JP2004003792A - 極低温冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気ヒータを用いることなく、信頼性の高い方法で個々の冷凍機の温度調整を可能とする。
【解決手段】電源２０と冷凍機ユニット１０の吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータ１４の間にインバータ２２を設け、冷凍機ユニット１０の熱負荷部（１１）の温度を検出する温度センサ２４の出力に応じて、前記インバータ２２の出力周波数を制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】電源２０と冷凍機ユニット１０の吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータ１４の間にインバータ２２を設け、冷凍機ユニット１０の熱負荷部（１１）の温度を検出する温度センサ２４の出力に応じて、前記インバータ２２の出力周波数を制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極低温冷凍機に係り、特に、クライオポンプ、超伝導マグネット、極低温計測装置、簡易液化機等に用いるのに好適な、温度調節を行なうことが可能な極低温冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極低温冷凍機は、一般に、蓄冷材を収納すると共に膨張室を内部に有する膨張式冷凍機ユニットと、圧縮機本体を収納した圧縮機ユニットとを備えており、前記冷凍機ユニットが極低温に冷却されるべき装置や容器などに取付けられる。そして、圧縮機ユニットによって高圧にした冷媒ガスを冷凍機ユニットに送り、ここで、その高圧の冷媒ガスを蓄冷材によって冷却してから膨張させて更に冷却し、その低圧の冷媒ガスを圧縮機ユニットに戻すという冷凍サイクルを繰り返すことによって、極低温を得ている。
【０００３】
このような冷凍機で温度調節を行なう場合、従来は、冷凍機ユニットに電気ヒータを配設することで、熱負荷を入れて温度を調節していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、極低温の環境で使用することから、ヒータの信頼性が低く、度々絶縁不良や、これによる漏電のための緊急停止等の不具合を発生していた。
【０００５】
又、他の方法として、特開２０００−１２１１９２に記載されている如く、圧縮機本体の回転数をインバータで制御し、ガス量を調整して温度調整することも考えられるが、この方法は、１台の圧縮機ユニットで１台の冷凍機ユニットを運転する場合は有効であるが、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合は、個々の冷凍機ユニットの温度調整を行なうことができないという問題点を有していた。
【０００６】
更に、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合には、各冷凍機ユニットの起動時のバルブタイミングそのままであることから、各冷凍機ユニットに流れるガス流量にバラツキ（吸気タイミングが重なった場合に先に吸気される冷凍機ユニットに多く流れる）が発生し、冷凍機ユニット管の冷凍能力にバラツキが出るという問題点も有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、常温部に設けた温度制御機構によって、温度調節可能とすることを第１の課題とする。
【０００８】
本発明は、又、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合の冷凍機ユニット間のバラツキを解消することを第２の課題とする。
【０００９】
本発明は、更に、消費電力を低減することを第３の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、極低温冷凍機において、電源と冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの間に設けられた、該吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段と、冷凍機ユニットの熱負荷部の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力信号に応じて、前記吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラとを備えることにより、前記第１の課題を解決したものである。
【００１１】
又、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合に、前記手段を用いた冷凍機ユニットを構成することで、前記第２の課題を解決したものである。
【００１２】
本発明は、又、極低温冷凍機において、電源と圧縮機ユニットの圧縮機本体モータとの間に設けられた、該圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段と、前記圧縮機本体の吐出口と前記冷凍機ユニットの冷媒供給口とを接続する高圧冷媒管に取り付けられた高圧圧力センサと、前記圧縮機本体の吸入口と前記冷凍機ユニットの冷媒排出口とを接続する低圧冷媒管に取り付けられた低圧圧力センサと、前記高圧圧力センサと前記低圧圧力センサの出力信号に応じて、前記圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする圧縮機ユニットを使用して、前記冷凍機ユニットの複数台と、前記圧縮機ユニット１台もしくは複数台にて構成することにより、前記第３の課題を解決したものである。
【００１３】
本発明は、又、極低温冷凍機において、電源と圧縮機ユニットの圧縮機本体モータとの間に設けらた、該圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段と、前記圧縮機本体の吐出口と前記冷凍機ユニットの冷媒供給口とを接続する高圧冷媒管と前記圧縮機本体の吸入口と前記冷凍機ユニットの冷媒排出口とを接続する低圧冷媒管の間に取り付けられた差圧圧力センサと、該差圧圧力センサの出力信号に応じて、前記圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする圧縮機ユニットを使用して、前記冷凍機ユニットの複数台と、前記圧縮機ユニットの１台もしくは複数台にて構成することにより、前記第３の課題を解決したものである。
【００１４】
本発明は、又、前記の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とするクライオポンプを提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１５】
本発明は、又、クライオポンプのクライオパネルの任意の位置の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とするクライオポンプを提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１６】
又、前記の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とする超伝導マグネットを提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１７】
本発明は、又、超伝導マグネットの任意の位置の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする超伝導マグネットを提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１８】
又、前記の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とする極低温計測装置を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１９】
本発明は、又、極低温計測装置の任意の位置の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする極低温計測装置を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００２０】
本発明は、又、前記の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とする簡易液化機を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００２１】
本発明は、又、簡易液化機の任意の位置の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする簡易液化機を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００２２】
又、簡易液化機の液溜容器内の液面検出手段と、該液面検出手段の出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする簡易液化機を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
本発明の第１実施形態は、図１に示す如く、本発明を、２段Ｇ−Ｍ（ギフォード・マクマホン）サイクル冷凍機の冷凍機ユニット１０の１段低温部１１の温度を調整する場合に適用したもので、電源２０と冷凍機ユニット１０の吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータ１４の間に設けられたインバータ２２と、冷凍機ユニット１０の熱負荷部である１段低温部１１の温度を検出する温度センサ２４と、該温度センサ２４の出力に応じて、前記インバータ２２の出力周波数をフィードバック制御するコントローラ２６とを備えている。図において、１２は、前記冷凍機ユニット１０の２段低温部である。
【００２５】
本実施形態において、インバータ２２の出力周波数は、温度センサ２４によって検出された１段低温部１１の温度に応じて、コントローラ２６によりフィードバック制御され、吸排気バルブ駆動用モータ１４により、冷凍機ユニット１０の吸排気のサイクルタイムが調整される。従って、１段低温部１１の温度が目標値より低い時は、冷凍機の吸排気のサイクルタイムを長くすることで、１段低温部１１の温度を上げることができる。逆に、１段低温部１１の温度が目標値より高い時は、冷凍機の吸排気のサイクルタイムを短くすることで、１段低温部１１の温度を下げることができる。
【００２６】
負荷を１５Ｗ、５Ｗ、０Ｗと変化させた場合の１段低温部の温度（１段温度と称する）の変化状態を図２に示す。従来のように冷凍機回転数を７２ｒｐｍに固定した場合には、１段温度が、破線で示す如く、負荷が減るに連れて１００．９Ｋから６５Ｋ、４５Ｋへと下がっていったのに対し、本発明により、冷凍機回転数を負荷５Ｗの場合で４２ｒｐｍ、負荷０Ｗの場合で３０ｒｐｍに下げた場合には、実線で示す如く、１段温度をほぼ１００Ｋで一定に維持することができた。
【００２７】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００２８】
本実施形態は、図３に示す如く、１台の圧縮機ユニット３０で３台の２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機の冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを運転する場合に本発明を適用したもので、各冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃには、第１実施形態と同様にインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、及び、コントローラ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが設けられている。
【００２９】
本実施形態において、各冷凍機ユニットは、１段低温部の温度が目標値になるように吸排気のサイクルタイムをコントロールできるので、冷凍機ユニット間のばらつきを解消することができる。
【００３０】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００３１】
本実施形態は、図４に示す如く、１台の圧縮機ユニット３０で３台の２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機の冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを運転する場合に本発明を適用したもので、各冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃには、第１実施形態と同様にインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、及び、コントローラ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが設けられている。
【００３２】
本実施形態においては、更に、電源２０と圧縮機ユニット３０の間に設けられた第２のインバータ４０と、圧縮機ユニット３０と冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを繋ぐ作動ガス配管の高圧ガスライン３２及び低圧ガスライン３４にそれぞれ配設された圧力センサ４２、４４と、該圧力センサ４２、４４の出力信号に基づいて高圧ガスと低圧ガスの差圧を算出し、第２のインバータ４０の出力周波数を制御することで、圧縮機の回転数を調整し、差圧を調整する第２のコントローラ４６とを備えている。
【００３３】
本実施形態において、まず冷凍機の冷凍能力は、高圧ガスと低圧ガスの差圧で決まることから、圧力センサ４２、４４の出力により差圧を一定値に制御する。このとき、熱負荷が小さい冷凍機ユニットは、その吸排気のサイクルタイムをインバータ２２Ａ、２２Ｂ、又は２２Ｃで長くすることで、ガス流量を少なくし、求められる温度に調整できる。このとき、その冷凍機ユニットに流れるガス量が減ることで、差圧が上がろうとするが、差圧を一定にするようインバータ４０により圧縮機３０の回転数が下がるので、全体の消費電力を低減できる。
【００３４】
本実施形態によれば、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それぞれによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減の両立を図ることができる。
【００３５】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【００３６】
本実施形態は、図５に示す如く、１台の圧縮機ユニット３０で３台の２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機の冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを運転する場合に本発明を適用したもので、各冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃには、第１実施形態と同様にインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、及び、コントローラ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが設けられている。
【００３７】
本実施形態においては、更に、電源２０と圧縮機ユニット３０の間に設けられた第２のインバータ４０と、圧縮機ユニット３０と冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを繋ぐ作動ガス配管の高圧ガスライン３２及び低圧ガスライン３４に配設された差圧圧力センサ４８と、該差圧圧力センサ４８の出力信号に基づいて、第２のインバータ４０の出力周波数を制御することで、圧縮機ユニット３０の回転数を調整し、差圧を調整する第２のコントローラ４６とを備えている。
【００３８】
本実施形態において、まず冷凍機の冷凍能力は、高圧ガスと低圧ガスの差圧で決まることから、差圧圧力センサ４８の出力により差圧を一定値に制御する。このとき、熱負荷が小さい冷凍機ユニットは、その吸排気のサイクルタイムをインバータ２２Ａ、２２Ｂ、又は２２Ｃで長くすることで、ガス流量を少なくし、求められる温度に調整できる。このとき、冷凍機ユニットに流れるガス量が減ることで、差圧が上がろうとするが、差圧を一定にするようインバータ４０により圧縮機３０の回転数が下がるので、全体の消費電力を低減できる。
【００３９】
本実施形態によれば、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００４０】
次に、本発明をクライオポンプに適用した第５実施形態を図６に示す。この図は、第３実施形態を適用したもので、図４に示したものと同様な構成、作用を有する部分は同じ符号で表し、その部分についての説明は省略する。
【００４１】
本実施形態において、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが取り付けられたポンプ容器であり、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃは例えば半導体製造装置において真空排気されるチャンバである。温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、冷凍機ユニットの１段もしくは２段の熱負荷部に限らず、クライオポンプのクライオパネルの任意の位置に取り付けられる。
【００４２】
本実施形態によれば、第３実施形態にて説明した如く、各冷凍機ユニットに設けられたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、クライオポンプと冷凍機ユニットは、１対１の組み合わせであるが、１台のクライオポンプに対し、複数台の冷凍機ユニットを使用したシステムでも適用できる。又、第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態を適用することもできる。
【００４４】
次に、本発明を超伝導マグネットに適用した第６実施形態を図７に示す。この図は、第３実施形態を適用したもので、図４に示したものと同様な構成、作用を有する部分は同じ符号で表し、その部分についての説明は省略する。
【００４５】
本実施形態において、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが取り付けられた超伝導マグネットであり、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは例えば核磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置である。温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、冷凍機ユニットの１段もしくは２段の熱負荷部に限らず、超伝導マグネットの任意の位置に取り付けられる。
【００４６】
本実施形態によれば、第３実施形態にて説明した如く、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、超伝導マグネットと冷凍機ユニットは、１対１の組み合わせであるが、１台の超伝導マグネットに対し、複数台の冷凍機ユニットを使用したシステムでも適用できる。又、第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態を適用することもできる。
【００４８】
ここでは、医療の分野で使用されるＭＲＩについて説明したが、本発明はそれ以外の分野で使用される超伝導マグネット（例えばＭＣＺ等）についても適用できる。
【００４９】
次に、本発明を極低温測定装置に適用した第７実施形態を図８に示す。この図は、第３実施形態を適用したもので、図４に示したものと同様な構成、作用を有する部分は同じ符号で表し、その部分についての説明は省略する。
【００５０】
本実施形態において、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃは、冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが取り付けられた極低温測定装置（例えばＸ線回折測定装置、光透過測定装置、フォトルミネッセンス測定装置、超伝導体測定装置、ホール効果測定装置等）である。温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、冷凍機ユニットの１段もしくは２段の熱負荷部に限らず、極低温測定装置の任意の位置に取り付けられる。
【００５１】
本実施形態によれば、第３実施形態にて説明した如く、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、超低温測定装置と冷凍機ユニットは、１対１の組み合わせであるが、１台の極低温測定装置に対し、複数台の冷凍機ユニットを使用したシステムでも適用できる。又、第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態を適用することもできる。
【００５３】
次に、本発明を簡易液化機に適用した第８実施形態を図９に示す。この図は、第３実施形態を適用したもので、図４に示したものと同様な構成、作用を有する部分は同じ符号で表し、その部分についての説明は省略する。
【００５４】
本実施形態において、８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが取り付けられた液溜容器であり、８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃはガスラインである。温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、冷凍機ユニットの１段もしくは２段の熱負荷部に限らず、簡易液化機の任意の位置に取り付けられる。
【００５５】
本実施形態によれば、第３実施形態にて説明した如く、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００５６】
本実施形態において、温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの代わりに、図１０に示す第９実施形態のように、上記液溜容器８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの内部に液面センサ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを取り付け、該液面センサの出力に応じた制御を行うことで第３実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、簡易液化機と冷凍機ユニットは、１対１の組み合わせであるが、１台の簡易液化機に対し、複数台の冷凍機ユニットを使用したシステムでも適用できる。又、第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態を適用することもできる。
【００５８】
前記実施形態においては、いずれも、２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機を制御するようにされていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、冷凍機一般（例えば、単段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機、３段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機、変形ソルベイサイクル冷凍機、パルス管式冷凍機等）の温度制御にも同様に適用できることは明らかである。又、吸排気のサイクルタイムを司る機構も吸排気バルブ駆動用モータに限定されない。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、温度制御機構を構成するインバータやコントローラが常温部にあることから、電気ヒータを低温部に設ける場合に比べて信頼性の高い方法で、冷凍機の温度調節を行なうことが可能となる。又、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合でも、個々の冷凍機ユニットの温度調整が可能となり、冷凍機ユニット間のバラツキを解消できる。
【００６０】
特に、圧縮機ユニットのインバータ制御を組み合わせた場合には、システムとして最適なガス流量を得るように圧縮機の回転数を調整して、消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る極低温冷凍機の第１実施形態の構成を示すブロック図
【図２】第１実施形態の効果を従来例と比較して示す線図
【図３】本発明の第２実施形態の構成を示す管路図
【図４】本発明の第３実施形態の構成を示す管路図
【図５】本発明の第４実施形態の構成を示す管路図
【図６】本発明の第５実施形態であるクライオポンプの概略構成図
【図７】本発明の第６実施形態である超伝導マグネットの概略構成図
【図８】本発明の第７実施形態である極低温測定装置の概略構成図
【図９】本発明の第８実施形態である簡易液化機の概略構成図
【図１０】本発明の第９実施形態である簡易液化機に液面計を使用した場合の概略構成図
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ…吸排気バルブ駆動用モータ
２０…電源
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、４０…インバータ
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ…温度センサ
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、４６…コントローラ
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ…液面センサ
３０…圧縮機ユニット
３２…高圧ガスライン
３４…低圧ガスライン
４２、４４…圧力センサ
４８…差圧圧力センサ
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ…ポンプ容器
５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ…チャンバ
６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ…超伝導マグネット
６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ…ＭＲＩ
７０Ａ、８０Ｂ、７０Ｃ…極低温測定装置
８０Ａ、８０Ｂ、７０Ｃ…液溜容器
８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ…ガスライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、極低温冷凍機に係り、特に、クライオポンプ、超伝導マグネット、極低温計測装置、簡易液化機等に用いるのに好適な、温度調節を行なうことが可能な極低温冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
極低温冷凍機は、一般に、蓄冷材を収納すると共に膨張室を内部に有する膨張式冷凍機ユニットと、圧縮機本体を収納した圧縮機ユニットとを備えており、前記冷凍機ユニットが極低温に冷却されるべき装置や容器などに取付けられる。そして、圧縮機ユニットによって高圧にした冷媒ガスを冷凍機ユニットに送り、ここで、その高圧の冷媒ガスを蓄冷材によって冷却してから膨張させて更に冷却し、その低圧の冷媒ガスを圧縮機ユニットに戻すという冷凍サイクルを繰り返すことによって、極低温を得ている。
【０００３】
このような冷凍機で温度調節を行なう場合、従来は、冷凍機ユニットに電気ヒータを配設することで、熱負荷を入れて温度を調節していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、極低温の環境で使用することから、ヒータの信頼性が低く、度々絶縁不良や、これによる漏電のための緊急停止等の不具合を発生していた。
【０００５】
又、他の方法として、特開２０００−１２１１９２に記載されている如く、圧縮機本体の回転数をインバータで制御し、ガス量を調整して温度調整することも考えられるが、この方法は、１台の圧縮機ユニットで１台の冷凍機ユニットを運転する場合は有効であるが、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合は、個々の冷凍機ユニットの温度調整を行なうことができないという問題点を有していた。
【０００６】
更に、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合には、各冷凍機ユニットの起動時のバルブタイミングそのままであることから、各冷凍機ユニットに流れるガス流量にバラツキ（吸気タイミングが重なった場合に先に吸気される冷凍機ユニットに多く流れる）が発生し、冷凍機ユニット管の冷凍能力にバラツキが出るという問題点も有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、常温部に設けた温度制御機構によって、温度調節可能とすることを第１の課題とする。
【０００８】
本発明は、又、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合の冷凍機ユニット間のバラツキを解消することを第２の課題とする。
【０００９】
本発明は、更に、消費電力を低減することを第３の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、極低温冷凍機において、電源と冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの間に設けられた、該吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段と、冷凍機ユニットの熱負荷部の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力信号に応じて、前記吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラとを備えることにより、前記第１の課題を解決したものである。
【００１１】
又、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合に、前記手段を用いた冷凍機ユニットを構成することで、前記第２の課題を解決したものである。
【００１２】
本発明は、又、極低温冷凍機において、電源と圧縮機ユニットの圧縮機本体モータとの間に設けられた、該圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段と、前記圧縮機本体の吐出口と前記冷凍機ユニットの冷媒供給口とを接続する高圧冷媒管に取り付けられた高圧圧力センサと、前記圧縮機本体の吸入口と前記冷凍機ユニットの冷媒排出口とを接続する低圧冷媒管に取り付けられた低圧圧力センサと、前記高圧圧力センサと前記低圧圧力センサの出力信号に応じて、前記圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする圧縮機ユニットを使用して、前記冷凍機ユニットの複数台と、前記圧縮機ユニット１台もしくは複数台にて構成することにより、前記第３の課題を解決したものである。
【００１３】
本発明は、又、極低温冷凍機において、電源と圧縮機ユニットの圧縮機本体モータとの間に設けらた、該圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段と、前記圧縮機本体の吐出口と前記冷凍機ユニットの冷媒供給口とを接続する高圧冷媒管と前記圧縮機本体の吸入口と前記冷凍機ユニットの冷媒排出口とを接続する低圧冷媒管の間に取り付けられた差圧圧力センサと、該差圧圧力センサの出力信号に応じて、前記圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする圧縮機ユニットを使用して、前記冷凍機ユニットの複数台と、前記圧縮機ユニットの１台もしくは複数台にて構成することにより、前記第３の課題を解決したものである。
【００１４】
本発明は、又、前記の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とするクライオポンプを提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１５】
本発明は、又、クライオポンプのクライオパネルの任意の位置の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とするクライオポンプを提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１６】
又、前記の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とする超伝導マグネットを提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１７】
本発明は、又、超伝導マグネットの任意の位置の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする超伝導マグネットを提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１８】
又、前記の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とする極低温計測装置を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００１９】
本発明は、又、極低温計測装置の任意の位置の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする極低温計測装置を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００２０】
本発明は、又、前記の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とする簡易液化機を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００２１】
本発明は、又、簡易液化機の任意の位置の温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする簡易液化機を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００２２】
又、簡易液化機の液溜容器内の液面検出手段と、該液面検出手段の出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする簡易液化機を提供することで、前記第１の課題を解決し、更に、前記第２、３の課題を解決したものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
本発明の第１実施形態は、図１に示す如く、本発明を、２段Ｇ−Ｍ（ギフォード・マクマホン）サイクル冷凍機の冷凍機ユニット１０の１段低温部１１の温度を調整する場合に適用したもので、電源２０と冷凍機ユニット１０の吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータ１４の間に設けられたインバータ２２と、冷凍機ユニット１０の熱負荷部である１段低温部１１の温度を検出する温度センサ２４と、該温度センサ２４の出力に応じて、前記インバータ２２の出力周波数をフィードバック制御するコントローラ２６とを備えている。図において、１２は、前記冷凍機ユニット１０の２段低温部である。
【００２５】
本実施形態において、インバータ２２の出力周波数は、温度センサ２４によって検出された１段低温部１１の温度に応じて、コントローラ２６によりフィードバック制御され、吸排気バルブ駆動用モータ１４により、冷凍機ユニット１０の吸排気のサイクルタイムが調整される。従って、１段低温部１１の温度が目標値より低い時は、冷凍機の吸排気のサイクルタイムを長くすることで、１段低温部１１の温度を上げることができる。逆に、１段低温部１１の温度が目標値より高い時は、冷凍機の吸排気のサイクルタイムを短くすることで、１段低温部１１の温度を下げることができる。
【００２６】
負荷を１５Ｗ、５Ｗ、０Ｗと変化させた場合の１段低温部の温度（１段温度と称する）の変化状態を図２に示す。従来のように冷凍機回転数を７２ｒｐｍに固定した場合には、１段温度が、破線で示す如く、負荷が減るに連れて１００．９Ｋから６５Ｋ、４５Ｋへと下がっていったのに対し、本発明により、冷凍機回転数を負荷５Ｗの場合で４２ｒｐｍ、負荷０Ｗの場合で３０ｒｐｍに下げた場合には、実線で示す如く、１段温度をほぼ１００Ｋで一定に維持することができた。
【００２７】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００２８】
本実施形態は、図３に示す如く、１台の圧縮機ユニット３０で３台の２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機の冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを運転する場合に本発明を適用したもので、各冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃには、第１実施形態と同様にインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、及び、コントローラ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが設けられている。
【００２９】
本実施形態において、各冷凍機ユニットは、１段低温部の温度が目標値になるように吸排気のサイクルタイムをコントロールできるので、冷凍機ユニット間のばらつきを解消することができる。
【００３０】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００３１】
本実施形態は、図４に示す如く、１台の圧縮機ユニット３０で３台の２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機の冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを運転する場合に本発明を適用したもので、各冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃには、第１実施形態と同様にインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、及び、コントローラ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが設けられている。
【００３２】
本実施形態においては、更に、電源２０と圧縮機ユニット３０の間に設けられた第２のインバータ４０と、圧縮機ユニット３０と冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを繋ぐ作動ガス配管の高圧ガスライン３２及び低圧ガスライン３４にそれぞれ配設された圧力センサ４２、４４と、該圧力センサ４２、４４の出力信号に基づいて高圧ガスと低圧ガスの差圧を算出し、第２のインバータ４０の出力周波数を制御することで、圧縮機の回転数を調整し、差圧を調整する第２のコントローラ４６とを備えている。
【００３３】
本実施形態において、まず冷凍機の冷凍能力は、高圧ガスと低圧ガスの差圧で決まることから、圧力センサ４２、４４の出力により差圧を一定値に制御する。このとき、熱負荷が小さい冷凍機ユニットは、その吸排気のサイクルタイムをインバータ２２Ａ、２２Ｂ、又は２２Ｃで長くすることで、ガス流量を少なくし、求められる温度に調整できる。このとき、その冷凍機ユニットに流れるガス量が減ることで、差圧が上がろうとするが、差圧を一定にするようインバータ４０により圧縮機３０の回転数が下がるので、全体の消費電力を低減できる。
【００３４】
本実施形態によれば、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それぞれによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減の両立を図ることができる。
【００３５】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【００３６】
本実施形態は、図５に示す如く、１台の圧縮機ユニット３０で３台の２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機の冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを運転する場合に本発明を適用したもので、各冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃには、第１実施形態と同様にインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、及び、コントローラ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが設けられている。
【００３７】
本実施形態においては、更に、電源２０と圧縮機ユニット３０の間に設けられた第２のインバータ４０と、圧縮機ユニット３０と冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを繋ぐ作動ガス配管の高圧ガスライン３２及び低圧ガスライン３４に配設された差圧圧力センサ４８と、該差圧圧力センサ４８の出力信号に基づいて、第２のインバータ４０の出力周波数を制御することで、圧縮機ユニット３０の回転数を調整し、差圧を調整する第２のコントローラ４６とを備えている。
【００３８】
本実施形態において、まず冷凍機の冷凍能力は、高圧ガスと低圧ガスの差圧で決まることから、差圧圧力センサ４８の出力により差圧を一定値に制御する。このとき、熱負荷が小さい冷凍機ユニットは、その吸排気のサイクルタイムをインバータ２２Ａ、２２Ｂ、又は２２Ｃで長くすることで、ガス流量を少なくし、求められる温度に調整できる。このとき、冷凍機ユニットに流れるガス量が減ることで、差圧が上がろうとするが、差圧を一定にするようインバータ４０により圧縮機３０の回転数が下がるので、全体の消費電力を低減できる。
【００３９】
本実施形態によれば、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００４０】
次に、本発明をクライオポンプに適用した第５実施形態を図６に示す。この図は、第３実施形態を適用したもので、図４に示したものと同様な構成、作用を有する部分は同じ符号で表し、その部分についての説明は省略する。
【００４１】
本実施形態において、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが取り付けられたポンプ容器であり、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃは例えば半導体製造装置において真空排気されるチャンバである。温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、冷凍機ユニットの１段もしくは２段の熱負荷部に限らず、クライオポンプのクライオパネルの任意の位置に取り付けられる。
【００４２】
本実施形態によれば、第３実施形態にて説明した如く、各冷凍機ユニットに設けられたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、クライオポンプと冷凍機ユニットは、１対１の組み合わせであるが、１台のクライオポンプに対し、複数台の冷凍機ユニットを使用したシステムでも適用できる。又、第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態を適用することもできる。
【００４４】
次に、本発明を超伝導マグネットに適用した第６実施形態を図７に示す。この図は、第３実施形態を適用したもので、図４に示したものと同様な構成、作用を有する部分は同じ符号で表し、その部分についての説明は省略する。
【００４５】
本実施形態において、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが取り付けられた超伝導マグネットであり、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは例えば核磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置である。温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、冷凍機ユニットの１段もしくは２段の熱負荷部に限らず、超伝導マグネットの任意の位置に取り付けられる。
【００４６】
本実施形態によれば、第３実施形態にて説明した如く、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、超伝導マグネットと冷凍機ユニットは、１対１の組み合わせであるが、１台の超伝導マグネットに対し、複数台の冷凍機ユニットを使用したシステムでも適用できる。又、第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態を適用することもできる。
【００４８】
ここでは、医療の分野で使用されるＭＲＩについて説明したが、本発明はそれ以外の分野で使用される超伝導マグネット（例えばＭＣＺ等）についても適用できる。
【００４９】
次に、本発明を極低温測定装置に適用した第７実施形態を図８に示す。この図は、第３実施形態を適用したもので、図４に示したものと同様な構成、作用を有する部分は同じ符号で表し、その部分についての説明は省略する。
【００５０】
本実施形態において、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃは、冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが取り付けられた極低温測定装置（例えばＸ線回折測定装置、光透過測定装置、フォトルミネッセンス測定装置、超伝導体測定装置、ホール効果測定装置等）である。温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、冷凍機ユニットの１段もしくは２段の熱負荷部に限らず、極低温測定装置の任意の位置に取り付けられる。
【００５１】
本実施形態によれば、第３実施形態にて説明した如く、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、超低温測定装置と冷凍機ユニットは、１対１の組み合わせであるが、１台の極低温測定装置に対し、複数台の冷凍機ユニットを使用したシステムでも適用できる。又、第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態を適用することもできる。
【００５３】
次に、本発明を簡易液化機に適用した第８実施形態を図９に示す。この図は、第３実施形態を適用したもので、図４に示したものと同様な構成、作用を有する部分は同じ符号で表し、その部分についての説明は省略する。
【００５４】
本実施形態において、８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃは、冷凍機ユニット１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが取り付けられた液溜容器であり、８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃはガスラインである。温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、冷凍機ユニットの１段もしくは２段の熱負荷部に限らず、簡易液化機の任意の位置に取り付けられる。
【００５５】
本実施形態によれば、第３実施形態にて説明した如く、各冷凍機ユニットに設けたインバータ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃによる各冷凍機毎の温度調節と、それによる冷凍機ユニット間のバラツキ解消に加え、圧縮機ユニット３０に設けた第２のインバータ４０による消費電力低減を図ることができる。
【００５６】
本実施形態において、温度センサ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの代わりに、図１０に示す第９実施形態のように、上記液溜容器８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃの内部に液面センサ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを取り付け、該液面センサの出力に応じた制御を行うことで第３実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、簡易液化機と冷凍機ユニットは、１対１の組み合わせであるが、１台の簡易液化機に対し、複数台の冷凍機ユニットを使用したシステムでも適用できる。又、第１実施形態、第２実施形態、及び、第４実施形態を適用することもできる。
【００５８】
前記実施形態においては、いずれも、２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機を制御するようにされていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、冷凍機一般（例えば、単段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機、３段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機、変形ソルベイサイクル冷凍機、パルス管式冷凍機等）の温度制御にも同様に適用できることは明らかである。又、吸排気のサイクルタイムを司る機構も吸排気バルブ駆動用モータに限定されない。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、温度制御機構を構成するインバータやコントローラが常温部にあることから、電気ヒータを低温部に設ける場合に比べて信頼性の高い方法で、冷凍機の温度調節を行なうことが可能となる。又、１台もしくは複数台の圧縮機ユニットで複数台の冷凍機ユニットを運転する場合でも、個々の冷凍機ユニットの温度調整が可能となり、冷凍機ユニット間のバラツキを解消できる。
【００６０】
特に、圧縮機ユニットのインバータ制御を組み合わせた場合には、システムとして最適なガス流量を得るように圧縮機の回転数を調整して、消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る極低温冷凍機の第１実施形態の構成を示すブロック図
【図２】第１実施形態の効果を従来例と比較して示す線図
【図３】本発明の第２実施形態の構成を示す管路図
【図４】本発明の第３実施形態の構成を示す管路図
【図５】本発明の第４実施形態の構成を示す管路図
【図６】本発明の第５実施形態であるクライオポンプの概略構成図
【図７】本発明の第６実施形態である超伝導マグネットの概略構成図
【図８】本発明の第７実施形態である極低温測定装置の概略構成図
【図９】本発明の第８実施形態である簡易液化機の概略構成図
【図１０】本発明の第９実施形態である簡易液化機に液面計を使用した場合の概略構成図
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…２段Ｇ−Ｍサイクル冷凍機
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ…吸排気バルブ駆動用モータ
２０…電源
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、４０…インバータ
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ…温度センサ
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、４６…コントローラ
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ…液面センサ
３０…圧縮機ユニット
３２…高圧ガスライン
３４…低圧ガスライン
４２、４４…圧力センサ
４８…差圧圧力センサ
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ…ポンプ容器
５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ…チャンバ
６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ…超伝導マグネット
６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ…ＭＲＩ
７０Ａ、８０Ｂ、７０Ｃ…極低温測定装置
８０Ａ、８０Ｂ、７０Ｃ…液溜容器
８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ…ガスライン
Claims (12)
- 電源と冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの間に設けられた、該吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段と、
冷凍機ユニットの熱負荷部の温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力信号に応じて、前記吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする冷凍機ユニット。 - 電源と圧縮機ユニットの圧縮機本体モータとの間に設けられた、該圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段と、
前記圧縮機本体の吐出口と前記冷凍機ユニットの冷媒供給口とを接続する高圧冷媒管に取り付けられた高圧圧力センサと、
前記圧縮機本体の吸入口と前記冷凍機ユニットの冷媒排出口とを接続する低圧冷媒管に取り付けられた低圧圧力センサと、
前記高圧圧力センサと前記低圧圧力センサの出力信号に応じて、前記圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする圧縮機ユニットを使用して、
請求項１に記載の冷凍機ユニットの複数台と、
前記圧縮機ユニット１台もしくは複数台にて構成されることを特徴とする極低温冷凍機。 - 電源と圧縮機ユニットの圧縮機本体モータとの間に設けらた、該圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段と、
前記圧縮機本体の吐出口と前記冷凍機ユニットの冷媒供給口とを接続する高圧冷媒管と前記圧縮機本体の吸入口と前記冷凍機ユニットの冷媒排出口とを接続する低圧冷媒管の間に取り付けられた差圧圧力センサと、
該差圧圧力センサの出力信号に応じて、前記圧縮機本体モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする圧縮機ユニットを使用して、
請求項１に記載の冷凍機ユニットの複数台と、
前記圧縮機ユニット１台もしくは複数台にて構成されることを特徴とする極低温冷凍機。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とするクライオポンプ。
- クライオポンプのクライオパネルの任意の位置の温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載のクライオポンプ。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とする超伝導マグネット。
- 超伝導マグネットの任意の位置の温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の超伝導マグネット。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とする極低温計測装置。
- 極低温計測装置の任意の位置の温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする請求項８に記載の極低温計測装置。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍機ユニットもしくは極低温冷凍機を備えたことを特徴とする簡易液化機。
- 簡易液化機の任意の位置の温度を検出する温度センサと、
該温度センサの出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の簡易液化機。 - 簡易液化機の液溜容器内の液面検出手段と、
該液面検出手段の出力に応じて、冷凍機ユニットの吸排気のサイクルタイムを司る吸排気バルブ駆動用モータの周波数を可変させる手段を制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の簡易液化機。
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