絶対零度に近い極低温を操る技術が市場を牽引
現代科学のフロンティアを切り拓く上で不可欠な技術の一つに、極低温（ごくていおん）の実現があります。特に注目されているのが、ヘリウムの性質を利用して絶対零度（約-273.15℃）に近い温度を作り出す「He3He4吸着式冷凍機」です。この特殊な冷凍機の市場が、2025年には約2.23百万ドル（約3.5億円）、2032年には約6.20百万ドル（約9.7億円）へと、年率約15.00%で大きく拡大すると予測されています。
He3He4吸着式冷凍機とは？その驚くべき仕組み
He3He4吸着式冷凍機は、多孔質の材料がヘリウムガス（³Heまたは⁴He）を吸い込んだり（吸着）、放出したり（脱着）する性質を可逆的に利用して冷却を行う、密封型の低温装置です。このサイクルによって、0.8Kから1.0K（約-272.15℃〜-272.35℃）や、さらに低い0.25Kから0.35K（約-272.80℃〜-272.85℃）といった極めて低い温度を実現します。
2種類のヘリウムが拓く低温の世界
主に二種類のヘリウムが使われます。
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⁴He型（ヘリウム4型）: 通常0.8K〜1.0Kの温度帯で、より大きな冷却能力を持ちます。超電導単一光子検出器（SNSPD：光を非常に高感度で検出する装置）や低温電子デバイス、そして後述する³He型の予備冷却などに適しています。
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³He型（ヘリウム3型）: 約0.25K〜0.35Kというさらに低い温度を実現できます。超電導量子干渉素子（SQUID：非常に微弱な磁場を検出する高感度センサー）、量子チップ（量子コンピューターなどに使われる特殊な半導体）、超電導単一光子検出器（SNSPD）、サブミリ波天文機器（宇宙からの微弱な電波を観測する装置）といった、最先端の量子デバイスや高感度検出器の冷却に不可欠です。
これらの冷凍機は、ポンプやピストンを使わないため、振動が非常に少なく、小型で、一度密封すれば繰り返し使えるという利点があります。この「低振動」という特性は、微細な量子現象を扱う研究において極めて重要で、従来の冷却装置では難しかった精密な実験を可能にします。
量子技術の進化を支える成長市場
この市場の成長を牽引しているのは、量子計算、高感度検出器（TES/KID/SQUID）、天文・THz観測、低温半導体、高感度分析機器といった分野です。例えば、米国立標準技術研究所（NIST）が2018年に公開した300mK（約-272.85℃）の試験台は、32チャンネルのマイクロ波SQUIDチップの選別時間を約24時間から約5時間へと大幅に短縮しました。これは、量子デバイスの開発スピードを加速させる上で、He3He4吸着式冷凍機がいかに価値があるかを示しています。
現在、この分野では、連続運転が可能なシステム、液体ヘリウムなどの冷却材を使わない「無寒剤機械予冷」システム、そして希少な³Heガスの充填量を抑える技術、標準的なインターフェース、ソフトウェアによる精密制御への投資が進んでいます。
これにより、量子試験基盤、検出器アレイ（多数の検出器を並べたもの）、低温ウェハープローブ（極低温環境で半導体ウェハーの性能を検査する装置）といった分野でさらなる成長が期待されています。
市場をリードする専門企業と競争の焦点
He3He4吸着式冷凍機の世界市場は、特定の専門企業が主導する高集中市場です。2025年の売上シェアでは、英国のChase Research Cryogenicsが約78.92%を占め、市場を牽引しています。同社は、1Kや300mKといった様々な温度帯をカバーする製品を提供し、この分野における第一人者です。
次いで、Photecが約9.42%のシェアを持ち、800mK（約-272.35℃）や300mKの吸着モジュールをSNSPDや低温計測システムと統合し、特に中国市場での現地供給を代表しています。この市場では、単に「どれだけ低い温度を出せるか」だけでなく、目標温度での冷却能力、冷却を維持できる時間、連続運転時の温度変動の少なさ、³Heの使用量、密封信頼性、装置のサイズ、制御ソフトウェア、そしてこれまでの実績が、企業の競争力を左右する重要な要素となっています。
広がる応用分野と将来の展望
極低温技術は、量子情報科学、先端半導体、宇宙・地上天文観測といった分野で、長期的な需要を生み出しています。欧米では国立研究所や天文台、量子研究拠点からの需要が強く、特に英国のChase Research Cryogenicsは、国際的な科学・天文プロジェクトで実績を積んでいます。
一方で、中国市場は2025年に約0.39百万ドルと世界の約17.49%を占め、Photecなどの企業が現地での技術開発と供給能力を拡大しています。アジア太平洋地域でも、量子情報、高感度検出、材料科学、天文分野での需要が高まっています。
希少な資源と技術革新が未来を拓く
この技術の発展には、希少で高価な³Heガスの供給という課題も存在します。そのため、³Heの節約や回収技術、標準的な接続方法、モジュール化、そして故障診断や予知保全の機能が今後の重要な方向性となるでしょう。
今後数年で、吸着式冷凍機は単発型から、二つのモジュールが交互に冷却と再生を行う「連続型」へと移行が進み、温度の変動がさらに抑えられると予想されます。また、液体ヘリウムなどの寒剤を使わず、機械式のGM冷凍機やパルスチューブ冷凍機で予備冷却を行う「無寒剤乾式構成」が主流となるでしょう。これにより、装置はより小型・軽量化され、標準化が進むことで、様々な科学機器や量子チップ、超電導単一光子検出器、低温ウェハープローブなどとの統合が容易になります。
He3He4吸着式冷凍機は、量子技術の本格的な実用化や宇宙の謎を解き明かす天文観測、そして新たな半導体技術の開発において、まさに縁の下の力持ちとして不可欠な存在です。この技術の進化が、私たちの想像を超える未来を拓いていくことに、知的なワクワク感が止まりません。
本記事は、YH Research株式会社の調査レポート「グローバルHe3He4吸着式冷凍機のトップ会社の市場シェアおよびランキング 2026」のデータを基に作成されています。
YH Research株式会社について
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