JPH07105530B2 - 極低温装置 - Google Patents
極低温装置Info
- Publication number
- JPH07105530B2 JPH07105530B2 JP60143765A JP14376585A JPH07105530B2 JP H07105530 B2 JPH07105530 B2 JP H07105530B2 JP 60143765 A JP60143765 A JP 60143765A JP 14376585 A JP14376585 A JP 14376585A JP H07105530 B2 JPH07105530 B2 JP H07105530B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- liquid reservoir
- condensation heat
- cryogenic
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、MRI用超電導磁石等の極低温装置に係わり、
特に極低温液の蒸気を冷却し再凝縮して用いる極低温装
置に関する。
特に極低温液の蒸気を冷却し再凝縮して用いる極低温装
置に関する。
超電導磁石等の極低温装置は、被冷却体である超電導コ
イルを液体ヘリウム等の極低温液で冷却する必要があ
り、さらにこの極低温液の蒸発を無くすために外部と断
熱する必要がある。しかし、いかに上手に断熱しても、
周囲からの熱侵入を完全に無くすことは不可能であり、
この熱侵入によって中の極低温液が蒸発していくことを
避けることはできない。そこで最近、凝縮熱交換器を用
い、冷凍機で生成した温度の低い冷媒と極低温液の蒸気
とを熱交換し、該蒸気を凝縮して液にする方法が提案さ
れている。この場合、外見上極低温液の蒸発がゼロの極
低温装置となる。
イルを液体ヘリウム等の極低温液で冷却する必要があ
り、さらにこの極低温液の蒸発を無くすために外部と断
熱する必要がある。しかし、いかに上手に断熱しても、
周囲からの熱侵入を完全に無くすことは不可能であり、
この熱侵入によって中の極低温液が蒸発していくことを
避けることはできない。そこで最近、凝縮熱交換器を用
い、冷凍機で生成した温度の低い冷媒と極低温液の蒸気
とを熱交換し、該蒸気を凝縮して液にする方法が提案さ
れている。この場合、外見上極低温液の蒸発がゼロの極
低温装置となる。
しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、凝縮熱交換器は通常、無酸素銅や高純
度アルミニウム等の高い熱伝導率を持つ金属性のパイプ
で形成されるが、凝縮熱伝達率はあまり高くない。この
ため、極低温液の蒸気を確実に凝縮させるには、凝縮熱
交換器が比較的長くなり大形化する。また、冷凍機トラ
ブルの場合、凝縮熱交換器が液溜め上部と云う極低温の
所にあるため、開放修理をすると、不純物を巻込んで凝
縮熱交換器が閉塞してしまう虞れがあった。
があった。即ち、凝縮熱交換器は通常、無酸素銅や高純
度アルミニウム等の高い熱伝導率を持つ金属性のパイプ
で形成されるが、凝縮熱伝達率はあまり高くない。この
ため、極低温液の蒸気を確実に凝縮させるには、凝縮熱
交換器が比較的長くなり大形化する。また、冷凍機トラ
ブルの場合、凝縮熱交換器が液溜め上部と云う極低温の
所にあるため、開放修理をすると、不純物を巻込んで凝
縮熱交換器が閉塞してしまう虞れがあった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、凝縮熱交換器の小型化をはかり得、且
つ冷凍機トラブル時の冷凍機の取外しが容易な極低温装
置を提供することにある。
とするところは、凝縮熱交換器の小型化をはかり得、且
つ冷凍機トラブル時の冷凍機の取外しが容易な極低温装
置を提供することにある。
本発明は、凝縮熱交換器として用いる管の形状および組
合せを改良して、上記目的を達成したものである。
合せを改良して、上記目的を達成したものである。
即ち、本発明は、液溜め部に収容された極低温液で被冷
却体を冷却すると共に、上記液溜め部内の上方の蒸気層
に凝縮熱交換器を配置し、この凝縮熱交換器に冷凍機側
から冷媒を通流して蒸気層を冷却するようにした極低温
装置において、前記凝縮熱交換器は、先端部を閉じた直
管状に形成され、先端側を上記液溜め部内に位置させる
べく前記液溜め部の壁を貫通して設けられ、かつ上記液
溜め部内に位置する部分の外面にフィンを有すると共に
内面に螺旋状の溝を有した外管と、先端部を解放した直
管状に形成され、先端側を前記外管内に同心的に挿入さ
せて配置された内管との２重管構造に形成されており、
前記冷凍機側から導かれた冷媒を前記内管内に通して解
放された前記先端部まで通流させた後に上記内管と前記
外管との間を通して冷凍機側へ戻す通路で通流させるよ
うにしたことを特徴としている。
却体を冷却すると共に、上記液溜め部内の上方の蒸気層
に凝縮熱交換器を配置し、この凝縮熱交換器に冷凍機側
から冷媒を通流して蒸気層を冷却するようにした極低温
装置において、前記凝縮熱交換器は、先端部を閉じた直
管状に形成され、先端側を上記液溜め部内に位置させる
べく前記液溜め部の壁を貫通して設けられ、かつ上記液
溜め部内に位置する部分の外面にフィンを有すると共に
内面に螺旋状の溝を有した外管と、先端部を解放した直
管状に形成され、先端側を前記外管内に同心的に挿入さ
せて配置された内管との２重管構造に形成されており、
前記冷凍機側から導かれた冷媒を前記内管内に通して解
放された前記先端部まで通流させた後に上記内管と前記
外管との間を通して冷凍機側へ戻す通路で通流させるよ
うにしたことを特徴としている。
本発明によれば、外管の外面に設けたフィンにより外面
の表面積が増大し、外面における凝縮熱伝達が極めて良
くなる。さらに、外管の内面に設けた螺旋状溝により内
面における熱伝達率が著しく向上する。このため、凝縮
熱交換器の小型化をはかり得る。また、上記凝縮熱交換
器を直管からなる外管と内管との２重管構造とすること
により、液溜め部からの冷凍機の取外しが極めて容易と
なる。このため、冷凍機の修理やメインテナンスを容易
に行うことができる。
の表面積が増大し、外面における凝縮熱伝達が極めて良
くなる。さらに、外管の内面に設けた螺旋状溝により内
面における熱伝達率が著しく向上する。このため、凝縮
熱交換器の小型化をはかり得る。また、上記凝縮熱交換
器を直管からなる外管と内管との２重管構造とすること
により、液溜め部からの冷凍機の取外しが極めて容易と
なる。このため、冷凍機の修理やメインテナンスを容易
に行うことができる。
まず、本発明の実施例を説明する前に、実施例に使用し
たフィン付ライフル管及びこれを用いた凝縮熱交換器に
ついて説明する。
たフィン付ライフル管及びこれを用いた凝縮熱交換器に
ついて説明する。
第２図はフィン付きライフル管20、即ち外面にフィン21
を形成し内面に螺旋状の溝22を形成した直管の一例であ
り、その仕様は下記表に示す通りである。この管20の表
面積は、通常使用されるφ12×φ19のパイプ（3.77×10
-2m2/m）に比べて４〜５倍ある。また、材質として無酸
素銅を用いれば、フィン効率は略１であり、全表面積を
有効に利用できることになる。
を形成し内面に螺旋状の溝22を形成した直管の一例であ
り、その仕様は下記表に示す通りである。この管20の表
面積は、通常使用されるφ12×φ19のパイプ（3.77×10
-2m2/m）に比べて４〜５倍ある。また、材質として無酸
素銅を用いれば、フィン効率は略１であり、全表面積を
有効に利用できることになる。
第３図は上記フィン付きライフル管を用いた凝縮熱交換
器の一例を示す断面図である。30がフィン付きライフル
管（外管）であり、この外管30には前記第２図に示す管
と同様にフィン31及び螺旋状溝32が形成されている。外
管30の基端部は図示しない冷凍機に接続され、その先端
開口はめくら栓33により閉塞されている。外管30の内部
には内管40が同軸的に配設されている。内管40の外周面
には、SUSワイヤー41が螺旋状に巻装されている。そし
て、冷凍機からの冷媒は内管40内を流れてその先端まで
いき、外管30と内管40との間を流れて冷凍機側に戻るも
のとなっている。
器の一例を示す断面図である。30がフィン付きライフル
管（外管）であり、この外管30には前記第２図に示す管
と同様にフィン31及び螺旋状溝32が形成されている。外
管30の基端部は図示しない冷凍機に接続され、その先端
開口はめくら栓33により閉塞されている。外管30の内部
には内管40が同軸的に配設されている。内管40の外周面
には、SUSワイヤー41が螺旋状に巻装されている。そし
て、冷凍機からの冷媒は内管40内を流れてその先端まで
いき、外管30と内管40との間を流れて冷凍機側に戻るも
のとなっている。
ここで、外管30の外面の表面積はフィン31がないものに
比して数倍も大きいので、外面における凝縮熱交換は良
好なものとなる。さらに、外管30の内面に形成された螺
旋状溝32は、冷媒に螺旋状の流れを付与すると共に、内
面の表面積を増大させる。このため、内面における熱伝
達率も向上することになる。また、内管40の外面に巻装
したワイヤー41も冷媒の流れに螺旋運動を付与すること
になり、これにより外管30の内面における熱伝達率がよ
り一層向上することになる。
比して数倍も大きいので、外面における凝縮熱交換は良
好なものとなる。さらに、外管30の内面に形成された螺
旋状溝32は、冷媒に螺旋状の流れを付与すると共に、内
面の表面積を増大させる。このため、内面における熱伝
達率も向上することになる。また、内管40の外面に巻装
したワイヤー41も冷媒の流れに螺旋運動を付与すること
になり、これにより外管30の内面における熱伝達率がよ
り一層向上することになる。
次に、上記凝縮熱交換器を用いた極低温装置の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
第１図は本発明の一実施例に係わる極低温装置の概略構
造を示す断面図である。図中11は液体ヘリウム等の極低
温液12を収容した液溜め部であり、この液溜め部11内の
極低温液12は図示しない被冷却体、例えば超電導コイル
の冷却に用いられる。そして、液溜め部11は真空排気さ
れた真空容器13内に収納されている。
造を示す断面図である。図中11は液体ヘリウム等の極低
温液12を収容した液溜め部であり、この液溜め部11内の
極低温液12は図示しない被冷却体、例えば超電導コイル
の冷却に用いられる。そして、液溜め部11は真空排気さ
れた真空容器13内に収納されている。
また、液溜め部11内には、真空容器13の側壁を貫通して
ポート14から凝縮熱交換器15が挿入されている。この凝
縮熱交換器15は前記第３図に示した如く２重管構造を有
するもので、その基端部が冷凍機16に接続され、先端部
が液溜め部11の上方の蒸気層に位置するものとなってい
る。また、熱交換のライン17は途中まで真空外筒18に覆
われて断熱されている。なお、図中19はＯリングシール
を示している。
ポート14から凝縮熱交換器15が挿入されている。この凝
縮熱交換器15は前記第３図に示した如く２重管構造を有
するもので、その基端部が冷凍機16に接続され、先端部
が液溜め部11の上方の蒸気層に位置するものとなってい
る。また、熱交換のライン17は途中まで真空外筒18に覆
われて断熱されている。なお、図中19はＯリングシール
を示している。
このような構成であれば、液溜め部11内で発生した極低
温液の蒸気は、凝縮熱交換器15により冷却され再凝固す
る。そしてこの場合、凝縮熱交換器15としては小型のも
のを用いているにも拘らず、十分な熱交換を行うことが
でき、極低温液の蒸気を十分に凝固することができる。
また、凝縮熱交換器15を直管からなる外管30と内管40と
の２重管構造としているので、冷凍機16を凝縮熱交換器
15と共に、液溜め部11から容易に取外すことができる。
このため、冷凍機16の修理及びメインテナンスが極めて
容易になる等の利点がある。
温液の蒸気は、凝縮熱交換器15により冷却され再凝固す
る。そしてこの場合、凝縮熱交換器15としては小型のも
のを用いているにも拘らず、十分な熱交換を行うことが
でき、極低温液の蒸気を十分に凝固することができる。
また、凝縮熱交換器15を直管からなる外管30と内管40と
の２重管構造としているので、冷凍機16を凝縮熱交換器
15と共に、液溜め部11から容易に取外すことができる。
このため、冷凍機16の修理及びメインテナンスが極めて
容易になる等の利点がある。
第４図は他の実施例の概略構成を示す断面図である。こ
の実施例が先に説明した実施例と異なる点は、前記凝縮
熱交換器15の外管30を液溜め部11及び真空容器13に固定
する構造とし、外管30と内管40とを切離し可能にしたこ
とにある。
の実施例が先に説明した実施例と異なる点は、前記凝縮
熱交換器15の外管30を液溜め部11及び真空容器13に固定
する構造とし、外管30と内管40とを切離し可能にしたこ
とにある。
このような構成であれば、先の実施例と同様の効果は勿
論のこと、次のような効果も得られる。即ち、冷凍機16
を取外すときに、冷凍機16及び凝縮熱交換器15の内管40
を一体にして取外すことにより、液溜め部11内に凝縮熱
交換器15の外管30が残り、これにより液溜め部11及び真
空容器13内が開放されるのを防止することができる。
論のこと、次のような効果も得られる。即ち、冷凍機16
を取外すときに、冷凍機16及び凝縮熱交換器15の内管40
を一体にして取外すことにより、液溜め部11内に凝縮熱
交換器15の外管30が残り、これにより液溜め部11及び真
空容器13内が開放されるのを防止することができる。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記凝縮熱交換器を構成する管の材質、
フィンの高さ，ピッチ及び溝の深さ等の条件は、仕様に
応じて適宜変更可能である。また、被冷却体としては超
電導コイルに何等限定されるものではなく、極低温下に
冷却する必要のあるものに適用することが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。
ない。例えば、前記凝縮熱交換器を構成する管の材質、
フィンの高さ，ピッチ及び溝の深さ等の条件は、仕様に
応じて適宜変更可能である。また、被冷却体としては超
電導コイルに何等限定されるものではなく、極低温下に
冷却する必要のあるものに適用することが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。
第１図は本発明の一実施例に係わる極低温装置の概略構
成を示す断面図、第２図及び第３図は上記装置の要部構
成を説明するためのもので第２図はフィン付きライフル
管の仕様を示す模式図、第３図は凝縮熱交換器の構造を
示す断面図、第４図は他の実施例の概略構成を示す断面
図である。 11……液溜め部、12……極低温液、13……真空容器、15
……凝縮熱交換器、16……冷凍機、20,30……外管、21,
31……フィン、22,32……螺旋状溝、33……めくら栓、4
0……内管、41……ワイヤー。
成を示す断面図、第２図及び第３図は上記装置の要部構
成を説明するためのもので第２図はフィン付きライフル
管の仕様を示す模式図、第３図は凝縮熱交換器の構造を
示す断面図、第４図は他の実施例の概略構成を示す断面
図である。 11……液溜め部、12……極低温液、13……真空容器、15
……凝縮熱交換器、16……冷凍機、20,30……外管、21,
31……フィン、22,32……螺旋状溝、33……めくら栓、4
0……内管、41……ワイヤー。
Claims (4)
- 【請求項１】液溜め部に収容された極低温液で被冷却体
を冷却すると共に、上記液溜め部内の上方の蒸気層に凝
縮熱交換器を配置し、この凝縮熱交換器に冷凍機側から
冷媒を通流して蒸気層を冷却するようにした極低温装置
において、前記凝縮熱交換器は、先端部を閉じた直管状
に形成され、先端側を上記液溜め部内に位置させるべく
前記液溜め部の壁を貫通して設けられ、かつ上記液溜め
部内に位置する部分の外面にフィンを有すると共に内面
に螺旋状の溝を有した外管と、先端部を解放した直管状
に形成され、先端側を前記外管内に同心的に挿入させて
配置された内管との２重管構造に形成されており、前記
冷凍機側から導かれた冷媒を前記内管内に通して解放さ
れた前記先端部まで通流させた後に上記内管と前記外管
との間を通して冷凍機側へ戻す通路で通流させるように
したことを特徴とする極低温装置。 - 【請求項２】前記内管の外面に金属線が螺旋状に巻回さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
極低温装置。 - 【請求項３】前記凝縮熱交換器は、前記液溜め部から取
外せるように設けられていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の極低温装置。 - 【請求項４】前記凝縮熱交換器は、前記外管が前記液溜
め部の壁に固定されており、前記内管が上記外管から抜
き外し可能に設けられていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の極低温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143765A JPH07105530B2 (ja) | 1985-06-29 | 1985-06-29 | 極低温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60143765A JPH07105530B2 (ja) | 1985-06-29 | 1985-06-29 | 極低温装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS624381A JPS624381A (ja) | 1987-01-10 |
| JPH07105530B2 true JPH07105530B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=15346498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60143765A Expired - Lifetime JPH07105530B2 (ja) | 1985-06-29 | 1985-06-29 | 極低温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105530B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4970868A (en) * | 1989-06-23 | 1990-11-20 | International Business Machines Corporation | Apparatus for temperature control of electronic devices |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5618583U (ja) * | 1979-07-16 | 1981-02-18 | ||
| JPS5758302A (en) * | 1980-09-24 | 1982-04-08 | Mitsubishi Electric Corp | Helium refrigerating apparatus |
-
1985
- 1985-06-29 JP JP60143765A patent/JPH07105530B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS624381A (ja) | 1987-01-10 |
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