▶ レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロードの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-28
(54)【発明の名称】低温冷凍装置
(51)【国際特許分類】
F25B 9/10 20060101AFI20241018BHJP
F25B 9/12 20060101ALI20241018BHJP
F25B 9/00 20060101ALI20241018BHJP
【ＦＩ】
F25B9/10 Z
F25B9/12
F25B9/00 F
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024525561
(86)(22)【出願日】2022-10-07
(85)【翻訳文提出日】2024-04-27
(86)【国際出願番号】 EP2022077914
(87)【国際公開番号】W WO2023088608
(87)【国際公開日】2023-05-25
(31)【優先権主張番号】2112151
(32)【優先日】2021-11-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591036572
【氏名又は名称】レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】ブービエ，カミーユ
(72)【発明者】
【氏名】ガフェ，ルック
(72)【発明者】
【氏名】グイア，オリビエ
(57)【要約】
【解決手段】 本発明は、カバー（３）によって閉じられた真空密閉容積の境界を定めるエンクロージャ（２）と、カバー（３）を通して取り付けられ、エンクロージャ（２）の外側に位置する第１の端部とエンクロージャ（２）の内側に位置する第２の端部とを有する少なくとも１つの低温冷却器（４）とを備える低温冷凍装置（１）に関し、低温冷却器（４）は、その第２の端部において寒冷を供給するように構成される。装置（１）は、エンクロージャ（２）内の分布の方向に従って分布し、熱ステージを形成する少なくとも２つの熱伝導性プレート（５、６、１０）をさらに備え、プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかは、分布の方向に低下するそれぞれの決定された温度まで低温冷却器（４）によって冷却され、プレート（５、６、１０）の少なくとも１つは、少なくとも１つの次のプレートを取り囲む容積を形成するヒートスクリーン（１９、２０）に接続され、低温冷却器（４）は、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を使用する種類の冷凍機であり、プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかは、前記プレート（５、６）と、及び、サイクル流体の流れと熱交換する熱交換器の組を介して、サイクル流体によって冷却される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
カバー（３）によって閉じられた真空密閉容積の境界を定めるエンクロージャ（２）を備える低温冷凍装置であって、前記装置（１）が、前記カバー（３）を通して取り付けられ、前記エンクロージャ（２）の外側に配置された第１の端部と前記エンクロージャ（２）の内側に配置された第２の端部とを有する少なくとも１つの低温冷却器（４）を備え、前記低温冷却器（４）がその第２の端部において寒冷を供給するように構成され、前記装置（１）が、前記エンクロージャ（２）内で分布方向に分布し、熱ステージを形成する少なくとも２つの熱伝導性プレート（５、６、１０）を備え、前記プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかが、前記分布方向に低下するそれぞれの所定の温度まで前記低温冷却器（４）によって冷却され、前記プレート（５、６、１０）の少なくとも１つが、少なくとも１つの次のプレートを囲む容積を形成する熱シールド（１９、２０）に接続され、前記低温冷却器（４）が、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を使用する種類の冷却器であり、前記低温冷却器（４）の冷却力がその第１の端部において格納及び／又は生成され、前記プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかが、前記プレート（５、６）と、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部から前記第２の端部まで前記冷却力を移送する前記サイクル流体の流れと熱交換する熱交換器の組を介して、前記サイクル流体によって冷却される、低温冷凍装置。
【請求項2】
前記プレート（５、６）と熱交換する前記熱交換器の組が、前記プレート（５、６）と関連する複数の別個の熱交換器を備え、少なくとも２つのプレート（５、６）の前記交換器（５、６）が互いに機械的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記熱交換器が、前記分布方向に配置されて、離間しており、前記分布方向が、前記エンクロージャ（２）内の動作位置において垂直であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項4】
前記熱交換器が、前記カバー（３）の同じ流路を介して、たとえば、前記カバー（３）の同じ支持フランジ（１５）を介して、前記エンクロージャ（２）内に取り付けられることを特徴とする、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項5】
前記熱交換器が、前記サイクル流体流れを搬送する熱伝導材料、たとえば、銅の管（８、１８）と接触する、熱伝導材料、たとえば、銅のブロック（７）を備え、前記管（８、１８）が、前記ブロック（７）にはんだ付けされる、並びに／又は、前記ブロック（７）内に機械加工される、並びに／又は、前記ブロック（７）内に成形及び／若しくは鋳造されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項6】
前記熱交換器の少なくともいくつかが、ボルト締め、少なくとも１つの熱接続紐、クランプのうちの少なくとも１つを介して、前記プレート（５、６）上に取り付けられ、伝導及び接触によって前記プレート（５、６）と熱交換することを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項7】
前記熱交換器の組の少なくともいくつかが、前記エンクロージャ（２）の前記容積の残りの部分から独立した容積の境界を定める密閉ケーシング（２１）内に配置されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項8】
前記熱交換器の少なくともいくつかが、前記プレートと接触していないが、中間ガス、たとえば、ヘリウム、窒素、アルゴン、又は水素のうちの少なくとも１つを含むガスを介して、前記プレート（５、６）と熱交換することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
前記熱交換器の少なくともいくつかが、熱交換を増加させるように構成された金箔の層を備えることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項10】
前記低温冷却器（４）が、サイクル流体の冷凍のサイクルを有する冷凍機を備え、前記冷凍機が、直列に配置された、前記サイクル流体を圧縮するための機構（１２）と、前記サイクル流体を冷却するための少なくとも１つの部材（１３）と、前記サイクル流体を膨張させるための機構（１４）と、前記膨張されたサイクル流体を再加熱するための少なくとも１つの部材（１３）とから構成されたサイクル回路（１１）を備え、前記サイクル流体が、ヘリウム、水素、窒素、アルゴンのうちの少なくとも１つを備えることと、前記サイクル回路（１１）が、前記サイクル回路（１１）の少なくとも１つの端部の前記サイクル流体を所定の低温にする熱力学サイクルに、前記サイクル流体を従わせるように構成されることと、前記熱交換器の組の前記プレート（５、６）と熱交換する前記サイクル流体流れが、低温の前記サイクル流体を備え、前記装置が、前記サイクル回路（１１）からの前記流体の少なくとも一部を前記交換器の組に供給するための、及び、前記交換器の組からの前記流体を前記冷凍機（４）の前記サイクル回路（１１）に戻すための、パイプ（８、１８）の組を備えることとを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項11】
前記サイクル回路（１１）が、前記サイクル回路（１１）の複数の端部において前記サイクル流体を複数の別個の低温にする熱力学サイクルに、前記サイクル流体を従わせるように構成されることと、前記別個の低温のサイクル流体の複数の別個の流れは、熱交換器の２つのそれぞれの組を介して、前記少なくとも２つの別個のプレート（５、６）と熱交換するように置かれることとを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記サイクル流体が主にヘリウムであるか、又は前記サイクル流体は主にヘリウムを含有し、前記サイクル回路（１１）が、約８０Ｋ、２０～７０Ｋ、２Ｋ～５Ｋ、及び／又は超臨界状態の低温のうちの少なくとも１つにサイクル流体をするように構成されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項13】
前記低温冷却器（４）が、液状低温ガス、たとえば、液体窒素の予備と、前記予備から前記交換器の組まで液状低温ガスを供給するためのパイプ（８、１８）の組とを備えることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項14】
少なくとも１つのプレート（５、６、１０）と熱交換にある希釈冷凍機（９）を備えることを特徴とする、請求項１～１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項15】
請求項１～１４のいずれか一項に記載の低温冷凍装置を使用する、試料の低温冷凍方法であって、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部において、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を格納及び／又は生成するステップと、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部から前記第２の端部に、そのサイクル流体の流れを移送するステップとを含み、サイクル流体の前記流れが、前記エンクロージャ（２）の内部ガス容積と連通することなく密閉状態で前記第２の端部において前記熱交換器の組と熱交換するように置かれる、方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、低温冷凍装置に関する。
【背景技術】
【0002】
本発明は、より詳細には、カバーによって閉じられた真空密閉容積の境界を定めるエンクロージャを備える低温冷凍装置に関し、この装置は、カバーを通して取り付けられ、エンクロージャの外側に配置された第１の端部とエンクロージャの内側に配置された第２の端部とを有する少なくとも１つの低温冷却器を備え、低温冷却器はその第２の端部において寒冷を供給するように構成され、この装置は、エンクロージャ内の分布方向に分布し、熱ステージを形成する少なくとも２つの熱伝導性プレートを備え、プレートの少なくともいくつかは、分布方向に低下するそれぞれの所定の温度まで低温冷却器によって冷却され、プレートの少なくとも１つは、少なくとも１つの次のプレートを囲む容積を形成する熱シールドに接続され、低温冷却器は、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を使用する種類の冷却器である。
【0003】
本発明は、１００Ｋ未満、特に、５０Ｋ未満及び／又は４Ｋ未満の低温まで要素を冷却するための冷凍装置に関する。
【0004】
特に、本発明は、ミリケルビン程度の極低温まで冷却するために使用される冷凍装置に関する（「サブケルビン冷凍」）。これらの極低温は、従来は、Ｈｅ４又はＨｅ３ジュールトムソン型の希釈冷凍機又は低温冷却器を使用して得られる。
【0005】
このような装置では、１つ又は複数の冷凍ステージに、たとえば、４Ｋの温度までの冷却力を供給する必要がある。
【0006】
この冷却力は、（高温状態から冷却される）装置を迅速に冷却することも可能でなければならない。装置は、たとえば、保守の目的で再加熱することも可能でなければならない。
【0007】
知られている希釈冷凍機は、機能するために、少なくとも４．２Ｋまでの冷却力に必要とする。この冷却力は、従来は、「乾式」と呼ばれる、パルス管式などの低温冷凍機から得られる。「湿式」と呼ばれる別のソリューションによると、液体ヘリウムの槽は、プレートなどを冷却するために、エンクロージャ内で使用される。このソリューションは、さまざまな部品間のシーリングを管理する問題を示し、それは、エンクロージャ内の試料及びケーブルに対するアクセスを複雑にする。これらの知られている「湿式」ソリューションも、比較的長い冷却及び再加熱時間を必要とする。
【0008】
いくつかの用途（たとえば、キュービットの冷却）では、約４．２Ｋまでの必要な冷却力の増加を必要とする。パルス管の冷却力は、限定的であり、あまり適していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、先行技術の上記の欠点の全部又は一部を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この目的のために、本発明による、一方では上記の前提部で与えられた一般的定義に対応する装置は、プレートの少なくともいくつかが、前記プレートと、及び、サイクル流体の流れと熱交換する熱交換器の組を介して、サイクル流体によって冷却されることを本質的に特徴とする。
【0011】
さらに、本発明の実施形態は、１つ又は複数の以下の特性を備えることができる。
－ 前記プレートと熱交換する熱交換器の組は、プレートと関連する複数の別個の熱交換器を備え、少なくとも２つのプレートの交換器は互いに機械的に接続されている。
－ 前記熱交換器は、分布方向に配置されて、離間しており、分布方向は、エンクロージャ内の動作位置において垂直である。
－ 前記熱交換器は、カバーの同じ流路を介して、たとえば、カバーの同じ支持フランジを介して、エンクロージャ内に取り付けられる。
－ 熱交換器は、サイクル流体流れを搬送する熱伝導材料、たとえば、銅の管と接触する、熱伝導材料、たとえば、銅のブロックを備え、前記管は、ブロックにはんだ付けされる、並びに／又は、ブロック内に機械加工される、並びに／又は、ブロック内に成形及び／若しくは鋳造される。
－ 熱交換器の少なくともいくつかは、ボルト締め、少なくとも１つの熱接続紐、クランプのうちの少なくとも１つを介して、プレート上に取り付けられて、伝導及び接触によって前記プレートと熱交換する。
－ 熱交換器の組の少なくともいくつかは、エンクロージャの容積の残りの部分から独立した容積の境界を定める密閉ケーシング内に配置される。
－ 熱交換器の少なくともいくつかは、プレートと接触していないが、中間ガス、たとえば、ヘリウム、窒素、アルゴン、又は水素のうちの少なくとも１つを含むガスを介して、前記プレートと熱交換する。
－ 熱交換器の少なくともいくつかは、熱交換を増加させるように構成された金箔の層を備える。
－ 低温冷却器は、サイクル流体の冷凍のサイクルを有する冷凍機を備え、前記冷凍機は、直列に配置された、サイクル流体を圧縮するための機構と、サイクル流体を冷却するための少なくとも１つの部材と、サイクル流体を膨張させるための機構と、膨張されたサイクル流体を再加熱するための少なくとも１つの部材とから構成されたサイクル回路を備え、サイクル流体は、ヘリウム、水素、窒素、アルゴンのうちの少なくとも１つを備え、サイクル回路は、サイクル回路の少なくとも１つの端部のサイクル流体を所定の低温にする熱力学サイクルに、サイクル流体を従わせるように構成され、熱交換器の組の前記プレートと熱交換するサイクル流体流れは、低温のサイクル流体を備え、装置は、サイクル回路からの流体の少なくとも一部を交換器の組に供給するための、及び、交換器の組からの前記流体を冷凍機のサイクル回路に戻すための、パイプの組を備える。
－ サイクル回路は、サイクル回路の複数の端部においてサイクル流体を複数の別個の低温にする熱力学サイクルに、サイクル流体を従わせるように構成され、前記別個の低温のサイクル流体の複数の別個の流れは、熱交換器の２つのそれぞれの組を介して、少なくとも２つの別個のプレートと熱交換するように置かれる。
－ サイクル流体は主にヘリウムであり又はサイクル流体は主にヘリウムを含有し、サイクル回路は、約８０Ｋ、２０～７０Ｋ、２Ｋ～５Ｋ、及び／又は超臨界状態の低温のうちの少なくとも１つにサイクル流体をするように構成される。
－ 低温冷却器は、液状低温ガス、たとえば、液体窒素の予備と、予備から交換器の組まで液状低温ガスを供給するためのパイプの組とを備える。
－ 装置は、少なくとも１つのプレートと熱交換する希釈冷凍機を備える。
－ プレートは、熱伝導材料、たとえば、銅又は任意の他の合金又は任意の好適な材料から作られる。
－ プレートは、低熱伝導率のロッドによって、互いに離間させることができる。
－ プレートは、低温に冷却されるさまざまな装置又は試料のための支持であるように構成される。
－ 装置は、エンクロージャと冷却器との間に電気的絶縁を提供する１つ又は複数の電気絶縁要素を備える。
－ 前記プレートと熱交換する熱交換器の組は、プレートと関連する複数の別個の熱交換器を備え、少なくとも２つのプレートの交換器は互いに機械的に接続されている。
－ 前記熱交換器は、分布方向に配置されて、離間しており、分布方向は、エンクロージャ内の動作位置において垂直である。
－ 前記熱交換器は、カバーの同じ流路を介して、たとえば、カバーの同じ支持フランジを介して、エンクロージャ内に取り付けられる。
－ 熱交換器は、サイクル流体流れを搬送する熱伝導材料、たとえば、銅の管と接触する、熱伝導材料、たとえば、銅のブロックを備え、前記管は、ブロックにはんだ付けされる、並びに／又は、ブロック内に機械加工される、並びに／又は、ブロック内に成形及び／若しくは鋳造される。
－ 熱交換器の少なくともいくつかは、ボルト締め、少なくとも１つの熱接続紐、クランプのうちの少なくとも１つを介して、プレート上に取り付けられて、伝導及び接触によって前記プレートと熱交換する。
－ 熱交換器の組の少なくともいくつかは、エンクロージャの容積の残りの部分から独立した容積の境界を定める密閉ケーシング内に配置される。
－ 熱交換器の少なくともいくつかは、プレートと接触していないが、中間ガス、たとえば、ヘリウム、窒素、アルゴン、又は水素のうちの少なくとも１つを含むガスを介して、前記プレートと熱交換する。
－ 熱交換器の少なくともいくつかは、熱交換を増加させるように構成された金箔の層を備える。
－ 低温冷却器は、サイクル流体の冷凍のサイクルを有する冷凍機を備え、前記冷凍機は、直列に配置された、サイクル流体を圧縮するための機構と、サイクル流体を冷却するための少なくとも１つの部材と、サイクル流体を膨張させるための機構と、膨張されたサイクル流体を再加熱するための少なくとも１つの部材とから構成されたサイクル回路を備え、サイクル流体は、ヘリウム、水素、窒素、アルゴンのうちの少なくとも１つを備え、サイクル回路は、サイクル回路の少なくとも１つの端部のサイクル流体を所定の低温にする熱力学サイクルに、サイクル流体を従わせるように構成され、熱交換器の組の前記プレートと熱交換するサイクル流体流れは、低温のサイクル流体を備え、装置は、サイクル回路からの流体の少なくとも一部を交換器の組に供給するための、及び、交換器の組からの前記流体を冷凍機のサイクル回路に戻すための、パイプの組を備える。
－ サイクル回路は、サイクル回路の複数の端部においてサイクル流体を複数の別個の低温にする熱力学サイクルに、サイクル流体を従わせるように構成され、前記別個の低温のサイクル流体の複数の別個の流れは、熱交換器の２つのそれぞれの組を介して、少なくとも２つの別個のプレートと熱交換するように置かれる。
－ サイクル流体は主にヘリウムであり又はサイクル流体は主にヘリウムを含有し、サイクル回路は、約８０Ｋ、２０～７０Ｋ、２Ｋ～５Ｋ、及び／又は超臨界状態の低温のうちの少なくとも１つにサイクル流体をするように構成される。
－ 低温冷却器は、液状低温ガス、たとえば、液体窒素の予備と、予備から交換器の組まで液状低温ガスを供給するためのパイプの組とを備える。
－ 装置は、少なくとも１つのプレートと熱交換する希釈冷凍機を備える。
－ プレートは、熱伝導材料、たとえば、銅又は任意の他の合金又は任意の好適な材料から作られる。
－ プレートは、低熱伝導率のロッドによって、互いに離間させることができる。
－ プレートは、低温に冷却されるさまざまな装置又は試料のための支持であるように構成される。
－ 装置は、エンクロージャと冷却器との間に電気的絶縁を提供する１つ又は複数の電気絶縁要素を備える。
【0012】
本発明は、上記又は下記の特性の任意の１つに従う低温冷凍装置を使用する、試料の低温冷凍方法にも関し、この方法は、低温冷却器の第１の端部において、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を格納及び／又は生成するステップと、低温冷却器の第１の端部から第２の端部に、そのサイクル流体の流れを移送するステップとを含み、サイクル流体の前記流れは、エンクロージャの内部ガス容積と連通することなく密閉状態で第２の端部において熱交換器の組と熱交換するように置かれる。
【0013】
本発明は、特許請求の範囲内の上記又は下記の特性の任意の組合せを備える任意の代替的な装置又は方法にも関するものとすることができる。
【0014】
さらなる特定の特徴及び利点は、図面を参照して提供される以下の説明を読むと明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
示される低温冷凍装置１は、カバー３によって閉じられた真空密閉容積の境界を定めるエンクロージャ２を備える。
【0017】
装置１は、カバー３を通して取り付けられ、エンクロージャ２の外側に配置された第１の端部とエンクロージャ２の内側に配置された第２の端部とを有する少なくとも１つの低温冷却器４を備える。
【0018】
低温冷却器４は、その第２の端部において、寒冷を供給するように構成される。たとえば、冷却力は、低温冷却器の第１の端部において格納及び／又は生成される。
【0019】
低温冷却器の第１の端部及び第２の端部は、単一の物理エンティティを形成することができる。変形形態において又は組合せにおいては、冷却力は、別の設備／装置（別の物理エンティティ）で生成されて、たとえば、熱伝達流体又は任意の他の熱伝達部材によって、第１の端部に移送される可能性がある。よって、冷却力（又は、冷熱源）は、エンクロージャ２の外側で生成又は格納される。
【0020】
この冷却力の少なくとも一部は、第１の端部から第２の端部に移送することができる。
【0021】
低温冷却器４は、たとえば、（希釈冷凍機以外の）閉じたサイクル回路で熱力学サイクルに従うサイクル流体を使用する種類の冷凍機である。サイクル流体は、冷却力を提供するために、サイクルの低温端において比較的より冷たい温度にされる。サイクル回路の少なくとも一部は、エンクロージャ２の外側、特に、低温端に配置することができる。よって、サイクル流体は、エンクロージャ２の外側で冷却され、そこで（少なくとも１つのプレート５、６、１０で）冷却力を提供するために、エンクロージャ内で循環させることができる。したがって、冷却力は、エンクロージャ２の外側で生成される。エンクロージャ２内のプレートと熱交換し再加熱されたサイクル流体は、再び冷却するために、エンクロージャの外側に戻すことができる（サイクルが再び開始される）。特に、サイクルの圧縮及び膨張部材は、エンクロージャ２の外側に配置することができる。
【0022】
この構成は、好ましくは、希釈冷凍機を備える、真空下のエンクロージャ２内の低温冷凍機４の構成要素の数を制限する。これは、超高真空がエンクロージャ２内に設けられることを可能にし、それは、希釈冷凍機に好都合である。これは、漏出の危険性を制限し、希釈冷凍機の動作時間を増加させる。
【0023】
装置１は、この例では、エンクロージャ２内で垂直に分布し、所定の温度の熱ステージを形成する３つの熱伝導性プレート５、６、１０を備える。プレートは、要素又は試料を受けて、冷却するように構成される。
【0024】
装置１は好ましくは、エンクロージャ２へのケーブル（単数若しくは複数）及び／又は機器の密閉された流路のための、カバー３及びプレート５、６を通して形成された流路１７の組を備える。
【0025】
プレート５、６の少なくともいくつか（この例では２つ）は、上から下に減少する所定の温度まで、低温冷却器４によって冷却される（たとえば、第１のプレート５は、２０Ｋ～８０Ｋ、特に、約５０Ｋの温度まで冷却することができ、もう１つのプレート６は、２Ｋ～５Ｋ、特に、約４Ｋの温度まで冷却することができる）。
【0026】
本発明は、この実施形態に限定されず、プレートのための他の構成が可能である。たとえば、プレートは、下から上に減少する温度で熱化される可能性がある、或いは、それらは、水平方向に配置されて、左から右に若しくはその逆に減少する温度で又は別の分布に従って熱化される可能性がある。
【0027】
示されるように、プレート５、６は、少なくとも１つの下のより低い板を囲む容積を形成する熱シールド１９、２０に接続することができる。
【0028】
これは、シールド１９、２０が互いの中に含まれる容積（「入れ子状になった」容積）を形成することができることを意味する。シールド１９、２０の一部又は全部は、上記のような熱結合によって、低温冷却器４によって冷却することができる。
【0029】
有利な特徴によると、低温冷却器４は、ヘリウム、水素、又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を使用する種類の冷却器であり、プレート５、６、１０の少なくともいくつかは、前記プレート５、６と、及び、サイクル流体の流れとやり取りする熱交換器の組を介して、サイクルガスによって冷却される。これは、低温冷却器４がエンクロージャ２の外側に配置された冷熱源に接続され、この冷熱源がエンクロージャ２の外側で冷却される液状流体流れを供給し、この流れは、低温冷却器４内で循環し、エンクロージャ２内のプレート５、６、１０の少なくともいくつかと熱交換するように置かれることを意味する。
【0030】
サイクル流体流れは、（知られている湿式ソリューションとは異なり）サイクル流体がエンクロージャ２の内部と連通しないように、密閉された回路を介してエンクロージャにもたらされる。
【0031】
前記プレート５、６とやり取りする熱交換器の組は、たとえば、プレート５、６上に取り付けられた、たとえば、複数の別個の熱交換器を備える。さらに、少なくとも２つの隣接するプレート５、６の交換器は、好ましくは、（エンクロージャ２に導入される又はエンクロージャ２から取り除かれる単一の機械的エンティティを形成するように）機械的に接続される。
【0032】
好ましくは、これらの要素は、サイクル流体のための硬質管によって、及び／又は、ガラス繊維などの熱材料から作られる追加の支持を介して、及び／又は、フレームを介して、一緒に保持される。これにより、単一の簡単な操作で、その組を挿入及び除去することができる。
【0033】
熱交換器は、たとえば、一列に配置されて、分布方向に、たとえば、エンクロージャ２内の動作位置において垂直である積層方向に離間している。
【0034】
これらの冷却ステージは、離間するように上下に配置されるが、熱交換器は、非限定的な例に示されるように、必ずしも同じ垂直軸上に一直線に並べられるというわけではない。
【0035】
熱交換器は、カバー３を通る同じ流路を介して、たとえば、カバー３の同じ支持フランジ１５を介して、エンクロージャ２内に取り付けることができる。
【0036】
熱交換器の組の少なくともいくつかは、たとえば、エンクロージャ２の容積の残りの部分から独立した容積の境界を定める密閉ケーシング２１内に配置することができ、それは、数ミリバール～数バールの圧力でガスを含有することができる、又は、真空下、すなわち、０．０１ミリバール未満の圧力下に置くことができる。
【0037】
熱交換器は、たとえば、ボルト締め、少なくとも１つの熱接続紐、クランプなどのうちの少なくとも１つを介して、伝導及び直接又は間接接触によって、前記プレート５、６とやり取りすることができる。
【0038】
示される非限定的な例において、熱交換器は、プレート５、６及び管８、１８、又は、サイクル流体流れを搬送する伝導材料の（たとえば、銅、アルミニウムなどから作られた）回路と接触する、伝導材料、たとえば、銅のブロック７を備える。
【0039】
この管又は回路は、ブロック７にはんだ付けする、及び／又は、ブロック７内に機械加工する、及び／又は、ブロック７内に成形する、及び／又は、ブロック７内に鋳造することができる。
【0040】
同様に、熱交換器の少なくともいくつかは、当該のプレートとの熱交換を増加させるように構成された金箔の層を（特に、２つの要素間の接合部に）備えることができる。
【0041】
図２に概略的に示されるように、冷却力（冷たいサイクル流体流れ）を発生させる低温冷却器４は、サイクル流体の冷却の連続サイクルを有する低温冷凍機を備えることができる。
【0042】
このような冷凍機は、直列に配置された、サイクル流体を圧縮するための機構１２（直列及び／又は並列の１つ又は複数の圧縮機）と、サイクル流体を冷却するための少なくとも１つの部材１３（熱交換器）と、サイクル流体を膨張させるための機構１４（直列及び／又は並列の１つ又は複数のタービン（単数若しくは複数）又は弁（単数若しくは複数））と、膨張されたサイクル流体を再加熱するための少なくとも１つの部材１３（交換器、特に、回路１１の２つの部分を同時に冷却及び再加熱するための対向流交換器）とから構成されたサイクル回路１１を備える。
【0043】
サイクル流体は、好ましくは、ヘリウム、水素、窒素、アルゴンのうちの少なくとも１つを含む。
【0044】
サイクル回路１１は、サイクル回路１１の少なくとも１つの低温端のサイクル流体を所定の低温にする熱力学サイクルに、サイクル流体を従わせるように構成される。
【0045】
熱交換器の組の前記プレート５、６と熱交換するように置かれたサイクル流体流れは、低温のサイクル流体の少なくとも１つの部分を備える。たとえば、パイプ８、１８で循環する冷却された液状流体は、サイクル回路１１で循環する流れから取り除かれた部分である。
【0046】
装置１は、サイクル回路１１からの流体を交換器の組に供給するための、及び、交換器の組からの流体を（カバー３を通して）冷凍機４のサイクル回路１１に戻すための、パイプ８、１８の組を備える。
【0047】
サイクル回路１１は、サイクル回路１１の複数の低温端においてサイクル流体を複数の別個の低温にする熱力学サイクルに、サイクル流体を従わせるように構成することができる。
【0048】
よって、前記別個の低温のサイクル流体の複数の別個の流れは、（２つ以上の）熱交換器のそれぞれの組を介して、複数の別個のプレート５、６と熱交換するように置くことができる。
【0049】
示されている例において、パイプ８、１８の２つの組は、２つのプレート５、６において、別個の温度の冷却力を供給する。２つの組は、エンクロージャ２に入るサイクル流体の別個の循環ループを形成する。
【0050】
装置１は好ましくは、（特に、冷却器４の冷熱源の電圧に対して）エンクロージャ２と冷却器４の冷熱源との間に電気的絶縁を提供する１つ又は複数の電気絶縁要素２２を備える。たとえば、絶縁要素２２は、管若しくはパイプ８、１８とフランジ１５との間の接合部に、及び／又は、冷却器４の冷熱源とフランジ１５との間のパイプ部分に沿った中間位置に配置される。これらの要素２２は、たとえば、セラミック又は任意の他の好適な材料から作られたスリーブ又は管部分８とすることができる。たとえば、管又はパイプ８、１８のいくつかは、この種類の電気絶縁部分を含む。
【0051】
図１に概略的に示されるように、装置は、４Ｋ未満、特に、１Ｋ未満、特に、ミリケルビン程度の温度に到達するために、エンクロージャ２内において、この少なくとも１つのプレート１０と熱交換する、プレート６に接続された、サブケルビン冷凍機９、たとえば、希釈冷凍機又はＪＴ（ジュールトムソン）冷凍機をさらに備えることができる。
【0052】
このような希釈冷凍機９は、従来は、ボイラ、混合チャンバ、及びヘリウム流れのための循環部材を備える作動回路において、ヘリウム３及びヘリウム４の混合物を使用する。冷却は、ヘリウム３がヘリウム４で希釈されたときの混合のエンタルピーの結果として、混合チャンバ内で得られる。
【0053】
たとえば、冷凍装置は、ヘリウム３（３Ｈｅ）及びヘリウム４（４Ｈｅ）の混合物を備えるサイクル流体を含むループの形態の作動回路を有する。作動回路は、混合チャンバ、ボイラ、及び流体移送部材を備え、それらは、直列に配置されて、パイプの第１の組を介して流体的に接続される。パイプの第１の組は、混合チャンバの出口からボイラの入口まで、及び、ボイラの出口から移送部材の入口まで、サイクル流体を移送するように構成される。作動回路は、混合チャンバの入口に移送部材の出口を接続するパイプの第２の組を備える。作動回路は、少なくともパイプの第１の組の少なくともいくつかとパイプの第２の組と間に第１の熱交換部分を備え、この第１の熱交換部分は、ボイラと混合チャンバとの間に配置されている。冷却部材は、通常、作動回路と熱交換し、サイクル流体に冷熱エネルギを移送するように設計されている。
【0054】
したがって、装置１は、特に、低温流体の流れを介して、４Ｋまでの、又は、さらに２Ｋまでの冷却力を供給する外部冷熱源によって冷却される、エンクロージャ２内の熱交換器の組を含む。
【0055】
この構成は、パルス管より多くの能力を供給することを可能にする。
【0056】
冷却は、公称流量に対するサイクル流体の流量を増加させることによって、任意選択的に加速させることができる。装置が止められたとき、冷却力を切り離すためには、サイクル流体の供給を止めればよい。これは、知られている湿式ソリューションよりも簡単である。
【0057】
よって、本発明による構造は、パルス管の場合と同じ熱的及び機械的インタフェースを有する交換器の組とパルス管を交換することを可能にする。
【0058】
上記のように、熱交換器は、たとえば、ヘリウム冷凍機又は液化機（開又は閉ループ）によって、或いは、液体窒素（液体窒素リザーバに接続された開若しくは閉ループ）又は他の液状流体によって、供給することができる。
【0059】
交換器の組は、パルス管を使用する任意の設備に設置することができる。これにより、パルス管を使用する既存の設備を簡単に変更することができる。
【0060】
本発明は、パルス管の剛性から解放されることを可能にすることができる。交換器は、水平方向に配置することができ、及び／又は、それらが互いに取り付けられないように実装することができる。
【0061】
上記のように、熱交換器の組は、１つ又は複数のステージ（たとえば、約４Ｋ、約２０Ｋ、５０～７０Ｋ、８０Ｋなどの温度のもの）を有することができる。
【0062】
これにより、冷却力の要求を、温度によって段階的にし、よって、設備の作動に必要な能力を制限することができる。装置が試料、たとえば、キュービットをより冷却しなければならないほど、この種類の冷却ステージを加えることがより有用である。
【0063】
熱交換器の組は、異なる温度の１つ又は複数のサイクル流体流れによって供給（冷却）することができる。同様に、同じサイクル流体流れは、複数の冷却ステージを直列に供給することができる。
【0064】
特に、約４Ｋの温度に向けて、サイクル流体（通常はヘリウム）は、再加熱されるときにその気化から生じる振動を制限するために、超臨界及び過冷却状態であってもよい。
【0065】
熱交換器の組は、フランジ又は頂部カバー上の単一の分岐Ｔを介して、エンクロージャに挿入することができる。これは、設置を容易にし、エンクロージャ内の実験空間を最適化する。
【0066】
熱交換器の組は、エンクロージャ２へのサイクル流体の漏出の危険性を限定するために、エンクロージャ２の残りの部分とは別の容積又は空間と一体化することができる。
【0067】
エンクロージャ２と熱交換器との間の熱的インタフェースは、関連するステージ若しくはプレートのパネルに交換器をボルト留めすることによって、及び／又は、熱伝導性組み紐によって、生成することができる。
【0068】
図３に示されるように、熱交換器の全部又は一部は、ヘリウム、窒素、アルゴン、又は水素系のガス交換によって、単独で、プレート５、６とやり取りすることができる。よって、装置１は好ましくは、エンクロージャ２の容積の残りの部分から独立したガス容積の境界を定める密閉ケーシング２１内に配置されて、ケーシングに存在するガスの熱伝導を介して前記プレート５、６とやり取りする１つ又は複数の熱交換器を備える。
【0069】
この例では、二段式交換器は、エンクロージャ２内で一体化されている。それにより、たとえば、１つのステージ又はプレートが気体ヘリウムによる約５０～７０Ｋの温度で冷却力を供給し、別のステージ／プレートが超臨界過冷却ヘリウムによる約４Ｋで供給することが可能になる。ヘリウムは、１つ又は複数のラインによって供給することができ、そのシールドは、再加熱された気体ヘリウムの引き戻しによって供給される。
【0070】
熱交換器は、任意の他の好適な構造を有することができる。たとえば、仏国特許出願公開第３０６５０６４Ａ１号明細書を参照されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2024-06-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
カバー（３）によって閉じられた真空密閉容積の境界を定めるエンクロージャ（２）を備える低温冷凍装置であって、前記装置（１）が、前記カバー（３）を通して取り付けられ、前記エンクロージャ（２）の外側に配置された第１の端部と前記エンクロージャ（２）の内側に配置された第２の端部とを有する少なくとも１つの低温冷却器（４）を備え、前記低温冷却器（４）がその第２の端部において寒冷を供給するように構成され、前記装置（１）が、前記エンクロージャ（２）内で分布方向に分布し、熱ステージを形成する少なくとも２つの熱伝導性プレート（５、６、１０）を備え、前記プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかが、前記分布方向に低下するそれぞれの所定の温度まで前記低温冷却器（４）によって冷却され、前記プレート（５、６、１０）の少なくとも１つが、少なくとも１つの次のプレートを囲む容積を形成する熱シールド（１９、２０）に接続され、前記低温冷却器（４）が、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を使用する種類の冷却器であり、前記低温冷却器（４）の冷却力がその第１の端部において格納及び／又は生成され、前記プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかが、前記プレート（５、６）と、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部から前記第２の端部まで前記冷却力を移送する前記サイクル流体の流れと熱交換する熱交換器の組を介して、前記サイクル流体によって冷却される、低温冷凍装置。
【請求項2】
前記プレート（５、６）と熱交換する前記熱交換器の組が、前記プレート（５、６）と関連する複数の別個の熱交換器を備え、少なくとも２つのプレート（５、６）の前記交換器（５、６）が互いに機械的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記熱交換器が、前記分布方向に配置されて、離間しており、前記分布方向が、前記エンクロージャ（２）内の動作位置において垂直であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項4】
前記熱交換器が、前記カバー（３）の同じ流路を介して、たとえば、前記カバー（３）の同じ支持フランジ（１５）を介して、前記エンクロージャ（２）内に取り付けられることを特徴とする、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項5】
前記熱交換器が、前記サイクル流体流れを搬送する熱伝導材料、たとえば、銅の管（８、１８）と接触する、熱伝導材料、たとえば、銅のブロック（７）を備え、前記管（８、１８）が、前記ブロック（７）にはんだ付けされる、並びに／又は、前記ブロック（７）内に機械加工される、並びに／又は、前記ブロック（７）内に成形及び／若しくは鋳造されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項6】
前記熱交換器の少なくともいくつかが、ボルト締め、少なくとも１つの熱接続紐、クランプのうちの少なくとも１つを介して、前記プレート（５、６）上に取り付けられ、伝導及び接触によって前記プレート（５、６）と熱交換することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項7】
前記熱交換器の組の少なくともいくつかが、前記エンクロージャ（２）の前記容積の残りの部分から独立した容積の境界を定める密閉ケーシング（２１）内に配置されていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項8】
前記熱交換器の少なくともいくつかが、前記プレートと接触していないが、中間ガス、たとえば、ヘリウム、窒素、アルゴン、又は水素のうちの少なくとも１つを含むガスを介して、前記プレート（５、６）と熱交換することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
前記熱交換器の少なくともいくつかが、熱交換を増加させるように構成された金箔の層を備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項10】
前記低温冷却器（４）が、サイクル流体の冷凍のサイクルを有する冷凍機を備え、前記冷凍機が、直列に配置された、前記サイクル流体を圧縮するための機構（１２）と、前記サイクル流体を冷却するための少なくとも１つの部材（１３）と、前記サイクル流体を膨張させるための機構（１４）と、前記膨張されたサイクル流体を再加熱するための少なくとも１つの部材（１３）とから構成されたサイクル回路（１１）を備え、前記サイクル流体が、ヘリウム、水素、窒素、アルゴンのうちの少なくとも１つを備えることと、前記サイクル回路（１１）が、前記サイクル回路（１１）の少なくとも１つの端部の前記サイクル流体を所定の低温にする熱力学サイクルに、前記サイクル流体を従わせるように構成されることと、前記熱交換器の組の前記プレート（５、６）と熱交換する前記サイクル流体流れが、低温の前記サイクル流体を備え、前記装置が、前記サイクル回路（１１）からの前記流体の少なくとも一部を前記交換器の組に供給するための、及び、前記交換器の組からの前記流体を前記冷凍機（４）の前記サイクル回路（１１）に戻すための、パイプ（８、１８）の組を備えることとを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項11】
前記サイクル回路（１１）が、前記サイクル回路（１１）の複数の端部において前記サイクル流体を複数の別個の低温にする熱力学サイクルに、前記サイクル流体を従わせるように構成されることと、前記別個の低温のサイクル流体の複数の別個の流れは、熱交換器の２つのそれぞれの組を介して、前記少なくとも２つの別個のプレート（５、６）と熱交換するように置かれることとを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記サイクル流体が主にヘリウムであるか、又は前記サイクル流体は主にヘリウムを含有し、前記サイクル回路（１１）が、約８０Ｋ、２０～７０Ｋ、２Ｋ～５Ｋ、及び／又は超臨界状態の低温のうちの少なくとも１つにサイクル流体をするように構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項13】
前記低温冷却器（４）が、液状低温ガス、たとえば、液体窒素の予備と、前記予備から前記交換器の組まで液状低温ガスを供給するためのパイプ（８、１８）の組とを備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項14】
少なくとも１つのプレート（５、６、１０）と熱交換にある希釈冷凍機（９）を備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項15】
請求項１～３のいずれか一項に記載の低温冷凍装置を使用する、試料の低温冷凍方法であって、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部において、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を格納及び／又は生成するステップと、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部から前記第２の端部に、そのサイクル流体の流れを移送するステップとを含み、サイクル流体の前記流れが、前記エンクロージャ（２）の内部ガス容積と連通することなく密閉状態で前記第２の端部において前記熱交換器の組と熱交換するように置かれる、方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0070】
熱交換器は、任意の他の好適な構造を有することができる。たとえば、仏国特許出願公開第３０６５０６４Ａ１号明細書を参照されたい。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ カバー（３）によって閉じられた真空密閉容積の境界を定めるエンクロージャ（２）を備える低温冷凍装置であって、前記装置（１）が、前記カバー（３）を通して取り付けられ、前記エンクロージャ（２）の外側に配置された第１の端部と前記エンクロージャ（２）の内側に配置された第２の端部とを有する少なくとも１つの低温冷却器（４）を備え、前記低温冷却器（４）がその第２の端部において寒冷を供給するように構成され、前記装置（１）が、前記エンクロージャ（２）内で分布方向に分布し、熱ステージを形成する少なくとも２つの熱伝導性プレート（５、６、１０）を備え、前記プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかが、前記分布方向に低下するそれぞれの所定の温度まで前記低温冷却器（４）によって冷却され、前記プレート（５、６、１０）の少なくとも１つが、少なくとも１つの次のプレートを囲む容積を形成する熱シールド（１９、２０）に接続され、前記低温冷却器（４）が、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を使用する種類の冷却器であり、前記低温冷却器（４）の冷却力がその第１の端部において格納及び／又は生成され、前記プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかが、前記プレート（５、６）と、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部から前記第２の端部まで前記冷却力を移送する前記サイクル流体の流れと熱交換する熱交換器の組を介して、前記サイクル流体によって冷却される、低温冷凍装置。
［２］ 前記プレート（５、６）と熱交換する前記熱交換器の組が、前記プレート（５、６）と関連する複数の別個の熱交換器を備え、少なくとも２つのプレート（５、６）の前記交換器（５、６）が互いに機械的に接続されていることを特徴とする、［１］に記載の装置。
［３］ 前記熱交換器が、前記分布方向に配置されて、離間しており、前記分布方向が、前記エンクロージャ（２）内の動作位置において垂直であることを特徴とする、［２］に記載の装置。
［４］ 前記熱交換器が、前記カバー（３）の同じ流路を介して、たとえば、前記カバー（３）の同じ支持フランジ（１５）を介して、前記エンクロージャ（２）内に取り付けられることを特徴とする、［２］又は［３］に記載の装置。
［５］ 前記熱交換器が、前記サイクル流体流れを搬送する熱伝導材料、たとえば、銅の管（８、１８）と接触する、熱伝導材料、たとえば、銅のブロック（７）を備え、前記管（８、１８）が、前記ブロック（７）にはんだ付けされる、並びに／又は、前記ブロック（７）内に機械加工される、並びに／又は、前記ブロック（７）内に成形及び／若しくは鋳造されることを特徴とする、［１］～［４］のいずれか一項に記載の装置。
［６］ 前記熱交換器の少なくともいくつかが、ボルト締め、少なくとも１つの熱接続紐、クランプのうちの少なくとも１つを介して、前記プレート（５、６）上に取り付けられ、伝導及び接触によって前記プレート（５、６）と熱交換することを特徴とする、［１］～［５］のいずれか一項に記載の装置。
［７］ 前記熱交換器の組の少なくともいくつかが、前記エンクロージャ（２）の前記容積の残りの部分から独立した容積の境界を定める密閉ケーシング（２１）内に配置されていることを特徴とする、［１］～［６］のいずれか一項に記載の装置。
［８］ 前記熱交換器の少なくともいくつかが、前記プレートと接触していないが、中間ガス、たとえば、ヘリウム、窒素、アルゴン、又は水素のうちの少なくとも１つを含むガスを介して、前記プレート（５、６）と熱交換することを特徴とする、［７］に記載の装置。
［９］ 前記熱交換器の少なくともいくつかが、熱交換を増加させるように構成された金箔の層を備えることを特徴とする、［１］～［８］のいずれか一項に記載の装置。
［１０］ 前記低温冷却器（４）が、サイクル流体の冷凍のサイクルを有する冷凍機を備え、前記冷凍機が、直列に配置された、前記サイクル流体を圧縮するための機構（１２）と、前記サイクル流体を冷却するための少なくとも１つの部材（１３）と、前記サイクル流体を膨張させるための機構（１４）と、前記膨張されたサイクル流体を再加熱するための少なくとも１つの部材（１３）とから構成されたサイクル回路（１１）を備え、前記サイクル流体が、ヘリウム、水素、窒素、アルゴンのうちの少なくとも１つを備えることと、前記サイクル回路（１１）が、前記サイクル回路（１１）の少なくとも１つの端部の前記サイクル流体を所定の低温にする熱力学サイクルに、前記サイクル流体を従わせるように構成されることと、前記熱交換器の組の前記プレート（５、６）と熱交換する前記サイクル流体流れが、低温の前記サイクル流体を備え、前記装置が、前記サイクル回路（１１）からの前記流体の少なくとも一部を前記交換器の組に供給するための、及び、前記交換器の組からの前記流体を前記冷凍機（４）の前記サイクル回路（１１）に戻すための、パイプ（８、１８）の組を備えることとを特徴とする、［１］～［９］のいずれか一項に記載の装置。
［１１］ 前記サイクル回路（１１）が、前記サイクル回路（１１）の複数の端部において前記サイクル流体を複数の別個の低温にする熱力学サイクルに、前記サイクル流体を従わせるように構成されることと、前記別個の低温のサイクル流体の複数の別個の流れは、熱交換器の２つのそれぞれの組を介して、前記少なくとも２つの別個のプレート（５、６）と熱交換するように置かれることとを特徴とする、［１０］に記載の装置。
［１２］ 前記サイクル流体が主にヘリウムであるか、又は前記サイクル流体は主にヘリウムを含有し、前記サイクル回路（１１）が、約８０Ｋ、２０～７０Ｋ、２Ｋ～５Ｋ、及び／又は超臨界状態の低温のうちの少なくとも１つにサイクル流体をするように構成されることを特徴とする、［１０］又は［１１］に記載の装置。
［１３］ 前記低温冷却器（４）が、液状低温ガス、たとえば、液体窒素の予備と、前記予備から前記交換器の組まで液状低温ガスを供給するためのパイプ（８、１８）の組とを備えることを特徴とする、［１］～［１２］のいずれか一項に記載の装置。
［１４］ 少なくとも１つのプレート（５、６、１０）と熱交換にある希釈冷凍機（９）を備えることを特徴とする、［１］～［１３］のいずれか一項に記載の装置。
［１５］ ［１］～［１４］のいずれか一項に記載の低温冷凍装置を使用する、試料の低温冷凍方法であって、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部において、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を格納及び／又は生成するステップと、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部から前記第２の端部に、そのサイクル流体の流れを移送するステップとを含み、サイクル流体の前記流れが、前記エンクロージャ（２）の内部ガス容積と連通することなく密閉状態で前記第２の端部において前記熱交換器の組と熱交換するように置かれる、方法。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ カバー（３）によって閉じられた真空密閉容積の境界を定めるエンクロージャ（２）を備える低温冷凍装置であって、前記装置（１）が、前記カバー（３）を通して取り付けられ、前記エンクロージャ（２）の外側に配置された第１の端部と前記エンクロージャ（２）の内側に配置された第２の端部とを有する少なくとも１つの低温冷却器（４）を備え、前記低温冷却器（４）がその第２の端部において寒冷を供給するように構成され、前記装置（１）が、前記エンクロージャ（２）内で分布方向に分布し、熱ステージを形成する少なくとも２つの熱伝導性プレート（５、６、１０）を備え、前記プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかが、前記分布方向に低下するそれぞれの所定の温度まで前記低温冷却器（４）によって冷却され、前記プレート（５、６、１０）の少なくとも１つが、少なくとも１つの次のプレートを囲む容積を形成する熱シールド（１９、２０）に接続され、前記低温冷却器（４）が、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を使用する種類の冷却器であり、前記低温冷却器（４）の冷却力がその第１の端部において格納及び／又は生成され、前記プレート（５、６、１０）の少なくともいくつかが、前記プレート（５、６）と、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部から前記第２の端部まで前記冷却力を移送する前記サイクル流体の流れと熱交換する熱交換器の組を介して、前記サイクル流体によって冷却される、低温冷凍装置。
［２］ 前記プレート（５、６）と熱交換する前記熱交換器の組が、前記プレート（５、６）と関連する複数の別個の熱交換器を備え、少なくとも２つのプレート（５、６）の前記交換器（５、６）が互いに機械的に接続されていることを特徴とする、［１］に記載の装置。
［３］ 前記熱交換器が、前記分布方向に配置されて、離間しており、前記分布方向が、前記エンクロージャ（２）内の動作位置において垂直であることを特徴とする、［２］に記載の装置。
［４］ 前記熱交換器が、前記カバー（３）の同じ流路を介して、たとえば、前記カバー（３）の同じ支持フランジ（１５）を介して、前記エンクロージャ（２）内に取り付けられることを特徴とする、［２］又は［３］に記載の装置。
［５］ 前記熱交換器が、前記サイクル流体流れを搬送する熱伝導材料、たとえば、銅の管（８、１８）と接触する、熱伝導材料、たとえば、銅のブロック（７）を備え、前記管（８、１８）が、前記ブロック（７）にはんだ付けされる、並びに／又は、前記ブロック（７）内に機械加工される、並びに／又は、前記ブロック（７）内に成形及び／若しくは鋳造されることを特徴とする、［１］～［４］のいずれか一項に記載の装置。
［６］ 前記熱交換器の少なくともいくつかが、ボルト締め、少なくとも１つの熱接続紐、クランプのうちの少なくとも１つを介して、前記プレート（５、６）上に取り付けられ、伝導及び接触によって前記プレート（５、６）と熱交換することを特徴とする、［１］～［５］のいずれか一項に記載の装置。
［７］ 前記熱交換器の組の少なくともいくつかが、前記エンクロージャ（２）の前記容積の残りの部分から独立した容積の境界を定める密閉ケーシング（２１）内に配置されていることを特徴とする、［１］～［６］のいずれか一項に記載の装置。
［８］ 前記熱交換器の少なくともいくつかが、前記プレートと接触していないが、中間ガス、たとえば、ヘリウム、窒素、アルゴン、又は水素のうちの少なくとも１つを含むガスを介して、前記プレート（５、６）と熱交換することを特徴とする、［７］に記載の装置。
［９］ 前記熱交換器の少なくともいくつかが、熱交換を増加させるように構成された金箔の層を備えることを特徴とする、［１］～［８］のいずれか一項に記載の装置。
［１０］ 前記低温冷却器（４）が、サイクル流体の冷凍のサイクルを有する冷凍機を備え、前記冷凍機が、直列に配置された、前記サイクル流体を圧縮するための機構（１２）と、前記サイクル流体を冷却するための少なくとも１つの部材（１３）と、前記サイクル流体を膨張させるための機構（１４）と、前記膨張されたサイクル流体を再加熱するための少なくとも１つの部材（１３）とから構成されたサイクル回路（１１）を備え、前記サイクル流体が、ヘリウム、水素、窒素、アルゴンのうちの少なくとも１つを備えることと、前記サイクル回路（１１）が、前記サイクル回路（１１）の少なくとも１つの端部の前記サイクル流体を所定の低温にする熱力学サイクルに、前記サイクル流体を従わせるように構成されることと、前記熱交換器の組の前記プレート（５、６）と熱交換する前記サイクル流体流れが、低温の前記サイクル流体を備え、前記装置が、前記サイクル回路（１１）からの前記流体の少なくとも一部を前記交換器の組に供給するための、及び、前記交換器の組からの前記流体を前記冷凍機（４）の前記サイクル回路（１１）に戻すための、パイプ（８、１８）の組を備えることとを特徴とする、［１］～［９］のいずれか一項に記載の装置。
［１１］ 前記サイクル回路（１１）が、前記サイクル回路（１１）の複数の端部において前記サイクル流体を複数の別個の低温にする熱力学サイクルに、前記サイクル流体を従わせるように構成されることと、前記別個の低温のサイクル流体の複数の別個の流れは、熱交換器の２つのそれぞれの組を介して、前記少なくとも２つの別個のプレート（５、６）と熱交換するように置かれることとを特徴とする、［１０］に記載の装置。
［１２］ 前記サイクル流体が主にヘリウムであるか、又は前記サイクル流体は主にヘリウムを含有し、前記サイクル回路（１１）が、約８０Ｋ、２０～７０Ｋ、２Ｋ～５Ｋ、及び／又は超臨界状態の低温のうちの少なくとも１つにサイクル流体をするように構成されることを特徴とする、［１０］又は［１１］に記載の装置。
［１３］ 前記低温冷却器（４）が、液状低温ガス、たとえば、液体窒素の予備と、前記予備から前記交換器の組まで液状低温ガスを供給するためのパイプ（８、１８）の組とを備えることを特徴とする、［１］～［１２］のいずれか一項に記載の装置。
［１４］ 少なくとも１つのプレート（５、６、１０）と熱交換にある希釈冷凍機（９）を備えることを特徴とする、［１］～［１３］のいずれか一項に記載の装置。
［１５］ ［１］～［１４］のいずれか一項に記載の低温冷凍装置を使用する、試料の低温冷凍方法であって、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部において、ヘリウム又は窒素などの液状サイクル流体の冷熱源を格納及び／又は生成するステップと、前記低温冷却器（４）の前記第１の端部から前記第２の端部に、そのサイクル流体の流れを移送するステップとを含み、サイクル流体の前記流れが、前記エンクロージャ（２）の内部ガス容積と連通することなく密閉状態で前記第２の端部において前記熱交換器の組と熱交換するように置かれる、方法。
【国際調査報告】