JP2722717B2 - 極低温冷凍機 - Google Patents
極低温冷凍機Info
- Publication number
- JP2722717B2 JP2722717B2 JP25612189A JP25612189A JP2722717B2 JP 2722717 B2 JP2722717 B2 JP 2722717B2 JP 25612189 A JP25612189 A JP 25612189A JP 25612189 A JP25612189 A JP 25612189A JP 2722717 B2 JP2722717 B2 JP 2722717B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- expansion
- current
- drive
- cryogenic refrigerator
- rotation speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、極低温冷凍機に関し、半導体製造装置や光
学レンズ等蒸着装置に使用されるクライオポンプ等に利
用される。
学レンズ等蒸着装置に使用されるクライオポンプ等に利
用される。
（従来の技術） 従来より極低温冷凍機の起動時間（冷却降下時間）の
短縮，出力の増大を目指し、膨張部の駆動モータの回転
数を制御させる技術が種々提案されており、例えば特開
昭61−4874号公報及び特開昭61−171359号公報に示され
るものがある。
短縮，出力の増大を目指し、膨張部の駆動モータの回転
数を制御させる技術が種々提案されており、例えば特開
昭61−4874号公報及び特開昭61−171359号公報に示され
るものがある。
前者においては、低温部温度に応じて駆動モータの回
転数を変化させるタイミングを制御し、後者においては
圧縮部圧力に応じて駆動モータの回転数を変化させるタ
イミングを制御している。
転数を変化させるタイミングを制御し、後者においては
圧縮部圧力に応じて駆動モータの回転数を変化させるタ
イミングを制御している。
（発明が解決しようとする課題） 一般に駆動モータへの駆動電源として50Hzまたは60Hz
の交流電源が使用され、その周波数に同期した回転数で
回転するがより高い回転数で回転させると、冷却時間が
短縮することが知られている。一方、駆動モータの回転
数を上昇させると駆動モータのコイルの影響で駆動電流
が現象し駆動トルクが減少することは周知のとおりであ
るが、膨張部が到達温度近傍の極低温に達すると、膨張
部に供給される作動ガスの質量流量が増加し、駆動モー
タの負荷が増大し、回転不良，所謂脱調現象が生じる。
脱調現象とは、駆動トルクが低下して負荷以下になる
と、ステータが十分回りきらないうちに励磁相が切り替
わり、逆方向に引き戻され、もはや回転できなくなる状
態を言う。
の交流電源が使用され、その周波数に同期した回転数で
回転するがより高い回転数で回転させると、冷却時間が
短縮することが知られている。一方、駆動モータの回転
数を上昇させると駆動モータのコイルの影響で駆動電流
が現象し駆動トルクが減少することは周知のとおりであ
るが、膨張部が到達温度近傍の極低温に達すると、膨張
部に供給される作動ガスの質量流量が増加し、駆動モー
タの負荷が増大し、回転不良，所謂脱調現象が生じる。
脱調現象とは、駆動トルクが低下して負荷以下になる
と、ステータが十分回りきらないうちに励磁相が切り替
わり、逆方向に引き戻され、もはや回転できなくなる状
態を言う。
ところが、上記した従来の極低温冷凍機においては、
駆動モータの動きを検出できないため、上記したように
高速回転時に駆動モータのトルクが低下することによる
回転不良（脱調現象）が発生した場合に、それを回避す
る手段がなく、逆に原理的に回転数を上げようとし、ひ
いては駆動モータの破壊を招くという問題がある。
駆動モータの動きを検出できないため、上記したように
高速回転時に駆動モータのトルクが低下することによる
回転不良（脱調現象）が発生した場合に、それを回避す
る手段がなく、逆に原理的に回転数を上げようとし、ひ
いては駆動モータの破壊を招くという問題がある。
そこで本発明は、当該極低温冷凍機において、上記し
た脱調現象を検出して、それを回避して駆動モータの駆
動を安定化することを、その技術的課題とする。
た脱調現象を検出して、それを回避して駆動モータの駆
動を安定化することを、その技術的課題とする。
（課題を解決するための手段） 上記した技術的課題を解決するために講じた手段は、
当該極低温冷凍機において、前記膨張部の駆動モータへ
の駆動電流を検出する電流検出手段と、前記膨張部を回
転数制御するインバータと、前記電流検出手段が検出す
る駆動電流の変動を検出し、該駆動電流の変動に応じて
前記インバータへ補正信号を出力する駆動電流補正手段
とを設けたことである。
当該極低温冷凍機において、前記膨張部の駆動モータへ
の駆動電流を検出する電流検出手段と、前記膨張部を回
転数制御するインバータと、前記電流検出手段が検出す
る駆動電流の変動を検出し、該駆動電流の変動に応じて
前記インバータへ補正信号を出力する駆動電流補正手段
とを設けたことである。
（作用及び発明の効果） 本発明によれば、駆動モータの回転数増加時に発生す
る脱調現象を、駆動モータに流れる電流を電流検出手段
により検出し、該電流の異常変動を駆動電流補正手段で
検出することにより検知し、駆動電流補正手段がインバ
ータに回転数降下信号を与えることにより回避させるこ
とができ、駆動モータの駆動を安定させることができ
る。
る脱調現象を、駆動モータに流れる電流を電流検出手段
により検出し、該電流の異常変動を駆動電流補正手段で
検出することにより検知し、駆動電流補正手段がインバ
ータに回転数降下信号を与えることにより回避させるこ
とができ、駆動モータの駆動を安定させることができ
る。
また本発明によれば、脱調現象を発生する膨張部側に
センサ等を必要としないため、安価に且つコンパクトに
構成できる。
センサ等を必要としないため、安価に且つコンパクトに
構成できる。
（実施例） 以下、本発明に従つた極低温冷凍機の一実施例を図面
に基づき説明する。
に基づき説明する。
図は、本発明を採用したギフオード・マクマフオンサ
イクル型極低温冷凍機10を示し、該極低温冷凍機10は段
付状の膨張シリンダ11を備え、該膨張シリンダ11内には
段付状の膨張ピストン12が電動モータ13によりクランク
機構14を介して往復運動可能に嵌挿されている。膨張シ
リンダ12の大径端部及び小径端部と膨張ピストン12の大
径部の一端及び小径部の一端との間には、夫々第１膨張
空間15,第２膨張空間16が形成されており、各膨張空間
は蓄冷器17を介して連通されている。また、段付ピスト
ン12の大径部の他端下面には第１膨張空間15と蓄冷器18
を介して連通されると共に、図示しない導入弁，導入口
19,図示しない排出弁及び排出口20を介して圧縮機21の
吸入口及び吐出口に連通可能な図示しない圧縮空間が形
成されている。尚、図示しない導入弁及び排出弁は、膨
張ピストン12の往復動中に所定のタイミングで開閉され
るものである。
イクル型極低温冷凍機10を示し、該極低温冷凍機10は段
付状の膨張シリンダ11を備え、該膨張シリンダ11内には
段付状の膨張ピストン12が電動モータ13によりクランク
機構14を介して往復運動可能に嵌挿されている。膨張シ
リンダ12の大径端部及び小径端部と膨張ピストン12の大
径部の一端及び小径部の一端との間には、夫々第１膨張
空間15,第２膨張空間16が形成されており、各膨張空間
は蓄冷器17を介して連通されている。また、段付ピスト
ン12の大径部の他端下面には第１膨張空間15と蓄冷器18
を介して連通されると共に、図示しない導入弁，導入口
19,図示しない排出弁及び排出口20を介して圧縮機21の
吸入口及び吐出口に連通可能な図示しない圧縮空間が形
成されている。尚、図示しない導入弁及び排出弁は、膨
張ピストン12の往復動中に所定のタイミングで開閉され
るものである。
膨張シリンダ12の大径端部には極低温（30K〜70K）を
発生する第１段コールドヘツド22が形成されており、ま
た膨張シリンダ12の小径端部には第１段コールドヘツド
22よりも低い極低温（10K〜20K）を発生する第２段コー
ルドヘツド23が配置されている。
発生する第１段コールドヘツド22が形成されており、ま
た膨張シリンダ12の小径端部には第１段コールドヘツド
22よりも低い極低温（10K〜20K）を発生する第２段コー
ルドヘツド23が配置されている。
圧縮機21及び電動モータ13には電源線24及びインバー
タ25を介して適宜電源が接続されており、圧縮機21と電
動モータ13間の電源線にはそこを流れる電流の大きさを
検出する電流センサ26が設けられている。電流センサ26
が検出した電流は脱調検出回路27に送られ、電流値に基
づき、電流の変動を検出して脱調が生じているか否かを
判定し、判定結果（回転数降下信号）をインバータ25に
出力されるようになつている。
タ25を介して適宜電源が接続されており、圧縮機21と電
動モータ13間の電源線にはそこを流れる電流の大きさを
検出する電流センサ26が設けられている。電流センサ26
が検出した電流は脱調検出回路27に送られ、電流値に基
づき、電流の変動を検出して脱調が生じているか否かを
判定し、判定結果（回転数降下信号）をインバータ25に
出力されるようになつている。
上記構成からなる本実施例において、図示しない膨張
ピストン12が下降する時、所定のタイミングにより図示
しない導入弁は閉じられ且つ排出弁が開かれることによ
り、作動ガスは圧縮機21に吸引され、第１膨張空間15及
び第２膨張空間16の容積が増加し、両膨張空間に冷凍が
発生する。
ピストン12が下降する時、所定のタイミングにより図示
しない導入弁は閉じられ且つ排出弁が開かれることによ
り、作動ガスは圧縮機21に吸引され、第１膨張空間15及
び第２膨張空間16の容積が増加し、両膨張空間に冷凍が
発生する。
膨張ピストン12が上昇する時には、所定のタイミング
により図示しない導入弁が開き且つ図示しない排出弁が
閉じられることにより、作動ガスが各膨張空間15,16及
び図示しない圧縮空間に供給される。このとき、作動ガ
スは第１膨張空間15に入る前に蓄冷器18にてそこに蓄え
られている冷気と熱交換し、更に第２膨張空間16に入る
前に蓄冷器17にてそこに蓄えられている冷気と熱交換す
る。
により図示しない導入弁が開き且つ図示しない排出弁が
閉じられることにより、作動ガスが各膨張空間15,16及
び図示しない圧縮空間に供給される。このとき、作動ガ
スは第１膨張空間15に入る前に蓄冷器18にてそこに蓄え
られている冷気と熱交換し、更に第２膨張空間16に入る
前に蓄冷器17にてそこに蓄えられている冷気と熱交換す
る。
上記作動時、電動モータは50Hz〜60Hzの周波数で使用
され、その周波数に同期した回転数で回転するが、より
高い回転数で回転させると冷却時間が短縮されることが
知られている。一方、電動モータ13の回転数を上げると
電動モータ13のコイルの影響で電流が減少し、駆動トル
クが減少することは周知のとおりであるが、膨張空間が
到達温度近傍の極低温に達すると、作動ガスの質量流量
が増加し、電動モータ13の負荷が増大し、回転不良（脱
調現象）が生じる。
され、その周波数に同期した回転数で回転するが、より
高い回転数で回転させると冷却時間が短縮されることが
知られている。一方、電動モータ13の回転数を上げると
電動モータ13のコイルの影響で電流が減少し、駆動トル
クが減少することは周知のとおりであるが、膨張空間が
到達温度近傍の極低温に達すると、作動ガスの質量流量
が増加し、電動モータ13の負荷が増大し、回転不良（脱
調現象）が生じる。
脱調現象が発生すると、該脱調現象は、電動モータ13
に流れる電流が電流センサ26により検出され、該電流の
異常変動（電流波形また電流値）を脱調検出回路27で検
出することにより検知され、脱調検出回路27がインバー
タ25に回転数降下信号を与えることにより回避さる。こ
れにより、電動モータ13の駆動を安定化でき、該電動モ
ータ13を保護することができる。
に流れる電流が電流センサ26により検出され、該電流の
異常変動（電流波形また電流値）を脱調検出回路27で検
出することにより検知され、脱調検出回路27がインバー
タ25に回転数降下信号を与えることにより回避さる。こ
れにより、電動モータ13の駆動を安定化でき、該電動モ
ータ13を保護することができる。
ことができ、駆動モータの駆動を安定させることができ
る。
る。
図は本発明に従つた極低温冷凍機の構成図である。 10……極低温冷凍機、11……膨張シリンダ、12……膨張
ピストン、13……電動モータ、21……圧縮機、24……電
源線、25……インバータ、26……電流センサ、27……脱
調検出回路。
ピストン、13……電動モータ、21……圧縮機、24……電
源線、25……インバータ、26……電流センサ、27……脱
調検出回路。
Claims (1)
- 【請求項１】圧縮部と、膨張部とを閉回路に接続してな
る極低温冷凍機において、前記膨張部の駆動モータへの
駆動電流を検出する電流検出手段と、前記膨張部を回転
数制御するインバータと、前記電流検出手段が検出する
駆動電流の変動を検出し、該駆動電流の変動に応じて前
記インバータへ補正信号を出力する駆動電流補正手段と
を備えたことを特徴とする極低温冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25612189A JP2722717B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 極低温冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25612189A JP2722717B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 極低温冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03117858A JPH03117858A (ja) | 1991-05-20 |
| JP2722717B2 true JP2722717B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=17288191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25612189A Expired - Fee Related JP2722717B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 極低温冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2722717B2 (ja) |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25612189A patent/JP2722717B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03117858A (ja) | 1991-05-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071128 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081128 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |