JPS5969677A

JPS5969677A - 冷却用低温槽

Info

Publication number: JPS5969677A
Application number: JP18025682A
Authority: JP
Inventors: 弘星野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-14
Filing date: 1982-10-14
Publication date: 1984-04-19
Also published as: JPS647310B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は例えば引張試験片などを冷却するための低温
槽に関するものである。

従来この種の低温槽として例えば第１図に示すように、
断熱構造の容器１に収容した冷媒２中に蛇管３を浸漬し
、その蛇管３内に液体窒素等の冷却用液化ガスを供給し
つつ気化させると同時に、冷媒２を撹拌翼４によって撹
拌することにより、冷却用液化ガスの気化熱で冷媒２を
極低温まで温度降下させるよう構成した低温槽が知られ
ている。

しかしながら第１図に示す従来の低温槽では、冷媒２と
蛇管３との間の熱伝達面積が小さいうえに、蛇管３内に
流す冷却用液化ガスの流器を調整することにより冷媒２
の温度制御を行う構成であるから、冷却用液化ガスの流
量を変えてから冷媒２の温度がその流量に応じた温度に
なるまでに時間がかかり、そのため第１図に示す従来の
低温槽では微妙な温度コントロールが困難であるなどの
問題があった。

また従来、熱交換媒体としてのヘリウムを給排気可能な
密閉空間部を外周側に形成した内槽と、その内槽を内部
に配置した外槽とを具備し、内外多槽に収容した液化ガ
ス相互の間の熱授受を、前記空間部へのヘリウムの供給
量および空間部内のヘリウムの濃度によって調整し、そ
の結果内槽に収容した液化ガスの温度を目的温度に設定
保持するよう構成した低温槽が知られている（特開昭５
４−９１８５０号公報）。しかしながら上記の低温槽は
、熱交換媒体として高価なヘリウムガスを使用し、また
内外各相に収容した液化ガス相互の間の熱伝導度を下げ
るべく前記空間部からヘリウムガスを積極的に排気する
だめの真空ポンプ等の排気設備を必要とするために、低
温槽全体として複雑かつ高価になるのみならず、ランニ
ングコストが嵩む問題があった。また熱交換媒体を用い
る上記従来の装置では、前記空間部に供給したヘリウム
ガスが温度降下した後に、内槽に収容した液化ガスを外
槽に収容した液化ガスによって冷却することになるから
、内槽の液化ガスを冷却する際の応答性が悪い問題があ
った。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、冷媒を
効率良く冷却することができ、また冷媒温度の制御を的
確に行うことのできる低温槽を提供することを目的とす
るものである。

以下この発明の実施例を第２図および第３図を参照して
説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す模式図であり、第３
図は第２図の■−■線断面に対応する詳細図であって、
冷媒容器１０は、フレオン−１２あるいはフレオン−１
３（それぞれ商品名〉もしくはメチルアルコール等の冷
媒１１を収容するとともに、その冷媒１１中に例えば引
張試験片等の被冷却物を浸漬するよう構成され、その冷
媒容器１０の底部近辺にガイド板１２が水平に配置され
、かつそのガイド板１２の一端側にモータ］３によって
回転する撹拌翼１４が配置され、これら撹拌翼１４およ
びガイド板１２によって冷媒１１を上下方向に循環流動
させて撹拌するよう構成されている。また前記冷媒容器
１０の外周側全体に冷却用窒素ガス循環路１５が形成さ
れ、さらにその循環路１５の外周側に冷却用液体窒素収
容部１６が形成されている。これら循環路１５および収
容部１６は、両者を隔絶する隔壁１７の上部、より正確
には前記収容部１６に収容した液体窒素１８の液面より
若干上側の隔壁１７に形成した通気孔１９によって連通
され、また循環路１５を奇聞している上面板２０の所定
個所に、窒素ガスを自然排　０− 気するための排気孔２１が形成されている。また前記循
環路１５の内部に送風器としてファン２２が設けられる
とともにそのファン２２が循環路１５の外部に配置した
モータ２３に連結され、さらに循環路１５の内部には、
窒素ガスを冷媒容器１０の外周面に沿って水平方向すな
わち周方向に案内する複数のガイド板２４が、窒素ガス
の上下方向への流動を可及的に防止すべく上下方向に対
しては所謂ラビリンス構造となるよう設けられている。

したがって前記収容部１６内の液体窒素が蒸発気化する
ことにより、液体窒素自体が極低温となると同時に極低
温の窒素ガスが生じ、その窒素ガスが前記通気孔１９を
経て循環路１５内に流れ込みかつその循環路１５内を流
動することにより、前記冷媒１１と液体窒素との門で窒
素ガスを介して熱授受が生じ、その結果冷媒１１を冷却
し、また冷＆ｔ１１と液体窒素１８との間の実質的な熱
伝達率が循環路１５内の窒素ガスの対流状態によって変
化するから、循環路１５内での窒素ガスの対流状態すな
わち冷媒容器１０の周方向への流動速５− ４一度を変えることにより冷媒１１の冷却速度を調整するよ
うになっている。

さらに前記冷媒容器１０内の冷［１１中に温度センサ２
５および電熱線等からなるヒータ２６が浸漬され、かつ
これら温度センサ２５およびヒータ２６が制御器２７に
電気的に接続されており、温度センサ２５によって検出
した冷媒１１の温度が所期設定温度以上の場合は、前記
ファン２２をモータ２３によって回転させることにより
、窒素ガスを循環路１５内で強制流動させ、また逆に冷
媒１１の温度が所期設定温度以下の場合は、ファン２２
を停止させるか、あるいはファン２２を停止させるとと
もにヒータ２６を通電発熱させるよう構成されている。

またさらに、前記収容部１６には、流量調整弁２８を介
挿した液体窒素供給管２９が接続されるとともに、収容
部１６内に液面検知器３０が挿入され、かつこれら＆１
ＥｉＪ調整弁２８と液面検知器３０とは、前記制御器２
７に電気的に接続されており、収容部１６内の液面レベ
ルが一定以上に低下−日　− した場合に、液面検知器３０の出力信号に基づいて流量
調整弁２８を開くことにより、収容部１６内の液体窒素
１８の１をほぼ一定に保つよう構成されている。

なお、第２図および第３図中符号３１は保温利である。

上述した構成から明らかなように上記の低温槽では、液
体窒素１８が蒸発気化することにより生じた窒素ガスが
、前記通気孔１９を経て循環路１５内に入り込んでここ
に充満し、その結果循環路１５内の窒素カスを熱伝達媒
体として冷［１１と液体窒素１８との間で熱交換が生じ
、冷媒１１が冷却される。その場合、冷媒１１と液体窒
素１８との間の熱伝達率、より正確には循環路１５内の
窒素ガスと循環路１５の壁面との間の熱伝達率は、窒素
ガス側に生じる温度境界層との関係で、窒素ガスを強制
対流させるほど大きくなるので、冷媒１１の温度が所期
の目標温度より相当高い場合には、ファン２２が高速回
転して窒素ガスを高速度で循環流動さぜ、冷媒１１の温
度が所期の目標温度に近い場合には、ファン２２が低速
回転するかあるいは停止することにより、窒素ガスの流
動を抑制する。その結果、冷媒１１は温度が高いときに
急速冷却され、温度が低いときには緩速冷却あるいは単
に保冷され、したがって上記の低温槽では、ファン２２
の回転を制−することにより、冷媒１１の温度を目標温
度に容易に設定保持することができる、。なお、冷媒１
１が過冷却状態になった場合には、前記ヒータ２６を通
電発熱させ、また冷媒１１を均温化するために撹拌翼１
４によって冷媒１１を常時撹拌しておくことは勿論であ
る。

以上の説明から明らかなようにこの発明の低温槽によれ
ば、冷媒容器の外周側に冷却用窒素ガス循環路と液体窒
素収容部とを順次形成し、液体窒素が蒸発気化すること
により生じた窒素ガスを前記循環路内に充満させてその
窒素ガスを冷媒と液体窒素との相互の間の熱伝達媒体と
し、かつ前記窒素ガスを送風手段によって前記冷媒容器
の周方向に強制流動させるとともにその流動速度を冷媒
７− の温度に応じて調整することにより熱伝達率を変えるよ
うに構成したから、液体窒素による冷媒の冷却速度を容
易かつ的確に制御でき、その結果冷媒の温度を任意の目
標温度に的確に保持することができる。またこの発明の
低温槽は、冷却用の液体窒素が蒸発気化することによっ
て生じた窒素ガスを、冷媒と液体窒素との間の熱伝達媒
体として用い、かつ冷却速度を変えるためにその窒素ガ
スの流動速度を変える構成であるから、熱交換媒体とし
てヘリウムガスを用い、かつその１量および濃度を変え
ることにより、冷却速度を制御する構成の従来の低温槽
と比べて、全体の構成を大幅に簡素化することができ、
また比較的低廉な液体窒素を用いることと相まって、ラ
ンニングコストを低減することができるなどの効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の低温槽の一例を示す略解図、第２図はこ
の発明の一実施例を示す模式図、第３図は第２図の■−
■線に沿う詳細断面図である。９− ８− １０・・・冷媒容器、　１１・・・冷媒、　１５・・・
冷却用窒素ガス循環路、　１６・・・冷却用液体窒素収
容部、１７・・・隔壁、　１８・・・液体窒素、　１９
・・・通気孔、２２・・・ファン。出願人　　星　野　　弘代理人　　弁理士　豊　１）武　久（ほか１名） −１０−

Claims

【特許請求の範囲】

冷媒を収容した冷媒容器の外周側全体に、冷却用窒素ガ
スを循環流動させるための循環路を形成するとともに、
さらにその循環路の外周側に冷却用液体窒素収容部を形
成し、かつこれら循環路と冷却用液体窒素収容部とを連
通させ、さらに前記循環路内に、冷却用窒素ガスを前記
冷媒容器の周方向へ流動させるとともにその流動速度を
前記冷媒の温度に応じて調整可能な送風器を設けたこと
を特徴とする冷却用低温槽。