JPH04236069A - 冷凍装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍装置に関し、特に複
数のクライオポンプを並列に配管接続した冷凍装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、クライオポンプはヘリウムガス
を吸入し、その際圧力は約１ｋｇ／ｃｍ２低下する。そ
して、クライオポンプが１台の場合には、クライオポン
プの吸入圧と排気圧は図２に実線で示したように変化す
る。又、１台の圧縮機から複数のクライオポンプに冷媒
を供給して、クライオポンプのマルチ運転を行う場合、
クライオポンプが同期したとき、即ち、それぞれのクラ
イオポンプでのヘリウムガスの吸入、排気のタイミング
が同時になった場合には、図２に破線で示したように、
クライオポンプの吸入圧（高圧側）の低下幅及び排気圧
（低圧側）の上昇幅が大きくなる。このため、図２のＡ
に示したように平均高低圧差がクライオポンプ１台の運
転のときの平均高低圧差Ｂより小さくなり、クライオポ
ンプの能力が低下する。

【０００３】上記クライオポンプの能力の低下を防止す
るために、例えば特開昭６３−１６２９７７号公報には
、ヘリウムガス吸排気弁の開閉サイクルの位相を位相検
出センサにより検出し、位相検出センサから位相信号が
位置差検出比較装置に送られて吸排気弁の位相差が求め
られ、この位相差があらかじめ設定された位相差と異な
れば、吸排気弁タイミング制御装置によって設定位相差
になるようにそれぞれのクライオポンプの冷凍機駆動源
の動作タイミングを調節するクライオポンプシステムが
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
て、複数のクライオポンプの位相差を求め、この位相差
が設定された位相差になるように制御するため、各クラ
イオポンプに位相検出センサを取り付ける必要があり、
又、吸排気タイミング制御装置が必要であり、制御機構
が複雑になるという問題が発生していた。又、例えば３
台以上のクライオポンプを並列に接続して運転している
とき、例えば２台或いは３台のクライオポンプが同期し
た場合には、クライオポンプの能力がアンバランスにな
り、冷凍能力が低下するおそれがあった。

【０００５】本発明は、複数台のクライオポンプが同期
したときの吸入圧の低下幅或いは排気圧の上昇幅を抑え
、クライオポンプの能力の低下を防止するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、圧縮機５、熱交換器６、オイルセパレータ
７、アドソーバ８及び並列に接続した複数のクライオポ
ンプ１，２，３，４をそれぞれ環状に配管接続した冷凍
装置において、オイルセパレータ７からクライオポンプ
１，２，３，４に至る高圧側の配管に第１バッファタン
ク９を設けた冷凍装置を提供するものであり、冷凍装置
の平均高低圧差の減少を僅かに抑え、能力の低下を僅か
にするものである。

【０００７】又、オイルセパレータ７からクライオポン
プ１，２，３，４に至る高圧側の配管に第１バッファタ
ンクを設け、かつ、クライオポンプ１，２，３，４から
圧縮機５に至る低圧側の配管に第１バッファタンク９よ
り容量が大きい第２バッファタンク１０を設け、冷凍装
置の平均高低圧差の減少を抑え、能力の低下を防止する
ものである。

【０００８】

【作用】冷凍装置の運転中、ヘリウムガスが第１バッフ
ァタンク９内或いは第３バッファタンク１５内に貯えら
れ、クライオポンプ１，２，３及び４が２台同期したと
き、３台同期したとき、或いは４台同期したときに、第
１バッファタンク９内或いは、第３バッファタンク１５
内のヘリウムガスが各クライオポンプ１，２，３及び４
に分散して流れ、各クライオポンプの吸入圧の低下幅が
僅かに抑えられ，平均高低圧差の低下を小さく抑えるこ
とができ、冷凍装置の能力の低下を僅かにすることが可
能になる。

【０００９】又、クライオポンプ１，２，３及び４が同
期した場合にも、第１バッファタンク９内或いは第３バ
ッファタンク１５内に貯えられていたヘリウムガスが各
クライオポンプに流れ、かつ、各クライオポンプから圧
縮機５に至る低圧側の空間の容積が第２バッファタンク
１０によって大幅に大きくなり、各クライオポンプから
吐出したヘリウムガスが第２バッファタンク１０を含む
低圧側の空間に吸収され、各クライオポンプの吸入圧の
低下幅及び排出圧の上昇幅を僅かに抑え、この結果、平
均高低圧差の減少を抑え、冷凍能力の低下を防止するこ
とが可能になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１１】図１は複数のクライオポンプが接続され、
ヘリウムガスを用いた冷凍装置の冷媒回路図である。 １，２，３及び４はクライオポンプであり、各クライオ
ポンプ１，２，３及び４は並列に配管接続されている。 又、５は圧縮機、６は熱交換器、７は内部にグラスウー
ルが設けられたオイルセパレータ、８は内部に活性炭が
充填されたアドソーバ、９は第１バッファタンク、１０
は第２バッファタンク、１１はアキュームレータ（以下
アキュームという）であり、それぞれは環状に配管接続
されている。又、１２は差圧弁であり、この差圧弁１２
は第１バッファタンク９の出口側の配管１３と第２バッ
ファタンク１０の入口側の配管１４との間に配管接続さ
れ、クライオポンプ１，２，３及び４の入口側と出口側
との圧力差（以下高低圧差という）を例えば１４ｋｇ／
ｃｍ２以下に保つ。

【００１２】上記のように４台のクライオポンプ１，２
，３及び４を並列に配管接続した場合には、第１バッフ
ァタンク９の容積を圧縮機５からクライオポンプ１，２
，３及び４に至る高圧側の回路の容積の４倍程度にする
。ここで、クライオポンプが３台並列に接続された場合
には第２バッファタンク１０の容積を３倍程度、２台並
列の場合は２倍程度にする。そして、オイルセパレータ
７の容積が例えば３リットル、アドソーバ８の容積が例
えば３リットルであり、配管を含めた高圧側の回路の容
積が例えば７リットルの場合には、第１バッファタンク
９の容積は高圧側の容積の３倍の例えば２１リットルに
する。又、第１バッファタンク９の圧力、即ち、クライ
オポンプ１，２，３及び４の入口側（低圧側）の圧力が
例えば約２１ｋｇ／ｃｍ２であり、第２バ　ッファタン
ク１０の圧力、即ち、クライオポンプ１，２，３及び４
の出口側（高圧側）の圧力が例えば７ｋｇ／ｃｍ２であ
る場合には、第２バッファタンク１０の容積は第１バッ
ファタンク９の容積の３倍であり、例えば６３リットル
である。

【００１３】上記のように第１バッファタンク９を高圧
側に設けることによって、第１バッファタンク９にヘリ
ウムガスが貯えられ、高圧側の容積は増加し、冷凍装置
の運転中にクライオポンプ１，２，３及び４が同期した
場合に、第１バッファタンク９に貯えられたヘリウムガ
スがクライオポンプ１，２，３及び４へ送られて吸入圧
の低下幅を抑えることができる。又、第２バッファタン
ク１０を低圧側に設けることによって、低圧側の容積は
大幅に増加し、クライオポンプ１，２，３及び４が同期
した場合にクライオポンプ１，２，３及び４から吐出し
たヘリウムガスが第２バッファタンク１０に吸収され、
排気圧の上昇幅を抑えることができる。この結果、平均
高低圧差が減少することを回避することができ、冷凍能
力の低下を防止することができる。

【００１４】又、クライオポンプ１，２，３及び４のう
ち例えば３台のクライオポンプ１，２及び３又は２台の
クライオポンプ１及び２が同期した場合に、第１バッフ
ァタンク９に貯えられていたヘリウムガスが各クライオ
ポンプへ流出し、又、各クライオポンプから流出したヘ
リウムガスが第２バッファタンク１０によって吸収され
て吸入圧の低下幅及び排気圧の上昇幅を抑えることがで
き、それぞれのクライオポンプ１，２，３及び４の能力
がアンバランスになることを回避できる。この結果、冷
凍装置の能力の低下を防止することができる。

【００１５】上記実施例において、アドソーバ８の出口
側、即ち高圧側に第１バッファタンク９を設け、アキュ
ーム１１の入口側、即ち低圧側に第２バッファタンク１
０を設けた冷凍装置について説明したが、例えば、高圧
側に第１バッファタンク９を備え、低圧側に第２バッフ
ァタンク１０を備えていない冷凍装置においても、吸入
圧の低下幅を抑えて平均高低圧差の低下を小さく抑える
ことができ、この結果、能力の低下を僅かにすることが
できる。

【００１６】又、図１に破線で示したように、オイルセ
パレータ７からアドソーバ８に至る配管の途中に第３バ
ッファタンク１５を設けた場合にも、吸入圧の低下幅を
僅かに抑え、冷凍能力の低下を僅かに抑えることができ
る。又、第３バッファタンク１５にオイルセパレータ７
からヘリウムガスと共に流れて来たオイルの一部が付着
し、第３バッファタンクにオイルが溜るので、アドソー
バ８に流れるオイルの量を減少することができ、アドソ
ーバ８の交換期間を長くすることができる。

【００１７】又、第３バッファタンク１５及び第２バッ
ファタンク１０を高圧側及び低圧側に設けることによっ
て吸入圧の低下幅及び排気圧の上昇幅を抑えることがで
き、この結果、冷凍能力の低下を防止することができる
。

【００１８】さらに、上記実施例において、クライオポ
ンプを４台並列に接続した冷凍装置について説明したが
、例えば２台、３台、或いは５台等の複数のクライオポ
ンプを並列に接続した冷凍装置においても、アドソーバ
の出口側、或いはアキュームの入口側にバッファタンク
を設けることによって吸入圧の低下及び排気圧の上昇を
僅かに抑えることができ、この結果、能力の低下を回避
することができる。ここで、例えば３台のクライオポン
プを並列に接続した場合には、アドソーバの出口側のバ
ッファタンクの容積を高圧側の容積の例えば２倍に設定
し、バッファタンクの入口側のバッファタンクの容積を
アドソーバの出口側のバッファタンクのさらに３倍に設
定する。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成された冷凍装
置であり、オイルセパレータから圧縮機に至る高圧側の
配管にバッファタンクを設けているので、複数のクライ
オポンプが同期した場合に、バッファタンクに貯えられ
ていたガスが各クライオポンプへ流出し、吸入圧の低下
幅を僅かに抑えることができ、冷凍能力の低下を僅かに
抑えることができる。

【００２０】又、高圧側の配管にバッファタンクを設け
、かつ、圧縮機の入口側の配管に高圧側のバッファタン
クより容量が大きいバッファタンクを設けることによっ
て高圧側及び低圧側の容積は増加し、複数のクライオポ
ンプが同期した場合に、高圧側のバッファタンクに貯え
られていたヘリウムガスが各クライオポンプへ流れ、か
つ、バッファタンクを備えて容積が大きくなった低圧側
の空間に各クライオポンプから流出したヘリウムガスが
吸収され、吸入圧の低下幅及び排出圧の上昇幅を僅かに
抑え、平均圧力差の低下を防止して、冷凍能力の低下を
回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷媒回路図である。

【図２】クライオポンプの吸入圧と排気圧の特性図であ
る。

【符号の説明】

１，２，３，４　　クライオポンプ ５　　圧縮機 ６　　熱交換器 ７　　オイルセパレータ ８　　アドソーバ ９　　第１バッファタンク １０　　第２バッファタンク １５　　第３バッファタンク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機、熱交換器、オイルセパレータ
   、アドソーバ及び並列に接続した複数のクライオポンプ
   をそれぞれ環状に配管接続した冷凍装置において、オイ
   ルセパレータからクライオポンプに至る高圧側の配管に
   バッファタンクを設けたことを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】　　圧縮機、熱交換器、オイルセパレータ
   、アドソーバ及び並列に接続した複数のクライオポンプ
   をそれぞれ環状に配管接続した冷凍装置において、オイ
   ルセパレータからクライオポンプに至る高圧側の配管に
   バッファタンクを設け、かつ、クライオポンプから圧縮
   機に至る低圧側の配管に上記バッファタンクより容量が
   大きいバッファタンクを設けたことを特徴とする冷凍装
   置。