JPH11233839A

JPH11233839A - 低温恒温装置

Info

Publication number: JPH11233839A
Application number: JP10032880A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Komiyama; 泰明小見山; Norihide Saho; 典英佐保; Hitoshi Sasabuchi; 笹渕　　仁; Keiji Tsukada; 啓二塚田; Akihiko Kandori; 明彦神鳥
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】液体冷媒への侵入熱量の低減化を図る。【解決手段】内槽１と外槽２との間に断熱真空層を形成
して、その内部にメッシュ材４と金属箔５とを何層にも
交互に重ねた断熱材６を挿入することに加えて、インサ
ート９の上部の断熱材製断熱体１４に真空容器１３を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低温恒温装置、特に
超伝導量子干渉素子(SQUID)回路を使って磁気計測を行
うのに適した低温恒温装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、特開平６−３３１７１７にある
ように液体容器側面及び底面が二重構造の真空断熱層の
壁を有した液体容器であり、インサートの上部は小林俊
一、大塚洋一著(１９８７)「低温技術」東京大学出版会p.
77の図7.1にあるように発泡スチレン等の断熱材を使用
して、熱の侵入を防ぐ構造であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、液体容器液体容器上面からは断熱材の熱伝導で熱
が侵入し、側面及び底面からの熱侵入と同程度の熱侵入
量に抑えることはできなかった。従って、液体冷媒の蒸
発量(消費量)も多く、液体容器内部の内容物を低温に保
つために頻繁に液体冷媒を補充しなければならず維持の
手間と費用は相当なものであった。

【０００４】また、従来の構造の液体容器では冷媒が蒸
発した気体(以下、「蒸発冷媒」)が充分な熱置換がなされ
ずに(低温のままで)外部に放出されるため、排気ポート
周辺が排気によって冷やされ、結露、或は、凍結といっ
た現象が見られた。

【０００５】更に、二重構造の液体容器の真空断熱層に
は、長い使用期間中には液体容器の内槽壁を通して蒸発
冷媒が真空部分に拡散し、真空度が低下して断熱効果が
低下し液体冷媒の蒸発量が多くなるため、数ヶ月に１回
の割合で真空の引き直しが必要とされた。

【０００６】本発明の目的は浸入熱量の低減化を図るの
に適した低温恒温装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、一つの観点に
よれば、第１の槽及び第２の槽を有し、その間に真空断
熱層が形成された、液体冷媒を収容する液体冷媒容器
と、インサ−トとを備え、前記液体冷媒容器はその上部
に設けられた開口部を有し、前記インサ−トは前記液体
冷媒に浸すように保持されている被低温恒温維持体と、
前記開口部を開閉し得るように前記液体冷媒容器に結合
された蓋と、該蓋と前記被低温恒温維持体との間に設け
られた断熱材製の断熱体及び真空容器とを備え、前記蓋
は前記液体冷媒から蒸発する気体を前記液体容器外に放
出する排気ポートを有することを特徴とする。

【０００８】本発明は、もう一つの観点によれば、第１
の槽及び第２の槽を有し、その間に真空断熱層が形成さ
れた、液体冷媒を収容する液体冷媒容器と、前記真空断
熱層内に設けられた気体滞留部と、前記液体冷媒容器か
ら前記気体滞留部に前記液体冷媒から蒸発する気体を導
く導管と、インサ−トとを備え、前記液体冷媒容器はそ
の上部に設けられた開口部を有し、前記インサ−トは前
記液体冷媒に浸すように保持されている被低温恒温維持
体と、前記開口部を開閉し得るように前記液体冷媒容器
に結合された蓋と、該蓋と前記被低温恒温維持体との間
に介在された断熱材製の断熱体とを備え、前記蓋は前記
滞留部から前記液体冷媒容器外に前記気体を放出する排
気ポートを有することを特徴とする。

【０００９】本発明の更にもう一つの観点によれば、第
１の槽及びその外側に配置された第２の槽を有し、その
間に真空断熱層が形成された、液体冷媒を収容する液体
冷媒容器と、インサ−トと、前記真空断熱層内において
前記第１の槽の、前記液体冷媒に対応する部分を覆よう
に更なる真空断熱層を形成する真空隔離壁とを備え、前
記液体冷媒容器はその上部に設けられた開口部を有し、
前記インサ−トは前記液体冷媒に浸すように保持されて
いる被低温恒温維持体と、前記開口部を開閉し得るよう
に前記液体冷媒容器に結合された蓋と、該蓋と前記被低
温恒温維持体との間に介在された断熱材製の断熱体とを
備え、前記蓋は前記液体冷媒から蒸発する気体を前記液
体冷媒容器外に放出する排気ポートを有することを特徴
とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】液体冷媒容器上面側からの熱の侵
入量を側面側や底面側からのそれと同程度に抑えるに
は、上面側の断熱の手段を側面側や底面側と同じ構成と
すればよい。即ち、インサート上部の断熱材製の断熱体
に側面側や底面側にあるような真空容器を設けて熱伝導
による熱侵入を抑えると同時に、当該真空容器に後述す
るメッシュ材と金属箔とを何層にも交互に重ねた断熱材
を挿入することで真空容器内の熱輻射を抑える構成とす
ればよい。

【００１１】また、蒸発冷媒の熱置換を促進するために
は、真空断熱層の側面部分と底面部分とに気体滞留部を
設けるとともに、液体冷媒容器から気体滞留部に蒸発冷
媒を導く導管を設け、側面と底面からの熱輻射による侵
入熱を気体滞留部分で蒸発冷媒に吸収させる構成とすれ
ばよい。

【００１２】更に、長期間の使用中に真空度が低下して
断熱効果が低下することについては、二重構造の液体容
器の内槽の液体冷媒の液面の高さから下の部分にその内
槽を覆うようにして更なる真空断熱槽が形成されるよう
にした真空隔離壁を設け、この更なる真空断熱層内にも
メッシュ材と金属箔とを何層にも交互に重ねた断熱材を
挿入する構成とすればよい。

【００１３】以上の構成としたとき、インサート上部か
らの熱侵入は、真空容器側面の壁を伝わって真空容器上
面側からの熱伝導による侵入熱と真空容器内部を通過す
る熱輻射によるそれとなり、後者は前者に比して無視し
得るほど侵入熱は少ないので、結局、真空容器側面の壁
の断面積に相当する部分からの熱伝導による熱侵入とな
り、侵入熱量を格段に低下させることができる。加え
て、この熱侵入の経路が専ら真空容器側面に限定される
ため、すぐ横を下(液面)から上(排気ポート)へと通過す
る蒸発冷媒(カウンターフロー)によって側面が冷やされ
るため、更に侵入熱量の低下を図ることができる。

【００１４】また、蒸発冷媒は気体滞留部で液体容器側
面及び底面の真空断熱層からの熱を受け取るので、外部
へ放出されるときの蒸発冷媒の温度を高くすることがで
き、排気ポート付近の結露、凍結の状態は緩和される。
また、外部から液体冷媒への侵入熱も減少するので、液
体冷媒の蒸発量も抑えられる。

【００１５】更に、蒸発冷媒が液体冷媒容器の内槽壁を
通過するのは、温度が高い容器上部付近であり、液体冷
媒付近の温度の低いところでは起きない。従って、真空
断熱層内では上部で壁を通過して侵入してきた蒸発冷媒
が拡散して真空度の低下の原因となり、外槽と内槽との
間で対流熱伝達による熱侵入が生じる。これに対して
は、二重構造の液体冷媒容器の内槽の液体冷媒の液面高
さから下の部分に該内槽を覆うようにして更なる真空断
熱層が形成されるようにした真空隔離壁を設け、この更
なる真空断熱層内にもメッシュ材と金属箔とを何層にも
交互に重ねた断熱材を挿入する構成とすることで、液体
容器内槽と繋がっている真空隔離壁は低温に保たれるの
で蒸発冷媒は真空隔離壁を通過せず、更なる真空断熱層
内の真空度は維持され侵入熱を抑えることができるの
で、液体冷媒の蒸発量を少なく抑えることができる。

【００１６】図１は本発明にもとづく低温恒温装置の一
実施例を示す。ガラス繊維強化プラスチック（GFRP）な
どの非導電性材料で製作された内槽１と外槽２とはＯリ
ング等のシール材３を挟みこんだ二重構造の液体冷媒容
器を構成する。内槽１及び外槽２に非導電性材料を用い
るのは、本発明の低温恒温装置が磁気計測用として用い
られた場合、内槽１及び外槽２が導電性材料(例えば、
金属)で作られると、その材料中に渦電流が生じて磁気
ノイズが発生し、正確な磁気計測ができなくなるからで
ある。

【００１７】内槽１及び外槽２間の空間は真空状態に保
たれており、この中には塩化ビニルの線材で網目状に織
り上げたメッシュ材４と銅箔やアルミ箔等の金属箔５を
何層(例えば３０層)にも交互に重ねた断熱材６が入って
いる。金属箔として銅箔やアルミ箔が適している理由
は、これらは低温での射出率εが小さいからである(「超
伝導・低温工学ハンドブック」第１版第１刷(1993)(株)
オーム社のp.1092の表3.4参照)。金属箔のうちの何枚か
は内槽１の外面に貼られた銅板７と繋がっている。この
ようにすると、外部から熱輻射によって侵入してきた熱
は金属箔５によって捕捉され、この熱は熱伝導によって
銅板７を経由して内槽１の内壁へと伝えられ、蒸発冷媒
がその内壁へ伝えられた熱を奪うからである。真空断熱
層の下部においては、互いに絶縁した銅線を何本も貼り
あわせてシート状にしたコイルフォイル８が金属箔５に
代わって用いられている。金属箔５を用いると、箔上に
渦電流が生じてこれが磁気計測のノイズとなるからであ
る。

【００１８】液体冷媒容器内にはインサート９がある。
インサート９の径は冷媒容器内径とほぼ等しく、内槽１
を塞ぐ程度に大きい。インサート９と内槽１との間に隙
間があると、冷媒が蒸発した気体がその隙間で対流を起
こし、冷媒容器内上部空間の熱を下方へ運び液体冷媒へ
侵入する熱量が多くなり、冷媒の消費量(蒸発量)が多く
なるからである。インサート９は、下から順に配置され
た、磁気を捕捉するマンガニン線でできた超伝導検出コ
イルとSQUID(超伝導量子干渉素子)回路とからなる被低
温恒温保持体であるセンサ部１０、センサ部１０を固定
するベース板１１、それを支える支持棒１２、その上部
に熱伝導による熱侵入を防ぐ真空容器１３、この真空容
器と結合する発泡ポリウレタン等の断熱材製断熱体１
４、排気ポート１５を有する液体容器の蓋１６で構成さ
れる。ここで、真空容器１３の内部にはメッシュ材４と
金属箔５が交互に積み重なっており、冷媒容器内部を熱
輻射で下方へ伝わる熱量を少なくしている。そして、冷
媒容器には、インサートの下部並びに超伝導コイル及び
SQUID回路からなるセンサ部が浸る深さにまで液体ヘリ
ウム等の液体冷媒１７が入っている。

【００１９】以上の構成を有する低温恒温装置におい
て、熱の侵入を以下に説明する。まず、冷媒容器の側面
側及び底面側からの熱侵入を説明する。冷媒容器の側面
側及び底面側は真空断熱層を有する二重構造の槽で構成
されているため、この真空断熱層空間では熱は熱輻射に
よって侵入するのみである。しかし、真空断熱層空間内
には上述のようにメッシュ材４と金属箔５が何層にも交
互に重ねられているため熱輻射は小さい。例えば、外槽
２の内壁、内槽１の外壁、金属箔５の射出率が同じ値ε
であれば、メッシュ材４と金属箔５を30層重ねたときの
熱輻射は、真空層に何も入れないときに比して、1/31=
約3.2%と小さい。

【００２０】また、金属箔５が繋がっている銅板７の貼
られた位置(高さ)には液体冷媒ではなく蒸発冷媒があ
り、金属箔５からの熱を銅板７を通じてこの蒸発冷媒に
受け取らせて冷媒容器外部へ放出するため、真空断熱層
内の金属箔５を低温に保つことができ、熱輻射による熱
侵入を減らすことができると同時に、銅板７から冷媒容
器の内槽１に侵入してきた熱による液体冷媒の消費量
(蒸発量)の増大は防止される。

【００２１】次に、液体冷媒容器上面側からの侵入熱に
ついて説明する。冷媒容器上面側からの侵入熱は主に断
熱材１４を熱伝導によって侵入してくるが、侵入熱は真
空容器１３の側壁を熱伝導によって下方へと侵入する。
上述の通り、真空容器１３の内部にはメッシュ材４と金
属箔５とが何層にも交互に重ねて入っているので、冷媒
容器内部を熱輻射で下方へと侵入する熱量は、後述する
真空容器１３の側壁を熱伝導によって下方へと侵入する
熱量に比して無視し得るほどに小さいからである。

【００２２】一方、真空容器１３の側壁を熱伝導によっ
て下方に侵入する熱量の多寡は、その側壁の断面積に支
配される(比例する)。従って、侵入熱量を減らすには、
その側壁の壁厚を薄くすればよいが、側壁には内部が真
空で、外部からの圧力に抗し得るだけの強度と真空の維
持を確保するに足りるだけの強度を有する必要があるの
で、壁厚は、例えばGFRPで冷媒容器を製作した場合は3m
m程度必要であり、ステンレスで製作した場合は0.2mm程
度必要である。

【００２３】GFRPを採用する理由は、低温領域では熱伝
導率がステンレスに比して極端に小さくなるためである
(例えば、「超伝導・低温工学ハンドブック」第１版第１
刷(1993)(株)オーム社のp.1090の図3.28によると、高強
度のCFRPは20Kで0.09W/(m・K)、10Kで0.07W/(m・K)以下、
GFRPは20〜10Kで0.18W/(m・K)であるのに対して、ステン
レスは同p.1091図3.28によると2〜1W/(m・K)）。

【００２４】また、磁気計測部から離れているため磁気
ノイズの点ではステンレスも使用することが可能である
が、この部分は液体ヘリウムに浸らないことから比較的
温度が高い(例えば、30〜90K)ので、より熱伝導率の低
いGFRPが、真空容器の材質には適している。

【００２５】例えば、外径200mm、高さ100mmの円筒形状
の真空容器を考えたとき、GFRPでは強度の関係で肉厚を
3mmとすると、(200-3)×π(円周率：3.14)×3(肉厚)=約
1855.74mm²の断面積を有し、熱伝導率は0.4〜0.8W/(m・
K)(100〜130K)であるから、侵入熱量は、0.6W/(m・K)×1
855.74×10^-6/(100×10^-3)×(130-100)=0.334Wとなるの
に対して、ステンレスで肉厚を0.2mmとしたときは、熱
伝導率15W/(m・K)(100〜130K)であるから、侵入熱量は、 10W/(m・K)×((200-0.2)×π×0.2）×10^-6/(100×10^-3)
×(130-100)=0.3764W となる。従って、ステンレスに比してGFRPの板厚を大き
くしても(例えば、3mm)、侵入熱量との関係から大差は
ない。

【００２６】また、真空容器１３を断熱材の下に配置し
たのは、GFRPの熱伝導率は低温でのみ低いからであり、
高温では高いので(前出の資料によると、GFRPの熱伝導
率は20〜10Kで0.18W/(m・K)、200〜250Kでは0.7〜0.8W/
(m・K))、インサートの上部(即ち、高温の領域)にGFRP製
の真空容器１３を配置すると侵入熱量が多くなるからで
ある。

【００２７】ちなみに、 0.75W/(m・K)×1855.74×10^-6/(100×10^-3)×(250-200)=
0.6959W 程度の熱侵入も許容できるのであれば、真空容器１３を
インサート上部に配置することも可能ではある(図示省
略)。

【００２８】図２は本発明にもとづく低温恒温装置のも
う一つの実施例を示す。同図においては特徴的な部分だ
けが示され、その他（図１にあるような、シ−ルや断熱
材、インサ−ト等）は簡略化のため省略されている。

【００２９】真空断熱層内には気体滞留部１８が設けら
れている。気体滞留部１８の少なくとも一部は真空断熱
層内において液体冷媒１７の液面よりも下方に設けられ
ている。これは、冷媒容器の下方に液体冷媒があり、こ
の液体冷媒に侵入する熱量を減少させるためである。冷
媒容器の内槽１から気体滞留部１８に蒸発冷媒を導く導
管１９は、冷媒容器の上部にあるのではなく、液体冷媒
の液面よりも僅かに高い位置(冷媒容器の中程の高さ)に
ある。これは、冷媒容器の上部の蒸発冷媒は高温(200〜
250K程度)であり、気体滞留部１８に導いても外部から
の熱輻射による熱を吸収する効果が期待できないのに対
して、液面付近の蒸発冷媒は低温(冷媒が液体ヘリウム
のときは20〜70K)だからである。そして、気体滞留部１
８から冷媒容器外部に蒸発冷媒を放出する排気ポート２
０が設けられている。導管１９が気体滞留部１８の底面
付近にまで延びているのは、導管１９から出る低温の蒸
発冷媒は熱を受け取って膨張し上昇するが、気体滞留部
１８において熱交換を効率良く行い、気体滞留部１８を
低温に保つことができるからである。これに対して、排
気ポート２０が気体滞留部１８の上部から出ているの
は、熱を受け取って高温となった蒸発冷媒は上部に溜ま
るからである。

【００３０】以上の構成を有する低温恒温装置におい
て、蒸発冷媒の流れと熱の侵入を以下に説明する。

【００３１】蒸発冷媒は導管１９を通って真空断熱層内
に設けられた気体滞留部１８へと移動する。上述のよう
に、導管１９は気体滞留部１８の底面付近にまで延びて
いるので、低温の蒸発冷媒は底面付近に溜まる。そし
て、気体滞留部１８において冷媒容器外槽から熱輻射に
よって真空断熱層を通過して侵入してきた熱を受け取る
ことで膨張し、気体滞留部１８内を対流によって上昇す
る。気体滞留部１８内で十分に熱を受け取り高温になっ
た蒸発冷媒は、上部にある排気ポート２０から外部へと
排出される。

【００３２】今仮に、冷媒がヘリウムであり、冷媒容器
が室温(300K)下に置かれているとする。冷媒容器の真空
断熱層内に遮蔽板がないとき、冷媒容器の外槽壁から内
槽壁への熱輻射による熱流束q₀は、ステファン・ボルツ
マンの式から、 q₀=σ×(T_h ⁴-T_c ⁴)/[(1/ε_h)+(１/ε_c)-1] σ：ステファン・ボルツマン定数(5.67×10-8[J/K4m2
s]) ε_h,ε_c：各々外槽壁、内槽壁の射出率 T_h,T_c：各々外槽壁、内槽壁の壁温で与えられるから、気体滞留部に蒸発気体を導くように
して、冷媒容器内槽の側面及び底面に面している気体滞
留部の壁温を150Kに保つときの熱流束は気体滞留部を設
けないときと比べて、 (300⁴-4.2⁴)/(150⁴-4.2⁴)=6.25×10^-2=6.25％に減じることができる。

【００３３】ヘリウムの沸点(4.22K)における蒸発潜熱
は20.8J/gであり、窒素の沸点(77.41K)における蒸発潜
熱は199J/gよりも小さい。このことは、僅かな熱でも液
体ヘリウムは蒸発し易いことを示している。一方、蒸発
した気体の定圧比熱は1atm,0℃で、ヘリウムガスでは5.
193J/g・K、窒素ガスでは1.040J/g・Kである。沸点ガスに
蒸発潜熱を与えたときの温度上昇は、ヘリウムガスでは
3.2Kであるのに対して、窒素ガスでは190Kである。この
ことは、ヘリウムガスを温度上昇させるのに要する熱量
は、同質量の窒素ガスを同じ温度だけ上昇させる熱量よ
りも大きい(ヘリウムガスは温度上昇しにくい)ことを示
している。従って、熱浸入を減らすために真空断熱層内
の気体滞留部１８を設けることは冷媒がヘリウムのとき
に特に有効である。

【００３４】図３は図２に示される気体滞留部１８の展
開断面図である。気体滞留部１８にラビリンス２１を設
けて、蒸発冷媒の上昇速度を押さえて、熱交換を促進す
るものである。

【００３５】図４は本発明にもとづく低温恒温装置の更
にもう一つの実施例を示す。同図においては特徴的な部
分だけが示され、その他（シ−ル材やインサ−ト等）は
簡略化のため省略されている。この実施例の特徴は、二
重構造の冷媒容器の内槽中の液体冷媒の液面の高さから
下の部分にその内槽を覆うようにして更なる真空断熱槽
が形成されるようにした真空隔離壁２２を設け、この真
空断熱層内にもメッシュ材と金属箔とを何層にも交互に
重ねた断熱材(図示省略)を挿入する構成とすることで、
真空断熱層を二つに隔絶し、液体冷媒の入っている内槽
下部は二重の真空断熱層に囲われる構造としている点に
ある。

【００３６】この実施例の効果を説明するに、冷媒にヘ
リウムを採用しているとき、長い使用期間中に真空断熱
層内の真空度が低下するのは、冷媒容器内の蒸発冷媒
(ヘリウムガス)が内槽壁を通過して真空断熱層内に侵入
するからである。これは、仮に外部から真空断熱層内に
空気が侵入してきたとしても、その量は微小であり、し
かも、その空気分子は液体冷媒(液体ヘリウム、4.2K)１
７の入った内槽１の壁(真空断熱層側の壁温は10K前後)
で捕捉され、凝結してしまうからである。即ち、侵入す
る空気の量が微小である理由は、空気(主成分は、窒
素、酸素、二酸化炭素、アルゴン)は分子量が大きいの
で、外槽２壁を通過して侵入することはないからであ
り、従って、内外槽の接触シール面からリークによって
のみ侵入するからである。これに対して、内槽１の壁を
通過する蒸発冷媒(ヘリウムガス)は10K前後では凝結す
ることは無いので、いったん、蒸発冷媒が真空断熱層内
に侵入すると、真空度低下の原因となるからである。

【００３７】ところで、蒸発冷媒(ヘリウムガス)は低温
(液面付近)では内槽１の壁を通過せず、内槽１の上部の
高温部(150K以上)で壁を通過する性質を有する。そこ
で、真空隔離壁２２は、冷媒容器内槽１の上部で通過し
真空断熱層に侵入してきた蒸発冷媒(ヘリウムガス)が真
空断熱層下部まで拡散するのを防ぐ働きをする。また、
真空隔離壁２２は内槽１の液面付近に繋がっているの
で、真空隔離壁２２全体が低温(100K以下)に維持され、
真空隔離壁２２を通過するヘリウムガスはほとんどな
い。これによって、液体冷媒(液体ヘリウム)１７が入っ
ている容器内槽１下部の真空断熱層内の真空度を維持し
気体の対流熱伝達による熱侵入を防ぎ液体冷媒(液体ヘ
リウム)１７の蒸発量を少なく維持することができる。

【００３８】以上に説明したように、外部からの侵入空
気を液体ヘリウム付近で捕捉するという性質から、本発
明の実施例は冷媒としてヘリウムを使用しているときに
特に有効であるが、冷媒として窒素を使用したときには
その分子量の大きさゆえに壁を通過することはないが、
外部から侵入する空気によって真空度が低下することも
あるので、その場合にも本発明の実施例は有効である。

【００３９】図５にあるように、内槽１を覆うようにし
て更なる真空断熱槽が形成されるようにするのではな
く、真空断熱層を上部と下部とに分ける構成とすること
は妥当ではない。それは、真空断熱層を分ける壁２３を
伝って熱伝導による侵入熱が大きいからである。

【００４０】以上から理解されるように、図１の実施例
では、真空容器側面の壁の断面積に相当する部分からの
熱伝導による熱侵入となり、侵入熱量を格段に低下させ
ることができる。加えて、この熱侵入の経路が専ら真空
容器側面に限定されるため、すぐ横を下(液面)から上
(排気ポート)へと通過する蒸発冷媒(カウンターフロー)
によって側面が冷やされるため、更に侵入熱量の低下を
図ることができる。

【００４１】図２や図３の実施例においては、外部へ放
出されるときの蒸発冷媒の温度を高くすることができ、
排気ポート付近の結露、凍結の状態は緩和される。ま
た、外部から液体冷媒への侵入熱も減少するので、液体
冷媒の蒸発量も抑えられる。

【００４２】図４の実施例においては、真空断熱層内の
真空度は維持され、侵入熱を抑えることができるので、
液体冷媒の蒸発量を少なく抑えることができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、浸入熱量の低減化を図
るのに適した低温恒温装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく低温恒温装置の一実施例の縦
断面図。

【図２】本発明にもとづく低温恒温装置のもう一つの実
施例の縦断面図。

【図３】図２に示される気体滞留部の一部の展開断面
図。

【図４】本発明にもとづく低温恒温装置の更にもう一つ
の実施例の縦断面図。

【図５】図４に示される実施例の効果を説明するための
低温恒温装置の参考縦断面図。

【符号の説明】

１：内槽、２：外槽、３：シール材、４：メッシュ材、
５：金属箔、６：断熱材、７：銅板、８：コイルフォイ
ル、９：インサート、１０：センサ部、１１：ベース
板、１２：支持棒、１３：真空容器、１４：断熱材、１
５：排気ポート、１６：蓋、１７：液体冷媒、１８：気
体滞留部、１９：導管、２０：排気ポート、２１：ラビ
リンス、２２：真空隔離壁、２３：壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塚田啓二東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者神鳥明彦東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の槽及び第２の槽を有し、その間に真
空断熱層が形成された、液体冷媒を収容する液体冷媒容
器と、インサ−トとを備え、前記液体冷媒容器はその上
部に設けられた開口部を有し、前記インサ−トは前記液
体冷媒に浸すように保持されている被低温恒温維持体
と、前記開口部を開閉し得るように前記液体冷媒容器に
結合された蓋と、該蓋と前記被低温恒温維持体との間に
設けられた断熱材製の断熱体及び真空容器とを備え、前
記蓋は前記液体冷媒から蒸発する気体を前記液体容器外
に放出する排気ポートを有する低温恒温装置。
【請求項２】前記真空容器は前記断熱体よりも前記液体
冷媒側にあることを特徴とする請求項１に記載された低
温恒温装置。
【請求項３】第１の槽及び第２の槽を有し、その間に真
空断熱層が形成された、液体冷媒を収容する液体冷媒容
器と、前記真空断熱層内に設けられた気体滞留部と、前
記液体冷媒容器から前記気体滞留部に前記液体冷媒から
蒸発する気体を導く導管と、インサ−トとを備え、前記
液体冷媒容器はその上部に設けられた開口部を有し、前
記インサ−トは前記液体冷媒に浸すように保持されてい
る被低温恒温維持体と、前記開口部を開閉し得るように
前記液体冷媒容器に結合された蓋と、該蓋と前記被低温
恒温維持体との間に介在された断熱材製の断熱体とを備
え、前記蓋は前記滞留部から前記液体冷媒容器外に前記
気体を放出する排気ポートを有する低温恒温装置。
【請求項４】前記気体滞留部は少なくともその一部が前
記真空断熱層内において前記液体冷媒の液面よりも下方
に設けられていることを特徴とする請求項３に記載され
た低温恒温装置。
【請求項５】前記導管は前記気体滞留部の底面付近まで
伸びていることを特徴とする請求項４に記載された低温
恒温装置。
【請求項６】前記導管は前記気体を前記液体冷媒の液面
よりは上であってかつその液面付近から取り入れるよう
に位置づけられていることを特徴とする請求項３、４又
は５に記載された低温恒温装置。
【請求項７】第１の槽及びその外側に配置された第２の
槽を有し、その間に真空断熱層が形成された、液体冷媒
を収容する液体冷媒容器と、インサ−トと、前記真空断
熱層内において前記第１の槽の、前記液体冷媒に対応す
る部分を覆ように更なる真空断熱層を形成する真空隔離
壁とを備え、前記液体冷媒容器はその上部に設けられた
開口部を有し、前記インサ−トは前記液体冷媒に浸すよ
うに保持されている被低温恒温維持体と、前記開口部を
開閉し得るように前記液体冷媒容器に結合された蓋と、
該蓋と前記被低温恒温維持体との間に介在された断熱材
製の断熱体とを備え、前記蓋は前記液体冷媒から蒸発す
る気体を前記液体冷媒容器外に放出する排気ポートを有
する低温恒温装置。
【請求項８】第１の槽及びその外側に配置された第２の
槽を有し、その間に真空断熱層が形成された、液体冷媒
を収容する液体冷媒容器と、前記真空断熱層内に設けら
れた気体滞留部と、前記液体冷媒容器から前記気体滞留
部に前記液体冷媒から蒸発する気体を導く導管と、イン
サ−トと、前記真空断熱層内において前記第１の槽の、
前記液体冷媒に対応する部分を覆ように更なる真空断熱
層を形成する真空隔離壁とを備え、前記液体冷媒容器は
その上部に設けられた開口部を有し、前記インサ−トは
前記液体冷媒に浸すように保持されている被低温恒温維
持体と、前記開口部を開閉し得るように前記液体冷媒容
器に結合された蓋と、該蓋と前記被低温恒温維持体との
間に介在された断熱材製の断熱体及び真空容器とを備
え、前記蓋は前記液体冷媒容器に収容された液体冷媒か
ら蒸発する気体を前記液体容器外に放出する排気ポート
と前記滞留部からの気体を前記液体冷媒容器外に放出す
る排気ポートとを有する低温恒温装置。
【請求項９】前記真空容器は前記断熱体よりも前記液体
冷媒側にあることを特徴とする請求項８に記載された低
温恒温装置。
【請求項１０】前記気体滞留部は少なくともその一部が
前記真空断熱層内において前記液体冷媒の液面よりも下
方に設けられていることを特徴とする請求項８又は９に
記載された低温恒温装置。
【請求項１１】前記導管は前記気体滞留部の底面付近ま
で伸びていることを特徴とする請求項１０に記載された
低温恒温装置。
【請求項１２】前記導管は前記気体を前記液体冷媒の液
面よりは上であってかつその液面付近から取り入れるよ
うに位置づけられていることを特徴とする請求項８、
９、１０又は１１に記載された低温恒温装置。