JPH0587414A - 小型Ｈｅ 冷凍機の多台運転における個別温度制御による温度維持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型Ｈe 冷凍機の多段運転方法において、冷
媒流量の変化に伴う冷却ステ−ジの温度変化を冷凍機の
個別温度制御により抑制可能にすることを目的とする。 【構成】 小型Ｈe 冷凍機ａの多台運転において、冷却
ステ−ジの温度変化を温度制御装置２０によって予め抑
制することができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小型ヘリウム冷凍機の多
台運転において、冷媒流量の変化に伴う温度変化を冷凍
機の個別温度制御により維持する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図２に公知ヘリウムガスを冷媒とした蓄
冷式小型ヘリウム冷凍機の一例を示す(特公昭63−54369
号公報）。小型ヘリウム冷凍機ａはシリンダ１内にディ
スプレ−サ２が上下に往復動自在に設けられ、これによ
りシリンダ上部に上部室３が、シリンダ下部に下部室４
が形成される。ディスプレ−サ２の内部には蓄冷室５が
形成され、上部には上方に突出する駆動ピストン６が接
続されている。

【０００３】このようなシリンダ１の上方には、駆動モ
−タ７が配置され、この駆動モ−タ７によりロ−タリバ
ルブ８を回転させるとともに、ディスプレ−サ２をも往
復駆動する。すなわち、駆動モ−タ７の軸に偏心軸９が
接続されこの偏心軸９の偏心部が駆動ピストン６の中央
部を貫通し、前記偏心部と駆動ピストン６との間に二重
偏心円板機構等の回転・往復動変換機構１０が設けら
れ、さらに偏心軸９の先端にロ−タリバルブ８が接続さ
れている。

【０００４】ロ−タリバルブ８の入側には高圧ガス室１
１および高圧ガス入口管１２が設けられ、出側には低圧
ガス室１３および低圧ガス出口管１４が設けられてい
る。駆動ピストン６の先端部には駆動ガス室１５が形成
され、この室１５とロ−タリバルブ８が通路１６により
連通し、さらにロ−タリバルブ８と上部室３とが通路１
７によって連通している。このような構成によってロ−
タリバルブ８を回転することにより上部室３あるいは駆
動ガス室１５がそれぞれ高圧ガス室１１あるいは低圧ガ
ス室１３に連通する。

【０００５】このような構成のガス駆動型冷凍機におい
て、駆動モ−タ７によりロ−タリバルブ８を回転する
と、同時にディスプレ−サ２も上下に往復動する。

【０００６】今、ディスプレ−サ２が上死点（下部室４
の容積が最小で上部室３の容積が最大となる点、）付近
にある時、ロ−タリ−バルブ８の弁開閉作用により高圧
ガスが高圧ガス室１１からロ−タリバルブ８を経て通路
１７を通って上部室３に流入する。一方、駆動ガス室１
５内のガスは、通路１６、ロ−タリバルブ８を通って低
圧ガス室１３、低圧ガス出口管１４へと排出される。

【０００７】次に、ディスプレ−サ２は下死点へ向かっ
て上昇し、上部室３内のガスは蓄冷室５を通って冷却さ
れながら下部室４へ移動する。ここで、ディスプレ−サ
２の上下面の受圧面積は駆動ピストン６の断面積の分だ
け相異があるため、ディスプレ−サ２は差圧により上方
への力を受け、ディスプレ−サ２を引き上げるに必要な
駆動モ−タ７のトルクは軽減される。

【０００８】次に、ディスプレ−サ２が下死点付近に至
ったときは、ロ−タリバルブ８の流路切換によってシリ
ンダ１内は低圧ガス室１３へ連通し、下部室４の高圧ガ
スは膨張しながら蓄冷室５を通って上部室３に至り、さ
らに通路１７、ロ−タリバルブ８を通って低圧ガス室１
３へと排気され、下部室４内には膨張による所要の冷凍
力が発生する。このとき、駆動ガス室１５は高圧ガス室
１１と連通するため、駆動ピストン６は下方向の力を受
け、次にディスプレ−サ２が下降する場合の駆動力を与
える。

【０００９】このような小型ヘリウム冷凍機において、
圧縮機よりの冷媒を分配して冷凍機に送ることにより、
１台の圧縮機によって複数の冷凍機を運転することは周
知の技術である。しかし、このシステムにおいて、１台
または１台以上の冷凍機を止めた場合にガス密度が変化
し、残りの冷凍機の流量が変化するため、冷凍機ステ−
ジ温度が変化する（下がる）という問題があった。

【００１０】さらに詳しくいえば、多数のクライオパネ
ルの冷却あるいは多数の試料の冷却を行なう場合、１〜
２台の圧縮機に複数台の冷凍機を接続して運転する。冷
凍機が設定温度になる様、あらかじめ圧縮機、冷凍機の
系に冷媒ガスを封入する。設定温度はその冷凍機の出せ
る下限の温度より高い場合が大半である。したがって、
この系において、一台あるいは数台の冷凍機が停止する
と、停止した冷凍機の温度が上昇し、他の冷凍機の温度
が低下し過ぎてしまう。冷凍機が設定温度以下に冷える
と、クライオパネルでは所望の気体を吸着しにくくな
り、試料は所望の温度での測定ができないという不具合
が生ずる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の問題に鑑
み、冷媒流量の変化に伴う冷却ステ−ジの温度変化を冷
凍機の個別温度制御により抑制する方法を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【発明により解決した手段】小型Ｈe 冷凍機の多台運転
において、冷却ステ−ジの温度変化を温度制御装置２０
によって予め抑制するようにした。

【００１３】

【実施例】図１において、ａは小型ヘリウム冷凍機、１
８は圧縮機である。１９はＨe 用のホ−スである。２０
は温度制御装置、２１は冷凍機用ヒ−タである。

【００１４】運転中の複数個（図では５台）の冷凍機ａ
のうち、１台またはそれ以上を停止したとする。Ｈe 冷
媒の流量圧力は、圧縮機１８と複数台の冷凍機ａの系で
決るため、停止した冷凍機に応じて残りの冷凍機の個々
の圧力が増加する。

【００１５】冷凍機ａ内の圧力が増加すると、Ｈe 冷媒
流量が増加し、冷却ステ−ジの温度が下降する。逆に停
止中の圧縮機１８が再起動すると、冷凍機ａの圧力が低
下した場合には、冷却ステ−ジの温度が上昇する。これ
ら冷却ステ−ジの温度変化を温度制御装置２０、冷凍機
用ヒ−タ２１によりあらかじめ抑制する。

【００１６】以上のような構成であって、例えば半導体
製造装置内において清浄真空を得る冷却トラップにおい
て応用することができる。即ち、冷却パネルの温度変化
をセンサ−により感知し、温度制御装置２０にフィ−ド
バックする。これによりヒ−タ出力をコントロ−ルし、
パネル温度を一定にすることによって、真空槽内の分圧
変化を防ぐことができる。

【００１７】

【効果】多台運転の冷凍機ａを温度制御装置２０によっ
て制御することにより、複数個の冷凍機ａの一部を停止
し、冷媒流量が変化した場合、例えば(１)マルチシステ
ム内の冷凍機を意図的にダウンさせる場合、或いは(２)
クライオパネル，冷却トラップ等を再生させる場合、等
において運転中の冷凍機ａのステ−ジ温度を一定にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多台運転における小型Ｈe 冷凍機の温
度維持方法の説明図。

【図２】公知小型Ｈe 冷凍機の断面図。

【符号の説明】

ａ 冷凍機 １ シリンダ ２ ディスプレ−サ ３ 上部室 ４ 下部室 ５ 蓄冷室 ６ 駆動ピストン ７ 駆動モ−タ ８ ロ−タリバルブ ９ 偏心軸 １０ 回転・往復動変換機構 １１ 高圧ガス室 １２ 高圧ガス入口管 １３ 低圧ガス室 １４ 低圧ガス出口管 １５ 駆動ガス室 １６ 通路 １７ 通路 １８ 圧縮機 １９ ホ−ス ２０ 温度制御装置 ２１ 冷凍機用ヒ−タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 小型Ｈe 冷凍機の多段運転において、冷
   却ステ−ジの温度変化を温度制御装置(２０)によって予
   め抑制するようにしたことを特徴とする小型Ｈe冷凍機
   の多台運転における個別温度制御による温度維持方法。