JPH06313640A - 極低温冷凍装置 - Google Patents

極低温冷凍装置

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JPH06313640A
JPH06313640A JP10299893A JP10299893A JPH06313640A JP H06313640 A JPH06313640 A JP H06313640A JP 10299893 A JP10299893 A JP 10299893A JP 10299893 A JP10299893 A JP 10299893A JP H06313640 A JPH06313640 A JP H06313640A
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JP
Japan
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oil
temperature
heat exchanger
compressor
outside air
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JP10299893A
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English (en)
Inventor
Tokuji Nishijo
徳二 西場
Shigeru Murayama
茂 村山
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 外気の温度が大幅に低下した時にも、圧縮機
の圧縮部においてオイル不足を来さないようにする。 【構成】 オイル熱交換器12Aと冷却ファン16との
間に電熱ヒータ42を設置し、温度センサ52が計測す
る外気温度が所定温度(例えば0℃)以下になると、コ
ントローラ62の指令により電熱ヒータ42に通電し、
温風がオイル熱交換器12Aに送風されるように設けて
あるので、外気の温度が大きく低下しても、オイル戻り
経路36を流れるオイルの温度は所定温度以下になるこ
とがない。このため、寒冷地の冬期などに外気温度が大
きく低下することがあっても、オイルの粘性が増加して
流量不足になることがないので、圧縮機11には常に十
分な量のオイルが供給され、年間を通して正常な状態で
運転されることから、極低温冷却器23では常に正常な
状態の冷却作用がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧ガス体を冷却媒体
として膨張冷却を行う極低温冷凍装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種の装置は、図3に例示した極低温
冷凍装置500のように、圧縮部100で加圧した冷媒
体、例えばヘリウムを極低温冷却部200に送って所要
の冷却を行った後、圧縮部100に戻し、再び加圧して
極低温冷却部200に送ると云う循環を行うと共に、圧
縮部100における種々の動作を円滑安定に行うための
調整部300を設けた構成になっている。
【0003】具体的に説明すると、圧縮機11により所
定のガス体、例えばヘリウムガスを冷媒体として用いて
加圧し、第2熱交換器12Bで圧縮による温度上昇分を
冷却した後、オイルセパレータ13に与えて加圧の際に
用いたオイル分を分流し、オイル分は後記する経路を介
して圧縮機11に戻し、冷却後の冷媒体をアドソーバ1
4に与える。アドソーバ14は、内部に活性炭などの吸
収剤を収納したものであり、オイルセパレータ13で分
流しきれなかった細かいオイル分を吸収分離して、冷媒
体のみを往路管21に送出する。
【0004】冷媒体は、供給弁22を介してクライオポ
ンプなどからなる極低温冷却機23で所要の冷却作用を
果した後、排出弁24・復路管25を経由してアキュム
レータ15に流入し、ここに一時的に貯溜されて、再び
圧縮機11で加圧されるという循環経路を辿る。
【0005】圧縮機11内での圧縮時に、オイルと冷媒
体の混合流体に生ずる発熱分を、第1熱交換器12Cに
おいて冷却する。
【0006】調整部300は、オイルセパレータ13の
オイル出口側と復路管25との間を側路する側路管31
の途中に設けた差圧弁32と均圧弁33とによって所要
の圧力調節を行うことにより、極低温冷却機23または
圧縮機11に対する不要な高圧などを側路して極低温冷
却機23と圧縮機11との異常運転を防止する調整動作
と、オイルセパレータ13で分離したオイル分を圧縮機
11に戻す側路管34に、キャピラリーチューブなどか
らなる減圧器35を設けて減圧する調整動作と、圧縮機
11内のオイルをオイル熱交換器12Aで冷却して再び
圧縮機11に戻すためのオイル戻り経路36に、キャピ
ラリーチューブなどからなる減圧器37を設けて減圧す
る調整動作と、を行うものである。
【0007】なお、第1熱交換器12Cは前記したよう
に冷媒体とオイルとの混合流体を冷却するための熱交換
器であり、冷媒体の圧縮熱の大半を冷却する。また、第
2熱交換器12Bは主として冷媒体を冷却するための熱
交換器であり、圧縮機11の動作部分、例えばモータ部
の発熱と、圧縮熱の熱伝導部分とを冷却する。また、オ
イル熱交換器12Aは主にオイルを冷却するための熱交
換器であり、圧縮機11内のオイルを冷却し、冷媒体の
圧縮過程における発熱を抑えるものである。
【0008】そして、これら第1熱交換器12C・第2
熱交換器12B・オイル熱交換器12Aに、冷却ファン
16を用いて相対的に冷たい空気(外気)を冷却用空気
として送風し、熱交換効率の改善を図っている。
【0009】しかし、上記構成の極低温冷凍装置500
は、しばしば空気の清浄な高地に建てられた例えば天文
台の観測機器に設けられることがあり、そのような高緯
度の寒冷地に設置する場合には、冬期に氷点下になるこ
とも珍しいことではない。
【0010】したがって、特開昭3−217763号公
報などに開示されている、オイル熱交換器12Aを水冷
する方式の極低温冷凍装置が、冷却水の凝固により使用
できないのはもちろん、図3に示したオイル熱交換器1
2Aを空冷する極低温冷凍装置500であっても、外気
温度が低くなると、冷却ファン16で冷却したオイルの
温度が低下し過ぎて粘性が増し、これによりオイル循環
に支障を来し、正常な運転が出来なくなると云った問題
点があった。
【0011】このため、例えば図4に例示したように、
圧縮機11の外表面に加熱手段としての電熱ヒータ41
を設置すると共に、温度センサ51を設けて圧縮機11
の温度を計測し、コントローラ61によって電熱ヒータ
41への通電を制御し、圧縮機11の温度が所定温度
(例えば、0℃)以下に低下しないように工夫した、極
低温冷凍装置500Bがある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の極
低温冷凍装置500Bにおいては、電熱ヒータ41が折
角暖めた圧縮機11のオイルは、冷却ファン16が送風
して冷却するオイル熱交換器12Aにおいて冷却される
ので、オイル熱交換器12A出口部の温度は外気温度に
より大きく左右される。このため、例えば寒冷地におけ
る冬期などで外気温度が低くなり過ぎると、オイル熱交
換器12A・オイル戻り経路36においてオイルの温度
が下がり過ぎ、粘性が増してオイルの循環量不足を来
し、圧縮機11の安定した運転を継続することができな
くなることがあった。
【0013】また、外気の温度がそれほど低下していな
い時にも、メンテナンスを行う時などでは長時間に渡っ
て運転を停止させることになり、これにより圧縮機11
・オイル熱交換器12A・オイル戻り経路36などの温
度が下がってしまうため、再起動するためのウォーミン
グアップに長い時間を要するようになり、再起動した後
もオイル熱交換器12A・オイル戻り経路36が十分暖
められるまではオイル温度が低く、十分な量のオイル循
環が確保されないことから、圧縮機11が苛酷な条件下
で運転され、装置寿命を縮めると云った問題点もあり、
この点の解決が課題となっていた。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の課題を解決するため、オイルを介在させて冷媒体を加
圧する圧縮部を備え、この圧縮部で加圧した冷媒体を極
低温冷却部に供給して所要の極低温冷却を行うと共に、
圧縮部にオイルを冷却するためのオイル熱交換器を設け
た極低温冷凍装置において、前記オイル熱交換器を加熱
する加熱手段を設けたものであり、
【0015】前記オイル熱交換器から前記加圧を行う部
分に至るオイル戻り経路に、オイルを加熱する加熱手段
を設けたものである。
【0016】
【作用】外気が所定の温度以下に下がることがあって
も、加熱手段を操作して、オイル熱交換器を通過するオ
イルの温度を所定温度以上に維持することができる。こ
のため、温度低下に起因するオイル粘性の増加がないか
ら、外気の温度が寒冷地における冬期などで大きく低下
することがあっても、オイルの循環量が大きく減少して
装置の正常な運転ができなくなると云った懸念がない。
【0017】
【実施例】以下、本発明になる極定温冷凍装置500A
を、図1・図2に基づいてさらに詳細に説明する。な
お、これらの図において、図3・図4における符号と同
一の符号で示した部分は、図3・図4により説明した部
分と同一の機能を持つ部分であり、本発明の理解を妨げ
ない範囲で説明を省略した。
【0018】図1において、符号42はオイル熱交換器
12Aと冷却ファン16との間に設置された電熱ヒータ
であり、外気が所定の温度以下に低下すると、この電熱
ヒータが通電されて加熱した暖かい空気をオイル熱交換
器12Aに、冷却ファン16によって吹き付けることが
できるようになっている。
【0019】すなわち、温度センサ52が計測してコン
トローラ62に伝送される外気の温度が所定温度、例え
ば0℃以下になると、このコントローラが発信する制御
信号に基づいて電熱ヒータ42への通電が開始され、こ
の電熱ヒータによって加熱された空気が、オイル熱交換
器12Aに起動中の冷却ファン16によって吹き付けら
れるように設けてあるので、外気温度が大きく低下する
ことがあっても、オイル熱交換器12Aを通ったオイル
の温度が必要以上に下がることがない。
【0020】このため、寒冷地の冬期などで外気の温度
が大きく下がることがあっても、オイル戻り経路36を
流れるオイルを所定の温度以上に維持し、オイルの粘性
増加を防止してオイル循環量を確保できることから、圧
縮機11には常に十分な量のオイルが流入し、圧縮機1
1は四季を問わず常に正常な状態で運転される。
【0021】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で適宜の変形実施が可能であり、例えば電熱
ヒータ42に代えて、オイル戻り経路36の、オイル熱
交換器12Aと減圧器37との間の配管部に電熱ヒータ
43をオイルを加熱可能に設置したり、減圧器37の位
置に電熱ヒータ44をオイルを加熱可能に設置したり、
減圧器37と復路管25との間の配管部に電熱ヒータ4
5をオイルを加熱可能に設置したりすることも可能であ
る。
【0022】また、電熱ヒータ42に代えて電熱ヒータ
46を、図2に例示したようにオイル熱交換器12Aの
中に組み込み設置することも可能である。この場合も、
電熱ヒータ46は、冷却ファン16による送風時に、オ
イル管102の風上側に位置するように設けることが好
ましい。
【0023】これら電熱ヒータ43・44・45・46
についても、コントローラ62により通電が制御できる
ように結線される。また、電熱ヒータ42・43・44
・45・46への通電は、温度センサ52が計測する外
気の温度により、単にオン/オフ制御する他、可変抵抗
器などを介して結線し、外気の温度が低い時ほど電流値
を大きくし、発熱量が大きくなるように通電することも
可能である。
【0024】また、電熱ヒータ42・43・44・45
・46は、それぞれ単独で設置しても良いし、併用する
ことも可能である。また、圧縮機11を加熱する従来の
電熱ヒータ41を併用することを妨げるものでもない
し、オイル戻り経路36・減圧器37を断熱材で被覆す
ることなども可能である。
【0025】また、温度センサ53を、オイル戻り経路
36の復路管25側の管内に挿入設置して、管内を流れ
ているオイルの温度を直接計測したり、管外に貼り付け
設置して管壁を介して管内を流れているオイルの温度を
計測したり、あるいは管壁内に埋め込み設置し、管内を
流れているオイルの温度を計測するなどして、電熱ヒー
タ42・43・44・45・46への通電を制御するこ
とも可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明の極低温冷凍
装置は、オイルを介在させて冷媒体を加圧する圧縮部を
備え、この圧縮部で加圧した冷媒体を極低温冷却部に供
給して所要の極低温冷却を行うと共に、圧縮部にオイル
を冷却するためのオイル熱交換器を設けた極低温冷凍装
置において、前記オイル熱交換器を加熱する加熱手段を
設けたものであり、
【0027】前記オイル熱交換器から前記加圧を行う部
分に至るオイル戻り経路に、オイルを加熱する加熱手段
を設けたものであるから、
【0028】外気の温度が大きく下がった時にも、加熱
手段を操作して、オイル戻り経路を通るオイルの温度を
所定温度以上に維持することができる。このため、温度
低下に起因するオイル粘性の増加がないから、必要なオ
イルの循環量を確保することができる。
【0029】これにより、外気温度が冬期などに大きく
低下することがあっても、圧縮機を正常な状態で運転す
ることができるので、極低温冷凍装置を例えば寒冷地に
設置する天文台の電波望遠鏡の観測機器などを冷却する
装置として使用する時にも、全く問題なく冷凍作用を発
揮することが可能になるなど、顕著な効果を奏するもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の説明図。
【図2】加熱手段を組み込んだオイル熱交換器の説明
図。
【図3】極低温冷凍装置の全体構成を示すブロック図。
【図4】従来技術の説明図。
【符号の説明】
11 圧縮機 12A オイル熱交換器 12B 第2熱交換器 12C 第1熱交換器 13 オイルセパレータ 14 アドソーバ 15 アキュムレータ 16 冷却ファン 21 往路管 22 供給弁 23 極低温冷却機 24 排出弁 25 復路管 34 側路管 35 減圧器 36 オイル戻り経路 37 減圧器 41・42・43・44・45・46 電熱ヒータ 51・52・53 温度センサ 61・62 コントローラ 100 圧縮部 101 冷却フィン 102 オイル管 200 極低温冷却部 300 調整部 500・500A・500B 極低温冷凍装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オイルを介在させて冷媒体を加圧する圧
    縮部を備え、この圧縮部で加圧した冷媒体を極低温冷却
    部に供給して所要の極低温冷却を行うと共に、圧縮部に
    オイルを冷却するためのオイル熱交換器を設けた極低温
    冷凍装置であって、前記オイル熱交換器を加熱する加熱
    手段を具備することを特徴とする極低温冷凍装置。
  2. 【請求項2】 オイルを介在させて冷媒体を加圧する圧
    縮部を備え、この圧縮部で加圧した冷媒体を極低温冷却
    部に供給して所要の極低温冷却を行うと共に、圧縮部に
    オイルを冷却するためのオイル熱交換器を設けた極低温
    冷凍装置であって、前記オイル熱交換器から前記加圧を
    行う部分に至るオイル戻り経路に、オイルを加熱する加
    熱手段を具備することを特徴とする極低温冷凍装置。
JP10299893A 1993-04-28 1993-04-28 極低温冷凍装置 Pending JPH06313640A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102331103A (zh) * 2011-03-15 2012-01-25 中科赛凌(北京)科技有限公司 深冷混合工质节流制冷系统能力、工况调节及控制方法
CN102494467A (zh) * 2011-12-07 2012-06-13 中科赛凌(北京)科技有限公司 带二级分凝分离回热式混合工质节流制冷的冷冻贮存箱
CN102538134A (zh) * 2010-12-09 2012-07-04 三菱电机株式会社 空气调节机

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040907