JPS63294471A - Low-temperature heat insulator - Google Patents

Low-temperature heat insulator

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JPS63294471A
JPS63294471A JP12586687A JP12586687A JPS63294471A JP S63294471 A JPS63294471 A JP S63294471A JP 12586687 A JP12586687 A JP 12586687A JP 12586687 A JP12586687 A JP 12586687A JP S63294471 A JPS63294471 A JP S63294471A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cold storage
gas
low
storage tank
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP12586687A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
典英 佐保
松田 紀元
吉松 幸祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS63294471A publication Critical patent/JPS63294471A/en
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  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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やメモリ等を冷却するのに好適な低温保冷装置に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a low temperature cooling device, and particularly to a computer CPU.
The present invention relates to a low temperature cooling device suitable for cooling U, memory, etc.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の冷却装置、例えば、電子素子を実装したCPUや
メモリを極低温に冷却して動作させる極低温コンピュー
タの冷却装置としては、アイ・イーeイー・イー、トラ
ンザクション オン エレクトロン ディバイシス、E
D−34No、1 (1987年)第4頁から第7頁(
I E E E  TRANSA CTl0NS ON
 ELECTRON DEVIC:ES、 VOL、 
E D −34、No、I  JANUARY 198
7.PP4−7)において論じられている。
Conventional cooling devices, such as cooling devices for cryogenic computers that operate by cooling CPUs and memory mounted with electronic elements to extremely low temperatures, are available from IE, Transaction on Electron Devices, and E.
D-34 No. 1 (1987) pages 4 to 7 (
IEEE TRANSA CTl0NS ON
ELECTRON DEVIC: ES, VOL,
ED-34, No. I JANUARY 198
7. PP4-7).

また、この種の装置として関連するものには例えば米国
特許第4223540号明細書等が挙げられる。
Further, related devices of this type include, for example, US Pat. No. 4,223,540.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術は冷却媒体の供給の点について配慮されて
おらず、保冷槽内の冷却媒体である液化ガスを供給また
は補充するのに液体ガスを供給しており、そのため液化
ガスを貯蔵した液化ガスタンクが必要になり、設備費が
掛かるという問題があった。
The above conventional technology does not take into consideration the supply of the cooling medium, and instead supplies liquid gas to supply or replenish the liquefied gas that is the cooling medium in the cold storage tank, so the liquefied gas tank storing the liquefied gas There was a problem in that this required equipment costs.

本発明の目的は、設備費を安価にし、コスト低減を図る
ことのできる低温保冷装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a low-temperature cooling device that can reduce equipment costs and reduce costs.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、低温ガスを充填し低温ガスで冷却される被
冷却体を収納した保冷槽と、保冷槽の外側に断熱空間を
形成する外槽と、保冷槽内の低温ガスを冷却または凝す
る冷却手段とで構成することにより、達成される。
The above purpose is to provide a cold storage tank that is filled with low-temperature gas and stores objects to be cooled by the low-temperature gas, an outer tank that forms an insulating space on the outside of the cold storage tank, and a cooling or condensation system that cools or condenses the low-temperature gas inside the cold storage tank. This is achieved by comprising a cooling means.

〔作   用〕[For production]

保冷槽内にはガスを充填させ、該ガスを冷却手段によっ
て冷却し低温ガスとし、保冷槽内の被冷却体を該低温ガ
スにより冷却するようにしたことにより、液化ガスを用
いることなく、ガスの供給または補充だけですむので、
設備費を安価にしコスト低減を図ることができるという
効果がある。
The cold storage tank is filled with gas, the gas is cooled by a cooling means to turn it into low-temperature gas, and the objects to be cooled in the cold storage tank are cooled by the low-temperature gas. It is only necessary to supply or replenish the
This has the effect of reducing equipment costs and reducing costs.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

外槽3内に保冷槽1を設け、外槽3と保冷槽lとの間に
断熱空間2、この場合は、真空断熱空間を形成し、上部
にフランジ4を取り付けて容器を形成する。フランジ4
には、この場合、開口部が2ケ所設けてあり、一方には
冷凍機6を取り付け。
A cold storage tank 1 is provided in an outer tank 3, a heat insulation space 2, in this case, a vacuum heat insulation space, is formed between the outer tank 3 and the cold storage tank 1, and a flange 4 is attached to the upper part to form a container. Flange 4
In this case, there are two openings, and the refrigerator 6 is attached to one of them.

冷凍機6のコールドステーション7を保冷槽1内に収納
し、他方の開口部にはM5を取り付け、蓋5にサポート
10aを介して支持した被冷却体、例えば、電子素子を
実装したCPUやメモリを取り付けた基板8が保冷槽l
内に収納しである。この場合、基板8はコールドステー
ション7の下方に配置してあり、基板8に接続されたリ
ード線9はM5を貫通して外部に引き出される。
A cold station 7 of a refrigerator 6 is housed in a cold storage tank 1, an M5 is attached to the other opening, and an object to be cooled, such as a CPU or memory mounted with electronic elements, is supported on the lid 5 via a support 10a. The board 8 with attached is placed in the cold storage tank l
It is stored inside. In this case, the board 8 is placed below the cold station 7, and the lead wire 9 connected to the board 8 passes through M5 and is drawn out.

保冷槽1には流量調節弁1’ lを介してガスポンベ1
2が接続してあり、保冷槽1内にガスを供給可能にしで
ある。また、この場合、フランジ4および蓋5には、保
冷槽1内の温度および圧力を測定する温度計13および
圧力計14が設けてあり、それぞれの信号は制御装置1
5aに入力され、制御装置15aは保冷槽l内の温度お
よび圧力によって流量調整弁11を制御するようになっ
ている。
A gas pump 1 is connected to the cold storage tank 1 via a flow rate control valve 1'l.
2 is connected so that gas can be supplied into the cold storage tank 1. Further, in this case, the flange 4 and the lid 5 are provided with a thermometer 13 and a pressure gauge 14 for measuring the temperature and pressure inside the cold storage tank 1, and the respective signals are sent to the control device 1.
5a, and the control device 15a controls the flow rate regulating valve 11 according to the temperature and pressure inside the cold storage tank l.

上記構成の装置により、真空断熱した保冷槽1内にガス
ポンベ12からガスを供給して充填し、冷凍機6を作動
させてコールドステーション7に寒冷を生じさせて、保
冷槽1内のガスを冷却し低温ガス16を保冷槽1内に充
填させる。基板8はこの低温ガス16によって冷却され
る。
With the device configured as described above, gas is supplied from the gas pump 12 into the vacuum-insulated cold storage tank 1 to fill it, and the refrigerator 6 is operated to generate cold in the cold station 7 to cool the gas inside the cold storage tank 1. Then, the cold storage tank 1 is filled with low-temperature gas 16. The substrate 8 is cooled by this low temperature gas 16.

保冷槽1は一応密閉しであるので、保冷槽1外への低温
ガス16のリークはないと考えられるが、仮に、低温ガ
ス16がリークして保冷槽1内の低温ガスが少なくなれ
ば、温度計13によって測定した保冷槽1内の低温ガス
温度と、圧力計14によって測定した保冷槽1内の低温
ガス圧力とによって、制御装置15aにより保冷槽1内
が所定温度、圧力時に必要となる低温ガス量となるべく
、現在温度でのガス圧力を算出し、該圧力となるように
流量制御弁11を制御してガスポンベ12からガスを保
冷槽l内に補給する。
Since the cold storage tank 1 is sealed, it is thought that there is no leakage of the low temperature gas 16 to the outside of the cold storage tank 1, but if the low temperature gas 16 leaks and the low temperature gas inside the cold storage tank 1 decreases, Based on the low-temperature gas temperature in the cold storage tank 1 measured by the thermometer 13 and the low-temperature gas pressure in the cold storage tank 1 measured by the pressure gauge 14, the control device 15a determines when the inside of the cold storage tank 1 is at a predetermined temperature and pressure. In order to obtain the low-temperature gas amount, the gas pressure at the current temperature is calculated, and the flow rate control valve 11 is controlled so as to achieve the calculated pressure, and gas is supplied from the gas pump 12 into the cold storage tank l.

保冷槽l内では、コールドステーション7によって冷却
された低温ガスが下に降りて行き、コールドステーショ
ン7の下部に配置された基板8が充分に冷却された低温
ガスで有効に冷却される。
In the cold storage tank 1, the low temperature gas cooled by the cold station 7 descends, and the substrate 8 disposed at the bottom of the cold station 7 is effectively cooled by the sufficiently cooled low temperature gas.

以上、本−実施例によれば、保冷槽l内に収納した基板
8を低温ガスで有効に冷却することができるので、液化
ガスを使用する必要がなく、設備費が安くなりコスト低
減を図ることができるという効果がある。
As described above, according to this embodiment, the substrate 8 housed in the cold storage tank l can be effectively cooled with low-temperature gas, so there is no need to use liquefied gas, and equipment costs are reduced, resulting in cost reduction. It has the effect of being able to

また、保冷槽1内の低温ガスが少なくなっても保冷槽1
内の温度および圧力をみて制御装置15aによって自動
的にガスのみを供給するだけで補給ができるという効果
がある。
In addition, even if the low temperature gas in the cold storage tank 1 decreases, the cold storage tank 1
There is an effect that replenishment can be performed by simply supplying only gas automatically by the control device 15a based on the temperature and pressure inside.

なお、本−実施例によれば基板8の冷却はコールドステ
ーション7で冷却した低温ガスとなっているが、コール
ドステーション7でガスを凝縮して、凝縮された液化ガ
スを基板8上に滴下し、さらに冷却効率を上げるように
しても良い。
According to this embodiment, the substrate 8 is cooled with low-temperature gas cooled at the cold station 7, but the gas is condensed at the cold station 7 and the condensed liquefied gas is dropped onto the substrate 8. , the cooling efficiency may be further increased.

次に、本発明の他の実施例を第2図により説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本図において第1図と同符号のものは同一部材を示し、
説明は省略する0本図が第1図と異なる点は、保冷槽1
内に液化ガス22がシ留められ、液面計21が設けてあ
り、液面計からの信号が制御装置15bに入力されてい
る点と、流量制御弁11に吸着器17および加圧機18
が順次つながり、加圧機18の他方には空気取入口19
が接続しである点と、制御装置15bによって制御され
る熱負荷装置20が冷凍機6のコールドステーション7
に取り付けである点である。10bは基板8を液化ガス
の液面上部に支持するサポートである。
In this figure, the same symbols as in Figure 1 indicate the same members,
Description is omitted.The difference between this figure and Figure 1 is that the cold storage tank 1
The liquefied gas 22 is stored inside the tank, a liquid level gauge 21 is provided, and a signal from the level gauge is input to the control device 15b.
are connected in sequence, and the other side of the pressurizer 18 has an air intake port 19.
is connected to the cold station 7 of the refrigerator 6, and the heat load device 20 controlled by the control device 15b is connected to the cold station 7 of the refrigerator 6.
The point is that it is attached. 10b is a support that supports the substrate 8 above the liquid level of the liquefied gas.

上記構成の装置により、空気取入口19がら加圧機18
に吸込まれた空気が加圧されて吸着器17に送られ、不
純物を吸着する活性炭等を封入した吸着器17で水分、
炭酸ガス、炭化水素ガス等の不純物を吸着除去した酸素
および窒素の混合ガス、または酸素も吸着除去した窒素
ガスを制御装置15bによって制御される流量制御弁1
1を介して、保冷槽1内に供給する。
With the device configured as described above, the air intake port 19 and the pressurizer 18
The air sucked into the air is pressurized and sent to the adsorber 17, where it is filled with activated carbon to adsorb impurities, where it absorbs water and water.
A flow rate control valve 1 controlled by a control device 15b controls a mixed gas of oxygen and nitrogen from which impurities such as carbon dioxide and hydrocarbon gas have been adsorbed and removed, or nitrogen gas from which oxygen has also been adsorbed and removed.
1 into the cold storage tank 1.

保冷槽1内では、送り込まれたガスが冷凍機6のコール
ドヘッド7によって冷却され凝縮し、液化して保冷槽1
の底部に溜まる。液化ガスが所定量溜まると、液面計2
1からの信号が制御装置15bに入力され、加圧機18
の停止および流量制御弁11の閉動作が行なわれ、ガス
の供給が止められる。
Inside the cold storage tank 1, the fed gas is cooled and condensed by the cold head 7 of the refrigerator 6, and is liquefied and stored in the cold storage tank 1.
It collects at the bottom of the. When a predetermined amount of liquefied gas accumulates, the liquid level gauge 2
1 is input to the control device 15b, and the pressure machine 18
is stopped and the flow rate control valve 11 is closed, and the gas supply is stopped.

保冷槽1内の液化ガスは外部からのわずかな熱侵入によ
って少しずつ蒸発し、ガス化した低温ガスによって基板
8が冷却される。この間、蒸発した低温ガスはコールド
へラド7で再凝縮され液化ガスとなり、これを繰り返す
、このとき、保冷槽1内での基板8の冷却が安定するよ
うに、すなわち、保冷槽l内の低温ガス圧力が一定する
ように、低温ガス圧力を圧力計14によって測定し、コ
ールドステーション7で凝縮され液化ガスとなる量を熱
負荷装置20を制御装置15bによって制御する。なお
、この場合、熱負荷装置20にはコールドステーション
7の温度を測定する温度計が内設されており、制御装f
i15bに信号が送られ、加温温度を制御するようにな
っている。
The liquefied gas in the cold storage tank 1 evaporates little by little due to slight heat intrusion from the outside, and the substrate 8 is cooled by the gasified low-temperature gas. During this time, the evaporated low-temperature gas is recondensed into liquefied gas in the cold storage tank 7, and this process is repeated. In order to keep the gas pressure constant, the low-temperature gas pressure is measured by the pressure gauge 14, and the amount of condensed gas at the cold station 7 to become liquefied gas is controlled by the heat load device 20 by the control device 15b. In this case, the heat load device 20 is equipped with a thermometer for measuring the temperature of the cold station 7, and the control device f
A signal is sent to i15b to control the heating temperature.

また、この制御において、コールドステーション7の温
度が大気圧での液化ガスの沸点温度よりもかなり低い場
合には保冷槽内の圧力は負圧となるので、この場合、圧
力計14の信号を制御装置15bが受けて熱負荷装置2
0を作動させ、コールドステーション7を加温する。ま
た、熱負荷装置20に設けた温度計の測定値が液化ガス
の沸点温度よりも充分低く、なおかつ、保冷槽1内の圧
力が増加する場合は、コールドステーション7の9i縮
面で液化ガスが固化しているので、熱負荷装置20を作
動させてコールドステーション7を加温し固化ガスを溶
かし、凝縮面を再生する。
In addition, in this control, if the temperature of the cold station 7 is considerably lower than the boiling point temperature of the liquefied gas at atmospheric pressure, the pressure inside the cold storage tank becomes negative pressure, so in this case, the signal of the pressure gauge 14 is controlled. The heat load device 2 receives on the device 15b
0 to warm the cold station 7. In addition, if the measured value of the thermometer installed in the heat load device 20 is sufficiently lower than the boiling point temperature of the liquefied gas and the pressure inside the cold storage tank 1 increases, the liquefied gas will rise at the 9i condensation surface of the cold station 7. Since it is solidified, the heat load device 20 is activated to heat the cold station 7 to melt the solidified gas and regenerate the condensation surface.

また、保冷槽1は一応密閉しであるので、保冷槽1外へ
の低温ガス16のリークはないと考えられ、この状態で
は液化ガス22の液面は一定の高さに保持される。しか
し、仮に、低温ガス16がリークしたとしたら、その分
液化ガス22が少なくなり液面が低下する。液化ガス2
2の液面が低下し液面計21の所定位置まで液面が低下
すると、制御装置15bに液面計9からの信号が送られ
、制御装置15bは加圧器18および流量調整弁11を
制御して、精製したガスを保冷槽l内に少量づつ補給る
す、補給されたガスは保冷槽1内の低温ガスに混じり、
コールドステーション7で冷却、凝縮され、液化し液化
ガスとなって保冷槽1底部に溜まり、徐々に液面が上昇
する。液面が所定高さまで達すると、制御装置15bは
液面計21からの信号を受けて、加圧機18および流量
調整弁11を制御してガスの供給を停止させ、補給を終
了する。
Furthermore, since the cold storage tank 1 is sealed, it is considered that there is no leakage of the low temperature gas 16 to the outside of the cold storage tank 1, and in this state, the liquid level of the liquefied gas 22 is maintained at a constant level. However, if the low temperature gas 16 were to leak, the amount of the liquefied gas 22 would decrease and the liquid level would drop. liquefied gas 2
When the liquid level of No. 2 decreases to a predetermined position of the liquid level gauge 21, a signal from the liquid level gauge 9 is sent to the control device 15b, and the control device 15b controls the pressurizer 18 and the flow rate adjustment valve 11. Then, the purified gas is replenished into the cold storage tank 1 little by little, and the replenished gas mixes with the low temperature gas in the cold storage tank 1,
It is cooled and condensed at the cold station 7, becomes liquefied, becomes liquefied gas, and accumulates at the bottom of the cold storage tank 1, and the liquid level gradually rises. When the liquid level reaches a predetermined height, the control device 15b receives a signal from the liquid level gauge 21, controls the pressurizer 18 and the flow rate adjustment valve 11 to stop the gas supply, and ends the replenishment.

以上、本他の実施例によれば、液化ガスが基発した低温
ガスにより基板8を有効に冷却することができ、液化ガ
スを多量に使用する必要がなく、ガスを供給し少量の液
化ガスを作る程度の冷凍機ですむので、設備費が安くな
り、コスト低減を図ることができる。
As described above, according to this other embodiment, the substrate 8 can be effectively cooled with a low-temperature gas based on liquefied gas, and there is no need to use a large amount of liquefied gas. Since only a refrigerator is needed to make 1000 ml, equipment costs are low and costs can be reduced.

また、ガス供給は、空気を精製して供給できるので、い
つでも冷媒ガスを供給できるとともに、冷媒ガスを購入
する必要もない。
Furthermore, since gas can be supplied by purifying air, refrigerant gas can be supplied at any time, and there is no need to purchase refrigerant gas.

さらに、前記一実施例と同様、ガスのみを供給するので
、液化ガスに比べて管理が簡単になるという効果がある
Furthermore, as in the previous embodiment, since only gas is supplied, there is an effect that management is easier than with liquefied gas.

なお、水仙の実施例ではガスを供給する際に、加圧機1
8で空気を加圧して送るようにしているが、少なくとも
ガス供給時は保冷槽1内の圧力を大気圧よりも低い圧力
で運転するようにしておけば、差圧によってガスを保冷
槽1内へ送り込むことができ、ガス供給部の装置を簡単
にできる。
In addition, in the Daffodil example, when supplying gas, the pressurizer 1
8, the air is pressurized and sent, but if the pressure inside the cold storage tank 1 is set to be lower than atmospheric pressure at least when gas is supplied, the gas can be pumped into the cold storage tank 1 by the differential pressure. The gas supply unit can be easily configured.

また、基板8を液化ガス22に一部漬けたり。Further, the substrate 8 is partially immersed in the liquefied gas 22.

浸漬したりすれば、さらに効率的に冷却できることはい
うまでもない。
It goes without saying that cooling can be done even more efficiently by immersing it.

また、冷凍4yi6においても、往復動式の膨張機、タ
ービン式の膨張機、磁気冷凍機等いろいろ適用でき、限
定されるものではない。
In addition, the refrigerator 4yi6 can also be used in various ways, such as a reciprocating expander, a turbine expander, a magnetic refrigerator, etc., and is not limited thereto.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、保冷槽内へはガスを供給するだけで良
く、設備費が安価になり、コスト低減を図ることができ
るという効果がある。
According to the present invention, it is sufficient to simply supply gas into the cold storage tank, and there is an effect that the equipment cost is reduced and costs can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例である低温保冷装置を示す断
面図、732図は本発明の他の実施例である低温保冷装
置を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a low-temperature cold storage device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 732 is a cross-sectional view showing a low-temperature cold storage device according to another embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、低温ガスを充填し該低温ガスで冷却される被冷却体
を収納した保冷槽と、該保冷槽の外側に断熱空間を形成
する外槽と、前記保冷槽内の低温ガスを冷却または凝縮
する冷却手段とから成ることを特徴とする低温保冷装置
。 2、前記保冷槽の上部に前記冷却手段を配置し、前記保
冷槽の下部に被冷却体を配置した特許請求の範囲第1項
記載の低温保冷装置。 3、前記被冷却体が前記冷却手段の下にある特許請求の
範囲第2項記載の低温保冷装置。4、液化ガスまたは低
温ガスを貯蔵する保冷槽と、該保冷槽の外側に断熱空間
を形成する外槽と、前記保冷槽内の液化ガスまたは低温
ガスのガスを供給する供給手段と、前記保冷槽内のガス
を凝縮または冷却する冷却手段とから成ることを特徴と
する低温保冷装置。 5、前記保冷槽内に前記液化ガスまたは前記液化ガスが
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4項記載の低温保冷装置。 6、前記保冷槽内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4項記載の低温保冷装置。
[Scope of Claims] 1. A cold storage tank filled with low-temperature gas and containing objects to be cooled to be cooled by the low-temperature gas, an outer tank forming a heat insulating space outside the cold storage tank, and a 1. A low-temperature refrigerator comprising a cooling means for cooling or condensing low-temperature gas. 2. The low-temperature cold storage device according to claim 1, wherein the cooling means is arranged in the upper part of the cold storage tank, and the object to be cooled is arranged in the lower part of the cold storage tank. 3. The low-temperature cold storage device according to claim 2, wherein the object to be cooled is below the cooling means. 4. A cold storage tank for storing liquefied gas or low-temperature gas, an outer tank forming a heat insulating space outside the cold storage tank, a supply means for supplying the liquefied gas or low-temperature gas in the cold storage tank, and the cold storage tank. A low-temperature cooling device characterized by comprising a cooling means for condensing or cooling gas in a tank. 5. The low-temperature cold storage device according to claim 4, wherein an object to be cooled to be cooled by the liquefied gas or a low-temperature gas obtained by evaporating the liquefied gas is housed in the cold storage tank. 6. The low-temperature cold storage device according to claim 4, wherein an object to be cooled by the low-temperature gas is housed in the cold storage tank.
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