| 【発明の名称】 |
極低温冷却システム |
| 【発明者】 |
【氏名】松本 孝三
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| 【要約】 |
【課題】従来は、極低温冷媒寒冷の有効利用に十分な配慮がなされておらず、システムの効率が低下するという問題があった。又、被冷却体から屋外までの放出ラインに気液２相流れに伴う間欠流動が生じ、圧力変動、騒音等により不安定な運転になるという問題があった。
【解決手段】被冷却体を出た極低温冷媒を気液分離する気液分離器と、極低温冷媒供給ラインの供給量を調節する供給弁と、供給ラインの圧力を利用し前記気液分離器で気液分離された液体冷媒を前記供給弁の２次側に吸入・合流させる手段を設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】２相流の極低温冷媒で冷却される被冷却体を有する極低温冷却システムにおいて、被冷却体を出た極低温冷媒を気液分離する気液分離器と、極低温冷媒供給ラインの供給量を調節する供給弁と、供給ラインの圧力を利用し前記気液分離器で気液分離された液体冷媒を前記供給弁の２次側に吸入・合流させる手段を有することを特徴とする極低温冷却システム。
【請求項２】気液分離器で気液分離された液体冷媒を供給弁の２次側に吸入・合流させる手段として、供給弁の２次側にエゼクターを設けたことを特徴とする請求項１記載の極低温冷却システム。
【請求項３】気液分離器で気液分離された液体冷媒を供給弁の２次側に吸入・合流させる手段として、ベンチュリーを設けたことを特徴とする請求項１記載の極低温冷却システム。
【請求項４】供給ラインの極低温冷媒を気液分離器で気液分離された液体冷媒と熱交換させる熱交換器を設けたことを特徴とする請求項１記載の極低温冷却システム。
【請求項５】気液分離器に液面計を設け、気液分離器で気液分離された液体冷媒を回収するラインに回収弁を設け、前記液面計で前記回収弁を制御することを特徴とする請求項１記載の極低温冷却システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２相流の極低温冷媒で冷却される被冷却体を有する極低温冷却シシテムに好適な極低温冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、被冷却体を極低温冷媒の潜熱で冷却する方式としては、液体冷媒に浸せきする方式と、気液２相の極低温冷媒で強制冷却する方式がある。前者は冷却体から液体冷媒が同伴流出することはないが、被冷却体は液体槽が必要なため大形化し高価になる。一方、後者の被冷却体は小形で安価になるが、被冷却体から液体冷媒が同伴流出するのは避けがたい。
【０００３】本発明は後者の気液２相の極低温冷媒で強制冷却する方式に関する。
【０００４】以下、液体窒素を極低温冷媒とした例で説明すると、従来技術は被冷却体から同伴流出した液体冷媒を屋外放出していた。
【０００５】この種の従来技術として、例えば、低温工学 Vol.27 No.3(1992)P79などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、極低温冷媒寒冷の有効利用に十分な配慮がなされておらず、システムの効率が低下するという問題があった。又、被冷却体から屋外までの放出ラインに気液２相流れに伴う間欠流動が生じ、圧力変動、騒音等により不安定な運転になるという問題があった。
【０００７】本発明は、気液２相の極低温冷媒で冷却される被冷却体を有する極低温冷却システムにおいて、効率が良く、安定した運転が可能な極低温冷却システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、被冷却体を出た極低温冷媒を気液分離する気液分離器と、極低温冷媒供給ラインの供給量を調節する供給弁と、供給ラインの圧力を利用し前記気液分離器で気液分離された液体冷媒を前記供給弁の２次側に吸入・合流させる手段を設けた。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１により説明する。
【００１０】図１において、１は被冷却体、２は気液分離器、３は供給弁、４はエゼクター、５は回収弁、６は液面計、７は熱交換器、10は供給ライン、11は放出ラインである。
【００１１】次に、上記のように構成された本実施例の動作を説明する。図示省略した液体窒素源（液体窒素貯槽等）から供給された液体窒素は、供給ライン10で侵入熱を受け一部ガス化して気液分離器２に内蔵された熱交換器７に導入され、気液分離器２の液体窒素と熱交換冷却されて、供給弁３を経由してエゼクター４にいたる。エゼクター４に導入された液体窒素はエゼクター４の中で減圧部を生じ気液分離器２の液体窒素を吸入・合流し被冷却体１に供給され、被冷却体１の熱負荷を吸収して気液２相状態で気液分離器２に入る。気液分離器２のガスは放出ライン11で屋外放出され、液体は回収弁５を通りエゼクター４に入る。気液分離器２の液体窒素は液面計６、回収弁５で気液分離器２をオーバーフローしたりしないように制御されるている。
【００１２】本実施例によれば、被冷却体から同伴流出した液体窒素を気液分離器で気液分離し、液体窒素を再び被冷却体に供給出来るため効率が良くなる効果がある。又、放出ラインはガスだけの流れのため間欠流動が生じず安定した運転が可能となる効果がある。
【００１３】本実施例では、供給ラインの圧力を利用し気液分離器で気液分離された液体窒素を供給弁の２次側に吸入・合流させる手段をエゼクターとしているが、被冷却体の圧損等によってはベンチュリーなどとすることができ、同様の効果がえられる。
【００１４】又、本実施例では供給ラインの液体窒素を熱交換冷却し供給弁に入るガス分を減らすようにしているが、供給ラインの侵入熱が少ない場合は熱交換器を設けなくても良く、熱交換器は本特許を制約するものではない。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、２相流の極低温冷媒で冷却される被冷却体から同伴流出した液体冷媒を気液分離器で気液分離し、液体冷媒を再び被冷却体に供給出来るため効率が良くなる効果がある。又、放出ラインはガスだけの流れのため間欠流動が生じず安定した運転が可能となる効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月４日（１９９８．１２．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８５０４
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１７１１１１（Ｐ２０００−１７１１１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３４５１３３ |
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