JPS6310448Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はヘリウム冷凍機に係り、特に負圧液体
ヘリウムを得るのに好適なヘリウム冷凍機に関す
るものである。

従来、負圧液体ヘリウムの冷熱を利用するよう
にしたヘリウム冷凍機として、大気圧もしくは大
気圧よりも若干高い圧力下の液体ヘリウムを冷凍
機外に設置した真空ポンプで減圧するようにした
ものがある。第１図は従来のこの種ヘリウム冷凍
機のフロー図である。圧縮機１で加圧され、常温
まで冷却された高圧ヘリウムガスは、冷凍機内の
第１熱交換器２内に流入する。第１熱交換器２を
出た高圧ヘリウムガスは、寒冷発生用の膨張ター
ビン３と４とに分流され、残りのガスは、膨張タ
ービン３，４の寒冷およびジユールトムソン弁５
で自由膨張した後の未液化の低圧ヘリウムガスの
寒冷と熱交換するために、第２熱交換器６、第３
熱交換器７、第４熱交換器８、第５熱交換器９へ
と流入し、ジユールトムソン弁５で膨張して気液
分離器１０内に至り、気液分離器１０内に大気圧
より若干高い圧力の加圧液体ヘリウム１１が貯ま
る。ここで、膨張タービン３，４で発生する動力
は、それぞれ制動用フアン１２，１３に吸収さ
れ、制動用フアン１２，１３で加圧され昇温した
ヘリウムガスは、水冷のクーラー１４，１５で冷
却される。

ところで、加圧液体ヘリウム１１よりもさらに
低温の負圧液体ヘリウム１６を得るため、冷凍槽
１７内を冷凍機外に設置した真空ポンプ１８で減
圧し、弁１９で加圧液体ヘリウム１１を膨張させ
る。ここで、第６熱交換器２０では、冷凍槽１７
内で生じるガスヘリウムの寒冷で加圧液化ヘリウ
ム１１を冷却する。なお、真空ポンプ１８で排気
したヘリウムガスは、真空ポンプ１８中で混入し
た油分を分離するため、油分離器２１を通してか
ら圧縮機１の吸入側に戻すようにしている。

しかしながら、第１図の場合、負圧液体ヘリウ
ムを得るために、冷凍機外に真空ポンプ１８と油
分離器２１を設置しており、そのため、真空ポン
プ１８用の動力分だけ原単位が増加するという欠
点がある。

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、真空ポンプを設けることなく良好な負圧液
体ヘリウムを得ることができるヘリウム冷凍機を
提供することにある。

本考案の特徴は、加圧液体ヘリウムを減圧する
手段として、膨張タービンの制動用フアンに真空
用フアンを直結し、この真空用フアンの吸込側に
発生する負圧を利用するようにした点にある。

以下本考案を第２図、第３図に示した実施例を
用いて説明する。

第２図は本考案のヘリウム冷凍機に使用する膨
張タービンの一実施例を示す構造説明図で、第３
図は第２図の膨張タービンを使用した本考案のヘ
リウム冷凍機の一実施例を示すフロー図である。
第２図に示す膨張タービンは、フアン制動方式と
なつており、高温高圧ガスＡを膨張させて低温低
圧ガスＢにするロータ２２と、このときのガスが
なす仕事を吸収してロータ２２の回転を制動する
ための低温低圧ガスＣを高温高圧ガスＤに圧縮す
る制動用フアン１３，１２と、第３図の冷凍槽１
７内を減圧するための真空用フアン２３，３１
と、これらを連結する軸２４とから構成してあ
る。なお、軸２４は、軸受２５に軸２４の半径方
向を固定されたパツド２６で支持されている。ま
た、軸受２５は、ロータ２２、フアン１３および
真空用フアン２３との位置関係を固定するため、
ロータ２２側のケーシング２７，フアン１３側の
ケーシング２８および真空用フアン２３側のケー
シング２９と一体化してある。そして真空用フア
ン２３は、冷凍槽１７内のガスＥをこのフアン２
３入口より吸入し、排気されたガスＦは、次段の
膨張タービンの真空用フアン入口もしくは冷凍機
外に設置した第３図の圧縮機１の吸入側に戻され
る。なお、制動用フアン１３の吸入側室と真空用
フアン２３の吐出側室との間には、前室から後室
へのヘリウムガスのもれ量を極力抑えるため、隔
壁３０を設けてある。

第３図において、第１図と同一図と同一部分は
同じ符号で示し、ここでは説明を省略する。第３
図においては、第１図の膨張タービン３，４とし
て、第２図に示すように、それぞれ制動用フアン
１２，１３のほかに真空用フアン２３，３１を設
けたものを使用しているので、第１図の真空ポン
プ１８および油分離器２１が設けてなく、上記し
たように、膨張タービン４の真空用フアン２３入
口は冷凍槽１７に、出口は膨張タービン３の真空
用フアン３１入口に接続してあり、膨張タービン
３の真空用フアン３１出口は圧縮機１の吸込側に
接続してある。３２，３３は、それぞれ負圧液体
ヘリウム１６の減量運転時の膨張タービン３，４
の制動を調整するための制動用フアン１３，１２
のガス流量調節弁である。

上記した本考案の実施例によれば、冷凍機内の
膨張タービン４，３の発生動力を使用し、このタ
ービン４，３の一部に設けた真空用フアン２３，
３１で負圧を発生できるので、従来のように冷凍
機外に真空ポンプを設ける必要がなく、しかも、
良好な負圧液体を得ることができる。しかも、真
空ポンプを設ける必要がないから、それにともな
い油分離器がいらなくなり、構成が簡単になる。
かつ、真空ポンプを運転する動力もいらなくな
り、その分だけ原単位を減少できる。

以上説明したように、本考案によれば、真空ポ
ンプを設けることなく、良好な負圧液体ヘリウム
を得ることが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機のフロー図、第
２図は本考案のヘリウム冷凍機に使用する膨張タ
ービンの一実施例を示す構造説明図、第３図は本
考案のヘリウム冷凍機の一実施例を示すフロー図
である。 １……圧縮機、２，６〜９，２０……熱交換
器、３，４……膨張タービン、１２，１３……制
動用フアン、１７……冷凍槽、２２……ロータ、
２３，３１……真空用フアン、２４……軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機で加圧されたヘリウムガスを熱交換器を
   通した後一部を寒冷発生用のフアン制動式膨張タ
   ービンに導き、残部は次段の熱交換器およびジユ
   ールトムソン弁を介して気液分離器に導き、該気
   液分離器内の液化ヘリウムを最終段の熱交換器を
   介して冷凍槽に導き、該冷凍槽内を減圧すること
   によつて負圧液体ヘリウムを得るようにしたヘリ
   ウム冷凍機において、前記膨張タービンのロータ
   と制動用フアンとを連結した軸に真空用フアンを
   直結し、該真空用フアンの入口を前記熱交換器を
   通して前記冷凍槽に接続し、前記真空用フアンの
   出口を前記圧縮機の吸込側に接続してなることを
   特徴とするヘリウム冷凍機。