JP2002232029A - 極低温格納容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液体ヘリウムを用いて微弱磁気計測装置を断熱
する断熱容器は、わずかな熱の進入により液体ヘリユウ
ムが蒸発する。このため液体ヘリユウムの補充が必要
で、メインテナンスに手間がかかる上に、ランニングコ
ストが増大する。本発明は、前記液体ヘリユウムの蒸発
を小さくできる断熱容器を提供することにある。 【解決手段】内部に冷媒を貯蔵し被冷却物を格納する内
容器と，前記内容器と結合し上面において開口した室温
端を有する中空筒状のネック部と，前記内容器との間に
真空槽を形成する外容器と，前記真空槽中に設置された
熱シールド材と、前記熱シールド材と熱的に結合した冷
却手段と，前記ネック部と前記熱シールド材が熱的に結
合した結合部を有する極低温格納容器であって、前記ネ
ック部の長さに対する前記室温端から前記結合部までの
距離の比が室温端より３％から７５％の範囲内の位置に
前記結合部を設けて成ることに特徴がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，液体ヘリウム等を
用いて磁束計を冷却する微弱磁気計測装置用断熱容器に
係り，液体ヘリウム等の冷媒の消費量を低減し運転コス
トを低減する断熱容器の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】脳や心臓から発生する磁気を測定する生
体磁気計測においては、計測対象磁気の大きさが１０
^-15Ｔと極めて微弱なため、ＳＱＵＩＤ（Ｓｕｐｅｒｃ
ｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅ
ｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ：超電導量子干渉素子）を利
用した高感度磁束センサが使用されている。このＳＱＵ
ＩＤはジョセフソン結合を利用した超電導デバイスであ
り、超電導臨界温度以下に冷却しなければ動作しないた
め、主に液体ヘリウム等の極低温冷媒を用いて冷却され
る。そのため生体磁気計測装置で使用されるＳＱＵＩＤ
磁束センサを格納する容器には、クライオスタットある
いはデュワと呼ばれる極低温格納容器が使用されてい
る。

【０００３】図９は従来使用されている生体磁気計測用
クライオスタットの構造を示したものである。クライオ
スタットは、底部にＳＱＵＩＤ磁束センサ２が配置可能
であり、液体ヘリウム３を貯蔵するための内容器１と、
内容器１との間に真空槽５を形成する外容器４と、真空
槽５内に設置される高温側第１熱シールド７と低温側第
２熱シールド８と，内容器１の開口部に挿入される断熱
材６と，開口部を塞ぐための蓋（上部フランジ）１２に
より構成される。生体磁気計測装置においては，装置自
身からの磁気の発生を抑制するために，主にガラス繊維
強化プラスチック（ＧＦＲＰ）で製作され，高分子接着
剤を利用して組み立てられている。クライオスタットは
極めて断熱性に優れているが，内容器１の内部に貯蔵さ
れる液体ヘリウム３の蒸発潜熱は非常に小さいため，わ
ずかな熱の侵入により大量の液体ヘリウムが蒸発し，定
期的な液体ヘリウムの補充が必要である。これにより，
生体磁気計測装置を運転するには高額なランニングコス
トが発生するとともに，メインテナンス性に劣るという
欠点があった。

【０００４】内容器１内部の液体ヘリウム３への侵入熱
は，開口した室温端と液体ヘリウム温度（４．２K）と
が熱的に結合している内容器１の壁を伝わる熱伝導成分
１３と，内容器１への輻射成分（輻射熱量１４、１５，
１６）の総和である。内容器１に加わる輻射成分を小さ
くするために，内容器１の周りには高温側熱シールド材
７と低温側熱シールド材８が設置されている。この構造
により，内容器１には低温側熱シールド８からの輻射熱
量１４が加わっている。

【０００５】高温側熱シールド材７および低温側熱シー
ルド材８の一端は内容器１と熱的に結合しており、侵入
熱量により蒸発したヘリウムガスの顕熱を利用して冷却
されている。ここで，高温側熱シールド材７は室温であ
る外容器４からの輻射熱量１５を受け，低温側熱シール
ド材８は高温側熱シールド材７からの輻射熱量１６を受
ける。高温側熱シールド材７および低温側熱シールド材
８が受けた熱量は，各熱シールド材の熱伝導により内容
器１へ伝わることになり，各熱シールド材と内容器１の
結合部以下（下部）を伝わる熱伝導成分は増加する。

【０００６】また，侵入熱量が小さくなり蒸発ガス量が
低減すると，蒸発ヘリウムガスが各熱シールド材を冷却
する能力が低下し，高温側熱シールド材７および低温側
熱シールド材８の温度が上昇するため輻射熱量が増大す
る。このように従来のクライオスタットにおいては，侵
入熱量の低減が困難であった。

【０００７】図１０は従来の生体磁気計測装置全体の構
成例を示している。生体磁気計測装置は微弱な磁気を計
測するため，外部環境磁場変動の影響を除外する必要が
あり，磁気シールドルーム２０の内部で行われる。磁気
シールドルーム２０の内部には，ＳＱＵＩＤ磁束センサ
２を格納し液体ヘリウム３を貯蔵するクライオスタット
２１，クライオスタットを支持・固定するガントリー２
２，被験者２３が横になるためのベッド２４が設置され
ている。被験者２３は通常仰向けの状態で計測が行われ
るが，伏臥で計測される場合もある。ＳＱＵＩＤ磁束セ
ンサ２での計測値はケーブルＣ１，Ｃ２などによって磁
気シールドルーム２０の外部に設置された計測回路２５
を経て，計測用コンピュータ２６に取り込まれ，ディス
プレイ２７に表示される。

【０００８】なお，生体磁気計測装置における液体ヘリ
ウム消費量を低減する先行技術として，特開平１１−８
９８１１号公報に記載された方法がある。この方法で
は，熱シールドと熱的に結合した蓄熱材を取り付け，外
部から熱シールド材を介して伝わった熱を吸収すること
により，内容器に伝わる熱量を低減している。また、特
開２０００−２４１５１６号公報に記載された方法で
は、デュワの内筒容器と外筒容器の間に、内筒容器の挿
入口近傍に接した状態で当該内筒容器を包み込むように
形成された非磁性金属からなるサーマルシールド材を設
け、かつこのサーマルシールド材を冷却機で冷却するよ
うにしている。また、特開昭６３−１１７４０９号公報
には、超電導マグネットなどに使用する冷凍機付極低温
容器についての記載がある。この容器は配管内の熱シー
ルド材貫通部分に着脱可能で配管と接触する仕切り版を
取り付けたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の生体磁気計測装
置では、格納容器、特に内容器への伝導進入熱量の低減
が大きな問題である。伝熱量の進入があると冷媒が蒸発
し、頻繁に補充しなければならず、どうしてもランニン
グコストが高額になり、メインテナンス性にも問題があ
った。

【００１０】前記従来技術等をみても、ネック部に対す
る熱シールド材の取り付け位置の最適化について言及さ
れているものはない。本発明は熱シールド材の取り付け
位置に最適な位置があることを確かめ、生まれた発明で
ある。

【００１１】また，熱シールドの冷却源として例えば液
体窒素等の冷媒を使用しているため，熱シールド材を冷
媒の沸点温度以下に冷却することが困難であり，上記構
造の生体磁気計測装置においてはクライオスタット内部
への侵入熱量の低減化が困難であった。また上記の従来
技術においても、蓄熱材による熱の吸収、あるいは非磁
性金属からなるサーマルシールド材を設けている。

【００１２】本発明の目的は，ネック部に対する熱シー
ルド取り付け位置の最適化をはかり、クライオスタット
内部への侵入熱量を小さくすることによって，冷媒の消
費量を低減し，生体磁気計測装置のランニングコストを
低減することが可能となる極低温格納容器を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を以
下の手段によって解決することができる。内部に冷媒を
貯蔵し被冷却物を格納する内容器と，前記内容器と結合
し上面において開口しフランジ部をもつ中空筒状のネッ
ク部と，前記内容器との間に真空槽を形成する外容器と
を有する格納容器において、前記真空槽に設置された熱
シールド材と、前記熱シールド材と熱的に結合した冷却
手段と、前記ネック部と前記熱シールド材を熱的に結合
した結合部とを具備し、前記結合部は前記熱シールド材
から内容器への輻射熱と前記ネック部の壁により内容器
へ伝わる熱伝導成分の和が前記結合部をもたないときよ
りも小さくなる位置に設けたことに特徴がある。

【００１４】また、前記ネック部と前記熱シールド材と
の結合部を前記熱シールドから内容器への輻射熱と前記
ネック部の壁により内容器へ伝わる熱伝導成分の和が最
も小さくなる位置に設けたこと、また、前記ネック部と
前記熱シールド材との結合部を前記熱シールドから内容
器への輻射熱と前記ネック部の壁により内容器へ伝わる
熱伝導成分の和が最も小さくなる位置に対してあらかじ
め定められた範囲内の位置に設けたこと、また前記ネッ
ク部と前記熱シールド材との結合部を前記ネック部の長
さに対して前記フランジ端部からの長さの比が３％から
７５％の範囲内の位置に設けたことに特徴がある。

【００１５】また、前記ネック部と前記熱シールド材と
の結合部を前記ネック部の長さに対して前記フランジ端
部からの長さの比が１７％から２６％の範囲の位置に設
けたこと、前記ネック部の径あるいは断面積が前記内容
器の径あるいは底部断面積よりも小さいネック部で構成
したことに特徴がある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
もとづいて説明する。図１は，本発明における生体磁気
計測装置の一実施例の断面図である。内容器１は底部に
ＳＱＵＩＤ磁束センサ２を格納するための面積を有し，
内部には液体ヘリウム３を貯蔵できる構造である。ま
た，内容器１と結合し，開口部の大きさが内容器１の底
面の大きさよりも小さなネック部１０を有する狭首型構
造を採用することによって，開口した室温端から液体ヘ
リウム温度を結ぶ部分の熱伝導面積を減少し，開口部上
端からの熱伝導成分の低減化を行っている。ここで内容
器１の底面の大きさよりも小さなネック部１０というの
は、内容器の径よりも小さな径を有するネック部という
意味である。さらに，ネック部１０の壁の厚さを強度的
に十分な信頼性が保証できる範囲で可能な限り薄くし，
熱伝導面積を小さくしている。

【００１７】ネック部１０の内部には熱伝導率の低い発
泡ポリウレタンで構成された断熱材６を積層することに
より，室温である上面からの熱伝導による熱侵入を低減
している。６ａ〜ｆは熱の均等化を図る部材であって、
この実施例ではアルミの板を使用している。発泡ポリウ
レタン内部に存在する気泡は，極低温状態では液化する
ため真空断熱の役割を果たし，極低温域で高い断熱効果
を有する。

【００１８】外容器４は内容器１との間に真空槽５を実
現するために，図示しない真空排気口を有する。ここで
真空排気口をネック部１０の側面位置に配置することに
より，真空排気時に真空排気口から内部の断熱材等を吸
い込むことを防止している。

【００１９】内容器１，ネック部１０，外容器４は熱伝
導率が小さく且つ極低温域での高い強度を有するガラス
繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）製であり，高分子接
着剤を用いて形成している。ネック部１０の内部に挿入
される断熱材６の外径はネック部１０の内径よりも小さ
くなっており，蒸発したヘリウムガスは断熱材６とネッ
ク部１０の隙間を流れる構造となっている。また検出信
号を取り出す信号ケーブルＣ０もこの隙間を利用して取
り出す。蒸発したヘリウムガスは上部フランジ１２に取
り付けられた図示しないガス抜きポートより外部に排出
される。侵入熱量により蒸発したヘリウムガスは，断熱
材６とネック部１０の隙間を流れる間に断熱材６および
ネック部１０と熱交換を行い，ネック部１０を伝わる熱
伝導成分の低減に寄与している。

【００２０】内容器１の表面と熱シールド材３７の表面
には，表面にアルミニウムが蒸着されたテープを全面に
わたって貼り付け，輻射を受ける面の放射率を低減する
ことにより，内容器１が熱シールド材３７から受ける輻
射熱量３５が小さくなるようにしている。また，熱シー
ルド材３７が外容器４から受ける輻射熱量３４を低減す
る効果も有する。

【００２１】熱シールド材３７と外容器４との間には図
示しない断熱材を施しており，室温である外容器４から
熱シールド材３７が受ける輻射熱量３４を低減してい
る。ここで断熱材は，ポリエステル薄膜の片面にアルミ
ニウムを蒸着させたものと，表面に凹凸を有するポリエ
ステル薄膜の両面にアルミニウムを蒸着させたものを相
互に多数重ね合わせた積層断熱材を使用している。

【００２２】本発明では熱シールド材３７は１枚のみ設
置し，パルス管冷凍機９により低温に冷却される。熱シ
ールド材３７は非磁性且つ熱伝導率に優れた銅製であ
り，またＳＵＩＤ磁束センサ２近傍では被覆銅線や板を
短冊状に加工した部材を用いることにより，冷却特性に
優れかつ外部磁場の変動により導体表面に発生する渦電
流を抑制可能な構造としている。

【００２３】熱シールド材３７とパルス管冷凍機９の間
には，極低温域での熱伝導率が高いインジウムや真空用
グリースを挟み込むことによって接触熱抵抗を小さく
し，熱シールド材３７とパルス管冷凍機９の間に生じる
温度差を小さくしている。

【００２４】パルス管冷凍機９には，外容器４から受け
る輻射熱量３４と熱シールド材３７とネック部１０の結
合部１９からパルス管冷凍機９への熱移動３２が熱負荷
として加わり，パルス管冷凍機９はこの熱負荷に対応し
た冷却温度に冷却される。

【００２５】図２は本発明における生体磁気計測装置の
全体構成の例を示している。従来の生体磁気計測装置の
構成（図１０）と同様に，計測は磁気シールドルーム２
０の内部で行われる。ＳＱＵＩＤ磁束センサ２を格納
し、液体ヘリウム３を貯蔵するクライオスタット２１に
はパルス管冷凍機９が取り付けられている。パルス管冷
凍機９は寒冷を発生するコールドヘッド部に機械駆動す
る要素を持たず，機械駆動する圧縮機ユニット４０およ
びヘリウムガス流れ方向を周期的に切り替えるバルブユ
ニット４１は冷凍機コールドヘッド部から離して設置さ
れる。

【００２６】本発明では，圧縮機ユニット４０とバルブ
ユニット４１は磁気シールドルーム２０の外側に置き，
圧縮機ユニット４０とバルブユニット４１はフレキシブ
ルチューブ４２により結合されている。また，バルブユ
ニット４１とコールドヘッド部は連結管４３にて結合さ
れている。連結管４３が振動することによる磁場変動を
回避するために，連結管４３は磁気シールドルーム２０
と非接触な形で固定されている。図３は，本発明におけ
る一実施例における熱シールド材とネック部の熱的結合
構造を示した断面図である。全長Ｌ₀のネック部１０に
おいて，室温端である開口部からＬs離れた位置に熱シ
ールド３７とネック部１０の結合部１９を設けている。
また，熱シールド材３７はパルス管冷凍機９とも熱的に
結合している。３５は上記のように熱シールド材３７か
ら受ける輻射熱量である。

【００２７】図４は結合部１９の温度がパルス管冷凍機
の冷却温度よりも高い場合における熱の流れを示したも
のである。結合部１９の温度がパルス管冷凍機９の冷却
温度よりも高くなる場合には，結合部１９から熱シール
ド材３７を介してパルス管冷凍機９への熱移動３２が生
じるため，結合部１９よりも下方のネック部１０の壁を
伝わる熱伝導成分３３が小さくなる。パルス管冷凍機９
が受ける熱負荷は，外容器４からの輻射熱量３４と結合
部１９からパルス管冷凍機９への熱移動３２の総和であ
るため，パルス管冷凍機９が受ける熱負荷は増大し，パ
ルス管冷凍機９の冷却温度は上昇し，熱シールド材３７
の温度が上がり，熱シールド材３７から内容器１への輻
射熱量３５が増大する。

【００２８】図５は結合部１９の温度がパルス管冷凍機
の冷却温度よりも低い場合における熱の流れを示したも
のである。結合部１９の温度がパルス管冷凍機９の冷却
温度よりも低い場合には，パルス管冷凍機９から熱シー
ルド材３７を介して結合部１９への熱移動３８が生じる
ため，結合部１９以下（結合部１９の下方部）では，ネ
ック部１０の壁を伝わる熱伝導成分３３が大きくなる。
また，パルス管冷凍機９が受ける熱負荷は，外容器４か
ら熱シールド材３７が受ける輻射熱量３４とパルス管冷
凍機９から結合部１９への熱移動３８の差となり，パル
ス管冷凍機９が受ける熱負荷は減少し，パルス管冷凍機
９の冷却温度は降下し，熱シールド材３７の温度が下が
り，熱シールド材３７から内容器１への輻射熱量３５は
減少する。

【００２９】結合部１９の温度がパルス管冷凍機の冷却
温度よりも高い場合においても，結合部１９の位置によ
り侵入熱量は変化する。すなわち，結合部１９が室温側
に近すぎる場合には，結合部１９の温度が高いために，
結合部１９から熱シールド材３７を介してパルス管冷凍
機９への伝わる熱伝導成分の一部３２が大きくなり，冷
凍機９が受ける熱負荷が増大し，パルス管冷凍機９の温
度が上昇する。パルス管冷凍機９の温度の上昇は，パル
ス管冷凍機９と熱的に結合した熱シールド材３７の温度
上昇に直結しているため，熱シールド材３７の温度も上
昇する。したがって，熱シールド材３７から内容器１へ
の輻射熱量３５が増大してしまう。しかし，熱伝導成分
に着目すると，温度差が生じる区間の距離（Ｌo―Ｌ
ｓ）が長くなるため，結合部１９以下（結合部１９より
下方部）のネック部１０の壁を伝わる熱伝導成分３３が
小さくなる。

【００３０】一方，結合部１９の位置が低温側に近すぎ
る場合には，結合部１９の温度が低いために，結合部１
９から熱シールド材３７を介してパルス管冷凍機９へ伝
わる熱伝導成分の一部３２は小さくなるため，パルス管
冷凍機９が受ける全熱負荷は減少し ，パルス管冷凍機
９の冷却温度は低下する。そして，パルス管冷凍機９と
熱的に結合した熱シールド材３７の温度は低下する。し
たがって，熱シールド材３７から内容器１への輻射熱量
３５は小さくなる。しかし，結合部１９が低温側にある
ため，温度差が生じる区間の距離（Ｌo―Ｌs）が短くな
ることにより，結合部１９より下方のネック部１０の壁
を伝わる熱伝導成分３３が大きくなる。

【００３１】内容器１の内部の液体ヘリウム２への侵入
熱量は，結合部１９から下方に伝わる熱伝導成分３３
と，熱シールド材３７から内容器１への輻射熱量３５の
総和である。結合部１９の位置の変化（鉛直方向の位置
変化、（Ｌo―Ｌs））により，結合部１９から下方に伝
わる熱伝導成分３３と，熱シールド材３７から内容器１
への輻射熱量３５は変化し，結合位置の変化に対して熱
伝導成分３３と輻射成分３５はそれぞれ相反する変化を
することから，両者の関係から決まる侵入熱量には最小
値が存在することになる。

【００３２】図６は熱シールド材とネック部を結合しな
い場合における生体磁気計測装置の断面構造を説明する
図である。熱シールド材３７とネック部１０を結合しな
い場合においては，パルス管冷凍機９には外容器４から
熱シールド材３７が受ける輻射熱量３４に相当する熱負
荷を受ける。この熱負荷は，外容器４の温度が所定の値
に保たれている限り一定であると考えられる。したがっ
て、パルス管冷凍機９および熱シールド材３７の温度は
一定に保たれ，熱シールド材３７から内容器１が受ける
輻射熱量３５も一定となる。内容器１の内部の液体ヘリ
ウム３には，室温である開口端部から液体ヘリウム温度
（４．２K）までネック部１０の壁を伝わる熱伝導成分
３９と熱シールド材３７からの輻射成分３５が侵入熱量
として加わるため，これに相当した液体ヘリウムが蒸発
する。

【００３３】図７は熱シールド材とネック部の結合部の
位置と熱伝導成分および輻射成分の関係を示す解析結果
の一例である。横軸はＬs/Ｌo、縦軸はＱ／Ｑ₀で表わし
ている。図６で示した熱シールド材３７とネック部１０
とを結合しなかった場合における侵入熱量よりも，侵入
熱量が小さかった場合にのみ，本発明における熱シール
ド材３７とネック部１０とを結合したことによる侵入熱
量の低減の効果が発揮されるものである。そこで，熱シ
ールド材３７とネック部１０を熱的に結合しない場合の
クライオスタットにおける侵入熱量をＱoとし，このＱo
を用いて侵入熱量を無次元化する。Ｑoは図６におい
て、ネック部１０の壁を伝わる熱伝導成分３９（Ｑ_C ）
と熱シールド材３７からの輻射成分３５(Ｑ_{r '})の和であ
る（Ｑo＝Ｑ _C ＋Ｑ_{r '}）。また，結合部（取り付け位置）
１９の位置はネック部１０の全長Ｌoを用いて無次元化
する。

【００３４】ここで，ネック部１０の壁を伝わる熱伝導
成分３３をＱc,熱シールド材からの輻射成分３５をＱr
とする。また，全侵入熱量は熱伝導成分と輻射成分の総
和であり、（Ｑc＋Ｑr）＝Ｑで表わす。

【００３５】熱シールド材３７は、ネック部１０と室温
部である開口端からＬsだけ離れた位置で結合する。し
たがって、無次元長さＬs/Ｌoは結合部１９の位置を示
し、ネック部１０の室温部である開口端でＬs/Ｌo=0で
あり、ネック部１０の低温端でＬs/Ｌo＝1である。

【００３６】熱シールド材３７とネック部１０とを結合
しない場合における侵入熱量Ｑoと比較して、熱シール
ド材３７とネック部１０とを結合することにより侵入熱
量が低減した効果は、 （(Ｑc＋Ｑr)/Ｑo）＜１ の場合にのみ発揮する。したがって図７の結果より ０．０３＜(Ｌs/Ｌo)＜０．７５ の範囲で熱シールド材３７とネック部１０を結合すれ
ば、熱シールド材３７とネック部１０とを結合しない場
合に比べて侵入熱量を低減することが可能であることが
わかる。

【００３７】また、熱シールド材３７とネック部１０を
結合した場合の全侵入熱量Ｑ（Ｑ＝Ｑc＋Ｑr）は、図７
から分かるように Ｑ_min＝０．１７＜(Ｌs/Ｌo)＜０．２６ の範囲において最小値をとり、熱シールド材３７とネッ
ク部１０とを結合しない場合の４０％の侵入熱量に低減
することが可能である。図７の例ではＬs/Ｌoが０．１
７〜０．２６の間が平坦な場合であるが、場合によって
は平坦部が非常に狭い場合もある。そのような場合は、
最小値を含みＬs/Ｌoが予め定められた範囲内、あるい
はＱ／Ｑ₀が最小値を含む予め定められた範囲内に対応
するところに結合部を設けるのがよい。

【００３８】このように結合部の位置を変えることによ
って、内容器への進入熱量を大幅に減少することができ
る。結局その分だけ冷媒の消費を抑えることができるの
で、ヘリウムの補充周期の間隔を長くすることができ
る。

【００３９】図８は本発明の他の実施例を示している。
この実施例は、熱シールド材３７とネック部１０の結合
方法に特徴がある。図８は、熱シールド材３７とネック
部１０との結合を、熱伝導体１１を介して結合してい
る。この場合における熱シールド材３７とネック部１０
の結合位置の温度は，ネック部１０と熱伝導体１１との
結合部１９（ネック部１０側）の温度で代表する。ま
た，結合位置の長さＬsは室温端から結合部１９（ネッ
ク部１０側）までの距離である。この場合も図７と同様
に内容器１に伝わる熱量が最小になる結合部１９の位置
が存在する。熱シールド材に接続されている熱伝導体１
１とネック部１０の結合部１９の最適位置に結合部を設
ける個とが望ましい。また、最適位置に対して予め定め
られた範囲の位置に結合部を設けることは、上記の実施
例の場合と全く同じである。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、クライオスタット内部
への侵入熱量が小さくなり，液体ヘリウム消費量が低減
するため，液体ヘリウムの補給周期を長くすることがで
きるので，ランニングコストが低減するとともに，メイ
ンテナンス性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる一実施例の生体磁気計測装置の断
面構造を説明する断面図である。

【図２】本発明になる生体磁気計測システム全体を説明
する図である。

【図３】本発明における一実施例における熱シールドと
ネック部の熱的結合構造を示した断面図である。

【図４】本発明になる一実施例における結合部の熱の流
れを説明する図である。

【図５】本発明になる一実施例における結合部の熱の流
れを説明する図である。

【図６】熱シールドとネック部とを結合しない場合にお
ける生体磁気装置の断面構造を説明する図である。

【図７】熱シールドとネック部の結合位置とクライオス
タット内部への侵入熱量の関係を示す一例である。

【図８】本発明における他の実施例における熱シールド
とネック部の熱的結合構造を示した断面図である。

【図９】従来の生体磁気計測装置の断面構造を説明する
断面図である。

【図１０】従来の生体磁気計測全体システムを説明する
図である。

【符号の説明】

１；内容器， ２；ＳＱＵＩＤ磁束センサ， ３；液体
ヘリウム， ４；外容器， ５；真空槽， ６断熱材，
７；高温側第１熱シールド材， ８低温側第２熱シー
ルド材， ９；冷凍機， １０；ネック部， １１；熱
伝導体， １２；上部フランジ， １３；熱伝導成分、
１４；内容器に加わる輻射成分、 １５；外容器から
高温側熱シールドに加わる輻射成分、 １６；高温側熱
シールド材から低温側熱シールド材に加わる輻射成分、
１９；結合部、 ２０；磁気シールドルーム， ２
１；クライオスタット， ２２；ガントリー， ２３；
被験者， ２４；ベッド， ２５；磁気計測回路， ２
６；計測用パソコン， ２７；ディスプレイ、 ３１；
熱伝導成分、 ３２；ネック部から熱シールドへの移動
熱量、 ３３；熱シールド材とネック部の結合部以下の
熱伝導成分、 ３４外容器から熱シールド材が受ける輻
射熱量、 ３５；熱シールドから内容器が受ける輻射熱
量（輻射成分）、 ３７；熱シールド材、 ３８；熱シ
ールド材からネック部への移動熱量、 ３９；ネック部
と熱シールド材が結合しない場合の熱伝導成分、 ４
０；冷凍機圧縮機ユニット、 ４１；冷凍機バルブユニ
ット、 ４２；フレキシブルチューブ、 ４３；連結管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹渕 仁 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Ｆターム(参考） 3L044 AA04 BA08 CA13 DB03 DD07 KA04 4C027 AA10 CC00 KK00 KK01 4M114 AA02 AA19 AA28 BB03 CC08 CC16 DA02 DA03 DA07 DA13 DA15 DA18 DA32 DA51 DA54

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に冷媒を貯蔵し被冷却物を格納する内
   容器と，前記内容器と結合し上面において開口しフラン
   ジ部をもつ中空筒状のネック部と，前記内容器との間に
   真空槽を形成する外容器とを有する格納容器において、
   前記真空槽に設置された熱シールド材と、前記熱シール
   ド材と熱的に結合した冷却手段と、前記ネック部と前記
   熱シールド材を熱的に結合した結合部とから構成し、前
   記結合部は前記熱シールド材から内容器への輻射熱と前
   記ネック部の壁により内容器へ伝わる熱伝導成分の和が
   前記結合部をもたないときよりも小さくなる位置に設け
   たことを特徴とする極低温格納容器。
2. 【請求項２】前記請求項１記載において、前記ネック部
   と前記熱シールド材との結合部を前記熱シールド材から
   内容器への輻射熱と前記ネック部の壁により内容器へ伝
   わる熱伝導成分の和が最も小さくなる位置に設けたこと
   を特徴とする極低温格納容器。
3. 【請求項３】前記請求項２記載において、前記ネック部
   と前記熱シールド材との結合部を前記熱シールド材から
   内容器への輻射熱と前記ネック部の壁により内容器へ伝
   わる熱伝導成分の和が最も小さくなる位置に対してあら
   かじめ定められた範囲内の位置に設けたことを特徴とす
   る極低温格納容器。
4. 【請求項４】前記請求項１記載において、前記ネック部
   と前記熱シールド材との結合部を前記ネック部の長さに
   対して前記フランジ端部からの長さの比が３％から７５
   ％の範囲内の位置に設けたことを特徴とする極低温格納
   容器。
5. 【請求項５】前記請求項１記載において、前記ネック部
   と前記熱シールド材との結合部を前記ネック部の長さに
   対して前記フランジ端部からの長さの比が１７％から２
   ６％の範囲の位置に設けたことを特徴とする極低温格納
   容器。
6. 【請求項６】前記請求項１の記載において，前記ネック
   部の径あるいは断面積が前記内容器の径あるいは底部断
   面積よりも小さいネック部で構成したことを特徴とする
   極低温格納容器。
7. 【請求項７】前記請求項１記載において，前記冷却手段
   がパルス管冷凍機であることを特徴とする極低温格納容
   器。