JP3293160B2 - マルチクライオポンプ - Google Patents
マルチクライオポンプInfo
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- JP3293160B2 JP3293160B2 JP10402392A JP10402392A JP3293160B2 JP 3293160 B2 JP3293160 B2 JP 3293160B2 JP 10402392 A JP10402392 A JP 10402392A JP 10402392 A JP10402392 A JP 10402392A JP 3293160 B2 JP3293160 B2 JP 3293160B2
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- JP
- Japan
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- signal
- pump
- cryopump
- current
- acceleration control
- Prior art date
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- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
Description
【０００１】本発明は、ポンプモータの高速回転制御に
連続させて作動ガスの吸排気用バルブの開閉を適正化制
御を行なうマルチクライオポンプに関する。
連続させて作動ガスの吸排気用バルブの開閉を適正化制
御を行なうマルチクライオポンプに関する。
【０００２】特開平３−１５６７７号公報に開示される
如く、マクチクライオポンプは公知である。その公知例
を、図７と図８に示して、基本構成を説明する。
如く、マクチクライオポンプは公知である。その公知例
を、図７と図８に示して、基本構成を説明する。
【０００３】図７及び図８は、３つのクライオポンプＰ
1 、Ｐ2 及びＰ3 を１つの圧縮機４０で作動させた例を
示す。図７において、クライオポンプＰ1 を代表して示
すように、各クライオポンプは、内部の作動ガスを断熱
膨張させ冷凍を得る膨張シリンダ３０と、該膨張シリン
ダ３０内を往復摺動する膨張ピストン３１と、該膨張ピ
ストン３１を駆動する電動モータ２４、２５、２６、膨
張シリンダ３０と圧縮機４０との間に介装されて作動ガ
スを熱交換する蓄冷器３２と、膨張ピストン３１の往復
動に応じて作動し圧縮機４０の吐出口を蓄冷器３２に連
通する高圧弁（バルブ）３３と、膨張ピストン３１の往
復動に応じて作動し圧縮機４０の吸入口を蓄冷器３２に
連通する低圧弁３４（バルブ）３４とからなっている。
1 、Ｐ2 及びＰ3 を１つの圧縮機４０で作動させた例を
示す。図７において、クライオポンプＰ1 を代表して示
すように、各クライオポンプは、内部の作動ガスを断熱
膨張させ冷凍を得る膨張シリンダ３０と、該膨張シリン
ダ３０内を往復摺動する膨張ピストン３１と、該膨張ピ
ストン３１を駆動する電動モータ２４、２５、２６、膨
張シリンダ３０と圧縮機４０との間に介装されて作動ガ
スを熱交換する蓄冷器３２と、膨張ピストン３１の往復
動に応じて作動し圧縮機４０の吐出口を蓄冷器３２に連
通する高圧弁（バルブ）３３と、膨張ピストン３１の往
復動に応じて作動し圧縮機４０の吸入口を蓄冷器３２に
連通する低圧弁３４（バルブ）３４とからなっている。
【０００４】かかる構成のクライオポンプＰ1 、Ｐ2 、
Ｐ3 においては、電動モータ２４、２５、２６が回転
し、膨張ピストン３１が上死点から下死点に向けて移動
し始めると、高圧弁３３が開弁し、圧縮機４０からの作
動ガスが蓄冷器３２にて熱交換されて、冷却された作動
ガスが膨張シリンダ３０内に導入される。その後、所定
のタイミングにより高圧弁３３は閉じられ且つ低圧弁３
４が開かれることにより、作動ガスは圧縮機４０に吸引
され、この時膨張シリンダ３０内の空間（膨張空間）の
容積が増加し、該膨張空間が断熱膨張して極低温が発生
する。膨張ピストン３１が下降する時には、所定タイミ
ングにより高圧弁３３が開き且つ低圧弁３４が閉じられ
ることにより、作動ガスが膨張空間に供給される。この
とき、作動ガスは膨張空間に入る前に蓄冷器３２にてそ
こに蓄えられている冷気と熱交換する。
Ｐ3 においては、電動モータ２４、２５、２６が回転
し、膨張ピストン３１が上死点から下死点に向けて移動
し始めると、高圧弁３３が開弁し、圧縮機４０からの作
動ガスが蓄冷器３２にて熱交換されて、冷却された作動
ガスが膨張シリンダ３０内に導入される。その後、所定
のタイミングにより高圧弁３３は閉じられ且つ低圧弁３
４が開かれることにより、作動ガスは圧縮機４０に吸引
され、この時膨張シリンダ３０内の空間（膨張空間）の
容積が増加し、該膨張空間が断熱膨張して極低温が発生
する。膨張ピストン３１が下降する時には、所定タイミ
ングにより高圧弁３３が開き且つ低圧弁３４が閉じられ
ることにより、作動ガスが膨張空間に供給される。この
とき、作動ガスは膨張空間に入る前に蓄冷器３２にてそ
こに蓄えられている冷気と熱交換する。
【０００５】図８において、圧縮機４０は上述したよう
に３つのクライオポンプＰ1 、Ｐ2、Ｐ3 に作動ガス管
４１を介して連通されている。また、圧縮機４０は電源
線４２を介して各クライオポンプＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 の各
電動モータ２４、２５、２６に接続されており、該電源
線４２にはバルブタイミング制御手段１０が介装されて
いると共に、各電動モータ２４、２５、２６への電源線
に供給される供給電流を検出する電流センサ１４、１
５、１６が介装されている。また、クライオポンプ
Ｐ1 、Ｐ2 の電動モータ２４、２５への電源線には本発
明における電源開閉手段であるリレー３、４が介装され
ている。
に３つのクライオポンプＰ1 、Ｐ2、Ｐ3 に作動ガス管
４１を介して連通されている。また、圧縮機４０は電源
線４２を介して各クライオポンプＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 の各
電動モータ２４、２５、２６に接続されており、該電源
線４２にはバルブタイミング制御手段１０が介装されて
いると共に、各電動モータ２４、２５、２６への電源線
に供給される供給電流を検出する電流センサ１４、１
５、１６が介装されている。また、クライオポンプ
Ｐ1 、Ｐ2 の電動モータ２４、２５への電源線には本発
明における電源開閉手段であるリレー３、４が介装され
ている。
【０００６】クライオポンプを駆動する電動モータは周
波数に同期して一定回転で回転するようにされている
が、クライオポンプの各行程によりその１回転中に負荷
が変化し、同電動モータに流れる電流もそれに比例して
変化する。従って、上記した構成によれば、各クライオ
ポンプを駆動する電動モータへの供給電流を各電流検出
手段により検出することにより、各クライオポンプの動
作位置を検出することができ、供給電流が最大である時
にはそのクライオポンプは高圧ガス吸入行程にあること
が検出できる。そして、各クライオポンプへの供給電流
の最大値が等間隔になるようにバルブ開閉時期制御手段
により各電源開閉手段を開閉制御することによって、効
率良く均等に圧縮機よりの作動ガスを各クライオポンプ
に供給することが可能となる。
波数に同期して一定回転で回転するようにされている
が、クライオポンプの各行程によりその１回転中に負荷
が変化し、同電動モータに流れる電流もそれに比例して
変化する。従って、上記した構成によれば、各クライオ
ポンプを駆動する電動モータへの供給電流を各電流検出
手段により検出することにより、各クライオポンプの動
作位置を検出することができ、供給電流が最大である時
にはそのクライオポンプは高圧ガス吸入行程にあること
が検出できる。そして、各クライオポンプへの供給電流
の最大値が等間隔になるようにバルブ開閉時期制御手段
により各電源開閉手段を開閉制御することによって、効
率良く均等に圧縮機よりの作動ガスを各クライオポンプ
に供給することが可能となる。
【０００７】一方、電動モータの回転数増加時に発生す
る脱調現象を、電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加速制御手段で検知
することができる。そしてこの脱調現象は、回転数補正
手段がインバータへ、電動モータの回転数を異常変動検
出時の電動モータの回転数よりも所定量低下させる補正
信号を、出力することにより、電動モータを可能な限り
高い回転数を保持させつつ、電動モータの駆動の安定化
を図り、起動時間（冷却降下時間）の短縮を図ることが
成される。
る脱調現象を、電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加速制御手段で検知
することができる。そしてこの脱調現象は、回転数補正
手段がインバータへ、電動モータの回転数を異常変動検
出時の電動モータの回転数よりも所定量低下させる補正
信号を、出力することにより、電動モータを可能な限り
高い回転数を保持させつつ、電動モータの駆動の安定化
を図り、起動時間（冷却降下時間）の短縮を図ることが
成される。
【０００８】前述したいわゆるクールダウン加速手段の
一例は、バルブタイミング制御手段１０に代えて、電流
センサ１４、１５、１６が検出した電流を脱調検出回路
（図示なし）に送り、測定電流値に基づき、電流の異常
変動を検出して脱調が生じているかを判断し、判定結果
（回転数降下信号）をインバータ（図示なし）に出力さ
せる。
一例は、バルブタイミング制御手段１０に代えて、電流
センサ１４、１５、１６が検出した電流を脱調検出回路
（図示なし）に送り、測定電流値に基づき、電流の異常
変動を検出して脱調が生じているかを判断し、判定結果
（回転数降下信号）をインバータ（図示なし）に出力さ
せる。
【０００９】次に、脱調の原因について簡単に触れる。
定常運転作動時、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される
が、周波数を高くして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２４、２５、２６の回転数を上げると電動モータ２
４、２５、２６のコイルの影響で駆動電流が減少し、駆
動トルクが減少する。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て、電流モー
タ２４、２５、２６の負荷が増大し、回転不良（脱調現
象）が生じ、コールドヘッドが基準到達温度（極低温）
に達しない。そのため、上記脱調現象が生じない可能な
限り高い周波数で電動モータの回転を安定して持続させ
れば、当該極低温冷凍機の冷却時間の短縮化を図りつ
つ、基準到達温度に達することが可能となる。このた
め、前述した如き脱調検出回路とインバータの設置が提
案されている。
定常運転作動時、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される
が、周波数を高くして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２４、２５、２６の回転数を上げると電動モータ２
４、２５、２６のコイルの影響で駆動電流が減少し、駆
動トルクが減少する。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て、電流モー
タ２４、２５、２６の負荷が増大し、回転不良（脱調現
象）が生じ、コールドヘッドが基準到達温度（極低温）
に達しない。そのため、上記脱調現象が生じない可能な
限り高い周波数で電動モータの回転を安定して持続させ
れば、当該極低温冷凍機の冷却時間の短縮化を図りつ
つ、基準到達温度に達することが可能となる。このた
め、前述した如き脱調検出回路とインバータの設置が提
案されている。
【００１０】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した
如く、作動ガスの吸排気用のバルブの開閉タイミングの
制御を行なう手段、並びに電動モータの回転不良を未然
に防止しつつ高い回転数で電動モータを駆動させる手段
は夫々開発されているが、これらを組合せ使用するクラ
イオポンプがない。それ故に、本発明は、前述した従来
技術の不具合を解消させることを解決すべき課題とす
る。
如く、作動ガスの吸排気用のバルブの開閉タイミングの
制御を行なう手段、並びに電動モータの回転不良を未然
に防止しつつ高い回転数で電動モータを駆動させる手段
は夫々開発されているが、これらを組合せ使用するクラ
イオポンプがない。それ故に、本発明は、前述した従来
技術の不具合を解消させることを解決すべき課題とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するために、基本的には、加速制御終了信号に応
答させて、バルブ開閉タイミング制御を行なう手段を採
用する。具体的には、本発明は、電動ポンプモータによ
って往復動するピストンの動きに応じて吸排気される一
台の圧縮機からの作動ガスを該ピストンにより画定され
るシリンダ内の室で断熱膨張させ極低温を発生させるマ
ルチクライオンポンプにおいて、少くとも３個のクライ
オポンプ用のポンプモータの一つを電源に電流センサ
ー、トランスおよびインバータを介して接続し、残りの
ポンプモータを電源に電流センサー、作動ガスの吸排気
用バルブの開閉リレー、トランスおよびインバータを介
して接続し、各電流センサーからの電流信号を波形読取
手段を介して加速制御手段に供給し、該加速制御手段か
らの加速制御信号をインバータに送り各ポンプモータを
高速回転させ、該ポンプモータの高速回転制御終了後電
流センサーからの電流信号を波形読取手段を介してバル
ブタイミング制御手段に切換え供給し、各リレーへのオ
ン・オフ信号を供給可能にしたことを特徴とするマルチ
クライオポンプを提供する。
を解決するために、基本的には、加速制御終了信号に応
答させて、バルブ開閉タイミング制御を行なう手段を採
用する。具体的には、本発明は、電動ポンプモータによ
って往復動するピストンの動きに応じて吸排気される一
台の圧縮機からの作動ガスを該ピストンにより画定され
るシリンダ内の室で断熱膨張させ極低温を発生させるマ
ルチクライオンポンプにおいて、少くとも３個のクライ
オポンプ用のポンプモータの一つを電源に電流センサ
ー、トランスおよびインバータを介して接続し、残りの
ポンプモータを電源に電流センサー、作動ガスの吸排気
用バルブの開閉リレー、トランスおよびインバータを介
して接続し、各電流センサーからの電流信号を波形読取
手段を介して加速制御手段に供給し、該加速制御手段か
らの加速制御信号をインバータに送り各ポンプモータを
高速回転させ、該ポンプモータの高速回転制御終了後電
流センサーからの電流信号を波形読取手段を介してバル
ブタイミング制御手段に切換え供給し、各リレーへのオ
ン・オフ信号を供給可能にしたことを特徴とするマルチ
クライオポンプを提供する。
【００１２】
【実施例】図１は１台の圧縮機ユニット４０で３台のポ
ンプユニット２４、２５、２６を駆動するマルチクライ
オポンプＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 においてクールダウン時間を
短縮するために、ポンプモータ２４、２５、２６を可能
な限り高速回転できるような加速制御手段とクールダウ
ン到達後３台のポンプユニットに適正にヘリウムガスを
供給できるようにポンプユニット内バルブの開閉を制御
するバルブタイミング制御手段（１０）を具備したマル
チクライオポンプのクールダウン加速方法のブロック図
である。図中、斜線矢印はポンプモータ電源を示す。商
用電源はインバータ（１）を通り、周波数変換された三
相電源は、スコット結線トランス（２）により、シンク
ロナスモータ駆動可能な二相電源に変換され、３台のポ
ンプモーター中２台のポンプモータ（６，７）へリレー
１（３）、リレー２（４）を介し、１台のポンプモータ
０（５）へは直接供給される。図１ブロック図の基本動
作フローチャートを図２に示す。電源が投入されると加
速制御手段が動作開始し、規定時間経過後、加速制御を
停止し、バルブタイミング制御を開始する。加速制御を
実行する時間は、ポンプユニットがクールダウンを終了
する時間に合わせられ、クールダウン後、ポンプユニッ
ト間の性能の整合性をとるためにバルブタイミング制御
を行い、タイマ回路により規定時間後、制御を終了す
る。
ンプユニット２４、２５、２６を駆動するマルチクライ
オポンプＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 においてクールダウン時間を
短縮するために、ポンプモータ２４、２５、２６を可能
な限り高速回転できるような加速制御手段とクールダウ
ン到達後３台のポンプユニットに適正にヘリウムガスを
供給できるようにポンプユニット内バルブの開閉を制御
するバルブタイミング制御手段（１０）を具備したマル
チクライオポンプのクールダウン加速方法のブロック図
である。図中、斜線矢印はポンプモータ電源を示す。商
用電源はインバータ（１）を通り、周波数変換された三
相電源は、スコット結線トランス（２）により、シンク
ロナスモータ駆動可能な二相電源に変換され、３台のポ
ンプモーター中２台のポンプモータ（６，７）へリレー
１（３）、リレー２（４）を介し、１台のポンプモータ
０（５）へは直接供給される。図１ブロック図の基本動
作フローチャートを図２に示す。電源が投入されると加
速制御手段が動作開始し、規定時間経過後、加速制御を
停止し、バルブタイミング制御を開始する。加速制御を
実行する時間は、ポンプユニットがクールダウンを終了
する時間に合わせられ、クールダウン後、ポンプユニッ
ト間の性能の整合性をとるためにバルブタイミング制御
を行い、タイマ回路により規定時間後、制御を終了す
る。
【００１３】図１において、加速制御はポンプモーター
２４、２５、２６にそれぞれ連結される電源ラインに設
置された電流センサＣＴ0 （１４）、ＣＴ1 （１５）、
ＣＴ2 （１６）より得られる電流信号を波形読取手段
（８）を経由し、加速制御手段（９）を通してインバー
タ（１）への制御信号（１３）を出力する。波形読取手
段０（８−０）は、ポンプモーター０（５）へ連結され
る電源ラインに設置される電流センサーＣＴ0 （１４）
から得られる信号を増幅回路（８−０−１）に通し、一
方を波形整形回路（８−０−２）に通し駆動パルス（１
７）とし、もう一方を全波整流回路（８−０−３）に積
分回路（８−０−４）を通し、これより先をさらに２系
統の信号に分け、一方を波形整形回路（８−０−６）を
通してバルブタイミング制御信号０（１９）とし、もう
一方を増幅回路（８−０−５）にかけて脱調信号０（１
８）とする。これを同回路で構成される脱調信号および
バルブタイミング信号をポンプ１（２５）およびポンプ
２（２６）についてそれぞれ配置し、波形読取手段１
（８−１）および波形読取手段２（８−２）とする。加
速制御手段（９）は脱調信号０〜２（１８，２０，２
２）をそれぞれ２系統に分割し、１系統をインピーダン
ス変換（１８−１，２０−１，２２−１）、オフセット
（１８−２，２０−２，２２−２）し（第１系統）、も
う一系統を積分（１８−３，２０−３，２２−３）、イ
ンピーダンス（１８−４，２０−４，２２−４）変換さ
せ（第２系統）、両者を比較回路（１８−５，２０−
５，２２−５）にかける。
２４、２５、２６にそれぞれ連結される電源ラインに設
置された電流センサＣＴ0 （１４）、ＣＴ1 （１５）、
ＣＴ2 （１６）より得られる電流信号を波形読取手段
（８）を経由し、加速制御手段（９）を通してインバー
タ（１）への制御信号（１３）を出力する。波形読取手
段０（８−０）は、ポンプモーター０（５）へ連結され
る電源ラインに設置される電流センサーＣＴ0 （１４）
から得られる信号を増幅回路（８−０−１）に通し、一
方を波形整形回路（８−０−２）に通し駆動パルス（１
７）とし、もう一方を全波整流回路（８−０−３）に積
分回路（８−０−４）を通し、これより先をさらに２系
統の信号に分け、一方を波形整形回路（８−０−６）を
通してバルブタイミング制御信号０（１９）とし、もう
一方を増幅回路（８−０−５）にかけて脱調信号０（１
８）とする。これを同回路で構成される脱調信号および
バルブタイミング信号をポンプ１（２５）およびポンプ
２（２６）についてそれぞれ配置し、波形読取手段１
（８−１）および波形読取手段２（８−２）とする。加
速制御手段（９）は脱調信号０〜２（１８，２０，２
２）をそれぞれ２系統に分割し、１系統をインピーダン
ス変換（１８−１，２０−１，２２−１）、オフセット
（１８−２，２０−２，２２−２）し（第１系統）、も
う一系統を積分（１８−３，２０−３，２２−３）、イ
ンピーダンス（１８−４，２０−４，２２−４）変換さ
せ（第２系統）、両者を比較回路（１８−５，２０−
５，２２−５）にかける。
【００１４】第１系統における波形は、ポンプモータ
（５，６，７）の回転に同期した正弦波状の波形であ
り、オフセット回路（１８−２，２０−２，２２−２）
において波形レベルを下げている。第２系統における波
形は正弦波状の波形を均一に平均化させている。従って
ポンプモータが脱調なく正常に動作している状態におい
ては、第２系統の波形の下に正弦波状の第１系統の波が
存在する。ここで、脱調が発生しポンプモータ（５，
６，７）に流れる電流波形が急な変化を発生すると、第
１系統の波は急な変化をするが、第２系統の波形は積分
回路（１８−３，２０−３，２２−３）を通しているた
め、応答が遅れる。このため、比較回路（１８−５，２
０−５，２２−５）の２入力のレベルが逆転する。この
状態を脱調と判断する。このようにして得られる脱調信
号を３系統で論理和（９−１）をとり、サンプリング回
路（９−２）にかける。サンプリング回路（９−２）は
波形読取手段０（８−０）から得られた駆動パルス（１
７）を分周してクロックとし、インバータ（１）に対し
周波数出力信号（１３−１）および基準周波数出力信号
（１３−２）としての信号とする。サンプリング（９−
２）出力はカウンタ回路（９−３）で脱調回数をカウン
トし、Ｄ／Ａ回路（９−４）で周波数出力信号に変換す
る。さらにサンプリング出力（９−２）を信号レベル変
換（９−５）し、脱調が発生している間はインバータ
（１）に対して基準周波数出力（１３−２）信号を供給
する。
（５，６，７）の回転に同期した正弦波状の波形であ
り、オフセット回路（１８−２，２０−２，２２−２）
において波形レベルを下げている。第２系統における波
形は正弦波状の波形を均一に平均化させている。従って
ポンプモータが脱調なく正常に動作している状態におい
ては、第２系統の波形の下に正弦波状の第１系統の波が
存在する。ここで、脱調が発生しポンプモータ（５，
６，７）に流れる電流波形が急な変化を発生すると、第
１系統の波は急な変化をするが、第２系統の波形は積分
回路（１８−３，２０−３，２２−３）を通しているた
め、応答が遅れる。このため、比較回路（１８−５，２
０−５，２２−５）の２入力のレベルが逆転する。この
状態を脱調と判断する。このようにして得られる脱調信
号を３系統で論理和（９−１）をとり、サンプリング回
路（９−２）にかける。サンプリング回路（９−２）は
波形読取手段０（８−０）から得られた駆動パルス（１
７）を分周してクロックとし、インバータ（１）に対し
周波数出力信号（１３−１）および基準周波数出力信号
（１３−２）としての信号とする。サンプリング（９−
２）出力はカウンタ回路（９−３）で脱調回数をカウン
トし、Ｄ／Ａ回路（９−４）で周波数出力信号に変換す
る。さらにサンプリング出力（９−２）を信号レベル変
換（９−５）し、脱調が発生している間はインバータ
（１）に対して基準周波数出力（１３−２）信号を供給
する。
【００１５】図３に加速制御フローチャートを示す。加
速制御が開始されると、基準周波数で約３０秒間動作す
る。この期間、比較回路（１８−５，２０−５，２２−
５）の中では第２系統の立上りが遅いため、第１系統に
追いつくまで仮想の脱調状態と判断される。比較回路３
系統がすべて仮想脱調状態を脱すると、インバータは最
高回転周波数を出力する。ここで脱調が発生すると、周
波数を基準周波数に落とし、出力周波数をある量Δｆ下
げる。この動作を脱調が発生する度に繰返す。そして、
ある所定の時間が経過すると、周波数ｆを基準周波数に
落とし、加速制御を終了する。
速制御が開始されると、基準周波数で約３０秒間動作す
る。この期間、比較回路（１８−５，２０−５，２２−
５）の中では第２系統の立上りが遅いため、第１系統に
追いつくまで仮想の脱調状態と判断される。比較回路３
系統がすべて仮想脱調状態を脱すると、インバータは最
高回転周波数を出力する。ここで脱調が発生すると、周
波数を基準周波数に落とし、出力周波数をある量Δｆ下
げる。この動作を脱調が発生する度に繰返す。そして、
ある所定の時間が経過すると、周波数ｆを基準周波数に
落とし、加速制御を終了する。
【００１６】クールダウンが終了し、加速制御からバル
ブタイミング制御へ移行する時、加速制御手段（９）の
機能を停止させる必要がある。このため、駆動パルスを
分周回路（１７−１）にかけ、さらにもうひとつ分周回
路（９−６）にかけて遅延回路（９−７）のクロックと
する。この遅延回路のデータ入力ピンを基本周波数出力
信号のアクティブレベルに合わせれば、所定の時間（パ
ルス数）経過後は基準周波数でインバータが運転され
る。逆に加速制御実行時には、バルブタイミング制御は
停止させる必要があるため、基準周波数出力信号（１３
−２）をバルブタイミング制御（１０）内に取り込む。
ブタイミング制御へ移行する時、加速制御手段（９）の
機能を停止させる必要がある。このため、駆動パルスを
分周回路（１７−１）にかけ、さらにもうひとつ分周回
路（９−６）にかけて遅延回路（９−７）のクロックと
する。この遅延回路のデータ入力ピンを基本周波数出力
信号のアクティブレベルに合わせれば、所定の時間（パ
ルス数）経過後は基準周波数でインバータが運転され
る。逆に加速制御実行時には、バルブタイミング制御は
停止させる必要があるため、基準周波数出力信号（１３
−２）をバルブタイミング制御（１０）内に取り込む。
【００１７】図６において、バルブタイミング制御は加
速制御中に動作しないように基準周波数信号（１３−
２）をレベル変換（１０−１）し、リセット（１０−
５）をかける。基準周波数出力（１３−２）信号がアク
ティブになり、バルブタイミング制御手段（１０）内の
ＩＣリセット（１０−５）が解除されると、波形読取手
段０（８−０）、１（８−１）、２（８−２）からバル
ブタイミング制御信号０、１、２および駆動パルス信号
が処理されはじめる。バルブタイミング制御信号０（１
９）は３台のポンプ中、基準ポンプとなる。ここに基準
ポンプとは、３台のポンプユニット中、２台のポンプユ
ニット（２５，２６）のリレー開閉（３，４）によって
バルブタイミング制御を行う場合においてリレー開閉
（３，４）を行わない基準になるポンプと定義する。上
述のように基準ポンプに基に所定のバルブ開閉を行うた
めに、バルブタイミング制御信号０（１９）を一定時間
読込禁止回路（１０−２）を通し、波長整形回路（１０
−６）にかける。一定時間読込禁止回路（１０−２）と
は、バルブタイミング制御信号（１９，２１，２３）に
発生した波でポンプモータ１回転中に２つの山が発生す
る場合があり、そのための誤動作を防止するための回路
である。
速制御中に動作しないように基準周波数信号（１３−
２）をレベル変換（１０−１）し、リセット（１０−
５）をかける。基準周波数出力（１３−２）信号がアク
ティブになり、バルブタイミング制御手段（１０）内の
ＩＣリセット（１０−５）が解除されると、波形読取手
段０（８−０）、１（８−１）、２（８−２）からバル
ブタイミング制御信号０、１、２および駆動パルス信号
が処理されはじめる。バルブタイミング制御信号０（１
９）は３台のポンプ中、基準ポンプとなる。ここに基準
ポンプとは、３台のポンプユニット中、２台のポンプユ
ニット（２５，２６）のリレー開閉（３，４）によって
バルブタイミング制御を行う場合においてリレー開閉
（３，４）を行わない基準になるポンプと定義する。上
述のように基準ポンプに基に所定のバルブ開閉を行うた
めに、バルブタイミング制御信号０（１９）を一定時間
読込禁止回路（１０−２）を通し、波長整形回路（１０
−６）にかける。一定時間読込禁止回路（１０−２）と
は、バルブタイミング制御信号（１９，２１，２３）に
発生した波でポンプモータ１回転中に２つの山が発生す
る場合があり、そのための誤動作を防止するための回路
である。
【００１８】次にリレー１（３）、２（４）に連結され
るポンプユニット１（２５）、２（２６）のバルブ開閉
時期を所定のタイミングにするために、波長整形回路
（１０−６）から出力された波（１０−７，１０−８）
をシフトする。たとえばポンプユニット０（２４）に対
して、ポンプユニット１（２５）を１２０°、ポンプユ
ニット２（２６）を２４０°遅らせる場合は、１回転で
５０パルスのモータではポンプユニット１（２５）では
駆動パルスでシフト量１６、ポンプユニット２では３２
となる。シフトされた波はバルブタイミング制御信号１
（２１）、２（２３）とそれぞれ比較される。ここで不
一致であれば、電源遮断回路（１０−１０，１０−１
１）が動作し、リレー（３，４）を励磁する。また、一
定時間経過後、バルブタイミング制御を停止させるため
駆動パルス（１７）をタイマ（１０−１３）にかけ、一
定時間経過後、電源遮断回路（１０−１１，１０−１
２）にリセットをかけ、バルブタイミング制御を終了す
る。
るポンプユニット１（２５）、２（２６）のバルブ開閉
時期を所定のタイミングにするために、波長整形回路
（１０−６）から出力された波（１０−７，１０−８）
をシフトする。たとえばポンプユニット０（２４）に対
して、ポンプユニット１（２５）を１２０°、ポンプユ
ニット２（２６）を２４０°遅らせる場合は、１回転で
５０パルスのモータではポンプユニット１（２５）では
駆動パルスでシフト量１６、ポンプユニット２では３２
となる。シフトされた波はバルブタイミング制御信号１
（２１）、２（２３）とそれぞれ比較される。ここで不
一致であれば、電源遮断回路（１０−１０，１０−１
１）が動作し、リレー（３，４）を励磁する。また、一
定時間経過後、バルブタイミング制御を停止させるため
駆動パルス（１７）をタイマ（１０−１３）にかけ、一
定時間経過後、電源遮断回路（１０−１１，１０−１
２）にリセットをかけ、バルブタイミング制御を終了す
る。
【００１９】
【発明の効果】３台マルチで使用した場合、各クライオ
ポンプへ供給されるヘリウムガス量が減少するため、冷
凍能力、冷却降下時間に影響がある。本発明によれば、
冷凍能力のバラツキを最小限に抑え、クールダウン時間
を大幅に短縮できる。
ポンプへ供給されるヘリウムガス量が減少するため、冷
凍能力、冷却降下時間に影響がある。本発明によれば、
冷凍能力のバラツキを最小限に抑え、クールダウン時間
を大幅に短縮できる。
【図１】マルチクライオポンプの制御システムの説明図
である。
である。
【図２】クールダウン加速方法のフローチャート図であ
る。
る。
【図３】加速制御のフローチャート図である。
【図４】ポンプモータ電流波形の読取手段を示す図であ
る。
る。
【図５】加速制御手段を示す図である。
【図６】バルブタイミング制御手段を示す図である。
【図７】従来のポンプの配置を示す図である。
【図８】従来の制御系を示す図である。
１ インバータ ２ トランス ３、４ リレー ８ 波形読取手段 ９ 加速制御手段 １０ バルブタイミング制御手段 ２４、２５、２６ 電動モータ ４０ 圧縮機 Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 クライオポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04B 37/08 F04B 37/16 F25B 9/14 530
Claims (1)
- 【請求項１】 電動ポンプモータによって往復動するピ
ストンの動きに応じて吸排気される一台の圧縮機からの
作動ガスを該ピストンにより画定されるシリンダ内の室
で断熱膨張させ極低温を発生させるマルチクライオンポ
ンプにおいて、少くとも３個のクライオポンプ用のポン
プモータの一つを電源に電流センサー、トランスおよび
インバータを介して接続し、残りのポンプモータを電源
に電流センサー、作動ガスの吸排気用バルブの開閉リレ
ー、トランスおよびインバータを介して接続し、各電流
センサーからの電流信号を波形読取手段を介して加速制
御手段に供給し、該加速制御手段からの加速制御信号を
インバータに送り各ポンプモータを高速回転させ、該ポ
ンプモータの高速回転制御終了後電流センサーからの電
流信号を波形読取手段を介してバルブタイミング制御手
段に切換え供給し、各リレーへのオン・オフ信号を供給
可能にしたことを特徴とするマルチクライオポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10402392A JP3293160B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | マルチクライオポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10402392A JP3293160B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | マルチクライオポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280467A JPH05280467A (ja) | 1993-10-26 |
| JP3293160B2 true JP3293160B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=14369665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10402392A Expired - Fee Related JP3293160B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | マルチクライオポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293160B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10311286A (ja) | 1997-05-12 | 1998-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 容量制御スクロール圧縮機 |
| US7127901B2 (en) | 2001-07-20 | 2006-10-31 | Brooks Automation, Inc. | Helium management control system |
| KR101456598B1 (ko) * | 2013-03-12 | 2014-11-03 | 주식회사 조인솔루션 | 가변용량형 크라이오 펌프시스템 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP10402392A patent/JP3293160B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05280467A (ja) | 1993-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |