(57)【要約】【課題】冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等の耐圧性、気密性等を損なうことなく、コールドヘッドに対するガス圧縮機やバルブユニット等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズの影響を防止して、安定した測定精度を得ることができる冷却装置を提供する。【解決手段】ガス圧縮機を備えた圧縮機ユニット１と、該圧縮機ユニット１に接続されたバルブユニット２と、寒冷部であるコールドヘッド４と、バルブユニット２とコールドヘッド４側とを配管接続するコールドヘッド側ガス配管８とを備えた冷却装置において、バルブユニット２からコールドヘッド４までのガス流路に配設した複数の管継手１７，３２，３７のうち少なくとも１つの管継手は、該１つの管継手を構成する１対の部材のうち、少なくともいずれか一方の部材は少なくともその接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されたものである。【選択図】　図１
2004116816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒ガスを充填したガス圧縮機を備えた圧縮機ユニットと、内部に冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷器と内部空洞を有するパルス管と該蓄冷器の低温端と該パルス管の低温端とを接続するガス流路とを備えたコールドヘッドと、前記圧縮機ユニットと前記コールドヘッド側とを配管接続するコールドヘッド側ガス配管とを少なくとも備えた冷却装置において、前記圧縮機ユニットから前記蓄冷器の高温端までのガス流路に配設した複数の管継手のうち少なくとも１つの管継手は、該１つの管継手を構成するとともに互いに接合する接合面をそれぞれ有する１対の部材のうち、いずれか一方の部材は少なくともその接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されるか、または、前記１対の部材の双方が少なくともその接合面にそれぞれ電気的に絶縁可能な表面処理が施されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
内部に冷媒ガスを充填したガス圧縮機を備えた圧縮機ユニットと、該圧縮機ユニットに接続されたバルブユニットと、内部に冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷器と内部空洞を有するパルス管と該蓄冷器の低温端と該パルス管の低温端とを接続するガス流路を設けたコールドヘッドと、前記バルブユニットと前記コールドヘッド側とを配管接続するコールドヘッド側ガス配管とを備えた冷却装置において、前記バルブユニットから前記蓄冷器の高温端までのガス流路に配設した複数の管継手のうち少なくとも１つの管継手は、該１つの管継手を構成するとともに互いに接合する接合面をそれぞれ有する１対の部材のうち、いずれか一方の部材は少なくともその接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されるか、または、前記１対の部材の双方が少なくともその接合面にそれぞれ電気的に絶縁可能な表面処理が施されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
高温端と低温端が画定され、内部にガス流路を有し、内部を流れる冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷器と高温端と低温端が画定され、内部空洞を有するパルス管と前記蓄冷器と前記パルス管との低温端同士を接続し、前記蓄冷器内のガス流路と前記パルス管の内部空洞とを連結させるガス流路とを有するコールドヘッドと、冷媒ガスを吸引する吸引口、及び該吸引口から吸引された冷媒ガスを圧縮して吐出する吐出口を有するガス圧縮機と、前記ガス圧縮機の吐出口及び吸引口並びに前記蓄冷器の高温端側にそれぞれ接続され、前記吸引口と前記蓄冷器の高温端側とを連通させるガス回収状態と、前記吐出口と前記前記蓄冷器の高温端側とを連通させるガス供給状態を取り得るバルブユニットと、前記コールドヘッドとバルブユニットとを配管接続するコールドヘッド側ガス配管とを備えた冷却装置において、前記バルブユニットから前記蓄冷器の高温端までのガス流路に配設した複数の管継手のうち少なくとも１つの管継手は、該１つの管継手を構成するとともに互いに接合する接合面をそれぞれ有する１対の部材のうち、いずれか一方の部材は少なくともその接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されるか、または、前記１対の部材の双方が少なくともその接合面にそれぞれ電気的に絶縁可能な表面処理が施されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
電気的に絶縁可能な表面処理が施される前記１つの管継手を構成するとともに互いに接合する接合面をそれぞれ有する１対の部材は、該１対の部材を締結する結合手段を有し、該結合手段が電気的に絶縁可能な材料で形成されるか、あるいはその表面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されたものであることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項５】
前記電気的に絶縁可能な表面処理が施される部材がアルミニウムから形成され、前記電気的に絶縁可能な表面処理がタフラム（ＵＬＶＡＣ社の登録商標）加工であることを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれかに記載のパルス管冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子顕微鏡、蛍光Ｘ線分析計等の超高感度分析装置の検出部や検出素子、例えばＸ線探傷装置でＸ線を検出する半導体、等の冷却に用いる冷却装置、特に、パルス管冷凍機を備えた冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子電子顕微鏡、蛍光Ｘ線分析計等の超高感度分析装置の検出部や検出素子等の冷却に用いるパルス管冷凍機を備えた冷却装置は、機械的に運動する部品を有するガス圧縮機やバルブユニットをパルス管冷凍機のコールドヘッド（寒冷発生部）から切り離した状態で配置するとともに、バルブユニットとコールドヘッドとをガス配管を介して配管接続することにより、ガス圧縮機やバルブユニットの機械的振動がコールドヘッドに伝わらない構造とされている（特公平７−７２６５０号公報）。
さらに、バルブユニットからコールドヘッドに冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等をガラスエポキシ樹脂やポリカーボネート等の電気絶縁材料で形成することにより、ガス圧縮機やバルブユニットにおける機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズがガス配管を介してコールドヘッドに伝達されること阻止し、電気ノイズに起因する超感度分析装置の検出精度の低下を防止するようにしたことも知られている（特許第２９９７８７７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許２９９７８７７号公報に記載されたものは、コールドヘッドに対する微小な電気ノイズの影響を防止できるものではあるが、バルブユニットからコールドヘッドに冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等がガラスエポキシ樹脂やポリカーボネート等の樹脂からなる電気絶縁材料で形成されているため、次のような問題がある。
ａ．樹脂の強度からみて金属と比べてはるかに強度が低く、この冷凍機を実現するためにはかなりの肉厚の冷凍機を製作しなければならず、耐圧性の点で問題がある。
ｂ．一般に、このような冷凍機では冷媒ガスとしてヘリウムを用いており、樹脂は、その材質から分子量の少ないヘリウムのリークが著しく、気密性の点で問題がある。
ｃ．樹脂はアウトガスが発生するため、冷媒ガスの汚染が著しく、所定の冷却性能を満たさないおそれがあり、性能上の点で問題がある。
ｄ．これらを解消するために、冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やコールドヘッド側ガス配管、管継手等の全ての内部にのみメッキを蒸着するか、あるいは、該器具やコールドヘッド側ガス配管、管継手等の全てをセラミックで成形する等が考えられるが、相当の工数がかかり、製造上、コスト上問題がある。
【０００４】
本発明は、従来の冷却装置の有する上記問題点を解決し、冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等の耐圧性、気密性等を損なうことなく、コールドヘッドに対するガス圧縮機やバルブユニット等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズの影響を防止して、安定した測定精度を得ることができる冷却装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内部に冷媒ガスを充填したガス圧縮機を備えた圧縮機ユニットと、内部に冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷器と内部空洞を有するパルス管と該蓄冷器の低温端と該パルス管の低温端とを接続するガス流路とを備えたコールドヘッドと、前記圧縮機ユニットと前記コールドヘッド側とを配管接続するコールドヘッド側ガス配管とを少なくとも備えた冷却装置において、前記圧縮機ユニットから前記蓄冷器の高温端までのガス流路に配設した複数の管継手のうち少なくとも１つの管継手は、該１つの管継手を構成するとともに互いに接合する接合面をそれぞれ有する１対の部材のうち、いずれか一方の部材は少なくともその接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されるか、または、前記１対の部材の双方が少なくともその接合面にそれぞれ電気的に絶縁可能な表面処理が施されたものである。
【０００６】
請求項２の発明は、内部に冷媒ガスを充填したガス圧縮機を備えた圧縮機ユニットと、該圧縮機ユニットに接続されたバルブユニットと、内部に冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷器と内部空洞を有するパルス管と該蓄冷器の低温端と該パルス管の低温端とを接続するガス流路を設けたコールドヘッドと、前記バルブユニットと前記コールドヘッド側とを配管接続するコールドヘッド側ガス配管とを備えた冷却装置において、前記バルブユニットから前記蓄冷器の高温端までのガス流路に配設した複数の管継手のうち少なくとも１つの管継手は、該１つの管継手を構成するとともに互いに接合する接合面をそれぞれ有する１対の部材のうち、いずれか一方の部材は少なくともその接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されるか、または、前記１対の部材の双方が少なくともその接合面にそれぞれ電気的に絶縁可能な表面処理が施されたものである。
【０００７】
請求項３の発明は、高温端と低温端が画定され、内部にガス流路を有し、内部を流れる冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷器と、高温端と低温端が画定され、内部空洞を有するパルス管と、前記蓄冷器と前記パルス管との低温端同士を接続し、前記蓄冷器内のガス流路と前記パルス管の内部空洞とを連結させるガス流路とを備えたコールドヘッドと、冷媒ガスを吸引する吸引口、及び該吸引口から吸引された冷媒ガスを圧縮して吐出する吐出口を有するガス圧縮機と、前記ガス圧縮機の吐出口及び吸引口並びに前記蓄冷器の高温端に接続され、前記吸引口と前記蓄冷器の高温端とを連通させるガス回収状態と前記吐出口と前記前記蓄冷器の高温端とを連通させるガス供給状態を取り得るバルブユニットと、前記蓄冷器高温端とバルブユニットとを接続するコールドヘッド側ガス配管とを備えた冷却装置において、前記バルブユニットから前記蓄冷器の高温端までのガス流路に配設した複数の管継手のうち少なくとも１つの管継手は、該１つの管継手を構成するとともに互いに接合する接合面をそれぞれ有する１対の部材のうち、いずれか一方の部材は少なくともその接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されるか、または、前記１対の部材の双方が少なくともその接合面にそれぞれ電気的に絶縁可能な表面処理が施されたものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の発明において、電気的に絶縁可能な表面処理が施される管継手を構成する１対の部材を結合する結合手段が、電気的に絶縁可能な材料で形成されるか、あるいはその表面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されたものである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の発明において、電気的に絶縁可能な表面処理が施される部材をアルミニウム材料から形成し、電気的に絶縁可能な表面処理をタフラム（ＵＬＶＡＣ社の登録商標）加工としたものである。
なお、タフラム加工は、アルミニウムの表面に硬質酸化膜を形成し、この酸化膜とポリテトラフルオロエチレンとの複合体を形成する加工技術である。
【００１０】
また、請求項１乃至３に記載の「複数の管継手のうち少なくとも１つの管継手」は、「複数の管継手のうちいずれか１つの管継手」、「複数の管継手のうち適宜選択された複数の管継手」及び「複数の管継手の全て」のいずれも含むものである。
【００１１】
【作用】
本発明では、ガス圧縮機やバルブユニット等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズは、電気的に絶縁可能な表面処理を施した管継手により阻止され、コールドヘッドに対するガス圧縮機やバルブユニット等の機械的振動及び機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズの影響を防止できる。
また、管継手の表面に電気的に絶縁可能な表面処理を施すだけで、微小な電気ノイズの素子を阻止できるから、圧縮機ユニットあるいはバルブユニットからコールドヘッドに冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等は、耐圧性、気密性等に優れた金属材料から形成することができる。
また、電気的に絶縁可能な表面処理が施される管継手を構成する１対の部材を互いに結合する結合手段が、電気的に絶縁可能な材料で形成されるか、あるいはその表面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されることにより、管継手を結合する結合手段から前記微小な電気ノイズがコールドヘッドに伝わるのを阻止することができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は、冷却装置において、圧縮機ユニットあるいはバルブユニットから前記蓄冷器の高温端までのガス流路に配設した複数の管継手のうち少なくと１つの管継手は、該１つの管継手を構成するとともに互いに接合する接合面をそれぞれ有する１対の部材のうち、いずれか一方の部材は少なくともその接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されるか、または、前記１対の部材の双方が少なくともその接合面にそれぞれ電気的に絶縁可能な表面処理が施されており、ガス圧縮機やバルブユニット等で発生する機械的振動は、圧縮機ユニットあるいはバルブユニットとコールドヘッドを接続するコールドヘッド側ガス配管により阻止され、ガス圧縮機やバルブユニット等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズは管継手で阻止され、コールドヘッドに伝達されることがないため、超高感度分析装置の測定精度に影響を及ぼすことがない。
【００１３】
本発明は、管継手の表面に電気的に絶縁可能な表面処理を施すだけで、コールドヘッドに対する前記微小な電気ノイズの影響を阻止できるため、圧縮機ユニットあるいはバルブユニットからコールドヘッドに冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等を金属材料から形成することができる。
金属材料は、樹脂と比較して、はるかに強度があり、冷媒ガスのリークもなく、また、アウトガスが発生することもないため、圧縮機ユニットあるいはバルブユニットからコールドヘッドに冷媒ガスを供給する経路を形成する器具やガス配管、管継手等を金属材料から形成することができる本発明は、該器具やコールドヘッド側ガス配管、管継手等を樹脂等の特別な電気絶縁材料で形成したものに較べ、耐圧性、気密性、性能等にすぐれた冷却装置を提供することができる。
さらに、本発明は、管継手の表面に電気的に絶縁可能な表面処理を施すだけでよく、製作上も、またコスト的にも優れた冷却装置を提供することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明では、管継手を結合する部材にも電気的に絶縁可能な表面処理を施したことにより、管継手を結合する部材から微小な電気ノイズがコールドヘッドに伝わることを阻止することができ、コールドヘッドに対する前記微小な電気ノイズの影響を一層防止することができる。
【００１５】
請求項５の発明は、前記電気的に絶縁可能な表面処理としてタフラム（ＵＬＶＡＣ社の登録商標）加工を採用したものであり、前記微小な電気ノイズの伝達を確実に阻止することができる。
【００１６】
【実施の形態】
以下、本発明の冷却装置の一実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る冷却装置の概略全体図である。
本実施の形態に係る冷却装置は、内部に冷媒ガスを充填したガス圧縮機（図示せず）を有する圧縮機ユニット１と、圧縮機ユニット１に圧縮機側高圧配管６及び圧縮機側低圧配管７を介して配管接続されるバルブユニット２と、バルブユニット２にコールドヘッド側ガス配管８を介して配管接続されるコールドヘッド４とハウジング５を有するパルス管冷凍機３とから構成されている。
圧縮機側高圧配管６及び圧縮機側低圧配管７は、ステンレス鋼等の金属材料からなるフレキシブルチューブ等の管としてそれぞれ形成されている。
コールドヘッド側ガス配管８は、銅あるいはステンレス鋼等の金属材料から形成されている。
なお、符号３９は、電源、制御線等のケーブルである。
【００１７】
圧縮機ユニット１は、ガス圧縮機、冷却器、油分離機、油吸着器、保圧弁（いずれも図示せず）等から構成され、キャスターにより移動可能とされている。
ガス圧縮機によって圧縮された冷媒ガスを吐出する圧縮機ユニット１の高圧側吐出口１ａは、圧縮機側高圧配管６を介して、バルブユニット２に配設された高圧配管９に配管接続されている。圧縮機側高圧配管６は高圧配管側管継手１１を介して高圧配管９に配管接続されている。
ガス圧縮機によって吸引される冷媒ガス用の圧縮機ユニットの低圧側吸引口１ｂは、圧縮機側低圧配管７を介して、バルブユニット２に配設された低圧配管側管継手１３を兼ねる低圧配管１０に配管接続されている。
高圧配管側管継手１２と低圧配管側管継手１３は、圧縮機側管継手１１を構成している。
【００１８】
図２、３に、この実施の形態におけるバルブユニット及びバルブユニット管継手の詳細を示す。
バルブユニット２は、バルブユニット２内部の孔部に挿入され、バルブ本体押さえピン１４ｄによって回転はできないが、軸方向に摺動可能にバルブユニット２に取り付けられたバルブ本体１４と、バルブユニット２内にベアリング２ｄを介して支持され、モーター１６ａにより回転駆動されるバルブプレート１５と、モーター１６ａを内蔵したモーターボディ１６を備えている。
【００１９】
また、バルブユニット２内には、バルブユニット２に配設された高圧配管９が接続するバルブユニット高圧管路２ａが形成されるとともに、コールドヘッド側ガス配管８が配管接続されるバルブユニットポート２ｃを有する冷凍機用管路２ｂが形成されている。モーターボディ１６の内部は、バルブユニット２に配設された低圧配管１０に連通している。
【００２０】
バルブ本体１４には、図２、３に示すように、バルブ本体１４の中央に穿設され、一端がバルブユニット高圧管路２ａに連通し、他端がバルブプレート高圧管路１５ａに連通するバルブ本体高圧管路１４ａと、一端がバルブプレート１５と接する面に開口したバルブプレート側管路１４ｂと、一端がバルブバルブプレート側管路１４ｂに連通し、他端がバルブユニット２に形成した冷凍機用管路２ｂに連通する冷凍機側管路１４ｃとが設けられている。
バルブ本体１４のバルブプレート側管路１４ｂは、後述するバルブプレート１５の回転によりバルブプレート高圧管路１５ａとバルブプレート低圧管路１５ｂに選択的に連通するようにされている。
また、バルブ本体１４の外周部には、バルブ本体１４が軸方向に円滑に摺動できるように、摩擦係数の低い処理を施した摺動部１４ｅが形成されている。
【００２１】
バルブプレート１５には、図２、３に示すように、バルブ本体１４と接する面側に、バルブプレート１５の中央に設けられたほぼ円形の中央溝１５ｃと該中央溝１５ｃからバルブプレートの円周方向に放射状にのびる複数（図においては６つ）の放射溝１５ｄとにより星型でかつ溝状に形成されたバルブプレート高圧管路１５ａが設けられるとともに、バルブプレート１５を軸方向に貫通してモーターボディ１６内に連通する複数（図においては６つ）のバルブプレート低圧管路１５ｂがバルブプレート高圧管路１５ａの放射溝１５ｄ間にそれぞれ１本ずつ設けられている。
また、バルブプレート高圧管路１５ａの中央溝１５ｃは、バルブ本体高圧管路１４ａの直径よりも大きな直径とされている。
【００２２】
このように構成されたバルブユニット２は、次のように動作する。
ガス圧縮機によって高圧に圧縮された冷媒ガスは、圧縮機側高圧配管６及び高圧配管９を介してバルブユニット高圧管路２ａよりバルブユニット２内部に流入し、その冷媒ガスの一部はバルブ本体１４の端面を押圧し、摺動部１４ｄを介してバルブ本体１４をバルブプレート１５へ押し付け、バルブ本体１４とバルブプレート１５間の気密を確保したのち、冷媒ガスはバルブ本体１４の中央の高圧管路１４ａを通ってバルブプレート高圧管路１５ａの中央溝１５ｃに到達し、その中央溝１５ｃから放射溝１５ｄへと流れる。
バルブプレート１５は、モーター１６ａによりモーター軸１６ｂ、バルブクランク１６ｃ、バルブプレートピン１６ｄを介して回転トルクが与えられ、バルブプレート高圧管路１５ａの放射状溝１５ｄがバルブ本体１４のバルブプレート側管路１４ｂと合致したとき、バルブプレート側管路１４ｂ、冷凍機側管路１４ｃ、冷凍機用管路２ｂ、コールドヘッド側ガス配管８を介して高圧の冷媒ガスがパルス管冷凍機３に達する。
【００２３】
他方、回転するバルブプレート１５のバルブプレート低圧管路１５ｂがバルブ本体１４のバルブプレート側管路１４ｂと合致したとき、断熱膨張したパルス管冷凍機３の冷媒ガスは、コールドヘッド側ガス配管８、冷凍機用管路２ｂ、冷凍機側管路１４ｃ、バルブプレート側側管路１４ｂ、バルブプレート低圧管路１５ｂを介してバルブプレート１５を通過し、その後、モーターボディ１６内へ流入し、低圧配管１０、圧縮機側低圧配管７を介してガス圧縮機低圧側へ吸引される。
【００２４】
このように、バルブユニット２は、バルブプレート１５をモーター１６ａにより回転駆動することにより、ガス圧縮機の吐出側とパルス管冷凍機３を連通させる冷媒ガス供給状態と、ガス圧縮機の吸引側とパルス管冷凍機３を連通させる冷媒ガス回収状態とを交互に順次切り替えるように動作する。
なお、符号２ｅはベアリング押さえ、符号１５ｅはバルブ本体１４とバルブプレート１５間をシールするシール部材、符号１６ｅはモーター押さえである。
【００２５】
バルブユニット２の冷凍機用管路２ｂとパルス管冷凍機３を配管接続するステンレス鋼あるいは銅等の金属材料から形成されたコールドヘッド側ガス配管８は、図１、図２に示すように、バルブユニット管継手１７を介してバルブユニットポート２ｃに配管接続される。
【００２６】
バルブユニット管継手１７は、図２に示すように、バルブユニット２のバルブユニットポート２ｃの周りに形成した平坦なバルブユニット管継手受け座１８と、一端に該受け座１８に結合されるフランジ２０が一体成形され、他端にコールドヘッド側ガス配管８が接続されるバルブユニット管継手本体１９とから構成されている。バルブユニット管継手受け座１８とバルブユニット管継手本体１９とは、管継手を構成する２つの部材、すなわち１対の部材を形成している。
バルブユニット管継手本体１９のフランジ２０は、バルブユニット管継手受け座１８に結合手段たるボルトあるいはネジ等の締結部材２１によって締結されている。
なお、符号１９ａは、バルブユニット管継手本体１９に形成したガス流路、符号２０ａは、バルブユニット管継手受け座１８とバルブユニット管継手本体１９間の気密を保持するため介挿されるＯリング等のシール手段を挿入するためのフランジ２０に設けた環状凹溝である。
【００２７】
次に、図４乃至図７に、この実施の形態におけるパルス管冷凍機及びコールドヘッド管継手の詳細を示す。
パルス管冷凍機３は、図１に示すように、寒冷発生部であるコールドヘッド４と、バッファー空間として機能するハウジング５とを有する。
パルス管冷凍機を構成するコールドヘッド４は、図４に示すように、内部を流れる冷媒ガスと熱交換を行う蓄冷器２２と、高温端２３ａと低温端２３ｂが画定されるとともに内部空洞２３ｃを有するパルス管２３と、蓄冷器２２の低温端２２ｂとパルス管２３の低温端２３ｂ同士を接続し、蓄冷器２２内のガス流路２２ｃとパルス管２３の内部空洞２３ｃを連結するガス流路２４を備えている。
【００２８】
蓄冷器２２の高温端２２ａとパルス管２３の高温端２３ａは、それぞれ、コールドヘッド上部フランジ２５に形成した蓄冷器用貫通孔２５ａ、パルス管用貫通孔２５ｂに溶接あるいはロウ付け等の手段によりそれぞれ取り付けられている。蓄冷器２２の低温端２２ｂとパルス管２３の低温端２３ｂは、コールドヘッド下部フランジ２６に溶接あるいはロウ付け等の手段によりそれぞれ取り付けられている。コールドヘッド下部フランジ２６には、蓄冷器２２の低温端２２ｂとパルス管２３の低温端２３ｂ同士を接続する前記ガス流路２４が形成される。
このようにして、蓄冷器２２とパルス管２３は、コールドヘッド上部フランジ２５とコールドヘッド下部フランジ２６とにより平行に配置され一体化されて、コールドヘッド４を構成している。
【００２９】
パルス管冷凍機３を構成するハウジング５は、図１に示すように、ハウジング本体２７と、ハウジン本体２７の開放端を閉蓋するハウジング蓋体３１とからなる。
ハウジング本体２７は、図４に示すように、ハウジング蓋体３１によって閉蓋される開放端を有するタンク部２８と、タンク部２８と一体形成され、タンク部２８より細い径のハウジング本体首部２９と、ハウジング本体首部２９の他端に設けられ、コールドヘッド上部フランジ２５に接合されるハウジング本体フランジ３０とから構成されている。
【００３０】
ハウジング本体２７には、ハウジング本体フランジ３０とハウジング本体首部２９にわたり、一端が蓄冷器用貫通孔２５ａに接続連通するとともに、他端がコールドヘッドポート２７ｃに連通する蓄冷器側ガス管路２７ａと、一端がパルス管用貫通孔２５ｂに接続連通するとともに、他端がタンク部２８内に連通するパルス管側ガス管路２７ｂとが設けられている。
【００３１】
バルブユニット２とパルス管冷凍機３を配管接続するコールドヘッド側ガス配管８は、図１、図４に示すように、コールドヘッド管継手３２を介してハウジング本体２７に形成したコールドヘッドポート２７ｃに接続連通される。
コールドヘッド側ガス配管８と蓄冷器側ガス管路２７ａは、バルブユニット管継手１７、コールドヘッド管継手３２及び後述する冷凍機管継手３７等の管継手とともに、バルブユニット２から蓄冷器２２の高温端２２ａまでのガス流路を形成している。
【００３２】
コールドヘッド管継手３２は、図４に示すように、コールドヘッドポート２７ｃの周りに形成した平坦なコールドヘッド管継手受け座３３と、一端に該受け座３３に接合されるフランジ３５が、他端にコールドヘッドガス配管８が接続されるアダプタ３４ａがそれぞれ溶接あるいはロウ付け等の手段により取り付けられたコールドヘッド管継手本体３４とから構成されている。コールドヘッド管継手受け座３３とコールドヘッド管継手本体３４は、管継手を構成する２つの部材、すなわち一対の部材を形成している。
コールドヘッド管継手本体３４のフランジ３５は、結合手段たるボルトあるいはネジ等の締結部材３６によってコールドヘッド管継手受け座３３に取り付けられる。
なお、符号３４ｂは、コールドヘッド管継手本体３４に形成したガス流路、符号３５ａは、コールドヘッド管継手受け座３３とコールドヘッド管継手本体３４の間の気密を保持するため介挿されるＯリング等のシール手段（図示せず）を挿入するためにフランジ３５に設けた環状凹溝である。
【００３３】
コールドヘッド上部フランジ２５とハウジング本体フランジ３０は、図１、図４に示すように、冷凍機管継手３７を構成し、結合手段たるボルト、ネジ等の締結部材３８によって相互に結合される。コールドヘッド上部フランジ２５とハウジング本体フランジ３０は、管継手を構成する２つの部材、すなわち一対の部材を形成している。
図４、図６、図７に示すように、コールドヘッド上部フランジ２５の接合面には、蓄冷器用貫通孔２５ａ及びパルス管用貫通孔２５ｂを囲む円形の凹陥部２５ｃが形成されており、他方、ハウジング本体フランジ３０の接合面には、該凹陥部２５ｃに嵌合する凸状部３０ｃが形成されている。
なお、符号３０ａは、外部との気密を保持するためにコールドヘッド上部フランジ２５とハウジング本体フランジ３０間に介挿されるＯリング等のシール部材（図示せず）を挿入するためのハウジング本体フランジ３０に設けた環状凹溝、符号３０ｂは、コールドヘッド上部フランジ２５とハウジング本体フランジ３０間において、蓄冷器２２とパルス管２３との間の気密を保持するためにパルス管用貫通孔２５ｂ周りに介挿されるＯリング等のシール部材（図示せず）を挿入するためのハウジング本体フランジ３０に設けた環状凹溝である。
また、符号２５ｄは、パルス管冷凍機の組立時、コールドヘッドとハウジング本体を位置決めする３本のボルトあるいはネジ（いずれも図示せず）用としてコールドヘッド上部フランジ２５に形成した孔、符号３０ｄは、該３本のボルトあるいはネジ用としてハウジング本体フランジ３０に形成した切り欠き、符号２５ｅは、コールドヘッド上部フランジ２５に形成した締結部材３８用の孔、符号３０ｅはハウジング本体フランジ３０に形成した締結部材３８用の孔である。
【００３４】
次に、この実施の形態における冷却装置において、管継手に施される電気的に絶縁可能な表面処理について説明する。
バルブユニット管継手１７、コールドヘッド管継手３２及び冷凍機管継手３７のうち少なくともいずれか１つの管継手、あるいは適宜選択された複数の管継手ないしは全ての管継手には、それぞれ、該管継手を構成する２つの部材が互いに接合する接合面のうち、いずれか一方の部材の接合面、あるいは、２つの部材のそれぞれの接合面に、圧縮機ユニット１やバルブユニット２等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズが、コールドヘッドガス配管８を介して冷凍機３に伝達するのを防止するため、電気的に絶縁可能な表面処理が施される。
【００３５】
この実施の形態では、バルブユニット管継手１７、コールドヘッド管継手３２及び冷凍機管継手３７のそれぞれに電気的に絶縁可能な表面処理が施されたものが示されている。
バルブユニット管継手１７では、バルブユニット管継手受け座１８の接合面とバルブユニット管継手本体１９のフランジ２０の接合面とのうち、バルブユニット管継手本体１９のフランジ２０の接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されている。
コールドヘッド管継手３２では、コールドヘッド管継手受け座３３の接合面及びコールドヘッド管継手本体３４のフランジ３５の接合面のそれぞれに電気的に絶縁可能な表面処理が施されている。
冷凍機管継手３７では、コールドヘッド上部フランジ２５の接合面及びハウジング本体フランジ３０の接合面のそれぞれに電気的に絶縁可能な表面処理が施されている。
【００３６】
さらに具体的には、バルブユニット管継手、コールドヘッド管継手及び冷凍機管継手において、バルブユニット管継手本体１９、コールドヘッド管継手本体３４、ハウジング本体フランジ３０の接合面に設けられたＯリング等のシール手段を挿入するための各環状凹溝２０ａ，３５ａ，３０ａ，３０ｂ部分が、該シール手段によって電気的に絶縁される場合には、図５、図６、図７に示すように、各環状凹溝２０ａ，３５ａ，３０ａ，３０ｂを除いた接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施される（図５、図６、図７において、電気的に絶縁可能な表面処理が施される部分を斜線ハッチングで示す）。
また、冷凍機管継手３７の場合、コールドヘッド上部フランジ２５は、図６に示すように円形の凹陥部２５ｃを除く接合面に電気的に絶縁可能な表面処理が施され、ハウジング本体フランジ３０は、図７に示すように円形の凹陥部２５ｃに嵌合する凸状部３０ｃに電気的に絶縁可能な表面処理が施されている。
【００３７】
なお、電気的に絶縁可能な表面処理は、電気的に絶縁可能な表面処理が施される部材の接合面だけでなく、接合面に加えて、該部材の接合面以外の表面の適宜の部分、例えば一部の表面あるいは全表面に施してもよいし、また、電気的に絶縁可能な表面処理が施される部材のガス流路を形成する内壁面に施すようにしてもよい。
【００３８】
また、これらバルブユニット管継手１７、コールドヘッド管継手３２及び冷凍機管継手３７に加え、圧縮機側管継手１１を構成する高圧配管側管継手１２及び低圧側管継手１３にも、前記各管継手と同様に、電気的に絶縁可能な表面処理が適宜施してもよい。
【００３９】
さらに、バルブユニット管継手１７、コールドヘッド管継手３２、冷凍機管継手３７及び圧縮機側管継手１１のうち電気的に絶縁可能な表面処理が施される管継手の結合手段たるボルトあるいはネジ等の締結部材２１，３６，３８は、締結部材２１，３６，３８の全表面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されるか、あるいは締結部材２１，３６，３８自体が電気的に絶縁可能な材料から形成されている。
【００４０】
電気的に絶縁可能な表面処理としては、アルミニウム材料の表面に硬質酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜とポリテトラフルオロエチレンとの複合体を形成するタフラム（ＵＬＶＡＣ社の登録商標）加工あるいはセラミック皮膜加工等がある。
【００４１】
電気的に絶縁可能な表面処理としてタフラム加工を施す場合には、該タフラム加工が施される表面を有する部材はアルミニウム材料から形成される。その他の部材は、ステンレス鋼等適宜の金属材料から形成される。例えば、
この実施の形態に示すバルブユニット管継手１７のように、フランジ２０が管継手本体１９と同一材料によって一体に形成されている場合には、フランジ２０を含む管継手本体１９はアルミニウム材料から形成される。
また、この実施の形態に示すコールドヘッド管継手２４のように、フランジ３５が管継手本体３４とは別体に形成され、溶接あるいはロウ付け等によって管継手本体３４に取り付けられる場合には、フランジ３５を含む管継手本体３４をアルミニウム材料から形成してもよいし、また、該フランジ３５のみをアルミニウム材料から形成し、他をステンレス鋼等の材料から形成してもよい。
同様に、この実施の形態で示す冷凍機管継手３７のように、ハウジング本体フランジ３０がハウジング本体２７と同一材料によって一体に形成されている場合は、該フランジ３０を含むハウジング本体２７はアルミニウム材料から形成される。ハウジング本体フランジ３０がハウジング本体２７とは別体に形成され、ハウジング本体フランジ３０を溶接あるいはロウ付け等によってハウジング本体２７に取り付ける場合には、ハウジング本体フランジ３０を含むハウジング本体２７をアルミニウム材料から形成してもよいし、また、該フランジ３０のみをアルミニウム材料から形成し、他をステンレス鋼等の材料から形成してもよい。
【００４２】
以上のように構成されたこの実施の形態の冷却装置は、次のような作用効果を奏する。
バルブユニット２から蓄冷器２２の高温端２２ａまでのガス流路に配設した少なくとも１つの管継手の接合面に電気的に絶縁可能な表面処理を施すことにより、圧縮機ユニット１やバルブユニット２等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズは、電気的に絶縁可能な表面処理を施した管継手により阻止され、コールドヘッド４に対する圧縮機ユニット１やバルブユニット２等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズの影響を防止できる。
また、管継手の表面に電気的に絶縁可能な表面処理を施すだけで、前記微小な電気ノイズを阻止できるから、バルブユニット２からコールドヘッド４にガスを供給する経路を形成する器具やコールドヘッド側ガス配管、管継手等は、耐圧性、気密性等に優れた金属材料から形成されたものを使用することができる。
【００４３】
さらに、電気的に絶縁可能な表面処理が施される管継手のボルトあるいはネジ等の締結部材２１，３６，３８は、締結部材２１，３６，３８の全表面に電気的に絶縁可能な表面処理が施されるか、あるいは締結部材２１，３６，３８自体が電気的に絶縁可能な材料から形成されているため、該締結部材を介して前記微小な電気ノイズが伝達することもないから、さらに一層、コールドヘッド４に対する圧縮機ユニット１やバルブユニット２等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズの影響を防止できる。
【００４４】
バルブユニット管継手１７に電気的に絶縁可能な表面処理を施したものは、圧縮機ユニット１やバルブユニット２等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズをコールドヘッドガス配管８の前、すなわち前記微小な電気ノイズを発生する装置の出口で直接阻止することができる。
したがって、コールドヘッドガス配管８を銅等の導体で形成しない場合には、バルブユニット管継手に電気的に絶縁可能な表面処理を施すことが好ましい。
【００４５】
コールドヘッド管継手３２に電気的に絶縁可能な表面処理を施したものは、コールドヘッドガス配管８を銅等の導体で形成した場合、該導体で形成したコールドヘッドガス配管８がアンテナ作用を奏して、圧縮機ユニット１やバルブユニット２等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズを拾うおそれがあるが、コールドヘッド管継手８が、コールドヘッドガス配管８の後でコールドヘッドポート２７ｃに接続されているため、コールドヘッドガス配管８を介して伝達される前記微小な電気ノイズとともにコールドヘッドガス配管８がアンテナ作用で拾った前記微小な電気ノイズをもパルス管冷凍機３の前で阻止することができる。
【００４６】
冷凍機管継手３７に電気的に絶縁可能な表面処理を施した場合には、該管継手３７が蓄冷器２２及びパルス管２３の直前に設けられることになり、圧縮機ユニット１からハウジング本体フランジ３０の間で発生する圧縮機ユニット１やバルブユニット２等の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズを阻止することができる。
【００４７】
さらに、バルブユニット管継手１７、コールドヘッド管継手３２あるいは冷凍機管継手３７に加えて、圧縮機側管継手１１を構成する高圧配管側管継手１２及び低圧配管側管継手１３にも電気的に絶縁可能な表面処理を適宜施すことにより、圧縮機ユニット１の機械的な可動部品の運動に起因する微小な電気ノイズが圧縮機側高圧配管６及び圧縮機側低圧配管７を介してバルブユニットへ伝達することを阻止することができ、電気的に絶縁可能な表面処理が施されるバルブユニット管継手１７、コールドヘッド管継手３２あるいは冷凍機管継手３７による効果と相乗して、コールドヘッド４に与える微小な電気ノズルの影響を一層阻止することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の設計変更が可能であり、それらはいずれも本発明に含まれる。
例えば、
圧縮機ユニット、バルブユニット、パルス管冷凍機等は、本発明の課題を達成するものであれば、例えば、特公平７−７２６５０号公報、特許第２８３４８９７号公報、特許第２９９７８７７号公報等に示されるような、いかなる種類、構造のものであってもよい。
【００４９】
圧縮機側高圧配管及び圧縮機側低圧配管並びにコールドヘッド側ガス配管等のガス配管は、複数の金属材料、例えばアルミニウム材料とステンレス鋼材料等から形成した複合管の構成とすることもできる。
バルブユニットとコールドヘッドを配管接続するコールドヘッド側ガス配管中に、さらに別途、管継手、コネクタ等を設け、該管継手、コネクタ等に電気的に絶縁可能な表面処理を施すようにしてもよい。
【００５０】
本発明に使用される管継手は、種々の種類、構造のものが採用され得る。例えば、ナット、螺着、溶接あるいはロウ付け等によって管継手を構成する２つの部材を結合するものであってもよい。
また、バルブユニットやパルス管冷凍機等に形成される管継手受け座は、バルブユニットやパルス管冷凍機等とは別の部材で形成し、これを溶接あるいはロウ付け等の手段によって、バルブユニットやコールドヘッドに取り付けるようにしてもよい。
【００５１】
コールドヘッド側管継手に接続連通するコールドヘッド側ポートをコールドヘッド上部フランジに設け、コールドヘッド側ポートと蓄冷器高温端を連通するガス流路をコールドヘッド上部フランジ内に形成するようにしてもよい。この場合、冷凍機管継手には電気的に絶縁可能な表面処理を施す必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷却装置を示す概略全体図
【図２】バルブユニット及びバルブユニット管継手の概略部分断面図
【図３】バルブユニットの要部概略斜視図
【図４】パルス管冷凍機及びコールドヘッド管継手の要部概略断面図
【図５】Ａ−Ａから見たコールドヘッド管継手本体フランジの平面図
【図６】Ｂ−Ｂから見たコールドヘッド上部フランジの平面図
【図７】Ｃ−Ｃから見たハウジング本体フランジの平面図
【符号の説明】
１・・・圧縮機ユニット　　２・・・バルブユニット　　３・・・パルス管冷凍機　　４・・・コールドヘッド　　５・・・ハウジング　　６・・・圧縮機側高圧配管　　７・・・圧縮機側低圧配管　　８・・・コールドヘッド側ガス配管　１１・・・圧縮機側管継手　　１４・・・バルブ本体　　１５・・・バルブプレート　　１６・・・モーターボディ　　１７バルブユニット管継手　　１８バルブユニット管継手受け座　　１９・・・バルブユニット管継手本体　　２０・・・バルブユニット管継手本体のフランジ　　２２・・・蓄冷器　　２３・・・パルス管　　２５・・・コールドヘッド上部フランジ　　２７・・・ハウジング本体　　３０・・・ハウジング本体フランジ　　３２・・・コールドヘッド管継手　　３３・・・コールドヘッド管継手受け座　　３４・・・コールドヘッド管継手本体　　３７・・・冷凍機管継手　　２１，３６，３８・・・締結部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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