JPH04186B2 - - Google Patents
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- JPH04186B2 JPH04186B2 JP59158713A JP15871384A JPH04186B2 JP H04186 B2 JPH04186 B2 JP H04186B2 JP 59158713 A JP59158713 A JP 59158713A JP 15871384 A JP15871384 A JP 15871384A JP H04186 B2 JPH04186 B2 JP H04186B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- helium gas
- pressure
- helium
- condenser
- 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.)
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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、特にクライ
オスタツトに凝縮器を設け該凝縮器を冷却して成
るものに好適なヘリウム冷凍装置に関するもので
ある。
オスタツトに凝縮器を設け該凝縮器を冷却して成
るものに好適なヘリウム冷凍装置に関するもので
ある。
従来のヘリウム冷凍装置は、例えば実開昭55−
126168号公報に記載のように、クライオスタツト
のノズルに凝縮熱交換器を取付け、該熱交換器を
ヘリウム移送管を介して冷凍機によつて冷却する
ようになつていた。
126168号公報に記載のように、クライオスタツト
のノズルに凝縮熱交換器を取付け、該熱交換器を
ヘリウム移送管を介して冷凍機によつて冷却する
ようになつていた。
従来の装置は、凝縮熱交換器を着脱自在に設け
る点について配慮されていなかつた。すなわち、
液体ヘリウムをノズルから供給し内部の液体ヘリ
ウムが少なくなると再度ノズルから供給するよう
な一般的なクライオスタツトのノズルに凝縮熱交
換器を取り付けて用いる場合には、クライオスタ
ツト内の蒸発ガスを再凝縮し液化させるようにし
ても、気密性に問題があり、内部の液体ヘリウム
は徐々に減少するので、凝縮熱交換器を外して液
体ヘリウムを供給する必要がある。このため、凝
縮熱交換器を容易に着脱させる必要がある。
る点について配慮されていなかつた。すなわち、
液体ヘリウムをノズルから供給し内部の液体ヘリ
ウムが少なくなると再度ノズルから供給するよう
な一般的なクライオスタツトのノズルに凝縮熱交
換器を取り付けて用いる場合には、クライオスタ
ツト内の蒸発ガスを再凝縮し液化させるようにし
ても、気密性に問題があり、内部の液体ヘリウム
は徐々に減少するので、凝縮熱交換器を外して液
体ヘリウムを供給する必要がある。このため、凝
縮熱交換器を容易に着脱させる必要がある。
本発明の目的は、凝縮器を冷却する冷凍機とク
ライオスタツトとを別々に配置し、クライオスタ
ツトに取り付けた凝縮器と冷凍機との間をトラン
スフアーチユーブでつないだものにおいて、クラ
イオスタツトに取り付けた凝縮器の着脱を容易に
できるヘリウム冷凍装置を提供することにある。
ライオスタツトとを別々に配置し、クライオスタ
ツトに取り付けた凝縮器と冷凍機との間をトラン
スフアーチユーブでつないだものにおいて、クラ
イオスタツトに取り付けた凝縮器の着脱を容易に
できるヘリウム冷凍装置を提供することにある。
本発明は、中間温度域の高圧ヘリウムガス配管
で温度レベルの高い凝縮器を冷却し、ジユールト
ムソン弁後方の配管で温度レベルの低い凝縮器を
冷却するようにして、トランスフアーチユーブ内
に通す配管を小さいものとし可撓性を良くして、
凝縮器を冷却する冷凍機とクライオスタツトとを
別々に配置しクライオスタツトに取りけた凝縮器
と冷凍機との間をトランスフアーチユーブでつな
いだヘリウム冷凍装置においても、クライオスタ
ツトに取り付けた凝縮器の着脱を容易にできるよ
うにしたものである。
で温度レベルの高い凝縮器を冷却し、ジユールト
ムソン弁後方の配管で温度レベルの低い凝縮器を
冷却するようにして、トランスフアーチユーブ内
に通す配管を小さいものとし可撓性を良くして、
凝縮器を冷却する冷凍機とクライオスタツトとを
別々に配置しクライオスタツトに取りけた凝縮器
と冷凍機との間をトランスフアーチユーブでつな
いだヘリウム冷凍装置においても、クライオスタ
ツトに取り付けた凝縮器の着脱を容易にできるよ
うにしたものである。
以下、本発明の一実施例を第1図によつて説明
する。
する。
第1段圧縮機1、第2段圧縮機2によつて圧縮
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
つて第1段圧縮機1と第2段圧縮機2の間にもど
る。
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
つて第1段圧縮機1と第2段圧縮機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。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ツト24のふく射シール
ド用液体窒素槽25から蒸発ガスを凝縮器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を通つて第1冷却コイル10に入
り、ここで第1段膨張機4によつてさらに冷却さ
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。
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。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ツト24のふく射シール
ド用液体窒素槽25から蒸発ガスを凝縮器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を通つて第1冷却コイル10に入
り、ここで第1段膨張機4によつてさらに冷却さ
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。
第2熱交換器11を出てから第2冷却コイル1
2に入り、ここで第2段膨張機5によつてさらに
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10K以下の高圧ヘリ
ウムガスとなつてジユールトムソン弁14に入
る。ジユールトムソン弁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ユールトム
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ツト24の中の液体ヘ
リウム槽26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を通つて第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1の吸込側に
もどる。
2に入り、ここで第2段膨張機5によつてさらに
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10K以下の高圧ヘリ
ウムガスとなつてジユールトムソン弁14に入
る。ジユールトムソン弁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ユールトム
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ツト24の中の液体ヘ
リウム槽26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を通つて第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1の吸込側に
もどる。
膨張機、熱交換器等々は真空保冷槽22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
わりにふく射シールド板21を配している。
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
わりにふく射シールド板21を配している。
そして真空保冷槽22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
ランスフアチユーブ20の中に収納されていて、
相互の空間はすべて真空になつていて、外部から
の侵入熱ができるだけ少くなるように配慮されて
いる。
を連絡する配管7,9,15,17は可撓性のト
ランスフアチユーブ20の中に収納されていて、
相互の空間はすべて真空になつていて、外部から
の侵入熱ができるだけ少くなるように配慮されて
いる。
凝縮器18,19の先端部23,32は、それ
ぞれ液体窒素槽5への液体窒素の注入口である蒸
発管27、および液体ヘリウム槽26への液体ヘ
リウムの注入口である蒸発管29に挿入されてい
る。
ぞれ液体窒素槽5への液体窒素の注入口である蒸
発管27、および液体ヘリウム槽26への液体ヘ
リウムの注入口である蒸発管29に挿入されてい
る。
蒸発管27,29はそこを通つて侵入する熱量
を少するために長くし、それらの支持管28,3
0,31も長くしている。
を少するために長くし、それらの支持管28,3
0,31も長くしている。
また、クライオスタツト24の内部も液体ヘリ
ウム槽26、液体窒素槽25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。
ウム槽26、液体窒素槽25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、第1熱交換器の後の高圧ヘ
リウムガスで液体窒素槽に取り付けた凝縮器を冷
却し、ジユールトムソン弁を出た低温ガスで液体
ヘリウム槽に取り付けた凝縮器を冷却するように
しているので、高圧ヘリウムガス移送する配管は
圧損が少なく径の細い配管が使用でき、また低温
ガスを移送する配管も移送量が少なく径の細い配
管が使用できる。これにより、トランスフアーチ
ユーブ内に通す配管を小さいものにでき、可撓性
を良くすることができるので、クライオスタツト
に取り付けた凝縮器を容易に着脱できるという効
果がある。
リウムガスで液体窒素槽に取り付けた凝縮器を冷
却し、ジユールトムソン弁を出た低温ガスで液体
ヘリウム槽に取り付けた凝縮器を冷却するように
しているので、高圧ヘリウムガス移送する配管は
圧損が少なく径の細い配管が使用でき、また低温
ガスを移送する配管も移送量が少なく径の細い配
管が使用できる。これにより、トランスフアーチ
ユーブ内に通す配管を小さいものにでき、可撓性
を良くすることができるので、クライオスタツト
に取り付けた凝縮器を容易に着脱できるという効
果がある。
第2図は、第1図のクライオスタツト24に取
り付けた凝縮器18,19の他の実施例を示すも
ので凝縮器19,18ならびに先端部32,23
の周囲を気密構造の外箱33,33′で覆い、そ
の間を真空層34,34′で断熱した構造なつて
いる。
り付けた凝縮器18,19の他の実施例を示すも
ので凝縮器19,18ならびに先端部32,23
の周囲を気密構造の外箱33,33′で覆い、そ
の間を真空層34,34′で断熱した構造なつて
いる。
本実施例によれば、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。
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。
第3図はさらに別の凝縮器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
ヘリウム槽26または液体窒素槽25にもどすた
めの受液皿36ならびに一端が前記受液皿36に
つながり、他端が液体ヘリウム槽26または液体
窒素槽25に開放された導管35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
く凝縮器19,18の先端部32,23と導管3
5の間の〓間を通つて上昇し、凝縮器コイル1
6,8で冷却されて再液化する。再液化した液化
ガスは液滴になつて受液皿36の上に落下して中
央の低くなつた場所に集められ、導管35の中を
通つて液体ヘリウム槽26または液体窒素槽25
に戻つていく。
で凝縮コイル16,8で凝縮した液化ガスを液体
ヘリウム槽26または液体窒素槽25にもどすた
めの受液皿36ならびに一端が前記受液皿36に
つながり、他端が液体ヘリウム槽26または液体
窒素槽25に開放された導管35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
く凝縮器19,18の先端部32,23と導管3
5の間の〓間を通つて上昇し、凝縮器コイル1
6,8で冷却されて再液化する。再液化した液化
ガスは液滴になつて受液皿36の上に落下して中
央の低くなつた場所に集められ、導管35の中を
通つて液体ヘリウム槽26または液体窒素槽25
に戻つていく。
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つているので、液化ガスの
降下が蒸発ガスの上昇によつて阻害される(いわ
ゆるベーパーロツク現象の影響をうける)ことが
なくなるという効果がある。
ガスの流路が別々になつているので、液化ガスの
降下が蒸発ガスの上昇によつて阻害される(いわ
ゆるベーパーロツク現象の影響をうける)ことが
なくなるという効果がある。
第4図は第1図の蒸発管27,29の他の実施
例を示すもので、第3図で示すように凝縮器1
6,8の先端部32,23と蒸発管29,27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ツト24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1
6,8の凝縮能力をオーバーしてしまい、液体ヘ
リウム槽26、液体窒素槽25の内圧が異常に上
昇する危険性がある。
例を示すもので、第3図で示すように凝縮器1
6,8の先端部32,23と蒸発管29,27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ツト24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1
6,8の凝縮能力をオーバーしてしまい、液体ヘ
リウム槽26、液体窒素槽25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29,27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38ならびに絞り39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く少量を絞り39を
介して放出しながら液体ヘリウム槽26および液
体窒素槽25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38から放出して液
体ヘリウム槽26および液体窒素槽25の破損を
防ぐことができるという効果がある。
温部に大気開放ラインを配し、その先端に破壊安
全弁38ならびに絞り39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く少量を絞り39を
介して放出しながら液体ヘリウム槽26および液
体窒素槽25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38から放出して液
体ヘリウム槽26および液体窒素槽25の破損を
防ぐ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。
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。
本発明によれば、凝縮器を冷却する冷凍機とク
ライオスタツトとを別々に配置し、クライオスタ
ツトに取り付けた凝縮器と冷凍機との間をトラン
スフアーチユーブでつないだものにおいて、クラ
イオスタツトに取り付けた凝縮器の着脱を容易に
できるという効果がある。
ライオスタツトとを別々に配置し、クライオスタ
ツトに取り付けた凝縮器と冷凍機との間をトラン
スフアーチユーブでつないだものにおいて、クラ
イオスタツトに取り付けた凝縮器の着脱を容易に
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図は第1図の
凝縮器の他の実施例を示す部分断面図、第3図は
凝縮器のさらに別の実施例を示す部分断面図、第
4図は第1図のクライオスタツトの蒸発管部分の
他の実施例を示す部分断面図である。 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……ジユールト
ムソン弁、16……他の凝縮コイル、18……凝
縮器、19……他の凝縮器、23,32……先端
部、24……クライオスタツト、25……液体窒
素槽、26……液体ヘリウム槽。
装置の全体構成を示す系統図、第2図は第1図の
凝縮器の他の実施例を示す部分断面図、第3図は
凝縮器のさらに別の実施例を示す部分断面図、第
4図は第1図のクライオスタツトの蒸発管部分の
他の実施例を示す部分断面図である。 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……ジユールト
ムソン弁、16……他の凝縮コイル、18……凝
縮器、19……他の凝縮器、23,32……先端
部、24……クライオスタツト、25……液体窒
素槽、26……液体ヘリウム槽。
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、該圧縮された高圧ヘリウムガスを断熱膨張さ
せて寒冷を発生させる膨張機と、高圧ヘリウムガ
スと低圧の戻りヘリウムガスとを熱交換させるて
高圧ヘリウムガスを冷却する熱交換器群と、最終
段の熱交換器を出た高圧・低温のヘリウムガスを
断熱膨張させるジユールトムソン弁と、前記膨張
機の寒冷発生部、前記熱交換器群および前記ジユ
ールトムソン弁を収納した真空保冷槽と、クライ
オスタツト内の液体窒素槽および液体ヘリウム槽
のそれぞれの注入口に設けた第1および第2の凝
縮器と、前記真空保冷槽と前記第1および第2の
凝縮器とをつなぐトランスフアーチユーブとを有
し、 前記熱交換器群の中間温度域の高圧ヘリウムガ
スを流通させる配管を、前記トランスフアーチユ
ーブ内を前記第1の凝縮器を介して往復させて戻
し、前記膨張機の寒冷発生部に接触させて次の段
の熱交換器につなげ、前記ジユールトムソン弁を
出た液化ガスを含んだ低温のヘリウムガスを流通
させる配管を、前記トランスフアーチユーブ内を
第2の凝縮器を介して往復させて戻し、前記熱交
換器群の最終段の低圧の戻りヘリウムガスライン
に接続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 JPS6138363A (ja) | 1986-02-24 |
| JPH04186B2 true 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) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| DE102004037173B3 (de) * | 2004-07-30 | 2005-12-15 | Bruker Biospin Ag | Vorrichtung zur kryogenverlustfreien Kühlung einer Kryostatanordnung |
| 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 |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6138363A (ja) | 1986-02-24 |
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