JP2821241B2 - 液化冷凍機付きクライオスタツト - Google Patents
液化冷凍機付きクライオスタツトInfo
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- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導マグネツトを内落した液化冷凍機付
クライオスタツトに関し、特に、冷凍の蒸発ガスを容易
に凝縮可能にした核磁気共鳴撮像装置等に用いるに好適
な液化冷凍機付クライオスタツトに関する。
クライオスタツトに関し、特に、冷凍の蒸発ガスを容易
に凝縮可能にした核磁気共鳴撮像装置等に用いるに好適
な液化冷凍機付クライオスタツトに関する。
従来の液化冷凍機付クライオスタツト、特に、特開昭
62−299005号公報に記載されている医療分野で使用する
人体診断用の核磁気共鳴装置（以下、単にMRI装置と略
す）には、均一な高磁界を得るために超電導マグネツト
（以下、単にマグネツトと称す）を使用する。このた
め、該マグネツトを冷却収納する真空断熱したクライオ
スタツトが必要である。
62−299005号公報に記載されている医療分野で使用する
人体診断用の核磁気共鳴装置（以下、単にMRI装置と略
す）には、均一な高磁界を得るために超電導マグネツト
（以下、単にマグネツトと称す）を使用する。このた
め、該マグネツトを冷却収納する真空断熱したクライオ
スタツトが必要である。
マグネツトは超電導状態を保つために、極冷温の冷
媒、例えば、液体ヘリウムに浸漬して冷却する。液体ヘ
リウムはクライオスタツトの常温真空容器からクライオ
スタツト内に浸入する熱で徐々に蒸発するため、定期的
に液体ヘリウムを注入補充する必要がある。この液体ヘ
リウムの蒸発量を低減し、かつ、クライオスタツト内で
再液化すれば、液体ヘリウム注入は不必要となり、運転
コストは大幅に低減する。
媒、例えば、液体ヘリウムに浸漬して冷却する。液体ヘ
リウムはクライオスタツトの常温真空容器からクライオ
スタツト内に浸入する熱で徐々に蒸発するため、定期的
に液体ヘリウムを注入補充する必要がある。この液体ヘ
リウムの蒸発量を低減し、かつ、クライオスタツト内で
再液化すれば、液体ヘリウム注入は不必要となり、運転
コストは大幅に低減する。
このため、従来技術では、クライオスタツト内の熱シ
ールド板冷却用冷凍機Ａと、この冷凍機Ａの寒冷を利用
して液化温度まで冷却する液化冷却機Ｂをクライオスタ
ツト真空内に固定された液体冷凍機を使用している。
ールド板冷却用冷凍機Ａと、この冷凍機Ａの寒冷を利用
して液化温度まで冷却する液化冷却機Ｂをクライオスタ
ツト真空内に固定された液体冷凍機を使用している。
これら冷凍機Ａ及び冷却機Ｂは、共に常温部に設置し
た圧縮機から作動ガス例えば高圧ヘリウムガスの供給を
受けるため、油やH2O,CO2,O2,N2,H2ガス等の不純物が冷
凍機Ａ及び冷却機Ｂ内の低温部に蓄積し、定期的にオー
バーホールする必要がある。
た圧縮機から作動ガス例えば高圧ヘリウムガスの供給を
受けるため、油やH2O,CO2,O2,N2,H2ガス等の不純物が冷
凍機Ａ及び冷却機Ｂ内の低温部に蓄積し、定期的にオー
バーホールする必要がある。
オーバーホールが必要となる構成要素は、冷凍機Ａで
は、ギフオード・マクマホン，ソルベイサイクル等の往
復動式膨張機のデイスプレーサ（蓄冷材の洗浄），低温
部シールリング（交換）がある。冷却機Ｂでは、熱交換
器（内部洗浄），ジュール・トムソン弁（内部洗浄）が
ある。しかし、上記従来技術の構造では、冷凍機Ａのデ
イスプレーサは、シリンダ部をクライオスタツトに残し
て容易に抜き出せ、オーバーホール作業が容易に行える
が、冷却機Ｂは、クライオスタツトの内部に固定してい
るためクライオスタツトの真空を一度大気圧に戻して取
りはずさなければならない。
は、ギフオード・マクマホン，ソルベイサイクル等の往
復動式膨張機のデイスプレーサ（蓄冷材の洗浄），低温
部シールリング（交換）がある。冷却機Ｂでは、熱交換
器（内部洗浄），ジュール・トムソン弁（内部洗浄）が
ある。しかし、上記従来技術の構造では、冷凍機Ａのデ
イスプレーサは、シリンダ部をクライオスタツトに残し
て容易に抜き出せ、オーバーホール作業が容易に行える
が、冷却機Ｂは、クライオスタツトの内部に固定してい
るためクライオスタツトの真空を一度大気圧に戻して取
りはずさなければならない。
しかし、この作業を行うには、液体ヘリウム槽を一度
常温に戻さなければならず、槽内の液体ヘリウムの抜き
出し，加温，オーバーホール後の再注入，再冷却という
作業が必要であり、オーバーホールに必要となるコスト
が増大するという問題点があつた。
常温に戻さなければならず、槽内の液体ヘリウムの抜き
出し，加温，オーバーホール後の再注入，再冷却という
作業が必要であり、オーバーホールに必要となるコスト
が増大するという問題点があつた。
本発明の目的は、冷凍機Ａと冷却機Ｂを分離し、それ
ぞれ単独にオーバーホールできる構成とし、低コストで
オーバーホールできる様にし、かつ、小型化した超電導
マグネツトを内蔵した液化冷凍機付クライオスタツトを
提供することにある。
ぞれ単独にオーバーホールできる構成とし、低コストで
オーバーホールできる様にし、かつ、小型化した超電導
マグネツトを内蔵した液化冷凍機付クライオスタツトを
提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の液化冷凍機付ク
ライオスタツトは、冷却機Ｂを液体ヘリウム注入口内に
脱着可能な構造で装着し、冷凍機Ａとは、クライオスタ
ツト内部にあらかじめ配置された熱伝導体で熱的に接続
される様にしたものである。
ライオスタツトは、冷却機Ｂを液体ヘリウム注入口内に
脱着可能な構造で装着し、冷凍機Ａとは、クライオスタ
ツト内部にあらかじめ配置された熱伝導体で熱的に接続
される様にしたものである。
すなわち本発明は液化冷凍機を冷却機と冷凍機に分
け、冷凍機は熱交換器と膨張弁とを主要部とし、冷凍機
は機械的運動を伴う寒冷発生手段を具備せしめ、冷却器
と冷凍機間をクライオスタツト内の真空槽内で熱的に着
脱可能な熱電導手段で接続することを特徴とする。或い
は液化冷凍機は熱シールド板冷却用冷凍機と液化回路冷
却機とに分離したものであり、或いは液化冷凍機が冷却
機と冷凍機を備えて冷却機は単独で着脱可能としたもの
である。或いは液化冷凍機をJT回路（のみ）で構成した
液化器とし、その高圧側を10kg/cm2・Ｇ未満の作動圧と
したものである。この場合は液化冷凍機とは別にシール
ド板冷却用の冷凍機を設けることが好ましい。
け、冷凍機は熱交換器と膨張弁とを主要部とし、冷凍機
は機械的運動を伴う寒冷発生手段を具備せしめ、冷却器
と冷凍機間をクライオスタツト内の真空槽内で熱的に着
脱可能な熱電導手段で接続することを特徴とする。或い
は液化冷凍機は熱シールド板冷却用冷凍機と液化回路冷
却機とに分離したものであり、或いは液化冷凍機が冷却
機と冷凍機を備えて冷却機は単独で着脱可能としたもの
である。或いは液化冷凍機をJT回路（のみ）で構成した
液化器とし、その高圧側を10kg/cm2・Ｇ未満の作動圧と
したものである。この場合は液化冷凍機とは別にシール
ド板冷却用の冷凍機を設けることが好ましい。
また冷却機を挿入するポートをクライオスタツト内の
真空槽内に、真空室間と隔離して設け、該ポートの極低
温部と、液体ヘリウム槽内に設置した蒸発ガス凝縮面と
熱伝導手段で一体化することが好ましい。
真空槽内に、真空室間と隔離して設け、該ポートの極低
温部と、液体ヘリウム槽内に設置した蒸発ガス凝縮面と
熱伝導手段で一体化することが好ましい。
更に冷却機を液体ヘリウム注入口又は蒸発ガス排気口
内に装着し、注入口又は排気口壁を介して冷凍機と熱的
に接続し、かつ冷却機の極低温部は液体ヘリウム槽内の
気相部に露出するように装着することが好ましい。
内に装着し、注入口又は排気口壁を介して冷凍機と熱的
に接続し、かつ冷却機の極低温部は液体ヘリウム槽内の
気相部に露出するように装着することが好ましい。
本発明により冷凍機Ｂ装着口又は液体ヘリウム注入口
の壁に該熱伝導体は固定されており、冷却機Ｂの被冷却
部と該熱伝導体とは、液体ヘリウム注入口壁を介して熱
的に接続され、冷却機Ｂ内の作動ガスは、冷凍機Ａの寒
冷で冷却され容易に極低温度まで冷却することができ、
目的の極低温度を発生させることができる。
の壁に該熱伝導体は固定されており、冷却機Ｂの被冷却
部と該熱伝導体とは、液体ヘリウム注入口壁を介して熱
的に接続され、冷却機Ｂ内の作動ガスは、冷凍機Ａの寒
冷で冷却され容易に極低温度まで冷却することができ、
目的の極低温度を発生させることができる。
本発明ではオーバーホール時、すなわち、冷却機Ｂの
みに不具合が生じた場合、液体ヘリウム注入口に、大気
が流入しない様に冷却機Ｂを取り出し、冷却機Ｂを常温
で内部を洗浄し、再び、液体ヘリウム注入口に再装置で
きる。この時、冷凍機Ａは運転続行可能であるので、冷
却機Ｂの未装着時においてもクライオスタツト内の液体
ヘリウム蒸発量を最小にすることができる。また、冷却
機Ｂのオーバーホール時にクライオスタツトの真空を破
壊する必要がないために、オーバーホールに必要なコス
トは大幅に低減する。
みに不具合が生じた場合、液体ヘリウム注入口に、大気
が流入しない様に冷却機Ｂを取り出し、冷却機Ｂを常温
で内部を洗浄し、再び、液体ヘリウム注入口に再装置で
きる。この時、冷凍機Ａは運転続行可能であるので、冷
却機Ｂの未装着時においてもクライオスタツト内の液体
ヘリウム蒸発量を最小にすることができる。また、冷却
機Ｂのオーバーホール時にクライオスタツトの真空を破
壊する必要がないために、オーバーホールに必要なコス
トは大幅に低減する。
また、本発明によれば、冷却機Ｂ内に、自己冷却用の
冷凍機を組込む必要がなく、冷却機Ｂの小型，軽量化を
図られることのみならず、冷却機Ｂの製造コストの低減
及び、オーバーホールに必要な経費も大幅に低減でき
る。
冷凍機を組込む必要がなく、冷却機Ｂの小型，軽量化を
図られることのみならず、冷却機Ｂの製造コストの低減
及び、オーバーホールに必要な経費も大幅に低減でき
る。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。被
検体が入る大気に導通した空潤部１を中心部に有するク
ライオスタツトは、その内部に被冷却体の超電導マグネ
ツト２を貯蔵する液体ヘリウム槽４、複数温度レベル
（実施例では約70Kと約15Kの２温度レベル）の他の被冷
却体である熱シールド筒5,6を内蔵し、真空容器７で大
気と隔離され内部を断熱処理例えば、積層断熱材８を巻
き付けて真空断熱している。
検体が入る大気に導通した空潤部１を中心部に有するク
ライオスタツトは、その内部に被冷却体の超電導マグネ
ツト２を貯蔵する液体ヘリウム槽４、複数温度レベル
（実施例では約70Kと約15Kの２温度レベル）の他の被冷
却体である熱シールド筒5,6を内蔵し、真空容器７で大
気と隔離され内部を断熱処理例えば、積層断熱材８を巻
き付けて真空断熱している。
冷凍機例えばソルベイ式の冷凍機Ａは、ガス加圧源の
圧縮機ユニット９とピストン往復動式の膨張機10、及
び、両者を連通する高圧配管11と中圧配管12とから成
る。膨張機10の低温部は、クライオスタツト内に挿入さ
れ、温度70Kに冷却した第１ステージ13と、温度約15Kに
冷却した第２ステージ14を熱シールド筒5,6と熱的に一
体化している。
圧縮機ユニット９とピストン往復動式の膨張機10、及
び、両者を連通する高圧配管11と中圧配管12とから成
る。膨張機10の低温部は、クライオスタツト内に挿入さ
れ、温度70Kに冷却した第１ステージ13と、温度約15Kに
冷却した第２ステージ14を熱シールド筒5,6と熱的に一
体化している。
内部に熱交換器とジユール・トムソン弁（以下、単に
JT弁と称す）に設けた冷却機B3は、ガス加圧源の圧縮機
ユニット15と高圧配管16と低圧配管17とから成る。冷却
機Ｂは、押入ポート18に挿入し、低温部は、第１低温フ
ランジ19と、第２低温フランジ20とインジユム箔等の密
着機を介して熱的に一体化される。
JT弁と称す）に設けた冷却機B3は、ガス加圧源の圧縮機
ユニット15と高圧配管16と低圧配管17とから成る。冷却
機Ｂは、押入ポート18に挿入し、低温部は、第１低温フ
ランジ19と、第２低温フランジ20とインジユム箔等の密
着機を介して熱的に一体化される。
この第1,第２低温フランジ19,20は、銅鋼等の熱伝導
体21,22で膨張機10の第１ステージ13と第２ステージ14
と熱的に一体化され、膨張機10の寒冷で温度約70K,15K
に冷却される。押入ポート18内にはほぼ大気圧のガスヘ
リウムが弁18′より充てんされている。
体21,22で膨張機10の第１ステージ13と第２ステージ14
と熱的に一体化され、膨張機10の寒冷で温度約70K,15K
に冷却される。押入ポート18内にはほぼ大気圧のガスヘ
リウムが弁18′より充てんされている。
尚、24は熱伝導体であり、25は液体ヘリウム注入口で
ある。液体ヘリウム注入口25はSUS製であるが、下方の
伝熱面26においてのみ銅製となつていてここが凝縮機能
を有する。27は輻射熱防止体のロツドであり、このロツ
ド27の途中に何段かにわたつて円板上の輻射率の高い反
射板を具備している。この輻射熱防止体は流体ヘリウム
注入時に抜くことになり通常はこの注入口を閉塞してい
てよい。
ある。液体ヘリウム注入口25はSUS製であるが、下方の
伝熱面26においてのみ銅製となつていてここが凝縮機能
を有する。27は輻射熱防止体のロツドであり、このロツ
ド27の途中に何段かにわたつて円板上の輻射率の高い反
射板を具備している。この輻射熱防止体は流体ヘリウム
注入時に抜くことになり通常はこの注入口を閉塞してい
てよい。
第２図は、第１図の中で使用している冷却機Ｂの断面
構造を示している。熱伝導率が小さな例えばステンレス
製の上部外管29と熱伝導率が大きな例えばリン脱酸銅製
の上部内管30で囲まれた空間31には、上部内管30の外面
にハンダ付け、銀ロウ付け、拡散接合等で熱的に一体化
された円板状の熱伝導率が大きな例えば無酸素銅製の多
孔伝熱板32が軸方向に積層されている。図中、積層方向
途中の多孔板は省略している。上部外管29の下端部に
は、無酸素銅製の第１ヒートステーシヨン33を設け、各
々の接合部は溶接等で気密一体化している。第１ヒート
ステーシヨン33外面は、円錐状となつており、第１低温
フランジ19の円錐状凹面熱接触が良好に行えるようにし
ている。
構造を示している。熱伝導率が小さな例えばステンレス
製の上部外管29と熱伝導率が大きな例えばリン脱酸銅製
の上部内管30で囲まれた空間31には、上部内管30の外面
にハンダ付け、銀ロウ付け、拡散接合等で熱的に一体化
された円板状の熱伝導率が大きな例えば無酸素銅製の多
孔伝熱板32が軸方向に積層されている。図中、積層方向
途中の多孔板は省略している。上部外管29の下端部に
は、無酸素銅製の第１ヒートステーシヨン33を設け、各
々の接合部は溶接等で気密一体化している。第１ヒート
ステーシヨン33外面は、円錐状となつており、第１低温
フランジ19の円錐状凹面熱接触が良好に行えるようにし
ている。
第１ヒートステーシヨン33の内部に多段状に加工した
多孔板34と、上部内管30は必ずしも熱的に一体化しなく
てもよい。第１ステーシヨンの下端部には、ステンレス
製の中部外管35と上部内管30で囲まれた空間36を構成
し、この空間36には、上部内管30の外面に熱的に一体化
した無酸銅製の多孔伝熱板37が軸方向に積層している。
多孔板34と、上部内管30は必ずしも熱的に一体化しなく
てもよい。第１ステーシヨンの下端部には、ステンレス
製の中部外管35と上部内管30で囲まれた空間36を構成
し、この空間36には、上部内管30の外面に熱的に一体化
した無酸銅製の多孔伝熱板37が軸方向に積層している。
図中、積層方向途中の多孔板は省略している。第１ス
テーシヨンと中部外管上端の接合部は気密一体化してい
る。中部外管35の下端部には、無酸素銅製の第２ヒート
ステーシヨン38を設け、各々の接合部は気密一体化して
いる。第２ヒートステーシヨン38の内部に多段状に加工
した多孔板39と、上部内管30は必ずしも熱的に一体化し
なくてもよい。第２ヒートステーシヨンの下端部には、
ステンレス製の下部外管40との接合部は溶接で気密一体
化している。
テーシヨンと中部外管上端の接合部は気密一体化してい
る。中部外管35の下端部には、無酸素銅製の第２ヒート
ステーシヨン38を設け、各々の接合部は気密一体化して
いる。第２ヒートステーシヨン38の内部に多段状に加工
した多孔板39と、上部内管30は必ずしも熱的に一体化し
なくてもよい。第２ヒートステーシヨンの下端部には、
ステンレス製の下部外管40との接合部は溶接で気密一体
化している。
第２ステーシヨン38外面は第１ステーシヨン33と同様
に円錐状となつており、第２低温フランジ20の円錐状凹
面と熱接触が良好に行なえるようにしている。第２ステ
ーシヨンの下端部には、下部外管40と下部内管41で囲ま
れた空間42を構成し、この空間36には、下部内管41の外
面に熱的に一体化した銅製の微粒子の多孔焼結体43が軸
方向に連続に積層されている。図中、積層方向途中の多
孔焼結体は省略している。
に円錐状となつており、第２低温フランジ20の円錐状凹
面と熱接触が良好に行なえるようにしている。第２ステ
ーシヨンの下端部には、下部外管40と下部内管41で囲ま
れた空間42を構成し、この空間36には、下部内管41の外
面に熱的に一体化した銅製の微粒子の多孔焼結体43が軸
方向に連続に積層されている。図中、積層方向途中の多
孔焼結体は省略している。
下部外管40及び下部内管41の下端面はフランジ44と一
体化され、空間43は導通孔45でＪ・Ｔ弁46に通じてい
る。Ｊ・Ｔ弁出口は気液分離器47に通じ、上部は、導通
孔48で下部内管41内と通じている。下部内管と、ステン
レス製のＪ・Ｔ弁ロツド管49の間の空間50内には、下部
内管41の内面と熱的に一体化された銅製の微粒子の多孔
焼結体51が軸方向に連続に積層されている。図中、積層
方向途中の多孔焼結体は省略している。また、上部内管
30とＪ・Ｔ弁ロツド管49の間の空間52内には、上部内管
30の内面と熱的に一体化された、銅製の多孔伝熱板53を
軸方向に積層している。図中、積層方向途中の伝熱板は
省略している。
体化され、空間43は導通孔45でＪ・Ｔ弁46に通じてい
る。Ｊ・Ｔ弁出口は気液分離器47に通じ、上部は、導通
孔48で下部内管41内と通じている。下部内管と、ステン
レス製のＪ・Ｔ弁ロツド管49の間の空間50内には、下部
内管41の内面と熱的に一体化された銅製の微粒子の多孔
焼結体51が軸方向に連続に積層されている。図中、積層
方向途中の多孔焼結体は省略している。また、上部内管
30とＪ・Ｔ弁ロツド管49の間の空間52内には、上部内管
30の内面と熱的に一体化された、銅製の多孔伝熱板53を
軸方向に積層している。図中、積層方向途中の伝熱板は
省略している。
空間52の上端部は低圧配管17と導通している。ロツド
54の下端部のニードルがネジ55で上下し、Ｊ・Ｔ弁のそ
の開度を調整する。細長いロツド54は、熱伝導率が非常
に小さい例えばプラスチツク製の円管56でガイドされて
いる。
54の下端部のニードルがネジ55で上下し、Ｊ・Ｔ弁のそ
の開度を調整する。細長いロツド54は、熱伝導率が非常
に小さい例えばプラスチツク製の円管56でガイドされて
いる。
第１ヒートステーシヨン33と第２ヒートステーシヨン
38は、それぞれ第1,第２低温フランジ19,20で、温度約7
0K,温度約15Kに冷却される。高圧ヘリウムガスは空間31
上端部より冷却機Ｂ内に流入し、多孔伝熱板32,34,37,3
9及び多孔焼結体43を通りながら温度約6Kに冷却され、
Ｊ・Ｔ弁46に流入する。Ｊ・Ｔ弁で膨張したのち、温度
約4.3Kの低圧ヘリウムミストは気液分離器47内で液体ヘ
リウムは下部に溜り、気液分離器47壁を冷却し、この寒
冷で挿入ポートの最下部23を冷却する。低圧ヘリウムガ
ス及び、液体ヘリウムの蒸発ガスは、導通孔48を通り、
多孔焼結体51,多孔伝熱板53を冷却しながら常温低圧ガ
スとなつて、空間52の上端部より冷却機Ｂから流出し低
圧配管に戻る。
38は、それぞれ第1,第２低温フランジ19,20で、温度約7
0K,温度約15Kに冷却される。高圧ヘリウムガスは空間31
上端部より冷却機Ｂ内に流入し、多孔伝熱板32,34,37,3
9及び多孔焼結体43を通りながら温度約6Kに冷却され、
Ｊ・Ｔ弁46に流入する。Ｊ・Ｔ弁で膨張したのち、温度
約4.3Kの低圧ヘリウムミストは気液分離器47内で液体ヘ
リウムは下部に溜り、気液分離器47壁を冷却し、この寒
冷で挿入ポートの最下部23を冷却する。低圧ヘリウムガ
ス及び、液体ヘリウムの蒸発ガスは、導通孔48を通り、
多孔焼結体51,多孔伝熱板53を冷却しながら常温低圧ガ
スとなつて、空間52の上端部より冷却機Ｂから流出し低
圧配管に戻る。
液体ヘリウム温度に冷却された挿入ポートの最下部23
は、銅鋼等の熱伝導体24で液体ヘリウム槽４の液体ヘリ
ウム注入口25下部の冷却体26と熱的に一体化している。
冷却体26は伝熱が良好な例えば銅製であり、液体ヘリウ
ム注入口25上部のステンレス製の円筒部及び下部のステ
ンレス製の液体ヘリウム槽４のノド部とは、例えば摩擦
圧接等の手段で気密一体化されている。液体ヘリウム注
入口25の内部は、蒸発ヘリウムガスが充満しているた
め、ガスの対流で常温部から極低温部へ熱が侵入する、
そのため、対流防止板27を挿入している。また、上部に
は安全弁28を設け、液体ヘリウム槽４内の圧力が所定の
圧力に万一上昇した場合蒸発ガスを大気に放出する。
は、銅鋼等の熱伝導体24で液体ヘリウム槽４の液体ヘリ
ウム注入口25下部の冷却体26と熱的に一体化している。
冷却体26は伝熱が良好な例えば銅製であり、液体ヘリウ
ム注入口25上部のステンレス製の円筒部及び下部のステ
ンレス製の液体ヘリウム槽４のノド部とは、例えば摩擦
圧接等の手段で気密一体化されている。液体ヘリウム注
入口25の内部は、蒸発ヘリウムガスが充満しているた
め、ガスの対流で常温部から極低温部へ熱が侵入する、
そのため、対流防止板27を挿入している。また、上部に
は安全弁28を設け、液体ヘリウム槽４内の圧力が所定の
圧力に万一上昇した場合蒸発ガスを大気に放出する。
液体ヘリウム槽内で蒸発したガスヘリウムは、極低温
の冷却板26の内表面で再液化し、再び液体ヘリウムとな
つて槽内に戻る。したがつて、液体ヘリウム槽内の圧力
及び液面は一定に保たれ、液体ヘリウムを補充する必要
はない。
の冷却板26の内表面で再液化し、再び液体ヘリウムとな
つて槽内に戻る。したがつて、液体ヘリウム槽内の圧力
及び液面は一定に保たれ、液体ヘリウムを補充する必要
はない。
圧縮機ユニツト9,15からヘリウムガス流に乗つて冷凍
機A,冷却機Ｂに流入する高沸点物、例えば、油,H2O,C
O2,O2,N2やH2ガスの不純物は、それぞれの機内の低温部
に蓄積する。しかし、冷却機Ｂは液体ヘリウム温度まで
低温になるので、不純物によるトラブル、すなわち、熱
交換器内の伝熱板及び焼結体表面の汚れによる伝熱性能
の低下、及び、Ｊ・Ｔ弁の開塞のトラブル発生が冷凍機
Ａよりも多い。
機A,冷却機Ｂに流入する高沸点物、例えば、油,H2O,C
O2,O2,N2やH2ガスの不純物は、それぞれの機内の低温部
に蓄積する。しかし、冷却機Ｂは液体ヘリウム温度まで
低温になるので、不純物によるトラブル、すなわち、熱
交換器内の伝熱板及び焼結体表面の汚れによる伝熱性能
の低下、及び、Ｊ・Ｔ弁の開塞のトラブル発生が冷凍機
Ａよりも多い。
冷却機Ｂにトラブルが発生した場合、冷却機Ｂを取り
はずし、常温状態で高純度のガスヘリウムで機内をクリ
ーニングし、不純物を取り除く。この後再び挿入ポート
16内に挿入し、弁18′でポート内を真空排入して、第1,
第２低温フランジ19,20の寒冷で冷却機Ｂ自身を冷却し
ながら、クールダウン運転を行う。ここで、ポート内を
真空排気することで、クールダウン運転の間、最下部23
を加温することを極力防止できる。クールダウン終了
後、弁18′よりヘリウムガスをポート内に充てんし、正
常状態に復起できる。
はずし、常温状態で高純度のガスヘリウムで機内をクリ
ーニングし、不純物を取り除く。この後再び挿入ポート
16内に挿入し、弁18′でポート内を真空排入して、第1,
第２低温フランジ19,20の寒冷で冷却機Ｂ自身を冷却し
ながら、クールダウン運転を行う。ここで、ポート内を
真空排気することで、クールダウン運転の間、最下部23
を加温することを極力防止できる。クールダウン終了
後、弁18′よりヘリウムガスをポート内に充てんし、正
常状態に復起できる。
したがつて、本実施例によれば、冷却機Ｂのオーバー
ホール時に、冷凍機Ａの運転を続行しながら行なえるの
で、冷却機Ｂ未装着時でも熱シールド筒の温度上昇を防
止でき液体ヘリウム蒸発量の大幅な増加を押えることが
できる。また、冷却機Ｂの取出し時にクライオスタツト
の真空を破壊する必要がなく、オーバーホールに必要な
コストを大幅に低減できる効果がある。
ホール時に、冷凍機Ａの運転を続行しながら行なえるの
で、冷却機Ｂ未装着時でも熱シールド筒の温度上昇を防
止でき液体ヘリウム蒸発量の大幅な増加を押えることが
できる。また、冷却機Ｂの取出し時にクライオスタツト
の真空を破壊する必要がなく、オーバーホールに必要な
コストを大幅に低減できる効果がある。
また、冷却機Ｂ内に自己冷却用の冷凍機を組込む必要
がないために、冷却機Ｂを小型化，軽量化でき、かつ、
製造コストを低減でき、冷却機Ｂ自身のオーバーホール
経費を低減できる効果がある。
がないために、冷却機Ｂを小型化，軽量化でき、かつ、
製造コストを低減でき、冷却機Ｂ自身のオーバーホール
経費を低減できる効果がある。
第３図は本発明になる他の実施例を示すもので、第１
図の異なる点は、液体ヘリウム注入口57内に冷凍機B3を
装着できるようにした点にある。したがつて、注入口57
の途中に、冷凍機A10で冷却された第1,第２低温フラン
ジ19,20を設け、第1,第２低温フランジ間の注入口壁及
び、第２低温フランジ20と液体ヘリウム槽４の間の注入
口壁は弾性体のベローズ58,59で構成し、ベローズ59の
外周部には、スプリング60で、冷却機B3の第1,第２ヒー
トスヒーシヨン33,38と、第1,第２低温フランジ19,20と
の熱接触を良好に行える。
図の異なる点は、液体ヘリウム注入口57内に冷凍機B3を
装着できるようにした点にある。したがつて、注入口57
の途中に、冷凍機A10で冷却された第1,第２低温フラン
ジ19,20を設け、第1,第２低温フランジ間の注入口壁及
び、第２低温フランジ20と液体ヘリウム槽４の間の注入
口壁は弾性体のベローズ58,59で構成し、ベローズ59の
外周部には、スプリング60で、冷却機B3の第1,第２ヒー
トスヒーシヨン33,38と、第1,第２低温フランジ19,20と
の熱接触を良好に行える。
また、第１図では省略したが、液体ヘリウム槽４は、
エポキシ樹脂製の荷重支持体61で真空容器７壁で支持さ
れている。
エポキシ樹脂製の荷重支持体61で真空容器７壁で支持さ
れている。
本実施例によれば、冷却機Ｂ挿入ポートと液体ヘリウ
ム注入口とを一本化できるので、常温から液体ヘリウム
温度に熱的に導通する構造体が１つ少なくなり、液体ヘ
リウム槽への熱侵入が低減し、冷却機Ｂに必要となる冷
凍量も小さくなり、さらに小型化が図られる。また、気
液分離器47の外面が直接、液体ヘリウム槽４内の気相と
接触しているので、効率よく液体ヘリウム槽内の蒸発ガ
スを再液化できる効果がある。また、冷却機Ｂのクール
ダウン時には、液体ヘリウム槽４内の蒸発ガスを溝63,6
4を通し、弁62を開けて大気に放出することにより、蒸
発ガスの顕熱で短時間に冷却機Ｂを冷却できるので、冷
却機Ｂのクールダウンを大幅に短縮できる効果がある。
ム注入口とを一本化できるので、常温から液体ヘリウム
温度に熱的に導通する構造体が１つ少なくなり、液体ヘ
リウム槽への熱侵入が低減し、冷却機Ｂに必要となる冷
凍量も小さくなり、さらに小型化が図られる。また、気
液分離器47の外面が直接、液体ヘリウム槽４内の気相と
接触しているので、効率よく液体ヘリウム槽内の蒸発ガ
スを再液化できる効果がある。また、冷却機Ｂのクール
ダウン時には、液体ヘリウム槽４内の蒸発ガスを溝63,6
4を通し、弁62を開けて大気に放出することにより、蒸
発ガスの顕熱で短時間に冷却機Ｂを冷却できるので、冷
却機Ｂのクールダウンを大幅に短縮できる効果がある。
本発明によれば、内部に機械的連動による寒冷発生手
段を有しないで蒸発ガス再液化機能を有した冷却機Ｂ
を、熱シールド筒冷却用の冷凍機Ａと各々分離して構成
できるので、以下の効果を生じる。
段を有しないで蒸発ガス再液化機能を有した冷却機Ｂ
を、熱シールド筒冷却用の冷凍機Ａと各々分離して構成
できるので、以下の効果を生じる。
冷凍機Ａを運転停止せずに、冷却機Ｂのみをオーバー
ホールできることにより、この時の液体ヘリウム蒸発量
の大幅な増加を防止でき、メンテナンスコストを大幅に
低減できる。また、クライオスタツトの真空を破壊せず
に冷却機のみを取り出せるので、メンテナンスコストを
大幅に低減できる。また、冷却機Ｂ液体ヘリウム注入口
内に装着できるので、冷却機Ｂを装着後、液体ヘリウム
の蒸発ガスで常温の冷却機Ｂを直接予冷できるので、冷
却機Ｂのクールダウン時間を短縮することができる。ま
た、冷却機Ｂ内には機械的運動による寒冷発生手段を含
まないため、冷却機Ｂの製造コストを低減できる効果が
ある。
ホールできることにより、この時の液体ヘリウム蒸発量
の大幅な増加を防止でき、メンテナンスコストを大幅に
低減できる。また、クライオスタツトの真空を破壊せず
に冷却機のみを取り出せるので、メンテナンスコストを
大幅に低減できる。また、冷却機Ｂ液体ヘリウム注入口
内に装着できるので、冷却機Ｂを装着後、液体ヘリウム
の蒸発ガスで常温の冷却機Ｂを直接予冷できるので、冷
却機Ｂのクールダウン時間を短縮することができる。ま
た、冷却機Ｂ内には機械的運動による寒冷発生手段を含
まないため、冷却機Ｂの製造コストを低減できる効果が
ある。
第１図，第３図は夫々本発明の実施例に係る液化冷凍機
付きクライオスタツトの断面図、第２図は第１図中に示
した冷却機の断面図である。 ３……冷却機Ｂ、７……真空容器、10……冷凍機Ａ、18
……冷却機ポート、21,22,23……熱伝導体、25……液体
ヘリウム注入口。
付きクライオスタツトの断面図、第２図は第１図中に示
した冷却機の断面図である。 ３……冷却機Ｂ、７……真空容器、10……冷凍機Ａ、18
……冷却機ポート、21,22,23……熱伝導体、25……液体
ヘリウム注入口。
Claims (7)
- 【請求項１】被冷却体及び被冷却体を冷却する液化冷凍
機の低温端を断熱槽に収納した液化冷凍機付ミクライオ
スタツトにおいて、前記液化冷凍機は冷却機と冷凍機と
を備え、該冷却機は熱交換器と膨張弁とを主要部とし、
該冷凍機は機械的運転を伴う寒冷発生手段を具備し、該
冷却器と該冷凍機間をクライオスタツト内の真空槽内で
熱的に着脱可能な熱伝導手段で接続することを特徴とす
る液化冷凍機付きクライオスタツト。 - 【請求項２】被冷却体及び被冷却体を冷却する液化冷凍
機の低温端を断熱槽に収納し、超電導マグネツトを内蔵
した液化冷凍機付きクライオスタツトにおいて、前記液
化冷凍機は熱シールド板冷却用冷凍機を液化回路冷却機
とに分離し、クライオスタツト真空槽内で該冷却器と冷
凍機とを着脱可能に熱伝導体で接続することを特徴とす
る液化冷凍機付きクライオスタツト。 - 【請求項３】被冷却体及び被冷却体を冷却する液化冷凍
機の低温端を断熱槽に収納した液化冷凍機付きクライオ
スタツトにおいて、前記液化冷凍機は冷却機と冷凍機を
備え、該冷却機は単独で着脱可能にしたことを特徴とす
る液化冷凍機付きクライオスタツト。 - 【請求項４】被冷却体及び被冷却体を冷却する液化冷凍
機の低温端を断熱槽に収納した液化冷凍機付きクライオ
スタツトにおいて、前記液化冷凍機はJT回路で構成した
液化器とし、その高圧側を10kg/cm2・Ｇ未満の作動圧と
したことを特徴とする液化冷凍機付きクライオスタツ
ト。 - 【請求項５】請求項４において、前記液化冷凍機とは別
にシールド板冷却用の冷凍機を設けて両冷凍機間を熱伝
導体で接続したことを特徴とする液化冷凍機付きクライ
オスタツト。 - 【請求項６】請求項１乃至５において、前記冷却機を挿
入するポートをクライオスタツト内の真空槽内に、真空
室間と隔離して設け、該ポートの極低温部と、液体ヘリ
ウム槽内に設置した蒸発ガス凝縮面と熱伝導手段で一体
化したことを特徴とする液化冷凍機付きクライオスタツ
ト。 - 【請求項７】請求項１乃至５において、前記冷却機を液
体ヘリウム注入口又は蒸発ガス排気口内に装着し、該注
入口又は排気口壁を介して前記冷凍機と熱的に接続し、
かつ、冷却機の極低温部は液体ヘリウム槽内の気相部に
露出する様に装着したことを特徴とする液化冷凍機付き
クライオスタツト。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14871990A JP2821241B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 液化冷凍機付きクライオスタツト |
| US07/710,123 US5381666A (en) | 1990-06-08 | 1991-06-04 | Cryostat with liquefaction refrigerator |
| KR1019910009359A KR960002573B1 (ko) | 1990-06-08 | 1991-06-07 | 액화 냉장 장치를 갖는 저온 유지 장치 |
| CN91103860A CN1032879C (zh) | 1990-06-08 | 1991-06-08 | 带液化致冷机的恒温器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14871990A JP2821241B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 液化冷凍機付きクライオスタツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0444202A JPH0444202A (ja) | 1992-02-14 |
| JP2821241B2 true JP2821241B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=15459072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14871990A Expired - Lifetime JP2821241B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 液化冷凍機付きクライオスタツト |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5381666A (ja) |
| JP (1) | JP2821241B2 (ja) |
| KR (1) | KR960002573B1 (ja) |
| CN (1) | CN1032879C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105229397A (zh) * | 2013-04-24 | 2016-01-06 | 西门子有限公司 | 包括两级低温制冷机及相关联的安装装置的组件 |
| CN111094870A (zh) * | 2017-08-30 | 2020-05-01 | 西门子医疗有限公司 | 容错低温冷却系统 |
Families Citing this family (68)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3347870B2 (ja) * | 1994-04-15 | 2002-11-20 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネット並びに該マグネット用の蓄冷型冷凍機 |
| US5735127A (en) * | 1995-06-28 | 1998-04-07 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Cryogenic cooling apparatus with voltage isolation |
| US5586437A (en) * | 1995-09-06 | 1996-12-24 | Intermagnetics General Corporation | MRI cryostat cooled by open and closed cycle refrigeration systems |
| DE19612539A1 (de) * | 1996-03-29 | 1997-10-02 | Leybold Vakuum Gmbh | Mehrstufige Tieftemperaturkältemaschine |
| JPH10282200A (ja) * | 1997-04-09 | 1998-10-23 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導磁石システムの冷却装置 |
| US5782095A (en) * | 1997-09-18 | 1998-07-21 | General Electric Company | Cryogen recondensing superconducting magnet |
| US6438966B1 (en) * | 2001-06-13 | 2002-08-27 | Applied Superconetics, Inc. | Cryocooler interface sleeve |
| EP1279886A3 (en) * | 2001-07-26 | 2005-12-14 | Applied Superconetics, Inc. | Cryocooler interface sleeve for a superconducting magnet and method of use |
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