JPH0629635Y2 - 低温保持装置 - Google Patents

低温保持装置

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JPH0629635Y2
JPH0629635Y2 JP1986139251U JP13925186U JPH0629635Y2 JP H0629635 Y2 JPH0629635 Y2 JP H0629635Y2 JP 1986139251 U JP1986139251 U JP 1986139251U JP 13925186 U JP13925186 U JP 13925186U JP H0629635 Y2 JPH0629635 Y2 JP H0629635Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、冷却区域を囲みこの区域内への熱流を制限
する少くとも１つの熱絶縁壁を有する低温保持装置に関
する。
従来の技術 従来のこの種の低温保持装置は、多くの分野で用いら
れ、その１つは、核磁気共鳴(NMR)画像処理分野であつ
て、ここにおいて電磁石の超伝導コイルがこの低温保持
装置内に配設されている。磁石のコイルが超伝導状態を
とるためには、４Ｋのオーダの極低温にこれらのコイル
を冷却することが必要であり、これはコイルを内部に取
り付けた液体ヘリウム容器を使用することによつて達成
されるが、ヘリウム容器は輻射しや蔽体内に配置され、
輻射しや蔽体は液体窒素容器内に配置され、液体窒素容
器は排気された容器内に配置される。このような絶縁ジ
ヤケツト組はコイルを所要の低温度に維持させることが
できる。
考案が解決しようとする問題点 しかしながらこれらの低温保持装置に関する問題点の１
つは、沸とうした液体ヘリウムおよび液体窒素の継続的
な気化であつて、そのため新規のヘリウムおよび窒素を
それぞれの容器に供給しなければならない。この沸とう
気化は、高価となつて望ましくない。
問題点を解決するための手段 この考案によれば、低温保持装置は、冷却区域を囲みこ
の区域内への熱流を制限する少なくとも１つの熱絶縁壁
と、連結部材によつて熱絶縁壁と連結されて連結部材を
経由して熱を伝導させる熱吸収部分及び低温保持装置か
ら吸収された熱を排除させる熱排除部分を有する冷凍シ
ステムとを具え、該冷凍システムを構成する冷凍ユニツ
トが前記熱絶縁壁によって構成される輻射遮蔽区域に対
して気密隔壁によって隔絶された区域に取付けられてい
る。
この低温保持装置に、それに連結された壁または各壁か
らの熱の除去を助長するために別の冷凍システムが付設
される。これにより、このシステムが冷却液容器を含む
場合に、液体冷却剤の消費量を減少することが判明して
いる。例えば、あるシステムでは、液体窒素の消費量が
毎時ほぼ１だけ減少し、一方液体ヘリウム消費量は毎
時ほぼ２００ccだけで減少することが判明した。ある場
合には、この冷凍システムは液体窒素消費量はほぼゼロ
まで減少できる。
熱絶縁壁は、冷却液容器または熱輻射しや蔽体の壁の一
部からなることが考えられる。
この冷凍システムは、ヘリウムガスの密閉サイクルを用
いる形式のギフオードマツクマーホン(Gifford McMaho
n)のような任意の普通形式のものである。冷凍システム
は２段システムであつて、各段はこの装置の残余の異な
る部分と連結されるシステムであることが好適である。
例えば、このシステムの第１（高温）段は外側輻射しや
蔽体または冷却液容器との熱伝導のために連結され、第
２（低温）段は内側輻射しや蔽体との熱伝導のために連
結される。
他の例において、単段冷凍システムも使用され、これは
一般に冷却液容器の少なくとも一部によつて形成された
壁との熱伝導のために連結される。
多くの普通形式の低温保持装置においては、その装置の
構成要素は複数の支持ロツドによつて支持される。これ
らのロツドは、それらが連結されている容器またはしや
蔽体への好ましくない熱供給源を提供し、通常は低熱伝
導率の材料で作られる。しかし、若干の熱伝導が行わ
れ、もし冷凍システムが支持ロツドの少くとも１つとの
熱伝導のために連結されれば特に有効である。この連結
は連結部材が支持ロッド冷凍システム間に延びる方向に
直接に実施することもできるが、一般には間接的に行わ
れる。よつて、少なくとも１つの支持ロツドが冷凍シス
テムと連結された別の壁または容器と連結され、それに
よつて伝熱経路が壁または容器を介してロツドから冷凍
システムに存在する。
連結部材は、可撓性で高い熱伝導性を有するリンク仕掛
からなることが好ましい。可撓性は、冷凍システムとそ
れに連結された諸構成要素との間の相対運動に対処する
ために望ましく、高い熱伝導率は熱を速やかに消散する
ために要求される。
連結部材は銅組物からなることが有効である。この組物
の正確な寸法は、冷凍システムに使用される動力および
低温保持装置の他の諸性質によつて定まる。ある場合に
は、この冷凍システムを代替システムと置換したり、修
理のために取り外せることが望ましい。一般にこのこと
は、例えば冷却液を除去することを含む低温保持装置の
かなりの程度の分解を必要とするであろう。
ゆえに、好ましくは、この冷凍システムは支持ハウジン
グおよび該ハウジング内に取外し可能に取り付けられた
冷凍ユニツトを含み、熱伝導接触部材がこのユニツトお
よび連結部材と連結された支持ハウジングに提供され、
それによりユニツトが支持ハウジング内に完全に取り付
けられたときに、支持ハウジングを経由してこのユニツ
トと連結部材との間に伝熱経路を提供し、支持ハウジン
グは低温保持装置の外側から連結部材への熱流を制限す
る役割を果たす。
この構造をもつ装置は、低温保持装置の残余の部分の分
解を必要とせず、特に単数、または複数の冷却液容器を
空虚にすることを必要とせずに、置換または修理のため
に冷凍ユニツトを取り外し、および挿入させることがで
きる。
もし支持ハウジングの壁が熱流に対して絶縁されれば特
に有効である。
この考案による低温保持装置の実施例を図面を参照して
以下に説明する。
第１図は低温保持装置の全般形態を示し、この装置は後
述する液体冷却剤容器および輻射しや蔽体を構成するた
めに連結された複数の円筒形のアルミニウム合金または
ステンレス鋼の壁を有する。中央壁１は別の同軸壁１′
および端壁１″とで液体ヘリウム容器２を構成する。容
器２は一方の側において内側輻射しや蔽体を構成する円
筒形壁３によつて囲われ、他方の側において端壁３″と
連結された別の輻射しや蔽体３′によつて囲われる。２
対の円筒形壁４，５と端壁延長部４″に連結されたその
延長部４′によつて構成された液体窒素容器がこれらの
輻射しや蔽体を間に挟んでいる。外側真空ジヤケツト６
は、液体窒素容器および延長部を囲む。円筒形内孔６０
が内側真空ジヤケツトの壁の一部を形成する最内方の円
筒形壁によつて構成される。そのうえ、核磁気共鳴装置
において、主超伝導磁石６１のコイルは冷却区域を構成
するヘリウム容器２内に配設される。
タレツト６２が低温保持装置の頂部に配設され、このタ
レツト６２をヘリウム蒸発ポート６３および単数または
複数の窒素ポート６４が貫通する。
第２図は、第１図に示す低温保持装置の一部を示し、特
に第１図のＡで示す区域の断面をあらわす。第１図にお
いては、第２図で示された冷凍要素は省略されている。
真空ジヤケツトをもつタレツト７は、ジヤケツト６の壁
にボルト結合される。（レイボルドヘローウス(Leybold
Heraeus)によつて製造されたギフフオード マツクマ
ーホン(Gifford McMahon)型の２段冷凍ユニツト８が、
フランジ９，１０およびシール１１を介してタレツト７
にボルト結合される。冷凍機１２の第１（高温度）段が
高い熱伝導性の銅フランジ１３にボルト結合され、この
フランジにさらに環状の補助フランジ１４がボルト結合
され、フランジ１４には複数の可撓性の、高伝導率をも
つ銅組物リンク１５の一端が半田付けされる。
各リンク１５の他端は、液体窒素容器１８の環状端壁１
７にボルト結合された環状の高伝導率をもつ銅フランジ
１６に半田付けされる。
冷凍ユニツト８の第２（低温度）段１９は、高伝導率を
もつ銅フランジ２０に結合され、該フランジ２０には複
数の別の高い伝導率をもつ銅組物リンク２１が半田付け
される。リンク２１の他端は、中間銅フランジ２３を介
して、内側しや蔽体３にボルト結合された銅フランジ２
２に半田付けされる。
第２図に示す装置は、フランジ１３，１４（これらは分
離できる）およびリンク１５を介して液体窒素容器１８
へ、およびフランジ２０，２２，２３およびリンク２１
を介して内側しや蔽体３へ、第１段１２から冷凍能力を
伝導させることができる。
リンク１５，２１は、冷凍機とそれに連結された諸部品
間の相対運動を提供し、冷凍能力を窒素容器およびしや
蔽体に適正に伝導するのに十分な長さ、断面積および数
量をもつている。組物の正確な寸法は、使用される冷凍
機の各段において利用される動力、および低温保持装置
システムによつて定まる。
第２図に示されたシステムは、NMR装置に用いられると
きは、非冷凍式システムの場合に比べて、毎時ほぼ１
の液体窒素の消費量が減少でき、また毎時ほぼ２００cc
の液体ヘリウムの消費量が減少できることが判明した。
第２図から、もし修理または交換のために冷凍ユニツト
８を取り外すことが望まれれば、真空ジヤケツト内の真
空を破壊する必要があり、そのことはすべての液体ヘリ
ウムおよび液体窒素冷却剤を事前に除去しなければなら
ないことが理解される。第３図は、冷凍ユニツト８の取
外しおよび交換が冷却液を除去せずに極めて簡単に達成
できる装置を示す。
第３図には、３つの同心壁２４，２５，２６を含む別の
低温保持装置の一部分のみが示されている。壁２４は内
側輻射しや蔽体を構成し、外側輻射しや蔽体を構成する
壁２５によつて囲われる。この場合には、窒素容器は存
在しない。しや蔽体２５は外側真空ジヤケツト２６によ
つて囲われる。防振取付部材が配置され、その一部が２
７で示される。この実施例において、冷凍ユニツト８は
支持ハウジング２８内に挿入することによつて、低温保
持装置の残余部分に取り付けられる。支持ハウジング２
８は、タレツトフランジ３０にボルト結合された外側フ
ランジ２９をもつている。フランジ３０は、１組のばね
によつて下方のボルト結合されたフランジで支持され、
これらのばねは止めねじおよび中間フランジによつて調
節され、それによりフランジ３０は空気圧力による力に
対して弾性的に支持される。この支持手段の弾性は、外
側真空壁２６に伝達される冷凍機からの振動をかなり減
少する。ハウジング２８の半径方向内方部分は、高伝導
率の銅で造られた内側フランジ３２にその終端を置く３
つの同心円筒を含む３重壁３１によつて構成される。３
重壁３１は、室温と外側しや蔽体２６との間の伝熱経路
の長さを増大させる。フランジ３２は、第２図における
フランジ１３に相当し、高い伝導性の銅組物リンク３３
は、フランジ３２と、輻射しや蔽体２５と連結された別
の銅フランジ３４との間に半田付けされる。ハウジング
２８は、フランジ３２の半径方向内側面に密封され、そ
の下端においてその外側面に対して密封された銅の先端
部分３６を支持する別の内側の、円筒形壁部分３５をも
つている。銅組物リンク３７が先端部分３６と、壁２４
と連結された銅板３８との半田付けされる。
冷凍ユニツト８は、このユニツト８の第１段４０に連結
された銅フランジ３９がインジウム製の金属圧接部材４
２に押圧されて、第１段４０がリンク３３と熱伝導可能
に連結されるように、支持ハウジング内に取り付けられ
る。
冷凍ユニツトの第２段４３は、先端部分３６内に密接は
め合いを形成する銅シリンダ４４を有する。ハウジング
内の空胴４５をほぼ１大気圧（これよりも低い圧力も使
用できるが）のヘリウムガスをもつて充満することによ
つて、シリンダ４４と先端部分３６との接触が達成され
る。
もし、冷凍ユニツト８を取外しまたは交換することが望
まれれば、その外側端においてボルトを弛めて支持ハウ
ジング２８から抜き出す。この取外しは低温保持装置の
ジヤケツトへの出入口を開けないので、それらのジヤケ
ツト内の真空は破壊されない。
典型的な低温保持装置において、種々の容器およびしや
蔽体は、第４図において部分的に示された細長い引張り
ロツドによつて支持される。第４図は、内側輻射しや蔽
体５０に形成された穴４９を通して、容器４６と外側容
器４８（窒素容器のような）との間に延びるロツド４７
によつて支持された冷却剤容器４６（ヘリウム容器のよ
うな）を示す。これと類似の方法で、容器４８は引張り
ロツド５１によつて外側真空ジヤケツト５２に支持され
る。ロツド４７または５１に沿つていくらかの熱伝導が
存在するので、支持ロツドを冷凍ユニツト８が連結され
た低温保持装置の壁の１つと連結することが有効であ
る。第５図に示すように、支持ロツド４７と、冷凍ユニ
ツト８の第２段に第２図で示すように連結された内側し
や蔽体３との間に適正な連結状態が得られる。ロツド４
７としや蔽体３との間の連結は、内側しや蔽体３にボル
ト結合されかつ支持ロツド４７に真鍮ワイヤによつてく
くり付けられた可撓性の銅組物リンク５３を連結するこ
とによつて達成される。もち論この他の連結方法を用い
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、冷凍システムを省略した状態のこの考案の実
施例の一部縦断正面図、第２図は、核磁気共鳴装置用の
この考案による低温保持装置の実施例の部分断面図、第
３図は、この考案の他の実施例の第２図と類似の図、第
４図は、この考案にかかる低温保持装置のいくつかの部
品を取り外した状態で支持ロツドを示す一端から見た部
分の斜視図、第５図は、内側輻射しや蔽体内の支持ロツ
ドの連結状態を示す図面である。 １…中央壁、２…ヘリウム容器 ３…円筒形壁、３′…輻射しや蔽体 ４，５…円筒形壁、６…外側真空ジヤケツト ８…２段冷凍ユニツト、９…フランジ １０…フランジ、１２…冷凍機 １３…銅フランジ、１４…補助フランジ １５，２１…銅組物リンク、１６…銅フランジ １８…液体窒素容器、１９…第２段 ２０…銅フランジ、２２…銅フランジ ２３…中間銅フランジ、２４…内側輻射しや蔽体 ２５…外側輻射しや蔽体、２６…外側真空ジヤケツト ２９…外側フランジ、３０…タレツトフランジ ３１…三重壁、３２…内側フランジ ３３，３７…銅組物リンク、３４…銅フランジ ３５…内側円筒壁部分、３６…先端部分 ３８…銅板、３９…銅フランジ ４０…第１段、４２…圧接部材 ４３…第２段、４４…銅シリンダ ４５…空洞、４６…冷却液容器 ４７，５１…ロツド、４８…外側容器 ５０…内側輻射しや蔽体、５２…外側真空ジヤケツト ５３…銅組物リンク

Claims (11)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷却区域を囲み該冷却区域内への熱流を制
    限する少なくとも１つの熱絶縁壁と、連結部材によって
    前記絶縁壁と連結されて連結部材を介して熱を伝導させ
    る熱吸収部分及び低温保持装置から吸収された熱を排除
    させる熱排除部分をもつ冷凍システムとを具え、該冷凍
    システムの冷凍ユニットが前記熱絶縁壁によって構成さ
    れる輻射遮蔽区域に対して気密隔壁によって隔絶された
    区域に取付けられていることを特徴とする低温保持装
    置。
  2. 【請求項２】熱絶縁壁が熱輻射遮蔽体からなる実用新案
    登録請求の範囲第１項記載の低温保持装置。
  3. 【請求項３】壁が第１冷却剤容器の少なくとも一部によ
    って構成されている実用新案登録請求の範囲第１項記載
    の低温保持装置。
  4. 【請求項４】冷却区域を囲む内側熱輻射遮蔽体を有し、
    冷凍システムが２段冷凍システムからなり、該システム
    の第１段が熱伝導のために第１冷却材容器と連結され、
    第２段が熱伝導のために内側輻射遮蔽体と連結されてい
    る実用新案登録請求の範囲第３項記載の低温保持装置。
  5. 【請求項５】内側輻射遮蔽体によって構成された容積内
    に配設された第２冷却材容器を有する実用新案登録請求
    の範囲第３項または第４項記載の低温保持装置。
  6. 【請求項６】壁が複数の支持ロッドによって支持され、
    冷凍システムが熱伝導のために少なくとも１つの支持ロ
    ッドと連結されている実用新案登録請求の範囲上記各項
    のいずれか１項に記載の低温保持装置。
  7. 【請求項７】少なくとも１つの支持ロッドが、冷凍シス
    テムと連結された別の壁または容器と連結され、それに
    より伝熱経路がこの壁または容器を介してロッドから冷
    凍システムに連結される実用新案登録請求の範囲第６項
    記載の低温保持装置。
  8. 【請求項８】連結部材が、可撓性の、高い熱導性のリン
    ク仕掛けからなる実用新案登録請求の範囲上記各項のい
    ずれか１項に記載の低温保持装置。
  9. 【請求項９】連結部材が銅組物からなる実用新案登録請
    求の範囲第８項記載の低温保持装置。
  10. 【請求項１０】冷凍システムが、支持ハウジング、支持
    ハウジング内に取外し可能に取り付けられた冷凍ユニッ
    トを有し、熱伝導接触部材が冷凍ユニットおよび連結部
    材と連結された支持ハウジング内に配設され、それによ
    り冷凍ユニットが支持ハウジング内に完全に取り付けら
    れたとき接触部材が互いに係合して支持ハウジングを通
    して冷凍ユニットと連結部材の間に伝熱経路を提供し、
    支持ハウジングが低温保持装置の外側から連結部材への
    熱流を制限するように構成されている実用新案登録請求
    の範囲上記各項のいずれか１項に記載の低温保持装置。
  11. 【請求項１１】支持ハウジングの壁が熱流に対して絶縁
    されている実用新案登録請求の範囲第１０項記載の低温
    保持装置。
JP1986139251U 1986-09-09 1986-09-09 低温保持装置 Expired - Lifetime JPH0629635Y2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1986139251U JPH0629635Y2 (ja) 1986-09-09 1986-09-09 低温保持装置
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US07/387,578 USRE33419E (en) 1986-09-09 1989-07-31 Cryostat assembly

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Publication Number Publication Date
JPS6343063U JPS6343063U (ja) 1988-03-22
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EP (1) EP0260036B1 (ja)
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