特許 6773589 極低温冷凍機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6773589

(24)【登録日】2020年10月5日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】極低温冷凍機

(51)【国際特許分類】

   F25B 9/00 20060101AFI20201012BHJP

   F25B 9/14 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   F25B9/00 F

   F25B9/14 530Z

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-49497(P2017-49497)

(22)【出願日】2017年3月15日

(65)【公開番号】特開2018-151148(P2018-151148A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2019年12月16日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、独立行政法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／光・量子情報通信用超伝導単一光子検出システムの小型化技術の研究開発 副題；小型２Ｋ冷凍システム」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】包 乾

(72)【発明者】

【氏名】許 名堯

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０２７８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３３０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１４０７０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−１６０３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７０７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１３２５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１２６５５３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ９／００

Ｆ２５Ｂ ９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列に連結された第１シリンダおよび第２シリンダと、
前記第１シリンダの前記第２シリンダ側の端部に設けられる第１冷却ステージと、
前記第２シリンダの前記第１シリンダとは反対側の端部に設けられる第２冷却ステージと、を備え、
前記第１シリンダおよび前記第２シリンダの内部に作動ガスを供給して膨張させて外部に排気することにより前記第１冷却ステージを第１の冷却温度に冷却するとともに前記第２冷却ステージを第１の冷却温度よりも低温である第２の冷却温度に冷却する極低温冷凍機であって、
前記第１冷却ステージに冷却され、前記第２冷却ステージを収容し、前記第２冷却ステージへの外部からの輻射熱をシールドするための輻射シールドと、
前記第２冷却ステージに取り付けられ、前記第２冷却ステージの温度を検出する温度センサと、を備え、
前記輻射シールドには、当該輻射シールドの中から外に前記温度センサの出力ケーブルを引き出すための挿通孔が形成されており、
前記挿通孔は、前記輻射シールドの外から中に入り込む輻射熱が前記第２冷却ステージに直射しないように構成されており、
前記挿通孔は、前記輻射シールドの中に入り込む輻射熱が前記第２シリンダ、前記挿通孔の周面、または前記輻射シールドの内壁に直射するよう形成されていることを特徴とする極低温冷凍機。

【請求項2】

直列に連結された第１シリンダおよび第２シリンダと、
前記第１シリンダの前記第２シリンダ側の端部に設けられる第１冷却ステージと、
前記第２シリンダの前記第１シリンダとは反対側の端部に設けられる第２冷却ステージと、を備え、
前記第１シリンダおよび前記第２シリンダの内部に作動ガスを供給して膨張させて外部に排気することにより前記第１冷却ステージを第１の冷却温度に冷却するとともに前記第２冷却ステージを第１の冷却温度よりも低温である第２の冷却温度に冷却する極低温冷凍機であって、
前記第１冷却ステージに冷却され、前記第２冷却ステージを収容し、前記第２冷却ステージへの外部からの輻射熱をシールドするための輻射シールドと、
前記第２冷却ステージに取り付けられ、前記第２冷却ステージの温度を検出する温度センサと、を備え、
前記輻射シールドには、当該輻射シールドの中から外に前記温度センサの出力ケーブルを引き出すための挿通孔が形成されており、
前記挿通孔は、前記輻射シールドの外から中に入り込む輻射熱が前記第２冷却ステージに直射しないように構成されており、
前記挿通孔は、当該挿通孔から前記輻射シールドの中に入り込もうとする輻射熱が前記第２冷却ステージに直射する位置に形成されており、当該輻射熱を遮蔽する遮蔽部材を備えることを特徴とする極低温冷凍機。

【請求項3】

前記遮蔽部材は、前記挿通孔と前記第２冷却ステージとの間に配置され、前記輻射シールドまたは前記第１冷却ステージに支持されていることを特徴とする請求項２に記載の極低温冷凍機。

【請求項4】

前記遮蔽部材は、前記出力ケーブルを引き出した後に前記挿通孔を閉塞するカバー部材であることを特徴とする請求項２に記載の極低温冷凍機。

【請求項5】

前記遮蔽部材は、前記輻射熱が直射する表面を金属で形成されることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の極低温冷凍機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高圧の冷媒ガスを膨張させて寒冷を発生する極低温冷凍機に関する。

【背景技術】

【0002】

極低温を発生する冷凍機の一例としてギフォードマクマホン（Gifford-McMahon；ＧＭ）冷凍機が知られている。ＧＭ冷凍機は、シリンダ内でディスプレーサを往復移動することにより、膨張空間の体積を変化させる。この体積変化に対応して膨張空間と圧縮機の吐出側と吸気側とを選択的に接続することで、冷媒ガスが膨張空間で膨張する。

【0003】

例えば特許文献１には、複数段の冷却部を備える多段式の極低温冷凍機が提案されている。多段式の極低温冷凍機は、一般に、二段目以降の冷凍能力が小さく、周囲からの輻射熱の影響を受けやすいため、輻射熱を遮蔽するための輻射シールドを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−０５７０２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、多段式の極低温冷凍機の冷却性能の向上を目指す上で、輻射熱のシールドに関して改善の余地があると認識するに至った。

【0006】

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、多段式の極低温冷凍機の冷却性能を向上することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の極低温冷凍機は、直列に連結された第１シリンダおよび第２シリンダと、第１シリンダの第２シリンダ側の端部に設けられる第１冷却ステージと、第２シリンダの第１シリンダとは反対側の端部に設けられる第２冷却ステージと、を備える。第１シリンダおよび第２シリンダの内部に作動ガスを供給して膨張させて外部に排気することにより第１冷却ステージを第１の冷却温度に冷却するとともに第２冷却ステージを第１の冷却温度よりも低温である第２の冷却温度に冷却する極低温冷凍機であって、第２冷却ステージを収容し、第２ステージへの外部からの輻射熱をシールドするための輻射シールドと、第２冷却ステージに取り付けられ、第２冷却ステージの温度を検出する温度センサと、を備える。輻射シールドには、当該輻射シールドの中から外に温度センサの出力ケーブルを引き出すための挿通孔が形成されており、挿通孔は、輻射シールドの外から中に入り込む輻射熱が第２冷却ステージに直射しないように構成されている。

【0008】

本発明の別の態様もまた、極低温冷凍機である。この極低温冷凍機は、直列に連結された第１シリンダおよび第２シリンダと、第１シリンダの第２シリンダ側の端部に設けられる第１冷却ステージと、第２シリンダの第１シリンダとは反対側の端部に設けられる第２冷却ステージと、を備える。第１シリンダおよび第２シリンダの内部に作動ガスを供給して膨張させて外部に排気することにより第１冷却ステージを第１の冷却温度に冷却するとともに第２冷却ステージを第１の冷却温度よりも低温である第２の冷却温度に冷却する極低温冷凍機であって、第２冷却ステージを収容し、第２ステージへの外部からの輻射熱をシールドするための輻射シールドと、第２冷却ステージに取り付けられ、第２冷却ステージの温度を検出する温度センサと、を備える。輻射シールドには、当該輻射シールドの中から外に温度センサの出力ケーブルを引き出すための挿通孔が形成されており、当該極低温冷凍機はさらに、挿通孔を通じて第２冷却ステージに直射しようとする輻射熱を遮蔽する遮蔽部材を備える。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、多段式の極低温冷凍機の冷却性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係る極低温冷凍機を示す模式図である。

【図2】図２（ａ）、（ｂ）は、ケーブル挿通孔とその周辺を示す模式図である。

【図3】変形例にかかる極低温冷凍機のケーブル挿通孔とその周辺を示す模式図である。

【図4】別の変形例に係る極低温冷凍機のケーブル挿通孔とその周辺を示す模式図である。

【図5】さらに別の変形例に係る極低温冷凍機のケーブル挿通孔とその周辺を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

【0013】

図１は、実施の形態に係る極低温冷凍機１００を示す模式図である。図１では、第１輻射シールド６２は断面で示されている。極低温冷凍機１００は、ギフォード・マクマホン冷凍機（ＧＭ冷凍機）である。極低温冷凍機１００は、二段式の極低温冷凍機であり、後述のように冷却部を直列に二段組み合わせてより低い温度を達成する。極低温冷凍機１００は、圧縮機１０と、配管１２と、膨張機１４と、輻射シールド１６と、制御装置１８と、を備える。

【0014】

圧縮機１０は、膨張機１４から戻ってくる低圧の冷媒ガスを圧縮し、圧縮された高圧の冷媒ガスを膨張機１４に供給する。配管１２は、圧縮機１０と膨張機１４とを接続する。配管１２には高圧バルブ２０および低圧バルブ２２が並列に設けられている。高圧の作動ガスは、圧縮機１０から高圧バルブ２０および配管１２を介して圧縮機１０に供給される。低圧の作動ガスは、配管１２および低圧バルブ２２を介して圧縮機１０に排気される。冷媒ガスとしては、例えばヘリウムガスを用いることができる。なお、冷媒ガスとして窒素ガスやその他のガスを用いてもよい。

【0015】

膨張機１４は、圧縮機１０から供給された高圧の冷媒ガスを膨張させて寒冷を発生させる。膨張機１４は、一段冷却部２４と、二段冷却部２６と、駆動モータ２８と、連結機構３０と、温度センサ４８と、を備える。一段冷却部２４は、一段ステージ３２と、一段シリンダ３４と、一段ディスプレーサ３６と、を備える。二段冷却部２６は、二段ステージ３８と、二段シリンダ４０と、二段ディスプレーサ４２と、を備える。一段冷却部２４と二段冷却部２６とは、直列に接続されている。

【0016】

以降、一段シリンダ３４および二段シリンダ４０が延在する方向を軸方向とし、軸方向において一段シリンダ３４に対して二段シリンダ４０が設けられる側を上側として説明する。なお、軸方向は、一段ディスプレーサ３６および二段ディスプレーサ４２が移動する方向とも一致する。また、軸方向に直交する方向を径方向とし、径方向において一段ディスプレーサ３６および二段ディスプレーサ４２から遠い側を外側近い側を内側として説明する。なお、これらの表記は、極低温冷凍機１００が使用される姿勢を制限するものではなく、極低温冷凍機１００は任意の姿勢で使用され得る。

【0017】

一段シリンダ３４と二段シリンダ４０は、同軸に直列に接続され、１つのシリンダ部材４４を形成する。同様に、一段ディスプレーサ３６と二段ディスプレーサ４２は、同軸に直列に接続され、１つのディスプレーサ部材４６を形成する。シリンダ部材４４は、ディスプレーサ部材４６を収容する中空の気密容器であり、軸方向にディスプレーサ部材４６の往復移動を案内する。

【0018】

一段ステージ３２は、環状の部材であり、一段シリンダ３４の上端を環囲するように一段シリンダ３４に固定される。二段ステージ３８は、二段シリンダ４０の上端を環囲するように二段シリンダ４０の上端に固定される。二段ステージ３８は、一段ステージ３２よりも低温に冷却される。二段ステージ３８は、例えば２Ｋ〜１０Ｋ程度に冷却され、一段ステージ３２は、例えば３０Ｋ〜８０Ｋ程度に冷却される。一段ステージ３２と二段ステージ３８は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料により形成される。

【0019】

温度センサ４８は、二段ステージ３８の温度を測定するための温度センサであり、二段ステージ３８に取り付けられている。温度センサ４８は所定の周期で二段ステージ３８の温度を検出し、検出値は出力ケーブル５０を介して出力される。図１の例では、温度センサ４８は出力ケーブル５０により制御装置１８と接続され、検出値は制御装置１８に出力される。

【0020】

駆動モータ２８は、連結機構３０を介してディスプレーサ部材４６に連結されている。連結機構３０は、例えばスコッチヨーク機構を含む。駆動モータ２８および連結機構３０により、ディスプレーサ部材４６は軸方向に一体に往復運動する。また、連結機構３０は、この往復運動に連動して高圧バルブ２０の開弁と低圧バルブ２２の開弁とを選択的に切り替えるように高圧バルブ２０および低圧バルブ２２に連結されている。つまり、ディスプレーサ部材４６の往復運動に連動して作動ガスの給気と排気とが切り替えられるように構成されている。

【0021】

制御装置１８は、圧縮機１０および駆動モータ２８を制御する。制御装置１８は例えば、圧縮機１０の高圧と低圧との圧力差を目標圧に制御する。

【0022】

輻射シールド１６は、二段シリンダ４０および二段ステージ３８を収容し、周囲からの輻射熱が二段ステージ３８に侵入するのを抑制する。輻射シールド１６は、例えばアルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料により形成される。また輻射熱を反射するために、輻射シールド１６の外表面に光沢メッキ加工を施してもよい。輻射シールド１６は、第１輻射シールド６２と、第２輻射シールド６４と、を含む。

【0023】

第１輻射シールド６２は、円板状の部材であり、一段ステージ３２を環囲する。第１輻射シールド６２は、一段ステージ３２と一体に形成されても、一段ステージ３２とは別体として形成された上で一段ステージ３２に結合されてもよい。例えば、第１輻射シールド６２は、一段ステージ３２と一体に形成される一段ステージ３２を冷却対象物に接続するためのフランジであってもよい。第２輻射シールド６４は、円筒部５２と底部５４とが一体に形成された有底カップ形状を有する。第２輻射シールド６４は、底部５４を上にして、開口が第１輻射シールド６２によって塞がれるように第１輻射シールド６２に固定される。第１輻射シールド６２および第２輻射シールド６４は、一段ステージ３２と熱的に接続されているため、一段ステージ３２により冷却される。第２輻射シールド６４には、温度センサ４８の出力ケーブル５０を第２輻射シールド６４の外に引き出すためのケーブル挿通孔５８が形成されている。

【0024】

図２（ａ）、（ｂ）は、ケーブル挿通孔とその周辺を示す模式図である。図２（ａ）は本実施の形態に係る極低温冷凍機１００のケーブル挿通孔５８とその周辺を示し、図２（ｂ）は比較例に係る極低温冷凍機１００ａのケーブル挿通孔５８ａとその周辺を示す。図２（ｂ）では、一段ステージ３２および第１輻射シールド６２の一部を断面で示している。図２（ａ）、（ｂ）では、出力ケーブル５０の表示は省略している。

【0025】

図２（ｂ）に示す比較例に係る極低温冷凍機１００ａでは、ケーブル挿通孔５８ａは第１輻射シールド６２に形成されている。ここで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ケーブル挿通孔から輻射シールドの中に入り込む輻射熱が、特にケーブル挿通孔から輻射シールドの中に入り込み、二段シリンダ、輻射シールドの内壁、およびケーブル挿通孔の周面に反射することなく二段ステージに直射する輻射熱が、極低温冷凍機の冷却性能（到達温度）に比較的大きな影響を与えていることを認識した。比較例に係る極低温冷凍機１００ａでは、図２（ｂ）中に矢印で示すように、ケーブル挿通孔５８ａを通じて第２輻射シールド６４の外から中に入り込む輻射熱が二段ステージ３８に直射しうる。つまり、比較例に係る極低温冷凍機１００ａでは、ケーブル挿通孔５８ａは、ケーブル挿通孔５８ａを通じて第２輻射シールド６４の外から中に入り込む輻射熱が二段ステージ３８に直射可能な位置、大きさ、形状に形成されている。そのため、比較例に係る極低温冷凍機１００ａでは、冷却性能の低下を招きうる。

【0026】

図２（ａ）に示す本実施の形態に係る極低温冷凍機１００では、ケーブル挿通孔５８は、第２輻射シールド６４の円筒部５２に形成されている。ケーブル挿通孔５８は、径方向に延在して第２輻射シールド６４を貫通している。ケーブル挿通孔５８は特に、ケーブル挿通孔５８を通じて第２輻射シールド６４の外から中に入り込む輻射熱が二段ステージ３８に直射不可能な位置、大きさ、形状に形成される。別の言い方をすると、二段ステージ３８が、ケーブル挿通孔５８から入り込む輻射熱の直射を避けた位置に設けられている。

【0027】

具体的には、ケーブル挿通孔５８は、二段ステージ３８よりも下方すなわち二段ステージ３８よりも二段シリンダ４０側に設けられる場合、二段ステージ３８のすべての位置において次式を満たすように形成される。
（式１）Ａ／Ｂ＜Ｃ／Ｄ
ここで、Ａは円筒部５２の外周面と二段ステージ３８の内周面（すなわち二段シリンダ４０の外周面）との径方向における距離、Ｂはケーブル挿通孔５８の下端から二段ステージ３８の下端までの軸方向における距離、Ｃは第２輻射シールド６４の径方向における厚み、Ｄはケーブル挿通孔５８の軸方向の幅である。

【0028】

この場合、ケーブル挿通孔５８から輻射シールド１６内に入り込もうとする輻射熱は、二段シリンダ４０またはケーブル挿通孔５８の周面に直射する。すなわち、輻射熱が、二段シリンダ４０やケーブル挿通孔５８の周面に反射することなく二段ステージ３８に入射するすなわち二段ステージ３８に直射することはない。

【0029】

以上のように構成された極低温冷凍機１００の動作を説明する。
連結機構３０は高圧バルブを開く。圧縮機１０から配管１２を通じて膨張機１４に高圧の作動ガスが供給される。膨張機１４の内部空間が高圧の作動ガスで満たされると、連結機構３０は高圧バルブ２０を閉じるとともに低圧バルブ２２を開く。作動ガスは断熱膨張し、配管１２を通じて圧縮機１０へと排出される。こうした作動ガスの給排に同期して、ディスプレーサ部材４６がシリンダ部材４４の内部を往復動する。このような熱サイクルを繰り返すことで一段ステージ３２および二段ステージ３８が冷却される。

【0030】

この際、ケーブル挿通孔５８を通じて第２輻射シールド６４内に入り込む輻射熱は、二段シリンダ４０やケーブル挿通孔５８の周面には直射しうるものの、二段ステージ３８には直射できない。これにより、極低温冷凍機１００の冷却性能は、輻射熱が二段ステージ３８に直射する場合に比べて高くなる。

【0031】

以上説明した本実施の形態に係る極低温冷凍機１００によると、ケーブル挿通孔５８を通じて第２輻射シールド６４の外から中に入り込む輻射熱が二段ステージ３８に直射するのが抑止される。これにより、極低温冷凍機１００の冷却性能が向上する。

【0032】

以上、実施の形態に係る極低温冷凍機について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下変形例を示す。

【0033】

（変形例１）
実施の形態では、ケーブル挿通孔５８が第２輻射シールド６４に形成される場合について説明したが、これに限られない。ケーブル挿通孔５８は、第１輻射シールド６２に形成されてもよい。

【0034】

図３は、変形例にかかる極低温冷凍機１００のケーブル挿通孔とその周辺を示す模式図である。図３は、図２（ａ）に対応する。本変形例では、ケーブル挿通孔５８は、第１輻射シールド６２に形成されている。

【0035】

ケーブル挿通孔５８は、軸方向に延在して第１輻射シールド６２を貫通している。具体的には、ケーブル挿通孔５８は、二段ステージ３８のすべての位置において次式を満たすように形成される。
（式２）Ｅ／Ｆ＜Ｇ／Ｈ
ここで、Ｅはケーブル挿通孔５８の径方向の幅、Ｆは第１輻射シールド６２の軸方向における厚み、Ｇはケーブル挿通孔５８の外縁と二段ステージ３８の外縁との径方向における距離、Ｈは第１輻射シールド６２の下端から二段ステージ３８の上端までの距離である。

【0036】

この場合、ケーブル挿通孔５８から第２輻射シールド６４内に入り込もうとする輻射熱は、第２輻射シールド６４の内壁またはケーブル挿通孔５８の周面に直射する。すなわち、輻射熱が二段ステージ３８に直射することはない。

【0037】

（変形例２）
図４は、別の変形例に係る極低温冷凍機１００のケーブル挿通孔５８とその周辺を示す模式図である。図４は、図２（ａ）に対応する。なお、図４では、複数のケーブル挿通孔５８を表示しているが、いずれか１つのケーブル挿通孔５８が形成されればよい。本変形例では、軸方向および径方向に交差する方向に延在するようケーブル挿通孔５８を形成することにより、輻射熱が二段ステージ３８に直射するのを避けている。ケーブル挿通孔５８は、例えば、輻射シールド１６の外から中に向かうにつれて、二段ステージ３８から離れるように延在していてもよい。

【0038】

（変形例３）
実施の形態および上述の変形例では、ケーブル挿通孔５８の位置、大きさ、形状を工夫することによって輻射熱が二段ステージ３８に直射するのを抑制したが、これに限られず、二段ステージ３８に向かう輻射熱の経路を遮蔽部材により遮蔽することによって輻射熱が二段ステージ３８に直射するのを抑制してもよい。

【0039】

図５は、さらに別の変形例に係る極低温冷凍機１００のケーブル挿通孔５８とその周辺を示す模式図である。図５は、図２（ａ）に対応する。本変形例では、極低温冷凍機１００は、遮蔽部材６０をさらに備える。なお、図４では、複数の遮蔽部材６０を表示しているが、少なくとも１つの遮蔽部材６０が設けられればよい。また、図４では、ケーブル挿通孔５８が第２輻射シールド６４に形成されているが、ケーブル挿通孔５８は第１輻射シールド６２に形成されてもよい。

【0040】

遮蔽部材６０は、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料により形成される。

【0041】

遮蔽部材６０ａは、第２輻射シールド６４の内壁から二段シリンダ４０に向けて突出する突出部である。遮蔽部材６０ａは、第２輻射シールド６４と一体に形成されても、第２輻射シールド６４とは別体として形成された上で第２輻射シールド６４に支持されてもよい。

【0042】

遮蔽部材６０ｂは、一段ステージ３２の外周面から第２輻射シールド６４の内壁に向けて突出する突出部である。遮蔽部材６０ｂは、一段ステージ３２と一体に形成されても、一段ステージ３２とは別体として形成された上で一段ステージ３２に支持されてもよい。

【0043】

遮蔽部材６０ｃは、二段シリンダ４０の外周面から第２輻射シールド６４の内壁に向けて突出する突出部である。遮蔽部材６０ｃは、二段シリンダ４０と一体に形成されても、二段シリンダ４０とは別体として形成された上で二段シリンダ４０に支持されてもよい。

【0044】

つまり、遮蔽部材６０ａ、遮蔽部材６０ｂ、遮蔽部材６０ｃはいずれも、ケーブル挿通孔５８と二段ステージ３８との間に設けられる。遮蔽部材６０ａ、遮蔽部材６０ｂ、遮蔽部材６０ｃは特に、二段ステージ３８に向かう輻射熱の経路を遮るように突出する。これにより、輻射熱が二段ステージ３８に直射するのが抑制される。

【0045】

なお、遮蔽部材６０ａ、遮蔽部材６０ｂ、遮蔽部材６０ｃは、輻射熱を一段ステージ３２や輻射シールド１６外に向けて反射するために、輻射熱が直射される表面（すなわち二段ステージ３８とは反対側の表面）が光沢面で形成されてもよい。その光沢面には、たとえばメッキ加工が施されていてもよい。

【0046】

遮蔽部材６０ｄは、二段ステージ３８に直射するべき輻射熱がケーブル挿通孔５８を通じて第２輻射シールド６４の中に入り込まないように、出力ケーブル５０を引き出した後に、その一部がケーブル挿通孔５８と対向するように第２輻射シールド６４の外側に設けられるカバー部材である。遮蔽部材６０ｄは、第１輻射シールド６２に固定されている。遮蔽部材６０ｄは、メンテナンス時に取り外せるように、取り外し可能に固定されてもよい。遮蔽部材６０ｄは、例えばアルミニウム製のテープや表面に光沢メッキが施されたテープでもよい。

【0047】

本変形例によれば、挿通孔から輻射シールド１６の中に入り込もうとする輻射熱が二段ステージ３８に直射する位置にケーブル挿通孔５８が形成される場合でも、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。そのため、ケーブル挿通孔５８を形成する位置および大きさの自由度が増す。

【0048】

（変形例４）
実施の形態では、極低温冷凍機１００が二段式である場合について説明したが、これに限られず、極低温冷凍機１００の段数は三段以上であってもよい。例えば極低温冷凍機１００が三段式の極低温冷凍機の場合、請求項に記載の第１シリンダ、第１冷却ステージ、第２シリンダ、第２冷却ステージはそれぞれ、二段シリンダ、二段冷却ステージ、三段シリンダ、三段冷却ステージにより実現されてもよい。

【0049】

上述した前提技術と実施の形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

【符号の説明】

【0050】

１６ 輻射シールド、 ３２ 一段ステージ、 ３４ 一段シリンダ、 ３８ 二段ステージ、 ４０ 二段シリンダ、 ４８ 温度センサ、 ５０ 出力ケーブル、 ５８，６０ 遮蔽部材、 ６２ 第１輻射シールド、 ６４ 第２輻射シールド、 １００ 極低温冷凍機。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】