(57)【特許請求の範囲】
【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（30）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（81）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）を通じて回収し、熱交換器（40）の高圧側流路（41）またはその前後の配管の流路における不純物の凍結による閉塞を解消する閉塞解消運転を実行する極低温冷凍装置。
【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、
閉塞解消運転は、熱交換器（40,50,60）の高圧側流路（41,51,61）またはその前後の配管の流路における不純物の凍結による閉塞を解消する極低温冷凍装置。
【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。
【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（61）とＪＴ弁（25）との間に接続されたバイパス管（93）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（11）に導く極低温冷凍装置。
【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（30）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（91）とを備え、
前記ＪＴ弁（25）を開放すると共に前記第１開閉弁（81）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（21,22）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）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）を通じて回収し、熱交換器（40）の高圧側流路（41）またはその前後の配管の流路における不純物の凍結による閉塞を解消する閉塞解消運転を実行する極低温冷凍装置。
【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（30）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（93）とを備え、
前記ＪＴ弁（25）を開放すると共に前記第１開閉弁（81）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（21,22）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）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）を通じて回収し、熱交換器（40,50）の高圧側流路（41,51）またはその前後の配管の流路における不純物の凍結による閉塞を解消する閉塞解消運転を実行する極低温冷凍装置。
【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。
【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（11）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。
【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。
【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９−２２９５０３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９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（102）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（106）と吸着器（107）とが設けられている。吐出配管（105）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（102）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（120）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（125）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（128）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（131）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（120）→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（109）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し、熱交換器の高圧側流路またはその前後の配管の流路における不純物の凍結による閉塞を解消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、閉塞解消運転が、熱交換器（40,50,60）の高圧側流路（41,51,61）またはその前後の配管の流路における不純物の凍結による閉塞を解消するものである。
【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し、熱交換器（40）の高圧側流路（41）またはその前後の配管の流路における不純物の凍結による閉塞を解消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し、熱交換器（40,50）の高圧側流路（41,51）またはその前後の配管の流路における不純物の凍結による閉塞を解消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１熱交換器及び第２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（20）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（1B）に設けられた低温部（2D）と、圧縮機ユニット（1A）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（23）における吸着器（2c）と分岐部（両高圧配管（31,77）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ＪＴ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（35）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（36,37）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（50）、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（60,50,40）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（86）、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（88）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（40）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（44）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（30）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（21,22）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（31）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３００Ｋ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（28）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（25）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（40,50,60）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（27,28）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（11）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（12）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（91）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（93）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
【図１】
0004022429.tif 000002
【図２】
0004022429.tif 000003
【図３】
0004022429.tif 000004
【図４】
0004022429.tif 000005
【図５】
0004022429.tif 000006
【図６】
0004022429.tif 000007
【図７】
0004022429.tif 000008
【図８】
0004022429.tif 000009
【図９】
0004022429.tif 000010