JPH02309171A

JPH02309171A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH02309171A
Application number: JP13180289A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Matsumoto; 隆博松本; Mitsuo Horikawa; 堀川　光男
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1990-12-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は磁気共鳴診断装置（Ｍｒ（Ｉ）に使用される
超電導マグネットの熱シールド等を冷却する冷凍装置に
係り、特にその冷凍機の取付構造に関するものである。

〔従来の技術〕第６図は例えば実開昭６３−４３０６３号公報に開示さ
れなこの種従来の極低温冷凍装置を示す断面図である。

図において、（１）は超電導コイルと液体ヘリウムとを
収容し内部を４．２にの極低温に保持する液体ヘリウム
容器、（２）は内部を真空に保持する真空容器で、その
上部には後述する冷凍機を取付けるためのフランジ（３
）が設けられ、真空容器（２）の本体とは冷凍機の振動
を吸収するためのベローズ（２）を介して接合されてい
る。（句はフランシロ）の内周に固着され真空容器（ａ
の内側に突出して設けられた凹部としてのシリンダで、
真空容器（２）内の真空状態を破ることなく冷凍機の着
脱を可能とするために設けられたもので、第１段シリン
ダ（５ａ）と第２段シリンダ（５ｂ）とからなり、それ
自体真空容器（２）を構成する。（６）および（７）は
真空容器（２）の内壁と液体ヘリウム容器（１）との間
の真空空間に配置された被冷却装置としてのそれぞれ第
１段熱シールドおよび第２段熱シールドで、常温下にあ
る真空容器（２）から極低温下にある液体ヘリウム容器
（１）への輻射による熱侵入を抑制して液体ヘリウムの
消費量の低減を図るためのものである。（８）は第１段
シリンダ（５ａ）の下端および第２段シリンダ（５ｂ）
の上端に固着された熱伝導部としての熱伝導板、（９）
は第２段シリンダ（５ｂ）の下端に固着された同じく熱
伝導部としての熱伝導板である。そして、画然伝導板８
）および（９）は、熱伝導部としてのたわみ導体α０（
１１）を介してそれぞれ第１段熱シールド（６）および
第２段熱シールド（７）に接合されている。（１２）お
よび（１３）はそれぞれ熱伝導板Ｓ）および（９）の上
面に固着された熱接触部である。

（！４）は画然シールド（６）およびｍの冷却を行う冷
凍機で、その本体（１５）をフランジ（３）に取付ける
ことにより真空容器（２）に固定される。　（１６）は
本体（１５）をフランジ（３）に取付けることによりシ
リンダ（５）内に挿入されるよう、本体（１５）から下
方へ突出して設けられた冷却部で、約８０にの温度に保
持される第１段冷却部（１６ａ）と約２０にの温度に保
持される第２段冷却部（＋６ｂ）とを備えている。そし
て、冷凍機（１４）を所定位置に取付けると、第１段冷
却部（１６ａ）は熱接触部（１２）と接触し熱伝導板（
５）およびたわみ導体αＯ）を介して第１段熱シールド
（６）がら熱を吸収してそれを約８０にの温度に冷却す
る。そして、同時に第２段冷却部（１６ｂ）は熱接触部
（１３）と接触し熱伝導板（９）およびたわみ導体（１
１）を介して第２饅熱シールドｍから熱を吸収してそれ
を約２０にの温度に冷却する。

なお、シリンダ（５）と冷凍機（１４）の冷却部（１６
）との間には、熱接触部（１２）　（１３）との接触熱
抵抗を低減する目的でヘリウムガスが封入される。

（１７）は冷凍機（１４）内に圧縮ヘリウムガスを供給
するとともに冷凍機（１４）内に内蔵されたバルブ駆動
用モータに電力を供給する圧縮機ユニットである。　　
　゛〔発明が解決しようとする課題〕従来の極低温冷凍装置は、以上のように、真空容器（２
）内の真空を保持した状態で冷凍機（１４）の着脱、交
換が可能でこれらの作業が簡便となる。しかし、各熱シ
ールド（６）（２）とこれらを冷却する冷凍１　（１４
）の各冷却部（１６ａ）　（１６ｂ）との間の熱抵抗は
、これら冷却部（１６ａ）　（１６ｂ）と熱接触部（１
２１（１３＋との接触圧力に大きく左右され、シリンダ
（Ｃ５Ｉや冷却部（！６）の製作寸法公差や熱収縮量に
よっては十分な接触圧力が得られずこの部分の熱抵抗が
増大して熱シールド＋６１　［７）の温度が上昇すると
いう問題点があった。

また、シリンダ（９と冷却部（１６）との間にはヘリウ
ムガスを封入しているため、特に冷凍装置を傾けた状態
で使用した場合、この空間内での上記ヘリウムガスの対
流による高温部から低温部への熱侵入が無視できず、結
果として冷凍能力が低下するという問題点があった。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、冷凍機の冷却部と熱接触部との接触圧力を常
に十分な値に維持することができ、また装置を傾けても
内部ガスの対流による熱侵入のない冷凍装置を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕この発明に係
る冷凍装置の第１のものは、真空容器の凹部の少なくと
も一部を弾性材で構成し、この弾性材の弾性力により冷
却部と熱接触部との接触圧力を確保するものである。

第２のものは、上記真空容器への冷凍機の取付構造を、
上記冷却部と熱接触部との接触面と直角の方向の取付位
置が調整可能な構成にしたもので、上記方向の取付位置
を適宜調整することにより必要な接触圧力を確保する。

第３のものは、内部に流体を封入可能な可撓性材料から
なる加圧袋と、この加圧袋と上記冷却部および熱接触部
とを挟持する挟持部とを備え、かつ上記真空容器の凹部
を上記冷却部と熱接触部との接触面と直角の方向に伸縮
可能に構成し、上記加圧袋に流体を導入して加圧するこ
とにより上記接触面の接触圧力を確保するものである。

第４のものは、更に、真空容器の凹部と冷凍機の冷却部
との間の空間を真空としたもので、これによってこの空
間内ではガスの対流による熱侵入は発生しない。

〔実　施　例〕

第１図はこの発明の一実施例による極低温冷凍装置を示
す断面図である。図において、（１）ないしく１７）は
従来のものと同一のものである。但し、第１段シリンダ
（５ａ）の一部は弾性材としてのベローズ（１８）で構
成されている。同時に第２段シリンダ（５ｂ）の一部も
ベローズ（［９）で構成されている。

そして、（２０）はフランジ（３）の内部を貫通し、更
にシリンダ（５）と冷却部（１６）との間に配置された
真空引用配管で、第２段シリンダ（５ｂ）の下端近傍ま
で延長され、所定の間隔で小穴が設けられている。

（２１）および（２２）はフランジ（３）から出た真空
引用配管（２０）の先端に設けられたそれぞれバルブお
よび安全弁である。

次に冷凍機（１４）を真空容器（２）に取付ける要領を
説明する。冷凍機（１４）を取付けていない段階ではベ
ローズ（１８１（１９）は共に収縮した状態にある。従
って、例えば、第１段シリンダ（５ａ）の熱接触部（１
２）までの深さは第１段冷却部（１６ａ）の高さより所
定の寸法小さくなっている。この寸法差は冷却部（１６
）やシリンダ（５）の製作寸法公差、またそれらの熱収
縮量、更にはベローズ（１８）　（１９）の弾性係数、
伸縮量を考慮して決定される。

そして、本体（１５）をフランジ（３）の所定位置に取
付は冷凍機（１４）を真空容器（ａに固定すると、例え
ば、第１段冷却部（１６ａ）はベローズ（１８）の収縮
力に抗して熱接触部（！２）を下方へ押し下げる形とな
る。この結果、冷却部＜１６ａ）と熱接触部（１２）と
の接触面には十分な圧力が加わり、上記した寸法公差や
熱収縮量が存在しても必要な接触圧力が確保されること
になる。冷却部＜＋６ｂ）と熱接触部（１３）との接触
面の接触圧力についてもベローズ（１９）の弾性力によ
り同様に確保される。

更に、冷凍機（１４）を取付けた後、バルブ（２１）を
介してシリンダ（９と冷却部（１６）との間の空間を真
空脱気する。これによりこの空間でのガスの対流による
熱移動がなくなり、たとえ冷凍装置を傾けて使用しても
、この対流による低温部への熱侵入は存在し得ないこと
になる。また、この空間は、冷凍機（１４）の取付作業
終了時点では大気圧であったものが真空状態にまで減圧
されることになるので、冷却部（１６）と熱接触部（＋
２）　（＋３）との接触面の圧力は上記作業終了時点よ
り更に増加することになり、一層安定した熱接触状態が
得られる訳である。

第２図は他の実施例を示す断面図で、第１図のものと異
なるのは冷凍機（１４）の真空容器（■への取付構造で
ある。即ち、冷凍機（１４）の本体（１５）を取付ける
従来のフランジ（３）の下方に新たに固定フランジ（２
３）を設け、この固定フランジ（２３）も第１段シリン
ダ（５ａ）の側壁に固着されるとともにベローズ（４）
を介して真空容器（２）に固定される。そして、両フラ
ンジ（３）と（２３）との間隔は調整ボルト（２４）に
より調整可能に構成されている。この実施例ではベロー
ズ（１８）は単に伸縮可能なものであればよい。

以上のような構成により、調整ポル１−（２’４）を適
宜操作することにより、冷凍機（１４）の上下方向取付
位置を調整することができる。従って、例えば冷却部（
１６）と熱接触部（１２＞　（１３）との接触面の圧力
が不足する場合には、両フランジ（３１＜２３）間の間
隔を縮めるよう調整ボルト（２４）を操作することによ
り、上記接触面圧の不足を解消することができる。

第３図は更に他の実施例の要部を拡大して示す断面図、
第４図はそのＩＶ−Ｉｔ／線の断面図である。

図において、（２５）および（２６）は気密性および可
視性を有する膜状材料を袋状に成形してなる加圧袋で、
配管（２７）を介して真空容器（２）の外部から加圧ヘ
リウムガスをこの加圧袋（２５）　（２６）に導入でき
るようになっている。（２８）および（２９）はこの配
管（２７）の先端に設けられたバルブおよび安全弁であ
る。

そして、第１段シリンダ（５ａ）の下部に固着された熱
伝導板（８は、ここでは熱接触部（１２）を兼ねており
、かつこの熱伝導板（８）と第１段シリンダ（５ａ）の
底部とで挟持部（３０）を形成し、第１段冷却部（１６
ａ）と加圧袋（２５）とをその上下方向から挟持してい
る。同時に、熱伝導板（９）は熱接触部（１３）を兼ね
、かつ熱伝導板（９）と第２段シリンダ（５ｂ）の底部
とで挟持部（３１）を形成し、第２段冷却部（１６ｂ）
と加圧袋（２６）とをその上下方向から挟持している。

なお、第１段冷却部（１６ａ）と熱伝導板（８）との保
合は以下のようにして行う、即ち、第４図に示すように
、第１段冷却部＜１６ａ）にはその周方向に９０”の間
隔で４個の凸部が形成され、また、熱伝導板（８）には
同じ＜９０°の間隔で４個の凹部が形成′されている。

そして、上記凹凸部の周方向位置を一致させた状態で冷
凍機（１４）を下降させ、冷却部（１６ａ＞をシリンダ
（５ａ）内に挿入する。冷却部（１６ａ）が熱伝導板（
８）の凹部を通過した後、冷凍機（１４）を９０°回転
させて正規の位置に取付は固定する。第２段冷却部（１
６ｂ）と熱伝導板（９）との保合も上記と同様で同時に
行われる。

次に、バルブ（２８）を介して加圧ヘリウムガスを加圧
袋（２５）および（２６）に導入する。これによって加
圧袋（２５＞　（２６）は膨張し加圧され、熱伝導板［
８）　［９）従って熱接触部（１２）　（＋３）と冷却
部（１６ａ）　（１６ｂ）との接触面に圧力を与えるこ
とになる。従って、加圧ヘリウムガスの圧力を適宜調整
することにより、必要な接触面圧を確保することができ
、冷却部（１６）と熱シールド（６）（７）との熱抵抗
を十分小さくすることができる。なお、ベローズ（１８
）　（１９）は加圧袋（２５）＜２６）による上記加圧
作用が支障なく行われるよう、シリンダ（５ａ）　（５
ｂ）の軸方向への伸縮材として機能する。

第５図は更に他の実施例の要部を拡大して示す断面図で
、ここでは加圧袋（２５）　＜２６）をシリンダ（１６
）のタド、即ち真空容器（２１の内部に設けている。

図において、（３２）　＜３３）はそれぞれ第１段シリ
ンダ（５ａ）および第２段シリンダ（５ｂ）に固着され
た固定板、（３４）　（３５）はそれぞれ固定板（３２
）および（３３）の上方に配置される挟持上板、（３６
）　（３７）はそれぞれ加圧袋（２５）および（２６）
の下方に配置される挟持下板、０８１０９１はそれぞれ
挟持上板（３４）と挟持下板（３６）および挟持上板（
３５）と挟持下板（３７）を連結する挟持ボルトで、以
上（３４）　（３６）　（３８）および（３５）（３７
）　（３９）により挟持部（３０）および（３１）を構
成する。

そして、挟持部（３０）により加圧袋（２５）と冷却部
＜１６ａ）および熱接触部（１２）を挟持し、また挟持
部（３１）により加圧袋（２６）と冷却部（＋６ｂ）お
よび熱接触部（１３）を挟持する。

加圧袋（２５）　（２６）に加圧ヘリウムガスを導入し
て所定の接触圧力を確保する点は第４図の実施例の場合
と同様である。

なお、上記各実施例では、超電導コイルを収容した液体
ヘリウム容器（１）の外周に設けられた熱シールド（６
）（７）を冷凍機（１４）で冷却する場合について説明
したが、この発明はこれらの場合に限定されることはな
く、真空容器内の真空を破ることなく冷凍機の着脱が可
能な構成の各種冷凍装置に適用でき上記と同様の効果を
奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の第１のものでは、真空容器の
凹部の少なくとも一部を弾性材で構成したので、その弾
性力により冷却部と熱接触部との接触面の接触圧力を十
分確保することができる。

また、第２のものでは、真空容器への冷凍機の取付構造
を、上記接触面と直角の方向の取付位置が調整可能とな
る構成とし、更に、第３のものでは所定の加圧袋と挟持
部とを備え上記加圧袋に流体を導入加圧して上記接触圧
力を与えるようにしたので、いずれも十分な接触圧力が
確保され、冷却部と被冷却装置との熱抵抗を小さく抑え
ることができる。

更に、第４のものでは、真空容器の凹部と冷却部との間
の空間を真空としたので、ガスの対流によるこの部分か
らの熱侵入を確実に防止することができ、従って冷凍機
の取付角度を自由に選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による極低温冷凍装置を示
す断面図、第２図は他の実施例によるものを示す断面図
、第３図は更に他の実施例のものの要部を拡大して示す
断面図、第４図は第３図の■−Ｉ’ｉ／線の断面図、第
５図は更に他の実施例のものの要部を拡大して示す断面
図、第６図は従来の極低温冷凍装置を示す断面図である
。口において、（２）は真空容器、（５）はその凹部とし
てのシリンダ、（６）（７）は被冷却装置としての熱シ
ールド、（８］　ｆ９＋およびα０）（１１）は熱伝導
部としてのそれぞれ熱伝導板およびたわみ導体、（１２
＞　（＋３）は熱接触部、（１４）は冷凍機、（１５）
はその本体、（１６）は冷凍機の冷却部、（１８）　（
１９）は弾性材としてのベローズ、（２０）は真空引用
配管、（２３）は固定フランジ、（２４）は調整ボルト
、（２５＞　（２６）は加圧袋、（３０）　（３１）は
挟持部である。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。代理人　弁理士　　大　岩　増　雄ｚ０　真！５１用自乙管２３　固定フラツグ２＋、側セ（水゛ルト第３図第４図第５図慎６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）本体とこの本体から突出し所定の低温度を保持す
る冷却部とを有する冷凍機、内部を真空に保持し、外部
から上記冷凍機の冷却部を挿入収容可能な凹部が形成さ
れた真空容器、この真空容器の内部に収容された被冷却
装置、上記真空容器の凹部に設けられ上記冷凍機の本体
を上記真空容器に取付けることにより上記凹部に挿入さ
れる冷却部と接触して上記冷却部との熱的接触を行う熱
接触部、およびこの熱接触部と上記被冷却装置との熱伝
導を確保する熱伝導部を備えたものにおいて、上記真空
容器の凹部の少なくとも一部を弾性材で構成し、この弾
性材の弾性力により上記冷却部と熱接触部との接触圧力
を確保するようにしたことを特徴とする冷凍装置。
（２）本体とこの本体から突出し所定の低温度を保持す
る冷却部とを有する冷凍機、内部を真空に保持し、外部
から上記冷凍機の冷却部を挿入収容可能な凹部が形成さ
れた真空容器、この真空容器の内部に収容された被冷却
装置、上記真空容器の凹部に設けられ上記冷凍機の本体
を上記真空容器に取付けることにより上記凹部に挿入さ
れる冷却部と接触して上記冷却部との熱的接触を行う熱
接触部、およびこの熱接触部と上記被冷却装置との熱伝
導を確保する熱伝導部を備えたものにおいて、上記真空
容器への上記冷凍機の取付構造を、上記接触面と直角の
方向の取付位置が調整可能な構成としたことを特徴とす
る冷凍装置。
（３）本体とこの本体から突出し所定の低温度を保持す
る冷却部とを有する冷凍機、内部を真空に保持し、外部
から上記冷凍機の冷却部を挿入収容可能な凹部が形成さ
れた真空容器、この真空容器の内部に収容された被冷却
装置、上記真空容器の凹部に設けられ上記冷凍機の本体
を上記真空容器に取付けることにより上記凹部に挿入さ
れる冷却部と接触して上記冷却部との熱的接触を行う熱
接触部、およびこの熱接触部と上記被冷却装置との熱伝
導を確保する熱伝導部を備えたものにおいて、内部に流
体を封入可能な可撓性材料からなる加圧袋と、この加圧
袋と上記冷却部および熱接触部とを挟持する挟持部とを
備え、かつ上記真空容器の凹部を上記冷却部と熱接触部
との接触面と直角の方向に伸縮可能に構成し、上記加圧
袋に流体を導入して加圧することにより上記接触面の接
触圧力を確保するようにしたことを特徴とする冷凍装置
。
（４）真空容器の凹部と冷凍機の冷却部との間の空間を
真空としたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
かに記載の冷凍装置。