低溫恒溫器制造技術

本發明專利技術提供一種低溫恒溫器，能夠使由制冷機引起的壓力變動降低。利用與比氦槽(2)內的液體氦的液面更位于上方的氣相空間(10)連通的氣相容積變動單元(20)，使氣相空間(10)的氣相容積變動，以消除氦槽(2)內的壓力變動。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于冷卻超導磁體等的低溫恒溫器。
技術介紹
在應用于NMR裝置等的超導磁體裝置中，為了使作為冷媒的液體氦的消耗為零，而使用將蒸發的冷媒再凝結的制冷機。但是，制冷機的周期性的液化循環，使容納冷媒的冷媒槽內產生壓力變動，從而使冷媒槽產生微小的變位。其結果是，在測定對象的磁場中產生擾亂，對測定結果產生有害的噪聲。因此，在專利文獻1中，公開了將設置有直徑比制冷機所產生的聲波的波長足夠小的多個孔的插頭設置在將容納制冷機的下部的再凝結室與容納液體氦的冷媒槽連接的通路的低溫恒溫器適配器。在冷媒槽內液體氦蒸發產生的氦氣體，經過多個孔而進入再凝結室。在再凝結室內通過氦氣體再凝結而產生的液體氦，經過多個孔而返回冷媒槽。然后，在制冷機中產生的聲波，在通過多個孔時被衰減。先行技術文獻專利文獻專利文獻1:JP特開2006-184280號公報
技術實現思路
所要解決的技術問題然而，專利文獻1的插頭存在如下的問題。即，在維護制冷機時，冷媒槽被暫時開放。此時，在冷媒槽內有混入微量的空氣的可能性。混入冷媒槽內的空氣通過冷媒被冷卻而凝結，滯留在冷媒槽內。該凝結了的空氣，在萬一使插頭的多個孔閉塞時，冷媒槽與再凝結室的通路被阻斷，會對再凝結功能產生致命的不良。本專利技術的目的在于，提供一種能夠降低由制冷機引起的壓力變動的低溫恒溫器。本專利技術的低溫恒溫器，具有:冷媒槽，其用于容納液體的冷媒；制冷機，其設置在所述冷媒槽的上方，且使在所述冷媒槽內蒸發的冷媒再凝結；筒狀部件，其容納所述制冷機的下部且形成與所述冷媒槽連通的再凝結室；以及氣相容積變動單元，其與比所述冷媒槽內中的液體的冷媒的液面更位于上方的氣相空間連通，使所述氣相空間的氣相容積變動，以消除所述冷媒槽內的壓力變動。(專利技術效果)根據本專利技術，通過與比冷媒槽內中的液體的冷媒的液面更位于上方的氣相空間連通的氣相容積變動單元，使氣相空間的氣相容積變動，以消除冷媒槽內的壓力變動。在此，冷媒槽內的壓力變動由制冷機的液化循環引起。也就是說，在通過液化循環來產生冷凍時，冷媒發生一定量的凝結而使氣相量減少，由此使冷媒槽內的壓力減少，另一方面，當通過液化循環未產生冷凍時，冷媒氣化而使氣相量增加，由此使冷媒槽內的壓力上升。于是，通過這兩種狀態變化被反復而使冷媒槽內的壓力周期性地不斷變化。因此，當由于氣相量減少而使冷媒槽內的壓力減少時，使氣相空間的氣相容積變小，以使冷媒槽內的壓力上升，另一方面，當由于氣相量增加而使冷媒槽內的壓力上升時，使氣相空間的氣相容積變大，以使冷媒槽內的壓力減少。如此，通過使氣相空間的氣相容積變動，來消除冷媒槽內的壓力變動。由此，能夠降低由制冷機弓丨起的壓力變動。【附圖說明】圖1是表示低溫恒溫器的內部構造的側視圖。圖2是圖1的主要部分A的放大剖面圖。圖3是氣相容積變動單元的電路圖。圖4是氣相容積變動單元的電路圖。圖5是表示壓力變動的評價結果的圖表。圖6A是表示NMR信號的圖。圖6B是表示NMR信號的圖。圖7是圖1的主要部分A的放大剖面圖。圖8是氣相容積變動單元的電路圖。圖9是氣相容積變動單元的電路圖。圖10是氣相容積變動單元的電路圖。圖11是氣相容積變動單元的電路圖。圖12是氣相容積變動單元的電路圖。圖13是氣相容積變動單元電路圖。圖14是氣相容積變動單元的電路圖。圖15是氣相容積變動單元的電路圖。圖16是表示制冷機的結構的剖面圖。圖17是氣相容積變動單元的電路圖。圖18是氣相容積變動單元的電路圖。【具體實施方式】以下，針對本專利技術適合的實施方式，參照附圖來進行說明。(低溫恒溫器的結構)本專利技術的第1實施方式的低溫恒溫器100，如圖1所示，具有:容納液體的作為冷媒的液體氦的氦槽(冷媒槽)2 ;設置在氦槽2的上方的制冷機5 ;形成與氦槽2連通的再凝結室8的筒狀部件15 ;以及與再凝結室8連接的氣相容積變動單元20。此外，本實施方式的低溫恒溫器100，雖用于NMR裝置，但并不限定于此，例如，也可以用于MRI裝置。此外，冷媒不限定于氦。在氦槽2中設置有氣體放出口(未圖示)。該氣體放出口，在喪失制冷機5的能力時是氦氣體蒸發的路徑，且設置于后述的筒部件13的上端部。在該氣體放出口的頂端，安裝有用于防止從外部向氦槽2內的空氣的混入的止回閥。該止回閥具有能夠充分安全地處理在后述的超導磁體1冷激(quench)時產生的大量氦氣體的性能。因此，即使氦槽2內的氦氣體通過制冷機5冷卻而液化，氦槽2內的總氦量也不變化。此外，為了防止向氦槽2內的空氣的混入，氦槽2內的壓力被控制為僅稍高于大氣壓的正壓。作為氦槽2的材質，可列舉鋁、不銹鋼等。在氦槽2內，容納有超導磁體1。超導磁體1是將超導線材以螺旋狀纏繞于卷軸(未圖示)而成。超導線材可以是金屬系超導線材，也可以是氧化物系超導線材。此外，在氦槽2的中心部，設置有沿鉛垂方向延長的圓筒空間S (空腔)。向該圓筒空間S投入樣品，進行各種分析?實驗。在氦槽2內，在浸漬超導磁體1的液體氦的液面的上方，形成由氦氣體充滿的氣相空間10。氦槽2由輻射保護罩3包圍。該輻射保護罩3是用于進一步密封冷熱的、由氦氣體具有的冷熱來進行冷卻的保護罩容器。此外，輻射保護罩3是由制冷機5的后述的第1冷卻臺6來強制冷卻的。作為輻射保護罩3的材質，可列舉鋁、銅等。此外，氦槽2以及輻射保護罩3容納在真空容器4內。該真空容器4是使其內部被保持為高真空，以抑制向超導磁體1或氦槽2的熱侵入的容器。在真空容器4的上部安裝了在內部具有筒部件13的頸部件12。筒部件13用作電流引線(未圖示)的插入通路，或用作向氦槽2內的液體氦的補充通路。此外，真空容器4，由多個座架9支撐在地板上。作為真空容器4的材質，可列舉鋁、不銹鋼等。制冷機5用于使在氦槽2內蒸發了的液體氦再液化(再凝結)，在本實施方式中，使用了脈沖管制冷機。在制冷機5的鉛垂方向上的中途部設置了第1冷卻臺6(第1臺)，在制冷機5的下端部設置了第2冷卻臺7(第2臺)。第1冷卻臺6以及第2冷卻臺7都具有凸緣狀的形態，通過制冷機5而被冷卻，分別成為例如約40K以及約4K。第1冷卻臺6以及第2冷卻臺7的材質主要是銅或銅合金。此外，制冷機5并不限定于脈沖管制冷機，也可以是GM制冷機或斯特林型制冷機等。筒狀部件15容納了包括制冷機5中的第2冷卻臺7的下部。在該筒狀部件15的外側還配置有筒狀部件16。該筒狀部件15的內部空間是再凝結室8，該再凝結室8與氦槽2由比筒狀部件15直徑小的筒狀的連通部件14連通。(氣相容積變動單元的結構)氣相容積變動單元20被裝載于地板上豎直放置的架臺17上，通過不銹鋼制的撓性管11與再凝結室8連接，從而經由再凝結室8而與氣相空間10連通。此外，氣相容積變動單元20也可以不經由再凝結室8而直接與氣相空間10連通。該氣相容積變動單元20使氣相空間10的氣相容積變動，以消除氦槽2內的壓力變動。具體而言，如圖1的主要部分A的放大剖面圖即圖2所示，氣相容積變動單元20具有:能夠使氣相空間10的氣相容積變動的變動裝置21 ;以及對氣相空間10或再凝結室8內的壓力進行測定的差壓計(壓力測定單元)29 (參照圖3)。變動裝置21具有:經由撓性管11而與再凝結室8連通，且容積可變的不銹鋼制的蛇腹容器22 ;具有螺栓軸23a和與它螺合的螺母23b的桿型本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低溫恒溫器，具有：冷媒槽，其用于容納液體的冷媒；制冷機，其設置在所述冷媒槽的上方，且使在所述冷媒槽內蒸發的冷媒再凝結；筒狀部件，其容納所述制冷機的下部且形成與所述冷媒槽連通的再凝結室；以及氣相容積變動單元，其與比所述冷媒槽內中的液體的冷媒的液面更位于上方的氣相空間連通，使所述氣相空間的氣相容積變動，以消除所述冷媒槽內的壓力變動。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田子和仁，永浜恭秀，小湊健太郎，
申請(專利權)人：日本超導體技術公司，
類型：發明
國別省市：日本;JP