(57)【要約】【課題】本発明は冷凍機を用いて蒸発した冷媒を再び液化する冷媒凝縮装置に関し、冷媒の凝縮処理を確実に行いつつ冷媒容器内の圧力変動を低減することを課題とする。【解決手段】ＧＭ冷凍機１１と、液体ヘリウム１８（冷却用冷媒）が充填された液体ヘリウム容器１７Ａと、ＧＭ冷凍機１１により冷却され蒸発した液体ヘリウム１８（冷却用冷媒）を凝縮して液体ヘリウム容器１７Ａ内に戻す凝縮器２３Ａとを有した冷媒再凝縮装置において、内部に充填されたダンパ用冷媒により冷却ステージ１４の温度変動を吸収する温度ダンパ２０Ａを冷却ステージ１４と凝縮器２３Ａとの間に設ける。また、ダンパ用冷媒として、ヘリウム容器１７に充填されている液体ヘリウム１８を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温冷凍機と、
液体状の冷却用冷媒が充填された冷却容器と、
前記極低温冷凍機により冷却され、蒸発した前記冷却用冷媒を凝縮して前記冷却容器内に戻す凝縮器とを有した冷媒再凝縮装置において、
内部に充填されたダンパ用冷媒により前記冷却ステージの温度変動を吸収するサーマルダンパを、前記極低温冷凍機の冷却ステージと前記凝縮器との間に設けたことを特徴とする冷媒再凝縮装置。
【請求項２】
前記ダンパ用冷媒として前記冷媒容器に充填されている前記冷却用冷媒を用いたことを特徴とする請求項１記載の冷媒再凝縮装置。
【請求項３】
前記冷却用冷媒及び前記ダンパ用冷媒は、液体ヘリウムであることを特徴とする請求項１又は２記載の冷媒再凝縮装置。
【請求項４】
前記凝縮器及び前記サーマルダンパが、前記冷却容器内に配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷媒再凝縮装置。
【請求項５】
前記凝縮器で凝縮された前記冷却用冷媒を前記冷却容器に戻す配管を設け、該配管の端部を前記冷却容器に充填されている前記冷却用冷媒内に浸漬したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷媒再凝縮装置。
【請求項６】
前記冷却容器内の蒸発した前記冷却用冷媒を、少なくとも前記凝縮器または前記サーマルダンパのどちらか一方に供給する配管を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷媒再凝縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷媒再凝縮装置に係り、特に冷凍機を用いて蒸発した冷媒を再び液化する冷媒凝縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＳＱＵＩＤ装置（超電導量子干渉デバイス）やＳＣＭ装置（超電導磁石装置）などの液体ヘリウムの温度レベルの装置などには、装置の冷却用冷媒として例えば液体ヘリウムが用いられている。この液体ヘリウムは、冷却処理中にその一部が蒸発するため、これを再凝縮して液化する必要がある。このため、液体ヘリウム等の冷媒が収納される冷媒容器に冷媒再凝縮装置を接続し、蒸発した冷媒を液化（凝縮）し冷媒容器に戻すよう構成されている。
【０００３】
この種の冷媒再凝縮装置として、例えば特許文献１，２に示されたものがある。この特許文献１，２に開示された冷媒再凝縮装置は、いずれも冷凍機の冷却ヘッド（冷却ステージ）に凝縮器が装着されており、冷凍機により冷却された凝縮器により蒸発した冷媒（ヘリウム）を再凝縮する構成とされている。また、冷凍機としては、４Ｋ以下の冷凍温度を発生するＧＭ型（ギホード・マクマホン型）冷凍機やパルス管冷凍機等の蓄冷器式冷凍機が使用されることが多い。
【０００４】
これらの冷凍機は、高圧シリンダをシリンダ内等の膨張室で膨張させて寒冷を発生させる構成とされており、膨張室内への高圧の冷媒ガスの供給と、膨張後の低圧の冷媒ガスの排出を周期的に行う構成とされている。この種の冷凍機の冷凍ヘッドの温度は、冷媒ガスの膨張時に低下し、高圧ガスの供給時に上昇する。そして、この温度変化は、冷凍機の駆動中は周期的に繰り返し行われる。
【０００５】
また、蒸発した冷媒の凝縮は、冷媒ガスが膨張して温度が低下したときに行われ、凝縮した（液化した）冷媒は冷媒容器内に戻る構成とされている。このため、蒸発した冷媒の凝縮も、温度変化に対応した周期的に行われる構成とされていた。
【特許文献１】特開２００６−２００７７１号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように従来の冷媒再凝縮装置は、冷凍機の冷却ヘッドの温度変化に伴って凝縮器の温度も周期的に変化し、主として温度が低下した状態において蒸発ガスが凝縮（液化）する。通常、冷媒再凝縮装置が設けられた冷媒容器内の冷媒（液体ヘリウム）への熱負荷は一定であり、この熱負荷により一定の割合で冷媒が蒸発している。一方、凝縮器での凝縮量は上記のように周期的に変動するため、冷媒容器内のガス相の圧力（内圧）も周期的な変動を生ずることとなる。
【０００７】
この蒸発圧力の変化によって、気液平衡状態にある液体温度も変化する。よって、冷媒容器内の液相内に浸漬されている被冷却体である素子等に圧力や温度変化ノイズを与えることになる。ノイズの程度として、素子等が浸漬された冷媒（液体ヘリウム等）の液面に凝縮されたヘリウム液滴が滴下して衝突した際に生じる程度の圧力変動をも問題とする場合がある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、冷媒の凝縮処理を確実に行いつつ、冷媒容器内の圧力変動を低減しうる冷媒再凝縮装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１記載の発明では、
極低温冷凍機と、
液体状の冷却用冷媒が充填された冷却容器と、
前記極低温冷凍機により冷却され、蒸発した前記冷却用冷媒を凝縮して前記冷却容器内に戻す凝縮器とを有した冷媒再凝縮装置において、
内部に充填されたダンパ用冷媒により前記冷却ステージの温度変動を吸収するサーマルダンパを、前記極低温冷凍機の冷却ステージと前記凝縮器との間に設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２記載の発明では、
請求項１記載の冷媒再凝縮装置において、
前記ダンパ用冷媒として前記冷媒容器に充填されている前記冷却用冷媒を用いたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３記載の発明では、
請求項１又は２記載の冷媒再凝縮装置において、
前記冷却用冷媒及び前記ダンパ用冷媒は、液体ヘリウムであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４記載の発明では、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷媒再凝縮装置において、
前記凝縮器及び前記サーマルダンパが、前記冷却容器内に配設されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項５記載の発明では、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷媒再凝縮装置において、
前記凝縮器で凝縮された前記冷却用冷媒を前記冷却容器に戻す配管を設け、該配管の端部を前記冷却容器に充填されている前記冷却用冷媒内に浸漬したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項６記載の発明は、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷媒再凝縮装置において、
前記冷却容器内の蒸発した前記冷却用冷媒を、少なくとも前記凝縮器または前記サーマルダンパのどちらか一方に供給する配管を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、極低温冷凍機の冷却ステージと凝縮器との間に冷却ステージの温度変動を吸収するサーマルダンパを設けたことにより、サーマルダンパにより冷却ステージの温度変動は吸収される。これにより、凝縮器の温度変動は低減され、常に凝縮速度が一定化するため、冷媒容器の内圧変動によるノイズを大幅に低減することが可能となる。
【００１７】
また、サーマルダンパのダンパ用冷媒として冷媒容器に充填されている冷却用冷媒を用い、ダンパ用冷媒と冷却用冷媒とを共用する構成としたことにより、従来必要であったダンパ用冷媒を収納しておく収納容器を不要とすることができ、よって冷媒再凝縮装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施例であるヘリウム再凝縮装置１０Ａを示している。本実施例に係るヘリウム再凝縮装置１０Ａは、大略すると液体ヘリウム装置と再凝縮装置とにより構成されている。液体ヘリウム装置は、真空容器１５、熱シールド板１６、液体ヘリウム容器１７Ａ等により構成されている。また、再凝縮装置は、極低温冷凍機１１、温度ダンパ２０Ａ、及び凝縮器２３Ａ等により構成されている。本実施例では、この液体ヘリウム装置と再凝縮装置とが一体化した構成とされている。
【００２０】
極低温冷凍機１１は４Ｋ以下の冷凍温度を発生する蓄冷器式冷凍機であり、本実施例では２段式のギホード・マクマホン型冷凍機（以下、ＧＭ冷凍機１１という）を用いている。このＧＭ冷凍機１１は、１段冷却シリンダ１２と２段冷却シリンダ１３とを有しており、各シリンダ１１，１２内で蓄冷材が内設されたディスプレーサが往復移動する構成とされている。
【００２１】
ＧＭ冷凍機１１の冷凍ガスは、ディスプレーサの往復移動に伴って圧縮及び膨張され、膨張行程において寒冷を発生させる。冷凍機の冷媒ガスが蓄冷材を通過する際にこの寒冷は蓄冷材に蓄冷され、これによりＧＭ冷凍機１１は１段冷却シリンダ１２で４０Ｋ、２段冷却シリンダ１３で４Ｋ程度の冷却を行いうる構成とされている。
【００２２】
真空容器１５は金属製の筐体であり、ＧＭ冷凍機１１はこの真空容器１５に固定されている。真空容器１５は図示しない真空ポンプに接続されており、内部を真空とすることにより外部からの熱の侵入を防止する。
【００２３】
この真空容器１５の内部には、金属製の筐体である熱シールド板１６が設けられている。この熱シールド板１６は、熱伝導率のよい銅やアルミニウムにより形成されており、図示されていないがＧＭ冷凍機１１の１段冷却シリンダ１２に熱的に接続されている。よって、熱シールド板１６はＧＭ冷凍機１１により冷却され、輻射熱の内部への侵入を防止している。
【００２４】
液体ヘリウム容器１７Ａは、熱シールド板１６の内部に配設されている。この液体ヘリウム容器１７Ａは被冷却体２５を冷却処理するものであり、その内部に冷却用冷媒となる液体ヘリウム１８が収納されている。また、液体ヘリウム容器１７Ａは液体ヘリウム１８で満たされているのではなく、被冷却体２５を浸漬し得るに足る量の液体ヘリウム１８が収納されている。このため、液体ヘリウム容器１７Ａの内部は、液体ヘリウム１８が収納された液相Ｌと、液体ヘリウム１８が蒸発してガス化したガス相Ｇとに分離されている。
【００２５】
尚、弁２７を有した配管２６は、液体ヘリウム容器１７Ａへの液体ヘリウムの供給や、蒸発ガスを放出するための配管である。
【００２６】
本発明の要部となる温度ダンパ２０Ａ及び凝縮器２３Ａは、液体ヘリウム容器１７Ａのガス相Ｇ内に配設されている。
【００２７】
凝縮器２３Ａは、液体ヘリウム１８が蒸発したヘリウムガス（以下、蒸発ヘリウムガスという）を冷却して再凝縮し、この再凝縮された液体ヘリウム１８を液相Ｌに戻すものである。この凝縮器２３Ａは、複数の凝縮器用フィン２４により構成されている。この凝縮器用フィン２４は、後述するように温度ダンパ２０Ａを介してＧＭ冷凍機１１により冷却される構成とされている。
【００２８】
温度ダンパ２０Ａは、ＧＭ冷凍機１１の冷却ステージ１４と凝縮器２３Ａとの間に配設されている。温度ダンパ２０Ａは、冷却ステージ１４の温度変動を吸収する機能を奏するものである。この温度ダンパ２０Ａは、ダンパ用フィン２２Ａ、下部ダンパ用フィン２２Ｂ、蓋体部３５、及び筐体部３６等により構成されている。この各部材２２Ａ，２２Ｂ，３５，３６は、熱伝導性の良好な金属材料（例えば、銅）により形成されている。
【００２９】
筐体部３６は上部が開口した筐体であり、その下部には前記した凝縮器用フィン２４が一体的に設けられている。よって、筐体部３６（温度ダンパ２０Ａ）は凝縮器用フィン２４と熱的に接合した構成とされている。また、筐体部３６の内部には、複数の下部ダンパ用フィン２２Ｂが櫛歯状に立設されている。更に、筐体部３６の開口側の外周所定位置には、温度ダンパ２０Ａの内部と外部とを連通する通気孔２１が形成されている。
【００３０】
蓋体部３５は、筐体部３６の上部開口を閉蓋するものである。この蓋体部３５は、下方に延出する単数または複数（図１では１本のみの構成が示されている）の上部ダンパ用フィン２２Ａが形成されている。この上部ダンパ用フィン２２Ａは、蓋体部３５を筐体部３６に固定した状態において、複数形成された下部ダンパ用フィン２２Ｂの間に位置するよう構成されている。従って、蓋体部３５が筐体部３６に固定された状態において、上部ダンパ用フィン２２Ａと下部ダンパ用フィン２２Ｂは交互に位置する構成となる（図１参照）。
【００３１】
上記構成とされた温度ダンパ２０Ａは、冷却ステージ１４に固定される。具体的には、温度ダンパ２０Ａは、蓋体部３５が冷却ステージ１４に固定されることによりＧＭ冷凍機１１に配設される。また、温度ダンパ２０Ａが冷却ステージ１４に固定された状態で、温度ダンパ２０Ａは液体ヘリウム容器１７Ａの内部に配設された構成となっている。
【００３２】
また、筐体部３６には通気孔２１が設けられているため、温度ダンパ２０Ａを冷却ステージ１４に固定することにより液体ヘリウム容器１７Ａ内に配設しても、温度ダンパ２０Ａの内部と液体ヘリウム容器１７Ａの内部は通気孔２１を介して連通された構成となっている。また、温度ダンパ２０Ａは液体ヘリウム容器１７Ａのガス相Ｇ内に配設された構成とされている。よって、ガス相Ｇ内の蒸発ヘリウムガスは通気孔２１を介して温度ダンパ２０Ａの内部に直接進入できる構成となっている。
【００３３】
また、温度ダンパ２０Ａの内部には、ダンパ用冷媒が収納されている。本実施例では、このダンパ用冷媒として冷却用冷媒である液体ヘリウム１８を用いている。即ち本実施例では、被冷却体２５を冷却する冷却用冷媒と、温度ダンパ２０Ａの内部に配設されるダンパ用冷媒とを同じ液体ヘリウム１８とした構成としている（これについては、後に詳述する）。
【００３４】
前記したように、ＧＭ冷凍機１１は各シリンダ１２，１３内でのディスプレーサの往復移動に伴って冷凍機用の冷媒ガスを膨張させて寒冷を発生させるものであり、この膨張は周期的に実施されるため、冷却ステージ１４の温度変動も周期的に繰り返し発生する。温度ダンパ２０Ａは、内部に収納された液体ヘリウム１８の熱容量を利用することにより、冷却ステージ１４に周期的に発生する熱変動を吸収する構成とされている。具体的には、液体ヘリウム１８は温度が４Ｋ程度における熱容量が大きいため、温度ダンパ２０Ａ内にこの熱容量の大きい液体ヘリウム１８を収納しておくことにより、冷却ステージ１４に発生する温度変動を低減する構成としている。
【００３５】
上記構成とされたヘリウム再凝縮装置１０Ａにおいて、ＧＭ冷凍機１１が運転を開始すると、冷却ステージ１４の温度が低下し、この冷却ステージ１４に固定されている温度ダンパ２０Ａが冷却される。温度ダンパ２０Ａは液体ヘリウム容器１７Ａのガス相Ｇ内に配設されているため、運転当初においては温度ダンパ２０Ａの内部は蒸発ヘリウムガスで満たされている。このため、温度ダンパ２０Ａが冷却ステージ１４（ＧＭ冷凍機１１）により冷却されて液化温度以下になると、温度ダンパ２０Ａの内部の蒸発ヘリウムガスはその内部で凝縮液化する。
【００３６】
このように温度ダンパ２０Ａ内の蒸発ヘリウムガスが凝縮すると、内部は負圧となるため通気孔２１を介して液体ヘリウム容器１７Ａのガス相Ｇから蒸発ヘリウムガスが温度ダンパ２０Ａ内に進入する。そして、この温度ダンパ２０Ａ内に進入した蒸発ヘリウムガスは上記と同様に凝縮液化し、これが繰り返し実施されることにより、温度ダンパ２０Ａの内部は液体ヘリウム１８で満たされた状態となる。
【００３７】
温度ダンパ２０Ａの内部が蒸発ヘリウムガスに比べて熱容量の大きな液体ヘリウム１８で満たさせると、冷却ステージ１４の寒冷は温度ダンパ２０Ａを介して凝縮器２３Ａに伝えられる。この際、液体ヘリウム１８は熱容量が大きいため、冷却ステージ１４で温度変動が発生していても、この温度変動は温度ダンパ２０Ａで吸収され凝縮器２３Ａに伝えられるようなことはない。
【００３８】
凝縮器２３Ａは冷却ステージ１４の寒冷が伝えられるため、凝縮器用フィン２４は温度が低下し、よって凝縮器用フィン２４と触れているガス相Ｇ内の蒸発ヘリウムガスは凝縮液化し、液相Ｌ（液体ヘリウム１８）に滴下する。この際、上記のように温度ダンパ２０Ａを配設することにより、凝縮器２３Ａの温度変動は低減されている。
【００３９】
これにより、凝縮器２３Ａにおける凝縮速度が常に一定化し、液体ヘリウム容器１７Ａの内圧変動によるノイズを大幅に低減することが可能となる。よって、被冷却体２５が液体ヘリウム容器１７Ａの内圧変動をも問題とするサファイア発信器のようなものであっても、被冷却体２５の機能に影響を与えることなく冷却処理を行うことが可能となる。
【００４０】
ところで、上記したように本実施例では被冷却体２５を冷却する冷却用冷媒と、温度ダンパ２０Ａの内部に配設されるダンパ用冷媒とを同じ液体ヘリウム１８とした構成としている。いま仮に比較例として、温度ダンパ２０Ａのダンパ用冷媒を液体ヘリウム容器１７Ａに収納される冷却用冷媒と別個とする構成を想定する。
【００４１】
冷却ステージに発生する温度変動を抑制するためにＧＭ冷凍機に温度ダンパを設ける場合、前記ように温度ダンパの筐体部内に液体ヘリウムを溜めるには容量的に大量のヘリウムが必要であり、本実施例と異なり液体ヘリウム容器１７Ａの蒸発ガスを使用しない構成では、このヘリウムガスを冷凍機停止時にどこに保管しておくのかが問題となる。
【００４２】
このため、ガス容器を装置内に設置したり、蓄冷器式冷凍機の冷媒ガスをダンパ用冷媒として使用したりする方法が提案されている（例えば特開平７−１４６０２０号公報、特開平２００４−１３８９１７号公報参照）。しかしながら、これらの提案に係る方法では、温度ダンパに対する熱侵入を最小にするため、配管として細管を用いる必要がある。しかしながら、ダンパ用冷媒の供給に細管を用いた場合には、低温時にその細管に不純物によって閉塞が発生する危険や、サーマルオシレーションによる熱侵入の増加が生じるおそれがある。
【００４３】
これに対して本実施例では、ダンパ用冷媒として液体ヘリウム容器１７Ａに充填されている液体ヘリウム１８を用いている。このため、ダンパ用冷媒を収納しておく収納容器を液体ヘリウム容器１７Ａとは別個に設けることは不要となり、よってヘリウム再凝縮装置１０Ａの小型化を図ることができる。また、液体ヘリウム容器１７Ａ内で発生した蒸発ヘリウムガスは、細管等を用いることなく液体ヘリウム容器１７Ａ内において通気孔２１を介して直接温度ダンパ２０Ａに進入するため、細管の不純物による閉塞やオシレーションによる熱侵入の増加が問題となるようなことはない。
【００４４】
図２は、上記した第１実施例に係るヘリウム再凝縮装置１０Ａの変形例であるヘリウム再凝縮装置１０Ｂを示している。本変形例では、温度ダンパ２０Ａを構成する筐体部３６の下部に、凝縮器２３Ａを覆うようにハウジング４０を設けたことを特徴とするものである。このハウジング４０は下部に配管４３を有しており、この配管４３の下端部は液体ヘリウム１８の内部に浸漬された構成となっている。
【００４５】
前記のように、蒸発ヘリウムガスは温度ダンパ２０Ａを介して冷却ステージ１４で冷却された凝縮器用フィン２４により冷却され凝縮液化し自由落下するが、この落下した液体ヘリウムはハウジング４０で集められた上で、配管４３を介して液体ヘリウム容器１７Ａ内の液体ヘリウム１８に戻される。
【００４６】
この際、配管４３の先端部は、液体ヘリウム容器１７Ａに収納されている液体ヘリウム１８の内部に浸漬されるよう構成されている。従って、液体ヘリウム容器１７Ａに戻された液体ヘリウムが液体ヘリウム１８の液面に自由落下することはない。このため、本変形例に係るヘリウム再凝縮装置１０Ｂの構成とすることにより、被冷却体２５が液の滴下等による微小振動にも影響を受けるような場合であっても、再凝縮処理によりこの被冷却対２５に影響が生じることを防止することができる。
【００４７】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００４８】
図３は、第２実施例であるヘリウム再凝縮装置１０Ｃを示している。本実施例に係るヘリウム再凝縮装置１０Ｃは、液体ヘリウム装置に対して再凝縮装置が着脱可能な構成とされている。尚、図３において、図１及び図２に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
前記した第１実施例に係るヘリウム再凝縮装置１０Ａは、真空容器１５内に温度ダンパ２０Ａ，凝縮器２３Ａと共に液体ヘリウム容器１７Ａも配設した構成としていた。これに対して本実施例に係るヘリウム再凝縮装置１０Ｃは、第１の真空容器１５Ａ、温度ダンパ２０Ｂ，及び温度ダンパ２０Ｂ等を有する液体ヘリウム装置５０と、第２の真空容器１５Ｂ、ヘリウム容器１７Ｂ等を有するヘリウム再生凝縮装置５１とにより構成したことを特徴とするものである。また、本実施例においても、冷却ステージ１４と凝縮器２３Ｂとの間に温度ダンパ２０Ｂが配設された構成とされている。
【００５０】
ヘリウム再凝縮装置５０はトランスファーチューブ２８を有しており、このトランスファーチューブ２８を冷却すべき液体ヘリウム装置に挿入して組み合わせる構成であり、ヘリウム再凝縮装置５０は着脱可能となっている。
【００５１】
また、本実施例の凝縮器２３Ｂは、ハウジング２９の内部に配設されている。ハウジング２９は温度ダンパ２０Ｂの下部に配設されており、その側面上方位置には第１の配管３０と接続される通気孔３３が設けられている。また、ハウジング２９の下部は漏斗状とされており、その下端部には第２の配管３１が接続されている。
【００５２】
第１の配管３０の第２の真空容器１５Ｂ側の端部は、ヘリウム容器１７Ｂのガス相Ｇ内に開口している。また第１の配管３０の第１の真空容器１５Ａ側の端部は二股に分岐し、一方の端部は温度ダンパ２０Ｂの通気孔２１に接続され、もう他方の端部はハウジング２９の通気孔３３に接続されている。これにより、ヘリウム容器１７Ｂで発生した蒸発ヘリウムガスは、第１の配管３０を介して温度ダンパ２０Ｂ及び凝縮器２３Ｂに供給される構成とされている。
【００５３】
よって、温度ダンパ２０Ｂに供給された蒸発ヘリウムガスは、冷却ステージ１４により冷却されて液体ヘリウム１８となり、温度ダンパ２０Ｂ内に溜まる。これにより、液体ヘリウム１８の熱容量により冷却ステージ１４で発生する温度変動は吸収され、凝縮器２３Ｂに伝わることを防止できる。
【００５４】
この際、第１の配管３０の通気孔２１近傍には、通気孔２１の位置よりも高い位置で湾曲した湾曲部３２が形成されている。このため、仮に温度ダンパ２０Ｂで過剰に液体ヘリウム１８が生成されても、これが第１の配管３０を介してヘリウム容器１７Ｂに逆流するようなことはない。
【００５５】
また、ハウジング２９内に供給された蒸発ヘリウムガスは、温度ダンパ２０Ｂを介して冷却ステージ１４で冷却された凝縮器用フィン２４により冷却され凝縮液化する。この滴下した液体ヘリウムは、凝縮器用フィン２４からハウジング２９の漏斗部分に滴下する。
【００５６】
第２の配管３１は、凝縮器２３Ｂの下端部とヘリウム容器１７Ｂとを接続している。滴下した液体ヘリウムは第２の配管３１を通り、再びヘリウム容器１７Ｂに戻される。この際、第２の配管３１の先端部は、ヘリウム容器１７Ｂに収納されている液体ヘリウム１８の内部に浸漬されるよう構成されている。従って、ヘリウム容器１７Ｂに戻された液体ヘリウムが液面に自由落下することはない。このため、被冷却体２５が微小振動にも影響を受けるような場合であっても、再凝縮処理によりこの被冷却対２５に影響が生じることを防止することができる。
【００５７】
尚、ポンプ４１を設けた配管２６は、液体ヘリウム容器１７Ｂにおける蒸発ガスの一部を抽出して循環するための配管である。
【００５８】
上記のように、本実施例に係るヘリウム再凝縮装置１０Ｃにおいても、冷却ステージ１４と凝縮器２３Ｂとの間に温度ダンパ２０Ｂを設けたため、凝縮器２３Ｂにおける凝縮量が常に一定化し、ヘリウム容器１７Ｂの内圧変動によるノイズを大幅に低減することが可能となる。よって、被冷却体２５がヘリウム容器１７Ｂの内圧変動をも問題とするものであっても、被冷却体２５の機能に影響を与えることなく冷却処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、本発明の第１実施例である冷媒再凝縮装置を示す構成図である。
【図２】図２は、第１実施例の変形例である冷媒再凝縮装置を示す構成図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施例である冷媒再凝縮装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  ヘリウム再凝縮装置及び液体ヘリウム容器
１１  ＧＭ冷凍機
１２  １段冷却シリンダシリンダ段冷却シリンダ
１４  冷却ステーシリンダ真空容器
１５Ａ  第１の真空容器
１５Ｂ  第２の真空容器
１６  熱シールド板
１７Ａ，１７Ｂ  液体ヘリウム容器
１８  液体ヘリウム
２０Ａ，２０Ｂ  温度ダンパ
２１  通気孔
２２  ダンパ用フィン
２３Ａ，２３Ｂ  凝縮器
２４  凝縮器用フィン
２５  被冷却体
２８  連通路
２９  ハウジング
３０  第１の配管
３１  第２の配管
３２  湾曲部
３３  通気孔
３５  蓋体部
３６  筐体部
【図１】
2008151387.tif 000003
【図２】
2008151387.tif 000004
【図３】
2008151387.tif 000005