JPS5963463A - 極低温冷凍装置 - Google Patents

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。

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配
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って排気する一種の真空排気ポ
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
子入射装置用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
よって除去して再生する必要がある。

〔従来技術〕

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−ｆｌ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って冷却
するようにする。第１図において、ｌ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
、へりつム冷凍槻３に導かれ、第１熱交換器４ａで冷却
され、一部のガスは等工／トロピー膨張によって寒冷を
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熱父換器４ｃでさらに冷却され、その後、第
２膨張ターピノ５ｂに導かれ、等エフｌ−ロビー膨張に
よって再び温度降下し、戻りガスに合流する。第１熱交
換１ｔ４ａで冷却された残りのガスは、第２熱交換器４
１〕、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；Ｔ
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７１こ導かれる。液化しなかった極低温ガス
は、気液分離器７から熱交換器４ｅ〜４２１こ順次導か
れ、高圧ガスと熱交換すること薔こよって寒冷回収され
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〜
２０゜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によって真空保冷さ
れている。冷媒移送管内管８ｂ、外管９１）ｆこついて
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ハ〜２
Ｏｎに導かれた液化ガス　（冷媒と称する。）は、それ
ぞれ減圧弁２１１〜２］ｏで所定の圧力まで減圧された
後、クライオパネル２２１〜Ｚ２．　Ｉこ導かれ、クラ
イオパネル２２１〜２２ｎを冷却し、それぞれクライオ
パネル気液分＃器２３１〜２３．にＩ入り気液分離され
る。クライオパネル気液分離器ｎ１〜ｚ３１１は、液位
と連動する減圧弁２１．〜２１ｎによって負荷に対応し
た冷媒供給制御を行うととも番こ、中性粒子入射時のパ
ネル負荷番二対する寒冷の７（７・ファとして作用する
。クライオパネル気液分離器２３１〜刀。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３１こ戻り、熱交換器４ｅ〜４８′に
て順次寒冷回収さｔした後、減圧ポツプ１に戻り、はぼ
大気圧壕で引圧された後、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ノ々ネル用極低温冷凍
装置では、クライオノでネル２２１〜ｎ０の再生時に、
減圧弁２１、〜２１．を全閉とし、クライオパネル などに入る熱負荷によってクライオパネル２２１〜盗、
クライオパネル気液分離器′２３１〜Ｚ３．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Ｚ２．−
２２．が温度上昇するのを待つ方式となっていた。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
なったときにクライオパネルｎ。

〜η。以外にも侵入熱によって温度上列する部分が多く
なり、再生後の予冷に長時間を要するという欠点があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明１．を上Ｍｅｌこ鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、クライオパネルなとの被冷却部材の
表面の再生を短時間に効率曲番こ行うことができる極低
温冷凍装置な提供することにゐる。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、極低温冷凍装置１ｔ（の被冷却部制と
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
冷却部拐入口側に上記被冷却部拐の再生時に」−記冷媒
を加熱して加熱用ガスとして−Ｆ記被冷却部拐に供給す
るためのヒータを設けた構成とした点にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明を第２図（こ示した実施例を用いて詳細に説
明する。

第２図は本発明の極低温冷凍装置の−・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（ｊ説明台省略する。第２図におい
て、２０は中性粒子入射装置真空容器、２］Ｉ！減圧弁
、２２（Ｊクライオパイ・ル５２３はクライオパネル気
液分離器、２４は極低温冷ＩＩｖ移送配管で市る。第１
図のヘリウム冷凍機３か６極低温冷媒移送配管Ｕを通っ
て供給される冷媒（ｉ、減圧ヲ「２１で所定圧カーまひ
減圧さ〕し、フライ４゛パネルｎを冷却し、その後クラ
イオパネル気液分＋Ｎｌｔ　！！ｇ　２３に導、かれる
５、なお、′ノライオパ；ｒ・ル′、！２は、ノｉｎ′
帛、熱負荷を減少させるため、液体窒素で冷却されたン
Ｊブロノ茄とソールド数２６とひ囲んひあイ１゜ところ
で、本発明Ｃおいては５極低温冷媒移送配管冴のクライ
オパネルｎの冷媒人ｒａ　（ｌ　ｔごヒータ２７を設け
である。クライオパネルｎを冷媒で冷却するときはヒー
タｎをオフとしておくが、クライオパネルηの表面に凝
縮固化したものを除去してクライオパネルρを再生する
ときは、ヒータｎ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乙の再生に必要
な温度１で加熱して加熱用ガスとしてクライオパネル２
２に供給し、クライオパネルｎを加温再生する。

上記した本発明の実施例によれば、ヒータかのエネルギ
ーによって短時間にクライオバネＡ−ηの再生を行うこ
とができ、捷だ、ヒータ２７への印加電圧の制御によっ
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ρの冷媒入１」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、列理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太幅仁向上することができ
る。特に長大な極低温冷媒移送配管列を用いて多数のク
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ｎに１ｒｊする影響を最少にし
て、各クライオパネル乙の再生を行うことができるとい
う利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、クライオパネル
などの被冷却部拐の表面の再生を短時間に効率的に行う
ことができ、かつ、列理区間を狭い範囲に限定できるの
で、エネルギー効率を太幅１こ向上できるという効果カ
メある。

【図面の簡単な説明】

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Ｎの一実施例を示す要部系統図であ
る。 ｌ・・・減圧ポンプ、２　　圧縮機、３　・・＼リウム
冷凍機、２１・・減圧弁〜ｎ　・　クライオパネル、友
・・　極低温冷媒移送配管、２７　　　ヒータ代理人　
弁理士　　薄　１）利／？シ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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拐に供給す
   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＊　＋＋！　−