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公開番号2025025879
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131088
出願日2023-08-10
発明の名称極低温冷凍機およびコールドヘッド装着構造
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F25B 9/00 20060101AFI20250214BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】コールドヘッド装着構造に対するコールドヘッドの傾きを抑制する。
【解決手段】極低温冷凍機20は、スリーブ50に挿入可能なコールドヘッド22であって、第1冷却ステージ30と、第1冷却ステージ30よりも低温に冷却される第2冷却ステージ34と、第1冷却ステージ30と第2冷却ステージ34を接続する第2シリンダ32とを備えるコールドヘッド22と、コールドヘッド22がスリーブ50に挿入されるときスリーブ50と摺動するように第2シリンダ32または第2冷却ステージ34に設けられた摺動ガイド62と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
コールドヘッド収容スリーブに挿入可能なコールドヘッドであって、第１冷却ステージと、前記第１冷却ステージよりも低温に冷却される第２冷却ステージと、前記第１冷却ステージと前記第２冷却ステージを接続するシリンダとを備えるコールドヘッドと、
前記コールドヘッドが前記コールドヘッド収容スリーブに挿入されるとき前記コールドヘッド収容スリーブと摺動するように前記シリンダまたは前記第２冷却ステージに設けられた摺動ガイドと、を備えることを特徴とする極低温冷凍機。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記摺動ガイドは、前記シリンダに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍機。
【請求項３】
前記摺動ガイドは、前記コールドヘッドの軸方向に分割された複数のガイド片を備え、各ガイド片が前記シリンダに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の極低温冷凍機。
【請求項４】
前記摺動ガイドは、前記コールドヘッドの軸方向における前記摺動ガイドの全長のうち一部分で前記シリンダに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の極低温冷凍機。
【請求項５】
前記摺動ガイドの外径は、前記第２冷却ステージの外径より大きいことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の極低温冷凍機。
【請求項６】
前記コールドヘッド収容スリーブは、開口部を有し、前記第１冷却ステージと熱的に結合される第１伝熱ステージを備え、
前記摺動ガイドの外径は、前記第１伝熱ステージの前記開口部の内径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍機。
【請求項７】
第１冷却ステージと、
前記第１冷却ステージよりも低温に冷却される第２冷却ステージと、
前記第１冷却ステージと前記第２冷却ステージを接続するシリンダと、
前記シリンダに取り付けられた摺動ガイドと、を備えることを特徴とする極低温冷凍機。
【請求項８】
極低温冷凍機のコールドヘッドを受入可能なコールドヘッド収容スリーブであって、第１伝熱ステージと、前記第１伝熱ステージよりも低温に冷却される第２伝熱ステージと、前記第１伝熱ステージと前記第２伝熱ステージを接続するスリーブ部材とを備えるコールドヘッド収容スリーブと、
前記コールドヘッドが前記コールドヘッド収容スリーブに挿入されるとき前記コールドヘッドと摺動するように前記第１伝熱ステージ、前記スリーブ部材または前記第２伝熱ステージに設けられた摺動サポートと、を備えることを特徴とするコールドヘッド装着構造。
【請求項９】
前記摺動サポートは、前記スリーブ部材に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のコールドヘッド装着構造。
【請求項１０】
前記コールドヘッドは、第１冷却ステージと、前記第１冷却ステージよりも低温に冷却される第２冷却ステージとを備え、
前記摺動サポートの内径は、前記第２冷却ステージの外径より大きいことを特徴とする請求項９に記載のコールドヘッド装着構造。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温冷凍機およびコールドヘッド装着構造に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
極低温冷凍機は、例えば超伝導装置など極低温で動作する機器を極低温に冷却するために利用されている。極低温冷凍機は、被冷却物（例えば超伝導コイル）を収容した真空容器に設置される。このような極低温装置を長期的に運転するなかで、極低温冷凍機の点検や修理、交換などメンテナンスが必要になることがある。
【０００３】
従来、いわゆるメンテナンススリーブを介して極低温冷凍機のコールドヘッドを真空容器に装着することが知られている。メンテナンススリーブは、真空容器の気密性を保つように構成され、真空容器の壁から内部へと延びており、このスリーブの内側にコールドヘッドが取り外し可能に装着される。作業者は、メンテナンススリーブからコールドヘッドをいくらか引き上げ、コールドヘッドとメンテナンススリーブの熱接触を解除してコールドヘッドにメンテナンスを施すことができる。コールドヘッドは例えば室温などメンテナンス作業に都合のよい温度に昇温され、作業完了後に再冷却される。その一方で、コールドヘッドの接触解除により、被冷却物は低温に保つことができる。したがって、このメンテナンス方法は、コールドヘッドとともに被冷却物を室温に昇温したうえでコールドヘッドにメンテナンスを施す場合に比べて、被冷却物の再冷却時間を短縮することができ、メンテナンスの所要時間を短くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－８４３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、上記のスリーブ型のコールドヘッド装着構造について検討し、以下の課題を独自に認識した。作業員によるコールドヘッドの装着作業は、コールドヘッドが正規の姿勢をとるように（例えば、コールドヘッドの中心軸が鉛直方向に一致するように）細心の注意を払って行われる。しかしながら、場合によっては、コールドヘッドが正規の姿勢からわずかに傾いてコールドヘッド装着構造に装着されることがあることが判明した。装着されたコールドヘッドは、良好な熱接触を実現するために、強い力で装着構造に押し付けられている。従って、コールドヘッドの傾きは、コールドヘッドに働く応力分布を不均一にし、コールドヘッドに歪みをもたらし、その結果、望ましくないことに、極低温冷凍機の冷凍能力に悪影響が出るかもしれない。また、コールドヘッドの傾きは、コールドヘッドと装着構造との接触状態に影響し、両者間の接触熱抵抗の増加をもたらすかもしれない。
【０００６】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、コールドヘッド装着構造に対するコールドヘッドの傾きを抑制するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によると、極低温冷凍機は、コールドヘッド収容スリーブに挿入可能なコールドヘッドであって、第１冷却ステージと、第１冷却ステージよりも低温に冷却される第２冷却ステージと、第１冷却ステージと第２冷却ステージを接続するシリンダとを備えるコールドヘッドと、コールドヘッドがコールドヘッド収容スリーブに挿入されるときコールドヘッド収容スリーブと摺動するようにシリンダまたは第２冷却ステージに設けられた摺動ガイドと、を備える。
【０００８】
本発明のある態様によると、極低温冷凍機は、第１冷却ステージと、第１冷却ステージよりも低温に冷却される第２冷却ステージと、第１冷却ステージと第２冷却ステージを接続するシリンダと、シリンダに取り付けられた摺動ガイドと、を備える。
【０００９】
本発明のある態様によると、コールドヘッド装着構造は、極低温冷凍機のコールドヘッドを受入可能なコールドヘッド収容スリーブであって、第１伝熱ステージと、第１伝熱ステージよりも低温に冷却される第２伝熱ステージと、第１伝熱ステージと第２伝熱ステージを接続するスリーブ部材とを備えるコールドヘッド収容スリーブと、コールドヘッドがコールドヘッド収容スリーブに挿入されるときコールドヘッドと摺動するように第１伝熱ステージ、スリーブ部材または第２伝熱ステージに設けられた摺動サポートと、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コールドヘッド装着構造に対するコールドヘッドの傾きを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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