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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Cryogen- bzw. Tieftemperaturkühlvorrichtung und insbesondere auf eine Tieftemperaturkühlvorrichtung die imstande ist, eine Temperatureinstellung auszuführen, und zur Verwendung mit einer Kryopumpe, einem supraleitenden Magneten, einer Tieftemperaturmessvorrichtung, einer einfachen Verflüssigungsvorrichtung oder Ähnlichem geeignet ist.
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HINTERGRUND DER TECHNIK
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Im Allgemeinen umfasst eine Tieftemperaturkühlvorrichtung Folgendes: eine Kühleinheit vom Expansions-Typ, die ein Wärmesammlungsmaterial beinhaltet und einen Arbeitsraum bzw. eine Expansionskammer besitzt, die innerhalb der Kühlvorrichtung angeordnet ist; und eine Kompressoreinheit, die einen Kompressorhauptkörper enthält. Die Kühleinheit ist innerhalb einer Vorrichtung oder einem Container installiert, der auf eine extrem niedrige Temperatur gekühlt werden soll. Dann wird eine Hochdruckkühlgas, das durch die Kompressoreinheit erhalten wird, der Kühleinheit zugeführt, wo das Hochdruckkühlgas durch das Wärmesammlungsmaterial gekühlt und dann expandiert wird, gefolgt vom Ausführen eines weiteren Kühlungsschritts. Nachfolgend wird ein Niederdruckkühlgas an die Kompressoreinheit zurückgegeben, wodurch ein Kühlzyklus gebildet und auf diese Weise eine extrem niedrige Temperatur durch Wiederholen des derartigen Kühlzykluses erreicht wird.
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Wenn eine derartige Kühlvorrichtung verwendet wird, um eine Temperatureinstellung auszuführen, wird herkömmlicher Weise eine elektrische Heizvorrichtung in der Kühleinheit vorgesehen, um eine thermische Last einzufügen und um auf diese Weise die Temperatureinstellung auszuführen.
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Wenn jedoch die Heizvorrichtung in einem Umfeld extrem niedriger Temperaturen verwendet wird, ist die Zuverlässigkeit gering, was zu einer geringen Isolierung führt, die ein elektrisches Leck verursacht und folglich einige Probleme, wie beispielsweise ein Notabschalten aufgrund eines derartigen elektrischen Lecks.
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Als ein weiteres Verfahren, wie es in der Druckschrift
JP 2000-121192 A offenbart, ist es ferner vorstellbar, dass ein Wechselrichter die Drehzahl eines Kompressorhauptkörpers steuert, um eine Gasmenge einzustellen, um dadurch die Temperatureinstellung herbeizuführen. Obwohl dieses Verfahren effektiv ist, wenn eine einzelne Kühleinheit durch eine einzelne Kompressoreinheit betrieben wird, bestand das Problem, wenn eine Vielzahl von Kühleinheiten durch eine oder mehr Kompressoreinheiten betrieben werden, dass es unmöglich war, die Temperatureinstellung der entsprechenden Kühleinheiten auszuführen.
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Darüber hinaus bestand in dem Fall, wo eine Vielzahl von Kühleinheiten durch eine oder mehr Kompressoreinheiten betrieben wird, da die Ventilzeitsteuerung beim Anfang jeder Kühleinheit nicht verändert wird, das Problem, dass eine Unregelmäßigkeit zwischen den Strömungsraten der Gase auftrat, die in die entsprechenden Kühleinheiten strömten (wenn sich die Einlasszeiten überschnitten, floss mehr Gas in die Kühleinheiten, deren Einlass früher auftrat), was eine Unregelmäßigkeit zwischen den Kühlfähigkeiten der Kühleinheiten verursachte.
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Hinsichtlich des Standes der Technik sei noch darauf hingewiesen, dass
JP 2 507 452 B2 eine Kühleinheit für eine Kryopumpe offenbart und
DE 34 27 601 A1 eine supraleitende Magnetvorrichtung offenbart.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die oben beschriebenen herkömmlichen Probleme zu lösen, und ihr erstes Ziel ist es, es möglich zu machen, eine Temperatur durch einen Temperatursteuermechanismus einzustellen, der in einem Raumtemperaturbereich vorgesehen ist.
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Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Unregelmäßigkeit zwischen Kühleinheiten zu beseitigen, wenn eine Vielzahl von Kühleinheiten durch eine oder mehr Kompressoreinheiten betrieben wird.
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Ein drittes Ziel der Erfindung ist es, den Stromverbrauch zu reduzieren.
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Die vorliegende Erfindung hat die obigen Ziele erreicht durch Vorsehen einer Tieftemperaturkühlvorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 oder 2.
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Die vorliegende Erfindung sieht ferner eine Kryopumpe gemäß Patentanspruch 3 vor.
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Zusätzlich sieht die vorliegende Erfindung einen supraleitenden Magneten gemäß Patentanspruch 5 vor.
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Zusätzlich sieht die vorliegende Erfindung eine Tieftemperaturmessvorrichtung gemäß Patentanspruch 7 vor.
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Zusätzlich sieht die vorliegende Erfindung eine einfache Verflüssigungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 9 vor.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer Cryogen- bzw. Tieftemperaturkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Diagramm, das einen Vergleich zwischen einer Leistung des ersten Ausführungsbeispiels und dem Stand der Technik zeigt;
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3 ist ein Rohrleitungsdiagramm, das den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist ein Rohrleitungsdiagramm, das den Aufbau eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist ein Rohrleitungsdiagramm, das den Aufbau eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist eine schematische Aufbauansicht einer Kryopumpe, die ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7 ist eine schematische Aufbauansicht eines supraleitenden Magneten, der ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 ist eine schematische Aufbauansicht einer Tieftemperaturmessvorrichtung, die ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9 ist eine schematische Aufbauansicht einer einfachen Verflüssigungsvorrichtung, die ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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10 ist eine schematische Aufbauansicht, die einen Fall zeigt, in dem Flüssigkeitspegelindikatoren in den einfachen Verflüssigungsvorrichtungen verwendet werden, was ein neuntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ist, wie in 1 gezeigt, durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf den Fall gebildet, wo die Temperatur einer eine erste Stufe bildenden Niedertemperatureinheit 11 einer Kühleinheit 10 einer zweistufigen G-M-(Gifford-McMahon)-Zykluskühlvorrichtung angepasst wird. Im Detail weist das erste Ausführungsbeispiel Folgendes auf: einen Wechselrichter 22, der zwischen einer Leistungsquelle 20 und einem Motor 14 zum Antreiben eines Einlass-(Auslassventils vorgesehen ist, das die Einlass-/Auslasszykluszeit der Kühleinheit 10 regelt, einen Temperatursensor 24 zum Detektieren der Temperatur der eine erste Stufe bildenden Niedertemperatureinheit 11, die ein thermischer Lastteil der Kühleinheit 10 ist, und eine Steuervorrichtung 26 zur Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung der Ausgabefrequenz des Inverters bzw. Wechselrichters 22 ansprechend auf die Ausgabe des Temperatursensors 24. In der Zeichnung stellt das Bezugszeichen 12 eine eine zweite Stufe bildende Niedertemperatureinheit der Kühleinheit 10 dar.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Ausgabefrequenz des Wechselrichters 22 durch die Steuervorrichtung 26 ansprechend auf die Temperatur der eine erste Stufe bildenden Niedertemperatureinheit 11 geregelt, die durch den Temperatursensor 24 detektiert wird, wodurch die Einlass-/Auslasszykluszeit der Kühleinheit 10 durch den Einlass-/Auslassventilantriebsmotor 14 angepasst wird. Wenn die Temperatur der eine erste Stufe bildenden Niedertemperatureinheit 11 niedriger als ein Zielwert ist, ist es demgemäß möglich, die Temperatur der eine erste Stufe bildenden Niedertemperatureinheit 11 durch Erhöhen der Einlass-/Auslasszykluszeit der Kühlvorrichtung zu erhöhen. Wenn die Temperatur der eine erste Stufe bildenden Niedertemperatureinheit 11 höher als ein Zielwert ist, ist es andererseits möglich, die Temperatur der eine erste Stufe bildenden Niedertemperatureinheit 11 durch Verringern der Einlass-/Auslasszykluszeit der Kühlvorrichtung zu reduzieren.
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2 zeigt eine Veränderung der Temperatur (bezeichnet als Erststufentemperatur) der eine erste Stufe bildenden Niedertemperatureinheit, wenn eine Last auf 15 W, 5 W und 0 W verändert wird. Wenn die Drehzahl einer Kühlvorrichtung bei 72 UpM, wie im Stand der Technik, festgelegt ist, ändert sich die Erststufentemperatur mit abnehmender Last von 100,9 K auf 65 K, 45 K, wie durch eine gestrichelte Linie in der Darstellung gezeigt. Unterschiedlich davon kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die Drehzahl der Kuhlvorrichtung auf 42 UpM bei einer Last von 5 W verringert wurde, und auf 30 UpM bei einer Last von 0 W, die Erststufentemperatur bei einem im Wesentlichen konstanten Wert von 100 K gehalten werden, wie in der Darstellung durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist.
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Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist, wie in 3 gezeigt, durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf den Fall gebildet, wo eine einzelne Kompressoreinheit 30 verwendet wird, um die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C von drei zweistufigen G-M-Zykluskühlvorrichtungen zu betreiben. Ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C mit den Wechselrichtern 22A, 22B und 22C, den Temperatursensoren 24A, 24B und 24C als auch mit den Steuervorrichtungen 26A, 26B bzw. 26C vorgesehen.
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Da jede Kühleinheit eine Einlass-/Auslasszykluszeit in einer Art und Weise steuern, so dass die Temperatur der eine erste Stufe bildenden Niedertemperatureinheit einen Zielwert erreichen kann, ist es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, eine Unregelmäßigkeit zwischen diesen Kühleinheiten zu beseitigen.
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Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird, wie in 4 gezeigt, durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf den Fall gebildet, wo einen einzelne Kompressoreinheit 30 verwendet wird, um die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C der drei zweistufigen G-M-Zykluskühlvorrichtungen zu betreiben. Ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C mit den Wechselrichtern 22A, 22B und 22C, den Temperatursensoren 24A, 24B und 24C als auch mit den Steuervorrichtungen 26A, 26B bzw. 26C vorgesehen.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel weist ferner das Folgende auf: einen zweiten Wechselrichter 40, der zwischen der Leistungsquelle 20 und der Kompressoreinheit 30 vorgesehen ist; Drucksensoren 42 und 44, die auf einer Hochdruckgasleitung 32 und einer Niederdruckgasleitung 34 vorgesehen sind, die beide als beide als Antriebsgasrohrleitungen dienen und die Kompressoreinheit 30 mit den entsprechenden Kühleinheiten 10A, 10B und 10C verbinden; und eine zweite Steuervorrichtung 46, die einen Differentialdruck zwischen dem Hochdruckgas und dem Niederdruckgas gemäß den Ausgabesignalen der Drucksensoren 42 und 44 berechnet und eine Ausgabefrequenz des zweiten Wechselrichters 40 steuert, wodurch die Drehzahl des Kompressors als auch der Differentialdruck angepasst werden.
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Da die Kühlfähigkeiten der Kühlvorrichtungen von dem Differentialdruck zwischen dem Hochdruckgas und dem Niederdruckgas abhängen, wird der Differentialdruck in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zunächst bei einem konstanten Wert durch die Ausgaben der Drucksensoren 42 und 44 gesteuert. Da die Kühleinheiten, die eine geringe thermische Last besitzen, derart konfiguriert sind, dass ihre Einlass-/Auslasszykluszeitn durch die Wechselrichter 22A, 22B und 22C verlängert werden, ist es zu diesem Zeitpunkt möglich, die Gasströmungsrate zu verringern und das Gas auf eine erforderliche Temperatur einzustellen, Obwohl die Gasmengen, die in die Kühleinheiten fließen, abnehmen werden und auf diese Weise der Differentialdruck dazu neigt anzusteigen, da die Drehgeschwindigkeit des Kompressors 30 aufgrund des Wechselrichters 40 abnehmen wird, so dass der Differentialdruck konstant gehalten werden kann, ist es zu diesem Zeitpunkt möglich, den gesamten Stromverbrauch zu reduzieren.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es nicht nur möglich, die Temperatur der entsprechenden Kühlvorrichtungen durch die Wechselrichter 22A, 22B und 22C, die in den entsprechenden Kühlvorrichtungen vorgesehen sind, einzustellen und eine Unregelmäßigkeit zwischen den Kühleinheiten zu beseitigen, sondern auch den Stromverbrauch durch den zweiten Wechselrichter 40 zu verringern, der in der Kompressoreinheit 30 vorgesehen ist.
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Als nächstes wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist, wie in 5 gezeigt, durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf den Fall gebildet, wo eine einzelne Kompressoreinheit 30 verwendet wird, um die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C der drei zweistufigen G-M-Zykluskühlvorrichtungen zu betreiben. Ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C mit den Wechselrichtern 22A, 22B und 220, den Temperatursensoren 24A, 24B und 24C als auch mit den Steuervorrichtungen 26A, 26B bzw. 26C vorgesehen.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ferner mit dem Folgenden vorgesehen: einem zweiten Wechselrichter 40, der zwischen der Leistungsquelle 20 und der Kompressoreinheit 30 vorgesehen ist; einem Differentialdrucksensor 48, der zwischen einer Hochdruckgasleitung 32 und einer Niederdruckgasleitung 34 vorgesehen ist, die beide als eine Betätigungsgasrohrleitung dienen und die Kompressoreinheit 30 mit den Kühleinheiten 10A, 10B und 10C verbinden; und eine zweite Steuervorrichtung 46, die die Ausgabefrequenz des zweiten Wechselrichters 40 gemäß einem Ausgabesignal des Differentialdrucksensors 48 steuert, wodurch die Drehzahl der Kompressoreinheit 30 als auch der Differentialdruck angepasst werden.
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Da die Kühlfähigkeiten der Kühlmaschinen von dem Differentialdruck zwischen dem Hochdruckgas und dem Niederdruckgas abhängen, wird der Differentialdruck in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zunächst bei einem konstanten Wert durch die Ausgaben des Differentialdrucksensors 48 gesteuert. Da die Kühleinheiten, die eine geringe thermische Last besitzen, derart konfiguriert sind, dass ihre Einlass-/Auslasszykluszeitn durch die Wechselrichter 22A, 22B und 22C verlängert werden, ist es zu diesem Zeitpunkt möglich, die Gasströmungsrate zu verringern und das Gas auf eine erforderliche Temperatur einzustellen. Obwohl die Gasmengen, die in die Kühleinheiten fließen, abnehmen werden und auf diese Weise der Differentialdruck dazu neigt anzusteigen, da die Drehgeschwindigkeit des Kompressors 30 aufgrund des Wechselrichters 40 abnehmen wird, so dass der Differentialdruck konstant gehalten werden kann, ist es zu diesem Zeitpunkt möglich, den gesamten Stromverbrauch zu reduzieren.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es nicht nur möglich, die Temperatur der entsprechenden Kühlvorrichtungen durch die Wechselrichter 22A, 22B und 22C, die in den entsprechenden Kühlvorrichtungen vorgesehen sind, einzustellen und eine Unregelmäßigkeit zwischen den Kühleinheiten zu beseitigen, sondern auch den Stromverbrauch durch den zweiten Wechselrichter 40 zu verringern, der in der Kompressoreinheit 30 vorgesehen ist.
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6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel in dem die vorliegende Erfindung auf Kryopumpen angewendet wurde. Die Zeichnung zeigt tatsächlich eine Anwendung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung auf Kryopumpen, wobei die gleichen Teile den gleichen Aufbau und die gleichen Funktionen besitzen, wie die in der 4 gezeigten, wobei sie mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt sind und die übereinstimmenden Beschreibungen weggelassen werden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellen die Bezugszeichen 50A, 50B und 50C Pumpencontainer dar, an denen die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C angebracht sind, während 52A, 52B und 52C Kammern darstellen, die beispielsweise in einer Halbleiterherstellungsvorrichtung entleert werden können. Die Temperatursensoren 24A, 24B und 24C müssen nicht wirklich notwendiger Weise an den erststufigen und zweitstufigen, thermischen Lastteilen der Kühleinheiten angebracht werden, sondern können an irgendwelchen erwünschten Positionen der Kryoplatten der Kryopumpen angebracht werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben, möglich, nicht nur die Temperaturen der entsprechenden Kühlvorrichtungen durch die Wechselrichter 22A, 22B und 22C, die in den entsprechenden Kühleinheiten vorgesehen sind, einzustellen und eine Unregelmäßigkeit zwischen den Kühleinheiten zu beseitigen, sondern auch den Stromverbrauch durch den zweiten Wechselrichter 40 zu verringern, der in der Kompressoreinheit 30 vorgesehen ist.
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Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kryompumpen und die Kühleinheiten miteinander in einer Eins-zu-Eins-Beziehung kombiniert werden, ist es zufälliger Weise für das vorliegende Ausführungsbeispiel auch möglich, auf ein System angewendet zu werden, in dem eine Vielzahl von Kühleinheiten mit einer einzelnen Kryopumpe verwendet wird. Darüber hinaus ist es möglich, hierin das erste Ausführungsbeispiel, das zweite Ausführungsbeispiel und das vierte Ausführungsbeispiel anzuwenden.
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7 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel, in dem die vorliegende Erfindung auf supraleitende Magneten angewendet wurde. Die Zeichnung zeigt tatsächlich eine Anwendung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung auf supraleitende Magneten, wobei die gleichen Teile den gleichen Aufbau und die gleichen Funktionen besitzen, wie die in der 4 gezeigten, wobei sie mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt sind und die übereinstimmenden Beschreibungen weggelassen werden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellen die Bezugszeichen 60A, 60B und 60C supraleitende Magneten dar, an denen die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C angebracht sind, während 62A, 62B und 62C beispielsweise kernmagnetische Resonanzabbildungsvorrichtungen (MR-Bilddarstellung) darstellen. Die Temperatursensoren 24A, 24B und 24C müssen nicht notwendiger Weise an den erststufigen und zweitstufigen, thermischen Lastteilen der Kühleinheiten angebracht werden, sondern können an irgendeiner erwünschten Position der supraleitenden Magneten angebracht werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben, möglich, nicht nur die Temperaturen der entsprechenden Kühlvorrichtungen durch die Wechselrichter 22A, 22B und 22C, die in den entsprechenden Kühleinheiten vorgesehen sind, einzustellen und eine Unregelmäßigkeit zwischen den Kühleinheiten zu beseitigen, sondern auch den Stromverbrauch durch den zweiten Wechselrichter 40 zu verringern, der in der Kompressoreinheit 30 vorgesehen ist.
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Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die supraleitenden Magneten und die Kühleinheiten miteinander in einer Eins-zu-Eins-Beziehung kombiniert werden, ist es zufälliger Weise für das vorliegende Ausführungsbeispiel auch möglich, auf ein System angewendet zu werden, in dem eine Vielzahl von Kühleinheiten mit einem einzelnen supraleitenden Magneten verwendet wird. Darüber hinaus ist es möglich, hierin das erste Ausführungsbeispiel, das zweite Ausführungsbeispiel und das vierte Ausführungsbeispiel anzuwenden.
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Obwohl die obige Beschreibung MR-Bilddarstellung, die im medizinischen Gebiet verwendet wird, beschrieben hat, kann die vorliegende Erfindung auch auf supraleitende Magneten (wie beispielsweise MCZ) angewendet werden, die in einem nicht-medizinischen Gebiet verwendet werden.
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8 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel, in dem die vorliegende Erfindung auf Tieftemperaturmessvorrichtungen angewendet wurde. Die Zeichnung zeigt tatsächlich eine Anwendung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung auf Tieftemperaturmessvorrichtungen, wobei die gleichen Teile den gleichen Aufbau und die gleichen Funktionen besitzen, wie die in der 4 gezeigten, wobei sie mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt sind und die übereinstimmenden Beschreibungen weggelassen werden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellen die Bezugszeichen 70A, 70B, 70C Tieftemperaturmessvorrichtungen dar (z. B. eine Röntgenbeugungsmessvorrichtung, eine Lichtdurchlässigkeitsmessvorrichtung, eine Photolumineszenzmessvorrichtung, eine Supraleitermessvorrichtung, eine Hall-Effekt-Messvorrichtung etc.), an denen die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C angebracht sind. Die Temperatursensoren 24A, 24B und 24C müssen nicht notwendiger Weise an den erststufigen oder zweitstufigen thermischen Lastteilen der Kühleinheiten angebracht sein, sondern sie können an irgendwelchen erwünschten Teilen der Messvorrichtungen für extrem niedrige Temperaturen angebracht werden.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben, möglich, nicht nur die Temperaturen der entsprechenden Kühlvorrichtungen durch die Wechselrichter 22A, 22B und 22C, die in den entsprechenden Kühleinheiten vorgesehen sind, einzustellen und eine Unregelmäßigkeit zwischen den Kühleinheiten zu beseitigen, sondern auch den Stromverbrauch durch den zweiten Wechselrichter 40 zu verringern, der in der Kompressoreinheit 30 vorgesehen ist.
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Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Tieftemperaturmessvorrichtung und die Kühleinheiten miteinander in einer Eins-zu-Eins-Beziehung kombiniert werden, ist es zufälliger Weise für das vorliegende Ausführungsbeispiel auch möglich, auf ein System angewendet zu werden, in dem eine Vielzahl von Kühleinheiten mit einem einzelnen supraleitenden Magneten verwendet wird. Darüber hinaus ist es möglich, hierin das erste Ausführungsbeispiel, das zweite Ausführungsbeispiel und das vierte Ausführungsbeispiel anzuwenden.
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9 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel, in dem die vorliegende Erfindung auf einfache Verflüssigungsvorrichtungen angewendet wurde. Die Zeichnung zeigt tatsächlich eine Anwendung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung auf einfache Verflüssigungsvorrichtungen, wobei die gleichen Teile den gleichen Aufbau und die gleichen Funktionen besitzen, wie die in der 4 gezeigten, wobei sie mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt sind und die übereinstimmenden Beschreibungen weggelassen werden.
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In der vorliegenden Erfindung stellen die Bezugszeichen 80A, 80B und 80C Flüssigkeitsspeichercontainer dar, an denen die Kühleinheiten 10A, 10B und 10C angebracht sind, während 82A, 82C und 82B Gasleitungen darstellen. Die Temperatursensoren 24A, 24B und 24C müssen nicht notwendiger Weise an den erststufigen oder zweitstufigen thermischen Lastteilen der Kühleinheiten angebracht sein, sondern sie können an irgendwelchen erwünschten Teilen der einfachen Verflüssigungsvorrichtungen angebracht werden.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben, möglich, nicht nur die Temperaturen der entsprechenden Kühlvorrichtungen durch die Wechselrichter 22A, 22B und 22C, die in den entsprechenden Kühleinheiten vorgesehen sind, einzustellen und eine Unregelmäßigkeit zwischen den Kühleinheiten zu beseitigen, sondern auch den Stromverbrauch durch den zweiten Wechselrichter 40 zu verringern, der in der Kompressoreinheit 30 vorgesehen ist.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es anstelle der Verwendung der Temperatursensoren 24A, 24B und 24C möglich, Flüssigkeitspegelsensoren 28A, 28B und 28C in den Flüssigkeitsspeichercontainern 80A, 80B und 80C zu installieren und einer Steuerung gemäß den Ausgaben der Flüssigkeitspegelsensoren vorzunehmen, wie in einem neunten Ausführungsbeispiel in 10 gezeigt ist, wodurch der gleiche Effekt erzielt wird, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel.
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Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die einfachen Verflüssigungsvorrichtungen und die Kühleinheiten miteinander in einer Eins-zu-Eins-Beziehung kombiniert werden, ist es zufälliger Weise für das vorliegende Ausführungsbeispiel auch möglich, auf ein System angewendet zu werden, in dem eine Vielzahl von Kühleinheiten mit einem einzelnen supraleitenden Magneten verwendet wird. Darüber hinaus ist es möglich, hierin das erste Ausführungsbeispiel, das zweite Ausführungsbeispiel und das vierte Ausführungsbeispiel anzuwenden.
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Obwohl jedes der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigt, dass die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, um zweitstufige G-M-Zykluskühlvorrichtungen zu steuern, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Anwendung beschränkt, und es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung In ähnlicher Weise angewendet werden kann, um die Temperatur der Kühlmaschine im Allgemeinen zu steuern (wie beispielsweise eine einstufige G-M-Zykluskühlvorrichtung, eine dreistufige G-M-Zykluskühlvorrichtung, eine modifizierte Solvy-Zykluskühlvorrichtung, eine Kühlvorrichtung vom Impulsrohr-Typ etc.). Darüber hinaus ist der Mechanismus zum Leiten der Einlass-/Auslasszykluszeit nicht auf einen Motor zum Antrieb eines Einlass-/Auslassventils beschränkt.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Da der Wechselrichter und die Steuervorrichtung, die einen Temperatursteuermechanismus konstituieren, in einem Raumtemperaturbereich sind, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Temperatur einer Kühlvorrichtung durch ein Verfahren einzustellen, das eine höher Zuverlässigkeit besitzt als das, das einen elektrische Heizvorrichtung, vorgesehen in einer Niedertemperatureinheit, verwendet. Selbst wenn eine Vielzahl von Kühleinheiten durch eine oder mehr Kompressoreinheiten betrieben wird, ist es darüber hinaus immer noch möglich, die Temperaturen der entsprechenden Kühleinheiten einzustellen, wodurch eine Unregelmäßigkeit zwischen den Kühleinheiten beseitigt wird.
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Insbesondere, wenn eine Wechselrichtersteuerung der Kompressoreinheit beinhaltet wird, ist es für das System möglich, die Drehzahl des Kompressors einzustellen, um eine optimale Gasströmungsrate zu erhalten, wodurch der Stromverbrauch reduziert wird.
