[发明专利]超低温制冷机及超低温制冷机的运行方法

权利要求书

1.一种超低温制冷机，其通过使氦膨胀而产生4[K]以下的寒冷，该超低温制冷机的特征在于，具备：

膨胀器，使高压氦膨胀；及

压缩机，对从所述膨胀器返回的低压氦进行压缩以生成高压氦，并将该高压氦供给到所述膨胀器，

当所述膨胀器内的氦的温度为2.17[K]以下时，所述低压氦的压力设为横轴表示温度且纵轴表示压力的氦的状态图中的氦的体积热膨胀率为0的曲线的压力以上。

2.根据权利要求1所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述低压氦的压力为15[bar]以上。

3.根据权利要求1所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述低压氦的压力为25[bar]以上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述高压氦的压力为所述状态图中的氦的融化曲线以下。

5.根据权利要求4所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述高压氦的压力为35[bar]以下。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的超低温制冷机，其特征在于，

将所述膨胀器内的氦的温度设为T[K]、压力设为P[bar]、每单位质量的熵设为s[J/gK]时，所述体积热膨胀率为0的曲线为以下式表示的曲线。

[式1]

7.根据权利要求1至3中任一项所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述氦为氦4。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述膨胀器具备氦膨胀室及从外侧包围所述氦膨胀室的换热器，

所述超低温制冷机还具备：

氦罐部，连结于所述超低温制冷机以向所述超低温制冷机供给氦；及

氦罐控制部，所述氦罐控制部控制所述氦罐部以根据所述氦膨胀室和/或所述换热器的温度开始从所述氦罐部向所述超低温制冷机的氦供给。

9.根据权利要求8所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述超低温制冷机还具备温度传感器，所述温度传感器安装于所述膨胀器以测定所述氦膨胀室和/或所述换热器的温度，且以能够与所述氦罐控制部进行通信的方式连接以将测定温度输出给所述氦罐控制部，

所述氦罐部具备：氦罐；连结配管，将所述氦罐连结到所述超低温制冷机；及阀，设置于所述连结配管，

所述氦罐控制部具备：温度比较部，将所述测定温度与温度阈值进行比较；及阀控制部，根据来自所述温度比较部的输入控制所述阀，以便在所述测定温度高于所述温度阈值时使阀关闭，在所述测定温度为所述温度阈值以下时使阀打开，其中，所述温度阈值为从高于2.17[K]且5[K]以下的范围中预先设定的值。

10.根据权利要求8所述的超低温制冷机，其特征在于，

所述氦罐部连结于所述压缩机的低压侧。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的超低温制冷机，其特征在于，

具备第1冷却部及第2冷却部，

所述第1冷却部具备：第1膨胀器，具有氦膨胀室；第1压缩机；及第1氦气管路，将所述第1膨胀器连接于所述第1压缩机，以便从所述第1膨胀器回收第1低压氦并从所述第1压缩机供给第1高压氦，

所述第2冷却部具备：第2膨胀器，具有与所述氦膨胀室热连接的氦接收室；第2压缩机；及第2氦气管路，与所述第1氦气管路分离且将所述第2膨胀器连结于所述第2压缩机，以便从所述第2膨胀器回收第2低压氦并从所述第2压缩机供给第2高压氦，

并且，所述第2低压高于所述第1低压。

12.一种超低温制冷机的运行方法，其为在超低温制冷机中通过使氦膨胀来产生4[K]以下的寒冷的运行方法，所述超低温制冷机具备：膨胀器，使高压氦膨胀；及压缩机，对从所述膨胀器返回的低压氦进行压缩以生成高压氦，并将该高压氦供给到所述膨胀器，该超低温制冷机的运行方法的特征在于，包括如下步骤：

检测所述膨胀器内的氦的温度；及

当检测出的温度为2.17[K]以下时，将所述低压氦的压力设为横轴表示温度且纵轴表示压力的氦的状态图中的氦的体积热膨胀率为0的曲线的压力以上。