JPS63289974A - 低温保冷装置 - 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〕 本発明は低温保冷装置に係り、特にコンピュータのＣＰ
Ｕやメモリ等を冷部するの暑こ好適な低温保冷装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、電子素子を実装したＣ　ｌ）　ＴＪやメモリな槙
低海に冷却して動作させる極低淘コンピュータの冷却装
置としては、米国特許第４２２３５４０号公報にバ己載
のように、内相の外側に外槽を設け、その間に真空届を
形成して断熱し、内槽内に熱交換器、ＪＴ弁、凝縮器お
よび冷凍なのコールドステーションを配置１ノで、冷媒
カスを熱交換器、コールドステーションおよびＪＴ弁を
介して冷却し、冷却さｎた冷媒ガスを、凝悔器１こ通し
て、蒸発した液化ガスを再凝縮するようになっていた。

〔うも明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は装置を簡略化する点について配Ｉしさｎ
でおらず、ｉｎガスを再凝縮させるための手段として、
膨張機、熱交換器　ＪＴ弁および凝縮器から構成さｎて
おり、購成要索が多く複Ｘｉ　Ｄ〉つ高価になるのみで
な曵、クールダウン時にＪＴ弁の開度調整が必要となり
、操作も複雑になるという問題があった。

また、内槽内に設けた冷凍機のコールドステーション部
や熱交換器への外部からの輻射熱は小さいが、逆に内槽
内にある比較的高温部のコールドステーションや熱交換
器からの輻射熱が内槽に伝わるという問題がある。

本発明の目的は、装置の簡略化ができるとともに、低コ
スト化を図ることのできる低温保冷装置を提供すること
裔こゐる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、内部に断熱空間を形成した外枠に低温液化
ガスまたは低温ガスを１５′蔵する凹部と冷凍機のコー
ルドヘッドを挿入する四部とを設け、低温液化ガスまた
は低温ガスを貯蔵する凹部の開口部には密閉蓋を取り付
け、該凹部の貯蔵壁とコールドヘッドを挿入する凹部の
押入壁とを熱伝導部材で連結することにより、達成され
る。

〔作　　用〕

低泡液化ガスまたは低温ガスが貯蔵さｎた凹部の貯蔵壁
は、液化温度または所定の調度以下に冷却されるコール
ドヘッドが挿入しである凹部の押入壁および熱伝導部材
を介して液化温度または所定の温度以下に冷却さｎ、低
温液化ガスまたは低温ガスを貯蔵する凹部内で蒸発した
ガスを再凝縮または加温さｎたガスを再冷却するように
しであるので、簡単な構造で低コストに製作することが
できる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

この場合、内部を真空にして断熱空間５を形成した外枠
ｌに低温液化ガス１４を貯蔵する凹部である保冷１？＠
２と、冷凍機である膨張機７のコールドヘッド９が挿入
される凹部である挿入穴３とが設けらｎ、この場合、保
冷槽２は外枠１の上部に設け、挿入穴３は外枠１の下部
に設けている。

保冷膜２内には低温液化ガス１４、例えば、液体窒素等
が入ｎらｎ、保冷槽２の上部開口部に密閉Ｍ６を取り付
は内部を密閉している。保冷槽２の外周面には図示しな
い断熱材を被覆し、外部から侵入する輻射熱を少なくし
、密閉蓋６は断熱材で作らｎ外部からの侵入熱が少なく
なるようにしである。この場合、低温液化ガス１４内に
は被冷却体である電子素子を実装したＣＰＵやメモリ′
を取り付けた基板１５が侵漬してあり、基板１５に継な
がるリード線１６が密閉蓋６の上面に取り付けた入出力
インターフェース１７に接続してあり、保冷槽２外部へ
の信号の入出力を可能にしている。

保冷槽２の側壁で低温液化がス１４の液面より上側の部
分と、挿入穴３の上端部、すなわち、膨張機７のコール
ドヘッド９が挿入さｎた部分の壁とを熱伝導部材４で連
結しである。熱伝４部材４は、例えば、銅で作ったブロ
ックである。

挿入穴３には、この場合、膨張機７のシリンダ８部が挿
入さｎ、挿入穴３の端面とシリンダ８先端部のコールド
へクド９の端面が対応するようになっており、シリンダ
８はＯリング１０を介して挿入穴３に密、青し、外気が
入り込まないよう醗こしである。挿入穴３とシリンダ８
との間の隙間には、コールドヘッド９の冷熱を挿入穴３
の壁に伝達する熱媒体（ｆｌｌえばヘリウムガス、イン
ジューム材等）が封入しである。

膨張機７には供給管１２および戻り管１３を介して圧縮
機１１が接続してあり、圧縮機１１で圧縮した高圧冷媒
ガスが供給管丘を迫って膨張機７に送らｎ、膨張機７で
寒冷を発生してコールドヘッド９を冷却した後、戻り管
１３を通って圧縮機１１に戻るようになっている。

上記構成の低温保冷装置により、基板１５を低温液化ガ
ス温度に冷却保持している。このとき、保冷槽２内の低
温液化ガスはどうしても侵入熱等により蒸発してしまう
が、本装置では膨張機７によってガスの液化温度以下に
冷却さｎた熱伝４ｓ材４が保冷槽２のガス雰囲見壁を冷
却しており、二〇によって、ガス雰囲気部の保冷槽２内
壁部で蒸発したガスを再凝縮して、保冷槽２内の圧力が
上昇するのを防止するとともに、低温液化ガスの液面を
一定に保って長時間の連続運転中においても低温液化ガ
スの補給を不要にして（する。

以上、木−実施例によｎば、保冷槽２と挿入穴３とを熱
伝導部材４で継な（゛という簡単な構成で、外枠ｌに凹
部な設けて簡単に形成した保冷槽２を、同じ（外枠１に
凹部を設けて簡単に取り付けた膨張機７の寒冷によって
簡単に冷却できるので、低温保冷装置の簡略化ができる
とともに、低コスト化を図ることができるという効果が
ある。

なお、本−実施例では熱伝導部材９が保冷槽４の一部に
接続された形となっているが、保冷槽４の周囲を囲むよ
うにしても良い。

次★こ、本発明の他の実施例を第２図により説明する。

本図において、第１図と同符号は同一部材を示し、本図
が第１図と異なる点は熱伝導部材４に接続して保冷槽２
を囲むように熱シールド板１８を設けた点と、保冷槽２
内の圧力を検出するセンサ１９を設けるとともに、熱転
４部材４にヒータ２１を設けて、センサ１９からの信号
を制御器加に送り、制御器印で保冷槽２内の圧力（こよ
ってヒータ２１を加熱可能にしである点である。

まず、熱シールド板１８を設けたことによって、断熱空
間５を通って保冷槽２に侵入していた輻射熱を熱シール
ド板１８で吸収し、保冷槽２への侵入熱をさらに小さく
できるので、低温液化ガス１４の蒸発はさらに減少し、
二〇により熱伝導部材４で冷却する保冷槽２の壁面の領
域を小さくでき、熱伝導部材４と増面との接触を簡単に
行なえる。また、突発的務こ大きな侵入熱があった場合
でも保冷槽２内の内圧変動を小さくでき、安定した運転
を行なうことができる。

次に、保冷槽２内の圧力を検出して熱伝導部材４を加温
可能にしているが、二〇は、保冷槽２の壁面が膨張機７
の寒冷によって蒸気ガスの大気圧下の飽和温度以下に過
冷却さｎた場合に、保冷槽２内の圧力降下をセンサ１９
で感知し制御器加に信号を送って、制御器（支）によっ
てすみやかにヒータ２１を加熱し熱転４部材４を加温し
保冷槽２の壁面を加温する。二〇により、蒸発したガス
を保冷槽２の壁面で凝縮しすぎて保冷槽２内の圧力が負
圧になるのを防止するとともに、また保冷槽２の壁面に
凝縮した低温液化ガスが固化して凝縮面の凝縮拙能を低
下させないようにしているＯこのように、保冷槽２内の
圧力は負圧にならないので、密閉蓋６のシール部から大
気が侵入することもなり、マた、凝縮性能が低下して保
冷槽２内の圧力が上昇することもないので、安定した連
続運転を行なうことができる。

以上、木他の実施例によｎば、前記一実施例と同様の効
果を得ることができるととも着こ、上記の効果を得るこ
とができる。

なお、木地の実施例において、圧力を検出するセンサ１
９の代かりに低温液化がス１４の湿度を検出する温度計
を用いても良く、また、ヒータ２１の代わりに圧縮機１
１の風坦を調整する手段、例えば、圧縮機１１の回転数
を調整するインバータ制御としても良い。

また、木二〇らの実施例は被冷却体を低温液化ガス１４
内に浸漬した例で説明したが、被冷部体は低温液化ガス
１４１こ一部漬って熱伝導で冷却されるものでも良いし
、低温液化ガス１４の上部にあって低温液化ガス１４か
ら蒸発した低温ガスで冷却されるものでも良い。

さらに、保冷槽２内は低温ガスのみが入っていて、被冷
却体はこの低温ガスで冷却されるものでも良い。この場
合、低温ガスが良く循環して被冷却体部に温度の低いガ
スがｉｆｆ”Ｌるように、保冷槽２内の上部に膨張機７
のコールドヘッド９を配置し、保冷槽２内の下部に被冷
却体を配置したり、保冷槽２内にファンを設けて被冷却
体を強制冷却するようにしても良い。

被冷却体をガス冷却する場合は、被冷却体から七 の発熱がない去のまたは光熱量の少ないものが好適であ
る。この場合の被冷却体としては、例えば、ジぢセフソ
ン素子等が挙げら０る。

〔発明の効果〕

本発明によｎば、簡単な構造で保冷槽内の蒸発ガスを簡
単に凝縮できるので、低温保冷装置の簡略化ができると
ともに、低コスト化を図ることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である低温保冷装置を示す縦
断面図、第２図は本発明の他の実施例である低温保冷装
置を示す縦断面図である。 １・・・・・・外枠、２・・・・・保冷槽、３・・・・
・・挿入穴、４・・・・・・熱伝導部材、５・・・・・
・断熱空間、６・四・密閉蓋、７・・・・・・膨張機、
１４・・・・・・低温液化ガス代理人　弁理士　　小　
川　勝　男 オＩ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に断熱空間を形成した外枠に低温液化ガスまた
   は低温ガスを貯蔵する凹部と冷凍機のコールドヘッドを
   挿入する凹部とを設け、前記低温液化ガスまたは低温ガ
   スを貯蔵する凹部の開口部には密閉蓋を取り付け、該凹
   部の貯蔵壁と前記コールドヘッドを挿入する凹部の挿入
   壁とを熱伝導部材で連結したことを特徴とする低温保冷
   装置。 ２、前記低温液化ガスを貯蔵する凹部に前記低温液化ガ
   スまたは前記低温液化ガスが蒸発した低温ガスで冷却さ
   れる被冷却体を収納した特許請求の範囲第１項記載の低
   温保冷装置。 ３、前記低温ガスを貯蔵する凹部に前記低温ガスで冷却
   される被冷却体を収納した特許請求の範囲第１項記載の
   低温保冷装置。