JP2562847B2 - 極低温冷却装置 - Google Patents

極低温冷却装置

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JP2562847B2 JP3039788A JP3978891A JP2562847B2 JP 2562847 B2 JP2562847 B2 JP 2562847B2 JP 3039788 A JP3039788 A JP 3039788A JP 3978891 A JP3978891 A JP 3978891A JP 2562847 B2 JP2562847 B2 JP 2562847B2
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隆博 松本
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、極低温冷却装置、例
えば磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）用超電導マグネットの
熱シールドを冷却する極低温冷却装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図２は例えば実開昭６３−４３０６３号
公報に示されている従来の極低温冷却装置を示す断面図
である。
【０００３】図において、符号１は超電導コイル（図示
せず）等が収納されているとともに、極低温冷媒である
液体ヘリウムが注液されて温度が４．２Ｋに保たれてい
る極低温容器としての液体ヘリウム容器、２は液体ヘリ
ウム容器１へ入る輻射熱を遮蔽する第１の熱シールド、
３は第１の熱シールド２へ入る輻射熱を遮蔽する第２の
熱シールド、４は液体ヘリウム容器１、第１の熱シール
ド２、第２の熱シールド３を収納し、内部を真空に保持
することにより真空断熱する真空容器である。
【０００４】５は第１及び第２の熱シールド２，３を冷
却する冷凍機であり、この冷凍機５は、１段挿入部５ａ
及び２段挿入部５ｂを有している。６は１段挿入部５ａ
に取り付けられたリング状の１段冷却部であり、この１
段冷却部６は約８０Ｋまで冷却される。７は２段挿入部
５ｂに取り付けられたリング状の２段冷却部であり、こ
の２段冷却部７は約２０Ｋまで冷却される。８は真空容
器４内に設けられ、１段挿入部５ａ及び１段冷却部６を
囲繞している第１のジャケット容器、９は２段挿入部５
ｂ及び２段冷却部７を囲繞している第２のジャケット容
器である。
【０００５】10は１段冷却部６と熱接触し、第２の熱シ
ールド３を冷却する第１の熱接続部であり、冷凍機５を
保守する際には取り外しが可能となっている。11は第１
の熱接続部10と熱接触している第１の熱伝導板、12は第
１の熱伝導板11と第２の熱シールド３とを熱接続してい
るとともに、第１のジャケット容器８及び第２の熱シー
ルド３の温度変化による熱収縮等を吸収するたわみ導体
である。13は２段冷却部７と熱接触し、第１の熱シール
ド２を冷却する第２の熱接続部、14は第２の熱伝導板、
15は第２のたわみ導体である。
【０００６】16は冷凍機５の振動を吸収するベローズ、
17は冷凍機５が取り付けられている取付フランジ、18は
冷凍機５に圧縮ヘリウムガスを供給するとともに冷凍機
５内に内蔵されているバルブ駆動用モータ（図示せず）
に電力を供給する圧縮機ユニットである。
【０００７】次に、上記従来装置の動作について説明す
る。液体ヘリウム容器１に侵入する熱量は、熱シールド
温度が低い程少なくなる。従って、熱シールド温度を低
くすれば、液体ヘリウム容器１内に収納された超電導コ
イル冷却用の液体ヘリウムの消費量を少なくすることが
できる。上記の装置では、第１及び第２の熱シールド
２，３を冷凍機５により冷却することによって、液体ヘ
リウムの消費量を減らしている。
【０００８】冷凍機５を運転すると、１段冷却部６が約
８０Ｋに、２段冷却部７が約２０Ｋに冷却され、その結
果第２の熱シールド３は第１の熱接続部10，第１の熱伝
導板11及び第１のたわみ導体12を介して、また第１の熱
シールド２は第２の熱接続部13，第２の熱伝導板14及び
第２のたわみ導体15を介してそれぞれ冷却される。この
ため、第１及び第２のジャケット容器８，９内の空間部
19は、極低温に冷却され、運転前の圧力よりも低い圧力
になる。そして、この空間部19は、冷凍機５の運転中は
常時この低圧力、即ち負圧に保持されることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の極低温冷却装置においては、冷凍機５の運転に
より、空間部19が負圧となるため、シール部分から外気
が空間部19に侵入し、これが空間部19内で氷結するとい
う問題点があった。また、冷凍機５を交換する場合に
は、ガスバッグ（図示せず）により冷凍機５及びその取
付部を覆い、ガスバック内をヘリウムガスで置換した
後、ガスバック内で交換作業をする必要があるため、作
業に手間がかかるという問題点もあった。
【００１０】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、冷凍機の運転
中にもジャケット容器内の空間部を正圧に保ち、空間部
内への外気の侵入を防止することができるとともに、冷
凍機の交換作業を容易にすることができる極低温冷却装
置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係る極低温冷
却装置は、極低温容器の周囲に設けられた熱シールド
を、ジャケット容器内に挿入された冷凍機の冷却部によ
り冷却する極低温冷却装置において、ジャケット容器内
の空間部に位置する冷凍機取付部が、連通管により正圧
の極低温冷媒ガス貯留部に連通されているとともに、連
通管の空間部への開口部が冷凍機取付部の周囲に連続し
た溝部よりなり、この周囲に連続した溝部より冷凍機取
付部の内側へ極低温冷媒ガスを吹き出してガススクリー
ンを形成するものである。
【００１２】
【作用】この発明においては、冷凍機の運転によりジャ
ケット容器内の空間部が冷却され減圧されると、連通管
により極低温冷媒ガス貯留部から空間部に極低温冷媒ガ
スを供給して、空間部を正圧に保持する。また、冷凍機
の交換時には、溝部から極低温冷媒ガスを吹き出させて
ガススクリーンを形成し、空間部への外気の侵入を防止
する。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の一実施例による極低温冷却装置の
断面図であり、図２と同一又は相当部分には同一符号を
付し、その説明を省略する。図において、符号21は空間
部19と液体ヘリウム容器１内の極低温冷媒ガス貯溜部１
ａとの間に設けられ、両者の間を連通させている金属製
の連結管であり、この連通管21は、取付フランジ22を介
して、空間部19の冷凍機５側端部（図の上端部）に開口
している。また、連通管21の空間部19への開口部である
取付フランジ22の内周部には、ヘリウムガスを吹き出し
てガススクリーン（ガスカーテン）を形成する溝部とし
ての吹出部22ａが設けられている。
【００１４】上記のような極低温冷却装置においては、
冷凍機５を運転すると、従来例と同様に、１段冷却部６
が約８０Ｋに、２段冷却部７が約２０Ｋにそれぞれ冷却
され、これにより第１及び第２の熱シールド２，３が冷
却される。このとき、空間部19も極低温に冷却される
が、空間部19は連通管21によって液体ヘリウム容器１に
連通されているため、この連通管21を通して空間部19に
ヘリウムガスが供給されることにより負圧になるのが防
止され、空間部19は常に正圧に保持される。従って、空
間部19への外気の侵入が防止され、空間部19内での外気
の氷結も防止されることになる。
【００１５】また、冷凍機５の交換を実施する際には、
取付フランジ22の内側にある吹出部22ａからヘリウムガ
スが空間部19に吹き出してガススクリーンが形成され
る。このガススクリーンにより、空間部19への外気の侵
入が防止されるので、冷凍機５の引抜時や挿入時にガス
バック等の特別な道具を用いる必要がなく、冷凍機５の
交換作業が容易に行える。
【００１６】なお、上記実施例では極低温冷媒として液
体ヘリウムを示したが、例えば窒素など、他のものでも
よい。また、上記実施例では極低温冷媒ガス貯溜部１ａ
として液体ヘリウム容器１内に位置するものを示した
が、例えば極低温冷却装置と別に置かれたヘリウムガス
ボンベなどであってもよい。さらに、連通管21は、空間
部19と極低温冷媒ガス貯溜部１ａとを連通するものであ
ればよく、その本数や配管経路などは特に限定されるも
のではない。また、連通管21は金属管に限定されるもの
ではなく、他の材料のものでもよい。さらにまた、上記
実施例では冷凍機５として２段式のものを示したが、１
段のものや３段以上のものであってもよい。また、上記
実施例では磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）に用いられる極
低温冷却装置について説明したが、これに限定されるも
のではない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の極低温
冷却装置は、ジャケット容器内の空間部を正圧の極低温
冷媒ガス貯留部に連通する連通管を設けたので、冷凍機
の運転によりジャケット容器内の空間部が冷却され減圧
されると、連通管を通して空間部に極低温冷媒ガスが供
給され、空間部が正圧に保たれ、従って空間部への外気
の侵入を防止することができ、空間部での空気の氷結を
防止できるという効果を奏する。また、ジャケット容器
内の空間部の冷凍機側端部を正圧の極低温冷媒ガス貯留
部に連通する連通管を設けるとともに、連通管の空間部
への開口部に、極低温冷媒ガスを吹き出してガススクリ
ーンを形成する吹出部を設けたので、冷凍機の交換時に
も空間部への外気の侵入を防止することができ、冷凍機
の交換作業を容易にすることができるという効果も奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による極低温冷却装置を示
す断面図である。
【図２】従来の極低温冷却装置の一例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 液体ヘリウム容器（極低温容器） １ａ 極低温冷媒ガス貯溜部 ２ 第１の熱シールド ３ 第２の熱シールド ５ 冷凍機 ６ １段冷却部 ７ ２段冷却部 ８ 第１のジャケット容器 ９ 第２のジャケット容器 19 空間部 21 連通管 22ａ 吹出部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 極低温容器の周囲に設けられた熱シール
    ドを、ジャケット容器内に挿入された冷凍機の冷却部に
    より冷却する極低温冷却装置において、前記ジャケット
    容器内の空間部に位置する冷凍機取付部が、連通管によ
    り正圧の極低温冷媒ガス貯留部に連通されているととも
    に、前記連通管の前記空間部への開口部が冷凍機取付部
    の周囲に連続した溝部よりなり、この周囲に連続した溝
    部より前記冷凍機取付部の内側へ極低温冷媒ガスを吹き
    出してガススクリーンを形成することを特徴とする極低
    温冷却装置。
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