JP2000022226A - 低温容器の冷却装置 - Google Patents
低温容器の冷却装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷凍機の振動による悪影響を与えずに、超電
導マグネットを有効に保冷してＭＲＳ等の作業効率を高
める。 【解決手段】 超電導マグネット１２を保冷する低温容
器１０または超電導マグネット１２を冷却するための装
置。圧縮機３０と、バルブユニット３２と、冷却部をも
つ冷凍機本体３４とからなるパルス管冷凍機を備える。
圧縮機３０及びバルブユニット３２と冷凍機本体３４と
を分離してバルブユニット３２と冷凍機本体３４とを配
管３３でつなぎ、冷凍機本体３４のみを低温容器１０に
装着して低温容器１０または超電導マグネット１２を冷
却するようにする。
導マグネットを有効に保冷してＭＲＳ等の作業効率を高
める。 【解決手段】 超電導マグネット１２を保冷する低温容
器１０または超電導マグネット１２を冷却するための装
置。圧縮機３０と、バルブユニット３２と、冷却部をも
つ冷凍機本体３４とからなるパルス管冷凍機を備える。
圧縮機３０及びバルブユニット３２と冷凍機本体３４と
を分離してバルブユニット３２と冷凍機本体３４とを配
管３３でつなぎ、冷凍機本体３４のみを低温容器１０に
装着して低温容器１０または超電導マグネット１２を冷
却するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴（ＮＭ
Ｒ）による化学分析や断層撮影等に用いられる超電導マ
グネットを保冷するための低温容器において、その容器
または容器内の超電導マグネットを冷却する装置に関す
るものである。
Ｒ）による化学分析や断層撮影等に用いられる超電導マ
グネットを保冷するための低温容器において、その容器
または容器内の超電導マグネットを冷却する装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、超電導マグネットを用いた核磁気
共鳴化学分析（ＭＲＳ）や医療診断用核磁気共鳴コンピ
ュータ断層撮影（ＭＲＩ）の出現に伴い、上記超電導マ
グネットを極低温状態に保持するための低温容器の開発
が急速に進められている。
共鳴化学分析（ＭＲＳ）や医療診断用核磁気共鳴コンピ
ュータ断層撮影（ＭＲＩ）の出現に伴い、上記超電導マ
グネットを極低温状態に保持するための低温容器の開発
が急速に進められている。
【０００３】図１３は、その低温容器の一例を示したも
のである。図示の低温容器１０は、超電導マグネット１
２及び液体ヘリウム１３を収容する液体ヘリウム容器１
４と、この液体ヘリウム容器１４を外側から覆う輻射熱
シールド板１６と、この輻射熱シールド板１６を外側か
ら覆う液体窒素容器１８と、この液体窒素容器１８を外
側から覆う真空容器２０とを備え、上記液体窒素容器１
８内に液体窒素１９が収容されている。図例では、上記
超電導マグネット１２、液体ヘリウム容器１４、輻射熱
シールド板１６、液体窒素容器１８、及び真空容器２０
が、中央にサンプルセット用の貫通穴１１を残してこれ
を取り巻くドーナツ状に形成されている。
のである。図示の低温容器１０は、超電導マグネット１
２及び液体ヘリウム１３を収容する液体ヘリウム容器１
４と、この液体ヘリウム容器１４を外側から覆う輻射熱
シールド板１６と、この輻射熱シールド板１６を外側か
ら覆う液体窒素容器１８と、この液体窒素容器１８を外
側から覆う真空容器２０とを備え、上記液体窒素容器１
８内に液体窒素１９が収容されている。図例では、上記
超電導マグネット１２、液体ヘリウム容器１４、輻射熱
シールド板１６、液体窒素容器１８、及び真空容器２０
が、中央にサンプルセット用の貫通穴１１を残してこれ
を取り巻くドーナツ状に形成されている。
【０００４】上記液体ヘリウム容器１４、輻射熱シール
ド板１６、液体窒素容器１８、及び真空容器２０の上部
からは上方に首管１４ａ，１６ａ，１８ａ，２０ａがそ
れぞれ延設され、首管１４ａと首管２０ａ，１８ａ，１
６ａとが適当な個所で溶接あるいはろう付、はんだ付等
の手段により連結されている。さらに、液体ヘリウム容
器１４と輻射熱シールド板１６との間、輻射熱シールド
板１６と液体窒素容器１８との間、液体窒素容器１８と
真空容器２０との間には、それぞれ荷重支持材２２が配
され、この荷重支持材２２によって、輻射熱シールド板
１６も含めた各容器同士の連結が行われている。
ド板１６、液体窒素容器１８、及び真空容器２０の上部
からは上方に首管１４ａ，１６ａ，１８ａ，２０ａがそ
れぞれ延設され、首管１４ａと首管２０ａ，１８ａ，１
６ａとが適当な個所で溶接あるいはろう付、はんだ付等
の手段により連結されている。さらに、液体ヘリウム容
器１４と輻射熱シールド板１６との間、輻射熱シールド
板１６と液体窒素容器１８との間、液体窒素容器１８と
真空容器２０との間には、それぞれ荷重支持材２２が配
され、この荷重支持材２２によって、輻射熱シールド板
１６も含めた各容器同士の連結が行われている。
【０００５】このような容器では、液体ヘリウム容器１
４内の低温液体ヘリウム１３内に超電導マグネット１２
が浸漬されるとともに、この液体ヘリウム容器１４が輻
射熱シールド板１６、液体窒素容器１８、及び真空容器
２０によって覆われることにより、超電導マグネット１
２が低温状態に維持される。
４内の低温液体ヘリウム１３内に超電導マグネット１２
が浸漬されるとともに、この液体ヘリウム容器１４が輻
射熱シールド板１６、液体窒素容器１８、及び真空容器
２０によって覆われることにより、超電導マグネット１
２が低温状態に維持される。
【０００６】しかしながら、このような低温容器の冷却
装置において、超電導マグネット１２への入熱量を低減
させるのには限界があり、上記荷重支持材２２にガラス
繊維強化プラスチックや炭素繊維強化プラスチックとい
った熱伝導率の低い材料を用いても、１時間あたり約２
００ｃｃの液体窒素１９を補充しなければならない。こ
のような液体窒素の補充作業は非常に手間であり、測定
者の大きな負担になる。しかも、超電導マグネット１２
をＭＲＳに用いる場合、このＭＲＳには極めて高い精度
が要求されるため、液体窒素補充作業中はＭＲＳを中断
しなければならず、極めて非効率的である。また、この
ような不都合は液体ヘリウムの蒸発についても同様に起
こり得る。
装置において、超電導マグネット１２への入熱量を低減
させるのには限界があり、上記荷重支持材２２にガラス
繊維強化プラスチックや炭素繊維強化プラスチックとい
った熱伝導率の低い材料を用いても、１時間あたり約２
００ｃｃの液体窒素１９を補充しなければならない。こ
のような液体窒素の補充作業は非常に手間であり、測定
者の大きな負担になる。しかも、超電導マグネット１２
をＭＲＳに用いる場合、このＭＲＳには極めて高い精度
が要求されるため、液体窒素補充作業中はＭＲＳを中断
しなければならず、極めて非効率的である。また、この
ような不都合は液体ヘリウムの蒸発についても同様に起
こり得る。
【０００７】そこで従来は、上記低温容器１０に従来か
ら知られている極低温小型冷凍機（例えばＧＭ式冷凍
機）を装着し、その冷凍能力によって低温容器や超電導
マグネットを冷却することにより、液体窒素等の蒸発量
を抑えるようにしたものが知られている（例えば特公平
４−２４６１７号公報参照）。
ら知られている極低温小型冷凍機（例えばＧＭ式冷凍
機）を装着し、その冷凍能力によって低温容器や超電導
マグネットを冷却することにより、液体窒素等の蒸発量
を抑えるようにしたものが知られている（例えば特公平
４−２４６１７号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記低温容器に用いら
れる冷凍機には、ピストンやバルブ等の作動部、さらに
は、これらを駆動するモータ類が装備されており、これ
らの作動によってかなりのレベルの振動が発生する。従
って、上記冷凍機を上記液体窒素容器１８や輻射熱シー
ルド板１６に連結すると、当該冷凍機で発生する振動が
低温容器１０ひいては超電導マグネット１２に伝わり、
正確な測定ができなくなる。特に、ＭＲＳといった極め
て高い精度が要求される化学分析は、上記冷凍機を作動
させながら実行することは事実上不可能であって、当該
冷凍機を一旦止める必要があり、結果的に作業効率の改
善は望めない。
れる冷凍機には、ピストンやバルブ等の作動部、さらに
は、これらを駆動するモータ類が装備されており、これ
らの作動によってかなりのレベルの振動が発生する。従
って、上記冷凍機を上記液体窒素容器１８や輻射熱シー
ルド板１６に連結すると、当該冷凍機で発生する振動が
低温容器１０ひいては超電導マグネット１２に伝わり、
正確な測定ができなくなる。特に、ＭＲＳといった極め
て高い精度が要求される化学分析は、上記冷凍機を作動
させながら実行することは事実上不可能であって、当該
冷凍機を一旦止める必要があり、結果的に作業効率の改
善は望めない。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、冷凍機
の振動が容器に悪影響を与えるのを避けながら超電導マ
グネットを有効に保冷することにより、超電導マグネッ
トを用いたＭＲＳ等の作業効率を有効に改善できる低温
容器の冷却装置を提供することを目的とする。
の振動が容器に悪影響を与えるのを避けながら超電導マ
グネットを有効に保冷することにより、超電導マグネッ
トを用いたＭＲＳ等の作業効率を有効に改善できる低温
容器の冷却装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、超電導マグネットを保冷する
ための低温容器において、その容器または容器内の超電
導マグネットを冷却するための手段として、圧縮機と、
蓄冷部及びパルス管に寒冷出力部が接続された冷却部
と、上記圧縮機から上記蓄冷部内に圧縮ガスを導入する
状態と上記蓄冷部内のガスを上記圧縮機側へ排気する状
態とにバルブ切換が行われる切換装置と、上記パルス管
内のガスの位相を制御する位相制御部とを備えたパルス
管冷凍機を装備するとともに、上記冷却部と上記圧縮機
及び切換装置とを分離して両者を配管を介して接続し、
そのうちの冷却部のみを上記低温容器に装着して上記寒
冷出力部を上記低温容器または当該容器内の超電導マグ
ネットに接続したものである。
の手段として、本発明は、超電導マグネットを保冷する
ための低温容器において、その容器または容器内の超電
導マグネットを冷却するための手段として、圧縮機と、
蓄冷部及びパルス管に寒冷出力部が接続された冷却部
と、上記圧縮機から上記蓄冷部内に圧縮ガスを導入する
状態と上記蓄冷部内のガスを上記圧縮機側へ排気する状
態とにバルブ切換が行われる切換装置と、上記パルス管
内のガスの位相を制御する位相制御部とを備えたパルス
管冷凍機を装備するとともに、上記冷却部と上記圧縮機
及び切換装置とを分離して両者を配管を介して接続し、
そのうちの冷却部のみを上記低温容器に装着して上記寒
冷出力部を上記低温容器または当該容器内の超電導マグ
ネットに接続したものである。
【００１１】この構成によれば、パルス管冷凍機によっ
て低温容器またはその中の超電導マグネットを冷却する
ことにより、液体窒素や液体ヘリウム等の冷媒の消費量
を抑え、また冷凍機の冷凍能力によっては冷媒を不要と
することができる。しかも、パルス管冷凍機の冷却部と
圧縮機及び切換装置とを分離し、機械的振動が生じない
冷却部のみを低温容器に装着するようにしているので、
振動による悪影響が超電導マグネットに及ぶことはほと
んどない。従って、冷凍機を作動させながら、上記超電
導マグネットを用いてＭＲＳ（核磁気共鳴による化学分
析）といった高精度が要求される作業も行うことがで
き、その作業効率を飛躍的に高めることができる。
て低温容器またはその中の超電導マグネットを冷却する
ことにより、液体窒素や液体ヘリウム等の冷媒の消費量
を抑え、また冷凍機の冷凍能力によっては冷媒を不要と
することができる。しかも、パルス管冷凍機の冷却部と
圧縮機及び切換装置とを分離し、機械的振動が生じない
冷却部のみを低温容器に装着するようにしているので、
振動による悪影響が超電導マグネットに及ぶことはほと
んどない。従って、冷凍機を作動させながら、上記超電
導マグネットを用いてＭＲＳ（核磁気共鳴による化学分
析）といった高精度が要求される作業も行うことがで
き、その作業効率を飛躍的に高めることができる。
【００１２】さらに、上記冷却部と切換装置とをつなぐ
配管の少なくとも一部に弾性変形可能な振動吸収部（例
えば配管の少なくとも一部を蛇腹状に形成したものやゴ
ムまたは合成樹脂のチューブで構成したもの）を設ける
ことにより、上記振動による悪影響をより確実に防ぐこ
とができる。
配管の少なくとも一部に弾性変形可能な振動吸収部（例
えば配管の少なくとも一部を蛇腹状に形成したものやゴ
ムまたは合成樹脂のチューブで構成したもの）を設ける
ことにより、上記振動による悪影響をより確実に防ぐこ
とができる。
【００１３】上記冷却部の寒冷出力部を上記超電導マグ
ネットに接続する場合には、冷凍機の冷凍能力によって
は冷媒を省略することが可能である。この場合におい
て、上記寒冷出力部を上記超電導マグネットに固定し、
この寒冷出力部以外の冷却部または位相制御部を容器側
に固定することにより、上記超電導マグネットが上記冷
却部を介して容器側に支持されるように構成することが
できる。このように、冷却部を超電導マグネットの支持
部材として兼用することにより、他の支持部材の数ある
いは総断面積を減らすことができ、当該支持部材からの
入熱を削減して保冷効果をさらに高めることができる。
ネットに接続する場合には、冷凍機の冷凍能力によって
は冷媒を省略することが可能である。この場合におい
て、上記寒冷出力部を上記超電導マグネットに固定し、
この寒冷出力部以外の冷却部または位相制御部を容器側
に固定することにより、上記超電導マグネットが上記冷
却部を介して容器側に支持されるように構成することが
できる。このように、冷却部を超電導マグネットの支持
部材として兼用することにより、他の支持部材の数ある
いは総断面積を減らすことができ、当該支持部材からの
入熱を削減して保冷効果をさらに高めることができる。
【００１４】この場合、上記寒冷出力部を下向きにし、
上記超電導マグネットが上記冷却部を介して容器側に吊
下げ支持されるように構成すれば、冷却部によって超電
導マグネットを直接懸架することが可能になり、冷却部
の支持部材としての機能がさらに高まる。
上記超電導マグネットが上記冷却部を介して容器側に吊
下げ支持されるように構成すれば、冷却部によって超電
導マグネットを直接懸架することが可能になり、冷却部
の支持部材としての機能がさらに高まる。
【００１５】上記冷却部の寒冷出力部を低温容器に接続
する場合、その接続個所としては、外気に露出する部分
をなるべく避けることが好ましい。具体的には、上記低
温容器を、外側容器の内側に内側容器が配された複数層
構造とするとともに、上記内側容器に上記冷却部の寒冷
出力部を接続することが好ましい。
する場合、その接続個所としては、外気に露出する部分
をなるべく避けることが好ましい。具体的には、上記低
温容器を、外側容器の内側に内側容器が配された複数層
構造とするとともに、上記内側容器に上記冷却部の寒冷
出力部を接続することが好ましい。
【００１６】この場合も、上記寒冷出力部を上記内側容
器に固定し、この寒冷出力部以外の冷却部または位相制
御部を外側容器に固定することにより、上記内側容器が
上記冷却部を介して上記外側容器側に支持されるように
構成する（すなわち冷却部を超電導マグネットの支持部
材として兼用する）ことができる。これにより、他の支
持部材の数あるいは総断面積を減らすことができ、当該
支持部材からの入熱を削減して保冷効果をさらに高める
ことができる。また、上記寒冷出力部を下向きにし、上
記内側容器が上記冷却部を介して外側容器側に吊下げ支
持されるように構成することにより、上記と同様、冷却
部の支持部材としての機能をさらに高めることができ
る。
器に固定し、この寒冷出力部以外の冷却部または位相制
御部を外側容器に固定することにより、上記内側容器が
上記冷却部を介して上記外側容器側に支持されるように
構成する（すなわち冷却部を超電導マグネットの支持部
材として兼用する）ことができる。これにより、他の支
持部材の数あるいは総断面積を減らすことができ、当該
支持部材からの入熱を削減して保冷効果をさらに高める
ことができる。また、上記寒冷出力部を下向きにし、上
記内側容器が上記冷却部を介して外側容器側に吊下げ支
持されるように構成することにより、上記と同様、冷却
部の支持部材としての機能をさらに高めることができ
る。
【００１７】なお、ここでいう「内側容器」及び「外側
容器」は、相対的な概念であり、同じ種類の容器であっ
ても、他の容器との関係で「内側容器」に該当する場合
も「外側容器」に該当する場合も存在し得る。例えば、
前記図１３に示した低温容器のように、内側から順に液
体ヘリウム容器、輻射熱シールド板、液体窒素容器、及
び真空容器が配された多重構造の低温容器において、真
空容器を外側容器とすると、輻射熱シールド板も含めた
他の容器は内側容器に該当し、液体窒素容器を外側容器
とすると、液体ヘリウム容器及び輻射熱シールド板が内
側容器に該当することになる。
容器」は、相対的な概念であり、同じ種類の容器であっ
ても、他の容器との関係で「内側容器」に該当する場合
も「外側容器」に該当する場合も存在し得る。例えば、
前記図１３に示した低温容器のように、内側から順に液
体ヘリウム容器、輻射熱シールド板、液体窒素容器、及
び真空容器が配された多重構造の低温容器において、真
空容器を外側容器とすると、輻射熱シールド板も含めた
他の容器は内側容器に該当し、液体窒素容器を外側容器
とすると、液体ヘリウム容器及び輻射熱シールド板が内
側容器に該当することになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００１９】第１の実施の形態（図１〜図５） この発明の実施の形態に示す低温容器（低温容器）１０
の全体構成については、前記図１３に示したものと全く
同様である。すなわち、当該容器１０は、超電導マグネ
ット１２及び液体ヘリウム１３を収容するドーナツ状の
液体ヘリウム容器１４、ドーナツ状輻射熱シールド板１
６、ドーナツ状液体窒素容器１８、及び真空容器２０を
備えており、液体ヘリウム容器１４が輻射熱シールド板
１６内に、輻射熱シールド板１６が液体窒素容器１８の
内周部に、液体窒素容器１８が真空容器２０内にそれぞ
れ収容され、液体窒素容器１８の外周部に液体窒素１９
が収容されている。
の全体構成については、前記図１３に示したものと全く
同様である。すなわち、当該容器１０は、超電導マグネ
ット１２及び液体ヘリウム１３を収容するドーナツ状の
液体ヘリウム容器１４、ドーナツ状輻射熱シールド板１
６、ドーナツ状液体窒素容器１８、及び真空容器２０を
備えており、液体ヘリウム容器１４が輻射熱シールド板
１６内に、輻射熱シールド板１６が液体窒素容器１８の
内周部に、液体窒素容器１８が真空容器２０内にそれぞ
れ収容され、液体窒素容器１８の外周部に液体窒素１９
が収容されている。
【００２０】さらに、この実施の形態では、液体窒素容
器１８を冷却する手段としてパルス管冷凍機が装備され
ている。このパルス管冷凍機は、図１に示すような圧縮
機３０、バルブユニット（切換装置）３２、及び冷凍機
本体３４を備え、圧縮機３０の駆動によって冷媒ガス
（例えばヘリウムガス）が圧送されるようになってい
る。
器１８を冷却する手段としてパルス管冷凍機が装備され
ている。このパルス管冷凍機は、図１に示すような圧縮
機３０、バルブユニット（切換装置）３２、及び冷凍機
本体３４を備え、圧縮機３０の駆動によって冷媒ガス
（例えばヘリウムガス）が圧送されるようになってい
る。
【００２１】図３及び図４に示すように、上記バルブユ
ニット３２は、吐出側バルブ３５及び吸入側バルブ３６
と、これらのバルブ３５，３６を駆動するモータ３８と
がユニット化されたものであり、上記吐出側バルブ３５
が配管３１を介して圧縮機３０の吐出口に接続され、吸
入側バルブ３６が配管３１を介して圧縮機３０の吸入口
に接続されている。
ニット３２は、吐出側バルブ３５及び吸入側バルブ３６
と、これらのバルブ３５，３６を駆動するモータ３８と
がユニット化されたものであり、上記吐出側バルブ３５
が配管３１を介して圧縮機３０の吐出口に接続され、吸
入側バルブ３６が配管３１を介して圧縮機３０の吸入口
に接続されている。
【００２２】冷凍機本体３４は、図３に示すような冷却
部４０と位相制御部４２とからなっている。冷却部４０
は、蓄冷部４４と、コールドエンド４５と、パルス管４
６とを備えている。蓄冷部４４は、銅やステンレス鋼等
の金属材料からなるメッシュで構成され、上記両バルブ
３５，３６に配管３３を介して接続されている。パルス
管４６はステンレス鋼等からなる薄肉管で構成され、こ
のパルス管４６と上記蓄冷部４４とがコールドエンド４
５内に連通されている。コールドエンド４５は、冷却部
４０の端部に位置しており、寒冷出力部として機能する
ものである。
部４０と位相制御部４２とからなっている。冷却部４０
は、蓄冷部４４と、コールドエンド４５と、パルス管４
６とを備えている。蓄冷部４４は、銅やステンレス鋼等
の金属材料からなるメッシュで構成され、上記両バルブ
３５，３６に配管３３を介して接続されている。パルス
管４６はステンレス鋼等からなる薄肉管で構成され、こ
のパルス管４６と上記蓄冷部４４とがコールドエンド４
５内に連通されている。コールドエンド４５は、冷却部
４０の端部に位置しており、寒冷出力部として機能する
ものである。
【００２３】位相制御部４２は、上記パルス管４６内の
冷媒ガスの位相を制御するものであり、バッファタンク
４８と、このバッファタンク４８とパルス管４６とをつ
なぐオリフィス４７とを備えている。
冷媒ガスの位相を制御するものであり、バッファタンク
４８と、このバッファタンク４８とパルス管４６とをつ
なぐオリフィス４７とを備えている。
【００２４】次に、このパルス管冷凍機の冷凍原理を図
４に基づいて説明する。なお、現実にはパルス管４６内
にピストンが存在しないが、ここでは便宜上ガスピスト
ンなるものを仮想して説明を行う。
４に基づいて説明する。なお、現実にはパルス管４６内
にピストンが存在しないが、ここでは便宜上ガスピスト
ンなるものを仮想して説明を行う。
【００２５】１．吸気開始 吸入側バルブ３６が閉じた状態で吐出側バルブ３５が開
き、圧縮機３０から蓄冷部４４さらにはパルス管４６内
に高圧Ｐ１のガスが導入される。
き、圧縮機３０から蓄冷部４４さらにはパルス管４６内
に高圧Ｐ１のガスが導入される。
【００２６】２．吸気 「１．吸気開始」の段階で、圧縮機吐出圧Ｐ１、圧縮機
吸入圧Ｐ２、及びバッファタンク内圧力Ｐ３の関係は、
Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２であるから、オリフィス４７の絞り作
用により、吐出側バルブ３５が開いてから若干の時間遅
れをもってガスピストンが図中右方向にゆっくり移動す
る。すなわち、パルス管４６内のガスは略等温圧縮す
る。
吸入圧Ｐ２、及びバッファタンク内圧力Ｐ３の関係は、
Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２であるから、オリフィス４７の絞り作
用により、吐出側バルブ３５が開いてから若干の時間遅
れをもってガスピストンが図中右方向にゆっくり移動す
る。すなわち、パルス管４６内のガスは略等温圧縮す
る。
【００２７】３．排気開始 吐出側バルブ３５が閉、吸入側バルブ３６が開にそれぞ
れ切換えられる。これにより、冷却部４０内が瞬時に減
圧され、パルス管４６内のガスが断熱膨張する。これに
より、当該ガスの温度が降下する。
れ切換えられる。これにより、冷却部４０内が瞬時に減
圧され、パルス管４６内のガスが断熱膨張する。これに
より、当該ガスの温度が降下する。
【００２８】４．排気 オリフィス４７の絞り作用により、吸入側バルブ３６が
開いてから若干の時間遅れをもってガスピストンが図中
左方向に移動する。このとき、コールドエンド４５及び
蓄冷部４４を通過して圧縮機３０に回収されるガスは、
前記吸気過程１，２で圧縮機３０から導入されたガスよ
りも低温であるため、その回収途中で蓄冷部４４の温度
を降下させることになる。
開いてから若干の時間遅れをもってガスピストンが図中
左方向に移動する。このとき、コールドエンド４５及び
蓄冷部４４を通過して圧縮機３０に回収されるガスは、
前記吸気過程１，２で圧縮機３０から導入されたガスよ
りも低温であるため、その回収途中で蓄冷部４４の温度
を降下させることになる。
【００２９】以上の過程１〜４からなるサイクルが数Ｈ
ｚで繰り返されることにより、蓄冷部４４に寒冷が蓄積
され、最終的にコールドエンド４５が極低温状態に達す
ることになる。
ｚで繰り返されることにより、蓄冷部４４に寒冷が蓄積
され、最終的にコールドエンド４５が極低温状態に達す
ることになる。
【００３０】次に、このパルス管冷凍機の設置構造を説
明する。
明する。
【００３１】図１に示すように、上記パルス管冷凍機の
構成要素のうち、圧縮機３０及びバルブユニット３２は
地盤上に直接設置されている。一方、低温容器１０全体
は、上記地盤上に設置された支持台５０の上に載置さ
れ、この低温容器１０にパルス管冷凍機の冷凍機本体３
４のみが装着されている。
構成要素のうち、圧縮機３０及びバルブユニット３２は
地盤上に直接設置されている。一方、低温容器１０全体
は、上記地盤上に設置された支持台５０の上に載置さ
れ、この低温容器１０にパルス管冷凍機の冷凍機本体３
４のみが装着されている。
【００３２】詳しくは、図５に示すように、真空容器２
０の側壁に貫通穴が設けられてこれに管２１が接合され
ており、この管２１に冷凍機本体３４が挿通されてい
る。そして、この冷凍機本体３４の大径部分（図例では
位相制御部４２のハウジング；冷却部４０のハウジング
であってもよい。）が上記管２１の外側端に固定される
（すなわち真空容器２０側に固定される）とともに、コ
ールドヘッド４５が液体窒素容器１８の表面に接合され
ている。
０の側壁に貫通穴が設けられてこれに管２１が接合され
ており、この管２１に冷凍機本体３４が挿通されてい
る。そして、この冷凍機本体３４の大径部分（図例では
位相制御部４２のハウジング；冷却部４０のハウジング
であってもよい。）が上記管２１の外側端に固定される
（すなわち真空容器２０側に固定される）とともに、コ
ールドヘッド４５が液体窒素容器１８の表面に接合され
ている。
【００３３】このような構造によれば、冷凍機によって
液体窒素容器１８を冷却することにより、当該容器１８
内の液体窒素１９の蒸発を抑制することができる。その
結果、液体窒素１９の補充作業の頻度を低下させ、作業
効率を向上させることができる。
液体窒素容器１８を冷却することにより、当該容器１８
内の液体窒素１９の蒸発を抑制することができる。その
結果、液体窒素１９の補充作業の頻度を低下させ、作業
効率を向上させることができる。
【００３４】さらに、上記冷凍機としてピストンのいら
ないパルス管冷凍機を用いるとともに、その冷凍機本体
３４を振動が生じやすいバルブユニット３２及び圧縮機
３０から分離して配管３３で接続する構成とし、この冷
凍機本体３４のみを低温容器１０に装着するようにして
いるので、低温容器１０側に振動による悪影響を及ぼす
ことがほとんどない。従って、冷凍機を作動させたま
ま、高精度が要求されるＭＲＳにも超電導マグネット１
２を利用することができる。
ないパルス管冷凍機を用いるとともに、その冷凍機本体
３４を振動が生じやすいバルブユニット３２及び圧縮機
３０から分離して配管３３で接続する構成とし、この冷
凍機本体３４のみを低温容器１０に装着するようにして
いるので、低温容器１０側に振動による悪影響を及ぼす
ことがほとんどない。従って、冷凍機を作動させたま
ま、高精度が要求されるＭＲＳにも超電導マグネット１
２を利用することができる。
【００３５】さらに、図１に示すように、配管３３の途
中に伸縮方向に弾性変形可能な蛇腹部３３ａを形成すれ
ば、この部分で、バルブユニット３２から冷凍機本体３
４への振動伝達を遮断することができ、低温容器１０に
振動が与えられるのをより確実に阻止することが可能に
なる。
中に伸縮方向に弾性変形可能な蛇腹部３３ａを形成すれ
ば、この部分で、バルブユニット３２から冷凍機本体３
４への振動伝達を遮断することができ、低温容器１０に
振動が与えられるのをより確実に阻止することが可能に
なる。
【００３６】なお、この振動吸収部は上記のような蛇腹
部３３ａに限らず、その弾性変形によって振動を吸収で
きるものであれば具体的な構造を問わない。例えば、配
管３３は一般にステンレス鋼等の金属材料で形成されて
いるが、その途中に合成樹脂やゴム等の弾性材からなる
チューブを介在させることによっても、この弾性チュー
ブで振動を吸収することが可能である。この振動吸収部
は、部分的でなく配管３３の全体に形成されていてもよ
い。例えば、配管３３全体を蛇腹状にしてもよいし、配
管３３全体を弾性材からなるチューブで構成してもよ
い。ただし、後者の場合、合成樹脂やゴムは金属材料に
比べてヘリウムガスが漏えいし易い傾向にあるので、振
動吸収部は部分的に設けることが、より好ましい。
部３３ａに限らず、その弾性変形によって振動を吸収で
きるものであれば具体的な構造を問わない。例えば、配
管３３は一般にステンレス鋼等の金属材料で形成されて
いるが、その途中に合成樹脂やゴム等の弾性材からなる
チューブを介在させることによっても、この弾性チュー
ブで振動を吸収することが可能である。この振動吸収部
は、部分的でなく配管３３の全体に形成されていてもよ
い。例えば、配管３３全体を蛇腹状にしてもよいし、配
管３３全体を弾性材からなるチューブで構成してもよ
い。ただし、後者の場合、合成樹脂やゴムは金属材料に
比べてヘリウムガスが漏えいし易い傾向にあるので、振
動吸収部は部分的に設けることが、より好ましい。
【００３７】また、液体窒素容器１８とコールドヘッド
４５との接続については、両者を直接接触させてもよい
し、あるいは両者の間に熱伝導性の高い銅等からなるメ
ッシュ材等を介在させて熱変形を吸収できる構成にして
もよい。液体窒素容器１８にコールドヘッド４５を頑強
に固定した場合には、冷凍機本体３４を液体窒素容器１
８の支持部材として兼用する（すなわち液体窒素容器１
８を冷凍機本体３４を介して真空容器２０側に支持す
る）ことが可能になり、その分、図１に示す荷重支持材
２２の本数を減らして当該荷重支持材２２からの熱侵入
をさらに削減できる利点が得られる。
４５との接続については、両者を直接接触させてもよい
し、あるいは両者の間に熱伝導性の高い銅等からなるメ
ッシュ材等を介在させて熱変形を吸収できる構成にして
もよい。液体窒素容器１８にコールドヘッド４５を頑強
に固定した場合には、冷凍機本体３４を液体窒素容器１
８の支持部材として兼用する（すなわち液体窒素容器１
８を冷凍機本体３４を介して真空容器２０側に支持す
る）ことが可能になり、その分、図１に示す荷重支持材
２２の本数を減らして当該荷重支持材２２からの熱侵入
をさらに削減できる利点が得られる。
【００３８】第２の実施の形態（図６） ここでは、真空容器２０の天壁に上方に開口する筒部２
０ｂが形成され、この筒部２０ｂに上から冷凍機本体３
４が挿入されている。そして、この冷凍機本体３４の下
端にあるコールドヘッド４５が液体窒素容器１８の天壁
に接合されるとともに、冷凍機本体３４の上部（図例で
は位相制御部４２のハウジング）が筒部２０ｂの上端に
固定されている。なお、その他の構成（例えばパルス管
冷凍機全体の構成や全体の設置構造）は、前記図１に示
したものと全く同様である。
０ｂが形成され、この筒部２０ｂに上から冷凍機本体３
４が挿入されている。そして、この冷凍機本体３４の下
端にあるコールドヘッド４５が液体窒素容器１８の天壁
に接合されるとともに、冷凍機本体３４の上部（図例で
は位相制御部４２のハウジング）が筒部２０ｂの上端に
固定されている。なお、その他の構成（例えばパルス管
冷凍機全体の構成や全体の設置構造）は、前記図１に示
したものと全く同様である。
【００３９】この第２の実施の形態にかかる構造におい
ても、冷凍機本体３４のみを低温容器１０に装着するこ
とにより、当該容器１０に著しい振動を与えずに液体窒
素容器１８を冷却することができる。この構造において
も、コールドヘッド４５と液体窒素容器１８との間に銅
メッシュ等を介在させてもよいし、両者を直接接触させ
てもよい。また、液体窒素容器１８にコールドヘッド４
５を頑強に固定すれば、冷凍機本体３４によって液体窒
素容器１８を直接吊下げ支持することができ、冷凍機本
体３４の支持部材としての機能をより高めることができ
る。
ても、冷凍機本体３４のみを低温容器１０に装着するこ
とにより、当該容器１０に著しい振動を与えずに液体窒
素容器１８を冷却することができる。この構造において
も、コールドヘッド４５と液体窒素容器１８との間に銅
メッシュ等を介在させてもよいし、両者を直接接触させ
てもよい。また、液体窒素容器１８にコールドヘッド４
５を頑強に固定すれば、冷凍機本体３４によって液体窒
素容器１８を直接吊下げ支持することができ、冷凍機本
体３４の支持部材としての機能をより高めることができ
る。
【００４０】第３の実施の形態（図７） この実施の形態では、前記第１の実施の形態及び第２の
実施の形態で示した液体窒素容器１８に代え、輻射熱シ
ールド板１６の外側に外側輻射熱シールド板１７が配さ
れており、この外側輻射熱シールド板１７に冷凍機本体
３４のコールドヘッド４５が接合されている。上述のよ
うに、本発明では、パルス管冷凍機の設置によって容器
全体の保冷性能が高まるので、当該冷凍機の冷凍能力に
よっては、この実施の形態のように液体窒素容器１８を
省略することも可能となるのである。
実施の形態で示した液体窒素容器１８に代え、輻射熱シ
ールド板１６の外側に外側輻射熱シールド板１７が配さ
れており、この外側輻射熱シールド板１７に冷凍機本体
３４のコールドヘッド４５が接合されている。上述のよ
うに、本発明では、パルス管冷凍機の設置によって容器
全体の保冷性能が高まるので、当該冷凍機の冷凍能力に
よっては、この実施の形態のように液体窒素容器１８を
省略することも可能となるのである。
【００４１】第４の実施の形態（図８） この実施の形態では、真空容器２０内に冷凍機本体３４
を収納するとともに、この冷凍機本体３４を輻射熱シー
ルド板１６に接続する構成がとられている。詳しくは、
液体窒素容器１８の天壁に上方に開口する筒部１８ｂが
形成され、この筒部１８ｂに冷凍機本体３４が挿入され
るとともに、その下端のコールドヘッド４５が輻射熱シ
ールド板１６の上面に接合され、冷凍機本体３４の上部
が筒部１８ｂの上端に固定されている。
を収納するとともに、この冷凍機本体３４を輻射熱シー
ルド板１６に接続する構成がとられている。詳しくは、
液体窒素容器１８の天壁に上方に開口する筒部１８ｂが
形成され、この筒部１８ｂに冷凍機本体３４が挿入され
るとともに、その下端のコールドヘッド４５が輻射熱シ
ールド板１６の上面に接合され、冷凍機本体３４の上部
が筒部１８ｂの上端に固定されている。
【００４２】この構造においても、冷凍機による輻射熱
シールド板１６の冷却によって液体窒素１９や液体ヘリ
ウム１３の蒸発を抑えることができる。また、輻射熱シ
ールド板１６にコールドヘッド４５を頑強に固定するこ
とにより、冷凍機本体３４を介して輻射熱シールド板１
６を液体窒素容器１８側に吊下げ支持することが可能に
なる。
シールド板１６の冷却によって液体窒素１９や液体ヘリ
ウム１３の蒸発を抑えることができる。また、輻射熱シ
ールド板１６にコールドヘッド４５を頑強に固定するこ
とにより、冷凍機本体３４を介して輻射熱シールド板１
６を液体窒素容器１８側に吊下げ支持することが可能に
なる。
【００４３】第５の実施の形態（図９） この実施の形態では、冷凍機本体３４が液体ヘリウム容
器１４に接続されている。詳しくは、輻射熱シールド板
１６の天壁に、液体窒素容器１８の天壁を貫通して上方
に開口する筒部１６ｂが形成され、この筒部１６ｂに冷
凍機本体３４が挿入されるとともに、その下端のコール
ドヘッド４５が液体ヘリウム容器１４の上面に接合さ
れ、冷凍機本体３４の上部が筒部１８ｂの上端に固定さ
れている。
器１４に接続されている。詳しくは、輻射熱シールド板
１６の天壁に、液体窒素容器１８の天壁を貫通して上方
に開口する筒部１６ｂが形成され、この筒部１６ｂに冷
凍機本体３４が挿入されるとともに、その下端のコール
ドヘッド４５が液体ヘリウム容器１４の上面に接合さ
れ、冷凍機本体３４の上部が筒部１８ｂの上端に固定さ
れている。
【００４４】このように、本発明では、冷凍機の能力に
よって液体ヘリウム容器１４も直接の冷却対象となり得
る。
よって液体ヘリウム容器１４も直接の冷却対象となり得
る。
【００４５】第６の実施の形態（図１０） この実施の形態では、液体窒素容器１８に加えて液体ヘ
リウム容器１４も省略され、超電導マグネット１２と真
空容器２０との間に輻射熱シールド板１６のみが介在し
た構造となっている。そして、冷凍機本体３４の下端の
コールドヘッド４５が超電導マグネット１２に接合さ
れ、上部が輻射熱シールド板１６の天壁に固定されてい
る。
リウム容器１４も省略され、超電導マグネット１２と真
空容器２０との間に輻射熱シールド板１６のみが介在し
た構造となっている。そして、冷凍機本体３４の下端の
コールドヘッド４５が超電導マグネット１２に接合さ
れ、上部が輻射熱シールド板１６の天壁に固定されてい
る。
【００４６】このように、本発明は、パルス管冷凍機の
冷凍能力が高い場合、当該冷凍機によって超電導マグネ
ット１２を直接冷却することにより、いわゆる無冷媒の
容器とすることも可能であり、これによって容器全体の
構造を大幅に簡素化できるとともに、冷媒の補充作業を
不要にすることができる。
冷凍能力が高い場合、当該冷凍機によって超電導マグネ
ット１２を直接冷却することにより、いわゆる無冷媒の
容器とすることも可能であり、これによって容器全体の
構造を大幅に簡素化できるとともに、冷媒の補充作業を
不要にすることができる。
【００４７】また、図１０に示すように、超電導マグネ
ット１２に接続される冷凍機本体３４と、輻射熱シール
ド板１６に接続される冷凍機本体３４とを併用するよう
にしてもよい。このような複数の冷凍機本体３４の併用
は、上述の他の実施の形態にかかる構造でも可能であ
る。
ット１２に接続される冷凍機本体３４と、輻射熱シール
ド板１６に接続される冷凍機本体３４とを併用するよう
にしてもよい。このような複数の冷凍機本体３４の併用
は、上述の他の実施の形態にかかる構造でも可能であ
る。
【００４８】その他、本発明は例として次のような実施
の形態をとることが可能である。
の形態をとることが可能である。
【００４９】(1) 前記各実施形態では、冷却部４０と位
相制御部４２とを一体化して冷凍機本体３４とし、この
冷凍機本体３４全体を容器に装着するようにしている
が、冷却部４０と位相制御部４２とを分離して配管等で
つなぎ、冷却部４０のみを容器に装着するようにしても
よい。逆に、バルブユニット３２と圧縮機３０とは必ず
しも分離されていなくてもよく、これらが共通のハウジ
ングに一体に組み込まれていてもよい。
相制御部４２とを一体化して冷凍機本体３４とし、この
冷凍機本体３４全体を容器に装着するようにしている
が、冷却部４０と位相制御部４２とを分離して配管等で
つなぎ、冷却部４０のみを容器に装着するようにしても
よい。逆に、バルブユニット３２と圧縮機３０とは必ず
しも分離されていなくてもよく、これらが共通のハウジ
ングに一体に組み込まれていてもよい。
【００５０】(2) 本発明において用いるパルス管冷凍機
の具体的な構造は特に限らず、従来から用いられている
種々のパルス管冷凍機、例えば特開平９−１４７７６号
公報に記載されている冷凍機等の適用も可能である。
の具体的な構造は特に限らず、従来から用いられている
種々のパルス管冷凍機、例えば特開平９−１４７７６号
公報に記載されている冷凍機等の適用も可能である。
【００５１】(3) 本発明にかかる低温容器によって保冷
される超電導マグネットの用途は、ＭＲＳに限らず、Ｍ
ＲＩや電力貯蔵装置に用いられる超電導マグネットの保
冷にも本発明を有効に適用することが可能である。
される超電導マグネットの用途は、ＭＲＳに限らず、Ｍ
ＲＩや電力貯蔵装置に用いられる超電導マグネットの保
冷にも本発明を有効に適用することが可能である。
【００５２】
【実施例】図１１は、前記第１の実施の形態で示した低
温容器において、パルス管冷凍機を停止した時に出力さ
れるＮＭＲ信号を示したものであり、図１２は、同容器
においてパルス管冷凍機を駆動している時に出力される
ＮＭＲ信号を示したものである。これらの図を比較して
明らかなように、本発明にかかる低温容器では、冷凍機
停止時と作動時とでＮＭＲ信号の波形にほとんど差異は
みられない。これは、パルス管冷凍機の作動が超電導マ
グネット１２を用いた分析等に実質上の悪影響を与えて
いないことを示すものに他ならない。
温容器において、パルス管冷凍機を停止した時に出力さ
れるＮＭＲ信号を示したものであり、図１２は、同容器
においてパルス管冷凍機を駆動している時に出力される
ＮＭＲ信号を示したものである。これらの図を比較して
明らかなように、本発明にかかる低温容器では、冷凍機
停止時と作動時とでＮＭＲ信号の波形にほとんど差異は
みられない。これは、パルス管冷凍機の作動が超電導マ
グネット１２を用いた分析等に実質上の悪影響を与えて
いないことを示すものに他ならない。
【００５３】
【発明の効果】以上のように本発明は、パルス管冷凍機
の冷却部と圧縮機及び切換装置とを分離し、そのうちの
冷却部のみを低温容器に装着して当該容器または容器内
の超電導マグネットに接続したものであるので、当該超
電導マグネットには振動による悪影響を与えずに超電導
マグネットまたは容器を冷却することを可能にし、冷凍
機を作動させたまま超電導マグネットによるＭＲＳを行
うことを可能にすることにより、その作業効率を有効に
改善することができる効果がある。
の冷却部と圧縮機及び切換装置とを分離し、そのうちの
冷却部のみを低温容器に装着して当該容器または容器内
の超電導マグネットに接続したものであるので、当該超
電導マグネットには振動による悪影響を与えずに超電導
マグネットまたは容器を冷却することを可能にし、冷凍
機を作動させたまま超電導マグネットによるＭＲＳを行
うことを可能にすることにより、その作業効率を有効に
改善することができる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる低温容器の
冷却装置を示す全体構成図である。
冷却装置を示す全体構成図である。
【図２】上記低温容器の断面正面図である。
【図３】上記冷却装置を構成するパルス管冷凍機のシス
テム構成図である。
テム構成図である。
【図４】上記パルス管冷凍機の冷凍サイクルを示す行程
図である。
図である。
【図５】上記低温容器への冷凍機本体の装着構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる低温容器の
冷却装置を示す全体構成図である。
冷却装置を示す全体構成図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態にかかる低温容器の
冷却装置を示す全体構成図である。
冷却装置を示す全体構成図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態にかかる低温容器の
冷却装置を示す全体構成図である。
冷却装置を示す全体構成図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態にかかる低温容器の
冷却装置を示す全体構成図である。
冷却装置を示す全体構成図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態にかかる低温容器
の冷却装置を示す全体構成図である。
の冷却装置を示す全体構成図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態にかかる低温容器
においてパルス管冷凍機が停止している時に出力される
ＮＭＲ信号を示すグラフである。
においてパルス管冷凍機が停止している時に出力される
ＮＭＲ信号を示すグラフである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態にかかる低温容器
においてパルス管冷凍機が作動している時に出力される
ＮＭＲ信号を示すグラフである。
においてパルス管冷凍機が作動している時に出力される
ＮＭＲ信号を示すグラフである。
【図１３】従来の低温容器の断面正面図である。
１０ 低温容器 １２ 超電導マグネット １４ 液体ヘリウム容器 １６ 輻射熱シールド板 １８ 液体窒素容器 ２０ 真空容器 ３０ 圧縮機 ３２ バルブユニット（切換装置） ３３ 配管 ３３ａ 蛇腹部（振動吸収部） ３４ 冷凍機本体 ４０ 冷却部 ４２ 位相制御部 ４４ 蓄冷部 ４５ コールドエンド（寒冷出力部） ４６ パルス管
Claims (11)
- 【請求項１】 超電導マグネットを保冷するための低温
容器において、その容器または容器内の超電導マグネッ
トを冷却するための手段として、圧縮機と、蓄冷部及び
パルス管に寒冷出力部が接続された冷却部と、上記圧縮
機から上記蓄冷部内に圧縮ガスを導入する状態と上記蓄
冷部内のガスを上記圧縮機側へ排気する状態とにバルブ
切換が行われる切換装置と、上記パルス管内のガスの位
相を制御する位相制御部とを備えたパルス管冷凍機を装
備するとともに、上記冷却部と上記圧縮機及び切換装置
とを分離して当該冷却部と切換装置とを配管を介して接
続し、そのうちの冷却部のみを上記低温容器に装着して
上記寒冷出力部を上記低温容器または当該容器内の超電
導マグネットに接続したことを特徴とする低温容器の冷
却装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の低温容器の冷却装置にお
いて、上記冷却部と切換装置とをつなぐ配管の少なくと
も一部に弾性変形可能な振動吸収部を設けたことを特徴
とする低温容器の冷却装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の低温容器の冷却装置にお
いて、上記配管の少なくとも一部を蛇腹状に形成したこ
とを特徴とする低温容器の冷却装置。 - 【請求項４】 請求項２または３記載の低温容器の冷却
装置において、上記配管の少なくとも一部をゴムまたは
合成樹脂で形成したことを特徴とする低温容器の冷却装
置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の低温容
器の冷却装置において、上記冷却部の寒冷出力部を上記
超電導マグネットに接続したことを特徴とする低温容器
の冷却装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の低温容器の冷却装置にお
いて、上記寒冷出力部を上記超電導マグネットに固定
し、この寒冷出力部以外の冷却部または位相制御部を容
器側に固定することにより、上記超電導マグネットが上
記冷却部を介して容器側に支持されるように構成したこ
とを特徴とする低温容器の冷却装置。 - 【請求項７】 請求項６記載の低温容器の冷却装置にお
いて、上記寒冷出力部を下向きにし、上記超電導マグネ
ットが上記冷却部を介して容器側に吊下げ支持されるよ
うに構成したことを特徴とする低温容器の冷却装置。 - 【請求項８】 請求項１〜４のいずれかに記載の低温容
器の冷却装置において、上記低温容器を、外側容器の内
側に内側容器が配された複数層構造とするとともに、上
記内側容器に上記冷却部の寒冷出力部を接続したことを
特徴とする低温容器の冷却装置。 - 【請求項９】 請求項８記載の低温容器の冷却装置にお
いて、上記寒冷出力部を上記内側容器に固定し、この寒
冷出力部以外の冷却部または位相制御部を外側容器に固
定することにより、上記内側容器が上記冷却部を介して
上記外側容器側に支持されるように構成したことを特徴
とする低温容器の冷却装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の低温容器の冷却装置に
おいて、上記寒冷出力部を下向きにし、上記内側容器が
上記冷却部を介して外側容器側に吊下げ支持されるよう
に構成したことを特徴とする低温容器の冷却装置。 - 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載の低
温容器の冷却装置において、上記超電導マグネットが核
磁気共鳴による化学分析に用いられるものであることを
特徴とする低温容器の冷却装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10184223A JP2000022226A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 低温容器の冷却装置 |
| DE1999129659 DE19929659A1 (de) | 1998-06-30 | 1999-06-28 | Cryocooler für Cryostat |
| GB9915051A GB2339011A (en) | 1998-06-30 | 1999-06-28 | Cryostats |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10184223A JP2000022226A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 低温容器の冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000022226A true JP2000022226A (ja) | 2000-01-21 |
Family
ID=16149532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10184223A Pending JP2000022226A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 低温容器の冷却装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000022226A (ja) |
| DE (1) | DE19929659A1 (ja) |
| GB (1) | GB2339011A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005049071A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | パルス管冷凍機 |
| JP2009052881A (ja) * | 2008-11-07 | 2009-03-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温冷却装置 |
| WO2012050205A1 (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-19 | 学校法人中部大学 | 電流リード装置 |
| JP2012107868A (ja) * | 2012-03-09 | 2012-06-07 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温冷却装置 |
| JP2013143478A (ja) * | 2012-01-11 | 2013-07-22 | Kobe Steel Ltd | 超電導マグネット装置及びこの装置に用いられる電流リード |
| CN104764234A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-08 | 阿尔西制冷工程技术（北京）有限公司 | 核磁设备用集风冷水冷于一体的水冷机组 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10359980B4 (de) * | 2003-12-19 | 2007-07-26 | Siemens Ag | Kühleinrichtung für einen Supraleiter |
| CN111243767A (zh) * | 2018-11-29 | 2020-06-05 | 核工业西南物理研究院 | 一种低温用户参数模拟实验方法及低温恒温器过冷系统 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5335505A (en) * | 1992-05-25 | 1994-08-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse tube refrigerator |
| GB2318176B (en) * | 1995-05-16 | 1999-05-19 | Toshiba Kk | A refrigerator having a plurality of cooling stages |
| US5647218A (en) * | 1995-05-16 | 1997-07-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cooling system having plural cooling stages in which refrigerate-filled chamber type refrigerators are used |
| US5711157A (en) * | 1995-05-16 | 1998-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cooling system having a plurality of cooling stages in which refrigerant-filled chamber type refrigerators are used |
| DE19548273A1 (de) * | 1995-12-22 | 1997-06-26 | Spectrospin Ag | NMR-Meßeinrichtung mit Pulsrohrkühler |
| DE19648253C2 (de) * | 1996-11-22 | 2002-04-04 | Siemens Ag | Pulsröhrenkühler und Verwendung desselben |
| GB2329701B (en) * | 1997-09-30 | 2001-09-19 | Oxford Magnet Tech | Load bearing means in nmr cryostat systems |
| GB2330194B (en) * | 1997-09-30 | 2002-05-15 | Oxford Magnet Tech | A cryogenic pulse tube refrigerator |
| GB2329699A (en) * | 1997-09-30 | 1999-03-31 | Oxford Magnet Tech | Load bearing means in cryostat systems |
| GB2329700B (en) * | 1997-09-30 | 2001-09-19 | Oxford Magnet Tech | Improvements in or relating to cryostat systems |
-
1998
- 1998-06-30 JP JP10184223A patent/JP2000022226A/ja active Pending
-
1999
- 1999-06-28 GB GB9915051A patent/GB2339011A/en not_active Withdrawn
- 1999-06-28 DE DE1999129659 patent/DE19929659A1/de not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005049071A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | パルス管冷凍機 |
| JP2009052881A (ja) * | 2008-11-07 | 2009-03-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温冷却装置 |
| WO2012050205A1 (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-19 | 学校法人中部大学 | 電流リード装置 |
| JP5959062B2 (ja) * | 2010-10-14 | 2016-08-02 | 学校法人中部大学 | 電流リード装置 |
| JP2013143478A (ja) * | 2012-01-11 | 2013-07-22 | Kobe Steel Ltd | 超電導マグネット装置及びこの装置に用いられる電流リード |
| JP2012107868A (ja) * | 2012-03-09 | 2012-06-07 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 極低温冷却装置 |
| CN104764234A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-07-08 | 阿尔西制冷工程技术（北京）有限公司 | 核磁设备用集风冷水冷于一体的水冷机组 |
| CN104764234B (zh) * | 2015-03-31 | 2017-03-15 | 阿尔西制冷工程技术（北京）有限公司 | 核磁设备用集风冷水冷于一体的水冷机组 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2339011A (en) | 2000-01-12 |
| GB9915051D0 (en) | 1999-08-25 |
| DE19929659A1 (de) | 2000-01-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050705 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051101 |