JPH035825Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は、アルゴンあるいは窒素ガスなどを
作動媒体として赤外線検出器などの冷却用に使用
される極低温冷却器に関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 この種の極低温冷却器は種々開発されており、
開発されており、例えば特公昭46−19224公報、
特公昭47−28254公報、特公昭48−44422公報に示
されているものがある。

第４図に示すように、これらの冷却器は、赤外
線検出用素子Ｓが底部に組込まれた断熱フラスコ
容器（デユアー瓶）１内にシンプルリンデ形の冷
却器を挿入してなり、基本的に、アルゴンあるい
は窒素ガスなどの作動媒体Ｆを貯蔵する有限体積
の高圧ボンベ２と、流出ガスとの熱交換を行ない
つつ作動媒体Ｆを断熱フラスコ容器１内へ送るフ
イン付チユーブからなる熱交換器３と、この熱交
換器３からの作動媒体Ｆを断熱自由膨張により液
化させる膨張弁としてのジユールトムソン弁４
と、このジユールトムソン弁４の流量制御を行な
うベローズ５と、このベローズ５を伸縮させ得る
感温部６とからなる。

このような構成において、当初は作動媒体Ｆを
ジユールトムソン弁４により急速に液化させ短時
間に赤外線検出用素子Ｓを冷却できるようにする
とともにその後は作動媒体Ｆを効率良く利用して
冷却器を長時間使用できるようにしてある。

すなわち、断熱フラスコ容器１の底部に溜つた
液化ガスにより赤外線検出用素子Ｓが冷却され、
その後、液面の増加により感温部６が液中に浸漬
するとベローズ５外周の封入気体（Arガスなど）
が凝縮液化して圧力が降下し、ベローズ５が膨張
してジユールトムソン弁４を閉める動作となり、
ガス流量を絞り液化量を制御する。

しかしながら、以上のような従来技術では、冷
却器の取付姿勢を垂直向きに配置した場合を考慮
した設計がなされているため次のような問題点が
生じる。

すなわち、第５図に示すように水平姿勢で使用
する場合には、感熱部６が液面の上部に露出して
しまうためベローズ５の作動条件が悪くなりジユ
ールトムソン弁４の開閉の動作がにぶくなる。

この現象により検出器部分の冷却が十分である
にもかかわらず、ジユールトムソン弁４は開いた
ままの状態が続き、有限の作動媒体を無駄に消費
するため、冷却器の有効動作時間が短くなる。

この考案は以上のような問題点を解消すべく創
案されたもので、その目的は、あらゆる姿勢でベ
ローズの作動が可能であるとともに作動感度が良
好で、ガス流量の節減を図ることのできる極低温
冷却器を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 この考案に係る極低温冷却器は、ガス封入形の
ベローズにより流量制御される膨張弁の断熱自由
膨張で高圧ガスを液化させて冷却を行なう極低温
冷却器であつて、前記ベローズと連通する液化ガ
ス検出用の感温部を、例えば渦巻き状あるいはコ
イル状のように、少なくともその一部が容器底部
における全側面近傍に位置するような形状とする
とともにベローズを充分に作動させ得るようにそ
の内容積を大きく、これによりあらゆる姿勢でベ
ローズの作動が可能であるとともに作動感度が良
好となるようにしたものである。

〈実施例〉 以下、この考案を図示する実施例に基づいて説
明する。なお、従来と同一あるいは相当する部分
については同一符号を付して説明を省略する。

第１図、第２図に示すように、感温部６は基端
が開口してガス封入形ベローズ５と連通するとと
もに先端が閉塞されており、その形状は渦巻き状
（蚊取線香状）あるいはコイル状（第３図参照）
とされ、少なくともその一部が容器１底部におけ
る全側面近傍に位置するようにされている。

このようにすると、水平姿勢などあらゆる姿勢
で使用した場合でも、さらに回転した場合でも、
感温部６は液中に浸漬され十分は冷却が行なわれ
るため、ベローズ５を感度良く作動できる。

このような構成において、高圧ボンベ２に充填
された高圧ガスＦ（アルゴンで約350〜400Kg／cm²）
は熱交換器３に流入し、ジユールトムソン弁４を
経て大気圧程度まで断熱自由膨張させる。そして
このジユールトムソン効果によりアルゴンガス等
の作動媒体が冷却される。そして赤外線検出用素
子Ｓの部分が十分に冷却されると液体が溜まり始
める。

また一部の未液化ガスは熱交換器の低圧系のフ
インに沿つて高圧系のガスと熱交換しながら大気
系に流出する（オープン冷凍サイクル）。

そして容器１の底部に液体アルゴンが溜まり始
めると、渦巻状あるいはコイル状の感温部６の外
周部分が液体に浸漬され、この内部に封入された
ガスが凝縮液化してベローズ５内の圧力が低下
し、ジユールトムソン弁４を作動（弁を閉じる、
絞る）させ、液化量を制御する（サーモスタツト
機構）。

ここで、ジユールトムソン弁４は通常使用され
ているニードル弁と細孔などからなる弁であり、
ニードル弁に作動ロツド７が取付けられ、この作
動ロツド７がベローズ５に固定されている。

次に、感温部は渦巻き状、コイル状に限らず、
少なくとも一部が容器底部における全側面近傍に
位置するような形状であればよく、さらに、その
有効体積とベローズ内の体積および封入するガス
圧等の設計条件がこの作動特性上で重要である。

すなわち、感温部には封入されたガスが凝縮液
化して検知温度に対する飽和状態となるのに必要
な内容積を持たせる必要がある。

このように設計する理由は、感温部分の内容積
が不足すると検知温度に対する飽和状態とならな
いため、ベローズ５内の圧力が低下せずジユール
トムソン弁の作動がにぶくなり正確な流量制御が
できなくなるためである。

このため、従来のような棒状などの感温部で内
容積が大きく取れない形態のものではジユールト
ムソン弁の動作がにぶくなる傾向がある。

この考案では感温部の形状を前述のようにした
ため、凝縮部分の内容積を大きくすることがで
き、これによりジユールトムソン弁の開閉動作が
敏感になり、冷凍負荷に対するガス流量の調整精
度の向上が期待できる。

〈考案の効果〉 前述のとおり、この考案によれば感温部を渦巻
き状あるいはコイル状などとしたため、あらゆる
姿勢で使用した場合、常に感温部が液中に浸漬さ
れ十分な冷却が行なわれるため、ベローズの作動
感度が改善され、ジユールトムソン弁の作動の応
答性も改善されて消費ガス流量の節減を図ること
ができ、この結果システムの稼動時間を長く維持
することができる。

さらに、内容積を大きくとれることから流量調
整精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの考案に係る極低温冷却器
を示す縦断面図、斜視図、第３図はその変形例を
示す縦断面図、第４図は従来例を示す縦断面図、
第５図はその水平状態を示す縦断面図である。 １……断熱フラスコ容器、２……高圧ボンベ、
３……熱交換器、４……ジユールトムソン弁、５
……ベローズ、６……感温部、７……作動ロツ
ド。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ガス封入形のベローズにより流量制御される膨
   張弁の断熱自由膨張で高圧ガスを液化させて冷却
   を行なう極低温冷却器であつて、 前記ベローズと連通する液化ガス検出用の感温
   部を、少なくともその一部が容器底部における全
   側面近傍に位置するような形状とするとともに前
   記ベローズを充分に作動させ得るように、その内
   容積を大きくしたことを特徴とする極低温冷却
   器。