JP2818261B2 - クライオスタット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、クライオスタットに係り、督に電子回路素
子等を極低温に冷却するのに適したクライオスタットに
関する。

（従来の技術） クライオスタットは、通常、第７図に示すように、内
部に被冷却物を収容する部屋Ｐを備えたクライオスタッ
ト本体１と、部屋Ｐ内を所定の温度に冷却する冷凍機２
とで構成されている。

クライオスタット本体１は、内槽11と、この内槽11を
取り囲むように配置された外槽12と、この外槽12と内槽
11との間に形成された真空断熱層13と、この真空断熱層
13内に配置された輻射熱シールド板14とで構成されてい
る。そして、内槽11内、つまり部屋Ｐ内に被冷却物15
と、この被冷却物15を極低温に冷却する液体ヘリウムで
代表される冷媒液16とが収容される。

一方、冷凍機２は、通常、第１の冷却ヘッド21と、こ
の第１の冷却ヘッド21より低温で、かつ冷媒液16の蒸発
によって生成されたガスを再凝縮させ得る温度に冷却さ
れた第２の冷却ヘッド22とを備えている。そして、第１
の冷却ヘッド21で輻射熱シールド板14を冷却し、また第
２の冷却ヘッド22で冷媒液16の蒸発によって生成された
ガスを再凝縮させる再凝縮面を形成している。

しかしながら、上記のように構成されたクライオスタ
ットでは、冷媒液16の蒸発を抑えるために、常に冷凍機
２を運転する必要がある。このため、被冷却物15が、た
とえば量子磁束計やジョセフソン素子を組み込んだ電子
回路のように電気的ノイズや磁気ノイズや振動を嫌うも
のの場合には、その正常な動作が冷凍機の運転によって
妨げられる問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、従来のクライオスタットにあっては、被
冷却物が電気的ノイズや磁気ノイズや振動を嫌うものの
場合には、ほとんど使用できない欠点があった。

そこで本発明は、冷凍機の運転を停止した状態でも長
時間に亘って被冷却物を良好に冷却でき、たとえば電気
的ノイズや磁気ノイズや振動を嫌う被冷却物の場合であ
っても、これらに悪影響を与えることなく冷却できるク
ライオスタットを提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係るクライオス
タットは、内部に被冷却物を収容する部屋を備えたクラ
イオスタット本体と、前記部屋内に配置された蓄冷体
と、この蓄冷体を冷却する冷凍機とを備えている。

（作 用） 蓄冷体は冷凍機によって所定温度に冷却される。未、
熱容量の大きい蓄冷体が設置されているものとすると、
この蓄冷体は一度冷却されると、冷凍機で冷却されなく
ても長時間に亘って低温状態を保持する。したがって、
冷凍機の運転を停止した状態でクライオスタット内を十
分に低温に保持することが可能となる。このため、電気
的ノイズや磁気ノイズや振動を嫌う被冷却物の場合に
は、まず冷凍機で蓄冷体を所定温度まで冷却し後に、冷
凍機の運転を停止させる。そして、冷凍機の運転を停止
している間に被冷却物を動作させれば、電気的ノイズや
磁気ノイズや振動を受けることなく被冷却物を動作させ
ることができる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら実施例を説明する。第１図
には本発明の一実施例に係るクライオスタットが示され
ている。なお、この図では第７図と同一部分が同一符号
で示されている。したがって、重複する部分の説明は省
略する。

この実施例に係るクライオスタットが従来ものと異な
る点は、部屋Ｐ内に比較的熱容量の大きい蓄冷体31を設
置し、この蓄冷体31を冷凍機２の第２の冷却ヘッド22に
熱的に接続したことにある。

蓄冷体31は、この例では4.2K付近の極低温下において
大きな比熱を有する材料、たとえば第３図に示されてい
るEr₃Niによって形成されている。勿論、第３図から第
６図に示されている他の材料、たとえばGd_0.5Er_0.5Rh,G
dRh,ErNi₂,CeB₆,EuB_5.97Ｃ_0.03,MnNb₂O₆,Pb₂GdNbO₆など
で蓄冷体31を構成することもできる。

このような構成であると、冷凍機２を運転することに
よって、蓄冷体31を所定温度に冷却することができ、こ
の蓄冷体31の表面で冷媒液16の蒸発によって生成された
ガスを再凝縮させることができる。

この場合、蓄冷体31はクライオスタット本体１内、つ
まり真空断熱層14で覆われた部屋Ｐ内に収容されている
ので、一度冷却されると、冷凍機２で冷却されなくても
長時間に亘って低温状態を保持する。したがって、冷凍
機２の運転を停止した状態で部屋Ｐ内を十分に低温に保
持することが可能となる。このため、電気的ノイズや磁
気ノイズや振動を嫌う被冷却物15の場合には、被冷却物
15を動作させない時間帯、たとえば夜間時に冷凍機２で
蓄冷体31を所定温度まで冷却しておく。そして、日中は
冷凍機２の運転を停止させ、この日中に被冷却物15を動
作させれば、電気的ノイズや磁気ノイズや振動を受ける
ことなく被冷却物15を動作させることができる。

第２図には本発明の別の実施例に係るクライオスタッ
トが示されている。

この実施例に係るクライオスタットでは、蓄冷体31の
表面に熱的に密接状態に被冷却物15を取り付け、冷媒液
を省略するようにしている。

このように構成しても前記実施例と同様の効果を発揮
させることができる。そして、この場合には冷媒液を必
要としないので、内槽も省略でき、構成の単純化を図る
ことができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。すなわち、上述した実施例では、4.2K付近の冷却
温度を対象にしているが、この温度に限定されるもので
はない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、電気的ノイズや
磁気ノイズや振動を嫌う被冷却物の場合でも、この被冷
却物を性状に動作させることが可能なクライオスタット
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るクライオスタットの概
略構成図、第２図は本発明の別の実施例に係るクライオ
スタットの概略構成図、第３図から第６図は蓄冷体とし
て使用できる各種材料の温度に対する比熱特性を示す
図、第７図は従来のクライオスタットの概略構成図であ
る。 １……クライオスタット本体、２……冷凍機、11……内
槽、12……外槽、13……真空断熱層、14……輻射熱シー
ルド板、15……被冷却物、16……冷媒液、21……第１の
冷却ヘッド、22……第２の冷却ヘッド、31……蓄冷体。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に被冷却物を収容する部屋を備えたク
   ライオスタット本体と、前記部屋内に配置された蓄冷体
   と、この蓄冷体を冷却する冷凍機とを備えてなることを
   特徴とするクライオスタット。