JPH0147711B2 - - Google Patents
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- JPH0147711B2 JPH0147711B2 JP17320682A JP17320682A JPH0147711B2 JP H0147711 B2 JPH0147711 B2 JP H0147711B2 JP 17320682 A JP17320682 A JP 17320682A JP 17320682 A JP17320682 A JP 17320682A JP H0147711 B2 JPH0147711 B2 JP H0147711B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- cooled
- cryopanel
- gas
- cryogenic
- 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.)
- Expired
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Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は極低温冷凍装置に係り、特に複数の被
冷却部材（例えば、クライオパネル）を長大な極
低温冷媒移送管を使用して冷却するものに好適な
極低温冷凍装置に関するものである。
冷却部材（例えば、クライオパネル）を長大な極
低温冷媒移送管を使用して冷却するものに好適な
極低温冷凍装置に関するものである。
クライオパネルは、極低温に冷却された金属面
に気体を凝縮固化させることによつて排気する一
種の真空ポンプであり、クリーンな真空が得ら
れ、かつ、大きな排気速度が得られるという特徴
がある。
に気体を凝縮固化させることによつて排気する一
種の真空ポンプであり、クリーンな真空が得ら
れ、かつ、大きな排気速度が得られるという特徴
がある。
特に、核融合実験装置のプラズマ加熱装置であ
る中性粒子入射装置の排気ポンプとしては、被排
気ガスが水素で、大きな排気速度が必要とされる
ので、一般にクライオパネルが使用されている。
クライオパネルは、それの排気原理から一定量の
気体を排気すると、クライオパネル面に気体が凝
縮固化するので、この凝縮固化したものをパネル
面を加熱することによつて除去して再生する必要
がある。
る中性粒子入射装置の排気ポンプとしては、被排
気ガスが水素で、大きな排気速度が必要とされる
ので、一般にクライオパネルが使用されている。
クライオパネルは、それの排気原理から一定量の
気体を排気すると、クライオパネル面に気体が凝
縮固化するので、この凝縮固化したものをパネル
面を加熱することによつて除去して再生する必要
がある。
第１図は複数の中性粒子入射装置のクライオパ
ネルを冷却するヘリウム冷凍装置の一例を示す系
統図である。中性粒子入射装置のクライオパネル
は、高真空を得るために大気圧以下に減圧された
液体ヘリウムによつて冷却するようにする。第１
図において、１は減圧ポンプ、２は圧縮機で、圧
縮機２で圧縮された高圧ヘリウムガスはヘリウム
冷凍機３に導かれ、第１熱交換器４ａで冷却さ
れ、一部のガスは等エントロピー膨張によつて寒
冷を発生させる第１膨張タービン５ａに導かれ、
温度降下した後、第３熱交換器４ｃでさらに冷却
され、その後、第２膨張タービン５ｂに導かれ、
等エントロピー膨張によつて再び温度降下し、戻
りガスに合流する。第１熱交換器４ａで冷却され
た残りのガスは、第２熱交換器タービン４ｂ、第
３熱交換器４ｃ、第４熱交換器４ｄ、第５熱交換
器４ｅで順次冷却され、逆転温度以下となりJT
弁６でほぼ大気圧まで断熱膨張し、一部のガスが
液化して気液分離器７に導かれる。液化しなかつ
た極低温ガスは、気液分離器７から熱交換器４ｅ
〜４ａに順次導かれ、高圧ガスと熱交換すること
によつて寒冷回収された後、圧縮機２の吸入側に
戻る。液化ガスは冷媒移送管内管８ａを通り、各
中性粒子入射装置真空容器２０1〜２０oに供給さ
れる。冷媒移送管内管８ａは侵入熱を減少させる
ために冷媒移送管外管９ａによつて真空保冷され
ている。冷媒移送管内管８ｂ、外管９ｂについて
も同様である。このように真空保冷された特殊な
冷媒移送管を極低温冷媒移送配管と称する。中性
粒子入射装置真空容器２０1〜２０oに導かれた液
化ガス（冷媒と称する。）は、それぞれ減圧弁２
１1〜２１oで所定の圧力まで減圧された後、クラ
イオパネル２２1〜２２oに導かれ、クライオパネ
ル２２1〜２２oを冷却し、それぞれクライオパネ
ル気液分離器２３1〜２３oに入り気液分離され
る。クライオパネル気液分離器２３1〜２３oは、
液位と連動する減圧弁２１1〜２１oによつて負荷
に対応した冷媒供給制御を行うとともに、中性粒
子入射時のパネル負荷に対する寒冷のバツフアと
して作用する。クライオパネル気液分離器２３1
〜２３oで分離された極低温ガスは、それぞれ戻
り冷媒移送管内管８ｂを通り、ヘリウム冷凍機３
に戻り、熱交換器４ｅ〜４ａにて順次寒冷回収さ
れた後、減圧ポンプ１に戻り、ほぼ大気圧まで昇
圧された後、圧縮機２の吸入側に戻る。
ネルを冷却するヘリウム冷凍装置の一例を示す系
統図である。中性粒子入射装置のクライオパネル
は、高真空を得るために大気圧以下に減圧された
液体ヘリウムによつて冷却するようにする。第１
図において、１は減圧ポンプ、２は圧縮機で、圧
縮機２で圧縮された高圧ヘリウムガスはヘリウム
冷凍機３に導かれ、第１熱交換器４ａで冷却さ
れ、一部のガスは等エントロピー膨張によつて寒
冷を発生させる第１膨張タービン５ａに導かれ、
温度降下した後、第３熱交換器４ｃでさらに冷却
され、その後、第２膨張タービン５ｂに導かれ、
等エントロピー膨張によつて再び温度降下し、戻
りガスに合流する。第１熱交換器４ａで冷却され
た残りのガスは、第２熱交換器タービン４ｂ、第
３熱交換器４ｃ、第４熱交換器４ｄ、第５熱交換
器４ｅで順次冷却され、逆転温度以下となりJT
弁６でほぼ大気圧まで断熱膨張し、一部のガスが
液化して気液分離器７に導かれる。液化しなかつ
た極低温ガスは、気液分離器７から熱交換器４ｅ
〜４ａに順次導かれ、高圧ガスと熱交換すること
によつて寒冷回収された後、圧縮機２の吸入側に
戻る。液化ガスは冷媒移送管内管８ａを通り、各
中性粒子入射装置真空容器２０1〜２０oに供給さ
れる。冷媒移送管内管８ａは侵入熱を減少させる
ために冷媒移送管外管９ａによつて真空保冷され
ている。冷媒移送管内管８ｂ、外管９ｂについて
も同様である。このように真空保冷された特殊な
冷媒移送管を極低温冷媒移送配管と称する。中性
粒子入射装置真空容器２０1〜２０oに導かれた液
化ガス（冷媒と称する。）は、それぞれ減圧弁２
１1〜２１oで所定の圧力まで減圧された後、クラ
イオパネル２２1〜２２oに導かれ、クライオパネ
ル２２1〜２２oを冷却し、それぞれクライオパネ
ル気液分離器２３1〜２３oに入り気液分離され
る。クライオパネル気液分離器２３1〜２３oは、
液位と連動する減圧弁２１1〜２１oによつて負荷
に対応した冷媒供給制御を行うとともに、中性粒
子入射時のパネル負荷に対する寒冷のバツフアと
して作用する。クライオパネル気液分離器２３1
〜２３oで分離された極低温ガスは、それぞれ戻
り冷媒移送管内管８ｂを通り、ヘリウム冷凍機３
に戻り、熱交換器４ｅ〜４ａにて順次寒冷回収さ
れた後、減圧ポンプ１に戻り、ほぼ大気圧まで昇
圧された後、圧縮機２の吸入側に戻る。
ところで、従来のこの種クライオパネル用極低
温冷凍装置では、クライオパネル２２1〜２２oの
再生時に、減圧弁２１1〜２１oを全閉とし、クラ
イオパネル２２1〜２２o、クライオパネル気液分
離器２３1〜２３oなどに入る熱負荷によつてクラ
イオパネル２２1〜２２o、クライオパネル気液分
離器２３1〜２３oなどに保持されていた液体冷媒
が蒸発し、クライオパネル２２1〜２２oが温度上
昇するのを持つ方式となつていた。このため、再
生に長時間を要するとともに、冷媒が流れなくな
つたときにクライオパネル２２1〜２２o以外にも
侵入熱によつて温度上昇する部分が多くなり、再
生後の予冷に長時間を要するという欠点があつ
た。
温冷凍装置では、クライオパネル２２1〜２２oの
再生時に、減圧弁２１1〜２１oを全閉とし、クラ
イオパネル２２1〜２２o、クライオパネル気液分
離器２３1〜２３oなどに入る熱負荷によつてクラ
イオパネル２２1〜２２o、クライオパネル気液分
離器２３1〜２３oなどに保持されていた液体冷媒
が蒸発し、クライオパネル２２1〜２２oが温度上
昇するのを持つ方式となつていた。このため、再
生に長時間を要するとともに、冷媒が流れなくな
つたときにクライオパネル２２1〜２２o以外にも
侵入熱によつて温度上昇する部分が多くなり、再
生後の予冷に長時間を要するという欠点があつ
た。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、クライオパネルなどの被冷却
部材の表面の再生を短時間に効率的に行うことが
できる極低温冷凍装置を提供することにある。
的とするところは、クライオパネルなどの被冷却
部材の表面の再生を短時間に効率的に行うことが
できる極低温冷凍装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、極低温冷凍装置の被冷却部材
との間に設けた冷媒を供給する極低温冷媒移送管
の上記被冷却部材入口側に上記被冷却部材の再生
時に上記冷媒を加熱して加熱用ガスとして上記被
冷却部材に供給するためのヒータを設けた構成と
した点にある。
との間に設けた冷媒を供給する極低温冷媒移送管
の上記被冷却部材入口側に上記被冷却部材の再生
時に上記冷媒を加熱して加熱用ガスとして上記被
冷却部材に供給するためのヒータを設けた構成と
した点にある。
以下本発明を第２図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
第２図は本発明の極低温冷凍装置の一実施例を
示す要部系統図であり、極低温冷凍装置の全体構
成は第１図と同様であり、ここでは説明を省略す
る。第２図において、２０は中性粒子入射装置真
空容器、２１は減圧弁、２２はクライオパネル、
２３はクライオパネル気液分離器、２４は極低温
冷媒移送管である。第１図のヘリウム冷凍機３か
ら極低温冷媒移送管２４を通つて供給される冷媒
は、減圧弁２１で所定圧力まで減圧され、クライ
オパネル２２を冷却し、その後クライオパネル気
液分離器２３に導かれる。なお、クライオパネル
２２は、通常、熱負荷を減少させるため、液体窒
素で冷却されたシエプロン２５とシールド板２６
とで囲んである。
示す要部系統図であり、極低温冷凍装置の全体構
成は第１図と同様であり、ここでは説明を省略す
る。第２図において、２０は中性粒子入射装置真
空容器、２１は減圧弁、２２はクライオパネル、
２３はクライオパネル気液分離器、２４は極低温
冷媒移送管である。第１図のヘリウム冷凍機３か
ら極低温冷媒移送管２４を通つて供給される冷媒
は、減圧弁２１で所定圧力まで減圧され、クライ
オパネル２２を冷却し、その後クライオパネル気
液分離器２３に導かれる。なお、クライオパネル
２２は、通常、熱負荷を減少させるため、液体窒
素で冷却されたシエプロン２５とシールド板２６
とで囲んである。
ところで、本発明においては、極低温冷媒移送
管２４のクライオパネル２２の冷媒入口側にヒー
タ２７を設けてある。クライオパネル２２を冷媒
で冷却するときはヒータ２７をオフとしておくが
クライオパネル２２の表面に凝縮固化したものを
除去してクライオパネル２２を再生するときは、
ヒータ２７をオンとし、減圧弁２１にて減圧され
た冷媒をヒータ２７にてクライオパネル２２の再
生に必要な温度まで加熱して加熱用ガスとしてク
ライオパネル２２に供給し、クライオパネル２２
を加温再生する。
管２４のクライオパネル２２の冷媒入口側にヒー
タ２７を設けてある。クライオパネル２２を冷媒
で冷却するときはヒータ２７をオフとしておくが
クライオパネル２２の表面に凝縮固化したものを
除去してクライオパネル２２を再生するときは、
ヒータ２７をオンとし、減圧弁２１にて減圧され
た冷媒をヒータ２７にてクライオパネル２２の再
生に必要な温度まで加熱して加熱用ガスとしてク
ライオパネル２２に供給し、クライオパネル２２
を加温再生する。
上記した本発明の実施例によれば、ヒータ２７
のエネルギーによつて短時間にクライオパネル２
２の再生を行うことができ、また、ヒータ２７へ
の印加電圧の制御によつて必要最少限の温度上昇
にとどめることができ、さらに、ヒータ２７をク
ライオパネル２２の冷媒入口側に近接させて設置
すれば、冷媒を流した状態で再生することがで
き、昇温する区間を狭い範囲に限定することがで
きるので、再生後の予冷を短時間で行うことが可
能となり、冷凍装置のエネルギー効率を大幅に向
上することができる。特に長大な極低温冷媒移送
管２４を用いて多数のクライオパネル２２を冷却
する極低温冷凍装置では、定常運転中のクライオ
パネル２２に対する影響を最小にして、各クライ
オパネル２２の再生を行うことができるという利
点がある。
のエネルギーによつて短時間にクライオパネル２
２の再生を行うことができ、また、ヒータ２７へ
の印加電圧の制御によつて必要最少限の温度上昇
にとどめることができ、さらに、ヒータ２７をク
ライオパネル２２の冷媒入口側に近接させて設置
すれば、冷媒を流した状態で再生することがで
き、昇温する区間を狭い範囲に限定することがで
きるので、再生後の予冷を短時間で行うことが可
能となり、冷凍装置のエネルギー効率を大幅に向
上することができる。特に長大な極低温冷媒移送
管２４を用いて多数のクライオパネル２２を冷却
する極低温冷凍装置では、定常運転中のクライオ
パネル２２に対する影響を最小にして、各クライ
オパネル２２の再生を行うことができるという利
点がある。
以上説明したように、本発明によれば、クライ
オパネルなどの被冷却部材の表面の再生を短時間
に効率的に行うことができ、かつ、昇温区間を狭
い範囲に限定できるので、エネルギー効率を大幅
に向上できるという効果がある。
オパネルなどの被冷却部材の表面の再生を短時間
に効率的に行うことができ、かつ、昇温区間を狭
い範囲に限定できるので、エネルギー効率を大幅
に向上できるという効果がある。
第１図は中性粒子入射装置のクライオパネルを
冷却するヘリウム冷凍装置の一例を示す系統図、
第２図は本発明の極低温冷凍装置の一実施例を示
す要部系統図である。 １……減圧ポンプ、２……圧縮機、３……ヘリ
ウム冷凍機、２１……減圧弁、２２……クライオ
パネル、２４……極低温冷媒移送配管、２７……
ヒータ。
冷却するヘリウム冷凍装置の一例を示す系統図、
第２図は本発明の極低温冷凍装置の一実施例を示
す要部系統図である。 １……減圧ポンプ、２……圧縮機、３……ヘリ
ウム冷凍機、２１……減圧弁、２２……クライオ
パネル、２４……極低温冷媒移送配管、２７……
ヒータ。
Claims (1)
- １ 圧縮機で圧縮された高圧冷媒ガスを冷凍機に
導いて冷却して液化させ、この液化冷媒を極低温
冷媒移送管を経て被冷却部材に供給して該被冷却
部材を冷却する極低温冷凍装置において、前記極
低温冷媒移送管の前記被冷却部材の冷媒入口側に
前記被冷却部材の再生時に前記冷媒を加熱して加
熱用ガスとして前記被冷却部材に供給するための
ヒータを設けた構成としたことを特徴とする極低
温冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17320682A JPS5963463A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 極低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17320682A JPS5963463A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 極低温冷凍装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5963463A JPS5963463A (ja) | 1984-04-11 |
| JPH0147711B2 true JPH0147711B2 (ja) | 1989-10-16 |
Family
ID=15956076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17320682A Granted JPS5963463A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 極低温冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5963463A (ja) |
-
1982
- 1982-10-04 JP JP17320682A patent/JPS5963463A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5963463A (ja) | 1984-04-11 |
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