JPH0444202A - 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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- JPH0444202A JPH0444202A JP2148719A JP14871990A JPH0444202A JP H0444202 A JPH0444202 A JP H0444202A JP 2148719 A JP2148719 A JP 2148719A JP 14871990 A JP14871990 A JP 14871990A JP H0444202 A JPH0444202 A JP H0444202A
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
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- Y02E60/32—Hydrogen storage
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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。
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〕
本発明は、超電導マグネットを内部した液化冷凍機付ク
ライオスタットに関し、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ットに関する。
ライオスタットに関し、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ットに関する。
従来の液化冷凍機付クライオスタット、特に、特開昭６
２−２９９００５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Ｗ（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
グネット（以下、単にマグネットと称す）を使用する。
２−２９９００５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Ｗ（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
グネット（以下、単にマグネットと称す）を使用する。
このため、該マグネッ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。
ライオスタツトが必要である。
マグネッ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
ムはクライオスタットの常温真空容器からクライオスタ
ッ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、クライオスタット内で再液
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。
例えば、液体ヘリウムに浸漬して冷却する。液体ヘリウ
ムはクライオスタットの常温真空容器からクライオスタ
ッ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、クライオスタット内で再液
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、クライオスタット内の熱シー
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。
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。
これら冷却機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゜０２、Ｎｚ、Ｈｚ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。
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゜０２、Ｎｚ、Ｈｚ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、ツルベイサイクル等の往復
動式膨張機のディスプレーサ（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のディ
スプレーサは、シリンダ部をクライオスタットに残して
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
ためクライオスタッ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。
、ギフオード・マクマホン、ツルベイサイクル等の往復
動式膨張機のディスプレーサ（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のディ
スプレーサは、シリンダ部をクライオスタットに残して
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
ためクライオスタッ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った。
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った。
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
グネットを内蔵した液化冷凍機付クライオスタットを提
供することにある。
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
グネットを内蔵した液化冷凍機付クライオスタットを提
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
イオスタットは、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。
イオスタットは、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
械的運転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ッ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。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／ａ＃・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。
冷凍機は熱交換器と膨張弁とを主要部とし、冷凍機は機
械的運転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ッ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。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／ａ＃・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ット内の真
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。
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。
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。
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を取き出し、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。
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を取き出し、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。
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洞部１を中心部に有するクラ
イオスタットは、その内部に被冷却体の超電導マグネッ
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７０にと約１５にの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。
体が入る大気に導通した空洞部１を中心部に有するクラ
イオスタットは、その内部に被冷却体の超電導マグネッ
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７０にと約１５にの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。
冷凍機例えばツルベイ式の冷凍機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
、両者を連通ずる高圧配管工１と中圧配管１２とから成
る。膨張機１０の低温部は、クライオスタット内に挿入
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。
縮機ユニット９とピストン往復動式の膨張機１０、及び
、両者を連通ずる高圧配管工１と中圧配管１２とから成
る。膨張機１０の低温部は、クライオスタット内に挿入
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ュール・トムソン弁（以下、単にＪ
Ｔ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
ジュウム箔等の密着機を介して熱的に一体化される。
Ｔ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
ジュウ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、銅網等の熱
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７０に、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。
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７０に、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っていてここが
凝縮機能を有する。２７は輻射熱防止体のロッドであり
、このロッド２７の途中に何段かにわたって円板状の輻
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。
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っていてここが
凝縮機能を有する。２７は輻射熱防止体のロッドであり
、このロッド２７の途中に何段かにわたって円板状の輻
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３ｏ
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１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。
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３ｏ
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１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ヒートステーション３３外面は、円錐状となってお
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。
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３
６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３
６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。
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ステーション３８外面は第１ステーシヨン３３と同
様に円錐状となっており、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４
１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０図中、
積層方向途中の多孔焼結体は省略している。
様に円錐状となっており、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４
１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０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内と通している。下部
内管と、ステンレス製のＪ−Ｔ弁ロッド管４９の間の空
間５ｏ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０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３ｏとＪ−Ｔ弁ロッド管４９の
間の空間５２内には、上部内管３ｏ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。
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内と通している。下部
内管と、ステンレス製のＪ−Ｔ弁ロッド管４９の間の空
間５ｏ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０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３ｏとＪ−Ｔ弁ロッド管４９の
間の空間５２内には、上部内管３ｏ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。ロッ
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。細長いロッド５４は、熱伝導
率が非常に小さい例えばプラスチック製の円管５６でガ
イドされている。
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。細長いロッド５４は、熱伝導
率が非常に小さい例えばプラスチック製の円管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７０に、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゜３７．３９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。
３８は、それぞれ第１．第２低温フランジ１９．２０で
、温度約７０に、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゜３７．３９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４．３にの低圧ヘリウ
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、この寒冷で挿入ボート
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
って、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。
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、この寒冷で挿入ボート
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
って、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ボートの最下部２３
は、銅網等の熱伝導体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上部のステレンス製の円筒部及び
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。
は、銅網等の熱伝導体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上部のステレンス製の円筒部及び
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。
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
って槽内に戻る。したがって、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。
冷却板２６の内表面で再液化し、再び液体ヘリウムとな
って槽内に戻る。したがって、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。
圧縮機ユニット９，１５からヘリウムガス流に乗って冷
凍機Ａ、冷却機Ｂに流入する高沸点物、例えば、油、Ｈ
２Ｏ，Ｃｏｔ、Ｏｌｚ、Ｎｚ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。
凍機Ａ、冷却機Ｂに流入する高沸点物、例えば、油、Ｈ
２Ｏ，Ｃｏｔ、Ｏｌｚ、Ｎｚ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弁の開基のトラブル発生が冷凍機Ａよりも多い
。
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弁の開基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１
６内に挿入し、弁１８′でポート内を真空俳人して、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、正常状態に復起てきる。
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１
６内に挿入し、弁１８′でポート内を真空俳人して、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、正常状態に復起てきる。
したがって、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簡の温度上昇を防止
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ットの
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。
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簡の温度上昇を防止
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ットの
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。
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図と異なる点は、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。
機Ｂ３を装着できるようにした点にある。
したがって、注入口５７の途中に、冷凍機Ａ４０で冷却
され先竿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
ヒーション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。
され先竿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
ヒーション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。
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挿入ボ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
．６４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。
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
．６４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。
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ＩａＢ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。
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ＩａＢ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、１ｏ・・・冷凍
機Ａ、１８・・・冷却機ボート、２１，２２．２３・・
・熱伝導第 １ 図 第２図 ξ々 Ｚｔ、Ｚ２ ａ云４イ１ミ
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、１ｏ・・・冷凍
機Ａ、１８・・・冷却機ボート、２１，２２．２３・・
・熱伝導第 １ 図 第２図 ξ々 Ｚｔ、Ｚ２ ａ云４イ１ミ
Claims (7)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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／ｃｍ＾２・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。 - 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。 - 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ット。 - 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
スタット。
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 true JPH0444202A (ja) | 1992-02-14 |
| JP2821241B2 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 (6)
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| JP2008538856A (ja) * | 2005-03-02 | 2008-11-06 | オックスフォード インストルメンツ スーパーコンダクティヴィティ リミテッド | クライオスタットアセンブリ |
| JP2011035216A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Railway Technical Res Inst | Ｒｅ系超電導コイル伝導冷却方法及びその装置 |
| JP2012520987A (ja) * | 2009-03-16 | 2012-09-10 | オックスフォード インストルメンツ ナノテクノロジー ツールス リミテッド | クライオジェンフリー型冷却装置及び方法 |
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Families Citing this family (64)
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| US5586437A (en) * | 1995-09-06 | 1996-12-24 | Intermagnetics General Corporation | MRI cryostat cooled by open and closed cycle refrigeration systems |
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| 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 |
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