低温恒温器制造技术

本发明专利技术提供一种低温恒温器，能够使由制冷机引起的压力变动降低。利用与比氦槽(2)内的液体氦的液面更位于上方的气相空间(10)连通的气相容积变动单元(20)，使气相空间(10)的气相容积变动，以消除氦槽(2)内的压力变动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于冷却超导磁体等的低温恒温器。
技术介绍
在应用于NMR装置等的超导磁体装置中，为了使作为冷媒的液体氦的消耗为零，而使用将蒸发的冷媒再凝结的制冷机。但是，制冷机的周期性的液化循环，使容纳冷媒的冷媒槽内产生压力变动，从而使冷媒槽产生微小的变位。其结果是，在测定对象的磁场中产生扰乱，对测定结果产生有害的噪声。因此，在专利文献1中，公开了将设置有直径比制冷机所产生的声波的波长足够小的多个孔的插头设置在将容纳制冷机的下部的再凝结室与容纳液体氦的冷媒槽连接的通路的低温恒温器适配器。在冷媒槽内液体氦蒸发产生的氦气体，经过多个孔而进入再凝结室。在再凝结室内通过氦气体再凝结而产生的液体氦，经过多个孔而返回冷媒槽。然后，在制冷机中产生的声波，在通过多个孔时被衰减。先行技术文献专利文献专利文献1:JP特开2006-184280号公报
技术实现思路
所要解决的技术问题然而，专利文献1的插头存在如下的问题。即，在维护制冷机时，冷媒槽被暂时开放。此时，在冷媒槽内有混入微量的空气的可能性。混入冷媒槽内的空气通过冷媒被冷却而凝结，滞留在冷媒槽内。该凝结了的空气，在万一使插头的多个孔闭塞时，冷媒槽与再凝结室的通路被阻断，会对再凝结功能产生致命的不良。本专利技术的目的在于，提供一种能够降低由制冷机引起的压力变动的低温恒温器。本专利技术的低温恒温器，具有:冷媒槽，其用于容纳液体的冷媒；制冷机，其设置在所述冷媒槽的上方，且使在所述冷媒槽内蒸发的冷媒再凝结；筒状部件，其容纳所述制冷机的下部且形成与所述冷媒槽连通的再凝结室；以及气相容积变动单元，其与比所述冷媒槽内中的液体的冷媒的液面更位于上方的气相空间连通，使所述气相空间的气相容积变动，以消除所述冷媒槽内的压力变动。(专利技术效果)根据本专利技术，通过与比冷媒槽内中的液体的冷媒的液面更位于上方的气相空间连通的气相容积变动单元，使气相空间的气相容积变动，以消除冷媒槽内的压力变动。在此，冷媒槽内的压力变动由制冷机的液化循环引起。也就是说，在通过液化循环来产生冷冻时，冷媒发生一定量的凝结而使气相量减少，由此使冷媒槽内的压力减少，另一方面，当通过液化循环未产生冷冻时，冷媒气化而使气相量增加，由此使冷媒槽内的压力上升。于是，通过这两种状态变化被反复而使冷媒槽内的压力周期性地不断变化。因此，当由于气相量减少而使冷媒槽内的压力减少时，使气相空间的气相容积变小，以使冷媒槽内的压力上升，另一方面，当由于气相量增加而使冷媒槽内的压力上升时，使气相空间的气相容积变大，以使冷媒槽内的压力减少。如此，通过使气相空间的气相容积变动，来消除冷媒槽内的压力变动。由此，能够降低由制冷机弓丨起的压力变动。【附图说明】图1是表示低温恒温器的内部构造的侧视图。图2是图1的主要部分A的放大剖面图。图3是气相容积变动单元的电路图。图4是气相容积变动单元的电路图。图5是表示压力变动的评价结果的图表。图6A是表示NMR信号的图。图6B是表示NMR信号的图。图7是图1的主要部分A的放大剖面图。图8是气相容积变动单元的电路图。图9是气相容积变动单元的电路图。图10是气相容积变动单元的电路图。图11是气相容积变动单元的电路图。图12是气相容积变动单元的电路图。图13是气相容积变动单元电路图。图14是气相容积变动单元的电路图。图15是气相容积变动单元的电路图。图16是表示制冷机的结构的剖面图。图17是气相容积变动单元的电路图。图18是气相容积变动单元的电路图。【具体实施方式】以下，针对本专利技术适合的实施方式，参照附图来进行说明。(低温恒温器的结构)本专利技术的第1实施方式的低温恒温器100，如图1所示，具有:容纳液体的作为冷媒的液体氦的氦槽(冷媒槽)2 ;设置在氦槽2的上方的制冷机5 ;形成与氦槽2连通的再凝结室8的筒状部件15 ;以及与再凝结室8连接的气相容积变动单元20。此外，本实施方式的低温恒温器100，虽用于NMR装置，但并不限定于此，例如，也可以用于MRI装置。此外，冷媒不限定于氦。在氦槽2中设置有气体放出口(未图示)。该气体放出口，在丧失制冷机5的能力时是氦气体蒸发的路径，且设置于后述的筒部件13的上端部。在该气体放出口的顶端，安装有用于防止从外部向氦槽2内的空气的混入的止回阀。该止回阀具有能够充分安全地处理在后述的超导磁体1冷激(quench)时产生的大量氦气体的性能。因此，即使氦槽2内的氦气体通过制冷机5冷却而液化，氦槽2内的总氦量也不变化。此外，为了防止向氦槽2内的空气的混入，氦槽2内的压力被控制为仅稍高于大气压的正压。作为氦槽2的材质，可列举铝、不锈钢等。在氦槽2内，容纳有超导磁体1。超导磁体1是将超导线材以螺旋状缠绕于卷轴(未图示)而成。超导线材可以是金属系超导线材，也可以是氧化物系超导线材。此外，在氦槽2的中心部，设置有沿铅垂方向延长的圆筒空间S (空腔)。向该圆筒空间S投入样品，进行各种分析?实验。在氦槽2内，在浸渍超导磁体1的液体氦的液面的上方，形成由氦气体充满的气相空间10。氦槽2由辐射保护罩3包围。该辐射保护罩3是用于进一步密封冷热的、由氦气体具有的冷热来进行冷却的保护罩容器。此外，辐射保护罩3是由制冷机5的后述的第1冷却台6来强制冷却的。作为辐射保护罩3的材质，可列举铝、铜等。此外，氦槽2以及辐射保护罩3容纳在真空容器4内。该真空容器4是使其内部被保持为高真空，以抑制向超导磁体1或氦槽2的热侵入的容器。在真空容器4的上部安装了在内部具有筒部件13的颈部件12。筒部件13用作电流引线(未图示)的插入通路，或用作向氦槽2内的液体氦的补充通路。此外，真空容器4，由多个座架9支撑在地板上。作为真空容器4的材质，可列举铝、不锈钢等。制冷机5用于使在氦槽2内蒸发了的液体氦再液化(再凝结)，在本实施方式中，使用了脉冲管制冷机。在制冷机5的铅垂方向上的中途部设置了第1冷却台6(第1台)，在制冷机5的下端部设置了第2冷却台7(第2台)。第1冷却台6以及第2冷却台7都具有凸缘状的形态，通过制冷机5而被冷却，分别成为例如约40K以及约4K。第1冷却台6以及第2冷却台7的材质主要是铜或铜合金。此外，制冷机5并不限定于脉冲管制冷机，也可以是GM制冷机或斯特林型制冷机等。筒状部件15容纳了包括制冷机5中的第2冷却台7的下部。在该筒状部件15的外侧还配置有筒状部件16。该筒状部件15的内部空间是再凝结室8，该再凝结室8与氦槽2由比筒状部件15直径小的筒状的连通部件14连通。(气相容积变动单元的结构)气相容积变动单元20被装载于地板上竖直放置的架台17上，通过不锈钢制的挠性管11与再凝结室8连接，从而经由再凝结室8而与气相空间10连通。此外，气相容积变动单元20也可以不经由再凝结室8而直接与气相空间10连通。该气相容积变动单元20使气相空间10的气相容积变动，以消除氦槽2内的压力变动。具体而言，如图1的主要部分A的放大剖面图即图2所示，气相容积变动单元20具有:能够使气相空间10的气相容积变动的变动装置21 ;以及对气相空间10或再凝结室8内的压力进行测定的差压计(压力测定单元)29 (参照图3)。变动装置21具有:经由挠性管11而与再凝结室8连通，且容积可变的不锈钢制的蛇腹容器22 ;具有螺栓轴23a和与它螺合的螺母23b的杆型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温恒温器，具有：冷媒槽，其用于容纳液体的冷媒；制冷机，其设置在所述冷媒槽的上方，且使在所述冷媒槽内蒸发的冷媒再凝结；筒状部件，其容纳所述制冷机的下部且形成与所述冷媒槽连通的再凝结室；以及气相容积变动单元，其与比所述冷媒槽内中的液体的冷媒的液面更位于上方的气相空间连通，使所述气相空间的气相容积变动，以消除所述冷媒槽内的压力变动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田子和仁，永浜恭秀，小凑健太郎，
申请(专利权)人：日本超导体技术公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP