JPH01139959A - 蓄冷式Ｈｅ冷凍機 - Google Patents
蓄冷式Ｈｅ冷凍機Info
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- JPH01139959A JPH01139959A JP29784287A JP29784287A JPH01139959A JP H01139959 A JPH01139959 A JP H01139959A JP 29784287 A JP29784287 A JP 29784287A JP 29784287 A JP29784287 A JP 29784287A JP H01139959 A JPH01139959 A JP H01139959A
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- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 title description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
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- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
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Landscapes
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明はＨｅ冷凍機に、関するものである。
（従来技術）
超電導磁石用のクライオスタットでは、超電導コイル容
器の外周を１５に用１段シールド板と６０に用２段シー
ルド板で囲い、各シールド板を蓄冷式％式％ グサイクル等）Ｈｅ冷凍機で冷却し、熱伝導輻射による
入熱を吸収している。比較的小型のクライオスタットの
場合は、Ｈｅ冷凍機の各段ヒートステーションに１段と
２段の各シールド板を直接取付けて冷却する方式で問題
はない、しかしクライオスタットが比較的大きくなると
、この方式では各シールド板は十分冷却されない。
器の外周を１５に用１段シールド板と６０に用２段シー
ルド板で囲い、各シールド板を蓄冷式％式％ グサイクル等）Ｈｅ冷凍機で冷却し、熱伝導輻射による
入熱を吸収している。比較的小型のクライオスタットの
場合は、Ｈｅ冷凍機の各段ヒートステーションに１段と
２段の各シールド板を直接取付けて冷却する方式で問題
はない、しかしクライオスタットが比較的大きくなると
、この方式では各シールド板は十分冷却されない。
１段と２段の各シールド板冷却として、第４図に示すよ
うな小型用の直接冷却方式と、第３図に示すような中型
用の間接冷却方式がある。第４図の直接冷却が最もシン
プルで基本となるものであるが、１）各シールド板１０
．１１に直接Ｈｅ冷凍機１のヒートステーション２，３
を取付けるため、部品配置に制約を受けること、２）ク
ライオスタットが大きくなると、シールド板１０．１１
を厚板にする必要があり設計が複雑となる、等の問題が
ある。このため直接冷却に代って第３図の間接冷却が用
いられるが、この方法の欠点は高性能の熱交換器１８．
１９が２個と、シールド板冷却管６，７が必要となるこ
と、又圧縮機ユニットのＨｅガスの一部を使用するため
、圧縮機ユニットの容量アップが必要となるので、かな
りのコストアップとなること等の問題がある。なお図中
１４は気体Ｈａ回収弁、１５は液体Ｈｅ供給弁、１６は
安全弁である。又２０は流量調整弁、２８はパワーリー
ドである。
うな小型用の直接冷却方式と、第３図に示すような中型
用の間接冷却方式がある。第４図の直接冷却が最もシン
プルで基本となるものであるが、１）各シールド板１０
．１１に直接Ｈｅ冷凍機１のヒートステーション２，３
を取付けるため、部品配置に制約を受けること、２）ク
ライオスタットが大きくなると、シールド板１０．１１
を厚板にする必要があり設計が複雑となる、等の問題が
ある。このため直接冷却に代って第３図の間接冷却が用
いられるが、この方法の欠点は高性能の熱交換器１８．
１９が２個と、シールド板冷却管６，７が必要となるこ
と、又圧縮機ユニットのＨｅガスの一部を使用するため
、圧縮機ユニットの容量アップが必要となるので、かな
りのコストアップとなること等の問題がある。なお図中
１４は気体Ｈａ回収弁、１５は液体Ｈｅ供給弁、１６は
安全弁である。又２０は流量調整弁、２８はパワーリー
ドである。
（発明の解決しようとする問題点）
上述した従来技術における直接・間接両冷却方式のもっ
ている問題点を解決し、直接冷却方式と同一の効果が得
られる冷却方式を提供しようとするものである。
ている問題点を解決し、直接冷却方式と同一の効果が得
られる冷却方式を提供しようとするものである。
（発明による解決手段）
超電導コイルを収納した液体Ｈｅ容器と、シールド板冷
却用の１段と２段の低温逆止弁を取付けた冷凍機ユニッ
トとで構成される超電導クライオスタットを断熱真空容
器に収納し、前記液体Ｈａ容器の外周を２段シールド板
と１段シールド板及びその間を多層断熱材で囲み、前記
冷凍機ユニットの１段ヒートステーションと２段ヒート
ステーションにガスの流動方向を互に逆にした２個の低
温逆止弁をそれぞれ取付け、これら２個の低温逆止弁に
１段シールド板冷却管と２段シールド板冷却管をそれぞ
れに配管したことを特徴とする。
却用の１段と２段の低温逆止弁を取付けた冷凍機ユニッ
トとで構成される超電導クライオスタットを断熱真空容
器に収納し、前記液体Ｈａ容器の外周を２段シールド板
と１段シールド板及びその間を多層断熱材で囲み、前記
冷凍機ユニットの１段ヒートステーションと２段ヒート
ステーションにガスの流動方向を互に逆にした２個の低
温逆止弁をそれぞれ取付け、これら２個の低温逆止弁に
１段シールド板冷却管と２段シールド板冷却管をそれぞ
れに配管したことを特徴とする。
（実施例）
第１図を参照して説明する。ａはＧ−Ｍサイクル冷凍機
用Ｈｅ圧縮機ユニット（Ｈｅ圧縮機ユニットという）、
ｂはＧ−Ｍサイクル冷凍機ユニット（冷凍機ユニットと
いう）を内蔵した超電導クライオスタットである。
用Ｈｅ圧縮機ユニット（Ｈｅ圧縮機ユニットという）、
ｂはＧ−Ｍサイクル冷凍機ユニット（冷凍機ユニットと
いう）を内蔵した超電導クライオスタットである。
Ｈｅ圧縮機ユニットａと冷凍機ユニットｂとはフレキシ
ブルチューブ１７と電線２７で接続されている。超電導
磁石は超電導コイル８を収納した液体Ｈｅ容器９と、シ
ールド板冷却用の１段と２段低温逆止弁４，５を取付け
た冷凍機ユニット１で構成し、断熱真空容器１３に収納
されている。
ブルチューブ１７と電線２７で接続されている。超電導
磁石は超電導コイル８を収納した液体Ｈｅ容器９と、シ
ールド板冷却用の１段と２段低温逆止弁４，５を取付け
た冷凍機ユニット１で構成し、断熱真空容器１３に収納
されている。
超電導コイル８を収納した液体Ｈｅ容器９の外周を２段
シールド板１０と１段シールド板１１で囲み、その間を
多層断熱材１２で囲っている。Ｇ−Ｍ冷凍機の１段ヒー
トステーション２と２段ヒートステーション３には第２
図に示す低温逆止弁４゜５をそれぞれ取付け、１段シー
ルド板冷却管６と２段シールド板冷却管７とをそれぞれ
配管して、配管上に流量調整弁２５ａ、 ２５ｂを設け
ている。
シールド板１０と１段シールド板１１で囲み、その間を
多層断熱材１２で囲っている。Ｇ−Ｍ冷凍機の１段ヒー
トステーション２と２段ヒートステーション３には第２
図に示す低温逆止弁４゜５をそれぞれ取付け、１段シー
ルド板冷却管６と２段シールド板冷却管７とをそれぞれ
配管して、配管上に流量調整弁２５ａ、 ２５ｂを設け
ている。
Ｇ−Ｍサイクル冷凍機の１段ヒートステーション２と２
段ヒートステーション３の下部に設けた低温逆止弁は１
〜１．２Ｈｚで作動するＧ−Ｍサイクル冷凍機の作動圧
力差（１２ｋｇ／ａＪ〜１５ｋｇ／ａｌｉ）によって各
ヒートステーション２，３のＨｅ冷媒が各シールド板冷
却管６，７内を循環して、各シールド板を冷却するよう
になっている。
段ヒートステーション３の下部に設けた低温逆止弁は１
〜１．２Ｈｚで作動するＧ−Ｍサイクル冷凍機の作動圧
力差（１２ｋｇ／ａＪ〜１５ｋｇ／ａｌｉ）によって各
ヒートステーション２，３のＨｅ冷媒が各シールド板冷
却管６，７内を循環して、各シールド板を冷却するよう
になっている。
以上の構成において、クライオスタットとＨｅ冷凍機と
を分屋させ、Ｈｅ冷凍機の各段ヒートス・チージョンの
低温逆止弁とクライオスタットの各段シールド冷却管と
を別のトランスファチューブで接続することも可能であ
る。
を分屋させ、Ｈｅ冷凍機の各段ヒートス・チージョンの
低温逆止弁とクライオスタットの各段シールド冷却管と
を別のトランスファチューブで接続することも可能であ
る。
又上記実施例は液体Ｈｅ容器のシールド板の冷却につい
てのべたが、シールド板の冷却のみでなく、素子等の冷
却も可能である。
てのべたが、シールド板の冷却のみでなく、素子等の冷
却も可能である。
さらにＧ−Ｍサイクル冷凍機以外のスターリングサイク
ルやツルベイサイクル等の冷凍機に使用しても同じ効果
が得られるのは勿論である。なお図中２３はガスケット
である。
ルやツルベイサイクル等の冷凍機に使用しても同じ効果
が得られるのは勿論である。なお図中２３はガスケット
である。
（作用）
Ｇ−Ｍサイクル冷凍機ユニット１には、シリンダー２９
と蓄冷器３２．３３を内蔵した１・２段ピストン３０．
３１と、常温側に吸入弁・吐出弁があり、モータの駆動
によってピストンと吸入弁・吐出弁は相互に連動して作
動する。ピストン３０゜３１がシリンダ２９内の最下部
にある時、吸入弁が開いて（吐出弁は閉）圧縮機ユニッ
トａからの約２０ｋｇ／ａ＃Ｇのガスがピストンの常温
側空間３４および蓄冷器３２．３３内を満たす０次の段
階でピストン３０．３１を上部に移動させる。この時常
温高圧のＨｅガスは常温側空間３４から１，２段ピスト
ンの蓄冷器３２．３３を通って、低温側空間３５．３６
に移動し、それぞれ蓄冷器の冷熱をうぼって温度が低く
なる。
と蓄冷器３２．３３を内蔵した１・２段ピストン３０．
３１と、常温側に吸入弁・吐出弁があり、モータの駆動
によってピストンと吸入弁・吐出弁は相互に連動して作
動する。ピストン３０゜３１がシリンダ２９内の最下部
にある時、吸入弁が開いて（吐出弁は閉）圧縮機ユニッ
トａからの約２０ｋｇ／ａ＃Ｇのガスがピストンの常温
側空間３４および蓄冷器３２．３３内を満たす０次の段
階でピストン３０．３１を上部に移動させる。この時常
温高圧のＨｅガスは常温側空間３４から１，２段ピスト
ンの蓄冷器３２．３３を通って、低温側空間３５．３６
に移動し、それぞれ蓄冷器の冷熱をうぼって温度が低く
なる。
ピストンが最上部の位置にくると、吸入弁を閉じ吐出弁
が開いて圧縮機ユニットの低圧側とつながり高圧のＨｅ
ガスは約６ ｋｇ／ａｌＧに減圧され断熱膨部により温
度は下がる。そしてピストンを下部に移動させると、Ｈ
ｅガスは低温側空間から各蓄冷器を通って常温側空間に
移動し、蓄冷器を冷し昇温しで流出する。このサイクル
の繰り返しで１段ヒートステーション２．２段ヒートス
テーション３はそれぞれ無負荷でほぼ３５に、ＩＯＫま
で冷却される。
が開いて圧縮機ユニットの低圧側とつながり高圧のＨｅ
ガスは約６ ｋｇ／ａｌＧに減圧され断熱膨部により温
度は下がる。そしてピストンを下部に移動させると、Ｈ
ｅガスは低温側空間から各蓄冷器を通って常温側空間に
移動し、蓄冷器を冷し昇温しで流出する。このサイクル
の繰り返しで１段ヒートステーション２．２段ヒートス
テーション３はそれぞれ無負荷でほぼ３５に、ＩＯＫま
で冷却される。
このＧ−Ｍサイクル冷凍機の１，２段ヒートステーショ
ンに低温逆止弁を設けることによって本発明は成立する
。第２図の２段ヒートステーションの低温逆止弁５の作
動について説明する。２段ヒートステーション３の低温
側空間３６は、１〜１ 、２ Ｈｚで２０ｋｇ／ｄＧか
ら６ｋｇ／ｃｊＧとＨｅガスの圧力変動を繰り返してお
り、その圧力差は約１４ ｋｇ／ａＪである。この低温
側空間３６が減圧状態から加圧されるとスプリング２１
ａで閉じている弁体２２ａは圧力差の方向で開き、冷却
Ｈｅガスは吐出管２４ａ内に流出し、一方の弁体２２ｂ
は逆に閉じてしまい、吐出管２４ａ、吸入管２４ｂと２
段シールド板冷却管７に高圧のＨｅガスが満たされる。
ンに低温逆止弁を設けることによって本発明は成立する
。第２図の２段ヒートステーションの低温逆止弁５の作
動について説明する。２段ヒートステーション３の低温
側空間３６は、１〜１ 、２ Ｈｚで２０ｋｇ／ｄＧか
ら６ｋｇ／ｃｊＧとＨｅガスの圧力変動を繰り返してお
り、その圧力差は約１４ ｋｇ／ａＪである。この低温
側空間３６が減圧状態から加圧されるとスプリング２１
ａで閉じている弁体２２ａは圧力差の方向で開き、冷却
Ｈｅガスは吐出管２４ａ内に流出し、一方の弁体２２ｂ
は逆に閉じてしまい、吐出管２４ａ、吸入管２４ｂと２
段シールド板冷却管７に高圧のＨｅガスが満たされる。
低温空間部が逆に減圧されると２２ａが閉じ２２ｂが開
いて。
いて。
２４ａ、 ２４ｂのＨｅガスは低温側空間部３６へ流入
する。このサイクルで断続的に冷却Ｈｅガスは冷却管７
へ流れるので、２段シールド板１０１よ冷却される。冷
却管７を流れる冷却Ｈｅガスの流量は低温逆止弁５およ
び冷却管７の配管抵抗によって決まるので、流量調整弁
２５ｂを設けて調整する。１段低温逆止弁４の作動につ
いては作動温度が違うだけで２段低温逆止弁５と同様で
ある。
する。このサイクルで断続的に冷却Ｈｅガスは冷却管７
へ流れるので、２段シールド板１０１よ冷却される。冷
却管７を流れる冷却Ｈｅガスの流量は低温逆止弁５およ
び冷却管７の配管抵抗によって決まるので、流量調整弁
２５ｂを設けて調整する。１段低温逆止弁４の作動につ
いては作動温度が違うだけで２段低温逆止弁５と同様で
ある。
（効果）
Ｇ−Ｍ冷凍機を用い、クライオスタットの１段と２段シ
ールド板を間接的に冷却する方法において、Ｇ−Ｍ冷凍
機のヒートステーションに低温逆止弁を用い、これを１
段及び２段シールド板冷却管に配管したので、従来間接
冷却方式で２個の熱交換器を必要としていたものを不要
とすることができ、コストダウン及び装置の小型化に寄
与するところ大なるものがある。
ールド板を間接的に冷却する方法において、Ｇ−Ｍ冷凍
機のヒートステーションに低温逆止弁を用い、これを１
段及び２段シールド板冷却管に配管したので、従来間接
冷却方式で２個の熱交換器を必要としていたものを不要
とすることができ、コストダウン及び装置の小型化に寄
与するところ大なるものがある。
第１図は本発明に係るヘリウム冷凍機を示す。
第２図は第１図における■矢視部詳細図。
第３図と第４図は従来方式による２つの冷却方式を示す
。 図において； Ｉ Ｑ−Ｍサイクル冷凍機ユニット ２１段ヒートステーション ３２段ヒートステーション ４１段低温逆止弁 ５２段低温逆止弁 ６１段シールド板冷却管 ７２段シールド板冷却管 ８ 超電導コイル ９ 液体ヘリウム（ＬＨｅ）容器 １０２段シールド板 １１ １段シールド板１２ 多
層断熱材 １３ 真空容器１４ 気体ヘリウム
（ＧＨｅ）回収弁１５ 液体ヘリウム（Ｌ Ｈｅ）供
給弁１６ 安全弁 １７ フレキシブルチューブ １８１段熱交換器 １９２段熱交換器２０ 流量調
整弁 ２１ａ、２１ｂ スプリング２２ａ、２２
ｂ 弁体 ２３ ガスケット２４ａ 吐出
管 ２４ｂ 吸入管２５ａ 、 ２５ｂ
流量調整弁 ２６ ボルト２７ 電線
２８ パワーリード２９ シリンダー ３０１
段ピストン３１２段ピストン ３２１段蓄冷器 ３３２段蓄冷器 ３４ 常温側空間３５ 低温
側空間 ３６ 低温側空間以上 出願人 住友重機械工業株式会社 復代理人 弁理士 大 橋 勇 第１図 第２図
。 図において； Ｉ Ｑ−Ｍサイクル冷凍機ユニット ２１段ヒートステーション ３２段ヒートステーション ４１段低温逆止弁 ５２段低温逆止弁 ６１段シールド板冷却管 ７２段シールド板冷却管 ８ 超電導コイル ９ 液体ヘリウム（ＬＨｅ）容器 １０２段シールド板 １１ １段シールド板１２ 多
層断熱材 １３ 真空容器１４ 気体ヘリウム
（ＧＨｅ）回収弁１５ 液体ヘリウム（Ｌ Ｈｅ）供
給弁１６ 安全弁 １７ フレキシブルチューブ １８１段熱交換器 １９２段熱交換器２０ 流量調
整弁 ２１ａ、２１ｂ スプリング２２ａ、２２
ｂ 弁体 ２３ ガスケット２４ａ 吐出
管 ２４ｂ 吸入管２５ａ 、 ２５ｂ
流量調整弁 ２６ ボルト２７ 電線
２８ パワーリード２９ シリンダー ３０１
段ピストン３１２段ピストン ３２１段蓄冷器 ３３２段蓄冷器 ３４ 常温側空間３５ 低温
側空間 ３６ 低温側空間以上 出願人 住友重機械工業株式会社 復代理人 弁理士 大 橋 勇 第１図 第２図
Claims (1)
- 超電導コイルを収納した液体Ｈｅ容器と、シールド板冷
却用の１段と２段の低温逆止弁を取付けた冷凍機ユニッ
トとで構成される超電導クライオスタットを断熱真空容
器に収納し、前記液体Ｈｅ容器の外周を２段シールド板
と１段シールド板及びその間の多層断熱材で囲み、前記
冷凍機ユニットの１段ヒートステーションと２段ヒート
ステーションにガスの流動方向を互に逆にした２個の低
温逆止弁をそれぞれ取付け、該２個の低温逆止弁に１段
シールド板冷却管と２段シールド板冷却管をそれぞれに
配管したことを特徴とするＨｅ冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29784287A JPH0689953B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 蓄冷式Ｈｅ冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29784287A JPH0689953B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 蓄冷式Ｈｅ冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01139959A true JPH01139959A (ja) | 1989-06-01 |
| JPH0689953B2 JPH0689953B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=17851857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29784287A Expired - Lifetime JPH0689953B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 蓄冷式Ｈｅ冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689953B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03236551A (ja) * | 1990-02-14 | 1991-10-22 | Arubatsuku Kuraio Kk | 寒冷輸送方法 |
| WO2003001127A1 (fr) * | 2001-06-21 | 2003-01-03 | Air Water Inc. | Machine de congelation de type entreposage frigorifique |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP29784287A patent/JPH0689953B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03236551A (ja) * | 1990-02-14 | 1991-10-22 | Arubatsuku Kuraio Kk | 寒冷輸送方法 |
| WO2003001127A1 (fr) * | 2001-06-21 | 2003-01-03 | Air Water Inc. | Machine de congelation de type entreposage frigorifique |
| US7047749B2 (en) | 2001-06-21 | 2006-05-23 | Air Water Inc. | Regenerative refrigerating apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0689953B2 (ja) | 1994-11-14 |
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