JP2002106991A - ヘリウム圧縮機ユニット - Google Patents

ヘリウム圧縮機ユニット

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JP2002106991A
JP2002106991A JP2000299941A JP2000299941A JP2002106991A JP 2002106991 A JP2002106991 A JP 2002106991A JP 2000299941 A JP2000299941 A JP 2000299941A JP 2000299941 A JP2000299941 A JP 2000299941A JP 2002106991 A JP2002106991 A JP 2002106991A
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JP
Japan
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helium
helium compressor
compressor
refrigerator
compressor unit
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JP2000299941A
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English (en)
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Tomonori Tamura
智徳 田村
Yuji Yamaguchi
勇治 山口
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Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Air Conditioning Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/002Gas cycle refrigeration machines with parallel working cold producing expansion devices in one circuit

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 1台のヘリウム圧縮機ユニットで、多様な冷
凍機に、ロス少なく対応できる構成を有したヘリウム圧
縮機ユニットを提供する。 【解決手段】 ヘリウム圧縮機11から吐出されたヘリ
ウムガスを冷凍機5A〜5Dに供給可能に構成されたヘ
リウム圧縮機ユニット1において、ヘリウム圧縮機11
がモータ駆動周波数を可変制御できる圧縮機で構成さ
れ、冷凍機5A〜5Dの負荷に応じてモータ駆動周波数
を可変するコントローラ53を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリウムガスを圧
縮するヘリウム圧縮機を備えたヘリウム圧縮機ユニット
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ヘリウムガスを圧縮するヘリウ
ム圧縮機を備えるヘリウム圧縮機ユニットであって、複
数台の冷凍機にヘリウムガスを供給可能に構成されたヘ
リウム圧縮機ユニットが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この種のものでは、複
数台の冷凍機の内、何台か、またはそのすべてが運転停
止、或いは分離された場合、その冷凍機分のヘリウムガ
スが余剰となり、冷媒回路の高圧/低圧の圧力差が拡大
し、ヘリウム圧縮機の負荷が増加し、所要電力が増加す
るという問題がある。
【0004】また、このヘリウム圧縮機ユニットは、冷
凍機が10K(−263℃)程度に冷却された状態で、
必要なガス量を供給するように設定されている。
【0005】従って、300K程度の常温から運転を開
始し、そこから10Kに至る冷却途中の段階では、ヘリ
ウムガスの密度が大きくガスが余剰となる。この場合
も、上述と同様に、冷媒回路の高圧/低圧の圧力差が拡
大し、ヘリウム圧縮機の負荷が増加し、所要電力が増加
するという問題がある。
【0006】大型のヘリウム圧縮機ユニットに小型の冷
凍機を少数台接続した場合等、ヘリウム圧縮機ユニット
と冷凍機の容量が不適合の場合、冷媒回路内の高圧/低
圧の圧力差が、常時大きい状態に維持され、これもまた
余分な電力を消費することになるという問題がある。
【0007】そこで、本発明の目的は、上述した従来技
術が有する課題を解消し、1台のヘリウム圧縮機ユニッ
トで、多様な冷凍機に、ロス少なく対応できる構成を有
したヘリウム圧縮機ユニットを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
ヘリウム圧縮機から吐出されたヘリウムガスを冷凍機に
供給可能に構成されたヘリウム圧縮機ユニットにおい
て、ヘリウム圧縮機がモータ駆動周波数を可変制御でき
る圧縮機で構成され、冷凍機の負荷に応じてモータ駆動
周波数を可変するコントローラを備えたことを特徴とす
る。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載のも
のにおいて、上記コントローラが、高圧側圧力センサ、
低圧側圧力センサ、冷凍機の温度センサ、冷凍機の運転
台数検知センサ、冷凍機の回転数検知センサ、ヘリウム
圧縮機の電流検知センサ及び電圧検知センサの内、少な
くとも一つのセンサの入力によって、モータ駆動周波数
を可変することを特徴とする。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1記載のも
のにおいて、上記コントローラが、手動入力スイッチの
入力の切り替えによって、上記モータ駆動周波数を可変
することを特徴とする。
【0011】本発明では、冷凍機の負荷が変動した場
合、上記圧縮機の能力が可変されるため、当該圧縮機の
負荷が調整され、それを駆動するための消費電力が調整
され、省エネルギー化が図られる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
【0013】図1において、1はヘリウム圧縮機ユニッ
トを示している。このヘリウム圧縮機ユニット1には、
供給管2および戻り管3を介して、例えば複数台のクラ
イオポンプ用冷凍機、液体ヘリウムの凝縮用冷凍機、マ
グネットや半導体素子の直冷用冷凍機等の冷凍機5A〜
5Dが接続されている。
【0014】ヘリウム圧縮機ユニット1は、ヘリウムガ
スを圧縮するヘリウム圧縮機11を有している。このヘ
リウム圧縮機11から吐出されたヘリウムガスは冷却用
熱交換器12に供給され、ここで水冷ジャケット13を
循環する冷却水と熱交換して冷却される。この冷却用熱
交換器12で冷却されたヘリウムガスはオイルセパレー
タ14に供給され、ここで潤滑用オイルが分離される。
この分離されたオイルはオイル管15を通じてヘリウム
圧縮機11の吸込管に戻される。
【0015】オイルセパレータ14を経たヘリウムガス
はアドソーバ16に供給され、このアドソーバ16から
供給管2を通じて冷凍機5A〜5Dに供給される。
【0016】例えば、クライオポンプにおいては、高純
度ヘリウムガスを圧縮機11で圧縮(20Kg/cm2
程度)し、常温程度まで冷却後、オイル等の不純物を取
り除き、冷凍機5A〜5Dのシリンダ内で膨張(5〜1
0Kg/cm2 程度)させることにより極低温を得るこ
とができる。
【0017】冷凍機5A〜5Dを経たヘリウムガスは戻
し管3を通じてバッファタンク17に集合し、圧縮機1
1に戻される。
【0018】オイルセパレータ14とアドソーバ16と
をつなぐ高圧管18と、バッファタンク17につながる
低圧管19とが差圧弁20で連結されている。この差圧
弁20は、高圧/低圧の圧力差が一定値を越えた場合、
弁体を自動的に開放させ、高圧管18内のヘリウムガス
の一部を、冷凍機5A〜5Dをバイパスさせて、点線で
示すように低圧管19に導く構造を備えている。
【0019】本実施形態では、ヘリウム圧縮機11がモ
ータ駆動周波数を可変制御可能な、例えばインバータ制
御による圧縮機で構成されている。
【0020】本実施形態では、例えばすべての冷凍機5
A〜5Dが運転している場合、ヘリウム圧縮機11はモ
ータ駆動周波数が増大し、高出力で運転され、略100
%の能力でヘリウムガスが冷凍機5A〜5Dに供給され
る。
【0021】一方、例えば2台の冷凍機5A、5Bが運
転停止した場合、この運転停止の情報が入力装置51か
ら出力され、コントローラ53が、インバータ制御手段
28に周波数減少信号を出力する。これにより、ヘリウ
ム圧縮機11のモータ駆動周波数が減少し、低出力で運
転され、例えば50%の能力でヘリウムガスが冷凍機5
C〜5Dに供給される。
【0022】これによれば、ヘリウム圧縮機11の負荷
が減少し、所要電力が減少するので、省エネルギ化が図
られる。
【0023】なお、例えば一台の冷凍機5Aだけが運転
する場合、本実施形態では、ヘリウム圧縮機11は、2
5%出力で運転され、略25%の能力でヘリウムガスが
冷凍機5Aに供給される。
【0024】このヘリウム圧縮機ユニット1は、冷凍機
が10K(−263℃)程度に冷却された状態で、必要
なガス量を供給するように設定されている。
【0025】従って、300K程度の常温から運転を開
始し、そこから10Kに至る冷却途中の段階では、ヘリ
ウムガスの密度が大きくガスが余剰となる。この場合
も、上述と同様に、冷媒回路の高圧/低圧の圧力差が拡
大し、ヘリウム圧縮機の負荷が増加し、所要電力が増加
するが、本実施形態では、10Kに至る冷却途中の段階
で、ヘリウム圧縮機11のモータ駆動周波数を減少し、
低出力で運転させることにより、低能力でヘリウムガス
を冷凍機5A〜5Dに供給し、ヘリウム圧縮機11の負
荷を減少し、所要電力を減少することができる。
【0026】大型のヘリウム圧縮機ユニット1に小型の
冷凍機5を少数台接続した場合等、ヘリウム圧縮機ユニ
ット1と冷凍機5の容量が不適合の場合、冷媒回路内の
高圧/低圧の圧力差が、常時大きい状態に維持され、こ
れもまた余分な電力を消費することになる。この場合、
本実施形態では、ヘリウム圧縮機11のモータ駆動周波
数を減少し、低出力で運転させることにより、ヘリウム
圧縮機11の負荷を減少して、所要電力を減少し、省エ
ネルギ化を図ることができる。
【0027】例えば2台の冷凍機5A、5Bが運転停止
した場合、この運転停止の情報は、上記のように入力装
置51から出力される。
【0028】ここで、入力装置51には、夫々図示は省
略したが、冷媒回路中の高圧側圧力センサ、低圧側圧力
センサ、或いは冷凍機の温度センサ、冷凍機の運転台数
検知センサ、冷凍機の回転数検知センサ、さらにはヘリ
ウム圧縮機の電流検知センサ及び電圧検知センサの内、
少なくとも一つのセンサが接続される。いずれかのセン
サの検知信号によって、運転停止の情報を取得し、この
情報によって、ヘリウム圧縮機11のモータ周波数を可
変することが可能になる。入力装置51は手動入力スイ
ッチとしてもよい。手動切り替えによっても、ヘリウム
圧縮機11のモータ周波数を可変することが可能にな
る。
【0029】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明
らかである。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、冷凍機の負荷が変動し
た場合、圧縮機の能力が可変されるため、当該圧縮機の
負荷が調整され、それを駆動するための消費電力が調整
され、省エネルギー化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるヘリウム圧縮機ユニットの一実施
形態を示す回路図である。
【符号の説明】
1 ヘリウム圧縮機ユニット 5A〜5D 冷凍機 11 ヘリウム圧縮機 12 冷却用熱交換器 14 オイルセパレータ 16 アドソーバ 17 バッファタンク 20 差圧弁 51 入力装置 53 コントローラ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘリウム圧縮機から吐出されたヘリウム
    ガスを冷凍機に供給可能に構成されたヘリウム圧縮機ユ
    ニットにおいて、 ヘリウム圧縮機がモータ駆動周波数を可変制御できる圧
    縮機で構成され、 冷凍機の負荷に応じてモータ駆動周波数を可変するコン
    トローラを備えたことを特徴とするヘリウム圧縮機ユニ
    ット。
  2. 【請求項2】 上記コントローラが、高圧側圧力セン
    サ、低圧側圧力センサ、冷凍機の温度センサ、冷凍機の
    運転台数検知センサ、冷凍機の回転数検知センサ、ヘリ
    ウム圧縮機の電流検知センサ及び電圧検知センサの内、
    少なくとも一つのセンサの入力によって、モータ駆動周
    波数を可変することを特徴とする請求項1記載のヘリウ
    ム圧縮機ユニット。
  3. 【請求項3】 上記コントローラが、手動入力スイッチ
    の入力の切り替えによって、上記モータ駆動周波数を可
    変することを特徴とする請求項1記載のヘリウム圧縮機
    ユニット。
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