JPH0645812Y2 - Cryogenic refrigerator - Google Patents

Cryogenic refrigerator

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JPH0645812Y2
JPH0645812Y2 JP15397388U JP15397388U JPH0645812Y2 JP H0645812 Y2 JPH0645812 Y2 JP H0645812Y2 JP 15397388 U JP15397388 U JP 15397388U JP 15397388 U JP15397388 U JP 15397388U JP H0645812 Y2 JPH0645812 Y2 JP H0645812Y2
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JP
Japan
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cryostat
recondenser
helium
refrigerator
heat
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JP15397388U
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昭一 種谷
和夫 三浦
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、クライオスタット内に貯溜されている液体ヘ
リウムから蒸発したヘリウムガスを冷却して再凝縮させ
る極低温冷凍機に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a cryogenic refrigerator for cooling and re-condensing helium gas evaporated from liquid helium stored in a cryostat.

(従来の技術) 近年、医療用機器として、人体における分子内の水素の
含有率を電磁コイルと高周波発生器とにより探知し、人
体の内部を画像化してその異常を調べるいわゆる磁気共
鳴画像CT(Magnetic Resonance Imaging-Computer Tomo
graph.以下、MRI-CTと略す)はよく知られ、使用されて
いる。
(Prior Art) In recent years, as a medical device, a so-called magnetic resonance image CT (in which the content of hydrogen in a molecule in a human body is detected by an electromagnetic coil and a high-frequency generator, and the inside of the human body is imaged to examine its abnormality) Magnetic Resonance Imaging-Computer Tomo
graph. Hereinafter, abbreviated as MRI-CT) is well known and used.

そして、このMRI-CTは極低温レベルで作動する超伝導マ
グネットを使用するため、該マグネットをクライオスタ
ット(低温槽)内に貯溜された液体ヘリウムによって極
低温レベルまで冷却するようになされている。
Since this MRI-CT uses a superconducting magnet that operates at a cryogenic level, the magnet is cooled to a cryogenic level by liquid helium stored in a cryostat (cryostat).

(考案が解決しようとする問題点) ところで、クライオスタット内において、ヘリウム等の
液化温度が極低温である冷媒の貯溜槽の上部には、通常
液体窒素等の比較的液化温度の高い冷媒を貯溜する等し
て、上方から下方に向かって温度が低下するように温度
勾配をつけ、外部との断熱が良好に維持されるようにし
ている。しかし、そのようにしていても、冷媒の貯溜槽
と外側との間には相当の温度勾配が存在しており、例え
ば冷媒として4.2Kレベルの極低温で液化するヘリウムを
利用した場合、その外側に液体水素により77Kレベルに
維持されるシールド部を設けたとしても、そのシールド
部とヘリウム槽との間に73K近い温度勾配が存在するこ
とになる。
(Problems to be solved by the invention) By the way, in the cryostat, a refrigerant having a relatively high liquefaction temperature such as liquid nitrogen is usually stored in an upper portion of a storage tank for a refrigerant having a very low liquefaction temperature such as helium. In this way, a temperature gradient is provided so that the temperature decreases from the upper side to the lower side, so that good heat insulation from the outside is maintained. However, even in such a case, there is a considerable temperature gradient between the refrigerant storage tank and the outside, and for example, when helium that liquefies at a cryogenic temperature of 4.2 K level is used as the refrigerant, the outside Even if a shield part is maintained at 77K level by liquid hydrogen, a temperature gradient of about 73K exists between the shield part and the helium tank.

そして、上記のような温度勾配によって、例えば再凝縮
器付近の温度が7.5K程度になると、ヘリウムの凝縮潜熱
量と顕熱量とがほぼ等しくなるので、ヘリウムの再凝縮
量は周囲温度が4.2Kの時に比べ、約1/2になる。したが
って、再凝縮能力が低下するという問題がある。
Then, due to the temperature gradient as described above, for example, when the temperature in the vicinity of the recondenser becomes about 7.5 K, the latent heat of condensation of helium and the amount of sensible heat become almost equal, so that the recondensation amount of helium has an ambient temperature of 4.2 K. It is about 1/2 of that of Therefore, there is a problem that the recondensing ability is reduced.

本考案は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的
は、上記の如く、再凝縮器によってクライオスタット内
部のヘリウムガスを再凝縮させる場合において、再凝縮
器周囲の温度を低温に保持する手段を講ずることによ
り、再凝縮能力の向上を図ることにある。
The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is a means for keeping the temperature around the recondenser low when the helium gas in the cryostat is recondensed by the recondenser as described above. This is to improve the recondensing ability.

(問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本考案の第1の解決手段
は、例えば第1図に示すように、液体ヘリウム等の液冷
媒を内部に貯溜し、内部が所定の極低温状態に維持され
るクライオスタット(2)と、該クライオスタット
(2)の内部に配置され、クライオスタット(2)内の
液体ヘリウムから蒸発したヘリウムガスを冷却して再凝
縮させるための再凝縮器(23)と、上記クライオスタッ
ト(2)の外部に配置され、圧縮されたヘリウム等の冷
媒ガスを膨張により冷却し、再凝縮用冷媒配管(26),
(27)を介して上記該再凝縮器(23)に供給する冷凍機
本体(15)とを備えた極低温冷凍機を前提とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the first solution means of the present invention is to store a liquid refrigerant such as liquid helium inside as shown in FIG. Of the cryostat (2), which is maintained at a predetermined cryogenic temperature, and a cryostat (2) disposed inside the cryostat (2) for cooling and re-condensing the helium gas evaporated from the liquid helium in the cryostat (2). A refrigerant pipe (26) for recondensing, which is arranged outside the condenser (23) and the cryostat (2), cools compressed refrigerant gas such as helium by expansion.
It is premised on a cryogenic refrigerator provided with a refrigerator main body (15) which supplies the recondenser (23) via the (27).

そして、内部が真空状態とされた低熱伝導率材料からな
り、上記冷凍機本体(15)と再凝縮器(23)とを断熱的
に連結する筒状断熱部(24)とを設け、さらに、上記筒
状断熱部(24)の先端に連設され、下方に向かって延び
て、上記再凝縮器(23)の側方全体を所定の間隙をあけ
て取り囲む筒状遮蔽管(31)を設ける構成としたもので
ある。
A tubular heat insulating part (24), which is made of a low thermal conductivity material whose inside is in a vacuum state and which adiabatically connects the refrigerator body (15) and the recondenser (23), is further provided. A cylindrical shielding tube (31) is provided continuously with the tip of the cylindrical heat insulating part (24), extends downward, and surrounds the entire lateral side of the recondenser (23) with a predetermined gap. It is configured.

また、第2の解決手段は、上記第1の解決手段におい
て、遮蔽管(31)の外径を断熱部(24)の外径以下に設
定したものである。
A second solving means is the same as the first solving means, in which the outer diameter of the shield tube (31) is set to be equal to or less than the outer diameter of the heat insulating section (24).

(作用) 上記の構成により、請求項(1)の考案では、クライオ
スタット(2)の内部に貯溜された液体ヘリウムから蒸
発したヘリウムガスは、冷凍機の再凝縮器(23)により
冷却されて元の液体ヘリウムに再凝縮される。このた
め、高価な液体ヘリウムの消費がないので、その定期的
な補充が必要でなくなり、液体ヘリウムを冷却源とする
MRI-CT等の低温作動機器のランニングコストを低減でき
るとともに、その液体ヘリウムの補充操作の手間をもな
くすことが可能となる。
(Operation) With the above structure, in the device of claim (1), the helium gas evaporated from the liquid helium stored inside the cryostat (2) is cooled by the recondenser (23) of the refrigerator and is then recovered. Recondensed into liquid helium. Therefore, since expensive liquid helium is not consumed, it is not necessary to periodically replenish it, and liquid helium is used as a cooling source.
It is possible to reduce the running cost of low-temperature operating equipment such as MRI-CT, and to eliminate the trouble of replenishing liquid helium.

そして、冷凍機における冷凍機本体(15)はクライオス
タット(2)外部に、再凝縮器(23)はクライオスタッ
ト(2)内部にそれぞれ配置され、上記冷凍機本体(1
5)と再凝縮器(23)とは、内部が真空状態とされた熱
伝導率の低い材料からなる筒状断熱部(24)により断熱
状態で連結されているので、クライオスタット(2)へ
の冷凍機の挿入部分は再凝縮器(23)のみであり、クラ
イオスタット(2)における冷凍機の取付部分としての
開口部が狭くて済み、クライオスタット(2)を大きく
変更する必要がない。
The refrigerator body (15) of the refrigerator is arranged outside the cryostat (2), and the recondenser (23) is arranged inside the cryostat (2).
Since the 5) and the re-condenser (23) are connected in an adiabatic state by a cylindrical heat insulation part (24) made of a material having a low heat conductivity and a vacuum state, the re-condenser (23) is connected to the cryostat (2). Only the re-condenser (23) is inserted into the refrigerator, and the opening portion of the cryostat (2) as the attachment portion of the refrigerator can be narrowed, so that the cryostat (2) does not need to be largely changed.

その場合、筒状断熱部(24)の先端には、再凝縮器(2
3)の側方全体を取囲んで熱シールドする遮蔽管(31)
が設けられているので、再凝縮器(24)近辺の蒸発した
ヘリウムガスの温度は再凝縮器(31)の温度4.2Kとほぼ
同じレベルに維持される。したがって、ヘリウムの顕熱
負荷が殆どなくなり、よって、再凝縮器(23)の再凝縮
能力がヘリウムの顕熱量のために低下することがなく、
再凝縮能力が有効に向上することになる。さらに、遮蔽
管(31)により再凝縮器(23)の周囲が保護されること
になり、プラグイン時の再凝縮器部品のクライオスタッ
ト等との接触による破損が防止される。
In that case, at the tip of the cylindrical heat insulation part (24), the recondenser (2
Shield tube (31) that surrounds the entire side of 3) and shields heat
Is provided, the temperature of the evaporated helium gas in the vicinity of the recondenser (24) is maintained at substantially the same level as the temperature of 4.2K in the recondenser (31). Therefore, the sensible heat load of helium is almost eliminated, so that the recondensing capacity of the recondenser (23) does not decrease due to the sensible heat amount of helium,
The recondensing ability will be effectively improved. Further, since the periphery of the recondenser (23) is protected by the shield tube (31), damage to the recondenser component due to contact with the cryostat or the like during plug-in is prevented.

また、請求項(2)の考案では、断熱部(24)の径以下
の径を有する遮蔽管(31)により再凝縮器(23)の側方
が熱シールドされているので、上記第1実施例と同様に
再凝縮能力の向上を図ることができるとともに、再凝縮
器(23)をプラグインするためのクライオスタットの開
口が小さくても取付けが可能となり、よって、プラグイ
ン時の対応性が向上することになる。
Further, in the invention of claim (2), since the side of the recondenser (23) is heat shielded by the shield tube (31) having a diameter equal to or smaller than the diameter of the heat insulating portion (24), the first embodiment described above. As with the example, the recondensing capacity can be improved, and the cryostat for plugging in the recondenser (23) can be installed even if it has a small opening, thus improving the compatibility when plugging in. Will be done.

(実施例) 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図は請求項(1)の考案を適用した第1実施例に係
るプラグイン型冷凍機の全体構成を示し、(1)は超伝
導マグネット(1a)を内蔵した医療用機器としてのMRI-
CTであって、上記超伝導マグネット(1a)は、冷媒とし
ての液体ヘリウムを貯溜するクライオスタット(2)内
に配設されていて、その液体ヘリウムの持つ冷熱により
極低温レベル(4.3K)に冷却保持されている。
FIG. 3 shows the whole construction of the plug-in type refrigerator according to the first embodiment to which the invention of claim (1) is applied, and (1) shows an MRI as a medical device incorporating a superconducting magnet (1a). -
In the CT, the superconducting magnet (1a) is placed in a cryostat (2) that stores liquid helium as a refrigerant, and is cooled to a cryogenic level (4.3K) by the cold heat of the liquid helium. Is held.

上記クライオスタット(2)には、上記液体ヘリウムを
貯溜する液体ヘリウム容器(3)と、その容器(3)の
周りに内側真空室(4)を介して同心状に配置支持され
たインナシールド部(5)と、該インナシールド部
(5)の周りに外側真空室(6)を介して同心状に配置
支持されたアウタシールド部(7)とが配置され、上記
液体ヘリウム容器(3)内に上記超伝導マグネット(1
a)が収容されている。また、上記アウタシールド部
(7)の上部には、そのアウタシールド部(7)の上壁
を底壁として液体窒素を貯溜する液体窒素貯溜室(8)
が形成され、この貯溜室(8)内の液体窒素によりアウ
タシールド部(7)が所定温度レベル(77K)に保持さ
れている。
The cryostat (2) has a liquid helium container (3) for storing the liquid helium, and an inner shield part (3) concentrically arranged and supported around the container (3) via an inner vacuum chamber (4). 5) and an outer shield part (7) which is concentrically arranged and supported around the inner shield part (5) through an outer vacuum chamber (6) are arranged in the liquid helium container (3). Above superconducting magnet (1
a) is housed. Further, a liquid nitrogen storage chamber (8) for storing liquid nitrogen with the upper wall of the outer shield part (7) as a bottom wall is provided above the outer shield part (7).
The outer shield part (7) is maintained at a predetermined temperature level (77K) by the liquid nitrogen in the storage chamber (8).

また、上記クライオスタット(2)の液体ヘリウム容器
(3)、インナシールド部(5)、アウタシールド部
(7)および液体窒素貯溜室(8)の各上壁にはそれぞ
れ円形状の開口部(9)〜(12)が上下方向に対応して
貫通形成され、これらの開口部(9)〜(12)には円筒
状の挿入部材(13)が気密状態に嵌挿され、この挿入部
材(13)の上端はクライオスタット(2)外部に、下端
は液体ヘリウム容器(3)内にそれぞれ開放されてい
る。
Further, the liquid helium container (3) of the cryostat (2), the inner shield part (5), the outer shield part (7) and the liquid nitrogen storage chamber (8) have circular openings (9) on their respective upper walls. ) To (12) are formed penetratingly in the vertical direction, and a cylindrical insertion member (13) is fitted and inserted into these openings (9) to (12) in an airtight state. ), The upper end is open to the outside of the cryostat (2), and the lower end is open to the liquid helium container (3).

(14)は上記クライオスタット(2)の液体ヘリウム容
器(3)内の蒸発ヘリウムガスを冷却して液体ヘリウム
に再凝縮させるための冷凍機であって、該冷凍機(14)
は、第1図に示すように、図示しない圧縮機で圧縮され
たヘリウムガスを膨脹させて所定温度レベルの低温状態
を発生させる予冷冷凍回路(16)と、圧縮機(図示せ
ず)で圧縮されたヘリウムガスを上記予冷冷凍回路(1
6)により予冷するとともに、その予冷されたヘリウム
ガスをJ−T膨脹させて極低温レベルの寒冷状態を発生
させるJ−T回路(19)とからなる。そして、この冷凍
機(14)の冷凍機本体(15)はクライオスタット(2)
の上面に対して、冷凍機本体(15)のケース(15a)下
端の取付フランジ部(15b)を上記挿入部材(13)上端
に設けた取付フランジ部(13a)に機密状に締結するこ
とによって取り付けられている。
(14) is a refrigerator for cooling the evaporated helium gas in the liquid helium container (3) of the cryostat (2) and recondensing it into liquid helium, the refrigerator (14)
As shown in FIG. 1, a precooling refrigeration circuit (16) for expanding a helium gas compressed by a compressor (not shown) to generate a low temperature state of a predetermined temperature level, and a compressor (not shown) for compression. The precooled refrigeration circuit (1
6) and a JT circuit (19) for expanding the precooled helium gas by JT to generate a cryogenic state at an extremely low temperature level. The refrigerator body (15) of the refrigerator (14) is a cryostat (2).
By securely fastening the mounting flange portion (15b) at the lower end of the case (15a) of the refrigerator body (15) to the mounting flange portion (13a) provided at the upper end of the insertion member (13) with respect to the upper surface of the It is installed.

上記冷凍機本体(15)のケース(15a)内には、第1図
に拡大詳示するように、予冷冷凍回路(16)およびJ−
T回路(19)をそれぞれ構成する構成ユニットが収納さ
れている。すなわち、部分的にしか図示しないが、予冷
冷凍回路(16)側の構成ユニットとしては、圧縮機から
のヘリウムガスを膨脹させてヒートステーション(図示
せず)に所定温度レベルの低温状態を発生する膨脹機
(18)が配置されている。一方、J−T回路(19)側の
構成ユニットとしては、上記膨脹機(18)のヒートステ
ーションで熱交換により冷却されたヘリウムガスをリタ
ーン側のヘリウムガスと熱交換させて冷却する複数のJ
−T熱交換器(20),(20),…と、該J−T熱交換器
(20),(20),…で冷却されたヘリウムガスをジュー
ルトムソン膨脹させるJ−T弁(21)(ジュールトムソ
ン弁)とが内蔵されている。また、冷凍機本体(15)内
には外部からの熱侵入をシールドする所定温度レベルの
輻射シールド部(22)が配設されている。
In the case (15a) of the refrigerator body (15), as shown in an enlarged detail in FIG.
The constituent units that respectively configure the T circuits (19) are housed. That is, although only partially shown, as a constituent unit on the side of the pre-cooling refrigeration circuit (16), the helium gas from the compressor is expanded to generate a low temperature state of a predetermined temperature level in the heat station (not shown). An expander (18) is arranged. On the other hand, as a constituent unit on the JT circuit (19) side, a plurality of J units for cooling the helium gas cooled by heat exchange in the heat station of the expander (18) with the helium gas on the return side for cooling.
-T heat exchangers (20), (20), ... and J-T valve (21) for expanding the helium gas cooled by the J-T heat exchangers (20), (20), ... by Joule-Thomson. (Joule Thomson valve) is built in. In addition, a radiation shield part (22) of a predetermined temperature level is provided in the refrigerator body (15) to shield heat from the outside.

さらに、(23)は上記J−T弁(21)で膨脹した後のヘ
リウムガスを蒸発させてその潜熱により極低温レベルに
冷却される冷却器としての再凝縮器であって、該再凝縮
器(23)は、上記クライオスタット(2)の液体ヘリウ
ム容器(3)内上部に配設されている。
Further, (23) is a re-condenser as a cooler which evaporates the helium gas expanded by the J-T valve (21) and cools it to a cryogenic level by its latent heat. (23) is arranged in the upper part of the liquid helium container (3) of the cryostat (2).

そして、この再凝縮器(23)と上記冷凍機本体(15)の
ケース(15a)とは熱伝導率の低い材料からなる筒状の
断熱部(24)によって一体的に連結されている。この断
熱部(24)は上記挿入部材(13)内に同心状に挿嵌さ
れ、その内部には真空室(25)が形成されている。
The recondenser (23) and the case (15a) of the refrigerator body (15) are integrally connected by a tubular heat insulating section (24) made of a material having a low thermal conductivity. The heat insulation part (24) is concentrically inserted into the insertion member (13), and a vacuum chamber (25) is formed therein.

上記断熱部(24)内には上記冷凍機本体(15)における
J−T熱交換器(20)と再凝縮器(23)との間で冷媒を
授受する再凝縮用冷媒配管(26),(27)が配設されて
いる。また、断熱部(24)には、冷凍機本体(15)内の
輻射シールド部(22)から断熱部(24)周りの雰囲気が
上記液体窒素貯溜室(8)内の液体窒素により冷却され
て77Kの温度レベルとなる部位まで延びる円筒状の輻射
シールド部(28)が内蔵されている。
A recondensing refrigerant pipe (26) for exchanging refrigerant between the JT heat exchanger (20) and the recondenser (23) in the refrigerating machine body (15) in the heat insulating section (24), (27) is provided. In the heat insulation part (24), the atmosphere around the heat insulation part (24) from the radiation shield part (22) in the refrigerator body (15) is cooled by the liquid nitrogen in the liquid nitrogen storage chamber (8). It has a built-in cylindrical radiation shield part (28) that extends to the temperature level of 77K.

さらに、上記再凝縮用冷媒配管(26),(27)は断熱部
(24)に対してアウタおよびインナの2種類のスペーサ
(29),(30)によって断熱状態で支持されている。す
なわち、上記アウタスペーサ(29)は、テフロン樹脂か
らなり、第3図および第4図に拡大詳示するように、輻
射シールド部(28)の外周面と挿入部材(13)の内周面
との間に嵌装され、その輻射シールド部(28)の外周面
と挿入部材(13)の内周面との接触面積が最少面積とな
るように略4角形状に形成されている。
Further, the recondensing refrigerant pipes (26) and (27) are supported in the heat insulating section (24) in a heat insulating state by two kinds of spacers (29) and (30) of outer and inner. That is, the outer spacer (29) is made of Teflon resin, and as shown in enlarged detail in FIGS. 3 and 4, the outer peripheral surface of the radiation shield part (28) and the inner peripheral surface of the insertion member (13). The outer peripheral surface of the radiation shield part (28) and the inner peripheral surface of the insert member (13) are formed in a substantially quadrangular shape so as to have a minimum contact area.

ここで、本考案の特徴として、上記筒状断熱部(24)の
下端には、断熱部(24)の径と同じ径で所定長さ下方に
延び、さらに所定のテーパで径を拡大したのち断熱部
(24)の径よりも大きい一定の径で、上記再凝縮器(2
3)の先端よりも下方にまで延びる筒状遮蔽管(31)が
設けられていて、該遮蔽管(31)により、上記再凝縮器
(23)の側方全体を散り囲むようになされている。すな
わち、再凝縮器(23)の周囲を熱シールドして、周囲温
度を4.2K付近の極低温に維持するようになされている。
Here, as a feature of the present invention, at the lower end of the cylindrical heat insulating part (24), the diameter is the same as the diameter of the heat insulating part (24) and extends downward by a predetermined length, and then the diameter is expanded by a predetermined taper. The re-condenser (2
A cylindrical shield pipe (31) extending below the tip of 3) is provided, and the shield pipe (31) surrounds the entire recondenser (23) laterally. . That is, the surroundings of the recondenser (23) are heat shielded to maintain the ambient temperature at an extremely low temperature near 4.2K.

なお、第2図中、(40)は挿入部材(13)においてクラ
イオスタット(2)外に位置する部分に開口された液体
ヘリウム供給口、(41)は予冷冷凍回路(16)の膨脹機
(18)に対するヘリウムガスの供給口、(42)は同排出
口である。また、(43)はJ−T回路(19)におけるヘ
リウムガスの供給口、(44)は同排出口である。
In FIG. 2, (40) is a liquid helium supply port opened in a portion of the insertion member (13) located outside the cryostat (2), and (41) is an expander (18) of the pre-cooling refrigeration circuit (16). ) Is a supply port of helium gas, and (42) is the discharge port. Further, (43) is a supply port of helium gas in the JT circuit (19), and (44) is an exhaust port thereof.

したがって、上記実施例においては、冷凍機(14)の運
転に伴い、その予冷冷凍回路(16)における膨脹機(1
8)のヒートステーションの温度が低温レベルまで低下
するとともに、J−T回路(19)側におけるヘリウムガ
スが上記膨脹機(18)のヒートステーションで予冷さ
れ、この予冷されたヘリウムガスはJ−T熱交換器(2
0)で冷却され、かつJ−T弁(21)でジュールトムソ
ン膨脹した後に再凝縮器(23)で膨脹し、そのときの蒸
発潜熱によって該再凝縮器(23)の温度が4.2Kレベルの
極低温に低下する。このため、クライオスタット(2)
の内部に貯溜された液体ヘリウムがクライオスタット
(2)外からの侵入熱によってヘリウムガスに蒸発した
としても、そのヘリウムガスは、上記極低温レベルにあ
る再凝縮器(23)により冷却されて元の液体ヘリウムに
再凝縮されることとなる。その結果、高価な液体ヘリウ
ムの蒸発による消費がないので、その定期的な補充が必
要でなくなり、液体ヘリウムを冷却源とするMRI-CT
(1)のランニングコストを低減することができるとと
もに、その液体ヘリウムの補充操作の手間をもなくすこ
とができる。
Therefore, in the above embodiment, the expander (1) in the pre-cooling refrigeration circuit (16) is associated with the operation of the refrigerator (14).
As the temperature of the heat station of 8) decreases to a low temperature level, the helium gas on the JT circuit (19) side is precooled by the heat station of the expander (18), and this precooled helium gas is cooled by JT. Heat exchanger (2
It is cooled by 0) and expanded by the J-T valve (21) by Joule-Thomson and then expanded by the re-condenser (23). The latent heat of evaporation at that time causes the temperature of the re-condenser (23) to reach 4.2K level. It becomes extremely low. Therefore, the cryostat (2)
Even if the liquid helium stored inside the helium vaporizes into helium gas due to the heat of penetration from the outside of the cryostat (2), the helium gas is cooled by the re-condenser (23) at the cryogenic level and the original helium gas is cooled. It will be recondensed into liquid helium. As a result, there is no consumption of expensive liquid helium due to evaporation, so periodic replenishment is not required, and MRI-CT using liquid helium as a cooling source.
The running cost of (1) can be reduced, and the labor for replenishing the liquid helium can be eliminated.

そして、冷凍機(14)における冷凍機本体(15)はクラ
イオスタット(2)外部に、再凝縮器(23)はクライオ
スタット(2)内部にそれぞれ配置され、上記冷凍機本
体(15)と再凝縮器(23)とは、内部が真空状態とされ
た熱伝導率の低い材料からなる筒状断熱部(24)により
断熱状態で連結されたいわゆるプラグイン型の構造とし
ているので、クライオスタット(2)への冷凍機(14)
の挿入部分は挿入部材(13)内に挿入される再凝縮器
(23)のみであり、冷凍機(14)全体をクライオスタッ
ト(2)に装備する場合に較べて、クライオスタット
(2)における冷凍機(14)の取付部分としての開口部
が狭くて済み、クライオスタット(2)の構造を多く変
更する必要がなく、有利である。
The refrigerator body (15) of the refrigerator (14) is arranged outside the cryostat (2), and the recondenser (23) is arranged inside the cryostat (2), respectively, and the refrigerator body (15) and the recondenser are arranged. (23) has a so-called plug-in type structure in which the inside is connected in a heat-insulated state by a cylindrical heat-insulating part (24) made of a material having a low heat conductivity and a vacuum state. Refrigerators (14)
The insertion part of is only the re-condenser (23) inserted into the insertion member (13), and compared with the case where the entire cryostat (14) is equipped in the cryostat (2), the cryostat in the cryostat (2) is This is advantageous because the opening as the mounting portion of (14) can be made narrow and there is no need to change the structure of the cryostat (2) much.

その場合、筒状断熱部(24)の先端には、再凝縮器(2
3)の側方全体を取囲んで熱シールドする遮蔽管(31)
が設けられているので、再凝縮器(24)近辺の蒸発した
ヘリウムガスの温度は再凝縮器(31)の温度4.2Kとほぼ
同じレベルに維持されている。すなわち、ヘリウムの顕
熱負荷が殆どなくなり、再凝縮器(23)の再凝縮能力が
ヘリウムの顕熱量のために低下することがなく、よっ
て、再凝縮能力の向上を有効に図ることができるのであ
る。
In that case, at the tip of the cylindrical heat insulation part (24), the recondenser (2
Shield tube (31) that surrounds the entire side of 3) and shields heat
Is provided, the temperature of the evaporated helium gas in the vicinity of the recondenser (24) is maintained at substantially the same level as the temperature of 4.2 K in the recondenser (31). That is, the sensible heat load of helium is almost eliminated, and the recondensing capacity of the recondenser (23) does not decrease due to the sensible heat amount of helium. Therefore, it is possible to effectively improve the recondensing capacity. is there.

また、上記のように再凝縮器(23)が遮蔽管(31)で取
囲まれているので、冷凍機をクライオスタット(2)に
装着する際、再凝縮器(23)のフィン等を他の部分との
接触による破損から保護することになり、装置保護の機
能をも果すことができる。
Moreover, since the re-condenser (23) is surrounded by the shield pipe (31) as described above, when the refrigerator is mounted on the cryostat (2), the fins of the re-condenser (23) are not replaced by other elements. It protects from damage due to contact with parts, and can also serve as a device protection function.

次に、請求項(2)の考案に係る第2実施例について説
明する。第2図は第2実施例に係る極低温冷凍機の再凝
縮器(23)付近のみを示し、断熱部(24)の下端には、
断熱部(24)を構成する円筒がそのまま下方に延びてな
る遮蔽管(31)が設けられており、該遮蔽管(31)によ
り、再凝縮器(23)の側方全体が熱シールドされてい
る。その他の構成は、上記第1実施例と同様である。
Next, a second embodiment according to the invention of claim (2) will be described. FIG. 2 shows only the vicinity of the recondenser (23) of the cryogenic refrigerator according to the second embodiment, and at the lower end of the heat insulating section (24),
A shield tube (31) is provided in which the cylinder forming the heat insulating section (24) extends downward as it is, and the shield tube (31) shields the entire side of the recondenser (23) from heat. There is. Other configurations are similar to those of the first embodiment.

したがって、本実施例では、遮蔽管(31)により再凝縮
器(23)の側方が熱シールドされているので、上記第1
実施例と同様に再凝縮能力の向上を図ることができると
ともに、遮蔽管(31)の径が断熱部(24)の径以下に設
定されているので、上記MRI-CT(1)等の機器に配置さ
れるクライオスタットに利用する際、再凝縮器(23)を
プラグインするためのクライオスタットの開口が小さく
ても取付けが可能となり、よって、プラグイン時の対応
性が向上することになる。
Therefore, in this embodiment, since the side of the recondenser (23) is heat shielded by the shield tube (31), the above first
As with the embodiment, the recondensing capacity can be improved, and since the diameter of the shield tube (31) is set to be less than or equal to the diameter of the heat insulating portion (24), the device such as the above MRI-CT (1) When it is used for the cryostat arranged in the above, the cryostat for plugging in the recondenser (23) can be mounted even if the opening is small, and therefore the adaptability at the time of plug-in is improved.

なお、上記第2実施例では、遮蔽管(31)の径が暖熱部
(24)の径と同じ場合について説明したが、遮蔽管(3
1)の径が小さい場合にも、同様の効果を得ることはい
うまでもない。
In the second embodiment, the case where the diameter of the shield tube (31) is the same as the diameter of the heating section (24) has been described.
It goes without saying that the same effect can be obtained even when the diameter of 1) is small.

(考案の効果) 以上説明したように、請求項(1)の考案によれば、極
低温冷凍機本体との間を断熱部で接続された冷媒再凝縮
用の再凝縮器をクライオスタットの極低温状態部分にプ
ラグインしてなるプラグイン型極低温冷凍機において、
再凝縮器の側方全体を熱シールドする遮蔽管を設けたの
で、再凝縮器により再凝縮される冷媒の温度をその沸点
付近の値に維持することができると共に再凝縮器を保護
することができ、よって、再凝縮器の再凝縮能力の向上
と部品の破損の防止とを図ることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the invention of claim (1), the re-condenser for refrigerant re-condensation connected to the cryogenic refrigerator main body by the heat insulating section is provided at the cryogenic temperature of the cryostat. In the plug-in type cryogenic refrigerator that is plugged into the state part,
Since a shield tube for heat shielding the entire side of the recondenser is provided, the temperature of the refrigerant recondensed by the recondenser can be maintained at a value near its boiling point and the recondenser can be protected. Therefore, it is possible to improve the recondensing capacity of the recondenser and prevent damage to parts.

また、請求項(2)の考案によれば、請求項(1)の考
案における遮蔽管の径を断熱部の径以外に設定したの
で、利用機器にプラグインするに際して開口等の形状の
適用範囲が拡大し、よって、上記請求項(1)の考案と
同様の効果に加えて、利用機器への対応性を向上するこ
とができる。
Further, according to the invention of claim (2), since the diameter of the shielding tube in the invention of claim (1) is set to a diameter other than the diameter of the heat insulating portion, the range of application of the shape of the opening or the like when plugged into the device to be used. Therefore, in addition to the same effect as the invention of claim (1), it is possible to improve the adaptability to the device to be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図面は本考案の実施例を示すもので、第1図は第1実施
例に係る極低温冷凍機の要部を拡大して示す断面図、第
2図は第2実施例に係る極低温冷凍機の再凝縮器付近を
拡大して示す断面図、第3図は両実施例に共通する全体
構成を示す断面図である。 (2)……クライオスタット、(14)……冷凍機、(1
5)……冷凍機本体、(23)……再凝縮器、(24)……
断熱部、(26),(27)……冷媒配管、(31)……遮蔽
管。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of the essential part of a cryogenic refrigerator according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cryogenic refrigerator according to the second embodiment. FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the vicinity of a recondenser of the machine, and FIG. 3 is a sectional view showing an overall configuration common to both embodiments. (2) …… Cryostat, (14) …… Refrigerator, (1
5) …… Refrigerator body, (23) …… Recondenser, (24) ……
Heat insulation part, (26), (27) …… Refrigerant pipe, (31) …… Shield pipe.

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】液体ヘリウム等の液冷媒を内部に貯溜し、
内部が所定の極低温状態に維持されるクライオスタット
(2)と、該クライオスタット(2)の内部に配置さ
れ、クライオスタット(2)内の液体ヘリウムから蒸発
したヘリウムガスを冷却して再凝縮させるための再凝縮
器(23)と、上記クライオスタット(2)の外部に配置
され、圧縮されたヘリウム等の冷媒ガスを膨張により冷
却し、再凝縮用冷媒配管(26),(27)を介して上記該
再凝縮器(23)に供給する冷凍機本体(15)とを備えた
極低温冷凍機であって、 内部が真空状態とされた低熱伝導率材料からなり、上記
冷凍機本体(15)と再凝縮器(23)とを断熱的に連結す
る筒状断熱部(24)とを備えるとともに、 上記筒状断熱部(24)の先端に連設され、下方に向かっ
て延びて、上記再凝縮器(23)の側方全体を所定の間隙
をあけて取り囲む筒状遮蔽管(31)を備えたことを特徴
とする極低温冷凍機。
1. A liquid refrigerant such as liquid helium is stored inside,
A cryostat (2) whose inside is maintained at a predetermined cryogenic temperature, and a cryostat (2) arranged inside the cryostat (2) for cooling and re-condensing helium gas evaporated from liquid helium in the cryostat (2). The recondenser (23) is arranged outside the cryostat (2) and cools compressed refrigerant gas such as helium by expansion, and the refrigerant gas for recondensation is passed through the refrigerant pipes (26) and (27). A cryogenic refrigerator having a refrigerator body (15) for supplying to a re-condenser (23), which is made of a low thermal conductivity material whose inside is in a vacuum state, and which is reconstituted with the refrigerator body (15). A tubular heat insulating part (24) for adiabatically connecting with the condenser (23) is provided, and it is continuously provided at the tip of the tubular heat insulating part (24) and extends downward to form the recondenser. Surround the entire side of (23) with a specified gap A cryogenic refrigerator comprising a tubular shield tube (31).
【請求項2】遮蔽管(31)の外径は断熱部(24)の外径
以下に設定されていることを特徴とする請求項(1)記
載の極低温冷凍機。
2. The cryogenic refrigerator according to claim 1, wherein the outer diameter of the shield tube (31) is set to be equal to or less than the outer diameter of the heat insulating section (24).
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