JPH02298765A

JPH02298765A - 多段式蓄冷型冷凍機及びそれを組み込んだ冷却装置

Info

Publication number: JPH02298765A
Application number: JP1286914A
Authority: JP
Inventors: Hideto Yoshimura; 吉村　秀人; Masashi Nagao; 長尾　政志; Takashi Inaguchi; 隆稲口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1990-12-11
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH0796974B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、多段式蓄冷型の冷凍機、及びこの冷凍機を
利用した冷却装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２９図は、例えば、Ａｄｖａｎａｅｓ　ｉｎ　Ｃｒｙ
ｏｇａｎｉ。

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｖｏｌ、１５　ｐ４２８１９
６９年に示された従来の多段式蓄冷型冷凍機であるとこ
ろの３段ＧＭ冷凍機である。図中（１）は第３段蓄冷器
で蓄冷材として鉛工が用いられている。（２）は第２段
蓄冷器で蓄冷材として鉛工が用いられ、（３）は第１蓄
冷器で蓄冷材として銅金網が用いられている。（４）は
第３段ディスプレーサ、（５）は第２段ディスプレーサ
、（６）は第１段ディスプレーサである。（７）は第３
段ディスプレーサ（４）の外周からヘリウムガスα・が
漏れることを防ぐ第３段シール、（８）は第２段ディス
プレ−？　（５）の外ＪＮからヘリウムガスＱＩＳが漏
れることを防＜’ｆｆ１２段シール、（９）は第１段デ
ィスプレーサ（６）の外局からヘリウムガス（至）が漏
れることを防ぐ第３段シール、αＯはホーニングパイプ
で作られる３段になっているシリンダー、（６）はヘリ
ウム圧縮機（至）で圧縮されたヘリウムガスａ６を導入
する吸気バルブで（２）は同じくヘリウムガスαＧを排
出する排気バルブ、（至）は駆動モータ、α４は駆動モ
ーターの回転を直線運動に変換しこの動きに同期させて
吸気バルブ０排出バルブ＠を動作する駆動機構である。

（財）はヘリウムガス頭が膨張する第３段膨張室、（至
）は同じく第２段膨張室、ａ優も同じく第１段膨張室で
ある。勾は第３段膨張室で発生する冷凍を被冷却体（図
示せず］に伝える第３段サーマルステージ、（２）は同
じく第２段サーマルステージ、囚も同じく第１段サーマ
ルステージである。

次に動作について説明する。第３０図は各膨張室Ｍ〜（
至）のｐ−ｖ線図である。縦軸は各膨張室＠〜（至）の
圧力、横軸は同じく容積である。まず第３０図における
】の状態ではディスプレーサ−（４）〜（６）は最上端
にあり、吸党バルブ但が開き排気バルブ■が閉じている
ので各膨張室ση〜α９の圧力は高圧ＰＨになっている
。次に１→２ではディスプレーサ−（４）〜（６）が下
に動き、それに伴い高圧のヘリウムガスαＧがそれぞれ
の蓄冷器（１）〜（３）を通じて、それぞれの膨張室に
導入される。この聞咎バルブ＠、■は動かない。高圧の
ヘリウムガスμｓはそれぞれの蓄冷器で冷却され、所定
の温度まで冷却される。

２は膨張室の容積が最大になった状態であり、この時吸
気バルブ０は閉じて排２バルブ＠が開く。

この時、高圧のヘリウムガスαＧが低圧ガス部に膨張し
て冷凍が発生し３の状態になる。３−４ではディスプレ
ーサ−（４）〜（６）が上方に移動し低圧のヘリウムガ
スσＧを排出する。この時の低圧のヘリウムガスα＠は
各蓄冷器（１）〜（３）を冷却し、自身は昇温されヘリ
ウム圧縮機（至）に戻る。４は膨張室の容積が最少にな
った状態で、この時排気バルブ＠は閉じ、吸気バルブ０
が開き膨張室□□□〜α９の圧力は低圧から高圧になっ
て１の状態に戻る。

〔発明が解決しようとする課題〕従来の多段式蓄冷型冷凍機では以上のように構成されて
いたので１０°Ｋ以下では第３段蓄冷器の蓄冷材である
鉛の比熱が小さくなり、またヘリウムガスの比熱が大き
くなるので第３段蓄冷器の効率が急撤に低下し６．５°
Ｋ以下の温度を得られない問題があった。

また４°Ｋではヘリウムの物性の変化から図示冷凍量よ
り発生冷凍量が小さくなるので従来では問題にならなか
ったシールのしゆう動抵抗による発熱が問題になる。

また４°Ｋ付近の温度では第３段ヒートステージの比熱
が小さくなり冷凍サイクル中の温度振幅が大きくなり、
また効率を低下させる問題があった。

また従来の多段式蓄冷型冷凍機に、仮に希土類金属を含
む合金または化合物（以後希土類物質と定義する６　）
を用いたとすると、蓄冷材の微粉末が運転中の振動で発
生し、シール部へ付着しシール効果を減じたり、ディス
プレーサ−とシリンダーの摩擦を増大させる問題があ５
た。

本発明の目的は、上記のような問題点を解消するためＩ
ζなさｎたもので効率が高く温度安定性にも秀１．かつ
信頼性の高い多段式蓄冷型冷凍機を得ること、並びにこ
の冷凍機を利用した各揮冷却装雷を提供するにある。

〔課題を解決しようとする手段〕

大発明Ｅこよｊば、常温部の圧縮機で圧縮された同一の
ヘリウムガスを作動流体とし、温度レベルの異なる１個
以上の膨張室と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機にお
いて上記蓄冷器の蓄冷材として希土類金属を含む合金ま
たは化合物を用いることを特徴とした多段式蓄冷型冷凍
機が提供される。

大発明によれば、常温部の圧縮機で圧縮さねた同一のヘ
リウムガスを作動流体とし、温度レベルの異なる１個以
上の膨張室と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機におい
て蓄冷器の蓄冷材を比熱の大入な温度領域に応じて二種
類以上組み合わせて構成し、高温側にＧｄＲｈ　を低温
側にＧｄ０．、Ｅｒ０．、Ｒｈを用い、上記ＧｄＲｂの
重量比を４５％〜６５％にすることを特徴とする多段式
蓄冷型冷凍機が提供される。

また本発明によれば、常温部の圧縮機で圧縮された同一
のヘリウムガスを作動流体とし、温度レベルの異なる１
個以上の膨張室と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機ｌ
ζおいてシールのしゆつ動抵抗による発熱量を膨張室で
の等温過程に基づく理論発生冷凍量より小さくしたこと
を特徴とする多段式蓄冷型冷凍機が提供される。

また本発明によ１ば、常温部の圧縮機で圧縮さまた同一
のヘリウムガスを作動流体とし、温度レベルの異なる１
個以上の膨張室と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機に
おいてシリンダーのシールしゆう動部外面に熱の良導体
からなるサーマルアンカを取り付け、上記サーマルアン
カを高温側のサーマルステージに熱的に接続しシールの
しゆう動抵抗による発熱を高温側のサーマルステージで
吸収させることを特徴とする多段式蓄冷型冷凍機が提供
される。

さらに本発明によれば、常温部の圧縮機で圧縮された同
一のヘリウムガスを作動流体とし、温度レベルの異なる
１個以上の膨張室と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機
において１０°Ｋ以下の温度になるシリンダの先端部、
サーマルステージもしくはディスプレーサ−の先端部に
その温度領域で比熱の大入な希土類金属を含む合金また
は化合物もしくはヘリウムを入ねた容器を取り付け冷凍
サイクル中の温度変化を少なくしたことを特徴とする多
段式蓄冷型冷凍機が提供される。

さらζこ、本発明によれば、改良さまた多段式蓄冷型冷
凍機をクライオポンプ、超電導マグネット、ＳＱＵＩＤ
　、超電導コンピュータ、赤外線望遠鏡へ組み込んだ装
首が提供される。

〔作用〕

本発明においては、多段式蓄冷型冷凍機の冷凍能力を向
上でき、また、各種装置を良好に冷却で〉る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において（１）は第３段蓄冷器の低温部、のは第３段
蓄冷器の高温部、（至）はシリンダーのシールしゆう動
部の外面に取り付けらねたサーマルアシカ、（至）は第
３段ディスプレーサ−１４）の先端ｌζ取り付けらねた
内部均熱用蓄冷材、＠は同じく第３段サーマルステージ
（支）に取り付けらまた外部均熱用蓄冷材である。いは
ト丹ツブ用磁石である。

第５　図（１３（ｂ＋において弼は第３段シールである
ピストンリング（７ａ）のテンションリングである。

（７ｂ）は第３段シールであるうビリンスシールを示す
。

第７図において四は断熱のための真空槽、Ｃ（）はヘリ
ウム導管、３１）はヘリウムボンベ、（至）はヘリウム
ボンベのガスを減圧する減圧弁、（至）は圧力計、（至
）はヘリウムタンクを用いた外部均熱用蓄冷材（至）に
取り付けられたヒーター、（至）は液体ヘリウム、（至
）は温度センサー、（ロ）は放射シールドである。

第９図において（至）は蓄冷材が微粉化してできた蓄冷
材微粉末、（至）は蓄冷器出口部に設けらｊ、たトラッ
プ用磁石２、（転）は蓄冷器中心部に設けられたトラッ
プ用磁石３である。

上記のように構成された多段式蓄冷型冷凍機においては
第３段蓄冷器の蓄冷材（１）、のに１０”Ｋ以下の低温
で比熱の大入な希土類物質を用いるので蓄冷器としての
効率を向上させることが可能となる。

第２図に単位体積当りの鉛と希土類物質例えばＧｄＲｈ
　とＧｄ（１，５′Ｅｒ（１，５Ｒｈ　　と２０バール
のヘリウムの比熱を示す。第１図において例えば約２０
バールに圧縮さｊたヘリウムガスは第１段蓄冷器（３）
で４０°Ｋ、第２段蓄冷器（２）で１１°Ｋに冷却され
、第３段蓄冷器（１ンでさらＩζ冷却され第３段膨張室
（財）に導かれる。

この時、例えば第３段蓄冷器（１）の蓄冷材として鉛を
用いると第２図に示すように比熱がヘリウムガスより小
さいのでヘリウムガスは充分冷却されずに第３段膨張室
（ロ）に導かれるので膨張室の温度が上昇し、損失が生
じる。しかし蓄冷材として例えばＧｄＲｈ　を用いれば
第２図に示すように比熱が鉛より大きいので損失が小さ
くなり到達温度が下がる。

鉛とＧｄＲｈ　ｅ第３段蓄冷器の蓄冷材（１）に用いた
比較実験を行なった結果、鉛では到達温度が６．５Ｘ程
度であるがＧｄＲｈ　を用いると５．５　°Ｋまで冷却
できた。また第２図から明・らかなようにＧｄＲｈは２
０′Ｋから７．５　°Ｋで比熱が大きく、Ｇｄｏ、、Ｋ
ｒ（１，、Ｒｈは７．５　′に以下で比熱が大入いので
ＧｄＲｈ　を第３段蓄冷器の高温部のに用いＧｄＯ，５
Ｅｒｏ、、Ｒｈを第３段蓄冷器の低温部（１）に用いれ
ばより高い効率で動作する。

第３図にＧｄｏ、、Ｅｒｏ、６ＲｈとＧｄＲｈの比率を
変化させた際の到達温度の変化を示す。ＧｄＲｈの重量
比を４５％〜６５％にすれば到達温度が下がる。第４図
に等温変化を仮定した際の発生冷凍量の温度変化を示す
。高圧は２０バール低圧は６バールとしている。

発生冷凍量は図示冷凍量で無次元化しである。温度が置
ければヘリウムガスａ（３は理想気体とみなせ、無次元
化された発生冷凍量はほぼ１になる。しかし第４図に示
すように７°Ｋ以下の温度領域では急激に小さくなる。

従来の多段式蓄冷型冷凍機ではこの点が明らかにされて
いなかった。そのため、第３段シール（７）の面圧が大
キ＜シゆう動抵抗による発熱が問題となる。

第５図（１）　（ｂ）にピストンリング式の第３段シー
ル（７ａ）の構造を示す。ピストンリング（７ａ）はテ
ンションリング（至）によって外周方向の力を受ける。

そのため、ピストンリング（７ａ）の外周面とシリンダ
σＧの内周面が密着し、ヘリウムガスａｅが通過するの
ヲ防り。テンションリング（ハ）の力が大きい程密着性
が上りシール性も良くなる。しかし、面圧が大きくなる
のでシールのしゆう動抵抗が大きくなり発熱も大〜くな
る。従来は発生冷凍量を図示冷凍量が等しいと考えられ
ていたのでテンションリング（至）の面圧が過大であっ
た。大発明においては。

発生冷凍量を計算し、もれが少なく、かつ、冷凍を発生
できるテンションリング（支）の力をＲ択した。

例えばしゆう動抵抗が図示冷凍量の４％になる様にした
ところ、良好なシール性を得た。シール部のもれ量はシ
リンダー内面の表面荒さ１２：も依存する。第６図にシ
リンダの内面荒さと、第３段サーマルステージ（ホ）の
到達温度の関係を示す。シリンダ内面の表面荒さを０．
５μｍ　ＲＭＳ　　としたので到達温度３．６８１ｃを
得た。

また第５図（６）にラビリンス式の第３段シール（７ｂ
）を用いた例を示す。ラビリンスシール（７ｂ）外周面
とシリンダー内周面のすきまは非常に小さくしであるの
でヘリウム（至）が通過する際の抵抗が大きくなり通過
する量を少なくするものである。このシールはしゆう動
抵抗が小さいので発熱も小さい。

第１図に示す内部均熱用蓄冷材（至）は極低温で比熱の
大入な希土類物質例えばＥｒＲｈやＥｒＮＬｌからなる
ものであり冷凍発生部の熱容量を大きくする。

その結果冷凍サイクル中の温度変化が小さくなり、ひい
ては効率を向上させる。

外部均熱用蓄冷材（至）も上述したのと同様な効果を有
する。外部均熱用蓄冷材（至）としては、上述した希土
類物質の外にヘリウムタンクも考えられる。

第７図は以上の発明の効果を証明するために行なった実
験の模式図である。冷凍機の低温になる部分は真空槽翰
中で真空断熱されている。放射シールド（２）は低温部
への放射による熱侵入を低減している。（至）は外部均
熱用蓄冷材であるヘリウムタンクである。ヘリウムボン
ベｅＴＪのヘリウムはＭ圧弁（至）で減圧され大気圧程
度の圧力にされヘリウム導管（７）を用いてヘリウムタ
ンク鏝に導かれる。ヒータ（至）は加熱用で温度センサ
（至）は、第３段サーマルステージ員の温度を示す。こ
の実験装置を用いて実験を行なった結果世界で初めてＧ
Ｍ冷凍機単独でヘリウムを液化することができた。第８
図に、この冷凍機の冷却能力を示す。到達温度は３．５
８°Ｋであった。これはこれまでの記録６．５　°Ｋを
大永く上まわるものである。

希土類物質は、一般にもろく長時間使用すると第９図に
示すように蓄冷材微粉末（至）が生じ第３段膨張室（ロ
）に排出されシール部に付着してもれを増大させる原因
となる。一方、蓄冷材に用いる希土類物質は使用する温
度領域では多くが強磁性体になる。トラップ用磁石勿は
強磁性体となった蓄冷材微粉末を吸着する。その結果シ
ール部は影響を受けない。トラップ用磁石２（至）は第
３段蓄冷器（１）の出口にあり蓄冷材微粉末（至）が排
出されるのを抑制する。トラップ用磁石３（ト）は第３
段蓄冷器（１）の内部にあり同じく蓄冷材微粉末（至）
が排出されるのを抑制する。

第】０図は大発明を利用した３段式キフォードマクマホ
ン冷凍機の構成を示し、第１１図にこの冷凍機の性能を
示す。第１１図において、４．２　°Ｋ以下の温度が得
らねたことが示されている。第１０図中、５０は３段式
ギフオードマクマホン冷凍機、５Ｎは圧縮機及び５２　
、５３　、５４はそ１ぞれ第１段、第２段。

第３段ヒートステージを示す。

なお、上記実施例では３段ＧＭ冷凍機について説明した
が２段もしくは４段以上のＧＭ冷凍機であっても同様な
効果を奏する。また、ソルベーサイクル、改良ソルベー
サイクル、ヴイルマイヤーサイクル、スターリングサイ
クル等の冷凍機に適応で入ることはもちろんである。

以上のように、第１、第２の発明によれば蓄冷器の蓄冷
材に希土類物質を用いたので極低温領域で高い冷凍機の
効率が得られる。第３の発明によればシールのしゆう動
抵抗による発熱量を理論発生冷凍量より小さくしたので
冷凍能力が向上する。

第４の発明によればシリンダーのシールしゆう動部外面
にサーマルアシカを取り付け、これを高温側のサーマル
ステージに熱的Ｉこ接続したのでシールのしゆう動抵抗
による発熱を高温側のサーマルステージで吸収でき冷凍
能力が向上する。第５の発明によればディスプレーサ−
の先端部に第３段サーマルステージ、シリンダーの先端
部−こ均熱用蓄冷材を設けたので温度振幅が小さくなり
、また効率も向上する。第６の発明によればディスプレ
ーサ−に蓄冷材の微粉末トラップ用磁石を取り付けたの
でシール部等への悪影響が少なくなり長期信頼性が向上
する。

第１２図は、上述の第１〜第５発明による多段式蓄冷型
冷凍機を利用したクライオポンプの一実施例を示す概略
図で、（１０１）は大発明による。到達温度が４．２　
°Ｋ以下の能力をもった３段ＧＭ冷凍機であり、３段目
蓄冷器に蓄冷材としてたとえばＧｄＲｈ　とアトム比が
０．５対０．５対１であるＧｄＥｒＲｈを用いたもので
あり、（１０２）〜（１（１４））はそれぞれ３段ＧＭ
冷凍機（１０１）の一段目ヒートステージ、２１１ヒ一
トステージ％３段目ヒートステージ、（１０５）は１段
目ヒートステージ（１０２）にとりつけた１段目パネル
、（１０ｇ）は２段目ヒートステージ（＋０３）にとり
つけた２段目パネル、（１０７）は３段目ヒートステー
ジ（１（１４））にとｂつけた３段目パネル、（１０ｇ
）は３段目パネル（１０７）に付着した活性炭、（１０
Ｇ）は真空容器である。

３段ＧＭ冷凍機の１段目ヒートステージ００２）、２段
目ヒートステージ（１０３）　、及び３段目ヒートステ
ージ（＋（１４））でそれぞれ１段目パネル（１０５）
、２段目パネル（１０６）、３段目パネル（１０７）を
冷却する。冷凍機の第１段は５０°Ｋ前後の範囲で作動
し、２段目パネルに対し輻射遮蔽の機能を果たす１段目
パネルを冷却するのに用いられる。水蒸気がクライオポ
ンプにあった時、１段目パネルに水蒸気は凍結する。第
２段は！５１ｃ前後の範囲で作動し３段目パネルに対し
輻射遮蔽の機能を果たす２段目パネルを冷却するのに用
いられろ。このパネルにはちつ素、酸素、及びアルゴン
が凍結する。第３段は４°Ｋ前後で作動しＨｅ　、Ｈ！
を凍結する３段目パネルを冷却するのに用いられる。こ
の温度でも凍結しないＨｅはパネルの内側に付けられた
活性炭に付着される。

第１３図は別の実施例を示す。ｇＩ３　ａ図中、同一符
号は同−又は対応部分を示す。２段目パネルの内側にも
活性炭を付着することにより３段目パネルの活性炭の負
担量を減すことができる。

この発明に係るクライオポンプは、多段ヒートステージ
をもつ到達温度が４．２°Ｋ以下の蓄冷型冷凍機を用い
ろことにより、活性炭なしでもＨ２、Ｈｅを凍結できる
ようにするとともに活性炭の吸着量を活性炭の温度をさ
げることにより増大させるようにしたものである。

第１４図ないし第１７図は、第１図ないし＠１１図に関
して説明した大発明による冷凍機を用いた超電導マグネ
ット用冷却装置の好ましい態様を示す。

第１４図において（２（Ｈ）はＭＲＩ用超用溝電導マグ
ネット空槽、（２０２）は第１輻射熱シールド、（２０
３）はｇ２輻射熱シールド、（２（１４））はヘリウム
槽゛、（２０５）はヘリウム槽（２（１４））の中に収
納された超電導マグネット、（２０６）は超電導マグネ
ット（２０５）を冷却する液体ヘリウム、（２０７）は
液体ヘリウム（２０６）の蒸発ガス、（２０８）は蒸発
ガス（２０７）が再び冷却されてできた液滴、（２０９
）はヘリウム槽（２（１４））を真空槽（２０１）から
断熱的に支持する支持装置、（２）Ｏ）はヘリウム槽に
通じるポート、（２１５）は断熱のための真空部（２１
４）は断熱のための多層断熱材、（２２０）は３段式ギ
フオード・マクマホン冷凍機、（２３０）は第１輻射熱
シールドと３段式ギフオード・マクマホン冷凍機の第１
段ヒートステージを結合する止めネジ、（２３１）は第
２輻射熱シールドと３段式ギフオード・マクマホン冷凍
機の第２段ヒートステージを結合する止めネジ、（２３
２）はへ１１ウム槽と３段式ギフオード・マクマホン冷
凍機の第３段ヒートステージを結合する止めネジ、（２
２９）は３段式ギフオード・マクマホン冷凍機（２２０
）を真空槽（２０１）に結合才ろボルト、（２２８）は
真空シール用のガスケット、（２２目はヘリウムガスの
圧縮機、（２２２）は圧縮された高圧のヘリウムガスを
３段式ギフオード・マクマホン冷凍機（２２０３に供給
する高圧ホース、（２２３）は３段式ギフオード・マク
マホン冷凍機（２２０）で膨張した低圧のヘリウムガス
を圧縮機（２２１）に戻す低圧ホースである。

３段式ギフオード・マクマホン冷凍機（２２０）の第３
段ヒートステージはヘリウム槽（４１に結合手段である
止ネジ（２３２）によって、できるだけ熱抵抗が小さい
ように取付けられろ。第３段ヒートステージで発生され
た寒冷はヘリウム槽（２（１４））の隔壁を通してヘリ
ウム槽内の蒸発ガスに伝えられ、この蒸発ガスを再液化
する。

３段式ギフオード・マクマホン冷凍機（２２０）の第１
段ヒートステージと第２段ヒートステージはそれぞれ第
１輻射熱シールドと第２輻射熱シールドに取りつけられ
、それぞれのシールドを約８０°Ｋと約２０′Ｋに冷却
する。

なお上記実施例では、第３段ヒートステージで発生した
寒冷をヘリウム槽の隔壁を通して蒸発ガスに与えている
が、第１５図に示すように、第３段ヒートステージをヘ
リウム槽内部に露出するように構成してもよい（この場
合真空シール用のガスケット（２３６）が必要となる）
。また第１６図に示すように冷凍機用ポートを設けてこ
の中に３段式ギフオード・マクマホン冷凍機を挿入し、
第３段ヒートステージで蒸発ガスを再液化するとともに
。

第１段ヒートステージや第２段ヒートステージｎ冷凍機
用ボートの隔壁を通して輻射熱シールドを冷却すること
もできる。さらに第１７図に示すように冷凍機用ポート
の形状を多段式に変化させ、冷凍機のヒートステージと
輻射熱シールドとの接触を強固にすることも考えられる
。第１４図−第１７図中、同一符号は同一部分を示す。

上記実施例ではＭＲＩ用超用溝電導マグネットいて説明
したが、本発明は磁気浮上用超電導マグネットや加速器
用の超電導マグネットのように冷凍負荷が４．２　°Ｋ
で数ワット程度の超電導マグネットに広く適用できる。

従来の超電導マグネット用冷却装置に使用されているヘ
リウム液化機（′ｒ：とえば、第１回低温工学サマー士
ミナーテキスト（１９８８３ＰＩ３　低温工学協会や第
３４回低温工学研究発表会予稿集（１９８５）　Ｐ８８
低温工学協会等に示された従来のＭＲＩ用超用溝電導マ
グネット用冷却装置熱交換器とジュール・トムソン弁を
使用しているために、構造が複雑でコストが亮＜、シか
も性能が劣化しやすく信頼性が著しく低いという問題点
がめった。

上述の発明態様によれば４．２°Ｋ以下の温度を発生で
きる多段式の蓄冷型冷凍機を超電導マグネットに組み込
んで、これによって蒸発するヘリウムガスを再液化する
とともに、同じ冷凍機で輻射熱シールドをも冷却するよ
うにしたので、構造が簡単で信頼性が高く、しかも安価
な超電導マグネット用の冷却装置が得られる効果がある
。

第１８図ないし第２０図は、第１図ないし第１１図に関
して説明した、本発明による冷凍機を用いたＳＱＵＩＤ
用冷却装置の好ましい態様を示す。

第１８図において−　（３０１）は本発明によるヘリウ
ムを液化する能力を有する冷凍機であり、（３０２）は
ＧＦＲＰ等非磁性の材料で作られろ真空槽である。

（３０６）は第２段サーマルステージ（３０５）に取り
付けられた第２段サーマルシールドで（３０７）は第３
段サーマルステージである。（３０ｇ）は第３段サーマ
ルステージ（３０７）に熱的に接続されたヘリウム凝縮
器でヘリウム（３１０）を凝縮するものである。

（３０９）はヘリウム（３１０）の液と蒸気が通ろヒー
トパイプである。（３１１）はヒートパイプ（３０９）
の先に取り付けられたＳＱＵＩＤ、　　（３１２）はＳ
ＱＵＩＤ　（３１１）に外部信号をよく伝えるために非
磁性材料（例えばアルミナ）で作られた非磁性サーマル
シールド、（３１５）は第３段シリンダで（３１６）は
各シリンダ（３１３）、（３１４）、（３１５）　、各
サーマルステージ（３０７）。

（３（１５）、（３０７）の表面及び各サーマルシール
ド（３（１４））（３０６）にコーティングされた例え
ばイツトリウム系の高温超電導体である。

冷凍機（３０１）を動作させると第１段サーマルステー
ジ（３０３）は４０°Ｋ程度に第１段サーマルシールド
（３（１４））も４０°Ｋ代に冷却され、また、第２段
サーマルステージ（３０５）はＴｈｘ程度にｆｆ１２段
サーマルシールド（３０６３も同様な温度に冷却される
。

＠３段サーマルステージ（３０７）がヘリウム（３１０
）を液化で入る温度になるとヘリウム凝縮器（３０８）
で液化が始まり、液化したヘリウム（３１０）は、非磁
性材からなるヒートパイプ（３０９）の内部を重力方向
に流れ、ヒートパイプの先端にたまり、ＳＱＵＩＤ（３
１１）を冷却する。この状態になると表面に取り付けた
高温超電導体（３１６）が超電導になり完全反出性にな
るので冷凍機内で生じる磁気ノイズを完全にシャットア
ウトできる。ヒートパイプ（３０９）への放射による熱
侵入は第１段サーマルシールド（３（１４））と第２段
サーマルシールド（３０６）及び非磁性サーマルシール
ド（３１２）によって低減されている。このためヒート
パイプ（３０９）をかなり長くすることも可能である。

真空槽（３０２）と非出性サーマルシールド（３３２）
は非磁性でゐるのでＳＱＵＩＤ（３１１）で微細な磁場
を測定することが可能になる。

なお上記実施例では、ＳＱＵＩＤ　（３１１）が１個の
ものについて示したが２個以上のＳＱＵＩＤ　（３０）
を用いたシステムに用いても良い。また高温で動作スる
（例えば２０　°Ｋ　）　ＳＱＵＩＤ　（図示せず）に
対してはヘリウム（３１０）の代わりに水素や、ネオン
を使用しても良い。また高温超電導体（３１６）の代り
に他の従来からある超電導体を用いてもよい。

また、第１９図に示すようにヒートパイプ（３０９）を
用いず憂ζ直接ＳＱＵＩＤ　（３１１）をヘリウム凝縮
器（３０８）や、第３段サーマルステージ（３０７）に
取り付けろことも可能でゐ、る。

ま７：第２０図に示すようにヘリウム凝縮器（３０８）
の圧力を外部の圧力制御器（３２２）を用い圧力制御管
（３２３）を介して制御すれば温度安定度がさらに高ま
る。

例えば第３７回低温工学研究発表会予稿集Ｐ１６５に示
された従来のＳＱＵＩＤ用冷却装置では、冷凍機が生じ
る磁気ノイズをさけるために冷却管を用いて寒冷を移送
しＳＱＵＩＤを冷凍機から離して冷却しているがこの方
法だと、圧縮機や熱交換器が必要となり装置が複雑にな
り、また冷却管のつまり等の可能性が大きく信頼性を低
下させる欠点があった。

その上冷却温度がステージ温度やヘリウム流量の影響を
受は安定しないのでＳＱＵＩＤの動作が不安定になる欠
点もあった。

ｆａ１８図ないし第２０図に示すＳＱＵＩＤ冷却装置は
冷凍機の発生する磁気ノイズを、高温超電導体で完全に
じゃ閉することができる。またヒートパイプを用いてＳ
ＱＵＩＤを冷却しているので取り付けの自由度が大λ〈
冷却温度も安定している。

第２１図ないし第２５図は、第】図ないし第１１図で述
べた大発明による冷凍機を用いた超電導コンピュータ用
冷却装置のいくつかの好ましい態様を示す。

第２１図は大発明による超電導コンピュータ用冷却装置
の第１の実施例を示す。図において（４０１）はＧＭ冷
凍機のモータとバルブ、（４０２）は一段目シリンダ、
（４０３）は２段目シリンダ、　　（４（１４））は超
電導コンピュータのインターフェイス、（４０５）はゲ
ートバルブ−（４０６）はＩ１０ケーブル、（４０７）
は超電導体により形成されたロジック及びメモリカード
、（４０Ｂ）はロジック及びメモリカード（４０７）を
出湯から守る超電導磁気シールド、（４０９）はロジッ
ク及びメモリカード（４０７）を冷却する液体ヘリウム
を冷却するための液体ヘリウムバスであり、Ｉ１０ケー
ブルの引出し容器を兼ねている。（４１４）は１段目サ
ーマルステージ、（４１１）は２段目サーマルステージ
％　　（４１２）はＧＭ冷凍機の３段目サ−マルステー
ジでありここでヘリウムを液化可能な温度を得る。（４
１６）はＧＭ冷凍機へ供給されるヘリウムガス−（４１
７）はＧＭ冷凍機から取りだされろもどｂガス、（４１
８）はＧＭ冷凍機の３段目シリンダであり、この３段目
シリンダ（４１８）の蓄冷器には蓄冷材として例えばＧ
ｄＲｈ　と原子比が０．５二〇、５　：　１でゐるＧｄ
ＥｒＲｈを用いている。（４２３）は真空容器でゐろ。

（４２５）は真空容器Ｃ４２３）内に配置された輻射シ
ールド容器である。

ＧＭ冷凍器の１段目サーマルステージ（４１０）と２段
目サーマルステージ（４＋１）で液体ヘリウムバスのサ
ーマルアンカをとる。１段目サーマルステージ（４１０
）で５０”Ｋ前後２段目サーマルステージ（４０）で１
０°Ｋ〜１５°Ｋの温度を得る。更Ｉこ３段目サーマル
ステージ（４３２）でヘリウムガスをａｍ可能な４．２
　°Ｋの温度を得る。超電導コンピュータのロジック及
びメモリーカードの発熱あるいは液体ヘリウムバスへの
熱侵入により液体ヘリウムの一部が蒸発する。気化した
ヘリウムガスは３段目サーマルステージｃ４ｘ２）で冷
却され凝縮し再び液体へ１■ウム（４２２）になる。

この実施例では、従来技術たとえばＮＢＳ　５ＰＥＣＩ
ＡＬ　ＰＵＢＬＩＣＡＴＩＯＮ　６０７　Ｐ９３−１０
２に記載された超電導コンピュータ冷却装置中に設置さ
れているＪＴループを必要としないため超電導コンピュ
ータ用冷却装置の構造が簡単でかつ小型になり、また取
扱いが容易で信頼性の向上と長寿命化を図ることができ
る。

第２２図は、この発明の他の一実施例を示す。図中（４
０１）〜（４１２）　、　（４１６）、（４１７）、（
４１８）、（４２２）。

（４２３）は第２１図の構成と同じである。（４１９）
はヘリウムを封入したヘリウム溜でＡＩ’）、３段目サ
ーマルステージ（４１２）に取り付けられている。

ヘリウムの液化温度付近では、ヘリウムの比熱は大入く
なるので３段目サーマルステージ（４１２）の温度の安
定化に役立つ。

第２３図は、更にこの発明の他の一実施例を示し、３段
のサーマルステージで、サーマルアンカをとっている液
体ヘリウムバス（４０９）のそれぞれのサーマルステー
ジ聞はＧＦＲＰ等の断熱材（４２１）を挾Ａ２で互いに
接続することにより常温からの伝導による熱侵入も防ぐ
ように構成している。

第２４図は液体ヘリウムバス（４０９）にたとえば銅の
シールド板（４２４）を取りつけることにより、輻射熱
を防ぐようにしたこの発明の他の一実施例を示す。上記
各実施例では３段のＧＭ冷凍機を用いたがヘリウムを液
化可能な蓄冷型冷凍機ならどれでも適用できることはい
う才でもない。

第２５図は、この発明の別の発明の一実施例を示す。図
中（４０１）〜（４１２）、（４１６）　、（４１７）
　、　（４２２）　、（４２３）は第２１図の構成と同
じである。（４１９）はヘリウムを封入したヘリウム溜
であＦ３ＧＭ冷凍機の３段目サーマルステージに取り付
けられている。（４２０）は超電導体より形成されたロ
ジック及びメモリカード（４０７）を載せる基板であり
、上記ヘリウム溜（４１９）に取り付けられている。（
４２６）はロジック及びメモリカードに接続されたＩ１
０ケーブルを外部へ引出すためのＩ１０ケーブル引出し
容器である。

上記基板（４２０）は、ヘリウム溜（４１９）から寒冷
を伝導されることにより、液体ヘリウム温度まで冷却さ
れ、その結果ロジック及びメモリカードは作動可能とな
る。この実施例では、液体ヘリウムバスが不要となるの
で安価かつ小型な超電導コンピュータ用冷却装置を実現
することがで入る。

以上のようにこの発明によれば蓄冷型冷凍機のみでヘリ
ウムを凝縮させる様にしたもので、構造が簡単で小型に
なり、また取扱いが容易で信頼性のある長寿命なものが
得られる効果がある。

更に、この発明の別の発明によれば、液体ヘリウムバス
が不要となるので、安価かつ小型の超電導コンピュータ
用冷却装置を実現することができる。

第２６図ないし第２８図は、第１図ないし第１１図に示
し、かつこれについて説明した大発明による冷凍機を用
いた赤外線望遠鏡の冷却装置の好ましい実施態様を示す
。

第２６図は、大発明Ｊζよる赤外線望遠鏡の冷却装置の
第１実施例を示す。図において（５０１）は外”部から
入射する赤外線、（５０２）はケース、（５０３）はこ
のケース（５０２）内に設置され、外部から入射した赤
外線（５０１）を最初に反射する第１反射鏡、（５（１
４））は第１反射鏡（５０３）で反射された赤外線（５
０１）を更に反射する第２反射鏡、（５０５）はこの第
２反射鏡（５（１４））で反射された赤外線（５０１）
を受信する赤外線素子、（５０ｇ）は到達温度が２°Ｋ
から４．２°Ｋの３段ＧＭ冷凍機であって３段目蓄冷器
の蓄冷材としてたとえばＧｄＲｈ及び原子比が０．５対
０．５対１のＧｄ、ＥｒＲｈを用いたものである。（５
０９）は赤外線素子（５０５）と熱接触し、ヘリウムを
封入しているヘリウム溜、（５１０）は３段ＧＭ冷凍機
（５０８）への供給ヘリウムガス、（５１１）は３段Ｇ
Ｍ冷凍機（５０Ｂ）からのもどりガス、（５１５）〜（
５１７）は３段ＧＭ冷凍機（５０Ｂ＞のそれぞれ１段目
サーマルステージ、２段目サーマルステージ及び３段目
サーマルステージである。

外部から入射した赤外線（５０１）は第１反射鏡（５０
３）で反射し、第２反射鏡（５（１４））に集光される
。

＠２反射鏡（５（１４））に集光された赤外線（５０１
”Ｊは第２反射鏡（５（１４））で更に反射され赤外線
素子（５０５）に集光される。このとき３段ＧＭ冷凍機
（５０８）の３段目サーマルステージ（５０Ｂ）は温度
が２°Ｋから４．２°Ｋになっており、これと熱接触し
ているヘリ’７　ム溜（５０９）も２°Ｋから４．２　
°Ｋになっている。ヘリウム溜（５０９）に封入してい
るヘリウムはこの温度領域では比熱が大といので３段目
サーマルステージ（５０８）が温度振幅してもヘリウム
溜（５０９）はほとんど温度振幅しない。したがってヘ
リウム溜（５０９）ζ熱接触している赤外線素子（５０
５）は温度振幅せず２Ｘから４．２１に冷却されろ。１
００μから１０００μｍの赤外線を受信する赤外線素子
（５（１５）は２°Ｋ〜４．２　°Ｋで作動可能となる
ので第２反射鏡（５（１４））で赤外線素子（５０５）
に集光された赤外線を受信することが可能となる。

第２７図はこの発明の他の一実施例を示す。１段目サー
マルステージに第１シールド板（５１３）、２段目サー
マルステージに第２シールド板（５１２）、３段目サー
マルステージに第３シールド板（５３４）をとりつけた
。ｍ】シールド板は１段目サーマルステージによって５
０°Ｋ前後に冷却され第２シールド板の輻射遮蔽の機能
を果たす。第２シールド板は２段目サーマルステージに
よって】５′に前後に冷却さく１．第１．第２反射鏡及
び第３シールド板の輻射遮蔽の機能を果たす６＠３シー
ルド板は３段目サーマルステージによって２°Ｋ〜４．
２　°Ｋに冷却され赤外線素子の輻射遮蔽の機能を果た
す。こねにより赤外線素子及び第１．第２反射鏡への輻
射熱は軽減される。

第２８図は別の発明の一実施例を示す。ヘリウムｌ　（
５０９）のヘリウムの圧力を調節するため圧力コントロ
ール装置として信号を入力する入力ボート（５１Ｂ）　
、信号を伝える配線（５１９）　、入力ボート（５１８
）で入力されたデジタル信号をうけとるデジタル入力回
路（５２０）　、デジタル入力回路（５２０）の信号を
うけとるＣＰＵ　（５２１）　、ＣＰＵ　（５２１）の
信号をうけとる出力コントロール回路（５２２）　、出
力コントロール回路（５２２）の信号をうけとるアクチ
ュエータ（５２３）　、ヘリウム溜と接続されている圧
力導管（５２４）　、圧力導管（５２４）にとりつけら
ねたバルブ（５２５）　、バルブ（５２５）とつながっ
ている高圧タンク（５２６）及び真空タンク（５２７）
から構成されている。

赤外線素子（５０５）の温度を変えたいとき入力ボート
（５１８）より入力値を入れ、デジタル入力回路（５２
０）を通じてＣＰＵ　（５２１）にその信号を伝達する
。

ＣＰＵ　（５２１）は温度の関数になっている出力信号
を出力する。出力コントロール回路（５２２）でＣＰＵ
（５２１）で出力信号を出力する。出力コントロール回
路（５２２）でＣＰＵ（５２１）で出力された信号の大
きさを調整しアクチュエータ（５２３）に伝達する。ア
クチュエータ（５２３）は信号の大きさに応じバ。ルブ
（５２５）を開閉する。ヘリウム溜のヘリウムは、２Ｘ
から４．２°Ｋの温度領域では沸騰状態にある。ヘリウ
ムの沸点は圧力が小さいほど低くなるので、もし赤外線
素子（５０５）の温度を下げたいときはヘリウム溜（５
０９）のヘリウムの圧力をさげればよい。

従って真空ポンプ（５２７）側のバルブをひらき調節す
る。ヘリウム溜（５０９）の圧力は圧力センサ（５２Ｂ
）で読みとり信号をんの変換器（５２９）でデジタルに
変換し、ＣＰＵ　（５２１）に伝える。所定の圧力にな
っていればバルブ（５２５）を閉じる命令をもった信号
をＣＰＵ　（５２１）から出力する。赤外線素子（５０
５）の温度を上げたい場合は、逆１こヘリウム溜（圓９
）の圧力を上げるようにするｔ：め高圧タンク（５２６
）　側のバルブ（５２５）をあけるようにすればよい。

このようにすることにより赤外線素子の温度を２ｘから
４．２玉の範囲で自由にコントロールすることができる
ようになる。

コノ発明ニＪ：　ｔ’Ｌ　ハ、　ｆニー　トｉ　ハＮ］
ｌｉ？ｒＯＮ　Ｃ０ＬＬＫＣＴＩＯＮ天体観測（教育社
）゛に示された従来の赤外線望遠鏡に設けられていた液
体ヘリウムタンクが必要でなく、また随時液体ヘリウム
を供給する必要もなくなる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、多段式蓄冷型冷
凍機の冷却能力を向上することかで八、またクライオポ
ンプ、超電導マグネット、ＳＱＵＩＤ。

超電導コンピュータ、赤外線望遠鏡へ組み込むことによ
り、各種装置を良好に冷却することができる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による３段ＧＭ冷凍機を示
す断面側面図、第２図は蓄冷材の比熱の温度変化を示す
特性図、第３図はＧｃｌＲｈの比率を変えた際の第３ス
テージ温度の変化を示す特性図、第４図は理論発生冷凍
量の温度変化を示す特性図、第５図（ａｌ　（０）はシ
ール部の詳細を示す断面図、第５図（ｂｌは第５図（ａ
）のＡ−Ａ断面図、第６図は実験の模式図、第７図は冷
凍能力の湿度変化を示す特性図、第８図はシリンダー内
面の表面荒さが第３ステージ温度に与える影響を示す特
性図、第９図は蓄冷材の微細末をトラップする様子を示
す断面図、第１０図はこの発明に用いた３段式ギフオー
ド・マクマホン冷凍機の構成を示す概念図である。第１
１図は冷却性能を示す特性図である。第１２図はこの発
明の一実施例によるクライオポンプを示す概念図、第１
３図はこの発明の他の実施例を示す概念図、第１４図は
この発明の一実施例による超電導マグネット用冷却装置
を示す断面図、第１５　、３６　、１７図はそれぞれこ
の発明の他の実施例を示す断面図である。第１８図はこ
の発明の一実施例によるＳＱＵＩＤ用冷却装置を示す概
念図、第１９図はこの発明の他の実施例によるＳＱＵＩ
Ｄ用冷却装置を示す概念図、第２０図はこの発明の他の
実施ｇＡ、ｉによるＳＱＵＩＤ用冷却装置を示す概略図
、第２１図はこの発明の一実施例による超電導コンピュ
ータを示す概念図、第２２図〜第２４図はこの発明の他
の一実施例を示す概念図、第２５図はこの発明の別の発
明の一実施例を示す概念図、第２６図はこの発明の一実
施例による赤外線望遠鏡の冷却装置を示す概念図、第２
７図はこの発明の他の実施例を示す赤外線、望遠鏡の冷
却装置の概念図、第２８図は別の発明・の一実施例を示
す赤外線望遠鏡の冷却装置の概念図、第２９図は従来の
３段ＧＭ冷凍機、第３０図は冷凍サイクルを示すｐｖ線
図を示す。図中、（１）は第３段蓄冷器（低温部）　、（７）は第
３段シール、Ｃ０はシリンダー、（至）はヘリウム圧縮
機、αＧはヘリウムガス、（財）は３段膨張室、翰は第
３段サーマルステージ、圓は第２段サーマルステージ、
υは第３段蓄冷器（高温部）、（至）はサーマルアンカ
ー、（至）は内部均熱用蓄冷材、（至）は外部均熱用蓄
冷材、（５）はトラップ用磁石である。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）常温部の圧縮機で圧縮された同一のヘリウムガス
を作動流体とし、温度レベルの異なる１個以上の膨張室
と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機において上記蓄冷
器の蓄冷材として希土類金属を含む合金または化合物を
用いることを特徴とした多段式蓄冷型冷凍機。
（２）常温度の圧縮機で圧縮された同一のヘリウムガス
を作動流体とし、温度レベルの異なる１個以上の膨張室
と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機において、蓄冷器
の蓄冷材を比熱の大きな温度領域に応じて二種類以上組
み合わせて構成し、高温側にＧｄＲｈを低温側にＧｄ＿
０＿．＿５Ｅｒ＿０＿．＿５Ｒｈを用い、上記ＧｄＲｈ
の重量比を４５％〜６５％にすることを特徴とする多段
式蓄冷型冷凍機。
（３）常温部の圧縮機で圧縮された同一のヘリウムガス
を作動流体とし、温度レベルの異なる１個以上の膨張室
と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機において、シール
のしゆう動抵抗による発熱量を膨張室での等温過程に基
づく理論発生冷凍量より小さくしたことを特徴とする多
段式蓄冷型冷凍機。
（４）常温度の圧縮機で圧縮された同一のヘリウムガス
を作動流体とし、温度レベルの異なる１個以上の膨張室
と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機において、シリン
ダのシールしゆう動部外面に熱の良導体からなるサーマ
ルアンカを取り付け、上記サーマルアンカを高温側のサ
ーマルステージに熱的に接続しシールのしゆう動抵抗に
よる発熱を高温側のサーマルステージで吸収させること
を特徴とする多段式蓄冷型冷凍機。
（５）常温部の圧縮機で圧縮された同一のヘリウムガス
を作動流体とし、温度レベルの異なる１個以上の膨張室
と蓄冷器を有する多段式蓄冷型冷凍機において、１０°
Ｋ以下の温度になるシリンダの先端部、サーマルステー
ジもしくはディスプレーサーの先端部にその温度領域で
比熱の大きな希土類金属を含む合金または化合物もしく
はヘリウムを入れた容器を取り付け冷凍サイクル中の温
度変化を少なくしたことを特徴とする多段式蓄冷型冷凍
機。
（６）蓄冷材の微粉末をトラップするための磁石を有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多段式
蓄冷型冷凍機。
（７）複数段ヒートステージをもつ到達温度が４．２°
Ｋ以下の多段式蓄冷型冷凍機と、それぞれのステージに
固定された１〜Ｎ段目パネルと、Ｎ段目パネルに付着し
た活性炭とを備えたことを特徴とするクライオポンプ冷
却装置。
（８）ヘリウム槽，輻射熱シールド，真空槽およびヘリ
ウム冷凍機からなる超電導マグネット用冷却装置におい
て、上記ヘリウム冷凍機として４．２°Ｋ以下の温度を
発生できる多段式の蓄冷型冷凍機を用いて、４．２°Ｋ
以下の温度を発生する冷凍機の最終段ヒートステージで
ヘリウム槽内で蒸発するヘリウムガスを再液化するとと
もに、最終段以外のヒートステージによつて輻射熱シー
ルドをも冷却することを特徴とする超電導マグネット用
冷却装置。
（９）４．２°Ｋ以下の温度を発生できる多段式蓄冷型
冷凍機の最終サーマルステージとシリンダ外面に高温超
電導体を取り付け、冷凍機の内部より生じる磁気ノイズ
をシールドしたことを特徴とするＳＱＵＩＤ用冷却装置
。
（１０）ヘリウムを液化できる能力を有する多段式蓄冷
型冷凍機の最終サーマルステージに凝縮器とヒートパイ
プを取り付け、上記ヒートパイプの先にＳＱＵＩＤを取
り付けたことを特徴とするＳＱＵＩＤ用冷却装置。
（１１）超電導体により形成されたロジック及びメモリ
ーカードを液体ヘリウムに浸し冷却するための液体ヘリ
ウムバス及び蒸発したヘリウムを凝縮させるための複数
段のサーマルステージをもつ蓄冷型冷凍機を備えたこと
を特徴とする超電導コンピュータ用冷却装置。
（１２）超電導体により形成されたロジック及びメモリ
ーカードを取り付ける基板、この基板を冷却するためヘ
リウムを液化させる能力を有すると共に複数段のサーマ
ルステージをもつ蓄冷型冷凍機及び最終段目サーマルス
テージに形成されたヘリウム溜を備えたことを特徴とす
る超電導コンピュータ用冷却装置。
（１３）ケースとケース内に設置され外部から入射した
赤外線を最初に反射する第１反射鏡とこの第１反射鏡で
反射された赤外線を更に反射する第２反射鏡と、この第
２反射鏡で反射された赤外線を受信する赤外線素子と、
この赤外線素子を２°Ｋ〜４．２°Ｋに冷剤する到達温
度が２°Ｋから４．２°Ｋの多段蓄冷型冷凍機と、赤外
線素子の温度を安定に保つためヘリウムを封入したヘリ
ウム溜とを備えたことを特徴とする赤外線望遠鏡の冷却
装置。
（１４）ケースとケース内に設置され外部から入射した
赤外線を最初に反射する第１反射鏡と、この第１反射鏡
で反射された赤外線を更に反射する第２反射鏡と、この
第２反射鏡で反鏡された赤外線を受信する赤外線素子と
、この赤外線素子を２°Ｋ〜４．２°Ｋに冷却する到達
温度が２°Ｋから４．２°Ｋの多段蓄冷型冷凍機と、赤
外線素子の温度を安定に保っためヘリウムを封入したヘ
リウム溜と、このヘリウム溜のヘリウムの圧力を調節す
る圧力コントロール装置とを備えたことを特徴とする赤
外線望遠鏡の冷却装置。