JPH01110245A - 極低温試験装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、極低温冷凍機を用いた温度試験装置に関し、
特に、試料を極低温状態から高温状態までの温度領域に
置いて試験を行なえるようにした極低温試験装置に関す
る。

（従来技術） 極低温冷凍機を用いた従来の極低温試験装置は、真空槽
内に極低温冷凍機の出力部と試料支持部とを配置し、冷
凍機の出力部と試料支持部に支持された試料とを可譲誰
の熱伝導材で連結することにより、試料を室温（３００
Ｋ）から極低温（ＩＯＫ）の範囲で冷却可能にし、試料
の温度を一定に保持するため−二試料部ｌこヒータを配
置し、所定の温度範囲内で試料を一定温に保持して試験
を行うように構成してあった。

この場合、冷凍機の構成部品の材質や構造は低温時を基
準に選定されることがら、極低温冷凍機の場合には、略
３４０Ｋになると構成材料の耐熱性の問題や熱膨脹の影
響が現われるため運転不能となったり、冷凍機が損傷し
たりすることがある。

そこで従来、誤操作等により試料側から冷凍機側に熱が
伝達されて冷凍機が温度上昇するのを防止するために、
熱伝達量の微少な熱伝達材（例えば０．５ｍｎ＋φの銅
線束）で試料部と冷凍機の出力部とを連結するようにし
ていた。

（解決しようとする問題点） ところが、熱伝達量の小さな熱伝達材を使用して冷凍機
の出力部と試料とを連結した場合には、冷却時での熱伝
達の効率が悪く、目標温度を得るために長時間を必要と
するだけでなく、冷凍機の冷凍能力を有効に使えないと
いう問題があった。

また、熱伝達量を多くした場合には、試料側からの高熱
が冷？ｆＥｆｉに伝達された場合に、冷凍機か急速に温
度上昇して損傷するという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、冷凍機の冷凍能力を有効に利用できるもので
ありながら、試料側からの高熱が冷凍機【二伝わらない
よう１こしたもので、そのために、冷凍機の出力部と試
料とを連結する伝熱系路の途中に、低温時には熱伝導率
が高くなり、高温時には熱伝導率が低くなる素材（例え
ばサファイヤ材）からなる伝熱制御体を配置し、この伝
熱制御体と冷凍機出力部との間にウッドメタル等の低融
点金属を介装したことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明では、冷凍機の出力部と試料とを連結する伝熱系
路の途中に、低温時には熱伝導率が高くなり、高温時に
は熱伝導率が低くなる素材（例えばサファイヤ材）から
なる伝熱制御体を配置し、この伝熱制御体と冷凍機出力
部との間にウッドメタル等の低融点金属を介装している
ので、冷凍機による吸熱量がヒーターからの大熱量より
も太きい試料冷却時には熱移動が効率良く行なえるもの
でありなが呟冷凍機の運転停止時や装置に異常が発生し
て試料側からの高熱が冷凍機側に流れようとした場合に
伝熱制御体で熱移動が制限されることから、冷凍機が温
度上昇することがな（なる。

また、試料側から冷凍機側に流れる熱が一定温以上にな
ると、低融点金属が溶融して冷凍機への熱流入を阻止す
るか呟冷凍機の高熱による損傷を防止する。

′（実施例） 図面は本発明の実施例を示し、第１図は極低温試験装置
の概略構成図、第２図は第１図Ａ部拡大図、第３図は第
１図Ｂ部拡大図である。

図において、（１）は極低温冷凍機、（２）は温度試験
装置であり、極低温冷凍機（１）の出力部（３）と温度
試験装置（２）の下部に保持された試料（４）とは真空
室（５）内で熱伝導材（６）で連結されている。

熱伝導材（６）は可Ｍを有する熱良導体（例えば、銅、
アルミニューム）で構成されており、その途中に伝熱規
制共（７）が設けである。

この伝熱規制具（７）は、サファイヤ材等の高温時には
熱伝導率が低いが低温時には熱伝導率が高くなる特性を
有する素材で構成された伝熱制御体（８）と、ウッドメ
タル等の低融点金属（９）とを具備してなり、冷凍８！
！（１）の出力部（３）から導出した熱伝導材（６ａ）
の先端部を埋没させている低融点金属（９）をケーシン
グ（１０）に固着するとともに、棒状に形成した伝熱制
御体（８）を熱良導体で形成したケーシング（１０）に
固定ネジ（１１）で圧着固定することにより、゛冷凍機
側熱伝導材（６ａ）と伝熱制御体（８）とを低融点金属
（９）及びケーシング（１０）を介して熱伝導可能に連
結しである。そして、伝熱規制共（７）のケーシング（
１０）における低融点金属保持部の底部には溶融金属流
出孔（１２）が開口形成しである。

伝熱制御体（８）と試料（４）とは試料側熱伝導材（６
ｂ）で連結されている。また、温度試験装置（２）の試
料保持部には試料温度制御用ヒータ（１３）が配置して
あり、試料保持部に保持されて温度試験装置（２）内に
内封されている試料（４）を加温できるように構成しで
ある。

また、冷凍機（１）の出力部（３）における熱伝導材（
６）との連結は、第３図に示すように、冷凍機側熱伝導
材（６ａ）の冷凍機側端部をインジューム板（１４）と
低融点金属板（１５）で挟持した状態で取付ポル）　（
１６）により出力部（３）に固定されている。

なお、この冷凍機（１）の出力部（３）と熱伝導材（６
）の連結部においても、熱伝導材（６）の端部を低融点
金属内に埋没させるようにしてもよい。

以上の構成からなる極低温試験装置では、冷凍機（１）
の出力部（３）と試料（４）とを連結する伝熱系路の途
中に、高温時には熱抵抗体となり低温時には熱良導体と
なる伝熱制御体（８）及び低融点金属（９）が介在させ
であるので、極低温冷凍機（１）を運転して、試料（４
）を冷却する際には極低温冷凍機（１）の冷凍能力を有
効に利用して強力かつ迅速に試料（４）を冷却すること
ができるものでありながら、極低温冷凍機（１）の運転
停止時あるいは装置異常発生時、又は高温試験時に試料
（４）が高温になることがあっても、伝熱制御体（８）
が熱抵抗体として作用することからその高温が極低温冷
凍ｆｉ（１）側に伝達されることがなく、また、伝熱規
制部での温度が低融点金属の融点（例えば３４３Ｋ）に
なると低融点金属が溶は落ちてしまい試料（４）と冷凍
機（１）との熱伝達系路が遮断してしまうので極低温冷
凍機（１）が高熱に曝らされることがなくなり、熱によ
り損傷することを阻止することがで終る。そして、試料
（４）が高温になってもその熱が極低温冷凍機（１）に
伝達されることがないから、冷凍機（１）の運転状態の
いかんにかかわらず試料（４）を温度制御用ヒータ（１
３）で昇温させることかで外、温度試験をＩＯＫ〜６０
０にの温度範囲で行うことができる。

（効　果） 本発明では、冷凍機の出力部と試料とを連結する伝熱系
路の途中に、低温時には熱伝導率が高くなり、高温時に
は熱伝導率が低くなる素材からなる伝熱制御体を配置し
、この伝熱制御体と冷凍機出力部との間に低融点金属を
介装しているので、−７＝ 冷凍機による吸熱量がヒーターからの入熱量よりも大き
い試料冷却時には熱移動が効率良く行なえるものであり
なが呟冷凍機の運転停止時や装置に異常が発生して試料
側からの高熱が冷凍機側に流れようとした場合に伝熱制
御体で熱移動が制限されて、冷凍機が温度上昇すること
はない。

また、試料側から冷凍機側に流れる熱が一定温以上にな
ると、低融点金属が溶融して冷凍機への熱流入を阻止す
る。

これにより、本発明では、冷凍機の冷凍能力を有効に使
用できるものでありなが呟高温試験時又は異常発生時等
に試料が高温化することがあっても冷凍機を高熱で損傷
させることのない極低温試験装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は極低温試験装置
の概略構成図、第２図は第１図Ａ部拡大図、第３図は第
１図Ｂ部拡大図である。 １・・・極低温冷凍機、３・・・（１）の出力部、４・
・・試料、６・・・熱伝達材、８・・・伝熱制御体、９
・・・低融点金属。 特許出願人　　岩谷産業株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、極低温冷凍機の出力部と試料とを可撓性の熱良導体
   からなる熱伝達材で連結してなる極低温試験装置におい
   て、 低温時には熱伝導率が高くなり、高温時に は熱伝導率が低くなる素材からなる伝熱制御体を伝熱系
   路中に配置し、この伝熱制御体と冷凍機出力部との間に
   低融点金属を介装したことを特徴とする極低温試験装置 ２、伝熱制御体がサファイヤ材で構成されている特許請
   求の範囲第１項に記載の極低温試験装置 ３、低融点金属がウッドメタルである特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の極低温試験装置 ４、低融点金属を冷凍機の出力部と伝熱制御体とを連結
   する熱伝達材と伝熱制御体との接続部に配置した特許請
   求の範囲第１項〜第３項のうちのいずれか一項に記載し
   た極低温試験装置 ５、低融点金属を冷凍機の出力部と伝熱制御体との接続
   部に配置した特許請求の範囲第１項〜第４項のうちのい
   ずれか一項に記載した極低温試験装置