JPH07101758B2 - Cryostat with refrigerator - Google Patents
Cryostat with refrigeratorInfo
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- JPH07101758B2 JPH07101758B2 JP63063385A JP6338588A JPH07101758B2 JP H07101758 B2 JPH07101758 B2 JP H07101758B2 JP 63063385 A JP63063385 A JP 63063385A JP 6338588 A JP6338588 A JP 6338588A JP H07101758 B2 JPH07101758 B2 JP H07101758B2
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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、冷凍機付きの極低温クライオスタットに係
り、特に被検者が居る時に運転音が静かな極低温クライ
オスタットに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cryogenic cryostat with a refrigerator, and more particularly to a cryogenic cryostat that produces a quiet operating sound when a subject is present.
従来の冷凍機付きクライオスタット、特に、特開昭61-4
206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装置と称す）に
は、超電導マグネット（以下単にマグネットと称す）が
使用されているため、該マグネットを冷却収納する真空
断熱した保冷槽が必要である。マグネットは極低温の冷
媒、例えば液体ヘリウム等に浸漬して冷却する。液体ヘ
リウムは、保冷槽外より保冷槽内に侵入する熱によって
徐々に蒸発するため、定義的に液体ヘリウムを保冷槽内
に注入補充する必要がある。このため、特開昭60-23387
4号公報に記載のように保冷槽に冷凍機等を取り付け、
外部から侵入する熱をこの冷凍機の寒冷で吸収し液体ヘ
リウムの蒸発量を低減させる手段が取られている。又、
多層断熱材を用いることが記載されている。A conventional cryostat with a refrigerator, particularly JP-A-61-4
Since a superconducting magnet (hereinafter simply referred to as a magnet) is used in a nuclear magnetic resonance apparatus for human body diagnosis (hereinafter simply referred to as MRi apparatus) used in the medical field described in Japanese Patent Publication No. 206, A vacuum-insulated cold storage tank for cooling and storing the magnet is required. The magnet is cooled by immersing it in a cryogenic refrigerant such as liquid helium. Liquid helium gradually evaporates due to the heat that enters the cold storage tank from outside the cold storage tank, so it is necessary to inject and replenish liquid helium into the cold storage tank by definition. For this reason, JP-A-60-23387
Attach a refrigerator etc. to the cold storage tank as described in No. 4 bulletin,
A means for absorbing heat entering from the outside by the cold of the refrigerator to reduce the evaporation amount of liquid helium is taken. or,
The use of multilayer insulation is described.
又、特開昭60-233894号公報には、機器の使用状態，温
度システム構成の状態を検出して、使用状態に応じて冷
却装置の出力を変化させるようにした電気機器が開示さ
れている。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 60-233894 discloses an electric device which detects the use state of the device and the state of the temperature system configuration and changes the output of the cooling device according to the use state. .
上記特開昭61-4206号公報，特開昭60-233874号公報に記
載の従来技術の冷凍機には、一般に往復動式の膨張機タ
イプのものが使用されており、運転中はピストンの駆動
音や衝突音が発生する。従って、冷凍機の運転騒音の低
減化について配慮がされておらず、診断中、クライオス
タット真近に居る被検者にとってうるさいという問題が
あった。As the conventional refrigerators described in JP-A-61-4206 and JP-A-60-233874, a reciprocating expander type is generally used. Driving noise and collision noise are generated. Therefore, no consideration has been given to reducing the operating noise of the refrigerator, and there is a problem in that the subject in the immediate vicinity of the cryostat during the diagnosis is noisy.
又、特開昭60-233894号公報に記載のものは、上記のよ
うに記載されてはいるものの具体的にはファンを制御し
て騒音の低減をはかるものであって、クライオスタット
の騒音低減には、適用できないものであった。Further, the one described in JP-A-60-233894, although it is described as above, specifically controls noise by controlling the fan, and reduces noise of the cryostat. Was not applicable.
本発明の目的は、被検者が居る時には、冷凍機の運転音
を低減するとともに、被検者が居ない状態では、MRi装
置を十分低温に保てるようにした冷凍機付きクライオス
タットを提供することにある。An object of the present invention is to provide a cryostat with a refrigerator that reduces the operating noise of a refrigerator when a subject is present, and can keep the MRi device at a sufficiently low temperature when the subject is not present. It is in.
上記目的を達成するために、本発明の冷凍機付きクライ
オスタットは、膨張機に供給するガス圧又は流量を制御
し、かつ、MRi装置の使用の有無を認知する制御を行う
ことによって達成される。In order to achieve the above-mentioned object, the cryostat with a refrigerator of the present invention is achieved by controlling the gas pressure or flow rate supplied to the expander, and performing control for recognizing whether or not the MRi device is used.
本発明の冷凍機付きクライオスタットは、被冷却体及び
該被冷却体を冷却する冷凍機の低温端を断熱槽に納めた
ものであって、この冷凍機の運転音を任意に調整する運
転音調節手段を設けたことを特徴とする。The cryostat with a refrigerator according to the present invention is one in which the low temperature end of the object to be cooled and the refrigerator for cooling the object to be cooled are housed in an adiabatic tank, and the operation sound adjustment for arbitrarily adjusting the operation sound of the refrigerator is performed. Means are provided.
尚、このクライオスタットの近傍に人間が居るが居ない
かを認知する手段を付設し、この認知手段による判断出
力によって前記運転音調節手段を制御することが好まし
い。また運転音の検出手段を前記の人間が移動する空間
内に設置することが望ましい。It is preferable that a means for recognizing whether or not a person is present near the cryostat is additionally provided, and the driving sound adjusting means is controlled by a judgment output by the recognizing means. Further, it is desirable to install the driving sound detecting means in the space where the person moves.
膨張機、例えば、ギフォード，スターリング，ソルベ
イ，コリンズタイプ等のピストンが往復動する膨張機で
は、ピストン前後のガスの圧力差が大きくなると、運転
騒音も増加する。したがって、圧縮機ユニットから膨張
機に供給するガス、例えば、ガスヘリウムの圧力を調整
することによって、運転音の大きさを可変できる。しか
し、運転音を小さくすることは、膨張機の寒冷発生量を
ある程度低減させることになる。したがって、MRi装置
が使用されていない時、すなわち、検査が実施されてお
らず、被検者が近くに居なく診断の目的でMRi装置を使
用していない時間帯は運転音をある程度大きくしても寒
冷発生量を増して運転することが十分低温となるように
しておく。これによって、被検者が居る時は運転音を小
さく、被検者が居ない時は運転音を欄干大きく運転で
き、被検者にうるさがられず、かつ、寒冷を効率よく発
生して液体ヘリウムの蒸発を極小に防ぐことができる。In an expander, such as a Gifford, Stirling, Solvay, Collins type expander in which pistons reciprocate, operating noise increases as the gas pressure difference across the piston increases. Therefore, by adjusting the pressure of the gas supplied from the compressor unit to the expander, for example, gas helium, the loudness of the operating noise can be changed. However, reducing the operating noise reduces the amount of cold generation of the expander to some extent. Therefore, when the MRi device is not used, that is, when the examination is not performed and the subject is not nearby and the MRi device is not used for the purpose of diagnosis, the driving sound should be increased to some extent. Also, make sure that the operation is performed at a sufficiently low temperature by increasing the amount of cold generation. As a result, when the subject is present, the driving sound is low, and when the subject is not present, the driving sound can be increased by the parapet, and the subject is not annoyed. The evaporation of helium can be prevented to a minimum.
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。被検
者が入る大気に導通した空洞部１を中心部に有するクラ
イオスタツトは、内部に、超電導マグネツトを冷却する
液体ヘリウム２、及び、液体ヘリウム２を貯蔵する液体
ヘリウム槽３、複数温度レベル（実施例では２温度レベ
ル）の熱シールド板4,5を内蔵し、外筒６及び内筒７で
大気と隔離され、内部を断熱処理例えば真空断熱してい
る。冷凍機、例えば、ソルベイ式の冷凍機は、ガス加圧
源の圧縮機ユニツト８と、膨張機９及び両者を連通する
高圧配管10及び低圧配管11とから成る。膨張機の低温部
は、クライオスタツト内に挿入され、複数温度レベルの
膨張室壁面，第１ステージ12,第２ステージ13で、熱シ
ールド板４及び５を金属面タツチの直接、又は、ガスや
液体の熱媒体を介し間接的に冷却する。液体ヘリウムの
蒸発ガスは、サービスポート14を介して大気に放出させ
る。クライオスタツトは台座で保持されている。MRi装
置は、クライオスタツトと、傾斜磁場コイル（図示せ
ず）等と制御器16とから構成され、この制御器で、振動
センサ18で振動や音の大小を判定し冷凍機のピストン背
圧を調整するオリフイス弁調節器17も制御する。空洞部
に被検者が居り検査目的で使用する場合、制御器内で膨
張機の運転音の低減の必要性の有無を判定し、膨張機の
運転音を低減することが必要であればオリフイス弁調節
器を操作して、ピストン駆動圧を調節して運転音を低減
する。いつぽう、被検者が居ない場合、又は、検査業務
を行つていない深夜又は休日は制御器16の判定により、
オリフイス弁調節器17を調整して膨張機駆動圧を上げ、
若干運転音を上げて寒冷発生量を増加させて、熱シール
ド板4,5を十分低温に冷却する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. A cryostat having a cavity 1 in the center that communicates with the atmosphere into which a subject enters is provided with liquid helium 2 for cooling the superconducting magnet, a liquid helium tank 3 for storing the liquid helium 2, and a plurality of temperature levels ( In the embodiment, heat shield plates 4 and 5 of 2 temperature levels) are built in, and are insulated from the atmosphere by the outer cylinder 6 and the inner cylinder 7, and the inside is thermally insulated, for example, vacuum insulated. A refrigerator, for example, a Solvay type refrigerator comprises a compressor unit 8 which is a gas pressurizing source, an expander 9 and a high-pressure pipe 10 and a low-pressure pipe 11 which connect the two. The low temperature part of the expander is inserted into the cryostat, and the heat shield plates 4 and 5 are directly connected to the metal surface of the expansion chamber wall surface, the first stage 12 and the second stage 13 at a plurality of temperature levels, or gas or gas. Indirect cooling via a liquid heat medium. The vaporized liquid helium gas is discharged to the atmosphere through the service port 14. The cryostat is held on a pedestal. The MRi device is composed of a cryostat, a gradient magnetic field coil (not shown) and the like, and a controller 16. With this controller, the vibration sensor 18 determines the magnitude of vibration and sound, and determines the piston back pressure of the refrigerator. It also controls the orifice valve regulator 17 which is to be adjusted. When the subject is in the cavity and is used for inspection purposes, the controller determines whether it is necessary to reduce the operating noise of the expander, and if it is necessary to reduce the operating noise of the expander, the orifice Operate the valve regulator to adjust the piston drive pressure to reduce the operating noise. When there is no subject, or at midnight or on holidays when inspection work is not performed, the controller 16 judges that
Adjust the orifice valve regulator 17 to raise the expander drive pressure,
The operation noise is slightly increased to increase the amount of cold generation, and the heat shield plates 4 and 5 are cooled to a sufficiently low temperature.
本実施例によれば、被検者がクライオスタツト近辺に居
る居ないを判定して、冷凍機の運転音を調整できるの
で、被検者にうるさいと感じさせない効果がある。According to the present embodiment, since it is possible to determine that the subject is not near the cryostat and adjust the operation noise of the refrigerator, there is an effect that the subject does not feel noisy.
なお、本実施例では、振動センサを膨張機頭部に設けた
が、ピストン近傍の第１ステージ12面や被検者を横たえ
る内筒７内に設置してもよく、又、振動センサの代りに
マイクロフォンを使用してもよい。また、振動センサ等
を用いず、被検者の居る場合と居ない場合で、それぞれ
定められたオリフイス弁開度に調整するようにしても同
様な効果を生むことができる。Although the vibration sensor is provided on the expander head in this embodiment, it may be installed on the surface of the first stage 12 near the piston or in the inner cylinder 7 that lays the subject, or instead of the vibration sensor. A microphone may be used for. Further, the same effect can be produced by adjusting the opening degree of the orifice valve depending on whether the subject is present or not, without using a vibration sensor or the like.
第２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、流量を調整する弁19を介して圧縮機ユ
ニツトの高圧と低圧配管を導通させ、制御器16により該
弁を制御する点にある。弁19を開き吐出ガスを低圧配管
にバイパスすると、膨張機の駆動圧が低下し運転音は低
減する。本実施例によれば、コントロールする弁19を膨
張機より離す、すなわち、、MRi装置の高磁場域より離
すことができるので、弁19を駆動するモータ類に耐磁処
理を行う必要がなく、安価な弁で構成できるとともに作
動信頼性が向上するという効果がある。FIG. 2 shows another embodiment according to the present invention.
The difference from the figure is that the high pressure and low pressure pipes of the compressor unit are connected through a valve 19 for adjusting the flow rate, and the controller 16 controls the valve. When the valve 19 is opened and the discharge gas is bypassed to the low pressure pipe, the driving pressure of the expander is reduced and the operating noise is reduced. According to the present embodiment, since the valve 19 to be controlled can be separated from the expander, that is, can be separated from the high magnetic field region of the MRi device, it is not necessary to perform the anti-magnetization process on the motors driving the valve 19 and the cost is low. It is possible to configure the valve with various valves and to improve the operation reliability.
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、第１ステージ12及び第２ステージ13の
それぞれの冷却温度レベル部所に例えば、銅や鉛等の蓄
冷部材20,21を配置し、熱シールド板の蓄熱容量を増し
た点にある。すなわち、深夜等に膨張機の寒冷をこれら
の蓄冷部材20,21に蓄冷し、昼間装置稼動中膨張機の運
転音を小さくして寒冷発生量が若干減じても、熱シール
ド板4,5の温度が容易に上昇しない様にしたもので、こ
れによつて、液体ヘリウムの蒸発量の増加を防止でき
る。なお、本実施例では、被検査者診断時又は任意の時
間帯に冷凍機の運転を停止し、診断終了後又は任意の時
間帯運転音を調整しながら再運転することもできる。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
The difference from the figure is that the heat storage capacity of the heat shield plate is increased by arranging the cold storage members 20, 21 of copper, lead, etc. at the cooling temperature level portions of the first stage 12 and the second stage 13, respectively. It is in. That is, the cold of the expander is stored in the cold storage members 20 and 21 at midnight and the like, and even if the amount of cold generation is slightly reduced by reducing the operating noise of the expander during the daytime device operation, the heat shield plates 4,5 and The temperature is prevented from rising easily, which prevents an increase in the evaporation amount of liquid helium. In the present embodiment, it is also possible to stop the operation of the refrigerator at the time of the diagnosis of the person to be inspected or at any time and restart the operation after the diagnosis is completed or while adjusting the operation sound at any time.
また、以上の実施例では、MRi装置のクライオスタツト
について説明したが、電気素子や細胞及びウエハー等を
冷却する一般の冷凍機付きクライオスタツトに適用して
も、設置空間内に振動及び騒音低減策として利用できる
ものである。Further, in the above embodiments, the cryostat of the MRi apparatus has been described, but even when applied to a general cryostat with a refrigerator for cooling electric elements, cells, wafers, etc., it is possible to reduce vibration and noise in the installation space. Is available as.
本発明によれば、膨張機の運転音を膨張機の駆動圧を制
御することにより調整して被検者診断中に運転音を小さ
く、診断終了後に運転音を大きくして寒冷発生量を最大
にすることができるので、液体ヘリウムの蒸発量を低減
し、かつ、被検者に運転音がうるさいと感じさせない効
果がある。According to the present invention, the operating noise of the expander is adjusted by controlling the driving pressure of the expander to reduce the operating noise during the diagnosis of the subject and increase the operating noise after the diagnosis to maximize the amount of cold generation. Therefore, it is possible to reduce the amount of liquid helium vaporized and to prevent the subject from feeling noisy driving noise.
第１図，第２図，第３図はいずれも本発明の実施例に係
る冷凍機付きクライオスタツトの断面図である。 4,5……熱シールド板、６……外筒、７……内筒、８…
…圧縮機ユニツト、９……膨張機、10……高圧配管、11
……低圧配管、16……制御器、17……オリフイス弁調節
器、18……振動センサ、19……弁、20,21……蓄冷部
材。1, 2 and 3 are sectional views of a cryostat with a refrigerator according to an embodiment of the present invention. 4, 5 ... Heat shield plate, 6 ... Outer cylinder, 7 ... Inner cylinder, 8 ...
… Compressor unit, 9 …… Expander, 10 …… High pressure piping, 11
...... Low-pressure piping, 16 …… Controller, 17 …… Olyphus valve regulator, 18 …… Vibration sensor, 19 …… Valve, 20,21 …… Cold storage member.
フロントページの続き (72)発明者 森 英明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 吉松 幸祥 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−233874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−233894（ＪＰ，Ａ)Front page continuation (72) Inventor Hideaki Mori 502 Jinritsu-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research Laboratory, Hiritsu Seisakusho Co., Ltd. In-house (56) References JP-A-60-233874 (JP, A) JP-A-60-233894 (JP, A)
Claims (3)
の低温端を断熱槽に納めた冷凍機付きクライオスタット
において、該クライオスタットに被検者が居るか居ない
かを認知する手段を設け、該認知する手段の判断出力に
よって被検者が居ると判断されたときは前記冷凍機の膨
張機の駆動圧を低下させ、被検者が居ないと判断された
ときは、膨張機の駆動圧を上げるように制御して前記冷
凍機の運転音を調整する運転音調節手段を設けたことを
特徴とする冷凍機付クライオスタット。1. A cryostat with a refrigerator in which a cooled body and a low temperature end of a refrigerator for cooling the cooled body are housed in an adiabatic tank, and means for recognizing whether or not a subject is present in the cryostat. When it is determined that the subject is present by the determination output of the recognizing means, the driving pressure of the expander of the refrigerator is reduced, and when it is determined that the subject is not present, the expander A cryostat with a refrigerating machine, which is provided with an operating sound adjusting means for controlling the operating sound of the refrigerator by controlling so as to increase the driving pressure.
イス弁調節器を操作するものである請求項１に記載の冷
凍機付きクライオスタット。2. The cryostat with a refrigerator according to claim 1, wherein the operation sound adjusting means operates an orifice valve controller of the refrigerator.
ットの高圧と低圧配管のバイパス制御を行うものである
請求項１に記載の冷凍機付きユニット。3. The unit with a refrigerator according to claim 1, wherein the operation sound adjusting means performs bypass control of high pressure and low pressure piping of a compressor unit of a refrigerator.
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|---|---|---|---|
| JP63063385A JPH07101758B2 (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Cryostat with refrigerator |
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| JP63063385A JPH07101758B2 (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Cryostat with refrigerator |
Publications (2)
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| JPH01238077A JPH01238077A (en) | 1989-09-22 |
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