[發明專利]超低溫冷卻裝置

有效

• 申請號: 201410077094.2
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN104034076A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 幾島悠喜
• 申請（專利權）人: 住友重機械工業株式會社
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00;F25B9/14
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭;郝傳鑫

本申請主張基于2013年3月6日申請的日本專利申請第2013-044532號的優先權。其申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。

技術領域

本發明涉及一種對填充在箱體內的制冷劑進行冷卻的超低溫冷卻裝置。

背景技術

一般，作為對被冷卻物進行冷卻的裝置，已知有通過在容納于箱體中的制冷劑（例如液態氮）內浸漬被冷卻物來對被冷卻物進行冷卻的超低溫冷卻裝置。箱體內的制冷劑通過從被冷卻物接收熱量而蒸發。因此被設為如下結構：箱體上設置制冷機，用制冷機對已蒸發的制冷劑進行冷卻來使其再冷凝。并且，提出了一種設置有對已液化的制冷劑進行加熱的加熱器、檢測制冷劑的液面的傳感器以及加熱器控制裝置的超低溫冷卻裝置。

專利文獻1：日本特開昭63－006354號公報

但是，在已液化的制冷劑內設置加熱器及液面傳感器的結構中，存在超低溫冷卻裝置的結構復雜，并且其控制麻煩的問題。

發明內容

本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠以簡單結構實現制冷劑的蒸發量與液化量保持平衡的超低溫冷卻裝置。

本發明的一方式為一種超低溫冷卻裝置，其特征在于，具有：

制冷劑，對被冷卻物進行冷卻；

箱體，容納有該制冷劑；

制冷機，配設于該箱體上，對所述制冷劑進行冷卻；以及

導熱部件，一端部位于所述箱體的外部并且另一端部位于所述箱體的內部，將所述箱體外部的熱量導入所述箱體的內部。

所公開的超低溫冷卻裝置通過導熱部件將箱體外部的熱量導入箱體內部來對制冷劑進行加熱，因此能夠以簡單的結構實現制冷劑的蒸發量與液化量保持平衡。

附圖說明

圖1是本發明的一實施方式的超低溫冷卻裝置的概要結構圖，圖1（A）是表示制冷劑的液面離開導熱部件的低溫側端部的狀態的圖，圖1（B）是表示制冷劑的液面與導熱部件的低溫側端部接觸的狀態的圖。

圖2是本發明的另一實施方式的超低溫冷卻裝置的概要結構圖、圖2（A）是表示制冷劑的液面離開導熱部件的低溫側端部的狀態的圖，圖2（B）是表示制冷劑的液面與導熱部件的低溫側端部接觸的狀態的圖。

圖3是本發明的又一實施方式的超低溫冷卻裝置的概要結構圖，圖3（A）是表示制冷劑的液面離開導熱部件的低溫側端部的狀態的圖，圖3（B）是表示制冷劑的液面與導熱部件的低溫側端部接觸的狀態的圖。

圖4是本發明的又一實施方式的超低溫冷卻裝置的概要結構圖，圖4（A）是表示制冷劑的液面離開導熱部件的低溫側端部的狀態的圖，圖4（B）是表示制冷劑的液面與導熱部件的低溫側端部接觸的狀態的圖。

圖5是表示液面高度與箱體內壓及飽和蒸汽溫度之間的關系的圖。

圖6是用于說明制冷劑在制冷機的冷卻臺上結冰的過程的圖。

圖中：10A～10D-超低溫冷卻裝置，20-冷卻箱，22-空間部，30-制冷機，32-冷卻臺，40A、40B-導熱部件，42-高溫側端部，44-低溫側端部，48-換熱部，50-制冷劑，52-液面，60-被冷卻物，70-絕熱部件，80-風扇，90-高度調整機構。

具體實施方式

接著，結合附圖對本發明的實施方式進行說明。

圖1是表示本發明的一實施方式的超低溫冷卻裝置10A的概要結構圖。超低溫冷卻裝置10A具有冷卻箱20、制冷機30、導熱部件40A及制冷劑50等。

冷卻箱20為氣密的金屬制容器。該冷卻箱20是對被冷卻物60進行冷卻處理的箱體，在其內部容納有制冷劑50。本實施方式中，將液態氮用作制冷劑50（以下將制冷劑稱為液態氮50）。

冷卻箱20并非由液態氮50填滿，而是容納有足以浸漬被冷卻物60的量的液態氮50。因此，在冷卻箱20的內部存在：液態氮50停滯在箱體下部而成的液相部分；和液態氮50蒸發而氣化的氮氣停滯而成的氣相部分。在冷卻箱20內的液態氮50上部將形成有空間部22，該空間部22成為氣相部分。

此外，本實施方式中，將液態氮50用作制冷劑，但制冷劑的種類不限于此，根據被冷卻物60的冷卻溫度能夠進行適當選定。欲冷卻至低于液態氮的溫度時，作為制冷劑，也能夠使用氦等。

并且，本實施方式中雖未設置，但可以設為在真空容器（真空杜瓦瓶）內容納冷卻箱20的結構。通過設為該結構，能夠防止輻射熱侵入冷卻箱20，且能夠提高被冷卻物60的冷卻效率。