JPH0281486A - 冷凍機付きクライオスタツト - Google Patents

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〕 本発明は、振動を伴う冷凍機を搭載したクライオスタッ
トに係り、特に騒音の低減及び冷凍機接枝部の信頼性の
向上を可能にした冷凍機付きクライオスタットに関する
。

〔従来の技術〕

従来の冷凍機付きクライオスタット、特に、特開昭６３
−５１８４９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！ｄ（以下、単にＭＲＩ装
置と称す）には、均一な高磁界を得るため超電導マグネ
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
スタンドが必要である。マグネットは超電導状態を保つ
ため、極低温の冷媒、例えば液体ヘリウムに浸漬して冷
却する。肢体ヘリウムはクライオスタットの常温の真空
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すれば、液体ヘ
リウムの消費鑞は低減し、運転コストは大幅に低減する
。このため、クライオスタットに冷凍機等を取り付け、
真空容器から侵入する熱を冷凍機の寒冷で吸収し、液体
へりラムの蒸発量を低減する手段が取られる。この冷凍
機は一般に往復動式の膨張機タイプなので、運転中にピ
ストンの駆動音や衝突音が生じ、これが、クライオスタ
ットの真空容器に伝搬してかなりの！！１Ｍ音が発明す
る。

このため、低騒音北東として冷凍機の先端をクライオス
タンド内の熱シールド槽又は熱シールド筒に固定し、気
密性を有したベローズを介して冷凍機の頭部を真空容器
に一体化すると共に、該駆動音源の冷凍機頭部を遮音カ
バーで囲み、この遮音カバーを真空容器に固定する構造
となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の構造では、冷凍機の自重及び真空圧力荷
重を開な伝熱体を介して熱シールド槽又は熱シールド筒
で支持するため、槽又は筒自身の板厚を厚くして剛性を
大きくし、かつ、槽又は筒の支持体の剛性も太き（する
必要がある。しかし、該支持体α一端は真空容器壁に固
定されているため、これらの剛性を大きくすれば、冷凍
機の振動が真空容器まで伝搬しまう点について配慮がさ
れておらず、騒音を低減できない問題やクライオスタッ
トの重量が重くなる問題があった。いっぽう、冷凍機と
熱シールド槽又は熱シールド筒の該伝熱体が経年変化で
弾性支持的な挙動を示す状態になった場合ベローズで該
荷重の一部を支持する様になり、ベローズを介して真空
容器に振動が伝搬して騒動が発生する問題や、伝熱体や
ベロ一ズに振動による繰返し変位が作用して疲労破壊が
発生しクライオスタンドの信頼性が低下する等の問題が
あった。また、冷凍機頭部の遮音に関しては、冷凍機に
接続した給排気用のカス配管を通じて伝搬するガス流動
音を防止する点にっていも配慮されておらず、低騒音化
できない問題があった。

本発明の目的は、冷凍機の防振構造を施すことにより、
低騒音の、かつ、高信頼性で軽壊の冷凍機付きクライオ
スタットを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために冷凍機の頭部を質量
の大きい磁気シールド体の密気締結とすると共に、例え
ば、ベローズを介して真空容器と接続し、冷凍機先端部
を弾性を有した伝熱体を介して熱シールド槽又は熱シー
ルド筒と一体化したものである。

また１頭部からの騒音の漏れを防止するためには、頭部
に接続した配管にも遮音カバーを設け、該遮音カバーを
磁気シールド体に固定したものである。

すなわち本発明の冷凍機付きクライオスタンドは、被冷
却体及び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、断熱槽以外の構成部材の一部に前
記冷凍機を剛結合手段で一体化したことを特徴とする。

尚、冷凍機と断熱槽外壁とは弾性支持手段で結合するこ
とが好ましく、断熱槽より外側に出ている冷凍機部分を
囲う遮音手段を設けて、この遮音手段を前記の構成部材
が真空容器に結合させることが好ましい。この場合、冷
凍機に接続した配管をも遮音手段で囲うことや、冷凍機
と断熱槽外壁とを膜装着可能な剛結合手段で一時的に一
体化することが望ましい。

〔作用〕

自重数トンで固有振動数が非常に小さい磁気シールド体
に、密着固定した冷凍機が発生する振動は、磁気シール
ド体に吸収され、ベローズ等で接続した真空容器にはほ
とんど伝搬しない。それによって、真空容器に共鳴する
騒音を低減できる。

また、接続ガス配管を含めて冷凍機の頭部を遮音カバー
で囲み、遮音カバーを磁気シールド体に固定できるので
、冷凍機頭部のガス流動音による騒音を低減できる。い
っぽう、冷凍機の自重及び真空圧力荷重は、十分に剛な
磁気シールド体で支持できるので、冷凍機の静的かつ動
的変化はほとんど生じない。これにより、クライオスタ
ットに振動部がなく信頼性が向上すると共に、熱シール
ド槽及び熱シールド筒の板厚を十分小さくしてクライオ
スタットを軽量化することができる。

〔実施例〕

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
イオスタットは、その内部に被冷却体の起電導マグネッ
ト２を貯蔵する液体ヘリウム３．この液体ヘリウム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
付は真空断熱している。冷凍機、例えば、ツルペイ式の
冷凍装置は、ガス加圧源の圧縮機ユニット９と冷凍機で
あるピストン往復動式の膨張機１０、及び、両者をを連
通ずる高圧配管１１と低圧配管１２とから成る。膨張機
の低温部は、クライオスタット内に挿入され、温度約７
０Ｋ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、銅網等の弾性伝熱体１５゜１
６を介して熱シールド筒５，６に一体化している。

クライオスタット外側に、断熱槽以外の構成部材である
磁性体１例えば、鉄製の磁気シールド体１７を設置し漏
えい磁界を小空間内に留めている。

この磁気シールド体の板厚は５０ｍｍ以上であり。

重量は数トンに達する。膨張機１０はフランジ１８を介
して磁気シールド体１７に剛結合手段、例えば、ボルト
で完全締結されているとともに、弾性支持手段のベロー
ズ１９及び、フランジ１８を介して真空容器７に一体化
されている。

また、膨張機１０の頭部及び配管１１．１２を吸音材を
内張すした遮音カバー２０で囲い、遮音カバー２０を磁
気シールド体に固定している。

膨張機１０の振動は、フランジ１８を介して質量が膨張
機の１００倍以上にもなる磁気シールド体１７に吸収さ
れるため、弾性支持体のベローズ１９で接続している真
空容器７にこの振動はほとんど伝般しない。したがって
、真空容器に共鳴するＵ音はほとんど無くなり、騒音が
大幅に低減する。

また、膨、張機自身が発する騒音は、配管１１゜１２を
含めて膨張機頭部を囲んだ遮音カバー内で吸収されるの
で外部にほとんど漏れず、膨張機の騒音が大幅に低減す
る。一方、膨張機の自重及び真空圧力荷重は、フランジ
１８を介して剛な磁気シールド体１７で支持されている
ので、膨張機にこれらの荷重が作用してもほとんど変位
しない。

したがって、膨張機の運転時においても振動する部分が
ないので疲労破壊等は発生せず、ベローズにき裂に生じ
て真空がリークしたり、弾性伝熱体にき裂が生じて冷却
性能が低下し熱シールド筒の温度が上昇する様なトラブ
ルが起らない信頼性の高いクライオスタットを提供でき
る。また、熱シールド筒は膨張機の支持部材となる必要
がなく、肉厚１μｒＴ１程度のアルミニウムで製作でき
、熱シールド槽や筒が軽量にでき、冷却速度も早くする
ことができる。

本実施例によれば、冷凍機の振動に起因する騒音を低減
でき、冷凍機付きクライオスタットの信頼性を高め、熱
シールド槽や筒を軽量化できる効果がある。

なお１本実施例では、膨張材と真空容器をベローズで弾
性的に結合したが、振動は磁気シールド体で吸収するの
で薄肉円筒で結合しても、低騒音化を図ることができる
。

また、膨張機に、シリンダを２重構造にしてその間に伝
熱媒体のガスヘリウム補充した２重シリンダ形を使用し
ても同様な効果を生じる。

第２図及び第３図は本発明になる他の実施例を示すもの
で、膨張機を横方向に取付けた構造が第１図と異なる。

第３図は第２図の側面図である。

本実施例では、膨張機を横向きに取付けるため、フラン
ジ１８を磁気シールド体１７に締結固定するまで、解体
離脱可能な固定支持体２１をフランジ１８に設けその端
部を真空容ｓ７に接続し、膨張機の位置決めや、クライ
オスタット輸送中の振動防止に使用する。

本実施例によれば、膨張機を磁気シールド体に取付ける
前に、膨張機の位置決めを容易に行え、クライオスタッ
ト輸送時に磁気シールド体を分けて輸送できる効果があ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、膨張機と真空容器とをベローズで弾性
的に一体化し、膨張機の自重及び真空圧力荷重をクライ
オスタット外の質量の大きい磁気シルールド体で剛に支
持したので、膨張機の振動は磁気シールド体に吸収され
、真空容器には伝搬せず、騒音を低減できると共に、膨
張機を強固に固定できるので振動変化する部分がな・く
信頼性が高く、かつ、熱シールド槽や熱シール１〜筒を
、板厚が薄い、軽量な素材で楕成できるので、ｆｉ量な
冷凍機付クライオスタットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す冷凍機付きクライオス
タットの断面図、第２図は他の′Ｘ、施例を説明する冷
凍機付きクラ、イオスタットの断面図。 第３図は第２図の側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被冷却体及び被冷却体を冷却する冷凍機の低温端を
   断熱槽に納めた冷凍機付きクライオスタットにおいて、
   前記断熱槽以外の構成部材の一部に前記冷凍機を剛結合
   手段で一体化したことを特徴とする冷凍機付きクライオ
   スタット。 ２、前記冷凍機と前記断熱槽外壁とを弾性支持手段で結
   合したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷
   凍機付きクライオスタット。 ３、前記断熱槽より外側に出ている冷凍機部分を囲う遮
   音手段を設け、前記遮音手段を前記構成部材又は真空容
   器に結合したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の冷凍機付きクライオスタット。 ４、前記冷凍機に接続した配管をも遮音手段で囲つたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の冷凍機付き
   クライオスタット。 ５、前記冷凍機と前記断熱槽外壁とを、脱装着可能な剛
   結合手段で一時的に一体化したことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の冷凍機付きクライオスタット。 ６、冷凍機をクライオスタット外の剛部材に固定し、冷
   凍機とクライオスタット間を気密手段で連結してなるこ
   とを特徴とする冷凍機付きクライオスタット。 ７、自己磁気シールド板に冷凍機取付け手段を設けるこ
   とを特徴とするクライオスタット用部品。 ８、冷凍機をクライオスタットよりも質量の大きい若し
   くは固有振動数が小さい他部材に固定することを特徴と
   する冷凍機付きクライオスタット。 ９、請求項１の前記剛結合手段に磁気シールド板を用い
   ることを特徴とする核磁気共鳴装置。