JPH0539991A - 超流動ヘリウム発生用熱交換器 - Google Patents
超流動ヘリウム発生用熱交換器Info
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- JPH0539991A JPH0539991A JP3194248A JP19424891A JPH0539991A JP H0539991 A JPH0539991 A JP H0539991A JP 3194248 A JP3194248 A JP 3194248A JP 19424891 A JP19424891 A JP 19424891A JP H0539991 A JPH0539991 A JP H0539991A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
- F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
- F25J5/005—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger in a reboiler-condenser, e.g. within a column
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 カピッツァ抵抗が著しい極低温下において
も、液体ヘリウムとの熱交換を十分に確保し、超流動液
体ヘリウムを確実に発生させる。 【構成】 銅で形成した本体１４，１６，１８の表面に
フィン２２，２４を形成し、あるいは銅等の金属からな
る粒を焼結させ、その表面に鉛・スズ合金の薄膜または
金属酸化膜を形成する。
も、液体ヘリウムとの熱交換を十分に確保し、超流動液
体ヘリウムを確実に発生させる。 【構成】 銅で形成した本体１４，１６，１８の表面に
フィン２２，２４を形成し、あるいは銅等の金属からな
る粒を焼結させ、その表面に鉛・スズ合金の薄膜または
金属酸化膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超流動ヘリウム発生装
置に用いられる熱交換器に関するものである。
置に用いられる熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、超電導マグネットに代表される超
電導体の利用が活発化されるに伴い、その冷媒となる加
圧超流動ヘリウムの発生装置の開発が進められている。
この加圧超流動ヘリウムは、図６に示すように、常流動
状態のヘリウムがλ点（飽和蒸気曲線Ｌ上において温度
２．１７Ｋの点）以下に冷却されて超流動状態に相転移
し、かつ飽和蒸気圧よりも高い圧力まで加圧されたもの
で（図の点Ｐ2）、熱伝導度が極めて高くて被冷却体か
ら速やかに熱を奪い去り、液体全体の温度の一様性に特
に優れるとともに、同温度における飽和超流動ヘリウム
（図の点Ｐ1）よりも安定して液相状態を保つ利点を有
するため、超低温技術においては非常に重要なものとな
っている。
電導体の利用が活発化されるに伴い、その冷媒となる加
圧超流動ヘリウムの発生装置の開発が進められている。
この加圧超流動ヘリウムは、図６に示すように、常流動
状態のヘリウムがλ点（飽和蒸気曲線Ｌ上において温度
２．１７Ｋの点）以下に冷却されて超流動状態に相転移
し、かつ飽和蒸気圧よりも高い圧力まで加圧されたもの
で（図の点Ｐ2）、熱伝導度が極めて高くて被冷却体か
ら速やかに熱を奪い去り、液体全体の温度の一様性に特
に優れるとともに、同温度における飽和超流動ヘリウム
（図の点Ｐ1）よりも安定して液相状態を保つ利点を有
するため、超低温技術においては非常に重要なものとな
っている。
【０００３】従来、このような加圧超流動ヘリウムを発
生させる方法としては、常流動状態のヘリウムを飽和蒸
気曲線Ｌに沿って冷却することにより一旦飽和超流動ヘ
リウム（図６点Ｐ1）を生成し、これを加圧する方法
と、常流動ヘリウムを圧力一定の状態で冷却することに
より直接、加圧超流動ヘリウム（図６点Ｐ2）を発生さ
せる方法とが知られている。
生させる方法としては、常流動状態のヘリウムを飽和蒸
気曲線Ｌに沿って冷却することにより一旦飽和超流動ヘ
リウム（図６点Ｐ1）を生成し、これを加圧する方法
と、常流動ヘリウムを圧力一定の状態で冷却することに
より直接、加圧超流動ヘリウム（図６点Ｐ2）を発生さ
せる方法とが知られている。
【０００４】このうち、後者の方法によって加圧超流動
ヘリウムを発生させるための装置の一例を図５に示す。
同図において、常流動液体ヘリウム槽２内に約4.2Ｋの
常流動ヘリウム１が収容されている。この常流動液体ヘ
リウム槽２は連絡路４を介して超流動液体ヘリウム槽３
に接続されているが、この連絡路４は通常安全弁９で塞
がれており、両槽２，３は熱的に互いに遮断され、かつ
外部とも遮断された状態となっている。
ヘリウムを発生させるための装置の一例を図５に示す。
同図において、常流動液体ヘリウム槽２内に約4.2Ｋの
常流動ヘリウム１が収容されている。この常流動液体ヘ
リウム槽２は連絡路４を介して超流動液体ヘリウム槽３
に接続されているが、この連絡路４は通常安全弁９で塞
がれており、両槽２，３は熱的に互いに遮断され、かつ
外部とも遮断された状態となっている。
【０００５】上記超流動液体ヘリウム槽３内には超流動
ヘリウム発生用の熱交換器５が設けられており、その入
口端部はヘリウム導入管１１及びＪＴ弁６を介して常流
動液体ヘリウム槽２の底部に接続され、出口端部はヘリ
ウム導出管１２、真空ポンプ８、及び液化機１３を介し
て常流動液体ヘリウム槽２の頂部に接続されている。な
お、図において７はヘリウム導入管１１とヘリウム導出
管１２との間で熱交換を行わせる熱交換部である。
ヘリウム発生用の熱交換器５が設けられており、その入
口端部はヘリウム導入管１１及びＪＴ弁６を介して常流
動液体ヘリウム槽２の底部に接続され、出口端部はヘリ
ウム導出管１２、真空ポンプ８、及び液化機１３を介し
て常流動液体ヘリウム槽２の頂部に接続されている。な
お、図において７はヘリウム導入管１１とヘリウム導出
管１２との間で熱交換を行わせる熱交換部である。
【０００６】このような装置において、超流動液体ヘリ
ウム槽３内に常流動液体ヘリウム（冷却対象液体ヘリウ
ム）を収容しておき、真空ポンプ８を作動させて熱交換
器５内を減圧し、常流動液体ヘリウム槽２内の液体ヘリ
ウムをヘリウム導入管１１及びＪＴ弁６を通じて膨張さ
せて熱交換器５内に低温の飽和超流動ヘリウムを発生さ
せ、この飽和超流動ヘリウムとの熱交換で超流動液体ヘ
リウム槽３内の液体ヘリウムを大気圧に保持したまま冷
却することにより、この超流動液体ヘリウム槽３内に加
圧超流動ヘリウムを発生させることができる。
ウム槽３内に常流動液体ヘリウム（冷却対象液体ヘリウ
ム）を収容しておき、真空ポンプ８を作動させて熱交換
器５内を減圧し、常流動液体ヘリウム槽２内の液体ヘリ
ウムをヘリウム導入管１１及びＪＴ弁６を通じて膨張さ
せて熱交換器５内に低温の飽和超流動ヘリウムを発生さ
せ、この飽和超流動ヘリウムとの熱交換で超流動液体ヘ
リウム槽３内の液体ヘリウムを大気圧に保持したまま冷
却することにより、この超流動液体ヘリウム槽３内に加
圧超流動ヘリウムを発生させることができる。
【０００７】このように、超流動液体ヘリウム槽３内で
の超流動ヘリウムの生成は熱交換器５を通じて行われる
ので、この熱交換器５には極めて高い熱伝達性能が要求
される。そこで従来は、上記熱交換器５の伝熱壁にフィ
ンを形成したり、熱交換器５の伝熱壁の表面に直接、あ
るいはこの伝熱壁に形成したフィンの表面に熱伝導性の
高い金属の微粉末を焼結させたりすることにより、熱交
換器の表面を増大させる工夫がなされている。
の超流動ヘリウムの生成は熱交換器５を通じて行われる
ので、この熱交換器５には極めて高い熱伝達性能が要求
される。そこで従来は、上記熱交換器５の伝熱壁にフィ
ンを形成したり、熱交換器５の伝熱壁の表面に直接、あ
るいはこの伝熱壁に形成したフィンの表面に熱伝導性の
高い金属の微粉末を焼結させたりすることにより、熱交
換器の表面を増大させる工夫がなされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】極低温領域、特に上記
のような超流動ヘリウムが生成される温度領域において
は、カピッツァ抵抗（界面熱抵抗）が顕著となる。この
カピッツァ抵抗は、一般に密度の異なる物質間の熱伝達
において境界面に生じる熱抵抗をいい、上記境界面にお
けるフォノンの反射に起因するものと考えられている。
このカピッツァ抵抗は、両物質の音響インピーダンスの
整合性が低いほど顕著であり、従って、液体ヘリウムの
ように密度が極めて低くかつ音速が小さい物質は、金属
銅のような固体との間に低温下において大きなカピッツ
ァ抵抗を有することになる。このカピッツァ抵抗による
熱現象は次式によって表される。
のような超流動ヘリウムが生成される温度領域において
は、カピッツァ抵抗（界面熱抵抗）が顕著となる。この
カピッツァ抵抗は、一般に密度の異なる物質間の熱伝達
において境界面に生じる熱抵抗をいい、上記境界面にお
けるフォノンの反射に起因するものと考えられている。
このカピッツァ抵抗は、両物質の音響インピーダンスの
整合性が低いほど顕著であり、従って、液体ヘリウムの
ように密度が極めて低くかつ音速が小さい物質は、金属
銅のような固体との間に低温下において大きなカピッツ
ァ抵抗を有することになる。このカピッツァ抵抗による
熱現象は次式によって表される。
【０００９】ｑ＝ｈK・ΔＴ ここで、ｑは第１の物質より第２の物質へ向かう熱流
量、ｈKはカピッツァ熱伝導度（すなわちカピッツァ抵
抗の逆数）であり、ΔＴは第１の物質と第２の物質との
表面温度差、すなわち界面における温度の飛びを示す。
この式から明らかなように、カピッツァ熱伝導度ｈKが
小さい場合、すなわちカピッツァ抵抗が大きい場合に
は、表面温度差も大きくなり、その分熱伝達が阻害され
ることとなる。例えば、上記超流動ヘリウム冷却装置で
よく用いられる冷媒温度１．８Ｋにおいて、ｑ＝１Ｗ／
cm2のとき、ΔＴは物質の表面状態によっては１〜２Ｋ
にも達する。
量、ｈKはカピッツァ熱伝導度（すなわちカピッツァ抵
抗の逆数）であり、ΔＴは第１の物質と第２の物質との
表面温度差、すなわち界面における温度の飛びを示す。
この式から明らかなように、カピッツァ熱伝導度ｈKが
小さい場合、すなわちカピッツァ抵抗が大きい場合に
は、表面温度差も大きくなり、その分熱伝達が阻害され
ることとなる。例えば、上記超流動ヘリウム冷却装置で
よく用いられる冷媒温度１．８Ｋにおいて、ｑ＝１Ｗ／
cm2のとき、ΔＴは物質の表面状態によっては１〜２Ｋ
にも達する。
【００１０】従って、従来のように上記熱交換器５の表
面積をいくら増大させても、上記カピッツァ抵抗によっ
て熱交換器の伝熱壁とのその内外のヘリウムとの間に大
きな表面温度差が生じることにより、熱交換器５と液体
ヘリウムとの間で十分な熱交換が行われず、超流動液体
ヘリウム槽３内の液体ヘリウムが常流動状態に相転移し
てしまうおそれがある。
面積をいくら増大させても、上記カピッツァ抵抗によっ
て熱交換器の伝熱壁とのその内外のヘリウムとの間に大
きな表面温度差が生じることにより、熱交換器５と液体
ヘリウムとの間で十分な熱交換が行われず、超流動液体
ヘリウム槽３内の液体ヘリウムが常流動状態に相転移し
てしまうおそれがある。
【００１１】本発明は、このような事情に鑑み、カピッ
ツァ抵抗が著しい極低温下においても、液体ヘリウムと
の熱交換を十分に確保し、超流動液体ヘリウムを確実に
発生させることができる熱交換器を提供することを目的
とする。
ツァ抵抗が著しい極低温下においても、液体ヘリウムと
の熱交換を十分に確保し、超流動液体ヘリウムを確実に
発生させることができる熱交換器を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】近年、銅表面に鉛・スズ
合金（いわゆる半田）の薄膜や金属酸化膜を形成するこ
とにより、このような薄膜がない場合に比べて液体ヘリ
ウムとのカピッツァ抵抗が著しく低減することが研究に
より確認され、公表されている。
合金（いわゆる半田）の薄膜や金属酸化膜を形成するこ
とにより、このような薄膜がない場合に比べて液体ヘリ
ウムとのカピッツァ抵抗が著しく低減することが研究に
より確認され、公表されている。
【００１３】本発明は、このような物理的現象を利用し
て超流動ヘリウムの発生技術に寄与せんとするものであ
り、冷却対象液体ヘリウム内に浸漬され、内部の飽和超
流動ヘリウムと外部の上記冷却対象液体ヘリウムとの間
で熱交換を行わせることによりこの冷却対象液体ヘリウ
ムを冷却して超流動ヘリウムとする超流動ヘリウム発生
用熱交換器において、本体を銅で形成し、その内外表面
のうち少なくとも一方の面にフィンを形成し、あるいは
銅または貴金属からなる粒を焼結させ、その表面に鉛・
スズ合金の薄膜または銅等の酸化膜を形成したものであ
る。
て超流動ヘリウムの発生技術に寄与せんとするものであ
り、冷却対象液体ヘリウム内に浸漬され、内部の飽和超
流動ヘリウムと外部の上記冷却対象液体ヘリウムとの間
で熱交換を行わせることによりこの冷却対象液体ヘリウ
ムを冷却して超流動ヘリウムとする超流動ヘリウム発生
用熱交換器において、本体を銅で形成し、その内外表面
のうち少なくとも一方の面にフィンを形成し、あるいは
銅または貴金属からなる粒を焼結させ、その表面に鉛・
スズ合金の薄膜または銅等の酸化膜を形成したものであ
る。
【００１４】
【作用】上記構成によれば、フィンの形成あるいは金属
粒の焼結によって熱交換器の表面積が増大するのに加
え、その表面に鉛・スズ合金からなる薄膜あるいは金属
酸化膜が形成されているために、これらの薄膜によって
液体ヘリウムとの音響インピーダンスの整合性が高めら
れ、界面でのカピッツァ抵抗が軽減される。従って、熱
交換器伝熱壁と外部の液体ヘリウムとの熱伝達が促進さ
れ、液体ヘリウムは熱交換器によって有効に冷却され
る。
粒の焼結によって熱交換器の表面積が増大するのに加
え、その表面に鉛・スズ合金からなる薄膜あるいは金属
酸化膜が形成されているために、これらの薄膜によって
液体ヘリウムとの音響インピーダンスの整合性が高めら
れ、界面でのカピッツァ抵抗が軽減される。従って、熱
交換器伝熱壁と外部の液体ヘリウムとの熱伝達が促進さ
れ、液体ヘリウムは熱交換器によって有効に冷却され
る。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明の一実施例における超流動ヘ
リウム発生用熱交換器５を示したものである。なお、こ
の熱交換器５が装備される超流動ヘリウム発生装置全体
の構成は前記図５に示したものと同様であり、ここでは
その説明を省略する。
リウム発生用熱交換器５を示したものである。なお、こ
の熱交換器５が装備される超流動ヘリウム発生装置全体
の構成は前記図５に示したものと同様であり、ここでは
その説明を省略する。
【００１６】この熱交換器５は、円筒状の外周壁１４を
有し、この外周壁１４の上部及び下部が天壁１６及び底
壁１８でそれぞれ塞がれている。天壁１６の中央にはこ
れを貫通する状態でヘリウム出口管２０が固定され、こ
のヘリウム出口管２０内の中央にヘリウム導入管１１が
導入されており、上記ヘリウム出口管２０は前記図５に
示したヘリウム導出管１２及び真空ポンプ５等に接続さ
れている。さらに、天壁１６及び底壁１８の上下両面
（すなわち表裏両面）に上下に延びる多数本のパイプ状
のフィン２２が立設されるとともに、外周壁１４の外側
面に上下に延びる多数枚の薄板状のフィン２４が全周に
わたって設けられ、これによって表面積の増加が行われ
ている。また、この熱交換器５における各部材は銅、好
ましくは特に熱伝導性の高い無酸素銅で構成されてい
る。
有し、この外周壁１４の上部及び下部が天壁１６及び底
壁１８でそれぞれ塞がれている。天壁１６の中央にはこ
れを貫通する状態でヘリウム出口管２０が固定され、こ
のヘリウム出口管２０内の中央にヘリウム導入管１１が
導入されており、上記ヘリウム出口管２０は前記図５に
示したヘリウム導出管１２及び真空ポンプ５等に接続さ
れている。さらに、天壁１６及び底壁１８の上下両面
（すなわち表裏両面）に上下に延びる多数本のパイプ状
のフィン２２が立設されるとともに、外周壁１４の外側
面に上下に延びる多数枚の薄板状のフィン２４が全周に
わたって設けられ、これによって表面積の増加が行われ
ている。また、この熱交換器５における各部材は銅、好
ましくは特に熱伝導性の高い無酸素銅で構成されてい
る。
【００１７】なお、図１には特定列のフィン２２のみを
示してあるが、実際にはフィン２２は天壁１６及び底壁
１８の全面にわたって配設されている。
示してあるが、実際にはフィン２２は天壁１６及び底壁
１８の全面にわたって配設されている。
【００１８】そして、このような形状のまま全体を10~4
Torr以下の真空中において900℃の温度で12時間熱処理
し、その後、全体を鉛・スズ合金（すなわち半田）溶液
中に浸漬することにより、全表面に鉛・スズ合金の薄膜
が形成されている。
Torr以下の真空中において900℃の温度で12時間熱処理
し、その後、全体を鉛・スズ合金（すなわち半田）溶液
中に浸漬することにより、全表面に鉛・スズ合金の薄膜
が形成されている。
【００１９】このような構造において、前記図５に示し
た真空ポンプ８の作動で熱交換器５内が減圧された状態
で、ヘリウム導入管１１及びＪＴ弁６を通じて導入され
たヘリウムが膨張、冷却されて飽和超流動ヘリウムと化
し、この低温の飽和超流動ヘリウムと、熱交換器５外部
の冷却対象液体ヘリウムとの熱交換によって外部の液体
ヘリウムが冷却され、加圧超流動ヘリウムが発生する。
ここで、熱交換器５の伝熱壁１４，１６，１８の表面に
フィン２２，２４が設けられており、かつ、その表面に
鉛・スズ合金の薄膜が形成されているため、この薄膜が
ない場合に比べて熱交換器５とその内外のヘリウムとの
間のカピッツァ抵抗が軽減され、その分熱伝達性が向上
して、外部の液体ヘリウムは有効に冷却され、超流動状
態を安定して保つこととなる。しかも、この実施例では
鉛・スズ合金膜の形成前に真空中で熱交換器５全体を熱
処理しているので、これにより熱交換器５伝熱壁におけ
る転位が削減され、熱伝導性はより向上する。
た真空ポンプ８の作動で熱交換器５内が減圧された状態
で、ヘリウム導入管１１及びＪＴ弁６を通じて導入され
たヘリウムが膨張、冷却されて飽和超流動ヘリウムと化
し、この低温の飽和超流動ヘリウムと、熱交換器５外部
の冷却対象液体ヘリウムとの熱交換によって外部の液体
ヘリウムが冷却され、加圧超流動ヘリウムが発生する。
ここで、熱交換器５の伝熱壁１４，１６，１８の表面に
フィン２２，２４が設けられており、かつ、その表面に
鉛・スズ合金の薄膜が形成されているため、この薄膜が
ない場合に比べて熱交換器５とその内外のヘリウムとの
間のカピッツァ抵抗が軽減され、その分熱伝達性が向上
して、外部の液体ヘリウムは有効に冷却され、超流動状
態を安定して保つこととなる。しかも、この実施例では
鉛・スズ合金膜の形成前に真空中で熱交換器５全体を熱
処理しているので、これにより熱交換器５伝熱壁におけ
る転位が削減され、熱伝導性はより向上する。
【００２０】なお、上記鉛・スズ合金は銅よりも熱伝導
性が低く、この鉛・スズ合金の薄膜が厚いと却って熱交
換器５全体の熱伝達性を阻害することになるので、その
厚み寸法は、上記薄膜の存在で液体ヘリウムとの音響イ
ンピーダンスの整合性を高めることができる範囲内で極
力小さく設定することが望ましく、具体的には約２０μ
ｍが好適である。
性が低く、この鉛・スズ合金の薄膜が厚いと却って熱交
換器５全体の熱伝達性を阻害することになるので、その
厚み寸法は、上記薄膜の存在で液体ヘリウムとの音響イ
ンピーダンスの整合性を高めることができる範囲内で極
力小さく設定することが望ましく、具体的には約２０μ
ｍが好適である。
【００２１】次に、第２実施例を説明する。ここでは、
図２に示すように、前記第１実施例におけるフィン２
２，２４を省略し、これに代えて外周壁１４、天壁１
６、及び底壁１８の表面に銅または貴金属、すなわち熱
伝導性の高い金属からなる粒を焼結させることにより、
表面積を増大させている。なお、金属粒の径があまり小
さいと熱交換器５表面でのヘリウムの流れが阻害され、
却って熱伝達性が低下するので、上記金属粒の径は１mm
程度に設定することが望ましい。
図２に示すように、前記第１実施例におけるフィン２
２，２４を省略し、これに代えて外周壁１４、天壁１
６、及び底壁１８の表面に銅または貴金属、すなわち熱
伝導性の高い金属からなる粒を焼結させることにより、
表面積を増大させている。なお、金属粒の径があまり小
さいと熱交換器５表面でのヘリウムの流れが阻害され、
却って熱伝達性が低下するので、上記金属粒の径は１mm
程度に設定することが望ましい。
【００２２】そして、上記のようにして焼結体が設けら
れた熱交換器全体を真空中で熱処理した後、さらに200
℃の大気中もしくは酸素ガス中で40分間熱処理し、表面
に約100nmの酸化膜を形成している。
れた熱交換器全体を真空中で熱処理した後、さらに200
℃の大気中もしくは酸素ガス中で40分間熱処理し、表面
に約100nmの酸化膜を形成している。
【００２３】このような構造においても、表面に金属酸
化膜が形成されることにより、この酸化膜がない従来の
熱交換器と比べて液体ヘリウムとのカピッツァ抵抗が軽
減され、熱伝導性が向上する。
化膜が形成されることにより、この酸化膜がない従来の
熱交換器と比べて液体ヘリウムとのカピッツァ抵抗が軽
減され、熱伝導性が向上する。
【００２４】なお、この実施例ではフィン２２，２４を
もたない熱交換器に対して焼結体を設けたものを示した
が、図１に示すようなフィン２２，２４の表面に焼結体
を配するようにしてもよい。また、図１に示すようなフ
ィン２２，２４の表面に直接銅酸化膜を形成するように
してもよいし、焼結体の表面に鉛・スズ合金の薄膜を形
成するようにしてもよい。
もたない熱交換器に対して焼結体を設けたものを示した
が、図１に示すようなフィン２２，２４の表面に焼結体
を配するようにしてもよい。また、図１に示すようなフ
ィン２２，２４の表面に直接銅酸化膜を形成するように
してもよいし、焼結体の表面に鉛・スズ合金の薄膜を形
成するようにしてもよい。
【００２５】次に、第３実施例を図３に示す。ここで
は、螺旋状に巻かれた円管２６で熱交換器５が構成され
ており、上記円管２６の一端部にヘリウム導入管１１が
接続され、他端部にヘリウム導出管１２が接続されてい
る。円管２６の表面には図４に示すようなフィン２８が
軸方向に沿って多数枚形成されており、全体が真空中で
熱処理された後、フィン２８を含む円管２６の全表面に
前記実施例と同様にして鉛・スズ合金膜もしくは銅酸化
膜が形成されている。
は、螺旋状に巻かれた円管２６で熱交換器５が構成され
ており、上記円管２６の一端部にヘリウム導入管１１が
接続され、他端部にヘリウム導出管１２が接続されてい
る。円管２６の表面には図４に示すようなフィン２８が
軸方向に沿って多数枚形成されており、全体が真空中で
熱処理された後、フィン２８を含む円管２６の全表面に
前記実施例と同様にして鉛・スズ合金膜もしくは銅酸化
膜が形成されている。
【００２６】このように、本発明では熱交換器５の具体
的な形状を問わず、その内外で液体ヘリウム同士の熱交
換を行わせる種々の形状をもつものについて本発明を適
用することができる。例えば、図３に示した円管２６の
表面に上記フィン２８に代えて金属粒を焼結させるよう
にしてもよい。
的な形状を問わず、その内外で液体ヘリウム同士の熱交
換を行わせる種々の形状をもつものについて本発明を適
用することができる。例えば、図３に示した円管２６の
表面に上記フィン２８に代えて金属粒を焼結させるよう
にしてもよい。
【００２７】また、本発明において、鉛・スズ合金の薄
膜もしくは金属酸化膜を熱交換器内外表面のうち少なく
とも一方の面に配すれば従来よりも高い熱伝達性能を得
ることができるが、内外両面に上記薄膜を配すればより
効果的となることはいうまでもない。
膜もしくは金属酸化膜を熱交換器内外表面のうち少なく
とも一方の面に配すれば従来よりも高い熱伝達性能を得
ることができるが、内外両面に上記薄膜を配すればより
効果的となることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明は、フィンや焼結体
の配設により表面積を増大させた熱交換器の表面に鉛・
スズ合金からなる薄膜もしくは金属酸化膜を形成し、こ
れによって液体ヘリウムとのカピッツァ抵抗を軽減させ
たものであるので、内部の飽和超流動ヘリウムと外部の
液体ヘリウムとの良好な熱交換を確保し、外部の冷却対
象液体ヘリウムを効果的に冷却することにより、この液
体ヘリウムを安定して超流動状態にすることができる効
果がある。
の配設により表面積を増大させた熱交換器の表面に鉛・
スズ合金からなる薄膜もしくは金属酸化膜を形成し、こ
れによって液体ヘリウムとのカピッツァ抵抗を軽減させ
たものであるので、内部の飽和超流動ヘリウムと外部の
液体ヘリウムとの良好な熱交換を確保し、外部の冷却対
象液体ヘリウムを効果的に冷却することにより、この液
体ヘリウムを安定して超流動状態にすることができる効
果がある。
【図１】本発明の第１実施例における熱交換器の一部断
面斜視図である。
面斜視図である。
【図２】本発明の第２実施例における熱交換器の一部断
面斜視図である。
面斜視図である。
【図３】本発明の第３実施例における熱交換器の斜視図
である。
である。
【図４】上記熱交換器を構成する円管の断面図である。
【図５】超流動ヘリウム発生装置の一例を示す全体構成
図である。
図である。
【図６】ヘリウムの状態図である。
５ 熱交換器 ２２，２４，２８ フィン
Claims (2)
- 【請求項１】 冷却対象液体ヘリウム内に浸漬され、内
部の飽和超流動ヘリウムと外部の上記冷却対象液体ヘリ
ウムとの間で熱交換を行わせることによりこの冷却対象
液体ヘリウムを冷却して超流動ヘリウムとする超流動ヘ
リウム発生用熱交換器において、本体を銅で形成し、そ
の内外表面のうち少なくとも一方の面にフィンを形成
し、このフィンの表面に鉛・スズ合金の薄膜または銅酸
化膜を形成したことを特徴とする超流動ヘリウム発生用
熱交換器。 - 【請求項２】 冷却対象液体ヘリウム内に浸漬され、内
部の飽和超流動ヘリウムと外部の上記冷却対象液体ヘリ
ウムとの間で熱交換を行わせることによりこの冷却対象
液体ヘリウムを冷却して超流動ヘリウムとする超流動ヘ
リウム発生用熱交換器において、本体を銅で形成し、そ
の内外表面のうち少なくとも一方の面に銅または貴金属
からなる粒を焼結させ、この焼結体の表面に鉛・スズ合
金の薄膜または焼結体の酸化膜を形成したことを特徴と
する超流動ヘリウム発生用熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194248A JPH0539991A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 超流動ヘリウム発生用熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194248A JPH0539991A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 超流動ヘリウム発生用熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0539991A true JPH0539991A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16321453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3194248A Pending JPH0539991A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 超流動ヘリウム発生用熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0539991A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101856630A (zh) * | 2010-06-10 | 2010-10-13 | 上海交通大学 | 超流氦恒温浴装置 |
| JP2019095087A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 熱交換器、その製造方法、および冷却装置 |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP3194248A patent/JPH0539991A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101856630A (zh) * | 2010-06-10 | 2010-10-13 | 上海交通大学 | 超流氦恒温浴装置 |
| JP2019095087A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 熱交換器、その製造方法、および冷却装置 |
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