JP2003090639A - 複数台の極低温冷凍機の運転装置 - Google Patents
複数台の極低温冷凍機の運転装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/002—Gas cycle refrigeration machines with parallel working cold producing expansion devices in one circuit
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数台のＧＭ冷凍機を運転しようとする場合
において、常にガスとディスプレイサーの同期を取る必
要があるが、簡単に同期を取ることができ、複数台の冷
凍機の冷却性能を均等に引き出す。 【解決手段】 複数台運転のＧＭ冷凍機において、個々
の冷凍機６〜１０に与えるガスを制御できるガスコント
ロールユニット４と、個々の冷凍機６〜１０の駆動を制
御する駆動ユニット５と、前記ガスコントロールユニッ
ト４と前記駆動ユニット５と、そして前記冷凍機の冷却
温度を感知するセンサー６ｄ〜１０ｄとを接続して制御
する制御ユニット１１とを備える。
において、常にガスとディスプレイサーの同期を取る必
要があるが、簡単に同期を取ることができ、複数台の冷
凍機の冷却性能を均等に引き出す。 【解決手段】 複数台運転のＧＭ冷凍機において、個々
の冷凍機６〜１０に与えるガスを制御できるガスコント
ロールユニット４と、個々の冷凍機６〜１０の駆動を制
御する駆動ユニット５と、前記ガスコントロールユニッ
ト４と前記駆動ユニット５と、そして前記冷凍機の冷却
温度を感知するセンサー６ｄ〜１０ｄとを接続して制御
する制御ユニット１１とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数台のＧＭ冷凍
機等の極低温冷凍機の運転装置に関するものである。
機等の極低温冷凍機の運転装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の極低温冷凍機においては、複数台
の冷凍機の運転制御は、冷媒ガスをコントロールするこ
とで解決しようとしてきた。例えば、特開平１１−２５
７７７４号公報には、信頼性の高い、かつ、高効率な畜
冷型冷凍機を得るため、畜冷型冷凍機は、２台の圧縮機
と、吸気／排気バルブを有する２台の膨張機から構成さ
れ、２台の膨張機は１／２サイクルずらして運転され
る。そして、２台の膨張機からの排気ガスが一旦配管ア
ダプタにて混合された後、２台の圧縮機のそれぞれに戻
される。
の冷凍機の運転制御は、冷媒ガスをコントロールするこ
とで解決しようとしてきた。例えば、特開平１１−２５
７７７４号公報には、信頼性の高い、かつ、高効率な畜
冷型冷凍機を得るため、畜冷型冷凍機は、２台の圧縮機
と、吸気／排気バルブを有する２台の膨張機から構成さ
れ、２台の膨張機は１／２サイクルずらして運転され
る。そして、２台の膨張機からの排気ガスが一旦配管ア
ダプタにて混合された後、２台の圧縮機のそれぞれに戻
される。
【０００３】このように、前記従来の畜冷型冷凍機は、
２台の膨張機と２台の圧縮機とから構成し、２台の膨張
機のサイクルを１／２サイクルずらして運転するように
し、さらに２台の膨張機からの排気ガスを一旦配管アダ
プタで混合した後各圧縮機に戻すようにしているので、
２台の圧縮機への戻りガスの動作圧力・処理流量が均一
化され、負荷の平均化が図られる。その結果、特定の圧
縮機に負荷が偏ることがなく、圧縮機の信頼度が増すと
ともに、効率の向上が図られる。また、配管アダプタ内
の圧力変動が抑えられ、膨張空間内の圧力変動が大きく
なるので、畜冷型冷凍機の冷凍能力を増加させることが
できるとともに、効率を向上させることができる。ま
た、２台の膨張機のサイクルを１／２サイクルずらして
運転し、さらに２台の膨張機からの排気ガスを一旦混合
した後２台の圧縮機のそれぞれに戻すようにしているの
で、２台の膨張機から排出されたガスを混合するように
作用する容量の小さい配管アダプタを用いて、圧縮機１
の吸気側のガス圧力変動を抑えることができる。そこ
で、容量の大きい低圧側バッファタンクが不要となり、
省スペース化、軽量化、低コスト化を達成することがで
きるとともに、各膨張機に十分なヘリウムガスを供給で
きるようになり、冷凍機の冷凍能力の低下を抑えること
ができる。
２台の膨張機と２台の圧縮機とから構成し、２台の膨張
機のサイクルを１／２サイクルずらして運転するように
し、さらに２台の膨張機からの排気ガスを一旦配管アダ
プタで混合した後各圧縮機に戻すようにしているので、
２台の圧縮機への戻りガスの動作圧力・処理流量が均一
化され、負荷の平均化が図られる。その結果、特定の圧
縮機に負荷が偏ることがなく、圧縮機の信頼度が増すと
ともに、効率の向上が図られる。また、配管アダプタ内
の圧力変動が抑えられ、膨張空間内の圧力変動が大きく
なるので、畜冷型冷凍機の冷凍能力を増加させることが
できるとともに、効率を向上させることができる。ま
た、２台の膨張機のサイクルを１／２サイクルずらして
運転し、さらに２台の膨張機からの排気ガスを一旦混合
した後２台の圧縮機のそれぞれに戻すようにしているの
で、２台の膨張機から排出されたガスを混合するように
作用する容量の小さい配管アダプタを用いて、圧縮機１
の吸気側のガス圧力変動を抑えることができる。そこ
で、容量の大きい低圧側バッファタンクが不要となり、
省スペース化、軽量化、低コスト化を達成することがで
きるとともに、各膨張機に十分なヘリウムガスを供給で
きるようになり、冷凍機の冷凍能力の低下を抑えること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の畜冷型冷凍機においては、冷凍機に対する冷媒ガス
の動きをコントロールするだけでは効果が薄い。すなわ
ち、冷凍機は畜冷材を有するディスプレイサーの上下動
と冷凍機の冷媒ガスの膨張のタイミングが微妙に影響
し、場合によっては逆に昇温してしまうことも有りう
る。しかも、現在冷凍機に使用されているモーターはシ
ンクロナスモーターがほとんどであり、一定回転をし続
けるという点、また低振動という点においては有効であ
るが、サーボモーターのような微妙な制御は無理であ
り、また過大な負荷がかかった場合等スリップの問題が
生じる。このように重要な問題に対して今まではいかに
も無神経に扱いすぎていた。つまり、微妙な負荷変動に
より、ディスプレイサーの上下動は変化し、冷却性能、
到達温度、等に影響を与えていたと思われる。それが複
数台の運転によって冷媒ガスを共有することとなると前
記のような冷媒ガスの偏りというものが生じてしまう。
本発明は、前記従来の２台の膨張機と２台の圧縮機とか
ら構成された畜冷型冷凍機の問題点を解決して、複数台
のＧＭ冷凍機を運転しようとする場合において、常にガ
スとディスプレイサーの同期を取る必要があるが、簡単
に同期を取ることができ、複数台の冷凍機の冷却性能を
均等に引き出すことを課題とする。
来の畜冷型冷凍機においては、冷凍機に対する冷媒ガス
の動きをコントロールするだけでは効果が薄い。すなわ
ち、冷凍機は畜冷材を有するディスプレイサーの上下動
と冷凍機の冷媒ガスの膨張のタイミングが微妙に影響
し、場合によっては逆に昇温してしまうことも有りう
る。しかも、現在冷凍機に使用されているモーターはシ
ンクロナスモーターがほとんどであり、一定回転をし続
けるという点、また低振動という点においては有効であ
るが、サーボモーターのような微妙な制御は無理であ
り、また過大な負荷がかかった場合等スリップの問題が
生じる。このように重要な問題に対して今まではいかに
も無神経に扱いすぎていた。つまり、微妙な負荷変動に
より、ディスプレイサーの上下動は変化し、冷却性能、
到達温度、等に影響を与えていたと思われる。それが複
数台の運転によって冷媒ガスを共有することとなると前
記のような冷媒ガスの偏りというものが生じてしまう。
本発明は、前記従来の２台の膨張機と２台の圧縮機とか
ら構成された畜冷型冷凍機の問題点を解決して、複数台
のＧＭ冷凍機を運転しようとする場合において、常にガ
スとディスプレイサーの同期を取る必要があるが、簡単
に同期を取ることができ、複数台の冷凍機の冷却性能を
均等に引き出すことを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の複
数台の極低温冷凍機の運転装置においては、複数台運転
のＧＭ冷凍機において、個々の冷凍機に与えるガスを制
御できるガスコントロールユニットと、個々の冷凍機の
駆動を制御する駆動ユニットとを備えたことを特徴とす
る。また、本発明の他の複数台の極低温冷凍機の運転装
置においては、複数台運転のＧＭ冷凍機において、個々
の冷凍機に与えるガスを制御できるガスコントロールユ
ニットと、個々の冷凍機の駆動を制御する駆動ユニット
と、前記ガスコントロールユニットと前記駆動ユニット
と、そして前記冷凍機の冷却温度を感知するセンサーと
を接続して制御する制御ユニットとを備えたことを特徴
とする。
数台の極低温冷凍機の運転装置においては、複数台運転
のＧＭ冷凍機において、個々の冷凍機に与えるガスを制
御できるガスコントロールユニットと、個々の冷凍機の
駆動を制御する駆動ユニットとを備えたことを特徴とす
る。また、本発明の他の複数台の極低温冷凍機の運転装
置においては、複数台運転のＧＭ冷凍機において、個々
の冷凍機に与えるガスを制御できるガスコントロールユ
ニットと、個々の冷凍機の駆動を制御する駆動ユニット
と、前記ガスコントロールユニットと前記駆動ユニット
と、そして前記冷凍機の冷却温度を感知するセンサーと
を接続して制御する制御ユニットとを備えたことを特徴
とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
実施の形態における複数台の極低温冷凍機の運転装置の
構成を示すブロック図、図２は図１の運転装置の駆動ユ
ニットとして採用されるクランク機構の斜視図、図３は
図１の運転装置の他の駆動ユニットとして採用されるラ
ック・ピニオン機構の斜視図である。
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
実施の形態における複数台の極低温冷凍機の運転装置の
構成を示すブロック図、図２は図１の運転装置の駆動ユ
ニットとして採用されるクランク機構の斜視図、図３は
図１の運転装置の他の駆動ユニットとして採用されるラ
ック・ピニオン機構の斜視図である。
【０００７】図において、１〜３は圧縮機であり、夫々
の圧縮機は高圧側接続口１ａ，２ａ，３ａと低圧側接続
口１ｂ，２ｂ，３ｂを有し、それらは全てガスコントロ
ールユニット４に接続される。
の圧縮機は高圧側接続口１ａ，２ａ，３ａと低圧側接続
口１ｂ，２ｂ，３ｂを有し、それらは全てガスコントロ
ールユニット４に接続される。
【０００８】ガスコントロールユニット４は夫々高圧側
接続口４ａと低圧側接続口４ｂを有し、５台の冷凍機６
〜１０を駆動するために高圧側５本、低圧側５本の計１
０本の配管で前記冷凍機の高圧口６ａ〜１０ａ、低圧口
６ｂ〜１０ｂに夫々接続される。ガスコントロールユニ
ット４は図示しないバルブの開閉を制御することによ
て、ガス流量を制御する。
接続口４ａと低圧側接続口４ｂを有し、５台の冷凍機６
〜１０を駆動するために高圧側５本、低圧側５本の計１
０本の配管で前記冷凍機の高圧口６ａ〜１０ａ、低圧口
６ｂ〜１０ｂに夫々接続される。ガスコントロールユニ
ット４は図示しないバルブの開閉を制御することによ
て、ガス流量を制御する。
【０００９】５は駆動ユニットでモーターが内蔵され、
前記冷凍機６〜１０に対してリンクまたはクランク等の
機構により５台の冷凍機個々に駆動する力を与える。前
記冷凍機６〜１０は夫々、畜冷材を内蔵したディスプレ
イサーを駆動するための軸６ｃ，７ｃ，８ｃ，９ｃ，１
０ｃを有し、この軸と前駆駆動ユニット５のシャフト５
ａが係合される。
前記冷凍機６〜１０に対してリンクまたはクランク等の
機構により５台の冷凍機個々に駆動する力を与える。前
記冷凍機６〜１０は夫々、畜冷材を内蔵したディスプレ
イサーを駆動するための軸６ｃ，７ｃ，８ｃ，９ｃ，１
０ｃを有し、この軸と前駆駆動ユニット５のシャフト５
ａが係合される。
【００１０】１１は制御ユニットで前記各冷凍機６〜１
０の冷却温度を感知するセンサー６ｄ，７ｄ，８ｄ，９
ｄ，１０ｄ、ガスコントロールユニット４に指令を与え
るライン４ｄ、そして駆動ユニット５に指令を与えるラ
イン５ｄと有して夫々に接続される。
０の冷却温度を感知するセンサー６ｄ，７ｄ，８ｄ，９
ｄ，１０ｄ、ガスコントロールユニット４に指令を与え
るライン４ｄ、そして駆動ユニット５に指令を与えるラ
イン５ｄと有して夫々に接続される。
【００１１】上記駆動ユニット５を実現するための機械
要素としては、図２に示すように、一つのモーターの回
転運動を同軸上に並べた電磁クラッチ５ｂとその電磁ク
ラッチにクランク機構を設ける。前記電磁クラッチ５ｂ
の内側ディスク５ｂｉには前記シャフト５ａが取り付け
られ、外側ディスク５ｂｏには前記クランク機構を介し
て前記軸６ｃが取り付けられる。該軸６ｃは前記冷凍機
のディスプレーサ６ｅが固着される。そして、該ディス
プレーサ６ｅは前記高圧口６ａと低圧口６ｂを備える。
要素としては、図２に示すように、一つのモーターの回
転運動を同軸上に並べた電磁クラッチ５ｂとその電磁ク
ラッチにクランク機構を設ける。前記電磁クラッチ５ｂ
の内側ディスク５ｂｉには前記シャフト５ａが取り付け
られ、外側ディスク５ｂｏには前記クランク機構を介し
て前記軸６ｃが取り付けられる。該軸６ｃは前記冷凍機
のディスプレーサ６ｅが固着される。そして、該ディス
プレーサ６ｅは前記高圧口６ａと低圧口６ｂを備える。
【００１２】したがって、前記シャフト５ａの回転運動
は、電磁クラッチ５ｂを介してクランク機構に伝達さ
れ、該クランク機構により回転運動が往復動に変換され
て軸６ｃに固着され畜冷材が内蔵された前記ディスプレ
ーサ６ｅが上下動して前記冷凍機６が駆動される。
は、電磁クラッチ５ｂを介してクランク機構に伝達さ
れ、該クランク機構により回転運動が往復動に変換され
て軸６ｃに固着され畜冷材が内蔵された前記ディスプレ
ーサ６ｅが上下動して前記冷凍機６が駆動される。
【００１３】また、上記駆動ユニット５を実現するため
の他の機械要素としては、冷凍機個々にサーボモーター
（図示せず）を設け、該サーボモーターに接続されるシ
ャフト５ａ’にはピニオン５ｃｐを設け、前記ディスプ
レイサー６ｅ’に直結した軸６ｃ’にはラック５ｃｒを
設け、前記サーボモーターの正回転、逆回転によって前
記ディスプレイサー６ｅ’の上下動を制御しても良い。
の他の機械要素としては、冷凍機個々にサーボモーター
（図示せず）を設け、該サーボモーターに接続されるシ
ャフト５ａ’にはピニオン５ｃｐを設け、前記ディスプ
レイサー６ｅ’に直結した軸６ｃ’にはラック５ｃｒを
設け、前記サーボモーターの正回転、逆回転によって前
記ディスプレイサー６ｅ’の上下動を制御しても良い。
【００１４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、個々の冷凍機に対する冷媒ガスの圧力、吸入排気
のタイミング、個々の冷凍機に対するディスプレイサー
の駆動、またそれらによる冷凍機の到達温度を観測しな
がら、個々の冷凍機を常に最適な状態に保って、もっと
も早く冷やし、また効率的に運転することが可能となっ
た。
れば、個々の冷凍機に対する冷媒ガスの圧力、吸入排気
のタイミング、個々の冷凍機に対するディスプレイサー
の駆動、またそれらによる冷凍機の到達温度を観測しな
がら、個々の冷凍機を常に最適な状態に保って、もっと
も早く冷やし、また効率的に運転することが可能となっ
た。
【００１５】また、個々の冷凍機に対するディスプレイ
サーの動きは常に制御の対象としたので、冷却性能のス
ピードが遅い冷凍機のディスプレイサーの上下運動の速
度を上げ、それにともなって、冷媒ガスのタイミングは
当然早くするのであるが、それによって、冷媒ガスの有
効な仕事を引き出し、均等な冷却性能をシステムとして
作り出すことが可能である。
サーの動きは常に制御の対象としたので、冷却性能のス
ピードが遅い冷凍機のディスプレイサーの上下運動の速
度を上げ、それにともなって、冷媒ガスのタイミングは
当然早くするのであるが、それによって、冷媒ガスの有
効な仕事を引き出し、均等な冷却性能をシステムとして
作り出すことが可能である。
【００１６】場合によっては、冷却性能の遅い冷凍機以
外の冷凍機の運転を停止し、冷却性能の遅い冷凍機の温
度到達後、停止していた冷凍機を再運転することも考え
られる。しかし、本願の最も効果的な利用方法は、ガス
のタイミングとディスプレイサーの上下動を個々にずら
せて、最適な冷却性能をひき出すことである。
外の冷凍機の運転を停止し、冷却性能の遅い冷凍機の温
度到達後、停止していた冷凍機を再運転することも考え
られる。しかし、本願の最も効果的な利用方法は、ガス
のタイミングとディスプレイサーの上下動を個々にずら
せて、最適な冷却性能をひき出すことである。
【図１】本発明の実施の形態における複数台の極低温冷
凍機の運転装置の構成を示すブロック図である。
凍機の運転装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の運転装置の駆動ユニットとして採用され
るクランク機構の斜視図である。
るクランク機構の斜視図である。
【図３】図１の運転装置の他の駆動ユニットとして採用
されるラック・ピニオン機構の斜視図である。
されるラック・ピニオン機構の斜視図である。
１〜３ 圧縮機 ４ ガスコントロー
ルユニット ５ 駆動ユニット ６〜１０ 冷凍機 11 制御ユニット
ルユニット ５ 駆動ユニット ６〜１０ 冷凍機 11 制御ユニット
Claims (2)
- 【請求項１】 複数台運転のＧＭ冷凍機において、 個々の冷凍機に与えるガスを制御できるガスコントロー
ルユニットと、 個々の冷凍機の駆動を制御する駆動ユニットとを備えた
ことを特徴とする複数台の極低温冷凍機の運転装置。 - 【請求項２】 複数台運転のＧＭ冷凍機において、 個々の冷凍機に与えるガスを制御できるガスコントロー
ルユニットと、 個々の冷凍機の駆動を制御する駆動ユニットと、 前記ガスコントロールユニットと、前記駆動ユニット
と、そして前記冷凍機の冷却温度を感知するセンサーと
を接続して制御する制御ユニットとを備えたことを特徴
とする複数台の極低温冷凍機の運転装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281113A JP2003090639A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 複数台の極低温冷凍機の運転装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281113A JP2003090639A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 複数台の極低温冷凍機の運転装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003090639A true JP2003090639A (ja) | 2003-03-28 |
Family
ID=19105000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001281113A Pending JP2003090639A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 複数台の極低温冷凍機の運転装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003090639A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104034078A (zh) * | 2013-03-04 | 2014-09-10 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷装置及超低温制冷装置的控制方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6357881A (ja) * | 1986-08-28 | 1988-03-12 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | マルチヘツドクライオポンプの運転方法 |
| JPH04272486A (ja) * | 1991-02-27 | 1992-09-29 | Aisin Seiki Co Ltd | マルチヘッドクライオポンプ装置 |
| JPH0545014A (ja) * | 1991-08-08 | 1993-02-23 | Daikin Ind Ltd | マルチ形極低温冷凍機 |
| JPH08150333A (ja) * | 1994-11-29 | 1996-06-11 | Nippon Denki Factory Eng Kk | 真空装置 |
| JPH10332215A (ja) * | 1997-06-02 | 1998-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | 蓄冷型冷凍機 |
| JPH11257774A (ja) * | 1998-03-12 | 1999-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | 蓄冷型冷凍機 |
| JPH11304271A (ja) * | 1998-04-20 | 1999-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 蓄冷型冷凍機およびそれを用いた超電導マグネットシステム |
| JP2001248927A (ja) * | 2000-03-07 | 2001-09-14 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | パルス管冷凍機を用いた低温装置 |
-
2001
- 2001-09-17 JP JP2001281113A patent/JP2003090639A/ja active Pending
Patent Citations (8)
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| JPS6357881A (ja) * | 1986-08-28 | 1988-03-12 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | マルチヘツドクライオポンプの運転方法 |
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| JPH11304271A (ja) * | 1998-04-20 | 1999-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 蓄冷型冷凍機およびそれを用いた超電導マグネットシステム |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104034078A (zh) * | 2013-03-04 | 2014-09-10 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷装置及超低温制冷装置的控制方法 |
| CN104034078B (zh) * | 2013-03-04 | 2017-03-22 | 住友重机械工业株式会社 | 超低温制冷装置及超低温制冷装置的控制方法 |
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