JPH04272486A

JPH04272486A - マルチヘッドクライオポンプ装置

Info

Publication number: JPH04272486A
Application number: JP3315591A
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: 1991-02-27
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1992-09-29
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JP2987960B2

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、１基の圧縮機で複数基
のクライオポンプを駆動するマルチヘットクライオポン
プ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−５７８８１号公報には、各
クライオポンプが同時に吸排気弁を開くことにより、一
時的に圧縮比が低下して、クライオポンプの性能が低下
することを防止するための機構が開示されている。

【０００３】上記機構では、吸排気弁をカムを介して駆
動する電動モ−タの回転位置をエンコ−ダにより検出し
、又は、吸排気弁の開閉状態をセンサにより検出して、
同時に複数基のクライオポンプが同一の行程　（例：　
高圧ガス吸入行程）　にならないように、上記検出信号
に応じて電動モ−タへの供給電流を制御して、各クライ
オポンプの行程をずらしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６３−５７８８
１号公報の機構は、エンコ−ダ又はセンサを各クライオ
ポンプに組み込まなければならない。このため、クライ
オポンプの大幅な改造を要し、コスト増となるばかりで
なく、制御装置と各クライオポンプとをケ−ブル等で接
続する必要があり、設置に手間を要する。

【０００５】このため、本出願人は、先に、各クライオ
ポンプを駆動する各電動モ−タへの供給電流をそれぞれ
検出して、各検出値の１周期内のピ−クが等間隔となる
ように各電動モ−タの駆動をオン・オフ制御することに
より、上記課題を解決した装置を出願している。

【０００６】上記装置では、上記ピ−クの時刻として、
検出される電流値が所定の閾値を越える時刻を採用して
いる。このため、電流検出用のセンサからの信号波形の
歪み等によって検出値が上記閾値を越えた場合にも、そ
の時刻を、ピ−ク時刻として検出してしまうという不具
合があった。即ち、クライオポンプの１回転に対して、
１パルスを発生させたいにもかかわらず、２パルスを発
生してしまう場合があった。本発明は、かかる問題点を
解決するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項に記載
の如く、各クライオポンプを駆動する各電動モ−タへの
供給電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、検出され
る電流値を所定の閾値に基づいてパルス波に波形整形す
る波形整形手段と、電流値が所定の閾値を越えた後の１
周期内の一定時間、電流値が所定値を越えたことを波形
整形手段に認識させないための一定時間認識禁止手段と
、各電動モ−タへの供給電流に基づくパルス波が等間隔
となるように各電動モ−タを制御する制御手段とを備え
たマルチヘットクライオポンプ装置である。

【０００８】

【作用】各クライオポンプを駆動する各電動モ−タへの
供給電流は、各クライオポンプが高圧ガス吸入行程にあ
る時にピ−クとなる。各波形整形手段は、各検出電流値
が上昇し始めて所定の閾値を越えた時、パルスを発生す
る。これに対応して、制御手段は、各電動モ−タによる
パルスが等間隔となるように、各電動モ−タの駆動を制
御する。こうして、各クライオポンプの行程は、それぞ
れ等間隔にずれるように運転される。

【０００９】また、上記に於いて、なんらかの理由によ
り検出電流に歪みが発生して、検出値が所定の閾値を越
えた場合には、一定時間認識禁止手段が機能して、波形
整形手段の機能を制限する。即ち、そのこと（１周期内
に検出値が再び所定の閾値を越えたこと）が、波形整形
手段によって認識され、該時刻をピ−ク時刻として電動
モ−タを制御することが妨げられる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１　、
及び、図２　は、実施例にかかるマルチヘッドクライオ
ポンプ装置の概略構成図である。図示のように、本マル
チヘッドクライオポンプ装置では、３　台のクライオポ
ンプ１０，２０，３０を、１　台の圧縮機４０で動作さ
せる。

【００１１】（１）クライオポンプの機構及び原理まず
、クライオポンプの機構及び作動原理を、クライオポン
プ１０に即して説明する。なお、クライオポンプ２０，
３０　は、クライオポンプ１０と同様である。

【００１２】クライオポンプ１０は、膨張シリンダ１１
、膨張シリンダ１１内を往復摺動する膨張ピストン１２
、膨張ピストン１２を駆動する電動モ−タ１３、膨張シ
リンダ１１と圧縮器４０との間に介装された蓄冷器１４
、圧縮機４０の吐出口を蓄冷器１４に連通する高圧弁１
５、圧縮機４０の吸入口を蓄冷器１４に連通する低圧弁
１６を有する。

【００１３】上記に於いて、膨張シリンダ１１は膨張ピ
ストン１２の往復摺動により内部の作動ガスを断熱膨張
する。また、蓄冷器１４は作動ガスを熱交換する。また
、高圧弁１５、及び、低圧弁１６は、それぞれ、膨張ピ
ストン１２の往復摺動に対応して作動する。即ち、電動
モ−タ１３に駆動されて膨張ピストン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１４にて熱交換され
て、冷却された作動ガスが膨張シリンダ１１内に導入さ
れる。その後、所定のタイミングにより高圧弁は閉じら
れ、且つ、低圧弁１６が開かれることにより、作動ガス
は圧縮機に吸引される。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
によって高圧弁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
の時、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。

【００１４】（２）弁開閉時期制御の原理次に、図２　
に即して、本マルチヘッドクライオポンプ装置での弁開
閉時期制御の原理を説明する。制御は、下記に述べるよ
うに、各駆動モ−タ１３，２３，３３の電流値のピ−ク
を検出して、これらが、略等間隔となるように行われる
。

【００１５】即ち、各電動モ−タ１３，２３，３３に加
わる負荷は、各クライオポンプの行程に対応してそれぞ
れ変化し、このため、各電動モ−タ１３，２３，３３に
流れる電流も、該各行程に対応してそれぞれ変化する。例えば、クライオポンプが高圧ガス吸入行程にある場合
に、電流値は最大となる。したがって、電流値のピ−ク
が等間隔となるように制御することにより、各クライオ
ポンプを適切なタイミングで制御し得ることとなる。

【００１６】前述のように、圧縮機４０は、各クライオ
ポンプ１０，２０，３０に、作動ガス管４１を介して連
通されている。また、図２　に示すように、圧縮機４０
は、電源線４２，４２，４２を介して各クライオポンプ
１０，２０，３０の各電動モ−タ１３，２３，３３に接
続されている。電源線４２には、弁開閉時期制御回路５
０が介装されており、また、各電源線４２，４２，４２
には、各電動モ−タ１３，２３，３３への電源線に供給
される供給電流を検出するための電流センサ４３，４４
，４５が、それぞれ、介装されている。また、クライオ
ポンプ１０，２０　の電動モ−タ１３，２３　への電源
線４２，４２　には、電源開閉手段であるリレ−４６，
４７　が介装されている。

【００１７】即ち、本装置では、各電動モ−タ１３，２
３，３３に供給される電流を電流センサ４３，４４，４
５によって検出し、該電流のピ−クが略等間隔となるよ
うに、弁開閉時期制御回路５０によってリレ−４６，４
７　の接点を開閉させて、電動モ−タ１３，２３　をオ
ン・オフさせる。

【００１８】（３）弁開閉時期制御回路５０の概略図３
　は、弁開閉時期制御回路５０の回路構成を示すブロッ
ク図である。各ブロック中に於いて、波形は、当該ブロ
ックの出力波形を示す。また、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１は増幅
回路、Ａ２，Ｂ２，Ｃ２は全波整流回路、Ａ３，Ｂ３，
Ｃ３は積分回路・・・というように、アルファベットの
後に添えた数字により、同一の回路ブロックを示す。

【００１９】本実施例に於いて、各電動モ−タ１３，２
３，３３は、波形整形回路Ｄ１の出力パルス５０個で１
　回転するものとする。また、制御は、電動モ−タ３３
を基準として、電動モ−タ１３を１６パルス分、電動モ
−タ２３を３２パルス分、それぞれ、遅らせるように行
われる。

【００２０】図示のように、各電流センサ４３，４４，
４５からの出力は、各増幅回路Ａ１，Ｂ１，Ｃ１にて増
幅された後、各全波整流回路Ａ２，Ｂ２，Ｃ２にて全波
整流され、さらに、各積分回路Ａ３，Ｂ３，Ｃ３、各ゼ
ロクロス回路Ａ４，Ｂ４，Ｃ４を経た後、波形整形回路
Ａ５，Ｂ５，Ｃ５にて、例えば、ブロックＡ５に示すよ
うなパルスに波形整形される。なお、増幅回路Ｃ１の出
力は、波形整形回路　（駆動パルス抽出回路）Ｄ１　へ
も入力され、計数用のパルスを生成する。

【００２１】また、上記に於いて、ブロックＡ５の左側
のパルスが『クライオポンプ１０が高圧ガス吸入行程に
ある場合』に対応するパルスであり、一方、右側のパル
スは、電流検出センサ４３による検出時等の波形の歪み
等に起因して生成されたパルスである。本発明の装置で
は、上記右側のパルスは、一定時間読込禁止回路Ａ６，
Ｂ６，Ｃ６にて除去される。その詳細については、後述
する。

【００２２】このようにして『クライオポンプ１０が高
圧ガス吸入行程にある場合』に対応する各パルスが、一
定時間読込禁止回路Ａ６，Ｂ６，Ｃ６にてそれぞれ生成
されると、一定時間読込禁止回路Ａ６，Ｂ６　からの各
パルスは、それぞれ、シフト・不一致検出回路Ａ７，Ｂ
７　に入力する。一方、一定時間読込禁止回路Ｃ６から
のパルスは、基準パルスとしてシフト・不一致検出回路
Ａ７，Ｂ７　に入力する。

【００２３】シフト・不一致検出回路Ａ７，Ｂ７　では
、一定時間読込禁止回路Ａ６からの出力パルスが、一定
時間読込禁止回路Ｃ６からの出力である基準パルスから
、駆動パルス１６個分遅れるように、また、一定時間読
込禁止回路Ｂ６からの出力パルスが、一定時間読込禁止
回路Ｃ６からの出力である基準パルスから、駆動パルス
３２個分遅れるように、電源遮断回路Ａ８，Ｂ８　に対
して、それぞれ信号が出力される。該信号に対応して、
電源遮断回路Ａ８，Ｂ８　は、それぞれ、電動モ−タ１
３，２３　を、オン・オフ制御する。その詳細について
は、後述する。

【００２４】（４）一定時間読込禁止回路Ａ６，Ｂ６，
Ｃ６の詳細次に、図４　のブロック図、及び、図５　の
タイムチャ−トに即して、前記一定時間読込禁止回路Ａ
６の詳細を説明する。なお、一定時間読込禁止回路Ｂ６
，Ｃ６　についても、同様である。

【００２５】一定時間読込禁止回路Ａ６，Ｂ６，Ｃ６は
、波形整形回路Ａ５，Ｂ５，Ｃ５からの第１　のパルス
の検出後、一定時間　（駆動パルス３２個に相当する時
間）　、該波形整形回路Ａ５，Ｂ５，Ｃ５からのパルス
の読み込みを禁止する回路である。

【００２６】即ち、波形整形回路Ａ５からの出力パルス
は、Ｄ　フリップフロップＥ１のクロック入力とされる
。Ｄ　フリップフロップＥ１は、ＣＬＲ　端子がハイレ
ベル（Ｈ）　でないことを条件として、波形整形回路Ａ
５からの出力パルスの立ち上がりエッジで、Ｄ　端子の
状態をＱ　端子にラッチする。

【００２７】こうして、Ｄ　フリップフロップＥ１のＱ
　端子が（Ｈ）　になると、Ｑ　端子の反転状態を出力
するＱ　バ−端子はロ−レベル（Ｌ）　となる。このた
め、バイナリカウンタＥ２は、前記波形整形回路　（駆
動パルス抽出回路）Ｄ１　の出力である駆動パルスのカ
ウントを開始する。

【００２８】次に、上記駆動パルスが３２に達すると、
バイナリカウンタＥ２のＱ５端子は（Ｈ）　になる。こ
れにより、Ｄ　フリップフロップＥ１はリセットされ、
Ｄ　フリップフロップＥ１のＱ　端子は（Ｌ）　に、Ｑ
　バ−端子は（Ｈ）　になる。このため、バイナリカウ
ンタＥ２もリセットされ、１　周期が終了する。

【００２９】以上のように、一定時間読込禁止回路Ａ６
，Ｂ６，Ｃ６では、バイナリカウンタＥ２によるカウン
ト中に前段の波形整形回路Ａ５，Ｂ５，Ｃ５からのパル
ス入力が発生した場合には、該パルス入力は無視されて
、Ｄ　フリップフロップＥ１のＱ　端子からの出力状態
は変化せず、従前の状態を持続する。

【００３０】こうして、電流検出センサ４３，４４，４
５による検出時歪み等に起因して『クライオポンプ１０
，２０，３０が高圧ガス吸入行程にある場合』に対応し
ないパルスが生成された場合に、該パルスを除去する機
能が実現される。

【００３１】（５）シフト・不一致検出回路Ａ７，Ｂ７
，の詳細次に、図６　に即して、シフト・不一致検出回
路Ｂ７の詳細を説明する。なお、シフト・不一致検出回
路Ａ７についても同様である。

【００３２】図示の回路に於いて、シフトレジスタＳＲ
１　のＡ　端子へ一定時間読込禁止回路Ｃ６からの基準
パルスが入力すると、前記波形整形回路　（駆動パルス
抽出回路）Ｄ１　からの駆動パルスの３２個分の時間が
経過するまでの間、シフトレジスタＳＲ１　のＱ　端子
は（Ｌ）　に、Ｑ　バ−端子は（Ｈ）　に、それぞれ固
定される。

【００３３】この状態で、一定時間読込禁止回路Ｂ６か
らの出力が（Ｈ）　に立上がり、ＡＮＤ　ゲ−トの出力
が（Ｈ）　になると、フリップフロップＦ１のクロック
入力が（Ｈ）　となり、フリップフロップＦ１のＱ　端
子が（Ｈ）　となる。これにより、シフトレジスタＳＲ
２　は、上記駆動パルス３　個の経過後に、Ｑ３端子の
出力を（Ｈ）　にする。これにより、前記電源遮断回路
Ｂ８　（図３）は、リレ−４７の接点を遮断して、電動
モ−タ２３への通電を遮断する。こうして、前記一定時
間読込禁止回路Ｂ６の出力パルスの立上がりが遅れる。

【００３４】一方、シフトレジスタＳＲ２　のＱ３端子
が（Ｈ）　になると、ＯＲゲ−トの出力が（Ｈ）　にな
り、フリップフロップＦ１がリセットされ、Ｑ　端子出
力が（Ｌ）　となる。これにより、シフトレジスタＳＲ
２　のＱ３端子からは、上記駆動パルス３　個経過後に
、（Ｌ）　が出力される。このため、インバ−タＧ３の
出力は（Ｈ）　となり、次回の一定時間読込禁止回路Ｂ
６からの出力の立上がりを待機する。

【００３５】以上の作動を繰り返して、シフト・不一致
検出回路Ａ７，Ｂ７　からの信号で、電動モ−タ２３，
３３　をオン・オフさせることにより、電動モ−タ１３
，２３，３３を適切なタイミング　（略等間隔）で運転
する制御が実現される。なお、シフト・不一致検出回路Ａ７では、シフトレジス
タＳＲ１　は、駆動パルス３２個分ではなく、駆動パル
ス１６個分について、上述の制御を行う。

【００３６】

【発明の効果】以上、本発明は、各電動モ−タへの供給
電流の検出手段と、検出電流値を所定の閾値に基づいて
パルス波に波形整形する手段と、電流値が所定の閾値を
越えた後の１周期内の一定時間、電流値が所定値を越え
たことを波形整形手段に認識させないための手段と、各
電動モ−タのパルス波が等間隔となるように制御する手
段とを備えたマルチヘットクライオポンプ装置である。

【００３７】本発明によると、電動モ−タの検出電流が
歪み、１周期内に２回以上閾値を越える場合、波形整形
手段は、２回目以降、そのことを検出しない。このため
、検出信号の歪み等により、ピ−ク時刻を誤検出するこ
とが防止される。また、本発明は、上記機能を実現する
回路を付加することによって実現できるため、機構が簡
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例にかかるマルチヘッドクライオポンプ装
置の機構の概略を示す構成説明図である。

【図２】実施例にかかるマルチヘッドクライオポンプ装
置の検出対象、制御対象等を説明する構成図である。

【図３】弁開閉時期制御回路の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】一定時間読込禁止回路の構成を示すブロック図
である。

【図５】一定時間読込禁止回路の作動を示すタイムチャ
−トである。

【図６】シフト・不一致検出回路の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０　　クライオポンプ１３，２３，３３　　電動モ−タ４０　　　　　　　　圧縮機４１　　　　　　　　作動ガス管４２　　　　　　　　電源線４３，４４，４５　　電流センサ４６，４７　　　　　リレ−

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　電動モ−タによって往復駆動されるピ
ストンの運動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
、該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ッドクライオポンプ
装置に於いて、各クライオポンプを駆動する各電動モ−
タへの供給電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、検
出される電流値を所定の閾値に基づいてパルス波に波形
整形する波形整形手段と、電流値が所定の閾値を越えた
後の１周期内の一定時間、電流値が所定値を越えたこと
を波形整形手段に認識させないための一定時間認識禁止
手段と、各電動モ−タへの供給電流に基づくパルス波が
等間隔となるように各電動モ−タを制御する制御手段と
を備えたマルチヘッドクライオポンプ装置。