JPH0410523Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、冷却パネルとコールドヘツドの固
定構造、詳しくはクライオポンプの極低温容器内
の冷却パネルを、冷凍機のコールドヘツドに固定
するための構造に関するものである。

［従来技術］ 従来のクライオポンプは、極低温容器内に収容
された冷却パネルを、冷凍機の極低温化されたコ
ールドヘツドに固定し、上記容器内の気体（N₂，
H₂，O₂など）を冷却パネルの表面に凝結させる
ことによつて、容器内で高真空が得られるように
構成されている。ところが、冷却パネルとコール
ドヘツドとの固定が不十分であると、両者の抵触
熱抵抗が大きくなり、冷却パネルの冷却効果が得
られなくなるため、従来では、第３図に示される
ように、冷却パネル１とコールドヘツド２の各接
触部３，４間にインジウムシート５を介在し、両
接触部３，４を複数のボルト６およびナツト７で
固定するなどの方法がとられている。この方法で
は、各ボルト６の締め付け力を大きくすることに
よつて上記固定を強固にすることができ、また、
比較的やわらかなインジウムシート５を介在する
ことによつて両接触部３，４の金属接触を確実に
することができる。これによつて、接触熱抵抗が
小さくなり、冷却パネル１の温度をコールドヘツ
ド２の温度レベルに近付けることができ、冷却パ
ネル１の冷却効果が高められる。また、ボルト６
およびナツト７を用いたので、冷凍部のオーバー
ホール時における冷却パネル１とコールドヘツド
２の分解、組立を容易に行なうことができる。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、上記先行技術では、複数のボルト６
による締め付け構造であるため、隣接するボルト
６の相互間では部分的な締め付け不足を生じ、こ
れに対応して接触部３，４に部分的な空隙が生じ
ることがある。クライオポンプは真空中で用いら
れるため、その空隙部分は真空断熱されて接触熱
抵抗が大となり、冷却パネル１の冷却効果が低下
する。また、インジウムシート５は非常に高価で
あり、しかも脆弱であることから冷却パネル１の
取換え時に損耗して、新たなインジウムシート５
と交換する必要が生じる。したがつて、高コスト
化を招く。

この考案は上記従来の問題点を解消するために
なされたもので、低コストで、接触熱抵抗を可及
的に小さくすることができる冷却パネルとコール
ドヘツドの固定構造を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この考案は、クラ
イオポンプの極低温容器内に収容された冷却パネ
ルと、冷凍機のコールドヘツドとの相互の突き合
わせ面を凹凸状に形成している。さらに、上記突
き合わせ面の間にウツドメタルを介在し、このウ
ツドメタルにより冷却パネルとコールドヘツドと
が接合されている。

［作用］ この考案によれば、冷却パネルとコールドヘツ
ドの相互の突き合わせ面間にウツドメタルを介在
し、ウツドメタルにより冷却パネルとコールドヘ
ツドとを溶着したので、空隙の発生が確実に防が
れる。これによつて、接触熱抵抗を可及的に小さ
くすることができる。

また、ウツドメタルに接触する冷却パネルおよ
びコールドヘツドの突き合わせ面を凹凸状に形成
したので、ウツドメタルとの接触面積が大とな
り、伝熱効率を向上させることができる。

さらに、比較的安価なウツドメタルを接合媒体
としたので、従来のインジウムシートを用いた場
合と比較して、コストの低減化が図られる。しか
も、ウツドメタルは低融点金属であるため、所定
温度の加熱により冷媒パネルとコールドヘツドの
分解，組立を容易に行なうことができる。

［実施例］ 第１図はこの考案に係る冷却パネルとコールド
ヘツドの固定構造を示す断面図である。図におい
て、クライオポンプのケーシング１２内に収容さ
れた第１および第２冷却パネル１０，１１は、ウ
ツドメタル３０を介して第１および第２段冷凍部
１３，１４の各コールドヘツド１５，１６にそれ
ぞれ接合されている。

真空室１９およびクライオポンプケーシング１
２内の空間２０は、たとえば10^-6〜10^-9Torrの
高真空に保持されている。クライオポンプケーシ
ング１２内には、蓄冷式冷凍機の第１および第２
段冷凍部１３，１４が挿入されており、各冷凍部
１３，１４は第１および第２コールドヘツド１
５，１６と膨張室２１，２２を備えている。圧縮
機（図示せず）により冷凍部１３，１４内に挿着
された蓄冷器１７，１８を経て各膨張室２１，２
２に導かれる冷媒の膨張によつて、第１コールド
ヘツド１５はたとえば100〓に、第２コールドヘ
ツド１６はたとえば20〓に冷却されている。

第１および第２冷却パネル１０，１１は、大き
さの異なる有底筒状にそれぞれ形成されている。
第１冷却パネル１０は、第２冷却パネル１１を下
方から覆つた状態で、その底部１０ａが第１コー
ルドヘツド１５に固定されており、第２冷却パネ
ル１１は、第２冷凍部１４を上方から覆つた状態
で、その低部１１ａが第２コールドヘツド１６に
固定されている。第２冷却パネル１１には、筒状
の吸着パネル２３が内設されており、その内壁に
は活性炭などの吸着剤２４が塗布されている。吸
着剤２４は、真空室１９およびクライオポンプ内
の空間２０のH₂，Heガスなどを吸着保持する役
割を果たす。なお、５０は、真空室１９からの輻
射による入熱が第１冷却パネル１０内に入らない
ようにするためのバツフル板である。

第２コールドヘツド１６の接合面２５には、第
２図に示されるように、断面が山形歯状である多
数の凹凸溝２７が形成されており、その周縁部２
５ａには、凹凸溝２７よりも第２冷却パネル１１
の底部１１ａ側に突出した環状の堰２８が形成さ
れている。また、底部１１ａの接合面２６には、
上記凹凸溝２７に対向して山形歯状断面の多数の
凹凸溝２９が形成されており、上記堰２８に対向
して周方向に延びた環状凹所３１が形成されてい
る。これら接合面２５，２６間には、均一な厚み
のウツドメタル３０が介在されており、各接合面
２５，２６はウツドメタル３０により相互に接合
されている。ウツドメタル３０は、低融点（80
℃）のPb−Sn系合金であり、加熱により容易に
溶融して各接合面２５，２６を溶着する接合媒体
としての役割を果たす。

なお、第１図の第１コールドヘツド１５のフラ
ンジ部１５ａと、第１冷却パネル１０の下部フラ
ンジ部１０ａの各接合面３２，３３には、上記凹
凸溝２７，２９（第２図）と同様な凹凸溝（図示
せず）がそれぞれ形成されているとともに、上記
堰２８および凹所３１（第２図）と同様な堰およ
び凹所（図示せず）がそれぞれ形成されている。

第２冷却パネル１１を第２コールドヘツド１６
に固定するにあたつては、まず、両接合面２５，
２６間に固形シート状のウツドメタル３０を介在
し、リボンヒータなどの加熱装置（図示せず）で
外部から冷却パネル１１とコールドヘツド１６の
相互の突き合わせ部分を100℃程度に加熱すると
ともに、両接合面２５，２６を外部からの押し付
け力によつて相互に接触する方向に押圧する。こ
れによつて、ウツドメタル３０が熱溶融し、各接
触面２５，２６がウツドメタル３０を介して溶着
し、冷却パネル１１がコールドヘツド１６に固定
される。また、同様の方法で第１冷却パネル１０
を第１コールドヘツド１５に固定することができ
る。

上記構成において、冷却パネル１０，１１とコ
ールドヘツド１５，１６とをウツドメタル３０を
介してそれぞれ金属溶着したので、各接合部にお
いて従来技術で述べたような空隙を生じたりする
ことが確実に防がれる。このため、各接合部の接
触熱抵抗はウツドメタル３０の熱抵抗のみとな
り、冷却パネル１０，１１の各温度を対応するコ
ールドヘツド１５，１６の各温度（100〓および
20〓）にできるだけ近いレベルにそれぞれ保持す
ることができるので、冷却パネル１０，１１の冷
却効果が高められる。したがつて、100〓レベル
に冷却された第１冷却パネル１０の表面には、ク
ライオポンプケーシング１２内に含有される気体
（H₂Ｏ，N₂，O₂，H₂，Heなど）のうちのH₂Ｏ
が凝結し、また、20〓レベルに冷却された第２パ
ネル１１の表面には、N₂，O₂が凝結する。さら
に、H₂，Heは上記吸着剤２４に吸着保持される
ので、クライオポンプケーシング１２で10^-6〜
10^-9Torrの高真空を発生させることができる。

また、冷却パネル１０，１１とコールドヘツド
１５，１６の各接合面２５，２６，３２，３３を
それぞれ凹凸状に形成したので、ウツドメタル３
０との接触面積が増大する。これによつて、各接
合部における伝熱効率の向上を図ることができ
る。

さらに、低融点のウツドメタル３０を接合媒体
としたので、リボンヒータなどにより加熱するだ
けで比較的容易に冷却パネル１０，１１とコール
ドヘツド１５，１６との接合作業を行なうことが
できる。また、吸着剤２４の目詰り解消や、冷凍
部のオーバーホール時には、上記リボンヒータに
よる加熱で分解、組立を容易に行なうことができ
るので、作業効率の向上が図られる。しかも、ウ
ツドメタル３０は、従来のインジウムシートと比
べて非常に安価であり、したがつて、低コスト化
が実現される。

また、この実施例では、コールドヘツド１５，
１６に堰２８を設けたので、リボンヒータで溶融
したウツドメタル３０が冷却パネル１０，１１と
の押し付け力によつて外部に流出するのを防ぐこ
とができる。

本考案の他の実施例として、コールドヘツド１
５，１６の各堰２８、および冷却パネル１０，１
１の各凹所３１を省略するような構成としてもよ
い。

［効果］ 以上説明したように、この考案によれば、冷却
パネルとコールドヘツドとをウツドメタルを介し
て接合したので、接合部における空隙発生が防が
れ、接触熱抵抗を可及的に小さくすることができ
る。したがつて、冷却パネルの冷却効果が高めら
れ、真空容器内の高真空化が達成される。

また、ウツドメタルと接合する冷却パネルおよ
びコールドヘツドの各接合面を凹凸状に形成した
ので、ウツドメタルとの接触面積が大きくなり、
伝熱効率を向上させることができる。したがつ
て、冷却パネルの冷却効果をさらに高めることが
できる。

さらに、ウツドメタルを接合媒体としたので、
従来のように非常に高価なインジウムシートを用
いた場合と比べ、低コスト化が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る冷却パネルとコールド
ヘツドの固定構造を示す断面図、第２図は接合部
付近の拡大断面図、第３図は従来の冷却パネルと
コールドヘツドの固定構造を示す断面図である。 １０，１１……冷却パネル、１２……極低温容
器、１５，１６……コールドヘツド、２５，２
６，３２，３３……突き合わせ面、３０……ウツ
ドメタル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 クライオポンプの極低温容器内に収容された冷
   却パネルを、冷凍機のコールドヘツドに固定する
   冷却パネルとコールドヘツドの固定構造におい
   て、 冷却パネルとコールドヘツドとの相互の突き合
   わせ面を凹凸状に形成し、各突き合わせ面の間に
   介在されたウツドメタルにより、冷却パネルとコ
   ールドヘツドとが接合されて成る冷却パネルとコ
   ールドヘツドの固定構造。