JPH0776641B2

JPH0776641B2 - 極低温冷凍機

Info

Publication number: JPH0776641B2
Application number: JP61113334A
Authority: JP
Inventors: 倫明康; 和夫三浦; 正小倉; 克己鉾谷; 信一郎篠崎; 昭一種谷; 聡野口
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPS62268961A; US4854131A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ヘリウムガス等の冷媒ガスを膨張させて、低
温作動機器を冷却保持するクライオスタット（低温槽）
内に極低温を発生させるようにした極低温冷凍機に関
し、特に、低温作動機器に対する振動を低減する対策に
関するものである。

（従来の技術）従来より、極低温冷凍機の一例として、ヘリウムガスを
冷媒とし、圧縮機で圧縮された高圧のヘリウムガスを膨
脹機で膨脹させてクライオスタット内の低温発生部を外
部から輻射シールドする予冷冷凍回路と、別設の圧縮機
から吐出された圧縮ヘリウムガスを上記予冷冷凍回路で
予冷するとともに、その予冷されたヘリウムガスをさら
にＪ−Ｔ弁でジュールトムソン膨張させて、その膨張作
用により上記クライオスタットの低温発生部内に極低温
を発生させるＪ−Ｔ回路とを備えたヘリウム冷凍機はよ
く知られている。

また、上記の如き膨脹機のみを備え、該膨脹機で膨脹す
るヘリウムガスによりクライオスタットの低温発生部内
に極低温を得るようにしたタイプのヘリウム冷凍機も知
られている。

そして、この種のヘリウム冷凍機においては、通常、ク
ライオスタットの低温発生部内に配置されて冷却対象物
を冷却する被冷却部を膨脹機のシリンダ下部に支持する
ことが行われている。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、このようなヘリウム冷凍機において、予冷冷
凍回路の冷凍サイクルは、通常、Ｇ−Ｍサイクル（ギフ
ォード−マクマホンサイクル）や改良ソルベーサイクル
等が採用されており、この場合、膨脹機での高／低圧の
切換えに伴うガスの流動、ディスプレーサとシリンダと
の衝突、あるいは高／低圧の切換によるシリンダの伸縮
等に起因する振動の発生を免れ得ず、そのままでは冷却
対象物として例えば分光研究で使用する光検出センサ
等、μｍオーダーの極めて微小な振動を嫌う敏感なセン
サへの適用が困難である。

そこで、膨脹機または被冷却部をそれぞれクライオスタ
ットに対し独立して別個に支持する構造が考えられる。

しかし、この構造では、別々の支持構造のために冷凍機
の設置が困難であり、低温作動機器の作動時には、膨脹
機の運転を停止させて液体ヘリウムの持つ冷熱によって
被冷却部を冷却する方法しか採り得ず、冷凍機の使用分
野が制限されるという難がある。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、上記したヘリウム冷凍機等の極低温冷凍機に対
し、光検出センサ等の低温作動機器に寒冷を与える被冷
却部を振動発生源たる膨脹機に対して振動絶縁する適切
な手段を講じることにより、冷凍機の設置性を犠牲にす
ることなく、被冷却部に膨脹機振動が伝達されるのを確
実に低減し、よって極低温冷凍機の用途を大幅に拡大し
ようとすることにある。

（問題点を解決するための手段）この目的を達成すべく、本発明での解決手段は、第１図
および第２図に示すように、被冷却部（50）を極低温で
冷却保持するための低温発生部（C₁）を有するクライオ
スタット（Ｃ）と、該クライオスタット（Ｃ）の低温発
生部（C₁）内に挿通され、圧縮機（２）で圧縮された冷
媒ガスを膨脹させて低温発生部（C₁）内に極低温を発生
させる膨脹機（６）とを備えた極低温冷凍機を対象とす
る。

そして、上記被冷却部（50）を、膨脹機（６）に対し分
離してクライオスタット（Ｃ）に固定支持する構成とす
る。

（作用）この構成により、本発明では、クライオスタット（Ｃ）
の低温発生部（C₁）内に配置されている被冷却部（50）
は振動発生源たる膨脹機（６）から分離した状態でクラ
イオスタット（Ｃ）に固定支持され、しかもクライオス
タット（Ｃ）は重量物で振動に対する変位量が小さいも
のであるので、膨脹機（６）が運転に伴って振動しても
その振動が被冷却部（50）に伝達されるのは抑制され、
よって振動に敏感な低温作動機器であっても振動の悪影
響を極力低減することができる。

また、被冷却部（50）および膨脹機（６）が共にクライ
オスタット（Ｃ）に一体的に支持されるので、被冷却部
（50）および膨脹機（６）を別々に支持する必要がなく
なり、冷凍機の設置を容易に行い得ることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明の実施例に係る２元２段圧縮サイクルの
ヘリウム冷凍機の全体構成を示し、（Ｃ）は、極低温で
作動させる低温作動機器としての分光研究用の光検出セ
ンサ（Ｓ）に寒冷を与える低温発生部（C₁）を内有する
クライオスタット、（１）は後述のＪ−Ｔ回路（20）に
おけるヘリウムガスを予冷するためにヘリウムガスを圧
縮膨張させる改良ソルベーガスサイクルを持つ予冷冷凍
回路、（20）は極低温を発生させるためにヘリウムガス
を圧縮してジュールトムソン膨張させるＪ−Ｔ回路であ
って、上記予冷冷凍回路（１）は予冷用圧縮機ユニット
（Ａ）と上記クライオスタット（Ｃ）とに亘って、また
Ｊ−Ｔ回路（20）はＪ−Ｔ側圧縮機ユニット（Ｂ）とク
ライオスタット（Ｃ）とに亘って互いに並列に設けられ
ている。

上記予冷用圧縮機ユニット（Ａ）はヘリウムガスを圧縮
する予冷用圧縮機（２）と、該圧縮機（２）で圧縮され
た高圧のヘリウムガスから圧縮機（２）用の潤滑油を分
離除去する油分離機（３）と、該油分離機（３）を通過
したヘリウムガス中の水分や不純ガス等の不純物を吸着
除去する吸着器（４）とを備え、上記吸着器（４）は高
圧側配管（５）を介してクライオスタット（Ｃ）に嵌装
した膨張機（６）におけるケーシング（７）の高圧側入
口（7a）に接続されている。

上記膨張機（６）は、クライオスタット（Ｃ）外に配置
されるケーシング（７）と、該ケーシング（７）の下部
に連設されたシリンダ（８）とを有し、該シリンダ
（８）の外周にはクライオスタット（Ｃ）の低温発生部
（C₁）内に挿通される第２ヒートステーション（10）と
第１ヒートステーション（９）とが設けられている。そ
して、図示しないが、上記ケーシング（７）内には、回
転する毎に開弁して上記高圧側入口（7a）から流入した
ヘリウムガスを上記シリンダ（８）内に供給するロータ
リバルブと、該ロータリバルブを駆動するバルブモータ
とが嵌装されている一方、上記シリンダ（８）内には、
ロータリバルブの開閉に応じて往復動するスラックピス
トンと、該スラックピストンに一体的に係止駆動されて
シリンダ（８）内を往復動し、ヘリウムガスをサイモン
膨脹させるディスプレーサとが嵌挿されている。そし
て、上記シリンダ（８）の第１ヒートステーション
（９）は、クライオスタット（Ｃ）内の低温発生部
（C₁）を取り囲むように配置した輻射シールド部（C₂）
に熱接触しており、膨脹機（６）におけるロータリバル
ブの開弁により高圧のヘリウムガスをシリンダ（８）内
で膨張させて低温状態を発生させ、その低温状態をシリ
ンダ（８）における第１および第２ヒートステーション
（９），（10）にて保持するとともに、第１ヒートステ
ーション（９）に熱接触している輻射シールド部（C₂）
を低温に冷却してその内部の低温発生部（C₁）を外部か
ら輻射シールドするように構成されている。

また、上記膨張機（６）のケーシング（７）には膨張後
の低圧のヘリウムガスを吐出させる低圧側出口（7b）が
開口され、該低圧側出口（7b）は低圧側配管（11）を介
して上記予冷用圧縮機ユニット（Ａ）に設けたサージボ
トル（12）に接続され、該サージボトル（12）は上記予
冷用圧縮機（２）の吸入側に接続されており、膨張機
（６）から吐出された低圧のヘリウムガスをその圧力変
動をサージボトル（12）で吸収して圧縮機（２）に吸引
するようになされている。以上により、予冷用圧縮機
（２）から吐出された高圧のヘリウムガスを油分離器
（３）および吸着器（４）を経由して膨張機（６）に供
給し、その膨張機（６）での断熱膨張によりヒートステ
ーション（９），（10）の温度を低下させて、クライオ
スタット（Ｃ）内の低温発生部（C₁）を輻射シールドす
るとともに、Ｊ−Ｔ回路（20）における後述の予冷器
（31），（33）を予冷し、膨張した低圧ヘリウムガスを
サージボトル（12）を介して圧縮機（２）に戻して再圧
縮するように構成されている。

一方、上記Ｊ−Ｔ側圧縮機ユニット（Ｂ）には、ヘリウ
ムガスを所定圧力に圧縮する低段圧縮機（21）と、該圧
縮機（21）から吐出された高圧ヘリウムガスから圧縮機
（21）用の潤滑油を分離除去する油分離器（22）と、該
油分離器（22）を経由した高圧ヘリウムガスを更に高圧
に圧縮する高段圧縮機（23）と、該圧縮機（23）から吐
出された高圧ヘリウムガスから圧縮機（23）用の潤滑油
を分離除去する油分離器（24）と、該油分離器（24）を
経由した高圧ヘリウムガス中の不純物を吸着除去する吸
着器（25）とが設けられている。

また、上記クライオスタット（Ｃ）には１次側および２
次側をそれぞれ通過するヘリウムガス間で互いに熱交換
させる第１ないし第３のＪ−Ｔ熱交換器（26）〜（28）
が嵌装され、これらＪ−Ｔ熱交換器（26）〜（28）のう
ち、第２および第3J−Ｔ熱交換器（27），（28）はクラ
イオスタット（Ｃ）の輻射シールド部（C₂）内に配置さ
れている。上記第1J−Ｔ熱交換器（26）の１次側は高圧
側配管（29）を介して上記Ｊ−Ｔ側圧縮機ユニット
（Ｂ）の吸着器（25）に接続されている。また、上記第
１および第２のＪ−Ｔ熱交換器（26），（27）の各１次
側同士は吸着器（30）と上記膨張機（６）の第１ビート
ステーション（９）外周に配置した第１予冷器（31）と
を介して接続されているとともに、第２および第3J−Ｔ
熱交換器（27），（28）の各１次側同士は同様に吸着器
（32）と膨張器（６）の第２ヒートステーション（10）
外周に配置した第２予冷器（33）とを介して接続されて
いる。さらに、上記第3J−Ｔ熱交換器（28）の１次側
は、膨張機（６）のシリンダ（８）下端に支持されて低
温発生部（C₁）内に位置する冷却器（34）に対し、吸着
器（35）と高圧のヘリウムガスをジュールトムソン膨張
させるＪ−Ｔ弁（36）とを介して接続されている。上記
冷却器（34）は上記第３および第2J−Ｔ熱交換器（2
8），（27）の各２次側を経て第1J−Ｔ熱交換器（26）
の２次側に接続され、該第1J−Ｔ熱交換器（26）の２次
側は低圧側配管（37）を介して上記Ｊ−Ｔ側圧縮機ユニ
ット（Ｂ）における低段圧縮機（21）の吸入側に接続さ
れている。よって、上記２段直列に接続された２台の圧
縮機（21），（23）によりヘリウムガスを高圧に圧縮し
てクライオスタット（Ｃ）側に供給し、それをクライオ
スタット（Ｃ）の第１ないし第３のＪ−Ｔ熱交換機（2
6）〜（28）においてＪ−Ｔ側圧縮機ユニット（Ｂ）に
戻る低温低圧のヘリウムガスと熱交換させるとともに、
第１および第２予冷器（31），（33）で膨脹機（６）の
第１および第２ヒートステーション（９），（10）と熱
交換させて冷却したのち、Ｊ−Ｔ弁（36）でジュールト
ムソン膨脹させて冷却器（34）で１気圧、約4Kのヘリウ
ムとなし、しかる後、低圧となったヘリウムガスを第１
ないし第3J−Ｔ熱交換器（26）〜（28）の各２次側を通
してＪ−Ｔ側圧縮機ユニット（Ｂ）の低段圧縮機（21）
に吸入させて再圧縮するように構成されている。

尚、上記予冷用圧縮機ユニット（Ａ）の圧縮機（２）お
よびＪ−Ｔ側圧縮機ユニット（Ｂ）の２台の圧縮機（2
1），（23）の構造およびその周辺機器は同様の構造に
構成されており、図中、（40）は各圧縮機（２），（2
1），（23）の吐出側から油分離器（３），（22），（2
4）に至る流路の途中に介設された吐出ガスコイルで、
この吐出ガスコイル（40）は各圧縮機（２），（21），
（23）のケーシング（図示せず）外周の上半部に巻き付
けられてなるものである。また、各圧縮機（２），（2
1），（23）のケーシング外周面全体には冷却水が流れ
る冷却水コイル（41）が上記吐出ガスコイル（40）と略
平行に巻き付けられており、この冷却水コイル（41）を
流れる冷却水により、圧縮機（２），（21），（23）か
ら吐出される吐出ガスコイル（40）内を流れる高温高圧
のヘリウムガスを冷却する。

また、（42）は各圧縮機（２），（21），（23）のケー
シング外周面下半部に冷却水コイル（41）と略平行に巻
き付けられてなる油コイルであつて、該油コイル（42）
の上流端は各圧縮機（２），（21），（23）におけるケ
ーシング内底部の油溜に、下流端はオリフィス（43）を
介設したインジェクション管（44）を介して圧縮機
（２），（21），（23）の吸入側にそれぞれ接続されて
おり、圧縮機（２），（21），（23）からヘリウムガス
とともに吐出されるケーシング内の潤滑油を油コイル
（42）に送給して上記冷却水コイル（41）内の冷却水に
より冷却した後、インジェクション管（44）のオリフィ
ス（43）によって吸入ヘリウムガス中に噴射注入させる
ようにしている。

さらに、（45）は上記Ｊ−Ｔ側圧縮機ユニット（Ｂ）の
油分離器（22）吐出側と吸着器（25）吐出側とを接続す
る接続管で、その途中には、圧縮機ユニット（Ｂ）から
吐出されるヘリウムガスの圧力を減圧制御する高圧制御
弁（46）と、該高圧制御弁（46）から流出した高圧のヘ
リウムガスを溜めるガスバラストタンク（47）と、該タ
ンク（47）内の高圧ヘリウムガスを油分離器（22）吐出
側に供給して低段圧縮機（21）の吐出圧を制御する中間
圧制御弁（48）とが配設されている。

そして、本発明の特徴として、第１図に示すように、上
記クライオスタット（Ｃ）の低温発生部（C₁）内には光
検出センサ（Ｓ）に寒冷を付与するための被冷却部とし
ての水平円板状の冷却ステージ（50）が配置され、該冷
却ステージ（50）はその外周の３等分位置にて低温発生
部（C₁）内の上壁に対し３本の鉛直サポート（51），
（51），…を介して垂下されている。よって、この構造
により冷却ステージ（50）は膨脹機（６）に分離された
状態でクライオスタット（Ｃ）に対し固定支持されてい
る。

また、上記低温発生部（C₁）内には上記冷却ステージ
（50）やＪ−Ｔ弁（26）〜（28）およびその周辺機器を
取り囲むよう円筒箱状の格納部材（52）が配設され、該
格納部材（52）はその上壁部において膨脹機（６）のシ
リンダ（８）に連結支持されている。

さらに、上記冷却器（34）はコイル状に形成され、その
一部は、冷却ステージ（50）に寒冷を与えるために該冷
却ステージ（50）の上面中心部に形成した受冷部（50
a）に巻き付けられているが、残りの部分は大きな半径
の渦巻きコイル状に形成されていて、Ｊ−Ｔ弁（36）お
よび第3J−Ｔ熱交換器（28）と冷却ステージ（50）との
間に掛け渡されており、このコイル状配管の持つ弾性に
より、冷却ステージ（50）はＪ−Ｔ熱交換器（28）等に
対して弾性連結されている。

また、第２図に示すように、上記冷却ステージ（50）側
方のクラオスタット（Ｃ）内周壁には、冷却ステージ
（50）の中心と上記各鉛直サポート（51）とを結ぶ線の
延長線上位置に支持ブラケット（53）が突設されてい
る。該各支持ブラケット（53）にはステンレスワイヤ
等、低熱伝導率を持つ高剛性のワイヤ部材（54）の略央
部が結合され、該各ワイヤ部材（54）は緊張状態に保た
れてその両端部が上記鉛直サポート（51）の左右両側の
冷却ステージ（50）外周縁に溶接等により接合されてお
り、このワイヤ部材（54），（54），…により、冷却ス
テージ（50）をその直径方向および円周方向からバネ力
を与えて支持するように構成されている。

尚、第１図および第２図中、（55）は膨脹機（６）をそ
のケーシング（７）下端のフランジ部にてクライオスタ
ット（Ｃ）に支持するための支持ロッドである。

次に、上記実施例のヘリウム冷凍機の作動について説明
する。

予冷冷凍回路（１）の圧縮機（２）とＪ−Ｔ回路（20）
の２台の圧縮機（21），（23）とが起動されて冷凍機が
定常運転状態になると、予冷冷凍回路（１）におけるク
ライオスタット（Ｃ）側の膨張機（６）で圧縮機（２）
から供給された高圧のヘリウムガスが膨張し、このガス
の膨張に伴い、シリンダ（８）の各ヒートステーション
（９），（10）および第１ヒートステーション（９）に
熱接触している輻射シールド部（C₂）の温度が低下し
て、クライオスタット（Ｃ）内の低温発生部（C₁）が外
部に対し輻射シールドされる。

一方、これと同時に、クライオスタット（Ｃ）からＪ−
Ｔ回路（20）を経てリターンするヘリウムガスが低段圧
縮機（21）により吸引・圧縮されてその周りの冷却水コ
イル（41）で冷却水により常温300Kまで冷却され、この
ヘリウムガスは油分離器（22）で油成分が分離された
後、高段圧縮機（23）で吸引・圧縮される。さらに、こ
の圧縮機（23）からの吐出ガスは圧縮機（23）周りの冷
却水コイル（41）で冷却水により常温300Kまで冷却さ
れ、油分離器（24）で油分離された後に吸着器（25）で
不純物が吸着され、こうして得られたクリーンな高圧ヘ
リウムガスがクライオスタット（Ｃ）に供給される。

このクライオスタット（Ｃ）側に供給された高圧ヘリウ
ムガスは第1J−Ｔ熱交換器（26）の１次側に入り、Ｊ−
Ｔ側圧縮機ユニット（Ｂ）へ戻る２次側の低圧ヘリウム
ガスと熱交換されて常温300Kから約70Kまで冷却され、
その後、膨張機（６）の50〜60Kに冷却されている第１
ヒートステーション（９）外周の第１予冷器（31）に入
って約55Kまで冷却される。この冷却されたガスは第2J
−Ｔ熱交換器（27）の１次側に入って、Ｊ−Ｔ側圧縮機
ユニット（Ｂ）へ戻る２次側の低圧ヘリウムガスとの熱
交換により約20Kまで冷却された後、膨張機（６）の15
〜20Kに冷却されている第２ヒートステーション（10）
外周の第２予冷機（33）に入って約15Kまで冷却され
る。さらに、ガスは第3J−Ｔ熱交換器（28）の１次側に
入って、Ｊ−Ｔ側圧縮機ユニット（Ｂ）へ亘る２次側の
低圧ヘリウムガスとの熱交換によら約5Kまで冷却され、
Ｊ−Ｔ弁（36）に至る。このＪ−Ｔ弁（36）で高圧ヘリ
ウムガスは絞られてジュールトムソン膨張し、１気圧、
4.2Kの気液混合状態のヘリウムとなって冷却器（34）へ
供給される。そして、この冷却器（34）では上記気液混
合状態のヘリウムにおける液部分の蒸発潜熱が被冷却体
としての冷却ステージ（50）の冷却あるいは他のヘリウ
ムガスの液化や再凝縮に利用される。

しかる後、上記冷却器（34）から第3J−Ｔ熱交換器（2
8）の２次側に戻る低圧ヘリウムガスは、約4.2Kの飽和
ガスとなり、第２および第1J−Ｔ熱交換器（27），（2
6）において１次側の高圧ヘリウムガスを冷却して、約3
00Kに温度上昇した後、Ｊ−Ｔ側圧縮機ユニット（Ｂ）
へ戻る。以後、同様なサイクルが繰り返されて冷凍運転
が行われる。

この場合、被冷却部としての冷却ステージ（50）が膨脹
機（６）のシリンダ（８）から分離され、その外周縁の
３点位置にて鉛直サポート（51），（51），…を介して
クライオスタット（Ｃ）に吊下げ支持され、しかもＪ−
Ｔ回路（20）側のＪ−Ｔ熱交換器（28）等に対して冷却
器（34）の一部のコイル状部分の持つ弾性によって振動
絶縁されているため、膨脹機（６）の運転に伴って生じ
る振動が冷却ステージ（50）に伝達されることはなく、
よって冷却ステージ（50）により寒冷を受ける光検出セ
ンサ（Ｓ）が振動するのを確実に防止することができ
る。

また、上記冷却ステージ（50）がその周囲のクライオス
タット（Ｃ）内周壁に対しワイヤ部材（54），（54），
…を介して半径方向外側に３方向から引っ張られている
ため、冷却ステージ（50）の水平面に沿った横揺れ、あ
るいはその中心部を回動中心とする回動を有効に低減す
ることができ、光検出センサ（Ｓ）への振動をより一層
確実に防止することができる。

さらに、膨脹機（６）および冷却ステージ（50）が防振
状態で共にクライオスタット（Ｃ）に支持されているの
で、光検出センサ（Ｓ）の振動低減のために膨脹機
（６）および冷却ステージ（50）をクライオスタット
（Ｃ）に別々に支持する必要がなく、冷凍機の設置を容
易に行うことができ、その用途を拡大することができ
る。

尚、上記冷却ステージ（50）を支持するクライオスタッ
ト（Ｃ）に膨脹機（６）が設置されているので、該膨脹
機（６）の振動がクライオスタット（Ｃ）を介して間接
的に冷却ステージ（50）に伝達されることが懸念され
る。しかし、クライオスタット（Ｃ）は重量物であり、
しかも建物の基礎部分に設置されるので、伝達振動の変
位量は無視できるほど極めて微細であり、実用上の問題
が生じることはない。

（変形例）尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、第
４図ないし第６図に示すように種々の変形例を包含する
ものである。例えば、第４図に示す変形例では、Ｊ−Ｔ
回路（20）の冷却器（34）はクライオスタット（Ｃ）内
において膨脹機（６）のシリンダ（８）下端外周に巻き
付けられている。また、このシリンダ（８）下端外周部
には熱伝導率の高い可撓性を有する例えば銅製のメッシ
ュベルト（56）の一端が結合され、該メッシュベルト
（56）の他端は冷却ステージ（50）に結合されており、
冷却器（34）で発生した極低温をメッシュベルト（56）
を介して冷却ステージ（50）に伝達して冷却ステージ
（50）を冷却するようになされている。したがって、こ
の実施例でも上記実施例と同様の作用効果を奏すること
ができる。

また、第５図に示す変形例では、膨脹機（６）とクライ
オスタット（Ｃ）との間に、振動の縁切りおよび真空絶
縁のための蛇腹状の防振ベローズ（57）が介在されてい
る。また、防振ベローズ（57）の回りに配置されて膨脹
機（６）をクライオスタット（Ｃ）に支持するための各
支持ロッド（55）には防振ゴム（58）が装着され、この
防振ゴム（58）の弾性により膨脹機（６）の振動がクラ
イオスタット（Ｃ）に伝達されるのを防ぐように構成さ
れている。

したがって、この変形例の場合、膨脹機（６）がクライ
オスタット（Ｃ）に防振ベローズ（57）および各防振ゴ
ム（58）を介して支持されているため、膨脹機（６）や
防振ゴム（58）系の固有振動数を例えば20Hz程度に設定
でき、膨脹機（６）の特に30Hz程度以上の振動を有効に
吸収できる利点がある。

さらに、第６図は冷却ステージ（50）をクライオスタッ
ト（Ｃ）の内周壁に支持して横揺れ等を防止する構造の
変形例を示すものであり、クライオスタット（Ｃ）内周
壁に取り付けられた支持ブラケット（53）と、各鉛直サ
ポート（51）との間にワイヤ部材（54′）を張り渡すこ
とにより、冷却ステージ（50）を直径方向からのみ支持
するようにしている。

この場合、冷却ステージ（50）の横揺れについては有効
に防止できるが、回転振動については著効がないので、
上記した実施例の方がより好ましい。

上記実施例の構成により、センサ部の振動特性を実測し
たところ、第７図および第８図に示す振動周波数特性が
得られた。第７図は第１図に示す構造の特性を、第８図
は第５図に示す構造の特性をそれぞれ示す。従来例（第
３図に示す一般的な構造のもの）の同特性は第９図に示
される。図中、斜線部分は計測器の誤差に含まれる範囲
を示している。これらの特性の比較により、本実施例の
ものが従来例に比べて優れた防振効果が得られることが
判る。

尚、本発明は、上記各実施例の如く圧縮サイクルのヘリ
ウム冷凍機のみならず、他のタイプ、例えば膨脹機のみ
によりクライオスタット内に極低温を発生させるように
したヘリウム冷凍機にも適用でき、さらにはヘリウム以
外の冷媒を使用する極低温冷凍機に適用することができ
る。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、高圧の冷媒ガス
を膨脹機で膨脹させて、被冷却部を冷却保持するための
クライオスタット内に極低温を発生させるようにした極
低温冷凍機に対し、上記被冷却部を膨脹機とは分離して
クライオスタットに固定支持するようにしたことによ
り、膨脹機の運転に伴って発生する振動が被冷却部に伝
達されるのを有効に解消でき、よって振動に敏感なセン
サ等の低温作動機器を安定して作動させることができ
る。また、膨脹機および被冷却部が共にクライオスタッ
トに支持されているので、冷凍機の設置を容易に行い
得、その用途の拡大化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例を示し、第１図は
クライオスタットの内部構造を示す縦断面図、第２図は
同横断面図、第３図はヘリウム冷凍機の全体構成図であ
る。第４図および第５図はそれぞれクライオスタットに
対する冷却ステージの固定支持構造の変形例を示す第１
図相当図である。第６図は冷却ステージの横揺れ防止構
造の変形例を示す第２図相当図、第７図は第１図に示す
構造におけるセンサ部の振動特性を示す特性図、第８図
は第５図に示す構造におけるセンサ部の振動特性を示す
特性図である。第９図は従来例における第７図相当図で
ある。（１）……予冷冷凍回路、（２）……予冷用圧縮機、
（６）……膨脹機、（９），（10）……ヒートステーシ
ョン、（20）……Ｊ−Ｔ回路、（21）……低段圧縮機、
（23）……高段圧縮機、（26）〜（28）……Ｊ−Ｔ熱交
換器、（31），（33）……予冷器、（34），（34′）…
…冷却器、（36）……Ｊ−Ｔ弁、（50）……冷却ステー
ジ、（54），（54′）……ワイヤ部材、（57）……防振
ベローズ、（58）……防振ゴム、（Ｓ）……光検出セン
サ、（Ｃ）……クライオスタット、（C₁）……低温発生
部、（C₂）……輻射シールド部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鉾谷克己大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者篠崎信一郎大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者種谷昭一大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者野口聡大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献特開昭60−196564（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被冷却部（50）を極低温で冷却保持するた
めの低温発生部（C₁）を有するクライオスタット（Ｃ）
と、該クライオスタット（Ｃ）の低温発生部（C₁）内に
挿通され、圧縮機（２）で圧縮された冷媒ガスを膨脹さ
せて低温発生部（C₁）内に極低温を発生させる膨脹機
（６）とを備えた極低温冷凍機において、上記被冷却部
（50）は、膨脹機（６）に対し分離されてクライオスタ
ット（Ｃ）に固定支持されていることを特徴とする極低
温冷凍機。