JPS61110851A - ジユ−ルトムソン冷凍装置 - Google Patents

ジユ−ルトムソン冷凍装置

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JPS61110851A
JPS61110851A JP23351684A JP23351684A JPS61110851A JP S61110851 A JPS61110851 A JP S61110851A JP 23351684 A JP23351684 A JP 23351684A JP 23351684 A JP23351684 A JP 23351684A JP S61110851 A JPS61110851 A JP S61110851A
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JP
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pressure
piping
low
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refrigerator
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信太郎 原田
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、ジュールトムソン冷凍装置に関するもので、
例えば超伝導磁石等に利用される。
(従来の技術) 従来この種の密閉サイクル冷却装置として、特開昭47
−3664号公報に示すものがあった。
すなわち第3図において、1は予冷冷凍機、2゜3及び
4はこの予冷冷凍機1に熱交換的に接している予冷熱交
換器、5.6.7及び8は自流型熱交換器で、これらの
高圧側流路において前記予冷熱交換器と5.2.6,3
.7,4.8の順で連結している。9はこの高圧側流路
に連結する圧縮機、10は熱交換器8の高圧側流路に連
結するジュールトムソン(以下J−Tと記す)弁、11
はJ−T弁10に連結する配管の口を有する液冷媒容器
、13は液冷媒容器11の中にある被冷却体、12は熱
交換器5の低圧側流路と圧縮機9の間にあるバッファタ
ンクで、14は真空容器である。圧縮機9より送り出さ
れた冷媒ガスは、熱交換器5.6,7.8及び予冷冷凍
機1で冷却された予冷熱交換器2,3.4によって順次
冷却され、J−T膨張をして冷却し冷媒の一部が液化す
る。
液冷媒容器11でこの液化した冷媒が貯えられ、ガスは
熱交換器8.7.6.5の低圧側流路を通り、高圧側流
路を通る冷媒ガスと熱交換して加熱され、バッファタン
ク12に入って圧縮機9に戻る。このようにして冷凍サ
イクルを行う。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、この従来のものは、真空容器14の中に被冷却
体13を冷却する液冷媒容器11と振動及び磁場等の発
生源である予冷冷凍機1とが一緒になっていることから
、被冷却体13に振動及び磁場等の悪影響を与えるとい
う欠点と、被冷却体13を液冷媒で冷却している状態で
予冷冷凍機等の分解修理を行うことができないという欠
点があった。
そこで本発明は、被冷却体13に振動及び磁場等の悪影
響を与えないようにすること、及び被冷却体13を液冷
媒で冷却している状態で予冷冷凍機等の分解修理を行う
ことができるようにすることを、その技術的課題とする
ものである。
〔発明の構成〕
(問題を解決するための手段) 上記技術的課題を解決するために講じた技術的手段は、 (1)熱交換器8と、J−T弁10と、液冷媒容器11
とから成る極低温部分と、この極低温部分を入れる負荷
真空容器15と、熱交換器5,6.7.予冷熱交換器2
,3.4および予冷冷凍機1から成る主要部分と、この
主要部分を入れる冷凍機真空容器14と、前記極低温部
分と主要部分とを連結する可撓性を有する高圧配管21
及び低圧配管22と、これら高圧配管21及び低圧配管
22を入れ前記負荷真空容器15と冷凍機真空容器14
とを連通ずる可撓性を有する真空配管23とを設けるこ
とである。
(2)熱交換器8と、J−T弁10と、液冷媒容器11
と、一対又は複数の対を成す熱交換器8の高圧入口配管
26及び低圧出口配管27と、これら高圧入口配管26
及び低圧出口配管27のそれぞれに連結する高圧止め弁
16及び低圧止め弁17とから成る極低温部分と、この
極低温部分を入れる負荷真空容器15と、この負荷真空
容器15の壁を貫通する高圧配管28及び低圧配管29
を介して前記高圧止め弁17とそれぞれ連結する高圧継
手19および低圧継手20と、前記高圧配管と低圧配管
とを連結するバイパス弁18と、前記高圧継手19及び
低圧継手20と可撓性を有する高圧配管21及び低圧配
管22を介して連結する前記主要部分と、この主要部分
を入れる冷凍機真空容器14と、前記可撓性を有する高
圧配管21及び低圧配管22を入れ前記負荷真空容器1
5の壁面で蓋をして前記冷凍機真空器14と連通して真
空密閉を形成する可撓性を有する真空配管23とから成
るように構成することである。
(作用) 従って、主要部分が発生する振動及び磁場等は、長い可
撓性を有する高圧、低圧及び真空配管によって極低温部
分には伝えられず悪影響を与えない。又、高圧継手19
゛及び低圧継手20°に別の主要部分を入れた冷凍機真
空容器を取付け、運転した後、高圧止め弁16及び低圧
止め弁17を閉じ、バイパス弁18°を閉じ、高圧止め
弁16′及び低圧止め弁17′を開け、切り換えて、冷
凍運転を継続できる。そして、今迄運転していた主要部
分の方を停止し、昇温した後、真空配管23、高圧継手
19及び低圧配管20を取外し、分解修理が可能になる
ので、従来の欠点を解消できる。
(実施例) 第1図および第2図に於いて、9は圧縮機、12は圧縮
機に連結するバッファタンクであり、1は3段の予冷冷
凍機、2.3及び4は予冷冷凍機1の各段で熱交換的に
接触する予冷熱交換器であり、5,6.7は向流型熱交
換器で、これらの高圧側流路が予冷熱交換器2.3.4
と5.2.6.3,7.4の順に連結し、24は予冷熱
交換器4に連結す・る活性炭等を詰めた精製器、14は
予冷冷凍機1、予冷熱交換器2.3,4.向流型熱交換
器5.6.7及び精製器24から成る主要部分を入れる
冷凍機真空容器であり、8はJ−T熱交換器、10はJ
−T弁、11は液冷媒容器(11゛は負荷吸収熱交換器
)、13は液冷媒容器11の中で液冷媒に漬けられたく
又は、負荷吸収熱交換器11”と熱交換的に接触する)
被冷却体、26又は26′及び27又は27°はそれぞ
れでJ−T熱交換器8の一対を成す高圧入口配管及び低
圧出口配管、16又は16′及び17又は17゛はそれ
ぞれ一対を成す高圧入口配管26又は26′及び低圧出
口配管27又は27′に連結する高圧止め弁及び低圧止
め弁、25はJ−T熱交換器8の高圧入口配管26と低
圧入口配管を連結するJ−T側バイパス弁、18又は1
8′は高圧止め弁16又は16′に対してJ−T測バイ
パス弁25と反対の位置にあり、低圧側と連結するバイ
パス弁、15はJ−T熱交換器8、J−T弁10、液冷
媒容器11、(又は負荷吸収熱交換器11゛)、被冷却
体13、J−T側バイパス弁25、高圧配管26及び2
6゛、低圧配管27及び27”、高圧止め弁16及び1
6°、低圧止め弁17及び17゛並びにバイパス弁18
及び18゛から成る極低温部分を入れる負荷真空容器、
28及び29は負荷真空容器15の壁を貫通する一対の
高圧配管及び低圧配管、21は精製器24と連結する可
撓性を有する高圧配管、22は向流型熱交換器7の低圧
入口に連結する可撓性を有する低圧配管、19は高圧配
管21と28を連結する高圧継手、20は低圧配管22
と29を連結する低圧継手、23は高圧配管21.低圧
配管22.高圧継手19及び低圧継手20を入れ、冷凍
機真空容器14と連通し、負荷真空容器15の壁面で蓋
をされる可撓性を有する真空配管である。
以下上記実施例の作動を説明する。
圧縮機9で供給される高圧の冷媒は、向流型熱交換器5
,6.7及び予冷冷凍機1で冷却される予冷熱交換器2
.3.tを通るに従い冷却され、精製器24で精製され
、可撓性を有する高圧配管21、高圧継手19.高圧配
管28.高圧止め弁16及び高圧配管26を通って、J
−T熱交換器8で更に冷却され、J−T弁10でJ−T
膨張して冷却し、冷媒の一部が液化する。液化した冷媒
は蒸発する気化熱で被冷却体13を液冷媒容器11 (
又は負荷吸収熱交換器11′)によって冷却し、気体に
なった冷媒は、J−T熱交換器8の低圧側を通って高圧
側からの冷媒と熱交換してて加熱され、低圧配管27.
低圧止め弁17.低圧配管29.低圧継手20及び可撓
性を有する低圧配管22を通って向流型熱交換器7に行
き、向流型熱交換器7,6.5を通る間に高圧側の冷媒
と熱交換して加熱され、バッファタンク12に入り、圧
縮機9に戻り、1サイクルの冷媒サイクルを完了する。
上記の過程では、バイパス弁18及び18°及びJ−T
側バイパス弁25は閉じておく。
J−T側バイパス弁25は、本発明の冷媒装置を常温付
近から極低温迄冷却する過程で主にJ−T熱交換器8を
速やかに冷却する為に利用し、バイパス弁18又は、極
低温部分が既に運転されている状態で新たに主要部分を
連結し運転する場合に用いる。この場合には、新主要部
分の可撓性を有する高圧配管及び低圧配管を高圧継手1
9”及び低圧継手20゛で連結し、真空配管を取付ける
そして、高圧止め弁16°及び低圧止め弁17”は、閉
じたままでバイパス弁18°を開け、この新主要部分だ
けの閉ループを形成し、運転を開始する。この新たに取
付けた新主要部分が充分に冷却したのち、高圧止め弁1
6”及び低圧止め弁17゛を開け、バイパス弁18°を
閉じ、そして、バイパス弁18を開け、高圧止め弁16
及び低圧止め弁17を閉じて切り換えを完了する。先に
運転していた旧主要部分を停止し、十分に昇温してから
、真空配管23を取外して旧主要部分の切離しを完了す
る。
このように本発明は、極低温部分と主要部分とを分離し
、可撓性を有する配管によって極低温部分が主要部分の
発する振動及び磁場等の影響を受けないようにすると共
に、定期的に分解修理を要する主要部分を稼働している
極低温部分から取外すことだ可能である。
〔発明の効果〕
従来技術の欠点を解消するためには、液冷媒容器11の
みを可撓性を有する冷媒配管及び真空配管によって主要
部分と分離し、この冷媒配管に継手及び止め弁等を本発
明と同様に設け、主要部分の発する振動及び磁場の影響
を被冷却体に与えないようにし、又被冷却体を冷却した
まま主要部分を交換することも考えられる。しかし、こ
のものは、冷媒にヘリウムを使用する場合、約4にの温
度及び1ataの圧力で冷媒を移送するため、外部より
侵入する熱が直接冷媒機の出力の減少につながり、性能
を著しく低下させるという問題手があるが、本発明は、
可撓性を有する高圧配管21に外部より熱が侵入しても
熱交換器8で冷却されるため、この熱侵入の影響を小さ
くでき、性能を著しく低下させるという問題点は生じな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は本発
明の他の変形実施例を示す回路で、そして第3図は従来
の冷凍装置の回路図である。 1・・・予冷冷凍機、2,3.4・・・予冷熱交換器、
5..6.7・・・熱交換器、8・・・熱交換器、10
・・・J−T弁、11・・・液冷媒容器、14・・・冷
凍機真空容器、15・・・負荷真空容器、16・・・高
圧止め弁、17・・・低圧止め弁、18・・・バイパス
弁、19・・・高圧継手、20・・−・低圧継手、21
.28・・・高圧配管、22.29・・・低圧配管、2
3・・・真空配管、26・′・・高圧入口配管、27・
・・低圧出口配管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧縮機と、複数の熱交換器と、膨張機又は予冷熱
    交換器を有する予冷冷凍機と、J−T弁と、負荷吸収熱
    交換器とから成るJ−T冷凍機に於いて、前記熱交換器
    の中で最低温度で作動するJ−T熱交換器と、J−T弁
    と、負荷吸収熱交換器とから成る極低温部分と、この極
    低温部分を入れる負荷真空容器と、J−T熱交換器以外
    の熱交換器及び膨張機又は予冷熱交換器を有する予冷冷
    凍機からなる主要部分と、この主要部分を入れる冷凍機
    真空容器と、前記極低温部分と主要部分とを連結する可
    撓性を有する高圧配管及び低圧配管と、これら高圧配管
    及び低圧配管を入れ前記負荷真空容器と冷凍機真空容器
    とを連通する可撓性を有する真空配管とから成るジユー
    ルトムソン冷凍装置。
  2. (2)J−T熱交換器と、J−T弁と、負荷吸収熱交換
    器と、一対又は複数の対を成すJ−T熱交換器の高圧入
    口配管及び低圧出口配管と、これら高圧入口配管及び低
    圧出口配管のそれぞれに連結する高圧止め弁及び低圧止
    め弁とから成る極低温部分と、この極低温部分を入れる
    負荷真空容器と、この負荷真空容器の壁を貫通する高圧
    配管及び低圧配管を介して前記高圧止め弁及び低圧止め
    弁とそれぞれ連結する高圧継手及び低圧継手と、前記高
    圧配管と低圧配管とを連結するバイパス弁と、前記高圧
    継手及び低圧継手と可撓性を有する高圧配管及び低圧配
    管を介して連結する主要部分と、この主要部分を入れる
    冷凍機真空容器と、前記可撓性を有する高圧配管及び低
    圧配管を入れ前記負荷真空容器の壁面で負荷をして前記
    冷凍機真空容器と連通して真空密閉を形成する可撓性を
    有する真空配管とから成るジユールトムソン冷凍装置。
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