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公開番号2025098351
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2023214426
出願日2023-12-20
発明の名称冷却装置及び冷却準備方法
出願人日本電子株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類F25B 23/00 20060101AFI20250625BHJP(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】タンク内面上のキャビティを失活させる。
【解決手段】タンク内の圧力を初期圧力(大気圧)から第1圧力(負圧)にし、これにより外部容器からの液体冷媒をタンク内へ注入する(S18)。タンク内に一定量の液体冷媒が注入された後(S20)、タンク内の圧力を第1圧力から第2圧力(大気圧)にする(S22)。その後、沈静化期間を経てタンク内の液体冷媒において自発的突沸が生じる(S26)。自発的突沸によりタンク内の圧力が一時的に急激に高くなり、タンク内の液体冷媒中の気泡が液化する。これによりキャビティを失活させる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
被冷却部材に対して熱伝導部材を介して接続されたタンクと、
前記タンク内のガスを吸引するポンプを含む圧力制御設備であって、前記タンク内に液体冷媒を注入する第１期間において前記タンク内の圧力を第１圧力にし、前記第１期間に続く第２期間において前記タンク内の圧力を前記第１圧力よりも高い第２圧力にし、これにより前記第２期間において前記タンク内の液体冷媒に自発的突沸を生じさせる圧力制御設備と、
を含むことを特徴とする冷却装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１記載の冷却装置において、
前記第１圧力は大気圧よりも低い圧力である、
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項２記載の冷却装置において、
前記第２圧力は大気圧である、
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１記載の冷却装置において、
前記タンク内の液体冷媒の液面高さを検出するセンサを含み、
前記圧力制御設備は、前記センサの出力信号に基づいて、前記タンク内の圧力を前記第２圧力に変更するタイミングを決定する、
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１記載の冷却装置において、
液体冷媒が注入される外部容器と、
前記外部容器内の液体冷媒を前記タンクへ送るための供給配管と、
を含み、
前記第１圧力は大気圧よりも低い圧力であり、
前記第１期間において前記外部容器内の液体冷媒が前記供給配管を介して前記タンク内に取り込まれる、
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項５記載の冷却装置において、
前記外部容器は、前記タンクよりも低い位置に設置されている、
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項５記載の冷却装置において、
前記供給配管における吸込口には多孔質部材が設けられている、
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項１記載の冷却装置において、
前記圧力制御設備は、
前記ポンプと前記タンクとの間に設けられた吸引配管と、
前記吸引配管上の検出位置で温度を検出する検出器と、
を含み、
前記検出器の温度に基づいて、前記タンクからの液体冷媒の溢れ出しが判定される、
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項９】
請求項１記載の冷却装置において、
前記圧力制御設備は、前記タンク内の圧力が所定圧力に達した場合に動作するリリーフ弁を含む、
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項１０】
被冷却部材に対して熱伝導部材を介して接続されたタンク内の圧力を初期圧力から第１圧力まで下げ、これにより前記タンク内に注入された液体冷媒の沸点を下げる第１工程と、
前記第１工程の後、前記タンク内の圧力を前記第１圧力から第２圧力まで上げ、これにより前記タンク内の液体冷媒の沸点を上げる第２工程と、
前記第２工程の後、前記タンク内の液体冷媒の温度の上昇に伴って前記タンク内の液体冷媒で自発的突沸が生じ、これにより前記タンク内の液体冷媒中の泡が液化する第３工程と、
を含むことを特徴とする冷却準備方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却装置及び冷却準備方法に関し、特に、液体冷媒を貯留するタンクを有する冷却装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
冷却装置は、被冷却部材を冷却するための装置である。冷却装置は様々な分野で利用されている。例えば、透過電子顕微鏡を用いた試料の観察においては、試料の温度を極低温に維持するために、あるいは、気体分子トラップの温度を極低温に維持するために、冷却装置が用いられる。気体分子トラップは、試料汚染防止又は真空度向上のためのものである。冷却装置は、一般に、液体窒素等の液体冷媒を貯留するタンクを備える（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
上記タンク内の液体冷媒が外部からの熱を吸収すると、液体冷媒が沸騰する。より詳しくは、外部からの熱はタンクの内面を介して液体冷媒に伝わる。タンクの内面には少なからずの微細な傷や窪み等が存在する。そのような傷や窪み等において泡が繰り返し発生し易いことが知られている。そのような傷や窪み等はキャビティと呼ばれる。
【０００４】
より詳しく説明すると、外部からの熱により、キャビティ内で液体冷媒が気化して微小の泡が生じる。その泡が成長し、大きな泡となった場合、その泡はキャビティから離脱し、上方へ浮上する。大きな泡がキャビティから離脱した後、キャビティ内に微小の泡が残留する。その微小の泡が大きな泡に成長する。いったんキャビティ内で泡が生じると、泡が繰り返し発生するようになる。
【０００５】
タンク内での泡の繰り返し発生がタンクを振動させる。特に、タンクの下部での泡の繰り返し発生はタンクを大きく振動させる。タンクの振動は、タンクが連結されている装置に悪影響を与える。例えば、タンクが透過電子顕微鏡に連結されている場合、タンクから透過電子顕微鏡へ振動が伝わってしまう。その振動は試料観察上の大きな障害となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特公平５－４５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、液体冷媒を貯留したタンクの振動を低減することにある。あるいは、本発明の目的は、液体冷媒を貯留したタンクの内面上のキャビティを失活させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷却装置は、被冷却部材に対して熱伝導部材を介して接続されたタンクと、前記タンク内のガスを吸引するポンプを含む圧力制御設備であって、前記タンク内に液体冷媒を注入する第１期間において前記タンク内の圧力を第１圧力にし、前記第１期間に続く第２期間において前記タンク内の圧力を前記第１圧力よりも高い第２圧力にし、これにより前記第２期間において前記タンク内の液体冷媒に自発的突沸を生じさせる圧力制御設備と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る冷却方法は、被冷却部材に対して熱伝導部材を介して接続されたタンク内の圧力を初期圧力から第１圧力まで下げ、これにより前記タンク内に注入された液体冷媒の沸点を下げる第１工程と、前記第１工程の後、前記タンク内の圧力を前記第１圧力から第２圧力まで上げ、これにより前記タンク内の液体冷媒の沸点を上げる第２工程と、前記第２工程の後、前記タンク内の液体冷媒の温度の上昇に伴って前記タンク内の液体冷媒で自発的突沸が生じ、これにより前記タンク内の液体冷媒中の泡が液化する第３工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液体冷媒を貯留したタンクの振動を低減できる。あるいは、本発明によれば、液体冷媒を貯留したタンクの内面上のキャビティを失活させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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