JP2004294041A

JP2004294041A - 極低温冷凍機

Info

Publication number: JP2004294041A
Application number: JP2003090875A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Inoue; 龍夫井上; Arata Kono; 新河野
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】真空槽の外部からの操作により、冷却ステージと外郭冷却ステージとの熱的接触性を高めるのに有利な極低温冷凍機を提供する。
【解決手段】主真空断熱室１０及び副真空断熱室１１を仕切ると共に外郭冷却ステージ３をもつ隔壁部１２を有する真空槽１が設けられている。冷凍部５は、副真空断熱室１１内に着脱可能に出し入れされる。冷凍部５は、外郭冷却ステージ３に熱的に接触可能であり且つ極低温に維持される冷却ステージ６をもつ。冷却ステージ６及び外郭冷却ステージ３の接触度が増加するように、冷却ステージ６及び外郭冷却ステージ３のうちの一方を他方に対して押し付ける押し付け力を、真空槽１の外部からの操作で実行する外部操作手段７が設けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は第１真空断熱室及び第２真空断熱室を仕切る隔壁部を有する真空槽をもつ極低温冷凍機に関し、特に第２真空断熱室に冷凍部を着脱可能に取り付ける方式の極低温冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スターリング冷凍機、ギフォード・マクマホン冷凍機、パルス管冷凍機等の冷凍機は、その被冷却体の冷却温度や形状に応じて、単段または複数段の寒冷発生部である冷却ステージを持ち、冷却ステージで熱的接触性により被冷却体を冷却している。
【０００３】
各冷却ステージにおける熱的接触性は、熱抵抗を十分小さくすることが好ましく、被冷却体に十分な圧力で押し付けるためネジ等での締結で確保されている。さらに外部からの熱侵入を十分低く抑えるために、冷却ステージと被冷却体とを真空断熱室に配置している。
【０００４】
そのような接続構造のため、極低温冷凍機の冷凍部をメンテナンスする場合には、極低温冷凍機の運転を停止させ、真空断熱室を室温まで昇温させた後に、その真空断熱室の真空を破り、被冷却体と冷却ステージとを締結しているネジを外し、冷凍部を真空断熱室から分離、取り出し、冷凍部を改修する等の作業を必要としている。
【０００５】
この作業において、被冷却体の昇温自体がヘリウム等の寒剤を併用している場合にはその寒剤の消耗等になったり、あるいは真空の破壊後の再真空引き実施という時間的なロスになっている不具合がある。
【０００６】
このような不具合を解決するために、近年、特許文献１に開示されて技術が開発されている。即ち、第１真空断熱室及び第２真空断熱室を仕切ると共に外郭冷却ステージをもつ隔壁部を有する真空槽と、第２真空断熱室内に着脱可能に出し入れされる冷凍部とを備えている極低温冷凍機の構造が提案されている。
【０００７】
このものによれば、冷凍部を交換するときには、第２真空断熱室から冷凍部を取り外す。この場合、第１真空断熱室における真空状態、極低温状態は基本的には維持される。このものによれば、冷凍部の交換時において、極低温冷凍機の冷凍部の冷却ステージ（寒冷発生部）を外郭冷却ステージに熱的に接触させることにしている。
【０００８】
この場合、問題になるのが、外郭冷却ステージと冷凍部の冷却ステージとの熱的接触性を確保することである。殊に、冷凍部により極低温が発生すると、極低温化に伴う熱収縮に基づいて、外郭冷却ステージと冷却ステージとの熱的接触性が低下するおそれがある。このおそれを防止するための手段として、通常は、冷凍部を真空槽に取り付けるときにおける押付力を利用している。
【０００９】
更に、近年、第２真空断熱室を形成する隔壁部の一部にバネ構造を設け、そのバネ構造の弾性復元力により、冷凍部の熱収縮に起因する熱的接触性の不足を解消する技術が提案されている（特許文献２）。
【００１０】
上記した特許文献２に係る技術について図８に基づいて更に説明する。図８に示すように、この極低温冷凍機は、第１真空断熱室１０Ｈ及び第２真空断熱室１１Ｈを仕切ると共に外郭冷却ステージ３Ｈをもつ隔壁部１２Ｈを有する真空槽１Ｈと、第２真空断熱室１１Ｈ内に着脱可能に出し入れされる冷凍部５Ｈとを備えている。外郭冷却ステージ３は、隔壁部１２Ｈと共に第２真空断熱室１１Ｈの真空断熱状態を確保している。そして、図８に示すように、第２真空断熱室１１Ｈを形成する隔壁部１２Ｈの一部にバネ構造１２ｋを設け、そのバネ構造１２ｋの矢印Ｙ１方向に向かう弾性復元力により、第２外郭冷却ステージ３Ｈを第２冷却ステージ６Ｈに押しつけ、第２外郭冷却ステージ３Ｈと第２冷却ステージ６Ｈとの熱的接触性を高め、第２冷却ステージ６Ｈにより第２外郭冷却ステージ３Ｈの吸熱性を高め、ひいては被冷却体３００を効率よく冷却させている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２３８１４号公報
【特許文献２】特開２００１−２３０４５９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記した特許文献２に係る技術によれば、図８に示すように、バネ構造１２ｋは一定のバネ定数を有するものの、バネ構造１２ｋによる押し付け力を真空槽１の外部から操作できるものではなく、第２外郭冷却ステージ３Ｈと第２冷却ステージ６Ｈとの熱的接触性を高めるには限界があった。
【００１３】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、真空槽の外部からの操作により、冷却ステージと外郭冷却ステージとの熱的接触性を高めるのに有利な極低温冷凍機の取付構造を提供することを課題とするにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る極低温冷凍機は、第１真空断熱室と、第２真空断熱室と、第１真空断熱室及び第２真空断熱室を仕切ると共に外郭冷却ステージをもつ隔壁部とを有する真空槽と、
第２真空断熱室内に着脱可能に出し入れされ、外郭冷却ステージに熱的に接触可能であり且つ極低温に維持される冷却ステージをもつ冷凍部とを具備する極低温冷凍機において、
極低温冷凍機は、
冷却ステージ及び外郭冷却ステージの接触度が増加するように、冷却ステージ及び外郭冷却ステージのうちの一方を他方に対して押し付ける押し付け力を、真空槽の外部からの操作で実行する外部操作手段を具備することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明に係る極低温冷凍機によれば、真空槽の外部から外部操作手段を操作することにより、冷却ステージ及び外郭冷却ステージのうちの一方を他方に対して押し付ける押し付け力を発生させ、冷却ステージと外郭冷却ステージとの熱的接触性が高められる。これにより冷却ステージにより外郭冷却ステージを効率よく冷却でき、ひいては被冷却体を効率よく冷却できる。
【００１６】
なお、冷却ステージは寒冷発生部であり、冷凍部により極低温に維持されるものである。外郭冷却ステージは冷凍部の冷却ステージの相手材であり、冷却ステージに熱的に接触して冷却ステージによって冷却されるものであれば、何でも良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る極低温冷凍機によれば、冷凍部は、例えば、スターリング冷凍機、ギフォード・マクマホン冷凍機、パルス管冷凍機等の冷凍部とすることができる。この場合、ジュールトムソン冷凍機と組み合わせても良い。
【００１８】
第１真空断熱室及び第２真空断熱室は、極低温冷凍機の運転時において高真空状態に維持されるものである。第１真空断熱室及び第２真空断熱室は、真空度が同一であっても良いし、異なっていても良い。
【００１９】
本発明に係る極低温冷凍機によれば、外部操作手段は、冷却ステージと外郭冷却ステージとを締結する締結部材と、締結部材を操作させて冷却ステージ及び外郭冷却ステージの熱的接触性を高める治具を真空槽の外部から挿通する治具挿通孔とを有する形態を例示できる。締結部材としては螺子部材を例示できるが、冷却ステージ及び外郭冷却ステージを連結して両者の熱的接触性を高め得るものであれば、何でも良い。治具挿通孔を気密的に覆う機能をもつ蓋部材が設けられていることが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係る極低温冷凍機の他の形態によれば、外部操作手段は、冷却ステージ及び外郭冷却ステージのうちの少なくとも一方に設けられ冷却ステージ及び外郭冷却ステージに接触可能な締結部材と、真空槽の外部から操作され操作に伴い締結部材を冷却ステージの半径方向に変位させて冷却ステージと外郭冷却ステージとの熱的接触性を高める治具とを有する形態を例示できる。
【００２１】
また、本発明に係る極低温冷凍機の他の形態によれば、外部操作手段は、冷却ステージ及び外郭冷却ステージのうちの少なくとも一方に設けられ冷却ステージ及び外郭冷却ステージに接触可能な締結部材と、真空槽の外部から操作され操作に伴い締結部材を前記冷却ステージの半径方向に変位させて冷却ステージと外郭冷却ステージとの熱的接触性を高める治具を真空槽の外部から挿通する治具挿通孔とを有する形態を例示できる。治具挿通孔を気密的に覆う機能をもつ蓋部材が設けられていることが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る極低温冷凍機の他の形態によれば、外部操作手段は、冷却ステージを第２真空断熱室に進入させつつ冷凍部を設置する設置部と、冷却ステージと外郭冷却ステージとの熱的接触性を高める方向に設置部を真空槽に対して変位可能に保持する締結部材とを有する形態を例示できる。冷凍部設置用の設置部の位置を真空槽に対して変位させれば、冷却ステージと外郭冷却ステージとの熱的接触性を調整することができる。従って冷却ステージと外郭冷却ステージとの熱的接触性を高めることができる。
【００２３】
本発明に係る極低温冷凍機によれば、冷却ステージは、第１冷却ステージと、第１冷却ステージの先方に設けられた第２冷却ステージとを有しており、外郭冷却ステージは、第１冷却ステージに熱的に接触可能な第１外郭冷却ステージと、第２冷却ステージに熱的に接触可能な第２外郭冷却ステージとを有している形態を例示できる。この場合、第１外郭冷却ステージ及び第２冷却ステージのうちの少なくとも一方は、第２冷却ステージを第２真空断熱室内に進入させたとき、第２冷却ステージと第１外郭冷却ステージとの干渉を抑える逃げ開口を有する形態を例示できる。逃げ開口により、第２冷却ステージと第１外郭冷却ステージとの干渉を抑えることができ、第２冷却ステージを第２真空断熱室内に進入させることができる。
【００２４】
本発明に係る極低温冷凍機によれば、第１真空断熱室及び第２真空断熱室を連通する第１形態と、第１真空断熱室及び第２真空断熱室を非連通とする第２形態とに切り替える切替弁が設けられている形態を例示できる。第２真空断熱室に配置されている冷凍部の冷却ステージを外すため第２真空断熱室の少なくとも一部が大気に露出するときには、切替弁により、第１真空断熱室及び第２真空断熱室を非連通とさせれば、第１真空断熱室の高真空状態、極低温状態を維持するのに有利である。
【００２５】
【実施例】
（第１実施例）
本発明の第１実施例について図１を参照して説明する。極低温冷凍機の寒冷発生部である冷凍部５は、真空断熱機能を有する容器としての真空槽１に着脱可能に取り付けられている。真空槽１は、被冷却体３００を収容する第１真空断熱室１０と、第１真空断熱室１０内に配設された第２真空断熱室１１と、第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１を非連通状態に仕切る隔壁部１２とをもつ。第１真空断熱室１０は第２真空断熱室１１よりも容積が大きく、第１真空断熱室１０は第２真空断熱室１１を包含する。
【００２６】
図１に示すように、第１真空断熱室１０は、螺子１６ａにより取り付けられた第１取付フランジ１６をもつ槽本体１５と、槽本体１５の第１取付フランジ１６の開口１６ｂに第１シール部材１７を介して固定部材１８により気密的に固定された第２取付フランジ１９とにより形成されている。第２取付フランジ１９は差し込み口２０を有する。
【００２７】
隔壁部１２は筒形状をなしており、第２取付フランジ１９に差し込み口２０の軸芯Ｐ１を包囲するように一体的に保持されている。隔壁部１２の下端部である先端部１２ｘは、第１真空断熱室１０に延設されている。隔壁部１２の先端部１２ｘには、外郭冷却ステージ３が溶接やろー付け等の結合手段で固定されている。外郭冷却ステージ３は、第２真空断熱室１１の他端開口を気密的に閉鎖する蓋部材として機能する。外郭冷却ステージ３は熱伝導性が良好な材料で形成されており、隔壁部１２の先端部１２ｘの外周面に気密的に嵌合するリング状の嵌合筒部３３と、被取付部として機能する雌螺子孔で形成された締結孔３５とを有する。図示はしないものの、外郭冷却ステージ３には、極低温に維持される被冷却体３００が螺子止めされており、外郭冷却ステージ３と被冷却体３００との熱的接触性は確保されている。
【００２８】
図１に示すように、冷凍部５は、第２真空断熱室１１内に着脱可能に出し入れされるものである。冷凍部５は、冷凍方式は特に限定されず、例えば、スターリング冷凍機、ギフォード・マクマホン冷凍機、パルス管冷凍機等の冷凍部で形成することができる。冷凍部５は、真空槽１の第２取付フランジ１９に螺子部材２３により着脱される着脱部５０と、着脱部５０に宛われる蓋部材としての固定蓋５１と、着脱部５０に繋がる連設部５２と、連設部５２の先端に繋がる冷却ステージ６とをもつ。着脱部５０は、冷媒（ヘリウム等）を圧縮する圧縮機ユニット５ｔに繋がる複数の配管５４，５５を有する。着脱部５０と第２取付フランジ１９とは第２シール部材２４により気密的にシールされている。連設部５２は、圧縮機ユニット５ｔなどで圧縮された冷媒が冷却ステージ６の側に流れる冷媒通路（図示せず）を有する。冷却ステージ６は、連設部５２内の冷媒通路を流れる冷媒により極低温（例えば１０〜１００Ｋ）に維持されるものであり、外郭冷却ステージ３に熱的に接触しており、被冷却体３００を冷却する。
【００２９】
本実施例によれば、外部操作手段７が真空槽１側に設けられている。この外部操作手段７は、冷却ステージ６及び外郭冷却ステージ３の接触度が増加するように、冷却ステージ６を外郭冷却ステージ３に対して矢印Ｙ２方向に押し付ける押し付け力を真空槽１の外部からの操作で実行するものである。
【００３０】
この外部操作手段７は、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３とを一体的に締結する締結部材７０と、締結部材７０を回転操作させて冷却ステージ６及び外郭冷却ステージ３の熱的接触性を高める治具１００（ドライバー工具等）を真空槽１の外部から挿通する治具挿通孔７３とを有する。
【００３１】
治具挿通孔７３は着脱部５０にこれを貫通するように形成されており、大気側と第２真空断熱室１１とを連通する。着脱部５０に固定蓋５１が被着されているときには、治具挿通孔７３は、第３シール部材２５を介して気密的に固定蓋５１で閉鎖されている。第３シール部材２５のシール作用により、治具挿通孔７３からの大気進入は防止される。
【００３２】
治具挿通孔７３としては、冷却ステージ６の締結部材７０に対面するように設けることができ、また、冷却ステージ６の締結部材７０の数と同数個設けることができる。
【００３３】
この締結部材７０は螺子部材とされており、外郭冷却ステージ３の締結孔３５に着脱可能に螺合されている。この締結部材７０の締結作用により冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３とは一体的に締結されており、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３とは熱的に接触している。なお、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との間に、熱的接触性を更に高めるためにインジウム等の熱伝導性が良い軟金属を介在させておくことが好ましい。
【００３４】
第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１を排気する排気系８が設けられている。排気系８は、第１真空断熱室１０に連通するように第１取付フランジ１６に形成された第１連通孔８１と、第１連通孔８１に繋がる第１通路８２と、第１通路８２を開閉する第１仕切弁８３と、第２真空断熱室１１に連通するように第２取付フランジ１９に形成された第２連通孔８４と、第２連通孔８４に繋がる第２通路８５と、第２通路８５を開閉する第２仕切弁８６と、第１仕切弁８３及び第２仕切弁８６に繋がる減圧手段としての真空ポンプ８７とを有する。第１仕切弁８３及び第２仕切弁８６とが本発明の切替弁を構成する。
【００３５】
図１から理解できるように第１仕切弁８３を閉じれば、第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１の連通を遮断できる。また第１仕切弁８３を開放すれば、第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１を連通できる。このように第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１の連通は弁の操作により切替可能である。ここで、第１仕切弁８３及び第２仕切弁８６を開放させた状態で、真空ポンプ８７を作動すれば、第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１内を排気し、第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１内を高真空断熱状態に維持することができる。
【００３６】
図１に示す状態において、メンテナンス等のため冷凍部５を真空槽１から取り外すときについて説明する。この場合、冷凍機の運転を停止させる。次に、沸点が十分に低くその冷凍部５の温度では凝縮しない非凝縮性気体（ヘリウム等）を送給できる気体源２７に第２通路８５を接続する。そして第１仕切弁８３を閉鎖した状態で、第２仕切弁８６を開放し、当該非凝縮性気体を気体源２７から第２真空断熱室１１に送給する。送給が完了したときは、第２真空断熱室１１は大気とほぼ同程度の圧力とされる。
【００３７】
このように当該非凝縮性気体を第２真空断熱室１１に送給する理由としては、第２真空断熱室１１に大気が進入することを防止するためである。第２真空断熱室１１に大気が進入すると、大気に含まれている水分が凝縮し、冷凍運転時において第２真空断熱室１１の高真空状態を維持するのに悪影響を与える。
【００３８】
上記したように当該非凝縮性気体を第２真空断熱室１１に送給した後、螺子部材２３を外して固定蓋５１を着脱部５０から取り外す。これにより着脱部５０の治具挿通孔７３が露出するが、第２真空断熱室１１には非凝縮性気体が大気圧とほぼ同程度の圧力で装填されているため、治具挿通孔７３から大気が第２真空断熱室１１に進入することが抑えられる。この場合にも第１仕切弁８３は閉鎖されて第１真空断熱室１０は第２真空断熱室１１に非連通とされており、この結果、第１真空断熱室１０は第２真空断熱室１１及び大気に対して遮断されており、大気は第１真空断熱室１０に進入しない。
【００３９】
この状態で、真空槽１の外部から着脱部５０の治具挿通孔７３にドライバー工具等の長細い治具１００を、第２真空断熱室１１内に挿入する。治具１００は、治具挿通孔７３の先端開口７３ｍから締結部材７０まで到達する長さを少なくとも有する。そして、ドライバー工具等の治具１００の先端を締結部材７０に係合させ、真空槽１の外部から治具１００を回転操作することにより締結部材７０の締結を外す。これにより冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３とが離脱可能となる。その後、冷凍部５を連設部５２の長さ方向に沿って矢印Ｙ１方向に向けて移動させ、冷凍部５を第２真空断熱室１１から速やかに離脱させる。従って冷却ステージ６、連設部５２、着脱部５０は第２真空断熱室１１から離脱される。
【００４０】
そして予め用意しておいた別の冷凍部５を第２取付フランジ１９の差し込み口２０から連設部５２の長さ方向に沿って矢印Ｙ２方向に向けて速やかに差し込む。これにより冷凍部５の先端側の冷却ステージ６を外郭冷却ステージ３に接触させると共に、締結部材７０を外郭冷却ステージ３の締結孔３５に螺合させて締結する。この場合においても、真空槽１の外部から着脱部５０の治具挿通孔７３を介して第２真空断熱室１１内に挿通させた治具１００を用い、その治具１００を回転操作させることにより、雄螺子部材である締結部材７０を外郭冷却ステージ３の締結孔３５に螺合させて締結する。
【００４１】
このように締結が進めば、冷却ステージ６の挿入方向（矢印Ｙ２方向）に沿って冷却ステージ６を外郭冷却ステージ３に押し付けることができ、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との熱的接触性を高めることができる。これにより冷却ステージ６により外郭冷却ステージ３を効率よく冷却させることができる。なお、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との熱的接触性は、締結部材７０による締結度合により調整できる。
【００４２】
上記したように別の冷凍部５を真空槽１の第２取付フランジ１９に取り付けたら、螺子部材２３により固定蓋５１を着脱部５０に固定して治具挿通孔７３を気密的に閉鎖する。その状態で、第２仕切弁８６を開放させて真空ポンプ８７で第２真空断熱室１１を高真空状態にする。そして第１仕切弁８３を開放させれば、第２真空断熱室１１及び第１真空断熱室１０が連通する。
【００４３】
また、別の冷凍部５を事情により真空槽１の第２取付フランジ１９に直ちに取り付けないときには、固定蓋５１（あるいは別の蓋）を第２取付フランジ１９に当てて、螺子部材２３で固定蓋５１（あるいは別の蓋）を第２取付フランジ１９に固定しておく。この場合、固定蓋５１（あるいは別の蓋）が第２取付フランジ１９の差し込み口２０を覆い、且つ、第２シール部材２４のシール作用により差し込み口２０から第２真空断熱室１１への大気の進入を抑えることができる。
【００４４】
以上説明したように本実施例によれば、真空槽１の外部からドライバー工具等の長細い治具１００を冷凍部５の着脱部５０の治具挿通孔７３に第２真空断熱室１１内に挿入し、その治具１００により締結部材７０の締結を解除したり、締結部材７０の締結を行ったりすることができる。これにより第１真空断熱室１０の真空断熱状態を良好に維持しつつ、冷凍部５を真空槽１から取り外すことができる。このように冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との締結及び締結解除を、真空槽１の外部からの操作で行うことができるため、作業性が良好であり、冷凍部５の冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との熱的接触性を良好に確保することができ、ひいては被冷却体３００を極低温状態に維持することができる。
【００４５】
更に、寒冷に伴う熱収縮により冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との熱的接触性が緩んだときであっても、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との締結を、真空槽１の外部からの上記操作で熱的接触性の緩みを必要に応じて容易に矯正でき、冷凍部５の冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との熱的接触性を良好に確保することができる。
【００４６】
更に本実施例によれば、弁手段としての第１仕切弁８３を開放すれば、第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１を連通できる。また第１仕切弁８３を閉じれば、第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１の連通を遮断できる。故に、冷凍部５を第２真空断熱室１１から取り外すときに、前述したように第１仕切弁８３を閉じて第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１の連通を遮断すれば、第２真空断熱室１１が治具挿通孔７３を介して大気に露出される場合であっても、第１真空断熱室１０への大気の進入を防止できると共に、第１真空断熱室１０の高真空断熱状態を良好に維持することができ、ひいては被冷却体３００を極低温状態に維持することができる。換言すれば、冷凍部５を真空槽１から取り外すときに、第１真空断熱室１０を室温まで昇温させずとも良く、また、その第１真空断熱室１０の真空を破らずとも良い。
【００４７】
（第２実施例）
本発明の第２実施例について図２，図３を参照して説明する。第２実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。図２に示すように、極低温冷凍機は、真空断熱機能を有する真空槽１と、真空槽１に着脱可能に取り付けられる冷凍部５とを備えている。真空槽１は、被冷却体３００を収容する第１真空断熱室１０と、第１真空断熱室１０内に配設された第２真空断熱室１１と、第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１を仕切る隔壁部１２とをもつ。第１真空断熱室１０は第２真空断熱室１１よりも容積が大きく、第２真空断熱室１１を包含する。
【００４８】
図２に示すように、第１真空断熱室１０は、第１取付フランジ１６をもつ槽本体１５と、槽本体１５の第１取付フランジ１６の開口に第１シール部材１７を介して固定部材１８により気密的に固定された第２取付フランジ１９とにより形成されている。第２取付フランジ１９はこれを貫通する差し込み口２０を有する。図２に示すように、第２真空断熱室１１は、第１第２真空断熱室１１Ａと、第１第２真空断熱室１１Ａに連通すると共に第１第２真空断熱室１１Ａよりも低温とされる第２第２真空断熱室１１Ｂとで形成されている。
【００４９】
隔壁部１２は筒形状をなしており、第２取付フランジ１９の差し込み口２０の軸芯Ｐ１を包囲するように一体的に保持されている。隔壁部１２の下端部である先端部１２ｘは、第１真空断熱室１０に向けて延設されている。隔壁部１２は、第１隔壁部１２Ａと、第１隔壁部１２Ａと同軸的な第２隔壁部１２Ｂと、第１隔壁部１２Ａ及び第２隔壁部１２Ｂの境界に溶接やろー付け等の結合手段で固定された第１外郭冷却ステージ３Ａと、第２隔壁部１２Ｂの先端部に溶接やろー付け等の結合手段で固定された第２外郭冷却ステージ３Ｂとを有する。図２に示すように、輻射熱を遮断する容器状の断熱シールド部材２６が第１真空断熱室１０内に配置されている。断熱シールド部材２６は第１外郭冷却ステージ３Ａに接合されている。
【００５０】
冷凍機の冷凍部５は、第２真空断熱室１１内に着脱可能に出し入れされるものである。図２に示すように、冷凍部５は、真空槽１の第２取付フランジ１９に螺子部材２３により着脱される着脱部５０と、着脱部５０に着脱可能に宛われる固定蓋５１と、着脱部５０に繋がる第１連設部５２Ａと、第１連設部５２Ａの先端に繋がる第１冷却ステージ６Ａと、第１連設部５２に繋がる第２連設部５２Ｂと、第２連設部５２Ｂの先端に繋がる第２冷却ステージ６Ｂとをもつ。
【００５１】
図２に示すように、着脱部５０は、冷媒（ヘリウム等）を圧縮する圧縮機ユニット５ｔなどに繋がる複数の配管５４，５５を有する。着脱部５０と第２取付フランジ１９とはシール手段としての第２シール部材２４により気密的にシールされている。第１冷却ステージ６Ａは、第１連設部５２Ａ内の冷媒通路を流れる冷媒により極低温の高温側に維持されるものであり、熱伝導性が良好な材料で形成されている。第１冷却ステージ６Ａは、螺子部材である複数の第１締結部材７０Ａを第１外郭冷却ステージ３Ａの第１締結孔３５Ａに螺合することにより第１外郭冷却ステージ３Ａに締結され、締結により第１外郭冷却ステージ３Ａに熱的に接触している。
【００５２】
図２に示すように、第２冷却ステージ６Ｂは、第２連設部５２Ｂ内の冷媒通路を流れる冷媒により極低温の低温側に維持されるものであり、熱伝導性が良好な材料で形成されている。第２冷却ステージ６Ｂは、雄螺子部材である第２締結部材７０Ｂを第２外郭冷却ステージ３Ｂの第２締結孔３５Ｂに螺合することにより第２外郭冷却ステージ３Ｂに締結され、締結により第２外郭冷却ステージ３Ｂに熱的に接触している。
【００５３】
なお、通常の使用状態では、第１冷却ステージ６Ａでは５０Ｋ〜７０Ｋレベル、第２冷却ステージ６Ｂでは４Ｋ〜２０Ｋレベルの温度で用いられる。
【００５４】
図３（Ａ）に示すように、第１冷却ステージ６Ａは円盤状をなしており、複数の第１透孔６１Ａを仮想線α１，α２上に有する。また図３（Ｂ）に示すように、第１外郭冷却ステージ３Ａは熱伝導性が良好な材料で形成された円盤状をなしており、雌螺子で形成された複数の第１締結孔３５Ａを仮想線α１，α２上に有する。図３（Ａ），図３（Ｂ）に示すように、第１透孔６１Ａ及び第２締結孔３５Ａは共に仮想線α１、α２上に形成されており、周方向の位相は同じとされている。このため第１透孔６１Ａ及び第２締結孔３５Ａは互いに対面する。第１締結孔３５Ａ及び第１透孔６１Ａには第１締結部材７０Ａが取り付けられるからである。
【００５５】
更に、図３（Ｃ）に示すように、第２冷却ステージ６Ｂは、円盤部６３と、円盤部６３から半径方向外方に延設された複数の鍔部６４と、鍔部６４に形成された複数の第２透孔６５Ｂとを仮想線β１，β２上に有する。図３（Ｄ）に示すように、第２外郭冷却ステージ３Ｂは熱伝導性が良好な材料で形成された円盤状をなしており、雌螺子孔で形成された複数の第２締結孔３５Ｂを仮想線β１，β２上に有する。このように第２透孔６５Ｂ及び第２締結孔３５Ｂは仮想線β１、β２上に形成されており、周方向の位相は同じとされている。このため第２透孔６５Ｂ及び第２締結孔３５Ｂは互いに対面する。第２透孔６５Ｂ及び第２締結孔３５Ｂには第２締結部材７０Ｂが取り付けられるからである。なお、仮想線β１，β２は仮想線α１，α２に対して周方向に角度θ分ずれた位置に配置されている。
【００５６】
ところで、第１冷却ステージ６Ａと第１外郭冷却ステージ３Ａとの伝熱面積を増加させるためには、第１冷却ステージ６Ａを半径方向に大きくしてその表出面積を増加させることが好ましい。同様に、第２冷却ステージ６Ｂと第２外郭冷却ステージ３Ｂとの伝熱面積を増加させるためには、第２冷却ステージ６Ｂを半径方向に大きくしてその表出面積を増加させることが好ましい。しかしこのように第２冷却ステージ６Ｂを半径方向に大きくした場合には、第２冷却ステージ６Ｂを第２真空断熱室１１Ｂ内に差し込むときに、挿入途中に位置する第１外郭冷却ステージ３Ａに第２冷却ステージ６Ｂが当接して干渉するおそれがある。
【００５７】
そこで本実施例によれば、図３（Ｂ）に示すように、第１外郭冷却ステージ３Ａに逃げ開口３６を形成している。逃げ開口３６は第２冷却ステージ６Ｂの挿通を許容するものである。具体的には、逃げ開口３６は、図３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、第２冷却ステージ６Ｂの円盤部６３を嵌合する円形状のメイン開口３６ａと、メイン開口３６ａに連通すると共に第２冷却ステージ６Ｂの鍔部６４が嵌合する複数のサブ開口３６ｂとを有する。逃げ開口３６のサブ開口３６ｂは、第２冷却ステージ６Ｂの鍔部６４に対して周方向において同位相に形成されていると共に、鍔部６４の形状よりもやや大きめの相似形状である。逃げ開口３６と第２冷却ステージ６Ｂの鍔部６４との挿通を許容するためである。
【００５８】
すなわち、図３（Ｂ）（Ｃ）から理解できるように、第１外郭冷却ステージ３Ａの逃げ開口３６は、第２冷却ステージ６Ａの外観形状を打ち抜いた形状に相似している。このように逃げ開口３６を第１外郭冷却ステージ３Ａに形成しているため、第２冷却ステージ６Ｂを第２第２真空断熱室１１Ｂ内に差し込むとき、第２冷却ステージ６Ｂが第１外郭冷却ステージ３Ａに当接して干渉するおそれがなくなる。故に、図２に示すように第２冷却ステージ６Ｂを第２第２真空断熱室１１Ｂの奥方に配置することができ、ひいては、第２冷却ステージ６Ｂを第２外郭冷却ステージ３Ｂに熱的に良好に接触させることができる。
【００５９】
本実施例においても、図２，図３に示すように外部操作手段７Ｕが設けられている。この外部操作手段７Ｕは、第１冷却ステージ６Ａ及び第１外郭冷却ステージ３Ａが互いに熱的に接触すると共に、第２冷却ステージ６Ｂ及び第２外郭冷却ステージ３Ｂが互いに熱的に接触するように維持するものである。
【００６０】
すなわち、外部操作手段７Ｕは、第１冷却ステージ６Ａを第１外郭冷却ステージ３Ａに対して矢印Ｙ２方向に押し付ける押し付け力と、第２冷却ステージ６Ｂを第２外郭冷却ステージ３Ｂに対して矢印Ｙ２方向に押し付ける押し付け力とを、真空槽１の外部からの操作で実行するものである。
【００６１】
図２に示すように、この外部操作手段７Ｕは、第１冷却ステージ６Ａと第１外郭冷却ステージ３Ａとを一体的に締結する第１締結部材７０Ａと、第２冷却ステージ６Ｂと第２外郭冷却ステージ３Ｂとを一体的に締結する第２締結部材７０Ｂと、第１締結部材７０Ａを外す治具１００Ａ（ドライバー工具等）を真空槽１の外部から挿通するように着脱部５０にこれを貫通するように形成された第１治具挿通孔７３Ａと、第２締結部材７０Ｂを外す治具１００Ｂ（ドライバー工具等）を真空槽１の外部から挿通するように着脱部５０にこれを貫通するように形成された第２治具挿通孔７３Ｂとを有する。
【００６２】
なお、説明の便宜上、治具１００Ａ，治具１００Ｂは別体のものとしたが、第１締結部材７０Ａの締結と第２締結部材７０Ｂの締結とで必要とされる長さは異なるものの、共通するものを用いても良い。
【００６３】
さて、図２に示す状態において、メンテナンス等のため冷凍部５を真空槽１から取り外すときについて説明する。この場合、第１実施例と同様に、冷凍機の運転を停止させると共に、第１仕切弁８３を閉鎖すると共に第２仕切弁８６を開放し、非凝縮性気体を気体源２７から第２真空断熱室１１に送給する。この場合、前述同様に、第２真空断熱室１１は大気とほぼ同程度の圧力とされる。
【００６４】
上記したように非凝縮性気体を第２真空断熱室１１に送給した後、第１実施例と同様に、螺子部材２３を外して固定蓋５１を着脱部５０から取り外す。これにより着脱部５０の第１治具挿通孔７３Ａ，第２治具挿通孔７３Ｂが大気に露出するが、第２真空断熱室１１には非凝縮性気体が大気圧とほぼ同程度の圧力で装填されているため、第１治具挿通孔７３Ａ，第２治具挿通孔７３Ｂから大気が第２真空断熱室１１に進入することが抑えられる。この場合にも第１仕切弁８３は閉鎖されているため、第１真空断熱室１０は大気から遮断されており、大気は第１真空断熱室１０に進入しない。
【００６５】
この状態で、真空槽１の外部からドライバー工具等の長細い治具１００Ａの先端を冷凍部５の着脱部５０の第１治具挿通孔７３Ａに挿入させると共に、第２真空断熱室１１の第１第２真空断熱室１１Ａ内に挿入させる。治具１００Ａは、第１治具挿通孔７３Ａの先端開口７３ｍから第１締結部材７０Ａまで到達する長さを少なくとも有する。そして、ドライバー工具等の治具１００Ａの先端を第１締結部材７０Ａに係合させ、治具１００Ａを回転操作することにより第１締結部材７０Ａの締結を外す。これにより第１冷却ステージ６Ａと第１外郭冷却ステージ３Ａとが離脱可能となる。
【００６６】
同様に、真空槽１の外部からドライバー工具等の長細い治具１００Ｂの先端を冷凍部５の着脱部５０の第２治具挿通孔７３Ｂに挿入させると共に、第２真空断熱室１１の第２真空断熱室１１Ｂ内に挿入させる。この治具１００Ｂは、第２治具挿通孔７３Ｂの先端開口から第２締結部材７０Ｂまで到達する長さを少なくとも有する。そして、ドライバー工具等の治具１００Ｂの先端を第２締結部材７０Ｂに係合させ、治具１００Ｂを回転操作することにより第２締結部材７０Ｂの締結を外す。これにより第２冷却ステージ６Ｂと第２外郭冷却ステージ３Ｂとが離脱可能となる。
【００６７】
その後、冷凍部５を矢印Ｙ１方向に移動させて着脱部５０を第２取付フランジ１９から離脱させる。従って冷凍部５は第２真空断熱室１１から離脱される。即ち、第１冷却ステージ６Ａ、第２冷却ステージ６Ｂ、第１連設部５２Ａ、第２連設部５２Ｂ、着脱部５０は、第２真空断熱室１１から離脱される。
【００６８】
そして予め用意しておいた別の冷凍部５を第２取付フランジ１９の差し込み口２０から第２真空室１１内に矢印Ｙ２方向に向けて差し込み、その冷凍部５の第２冷却ステージ６Ｂを第２外郭冷却ステージ３Ｂに接触させると共に、第２締結部材７０Ｂを第２外郭冷却ステージ３Ｂの第２締結孔３５Ｂに螺合させて締結する。この場合、着脱部５０の第２治具挿通孔７３Ｂから第２第２真空断熱室１１Ｂ内に挿通した治具１００Ｂをこれの周方向に回転操作させることにより、第２締結部材７０Ｂを第２外郭冷却ステージ３Ｂの第２締結孔３５Ｂに螺合させて締結する。
【００６９】
また、冷凍部５の第１冷却ステージ６Ａを第１外郭冷却ステージ３Ａに接触させると共に、第１締結部材７０Ａを第１外郭冷却ステージ３Ａの第１締結孔３５Ａに螺合させて締結する。この場合においても、着脱部５０の第１治具挿通孔７３Ａから第１第２真空断熱室１１Ａ内に挿通した治具１００Ａをこれの周方向に回転操作させることにより、第１締結部材７０Ａを第１外郭冷却ステージ３Ａの第１締結孔３５Ａに螺合させて締結する。
【００７０】
上記したように締結を行えば、第２冷却ステージ６Ｂを第２外郭冷却ステージ３Ｂに押し付けることができ、第２冷却ステージ６Ｂと第２外郭冷却ステージ３Ｂとの熱的接触性を高めることができる。これにより第２冷却ステージ６Ｂにより第２外郭冷却ステージ３Ｂを効率よく冷却させることができる。
【００７１】
また、第１冷却ステージ６Ａを第１外郭冷却ステージ３Ａに押し付けることができ、第１冷却ステージ６Ａと第１外郭冷却ステージ３Ａとの熱的接触性を高めることができる。これにより第１冷却ステージ６Ａにより第１外郭冷却ステージ３Ａを効率よく冷却させることができる。
【００７２】
上記したように別の冷凍部５を真空槽１に取り付けたら、螺子部材２３により固定蓋５１を着脱部５０に固定して第１治具挿通孔７３Ａ，第２治具挿通孔７３Ｂを閉鎖する。その後、第２仕切弁８６を開放させて真空ポンプ８７で第２真空断熱室１１を真空状態にする。なお、第１仕切弁８３を開放させれば、第２真空断熱室１１及び第１真空断熱室１０が連通する。
【００７３】
また、別の冷凍部５を真空槽１の第２取付フランジ１９部に取り付けないときには、固定蓋５１（あるいは別の蓋）を第２取付フランジ１９に当てて、螺子部材２３で固定蓋５１を第２取付フランジ１９に固定しておく。この場合、固定蓋５１（あるいは別の蓋）が第２取付フランジ１９の差し込み口２０を覆い、且つ、第２シール部材２４のシール作用により差し込み口２０から第２真空断熱室１１への大気の進入を抑えることができると共に、第１治具挿通孔７３Ａ及び第２治具挿通孔７３Ｂを固定蓋５１（あるいは別の蓋）で気密的に覆う。
【００７４】
ところで本実施例によれば、第２締結部材７０Ｂを外す治具１００Ｂを第２第２真空断熱室１１Ｂに挿入させるときに、途中にある第１冷却ステージ６Ａ及び第１外郭冷却ステージ３Ａに治具１００Ｂが干渉しないようにする必要がある。そこで本実施例によれば、図３（Ａ）に示すように、第１冷却ステージ６Ａに治具挿通孔７３Ｄが形成されている。更に図３（Ｂ）に示すように、第１外郭冷却ステージ３Ａにサブ開口３６ｂが治具挿通孔７３Ｄに対面するように形成されているため、治具挿通孔７３Ｄ及びサブ開口３６ｂに治具１００Ｂを挿通させ、その治具１００Ｂにより第２締結部材７０Ｂの締結、締結解除を行うことができる。治具挿通孔７３Ｄは仮想線β１上に形成されており、治具挿通孔７３Ｄの周方向の位相がサブ開口３６ｂ，第２締結孔３５Ｂと同一とされている。
【００７５】
更に本実施例によれば、第１実施例と同様に、冷凍部５を第２真空断熱室１１から取り外すときに、前述したように第１仕切弁８３を閉じて第１真空断熱室１０及び第２真空断熱室１１の連通を遮断すれば、第１真空断熱室１０への大気の進入を防止できると共に、第１真空断熱室１０の高真空断熱状態を良好に維持することができ、ひいては被冷却体３００を極低温状態に維持することができる。なお、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との間に、熱的接触性を更に高めるためにインジウム等の熱伝導性が良い軟金属を介在させておくことが好ましい。
【００７６】
なお本実施例は図２に示すように冷凍部５は第１冷却ステージ６Ａ及び第２冷却ステージ６Ｂをもつ２ステージタイプであるが、３ステージタイプとすることもできる。
【００７７】
（第３実施例）
本発明の第３実施例について図４〜図６を参照して説明する。第３実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。図４に示すように、極低温冷凍機は、真空断熱機能を有する真空槽１と、真空槽１に着脱可能に取り付けられる冷凍部５とを備えている。
【００７８】
冷凍部５は、第２真空断熱室１１内に着脱可能に出し入れされるものである。図４に示すように、冷凍部５は、着脱部５０と、着脱部５０に繋がる連設部５２と、連設部５２の先端に繋がる冷却ステージ６とをもつ。この外部操作手段７Ｗは、外郭冷却ステージ３に設けられ半径方向に移動可能な締結部材７０と、真空槽１の外部から操作され操作に伴い締結部材７０を冷却ステージ６の半径方向（矢印Ｄ１，Ｄ２方向）に変位させる治具１００とを有する。
【００７９】
図６及び図５に模式的に示すように、締結部材７０は、周方向に分散して配置され外周側に第１傾斜面７６を有すると共に締結部材７０の半径方向（矢印Ｄ１，Ｄ２方向）に沿って変位可能な複数の爪部７５と、爪部７５の第１傾斜面７６に係合する第２傾斜面７７を内周側に有する係合体７８と、係合体７８を押圧する押圧部材７９とをもつ。係合体７８は爪部７５を包囲するように配設されている。周方向に隣設する爪部７５間には、バネ部材７４（図５参照）が配置されている。爪部７５は、熱伝導性の良好な金属で形成されており、外郭冷却ステージ３及び冷却ステージ６に熱的接触する。
【００８０】
治具１００の先端には回転体１３０が設けられている。回転体１３０の外周部には雄螺子１３０ｗが形成されており、外郭冷却ステージ３の雌螺子孔３ｗに螺進退可能に螺合している。図４に示すように、治具１００は着脱部５０の治具挿通孔７３に気密的に挿通されており、着脱部５０の外方に露出する操作部１００ｘを有する。固定蓋５１は着脱部５０に固定されている。固定蓋５１により、治具挿通孔７３は第３シール部材２５を介して気密的に閉鎖されている。
【００８１】
さて、真空室１の外部に露出している操作部１００ｘを一方向に回転操作して治具１００をこれの軸芯回りで回転操作すれば、回転体１３０が回転しつつ矢印Ｙ２方向に移動する。この結果、押圧板７９が矢印Ｙ２方向に移動し、係合体７８が矢印Ｙ２方向に変位する。この結果、係合体７８の第２傾斜面７７が爪部７５の第１傾斜面７６を押圧する。これにより締結部材７０の爪部７５がバネ部材７４に抗して縮径する。即ち、複数の爪部７５が径内方向つまり矢印Ｄ１方向に移動し、爪部７５の内面７５ｉで冷却ステージ６の外周面を締結することができる。この結果、冷却ステージ６の外周面と爪部７５の内周面との熱的接触性を高めることができる。
【００８２】
また、メンテナンス等のため冷凍部５を真空槽１から取り外すときには、前述のように冷凍機の運転を停止させると共に、図４において第１仕切弁８３を閉鎖した状態で、第２仕切弁８６を開放し、非凝縮性気体を気体源２７から第２真空断熱室１１に送給する。この場合、第２真空断熱室１１は大気とほぼ同程度の圧力とされる。上記したように非凝縮性気体を第２真空断熱室１１に送給した後、操作部１００ｘを逆方向に回転操作して治具１００をこれの軸芯回りで逆方向に回転操作すれば、回転体１３０が回転しつつ矢印Ｙ１方向に移動する。するとバネ部材７４により複数の爪部７５が拡径方向つまり矢印Ｄ２方向に自動的に移動し、爪部７５の第１傾斜面７６が係合体７８の第２傾斜面７７を矢印Ｄ２方向に押圧する。この結果、爪部７５が冷却ステージ６の外周面から離脱し、爪部７５による締結が解除される。その後、螺子部材２３を外すことにより、着脱部５０を第２取付フランジ１９から取り外し、冷凍部５を第２真空断熱室１１から離脱させる。従って冷凍部５を構成する冷却ステージ６、連設部５２、着脱部５０は、第２真空断熱室１１から離脱される。
【００８３】
そして予め用意しておいた別の冷凍部５を第２取付フランジ１９の差し込み口２０から第２真空断熱室１１内に矢印Ｙ２方向に差し込み、その冷凍部５の冷却ステージ６を外郭冷却ステージ３に接近させると共に、螺子部材２３により着脱部５０を第２取付フランジ１９に着脱可能に保持する。
【００８４】
更に治具１００の操作部１００ｘを操作すれば、前述同様に、係合体７８が矢印Ｙ２方向に変位し、係合体７８の第２傾斜面７７と爪部７５の第１傾斜面７６との係合により、複数の爪部７５が径内方向つまり矢印Ｄ１方向に移動し、爪部７５の内側で冷却ステージ６の外周面を締結することができる。この結果、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との熱的接触性を高めることができる。
【００８５】
なお本実施例では、操作部１００ｘを一方向に回転操作して治具１００をこれの軸芯回りで回転操作することにしているが、これに限らず、直動タイプの別の治具を設け、治具の操作部を矢印Ｙ１，Ｙ２方向に直動操作させて治具をこれの軸芯に沿って直動させることにしても良い。また本実施例では、図４に示すように冷凍部５は冷却ステージ６をもつ１ステージタイプであるが、２ステージタイプ、３ステージタイプとすることもできる。
【００８６】
（第４実施例）
本発明の第４実施例について図７を参照して説明する。第４実施例は第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。図７に示すように、極低温冷凍機は、真空断熱機能を有する真空槽１と、真空槽１に着脱可能に取り付けられる冷凍部５とを備えている。
【００８７】
冷凍部５は、第２真空断熱室１１内に着脱可能に出し入れされるものである。冷凍部５は、着脱部５０と、着脱部５０に繋がる連設部５２と、連設部５２の先端に繋がる冷却ステージ６とをもつ。
【００８８】
本実施例に係る外部操作手段７Ｘは、図７に示すように、冷却ステージ６を第２真空断熱室１１に進入させつつ冷凍部５の着脱部５０を螺子部材２３により着脱可能に設置するプレート状の設置部９０と、設置部９０の貫通孔９０ｍに挿通された締結部材７０とを有する。締結部材７０は、第２取付フランジ１９の雌螺子孔状の取付孔１９ｍに螺進退可能に螺合された雄螺子部材で形成されている。
【００８９】
図７に示すように、真空槽１側の取付部としての第２取付フランジ１９と設置部９０との間には、伸縮可能な伸縮部材として機能できるベローズ９１が配設されている。締結部材７０の締結及び締結解除に伴って設置部９０が矢印Ｙ１，Ｙ２方向に変位したときでも、ベローズ９１は伸縮できるため、第２真空断熱室１１の真空状態を確保する。
【００９０】
図７に示す状態において、真空槽１の外部から締結部材７０の頭部７０ｍを回転操作して第２取付フランジ１９の取付孔１９ｍに螺進退させれば、ベローズ９１を伸縮させつつ、設置部９０を真空槽１に対して矢印Ｙ１，Ｙ２方向に変位可能とすることができる。この場合、締結部材７０を一方向に回転操作して設置部９０を真空槽１に対して矢印Ｙ２方向に変位させれば、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との熱的接触性を高めることができる。また締結部材７０を他方向に回転操作して設置部９０を真空槽１に対して矢印Ｙ１方向に変位させれば、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との熱的接触性を緩めることができる。
【００９１】
図７に示す状態において、メンテナンス等のため冷凍部５を真空槽１から取り外すときについて説明を加える。この場合、前述のように冷凍機の運転を停止させると共に、第１仕切弁８３を閉鎖した状態で第２仕切弁８６を開放し、非凝縮性気体を気体源２７から第２真空断熱室１１に送給する。この場合、第２真空断熱室１１は大気とほぼ同程度の圧力とされる。
【００９２】
上記したように非凝縮性気体を第２真空断熱室１１に送給した後、螺子部材２３を外すことにより、冷凍部５の着脱部５０を設置部９０から離脱させる。従って冷凍部５を構成する冷却ステージ６、連設部５２、着脱部５０は、第２真空断熱室１１から離脱される。
【００９３】
そして予め用意しておいた別の冷凍部５を第２取付フランジ１９の差し込み口２０から第２真空室１１内に矢印Ｙ２方向に差し込み、その冷凍部５の冷却ステージ６を外郭冷却ステージ３に接触させると共に、螺子部材２３により着脱部５０を設置部９０に着脱可能に保持する。
【００９４】
更に真空槽１の外部から締結部材７０の頭部７０ｍを回転操作して締結部材７０を螺進させれば、設置部９０が矢印Ｙ２方向に変位して設置部９０が真空槽１内の外郭冷却ステージ３に相対的に近づくため、冷凍部５の冷却ステージ６を第２真空断熱室１１の奥方に向けて変位させ、これにより冷却ステージ６を外郭冷却ステージ３に押し付けることができる。故に、冷却ステージ６と外郭冷却ステージ３との熱的接触性を高めることができる。この結果、冷却ステージ６により外郭冷却ステージ３を効率よく冷却させることができる。なお本実施例は図７に示すように冷凍部５は冷却ステージ６をもつ１ステージタイプであるが、２ステージタイプ、３ステージタイプとすることもできる。
【００９５】
（その他）
その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］第１真空断熱室と、第２真空断熱室と、前記第１真空断熱室及び前記第２真空断熱室を仕切ると共に外郭冷却ステージをもつ隔壁部とを有する真空槽と、
前記第２真空断熱室内に着脱可能に出し入れされ、前記外郭冷却ステージに熱的に接触可能であり且つ極低温に維持される冷却ステージをもつ冷凍部とを具備する極低温冷凍機において、第１真空断熱室及び第２真空断熱室を連通する第１形態と、第１真空断熱室及び第２真空断熱室を非連通とする第２形態とに切り替える切替弁が設けられていることを特徴とする極低温冷凍機。この場合、冷凍部の冷却ステージを第２真空断熱室から外すため、第２真空断熱室が大気に露出するときには、切替弁により、第１真空断熱室及び第２真空断熱室を非連通とさせれば、第１真空断熱室の高真空状態、極低温状態を維持するのに有利である。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る極低温冷凍機によれば、真空槽の外部から外部操作手段を操作することにより、冷却ステージ及び外郭冷却ステージのうちの一方を他方に対して押し付ける押し付け力を発生させ、冷却ステージと外郭冷却ステージとの熱的接触性が高められる。これにより冷却ステージにより外郭冷却ステージを効率よく冷却でき、ひいては被冷却体を効率よく冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係り、極低温冷凍機を模式的に示す構成図である。
【図２】第２実施例に係り、極低温冷凍機を模式的に示す構成図である。
【図３】（Ａ）は第１冷却ステージの平面図であり、（Ｂ）は第１外郭冷却ステージの平面図であり、（Ｃ）は第２冷却ステージの平面図であり、（Ｄ）は第２外郭冷却ステージの平面図である。
【図４】第３実施例に係り、極低温冷凍機を模式的に示す構成図である。
【図５】第３実施例に係り、締結部材を示す構成図である。
【図６】第３実施例に係り、締結部材を示す断面図である。
【図７】第４実施例に係り、極低温冷凍機を模式的に示す構成図である。
【図８】従来技術に係り、極低温冷凍機を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
図中、１は真空槽、１０は第１真空断熱室、１１は第２真空断熱室、１２は隔壁部、３は外郭冷却ステージ、３６は逃げ開口、５は冷凍部、５０は着脱部、５１は固定蓋、５２は連設部、６は冷却ステージ、７は外部操作手段、７０は締結部材、７３は治具挿通孔、７５は爪部、８は排気系、８２は第１通路、８５は第２通路、８３は第１仕切弁（切替弁）、８６は第２仕切弁（切替弁）、９０は設置部、９１はベローズ、１００は治具を示す。

Claims

第１真空断熱室と、第２真空断熱室と、前記第１真空断熱室及び前記第２真空断熱室を仕切ると共に外郭冷却ステージをもつ隔壁部とを有する真空槽と、
前記第２真空断熱室内に着脱可能に出し入れされ、前記外郭冷却ステージに熱的に接触可能であり且つ極低温に維持される冷却ステージをもつ冷凍部とを具備する極低温冷凍機において、
前記極低温冷凍機は、
前記冷却ステージ及び前記外郭冷却ステージの接触度が増加するように、前記冷却ステージ及び前記外郭冷却ステージのうちの一方を他方に対して押し付ける押し付け力を、前記真空槽の外部からの操作で実行する外部操作手段を具備することを特徴とする極低温冷凍機。
請求項１において、前記外部操作手段は、前記冷却ステージと前記外郭冷却ステージとを締結する締結部材と、前記締結部材を操作させて前記冷却ステージ及び前記外郭冷却ステージの熱的接触性を高める治具を前記真空槽の外部から挿通する治具挿通孔とを有することを特徴とする極低温冷凍機。
請求項２において、前記締結部材は螺子部材であることを特徴とする極低温冷凍機。
請求項１において、前記外部操作手段は、前記冷却ステージ及び前記外郭冷却ステージのうちの少なくとも一方に設けられ前記冷却ステージ及び前記外郭冷却ステージに接触可能な締結部材と、前記真空槽の外部から操作され、操作に伴い前記締結部材を前記冷却ステージの半径方向に変位させて前記冷却ステージと前記外郭冷却ステージとの熱的接触性を高める治具とを有することを特徴とする極低温冷凍機。
請求項１において、前記外部操作手段は、前記冷却ステージ及び前記外郭冷却ステージのうちの少なくとも一方に設けられ前記冷却ステージ及び前記外郭冷却ステージに接触可能な締結部材と、前記真空槽の外部から操作され操作に伴い前記締結部材を前記冷却ステージの半径方向に変位させて前記冷却ステージと前記外郭冷却ステージとの熱的接触性を高める治具を前記真空槽の外部から挿通する治具挿通孔とを有することを特徴とする極低温冷凍機。
請求項１において、前記外部操作手段は、前記冷却ステージを前記第２真空断熱室に進入させつつ前記冷凍部を設置する設置部と、前記冷却ステージと前記外郭冷却ステージとの熱的接触性を高める方向に前記設置部を前記真空槽に対して変位可能に保持する締結部材とを有することを特徴とする極低温冷凍機。
請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項において、前記冷却ステージは、第１冷却ステージと、前記第１冷却ステージの先方に設けられた第２冷却ステージとを有しており、
前記外郭冷却ステージは、前記第１冷却ステージに熱的に接触可能な第１外郭冷却ステージと、前記第２冷却ステージに熱的に接触可能な第２外郭冷却ステージとを有しており、
前記第１外郭冷却ステージ及び前記第２冷却ステージのうちの少なくとも一方は、前記第２冷却ステージを前記第２真空断熱室内に進入させるとき、前記第２冷却ステージと前記第１外郭冷却ステージとの干渉を抑える逃げ開口を有することを特徴とする極低温冷凍機。
請求項１〜請求項７のうちのいずれか一項において、前記第１真空断熱室及び前記第２真空断熱室を連通する第１形態と、前記第１真空断熱室及び前記第２真空断熱室を非連通とする第２形態とに切り替える切替弁が設けられていることを特徴とする極低温冷凍機。