JPH0755274A - ガス精製装置 - Google Patents
ガス精製装置Info
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- JPH0755274A JPH0755274A JP20420993A JP20420993A JPH0755274A JP H0755274 A JPH0755274 A JP H0755274A JP 20420993 A JP20420993 A JP 20420993A JP 20420993 A JP20420993 A JP 20420993A JP H0755274 A JPH0755274 A JP H0755274A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷媒Heに含まれるH2 ガスを除去してヘリ
ウム冷凍機などの冷凍性能の安定維持を図る。 【構成】 冷媒としてHeを用い圧縮機4の可動部に潤
滑油8が用いられる極低温用冷凍機において、Heが流
れる通路13中に水素吸蔵合金14が配設される。この
水素吸蔵合金14によってHeガス中に含まれるH2 ガ
スが吸着され、冷凍サイクル系のHeの純度が高値に維
持される。
ウム冷凍機などの冷凍性能の安定維持を図る。 【構成】 冷媒としてHeを用い圧縮機4の可動部に潤
滑油8が用いられる極低温用冷凍機において、Heが流
れる通路13中に水素吸蔵合金14が配設される。この
水素吸蔵合金14によってHeガス中に含まれるH2 ガ
スが吸着され、冷凍サイクル系のHeの純度が高値に維
持される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Heを冷媒として用い
る極低温用冷凍機などに付設するガス精製装置に関す
る。
る極低温用冷凍機などに付設するガス精製装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】超電導発電機、電力貯蔵システム、電磁
流体力学(MHD)発電、核融合炉、超電導送電などの
エネルギー分野、リニアモーターカー、超電導電磁推進
船などの交通用機器、磁気共鳴映像装置(MRI)、超
電導心磁図装置、超電導脳磁図装置などの医療用機器、
超電導デバイス、小型シンクロトロン放射光源、ジョセ
フソンコンピュータなどのコンピュータ関連機器、また
は人口衛星に搭載される宇宙観測機器などの広範な分野
において、Heガス冷凍機およびHeガス圧縮機を使用
した極低温用の冷凍機が使用される。
流体力学(MHD)発電、核融合炉、超電導送電などの
エネルギー分野、リニアモーターカー、超電導電磁推進
船などの交通用機器、磁気共鳴映像装置(MRI)、超
電導心磁図装置、超電導脳磁図装置などの医療用機器、
超電導デバイス、小型シンクロトロン放射光源、ジョセ
フソンコンピュータなどのコンピュータ関連機器、また
は人口衛星に搭載される宇宙観測機器などの広範な分野
において、Heガス冷凍機およびHeガス圧縮機を使用
した極低温用の冷凍機が使用される。
【0003】この種の冷凍機の典型的な先行技術とし
て、Heを冷媒に用いるスターリング冷凍機が公知であ
る。このスターリング冷凍機は、圧縮部シリンダおよび
膨張部シリンダと、それら両シリンダの各ピストンを往
復駆動するためのクランクが収納されるクランクケース
部とが備えられ、圧縮部シリンダとクランクケース部と
を均圧させるために、それらの間に亘ってフィルタを有
する通路が設けられる構造となっている。このフィルタ
には活性炭が内蔵されていて、冷媒中に含まれる潤滑油
ミストを除去するようにしている。
て、Heを冷媒に用いるスターリング冷凍機が公知であ
る。このスターリング冷凍機は、圧縮部シリンダおよび
膨張部シリンダと、それら両シリンダの各ピストンを往
復駆動するためのクランクが収納されるクランクケース
部とが備えられ、圧縮部シリンダとクランクケース部と
を均圧させるために、それらの間に亘ってフィルタを有
する通路が設けられる構造となっている。このフィルタ
には活性炭が内蔵されていて、冷媒中に含まれる潤滑油
ミストを除去するようにしている。
【0004】冷凍機と圧縮機を組合わせ、液体ヘリウム
温度の冷凍を得る冷凍装置の圧縮機(往復動型)におい
ても前述した冷凍機と同様に、圧縮シリンダ内のピスト
ンを駆動するクランクケース部とが備えられ、ピストン
背後室の空間とクランクケース部とを均圧にするため、
それらの間に亘ってフィルタを有する通路が設けられる
構造となっている。このフィルタにも活性炭が内蔵され
て、冷媒中に含まれる潤滑油ミストを除去するようにし
てある。
温度の冷凍を得る冷凍装置の圧縮機(往復動型)におい
ても前述した冷凍機と同様に、圧縮シリンダ内のピスト
ンを駆動するクランクケース部とが備えられ、ピストン
背後室の空間とクランクケース部とを均圧にするため、
それらの間に亘ってフィルタを有する通路が設けられる
構造となっている。このフィルタにも活性炭が内蔵され
て、冷媒中に含まれる潤滑油ミストを除去するようにし
てある。
【0005】また、回転型の圧縮機においては、圧縮部
のロータとロータハウジングが形成する空間に潤滑油が
憤霧されており、圧縮機の出口以降の圧縮された冷媒が
流れる流路に活性炭が内蔵されたフィルタが設けられ、
冷媒中に含まれる潤滑油ミストを除去するようにしてあ
る。
のロータとロータハウジングが形成する空間に潤滑油が
憤霧されており、圧縮機の出口以降の圧縮された冷媒が
流れる流路に活性炭が内蔵されたフィルタが設けられ、
冷媒中に含まれる潤滑油ミストを除去するようにしてあ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】He冷媒中に潤滑油ミ
ストが含まれると冷凍性能の低下を招くことから、フィ
ルタによって潤滑油ミストを除去するのは好ましい手段
である。一方、クランクケース部では、油ミストだけで
なく、油が分解することによって水素H2 が発生して冷
媒中に混合することがわかっており、この混合現象に伴
って、H2 を含むHeの沸点が上昇し、蓄冷器の冷却温
度(10°Kレベル)が上る問題がある。本発明者等に
よる実測では、H2 は1時間に1ppmの割合で増える
ことが確認されている。ところで従来の活性炭フィルタ
では、油ミストは除去できてもH2は吸着しないため、
一旦発生したH2 はHe中に混じったままで、冷媒系統
中に蓄積し循環することになり、そのために冷凍性能、
効率に悪影響を及ぼす。
ストが含まれると冷凍性能の低下を招くことから、フィ
ルタによって潤滑油ミストを除去するのは好ましい手段
である。一方、クランクケース部では、油ミストだけで
なく、油が分解することによって水素H2 が発生して冷
媒中に混合することがわかっており、この混合現象に伴
って、H2 を含むHeの沸点が上昇し、蓄冷器の冷却温
度(10°Kレベル)が上る問題がある。本発明者等に
よる実測では、H2 は1時間に1ppmの割合で増える
ことが確認されている。ところで従来の活性炭フィルタ
では、油ミストは除去できてもH2は吸着しないため、
一旦発生したH2 はHe中に混じったままで、冷媒系統
中に蓄積し循環することになり、そのために冷凍性能、
効率に悪影響を及ぼす。
【0007】一般的にガス中の水素成分を除去する技術
としては、低温吸着法、ゲッター触媒による吸着法等が
あって、それらは公知の技術であるが、He冷凍機の冷
媒中に増量してくるH2 が、冷凍性能を低下させる原因
であることが当業者に充分認識されるに至っていない現
状では、上述する各吸着法が、He冷凍機の冷媒中のH
2 ガスの除去用としては応用されるまでには至らなく、
したがって具体的な除去装置として開発されたものも未
だ実現していないのが実状である。
としては、低温吸着法、ゲッター触媒による吸着法等が
あって、それらは公知の技術であるが、He冷凍機の冷
媒中に増量してくるH2 が、冷凍性能を低下させる原因
であることが当業者に充分認識されるに至っていない現
状では、上述する各吸着法が、He冷凍機の冷媒中のH
2 ガスの除去用としては応用されるまでには至らなく、
したがって具体的な除去装置として開発されたものも未
だ実現していないのが実状である。
【0008】本発明の目的は、極低温用冷凍機、圧縮機
およびそれらの組合わせになる冷凍装置の冷媒として用
いられるヘリウムの中に混じるH2 ガスを除去すること
によって、ヘリウムガスの純度を高めて、長時間の運転
でも、冷凍機の冷却温度を低く維持し、圧縮機の吐出ガ
スのヘリウム純度を高く維持し、また、冷凍装置の冷却
温度(たとえば、4.2K)の安定維持を図ることであ
る。
およびそれらの組合わせになる冷凍装置の冷媒として用
いられるヘリウムの中に混じるH2 ガスを除去すること
によって、ヘリウムガスの純度を高めて、長時間の運転
でも、冷凍機の冷却温度を低く維持し、圧縮機の吐出ガ
スのヘリウム純度を高く維持し、また、冷凍装置の冷却
温度(たとえば、4.2K)の安定維持を図ることであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ヘリウムを冷
媒として用い、かつ可動部に潤滑油を用いる極低温冷凍
機、圧縮機および前記極低温冷凍機と前記圧縮機を組合
わせた冷凍装置において、冷媒が流れる空間に臨ませ
て、水素吸蔵合金が配設されてなることを特徴とするガ
ス精製装置である。
媒として用い、かつ可動部に潤滑油を用いる極低温冷凍
機、圧縮機および前記極低温冷凍機と前記圧縮機を組合
わせた冷凍装置において、冷媒が流れる空間に臨ませ
て、水素吸蔵合金が配設されてなることを特徴とするガ
ス精製装置である。
【0010】また本発明は、水素吸蔵合金が、冷媒が流
れる空間と潤滑油が溜まる空間とを連通する通路に設け
られることを特徴とする。
れる空間と潤滑油が溜まる空間とを連通する通路に設け
られることを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明に従えば、ヘリウム(He)を冷媒とす
る冷凍機における冷媒の空間に臨ませて、水素吸蔵合金
が配設される。この水素吸蔵合金によって、He冷媒中
に含まれるH2 ガスは吸収されて合金の固体内部に入り
込んで放出されることがないために、He冷媒中にH2
が存在しなくなって冷媒純度が高く維持され、その結
果、冷凍性能を低下させることなく、冷却温度を極低温
域に安定保持できる。
る冷凍機における冷媒の空間に臨ませて、水素吸蔵合金
が配設される。この水素吸蔵合金によって、He冷媒中
に含まれるH2 ガスは吸収されて合金の固体内部に入り
込んで放出されることがないために、He冷媒中にH2
が存在しなくなって冷媒純度が高く維持され、その結
果、冷凍性能を低下させることなく、冷却温度を極低温
域に安定保持できる。
【0012】また本発明に従えば、冷媒の空間と潤滑油
が溜まる空間とを連通する通路に水素吸蔵合金が設けら
れる。この水素吸蔵合金は、潤滑油が溜まる空間たとえ
ばクランクケース部で発生するH2 ガスを、圧縮部シリ
ンダに流れ込む前に除去することができるので除去効率
が高く、また、併せて油ミストを補捉することも可能で
ある。
が溜まる空間とを連通する通路に水素吸蔵合金が設けら
れる。この水素吸蔵合金は、潤滑油が溜まる空間たとえ
ばクランクケース部で発生するH2 ガスを、圧縮部シリ
ンダに流れ込む前に除去することができるので除去効率
が高く、また、併せて油ミストを補捉することも可能で
ある。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の第1実施例の冷媒精製装置
が用いられるスターリング冷凍機の構造図である。この
冷凍機は、スターリング逆サイクルの極低温用気体冷媒
サイクルが2系統設けられ、これら両冷凍サイクルはク
ランクケースを共用して並列に配設される。各冷凍サイ
クルは、圧縮部シリンダ4、蓄冷器5A,5Bおよび膨
張部シリンダ6を含んで構成され、それら構成要素4,
5A,5B,6が管路9,10A,10B,11によっ
て接続されて密閉循環回路を形成し、この循環回路中に
所要量のHeからなる冷媒が充填される。
が用いられるスターリング冷凍機の構造図である。この
冷凍機は、スターリング逆サイクルの極低温用気体冷媒
サイクルが2系統設けられ、これら両冷凍サイクルはク
ランクケースを共用して並列に配設される。各冷凍サイ
クルは、圧縮部シリンダ4、蓄冷器5A,5Bおよび膨
張部シリンダ6を含んで構成され、それら構成要素4,
5A,5B,6が管路9,10A,10B,11によっ
て接続されて密閉循環回路を形成し、この循環回路中に
所要量のHeからなる冷媒が充填される。
【0014】クランクケース2内には、クランク軸12
が設けられ、内底部には潤滑油8が貯留される。クラン
ク軸12は、4連型に形成されて、4個のクランク腕部
に連結される連接棒を介して、2基の圧縮部シリンダ4
の各ピストンおよび2基の膨張部シリンダ6の各ピスト
ンがそれぞれ接続される。このクランク軸12が、モー
タ3によって回転駆動されることによって、圧縮部シリ
ンダ4と膨張部シリンダ6とが交互に圧縮作用を行い、
Heを冷媒とする冷凍サイクルが等温圧縮、定容積放
熱、等温膨張、定容積吸熱を繰り返して、蓄冷器5部に
おいて15°Kレベルの冷熱が得られる。
が設けられ、内底部には潤滑油8が貯留される。クラン
ク軸12は、4連型に形成されて、4個のクランク腕部
に連結される連接棒を介して、2基の圧縮部シリンダ4
の各ピストンおよび2基の膨張部シリンダ6の各ピスト
ンがそれぞれ接続される。このクランク軸12が、モー
タ3によって回転駆動されることによって、圧縮部シリ
ンダ4と膨張部シリンダ6とが交互に圧縮作用を行い、
Heを冷媒とする冷凍サイクルが等温圧縮、定容積放
熱、等温膨張、定容積吸熱を繰り返して、蓄冷器5部に
おいて15°Kレベルの冷熱が得られる。
【0015】上記第1実施例の冷凍機は、さらにフィル
タ1を備える。このフィルタ1は、圧縮部シリンダ4の
ピストン背後側室Aと、クランクケース2内の上部空間
部分Bとを連通するために設けられる配管路13途中に
介設される。フィルタ1を備える配管路13は、前記ピ
ストン背後側室Aとクランクケース2内部とを均圧する
ために設けられる。
タ1を備える。このフィルタ1は、圧縮部シリンダ4の
ピストン背後側室Aと、クランクケース2内の上部空間
部分Bとを連通するために設けられる配管路13途中に
介設される。フィルタ1を備える配管路13は、前記ピ
ストン背後側室Aとクランクケース2内部とを均圧する
ために設けられる。
【0016】図2には、フィルタ1の構造が概略示され
る。フィルタ1はたとえば円筒状の密封容器に形成さ
れ、配管路13を接続するための管接続口が頂壁部およ
び底壁部に設けられる。図2(イ)の例は、容器内に活
性炭15の層が下、水素吸蔵合金14の層が上に積層し
て収設されるとともに、メタルフィルタ16が上・下か
ら挟み付けるように収設されてなる2層構造であり、図
2(ロ)の例は、容器内に水素吸蔵合金14の層が中
層、活性炭15の層が上・下両層に積層して収設される
とともにメタルフィルタ16が上・下から挟み付けるよ
うに収設されてなる3層構造である。図2(ハ)の例
は、円筒状の容器内の上・下にメタルフィルタ16が収
設されており、この上下のメタルフィルタ16の間に水
素吸蔵合金14が充填される1層構造である。
る。フィルタ1はたとえば円筒状の密封容器に形成さ
れ、配管路13を接続するための管接続口が頂壁部およ
び底壁部に設けられる。図2(イ)の例は、容器内に活
性炭15の層が下、水素吸蔵合金14の層が上に積層し
て収設されるとともに、メタルフィルタ16が上・下か
ら挟み付けるように収設されてなる2層構造であり、図
2(ロ)の例は、容器内に水素吸蔵合金14の層が中
層、活性炭15の層が上・下両層に積層して収設される
とともにメタルフィルタ16が上・下から挟み付けるよ
うに収設されてなる3層構造である。図2(ハ)の例
は、円筒状の容器内の上・下にメタルフィルタ16が収
設されており、この上下のメタルフィルタ16の間に水
素吸蔵合金14が充填される1層構造である。
【0017】活性炭15の層は、たとえばペレット状の
活性炭を積層して形成され、主として配管路13を流動
するガス中に含まれる油ミストを除去する作用を成すも
のである。
活性炭を積層して形成され、主として配管路13を流動
するガス中に含まれる油ミストを除去する作用を成すも
のである。
【0018】一方、水素吸蔵合金14は、たとえばジル
コニアとアルミニウムとマンガンとを要素とする共融混
合体が用いられ、ペレット状にしたものを積層すること
によって水素吸蔵合金層が形成される。この水素吸蔵合
金14は、配管路13を流動するガス中のH2 ガスを吸
着する作用を成すものである。この場合、ガス中に含ま
れる低濃度のたとえば1〜数1000ppmのH2 ガス
を吸着することが可能である。
コニアとアルミニウムとマンガンとを要素とする共融混
合体が用いられ、ペレット状にしたものを積層すること
によって水素吸蔵合金層が形成される。この水素吸蔵合
金14は、配管路13を流動するガス中のH2 ガスを吸
着する作用を成すものである。この場合、ガス中に含ま
れる低濃度のたとえば1〜数1000ppmのH2 ガス
を吸着することが可能である。
【0019】通常、スターリング冷凍機は、冷凍運転が
長時間継続して行われると、クランクケース2内の油が
高温状態の下で一部が分解または/およびミスト状とな
って、圧縮シリンダ部4に拡散してゆく。このため、圧
縮シリンダ部4でH2 ガスや油ミストの濃度が次第に増
加するために圧縮部、膨張部に封入されたHeガスの純
度が低下する。
長時間継続して行われると、クランクケース2内の油が
高温状態の下で一部が分解または/およびミスト状とな
って、圧縮シリンダ部4に拡散してゆく。このため、圧
縮シリンダ部4でH2 ガスや油ミストの濃度が次第に増
加するために圧縮部、膨張部に封入されたHeガスの純
度が低下する。
【0020】図1に示される第1実施例は、均圧のため
に設けられる配管路13中に、活性炭15および水素吸
蔵合金14が収設されているため、油ミストは活性炭1
5によって除去され、油分解によって生じたH2 ガスは
水素吸蔵合金14によって吸着・除去される。その結
果、圧縮部および膨張部でのHeガス純度を高い状態に
維持することが可能であり、冷凍機を4.2°Kの低温
レベルで長時間安定して運転させることができる。
に設けられる配管路13中に、活性炭15および水素吸
蔵合金14が収設されているため、油ミストは活性炭1
5によって除去され、油分解によって生じたH2 ガスは
水素吸蔵合金14によって吸着・除去される。その結
果、圧縮部および膨張部でのHeガス純度を高い状態に
維持することが可能であり、冷凍機を4.2°Kの低温
レベルで長時間安定して運転させることができる。
【0021】なお、H2 ガスを飽和するまで吸着した水
素吸蔵合金14は、再賦活して使用することが可能であ
り、この場合、取り出した水素吸蔵合金14を真空ポン
プによって負圧域にされている密封空間内に収納して1
00℃〜数100℃に加熱することによって賦活させる
ことができる。また、50Nm3 程度のHeガスが冷媒
として充填されるスターリング冷凍機の場合、10,0
00時間の連続運転を15°Kレベル一定で安定的に行
わせるためには、水素吸蔵合金14は120cc〜13
0ccの容積があれば充分であって吸着性能を長時間維
持することができる。
素吸蔵合金14は、再賦活して使用することが可能であ
り、この場合、取り出した水素吸蔵合金14を真空ポン
プによって負圧域にされている密封空間内に収納して1
00℃〜数100℃に加熱することによって賦活させる
ことができる。また、50Nm3 程度のHeガスが冷媒
として充填されるスターリング冷凍機の場合、10,0
00時間の連続運転を15°Kレベル一定で安定的に行
わせるためには、水素吸蔵合金14は120cc〜13
0ccの容積があれば充分であって吸着性能を長時間維
持することができる。
【0022】図3は、本発明の第2の実施例の冷媒精製
装置が用いられるスターリング冷凍機の構造図である。
図3に示される冷凍機は、図1図示の冷凍機に類似し、
対応する部分には同一の参照符を付す。水素吸蔵合金1
4を備えるフィルタ7を、活性炭15を出たあとの配管
から分岐して設ける。この構造とすることによって、オ
イルの分解によって発生したH2 ガスを捕集することが
できる。フィルタ7は一側壁部に配管接続口が設けられ
る密封容器内に、水素吸蔵合金14が層を成して収設さ
れて、配管路13に分岐接続される配管路17の端部に
前記配管接続口を接続して設けられる。
装置が用いられるスターリング冷凍機の構造図である。
図3に示される冷凍機は、図1図示の冷凍機に類似し、
対応する部分には同一の参照符を付す。水素吸蔵合金1
4を備えるフィルタ7を、活性炭15を出たあとの配管
から分岐して設ける。この構造とすることによって、オ
イルの分解によって発生したH2 ガスを捕集することが
できる。フィルタ7は一側壁部に配管接続口が設けられ
る密封容器内に、水素吸蔵合金14が層を成して収設さ
れて、配管路13に分岐接続される配管路17の端部に
前記配管接続口を接続して設けられる。
【0023】図4は、本発明の第3実施例に係る冷凍機
が示される。この例は、フィルタ21の中に、水素吸蔵
合金14と活性炭15とを図示のように充填して、水素
吸蔵合金14によってH2 ガスを捕集できる。このよう
にフィルタ7、フィルタ21を別体に設けたことによっ
て、図3の例のようにフィルタ7はH2 除去専用、フィ
ルタ21は油ミスト除去専用として機能するので、取付
け、取外しの作業が容易となり、またフィルタ7につい
ては油ミストの付着が減って本来のH2 吸着が安定して
行われる。
が示される。この例は、フィルタ21の中に、水素吸蔵
合金14と活性炭15とを図示のように充填して、水素
吸蔵合金14によってH2 ガスを捕集できる。このよう
にフィルタ7、フィルタ21を別体に設けたことによっ
て、図3の例のようにフィルタ7はH2 除去専用、フィ
ルタ21は油ミスト除去専用として機能するので、取付
け、取外しの作業が容易となり、またフィルタ7につい
ては油ミストの付着が減って本来のH2 吸着が安定して
行われる。
【0024】図5は、本発明の第4実施例に係るギホー
ドーマクマホン(G−M)冷凍機の構造図である。この
冷凍機は、スターリング冷凍機に比較して圧縮機構を低
温部から切り離して使用できる利点があり、図5図示の
冷凍機は、圧縮機24と膨張部25A,25B,25C
と第1〜第3蓄冷器26A〜26Cで3段式冷凍サイク
ルが構成され、冷凍回路中にHeが冷媒として充填され
る。
ドーマクマホン(G−M)冷凍機の構造図である。この
冷凍機は、スターリング冷凍機に比較して圧縮機構を低
温部から切り離して使用できる利点があり、図5図示の
冷凍機は、圧縮機24と膨張部25A,25B,25C
と第1〜第3蓄冷器26A〜26Cで3段式冷凍サイク
ルが構成され、冷凍回路中にHeが冷媒として充填され
る。
【0025】潤滑油が用いられる圧縮機24と、低温部
とは、吐出配管路27および吸入側配管路28によって
接続される。吐出配管路27の途中にはフィルタ1が介
設される。このフィルタ1は、図2に示されるフィルタ
1と同様の構造のフィルタが用いられ、吐出側管路27
中を流れるHe冷媒中に含まれる油ミスト、H2 ガスに
対して、水素吸蔵合金14の層がH2 を吸着・除去し、
活性炭15の層が油ミストを除去する。したがって第1
実施例および第2実施例の場合と同じように低温部にお
けるHe冷媒の純度を高く保持させることが可能であ
る。
とは、吐出配管路27および吸入側配管路28によって
接続される。吐出配管路27の途中にはフィルタ1が介
設される。このフィルタ1は、図2に示されるフィルタ
1と同様の構造のフィルタが用いられ、吐出側管路27
中を流れるHe冷媒中に含まれる油ミスト、H2 ガスに
対して、水素吸蔵合金14の層がH2 を吸着・除去し、
活性炭15の層が油ミストを除去する。したがって第1
実施例および第2実施例の場合と同じように低温部にお
けるHe冷媒の純度を高く保持させることが可能であ
る。
【0026】図6には、本発明の第5実施例に係る冷凍
機が示される。この例は、フィルタ1として活性炭15
だけを充填したものを用い、フィルタ7には水素吸蔵合
金14を充填したものを用いてH2 ガスを捕集するよう
にした構造である。この例の場合においても、オイルが
活性炭15に吸着され、H2 ガスが水素吸蔵合金14に
吸蔵されるように形成される。
機が示される。この例は、フィルタ1として活性炭15
だけを充填したものを用い、フィルタ7には水素吸蔵合
金14を充填したものを用いてH2 ガスを捕集するよう
にした構造である。この例の場合においても、オイルが
活性炭15に吸着され、H2 ガスが水素吸蔵合金14に
吸蔵されるように形成される。
【0027】図7には、本発明の第6実施例に係る冷凍
装置、すなわち、スターリング冷凍機とジュールトムソ
ン回路100を組合わせて液体ヘリウム温度(約5.2
K以下)の冷凍を得る冷凍装置が示される。ジュールト
ムソン回路100は、圧縮機101、フィルタ7A、熱
交換器118,103,105,107,109、予冷
熱交換器104,106、そしてJT弁から構成され
る。圧縮機101の吐出口102は、順次、熱交換器1
18、フィルタ7A、熱交換器103の高圧側、予冷熱
交換器104、熱交換器105高圧側、予冷熱交換器1
06、熱交換器107高圧側、JT弁、熱交換器109
に連通し、熱交換器109の出口側は、順次、熱交換器
107,105,103の低圧側、そして、圧縮機10
1の吸入口に連通している。
装置、すなわち、スターリング冷凍機とジュールトムソ
ン回路100を組合わせて液体ヘリウム温度(約5.2
K以下)の冷凍を得る冷凍装置が示される。ジュールト
ムソン回路100は、圧縮機101、フィルタ7A、熱
交換器118,103,105,107,109、予冷
熱交換器104,106、そしてJT弁から構成され
る。圧縮機101の吐出口102は、順次、熱交換器1
18、フィルタ7A、熱交換器103の高圧側、予冷熱
交換器104、熱交換器105高圧側、予冷熱交換器1
06、熱交換器107高圧側、JT弁、熱交換器109
に連通し、熱交換器109の出口側は、順次、熱交換器
107,105,103の低圧側、そして、圧縮機10
1の吸入口に連通している。
【0028】圧縮機101のクランクケース112内に
は、クランク軸113が設けられ、内底部に潤滑油11
4が貯留される。クランク軸113は、クランク腕部に
連結される連接棒を介して、ピストン116が接続され
る。このクランク軸113がモータ111によって回転
駆動されることによって、圧縮部117内のヘリウムガ
スが圧縮され、熱交換器118,103,105,10
7、予冷熱交換器104,106内を流れ、熱交換器1
18では、水あるいは、空気などで冷却され、熱交換器
103,105,107では、各々の熱交換器103,
105,107の低圧側を流れる冷えたヘリウムガスで
冷却され、予冷熱交換器104,106では、スターリ
ング冷凍機の膨張部で冷却される。このようにして冷却
されたヘリウムガスはJT弁に流入し、そこで約1気圧
まで等エンタルピー膨張し、ヘリウムガスの一部が液体
となって熱交換器109に流入し、そこで外部より吸熱
し、液を蒸発させ、熱交換器103,105,107の
低圧側を通って圧縮機101の吸入口に戻る。
は、クランク軸113が設けられ、内底部に潤滑油11
4が貯留される。クランク軸113は、クランク腕部に
連結される連接棒を介して、ピストン116が接続され
る。このクランク軸113がモータ111によって回転
駆動されることによって、圧縮部117内のヘリウムガ
スが圧縮され、熱交換器118,103,105,10
7、予冷熱交換器104,106内を流れ、熱交換器1
18では、水あるいは、空気などで冷却され、熱交換器
103,105,107では、各々の熱交換器103,
105,107の低圧側を流れる冷えたヘリウムガスで
冷却され、予冷熱交換器104,106では、スターリ
ング冷凍機の膨張部で冷却される。このようにして冷却
されたヘリウムガスはJT弁に流入し、そこで約1気圧
まで等エンタルピー膨張し、ヘリウムガスの一部が液体
となって熱交換器109に流入し、そこで外部より吸熱
し、液を蒸発させ、熱交換器103,105,107の
低圧側を通って圧縮機101の吸入口に戻る。
【0029】この実施例は図1図示の第1実施例と同様
に、圧縮機101および配管100には、フィルタ1お
よびフィルタ7を備える。このフィルタ1は活性炭15
が充填されていて、ダイヤフラム119によりクランク
ケース112内の上部空間部分Cとダイヤフラム119
で分離されたピストン116の背後側室Dとを連通する
ために設けられる配管路115の途中に介設される。フ
ィルタ1を備える配管路115は、ピストン116の背
後側室Dとクランクケース112内部とを均圧するため
設けられる。一方、フィルタ7は、内部に水素吸蔵合金
14が充填され、オイルから分解し発生したH2を吸蔵
する。
に、圧縮機101および配管100には、フィルタ1お
よびフィルタ7を備える。このフィルタ1は活性炭15
が充填されていて、ダイヤフラム119によりクランク
ケース112内の上部空間部分Cとダイヤフラム119
で分離されたピストン116の背後側室Dとを連通する
ために設けられる配管路115の途中に介設される。フ
ィルタ1を備える配管路115は、ピストン116の背
後側室Dとクランクケース112内部とを均圧するため
設けられる。一方、フィルタ7は、内部に水素吸蔵合金
14が充填され、オイルから分解し発生したH2を吸蔵
する。
【0030】図8には、本発明の第7実施例に係る冷凍
装置が示される。図8に示される実施例は前記第6実施
例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付してい
る。この第7実施例において、ジュールトムソン回路に
は、フィルタ7Aに水素吸蔵合金14を充填している。
フィルタ1は、内部に水素吸蔵合金14および活性炭1
5が共に充填される。このフィルタ1によってオイル分
を吸着しH2 を吸蔵することができる。なお、図7およ
び図8の各例において、活性炭15と水素吸蔵合金14
との取り付け位置については、活性炭15は冷媒の流れ
の中に容れ、水素吸蔵合金14は流れの中に直接的に容
れる場合と流れに対して間接的に容れる分岐接続方式の
場合とがある。図7の例は間接、図8の例は直接の場合
である。以下に示される図9と図10、図11と図12
の各実施例の場合も同様である。
装置が示される。図8に示される実施例は前記第6実施
例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付してい
る。この第7実施例において、ジュールトムソン回路に
は、フィルタ7Aに水素吸蔵合金14を充填している。
フィルタ1は、内部に水素吸蔵合金14および活性炭1
5が共に充填される。このフィルタ1によってオイル分
を吸着しH2 を吸蔵することができる。なお、図7およ
び図8の各例において、活性炭15と水素吸蔵合金14
との取り付け位置については、活性炭15は冷媒の流れ
の中に容れ、水素吸蔵合金14は流れの中に直接的に容
れる場合と流れに対して間接的に容れる分岐接続方式の
場合とがある。図7の例は間接、図8の例は直接の場合
である。以下に示される図9と図10、図11と図12
の各実施例の場合も同様である。
【0031】図9には、本発明の第8実施例に係る冷凍
装置が示される。図9図示の例は、図7図示の第6実施
例の変形例であって、ジュールトムソン回路100の高
圧側に、水素吸蔵合金14が充填されるフィルタ7Aを
分岐接続して、流路がT状になるように設けた構造に特
徴が存する。
装置が示される。図9図示の例は、図7図示の第6実施
例の変形例であって、ジュールトムソン回路100の高
圧側に、水素吸蔵合金14が充填されるフィルタ7Aを
分岐接続して、流路がT状になるように設けた構造に特
徴が存する。
【0032】図10には、本発明の第9実施例に係る冷
凍装置が示される。この例もまた、図8図示の第7実施
例の変形例であって、フィルタ7Aが分岐接続される点
で第8実施例と同じである。
凍装置が示される。この例もまた、図8図示の第7実施
例の変形例であって、フィルタ7Aが分岐接続される点
で第8実施例と同じである。
【0033】図11および図12には、本発明の第10
実施例および第11実施例に係る冷凍装置が示される。
図11,12に示される各実施例は、図5図示の第4実
施例の変形例であって、ギホードマクマホンサイクルま
たはソルベイサイクル冷凍機と、ジュールトムソン回路
50とを組合わせ、液体ヘリウム温度(約5,2K以
下)の冷凍を得る実施例である。フィルタ1の構成およ
びその作用については、第4実施例と大略的に同様であ
るので説明を省略する。
実施例および第11実施例に係る冷凍装置が示される。
図11,12に示される各実施例は、図5図示の第4実
施例の変形例であって、ギホードマクマホンサイクルま
たはソルベイサイクル冷凍機と、ジュールトムソン回路
50とを組合わせ、液体ヘリウム温度(約5,2K以
下)の冷凍を得る実施例である。フィルタ1の構成およ
びその作用については、第4実施例と大略的に同様であ
るので説明を省略する。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、Heを冷
媒として用い、かつ可動部に潤滑油が用いられる極低温
用冷凍機などの冷凍装置において、冷媒が流れる空間に
臨ませて水素吸蔵合金が配設される。したがって、潤滑
油が分解した際に発生するH2は、水素吸蔵合金に接し
て吸着されるために、冷凍サイクル内のHe冷媒の純度
を常時高い値に維持するとこが可能であって、長時間継
続運転する際にも安定した極低温レベルを保持すること
ができて、冷凍性能の低下を防止する効果が奏される。
媒として用い、かつ可動部に潤滑油が用いられる極低温
用冷凍機などの冷凍装置において、冷媒が流れる空間に
臨ませて水素吸蔵合金が配設される。したがって、潤滑
油が分解した際に発生するH2は、水素吸蔵合金に接し
て吸着されるために、冷凍サイクル内のHe冷媒の純度
を常時高い値に維持するとこが可能であって、長時間継
続運転する際にも安定した極低温レベルを保持すること
ができて、冷凍性能の低下を防止する効果が奏される。
【図1】本発明の第1実施例に係る冷凍機の構造図であ
る。
る。
【図2】図1に示される冷媒精製装置の略示構造図であ
る。
る。
【図3】本発明の第2実施例に係る冷凍機の構造図であ
る。
る。
【図4】本発明の第3実施例に係る冷凍機の構造図であ
る。
る。
【図5】本発明の第4実施例に係る冷凍機の構造図であ
る。
る。
【図6】本発明の第5実施例に係る冷凍機の構造図であ
る。
る。
【図7】本発明の第6実施例に係る冷凍機の構造図であ
る。
る。
【図8】本発明の第7実施例に係る冷凍機の構造図であ
る。
る。
【図9】本発明の第8実施例に係る冷凍機の構造図であ
る。
る。
【図10】本発明の第9実施例に係る冷凍機の構造図で
ある。
ある。
【図11】本発明の第10実施例に係る冷凍機の構造図
である。
である。
【図12】本発明の第11実施例に係る冷凍機の構造図
である。
である。
1,7,21 フィルタ 4 圧縮部シリンダ 8 潤滑油 13,17 配管路 14 水素吸蔵合金 15 活性炭 27 吐出配管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北口 治 大阪府大阪市西区京町堀1丁目4番22号 株式会社リキッドガス内 (72)発明者 平野 明良 愛知県刈谷市朝日町二丁目一番地 アイシ ン精機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 ヘリウムを冷媒として用い、かつ可動部
に潤滑油を用いる極低温冷凍機、圧縮機および前記極低
温冷凍機と前記圧縮機を組合わせた冷凍装置において、
冷媒が流れる空間に臨ませて、水素吸蔵合金が配設され
てなることを特徴とするガス精製装置。 - 【請求項2】 水素吸蔵合金が、冷媒が流れる空間と潤
滑油が溜まる空間とを連通する通路に設けられることを
特徴とする請求項1に記載のガス精製装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20420993A JP3407939B2 (ja) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | ガス精製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20420993A JP3407939B2 (ja) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | ガス精製装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0755274A true JPH0755274A (ja) | 1995-03-03 |
JP3407939B2 JP3407939B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=16486646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20420993A Expired - Fee Related JP3407939B2 (ja) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | ガス精製装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3407939B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010139214A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Chubu Electric Power Co Inc | 冷凍機用ガス浄化装置 |
JP2019149343A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-05 | 古河電気工業株式会社 | 高温超電導ケーブル、中間接続部及び終端接続部 |
CN115200247A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-18 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种节流制冷耦合绝热去磁制冷机的低温结构及实现方法 |
-
1993
- 1993-08-18 JP JP20420993A patent/JP3407939B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010139214A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Chubu Electric Power Co Inc | 冷凍機用ガス浄化装置 |
JP2019149343A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-05 | 古河電気工業株式会社 | 高温超電導ケーブル、中間接続部及び終端接続部 |
CN115200247A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-18 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种节流制冷耦合绝热去磁制冷机的低温结构及实现方法 |
CN115200247B (zh) * | 2022-07-11 | 2024-05-07 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种节流制冷耦合绝热去磁制冷机的低温结构及实现方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3407939B2 (ja) | 2003-05-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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