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JPH0648123B2 - Helium refrigeration equipment - Google Patents
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JPH0648123B2 - Helium refrigeration equipment - Google Patents

Helium refrigeration equipment

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JPH0648123B2
JPH0648123B2 JP60075822A JP7582285A JPH0648123B2 JP H0648123 B2 JPH0648123 B2 JP H0648123B2 JP 60075822 A JP60075822 A JP 60075822A JP 7582285 A JP7582285 A JP 7582285A JP H0648123 B2 JPH0648123 B2 JP H0648123B2
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helium
circuit
valve
joule
thomson
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克己 鉾谷
信一郎 篠崎
和夫 三浦
聡 野口
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、極低温を得るためのヘリウム冷凍装置に関す
るものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a helium refrigerating apparatus for obtaining a cryogenic temperature.

(従来の技術) 近年、極低温を得るためのヘリウム冷凍装置の開発が進
められており、例えば、特公昭58−21186号公報
記載の如き極低温冷凍装置が提案されている。即ち、ジ
ュールトムソン回路(以下、J−T回路と称す)におい
て、1台の圧縮機から吐出された高圧ヘリウムガスを該
圧縮機へ戻る低圧ヘリウムガスおよび別設の予冷器で冷
却した後、ジュールトムソン弁(以下J−T弁と称す)
で減圧し、極低温のヘリウム(気液混合状態)を得るよ
うにし、この気液混合状態のヘリウムの蒸発潜熱を極低
温冷却用に利用するようにしている。
(Prior Art) In recent years, development of a helium refrigerating device for obtaining a cryogenic temperature has been underway, and for example, a cryogenic refrigerating device described in Japanese Patent Publication No. 58-21186 is proposed. That is, in a Joule-Thomson circuit (hereinafter referred to as a JT circuit), after cooling high-pressure helium gas discharged from one compressor with low-pressure helium gas returning to the compressor and a precooler provided separately, Thomson valve (hereinafter referred to as JT valve)
Then, the pressure is reduced to obtain cryogenic helium (gas-liquid mixed state), and the latent heat of vaporization of helium in the gas-liquid mixed state is used for cryogenic cooling.

(発明が解決しようとする問題点) 一般にヘリウム冷凍装置においては、運転開始直後(J
−T弁後のヘリウム温度≒300K)から定常冷凍運転
(J−T弁前のヘリウム温度≒5K)に至る初期冷却過
程、所謂クールダウン運転中におけるJ−T弁を通るヘ
リウム重量循環量は、どの温度レベルでもほぼ同じであ
るが、容積循環量は、ヘリウムガス密度の変化に依存す
るところから、J−T弁前のヘリウムガス温度に左右さ
れる。従って、運転開始時のヘリウム容積循環量は、定
常運転時の60〜100倍にもなり、J−T弁開度を定
常運転時の4.2Kレベルで運転すると、絞り過ぎに起因
してJ−T弁における圧力損失が大きくなる結果、J−
Tリターン圧力が極端に低下し、低下スイッチの設定圧
力以下となって、該低圧スイッチの動作により運転不能
におちいる。
(Problems to be Solved by the Invention) Generally, in a helium refrigeration system, immediately after the start of operation (J
The initial cooling process from the helium temperature after the -T valve ≈ 300 K) to the steady-state refrigeration operation (helium temperature before the J-T valve ≈ 5 K), that is, the helium weight circulation amount through the J-T valve during the so-called cooldown operation is Although it is almost the same at any temperature level, the volume circulation rate depends on the helium gas temperature before the JT valve because it depends on the change in the helium gas density. Therefore, the helium volume circulation amount at the start of operation is 60 to 100 times that at steady operation, and if the J-T valve opening is operated at 4.2K level at steady operation, J- due to over-throttlement, As a result of the large pressure loss at the T valve, J-
The T-return pressure is extremely reduced, becomes lower than the set pressure of the reduction switch, and the operation of the low-pressure switch causes the operation to be disabled.

それ故、上記公知例に示すような構成のヘリウム冷凍装
置においては、運転開始時にはJ−T弁を全開とし、J
−T弁前のヘリウムガス温度が下がるにしたがって、J
−T弁の開度を絞る操作を度々行なう必要がある。その
ため、クールダウン運転中の数時間は、人がついて運転
をしなければならないという問題が存する。
Therefore, in the helium refrigerating apparatus having the configuration shown in the above-mentioned known example, the J-T valve is fully opened at the start of operation, and
-As the helium gas temperature in front of the T valve decreases, J
-It is necessary to frequently perform the operation of reducing the opening degree of the T valve. Therefore, there is a problem that a person has to drive for several hours during the cool-down driving.

本発明は、上記問題点を解決せんとしたもので、J−T
弁の開度を運転開始直後から定常運転レベルに保ち、ク
ールダウン運転中におけるJ−T弁操作を不要ならしめ
ることを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems.
The purpose of the present invention is to maintain the opening of the valve at a steady operation level immediately after the start of operation so that the JT valve operation during the cool down operation becomes unnecessary.

(問題点を解決するための手段) 本発明では、上記問題点を解決するための手段として、
第1図図示の如く、J−T回路2と、この回路を流れる
ヘリウムガスを冷却する予冷冷凍回路1とを備え、前記
J−T回路2を流れるヘリウムガス量を調整するための
ガスバラストタンク37を有する流量調整用バイパス回
路39が付設されているヘリウム冷凍装置において、前
記J−T回路2における高圧冷媒ガス管25と低圧冷媒
ガス管26との間に、絞り機構46と冷凍装置のクール
ダウン運転中にのみ開弁する開閉弁47とを直列に介設
してなるクールダウン用バイパス回路45を付設し、ク
ールダウン運転中におけるJ−T弁21の開度を定常運
転レベルに絞ったままとなし得るようにしている。
(Means for Solving Problems) In the present invention, as means for solving the above problems,
As shown in FIG. 1, a gas ballast tank for adjusting the amount of helium gas flowing through the JT circuit 2 is provided with a JT circuit 2 and a precooling refrigeration circuit 1 for cooling the helium gas flowing through this circuit. In a helium refrigerating apparatus having a flow rate adjusting bypass circuit 39 having a flow control unit 37, a throttle mechanism 46 and a cooler of the refrigerating apparatus are provided between the high pressure refrigerant gas pipe 25 and the low pressure refrigerant gas pipe 26 in the JT circuit 2. A cool-down bypass circuit 45, which is connected in series with an on-off valve 47 that opens only during the down operation, is attached, and the opening of the J-T valve 21 during the cool down operation is reduced to a steady operation level. I am trying to be able to do it.

(作用) 本発明では、クールダウン運転中において、J−T回路
2におけるJ−T弁21の開度を定常運転レベルに絞っ
たままで運転をしても、流量調整用バイパス回路39と
は別個に形成されたバイパス回路45の開閉弁47を開
弁することによってJ−T回路2の循環ヘリウムガスの
大部分がバイパス回路45をバイパスし、J−T弁21
を通るヘリウムガスは残りの1部となり、J−Tリター
ン圧力の極端な低下が防止されるという作用が得られ
る。
(Operation) In the present invention, during the cool-down operation, even if the operation is performed with the opening degree of the J-T valve 21 in the J-T circuit 2 reduced to the steady operation level, it is separate from the flow rate adjusting bypass circuit 39. Most of the circulating helium gas in the JT circuit 2 bypasses the bypass circuit 45 by opening the opening / closing valve 47 of the bypass circuit 45 formed in the JT valve 21.
The helium gas passing through becomes the remaining part, and an effect of preventing an extreme decrease in the JT return pressure can be obtained.

(実施例) 以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例を
説明する。
(Examples) Hereinafter, preferred examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

このヘリウム冷凍装置は、予冷冷凍回路1とJ−T回路
2とによって構成されている。
This helium refrigeration system is composed of a pre-cooling refrigeration circuit 1 and a JT circuit 2.

前記予冷冷凍回路1は、予冷用のヘリウムガスを圧縮す
る予冷用圧縮機3、油分離器4、吸着器5、後に詳述す
る膨張機6およびサージボトル7を順次冷媒ガス管路
(即ち、高圧冷媒ガス管路23および低圧冷媒ガス管路
24)で接続して構成されている。ここで、予冷用圧縮
機3、油分離器4、吸着器5、サージボトル7は予冷用
圧縮機ユニットAを構成している。
The pre-cooling / refrigerating circuit 1 includes a pre-cooling compressor 3 for compressing pre-cooling helium gas, an oil separator 4, an adsorber 5, an expander 6 and a surge bottle 7, which will be described in detail later, in a refrigerant gas pipeline (that is, The high pressure refrigerant gas line 23 and the low pressure refrigerant gas line 24) are connected to each other. Here, the precooling compressor 3, the oil separator 4, the adsorber 5, and the surge bottle 7 form a precooling compressor unit A.

一方前記J−T回路2は、大容量の低段圧縮機8、油分
離器9、小容量の高段圧縮機10、油分離器11、吸着
器12、第1のジュールトムソン熱交換器(以下、J−
T熱交換器と称す)13、吸着器14、第1予冷器1
5、第2J−T熱交換器16、吸着器17、第2予冷器
18、第3J−T熱交換器19、吸着器20、J−T弁
21、冷却器22、前記第3、第2および第1J−T熱
交換器19,16および13を順次冷媒ガス管(即ち、
高圧冷媒ガス管25および低圧冷媒ガス管26)で接続
して構成されている。ここで、低段および高段圧縮機
8,10、油分離器9,11、吸着器12および後述す
るガスバラストタンク37はJ−T側圧縮機ユニットB
を構成している。
On the other hand, the JT circuit 2 includes a large capacity low-stage compressor 8, an oil separator 9, a small capacity high-stage compressor 10, an oil separator 11, an adsorber 12, and a first Joule-Thomson heat exchanger ( Below, J-
(T heat exchanger) 13, adsorber 14, first precooler 1
5, second J-T heat exchanger 16, adsorber 17, second precooler 18, third J-T heat exchanger 19, adsorber 20, J-T valve 21, cooler 22, the third, second And the first J-T heat exchangers 19, 16 and 13 are sequentially connected to the refrigerant gas pipe (that is,
The high pressure refrigerant gas pipe 25 and the low pressure refrigerant gas pipe 26) are connected to each other. Here, the low-stage and high-stage compressors 8 and 10, the oil separators 9 and 11, the adsorber 12, and the gas ballast tank 37 described below are the JT side compressor unit B.
Are configured.

前記予冷用圧縮機3、低段および高段圧縮機8および1
0には、それぞれ冷却水コイル27,28および29が
付設されており、これら冷却水コイル27,28,29
によって、それぞれの吐出ガスコイル30,31,32
およびインゼクション用油コイル33,34,35を冷
却し得るように構成されている。
The pre-cooling compressor 3, low-stage and high-stage compressors 8 and 1
0 is provided with cooling water coils 27, 28 and 29, respectively.
According to the respective discharge gas coils 30, 31, 32
And the oil coils 33, 34, 35 for injection can be cooled.

前記各油分離器4,9,11で分離された油はそれぞれ
の圧縮機3,8,10の吸入側にインゼクションされる
ようになっている。
The oil separated by the oil separators 4, 9 and 11 is injected into the suction sides of the compressors 3, 8 and 10, respectively.

前記各吸着器5,12,14,17,20は、それぞれ
の状態におけるヘリウムガス中の不純物を除去する作用
を有している。
Each of the adsorbers 5, 12, 14, 17, 20 has a function of removing impurities in the helium gas in each state.

前記サージボトル7は、予冷用圧縮機3へ返戻される低
圧ヘリウムガスの脈動を少なくする作用を有している。
The surge bottle 7 has the function of reducing the pulsation of the low-pressure helium gas returned to the pre-cooling compressor 3.

又、前記J−T回路2において、吸着器12出口側の高
圧冷媒ガス管25と高段圧縮機10の吸入側との間に
は、高圧制御弁36、ガスバラストタンク37および中
間圧制御弁38を付設したバイパス回路39が介設され
ている。該ガスバラストタンク37は、高圧制御弁36
あるいは中間圧制御弁38を開閉制御することによっ
て、J−T回路2を循環するヘリウムガス量を調整する
作用を有している。
In the JT circuit 2, a high pressure control valve 36, a gas ballast tank 37 and an intermediate pressure control valve are provided between the high pressure refrigerant gas pipe 25 on the outlet side of the adsorber 12 and the suction side of the high pressure compressor 10. A bypass circuit 39 provided with 38 is interposed. The gas ballast tank 37 includes a high pressure control valve 36.
Alternatively, it has an action of adjusting the amount of helium gas circulating in the JT circuit 2 by controlling the opening and closing of the intermediate pressure control valve 38.

前記膨張機6、J−T熱交換器13,16,19、予冷
器15,18、J−T弁21および冷却器22は、高真
空度に保持された真空容器40内に収容され、且つ第
2、第3J−T熱交換器16,19、第2予冷器18、
J−T弁21および冷却器22は幅射シールド41に囲
繞されクライオスタットCを構成している。符号42は
冷却器22の温度を検出する温度計である。前記膨張機
6は、高圧側入口61が予冷用圧縮機3の吐出側に低圧
側出口62が予冷用圧縮機3の吸入側に接続され、膨張
機6内部における高圧ヘリウムガスの膨張行程で冷却を
行う如くなっており、第1および第2ヒートステーショ
ン70,71の外周に設けられた第1および第2予冷器
15,18においてJ−T回路2を流れるヘリウムガス
を予冷する如く成っている。
The expander 6, the JT heat exchangers 13, 16, 19, the precoolers 15, 18, the JT valve 21, and the cooler 22 are housed in a vacuum container 40 maintained at a high degree of vacuum, and The second and third J-T heat exchangers 16 and 19, the second precooler 18,
The J-T valve 21 and the cooler 22 are surrounded by the wide radiation shield 41 to form a cryostat C. Reference numeral 42 is a thermometer that detects the temperature of the cooler 22. The expander 6 has a high-pressure side inlet 61 connected to the discharge side of the pre-cooling compressor 3 and a low-pressure side outlet 62 connected to the suction side of the pre-cooling compressor 3, and is cooled in the expansion stroke of the high-pressure helium gas inside the expander 6. The helium gas flowing through the JT circuit 2 is precooled in the first and second precoolers 15 and 18 provided on the outer circumferences of the first and second heat stations 70 and 71. .

而して、本発明の特徴として、第1図に示す第1実施例
においては、J−T側圧縮機ユニットBにおける高圧冷
媒ガス管25(詳しくは、吸着器12の出口側)と低圧
冷媒ガス管26(詳しくは、低段圧縮機8の吸入側)と
の間に、絞り機構として作用するキャピラリーチューブ
46と開閉弁として作用する電磁弁47とを直列に介設
してなるバイパス回路45が付設されている。この電磁
弁47は、クールダウン運転中のみ開弁され、クールダ
ウン終了時に閉弁される。
As a feature of the present invention, in the first embodiment shown in FIG. 1, the high pressure refrigerant gas pipe 25 (specifically, the outlet side of the adsorber 12) and the low pressure refrigerant in the JT side compressor unit B are provided. A bypass circuit 45 including a capillary tube 46 acting as a throttle mechanism and an electromagnetic valve 47 acting as an opening / closing valve in series between the gas pipe 26 (specifically, the suction side of the low-stage compressor 8). Is attached. The solenoid valve 47 is opened only during the cool down operation and closed at the end of the cool down.

次に、第1実施例のヘリウム冷凍装置の作用を説明す
る。
Next, the operation of the helium refrigeration system of the first embodiment will be described.

まず、運転開始から定常運転に至るクールダウン運転中
の作用を説明する。
First, the operation during the cool down operation from the start of operation to the steady operation will be described.

運転開始と同時にバイパス回路45の電磁弁47を開弁
する。すると、J−T弁21の開度が定常運転レベル
(即ち、4.2Kレベル)の開度に絞って保たれているた
め、運転開始時高段圧縮機10から吐出されたヘリウム
ガスの大部分がバイパス回路45を通って低段圧縮機8
に吸入され、J−T弁21を通るヘリウムガスは残りの
一部となる。従って、J−T回路リターン圧力(即ち、
低段圧縮機8の吸入圧力)が極端に低下することはな
く、運転を継続できる。
Simultaneously with the start of operation, the solenoid valve 47 of the bypass circuit 45 is opened. Then, since the opening of the J-T valve 21 is restricted to the opening of the steady operation level (that is, 4.2K level), most of the helium gas discharged from the high stage compressor 10 at the start of operation is held. Passes through the bypass circuit 45 and the low-stage compressor 8
The helium gas that has been sucked into the JT valve 21 and becomes the remaining part. Therefore, the J-T circuit return pressure (ie,
The suction pressure of the low-stage compressor 8 does not drop extremely, and the operation can be continued.

而して、クールダウン運転中、高段圧縮機10から吐出
された高圧ヘリウムガスは、膨張機6の各ヒートステー
ション70,71に付設した第1、第2予冷器15,1
8にて冷却され、J−T熱交換器13,16,19およ
びJ−T弁21前のヘリウムガス温度も徐々に下がって
くる。ヘリウムガス温度が低下してくると当然ヘリウム
ガスの密度が大きくなり、J−T弁21を通るヘリウム
ガス量も徐々に増加し逆にバイパス回路45を通るバイ
パス量が減少する。そして、J−T弁21後のヘリウム
温度が定常運転レベルである4.2Kに近づくと、バイパ
ス回路45の電磁弁47を閉弁する。すると、高段圧縮
機10から吐出されたヘリウムガスの全量がJ−T弁2
1を通り、4.2Kのヘリウム液化温度が得られる。
During the cool-down operation, the high-pressure helium gas discharged from the high-stage compressor 10 has the first and second precoolers 15 and 1 attached to the heat stations 70 and 71 of the expander 6, respectively.
The temperature of the helium gas in front of the J-T heat exchangers 13, 16 and 19 and the J-T valve 21 is gradually lowered. As the helium gas temperature decreases, the density of the helium gas naturally increases, the amount of helium gas passing through the JT valve 21 gradually increases, and conversely the amount of bypassing through the bypass circuit 45 decreases. When the helium temperature after the J-T valve 21 approaches the steady operation level of 4.2K, the solenoid valve 47 of the bypass circuit 45 is closed. Then, the total amount of helium gas discharged from the high-stage compressor 10 is reduced to the JT valve 2
A helium liquefaction temperature of 4.2 K is obtained through 1.

なお、クールダウン運転中において、J−T弁21を通
る温度の高いヘリウムガス量が少なくおさえられるとこ
ろから、冷却器22によりヘリウムを再凝縮する装置と
して使用する場合における、液体ヘリウムの蒸発量を少
なくすることができる。
During the cool-down operation, the amount of high-temperature helium gas that passes through the J-T valve 21 is suppressed. Therefore, the amount of liquid helium vaporized when used as a device for recondensing helium by the cooler 22 Can be reduced.

次に、定常運転状態に達すると、低段圧縮機8が起動
し、クライオスタットCからのJ−T回路リターンヘリ
ウムガスを低段圧縮機8が吸引・圧縮し、冷却水コイル
28で冷却水により常温300Kまで冷却し、油分離器
9で油分離した後、高段圧縮機10が吸引・圧縮する。
その後、冷却水コイル29で冷却水により常温300K
まで冷却し、油分離器11で油分離した後、吸着器12
で不純物を吸着し、クリーンな高圧ヘリウムガスをクラ
イオスタットCに供給する。
Next, when the steady operation state is reached, the low-stage compressor 8 is started, the JT circuit return helium gas from the cryostat C is sucked and compressed by the low-stage compressor 8, and the cooling water coil 28 cools the helium gas. After cooling to room temperature of 300 K and separating oil by the oil separator 9, the high-stage compressor 10 sucks and compresses.
After that, the cooling water coil 29 cools the room temperature to 300K.
To the adsorber 12 after the oil is separated by the oil separator 11
Then, impurities are adsorbed and clean high-pressure helium gas is supplied to the cryostat C.

クライオスタットC側に供給された高圧ヘリウムガスは
第1J−T熱交換器13の一次側に入り、J−T側圧縮
機ユニットBへ戻る二次側の低圧ヘリウムガスと熱交換
し、常温300Kから約70Kまで冷却され、膨張機6
の第1ヒートステーション70(50〜60K)の外周
に設けられた第1予冷器15に入り、膨張機6により約
55Kまで冷却され、第2J−T熱交換器16の一次側
に入り、J−T側圧縮機ユニットBへ戻る二次側の低圧
ヘリウムガスと熱交換して約20Kまで冷却され、膨張
機6の第2ヒートステーション71(15〜20K)の
外周に設けられた第2予冷器18に入り、膨張機6によ
り約15Kまで冷却され、更に、第3J−T熱交換器1
9の一次側に入り、J−T側圧縮機ユニットBへ戻る二
次側の低圧ヘリウムガスと熱交換して約5Kまで冷却さ
れ、J−T弁21に至る。なお、上記過程中において、
各J−T熱交換器13,16,19の出口側では、吸着
器14,17,20により窒素、酸素、水素等の不純ガ
スを低温吸着し、よりクリーンなヘリウムガスにしてJ
−T弁21や各予冷器15,18のつまりを防止してい
る。
The high-pressure helium gas supplied to the cryostat C side enters the primary side of the first J-T heat exchanger 13 and exchanges heat with the low-pressure helium gas on the secondary side returning to the J-T side compressor unit B, from room temperature 300K. Expander 6 cooled to about 70K
Enters the first precooler 15 provided on the outer periphery of the first heat station 70 (50 to 60K), is cooled to about 55K by the expander 6, enters the primary side of the second J-T heat exchanger 16, and J The second pre-cooling provided to the outer periphery of the second heat station 71 (15 to 20K) of the expander 6 by exchanging heat with the low pressure helium gas on the secondary side returning to the -T side compressor unit B to cool to about 20K. It enters the vessel 18 and is cooled to about 15K by the expander 6, and further the third J-T heat exchanger 1
9 enters the primary side, returns to the JT side compressor unit B, and exchanges heat with the low pressure helium gas on the secondary side to be cooled to about 5K, and reaches the JT valve 21. During the above process,
At the outlet side of each J-T heat exchanger 13, 16, 19 adsorbers 14, 17, 20 adsorb impure gases such as nitrogen, oxygen, and hydrogen at a low temperature to produce cleaner helium gas.
The -T valve 21 and the precoolers 15 and 18 are prevented from being clogged.

而して、高圧ヘリウムガスはJ−T弁21で絞られ、ジ
ュールトムソン膨張をして1気圧、4.2Kの気液混合状
態のヘリウムとなって冷却器22へ供給される。冷却器
22では、このヘリウムの液部分の蒸発潜熱が他のヘリ
ウムガスの液化や再凝縮あるいは被冷却体の冷却に利用
される。
Then, the high-pressure helium gas is throttled by the J-T valve 21, expanded by Joule-Thomson, and becomes helium in a gas-liquid mixed state of 1 atm and 4.2 K and is supplied to the cooler 22. In the cooler 22, the latent heat of vaporization of the liquid portion of helium is used for liquefying or recondensing another helium gas or for cooling the cooled object.

その結果、冷却器22から第3J−T熱交換器19の二
次側に戻る低圧ヘリウムガスは、約4.2Kの飽和ガスと
なる。そして、この低圧ヘリウムガスは第2および第1
J−T熱交換器16,13において一次側の高圧ヘリウ
ムガスを冷却し、約300Kに温度上昇して、J−T側
圧縮機ユニットBへ戻って行く。以後、同様なサイクル
が繰返されて冷凍運転が行われる。
As a result, the low-pressure helium gas returning from the cooler 22 to the secondary side of the third JT heat exchanger 19 becomes a saturated gas of about 4.2K. And this low pressure helium gas is
In the JT heat exchangers 16 and 13, the high-pressure helium gas on the primary side is cooled, the temperature rises to about 300K, and the JT side compressor unit B is returned to. After that, the same cycle is repeated and the freezing operation is performed.

第2図には、本発明の第2実施例が示されており、この
場合、前記バイパス回路45は、クライオスタットC側
において第1J−T熱交換器13の高圧側出口と低圧側
入口との間に付設されている。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which the bypass circuit 45 connects the high-pressure side outlet and the low-pressure side inlet of the first J-T heat exchanger 13 on the cryostat C side. It is attached in between.

本実施例における作用は前記第1実施例と同様なので説
明を省略する。
Since the operation of this embodiment is the same as that of the first embodiment, its explanation is omitted.

上記各実施例において、電磁弁47を閉弁せしめるタイ
ミングは、クールダウンが終了したことを示すJ−T弁
21後のヘリウム温度あるいは高圧の低下を検知するこ
とにより選定される。
In each of the above-described embodiments, the timing for closing the solenoid valve 47 is selected by detecting the decrease in the helium temperature or the high pressure after the JT valve 21, which indicates that the cooldown has ended.

(発明の効果) 叙上の如く、本発明によれば、クールダウン運転中に
は、J−T回路2の高圧冷媒ガス管25と低圧冷媒ガス
管26との間に流量調整用バイパス回路39とは別個に
付設されたバイパス回路45の開閉弁47を開弁せしめ
ることによって、J−T回路2の高圧ヘリウムガスの大
部分をバイパス回路45を通して低圧側へバイパスさ
せ、クールダウン終了と同時に前記開閉弁47を閉弁さ
せて定常運転するようにしたので、J−T弁21の開度
操作を行うことなく、クールダウンの自動運転を行うこ
とができるという優れた効果がある。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, during the cool down operation, the bypass circuit 39 for adjusting the flow rate is provided between the high pressure refrigerant gas pipe 25 and the low pressure refrigerant gas pipe 26 of the JT circuit 2. By opening the opening / closing valve 47 of the bypass circuit 45 provided separately from the above, most of the high pressure helium gas in the JT circuit 2 is bypassed to the low pressure side through the bypass circuit 45, and at the same time as the end of the cool down, Since the on-off valve 47 is closed to perform the steady operation, there is an excellent effect that the cool-down automatic operation can be performed without operating the opening degree of the JT valve 21.

又、このヘリウム冷凍装置を液体ヘリウムの再凝縮機と
して使用する場合、クールダウン運転中にJ−T弁21
を通る温度の高いヘリウムガス量が少なくおさえられる
ため、液体ヘリウムの蒸発量を少なくすることができる
という効果もある。
Also, when using this helium refrigeration system as a recondenser for liquid helium, the JT valve 21 should be operated during the cool-down operation.
Since the amount of helium gas having a high temperature passing therethrough is suppressed, there is also an effect that the evaporation amount of liquid helium can be decreased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の第1実施例にかかるヘリウム冷凍装
置の系統図、第2図は、本発明の第2実施例にかかるヘ
リウム冷凍装置の要部系統図である。 1……予冷冷凍回路 2……ジュールトムソン回路 13……第1ジュールトムソン熱交換器 21……ジュールトムソン弁 25……高圧冷媒ガス管 26……低圧冷媒ガス管 45……バイパス回路 46……絞り機構 47……開閉弁 B……J−T側圧縮機ユニット C……クライオスタット
FIG. 1 is a system diagram of a helium refrigeration system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a main part system diagram of a helium refrigeration system according to a second embodiment of the present invention. 1 ... Pre-cooling refrigeration circuit 2 ... Joule-Thomson circuit 13 ... 1st Joule-Thomson heat exchanger 21 ... Joule-Thomson valve 25 ... High-pressure refrigerant gas pipe 26 ... Low-pressure refrigerant gas pipe 45 ... Bypass circuit 46 ... Throttle mechanism 47 …… Open / close valve B …… JT side compressor unit C …… Cryostat

フロントページの続き (72)発明者 三浦 和夫 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 野口 聡 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献 特開 昭60−26257(JP,A)Front page continued (72) Inventor Kazuo Miura 1304 Kanaoka-machi, Sakai City, Osaka Prefecture Daikin Industries, Ltd. Sakai Plant Kanaoka Factory (72) Satoshi Noguchi 1304, Kanaoka-machi, Sakai City, Osaka Prefecture Daikin Industry Co., Ltd. Kanaoka In the factory (56) References JP-A-60-26257 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ジュールトムソン回路(2)と、この回路を
流れるヘリウムガスを冷却する予冷冷凍回路(1)とを備
え、前記ジュールトムソン回路(2)を流れるヘリウムガ
ス量を調整するためのガスバラストタンク(37)を有する
流量調整用バイパス回路(39)が付設されているヘリウム
冷凍装置において、前記ジュールトムソン回路(2)にお
ける高圧冷媒ガス管(25)と低圧冷媒ガス管(26)との間に
は、絞り機構(46)と冷凍装置のクールダウン運転中にの
み開弁する開閉弁(47)とを直列に介設してなるクールダ
ウン用バイパス回路(45)を付設し、クールダウン運転中
におけるジュールトムソン弁(21)の開度を定常運転レベ
ルに絞ったままとなし得るようにしたことを特徴とする
ヘリウム冷凍装置。
1. A gas for adjusting the amount of helium gas flowing through the Joule-Thomson circuit (2), comprising a Joule-Thomson circuit (2) and a pre-cooling refrigeration circuit (1) for cooling the helium gas flowing through the circuit. In a helium refrigeration system provided with a flow rate adjusting bypass circuit (39) having a ballast tank (37), a high pressure refrigerant gas pipe (25) and a low pressure refrigerant gas pipe (26) in the Joule-Thomson circuit (2) A cool-down bypass circuit (45) consisting of a throttle mechanism (46) and an on-off valve (47) that opens only during the cool-down operation of the refrigeration system is connected in series between the cooler and A helium refrigeration system characterized in that the opening of the Joule-Thomson valve (21) during operation can be kept at a steady operation level.
【請求項2】前記クールダウン用バイパス回路(45)を、
ジュールトムソン回路側の圧縮機ユニット(B)における
高圧冷媒ガス管(25)と低圧冷媒ガス管(26)との間に付設
した特許請求の範囲第1項記載のヘリウム冷凍装置。
2. The cool-down bypass circuit (45),
The helium refrigeration system according to claim 1, which is attached between the high pressure refrigerant gas pipe (25) and the low pressure refrigerant gas pipe (26) in the compressor unit (B) on the side of the Joule-Thomson circuit.
【請求項3】前記クールダウン用バイパス回路(45)を、
クライオスタット(C)における第1ジュールトムソン熱
交換器(13)の高圧側出口と低圧側入口との間に付設した
特許請求の範囲第1項記載のヘリウム冷凍装置。
3. The bypass circuit for cool down (45),
The helium refrigeration system according to claim 1, which is attached between the high-pressure side outlet and the low-pressure side inlet of the first Joule-Thomson heat exchanger (13) in the cryostat (C).
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