JPS6266067A - ヘリウム冷却装置 - Google Patents
ヘリウム冷却装置Info
- Publication number
- JPS6266067A JPS6266067A JP20426985A JP20426985A JPS6266067A JP S6266067 A JPS6266067 A JP S6266067A JP 20426985 A JP20426985 A JP 20426985A JP 20426985 A JP20426985 A JP 20426985A JP S6266067 A JPS6266067 A JP S6266067A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- helium
- condenser
- liquefied gas
- pipes
- cryostat
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/17—Re-condensers
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (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却５１Ｋに関するものである。
従来のヘリウム冷却装置は大型で多量の液体ヘリウムを
消費する場合には１例えば、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、必要に応じてトラン
スファチューブでクライオスタツトに供給する方式が一
般で、クライイオスタブトにおけるふく射シールド冷却
と液体ヘリウムの供給を同じヘリウム液化冷凍機で行う
場合には、例えば、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。しかしながら、二
〇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暑こ着脱する方法、
構造については配慮されていなかった。
消費する場合には１例えば、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、必要に応じてトラン
スファチューブでクライオスタツトに供給する方式が一
般で、クライイオスタブトにおけるふく射シールド冷却
と液体ヘリウムの供給を同じヘリウム液化冷凍機で行う
場合には、例えば、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。しかしながら、二
〇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暑こ着脱する方法、
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却９Ｉｔの凝縮器及び凝縮器
と連通した断熱配管をタライオスタブト内寒剤で予冷す
ることにより、予冷時間を短縮できるヘリウム冷却装置
を提供することにある。
と連通した断熱配管をタライオスタブト内寒剤で予冷す
ることにより、予冷時間を短縮できるヘリウム冷却装置
を提供することにある。
本発明は、クライオスタット内の寒剤すなわち、液化ガ
スの一部を凝縮器内に移送し、その寒冷によって凝縮器
を冷却し、さらに断熱配管と凝縮器内を流動するガスヘ
リウムを熱移送体として断熱配管を冷却するようにした
ことにある。
スの一部を凝縮器内に移送し、その寒冷によって凝縮器
を冷却し、さらに断熱配管と凝縮器内を流動するガスヘ
リウムを熱移送体として断熱配管を冷却するようにした
ことにある。
以下１本発明の一爽施例を用１図により説明する。
第１段圧縮ａ１．！２段圧縮ａ２によって圧縮された筋
圧ガスヘリウムは一部が夷１の膨張手段である膨張機３
に供給され、第１段膨張機４、第２段膨張８！５で断熱
膨張して寒冷を発生し、中圧のガスヘリウムとなって第
１段圧縮機１と第２圧縮ａ２の間にもどる。
圧ガスヘリウムは一部が夷１の膨張手段である膨張機３
に供給され、第１段膨張機４、第２段膨張８！５で断熱
膨張して寒冷を発生し、中圧のガスヘリウムとなって第
１段圧縮機１と第２圧縮ａ２の間にもどる。
残りの高圧ガスヘリウムは、第１熱交換器６に入り、こ
こで対向して流れる低圧のガスヘリウムで冷却さｔＣる
。冷却された高圧ガスヘリウムは。
こで対向して流れる低圧のガスヘリウムで冷却さｔＣる
。冷却された高圧ガスヘリウムは。
配管７を経て凝縮コイル８に入る。定常運転状態で凝縮
コイル８を通る過程でクライオスタブト冴のふく射シー
ルド用液体窒素槽５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を出た高圧ガスヘリウムは配
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！４によってさらに冷却さｎ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ｎる。
コイル８を通る過程でクライオスタブト冴のふく射シー
ルド用液体窒素槽５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を出た高圧ガスヘリウムは配
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！４によってさらに冷却さｎ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ｎる。
第２熱交換器１１を出てから第２冷却コイルＬ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及び
第２熱交換器６，１１の巻合と同様に対向して流ｎる低
圧のガスヘリウムで冷却されて、最終的には温度１０に
以下の高圧ガスヘリウムとなって１ｇ２の膨張手段のジ
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、低温のガスヘリウムは断熱膨張して
ジュールトムソン効果により、一部のガスが液化する。
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及び
第２熱交換器６，１１の巻合と同様に対向して流ｎる低
圧のガスヘリウムで冷却されて、最終的には温度１０に
以下の高圧ガスヘリウムとなって１ｇ２の膨張手段のジ
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、低温のガスヘリウムは断熱膨張して
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、低温ガスは配管巧を経て他
の凝縮コイル１６に入る。他の凝縮コイル１６を通る過
程でクライオスタブト冴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！＄！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ＪＩｔ機１の
吸込側にもどる。
の凝縮コイル１６に入る。他の凝縮コイル１６を通る過
程でクライオスタブト冴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！＄！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ＪＩｔ機１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ｎ、
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．ｉ３熱交換器１３のまわりはふく射シールド板４
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．ｉ３熱交換器１３のまわりはふく射シールド板４
を配している。
そして真空保冷槽ρと凝縮器１８．１９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Ｉの中に収納さｎていて、相互の空間はすべて真空
をニなっていて外部からの侵入熱ができるだけ少くなる
ように配慮さｆＬ″ｃいる。
配管７． ９．１５．１７は可撓性のトランスファチュ
ーブＩの中に収納さｎていて、相互の空間はすべて真空
をニなっていて外部からの侵入熱ができるだけ少くなる
ように配慮さｆＬ″ｃいる。
凝縮器１８．１９の先端部り、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５の蒸発管器に挿
入されている。
槽５の蒸発管ｎおよび液体ヘリウム槽５の蒸発管器に挿
入されている。
蒸発管２７．２９はそこを通ってクライオスタット外よ
り侵入する８景を少（するため長々し、それらの支持管
列、 ３０．３１も長くしている。
り侵入する８景を少（するため長々し、それらの支持管
列、 ３０．３１も長くしている。
また、クライオスタットＵの内部も液体ヘリウム＄Ｗが
、液体窒素槽５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５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。
夏上述べたのは、ヘリウム冷却装置が定常状態の運転状
況である。膨張機、熱交換器、断熱配管及び凝縮器が常
温状部から、それぞれの低温状態に到る予冷運転では、
凝縮器１８及び１９内とクライオスタット２４外の大気
との間を流路しや断手段例えば弁才、３４を介して連通
じ１・−配管３５．３６を、大気に開放した状態で液体
窒素糟２．液体ヘリウム槽列に液化ガスの充てんを行う
。すなわち、予冷時の々うイオスタブト内の液化ガスの
蒸発ガスの顕熱を利用し、クライオスタットのそれぞれ
の槽内の圧力でこの蒸発ガスを凝縮器１８．１９に導き
冷却コイル８，１６を冷却したのち、配管３５．３６を
弁才、３４を介して大気に排気する。０リング所、３８
はこの蒸発ガスが支持管２８．３１部で大気にもれ出さ
ないようにするためである。蒸発ガスで冷却さｎるコイ
ル８，１６は、コイル内を流動するガスヘリウムを冷却
し、この冷却されたガスヘリウムによってトランスファ
チューブ固自の配管７，９゜１５．１７は冷却される。
況である。膨張機、熱交換器、断熱配管及び凝縮器が常
温状部から、それぞれの低温状態に到る予冷運転では、
凝縮器１８及び１９内とクライオスタット２４外の大気
との間を流路しや断手段例えば弁才、３４を介して連通
じ１・−配管３５．３６を、大気に開放した状態で液体
窒素糟２．液体ヘリウム槽列に液化ガスの充てんを行う
。すなわち、予冷時の々うイオスタブト内の液化ガスの
蒸発ガスの顕熱を利用し、クライオスタットのそれぞれ
の槽内の圧力でこの蒸発ガスを凝縮器１８．１９に導き
冷却コイル８，１６を冷却したのち、配管３５．３６を
弁才、３４を介して大気に排気する。０リング所、３８
はこの蒸発ガスが支持管２８．３１部で大気にもれ出さ
ないようにするためである。蒸発ガスで冷却さｎるコイ
ル８，１６は、コイル内を流動するガスヘリウムを冷却
し、この冷却されたガスヘリウムによってトランスファ
チューブ固自の配管７，９゜１５．１７は冷却される。
未実施例によれば、予冷運転の際予冷時間が長くかかっ
ていた配管？、 ９．１５．１７及び冷却コイル８，
１６は、膨張機３が発生する寒冷と、クライオスタット
内の液体窒素及び液体ヘリウムの蒸発ガスの顕然の寒冷
とで冷却されるので予冷時間を大幅に短縮できる効果が
ある。
ていた配管？、 ９．１５．１７及び冷却コイル８，
１６は、膨張機３が発生する寒冷と、クライオスタット
内の液体窒素及び液体ヘリウムの蒸発ガスの顕然の寒冷
とで冷却されるので予冷時間を大幅に短縮できる効果が
ある。
男２図は本発明の他の実施例を示すもので、第１図と異
なるのは凝縮器９．α日の先端部第１図の羽、（２）の
周囲をＩＫ空気密構造の外管お、（イ）′で覆い、先端
切、（至）を二重管構造とし、コイル１６．（８）への
蒸発ガスの還路４１と該コイルで凝絆した液化ガスの清
路４２とを隔離し、かつ、流路但をクライオスタットの
液溜種々、＠の液化ガス液面下になるよう配置した点に
ある。本実施例によｎば、クライオスタット内の各々の
槽内の圧力で、各々の槽の液化ガスをｉ［接凝縮器１８
．１９に導き、冷却コイル８，１６を冷却できるので、
各々の液化ガスの潜熱をも冷却蚤こ利用できるので、さ
らに予冷時間を短縮できる効果がある。
なるのは凝縮器９．α日の先端部第１図の羽、（２）の
周囲をＩＫ空気密構造の外管お、（イ）′で覆い、先端
切、（至）を二重管構造とし、コイル１６．（８）への
蒸発ガスの還路４１と該コイルで凝絆した液化ガスの清
路４２とを隔離し、かつ、流路但をクライオスタットの
液溜種々、＠の液化ガス液面下になるよう配置した点に
ある。本実施例によｎば、クライオスタット内の各々の
槽内の圧力で、各々の槽の液化ガスをｉ［接凝縮器１８
．１９に導き、冷却コイル８，１６を冷却できるので、
各々の液化ガスの潜熱をも冷却蚤こ利用できるので、さ
らに予冷時間を短縮できる効果がある。
第３図は本発明の他の実施例を示すもので、第２図と異
なる点は、クライオスタット内にある液化ガス槽が、＠
内にクライオスタット外より通電できる加熱用のヒータ
Ｊ、＠′を設けた時にある。
なる点は、クライオスタット内にある液化ガス槽が、＠
内にクライオスタット外より通電できる加熱用のヒータ
Ｊ、＠′を設けた時にある。
本実施例によれば、ヒータの加熱量を調整して槽内の圧
力を制御し、凝縮器１８．１９へ圧送する各々の液化ガ
ス量を変えることが出来るので、凝縮器１８．１９が■
湿状態の時に多口に圧送し、低温状態になる蕃こしたが
って少な目に圧送できるので、さらに予冷時間を短縮で
きる効果がある。
力を制御し、凝縮器１８．１９へ圧送する各々の液化ガ
ス量を変えることが出来るので、凝縮器１８．１９が■
湿状態の時に多口に圧送し、低温状態になる蕃こしたが
って少な目に圧送できるので、さらに予冷時間を短縮で
きる効果がある。
本発明１こよｎば、クライオスタット内の液化ガスの潜
熱、顕熱の寒冷を凝縮器内萎こ圧送して凝縮器を冷却で
きるので、冷凍機からクライオスタットまでの配管及び
凝縮器を冷却する予冷時間を大巾〔こ短縮できる効果が
ある。
熱、顕熱の寒冷を凝縮器内萎こ圧送して凝縮器を冷却で
きるので、冷凍機からクライオスタットまでの配管及び
凝縮器を冷却する予冷時間を大巾〔こ短縮できる効果が
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図は木Ｓｌ明の他の実施例を
示す凝縮器の部分断面図、男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である。 １ ・・・・第１段圧縮機、２・・・・・・第２段圧縮
機、３・・・・・膨張機、６・・・・・・勇ｌ然交換器
、７，１５・・・・・・配管、８・・・・ 凝縮コイル
、 １１・・・・・・第２熱交換器、１３・・・・・・
夷３熱交換器、１４・・・・・・ジュールトムソン弁、
ｉ６・・・・・・他の凝縮１イル、１８・・・・・・凝
縮器、 １９・・・・・・他の凝縮器、：り、３２・・
・・・・先端部、２４・・・・・・フライオス？２）、
６・・・・・・継体′犬ぶ槽、２６・・・・・・液体ヘ
リウム槽、３３．３４・・・・・・弁、あ、３６・・・
・・・配管牙ｌ 図 δ−−−−９ｋＪ偽コイル イ２ｚ
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図は木Ｓｌ明の他の実施例を
示す凝縮器の部分断面図、男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である。 １ ・・・・第１段圧縮機、２・・・・・・第２段圧縮
機、３・・・・・膨張機、６・・・・・・勇ｌ然交換器
、７，１５・・・・・・配管、８・・・・ 凝縮コイル
、 １１・・・・・・第２熱交換器、１３・・・・・・
夷３熱交換器、１４・・・・・・ジュールトムソン弁、
ｉ６・・・・・・他の凝縮１イル、１８・・・・・・凝
縮器、 １９・・・・・・他の凝縮器、：り、３２・・
・・・・先端部、２４・・・・・・フライオス？２）、
６・・・・・・継体′犬ぶ槽、２６・・・・・・液体ヘ
リウム槽、３３．３４・・・・・・弁、あ、３６・・・
・・・配管牙ｌ 図 δ−−−−９ｋＪ偽コイル イ２ｚ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ヘリウムガスを圧縮して高圧にする圧縮機と、高圧
ヘリウムガスを膨張させて寒冷を発生させる複数の膨張
手段と、高・低圧のガスを熱交換させて高圧ガスを冷却
する複数の熱交換器と、該熱交換器群の中間温度域又は
最低温度域の配管あるいは前記膨張手段群の最低温度域
の配管の内で少なくとも１つ以上の配管と断熱配管で連
絡された他の少なくとも１つ以上の凝縮コイルを収納す
る他の凝縮器と、該凝縮器内と少なくとも１つ以上の配
管で連通された液化ガス槽を有するクライオスタットと
、前記凝縮器内と前記クライオスタット外界とに連絡し
た配管と、該配管の途中に設けた流路しゃ断手段とを具
備したことを特徴とするヘリウム冷却装置。 ２、凝縮器内と液化ガス槽を連通した配管の内少なくと
も１つの配管の１端が該液化ガス槽の液面下にあること
を特徴とする特許請求の範囲第１項のヘリウム冷却装置
。 ３、液化ガス槽の液化ガス液面下に液化ガス槽内圧力を
増加させる加熱器を設けたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項のヘリウム冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20426985A JPS6266067A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | ヘリウム冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20426985A JPS6266067A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | ヘリウム冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266067A true JPS6266067A (ja) | 1987-03-25 |
Family
ID=16487674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20426985A Pending JPS6266067A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | ヘリウム冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6266067A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004301773A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Institute Of Physical & Chemical Research | Ｎｍｒプローブ |
| 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 |
-
1985
- 1985-09-18 JP JP20426985A patent/JPS6266067A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004301773A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Institute Of Physical & Chemical Research | Ｎｍｒプローブ |
| 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 |
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