JP3109932B2 - 極低温冷凍機のプラグイン部構造 - Google Patents
極低温冷凍機のプラグイン部構造Info
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Description
され、該タンク内で蒸発した冷媒ガスを再凝縮する極低
温冷凍機のプラグイン部構造に係り、特に、プラグイン
部での伝熱ロスの低減に関する。
ヘリウムガスを再凝縮するための極低温冷凍機は、該タ
ンクに固定、あるいは、極低温冷凍機を容易に交換可能
にするために、該タンクに形成した導入管に、該冷凍機
からの冷媒配管挿通部分を挿し込んだ、いわゆるプラグ
イン構造とすることが提案されている。本プラグイン構
造の構成を図3に示す。同図において、液体ヘリウムタ
ンク1は、真空層を形成する内壁1aと外壁1bとで周
囲壁が構成され、このタンク1の壁には導入管2が形成
されている。極低温冷凍機本体3は、その冷媒配管4,
5が挿通したプラグイン部6を有し、このプラグイン部
6を導入管2に挿し込むことで、冷凍機本体3は該タン
ク1に付設されている。なお、該タンク1と冷凍機本体
3は各々のフランジ部1c,3cでもって固定されてい
る。また、冷凍機本体3には、別置きの圧縮機ユニット
が連結されている。
なプラグイン構造にあっては、液体ヘリウムタンク1の
導入管2と、冷凍機本体3のプラグイン部6とは、その
各両端が液体ヘリウムのある極低温部(例えば4K)と
常温部(例えば300K)に接しているため、これらの
管壁部を通しての伝熱ロスが極めて大きい。この内、液
体ヘリウムタンク1の導入管2の方は、その中間部に液
体窒素等で冷却されたサーマルアンカーを配設し、極低
温部からの温度差を小さくすることで、、伝熱ロスをで
きる限り小さくすることができる。しかしながら、プラ
グイン部6は構造上、外部からの冷却源を取ることがで
きないため、極低温部からプラグイン部6を通しての伝
熱ロスを有効に低減することが困難であった。本発明
は、上述した問題点を解決するもので、極低温冷凍機が
液体冷媒タンクにプラグインにより付設される構成にあ
って、プラグイン部分を通しての伝熱ロスを低減するこ
とが可能な極低温冷凍機のプラグイン部構造を提供する
ことを目的とする。
に本発明は、液体冷媒タンクに付設され、該タンク内で
蒸発した冷媒ガスを再凝縮する極低温冷凍機において、
液体冷媒タンク側に該タンク壁を貫通した導入管を形成
すると共に、極低温冷凍機側に該冷凍機からの冷媒配管
が挿通するプラグイン部を形成し、前記導入管内に前記
プラグイン部を挿し込んで該冷凍機を該タンクに取付
け、さらに、前記プラグイン部内に前記冷凍機の予冷機
を冷却源とする輻射シールドを延設し、かつ、この輻射
シールドと前記プラグイン部の中間部分を熱伝導性スペ
ーサで熱的に接合した極低温冷凍機のプラグイン部構造
である。
に挿し込まれたプラグイン部の中間部分は、熱伝導性ス
ペーサ及び輻射シールドを介して冷凍機の予冷機に熱的
に結合され、プラグイン部の熱伝導性スペーサを設けた
部分は予冷機により冷却されるので、極低温のプラグイ
ン部先端と、プラグイン部中間部との温度差が小さくな
り、極低温部からのプラグイン部を通した伝熱ロスが少
なくなる。
を図面を参照して説明する。図1は本冷凍機の全体構成
を示し、本冷凍機は、液体ヘリウムタンク1内で蒸発し
たヘリウムガスを再凝縮するためのもので、液体ヘリウ
ムタンク1にプラグインにより付設される冷凍機本体3
と、ジュールトムソン(JTという)側の圧縮機ユニッ
ト8及び予冷側圧縮機ユニット9とで構成される。JT
側圧縮機ユニット8は、極低温を発生すべくヘリウムガ
スをジュールトムソン膨脹させるJT回路10により冷
凍機本体3と連結され、予冷側圧縮機ユニット9は、ヘ
リウムガスを予冷するための予冷冷凍回路11により冷
凍機本体3と連結されている。また、JT側圧縮機ユニ
ット8は、2段圧縮サイクルのヘリウム冷凍機12,1
3と、油分離器14、吸着器15、バイパス回路16、
バッファタンク17等を備え、予冷側圧縮機ユニット9
は、圧縮機18、油分離器19、吸着器20、サージボ
トル21等を備えている。
第1、第2、第3のJT熱交換器31,32,33と、
予冷冷凍回路11側の予冷機34と、その第1、第2の
予冷熱交換器35,36と、吸着器37、JT弁38等
を備えている。そして、JT回路10は、その1次側
(往路)が第1JT熱交換器31、第1予冷熱交換器3
5、第2JT熱交換器32、第2予冷熱交換器36、第
3JT熱交換器33の直列回路を介し、さらに吸着器3
7、JT弁38を経て冷媒配管4に至る。また、2次側
(復路)が冷媒配管5より第3JT熱交換器33、第2
JT熱交換器32、第1JT熱交換器31の直列回路に
より構成されている。
管38、第3JT熱交換器33、第2予冷熱交換器3
6、第2JT熱交換器32は、輻射シールド40により
包囲され、かつ、輻射シールド40は予冷機34に熱的
に結合されている。また、冷凍機本体3には、冷媒配管
4,5が挿通するプラグイン部6が構成され、一方、液
体ヘリウムタンク1には、その壁を貫通して導入管2が
形成されている。この導入管2に上記プラグイン部6を
挿し込むことにより、冷凍機本体3はタンク1にプラグ
イン構造にて結合される。なお、JT回路10と予冷冷
凍回路11の構成及び動作は既に知られており、また、
本発明の要旨とするところでないので詳細説明は省略す
る。
プラグイン部6は、冷凍機本体3側のフランジ部3cよ
り筒状に突出させたステンレス等の壁部材からなり、内
部は真空とされている。その突出先端部は、第3(最
終)JT熱交換器33からの冷媒配管4,5を支持した
状態で閉塞させている。そして、このプラグイン部6内
に、冷媒配管4,5を囲むように前記輻射シールド40
を延設し、この輻射シールド40は予冷機34に熱的に
結合させて該予冷機34を冷却源としている。さらに、
プラグイン部6内壁の中間部に、輻射シールド40との
伝熱をはかる熱伝導性スペーサ41を挿入し、両者を熱
的に接合している。この接合は、ロー付けもしくは溶接
により行えばよい。なお、輻射シールド40の壁内にエ
ポキシ樹脂、ベークライト等でなる熱絶縁性支持板43
を介在させ、冷媒配管4,5を支持している。
示したのと同様の液体ヘリウムタンク1の導入管2にプ
ラグイン構造にて着脱自在に取り付けられる。この状態
で、プラグイン部6の基端部側つまり冷凍機本体3側は
常温(ほぼ300K)であるのに対して、プラグイン部
6の略中間部は、熱伝導性スペーサ41を介して、予冷
機34に結合された輻射シールド40に連結されるの
で、約40Kないし50Kに冷却されることになる。つ
まり、温度勾配のあるプラグイン部6の略中間部に配置
した熱伝導性スペーサ41は、いわゆるサーマルアンカ
ーの機能を奏することになる。かくして、プラグイン部
6先端の極低温(例えば4K)と該中間部の温度(40
Kないし50K)との温度差が小さくなり、極低温から
の熱流速が大幅に抑えられ、伝熱ロスが低減される。言
い換えると、極低温の熱がプラグイン部6を通して熱伝
導により冷凍機本体3側へ侵入することが防止できるこ
とになる。
ことなく、種々の変形が可能である。例えば、熱伝導性
スペーサ41は、プラグイン部6の中間部の適宜の位置
に配置すればよく、プラグイン部6の先端の極低温側と
すればするほど、極低温からの予冷機34への伝熱が増
え、また、プラグイン部6のフランジ部3c側にすれば
するほど、該部分は常温に近いので、予冷機34の負荷
が増大することになる。従って、熱伝導性スペーサ41
の配置位置は、予冷機34の能力の余裕度を考慮して設
定すればよい。また、熱伝導性スペーサ41は、適宜の
位置に複数個配設してもよい。
タンクにプラグイン構造にて設置する場合、プラグイン
部先端が極低温、その反対側すなわち冷凍機側が常温と
なり、このプラグイン部での伝熱ロスが大きくなるのに
対し、本発明によれば、プラグイン部内に予冷機に熱結
合させた輻射シールドを延設し、プラグイン部の略中間
部分に輻射シールドと熱接合させた熱伝導性スペーサを
配置して、該配置部分の温度を下げるようにしているの
で、プラグイン部を通しての伝熱ロスを低減することが
できる。
構成図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 液体冷媒タンクに付設され、該タンク内
で蒸発した冷媒ガスを再凝縮する極低温冷凍機におい
て、液体冷媒タンク側に該タンク壁を貫通した導入管を
形成すると共に、極低温冷凍機側に該冷凍機からの冷媒
配管が挿通するプラグイン部を形成し、前記導入管内に
前記プラグイン部を挿し込んで該冷凍機を該タンクに取
付け、さらに、前記プラグイン部内に前記冷凍機の予冷
機を冷却源とする輻射シールドを延設し、かつ、この輻
射シールドと前記プラグイン部の中間部分を熱伝導性ス
ペーサで熱的に接合したことを特徴とする極低温冷凍機
のプラグイン部構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04356064A JP3109932B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 極低温冷凍機のプラグイン部構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04356064A JP3109932B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 極低温冷凍機のプラグイン部構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06185818A JPH06185818A (ja) | 1994-07-08 |
JP3109932B2 true JP3109932B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=18447144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04356064A Expired - Fee Related JP3109932B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 極低温冷凍機のプラグイン部構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3109932B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220159142A (ko) | 2021-05-25 | 2022-12-02 | 한국기계연구원 | 극저온 저장탱크용 토출장치 및 이를 포함하는 극저온 저장탱크 |
-
1992
- 1992-12-18 JP JP04356064A patent/JP3109932B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220159142A (ko) | 2021-05-25 | 2022-12-02 | 한국기계연구원 | 극저온 저장탱크용 토출장치 및 이를 포함하는 극저온 저장탱크 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06185818A (ja) | 1994-07-08 |
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