JP2003336922A - 極低温冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＪＴ冷凍機（20）と予冷冷凍機（30）とを備
えた極低温冷凍装置において、流路の閉塞解消をより広
範な領域において実現する。 【解決手段】 閉塞解消運転の際に、圧縮機（21,22）
から吐出された高圧ヘリウムガスをヘリウムタンク（1
1）にまで流通させるように、ＪＴ弁（25）を全開状態
に設定するとともに、ＪＴ回路（2A）の低圧ライン（2
L）に設けられた第１開閉弁（81）を閉鎖する。また、
ＰＬ配管（83）の第２開閉弁（82）および第３開閉弁
（86）を開放し、ヘリウムタンク（11）内のヘリウムガ
スをＰＬ配管（83）を通じて低圧配管（24）に導き、バ
ッファタンク（12）に回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極低温冷凍装置に
関し、特に、装置内の不純物対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平９−２２９５０
３号公報に開示されているように、極低温冷凍装置とし
て、ＪＴ冷凍機と予冷冷凍機とを組み合わせたものが知
られている。予冷冷凍機には、ＧＭ冷凍機などが用いら
れる。

【０００３】上記ＪＴ冷凍機は、圧縮機からの高圧ヘリ
ウムガスをＪＴ弁でジュールトムソン膨張させることに
よって、極低温レベルの寒冷を発生させる冷凍機であ
る。一方、ＧＭ冷凍機は、圧縮機からの高圧ヘリウムガ
スをディスプレーサの往復動により膨張させ、寒冷を発
生させる冷凍機である。予冷冷凍機としてのＧＭ冷凍機
では、この寒冷により、ジュールトムソン膨張する前の
ＪＴ冷凍機のヘリウムガスを予冷する。

【０００４】ＪＴ冷凍機と予冷冷凍機とを備えた極低温
冷凍装置のなかには、装置内の高圧ヘリウムと低圧ヘリ
ウムとを熱交換させる熱回収用の熱交換器を備えたもの
がある。このような極低温冷凍装置では、装置内で熱回
収を行うことにより、運転効率が向上する。

【０００５】しかし、冷媒としてのヘリウム中に不純物
として水分が混入していると、熱回収用の熱交換器の内
部またはその前後の配管内において水分が凍結し、流路
が閉塞する場合がある。そのため、本願出願人は、流路
の閉塞を解消するための回路を付加した以下のような装
置を提案した（特開２００１−１０８３２０号公報参
照）。

【０００６】図５に示すように、上記極低温冷凍装置
（100）は圧縮機ユニット（101）と冷凍機ユニット（10
2）とを備えている。圧縮機ユニット（101）には、低段
側圧縮機（103）および高段側圧縮機（104）が設けられ
ている。冷凍機ユニット（102）には、第１ヒートステ
ーション（113）および第２ヒートステーション（114）
を有するＧＭ冷凍機（112）と、ＪＴ弁（116）を有する
ＪＴ冷凍機（111）とが設けられている。

【０００７】圧縮機ユニット（101）において、高段側
圧縮機（104）の吐出側には吐出配管（105）が接続さ
れ、低段側圧縮機（103）の吸入側には吸入配管（109）
が接続されている。吐出配管（105）には、油分離器（1
06）と吸着器（107）とが設けられている。吐出配管（1
05）は２本の高圧配管（108,110）に分岐し、第１の高
圧配管（108）はＪＴ冷凍機（111）に、第２の高圧配管
（110）はＧＭ冷凍機（112）にそれぞれ接続されてい
る。第１高圧配管（108）には、流量制御弁（135）と、
装置の運転停止時に常温の冷媒が冷凍機ユニット（10
2）に流入することを防止するための開閉弁（134）とが
設けられている。なお、吸入配管（109）にも、装置の
運転停止時に常温の冷媒が冷凍機ユニット（102）に流
入することを防止するための逆止弁（126）が設けられ
ている。

【０００８】冷凍機ユニット（102）におけるＪＴ回路
（115）は、高圧ライン（117）と低圧ライン（118）と
からなり、ＪＴ弁（116）は高圧ライン（117）に設けら
れている。高圧ライン（117）には、第１ヒートステー
ション（113）に配置された第１予冷部（119）と、第２
ヒートステーション（114）に配置された第２予冷部（1
20）とが設けられている。また、ＪＴ回路（115）に
は、高圧ライン（117）を流れる高圧ヘリウムガスと低
圧ライン（118）を流れる低圧ヘリウムガスとを熱交換
させる第１〜第３の熱回収用熱交換器（121〜123）が設
けられている。

【０００９】そして、この極低温冷凍装置は、第１熱交
換器（121）の流路が閉塞したときにその閉塞を解消す
る閉塞解消手段として、圧縮機（103,104）からの吐出
ガスを第１熱交換器（121）の高圧側流路の出口側に供
給する供給管（124）と、第１熱交換器（121）の高圧側
流路を流れた後の上記吐出ガスを圧縮機（103,104）の
吸入配管（109）に回収する回収管（125）とを備えてい
る。通常の冷却運転時に供給管（124）および回収管（1
25）に冷媒が流れ込まないように、供給管（124）には
開閉弁（127）が設けられ、回収管（125）には開閉弁
（129）が設けられている。逆に、閉塞解消運転時にお
いて供給管（124）および回収管（125）に適正に冷媒が
流通するように、第１高圧配管（108）には開閉弁（12
8）が設けられ、吸入配管（109）には開閉弁（130）が
設けられている。なお、回収管（125）には、吸着器（1
31）と、冷却運転時における吸着器（131）からの水分
の逆流を防止するための開閉弁（132）とが設けられて
いてもよい。また、流量制御弁（133）が設けられてい
てもよい。

【００１０】冷却運転の際には、開閉弁（128）および
開閉弁（130）が開放されると共に開閉弁（127）および
開閉弁（129）が閉鎖され、圧縮機（103,104）から吐出
された高圧ヘリウムガスは第１熱交換器（121）→第１
予冷部（119）→第２熱交換器（122）→第２予冷部（12
0）→第３熱交換器（123）の順に冷却された後、ＪＴ弁
（116）において膨張し、極低温レベルの液体ヘリウム
となってヘリウムタンク（136）に流入する。ヘリウム
タンク（136）内で蒸発したヘリウムガスは、低圧ライ
ン（118）を通じて圧縮機（103,104）の吸入配管（10
9）に流れ込み、圧縮機（103,104）によって圧縮された
後、再び上記循環動作を繰り返す。

【００１１】閉塞解消運転の際には、開閉弁（128）お
よび開閉弁（130）が閉鎖されると共に開閉弁（127）お
よび開閉弁（129）が開放され、圧縮機（103,104）から
吐出された高圧ヘリウムガスは供給管（124）を通じて
第１熱交換器（121）の高圧側流路の出口側に供給さ
れ、この高圧側流路を逆流する。高圧ヘリウムガスは比
較的温度が高いので、第１熱交換器（121）内で水分が
凍結していても、凍結した氷は高圧ヘリウムガスによっ
て融解する。そして、上記高圧ヘリウムガスは第１熱交
換器（121）内の不純物と共に回収管（125）を流れ、圧
縮機（103,104）の吸入配管（109）に流れ込む。以上の
ようにして、第１熱交換器（121）の閉塞が解消され、
不純物が除去されることになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記極低温冷
凍装置（100）では、第１熱交換器（121）の高圧側流路
の下流側部分、例えば第２熱交換器（122）や第３熱交
換器（123）において閉塞が生じた場合に、その閉塞を
解消することはできなかった。

【００１３】また、閉塞解消運転のときにはＪＴ冷凍機
（111）の運転を一時的に停止する必要があるため、ヘ
リウムタンク（136）内の液体ヘリウムは蒸発しやすく
なり、その結果、ヘリウムタンク（136）の圧力は上昇
する。そこで、従来の極低温冷凍装置では、ヘリウムタ
ンク（136）の圧力が過剰に上昇すると、ヘリウムタン
ク（136）に設けられた図示しない開放弁を開放し、ヘ
リウムガスを大気中に放出することによって圧力を低下
させていた。しかし、これでは、閉塞解消運転を終了し
た後、冷却運転を再開するまでの間に、装置内に相当量
のヘリウムを補充しなければならないため、装置のラン
ニングコストの上昇が避けられなかった。

【００１４】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、極低温冷凍装置にお
いて、より広範な領域の閉塞解消を可能とし、また、ラ
ンニングコストの削減に寄与し得る新たな技術を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の極低
温冷凍装置は、圧縮機と、前記圧縮機から吐出された高
圧冷媒ガスをジュールトムソン膨張させるＪＴ弁と、ジ
ュールトムソン膨張によって液化した冷媒を貯留する冷
媒タンクとを有するＪＴ冷凍機と、前記圧縮機から吐出
された高圧冷媒ガスを流通させる高圧側流路と前記冷媒
タンクからの低圧冷媒ガスを流通させる低圧側流路とを
有し、当該高圧側流路の高圧冷媒ガスと当該低圧側流路
の低圧冷媒ガスとを熱交換させる第１熱交換器と、前記
第１熱交換器で冷却された高圧冷媒ガスを前記ＪＴ弁に
よる膨張前に予冷する予冷冷凍機と、前記第１熱交換器
の低圧側流路の出口側に設けられた第１の開閉弁と、第
２の開閉弁を有し、前記冷媒タンクと前記圧縮機の吸入
側の配管とをつなぐガス冷媒回収管とを備え、前記ＪＴ
弁を開放すると共に前記第１開閉弁を閉鎖し且つ前記第
２開閉弁を開放し、前記圧縮機から吐出された冷媒を少
なくとも前記第１熱交換器の高圧側流路および前記ＪＴ
弁を流通させて前記冷媒タンクに導く一方、当該冷媒タ
ンクの冷媒ガスを前記ガス冷媒回収管を通じて回収する
閉塞解消運転を実行するものである。

【００１６】第２の極低温冷凍装置は、前記第１の極低
温冷凍装置において、第１熱交換器の高圧側流路の下流
側には、高圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させる
１または２以上の熱交換器が更に設けられているもので
ある。

【００１７】第３の極低温冷凍装置は、前記第１の極低
温冷凍装置において、第１熱交換器の高圧側流路の下流
側に、高圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させる第
２及び第３の熱交換器を更に備える一方、一端が前記第
１熱交換器の高圧側流路と前記第２熱交換器の高圧側流
路との間に接続され、他端が前記第３熱交換器の高圧側
流路とＪＴ弁との間に接続されたバイパス管と、前記バ
イパス管に設けられた開閉弁とを備え、閉塞解消運転時
には、前記バイパス管の開閉弁を開放し、圧縮機から吐
出された冷媒を前記第１熱交換器の高圧側流路、前記バ
イパス管及び前記ＪＴ弁を経て前記冷媒タンクに導くも
のである。

【００１８】第４の極低温冷凍装置は、前記第１の極低
温冷凍装置において、第１熱交換器の高圧側流路の下流
側に、高圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させる第
２及び第３の熱交換器を更に備える一方、一端が前記第
２熱交換器の高圧側流路と前記第３熱交換器の高圧側流
路との間に接続され、他端が前記第３熱交換器の高圧側
流路とＪＴ弁との間に接続されたバイパス管と、前記バ
イパス管に設けられた開閉弁とを備え、閉塞解消運転時
には、前記バイパス管の開閉弁を開放し、圧縮機から吐
出された冷媒を前記第１熱交換器の高圧側流路、前記第
２熱交換器の高圧側流路、前記バイパス管及び前記ＪＴ
弁を経て前記冷媒タンクに導くものである。

【００１９】第５の極低温冷凍装置は、圧縮機と、前記
圧縮機から吐出された高圧冷媒ガスをジュールトムソン
膨張させるＪＴ弁と、ジュールトムソン膨張によって液
化した冷媒を貯留する冷媒タンクとを有するＪＴ冷凍機
と、前記圧縮機から吐出された高圧冷媒ガスを流通させ
る高圧側流路と前記冷媒タンクからの低圧冷媒ガスを流
通させる低圧側流路とを有し、当該高圧側流路の高圧冷
媒ガスと当該低圧側流路の低圧冷媒ガスとを熱交換させ
る第１熱交換器と、前記第１熱交換器で冷却された高圧
冷媒ガスを前記ＪＴ弁による膨張前に予冷する予冷冷凍
機と、前記第１熱交換器の低圧側流路の出口側に設けら
れた第１の開閉弁と、第２の開閉弁を有し、前記冷媒タ
ンクと前記圧縮機の吸入側の配管とをつなぐガス冷媒回
収管と、前記第１熱交換器の高圧側流路の下流側に設け
られ、高圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させる第
２及び第３の熱交換器と、開閉弁を有し、一端が前記第
１熱交換器の高圧側流路と前記第２熱交換器の高圧側流
路との間に接続され、他端が前記ＪＴ弁と前記冷媒タン
クとの間に接続されたバイパス管とを備え、前記ＪＴ弁
を開放すると共に前記第１開閉弁を閉鎖し且つ前記第２
開閉弁及び前記バイパス管の開閉弁を開放し、前記圧縮
機から吐出された冷媒を前記第１熱交換器の高圧側流路
を流通させて前記冷媒タンクに導く一方、当該冷媒タン
クの冷媒ガスを前記ガス冷媒回収管を通じて回収する閉
塞解消運転を実行するものである。

【００２０】第６の極低温冷凍装置は、圧縮機と、前記
圧縮機から吐出された高圧冷媒ガスをジュールトムソン
膨張させるＪＴ弁と、ジュールトムソン膨張によって液
化した冷媒を貯留する冷媒タンクとを有するＪＴ冷凍機
と、前記圧縮機から吐出された高圧冷媒ガスを流通させ
る高圧側流路と前記冷媒タンクからの低圧冷媒ガスを流
通させる低圧側流路とを有し、当該高圧側流路の高圧冷
媒ガスと当該低圧側流路の低圧冷媒ガスとを熱交換させ
る第１熱交換器と、前記第１熱交換器で冷却された高圧
冷媒ガスを前記ＪＴ弁による膨張前に予冷する予冷冷凍
機と、前記第１熱交換器の低圧側流路の出口側に設けら
れた第１の開閉弁と、第２の開閉弁を有し、前記冷媒タ
ンクと前記圧縮機の吸入側の配管とをつなぐガス冷媒回
収管と、前記第１熱交換器の高圧側流路の下流側に設け
られ、高圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させる第
２及び第３の熱交換器と、開閉弁を有し、一端が前記第
２熱交換器の高圧側流路と前記第３熱交換器の高圧側流
路との間に接続され、他端が前記ＪＴ弁と前記冷媒タン
クとの間に接続されたバイパス管とを備え、前記ＪＴ弁
を開放すると共に前記第１開閉弁を閉鎖し且つ前記第２
開閉弁及び前記バイパス管の開閉弁を開放し、前記圧縮
機から吐出された冷媒を前記第１熱交換器の高圧側流路
及び前記第２熱交換器の高圧側流路を流通させて前記冷
媒タンクに導く一方、当該冷媒タンクの冷媒ガスを前記
ガス冷媒回収管を通じて回収する閉塞解消運転を実行す
るものである。

【００２１】第７の極低温冷凍装置は、前記第１〜第６
のいずれか一の極低温冷凍装置において、ガス冷媒回収
管に吸着器が設けられているものである。

【００２２】第８の極低温冷凍装置は、前記第７の極低
温冷凍装置において、ガス冷媒回収管の吸着器と冷媒タ
ンクとの間に、閉塞解消運転時に開放され且つ非閉塞解
消運転時に閉鎖される第３開閉弁が設けられているもの
である。

【００２３】第９の極低温冷凍装置は、前記第１〜第８
のいずれか一の極低温冷凍装置において、ＪＴ弁の上流
側に吸着器が設けられているものである。

【００２４】第１の極低温冷凍装置では、通常の冷却運
転時には、圧縮機から吐出された高圧冷媒は第１熱交換
器で冷却され、予冷冷凍機によって更に冷却され、ＪＴ
弁によってジュールトムソン膨張して液化した後、冷媒
タンクに導入される。一方、閉塞解消運転時には、圧縮
機から吐出された高圧冷媒は、第１熱交換器の高圧側流
路を流通し、更にＪＴ弁を通過し、冷媒タンクに流れ込
む。そのため、第１熱交換器の高圧側流路だけでなく、
当該高圧側流路の下流側に滞留していた不純物も、高圧
冷媒によって除去されることになる。冷媒タンク内のガ
ス冷媒の少なくとも一部は、大気に放出されることな
く、ガス冷媒回収管を通じて圧縮機の吸入側配管に導か
れる。したがって、ガス冷媒の少なくとも一部は大気に
放出されず、再び冷却運転に利用されるので、装置のラ
ンニングコストは削減される。

【００２５】第２の極低温冷凍装置では、互いに直列に
接続された複数の熱交換器を備えており、最も上流側に
位置する第１熱交換器だけでなく、その下流側の熱交換
器における流路の閉塞も解消されることになる。

【００２６】第３及び第５の極低温冷凍装置では、第１
熱交換器のみの閉塞解消が可能となる。

【００２７】第４及び第６の極低温冷凍装置では、第２
熱交換器及び第３熱交換器のみの閉塞解消が可能とな
る。

【００２８】第７の極低温冷凍装置では、ガス冷媒回収
管に吸着器が設けられているので、冷媒タンク内に流れ
込んだ不純物は、冷媒タンク内のガス冷媒がガス冷媒回
収管を通じて回収される際に、上記吸着器によって除去
される。

【００２９】第８の極低温冷凍装置では、冷却運転時に
は、第３開閉弁が閉鎖されるので、ガス冷媒回収管の吸
着器の上流側は封止されることになる。そのため、閉塞
解消運転時に吸着された不純物が冷却運転時に逆流して
冷媒タンクに戻ることは防止される。

【００３０】第９の極低温冷凍装置では、ＪＴ弁の上流
側に吸着器が設けられているので、熱交換器の高圧側流
路の下流側に滞留した不純物は、当該吸着器によって吸
着され、除去される。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、閉塞解消運転時に、圧
縮機から吐出された高圧冷媒を第１熱交換器の高圧側流
路に供給し、さらに当該高圧側流路の下流側にも供給す
るので、第１熱交換器だけでなく、その下流側の部分に
おける流路の閉塞も解消することができる。閉塞解消運
転時に冷媒タンクのガス冷媒をガス冷媒回収管を通じて
回収するので、冷媒タンクの圧力上昇を抑制することが
できる。また、回収した冷媒を冷却運転時に再度利用す
ることができ、ランニングコストの削減を図ることがで
きる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００３３】＜実施形態１＞本実施形態に係る極低温冷
凍装置は、超伝導リニアモーターカー（図示せず）に搭
載され、超伝導コイル（図示せず）を極低温レベルにま
で冷却するものである。

【００３４】−極低温冷凍装置の構成− 図１に示すように、極低温冷凍装置（10）は液体ヘリウ
ムを貯留するヘリウムタンク（11）を備えており、上記
超電導コイルは、ヘリウムタンク（11）内の液体ヘリウ
ムを用いて臨界温度以下に冷却されるようになってい
る。

【００３５】極低温冷凍装置（10）は、ＪＴ冷凍機（2
0）および予冷冷凍機（30）を備えている。ＪＴ冷凍機
（20）の冷媒回路であるＪＴ回路（2A）と、予冷冷凍機
（30）の冷媒回路である予冷回路（3A）とは、圧縮機ユ
ニット（1A）および冷凍機ユニット（1B）にわたって配
設されている。ＪＴ回路（2A）は、冷凍機ユニット（1
B）に設けられた低温部（2D）と、圧縮機ユニット（1
A）に設けられた常温部（2G）とから構成されている。

【００３６】圧縮機ユニット（1A）は、ＪＴ回路（2A）
の圧縮機ユニットと予冷回路（3A）の圧縮機ユニットと
を兼用している。この圧縮機ユニット（1A）には、ヘリ
ウムガスを２段圧縮するように、低段側圧縮機（21）お
よび高段側圧縮機（22）が設けられている。

【００３７】高段側圧縮機（22）の吐出側には、高圧配
管（23）が接続されている。低段側圧縮機（21）の吸入
側には、低圧配管（24）が接続されている。高圧配管
（23）には、高段側圧縮機（22）の吐出側から順に、２
つの油分離器（2a,2b）と吸着器（2c）とが設けられて
いる。高圧配管（23）は、ＪＴ回路（2A）用の高圧配管
（77）と、予冷回路（3A）用の高圧配管（31）とに分岐
している。ＪＴ回路（2A）の高圧配管（77）には、高段
側圧縮機（22）の吐出側から順に、開閉弁（V1）および
流量制御弁（V2）が設けられている。低圧配管（24）に
は、圧縮機ユニット（1A）側から冷凍機ユニット（1B）
側に向かって順に、低段側圧縮機（21）に向かう方向の
冷媒流れのみを許容する逆止弁（79）と、第１開閉弁
（81）とが設けられている。なお、逆止弁（79）は、圧
縮機（21,22）の運転停止中にＪＴ回路（2A）の常温部
（2G）から低温部（2D）に向かって常温のヘリウムガス
が流入することを防止するための弁である。

【００３８】低段側圧縮機（21）の吐出側と高段側圧縮
機（22）の吸入側との間には、予冷回路（3A）の中間圧
配管（32）が接続されている。このような構成を採るこ
とにより、高段側圧縮機（22）は、ＪＴ回路（2A）およ
び予冷回路（3A）の双方の圧縮機を兼ねている。

【００３９】低段側圧縮機（21）の吸入側には、ガス配
管（13）を介してバッファタンク（12）が接続されてい
る。このガス配管（13）には、低圧制御弁（V4）が設け
られている。低圧制御弁（V4）は、低圧配管（24）の圧
力（低圧側圧力）が所定値以下になると、自動的に開放
されるように構成されている。この低圧制御弁（V4）が
開放されると、バッファタンク（12）のヘリウムガスは
ＪＴ回路（2A）に補給されることになる。

【００４０】ガス配管（13）には、高圧配管（23）から
分岐した余剰ガス回収配管（14）が接続されている。つ
まり、余剰ガス回収配管（14）の一端は、高圧配管（2
3）における吸着器（2c）と分岐部（両高圧配管（31,7
7）の分岐部）との間に接続され、その他端はガス配管
（13）に接続されている。余剰ガス回収配管（14）に
は、高圧制御弁（V3）が設けられている。高圧制御弁
（V3）は、高圧配管（23）の圧力（高圧側圧力）が所定
値以上になると、自動的に開放されるように構成されて
いる。この高圧制御弁（V3）が開放されると、高圧ヘリ
ウムガスがバッファタンク（12）に回収されることにな
る。

【００４１】次に、冷凍機ユニット（1B）について説明
する。冷凍機ユニット（1B）は、予冷冷凍機（30）とＪ
Ｔ回路（2A）の低温部（2D）とから構成されている。

【００４２】予冷冷凍機（30）は、ＪＴ冷凍機（20）の
冷媒であるヘリウムガスを予冷するために設けられてお
り、ヘリウムガスの圧力によってディスプレーサを往復
動させるガス圧駆動型のＧ−Ｍ（ギフォード・マクマホ
ン）サイクル冷凍機により構成されている。この予冷冷
凍機（30）は、モータヘッド（34）と、このモータヘッ
ド（34）に連結された２段構造のシリンダ（35）とを備
えている。モータヘッド（34）には、高圧配管（31）と
中間圧配管（32）とが接続されている。シリンダ（35）
の大径部の先端側には、所定の温度レベルに冷却保持さ
れる第１ヒートステーション（36）が設けられている。
また、シリンダ（35）の小径部の先端側には、第１ヒー
トステーション（36）よりも低い温度レベルに冷却保持
される第２ヒートステーション（37）が設けられてい
る。

【００４３】図示は省略するが、シリンダ（35）の内部
には、フリータイプの２つのディスプレーサが往復動自
在に収納されている。各ディスプレーサは、各ヒートス
テーション（36,37）に対応する位置にそれぞれ膨張空
間を区画形成している。

【００４４】モータヘッド（34）には、ロータリバルブ
と、ロータリバルブを駆動するバルブモータとが収容さ
れている。このロータリバルブは、高圧配管（31）の高
圧ヘリウムガスをシリンダ（35）の各膨張空間に供給す
る供給状態と、各膨張空間で膨張した低圧ヘリウムガス
を中間圧配管（32）に排出する排出状態とに交互に切り
替わるように構成されている。

【００４５】また、モータヘッド（34）には、シリンダ
（35）の膨張空間にオリフィスを介して連通する中間圧
室が設けられている。この中間圧室と膨張空間との間に
は、ロータリバルブの切り替えによって圧力差が生じる
ようになっており、この圧力差が駆動力となってディス
プレーサは往復動を行う。そして、高圧ヘリウムガス
は、上記ロータリバルブの開閉に従って、シリンダ（3
5）の各膨張空間においてサイモン膨張を行う。このヘ
リウムガスの膨張によって、極低温レベルの寒冷が発生
する。寒冷は第１および第２ヒートステーション（36,3
7）に保持され、ＪＴ冷凍機（20）の高圧ヘリウムガス
の予冷に利用される。

【００４６】ＪＴ回路（2A）は、ヘリウムガスをジュー
ルトムソン膨張させることにより約４Ｋレベルの寒冷を
発生させるものである。ＪＴ回路（2A）の低温部（2D）
は、第１熱交換器（40）と第２熱交換器（50）と第３熱
交換器（60）とＪＴ弁（25）とヘリウムタンク（11）と
を備えている。これら熱交換器（40,50,60）は、高圧ヘ
リウムガスと膨張後の低圧ヘリウムガスとを熱交換させ
るものであり、第１熱交換器（40）、第２熱交換器（5
0）、第３熱交換器（60）の順に熱交換温度が低くなっ
ている。

【００４７】第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）の
入口側は、高圧配管（77）に接続されている。第１熱交
換器（40）の高圧側流路（41）の出口側配管と第２熱交
換器（50）の高圧側流路（51）の入口側との間には、第
１予冷部（27）が設けられている。第１予冷部（27）
は、予冷冷凍機（30）の第１ヒートステーション（36）
の外周部に配置されている。第２熱交換器（50）の高圧
側流路（51）の出口側と第３熱交換器（60）の高圧側流
路（61）の入口側との間には、第２予冷部（28）が設け
られている。第２予冷部（28）は、予冷冷凍機（30）の
第２ヒートステーション（37）の外周部に配置されてい
る。第３熱交換器（60）の高圧側流路（61）の出口側と
ヘリウムタンク（11）との間には、ＪＴ弁（25）が設け
られている。また、第３熱交換器（60）の高圧側流路
（61）とＪＴ弁（25）との間には、吸着器（87）が設け
られている。

【００４８】ＪＴ弁（25）には、弁開度を調節する操作
ロッド（2d）が連結されている。ＪＴ弁（25）は、コン
トローラ（80）によって開度が制御されるように構成さ
れており、後述する閉塞解消運転の際には全開状態に設
定される。

【００４９】このように、高段側圧縮機（22）から高圧
配管（23）、高圧配管（77）、熱交換器（40,50,60）の
高圧側流路（41,51,61）、予冷部（27,28）およびＪＴ
弁（25）に至るラインは、高圧のヘリウムガスが流通す
る高圧ライン（2H）となっている。

【００５０】第３熱交換器（60）の低圧側流路（62）
と、第２熱交換器（50）の低圧側流路（52）と、第１熱
交換器（40）の低圧側流路（42）とは、冷媒配管（26）
によって順に接続されている。第３熱交換器（60）の低
圧側流路（62）は、冷媒配管（26）を介してヘリウムタ
ンク（11）に接続されている。第１熱交換器（40）の低
圧側流路（42）は、低圧配管（24）に接続されている。
このように、ヘリウムタンク（11）から熱交換器（60,5
0,40）の低圧側流路（62,52,42）を経て低段側圧縮機
（21）に至るラインは、低圧のヘリウムガスが流通する
低圧ライン（2L）となっている。

【００５１】ヘリウムタンク（11）と低圧配管（24）と
は、ＰＬ配管（83）によって接続されている。ＰＬ配管
（83）の一端はヘリウムタンク（11）に接続され、その
他端は低圧配管（24）における第１開閉弁（81）と逆止
弁（79）との間に接続されている。このＰＬ配管（83）
には、一端から他端に向かって順に、第３開閉弁（8
6）、吸着器（84）、流量制御弁（85）および第２開閉
弁（82）が設けられている。なお、第１開閉弁（81）、
第２開閉弁（82）および第３開閉弁（86）は、いずれも
電磁弁によって構成されている。第２開閉弁（82）と第
３開閉弁（86）とは、互いに同期して作動するように設
定されている。

【００５２】また、ヘリウムタンク（11）には、タンク
内のヘリウムガスを大気中に放出するための放出管（8
8）が接続されている。放出管（88）には電磁弁からな
る開閉弁（89）が設けられており、この開閉弁（89）
は、ヘリウムタンク（11）の内部圧力が高くなりすぎる
と自動的に開放されるように構成されている。

【００５３】第１熱交換器（40）と第２熱交換器（50）
と第３熱交換器（60）とは、互いに同様の構成を有して
いる。ここでは、図２を参照しながら第１熱交換器（4
0）の構成のみを説明し、第２熱交換器（50）および第
３熱交換器（60）の構成の説明は省略する。

【００５４】図２に示すように、第１熱交換器（40）
は、チューブ（43）と、チューブ（43）に収容されたマ
ンドレル（44）と、高圧管（45）とを備えている。高圧
管（45）はフィン付きの伝熱管であり、マンドレル（4
4）の外周に螺旋状に巻き付けられている。この高圧管
（45）の内部は、高圧ヘリウムガスが流れる高圧側流路
（41）となっている。一方、チューブ（43）とマンドレ
ル（44）との間は、低圧ヘリウムガスが流れる低圧側流
路（42）となっている。従って、高圧側流路（41）の高
圧ヘリウムガスと低圧側流路（42）の低圧ヘリウムガス
とは、高圧管（45）を介して熱交換を行う。

【００５５】なお、図１に示すように、予冷冷凍機（3
0）の高圧配管（31）と中間圧配管（32）との間には、
バイパス配管（75）が設けられている。このバイパス配
管（75）には、差圧弁（76）が設けられている。この差
圧弁（76）の作用により、閉塞解消運転の際に予冷冷凍
機（30）のバルブモータを停止させると、高圧のヘリウ
ムガスは中間圧配管（32）に向かってバイパスするよう
になっている。

【００５６】ところで、極低温冷凍装置には、不純物と
して空気等の不純ガス（ヘリウム以外のガス）や水分な
どが混入する場合がある。特に、本実施形態に係る極低
温冷凍装置は、超電導コイルを冷却するための液体ヘリ
ウムと冷媒としてのヘリウムガスとが開放系の回路を流
れる構成（オープンサイクルの構成）を採用し、液体ヘ
リウムの注液やヘリウムガスの追加充填などが必要とな
るものであるため、閉鎖系のサイクルを採用する装置に
比べると、不純物が混入する可能性は高い。しかし、不
純物として水分が混入すると、この水分は冷却されるこ
とによって凍結し、流路を閉塞するおそれがある。そこ
で、本極低温冷凍装置（10）は、超伝導コイルを冷却す
る冷却運転のほかに、流路の閉塞を解消するための閉塞
解消運転を実行するように構成されている。

【００５７】次に、各運転動作について説明する。

【００５８】−冷却運転− 冷却運転は、超電導コイルをヘリウムタンク（11）の液
体ヘリウムによって臨界温度以下に冷却保持する運転で
ある。本運転では、超伝導コイルを冷却して蒸発したヘ
リウムガスは、ヘリウムタンク（11）から流出してＪＴ
回路（2A）の低圧ライン（2L）を流れ、圧縮機（21,2
2）による圧縮およびＪＴ弁（25）による膨張により、
再び液化してヘリウムタンク（11）に戻る。この循環動
作により、ヘリウムタンク（11）に所定量の液体ヘリウ
ムが常時貯留され、超電導コイルは安定して冷却される
ことになる。

【００５９】冷却運転にあっては、ＪＴ回路（2A）およ
び予冷回路（3A）のヘリウムは、図３に実線矢印で示す
ように循環する。すなわち、冷却運転においては、ＪＴ
回路（2A）の低圧ライン（2L）の第１開閉弁（81）は開
放され、ＰＬ配管（83）の第２開閉弁（82）および第３
開閉弁（86）は閉鎖される。ＪＴ弁（25）は所定開度に
調整され、予冷冷凍機（30）のバルブモータは駆動す
る。

【００６０】この状態において、高段側圧縮機（22）か
ら吐出された高圧ヘリウムガスの一部は、高圧配管（3
1）を通じて予冷冷凍機（30）に流れ込む。この高圧ヘ
リウムガスは、予冷冷凍機（30）のシリンダ（35）の各
膨張空間内で膨張する。この膨張によってヘリウムガス
の温度は低下し、各ヒートステーション（36,37）はそ
れぞれ所定の温度レベルにまで冷却される。膨張後のヘ
リウムガスは中間圧配管（32）を通じて高段側圧縮機
（22）に戻る。予冷回路（3A）においては、以上のよう
な冷媒循環動作が行われる。

【００６１】一方、ＪＴ回路（2A）においては、ヘリウ
ムガスは以下のように循環する。すなわち、高段側圧縮
機（22）から吐出された高圧ヘリウムガスの残部は、高
圧配管（77）を通り、ＪＴ回路（2A）の低温部（2D）に
流入する。低温部（2D）に流れ込んだ高圧ヘリウムガス
は、まず第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）を流通
する。その際、高圧側流路（41）を流通する高圧ヘリウ
ムガスは、低圧側流路（42）を流通する低圧ヘリウムガ
スと熱交換を行い、冷却される。例えば、高圧ヘリウム
ガスは、第１熱交換器（40）において、常温である３０
０Ｋから約５０Ｋにまで冷却される。その後、高圧ヘリ
ウムガスは第１予冷部（27）を流れ、予冷冷凍機（30）
の第１ヒートステーション（36）によって冷却される。

【００６２】次に、高圧ヘリウムガスは、第２熱交換器
（50）の高圧側流路（51）を通り、低圧側流路（52）を
流通する低圧ヘリウムガスと熱交換を行って冷却され
る。例えば、第２熱交換器（50）の高圧側流路（51）を
流通する際に、高圧ヘリウムガスは約１５Ｋにまで冷却
される。その後、高圧ヘリウムガスは、第２予冷部（2
8）を流れ、予冷冷凍機（30）の第２ヒートステーショ
ン（37）によって冷却される。

【００６３】次に、高圧ヘリウムガスは、第３熱交換器
（60）の高圧側流路（61）を通る。その際、高圧ヘリウ
ムガスは、低圧側流路（62）を流通する低圧ヘリウムガ
スと熱交換を行い、冷却される。

【００６４】その後、高圧ヘリウムガスは、ＪＴ弁（2
5）においてジュールトムソン膨張を行い、約４Ｋの液
体ヘリウムとなる。そして、この液体ヘリウムは、ヘリ
ウムタンク（11）に流れ込む。

【００６５】一方、ヘリウムタンク（11）内で蒸発した
低圧ヘリウムガスは、第３熱交換器（60）の低圧側流路
（62）、第２熱交換器（50）の低圧側流路（52）、第１
熱交換器（40）の低圧側流路（42）を順に流れ、低圧配
管（24）を経由して低段側圧縮機（21）に戻る。

【００６６】上記冷却運転の際に、熱交換器（40,50,6
0）の高圧側流路（41,51,61）またはその前後の配管の
流路が不純物（水分等）によって閉塞すると、以下の閉
塞解消運転が行われる。なお、流路の閉塞の有無は、例
えば流路内におけるヘリウムガスの圧力損失等に基づい
て判断することができる。また、閉塞の有無に拘わら
ず、冷却運転を一定時間行った後に閉塞解消運転を行う
ようにしてもよい。次に、図４を参照しながら、閉塞解
消運転について説明する。

【００６７】−閉塞解消運転− 閉塞解消運転においては、ヘリウムガスは図４に実線矢
印で示すように循環する。ＪＴ回路（2A）の低圧ライン
（2L）の第１開閉弁（81）は閉鎖され、ＰＬ配管（83）
の第２開閉弁（82）および第３開閉弁（86）は開放され
る。ＪＴ弁（25）は全開状態に設定される。予冷冷凍機
（30）の運転は停止される。

【００６８】この状態において、高段側圧縮機（22）か
ら吐出された高圧ヘリウムガスの一部は、第１熱交換器
（40）の高圧側流路（41）、第１予冷部（27）、第２熱
交換器（50）の高圧側流路（51）、第２予冷部（28）、
第３熱交換器（60）の高圧側流路（61）、ＪＴ弁（25）
の順に高圧ライン（2H）を流れる。低圧ライン（2L）の
第１開閉弁（81）は閉鎖されているので、低圧ライン
（2L）にはヘリウムガスは流通しない。そのため、高圧
ヘリウムガスは熱交換器（40,50,60）および予冷部（2
7,28）において冷却されることなく、常温の温度レベル
のまま高圧ライン（2H）を流通する。その結果、高圧ラ
イン（2H）の流路内で水分が凍結していたとしても、当
該水分は高圧ヘリウムガスによって融解され、高圧ヘリ
ウムガスと共に高圧ライン（2H）をヘリウムタンク（1
1）に向かって流れていく。

【００６９】高圧ライン（2H）には吸着器（87）が設け
られているので、高圧ヘリウム中に含まれる水分等の不
純物は、吸着器（87）によって除去される。

【００７０】ヘリウムタンク（11）には常温のヘリウム
ガスが流入するので、タンク内の温度は上昇する。その
結果、ヘリウムタンク（11）内の液体ヘリウムは蒸発
し、ヘリウムガスとなる。このヘリウムガスは、ＰＬ配
管（83）を通じて低圧配管（24）に導入される。この
際、ヘリウムガス中に含まれる不純物は、吸着器（84）
によって吸着され、除去される。低圧配管（24）に導か
れたヘリウムガスは、圧縮機（21,22）によって圧縮さ
れ、バッファタンク（12）に回収される。なお、回収し
きれないヘリウムガスがあった場合には、放出管（88）
を通じて大気中に放出するか、あるいは別途バッファタ
ンクを設けておき、そのタンクに回収するようにしても
よい。

【００７１】以上のようにして、ＪＴ回路（2A）の流路
の閉塞は解消され、不純物は除去される。閉塞解消運転
を終了した後は、バッファタンク（12）内のヘリウムを
ＪＴ回路（2A）に戻し、冷却運転を再開する。

【００７２】−実施形態の効果− したがって、本実施形態によれば、第１熱交換器（40）
の高圧側流路（41）だけでなく、その下流側の流路の閉
塞も解消することができる。また、閉塞解消運転の際
に、ヘリウムタンク（11）内のヘリウムガスの少なくと
も一部を、ＰＬ配管（83）を通じてバッファタンク（1
2）に回収するので、冷却運転を再開するときにヘリウ
ムを補充する必要がないか、あるいは補充量を少なく抑
えることができる。したがって、ランニングコストを削
減することができる。

【００７３】なお、超伝導コイルの通電時にヘリウムタ
ンク（11）内で多くのヘリウムが蒸発し、その蒸発した
ヘリウムガスを回収するために予めＰＬ配管（83）を設
けておくことも多い。そのような場合は、既設のＰＬ配
管（83）をそのまま流用することができるので、閉塞解
消運転時にヘリウムタンク（11）のヘリウムガスを回収
するための専用の配管を別個新たに設ける必要がない。
そのため、閉塞解消運転のために付加する部品点数を少
なく抑えることができる。

【００７４】ＰＬ配管（83）の吸着器（84）の上流側
に、冷却運転時に閉鎖される第３開閉弁（86）を設ける
こととしたので、閉塞解消運転時に吸着した不純物が冷
却運転時に吸着器（84）からヘリウムタンク（11）に逆
流することを防止することができる。

【００７５】−変形例− なお、上記実施形態では、第１開閉弁（81）、第２開閉
弁（82）および第３開閉弁（86）はコントローラ（80）
によって自動制御されるように構成されていたが、これ
らを手動で制御してもよいことは勿論である。

【００７６】なお、ＰＬ配管（83）における不純物の除
去が特に必要でない場合には、ＰＬ配管（83）の吸着器
（84）および第３開閉弁（86）を省略してもよい。

【００７７】＜実施形態２＞実施形態２は、実施形態１
に変更を加えることにより、第１熱交換器（40）のみの
閉塞解消を可能にしたものである。

【００７８】図５に示すように、実施形態２に係る極低
温冷凍装置（10）は、一端が予冷冷凍機（30）の第１予
冷部（27）と第２熱交換器（50）の高圧側流路（51）と
の間に接続され、他端が第３熱交換器（60）の高圧側流
路（61）と吸着器（87）との間に接続されたバイパス管
（91）が設けられている。バイパス管（91）には、冷却
運転時には閉鎖される開閉弁（92）が設けられている。

【００７９】本実施形態では、実施形態１の閉塞解消運
転に加え、以下のような閉塞解消運転が可能である。す
なわち、本閉塞解消運転では、ＪＴ回路（2A）の低圧ラ
イン（2L）の第１開閉弁（81）は閉鎖され、ＰＬ配管
（83）の第２開閉弁（82）及び第３開閉弁（86）は開放
される。ＪＴ弁（25）は全開状態に設定され、予冷冷凍
機（30）の運転は停止される。そして、バイパス管（9
1）の開閉弁（92）は開放される。

【００８０】ヘリウムガスは、図５に実線矢印で示すよ
うに循環する。すなわち、高段側圧縮機（22）から吐出
された高圧ヘリウムガスの一部は、第１熱交換器（40）
の高圧側流路（41）、第１予冷部（27）、バイパス管
（91）、ＪＴ弁（25）の順に高圧ライン（2H）を流れ、
ヘリウムタンク（11）に流入する。その後は、実施形態
１の閉塞解消運転と同様に、ヘリウムタンク（11）から
ＰＬ配管（83）を通じてヘリウムガスが低圧配管（24）
に導入される。

【００８１】したがって、本実施形態によれば、第１熱
交換器（40）のみの閉塞解消が可能であるので、第１熱
交換器（40）のみに閉塞が生じている場合に、その閉塞
を効果的に解消することができる。また、第２熱交換器
（50）及び第３熱交換器（60）の温度上昇を招くことが
ないので、閉塞解消運転を終了した後、冷却運転を迅速
に再開することができる。

【００８２】なお、バイパス管（91）の上流端は、第１
熱交換器（40）の高圧側流路（41）と第１予冷部（27）
との間に接続されていてもよい。また、図６に示すよう
に、バイパス管（91）の下流端は、ＪＴ弁（25）とヘリ
ウムタンク（11）との間に接続されていてもよい。この
ような場合であっても、上記閉塞解消運転を実行するこ
とができる。

【００８３】＜実施形態３＞実施形態３は、実施形態１
に変更を加えることにより、第１熱交換器（40）及び第
２熱交換器（50）のみの閉塞解消を可能にしたものであ
る。

【００８４】図７に示すように、実施形態３に係る極低
温冷凍装置（10）は、一端が予冷冷凍機（30）の第２予
冷部(28)と第３熱交換器（60）の高圧側流路(61)との間
に接続され、他端が第３熱交換器（60）の高圧側流路
（61）と吸着器（87）との間に接続されたバイパス管
（93）が設けられている。バイパス管（93）には、冷却
運転時には閉鎖される開閉弁（94）が設けられている。

【００８５】本実施形態では、実施形態１の閉塞解消運
転に加え、以下のような閉塞解消運転が可能である。す
なわち、本閉塞解消運転では、ＪＴ回路（2A）の低圧ラ
イン（2L）の第１開閉弁（81）は閉鎖され、ＰＬ配管
（83）の第２開閉弁（82）及び第３開閉弁（86）は開放
される。ＪＴ弁（25）は全開状態に設定され、予冷冷凍
機（30）の運転は停止される。そして、バイパス管（9
3）の開閉弁（94）は開放される。

【００８６】ヘリウムガスは、図７に実線矢印で示すよ
うに循環する。すなわち、高段側圧縮機（22）から吐出
された高圧ヘリウムガスの一部は、第１熱交換器（40）
の高圧側流路（41）、第１予冷部（27）、第２熱交換器
（50）の高圧側流路（51）、第２予冷部（28）、バイパ
ス管（93）、ＪＴ弁（25）の順に高圧ライン（2H）を流
れ、ヘリウムタンク（11）に流入する。その後は、実施
形態１の閉塞解消運転と同様に、ヘリウムタンク（11）
からＰＬ配管（83）を通じてヘリウムガスが低圧配管
（24）に導入される。

【００８７】したがって、本実施形態によれば、第１熱
交換器（40）及び第２熱交換器（50）のみの閉塞解消が
可能であるので、第１熱交換器（40）及び第２熱交換器
（50）のみに閉塞が生じている場合に、その閉塞を効果
的に解消することができる。また、第３熱交換器（60）
の温度上昇を招くことがないので、閉塞解消運転を終了
した後、冷却運転を迅速に再開することができる。

【００８８】なお、バイパス管（93）の上流端は、第２
熱交換器（50）の高圧側流路（51）と第２予冷部（28）
との間に接続されていてもよい。また、図８に示すよう
に、バイパス管（93）の下流端は、ＪＴ弁（25）とヘリ
ウムタンク（11）との間に接続されていてもよい。この
ような場合であっても、上記閉塞解消運転を実行するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１に係る極低温冷凍装置の冷媒回路図
である。

【図２】第１熱交換器の縦断面図である。

【図３】冷却運転時の冷媒の循環を説明するための冷媒
回路図である。

【図４】閉塞解消運転時の冷媒の循環を説明するための
冷媒回路図である。

【図５】実施形態２に係る極低温冷凍装置の冷媒回路図
である。

【図６】実施形態２の変形例に係る極低温冷凍装置の冷
媒回路図である。

【図７】実施形態３に係る極低温冷凍装置の冷媒回路図
である。

【図８】実施形態３の変形例に係る極低温冷凍装置の冷
媒回路図である。

【図９】従来の極低温冷凍装置の冷媒回路図である。

【符号の説明】

（1A） 圧縮機ユニット （1B） 冷凍機ユニット （2A） ＪＴ回路 （11） ヘリウムタンク（冷媒タンク） （12） バッファタンク （20） ＪＴ冷凍機 （21） 低段側圧縮機 （22） 高段側圧縮機 （30） 予冷冷凍機 （40） 第１熱交換器 （41） 第１熱交換器の高圧側流路 （42） 第１熱交換器の低圧側流路 （50） 第２熱交換器 （60） 第３熱交換器 （81） 第１開閉弁 （82） 第２開閉弁 （83） ＰＬ配管（ガス冷媒回収管） （84） 吸着器 （85） 流量制御弁 （86） 第３開閉弁 （88） 放出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草田 栄久 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 本吉 智行 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 眞田 芳直 東京都府中市東芝町一番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 富岡 計次 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（21,22）と、 前記圧縮機（21,22）から吐出された高圧冷媒ガスをジ
   ュールトムソン膨張させるＪＴ弁（25）と、ジュールト
   ムソン膨張によって液化した冷媒を貯留する冷媒タンク
   （11）とを有するＪＴ冷凍機（20）と、 前記圧縮機（21,22）から吐出された高圧冷媒ガスを流
   通させる高圧側流路（41）と前記冷媒タンク（11）から
   の低圧冷媒ガスを流通させる低圧側流路（42）とを有
   し、当該高圧側流路（41）の高圧冷媒ガスと当該低圧側
   流路（42）の低圧冷媒ガスとを熱交換させる第１熱交換
   器（40）と、 前記第１熱交換器（40）で冷却された高圧冷媒ガスを前
   記ＪＴ弁（25）による膨張前に予冷する予冷冷凍機（3
   0）と、 前記第１熱交換器（40）の低圧側流路（42）の出口側に
   設けられた第１の開閉弁（81）と、 第２の開閉弁（82）を有し、前記冷媒タンク（11）と前
   記圧縮機（21,22）の吸入側の配管（24）とをつなぐガ
   ス冷媒回収管（83）とを備え、 前記ＪＴ弁（25）を開放すると共に前記第１開閉弁（8
   1）を閉鎖し且つ前記第２開閉弁（82）を開放し、前記
   圧縮機（21,22）から吐出された冷媒を少なくとも前記
   第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）および前記ＪＴ
   弁（25）を流通させて前記冷媒タンク（11）に導く一
   方、当該冷媒タンク（11）の冷媒ガスを前記ガス冷媒回
   収管（83）を通じて回収する閉塞解消運転を実行する極
   低温冷凍装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の極低温冷凍装置であっ
   て、 第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）の下流側には、
   高圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させる１または
   ２以上の熱交換器（50,60）が更に設けられている極低
   温冷凍装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の極低温冷凍装置であっ
   て、 第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）の下流側に、高
   圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させる第２及び第
   ３の熱交換器（50,60）を更に備える一方、 一端が前記第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）と前
   記第２熱交換器（50)の高圧側流路(51)との間に接続さ
   れ、他端が前記第３熱交換器（60）の高圧側流路（61）
   とＪＴ弁（25）との間に接続されたバイパス管（91）
   と、 前記バイパス管（91）に設けられた開閉弁（92）とを備
   え、 閉塞解消運転時には、前記バイパス管（91）の開閉弁
   （92）を開放し、圧縮機（21,22）から吐出された冷媒
   を前記第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）、前記バ
   イパス管（91）及び前記ＪＴ弁（25）を経て前記冷媒タ
   ンク（11）に導く極低温冷凍装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の極低温冷凍装置であっ
   て、 第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）の下流側に、高
   圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させる第２及び第
   ３の熱交換器（50,60）を更に備える一方、 一端が前記第２熱交換器（50）の高圧側流路（51）と前
   記第３熱交換器（60）の高圧側流路（61）との間に接続
   され、他端が前記第３熱交換器（60）の高圧側流路（6
   1）とＪＴ弁（25）との間に接続されたバイパス管（9
   3）と、 前記バイパス管（93）に設けられた開閉弁（94）とを備
   え、 閉塞解消運転時には、前記バイパス管（93）の開閉弁
   （94）を開放し、圧縮機（21,22）から吐出された冷媒
   を前記第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）、前記第
   ２熱交換器（50）の高圧側流路（51）、前記バイパス管
   （93）及び前記ＪＴ弁（25）を経て前記冷媒タンク（1
   1）に導く極低温冷凍装置。
5. 【請求項５】 圧縮機（21,22）と、 前記圧縮機（21,22）から吐出された高圧冷媒ガスをジ
   ュールトムソン膨張させるＪＴ弁（25）と、ジュールト
   ムソン膨張によって液化した冷媒を貯留する冷媒タンク
   （11）とを有するＪＴ冷凍機（20）と、 前記圧縮機（21,22）から吐出された高圧冷媒ガスを流
   通させる高圧側流路（41）と前記冷媒タンク（11）から
   の低圧冷媒ガスを流通させる低圧側流路（42）とを有
   し、当該高圧側流路（41）の高圧冷媒ガスと当該低圧側
   流路（42）の低圧冷媒ガスとを熱交換させる第１熱交換
   器（40）と、 前記第１熱交換器（40）で冷却された高圧冷媒ガスを前
   記ＪＴ弁（25）による膨張前に予冷する予冷冷凍機（3
   0）と、 前記第１熱交換器（40）の低圧側流路（42）の出口側に
   設けられた第１の開閉弁（81）と、 第２の開閉弁（82）を有し、前記冷媒タンク（11）と前
   記圧縮機（21,22）の吸入側の配管（24）とをつなぐガ
   ス冷媒回収管（83）と、 前記第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）の下流側に
   設けられ、高圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させ
   る第２及び第３の熱交換器（50,60）と、 開閉弁（92）を有し、一端が前記第１熱交換器（40）の
   高圧側流路（41）と前記第２熱交換器（50)の高圧側流
   路(51)との間に接続され、他端が前記ＪＴ弁（25）と前
   記冷媒タンク（11）との間に接続されたバイパス管（9
   1）とを備え、 前記ＪＴ弁（25）を開放すると共に前記第１開閉弁（8
   1）を閉鎖し且つ前記第２開閉弁（82）及び前記バイパ
   ス管（91）の開閉弁（92）を開放し、前記圧縮機（21,2
   2）から吐出された冷媒を前記第１熱交換器（40）の高
   圧側流路（41）を流通させて前記冷媒タンク（11）に導
   く一方、当該冷媒タンク（11）の冷媒ガスを前記ガス冷
   媒回収管（83）を通じて回収する閉塞解消運転を実行す
   る極低温冷凍装置。
6. 【請求項６】 圧縮機（21,22）と、 前記圧縮機（21,22）から吐出された高圧冷媒ガスをジ
   ュールトムソン膨張させるＪＴ弁（25）と、ジュールト
   ムソン膨張によって液化した冷媒を貯留する冷媒タンク
   （11）とを有するＪＴ冷凍機（20）と、 前記圧縮機（21,22）から吐出された高圧冷媒ガスを流
   通させる高圧側流路（41）と前記冷媒タンク（11）から
   の低圧冷媒ガスを流通させる低圧側流路（42）とを有
   し、当該高圧側流路（41）の高圧冷媒ガスと当該低圧側
   流路（42）の低圧冷媒ガスとを熱交換させる第１熱交換
   器（40）と、 前記第１熱交換器（40）で冷却された高圧冷媒ガスを前
   記ＪＴ弁（25）による膨張前に予冷する予冷冷凍機（3
   0）と、 前記第１熱交換器（40）の低圧側流路（42）の出口側に
   設けられた第１の開閉弁（81）と、 第２の開閉弁（82）を有し、前記冷媒タンク（11）と前
   記圧縮機（21,22）の吸入側の配管（24）とをつなぐガ
   ス冷媒回収管（83）と、 前記第１熱交換器（40）の高圧側流路（41）の下流側に
   設けられ、高圧冷媒ガスと低圧冷媒ガスとを熱交換させ
   る第２及び第３の熱交換器（50,60）と、 開閉弁（94）を有し、一端が前記第２熱交換器（50）の
   高圧側流路（51）と前記第３熱交換器（60)の高圧側流
   路(61)との間に接続され、他端が前記ＪＴ弁（25）と前
   記冷媒タンク（11）との間に接続されたバイパス管（9
   3）とを備え、 前記ＪＴ弁（25）を開放すると共に前記第１開閉弁（8
   1）を閉鎖し且つ前記第２開閉弁（82）及び前記バイパ
   ス管（93）の開閉弁（94）を開放し、前記圧縮機（21,2
   2）から吐出された冷媒を前記第１熱交換器（40）の高
   圧側流路（41）及び前記第２熱交換器（50）の高圧側流
   路（51）を流通させて前記冷媒タンク（11）に導く一
   方、当該冷媒タンク（11）の冷媒ガスを前記ガス冷媒回
   収管（83）を通じて回収する閉塞解消運転を実行する極
   低温冷凍装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一つに記載の極
   低温冷凍装置であって、 ガス冷媒回収管（83）には、吸着器（84）が設けられて
   いる極低温冷凍装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の極低温冷凍装置であっ
   て、 ガス冷媒回収管（83）の吸着器（84）と冷媒タンク（1
   1）との間には、閉塞解消運転時に開放され且つ非閉塞
   解消運転時に閉鎖される第３開閉弁（86）が設けられて
   いる極低温冷凍装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか一つに記載の極
   低温冷凍装置であって、 ＪＴ弁（25）の上流側には、吸着器（87）が設けられて
   いる極低温冷凍装置。