CN114556498B - 低温恒温器用氦再冷凝装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止再冷凝用的管路的堵塞，并且可以将在低温恒温器内蒸发的氦稳定地再冷凝的低温恒温器用氦再冷凝装置。再冷凝装置（100）包含制冷机（10）、第一热交换器（25）、第一再冷凝室（26）、以及第一连通部（27、28）。第一热交换器（25）在NMR装置（1S）的氦槽（3）内储存热交换用氦，从氦槽（3）中蒸发的保冷用氦吸收该热交换用氦蒸发所需的气化热，从而容许该保冷用氦通过与热交换用氦进行热交换而再冷凝。第一连通部（27、28）相对于氦槽（3）的保冷用氦阻断，容许热交换用氦在第一热交换器（25）与第一再冷凝室（26）之间流动。

Description

低温恒温器用氦再冷凝装置

技术领域

本发明涉及一种安装于低温恒温器，可以进行蒸发的氦制冷剂的再冷凝的低温恒温器用氦再冷凝装置。

背景技术

以往，已知作为用于将被冷却物维持为极低温的隔热容器的低温恒温器。作为使用该低温恒温器的技术，在包括化学领域在内的医农药领域以及工业领域中，广泛利用能够知道分子间的键合状态的NMR(Nuclear Magnetic Resonance，核磁共振)装置。由于该NMR测定需要强磁场，因此在该NMR装置中使用由NbTi、Nb₃Sn等金属系超导材料形成的超导磁体(被冷却物)。由于这些金属系超导材料仅在极低温状态下转变为超导状态，因此，NMR装置具有如上所述的低温恒温器，并且超导磁体通过在该低温恒温器内浸渍于极低温的液氦中来继续被保冷。该低温恒温器具有储存液氦的氦容器和收容该氦容器的真空隔热容器。由于液氦在大气压下的沸点为4.2K，因此为了抑制其蒸发，将超导磁体包含在内部的氦容器收容于所述真空隔热容器中被真空隔热。

即使在如上所述的低温恒温器中，液氦也会稳定地蒸发而继续减少。为此，专利文献1公开了一种氦再冷凝装置，该装置通过使从NMR装置内的氦槽蒸发的氦再冷凝来防止氦减少。该再冷凝装置包括：安装在NMR装置的上方的极低温制冷机；被该极低温制冷机冷却的氦再冷凝槽；以及用于将在氦槽中蒸发的氦从NMR装置向氦再冷凝槽送出，并且将在该氦再冷凝槽中再冷凝的氦返送到NMR装置的氦槽的管路。

从NMR装置的氦槽蒸发的氦气体通过挠性管路流入氦再冷凝槽，并由极低温制冷机的冷头进行冷却而再冷凝，从而液化。由于液化的氦通过管路再次流入NMR装置的氦槽，因此可以抑制NMR装置内的液氦减少。此外，由于氦再冷凝槽和氦槽通过管路相互连接，因此与极低温制冷机直接安装在NMR装置的情况相比，抑制制冷机产生的振动传递到NMR装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2007-51850号。

在专利文献1记载的技术中，将NMR装置和再冷凝装置连接并容许氦槽的氦流通的管路内容易发生堵塞，存在NMR装置难以稳定运转的问题。具体而言，在NMR装置运转之前，从指定的氦罐向氦槽内供给液氦，但此时，氦槽内混入少量的氮、氧等空气成分。因此，如专利文献1记载的技术那样，NMR装置内的氦槽的氦通过管路在NMR装置与该NMR装置外的氦再冷凝槽之间反复往来的过程中，所述空气成分会在所述管路内冻结而堵塞该管路，因此，存在NMR装置难以运转的问题。

发明内容

本发明鉴于如上所述的问题而作出，其目的在于提供一种既能防止再冷凝用的管路的堵塞，又能将在低温恒温器内蒸发的氦稳定地再冷凝的低温恒温器用氦再冷凝装置。

本发明一个方面涉及低温恒温器用氦再冷凝装置，其被安装于低温恒温器，该低温恒温器包含以可以储存由液体形成的保冷用氦的方式密闭的氦槽，并且可以将被冷却物以浸渍于保冷用氦的方式收容，所述低温恒温器用氦再冷凝装置可以使在所述氦槽中蒸发的保冷用氦再冷凝，所述低温恒温器用氦再冷凝装置包括：制冷机，被配置在与所述低温恒温器隔开距离的位置上，并且包含被维持为极低温状态的主冷却部；以及氦再冷凝单元，接收所述制冷机的所述主冷却部的冷能，可以在所述氦槽内进行所述保冷用氦的再冷凝，其中，所述氦再冷凝单元具有：第一热交换器，在所述氦槽中被配置在所述保冷用氦的液面的上方，该第一热交换器中形成有与所述氦槽的保冷用氦隔离的第一内部空间，该第一内部空间可以收容由液体形成的热交换用氦，从在所述氦槽中蒸发的保冷用氦吸收所述第一内部空间内的热交换用氦蒸发所需的汽化热；第一再冷凝室，以与所述主冷却部热接触的方式被配置在与所述低温恒温器隔开距离的位置上，接收在所述第一内部空间中蒸发的热交换用氦，并且接收所述主冷却部的冷能使该接收的热交换用氦再冷凝而液化，并排出；支撑机构，以使所述第一再冷凝室被配置在比所述氦槽高的位置的方式支撑所述第一再冷凝室；以及第一连通部，形成用于使所述热交换用氦在所述低温恒温器内的所述第一热交换器与所述第一再冷凝室之间流动的流路，并且被配置成：以使从所述第一再冷凝室排出的热交换用氦可以基于其自重流动至所述第一热交换器的所述第一内部空间的方式，从所述第一再冷凝室到所述第一热交换器连续地朝向下方延伸。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置被安装在NMR装置的情况的剖视图。

图2是本发明的一实施方式涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置的剖视图。

图3是放大本发明的一实施方式涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置的一部分的放大剖视图。

图4是放大本发明的一实施方式涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置的一部分的放大剖视图。

图5是放大本发明的一实施方式涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置的一部分的放大剖视图。

图6是放大本发明的第一变形实施方式涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置的一部分的放大剖视图。

图7是放大本发明的第一变形实施方式涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置的一部分的放大剖视图。

图8是表示本发明的第二变形实施方式涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置被安装在NMR装置的情况的剖视图。

图9是表示本发明的第三变形实施方式涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置被安装在NMR装置的情况的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的各实施方式涉及的再冷凝装置100(低温恒温器用氦再冷凝装置)。图1是表示本发明的一实施方式涉及的再冷凝装置100被安装在NMR装置1S的情况的剖视图。图2是本实施方式涉及的再冷凝装置100的剖视图。需要说明的是，在以下的各图中，为了便于说明，示出了上下以及左右方向，但该方向并不限定本发明涉及的低温恒温器用氦再冷凝装置的结构和使用方式。

在本实施方式中，再冷凝装置100被安装在作为低温恒温器的一例的NMR装置1S。

NMR装置1S包括：超导磁体1(被冷却物)；以能够储存液氦2(保冷用氦)的方式密封的氦槽3；分别与氦槽3连通的多个氦通道4；气体冷却辐射屏蔽5；以能够储存液氮6(隔热用辅助制冷剂)的方式密封的氮槽7(辅助制冷剂槽)；分别与氮槽7连通的多个氮通道8；以及真空槽9。

超导磁体1为了进行NMR装置1S中的测定而产生强磁场。为此，超导磁体1被深冷至极低温状态，维持为超导状态。氦槽3呈圆筒形状，在内部储存液氦2(保冷用氦)。需要说明的是，超导磁体1以浸渍于氦槽3内的液氦2中的方式被收容在氦槽3中。如上所述地将超导磁体1包含在内部的氦槽3(液氦容器)收容在真空槽9中被真空隔热。其结果，液氦的蒸发被抑制。

此外，为了减少向氦槽3的热输入，以包围氦槽3的方式配置有氮槽7。氮槽7储存液氮6。此外，在氦槽3与氮槽7之间配置有圆筒状的气体冷却辐射屏蔽5。气体冷却辐射屏蔽5的温度利用在氦槽3内蒸发的氦的冷能而被设定为约40～50K。这种由多层形成的隔热容器被称为低温恒温器。

需要说明的是，即使具有如上所述的隔热结构，随着使用NMR装置1S，氦以10～20cc/小时的速度蒸发，氮以100～200cc/小时的速度蒸发。因此，期望通过对在氦槽3和氮槽7中蒸发的氦和氮进行再冷凝来减少定期性的制冷剂补充作业。此外，在该NMR装置1S的测定中，观测极微小的电磁波，为了提高其精度(S/N比)，期望尽可能地减少传播到NMR装置1S的振动。

另外，NMR装置1S还具有氮槽用止回阀44、氮槽用压力计45、氦槽用止回阀46、以及氦槽用压力计47。在使用NMR装置1S之前，从多个氦通道4中的一个氦通道4(图1的右侧的氦通道4)向氦槽3填充液氦。同样，从多个氮通道8中的一个氮通道8(图1的右侧的氮通道8)向氮槽7填充液氮。氦槽用止回阀46和氮槽用止回阀44分别为了将氦槽3和氮槽7维持为大致大气压而被配置，更详细而言，以略高于大气压的压力进行保压的方式工作。氦槽用压力计47和氮槽用压力计45分别检测氦槽3和氮槽7的内部压力。

本实施方式涉及的再冷凝装置100能够分别使在NMR装置1S中蒸发的氦和氮再冷凝。如图1、图2所示，再冷凝装置100具有：被配置在与NMR装置1S隔开距离的位置的制冷机10；氮再冷凝单元A(辅助制冷剂再冷凝单元)；氦再冷凝单元B；再冷凝装置真空槽37；以及壳体100S(支撑机构)。

制冷机10具有：工作缸10P；排出器(displacer)10Q；马达M(驱动部)；以及分别被维持为极低温状态的一级冷却段11(副冷却部)和二级冷却段12(主冷却部)。工作缸10P是具有沿上下方向延伸的中心轴的筒状的部件。排出器10Q以能够沿上下方向往返移动的方式配置在工作缸10P的内部，通过在工作缸10P内使制冷剂气体膨胀来产生冷能。马达M被配置在工作缸10P的下方，产生使排出器10Q往返移动的驱动力。

一级冷却段11在马达M的上方与工作缸10P连接，接收所述冷能来冷却后述的氮再冷凝室14(第二再冷凝室)。详细而言，一级冷却段11与氮再冷凝室14热连接，并冷却氮再冷凝室14，以使氮气体(热交换用辅助制冷剂)能够在氮再冷凝室14中再冷凝。一级冷却段11呈以包围工作缸10P的方式形成的圆管形状。

二级冷却段12在一级冷却段11的上方(不同于一级冷却段11的位置)与工作缸10P连接，接收所述冷能来冷却后述的氦再冷凝室26(第一再冷凝室)。详细而言，二级冷却段12与氦再冷凝室26热连接，并冷却氦再冷凝室26，以使氦(热交换用氦)能够在氮再冷凝室26中再冷凝。二级冷却段12呈圆柱形状。

如图3所示，制冷机10的周围被再冷凝装置真空槽37包围，通过其再冷凝装置辐射屏蔽40(图3)被真空隔热。此外，制冷机10通过壳体100S被保持在距地面指定高度处(图1)。

氮再冷凝单元A(图2)接收制冷机10的一级冷却段11的冷能，在氮槽7内进行所述隔热用氮的再冷凝。氮再冷凝单元A具有氮热交换器13(第二热交换器)、氮再冷凝室14(第二再冷凝室)、氮回流管15(第二连通部)、氮送出管16(第二连通部)、氮往返管路集管17、氮移送管真空套18、氮移送管挠性部19、氮供给管20、氮缓冲罐21、氮供给阀22、氮缓冲罐压力计23、氮再冷凝室加热器24。

氦再冷凝单元B(图2)接收制冷机10的二级冷却段12的冷能，在氦槽3内进行所述保冷用氦的再冷凝。氦再冷凝单元B具有氦热交换器25(第一热交换器)、氦再冷凝室26(第一再冷凝室)、氦回流管27(第一连通部、返路连通部)、氦送出管28(第一连通部、返路连通部)、氦往返管路集管29、氦移送管真空套30、氦移送管挠性部31、氦供给管32、氦缓冲罐33、氦供给阀34、氦缓冲罐压力计35、氦再冷凝室加热器36。这些氦再冷凝单元B的各部件依次与上述的氮再冷凝单元A的各部件成对。需要说明的是，由于氮再冷凝单元A和氦再冷凝单元B具有彼此相似的结构，因此以下使用氦再冷凝单元B对其详细结构进行说明。图3至图5分别是放大本实施方式涉及的再冷凝装置100的一部分的放大剖视图。

氦热交换器25在氦槽3中被配置在氦(保冷用氦)的液面的上方(图1)。氦热交换器25呈圆管形状，包括外周面25A(第一外周面)和内周面25B(第一内周面)(图5)。内周面25B界定与氦槽3内的氦隔离的内部空间S(第一内部空间)。内部空间S能够储存液氦(由液体形成的热交换用氦)。氦热交换器25从氦槽3中蒸发的保冷用氦吸收内部空间S内的热交换用氦蒸发所需的汽化热，从而容许该保冷用氦通过与内部空间S内的热交换用氦之间的热交换而再冷凝。即，氦热交换器25暴露于NMR装置1S的氦槽3，通过氦热交换器25的管壁(外周面)冷却氦热交换器25周围的氦气体使其液化，从而产生热交换器外壁液氦38。

氦再冷凝室26是配置在与NMR装置1S隔开距离的位置上的圆筒状的部件，与制冷机10的二级冷却段12的上表面部热连接。氦再冷凝室26中填充有氦气体(热交换用氦)，通过利用制冷机10的二级冷却段12被冷却，从而氦在氦再冷凝室26的内部被液化。如上所述，氦再冷凝室26接收在氦热交换器25的内部空间S蒸发的氦(气态的热交换用氦)，并接收二级冷却段12的冷能将该接收的氦再冷凝而液化，并将其排出。

氦回流管27连接于氦再冷凝室26的侧面的下侧部分。在氦再冷凝室26中产生的液氦通过该氦回流管27从氦再冷凝室26排出。氦回流管27的远端侧在氦热交换器25的内部空间S开放，从氦再冷凝室26流出的液氦滴落到该氦热交换器25内。

氦热交换器25内的热交换器内部液氦39利用通过氦热交换器25的管壁输入的热而蒸发，并通过氦送出管28最终环流到氦再冷凝室26的上部。然后，环流后的热交换器内部液氦39在氦再冷凝室26中再次被液化，并通过氦回流管27再次被送入氦热交换器25中。需要说明的是，氦往返管路集管29安装在再冷凝装置真空槽37上，以固定氦回流管27和氦送出管28对氦再冷凝室26的位置的方式，保持氦回流管27和氦送出管28。

由于氦热交换器25负责管壁内外的热交换，所以氦热交换器25内部的温度低于氦热交换器25外部的温度。作为一例，氦热交换器25的内部为4.0K，氦热交换器25的外部(氦槽3)为4.2K。为此，由氦热交换器25、氦再冷凝室26、氦回流管27以及氦回流管27形成的封闭空间的内部压力适当地(通常为略低于大气压的压力)被调节。在本实施方式中，氦缓冲罐33具有上述的压力调节功能。氦缓冲罐33在常温下配置在制冷机10的外侧，通过氦供给管32与氦再冷凝室26连通。

此外，氦回流管27和氦送出管28构成本实施方式的第一连通部。该第一连通部形成用于使所述热交换用氦在氦热交换器25与氦再冷凝室26之间流动的流路。此外，氦回流管27和氦送出管28以阻止氦槽3的氦流入氦回流管27和氦送出管28、且容许在氦热交换器25的内部空间S中蒸发的氦流入氦再冷凝室26并且容许在氦再冷凝室26中再冷凝的氦流入氦热交换器25的内部空间S的方式，将氦热交换器25的内部空间S和氦再冷凝室26互相连通。

如图4所示，氦回流管27和氦送出管28相互独立地被设置。特别是，氦送出管28(去路连通部)以容许在内部空间S中蒸发的氦流入氦再冷凝室26的方式，将氦热交换器25的内部空间S和氦再冷凝室26互相连通。此外，氦回流管27(返路连通部)独立于氦送出管28而设置，以容许在氦再冷凝室26中再冷凝的氦流入内部空间S的方式，将氦热交换器25的内部空间S和氦再冷凝室26互相连通。需要说明的是，如图4所示，在氦再冷凝室26分别形成有：以容许热交换用氦从氦送出管28流入氦再冷凝室26的方式开口的去路连通口26P；以及配置在所述去路连通口26P的下方，以容许热交换用氦从氦再冷凝室26流入氦回流管27的方式开口的返路连通口26Q。此外，氦再冷凝室26的下表面部26A(第一下表面部)通过其径向外侧部分相对于径向内侧部分位于下方从而朝氦回流管27向下方倾斜，是再冷凝的液氦容易流入氦回流管27的结构。

作为一例，由氦热交换器25、氦再冷凝室26、氦回流管27和氦送出管28形成的封闭空间(低温部分)的总容积约为100cc。此外，存在于上述的封闭空间内的液氦量为10～20cc，饱和气体氦量为80～90cc。如果该封闭空间在密闭状态下达到室温，则因温度变化而体积膨胀，其结果，换算成标准状态，气体容积成为22L。另一方面，在上述的封闭空间的容积被限定为100cc的情况下，其内部的压力会达到220个大气压。在本实施方式中，为了扩大上述的封闭空间的容积，再冷凝装置100具有氦缓冲罐33。氦缓冲罐33通过氦供给管32与氦再冷凝室26连通，可以与氦再冷凝室26进行氦的交接。此外，氦缓冲罐33的容积被设定为大于氦再冷凝室26的容积和氦热交换器25的内部空间S的容积之和。作为一例，在该氦缓冲罐33的容积为8L的情况下，包含其的上述的封闭空间的室温下的压力为约2.8个大气压。即，如果初期在室温状态下将2.8个大气压左右的氦气体装入包含氦缓冲罐33在内的上述的封闭空间的系统内，则可以分别确保冷却后的稳定动作所需的液氦量和饱和氦气体。需要说明的是，氦缓冲罐33通过氦供给阀34从未图示的氦罐接收氦供给。如果向氦缓冲罐33内供给指定量的氦，则氦供给阀34被关闭。氦缓冲罐压力计35检测氦缓冲罐33内的氦压力。

需要说明的是，如图2所示，由于在氦再冷凝室26与氦热交换器25之间流动的氦(制冷剂)为极低温，因此，除氦热交换器25以外的所有系统需要真空隔热。因此，在本实施方式中，如上所述，氦再冷凝室26的周围利用再冷凝装置真空槽37被隔热，从氦再冷凝室26到氦热交换器25的管路部分(氦回流管27、氦送出管28)被氦移送管真空套30覆盖而被隔热。

参照图3至图5，在该氦移送管真空套30中，在从氦往返管路集管29至氦热交换器25为止的部分设置有阻断氦回流管27与氦送出管28之间的热的真空壁，并且为了提高辐射降低效果而设置有辐射屏蔽层(第一移送管辐射屏蔽41、第二移送管辐射屏蔽42、第三移送管辐射屏蔽43)。其结果，在氦往返管路集管29至氦热交换器25为止的部分具有以氦回流管27为中心的最大为4层的同心管结构。

另外，在氦回流管27及氦送出管28的一部分形成有氦移送管挠性部31，以便减少制冷机10的机械振动的传递，并且容易地将氦热交换器25插入于NMR装置1S的氦通道4。氦移送管挠性部31(第一挠性部)至少配置在氦热交换器25与氦再冷凝室26之间，且具有挠性(由挠性部件形成)，能够根据周围的结构而变形，并且抑制制冷机10的振动通过从氦再冷凝室26到氦热交换器25的管路部分(第一连通部)而传递到NMR装置1S的情况。

此外，氦再冷凝室加热器36(图2)安装在氦再冷凝室26的上表面部，通过接收来自未图示的控制部的输入信号而发热。根据氦槽用压力计47检测出的氦槽3的内部压力调节氦再冷凝室加热器36的输出(发热量)，从而氦槽3的压力保持为恒定。

需要说明的是，如图1、图2所示，氮再冷凝单元A具有与氦再冷凝单元B相似的结构，下面以两者的不同点为中心，对氮再冷凝单元A进行说明。

NMR装置1S所具有的氮槽7以包围氦槽3的方式以圆筒状被配置，能够储存液氮6(由液体形成的隔热用辅助制冷剂、隔热用氮)。另一方面，再冷凝装置100的氮再冷凝单元A所具有的氮热交换器13(第二热交换器)在氮槽7中被配置在液氮6的液面的上方。氮热交换器13与氦热交换器25一样，具有外周面(第二外周面)以及内周面(第二内周面)，该内周面界定与氮槽7的氮隔离的内部空间(第二内部空间)、亦即可以储存液氮(由液体形成的热交换用辅助制冷剂、热交换用氮)的内部空间。并且，氮热交换器13通过从氮槽7中蒸发的隔热用氮吸收所述第二内部空间内的液氮蒸发所需的汽化热，从而容许该隔热用氮通过与所述第二内部空间内的热交换用氮进行热交换而再冷凝。上述的作用与氦槽3内的氦热交换器25的作用一样。

此外，氮再冷凝室14与氦再冷凝室26一样，以与一级冷却段11热接触的方式配置在与NMR装置1S隔开距离的位置上，接收在所述第二内部空间蒸发的氮气体(气态的热交换用辅助制冷剂)，另一方面，接收一级冷却段11的冷能将该氮气体再冷凝而液化，并朝向氮热交换器13排出。氮热交换器13与氮再冷凝室14之间的氮交接通过氮回流管15及氮送出管16进行。氮回流管15和氮送出管16构成本发明的第二连通部。该第二连通部用于形成使所述热交换用氮在氮热交换器13与氮再冷凝室14之间流动的流路，以阻止氮槽7内的氮流入氮回流管15及氮送出管16、且容许在所述第二内部空间中蒸发的氮流入氮再冷凝室14并且容许在氮再冷凝室14中再冷凝的氮流入所述第二内部空间的方式，将氮热交换器13的所述第二内部空间和氮再冷凝室14互相连通。从氮再冷凝室14到氮热交换器13的管路部分(氮回流管15、氮送出管16)被氮移送管真空套18覆盖而被隔热。该氮移送管真空套18(第二挠性部)也具有至少配置在氮热交换器13与氮再冷凝室14之间且具有挠性(由挠性部件形成)的氮移送管挠性部19(第二挠性部)，因此，能够根据周围的结构而变形，并且抑制制冷机10的振动通过从氮再冷凝室14到氮热交换器13的管路部分(第二连通部)传递到NMR装置1S的情况。

此外，如图2所示，氮再冷凝室14以包围圆筒状的一级冷却段11的方式被配置。即，在氮再冷凝室14内形成有可以使氮再冷凝的空间，该空间呈圆筒状。此外，氮再冷凝室14的下表面部(第二下表面部)与上述的氦再冷凝室26的下表面部26A一样，通过其径向外侧部分相对于径向内侧部分位于下方从而朝氮回流管15向下方倾斜，是再冷凝的液氮容易流入氮回流管15的结构。

下面，参照图1进一步说明NMR装置1S以及再冷凝装置100的配置。在本实施方式中，以与NMR装置1S相邻的方式，壳体100S设置在地面上。壳体100S以使氦再冷凝室26配置在比氦槽3高的位置且使氮再冷凝室14配置在比氮槽7高的位置的方式，分别支撑氦再冷凝室26及氮再冷凝室14。此外，壳体100S还兼具支撑包含一级冷却段11及二级冷却段12在内的制冷机10的功能。而且，壳体100S在制冷机10的下方分别支撑氮缓冲罐21及氦缓冲罐33。需要说明的是，氮缓冲罐21及氦缓冲罐33也可以独立于壳体100S而被配置。

NMR装置1S具有所述的氦通道4(入口通道)，该氦通道4与氦槽3的上端部连通，容许氦热交换器25从上方插通以配置于氦槽3。并且，壳体100S以使氦再冷凝室26在氦槽3的氦通道4的上方配置在相对于氦通道4向水平方向(左侧)偏离的位置的方式，支撑氦再冷凝室26(图1)。

另一方面，包含氦回流管27及氦送出管28在内的氦移送管真空套30以使从氦再冷凝室26排出的液氦能够基于其自重流入氦热交换器25的内部空间S的方式，被配置成从氦再冷凝室26到氦热交换器25连续地朝向下方延伸。更详细而言，氦移送管真空套30具有：从氦再冷凝室26接近氦通道4(颈管)的方式前端向下倾向而配置的倾斜部30A；以及从所述倾斜部30A的前端部通过氦通道4到内部空间S沿垂直方向延伸的垂直部30B。同样，包含氮回流管15和氮送出管16在内的氮移送管真空套18也以容许再冷凝的液氮基于自重而流动的方式，从氮再冷凝室14到氮热交换器13前端向下(连续地朝向下方)配置。需要说明的是，上述的“连续地朝向下方”包含管路局部地弯曲的情形和折弯的情形。

根据该结构，与将制冷机10、氮再冷凝室14、氦再冷凝室26分别配置在NMR装置1S的正上方的情况相比，可以抑制再冷凝装置100的最上部的高度，即使是具有有限高度的天花板C的设置环境，也可以设置NMR装置1S以及再冷凝装置100。

此外，在本实施方式中，如图2所示，制冷机10的马达M被配置在工作缸10P的下方，制冷机10倒立配置。详细而言，一级冷却段11以可以接收冷能来冷却氮再冷凝室14的方式在马达M的上方与工作缸10P连接，二级冷却段12以可以接收冷能来冷却温度低于氮再冷凝室14的氦再冷凝室26的方式在一级冷却段11的上方与工作缸10P连接。其结果，可以将制冷机10中的一级冷却段11及二级冷却段12配置在比马达M高的位置，可以容易设置用于使液氦及液氮从氦再冷凝室26及氮再冷凝室14朝向下方流动的落差。

如上所述，在本实施方式中，利用伴随与保冷用氦隔离的热交换用氦的冷凝以及蒸发的移动，可以向保冷用氦赋予制冷机10的冷能来使其在氦槽3内再冷凝。因此，不管保冷用氦内是否混入空气成分，也可以防止氦回流管27及氦送出管28的流路堵塞。更具体而言，如果在NMR装置1S的氦槽3内保冷用氦蒸发，则氦热交换器25从该保冷用氦吸热，从而可以使保冷用氦再冷凝而液化。由于氦热交换器25配置在氦槽3内，因此，可以将与该氦热交换器25接触而再冷凝的保冷用氦直接储存在氦槽3内。氦再冷凝室26由制冷机10的二级冷却段12冷却，从而可以使从保冷用氦吸热而蒸发的热交换用氦再冷凝。另外，氦回流管27及氦送出管28将与氦槽3的保冷用氦隔离的氦热交换器25与NMR装置1S外的氦再冷凝室26互相连通，可以一边防止氦槽3的保冷用氦流出到NMR装置1S外，一边使热交换用氦循环。因此，由于在氦槽3内存在的空气成分不会通过氦回流管27及氦送出管28，因此，可以防止在该氦回流管27及氦送出管28所形成的流路中所述空气成分冻结而堵塞流路的情况。需要说明的是，与向氦槽3填充液氦的作业相比，向氦热交换器25及氦再冷凝室26填充热交换用氦的作业频度低，而且其容积也较小，因此，在容易防止空气成分的混入的情况下进行填充作业。

此外，如上所述，在氦热交换器25内储存独立于氦槽3的液氦，利用该液氦的汽化热进行氦槽3内的氦的再冷凝，从而不需要使热交换用氦在氦热交换器25与氦再冷凝室26之间强制循环的未图示的泵等。

此外，在本实施方式中，蒸发的热交换用氦以及再冷凝的热交换用氦可以在彼此独立的氦送出管28及氦回流管27中流动，因此，与两者在相同的连通部内流动的情况相比，可以抑制液态的氦妨碍气态的氦的情况，可以稳定地维持二相的热交换用氦的流动。

此外，在本实施方式中，在氦再冷凝室26，返路连通口26Q配置在去路连通口26P的下方，因此，可以防止再冷凝的热交换用氦堵塞去路连通口26P而妨碍蒸发的热交换用氦流入氦再冷凝室26的情况。

另外，在本实施方式中，壳体100S支撑氦再冷凝室26，氦移送管真空套30以从氦再冷凝室26到氦热交换器25连续地朝向下方延伸的方式被配置。因此，可以使在氦再冷凝室26中再冷凝的热交换用氦稳定地流入氦热交换器25的内部空间S。

此外，在本实施方式中，氦缓冲罐33与氦再冷凝室26连通，可以扩大用于收容热交换用氦的容积，因此，与不具有该氦缓冲罐33的情况相比，可以降低将保冷用氦的再冷凝所需的热交换用氦填充到氦热交换器25及氦再冷凝室26时的压力。

此外，在本实施方式中，如果隔热用氮在NMR装置1S的氮槽7内蒸发，则氮热交换器13通过从该隔热用氮吸热来使隔热用氮再冷凝。其结果，可以抑制设置在NMR装置1S的氮槽7的隔热用氮蒸发而减少的情况，因此可以更稳定地对氦槽3进行保冷。此外，由于在氮槽7内存在的空气成分不会通过氮回流管15及氮送出管16，因此，可以防止在该氮回流管15及氮送出管16所形成的流路中所述空气成分冻结而堵塞流路的情况。

此外，在本实施方式中，通过使用具备一级冷却段11及二级冷却段12的两段式的制冷机10，可以稳定地进行NMR装置1S的氦及氮的再冷凝。此外，在制冷机10中，由于马达M被配置在工作缸10P的下方，因此，可以将一级冷却段11及二级冷却段12配置在比该马达M高的位置上。因此，与马达M被配置在工作缸10P的上方的情况相比，既能抑制设置场所中的再冷凝装置100的最上部的高度，又能使从氦再冷凝室26及氮再冷凝室14排出的液氦及液氮分别基于其自重而流入氦热交换器25及氮热交换器13。

以上说明了本发明一实施方式涉及的再冷凝装置100(低温恒温器用氦再冷凝装置)，但本发明并不限定于这些实施方式，也可以采用如下的变形实施方式。

(1)在上述的实施方式中，说明了氦热交换器25和氦再冷凝室26通过具有双重管结构的氦回流管27及氦送出管28互相被连接的方式，但本发明并不限定于此。图6是放大本发明的第一变形实施方式涉及的再冷凝装置100(低温恒温器用氦再冷凝装置)的一部分(氦再冷凝室26)的放大剖视图。图7是放大本变形实施方式涉及的再冷凝装置100的一部分(氦热交换器25)的放大剖视图。

如上述的实施方式那样氦再冷凝室26和氦回流管27具有双重管结构的情况下，由于管路的直径变大，因此，氦通道4需要具有指定的开口尺寸。另一方面，在本变形实施方式中，如图6、图7所示，氦回流管27和氦送出管28不是彼此独立的管路而是由共同的一条管路形成。即，在本变形实施方式中，氦再冷凝室26和氦回流管27是将氦热交换器25的内部空间S和氦再冷凝室26互相连通的一条管路，由容许在内部空间S中蒸发的热交换用氦流入氦再冷凝室26且容许在氦再冷凝室26中再冷凝的热交换用氦流入内部空间S的一条管路形成。根据该结构，可以简化连接氦热交换器25和氦再冷凝室26的管路结构。需要说明的是，如图6所示，在氦再冷凝室26中产生的液氦顺着一条管路的下侧部分被送到氦热交换器25。另一方面，在氦热交换器25中蒸发的氦通过一条管路的上侧部分流入氦再冷凝室26。

(2)此外，在上述的实施方式中，说明了为了在将再冷凝装置100安装于NMR装置1S时以指定的压力供给氦，再冷凝装置100具有氦缓冲罐33的结构，但本发明并不限定于此，再冷凝装置100也可以还具有其它的罐。

图8是表示本发明的第二变形实施方式涉及的再冷凝装置100(低温恒温器用氦再冷凝装置)被安装在NMR装置1S的情况的剖视图。需要说明的是，在本变形实施方式中，以与上述的实施方式(图1)的不同点为中心进行说明(以后的变形实施方式也一样)。如图8所示，再冷凝装置100还具有：分别构成氮再冷凝单元A的一部分的氮贮存罐48、氮泵49、氮泵喷出切换三通阀50及氮泵吸气切换三通阀51；以及分别构成氦再冷凝单元B的一部分的氦贮存罐52、配置在氦缓冲罐33与氦贮存罐52之间的氦泵53、氦泵喷出切换三通阀54及氦泵吸气切换三通阀55。以下，以本变形实施方式的氦再冷凝单元B为例说明其结构。

氦贮存罐52独立于氦再冷凝室26而配置，通过氦泵53连接于氦缓冲罐33。其结果，可以在氦贮存罐52与氦缓冲罐33之间进行氦(热交换用氦)的交接。此外，氦缓冲罐33及氦贮存罐52与氦泵53之间分别配置有氦泵喷出切换三通阀54(喷出侧切换阀)及氦泵吸气切换三通阀55(吸入侧切换阀)。氦泵吸气切换三通阀55被配置在氦泵53的吸入侧，将向氦泵53供给热交换用氦的供给源在氦缓冲罐33与氦贮存罐52之间切换。此外，氦泵喷出切换三通阀54被配置在氦泵53的喷出侧，将从氦泵53排出热交换用氦的排出目的地在氦缓冲罐33与氦贮存罐52之间切换。氦泵喷出切换三通阀54及氦泵吸气切换三通阀55从未图示的控制部接收指令信号，将向氦泵53的氦供给源以及从氦泵53的氦喷出目的地在氦缓冲罐33与氦贮存罐52之间切换。氦泵53、氦泵喷出切换三通阀54及氦泵吸气切换三通阀55构成本发明的压力调节机构。压力调节机构以使所述氦缓冲罐33的压力包含在指定的范围的方式调节在所述氦缓冲罐33与所述氦贮存罐52之间的热交换用氦的交接量。

与上述的实施方式同样，在再冷凝装置100转移到稳定运转之后，氦缓冲罐压力计35检测出的氦缓冲罐33的压力高于指定的压力(适当范围)的情况下，通过未图示的控制部，以使氦泵53的吸气侧连接于氦缓冲罐33，氦泵53的排气侧连接于氦贮存罐52的方式，氦泵喷出切换三通阀54及氦泵吸气切换三通阀55被切换。其结果，从氦缓冲罐33向氦贮存罐52补充氦，氦缓冲罐33被调节为指定的压力。反之，在氦缓冲罐压力计35检测出的氦缓冲罐33的压力低于指定的压力的情况下，以使氦泵53的吸气侧连接于氦贮存罐52，氦泵53的排气侧连接于氦缓冲罐33的方式，氦泵喷出切换三通阀54及氦泵吸气切换三通阀55分别被切换。其结果，从氦贮存罐52向氦缓冲罐33排出氦，氦缓冲罐33被调节为指定的压力。上述的压力调节的结束根据氦缓冲罐压力计35检测出的氦缓冲罐33的压力判断即可。需要说明的是，在氮再冷凝单元A中也同样，氮泵49的喷出目的地通过氮泵喷出切换三通阀50及氮泵吸气切换三通阀51在氮缓冲罐21与氮贮存罐48之间被切换，氮缓冲罐压力计23检测出的氮缓冲罐21的压力被设定在适当的范围。

根据如上所述的结构，即使在根据NMR装置1S的特性(隔热性能)、运转状态(室温、气压)、运转状态的变化(停电)或者制冷机10的个体差(制冷能力)及保养状态(更换)等而氮热交换器13及氦热交换器25内的压力变化的情况下，也可以自动地调节其压力，能够稳定地维持氮及氦的再冷凝。

此外，图9是表示本发明的第三变形实施方式涉及的再冷凝装置100(低温恒温器用氦再冷凝装置)被安装在NMR装置1S的情况的剖视图。在本变形实施方式中，2个贮存罐(氦高压贮存罐60(高压贮存罐部)、氦低压贮存罐61(低压贮存罐部))并列地连接于氦缓冲罐33。氦低压贮存罐61的压力低于氦缓冲罐33的压力，被设定为大气压以下。另一方面，氦高压贮存罐60的压力高于氦缓冲罐33的压力，被设定为大气压以上。在氦高压贮存罐60与氦低压贮存罐61之间配置有氦泵53。氦低压阀63被配置在氦泵53与氦低压贮存罐61之间，以与氦泵53的工作相对应而容许热交换用氦从氦缓冲罐33向氦低压贮存罐61排出的方式开阀。氦高压阀62被配置在氦泵53与氦高压贮存罐60之间，以与氦泵53的工作相对应而容许热交换用氦从氦高压贮存罐60供给到氦缓冲罐33的方式开阀。因此，在氦泵53的工作状态下，如果氦高压阀62开阀，则从氦高压贮存罐60向氦缓冲罐33供给氦。另一方面，如果氦低压阀63开阀，则从氦缓冲罐33向氦低压贮存罐61排出氦。如上所述，在本变形实施方式中，也在再冷凝装置100以及NMR装置1S转移到稳定运转之后，未图示的控制部根据氦缓冲罐压力计35的检测结果控制氦高压阀62或氦低压阀63，以使氦缓冲罐33的压力处于适当范围。其结果，起到与上述的第一变形实施方式一样的效果。需要说明的是，氦泵53、氦高压贮存罐60、氦低压贮存罐61、氦高压阀62及氦低压阀63构成本发明的压力调节机构。此外，氮高压贮存罐56、氮低压贮存罐57、氮高压阀58及氮低压阀59也具有同样的功能。

(3)此外，在上述的实施方式中，说明了氮槽7以包围氦槽3的方式被配置的结构，但是也可以代替氮槽7而配置氩层，利用液氩抑制向氦槽3的热输入。此时，优选在所述氩层配置与氮热交换器13一样的热交换器。此外，在其它实施方式中，只要氦热交换器25配置氦槽3内，促进氦槽3内的氦的再冷凝即可，也可以是氮热交换器13不配置在氮槽7的结构。

本发明一个方面涉及低温恒温器用氦再冷凝装置，其被安装于低温恒温器，该低温恒温器包含以可以储存由液体形成的保冷用氦的方式密闭的氦槽，并且可以将被冷却物以浸渍于保冷用氦的方式收容，所述低温恒温器用氦再冷凝装置可以使在所述氦槽中蒸发的保冷用氦再冷凝，所述低温恒温器用氦再冷凝装置包括：制冷机，被配置在与所述低温恒温器隔开距离的位置上，并且包含被维持为极低温状态的主冷却部；以及氦再冷凝单元，接收所述制冷机的所述主冷却部的冷能，可以在所述氦槽内进行所述保冷用氦的再冷凝，其中，所述氦再冷凝单元具有：第一热交换器，在所述氦槽中被配置在所述保冷用氦的液面的上方，该第一热交换器中形成有与所述氦槽的保冷用氦隔离的第一内部空间，该第一内部空间可以收容由液体形成的热交换用氦，从在所述氦槽中蒸发的保冷用氦吸收所述第一内部空间内的热交换用氦蒸发所需的汽化热；第一再冷凝室，以与所述主冷却部热接触的方式被配置在与所述低温恒温器隔开距离的位置上，接收在所述第一内部空间中蒸发的热交换用氦，并且接收所述主冷却部的冷能使该接收的热交换用氦再冷凝而液化，并排出；支撑机构，以使所述第一再冷凝室被配置在比所述氦槽高的位置的方式支撑所述第一再冷凝室；以及第一连通部，形成用于使所述热交换用氦在所述低温恒温器内的所述第一热交换器与所述第一再冷凝室之间流动的流路，并且被配置成：以使从所述第一再冷凝室排出的热交换用氦可以基于其自重流动至所述第一热交换器的所述第一内部空间的方式，从所述第一再冷凝室到所述第一热交换器连续地朝向下方延伸。

根据本结构，利用伴随与保冷用氦隔离的热交换用氦的冷凝以及蒸发的移动，可以向保冷用氦赋予制冷机的冷能来使其在氦槽内再冷凝。因此，不管保冷用氦内是否混入空气成分，也可以防止第一连通部的流路堵塞。更具体而言，如果低温恒温器的氦槽内保冷用氦蒸发，则第一热交换器从该保冷用氦吸热，从而可以使保冷用氦再冷凝。由于第一热交换器配置在氦槽内，因此，可以将通过与该第一热交换器接触而再冷凝的保冷用氦直接储存在氦槽内。第一再冷凝室由制冷机的主冷却部来冷却，从而可以使从保冷用氦吸热而蒸发的热交换用氦再冷凝。另外，第一连通部将与氦槽的保冷用氦隔离的第一热交换器与低温恒温器外的第一再冷凝室互相连通，可以一边防止氦槽的保冷用氦流出到低温恒温器外，一边使热交换用氦循环。此时，基于第一再冷凝室与第一热交换器的相对的位置关系，可以使在第一再冷凝室中再冷凝的热交换用氦稳定地流入第一热交换器的第一内部空间。根据该结构，即使在向氦槽供给液氦时空气成分混入于氦槽内，该空气成分也不会通过第一连通部，因此，可以防止在第一连通部所形成的流路中所述空气成分冻结而堵塞流路的情况。

在上述的结构中，优选所述第一连通部具有：去路连通部，以容许在所述第一内部空间中蒸发的热交换用氦流入所述第一再冷凝室的方式，将所述第一热交换器的所述第一内部空间和所述第一再冷凝室互相连通；以及返路连通部，独立于所述去路连通部而设置，以容许在所述第一再冷凝室中再冷凝的热交换用氦流入所述第一内部空间的方式，将所述第一热交换器的所述第一内部空间和所述第一再冷凝室互相连通。

根据本结构，蒸发的热交换用氦以及再冷凝的热交换用氦可以在彼此独立的去路连通部及返路连通部中流动，因此，与两者在相同的连通部内流动的情况相比，可以抑制液态的氦妨碍气态的氦的流动的情况，可以分别稳定地维持二相的热交换用氦的流动。

在上述的结构中，优选在所述第一再冷凝室分别形成有：去路连通口，容许热交换用氦从所述去路连通部流入所述第一再冷凝室；以及返路连通口，被配置在所述去路连通口的下方，容许热交换用氦从所述第一再冷凝室流入所述去路连通部。

根据本结构，在第一再冷凝室中，返路连通口配置在去路连通口的下方，因此，可以防止再冷凝的热交换用氦堵塞去路连通口而妨碍蒸发的热交换用氦流入第一再冷凝室的情况。

在上述的结构中，优选：所述第一连通部由将所述第一热交换器的所述第一内部空间和所述第一再冷凝室互相连通的一条管路形成，该一条管路容许在所述第一内部空间中蒸发的热交换用氦流入所述第一再冷凝室且容许在所述第一再冷凝室中再冷凝的热交换用氦流入所述第一内部空间。

根据本结构，可以简化连接第一热交换器和第一再冷凝室的管路结构。

在上述的结构中，优选：所述第一再冷凝室具有朝向所述第一连通部向下倾斜的第一下表面部。

根据本结构，可以使在第一再冷凝室中再冷凝的热交换用氦稳定地流入第一连通部。

在上述的结构中，优选：所述第一连通部具有至少配置在所述第一热交换器与所述第一再冷凝室之间且由挠性部件形成的第一挠性部。

根据本结构，可以抑制制冷机的振动通过第一连通部传递到低温恒温器的情况。

在上述的结构中，优选还包括：氦缓冲罐，以可以与所述第一再冷凝室进行热交换用氦的交接的方式与所述第一再冷凝室连通，该氦缓冲罐的容积被设定为大于所述第一再冷凝室的容积和所述第一内部空间的容积之和。

根据本结构，氦缓冲罐与第一再冷凝室连通，可以扩大用于收容热交换用氦的容积，因此，与不具有该氦缓冲罐的情况相比，可以降低向第一再冷凝室及第一热交换器填充热交换用氦时的压力。

在上述的结构中，优选还包括：氦贮存罐，独立于所述第一再冷凝室而配置，以可以与所述氦缓冲罐进行热交换用氦的交接的方式与所述氦缓冲罐连通；以及压力调节机构，以使所述氦缓冲罐的压力包含在指定的范围的方式，调节所述氦缓冲罐与所述氦贮存罐之间的热交换用氦的交接量。

根据本结构，即使在使用低温恒温器的过程中热交换用氦的压力发生变动，也可以利用压力调节机构调节氦缓冲罐的压力，能够稳定地进行氦槽的保冷用氦的再冷凝。

在上述的结构中，优选所述压力调节机构具有：氦泵，被配置在所述氦缓冲罐与所述氦贮存罐之间；吸入侧切换阀，被配置在所述氦泵的吸入侧，将向所述氦泵供给所述热交换用氦的供给源在所述氦缓冲罐与所述氦贮存罐之间切换；以及喷出侧切换阀，被配置在所述氦泵的喷出侧，将从所述氦泵排出所述热交换用氦的排出目的地在所述氦缓冲罐与所述氦贮存罐之间切换。

根据本结构，即使在因低温恒温器的特性、运转状态及其变化或者制冷机的个体差及保养状态等而第一热交换器内的压力变化了的情况下，也可以自动地调节其压力，能够稳定地维持热交换用氦的再冷凝。

在上述的结构中，优选所述氦贮存罐具有：低压贮存罐部，其压力被设定为低于所述氦缓冲罐的压力；以及高压贮存罐部，其压力被设定为高于所述氦缓冲罐的压力，其中，所述压力调节机构具有：氦泵，被配置在所述低压贮存罐部与所述高压贮存罐部之间；氦低压阀，被配置在所述氦泵与所述低压贮存罐部之间，以与所述氦泵的工作相对应而容许热交换用氦从所述氦缓冲罐向所述低压贮存罐部排出的方式开阀；以及氦高压阀，被配置在所述氦泵与所述高压贮存罐部之间，以与所述氦泵的工作相对应而容许热交换用氦从所述高压贮存罐部供给到所述氦缓冲罐的方式开阀。

根据本结构，即使在因低温恒温器的特性、运转状态及其变化或者制冷机的个体差及保养状态等而第一热交换器内的压力变化了的情况下，也可以自动地调节其压力，能够稳定地维持热交换用氦的再冷凝。

在上述的结构中，优选：所述低温恒温器还具有以包围所述氦槽的方式被配置的辅助制冷剂槽，该辅助制冷剂槽以可以储存隔热用辅助制冷剂的方式密闭，所述制冷机还包含被配置在与所述主冷却部不同的位置上，并且被维持为极低温状态的副冷却部，所述低温恒温器用氦再冷凝装置还包括：辅助制冷剂再冷凝单元，接收所述制冷机的所述副冷却部的冷能，可以在所述辅助制冷剂槽内进行所述隔热用辅助制冷剂的再冷凝，其中，所述辅助制冷剂再冷凝单元具有：第二热交换器，在所述辅助制冷剂槽中被配置在隔热用辅助制冷剂的液面的上方，该第二热交换器中形成有与所述辅助制冷剂槽的隔热用辅助制冷剂隔离的第二内部空间，该第二内部空间可以储存由液体形成的热交换用辅助制冷剂，从在所述辅助制冷剂槽中蒸发的隔热用辅助制冷剂吸收所述第二内部空间内的热交换用辅助制冷剂蒸发所需的汽化热；第二再冷凝室，以与所述副冷却部热接触的方式在与所述低温恒温器隔开距离的位置且比所述辅助制冷剂槽高的位置被所述支撑机构支撑，并且接收在所述第二内部空间中蒸发的热交换用辅助制冷剂，并且接收所述副冷却部的冷能使该接收的热交换用辅助制冷剂再冷凝而液化，并排出；以及第二连通部，形成用于使所述热交换用辅助制冷剂在所述低温恒温器内的所述第二热交换器与所述第二再冷凝室之间流动的流路，并且被配置成：以使从所述第二再冷凝室排出的隔热用辅助制冷剂可以基于其自重流动至所述第二热交换器的所述第二内部空间的方式，从所述第二再冷凝室到所述第二热交换器连续地朝向下方延伸。

根据本结构，如果在低温恒温器的辅助制冷剂槽内隔热用辅助制冷剂蒸发，则第二热交换器从该隔热用辅助制冷剂吸热，从而可以使热交换用辅助制冷剂再冷凝。其结果，由于可以抑制辅助制冷剂槽的隔热用辅助制冷剂蒸发而减少的情况，因此可以稳定地对氦槽进行保冷。此外，由于在辅助制冷剂槽内存在的空气成分不会通过第二连通部，因此，可以防止在该第二连通部所形成的流路中所述空气成分冻结而堵塞流路的情况。

在上述的结构中，优选：所述第二再冷凝室具有朝向所述第二连通部向下倾斜的第二下表面部。

根据本结构，可以使在第二再冷凝室中再冷凝的热交换用辅助制冷剂稳定地流入第二连通部。

在上述的结构中，优选：所述第二连通部具有至少配置在所述第二热交换器与所述第二再冷凝室之间且由挠性部件形成的第二挠性部。

根据本结构，可以抑制制冷机的振动通过第二连通部传递到低温恒温器的情况。

在上述的结构中，优选所述制冷机还具有：筒状的工作缸，具有沿上下方向延伸的中心轴；排出器，以可以沿上下方向往返移动的方式配置在所述工作缸的内部，通过在所述工作缸内使制冷剂气体膨胀来产生冷能；以及驱动部，被配置在所述工作缸的下方，产生使所述排出器往返移动的驱动力，其中，所述副冷却部在所述驱动部的上方与所述工作缸连接，使得接收冷能来冷却所述第二再冷凝室，所述主冷却部在所述副冷却部的上方与所述工作缸连接，使得接收冷能来以低于所述第二再冷凝室的温度冷却所述第一再冷凝室。

根据本结构，通过使用具有主冷却部及副冷却部的两级式的制冷机，可以分别稳定地进行低温恒温器的保冷用氦及隔热用辅助制冷剂的再冷凝。此外，由于在制冷机中驱动部被配置在工作缸的下方，因此，可以将主冷却部及副冷却部配置在比该驱动部高的位置上。因此，与驱动部被配置在工作缸的上方的情况相比，既能抑制设置场所中的低温恒温器用氦再冷凝装置的最上部的高度，又能使从第一再冷凝室及第二再冷凝室排出的热交换用氦及热交换用辅助制冷剂分别基于其自重而流入第一热交换器及第二热交换器。

根据本发明，提供一种既能防止再冷凝用的管路的堵塞，又能将在低温恒温器中蒸发的氦稳定地再冷凝的低温恒温器用氦再冷凝装置。

Claims (14)

1.一种低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，被安装于低温恒温器，该低温恒温器包含以可以储存由液体形成的保冷用氦的方式密闭的氦槽，并且可以将被冷却物以浸渍于保冷用氦的方式收容，所述低温恒温器用氦再冷凝装置可以使在所述氦槽中蒸发的保冷用氦再冷凝，所述低温恒温器用氦再冷凝装置包括：

制冷机，被配置在与所述低温恒温器隔开距离的位置上，并且包含被维持为极低温状态的主冷却部；以及

氦再冷凝单元，接收所述制冷机的所述主冷却部的冷能，可以在所述氦槽内进行所述保冷用氦的再冷凝，其中，

所述氦再冷凝单元具有：

第一热交换器，在所述氦槽中被配置在所述保冷用氦的液面的上方，该第一热交换器中形成有与所述氦槽的保冷用氦隔离的第一内部空间，该第一内部空间可以收容由液体形成的热交换用氦，从在所述氦槽中蒸发的保冷用氦吸收所述第一内部空间内的热交换用氦蒸发所需的汽化热；

第一再冷凝室，以与所述主冷却部热接触的方式被配置在与所述低温恒温器隔开距离的位置上，接收在所述第一内部空间中蒸发的热交换用氦，并且接收所述主冷却部的冷能使该接收的热交换用氦再冷凝而液化，并排出；

支撑机构，以使所述第一再冷凝室被配置在比所述氦槽高的位置的方式支撑所述第一再冷凝室；以及

第一连通部，形成用于使所述热交换用氦在所述低温恒温器内的所述第一热交换器与所述第一再冷凝室之间流动的流路，并且被配置成：以使从所述第一再冷凝室排出的热交换用氦可以基于其自重流动至所述第一热交换器的所述第一内部空间的方式，从所述第一再冷凝室通过与所述氦槽连通的氦通道到所述第一热交换器连续地朝向下方延伸，

所述支撑机构以所述低温恒温器相邻的方式设置在地面上，并且，以使所述第一再冷凝室在所述氦通道的上方配置在相对于所述氦通道向水平方向偏离的位置的方式，支撑所述制冷机和所述第一再冷凝室。

2.根据权利要求1所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述第一连通部具有：

去路连通部，以容许在所述第一内部空间中蒸发的热交换用氦流入所述第一再冷凝室的方式，将所述第一热交换器的所述第一内部空间和所述第一再冷凝室互相连通；以及

返路连通部，独立于所述去路连通部而设置，以容许在所述第一再冷凝室中再冷凝的热交换用氦流入所述第一内部空间的方式，将所述第一热交换器的所述第一内部空间和所述第一再冷凝室互相连通。

3.根据权利要求2所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

在所述第一再冷凝室分别形成有：

去路连通口，容许热交换用氦从所述去路连通部流入所述第一再冷凝室；以及

返路连通口，被配置在所述去路连通口的下方，容许热交换用氦从所述第一再冷凝室流入所述返路连通部。

4.根据权利要求1所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述第一连通部由将所述第一热交换器的所述第一内部空间和所述第一再冷凝室互相连通的一条管路形成，该一条管路容许在所述第一内部空间中蒸发的热交换用氦流入所述第一再冷凝室且容许在所述第一再冷凝室中再冷凝的热交换用氦流入所述第一内部空间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述第一再冷凝室具有朝向所述第一连通部向下倾斜的第一下表面部。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述第一连通部具有至少配置在所述第一热交换器与所述第一再冷凝室之间且由挠性部件形成的第一挠性部。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于还包括：

氦缓冲罐，以可以与所述第一再冷凝室进行热交换用氦的交接的方式与所述第一再冷凝室连通，该氦缓冲罐的容积被设定为大于所述第一再冷凝室的容积和所述第一内部空间的容积之和。

8.根据权利要求7所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于还包括：

氦贮存罐，独立于所述第一再冷凝室而配置，以可以与所述氦缓冲罐进行热交换用氦的交接的方式与所述氦缓冲罐连通；以及

压力调节机构，以使所述氦缓冲罐的压力包含在指定的范围的方式，调节所述氦缓冲罐与所述氦贮存罐之间的热交换用氦的交接量。

9.根据权利要求8所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述压力调节机构具有：

氦泵，被配置在所述氦缓冲罐与所述氦贮存罐之间；

吸入侧切换阀，被配置在所述氦泵的吸入侧，将向所述氦泵供给所述热交换用氦的供给源在所述氦缓冲罐与所述氦贮存罐之间切换；以及

喷出侧切换阀，被配置在所述氦泵的喷出侧，将从所述氦泵排出所述热交换用氦的排出目的地在所述氦缓冲罐与所述氦贮存罐之间切换。

10.根据权利要求8所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述氦贮存罐具有：

低压贮存罐部，其压力被设定为低于所述氦缓冲罐的压力；以及

高压贮存罐部，其压力被设定为高于所述氦缓冲罐的压力，其中，

所述压力调节机构具有：

氦泵，被配置在所述低压贮存罐部与所述高压贮存罐部之间；

氦低压阀，被配置在所述氦泵与所述低压贮存罐部之间，以与所述氦泵的工作相对应而容许热交换用氦从所述氦缓冲罐向所述低压贮存罐部排出的方式开阀；以及

氦高压阀，被配置在所述氦泵与所述高压贮存罐部之间，以与所述氦泵的工作相对应而容许热交换用氦从所述高压贮存罐部供给到所述氦缓冲罐的方式开阀。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述低温恒温器还具有以包围所述氦槽的方式被配置的辅助制冷剂槽，该辅助制冷剂槽以可以储存隔热用辅助制冷剂的方式密闭，

所述制冷机还包含被配置在与所述主冷却部不同的位置上，并且被维持为极低温状态的副冷却部，

所述低温恒温器用氦再冷凝装置还包括：

辅助制冷剂再冷凝单元，接收所述制冷机的所述副冷却部的冷能，可以在所述辅助制冷剂槽内进行所述隔热用辅助制冷剂的再冷凝，其中，

所述辅助制冷剂再冷凝单元具有：

第二热交换器，在所述辅助制冷剂槽中被配置在隔热用辅助制冷剂的液面的上方，该第二热交换器中形成有与所述辅助制冷剂槽的隔热用辅助制冷剂隔离的第二内部空间，该第二内部空间可以储存由液体形成的热交换用辅助制冷剂，从在所述辅助制冷剂槽中蒸发的隔热用辅助制冷剂吸收所述第二内部空间内的热交换用辅助制冷剂蒸发所需的汽化热；

第二再冷凝室，以与所述副冷却部热接触的方式在与所述低温恒温器隔开距离的位置且比所述辅助制冷剂槽高的位置被所述支撑机构支撑，并且接收在所述第二内部空间中蒸发的热交换用辅助制冷剂，并且接收所述副冷却部的冷能使该接收的热交换用辅助制冷剂再冷凝而液化，并排出；以及

第二连通部，形成用于使所述热交换用辅助制冷剂在所述低温恒温器内的所述第二热交换器与所述第二再冷凝室之间流动的流路，并且被配置成：以使从所述第二再冷凝室排出的隔热用辅助制冷剂可以基于其自重流动至所述第二热交换器的所述第二内部空间的方式，从所述第二再冷凝室到所述第二热交换器连续地朝向下方延伸。

12.根据权利要求11所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述第二再冷凝室具有朝向所述第二连通部向下倾斜的第二下表面部。

13.根据权利要求11所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述第二连通部具有至少配置在所述第二热交换器与所述第二再冷凝室之间且由挠性部件形成的第二挠性部。

14.根据权利要求11所述的低温恒温器用氦再冷凝装置，其特征在于，

所述制冷机还具有：

筒状的工作缸，具有沿上下方向延伸的中心轴；

排出器，以可以沿上下方向往返移动的方式配置在所述工作缸的内部，通过在所述工作缸内使制冷剂气体膨胀来产生冷能；以及

驱动部，被配置在所述工作缸的下方，产生使所述排出器往返移动的驱动力，其中，

所述副冷却部在所述驱动部的上方与所述工作缸连接，使得接收冷能来冷却所述第二再冷凝室，

所述主冷却部在所述副冷却部的上方与所述工作缸连接，使得接收冷能来以低于所述第二再冷凝室的温度冷却所述第一再冷凝室。