JPS62129658A - 冷凍装置 - Google Patents
冷凍装置Info
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- JPS62129658A JPS62129658A JP26925485A JP26925485A JPS62129658A JP S62129658 A JPS62129658 A JP S62129658A JP 26925485 A JP26925485 A JP 26925485A JP 26925485 A JP26925485 A JP 26925485A JP S62129658 A JPS62129658 A JP S62129658A
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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。
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〕
本発明は冷凍装置に係り、特に寒冷発生に用いる冷媒ガ
スの一部を冷却循環用として使用するものに好適な冷凍
装置に関するものである。
スの一部を冷却循環用として使用するものに好適な冷凍
装置に関するものである。
従来の装置は、米国特許１＜４４８４４５８号に記載さ
れているように、すなわち、第４図の概略に示すように
、往復動式の膨張Ｑｌの寒冷発生部で得られた寒冷によ
り被冷却体を冷却する場合、寒冷発生器の寒冷を移送す
る冷媒として、膨張機２人口の高圧配管１１から導入配
管託に分岐させた高圧ヘリウムガスを使用し、寒冷移送
後は、戻り配管エフを膨張機２の出口の低圧配管１８に
戻すようになっていた。しかし、寒冷移送用の冷媒の高
圧ヘリウムガスを循環後は低圧側に捨てており、膨張機
での寒冷発生効率を向上させる点については考慮さして
いなかった。
れているように、すなわち、第４図の概略に示すように
、往復動式の膨張Ｑｌの寒冷発生部で得られた寒冷によ
り被冷却体を冷却する場合、寒冷発生器の寒冷を移送す
る冷媒として、膨張機２人口の高圧配管１１から導入配
管託に分岐させた高圧ヘリウムガスを使用し、寒冷移送
後は、戻り配管エフを膨張機２の出口の低圧配管１８に
戻すようになっていた。しかし、寒冷移送用の冷媒の高
圧ヘリウムガスを循環後は低圧側に捨てており、膨張機
での寒冷発生効率を向上させる点については考慮さして
いなかった。
このように、被冷却体を冷却するのに使用した高圧ヘリ
ウムガスを膨張機２の出口の低圧配管１８に戻すと、圧
縮８１！１から供給される高圧ヘリウムガスのうち膨張
ｆｉ２に直接供給されたもののみが寒冷発生に寄与し、
被冷却体の冷却に使用される高圧ヘリウムガスは、膨張
９．２での寒冷発生に関係しないので圧縮機１での吐出
量が大きいものが必要となる。例えば、圧縮機１での吐
出量が２ｇ／Ｓで被冷却体の冷却用に０．５１／ｓのガ
スを必要とするなら、膨張！Ｉ！２１こ供給できるガス
量は１．５１／／Ｓとなり、寒冷発生量は、膨張機２に
圧縮機１の吐出量の全量が供給された場合に比べ３／４
に低減する。言い換えれば、膨張機２での寒冷発生量を
１００％にするには、吐出量が２．５７７／ｓの圧縮機
が必要となる。
ウムガスを膨張機２の出口の低圧配管１８に戻すと、圧
縮８１！１から供給される高圧ヘリウムガスのうち膨張
ｆｉ２に直接供給されたもののみが寒冷発生に寄与し、
被冷却体の冷却に使用される高圧ヘリウムガスは、膨張
９．２での寒冷発生に関係しないので圧縮機１での吐出
量が大きいものが必要となる。例えば、圧縮機１での吐
出量が２ｇ／Ｓで被冷却体の冷却用に０．５１／ｓのガ
スを必要とするなら、膨張！Ｉ！２１こ供給できるガス
量は１．５１／／Ｓとなり、寒冷発生量は、膨張機２に
圧縮機１の吐出量の全量が供給された場合に比べ３／４
に低減する。言い換えれば、膨張機２での寒冷発生量を
１００％にするには、吐出量が２．５７７／ｓの圧縮機
が必要となる。
本発明の目的は、被冷却体を冷却する冷却回路に循環さ
せる冷媒ガスを分岐させた配管に戻すこと６二よって、
圧縮機の吐出冷媒ガスの全量を膨張機に導き、冷媒ガス
を効率良（使用して圧縮機を小さくし、小形化可能な冷
凍装置を提供することにある。
せる冷媒ガスを分岐させた配管に戻すこと６二よって、
圧縮機の吐出冷媒ガスの全量を膨張機に導き、冷媒ガス
を効率良（使用して圧縮機を小さくし、小形化可能な冷
凍装置を提供することにある。
本発明は、冷媒ガスを圧縮循環させる圧縮機と、該圧縮
機により昇圧された冷媒ガスを断熱膨張させ寒冷を発生
させる寒冷発生手段と、該寒冷発生手段で発生した寒冷
冷媒ガスによって冷却される被冷却体とから成る冷凍装
置において、前記被冷却体を冷却するための冷却回路を
前記圧縮機の吐出側または吸込側の同一側で分岐、帰還
させたことを特徴とし、被冷却体を冷却する冷却回路に
循環する冷媒ガスを分岐した配管に戻すことによって、
圧縮機から吐出された冷媒ガス全量を膨張機に導入し、
冷奴ガスを効率良く流すことＩこよって圧縮機を小さく
することができるものである。
機により昇圧された冷媒ガスを断熱膨張させ寒冷を発生
させる寒冷発生手段と、該寒冷発生手段で発生した寒冷
冷媒ガスによって冷却される被冷却体とから成る冷凍装
置において、前記被冷却体を冷却するための冷却回路を
前記圧縮機の吐出側または吸込側の同一側で分岐、帰還
させたことを特徴とし、被冷却体を冷却する冷却回路に
循環する冷媒ガスを分岐した配管に戻すことによって、
圧縮機から吐出された冷媒ガス全量を膨張機に導入し、
冷奴ガスを効率良く流すことＩこよって圧縮機を小さく
することができるものである。
〔発明の実施例］
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
１は冷媒ガス例えばヘリウムガスを圧縮循環させる圧縮
機６２は冷媒ガスを断熱膨張させる膨張機で、この場合
は、第１段膨張機３と第２段膨張ａ４とから成る。５は
第１熱交換器で７は第２熱交換器、６は第１段膨張機に
設けられた第１コールドステージ、ン熱交換器、９は被
冷却体、この場合は、クライオポンプあの第２クライオ
パネル冴を冷却する第２クライオ熱交換器、ＩＯはクラ
イオポンプかの第１クライオパネルδを冷却する第１ク
ライオ熱交換器、１１は圧縮機１の吐出側と膨張８！２
とを継なく１高圧配管、１２は高圧配管１１から分岐し
、第１熱交換器５を通って、第１コールドステーション
熱交換器６に継ながる導入配管、１３は第１コールドス
テーシヨン熱交換器６からさらに、第２熱交換器７およ
び第２コールドステージ１ン熱交換器８を通って、第２
クライオ熱交換器９に継ながる第２８Ｆ！低澗配管。１
４は第１コールドステーシヨン熱交換器６からそのまま
第１タライオ熱交換器１０に継ながる夷１極低温配管、
１５は第２クライオ熱交換器９から第２熱交換器７を通
りて′＠１低温戻り配管１６に合流する第２低温戻り配
管、１６は第１クライオ熱交換器１０から第２低温戻り
配管１５に合流する第１低温戻り配管、１７は第１低温
戻り配管１６と第２低温戻り配管すとの合流点から、第
１熱交換器を通って高圧配管１１に合流する戻り配管、
１８は膨張ａ２から圧縮機１へ戻る低圧配管、１９は圧
力調整弁、加、２１は流量調整弁、ｎは保冷槽、幻はフ
レキシブルな配管保冷槽、〃はクライオポンプがと配管
保冷槽幻とを密閉隔離する隔壁。
機６２は冷媒ガスを断熱膨張させる膨張機で、この場合
は、第１段膨張機３と第２段膨張ａ４とから成る。５は
第１熱交換器で７は第２熱交換器、６は第１段膨張機に
設けられた第１コールドステージ、ン熱交換器、９は被
冷却体、この場合は、クライオポンプあの第２クライオ
パネル冴を冷却する第２クライオ熱交換器、ＩＯはクラ
イオポンプかの第１クライオパネルδを冷却する第１ク
ライオ熱交換器、１１は圧縮機１の吐出側と膨張８！２
とを継なく１高圧配管、１２は高圧配管１１から分岐し
、第１熱交換器５を通って、第１コールドステーション
熱交換器６に継ながる導入配管、１３は第１コールドス
テーシヨン熱交換器６からさらに、第２熱交換器７およ
び第２コールドステージ１ン熱交換器８を通って、第２
クライオ熱交換器９に継ながる第２８Ｆ！低澗配管。１
４は第１コールドステーシヨン熱交換器６からそのまま
第１タライオ熱交換器１０に継ながる夷１極低温配管、
１５は第２クライオ熱交換器９から第２熱交換器７を通
りて′＠１低温戻り配管１６に合流する第２低温戻り配
管、１６は第１クライオ熱交換器１０から第２低温戻り
配管１５に合流する第１低温戻り配管、１７は第１低温
戻り配管１６と第２低温戻り配管すとの合流点から、第
１熱交換器を通って高圧配管１１に合流する戻り配管、
１８は膨張ａ２から圧縮機１へ戻る低圧配管、１９は圧
力調整弁、加、２１は流量調整弁、ｎは保冷槽、幻はフ
レキシブルな配管保冷槽、〃はクライオポンプがと配管
保冷槽幻とを密閉隔離する隔壁。
上記構成により、圧縮ｆｉｌによって圧縮された高圧ヘ
リウムガスは、高圧配管１１′４：通って圧力間・ ４ 整弁１９で圧力を若干下げ、往復動式の膨張８！２に供
給される。高圧ヘリウムガスは、膨張８！２内の第１段
膨張ａ３．８２段膨張機４で断熱膨張して寒冷を発生し
、低圧のヘリウムガスとなって低圧配管１８を通って圧
縮機１に戻る。
リウムガスは、高圧配管１１′４：通って圧力間・ ４ 整弁１９で圧力を若干下げ、往復動式の膨張８！２に供
給される。高圧ヘリウムガスは、膨張８！２内の第１段
膨張ａ３．８２段膨張機４で断熱膨張して寒冷を発生し
、低圧のヘリウムガスとなって低圧配管１８を通って圧
縮機１に戻る。
一方、圧力調整弁１９の前で分岐し、導入配管化を通り
、流量調整弁間を通ったヘリウムガスは、＠１熱交換器
５及び第１コールドステージ、ン熱交換器６を通り、第
１段膨張ａ３で冷却された後、第１低温配管１４を通り
、第１クライオ熱交換器１゜を介して第１クライオパネ
ル５を冷却し、第１低温戻り配管ｉ６．第１熱交換器５
を通って、圧力調整弁１９の後の高圧配管１１に戻る。
、流量調整弁間を通ったヘリウムガスは、＠１熱交換器
５及び第１コールドステージ、ン熱交換器６を通り、第
１段膨張ａ３で冷却された後、第１低温配管１４を通り
、第１クライオ熱交換器１゜を介して第１クライオパネ
ル５を冷却し、第１低温戻り配管ｉ６．第１熱交換器５
を通って、圧力調整弁１９の後の高圧配管１１に戻る。
また、導入配管化より分岐し＠２極低温配管１３に入っ
たヘリウムガスは、第２熱交換器７および第２コールド
ステージ、ン熱交換器８を通り、＠２段膨張ａ４で冷却
された後、第２極低温配管１３を通って、第２クライオ
パネルＵを＠２クライオ熱交換器９を介して冷却し、！
２低温戻り配管１５．第２熱交換器７を通り、流量ｉ’
ｉ＊弁４を通って第１低温戻り配管１６に合流する。隔
壁ｎは、クライオポンプが内と、膨張機低温部を納めた
保冷槽βおよび配管保冷槽回内とを真空隔離するもので
、クライオパネルが内が大気圧下に開放されても、保冷
槽内を真空に保つだめのものである。
たヘリウムガスは、第２熱交換器７および第２コールド
ステージ、ン熱交換器８を通り、＠２段膨張ａ４で冷却
された後、第２極低温配管１３を通って、第２クライオ
パネルＵを＠２クライオ熱交換器９を介して冷却し、！
２低温戻り配管１５．第２熱交換器７を通り、流量ｉ’
ｉ＊弁４を通って第１低温戻り配管１６に合流する。隔
壁ｎは、クライオポンプが内と、膨張機低温部を納めた
保冷槽βおよび配管保冷槽回内とを真空隔離するもので
、クライオパネルが内が大気圧下に開放されても、保冷
槽内を真空に保つだめのものである。
圧力調整弁１９の前後の圧力差は、この場合、約０５に
９欽讐にセヅトする。これは、導入配管１２から供給さ
れるヘリウムガスがクライオパネル冴。
９欽讐にセヅトする。これは、導入配管１２から供給さ
れるヘリウムガスがクライオパネル冴。
部を冷却した後、戻り配管１７を通１）、圧力調整弁１
９の後の高圧配管１１に戻るまでの圧力損失に等しＬ）
。
９の後の高圧配管１１に戻るまでの圧力損失に等しＬ）
。
本実施例によれば、クライオパネルの冷却に使用したヘ
リウムガスを全て膨張機に供給できるので、圧縮機の容
量を小さくできる。すなわち、処理風ｆｉｍＯが２ｇ／
Ｓで、入口、出口圧力が４．１６Ｋｌｆ／ｃｄの圧縮機
を使用して、クライオポンプ２を冷却するのに必要な冷
却媒体のヘリウムガスｍ’が０、５１１／Ｓで、これを
高圧配管から分配する場合を考えてみると、従来の方式
では、クライオポンプを冷却した後のヘリウムガスが、
膨ｇｋ機の出口側に戻るので、膨張機へのガス供給不足
すなわち、寒冷発生量の低下となる。本実施例では、ク
ライオポンプ部を冷却した後のヘリウムガスが、膨張機
２の人口側に戻るので、膨張機２には全量が供給され寒
冷発生量Ｑｌ＋ 流量ｍ６の低下はなく、圧力損失△ｐ
、この場合は０．５Ｋｙｆ／ｃｄが生じる。
リウムガスを全て膨張機に供給できるので、圧縮機の容
量を小さくできる。すなわち、処理風ｆｉｍＯが２ｇ／
Ｓで、入口、出口圧力が４．１６Ｋｌｆ／ｃｄの圧縮機
を使用して、クライオポンプ２を冷却するのに必要な冷
却媒体のヘリウムガスｍ’が０、５１１／Ｓで、これを
高圧配管から分配する場合を考えてみると、従来の方式
では、クライオポンプを冷却した後のヘリウムガスが、
膨ｇｋ機の出口側に戻るので、膨張機へのガス供給不足
すなわち、寒冷発生量の低下となる。本実施例では、ク
ライオポンプ部を冷却した後のヘリウムガスが、膨張機
２の人口側に戻るので、膨張機２には全量が供給され寒
冷発生量Ｑｌ＋ 流量ｍ６の低下はなく、圧力損失△ｐ
、この場合は０．５Ｋｙｆ／ｃｄが生じる。
寒冷発生量Ｑ［Ｗ）は、流Ｂ ｍ （１／ｓ ］ 、膨
張圧力差すなわち、膨張機人口圧力ｐ＋＋ 出口圧力ｐ
。
張圧力差すなわち、膨張機人口圧力ｐ＋＋ 出口圧力ｐ
。
とじたときの（ｐｔ ｐ、） ＣＫＶｆ／ｃｄ）に
ほぼ比例し、本実施例を圧力損失のない場合と比べてみ
ると、Ｑｓ （ｐｔ ｐｏ−△ｐ）’ｍ。
ほぼ比例し、本実施例を圧力損失のない場合と比べてみ
ると、Ｑｓ （ｐｔ ｐｏ−△ｐ）’ｍ。
−＝ ＝ ０．９６Ｑ、ｏ （
ｐｔ ｐ、）・ｍｏ となり、約４％の寒冷発生低下となる。しかし、従来の
方式の場合は、膨張機への供給ガスの圧力低下、すなわ
ち圧力損失６９分は生じないが、供給する流Ｍｍｏが大
幅に低減する。これを全ｆ供給の場合と比較してみると
、 又＝注口ｍコリ＝。７５ Ｑｏ （ｐよｐａ） ｍ。
ｐｔ ｐ、）・ｍｏ となり、約４％の寒冷発生低下となる。しかし、従来の
方式の場合は、膨張機への供給ガスの圧力低下、すなわ
ち圧力損失６９分は生じないが、供給する流Ｍｍｏが大
幅に低減する。これを全ｆ供給の場合と比較してみると
、 又＝注口ｍコリ＝。７５ Ｑｏ （ｐよｐａ） ｍ。
となり、従来の方式に比べ寒冷発生低下率は１／６に低
減することができ、クライオポンプを短時間の内に良好
に冷却することができる。言い換えれば、冷却時間を同
一にした場合、従来の方式に比べて、圧縮機の吐出量を
小さくでき、容量の小さい圧縮機にすることができるの
で、冷凍装置全体を小型化できるという効果がある。
減することができ、クライオポンプを短時間の内に良好
に冷却することができる。言い換えれば、冷却時間を同
一にした場合、従来の方式に比べて、圧縮機の吐出量を
小さくでき、容量の小さい圧縮機にすることができるの
で、冷凍装置全体を小型化できるという効果がある。
次に、本発明の第２の実施例を第２図により説明する。
本図において第１図と同一符号は同一部材を示し、本図
が第１図と異なる点は、膨張機２の出口側の低圧配管１
８′から導入配管ｎ′を分岐させ、流量調整弁間′を設
けた点と、戻り配管１７′を低圧配管１８′に合流させ
るとともに、合流部平前の低圧配管１８′に圧力調整弁
１９′を設けた点である。
が第１図と異なる点は、膨張機２の出口側の低圧配管１
８′から導入配管ｎ′を分岐させ、流量調整弁間′を設
けた点と、戻り配管１７′を低圧配管１８′に合流させ
るとともに、合流部平前の低圧配管１８′に圧力調整弁
１９′を設けた点である。
本実施例によｎば、前記一実施例と同様の効果がある。
次に、本発明の第３の実施例を第３図により説明する。
本図において第１図と同一符号は同一部材を示し、本図
が＠１図と異なる点は、クライオポンプかのクライオパ
ネル２４．２５を冷却する冷却回路を高圧配管１１から
別々に分岐、導入して、第１極低温配管１４′および１
ｇ２極低温配管１３′にした点と、高圧配管１１から分
岐した後の極低温配管１３′。
が＠１図と異なる点は、クライオポンプかのクライオパ
ネル２４．２５を冷却する冷却回路を高圧配管１１から
別々に分岐、導入して、第１極低温配管１４′および１
ｇ２極低温配管１３′にした点と、高圧配管１１から分
岐した後の極低温配管１３′。
る。
本実施例によれば、前記一実施例と同様の効果があると
ともに、流量調整弁２０ａ、２０ｂが室温部にあり、容
易に個々を調整できるので、クライオパネル冴、２５に
吸着するガス量の調整、すなわち、ガス排気速度を容易
にコントロールできるという効果がある。
ともに、流量調整弁２０ａ、２０ｂが室温部にあり、容
易に個々を調整できるので、クライオパネル冴、２５に
吸着するガス量の調整、すなわち、ガス排気速度を容易
にコントロールできるという効果がある。
本発明によれば、被冷却体を冷却する冷却回路に循環さ
せる冷媒ガスを分岐させた配管に戻すことによって、圧
縮機の吐出冷媒ガスの全量を膨張機に導き、冷媒ガスを
効率良（使用できるので、圧縮機を小さ々でき、冷凍装
置を小型化できるという効果がある。
せる冷媒ガスを分岐させた配管に戻すことによって、圧
縮機の吐出冷媒ガスの全量を膨張機に導き、冷媒ガスを
効率良（使用できるので、圧縮機を小さ々でき、冷凍装
置を小型化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冷凍装置な示す構成図
、！！２図、＠３図は本発明の冷凍装置の他の実施例を
示す構成図、第４図は従来例を示す構成図である。
、！！２図、＠３図は本発明の冷凍装置の他の実施例を
示す構成図、第４図は従来例を示す構成図である。
Claims (1)
- １． 冷媒ガスを圧縮循環させる圧縮機と、該圧縮機に
より昇圧された冷媒ガスを断熱膨張させ寒冷を発生させ
る寒冷発生手段と、該寒冷発生手段で発生した寒冷冷媒
ガスによって冷却される被冷却体とから成る冷凍装置に
おいて、前記被冷却体を冷却するための冷却回路を前記
圧縮機の吐出側または吸込側の同一側で分岐，帰還させ
ることを特徴とする冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26925485A JPH0648122B2 (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26925485A JPH0648122B2 (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 冷凍装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62129658A true JPS62129658A (ja) | 1987-06-11 |
| JPH0648122B2 JPH0648122B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=17469792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26925485A Expired - Lifetime JPH0648122B2 (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648122B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990013132A1 (en) * | 1989-04-27 | 1990-11-01 | Hwa Stephen C P | Process for increasing the critical current density of superconducting materials |
-
1985
- 1985-12-02 JP JP26925485A patent/JPH0648122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990013132A1 (en) * | 1989-04-27 | 1990-11-01 | Hwa Stephen C P | Process for increasing the critical current density of superconducting materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0648122B2 (ja) | 1994-06-22 |
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