JPH0765835B2 - 横型クライオスタット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＳＱＵＩＤ磁束計の測
定プローブや、その他各種の極低温測定器具や半導体等
の素子、あるいは金属材料等の各種材料を極低温に冷却
・保持するためのクライオスタットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、絶対零度に近い極低温での超伝導
状態で生じるトンネル効果、すなわち所謂ジョセフソン
効果を利用して、極めて微弱な磁場の磁束密度、例えば
生体の脳から発生する脳磁波や心臓から発生する心磁
波、そのほか岩石磁気、地磁気の微弱な乱れなどを測定
することが可能なＳＱＵＩＤ（Superconducting Quatum
Interference Device）磁束計が開発されている。この
ＳＱＵＩＤ磁束計は、絶対零度に近い１０Ｋ以下の極低
温での超伝導状態のジョセフソン効果を利用しているか
ら、その測定プローブ部分すなわちＳＱＵＩＤ素子本体
とその素子本体に接続される検知コイルを１０Ｋ以下の
極低温に冷却保持しておく必要がある。そこで一般には
クライオスタットと称される真空断熱容器を用いて、液
体ヘリウムによってＳＱＵＩＤ磁束計の測定プローブを
冷却保持することが行なわれている。

【０００３】そのほか、最近では低温科学の発展に伴な
って、半導体や金属材料、非金属材料等の各種材料や各
種素子などの試料の低温特性や低温挙動を調べるため、
低温での測定や低温実験を行なう機会が増加しつつあ
り、このような場合においても、液体ヘリウムや液体窒
素などの低温液化ガスによって試料を低温に冷却保持す
る必要があり、このような目的でも前述のようなクライ
オスタットが広く用いられている。

【０００４】ところでクライオスタットは、冷却される
べき対象物（ＳＱＵＩＤ磁束計の測定プローブを含む）
を低温液化ガス中に直接浸漬させることによって対象物
を直接冷却する浸漬型のものと、冷却すべき対象物を低
温液化ガス中に直接浸漬せず、熱伝導によって間接的に
冷却する熱伝導型のものとに大別される。後者の熱伝導
型のクライオスタットは、間接冷却方式であるため、外
部からの熱侵入や冷却対象物の発熱等に起因して、冷却
対象物を低温液化ガスの温度と同等の低温まで冷却する
ことが困難な場合が多く、したがって温度マージンを考
慮すれば、前者の浸漬型クライオスタットが有利とな
る。

【０００５】従来このような浸漬型のクライオスタット
としては、図１３に示すように垂直な軸線Ｏを中心とす
る円筒状に作られた槽本体１を内外２重壁構造に作り、
その外壁２と内壁３との間を真空断熱層４とし、槽本体
１の上部の開口部１Ａに、上方から着脱可能に蓋体５を
挿入して、槽本体１の内部の冷却室７内に冷却対象物８
を配設するとともに、冷却室７内に液体ヘリウム等の低
温液化ガス９を注入するように構成とされている。なお
槽本体１の開口部１Ａと蓋体５との間の隙間Ｇは、その
上端部分（蓋体５の上端フランジ部と開口部１Ａの上端
面との間の部分）においてＯリング等のシール部材６に
よりシールされるのが通常であり、そのシール部材６に
よるシール位置までは冷却室７で蒸発した低温のガスが
下端側から隙間Ｇ内に侵入するようにして、蓋体５を冷
却するとともに、隙間Ｇにおける冷却室７の側の端部か
らシール位置までの距離Ｌを大きくして、蓋体５上部の
高温部分から冷却室７に至るまでの温度勾配を小さくす
るのが通常である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の浸
漬型クライオスタットは、一般に垂直な軸線を中心とす
る円筒状の冷却槽本体を用い、縦長の形状、すなわち縦
型に作られているのが一般的である。

【０００７】ところがこのような縦型の浸漬型クライオ
スタットでは、使用目的、使用態様によっては好ましく
ないことがあった。すなわち、従来の縦型の浸漬型クラ
イオスタットにおいては、全体的に縦型であるに加え
て、前述のような冷却槽本体の開口部と蓋体との間の隙
間Ｇの長さＬを大きくする必要があることから、全高さ
が大きくならざるを得ず、そのため高さの低い空間、特
に横長の空間に設置するには制約があった。

【０００８】また従来の縦型の浸漬型クライオスタット
を例えばＳＱＵＩＤ磁束計の測定プローブの冷却保持に
適用する場合、測定プローブは外部の磁気発生源に可及
的に近接する必要があるため、測定プローブは冷却室の
底面に設置するのが通常であるが、そのように冷却室の
底面に測定プローブを設置した場合、測定時には冷却槽
本体を磁気発生源の上方に配置して、冷却槽本体の底面
を磁気発生源の上面に近接させる必要がある。ところが
実際の測定時においては、磁気発生源の上面側からのみ
ならず、側面側から測定したい場合も多く、このような
場合には前述のような縦型のクライオスタットでは実際
上測定が困難であった。もちろん縦型クライオスタット
の冷却室内の側面側に測定プローブを配設した構成とす
ることも考えられるが、この場合冷却槽本体の側面側の
部分を垂直な平面状に構成しなければならず、この場合
冷却槽本体は単純な円筒形状ではなくなるため、製造上
の大幅なコストアップを招かざるを得ず、また強度面で
の制約も生じざるを得ない。また上述のように従来の縦
型のクライオスタットにおいて測定プローブを冷却室内
の側面側の部分に配置した場合、その測定プローブの取
付位置と開口部、蓋体との位置関係から、測定プローブ
の取付け取外しを簡単に行ない得なくなることが多く、
したがってこのような構成を実際に適用することは困難
であった。なおＳＱＵＩＤ磁束計に限らず、冷却槽本体
の外側の種々の物体の状況を冷却室内の測定用素子によ
って測定したりする場合には、従来の縦型のクライオス
タットでは上記と同様な問題があった。

【０００９】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、基本的にはクライオスタットを横長構造とし
て高さの低い空間にも設置可能となし、同時に大幅なコ
スト上昇や強度面の制約を招くことなく、冷却室内の垂
直平面部分にＳＱＵＩＤ磁束計の測定プローブなどの冷
却対象物を配置するように構成して、外部の磁気発生源
などの外部物体に対して水平方向側方からクライオスタ
ット内の冷却対象物を接近させることが可能となるよう
にするとともに、冷却対象物の着脱も容易に行なえるよ
うにしたクライオスタットを提供することを目的とする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の横型クライオ
スタットは、基本的には、内側に冷却室を有しかつ内外
２重壁構造に作られてその内壁と外壁との間に真空断熱
層を有する構成とされた冷却槽本体が、全体として水平
な軸線を中心とする横長な有底筒体状に作られ、かつそ
の冷却槽本体の水平方向の一方側の端部に水平方向へ開
口する開口部が形成され、その開口部には水平方向に沿
って側方から着脱可能に蓋体が取付けられ、その蓋体は
内部に真空断熱層が形成され、また冷却槽本体の開口部
側の周面と蓋体の周面とによって挟まれる隙間もしくは
空間における冷却室に近い側の端部が、環状のシール部
材によって液密にシールされており、さらに蓋体におけ
る冷却室側の側面、もしくは冷却槽本体における蓋体に
対し反対側の垂直平面状をなす垂直壁部の内側面に、冷
却対象物を保持する保持部が形成されていることを特徴
とするものである。

【００１１】また請求項２の発明は、請求項１の発明の
横型クライオスタットにおいて、前記シール部材が、冷
却槽本体および蓋体の材料よりも熱膨張係数が大きい材
料で作られており、かつ冷却槽本体の開口部側における
半径方向外向きの連続外周面をなす冷却室側シール面と
蓋体における半径方向外向きの連続外周面をなす蓋体側
シール面との両シール面を跨いで、前記シール部材が両
シール面を取囲むように構成されたものである。

【００１２】さらに請求項３の発明は、請求項１の発明
の横型クライオスタットにおいて、前記蓋体における冷
却室側の側面に、冷却対象物を保持する保持部が設けら
れているものである。

【００１３】

【作用】この発明のクライオスタットにおいては、冷却
槽本体が水平な軸線を中心とする有底筒体状に作られて
いて、その一方の端部側の開口部に側方から着脱可能に
蓋体が取付けられているから、冷却槽本体の冷却室内に
注入された液体ヘリウムなどの低温液化ガスは、蓋体に
も接することになるが、蓋体は真空断熱層を有している
ため、蓋体側からの侵入熱による冷却室内の低温液化ガ
スの蒸発ロスは抑制される。また冷却槽本体の開口部側
の周面と蓋体の周面とによって挟まれる隙間もしくは空
間は、冷却室に近い側の端部において液密にシールされ
ているため、冷却室内の低温液化ガスがその隙間を通っ
て漏洩することは防止される。但し低温液化ガスの蒸発
により生じた低温のガス（気化ガス）は前記隙間もしく
は空間内に侵入する。この隙間（空間）内の低温の気化
ガスによって蓋体自体が冷却されるばかりでなく、前記
隙間（空間）における外部空間に近い側の端部から冷却
室側の端部までの距離（水平軸線に沿った方向の距離）
によってその隙間（空間）での温度勾配を小さくし、前
記隙間（空間）を通っての外部からの侵入熱を少なくす
ることができる。

【００１４】ここで、冷却槽本体は横型に作られてお
り、冷却槽本体の開口部側の周面と蓋体の周面との間の
隙間もしくは空間の距離（水平方向の距離）を大きくし
てもクライオスタット全体の高さは特に高くなることが
ないから、クライオスタット全体の高さが低く、そのた
め高さの低い空間にクライオスタットを容易に収納する
ことができる。

【００１５】またＳＱＵＩＤ磁束計の測定プローブやそ
のほか冷却すべき素子や試料（以下これらの測定プロー
ブや素子、試料をこの明細書では“冷却対象物”と総称
することとする）は、冷却槽本体内の冷却室における開
口部と反対側の側面、もしくは蓋体の冷却室側の側面に
保持される。ここで、冷却室における開口部と反対側の
側面、および蓋体の冷却室側の側面は、いずれも垂直な
平面となっており、したがってこれらの面に冷却対象物
を保持させておくことによって、例えばＳＱＵＩＤ磁束
計に適用した場合（すなわち冷却対象物がＳＱＵＩＤ磁
束計の測定プローブである場合）に、磁気発生源（外部
物体）に対しその側面側からクライオスタットの測定プ
ローブ保持側の垂直平面を近接させて磁気測定を行なう
ことができる。もちろんＳＱＵＩＤ磁束計に限らず、そ
の他の場合にもクライオスタットの外側の外部物体に対
して側方からクライオスタットの冷却対象物保持側の垂
直平面を近接させて、測定等を行なうことができる。

【００１６】そして上述のように冷却室内の開口部と反
対側の側面に冷却対象物を保持させた場合、蓋体を取外
した状態で開口部側から見て保持部は正面に位置してい
るから、手指を挿入したりして容易に冷却対象物の着脱
を行なうことができる。一方、請求項３において規定し
たように蓋体における冷却室側の側面に冷却対象物を保
持させた場合、蓋体の取外しに伴なって保持部が外部へ
露出されるため、冷却対象物の着脱は一層容易となる。

【００１７】なお、特に請求項２の発明の横型クライオ
スタットの場合、冷却槽本体の開口部側の周面と蓋体の
周面との間の隙間もしくは空間における冷却室側の端部
を液密にシールするシール部材は、その熱膨張係数が冷
却槽本体、蓋体の材料よりも大きい材料によって作られ
ている。したがってシール部材の内径寸法を、常温では
冷却槽本体の冷却室側シール面、蓋体の蓋体側シール面
に容易に嵌め込み得るような寸法（シール部材を冷却室
側シール面、蓋体側シール面のいずれか一方または双方
にネジ合わせる構造としている場合には、容易にネジ込
み得るような寸法）としていても、クライオスタット使
用時すなわち低温液化ガス収容時には、シール部材が低
温に冷却されることによって冷却室側シール面、蓋体側
シール面より大きく収縮してその内径が小さくなり、そ
の結果シール部材が両シール面に緊密に密着されて、液
密なシールが行なわれることになる。したがってこの場
合には、常温時における蓋体の着脱の容易性と、クライ
オスタット使用時における液密シール性とを容易に両立
させることができる。

【００１８】

【実施例】図１〜図５にはこの発明の第１の実施例の横
型クライオスタットを示す。

【００１９】図１〜図５において、冷却槽本体１０は、
ＦＲＰあるいはステンレス鋼等によって全体として水平
な軸線を中心とする横長の有底円筒状に作られており、
その壁部１１は、内壁１１Ａおよび外壁１１Ｂからなる
２重壁構造に構成されて、内壁１１Ａの内側が冷却室１
２とされるとともに、内壁１１Ａと外壁１１Ｂとの間の
空間が、真空断熱層１３とされている。冷却槽本体１０
における水平軸線方向の一方の端部側は開口部１４とさ
れて、この開口部１４に後述する蓋体１５が着脱可能に
挿入されており、冷却槽本体１０の他方の端部側は、円
筒の底面をなす垂直平面状の垂直壁部１６とされてい
る。そしてこの垂直壁部１６の下部は水平方向へ突出さ
れ、その突出部が保持部１７とされて、その保持部１７
に冷却対象物（測定プローブ、あるいは素子、試料等を
含む）１８が保持されている。なお冷却槽本体１０の内
周面における、蓋体１５の先端部位置付近には、内周方
向へ突出する環状突起部２６が形成されている。この環
状突起部２６については後に改めてシール構造に関連し
て説明する。

【００２０】蓋体１５は、冷却槽本体１０と同様にＦＲ
Ｐやステンレス鋼等からなるもので、内部に真空断熱層
２０を形成した短円筒状をなす円筒部１５Ａの端部（冷
却室に対して遠い側の端部）に大径フランジ部１５Ｂを
一体に形成した形状とされており、その大径フランジ部
１５Ｂが冷却槽本体１０の開口部１４の端面に接し、か
つ円筒部１５Ａが開口部１４内に挿入されている。そし
て蓋体１５には、蓋体１５を冷却室１２まで水平に貫通
する低温液化ガス導入ガイド管２２、ガス排気管２３、
信号線導入管２４が取付けられている。なお信号線導入
管２４の外側の端部にはコネクタ２４Ａが設けられてい
る。

【００２１】以上のような蓋体１５は、その大径フラン
ジ部１５Ｂの周辺部において複数本のビス３４によって
冷却槽本体１０の開口部側の端面に着脱可能に取付けら
れている。そして蓋体１５の円筒部１５Ａの外周面と冷
却槽本体１０の開口部１４側の内周面との間の隙間Ｇ
は、蓋体１５の円筒部１５Ａの冷却室側の先端面外周縁
部と、前述の冷却槽本体１０の内周面の環状突起部２６
との間に挟まれる環状をなすシール部材２５によって液
密にシールされている。このシール部材２５は、その熱
膨張係数が冷却槽本体１０の材料、蓋体１５の材料より
も大きい材料によって作られたものであり、例えば冷却
槽本体１０、蓋体１５がエポキシ系樹脂をガラス繊維で
強化したＦＲＰ（熱膨張係数約０．３％）で作られてい
る場合、商品名テフロンで知られるフッ素樹脂（熱膨張
係数約１．９％程度）をシール部材２５に用いる。この
シール部材２５による液密シール構造を拡大して図５に
示す。

【００２２】図５に詳細に示されるように冷却槽本体１
０の内周面側の環状突起部２６は、その内周部分（突出
先端側の部分）がさらに開口部１４へ向って（蓋体１５
へ向って）水平方向に延出されて、断面逆Ｌ字状となる
ように作られており、その延出部２７の内周面が、半径
方向外向きの連続外周面をなす冷却室側シール面２８と
されている。一方蓋体１５の円筒部１５Ａの冷却室側の
先端面外周縁部は段差状に切欠かれており、その切欠部
の内側の半径方向外向きの連続外周面は、蓋体側シール
面３０とされている。その蓋体側シール面３０には雄ネ
ジ３１が形成されている。またシール部材２５は、前述
のようにフッ素樹脂等からなるものであって、前記冷却
室側シール面２８の外周側および蓋体側シール面３０の
外周側との両者に跨るような形状に作られている。そし
てシール部材２５における冷却室側シール面２８に対向
する面が円筒面３２とされ、蓋体側シール面３０に対向
する部分には雌ネジ３３が形成されている。ここで、シ
ール部材２５は、常温時には雌ネジ３３を蓋体側シール
面３０の雄ネジ３１に容易にネジ込むことができかつ円
筒面３２を冷却室側シール面２８に容易に嵌め込むこと
ができる一方、低温時には前述のような熱膨張係数の差
によって蓋体１５および冷却槽本体１０よりも大きく収
縮して、雌ネジ３３が蓋体側シール面３０の雄ネジ３１
に密着しかつ円筒面３２が冷却室側シール面２８に密に
接するような内径寸法（雌ネジ３３の有効ネジ径、円筒
面３２の内径）に定められている。

【００２３】なお環状突起部２６のうち、冷却槽本体１
０の上部に相当する部分には、図１中に示すようにその
環状突起部２６を水平に貫通するガス抜孔２６Ａが形成
されている。

【００２４】以上のような図１〜図５に示される横型ク
ライオスタットによって冷却対象物１８を冷却保持する
にあたっては、蓋体１５を冷却槽本体１０の開口部１４
から取外した状態で、冷却対象物１８を冷却槽本体１０
の垂直壁部１６の下部の保持部１７に保持させる。なお
冷却対象物１８から延びる図示しない信号線は、予め前
記信号線導入管２４を経てコネクタ２４Ａに接続してお
く。一方蓋体１５の円筒部１５Ａの先端面縁部の蓋体側
シール面３０には、予めシール部材２５を螺合させてお
く。すなわち予めシール部材２５の雌ネジ３３を蓋体側
シール面３０の雄ネジ３１にネジ込んでおく。この作業
は一般に常温で行なわれるから、シール部材２５は未だ
収縮しておらず、したがって雄ネジ３１に対する雌ネジ
３３のネジ込みは容易に行なうことができる。

【００２５】次いで蓋体１５を冷却槽本体１０の開口部
１４に挿入し、ビス３４によって蓋体１５を冷却槽本体
１０に固定する。このとき、シール部材２５の円筒面３
２は冷却室側シール面２８の外側に嵌め込まれることに
なるが、既に述べたように未だシール部材２５は収縮し
ていないため、その嵌め込みは容易に行なうことができ
る。

【００２６】その後、低温液化ガス導入ガイド管２２を
介して、液体ヘリウム、液体窒素等の低温液化ガス３５
を冷却槽本体１０の冷却室１２内に注入する。このと
き、シール部材２５も低温液化ガスの温度に冷却される
ことになり、そのためシール部材１５は冷却槽本体１
０、蓋体１５の材料との熱膨張係数の差によって、冷却
槽本体１０、蓋体１５よりも大きく収縮し、その結果シ
ール部材２５の円筒面３２、雌ネジ３３が、冷却槽本体
１０の冷却室側シール面２８、蓋体１５の蓋体側シール
面３０の雄ネジ３１に緊密に接する状態となり、これに
よって蓋体１５と冷却槽本体１０の開口部１４との間の
隙間Ｇが、その冷却室側の端部においてシール部材２５
により液密にシールされることになる。したがって隙間
Ｇへの低温液化ガス３５の漏出が防止される。但し低温
液化ガス３５の蒸発により生じた低温の気化ガスは、環
状突起部２６における冷却槽本体上部の位置に形成され
たガス抜孔２６Ａを通り、シール部材２５の外側の隙間
２５Ａを経て前記隙間Ｇ内に流入する。そのため蓋体１
５が隙間Ｇの側からも冷却されるばかりでなく、隙間Ｇ
の室温側端部から冷却室１２までの距離によって温度勾
配が形成され、その隙間Ｇを挟む面での熱伝導による外
部から冷却室１２への熱侵入が少なくなり、冷却室１２
内での低温液化ガスの蒸発ロスが少なくなる。また蓋体
１５は真空断熱されているから、蓋体１５自体を通して
の熱侵入も少なくなる。

【００２７】そして上述のようにして冷却室１２内の低
温液化ガス３５が液密にシールされた状態で冷却対象物
１８が冷却保持され、冷却対象物１８による測定や冷却
対象物１８の特性の測定などを行なうことができる。こ
こで、例えば冷却対象物１８がＳＱＵＩＤ磁束計の測定
プローブであって、人体の脳磁波の測定を行なう場合、
被検者をほぼ水平に寝かせた状態で、側方に向いた被検
者の頭部頂面に保持部１７の外面側を近接させることに
よって、水平に寝たままの状態で頭部頂面側からの脳磁
波の測定を行なうことができる。

【００２８】図６、図７にはこの発明の第２の実施例の
横型クライオスタットを示す。なお図６、図７の第２実
施例において、図１〜図５に示される第１実施例と同一
の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説
明は省略する。

【００２９】図６、図７の第２実施例においては、蓋体
１５の円筒部１５Ａの外径が冷却槽本体１０の開口部１
４の内径よりもある程度小さい径に作られており、これ
によって蓋体１５の円筒部１５Ａの内周面と冷却槽本体
１０の開口部１４側の外周面との間の部分（図１〜図５
の第１実施例における隙間Ｇに相当する部分）が、円筒
状の空間４０となっている。またこれに伴なって、冷却
槽本体１０の内周面に突出する環状突起部２６の高さも
第１の実施例の場合よりも高くなっている。但しシール
部材２５によるシール構造は第１実施例と同様である。
そしてまた、図６、図７の実施例においては、低温液化
ガス導入ガイド管２２、ガス排気管２３および信号線導
入管２４は、蓋体１５の円筒部１５Ａの外周面と槽本体
１０の開口部１４側の内周面との間の円筒状空間４０に
水平に挿入されている。そして前記環状突起部２６にお
ける低温液化ガス導入ガイド管２２の先端に対向する位
置には、ガス抜孔２６Ａが形成されている。またこの実
施例では、冷却槽本体１０の端部の垂直壁部１６それ自
体に冷却対象物１８を保持するための保持部１７が形成
されている。すなわち図１〜図５の実施例のように保持
部１７は垂直壁部１６から突出していない。

【００３０】以上のような図６、図７に示される第２実
施例でも基本的な作用は第１実施例と同様であるが、特
に第２実施例の場合は、前記ガス抜孔２６Ａを経て円筒
状空間４０に流入した低温の気化ガスによって低温液化
ガス導入管２２、ガス排気管２３、信号線導入管２４が
筒状空間４０内で低温に冷却され、そのためこれらの管
を介しての外部からの冷却室１２への熱侵入を少なくす
ることができる。

【００３１】図８にはこの発明の第３の実施例の横型ク
ライオスタットを示す。

【００３２】図８の第３実施例においては、保持部１７
以外の構成は図６、図７の第２実施例と同様である。こ
の第３実施例では、保持部１７は、蓋体１５の円筒部１
５Ａの端面、すなわち冷却室１２側の端面に形成されて
いる。このような図８に示される第３実施例において
は、冷却対象物１８の着脱は、蓋体１５を冷却槽本体１
０から取外した状態で極めて容易に行なうことができ
る。

【００３３】図９にはこの発明の第４の実施例の横型ク
ライオスタットを示す。

【００３４】図９の実施例においては、蓋体１５の部分
以外の構成は図８の実施例と同様である。図９の第４実
施例において、蓋体１５はその外側の垂直な端面（大径
フランジ部１５Ｂの表面）の中央部分が凹状に引込まれ
て凹部４１が形成されている。これに伴なって蓋体１５
内部における真空断熱層２０の厚み（空間の幅）も図８
の第３実施例の場合より格段に小さくなっている。換言
すれば、冷却室１２内の試料保持部１７から蓋体１５の
外側までの距離が図８の第３実施例よりも格段に小さく
なっている。

【００３５】このような第４実施例によれば、図８中に
仮想線で示しているように外部物体４２、例えばＳＱＵ
ＩＤ磁束計に適用した場合における磁気発生源を、蓋体
１５の凹部４１内に差し込むことによって、冷却対象物
１８から外部物体４２までの距離を小さくすることがで
きる。

【００３６】図１０には、図９に示される第４実施例の
一部を変更した第５の実施例の横型クライオスタットを
示す。

【００３７】図１０の第５実施例においては、冷却槽本
体１０における開口部１４の側の内周面と蓋体１５の円
筒部１５Ａの外周面との間の筒状空間４０内に、その蓋
体１５の円筒部１５Ａの外周面から冷却槽本体１０の水
平中心軸線を螺旋旋回中心とする螺旋状に連続して突出
する突条部４４が設けられている。この螺旋状の突条部
４４は、その頂面が冷却槽本体１０における開口部１４
の側の内周面に接するように突出高さが定められてい
る。

【００３８】図１０の第５実施例においては、螺旋状の
突条部４４によって筒状空間４０が螺旋状に仕切られて
おり、このため、ガス抜孔２６Ａから流入した低温気化
ガスはその螺旋状の空間をガス流通経路として流れるこ
とになる。したがって液密シール部分から外部（大径フ
ランジ部１５Ｂ付近）に至るまでのガス流通経路が著し
く長くなり、しかも低温の気化ガスが蓋体１５の円筒部
１５Ａの全周にわたって万遍なく流れることになる。そ
のため蓋体１５を均一に冷却することができるととも
に、外部からの侵入熱の経路の温度勾配を一様に小さく
することができる。

【００３９】なお図１０では突条部４４を蓋体１５の円
筒部１５Ａの外周面に一体に突設したものとしたが、簡
便には、ポリウレタン樹脂等の断熱性が良好な材料から
なる円筒体の外周面に螺旋状の突条部４４を形成してお
き、その円筒体を筒状空間４０に挿入しても良い。

【００４０】また図１０では、図９の第４実施例の筒状
空間４０に螺旋状の突条部４４を設けた構成としている
が、図６、図７に示される第２実施例の筒状空間４０、
あるいは図８に示される第３実施例の筒状空間４０に螺
旋状突条部４４を設けても良いことは勿論である。

【００４１】図１１および図１２にはこの発明の第６の
実施例の横型クライオスタットを示す。

【００４２】この第６実施例においては、蓋体１５が、
冷却槽本体１０の開口部１４をその外側から覆うように
構成されている。すなわち、蓋体１５は、垂直平面をな
す側壁部５１と、水平な軸線を中心とする円筒壁部５２
とを一体に形成したものであって、その側壁部５１およ
び円筒壁部５２の内部には、連続して真空断熱層２０が
形成されている。一方冷却槽本体１０の外周上の所定位
置には、半径方向外方へ突出しかつ周方向に連続する環
状突起部５３が形成されており、また冷却槽本体１０の
開口部１４の近くの上部には、半径方向に貫通するガス
抜孔２６Ａが形成されている。そして蓋体１５は、その
円筒壁部５２が冷却槽本体１０の開口部１４の側の外周
面を取囲むように開口部１４の側から外挿され、その円
筒壁部５２の先端面が複数本のビス５４によって冷却槽
本体１０の環状突起部５３に固定されている。

【００４３】さらに冷却槽本体１０の開口部１４の縁部
外周縁には段差状の切欠部５５が形成され、一方蓋体１
５における側壁部５１の内面側の外周端付近には周方向
に連続する凹部５６が形成されており、これらの切欠部
５５および凹部５６の両者に跨がるように環状のシール
部材２５が設けられて、その部分で液密シール部が構成
されている。このシール部材２５は、既に第１実施例に
おいて述べたように冷却槽本体１０および蓋体１５の材
料よりも熱膨張係数が大きい材料によって作られてい
る。そして蓋体１５の側壁部５１の内面は保持部１７と
されて、この部分に冷却対象物１８が保持されるように
構成されている。なお低温液化ガス導入管２２およびガ
ス排気管２３は、冷却槽本体１０における開口部１４に
対し反対側の垂直壁部１６を貫通するように設けられて
いる。そしてこれらの低温液化ガス導入管２２およびガ
ス排気管２３の冷却室１２内への突出部分の外周上は、
冷却槽本体１０の周囲の真空断熱層１３に連続する真空
断熱層５７によって断熱されている。

【００４４】このような図１１、図１２に示される実施
例においては、蓋体１５の円筒壁部５２の内周面と冷却
槽本体１０の開口部１４側の外周面との間の隙間Ｇは、
冷却槽本体１０の開口部１４の先端位置においてシール
部材２５によって液密にシールされている。また冷却槽
本体１０の開口部１４近くに形成されたガス抜孔２６Ａ
を経て、気化した低温のガスが冷却槽本体１０の外側の
隙間Ｇに侵入し、前記各実施例と同様な作用を果たす。

【００４５】なお、このように蓋体１５が冷却槽本体１
０を外側から覆うように構成した場合においても、図６
に示した第２実施例に準じて、隙間Ｇの部分を拡大して
円筒状空間４０としても良く、さらにその場合において
図１０に示される第５実施例に準じて、その円筒状空間
４０に螺旋状突起部４４を設けても良い。

【００４６】

【発明の効果】この発明の横型クライオスタットによれ
ば、その全高さを低くすることができるため、高さの低
い空間にも容易に設置することができ、またクライオス
タットにおける垂直平面をなす部分の内側（蓋体におけ
る冷却室側の側面もしくは冷却槽本体における蓋体に対
し反対側の垂直壁部の内面）に冷却対象物（素子、測定
プローブあるいは試料）を配置した構成としているた
め、外部物体に対して水平方向側方からクライオスタッ
ト内の冷却対象物を接近させることができるため、外部
物体に対する側方からの測定等を容易に行なうことがで
き、また冷却対象物の水平方向からの着脱を容易に行な
うことができる。

【００４７】また請求項２の発明の横型クライオスタッ
トにおいては、蓋体の着脱を容易に行なうことができる
と同時に、簡単な構造にて冷却室内の低温液化ガスに対
して充分に液密なシールを行なうことができる。

【００４８】さらに請求項３の発明の横型クライオスタ
ットにおいては、冷却対象物を保持する保持部が蓋体に
設けられているため、蓋体を取外した状態で蓋体に対し
て冷却対象物の着脱を行なえば良いから、冷却対象物の
着脱が一層容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の横型クライオスタッ
トを示す縦断正面図である。

【図２】図１に対する右側面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における縦断面図であ
る。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線における縦断面図である。

【図５】図１のＶ部を拡大して示す拡大縦断面図であ
る。

【図６】この発明の第２の実施例の横型クライオスタッ
トを示す縦断正面図である。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線における縦断面図であ
る。

【図８】この発明の第３の実施例の横型クライオスタッ
トを示す縦断正面図である。

【図９】この発明の第４の実施例の横型クライオスタッ
トを示す縦断正面図である。

【図１０】この発明の第５の実施例の横型クライオスタ
ットを示す縦断正面図である。

【図１１】この発明の第６の実施例の横型クライオスタ
ットを示す縦断正面図である。

【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線における縦断面図
である。

【図１３】従来の縦型クライオスタットの一例を示す略
解的な断面図である。

【符号の説明】

１０ 冷却槽本体 １２ 冷却室 １３ 真空断熱層 １４ 開口部 １５ 蓋体 １６ 垂直壁部 １７ 保持部 １８ 冷却対象物 ２０ 真空断熱層 ２５ シール部材 ２６Ａ ガス抜孔 ２８ 冷却室側シール面 ３０ 蓋体側シール面 ４０ 円筒状空間 Ｇ 隙間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側に冷却室を有しかつ内外２重壁構造
   に作られてその内壁と外壁との間に真空断熱層を有する
   構成とされた冷却槽本体が、全体として水平な軸線を中
   心とする横長な有底筒体状に作られ、かつその冷却槽本
   体の水平方向の一方側の端部に水平方向へ開口する開口
   部が形成され、その開口部には水平方向に沿って側方か
   ら着脱可能に蓋体が取付けられ、その蓋体は内部に真空
   断熱層が形成され、また冷却槽本体の開口部側の周面と
   蓋体の周面とによって挟まれる隙間もしくは空間におけ
   る冷却室に近い側の端部が、環状のシール部材によって
   液密にシールされており、さらに蓋体における冷却室側
   の側面、もしくは冷却槽本体における蓋体に対し反対側
   の垂直平面状をなす垂直壁部の内側面に、冷却対象物を
   保持する保持部が形成されていることを特徴とする、横
   型クライオスタット。
2. 【請求項２】 前記シール部材が、冷却槽本体および蓋
   体の材料よりも熱膨張係数が大きい材料で作られてお
   り、かつ冷却槽本体の開口部側における半径方向外向き
   の連続外周面をなす冷却室側シール面と蓋体における半
   径方向外向きの連続外周面をなす蓋体側シール面との両
   シール面を跨いで、前記シール部材が両シール面を取囲
   むように構成された、請求項１に記載の横型クライオス
   タット。
3. 【請求項３】 前記蓋体における冷却室側の側面に、冷
   却対象物を保持する保持部が設けられている、請求項１
   に記載の横型クライオスタット。