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公開番号2024179005
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023097479
出願日2023-06-14
発明の名称極低温冷凍機
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F25B 9/14 20060101AFI20241219BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】極低温冷凍機から発生する磁気ノイズを低減する。
【解決手段】極低温冷凍機10は、膨張機モータ40と、膨張機モータ40に接続された減速機41と、減速機41を囲む磁気シールド54と、を備える。磁気シールド54は、膨張機モータ40および減速機41を囲んでもよい。極低温冷凍機10は、磁気シールド54の外に配置された相手部品をさらに備え、減速機41は、磁気シールド54の外へと延出し、磁性材料で形成された出力軸41aを備え、出力軸41aは、相手部品とキー結合されてもよい。出力軸41aと相手部品を結合するキーが、非磁性材料で形成されていてもよい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電磁モータと、
前記電磁モータに接続された減速機と、
前記減速機を囲む磁気シールドと、を備えることを特徴とする極低温冷凍機。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記磁気シールドは、前記電磁モータおよび前記減速機を囲むことを特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍機。
【請求項３】
前記極低温冷凍機は、前記磁気シールドの外に配置された相手部品をさらに備え、
前記減速機は、前記磁気シールドの外へと延出し、磁性材料で形成された出力軸を備え、
前記出力軸は、前記相手部品とキー結合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の極低温冷凍機。
【請求項４】
前記出力軸と前記相手部品を結合するキーが、非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の極低温冷凍機。
【請求項５】
前記キーを受けるキー溝が、前記出力軸上でその先端から前記磁気シールドに向けて形成されており、
前記キー溝の深さが、前記出力軸の前記先端で前記キー溝の幅の６０％以下であることを特徴とする請求項４に記載の極低温冷凍機。
【請求項６】
前記キーを受けるキー溝が、前記出力軸上でその先端よりも前記磁気シールドに近い位置から前記磁気シールドに向けて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の極低温冷凍機。
【請求項７】
前記出力軸と前記相手部品を結合するキーが、磁性材料で形成され、
前記キーを受けるキー溝が、前記出力軸に形成されており、
前記出力軸からの前記キーの径方向突出高さが、前記出力軸の先端で、前記出力軸の径の７％以下であることを特徴とする請求項３に記載の極低温冷凍機。
【請求項８】
前記出力軸と前記相手部品を結合するキーが、磁性材料で形成され、
前記キーを受けるキー溝が、前記出力軸上でその先端よりも前記磁気シールドに近い位置から前記磁気シールドに向けて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の極低温冷凍機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温冷凍機に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon；ＧＭ）冷凍機の膨張機において、減速機を介して駆動モータを圧力制御バルブに接続する構成が知られている。このような極低温冷凍機の主な用途の一つとして、超伝導磁石の冷却がある。超伝導磁石により作られる強い静磁場は、例えば磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）に利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－５９６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、上述の極低温冷凍機について検討し、以下の課題を認識した。歯車や軸など減速機の回転部品には、十分な強度を確保するために、浸炭、窒化など表面硬化処理が施された鋼材が用いられることが多い。こうした鋼材は磁性材料であるから、高磁場環境で回転するとき磁気ノイズを発生させうる。磁気ノイズは、ＭＲＩによる撮像に悪影響を及ぼしうる。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、極低温冷凍機から発生する磁気ノイズを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によると、極低温冷凍機は、電磁モータと、電磁モータに接続された減速機と、減速機を囲む磁気シールドと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、極低温冷凍機から発生する磁気ノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態に係る極低温冷凍機を概略的に示す図である。
実施の形態に係る極低温冷凍機を概略的に示す図である。
実施の形態に係る極低温冷凍機を概略的に示す図である。
実施の形態に係るコールドヘッドの運動変換機構の要部の分解斜視図を概略的に示す図である。
図５（ａ）から図５（ｆ）は、キー結合の設計例を概略的に示す図である。
図６（ａ）から図６（ｆ）は、キー結合の設計例を概略的に示す図である。
キー結合の設計例を概略的に示す図である。
図５（ａ）から図５（ｆ）、図６（ａ）から図６（ｆ）、および図７に示されるキー結合の設計例について磁気ノイズの解析結果を示すグラフである。
実施の形態に係り、磁気ノイズの寸法依存性を示すグラフである。
実施の形態に係り、磁気ノイズの寸法依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施の形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１０】
図１から図３は、実施の形態に係る極低温冷凍機１０を概略的に示す図である。図１には極低温冷凍機１０のコールドヘッドの外観が示され、図２にはコールドヘッドの低温部の内部構造が示される。図３にはコールドヘッドの駆動部の内部構造が示される。極低温冷凍機１０は通例、図示しない真空容器に、低温部が真空容器内に配置され駆動部が真空容器外の周囲環境（例えば室温大気圧環境）に配置されるようにして設置される。極低温冷凍機１０は、一例として、二段式のギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon；ＧＭ）冷凍機である。
（【００１１】以降は省略されています）

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