JPS6060780A - 横形クライオスタツトとその製作方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、横形クライオスタットとその製作方法に係り
、特に水平方向に常温空間領域を形成する中空円筒体を
備え、その外周にクライオスタット本体を備え、中空円
筒体の外周とクライオスタットに多層断熱材を巻き付け
るに好適な横形クライオスタットとその製作方法に関す
るものでろる。

〔発明の背景〕

従来の縦形クライオスタットにおいては、侵入熱を最小
にする方法として、断熱したい冷媒容器、冷媒配管、装
置等の外表面を包むようにして多層断熱胴を２０〜３０
層巻き付けていた。

し力・し、最近医療機器などに適用され、注目されてい
る横形クライオスタットでは、水平方向に常温空間領域
を形成する中空円筒体、すなわち臨床検査患者の臥床空
間があり、その外周に低温恒温槽に相当するクライオス
タットが配設されており、前記の中空円筒体の外周に多
層断熱材を巻き付ける場合、その空間を必要とするばか
りでなく、組立作業も困難であった。

また、クライオスタット本体に中空円筒棒金装着するに
ついても、中空円筒体の外径とクライオスタット本体の
フランジの内径とが０．２〜１ｍ＋ｎていどの隙間しか
とれないため、組立作業が困難であり、組立時、中空円
筒棒金前記フランジにぶつけて損傷する事故もあった。

〔発明の目的〕

本発明は、従来技術の問題点を解決するためになされた
もので、水平方向に常温空間領域を形成する中空円筒体
の外周に十分な空間がなくても、中空円筒体の外周に多
層断熱材を巻き付けることができ、かつ容易に組立がで
きる断熱性能のすぐれた横形クライオスタットとその製
作方法を提供することを、その目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係る横形クライオスタットの構成は、水平方向
に常温空間領域を形成する中空円筒体と、その中空円筒
体の外周に位置し、超電動マグネットと極低温流体の低
温槽と熱遮蔽手段等を備えたクライオスタット全内蔵し
たクライオスタット本体とからなる横形クライオスタッ
トにおいて、前記クライオスタツｔｆ多層断熱材で覆い
、上記中空円筒体を多層断熱材でとり巻き、前記クライ
オスタットの多層断熱材と前記中空円筒体の多層断熱材
とを重畳または接合するように構成したものである。

また、本発明に係る横形クライオスタットの製作方法は
、水平方向に常温空間領域を形成する中空円筒体と、そ
の中空円筒体の外周に位置し、超電動マグネットと極低
温流体の低温槽と熱遮蔽手段等分備えたクライオスタッ
トを内蔵したクライオスタット本体とからなる横形クラ
イオスタットに２いて、多層断熱材が巻かれた薄肉円筒
を予備し、その薄肉円筒會、あらかじめ多層断熱材で覆
われたクライオスタットを内蔵するクライオスタット本
体に装着し、前記薄肉円筒の多層断熱材を、前記クライ
オスタットの多層断熱材と重畳または接合したのち、前
記薄肉円筒を除去し、そのおとへ上記中空円筒体を挿入
してクライオスタット本体に装着する方法でめる。

なお、本発明を案出した考え方を付記すると、次のとお
りである。

横形クライオスタットにおいても、従来の縦形クライオ
スタットと同様、クライオスタットの断熱性能金玉ける
ため、多層断熱材による侵入熱低減をｒまかつている。

い１、水平方向の常温空間領域である中空円筒体の内径
が１ｍの横形クライオスタットヲ考える。

中空円筒体の外周には、多層断熱材、液体窒素容器、７
８に、４．２に中間温歴シールド板、超電動マグネット
’を浸漬した液体ヘリウム容器、７８Ｋ。

４．２に中間温度シールド板、多層断熱材が同心円状に
配設さｌしているためクライオスタット本体外側の外径
は約２ｍとなってし貰い、輻射伝熱面積が非常に大きく
なる。

輻射伝熱面積を小さくし輻射熱をおさえることは、クラ
イオスタットの断熱性能を上げるのにもつとも得策であ
ることから、同心円状に構成されている中空円筒体、多
層断熱材、液体窒素容器等の１百１隔をできるたけ小さ
くしたい。一方、多層断熱相は、数枚の断熱材を巻きつ
けるだけでは断熱効果は乏しく、２０〜３０層程度巻き
付ける必要かめる。しかし、クライオスタットの装置か
らみれば、多層断熱材を巻き付けるに必要々空間は少な
くしたい。そこでこの問題を解決する手段として、多層
断熱材が巻かれた正規の中空円筒体よりやや太めのダミ
ーの薄肉円筒を予備し、そのダミーを、あらかじめ多層
断熱材で覆われたクライオスタツｉｆ内蔵するクライオ
スタット本体に装着し、前記薄肉円筒の多層断熱材を、
前記クライオスタットの多層断熱材と重畳瞥たは液汁し
たのち、前記ダミーの薄肉円筒を除去し、そのあとへ正
規の中空円筒体全挿入して横形クライオスタットの組立
を完了するものである。これによって、断熱性能を向上
するとともに容易に組立ができるようにするものである
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一芙流例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。

第１図は、不発明の一実施例に係る横形クライオスタッ
トの本体部の一部断面図、第２図は、本発明の一実施例
に係る多層断熱材が巻かれた薄肉円筒の断面図、第３図
は、その薄肉円筒の一例を示す斜視図、第４図は多層断
熱材の部分を示す斜視図、第５図は、本発明の一芙施例
に係る横形クライオスタットの組立完成を示す一部断面
図である。

第１図において、１は超電動マグネット、２は、それを
浸漬して冷却する液体ヘリウム、３Ｆｉ、極低温流体の
低温槽に係る液体ヘリウム容器である。

４は、液体ヘリウム温度と液体窒素温度との中間温度を
維持する熱遮蔽手段に係る中間シールド板である。５は
液体窒素で、６は低温槽に係る液体窒素容器である。７
は銅板で、前記中間シールド板４を包囲している。超電
動マグネツ）１，９体−・リウム容器４．中間シールド
板４．ｉ体窒素容器６．銅板７等は、横形クライオスタ
ンドを構成するためそれぞれ同心円筒状となっている。

８ば、前記液体窒素容器６と銅板７の外側に巻かれた多
層断熱制で、アルミニウムを蒸着した高分子膜とポリエ
ステル網などの薄い断熱層を交互に■ねたものである。

９は真空容器銅板で、前記の超電動マグネット。

極低温流体の低温槽、熱遮蔽手段等を備えたクライオス
タットを内蔵するクライオスタット本体を構成するもの
でるる。

１０ば、真空容器銅板９に液体窒素容器６？：吊着する
固定具、１１は、液体窒素容器６に液体ヘリウム容器３
を吊着する固定具である。１２は、液体ヘリウムの導出
入および超電動マグネット１への電流を供給するり一ド
線を取出すためのサービスポート、１３は液体窒素導出
入ボートである。

１４は、真空容器、すなわちクライオスタット本体のフ
ランジで、１５はパツキン、１６はポルト、１６ａはナ
ツトでりる。

このように構成されたクライオスタット本体に中空円筒
体を組立てる手順を次に説明する。

第２図において２１はダミーとなる薄肉円筒であり、正
規の中空円筒体よりやや外径の太きいものである。その
材買は、アルミ−！たはＦＲＰのように軽量材質のもの
を使うか、葦たは比奴的電量のある鉄やステンレスを使
う場合は、第３図に示すように円筒に多数の穴を明けて
軽量化をはかる。

２２は多層断熱材で第４図に示すように、数ミクロンか
ら数十ミクロン程度のポリエステルフィルムるるいはナ
イロンのような薄い断熱ソートに、片面または両面にア
ルミ蒸着を施したもの２２ａと、ナイロンのような断熱
材でできているネット２２ｂとを交互に巻き付けた多層
断熱材である。

ただし、多層断熱材２２としては、特に図示しないが次
面に凹凸を付けたアルミ蒸着フィルムでられば、これを
多層巻き付けたたけでもよい。

第２図に示すように、ダミーとなる薄肉円筒２１に、そ
の円筒より多少軸方向に長い多層断熱材２２をあらかじ
め巻き付けたものを用意する。

多層断熱材２２が巻かでしたダミー薄肉円筒２１乞上記
の真空容器胴体９のフランジ１４、す力わちクライオス
タット本体に装着し、あらかじめクライオスタンドを覆
うように取付けである多層断熱材８の端部と、薄肉円筒
２１に巻き付けた多層断熱材２２の端部とを、一層ごと
亘ね合わせるか、またけアルミ蒸着シート２２ａとネッ
）２２ｂ全一層として交互に重ね合わせるかすることに
よって、多層断熱材を＃温間で接合する。このようにし
て侵入熱が防止されクライオスタットの断熱性能が向上
する。

一般に、多層断熱材の断熱性能は、層間隔が太きいもの
ほど高くなっており、組立時には、多層断熱材に荷重を
掛けたり、堅く巻き付けたシすることのない工うにする
ことが特に大切である。このため、前記のダミー薄肉円
筒の軽量化がなされるもので、多層断熱材２２が巻き付
けられた薄肉円筒２１をクライオスタット本体に装着す
るとき、円筒の重量で多層断熱材２２が押しつぶされな
いよう考慮されているものである。

多層防熱材８，２２が重畳または接合されてのち、ダミ
ー薄肉円筒を引き抜くか、支障のない場合は、そのまま
の状態で、正規の中空円筒体２０全挿入し、クライオス
タット本体に装着し密閉すれば組立完了となる。

第５図は、その完成状態を示したものである。

第５図の２０は、前記ダミー薄肉円筒２１全引き抜いた
後に、その代わりに挿入した中空円筒体である。

このようにすることによって、ゆとりのない空間でも容
易に多層断熱材が巻けるばかりでなく、多層断熱月の接
合で最も重要な端部の処理、すなわち等泥面を重ね合わ
せることも容易に行うことができる。

次に、クライオスタット本体に中空円筒体２゜を組立て
る作業の作業性を向上した発明の一実施例ケ、元の第５
図を参照して説明する。

第５図において、１４はフランジ、１５’！−１パツキ
ンで、真空容器胴体９と円筒体２ｏとフランジ１４で仲
成さｆＬる真空容器内の気密性を保つためのパツキンで
ある。なお、真空容器内部は１０−’Ｔｏｒｒ以下の圧
力となっている。

１７ａは、前記パツキン１５′を押圧し固定するだめの
押え金具でめる。１６はボルトで押え金具１５′をフラ
ンジ１４に締めつけて固定するものである。

２０は中空円筒体で両端の外径を異形にしている。すな
わち第５図の例では、図の右側の円筒端が２０２の鍔部
となり、左側は普通の円筒２０ｂとなっている。

組立に当っては、フランジ１４の穴径の大きい部分から
、中空円筒体２０の端部外径の小さい方２０ｂ’５先に
してフライオスフット本体内に挿入することにより、は
め合い公理の厳しいフランジ１４と中空円筒体２０の挿
入も容易にでき、組立、分解の作業性が向上する。

次に、本発明の他の実施例を第６図を参照して説明する
。

第６図は、本発明の他の実施例に係る横形クライオスタ
ットの本体フレームと中空円筒との装着状態を示す略示
断面図で、本体内の機器の図示を省略している５、図中
、第５図と同−蒼号のものは先の例と同等部分である。

図において、１７ｂは、パツキン１５’ｉ押える押え金
具、１８は、押え金具１７ｂ−！ｚ止める止め金具であ
る。

第５図の例では、押え金具１７ａは、パツキン１５′を
押えるとともにボルト１６の働きで止める役目も兼ねて
いた。しかし、気密をよくし、真空容器内の真空腋を上
げるために、第６図の例では、押え金具１７ｂはパツキ
ン１５′を押えるだけの役目をし、止め金具１８は、押
え金具１７ｂを止めるだけの役目をするものである。

装置の軽量化勿はかるたの、中空円筒体２０’の材質を
ＰＲＰにした場合、図示しないが中空円筒体端部２０’
　ａ、　２０’ｂの、相手クライオスタット本体のフラ
ンジ、押え金具１７ｂなどと対接するソール面を、ステ
ンレスまたはアルミ等の金属で被覆する。このようにす
れば、ソール面の加工精度を上げることができ、真空断
熱を良くすることが可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、水平方向に常温空
間領域を形成する中空円筒体の外周に十分な空間がなく
ても、前記中空円筒体外周に多層断熱材を巻き付けるこ
とができ、かつ容易に組立ができる断熱性能のすぐれた
横形クライオスタットとその製作方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る横形クライオスタッ
トの本体部の一部断面図、第２図は、本発明の一実力也
例に係る多層断熱材が巻かれた薄肉円筒の断面図、第３
図は、その薄肉円筒の一例を示す斜視図、第４図に、多
層断熱材の部分を示す斜視図、第５図は、本発明の一実
施例に係るクライオスタットの組立児成を示す一部断面
図、第６図は、本発明の他の実施例に係る横形クライオ
スタットの本体フレームと中空円筒体との装着状態金示
す略示断面図である。 １・・・超電動マグネット、２・・・液体ヘリウム、３
・・・液体ヘリウム容器、４・・・中間温度シールド板
、５・・・液体窒素、６・・・液体窒素容器、７・・・
銅板、８・・・多層断熱材、９・・・真空容器銅板、１
４・・・フランジ、１５．１５’・・・パツキン、１６
・・・ホルト、１７ａ。 １７ｂ・・・押え金具、１８・・・止め金具、２０．２
０’・・・中空円筒体、２１・・・薄肉円筒、２２・・
・多層断熱材。 第　１　図 ％Ｚ　図 ｚ Ｉ　３　図 第４図 ２ニア”−２２１２− 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水平方向に常温空間領域を形成する中空円筒体と、
   その中空円筒体の外周に位置し、超電動マグネットと極
   低温流体の低温槽と熱遮蔽手段等を備えたクライオスタ
   ットを内蔵したクライオスタット本体とからなる横形ク
   ライオスタットにおいて、前記クライオスタットを多層
   断熱材で覆い、上記中空円筒体を多層断熱材でとり巻き
   、前記クライオスタットの多層断熱材と前記中空円筒体
   の多層断熱材とを重畳筐たは接合するように構成したこ
   とを特徴とする横形クライオスタット。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、中空円
   筒体は、その両端の外径を異径にしたもので必る横形ク
   ライオスタット。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、中空円
   筒体は、ＦＲＰで形成し、その両端または一端の、和牛
   クライオスタット本体のフランジと対接する面を金属で
   被覆したものである横形クライオスタット。 ４、　水平方向に常温空間領域を形成する中空円筒体と
   、その中空円筒体の外周に位置し、超電動マグネットと
   極低温流体の低温槽と熱遮蔽手段等を備えたクライオス
   タットを内蔵したクライオスタット本体とからなる横形
   クライオスタンドにおいて、多層断熱材が巻かれた薄肉
   円筒を予備し、その薄肉円筒を、りらかしめ多層断熱材
   で覆われたクライオスタットを内蔵するクライオスタッ
   ト本体に装着し、前記薄肉円筒の多層断熱材乙前記クラ
   イオスタットの多層断熱材と重畳または接合したのち、
   前記薄肉円筒を除去し、そのあとへ上記中空円筒体を挿
   入してクライオスタット本体に装着することに％徴とす
   る横形クライオスタットの製作方法。 ５、特許請求の範囲第４項記載の方法において、薄肉円
   筒をクライオスタット本体に装着したまま、中空円筒体
   を前記薄肉円筒内に挿嵌する横形クライオスタットの製
   作方法。