特開 2023-9512 ２次冷媒の冷却循環装置及び冷却循環方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023009512

(43)【公開日】2023-01-20

(54)【発明の名称】２次冷媒の冷却循環装置及び冷却循環方法

(51)【国際特許分類】

   F25B 27/00 20060101AFI20230113BHJP

【ＦＩ】

F25B27/00 Z

F25B27/00 Q

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021112868

(22)【出願日】2021-07-07

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-11-18

(71)【出願人】

【識別番号】320011650

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128358

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 良彦

(74)【代理人】

【識別番号】100086210

【弁理士】

【氏名又は名称】木戸 一彦

(72)【発明者】

【氏名】米倉 正浩

(57)【要約】      （修正有）

【課題】装置コストが安価であり、安定的な循環を行うことができる２次冷媒の冷却循環方法及び冷却循環装置を提供する。
【解決手段】冷却循環装置１は、液化ガス供給ライン２と、２次冷媒を液体として貯留する２次冷媒リザーブタンク５と、２次冷媒リザーブタンク５から供給される２次冷媒を循環させる２次冷媒循環ライン８と、液化ガス供給ライン２の液化ガスと２次冷媒循環ライン８の２次冷媒とを熱交換する２次冷媒熱交換器９とを備え、液化ガス供給ライン２は２次冷媒熱交換器９に導出された後に、２次冷媒リザーブタンク５内に挿通されて、２次冷媒リザーブタンク５に供給された２次冷媒を凝縮して液化させる２次冷媒凝縮部１７を形成し、液化ガス供給ライン２に２次冷媒リザーブタンク５内に貯留する２次冷媒の液面の高さに応じて制御状態が切り替わる温度制御弁１４を設けている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガスと熱交換することにより冷却された２次冷媒を負荷部に循環供給する２次冷媒の冷却循環装置において、
液化ガスを供給する液化ガス供給ラインと、
２次冷媒を液体として貯留する２次冷媒リザーブタンクと、
前記２次冷媒リザーブタンクから供給される２次冷媒を循環させる２次冷媒循環ラインと、
前記液化ガス供給ラインの液化ガスと前記２次冷媒循環ラインの２次冷媒とを熱交換させて２次冷媒を冷却する２次冷媒熱交換器と、を備え、
前記液化ガス供給ラインは、前記２次冷媒熱交換器に導出された後に、前記２次冷媒リザーブタンク内に挿通されて、前記２次冷媒リザーブタンクに供給された２次冷媒を凝縮して液化させる２次冷媒凝縮部を形成し、
前記液化ガス供給ラインに、前記２次冷媒リザーブタンク内に貯留する２次冷媒の液面のあらかじめ設定された高さに応じて制御状態が切り替わる温度制御弁を設けたことを特徴とする２次冷媒の冷却循環装置。

【請求項2】

前記２次冷媒循環ラインの２次冷媒と前記負荷部の熱流体とを熱交換させて熱流体を冷却する負荷部熱交換器をさらに備え、
前記負荷部熱交換器における前記２次冷媒循環ラインの流通位置を、前記制御状態を切り替えるためのあらかじめ設定された前記２次冷媒リザーブタンク内の２次冷媒の液面の高さのうちの最低位置よりも低い位置とすることを特徴とする請求項１記載の冷却循環装置。

【請求項3】

前記２次冷媒循環ラインから分岐して前記２次冷媒リザーブタンクに液体の２次冷媒を戻す２次冷媒バイパスラインと気体の２次冷媒を戻す２次冷媒ガス抜きラインを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の冷却循環装置。

【請求項4】

請求項２又は３記載の冷却循環装置を用いて、２次冷媒を負荷部に循環供給する２次冷媒の冷却循環方法において、
前記２次冷媒リザーブタンク内の２次冷媒の液面の高さが、前記最低位置よりも下の位置にあるときは、前記２次冷媒リザーブタンク内に貯留された２次冷媒の温度に基づいて前記温度制御弁の開閉を制御し、
前記２次冷媒リザーブタンク内の２次冷媒の液面の高さが、前記最低位置よりも上の位置にあるときは、２次冷媒循環ラインを流通する２次冷媒の温度に基づいて前記温度制御弁の開閉を制御することを特徴とする２次冷媒の冷却循環方法。

【請求項5】

前記２次冷媒リザーブタンク内の２次冷媒の液面の高さが、前記制御状態を切り替えるためのあらかじめ設定された高さのうちの最高位置よりも上の位置にあるときは、当該２次冷媒リザーブタンクへの２次冷媒の供給を停止することを特徴とする請求項４記載の２次冷媒の冷却循環方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２次冷媒の冷却循環装置及び冷却循環方法に関し、詳しくは、２次冷媒を冷却しながら循環して負荷部との熱交換を行う装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、液体窒素等の低温液化ガスの持つ寒冷を利用して、液体状態の２次冷媒を循環制御し、負荷部を低温に維持する方法及び当該方法に用いられる装置が知られている（特許文献１、２を参照。）。当該装置の一例を図２に示す。上記方法においては、２次冷媒が液体であるために、制御温度の下限値が当該液体の凍結温度よりも高い必要があり、この点において限界があった。また、負荷部５１においてより低い温度が求められる場合、２次冷媒として常温常圧下では気体で、比較的液化しやすい冷媒を用いると、その冷却下限温度は、常温常圧下で液体の冷媒よりも低い温度で制御及び循環できる可能性があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４０６８１０８号公報

【特許文献2】特許第５３０６７０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、低温液化ガスの寒冷を利用して、比較的液化しやすい気体である２次冷媒を冷却循環する場合、当該２次冷媒を液化する部分（気液分離部５２）と、さらに冷却して循環させる部分（熱交換器５３）とが必要となり、その上で各々に精密な制御が可能な連続制御盤が必要となり、コスト的に高価なものとなっていた。また、２次冷媒が液体（液化ガス）の循環であるため、循環ポンプの吐出側や負荷部の負荷供与側等で気化しやすい条件においては、経路中でベーパーロックを生じる可能性があるので、安定的な循環を行うには、更なる工夫が必要であった。

【0005】

以上の点に鑑みて、本発明は、全体的に見て装置コストが安価であり、安定的な循環を行うことができる２次冷媒の冷却循環方法及び冷却循環装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の発明は、液化ガスと熱交換することにより冷却された２次冷媒を負荷部に循環供給する２次冷媒の冷却循環装置において、液化ガスを供給する液化ガス供給ラインと、２次冷媒を液体として貯留する２次冷媒リザーブタンクと、前記２次冷媒リザーブタンクから供給される２次冷媒を循環させる２次冷媒循環ラインと、前記液化ガス供給ラインの液化ガスと前記２次冷媒循環ラインの２次冷媒とを熱交換させて２次冷媒を冷却する２次冷媒熱交換器とを備え、前記液化ガス供給ラインは、前記２次冷媒熱交換器に導出された後に、前記２次冷媒リザーブタンク内に挿通されて、前記２次冷媒リザーブタンクに供給された２次冷媒を凝縮して液化させる２次冷媒凝縮部を形成し、前記液化ガス供給ラインに、前記２次冷媒リザーブタンク内に貯留する２次冷媒の液面のあらかじめ設定された高さに応じて制御状態が切り替わる温度制御弁を設けたことを特徴とするものである。

【0007】

本発明の第２の発明は、前記第１の発明において、前記２次冷媒循環ラインの２次冷媒と前記負荷部の熱流体とを熱交換させて熱流体を冷却する負荷部熱交換器をさらに備え、前記負荷部熱交換器における前記２次冷媒循環ラインの流通位置を、前記制御状態を切り替えるためのあらかじめ設定された前記２次冷媒リザーブタンク内の２次冷媒の液面の高さのうちの最低位置よりも低い位置とすることを特徴とするものである。

【0008】

本発明の第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、前記２次冷媒循環ラインから分岐して前記２次冷媒リザーブタンクに液体の２次冷媒を戻す２次冷媒バイパスラインと気体の２次冷媒を戻す２次冷媒ガス抜きラインを設けたことを特徴とするものである。

【0009】

本発明の第４の発明は、上記第２又は第３の発明である冷却循環装置を用いて、２次冷媒を負荷部に循環供給する２次冷媒の冷却循環方法において、前記２次冷媒リザーブタンク内の２次冷媒の液面の高さが、前記最低位置よりも下の位置にあるときは、前記２次冷媒リザーブタンク内に貯留された２次冷媒の温度に基づいて前記温度制御弁の開閉を制御し、前記２次冷媒リザーブタンク内の２次冷媒の液面の高さが、前記最低位置よりも上の位置にあるときは、２次冷媒循環ラインを流通する２次冷媒の温度に基づいて前記温度制御弁の開閉を制御することを特徴とするものである。

【0010】

本発明の第５の発明は、前記第４の発明において、前記２次冷媒リザーブタンク内の２次冷媒の液面の高さが、前記制御状態を切り替えるためのあらかじめ設定された高さのうちの最高位置よりも上の位置にあるときは、当該２次冷媒リザーブタンクへの２次冷媒の供給を停止することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明の２次冷媒の冷却循環方法及び冷却循環装置によれば、従来と比べて、液化ガス供給ラインが２次冷媒凝縮部を形成していることで、その構成を簡略化されていることにより、全体的な装置構成を簡素なものにできるので、装置コストを全体的に安価に抑えることができる。また、循環経路中において２次冷媒ガス抜きラインを設けることによって、気化によるベーパーロック等を生じずに、２次冷媒の安定的な循環を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一形態例である２次冷媒の冷却循環装置を示す図である。

【図2】従来の冷媒循環型冷却装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は、本発明の形態例である２次冷媒の冷却循環装置１を示すものである。当該冷却循環装置１は、液化ガス供給ライン２、２次冷媒供給ライン３、窒素ガス供給ライン４、２次冷媒リザーブタンク５、窒素及び２次冷媒排気ライン６、２次冷媒流下ライン７、２次冷媒循環ライン８、２次冷媒熱交換器９、負荷部１０、負荷部熱交換器１１、２次冷媒バイパスライン１２、２次冷媒ガス抜きライン１３から概略構成されている。

【0014】

液化ガス供給ライン２は、２次冷媒を熱交換によって凝縮、液化するための液化ガス（液体窒素など）を供給する経路であり、温度制御弁（ＴＣＶ）１４、温度指示調節器（ＴＩＣ）１５、１６が設けられている。当該液化ガス供給ライン２は、後述する２次冷媒リザーブタンク５に挿通しており、当該２次冷媒リザーブタンク５内において、熱交換を行う２次冷媒凝縮部１７を形成している。また、上記液化ガス供給ライン２は、２次冷媒リザーブタンク５から抜き出された後は、熱交換後の液化ガスを排気する液化ガス排気ライン１８を形成している。前記ＴＣＶ１４は、ＴＩＣ１５、１６及び後述するＴＩＣ２１、２６、流量計（ＦＩＴ）２７と接続されており、これらによって開閉が制御されている。この様に、液化ガスの供給ライン２が、後述する２次冷媒熱交換器９への供給ラインと２次冷媒凝縮部１７を兼ねていることで、装置構成を簡略化でき、全体の装置コストを安価なものとすることができる。なお、２次冷媒リザーブタンク５内において、２次冷媒凝縮部１７が２次冷媒の液面と接触しないように配置する。

【0015】

２次冷媒供給ライン３は、供給元（図の左側）から２次冷媒を後述する２次冷媒リザーブタンク５に供給する経路であり、途中に圧力制御弁（ＰＣＶ）１９が設けられている。

【0016】

窒素ガス供給ライン４は、２次冷媒とともに２次冷媒リザーブタンク５の気相部に封入される窒素ガスを供給する経路であり、途中に圧力制御弁（ＰＣＶ）２０が設けられている。

【0017】

２次冷媒リザーブタンク５は、２次冷媒供給ライン３によって供給された２次冷媒を、２次冷媒凝縮部１７によって液化し、液相となった２次冷媒を貯留するタンクである。当該２次冷媒リザーブタンク５の壁面には、温度指示調節器（ＴＩＣ）２１、液面指示警報計（ＬＩＡ）２２が設けられている。ＴＩＣ２１は、液化ガス供給ライン２のＴＣＶ１４に接続されている。また、ＬＩＡ２２には、タンク５内の２次冷媒の液面を検知するために、あらかじめ設定された最低位置（Ｌ）と最高位置（Ｈ）に対応するセンサが設けられており、液面がＬより上になると、後述する２次冷媒流下ライン７への２次冷媒の流下を開始し、液面がＨより上になると、警報を発令してＰＣＶ１９を閉じて２次冷媒のタンク５への供給を停止するようになっている。

【0018】

窒素及び２次冷媒排気ライン６は、２次冷媒リザーブタンク５の上部において、気相の２次冷媒及び窒素ガスが当該タンク５内部で一定圧以上となった場合に排出されるための経路であり、途中に圧力制御弁（ＰＣＶ）２３、逆止弁（ＣＶ）２４が設けられている。

【0019】

２次冷媒流下ライン７は、２次冷媒リザーブタンク５の底部に貯留した２次冷媒を、後述する２次冷媒循環ライン８に供給する経路であり、一端が２次冷媒リザーブタンク５に接続されており、他端が２次冷媒循環ライン８に接続されている。

【0020】

２次冷媒循環ライン８は、上記２次冷媒リザーブタンク５において液化した２次冷媒を後述する負荷部熱交換器１１において用いるために循環させる経路であり、途中に循環ポンプ（ＲＰ）２５、温度指示調節器（ＴＩＣ）２６、流量計（ＦＩＴ）２７が設けられている。ＲＰ２５は前記２次冷媒リザーブタンク５のＬＩＡ２２と接続されており、タンク内の液面位置がＬより上である場合においてのみ起動するようになっている。また、ＴＩＣ２６とＦＩＴ２７は前記ＴＣＶ１４に接続されている。

【0021】

２次冷媒熱交換器９は、液化ガス供給ライン２に供給される液化ガスと、２次冷媒循環ライン８に供給される２次冷媒とを熱交換し、２次冷媒循環ライン８中の２次冷媒をより低温とするための熱交換器である。

【0022】

負荷部熱交換器１１は、２次冷媒循環ライン８に供給される２次冷媒と負荷部１０において生じた熱流体を熱交換することにより、該熱流体をより低温とすることで、前記負荷部１０における負荷を低減するための熱交換器である。負荷部熱交換器１１における２次冷媒循環ライン８の液面位置は、２次冷媒リザーブタンク５の液面の最低位置（Ｌ）よりも高さｈだけ低くなっている（図１を参照。）。

【0023】

２次冷媒バイパスライン１２は、２次冷媒循環ライン８におけるＲＰ２５の直後の分岐点２８において、２次冷媒を２次冷媒リザーブタンク５の液相部分に戻すための経路である。当該２次冷媒バイパスライン１２を用いて２次冷媒を２次冷媒リザーブタンク５に戻して循環することで、ＲＰ２５の空運転を防止し、ＲＰ２５の起動を適切に保つことで、ＲＰ２５を保護する働きがある。

【0024】

２次冷媒ガス抜きライン１３は、２次冷媒バイパスライン１２からさらに分岐されて、２次冷媒を２次冷媒リザーブタンク５の気相部分に戻すことで、２次冷媒中に生じた気体を放出するための経路である。当該２次冷媒ガス抜きライン１３を用いて循環中の２次冷媒中の気体を放出することによって、２次冷媒循環ライン８の経路内でのキャビテーションやベーパーロックの発生を防止する働きがある。

【0025】

以上のように構成された冷却循環装置１を用いて、本発明の冷却循環方法は、以下のように行われる。

【0026】

まず、２次冷媒供給ライン３において、ガス化した２次冷媒が、ＰＣＶ１９を経て、２次冷媒リザーブタンク５に供給される。

【0027】

その一方で、液化ガス供給ライン２において、液化ガス（液体窒素など）が、ＴＣＶ１４を経て供給される。当該液化ガス供給ライン２は前記２次冷媒リザーブタンク５に挿通しており、当該２次冷媒リザーブタンク５中では、２次冷媒凝縮部１７として機能する。

【0028】

ガス化した２次冷媒は、２次冷媒リザーブタンク５内で、上記２次冷媒凝縮部１７と接触して熱交換が行われ、液化し、タンク底部に流下する。この際、２次冷媒リザーブタンク５内の気相部分には、窒素ガス供給ライン４からＰＣＶ２０を経て供給される窒素ガスが封入されており、不活性状態が保持されている。その上で、液化した２次冷媒（液相部分）は２次冷媒リザーブタンク５の底部に貯留される。また、液化しなかった２次冷媒（気相部分）は、２次冷媒リザーブタンク５内が一定圧以上になると、ＰＣＶ２３が開き、封入された窒素ガスと共に、窒素及び２次冷媒排気ライン６から排出される。一方、２次冷媒凝縮部１７を流れる液化ガスは熱交換によって気化し、液化ガス排気ライン１８から排気される。

【0029】

２次冷媒リザーブタンク５の底部に貯留された２次冷媒については、該タンク５の壁面に設けられたＬＩＡ２２によって、液面位置が検知されている。液面位置がＬより下の位置の場合は、同じ壁面に設けられたＴＩＣ２１によってＴＣＶ１４が制御されている。この際、ＴＩＣ１５の示す温度が設定値（例えば－１００℃）以上であれば問題ないが、設定値以下である場合において、ＴＣＶ１４は強制的に遮断され、２次冷媒熱交換器９内で２次冷媒が凍結してしまうのを防止するようになっている。

【0030】

タンク５内での２次冷媒の貯留が進み、液面位置がＬより上の位置になった場合は、２次冷媒リザーブタンク５内に十分量の２次冷媒が存在しているものと解して、ＲＰ２５が起動し、２次冷媒流下ライン７を経由して、２次冷媒循環ライン８に２次冷媒が流通するようになる。当該２次冷媒循環ライン８を流通する２次冷媒の温度及び流量は、ＴＩＣ２６及びＦＩＴ２７によって確認することができる。

【0031】

２次冷媒の流通がある程度進み、ＦＩＴ２７の示す値が一定値に到達すると、それまでＴＩＣ２１によって制御されていたＴＣＶ１４が、ＴＩＣ２６による制御に切り替わる。つまり、２次冷媒循環ライン８を流通する２次冷媒の状態に応じて、ＴＣＶ１４の制御元が切り替えられる。

【0032】

その後、液化ガス供給ライン２での液化ガスの流通が進み、液化ガスの温度が、ＴＩＣ１６における設定値（例えば－１６０℃）以下になると、ＴＣＶ１４は再度強制的に遮断され、２次冷媒熱交換器９内で２次冷媒が凍結してしまうのを防止するようになっている。

【0033】

その後、２次冷媒リザーブタンク５内に十分量の２次冷媒が貯留され、液面位置がＨよりも上の位置になると、ＬＩＡ２２によって警報が発令されると同時に、ＰＣＶ１９が制御され、２次冷媒リザーブタンク５への２次冷媒の供給が停止される。

【0034】

一方、２次冷媒循環ライン８では、２次冷媒がＲＰ２５によって循環している。ＲＰ２５を通過した直後の２次冷媒は、分岐点２８において一部が分岐する。当該分岐点２８から、２次冷媒バイパスライン１２と２次冷媒ガス抜きライン１３とが、２次冷媒リザーブタンク５に接続されており、両者はそれぞれ、２次冷媒リザーブタンク５の液相部分と気相部分に接続されている。

【0035】

２次冷媒バイパスライン１２を通過した２次冷媒は、２次冷媒リザーブタンク５の液相部分に戻され、２次冷媒流下ライン７を経て再度２次冷媒循環ライン８に供給され、ＲＰ２５を通過する。この様に２次冷媒を循環することで、ＲＰ２５の空運転を防止し、ＲＰ２５を適切に起動して、保護する働きがある。

【0036】

２次冷媒ガス抜きライン１３を通過した２次冷媒は、２次冷媒リザーブタンク５の気相部分に戻され、２次冷媒中の気体が２次冷媒リザーブタンク５の気相部分で分離されるようになっている。この様にして循環中の２次冷媒中の気体を放出することによって、２次冷媒循環ライン８の経路内におけるキャビテーションやベーパーロックの発生を防止する働きがある。

【0037】

２次冷媒循環ライン８を循環する２次冷媒は、ＴＩＣ２６及びＦＩＴ２７によって温度及び流量が制御されており、負荷部熱交換器１１において、負荷部１０との熱交換を効率的に行うことができる。すなわち、負荷部１０の冷却を効率的に行うことができるようになっている。なお、前記ＴＩＣ２６による２次冷媒の温度制御は、当該ＴＩＣ２６と接続されているＴＣＶ１４の開閉を制御することによって行われる。

【0038】

また、負荷部熱交換器１１における２次冷媒の流通位置を、２次冷媒リザーブタンク５の液面位置Ｌよりも低い位置に配置すると（図１を参照。）、負荷部熱交換器１１での熱交換により気化した２次冷媒が、その高低差ｈから２次冷媒流下ライン７を介して２次冷媒リザーブタンク５内において放出されやすくなる。また、併設されている２次冷媒ガス抜きライン１３を介しても、２次冷媒が２次冷媒リザーブタンク５内において放出されやすくなる。そのため、２次冷媒循環ライン８の経路中におけるベーパーロックの発生を避けることができるので、２次冷媒の安定的な循環を行うことができるようになる。

【実施例0039】

２次冷媒として四フッ化メタンを、液化ガスとして液体窒素を用いた場合について説明する。四フッ化メタンは大気圧での沸点－１２８℃、大気圧での凝固点－１８４℃、臨界点の温度－４５．６℃、臨界点の圧力３．７ＭＰａであり、－８０℃雰囲気で容易に液化する液化ガスである。

【0040】

図１の冷却循環装置１に四フッ化メタンを適用する際、２次冷媒リザーブタンク５内を予め窒素ガスで十分パージしておき、水分が混入しないように注意する。

【0041】

次に、ＴＩＣ２１の設定値を－８０℃として、液体窒素をＴＣＶ１４を通じて液化ガス供給ライン２に供給する。この時、ＴＩＣ１５の設定値は、四フッ化メタンの凝固点より十分高い温度である－１００℃とした。次に、ＰＣＶ１９で１．０ＭＰａ程度に減圧した四フッ化メタン（沸点約－７５℃）を、２次冷媒リザーブタンク５に供給し、２次冷媒凝縮部１７で液体窒素との熱交換により徐々に液化させる。液化した四フッ化メタンは、２次冷媒リザーブタンク５底部から、２次冷媒流下ライン７を経て、２次冷媒循環ライン８に供給され始める。液化量がさらに増えると、２次冷媒リザーブタンク５底部に貯留し始め、当該タンク５内で液面が徐々に上昇する。

【0042】

液面が上昇して、ＬＩＡ２２のＬより上の位置になったことが検知されると、ＲＰ２５が起動して、四フッ化メタンが２次冷媒循環ライン８内で循環し、まず２次冷媒熱交換器９により液体窒素と熱交換を行った後、負荷部熱交換器１１に供給され、負荷部１０との熱交換が行われる。

【0043】

２次冷媒リザーブタンク５内の液面がさらに上昇し、ＬＩＡ２２のＨまで到達すると、警報が発令され、２次冷媒の供給元（図の左側）やＰＣＶ１９が閉じられて、タンク５への２次冷媒の供給が停止される。

【0044】

その一方、２次冷媒循環ライン８では、四フッ化メタンの流量はＦＩＴ２７で検出されるが、当該流量が設定値に到達すると、それまでＴＩＣ２１によって制御されていたＴＣＶ１４が、ＴＩＣ２６による制御に切り替わり、四フッ化メタンは設定値（例えば－１５０℃）まで冷却される。この時、液体窒素が液体のまま排出されないように、ＴＩＣ１６の設定値は、先の設定値よりもさらに低い温度（例えば－１６０℃）に設定される。そのため、四フッ化メタンは液体の状態を保ちつつ十分に冷却される。十分に冷却された四フッ化メタンは、負荷部熱交換器１１において負荷部１０との熱交換により液温がある程度上昇した後、２次冷媒熱交換器９に循環されて再度冷却されるというサイクルを繰り返す。この様にして循環供給が行われるため、四フッ化メタンを液体状態で安定的に冷却循環することができる。

【0045】

なお、循環する四フッ化メタンについては、分岐点２８において、２次冷媒バイパスライン及び２次冷媒ガス抜きライン１３が設けられているため、一部の液相部分及び気相部分を２次冷媒リザーブタンク５に戻すことができ、より安定的な循環供給を行うことが可能である。

【0046】

また、負荷部１０の負荷供与が大きい場合、負荷部熱交換器１１において四フッ化メタンが一部気化して経路内に留まり、ベーパーロックを生じる可能性がある。しかし、本発明の冷却循環装置１においては、負荷部熱交換器１１における２次冷媒循環ライン８の流通位置を２次冷媒リザーブタンク５のＬの位置よりも低い位置に設定しているため（図１のｈを参照。）、その高低差ｈから気化した四フッ化メタンが２次冷媒流下ライン７を通じて２次冷媒リザーブタンク５に戻りやすくなっている。また、併設されている２次冷媒ガス抜きライン１３を通じても２次冷媒リザーブタンク５に戻りやすくなっている。そのため、四フッ化メタンの循環がより安定化している。

【0047】

なお、上記実施例において、２次冷媒として四フッ化メタンを用いているが、その他の液化ガスや揮発性の高い液体（フッ素系溶剤等）を用いることも可能である。また、液化ガスとして液体窒素を用いているが、その他の液化ガスを用いることも可能である。また、２次冷媒循環ライン８において、温度指示調節器２６や流量計２７の設けられる位置は必ずしも決まっておらず、２次冷媒が支障なく循環されるように設置されていればよい。

【符号の説明】

【0048】

１・・・冷却循環装置、２・・・液化ガス供給ライン、３・・・２次冷媒供給ライン、４・・・窒素ガス供給ライン、５・・・２次冷媒リザーブタンク、６・・・窒素及び２次冷媒排気ライン、７・・・２次冷媒流下ライン、８・・・２次冷媒循環ライン、９・・・２次冷媒熱交換器、１０・・・負荷部、１１・・・負荷部熱交換器、１２・・・２次冷媒バイパスライン、１３・・・２次冷媒ガス抜きライン、１４・・・温度制御弁（ＴＣＶ）、１５・・・温度指示調節器（ＴＩＣ）、１６・・・温度指示調節器（ＴＩＣ）、１７・・・２次冷媒凝縮部、１８・・・液化ガス排気ライン、１９・・・圧力制御弁（ＰＣＶ）、２０・・・圧力制御弁（ＰＣＶ）、２１・・・温度指示調節器（ＴＩＣ）、２２・・・液面指示警報計（ＬＩＡ）、２３・・・圧力制御弁（ＰＣＶ）、２４・・・逆止弁（ＣＶ）、２５・・・循環ポンプ（ＲＰ）、２６・・・温度指示調節器（ＴＩＣ）、２７・・・流量計（ＦＩＴ）、２８・・・分岐点、５１・・・負荷部、５２・・・気液分離部、５３・・・熱交換器、ｈ・・・高低差

【図1】

【図2】