た
低圧、低温のヘリウムガスは配管１７を通って第３熱交
換器１３に戻り、以下、第２熱交換器１１．第１熱交換
器６を経て第１段圧縮機ｌの吸込側にもどる。
ここで第２段膨張機５によってさらに冷却されて第３熱
交換器１３に入る。第３熱交換器１３でも、第１熱交換
器６．第２熱交換器１１の場合と同様に対向して流れる
低圧のヘリウムガスで冷却されて、最終的にはＩＯＫ以
下の高圧ヘリウムガスとなってジュールトムソン弁１４
に入る。ジュールトムソン弁１４を通る過程で高圧、低
温のヘリウムガスは断熱膨張してジュールトムソン効果
により、一部のガスが液化する。液化したガスを含んだ
低圧、低温ガスは配管１５を経て他の凝縮コイル１６に
入る。他の凝縮コイル１６を通る過程でクライオスタッ
ト夙の中の液体ヘリウム槽５からの蒸発ガスを他の凝縮
器１９の中で゛再液化する。他の凝縮コイル１６を出た
低圧、低温のヘリウムガスは配管１７を通って第３熱交
換器１３に戻り、以下、第２熱交換器１１．第１熱交換
器６を経て第１段圧縮機ｌの吸込側にもどる。
膨張機、熱交換器等々は真空保冷槽ｎの中に収納され、
比較的低温になる第２段膨張機５、および、第２熱交換
器１１、第３熱交換器１３のまわりにはふく射シールド
板２１を配している。
比較的低温になる第２段膨張機５、および、第２熱交換
器１１、第３熱交換器１３のまわりにはふく射シールド
板２１を配している。
そして真空保冷槽ｎと凝縮器用、１９の間を連絡する配
管７． ９．１５．１７は可撓性のトランスファチュー
ブ加の中に収納されていて、相互の空間はすべて真空に
なっていて、外部からの侵入熱ができるだけ少々なるよ
うに配慮されている。
管７． ９．１５．１７は可撓性のトランスファチュー
ブ加の中に収納されていて、相互の空間はすべて真空に
なっていて、外部からの侵入熱ができるだけ少々なるよ
うに配慮されている。
馬
凝縮ｊｔ１８．１９の先端部２３．３２はそれぞれ液体
窒素槽５の蒸発管ｎ、および液体ヘリウム槽かの蒸発管
四に挿入されている。
窒素槽５の蒸発管ｎ、および液体ヘリウム槽かの蒸発管
四に挿入されている。
蒸発管か、２９はそこを通って侵入する熱量を少くする
ために長くし、それらの支持管列、・（９）、３１も長
（している。
ために長くし、それらの支持管列、・（９）、３１も長
（している。
また、クライオスタット冴の内部も液体ヘリウム檜加、
液体窒素槽６への熱侵入を低減させるために真空断熱さ
れているのが一般である。
液体窒素槽６への熱侵入を低減させるために真空断熱さ
れているのが一般である。
本実施例によれば、凝縮器１８．１９の先端部Ｚ。
張を液体窒素槽６の蒸発管ｎおよび液体ヘリウム検温の
蒸発管四の中に挿入するだけであるからヘリウム冷凍機
とクライオスタットの間を真空ブレークすることなしに
自在に着脱することができるという効果がある。
蒸発管四の中に挿入するだけであるからヘリウム冷凍機
とクライオスタットの間を真空ブレークすることなしに
自在に着脱することができるという効果がある。
第２図は本発明の他の実施例を示すもので凝縮器１９．
（１８）ならび醗こ先端部３２１． （Ｚ（）の周囲を
気密構造の外相間、 （３３’）で覆い、その間を真空
層あ、 （３４’）で断熱した構造ｌこなっている。
（１８）ならび醗こ先端部３２１． （Ｚ（）の周囲を
気密構造の外相間、 （３３’）で覆い、その間を真空
層あ、 （３４’）で断熱した構造ｌこなっている。
本実施例１こよれば、凝縮器１９．１８への熱侵入が低
減され、熱損失の縮減さらに冷凍機容量の低減が図れる
という効果がある。
減され、熱損失の縮減さらに冷凍機容量の低減が図れる
という効果がある。
第３図はさらに別の実施例を示すもので凝縮コイル１６
，８で凝縮した液化ガスを液体ヘリウム種々または液体
窒素槽６にもどすための受液器あならびに一端が前記受
液器あにつながり、他端が液体ヘリウム槽５または液体
窒素槽すに開放された導管語より構成される。３７はシ
ール用カバーを示す。本実施例のような構成によれば蒸
発ガスは外へもれることはな々凝縮器１９，１８の先端
部乾、２３と導管あの間の隙間を通って上昇し、凝縮コ
イル１６．８で冷却されて再液化する。再液化した液化
カスは液滴になって受液器あの上に落下して中央の低く
なった場所に集められ、導管あの中を通って液体ヘリウ
ム槽あまたは液体窒素５に戻っていく。
，８で凝縮した液化ガスを液体ヘリウム種々または液体
窒素槽６にもどすための受液器あならびに一端が前記受
液器あにつながり、他端が液体ヘリウム槽５または液体
窒素槽すに開放された導管語より構成される。３７はシ
ール用カバーを示す。本実施例のような構成によれば蒸
発ガスは外へもれることはな々凝縮器１９，１８の先端
部乾、２３と導管あの間の隙間を通って上昇し、凝縮コ
イル１６．８で冷却されて再液化する。再液化した液化
カスは液滴になって受液器あの上に落下して中央の低く
なった場所に集められ、導管あの中を通って液体ヘリウ
ム槽あまたは液体窒素５に戻っていく。
本実施例によれば、蒸発ガスと再凝縮した液化ガスの流
路が別々になっているので、液化ガスの降下が蒸発ガス
の上昇によって阻害される（いわゆるペーパーロック現
象の影響をうける）ことがな々なるという効果がある。
路が別々になっているので、液化ガスの降下が蒸発ガス
の上昇によって阻害される（いわゆるペーパーロック現
象の影響をうける）ことがな々なるという効果がある。
第４図は本発明のさらに別の実施例を示すもので、第３
図で示すように凝縮器１６，８の先端部３２゜幻と蒸発
管器、２７の間をシール用カバー３７で気密に覆うと何
かの理由で（例えばクライオスタット別の真空が急激に
悪化したりして）液体ヘリウムや液体窒素の蒸発ガス量
が異常に増加したときには凝縮コイル迅、８の凝縮能力
をオーバーしてしまい、液体ヘリウム槽２．液体窒素槽
５の内圧が異常に上昇する危険性がある。
図で示すように凝縮器１６，８の先端部３２゜幻と蒸発
管器、２７の間をシール用カバー３７で気密に覆うと何
かの理由で（例えばクライオスタット別の真空が急激に
悪化したりして）液体ヘリウムや液体窒素の蒸発ガス量
が異常に増加したときには凝縮コイル迅、８の凝縮能力
をオーバーしてしまい、液体ヘリウム槽２．液体窒素槽
５の内圧が異常に上昇する危険性がある。
そこで、第４図のように蒸発管９．２７の常温部に大気
開放ラインを配し、その先端に破壊安全弁あならびに絞
り初を設けることにより、危険性を解消した。すなわち
、本実施例によれば通常時は蒸発ガスのうちの極々少量
を絞り３９を介して放出しながら液体ヘリウム槽がおよ
び液体窒素槽６の内圧をほぼ大気圧に保持し、内圧の異
常上昇時には破壊安全弁おから放出して液体ヘリウム検
器および液体窒素槽５の破損を防く゛ことができるとい
う効果がある。
開放ラインを配し、その先端に破壊安全弁あならびに絞
り初を設けることにより、危険性を解消した。すなわち
、本実施例によれば通常時は蒸発ガスのうちの極々少量
を絞り３９を介して放出しながら液体ヘリウム槽がおよ
び液体窒素槽６の内圧をほぼ大気圧に保持し、内圧の異
常上昇時には破壊安全弁おから放出して液体ヘリウム検
器および液体窒素槽５の破損を防く゛ことができるとい
う効果がある。
第１図の実施例では膨張機として蓄冷器式の往復動形の
もので構成した冷凍機を示したが、ここに回転形の膨張
タービンで構成した冷凍機を用いても同じ効果が得られ
ることは明らかである。
もので構成した冷凍機を示したが、ここに回転形の膨張
タービンで構成した冷凍機を用いても同じ効果が得られ
ることは明らかである。
本発明によれば液体ヘリウム槽、液体窒素槽からなるク
ライオスタットにヘリウム冷凍機で発生する寒冷をうけ
た凝縮器の先端部を挿入するだけで蒸発ガスの再凝縮が
でき、しかもいつでも自在にヘリウム冷凍機とクライオ
スタットとを真空ブレークすることなしに着脱できると
いう効果がある。
ライオスタットにヘリウム冷凍機で発生する寒冷をうけ
た凝縮器の先端部を挿入するだけで蒸発ガスの再凝縮が
でき、しかもいつでも自在にヘリウム冷凍機とクライオ
スタットとを真空ブレークすることなしに着脱できると
いう効果がある。
第１図は本発明の一実施例であるヘリウム冷凍装置の全
体構成を示す系統図、第２図は本発明の他の実施例を示
す凝縮器の部分断面図、第３図は本発明のさらに別の実
施例を示す凝縮器の部分断面図、第４図は本発明のさら
に別の実施例を示す蒸発管の部分断面図である。 １・・・・・・第１段圧縮機、２・・・・・・第２段圧
縮機、３・・・・・・膨張機、６・・・・・・第１熱交
換器、７．１５・・・・・・配管、８・・・・・・凝縮
コイル、１１・・・・・・第２熱交換器、１３・・・・
・・第３熱交換器、１４・曲・ジュールトムソン弁、１
６・・・・・・他の凝縮コイル、１８・・曲凝縮器、１
９・・曲他の凝縮器、オ、３２・・・・・・先端部、ス
・・・・・・クライオスタット、５・・・・・・液体窒
素槽、が・・・・・・液体ヘリウム槽 才１図 ８−一一凝淘ρコイル １６−−−化
の凝縮コイノし２５−−−＊ｍ奔糟 ′１′２図 − 一１＝３図 オ／ｉ図
体構成を示す系統図、第２図は本発明の他の実施例を示
す凝縮器の部分断面図、第３図は本発明のさらに別の実
施例を示す凝縮器の部分断面図、第４図は本発明のさら
に別の実施例を示す蒸発管の部分断面図である。 １・・・・・・第１段圧縮機、２・・・・・・第２段圧
縮機、３・・・・・・膨張機、６・・・・・・第１熱交
換器、７．１５・・・・・・配管、８・・・・・・凝縮
コイル、１１・・・・・・第２熱交換器、１３・・・・
・・第３熱交換器、１４・曲・ジュールトムソン弁、１
６・・・・・・他の凝縮コイル、１８・・曲凝縮器、１
９・・曲他の凝縮器、オ、３２・・・・・・先端部、ス
・・・・・・クライオスタット、５・・・・・・液体窒
素槽、が・・・・・・液体ヘリウム槽 才１図 ８−一一凝淘ρコイル １６−−−化
の凝縮コイノし２５−−−＊ｍ奔糟 ′１′２図 − 一１＝３図 オ／ｉ図
Claims (1)
- １、ヘリウムガスを圧縮して高圧にする圧縮機、高圧ヘ
リウムガスを膨張させて寒冷を発生させる膨張機、高・
低圧のガスを熱交換させて高圧ヘリウムガスを冷却する
複数の熱交換器、最終段の熱交換器を出た高圧・低温の
ヘリウムガスを膨張させるジュールトムソン弁より構成
されたヘリウム冷凍装置において、前記熱交換器群の中
間温度域の配管に連絡された凝縮コイルを収納する凝縮
器の先端部および前記ジュールトムソン弁を出た低温ガ
ス配管に連絡された他の凝縮コイルを収納する他の凝縮
器の先端部をそれぞれクライオスタット内の液体窒素槽
、液体ヘリウム槽に着脱可能な構造としたことを特徴と
するヘリウム冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15871384A JPS6138363A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ヘリウム冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15871384A JPS6138363A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ヘリウム冷凍装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138363A true JPS6138363A (ja) | 1986-02-24 |
| JPH04186B2 JPH04186B2 (ja) | 1992-01-06 |
Family
ID=15677725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15871384A Granted JPS6138363A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ヘリウム冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6138363A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3723748A1 (de) * | 1986-07-18 | 1988-01-28 | Toyota Motor Co Ltd | Elastischer energiespeicher |
| JPS63140275A (ja) * | 1986-12-02 | 1988-06-11 | 株式会社東芝 | 極低温冷凍機 |
| JP2006046896A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Bruker Biospin Ag | クライオスタット構造の無損失冷媒冷却装置 |
| JP2008075893A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Hitachi Ltd | 極低温冷却システム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55126168U (ja) * | 1979-03-02 | 1980-09-06 | ||
| JPS5986870A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-19 | 株式会社日立製作所 | 冷凍機付クライオスタット |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP15871384A patent/JPS6138363A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55126168U (ja) * | 1979-03-02 | 1980-09-06 | ||
| JPS5986870A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-19 | 株式会社日立製作所 | 冷凍機付クライオスタット |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3723748A1 (de) * | 1986-07-18 | 1988-01-28 | Toyota Motor Co Ltd | Elastischer energiespeicher |
| US4762202A (en) * | 1986-07-18 | 1988-08-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Elastic energy storing device |
| JPS63140275A (ja) * | 1986-12-02 | 1988-06-11 | 株式会社東芝 | 極低温冷凍機 |
| JP2006046896A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Bruker Biospin Ag | クライオスタット構造の無損失冷媒冷却装置 |
| JP2008075893A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Hitachi Ltd | 極低温冷却システム |
| JP4641297B2 (ja) * | 2006-09-19 | 2011-03-02 | 株式会社日立製作所 | 極低温冷却システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04186B2 (ja) | 1992-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1285781C (en) | Cryogenic recondenser with remote cold box | |
| JPS5880474A (ja) | 極低温冷却装置 | |
| JPH10103800A (ja) | 複合型冷凍装置 | |
| US3855810A (en) | One flow cascade cycle with buffer volume bypass | |
| JPS58213169A (ja) | 冷凍装置 | |
| Longsworth et al. | 80 K closed-cycle throttle refrigerator | |
| JPH08222429A (ja) | 極低温装置 | |
| JPS6138363A (ja) | ヘリウム冷凍装置 | |
| USRE33878E (en) | Cryogenic recondenser with remote cold box | |
| JP4409828B2 (ja) | ガス液化装置 | |
| JPS6266067A (ja) | ヘリウム冷却装置 | |
| JP2617172B2 (ja) | 極低温冷却装置 | |
| JPS62261868A (ja) | ヘリウム冷却装置 | |
| Baldus et al. | A continuous helium II refrigerator | |
| JPS6317360A (ja) | 極低温冷凍装置の予冷方法 | |
| JPH06323663A (ja) | 冷凍装置 | |
| JPH0645812Y2 (ja) | 極低温冷凍機 | |
| JPS6069462A (ja) | 極低温用冷却装置の冷却方法 | |
| JPH09236340A (ja) | 極低温冷凍装置 | |
| JPS60117059A (ja) | Ｈｅ液化冷凍機の熱侵入防止方法 | |
| JPS61217657A (ja) | 極低温液化冷凍機 | |
| JPH0471137B2 (ja) | ||
| JPS62785A (ja) | 極低温装置の予冷方法 | |
| JPS6078258A (ja) | 二元冷凍装置 | |
| JPS62129676A (ja) | 極低温冷凍装置およびその予冷方法 |