JP2005160277A - 動力装置とそれを用いた冷凍機、応用機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 モータ特性を損なわない箇所に隔壁部を設けると共に、モータの効率を向上し出力トルクを改善した動力装置を提供することにある。
【解決手段】 動力装置1は、内側カップリングマグネット10を備えた出力軸11と、外側カップリングマグネット12を備えた支持体13と、前記両カップリングマグネット10,12間の前記出力軸11の長さ方向に延びる薄い隔壁部17を備え、被取付面に密封用パッキングを収納する凹溝19を有する外側環状板部15を備え、前記隔壁部17とそれに連なる円板部18により前記出力軸11を回転自在に収納する密封構造の上部マグネットカップリング機構用ケーシング7とを有するマグネットカップリング機構6と、回転軸46を有するモータ2とからなり、前記モータ2の回転軸46をマグネットカップリング機構6の支持体13に連結する。
【選択図】図1
Description
例えば、
(1)製造及び組立時に混入したり、或いは連続運転時に作動ガスや構成部品等から発生する水分、不純物ガス、例えば二酸化炭素等のコンタミ(不純物)を完全に除去することができない場合があった。このため、冷凍装置本体内のコンタミが金属メッシュ部材等からなる蓄冷材を通過する際に集積・凝固して、金属メッシュ部材等に目詰まりを引き起こす。この結果、作動ガスが蓄冷材を通過する際に圧力損失が生じて、膨張空間での膨張仕事が減少すると共に、蓄冷材での熱交換効率の低下を引き起こし、冷凍特性が大きく低下することになる。
(2)また、駆動源にモータを用いる場合には、冷却ガスの漏洩を防止するためにモータも含めてクランクケースを密封することが行われている。しかし、モータには金属材料以外の各種材料からなるコイル巻線等が用いられているため、このコイル巻線等が主にコンタミを発生することになる。
このカップ状カバーの厚みにより電機子と回転子との間の磁気的ギャップが増大されることになり、回転子と鎖交する電機子コイルの有効鎖交磁束が減少する。さらにカップ状カバーの材質が非磁性ではあるが金属などの場合には、その導電性のために鉄損を増大せしめ、その結果、出力トルクを低下させるとともに電機子コイルの電流を増加し、効率が劣化する不都合が発生する。
(a) 本発明は、上記の「モータ特性を損なわない箇所に隔壁部を設けると共に、高効率のモータ特性および高トルクの出力特性を有する動力装置を提供する」目的を達成するために、動力手段を、基本的には、取付相手のハウジングに密封状態で取り付ける密封構造を採りながら出力軸から回転出力の取り出しができるマグネットカップリング機構と、回転軸を有し密封のための隔壁構造を必要としない駆動源のモータとからなり、前記両回転軸を連結して構成する手段を採用する。この動力装置としては任意のモータ、例えば、同期モータ、シンクロナスモータ、ブラシレス直流モータを含むブラシレスモータ、直流モータ、誘導電動機等を用いることができる。
(b) クライオポンプ等で運転開始時はモータの回転数を上げ、冷却効率を下げて早く目標温度に到達させ、目標温度到達後は、モータ回転数を下げ、温度維持に必要な効率で回転する。その際の前記モータを制御する駆動回路が、例えばインバータ回路、チョッパ回路等のような高周波スイッチングノイズを発生する回路を使用しているときには(例えば、特許文献2参照)、この駆動回路の周囲の環境、特に近くに配置される精密な測定用素子、測定装置、計測器、他の制御装置、信号線等に有害なノイズ信号を誘起することが知られている。
このような問題を解消するために、本発明の動力装置に用いるモータの駆動回路には、高周波スイッチングノイズを発生しない回路を用いる。この高周波ノイズを発生しない駆動回路を用いた場合、使用可能なモータの範囲が制限される。
(c) 以上(a)(b)の条件を満たすとしても、本発明の動力装置のモータ、即ち、マグネットカップリング機構に連結される前記モータが、例えば、スコッチヨークを介して上下動するディスプレイサー等のように負荷トルクが大きく変動する負荷に連結されている場合には、モータの駆動トルクが不足する事態の発生が予想される。
この不足する事態とは、使い方として、予定以上に急速に冷却する必要にせまられる場合、実装スペースの都合上、大型のモータの実装が困難な場合等がある。
ア) 本発明の動力装置は、基本的には、
内側カップリングマグネットを備えた出力軸と、
外側カップリングマグネットを備えた支持体と、
前記両カップリングマグネット間の前記出力軸の長さ方向に延びる薄い隔壁部を備え、被取付面に密封用パッキングを収納する凹溝を有する外側環状板部を備え、
前記隔壁部とそれに連なる円板部により前記出力軸を回転自在に収納する密封構造の上部マグネットカップリング機構用ケーシングとを
有するマグネットカップリング機構と、
回転軸を有するモータとからなり、
モータの回転軸をマグネットカップリング機構の支持体に連結したことを特徴とする。
イ) 本発明の前記ア)を改良した動力装置は、前記マグネットカップリング機構がキャップを有し、前記キャップは前記マグネットカップリング機構における出力軸を回転自在に挿通するように形成され、
前記キャップは前記隔壁部とそれに連なる前記円板部により前記出力軸を回転自在に収納する空間に蓋をするように配置され、
前記外側環状板部と前記キャップの前記両カップリングマグネットに対向する面を前記両カップリングマグネットに近接して平面に形成したことを特徴とする。
ウ) 本発明の前記ア)又はイ)を改良した動力装置は、
前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングはフランジ部を備え、
前記マグネットカップリング機構は下部マグネットカップリング機構用ケーシングを有し、
前記下部マグネットカップリング機構用ケーシングはフランジ部と環状底板部を備え、
前記両ケーシングのフランジ部を突き合わせるように設けて前記支持体および前記両カップリングマグネットを収納し、
前記モータは上部モータケーシングを有し、
前記環状底板部と前記上部モータケーシングの対向面を平坦に形成して組み合わせたことを特徴とする。
エ) 本発明の、前記「ア」乃至「ウ」のいずれか1項を改良した動力装置はモータをブラシレスモータとしたことを特徴とする。
オ) 本発明の前記「エ」を改良した動力装置は、ブラシレスモータをブラシレス直流モータとしたことを特徴とする。
カ) 本発明の前記「ア」乃至「オ」のいずれか1項を改良した動力装置は、
前記マグネットカップリング機構と前記モータの間に減速機構に連結された出力軸を有する減速機を設け、
前記マグネットカップリング機構の支持体と前記減速機の前記出力軸とを連結し、前記モータの前記回転軸を前記減速機の減速機構に連結したことを特徴とする。
キ) 本発明の前記「オ」又は「カ」を改良した動力装置は、前記モータが、
電機子コイルを備えたステータと、ローターマグネットが連結されると共に回転軸を有するローターとを有し、
前記ローターマグネットは2個の板状の環状磁石からなり、前記両環状磁石は前記回転軸の長さ方向に所定距離離間して該回転軸に前記板状の面が直交するように設け、前記両環状磁石の間に前記電機子コイルを設けることを特徴とする。
ク) 本発明の冷凍機は、上記特徴を有する動力装置を動力源とするので、動力装置内部のコンタミ、例えばモータからのコンタミが冷凍機内部の作動ガスへ混入することを阻止でき、冷凍機の冷却効率を向上することができ、さらに、各種応用装置に用いられて装置の効率を改善することができる。
(1) 動力装置は、
内側カップリングマグネットを備えた出力軸と、
外側カップリングマグネットを備えた支持体と、
前記両カップリングマグネット間の前記出力軸の長さ方向に延びる薄い隔壁部を備え、被取付面に密封用パッキングを収納する凹溝を有する外側環状板部を備え、
前記隔壁部とそれに連なる円板部により前記出力軸を回転自在に収納する密封構造の上部マグネットカップリング機構用ケーシングとを
有するマグネットカップリング機構と、
回転軸を有するモータとからなり、
前記モータの前記回転軸を前記マグネットカップリング機構の前記支持体に連結したことを特徴とする。
(2)上記(1)記載の動力装置は、
前記マグネットカップリング機構はキャップを有し、前記キャップは前記マグネットカップリング機構における出力軸を回転自在に挿通するように形成され、
前記キャップは前記隔壁部とそれに連なる前記円板部により前記出力軸を回転自在に収納する空間に蓋をするように配置され、
前記外側環状板部と前記キャップの前記両カップリングマグネットに対向する面を前記両カップリングマグネットに近接して平面に形成したことを特徴とする。
(3)上記(1)又は(2)記載の動力装置は、
前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングはフランジ部を備え、
前記マグネットカップリング機構は下部マグネットカップリング機構用ケーシングを有し、
前記下部マグネットカップリング機構用ケーシングはフランジ部と環状底板部を備え、
前記両マグネットカップリング機構用ケーシングの前記フランジ部を突き合わせるように設けて前記両マグネットカップリング機構用ケーシングにより形成される空間内に前記支持体および前記両カップリングマグネットを収納し、
前記モータは上部モータケーシングを有し、
前記環状底板部と前記上部モータケーシングの対向面を平坦に形成して組み合わせたことを特徴とする。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれか1項記載の動力装置は、
前記モータをブラシレスモータとしたことを特徴とする。
(5)上記(4)記載の動力装置は、
前記ブラシレスモータをブラシレス直流モータとしたことを特徴とする。
(6)上記(1)乃至(5)のいずれか1項記載の動力装置は、
前記マグネットカップリング機構と前記モータの間に減速機構に連結された出力軸を有する減速機を設け、
前記マグネットカップリング機構の前記支持体と前記減速機の前記出力軸とを連結し、前記モータの前記回転軸を前記減速機の前記減速機構に連結したことを特徴とする。
(7)上記(5)又は(6)記載の動力装置は、
前記モータは、電機子コイルを備えたステータと、ローターマグネットが連結されると共に回転軸を有するローターとを有し、
前記ローターマグネットは2個の板状の環状磁石からなり、前記両環状磁石は前記回転軸の長さ方向に所定距離離間して該回転軸に前記板状の面が直交するように設け、前記両環状磁石の間に前記電機子コイルを設けることを特徴とする。
(8)
動力装置と、動力装置の回転運動を直線運動に変換する回転−直線変換機構と、前記動力装置の回転出力を受け、圧縮機の高圧側から出て低圧側に戻る作動流体の流路を切換えるバルブ機構と、前記バルブ機構により供給および排出される作動流体を取り込み任意数のステージを冷却するシリンダと複数の蓄冷器を備えたディスプレーサとからなるGM冷凍機において、
前記動力装置を上記(1)乃至(7)のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とする。
(9)
圧縮機と、バルブユニットと、蓄冷器と、パルス管と、バッファタンクからなるパルス管冷凍機において、
前記バルブユニットを、前記圧縮機の高圧側から出て低圧側に戻る作動流体の流路を切換えるバルブ機構と、前記バルブ機構を回転駆動する動力装置とから構成し、前記動力装置を上記(1)乃至(7)のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とする。
(10)
真空処理装置に吸気口を介してクライオポンプ容器を連設し、前記クライオポンプ容器内にルーバーを設けた輻射シールドを設け、前記輻射シールド内にクライオパネルを設け、
前記クライオポンプ容器の下側に動力装置を備えたGM冷凍機を配置し、前記GM冷凍機の作動流体により冷却される第1ステージを前記輻射シールドに接続し、前記GM冷凍機の作動流体により冷却される第2ステージを前記クライオパネルに接続するクライオポンプにおいて、
前記動力装置を上記(1)乃至(7)のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とする。
(11)
半径方向断面ロ字形の環状体の真空槽内に同じく半径方向断面ロ字形の環状体の第1輻射シールド板が設けられ、前記第1輻射シールド板内に半径方向断面ロ字形の環状体の第2輻射シールド板が設けられ、前記第2輻射シールド板内には液体ヘリウムが貯蔵されている液体ヘリウム槽が設けられ、前記液体ヘリウム槽内には液体ヘリウムに浸漬されて超電導磁石が配置され、前記液体ヘリウム槽にはヘリウム回収部と連通している配管が連結され、前記第1輻射シールド板と前記第2輻射シールド板には動力装置を備えたGM冷凍機の作動流体により冷却される各ステージが接続されているMRI装置において、
前記動力装置を上記(1)乃至(7)のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とする。
(12)
真空容器内に超電導磁石と該超電導磁石に接続される酸化物超電導電流リードを設け、
前記真空容器にGM冷凍機を設け、前記GM冷凍機の第1ステージを前記真空容器内の酸化物超電導電流リードの一端に接続し、前記GM冷凍機の第2ステージを前記真空容器内の酸化物超電導電流リードの他端および前記超電導磁石に接続し、前記両ステージは動力装置を備えたGM冷凍機の作動流体により冷却されるように構成した超電導磁石装置において、
前記動力装置を上記(1)乃至(7)のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とする。
(13)
GM冷凍機と、真空ポンプと、超電導バルクを内蔵する真空断熱容器と、検出コイルと、着磁コイルとからなり、前記GM冷凍機のコールドヘッドに前記真空断熱容器内の超電導バルクを載置し、前記GM冷凍機と前記真空ポンプを前記真空断熱容器内を断熱冷却するように接続し、前記コールドヘッドを作動流体により冷却するように動力装置を備えた前記GM冷凍機を設け、前記超電導バルクを着磁するように着磁コイルを配置し、超電導バルクの発生する磁場中に被測定物を載置できるように構成し、前記被測定物のNMR信号を検出できるように検出コイルを配置したNMR装置において、
前記動力装置を上記(1)乃至(7)のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とする。
(14)
GM冷凍機はコールドヘッドを冷却するように作動流体を動作させる動力装置を備え、前記GM冷凍機の前記コールドヘッドに真空断熱室内に設けた半導体装置を載置し、前記半導体装置の検出出力を取り出せるようにした半導体冷却用冷凍機において、
前記動力装置を上記(1)乃至(7)のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とする。
(1) 従来例のスターリング冷凍機のモータは、密封のための隔壁となるカップ状カバーによりローターとステータが分離されるため、カップ状カバーのためにモータの構造に制約がでると共に、ローターとステータの距離がカップ状カバーの分だけ離れることから、トルク特性等のモータの諸特性が劣化することになる。
取付相手のハウジング内の空間であって且つ出力軸を含み作動ガス(冷媒)で満たされる空間と、主に動力源のモータおよび必要に応じて設ける減速機により形成される空間を、密封隔壁となるマグネットカップリング機構により密封状態で隔離したので、作動ガスで満たされる空間内へのコンタミの混入を阻止することができるようになり、上記従来例のようにモータのステータとローターの間に、冷媒ガス室を大気から密封するための隔室としての非磁性のカップ状カバーを設ける必要がなくなり、ステータとローターの間隔を近づけて巻線の発生磁束を有効に利用することができるようになる。
(2) 駆動力伝達機構にマグネットカップリング機構を用いたので、モータの回転軸と出力軸との間に適切なすべりを発生することでき、例えば、モータの起動時にモータの回転軸とマグネットカップリング機構の出力軸の間にすべりを発生することができて起動が容易にでき、また、モータの定常運転時にはすべりをほとんど無くして回転力を伝達することができるので回転制御が容易になり、モータに無理な力を作用させずに適切に駆動することができるようになる。
(3) モータをブラシレス直流モータとしたので、耐久性が高く、ノイズが少なく、制御性がよく、ブラシ等のコンタミを発生する部品を少なくすることができる。
(4) モータとマグネットカップリング機構の間に減速機を設けると、隔壁を含む上部マグネットカップリング機構用ケーシングにより隔離される空間、即ちコンタミをきらう空間の側に内側カップリングマグネットを備えた出力軸以外の構成を配置することがないので、前記空間がコンタミで汚染されることがなくなる。また、減速機を介在させることにより、動力装置の出力トルクを増大することができ、負荷トルク変動に対処することができるようになる。
(5) 本発明の冷凍機は、前記効果を有する動力装置を動力源とするので、上記効果を奏すると共に冷却効率を向上することができ、さらに、各種応用装置に用いられて装置の効率を改善することができる。
(6) 本発明は、動力装置のモータとしてブラシレス直流モータを用いることにより、同期速度により動作速度を制約されることをなくし、制御を容易にし、減速機を介することにより、ポンプ等の変則的な負荷トルクに対応させ、作動ガスにより密封される空間の確保をマグネットカップリング機構により担当させるようにしたので、従来の問題点を全て解消することができる。
本発明の動力装置のモータは、目的、効果に応じて選択される。以下の実施例では、好ましいブラシレス直流(DC)モータを用いて説明する。
図1の動力装置1は、大きく分けて、マグネットカップリング機構6、減速機3、モータ機構となるブラシレス直流(DC)モータ2から構成される。
両カップリングマグネット10と12は、円環状に形成され、出力軸11の長さ方向と直交する方向に対向して配置され、上部マグネットカップリング機構用ケーシング7の下面82とキャップ8の下面83に近接して無駄なスペースをとらないように設けられる。
外側環状板部15の外側表面とフランジ部14の外側表面とで、取付相手のハウジング(図示省略)へ取り付けるための被取付面91を構成する。
内側カップリングマグネット10と外側カップリングマグネット12は、相互に磁気吸引力が働くように、円周方向に沿って交互に異なる磁極が配置される。
。
下面に上部ローターマグネット52を備えた上側環状板部53と、上面に下部ローターマグネット54を有し、下面に軸受凹部92を備えた下側環状板部55を備え、該下側環状板部55の内側環状部分に筒状軸部56を設けたローター基体と、から構成される。上側環状板部53の内側環状部分を筒状軸部56の外側段部に嵌合固着する。下側の環状板部55の軸受凹部92にはベアリング51を収納する。筒状軸部56の内側筒部には回転軸46が蟻溝により嵌合固定される。回転軸46は環状板部42に設けたベアリング47の内側に嵌合状態で配置される。
このため、上部ローターマグネット52又は下部ローターマグネット54の界磁磁極の位置を回転センサー168で検出し、電機子コイル59の印加電圧を制御する電機子電圧制御装置を備えている。
(実施例1の効果)
(1)密封のためのケーシングの隔壁部17を、マグネットカップリング機構6における内側および外側カップリングマグネット10と12間に隔壁部として配置したので、従来技術のように、モータのステータ5とローター4の間に密封するための隔壁としてのカップ状カバーを設けることが無くなり、密封状態を保ちながら、コイルの有効鎖交磁束を減少することなく、モータの効率を高い状態に維持することができる。
(2)隔壁部17は、円筒状に形成するので、上で述べたように、その厚みを薄くでき、この隔壁部17での渦電流損を小さくすることができる。
(3)モータを薄型に構成し、密封構造およびトルク増加構造と別体に構成したので、モータの特性を劣化させず、構成に制約を受けずに、小型化することができる。
(4)本発明の動力装置1は、全体を、モータ機構と、減速機3と、マグネットカップリング機構6部分に分割し、それぞれを兼用による構成上の制限を受けることなく、合理的、かつ小型化可能に配置し、モータの出力を高効率でコギング等の振動が無い状態で出力し、その出力を減速機により高トルク出力に変換し、その高トルク出力をマグネットカップリング機構6により密封状態で機械的な芯ずれが無い状態で出力することができる。この動力装置1は、例えば、冷凍機等のように、密封を確保しながら、ポンプ等のように振動や高負荷トルクを有する対象に適用すると、非常に効果がある。
冷凍機は、ハウジング部60とシリンダー部61に分かれる。上下2段に配置されたシリンダー62には、蓄冷器63を内蔵した一体のディスプレイサー64が摺動自在に設けられる。ディスプレイサー64とシリンダー62との間に空室(第1段下部空室)65、空室(第2段下部空室)66、空室(上部空室)67が形成される。空室相互の間は、蓄冷器63を内蔵したディスプレイサー64と作動ガス流路68により接続されている。シリンダー62の下部外周には、放熱のためにフランジ(第2ステージ)69が密着されている。空室65のシリンダー部61には第1ステージ150が設けられている。
作動ガスを圧縮機74の低圧側に戻す空間78には、マグネットカップリング機構6の出力軸11側のみを介挿したので、従来のようにモータの一部が介挿されることがなくなり、コンタミが混入する恐れが防止できる。
ハウジング103は、ハウジング103の取付部113、114、上部マグネットカップリング機構用ケーシング7の凹溝に設けたOリング等のゴムパッキング112、隔壁部17を備えた上部マグネットカップリング機構用ケーシング7により、密封状態で2空間110、115に隔離されるので、低圧の作動ガスの圧縮機111への帰還流路110とモータ収納空間115とを密封状態に分離でき、空間110にモータのコンタミが混入することを防止できる。また、低速高トルクのモータを用いることで低ノイズおよび冷却温度の低下を達成する。
(実施例5の効果)
作動ガスを圧縮機74の低圧側に戻す流路には、マグネットカップリング機構6の出力軸11側のみを介挿したので、従来のようにモータの一部が介挿されることがなくなり、コンタミが混入する恐れが防止できる。
冷凍機は、前記動力装置を用いているので、振動が少なく、低速・高トルクで運転できるので、測定データに対するノイズの影響が少なくなり、冷却能力を向上することができる。
(実施例6の効果)
多段の冷却段を冷却する冷却機構をブラシレス直流モータおよび減速機を用いて低回転高トルクで駆動するので、不要振動を減少することができる。また、測定装置へのノイズの影響を抑制することができる。
(実施例7の効果)
NMR装置の検出コイル143は、検出感度を上げて用いるので、ノイズの影響が出ないようにする必要がある。本発明のブラシレス直流モータは低速高トルクで運転するので、駆動電流の周波数が低くなり、従ってノイズの発生も少なくなる。また、冷却機の作動ガスの通路とモータ内部とをパッキングを介してマグネットカップリング機構の隔壁部を含めたケーシングで密封状態に隔離するので、モータのステータ巻線とローターの間隔は通常の近接した間隔となり、従来例のようにモータのステータ巻線とローターとの間に密封のための隔壁を設けるものと異なり、漏洩磁束の発生が少なくなり、従って、従来例と比べモータの効率およびトルク特性も向上し、ノイズの発生が少なくなり、冷却能力も向上する。
(実施例8の効果)
超電導コイルと高温超電導電流リードを冷却するために、冷凍機を兼用するので、装置全体が小型化、コンパクト化ができる。
(実施例9の効果)
作動ガスを圧縮機164の低圧側に戻す流路には、マグネットカップリング機構6の出力軸側のみを介挿したので、従来のようにモータの一部が介挿されることがなくなり、コンタミが混入する恐れが防止できる。
2、164 ブラシレス直流モータ
3 減速機
4 ローター
5 ステータ
6 マグネットカップリング機構
7 上部マグネットカップリング機構用ケーシング
8 キャップ
9 下部マグネットカップリング機構用ケーシング
10 内側カップリングマグネット
11、21 出力軸
12 外側カップリングマグネット
13 支持体
14、22、41、48 フランジ部
15 外側環状板部
16 取付段部
17 隔壁部
18、49 円板部
19、23、27 凹溝
20 取付部
24、28、47、51 ベアリング
25 環状底板部
26 環状板部
29 支持体
30 円筒状部
31 環状底部
32、36 軸受部
34、35 ネジ穴
36、37 支持柱
39 上部モータ用ケーシング
40 下部モータ用ケーシング
42 環状板部
44、57、84 ボルト
45 凹部
46 回転軸
49 円板部
50 軸受凸部
52 上部ローターマグネット
53 上側環状板部
54 下部ローターマグネット
55 下側環状板部
56 筒状軸部
58 プリント基板
59 電機子コイル
60 ハウジング部
74、95、111、147、165 圧縮機
82、83 下面
85 雌ネジ部
86 頭部
87 減速機構
88 NPNトランジスタ
89 PNPトランジスタ
90 駆動回路
91 被取付面
92 軸受凹部
131 MRI
135 GM冷凍機
141 NMR用冷凍機
151 伝導冷却型超電導磁石装置
161 半導体冷却用冷凍機
168 回転センサー
171 パルス管冷凍機
172 クライオポンプ
Claims (14)
- 内側カップリングマグネットを備えた出力軸と、外側カップリングマグネットを備えた支持体と、前記両カップリングマグネット間の前記出力軸の長さ方向に延びる薄い隔壁部を備え、被取付面に密封用パッキングを収納する凹溝を有する外側環状板部を備え、前記隔壁部とそれに連なる円板部により前記出力軸を回転自在に収納する密封構造の上部マグネットカップリング機構用ケーシングとを有するマグネットカップリング機構と、回転軸を有するモータとからなり、
前記モータの前記回転軸を前記マグネットカップリング機構の前記支持体に連結したことを特徴とする動力装置。 - 前記マグネットカップリング機構はキャップを有し、前記キャップは前記マグネットカップリング機構における出力軸を回転自在に挿通するように形成され、前記キャップは前記隔壁部とそれに連なる前記円板部により前記出力軸を回転自在に収納する空間に蓋をするように配置され、前記外側環状板部と前記キャップの前記両カップリングマグネットに対向する面を前記両カップリングマグネットに近接して平面に形成したことを特徴とする請求項1記載の動力装置。
- 前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングはフランジ部を備え、前記マグネットカップリング機構は下部マグネットカップリング機構用ケーシングを有し、前記下部マグネットカップリング機構用ケーシングはフランジ部と環状底板部を備え、前記両マグネットカップリング機構用ケーシングの前記フランジ部を突き合わせるように設けて前記両マグネットカップリング機構用ケーシングにより形成される空間内に前記支持体および前記両カップリングマグネットを収納し、前記モータは上部モータケーシングを有し、前記環状底板部と前記上部モータケーシングの対向面を平坦に形成して組み合わせたことを特徴とする請求項1又は2記載の動力装置。
- 前記モータをブラシレスモータとしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の動力装置。
- 前記ブラシレスモータをブラシレス直流モータとしたことを特徴とする請求項4記載の動力装置。
- 前記マグネットカップリング機構と前記モータの間に減速機構に連結された出力軸を有する減速機を設け、前記マグネットカップリング機構の前記支持体と前記減速機の前記出力軸とを連結し、前記モータの前記回転軸を前記減速機の前記減速機構に連結したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の動力装置。
- 前記モータは、電機子コイルを備えたステータと、ローターマグネットが連結されると共に回転軸を有するローターとを有し、前記ローターマグネットは2個の板状の環状磁石からなり、前記両環状磁石は前記回転軸の長さ方向に所定距離離間して該回転軸に前記板状の面が直交するように設け、前記両環状磁石の間に前記電機子コイルを設けることを特徴とする請求項5又は6記載の動力装置。
- 動力装置と、前記動力装置の回転運動を直線運動に変換する回転−直線変換機構と、前記動力装置の回転出力を受け、圧縮機の高圧側から出て低圧側に戻る作動流体の流路を切換えるバルブ機構と、前記バルブ機構により供給および排出される作動流体を取り込み任意数のステージを冷却するシリンダと複数の蓄冷器を備えたディスプレーサとからなるGM冷凍機において、
前記動力装置を請求項1乃至7のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とするGM冷凍機。 - 圧縮機と、バルブユニットと、蓄冷器と、パルス管と、バッファタンクからなるパルス管冷凍機において、
前記バルブユニットを、前記圧縮機の高圧側から出て低圧側に戻る作動流体の流路を切換えるバルブ機構と、前記バルブ機構を回転駆動する動力装置とから構成し、前記動力装置を請求項1乃至7のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とするパルス管冷凍機。 - 真空処理装置に吸気口を介してクライオポンプ容器を連設し、前記クライオポンプ容器内にルーバーを設けた輻射シールドを設け、前記輻射シールド内にクライオパネルを設け、
前記クライオポンプ容器の下側に動力装置を備えたGM冷凍機を配置し、前記GM冷凍機の作動流体により冷却される第1ステージを前記輻射シールドに接続し、前記GM冷凍機の作動流体により冷却される第2ステージを前記クライオパネルに接続するクライオポンプにおいて、
前記動力装置を請求項1乃至7のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とするクライオポンプ。 - 半径方向断面ロ字形の環状体の真空槽内に同じく半径方向断面ロ字形の環状体の第1輻射シールド板が設けられ、前記第1輻射シールド板内に半径方向断面ロ字形の環状体の第2輻射シールド板が設けられ、前記第2輻射シールド板内には液体ヘリウムが貯蔵されている液体ヘリウム槽が設けられ、前記液体ヘリウム槽内には液体ヘリウムに浸漬されて超電導磁石が配置され、前記液体ヘリウム槽にはヘリウム回収部と連通している配管が連結され、前記第1輻射シールド板と前記第2輻射シールド板には動力装置を備えたGM冷凍機の作動流体により冷却される各ステージが接続されているMRI装置において、
前記動力装置を請求項1乃至7のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とするMRI装置。 - 真空容器内に超電導コイルと該超電導コイルに接続される酸化物超電導電流リードを設け、前記真空容器にGM冷凍機を設け、前記GM冷凍機の第1ステージを前記真空容器内の酸化物超電導電流リードの一端に接続し、前記GM冷凍機の第2ステージを前記真空容器内の酸化物超電導電流リードの他端および前記超電導コイルのコイル巻枠に接続し、前記両ステージは動力装置を備えたGM冷凍機の作動流体により冷却されるように構成した超電導磁石装置において、
前記動力装置を請求項1乃至7のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とする超電導磁石装置。 - GM冷凍機と、真空ポンプと、超電導バルクを内蔵する真空断熱容器と、検出コイルと、着磁コイルとからなり、前記GM冷凍機のコールドヘッドに前記真空断熱容器内の超電導バルクを載置し、前記GM冷凍機と前記真空ポンプを前記真空断熱容器内を断熱冷却するように接続し、前記コールドヘッドを作動流体により冷却するように動力装置を備えた前記GM冷凍機を設け、前記超電導バルクを着磁するように着磁コイルを配置し、超電導バルクの発生する磁場中に被測定物を載置できるように構成し、前記被測定物のNMR信号を検出できるように検出コイルを配置したNMR装置において、
前記動力装置を請求項1乃至7のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とするNMR装置。 - GM冷凍機はコールドヘッドを冷却するように作動流体を動作させる動力装置を備え、前記GM冷凍機の前記コールドヘッドに真空断熱室内に設けた半導体装置を載置し、前記半導体装置の検出出力を取り出せるようにした半導体冷却用冷凍機において、
前記動力装置を請求項1乃至7のいずれか1項記載の動力装置とし、該動力装置の前記上部マグネットカップリング機構用ケーシングにより前記作動流体の流路を漏れないように構成することを特徴とする半導体冷却用冷凍機。
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