JPH0315677A

JPH0315677A - マルチヘツドクライオポンプ

Info

Publication number: JPH0315677A
Application number: JP8245490A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Okumura; 暢朗奥村; Atsuyuki Miura; 三浦　篤之
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1991-01-24
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JP2926853B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、１つの圧縮機で複数台のタライオポンプを駆
動するマルチヘツドクライオポンプに関する。

（従来の技術）従来のマルチへッドクライオポンプとして特開昭６３−
５７８８１号公報に示されるものがあった．このものは
、１つの圧縮機で複数台のタライオポンプを駆動する時
に、各クライオポンプが同時に吸排気弁（弁機構）を開
いて、一時的に圧縮比が低下しタライオポンプの性能が
低下するのを防ぎ、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ために、タライオポン
ブの動作位置をエンコーダにより検出するようにしてい
る．つまり、吸排気弁をカムを介して駆動する電動モー
タの回転位置をエンコーダにより検出するか、もしくは
吸排気弁の開閉状態をセンサーにより検出し、１台のク
ライオボンプが高圧ガス吸入行程の時には他のクライオ
ポンプが高圧ガス吸入行程にならないように、エンコー
ダからの信号に応じて制御装置により電動モータへの供
給電流を制御している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記した従来の装置においては、各クラ
イオポンプの動作位置を検出するために、エンコーダも
しくはセンサーを各タライオポンプに組み込む必要があ
って、タライオポンプの大幅な改造が必要となり、その
ためにコストが増大するばかりでなく、制御装置と各タ
ライオポンプとをケーブル等により連結する必要があり
、遠隔操作する場合にはその設置に手間がかかるという
問題があった。

そこで本発明は、クライオポンプの大幅な改造を要する
ことなく、１つの圧縮機で複数台のクライオボンプを効
率良く駆動させることを、その技術的課題とする。

〔発明の構戒〕

（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、電
動モータにより往復動されるピストンに連動する弁機構
を介して吸排される作動ガスを断熱膨張させ、発生した
極低温をクライオバネルに熱伝導させて、クライオパネ
ルに容器内の分子を吸着し、容器内を真空化するタライ
オポンプの複数台を、１台の圧縮機に接続してなるマル
チへッドクライオポンプにおいて、各クライオポンプを
駆動する前記各電動モータの供給電流を夫々検出する電
流検出手段と、該電流検出手段により検出された夫々の
電流値に応じて前記各弁機構の開閉時期を互いに等間隔
に制御する弁開閉時期制御手段とを設けたことである。

上記構或のマルチへッドクライオポンプの弁開閉時期制
御手段は、前記各電動モータと電源との連結を開閉する
電源開閉手段を前記各電流検出手段により検出された夫
々の電流値の最大値が等間隔になるように開閉制御させ
るのが望ましい．（作用）クライオボ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、各タ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、各タライオポンプへの供給電流の最大値が等間
隔になるように弁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。

（実施例）以下、本発明に従ったマルチヘツドクライオポンプの一
実施例を図面に基づき説明する。

第１図及び第２図は、３つのクライオポンプ１０，２０
及び３０を１つの圧縮機４０で作動させた例を示す。第
１図において、タライオポンプｌＯを代表して示すよう
に、各タライオボンブは、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１１と、該膨張シリンダ１１
内を往復摺動する膨張ピストン１２と、該膨張ピストン
１２を駆動する電動モータ１３　（２３．３３）、膨張
シリンダ１ｌ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１４と、膨張ピストン１２の往復動
に応じて作動し圧縮機４０の吐出口を蓄冷器１４に連通
ずる高圧弁ｌ５と、膨張ピストンｌ２の往復動に応じて
作動し圧縮機４０の吸入口を蓄冷器１４に連通ずる低圧
弁１６とからなっている。尚、高圧弁１５及び低圧弁１
６は本発明における弁機構を構威している．かかる構戒のクライオポンプ１０　（２０．３０）にお
いては、電動モータ１３　（２３．３３）が回転し、膨
張ピストン１２が上死点から下死点に向けて移動し始め
ると、高圧弁１５が開弁し、圧縮機４０からの作動ガス
が蓄冷器ｌ４にて熱交換されて、冷却された作動ガスが
膨張シリンダｌｌ内に導入される。その後、所定のタイ
ミングにより高圧弁１５は閉じられ且つ低圧弁１６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１１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１２が下降する時には、所定のタイミング
により高圧弁１５が開き且つ低圧弁１６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１４にてそこに
蓄えられている冷気と熱交換する。

第２図において、圧縮機４０は上述したように３つのク
ライオポンプｔｏ．２０．３０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１０，２０．３０の各電動モータ
１３，２３．３３に接続されており、該電源線４２には
本発明における弁開閉時期制御回路５０が介装されてい
ると共に、各電動モータ１３，２３．３３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４３，４４．
４５が介装されている。また、クライオボンプ１０．２
０の電動モータ１３，２３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４６．４７が介装されてい
る。

第３図及び第４図に弁開閉時期制御回路５０の回路構戒
の概略を示す．尚、第４図の各ブロック中に示すグラフ
は各々の出力波形を示す。各クライオポンブ１０　（２
０．３０）の電動モータ１３（２３．３３）の供給電流
の脈動波形を検出する各電流センサ４３　（４４．４５
）の出力端は、夫々周知な全波整流回路Ａｌ　（Ｂｌ，
Ｃｌ）に接続されている。各全波整流回路Ａｔ　（Ｂｌ
，ＣＬ）の出力端は夫々周知な波形整形回路Ａ２　（Ｂ
２，Ｃ２）を介してパルス幅調整回路Ａ３　（Ｂ３，Ｃ
３）に接続されている．また、電流センサ４５の出力端
は波形整形回路Ｄ１に接続されていて、波形整形回路Ｄ
１の出力端より駆動パルス抽出回路Ｄ２を経て電動モー
タ３３の駆動パルスが抽出される。尚、本実施例におい
ては、各電動モータ１３，２３．３３は５０パルスでｌ
回転するものであり、また各パルス幅調整回路Ａ３　（
Ｂ３，Ｃ３）は各電動モータ１３，２３．３３への供給
電流の変化を１周期に１つの所定幅（駆動パルスの所定
数分）のパルスを有するパルス波形に変換するパルス幅
調整回路Ｃ３の出力端及び駆動パルス抽出回路Ｄ２の出
力端は、夫々シフト回路Ａ４，Ｂ４に接続されている。

シフト回路Ａ４，Ｂ４は、第５図にシフト回路Ｂ４を代
表して示すように、シフトレジスタＳＲＩにより構或さ
れている。

シフトレジスタＳＲＩは本実施例においては、パルス幅
調整回路Ｃ３の出力パルスを基準パルスとして駆動パル
スの３２パルス分遅らせたパルスを出力するものである
。尚、シフト回路Ａ４は同様にパルス幅調整回路Ｂ３の
出力パルスを基準パルスとして駆動パルスの１６パルス
分遅らせたパルスを出力する。

シフト回路Ａ４，Ｂ４の出力端は、夫々不一敗検出回路
Ｅｌ，Ｅ２に接続されている。不一致検出回路Ｅｌ，Ｅ
２はパルス幅調整回路Ａ３，Ｂ３の出力パルスと、各シ
フト回路Ａ４．８４からの遅延パルスとが一致するよう
に各リレー４５．４６を開閉させる。不一致検出回路Ｅ
ｌ，Ｅ２は、第５図に不一致検出回路Ｅ２を代表して示
すように、ＡＮＤ回路Ｇｌ，ＯＲ回路Ｇ２，インバータ
Ｇ３，フリツプフロツプＦ１及びシフトレジスタＳＲ２
とから構威されている。フリップフロップＦｌの入力端
子ＤにはシフトレジスクＳＲＩの反転端子Ｑが接続され
ており、またリセット端子Ｒには、ＯＲ回路Ｇ２の出力
端子が接続されている．また、フリツブフロツプＦｌの
出力端子Ｑには、シフトレジスタＳＲ２の入力端子Ｄが
接続されており、クロツク端子ＣＬには、ＡＮＤ回路Ｇ
ｌの出力端子が接続されている。

シフトレジスタＳＲ２は、入力端子Ｄに入力されるパル
スを駆動パルスの３パルス分遅らせてリレー４７，ＯＲ
回路Ｇ２の入力．端子及びインバータＧ３の入力端子に
接続される出力端子Ｑ３に出力する。ＡＮＤ回路Ｇ１の
入力端子にはインバータＧ３の出力端子が接続されてい
ると共に、パルス幅調整回路Ｂ３の出力端子が接続され
ている。

これにより、フリップフロップＦ１の入力端子Ｄに入力
されるパルス信号がＨレベルの時に、ＡＮＤ回路Ｇ１の
出力信号がＬレベルからＨレベルに移行し、クロツク端
子ＣＬにＨレベルの信号が印加されると、フリツプフロ
ツプＦ１の出力端子ＱにＨレベルの信号が出力される。

その結果、シフトレジスタＳＲ２が３パルス遅れて出力
端子Ｑ，にＨレベルの信号を出力し、リレー４７をＯＦ
Ｆさせ、電動モータ２３への通電を遮断する。

以上の構成からなる本実施例においては、各クライオポ
ンプ１０，２０．３０を駆動する電動モータ１３，２３
．３３は周波数に同期して一定回転で回転するようにな
っている。この時、各電動モータ１３，２３．３３は、
各クライオポンプ１０，２０．３０の各行程に応じてそ
の１回転中に負荷が変化し、同電動モータ１３，２３．
３３に流れる電流もそれに比例して変化する。従って、
電流センサ４３，４４．４５により供給電流の変化を検
出することにより、各クライオポンプ１ｏ，２０．３０
の動作位置を検出することができ、各供給電流が最大で
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。

それゆえ、各パルス幅調整回路Ａ３　（Ｂ３，Ｃ３）の
出力パルスがＨレベルにある時には、各クライオポンプ
１０．２０．３０が夫々圧縮行程にある。

しかして本実施例においては、クライオポンプ３０への
供給電流を所定のパルス信号に変換したパルス幅調整回
路Ｃ３の出力パルスを基準パルスとして、シフト回路Ａ
４によりｌ６パルス分遅らした遅延パルスを作威し、不
一致検出回路Ｅ１により該遅延パルスに一敗するように
パルス幅調整回路Ａ３の出力パルスの立ち上がり（Ｌレ
ベル→Ｈレベル）を遅らせる。また同様に、パルス幅調
整回路Ｃ３の出力パルスを基準パルスとして、シフト回
路Ｂ４により３２パルス分遅らした遅延パルスを作威し
、不一致検出向路Ｅ２により該遅延パルスに一致するよ
うにパルス幅調整回路Ｂ３の出力パルスの立ち上がり（
Ｌレベル→Ｈレベル）を遅らせる。即ち、次のようにシ
フト回路Ｂ４（Ｂ３）及び不一致回路Ｅ２　（Ｅｌ）は
作動する。

第５図及び第６図において、各クライオポンプが起動さ
れシフトレジスタＳＲＩの入力端子Ａにパルス幅調整回
路Ｃ３の出力パルスが人力されると、駆動パルスの３２
パルス分経時するまでは、反転端子ＱにはＨレベルの信
号が出力され、出力端子ＱにはＬレベルの信号が出力さ
れる。この状態で、パルス幅調整回路Ｂ３の出力パルス
Ｂ３がＬレベルからＨレベルに立ち上がり、ＡＮＤ回路
Ｇｌの出力信号がＬレベルからＨレベルに移行し、フリ
ツプフロツプＦｌのクロツク端子ＣＬにＨレベルの信号
が印加されると、フリツプフロツプＦ１の出力端子Ｑに
Ｈレベルの信号が出力される。

その結果、シフトレジスタＳＲ２が３パルス遅れて出力
端子Ｑ，にＨレベルの信号を出力し、リレー４７をＯＦ
Ｆさせ、電動モータ２３への通電を遮断し、パルス幅調
整回路Ｂ３の出力パルスＢ３の立ち上がりを遅らせる。

シフトレジスタＳＲ２の出力端子Ｑ，にＨレベルの信号
が出力されると、ＯＲ回路Ｇ２の出力がＨレベルとなっ
て、Ｈレベルの信号がフリップフロツプＦ１のリセット
端子Ｒに入力される。そのため、フリツプフロップＦ１
がリセットされて、出力端子ＱがＬレベルとなり、シフ
トレジスタＳＲ２の出力端子Ｑ，に３パルス遅れてＬレ
ベルの信号が出力される。それと同時に、インバータＧ
３の出力端子がＬレベルとなり、フリップフロップＦｌ
のクロック端子ＣＬへの人力信号がＬレベルになる。

以上の作動を繰り返し、リレー４７がＯＮ−ＯＦＦを繰
り返すことにより、パルス幅調整回路Ｂ３の出力パルス
の立ち上がり（Ｈレベル）と基準パルス（パルス幅調整
回路Ｃ３の出力パルス）より３２パルス遅れて立ち上が
る遅延パルスの立ち上がり（Ｈレベル）とが一致（フリ
ップフロップＦ１のクロック端子ＣＬにＨレベルの信号
が入力されると同時にシフトレジスタＳＲＩの反転端子
ＱにＬレベルの信号が出力される）される。尚、シフト
回路Ａ４及び不一致回路Ｅ１により、同様にパルス幅調
整回路Ａ３の出力パルスの立ち上がり（Ｈレベル）と基
準パルス（パルスＩＩ　調整回ＲＣ３の出力パルス）よ
り１６パルス遅れて立ち上がる遅延パルスの立ち上がり
（Ｈレベル）とが一致される。

従って、弁開閉時期制御回路５０により、パルス幅調整
回路Ｃ３の出力パルスのＨレベル間（クライオポンプ３
０の電動モータ３３への供給電流の最大値間）にパルス
幅調整回路Ａ３，Ｂ３の各出力パルスのＨレベルが等間
隔に現れるようになる。その結果、効率良く均等に圧縮
機４０よりの作動ガスを各タライオポンプ１０，２０．
３０に供給することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、タライオポンプ
本体に大幅な改造を要することなく、従来設備に電流検
出手段及び電源開閉手段を付加するだけで、コストを増
大することなく、効率良く均等に圧縮機よりの作動ガス
を各タライオポンプに供給することができる。

また、本発明においては従来設備に付加する電流検出手
段及び電源開閉手段がタライオポンプと物理的には接触
してないため、ガス洩れ，機械故障等の心配がない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に従ったマルチヘッドクライ
オボンブの一実施例を示す概略構威図、第３図及び第４
図は本発明における弁開閉時期制御手段の概略ブロック
図、第５図は本発明における弁開閉時期制御手段の一実
施例の一部を示す回路図、第６図は第５図に示す回路の
論理表である．１０，　　２０．　　３０・・ピストン、１３１５・・・高圧弁（弁機構）、４０・、４３，４４．４５段）、４６．４７・・・・クライオポンプ、ｌ２・，２３．３３・・・電動モータ（弁機構）、１６・・・低圧弁・・圧縮機、４２・・・電源線・・・電流センサ（電流検出手・・リレー（電源開閉手段）、５０・・・弁開閉時期制御回路（弁開閉時期制御手段
）、Ａｌ，Ｂｌ，Ｃｌ・・・全波整流回路（弁開閉時期
制御手段）、Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ１・・・波形整形回
路（弁開閉時期制御手段）、Ｄ２・・・駆動パルス抽出
回路（弁開閉時期制御手段）、Ａ３，Ｂ３，Ｃ３・・・
パルス幅調整回路（弁開閉時期制御手段）、Ａ４，Ｂ４
・・・シフト回路（弁開閉時期制御手段Ｌ　Ｅｌ，Ｅ２
・・・不一致検出回路（弁開閉時期制御手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電動モータにより往復動されるピストンに連動す
る弁機構を介して吸排される作動ガスを断熱膨張させ、
発生した極低温をクライオパネルに熱伝導させて、クラ
イオパネルに容器内の分子を吸着し、容器内を真空化す
るクライオポンプの複数台を、１台の圧縮機に接続して
なるマルチヘツドクライオポンプにおいて、前記各クラ
イオポンプを駆動する前記各電動モータの供給電流を夫
々検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出
された夫々の電流値に応じて前記各弁機構の開閉時期を
互いに等間隔に制御する弁開閉時期制御手段とを備えて
いることを特徴とするマルチヘツドクライオポンプ。
（２）前記弁開閉時期制御手段は、前記各電動モータと
電源との連結を開閉する電源開閉手段を前記各電流検出
手段により検出された夫々の電流値の最大値が等間隔に
なるように開閉制御させることを特徴とする請求項（１
）に記載のマルチヘツドクライオポンプ。