JPH09229503A - Cryogenic freezer device - Google Patents

Cryogenic freezer device

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JPH09229503A
JPH09229503A JP3206196A JP3206196A JPH09229503A JP H09229503 A JPH09229503 A JP H09229503A JP 3206196 A JP3206196 A JP 3206196A JP 3206196 A JP3206196 A JP 3206196A JP H09229503 A JPH09229503 A JP H09229503A
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refrigerator
compressor
shield
cryogenic
refrigerant gas
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Toshiyuki Kurihara
利行 栗原
Keiji Tomioka
計次 富岡
Masakazu Okamoto
昌和 岡本
Shoichi Tanetani
昭一 種谷
Katsuya Miura
克哉 三浦
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a freezing capability of a pre-freezing device and a shield freezing device to be adjusted while the same freezing devices are being operated without changing a capacity or a specification of each of the freezing devices in the case that the pre-freezing device and the shield freezing device for a JT (Joule-Thomson) freezer connected in parallel with a compressor are operated in multi-mode. SOLUTION: In the case that a displacer driving frequency of each of freezers 26, 40 is made variable and an inner pressure of a buffer tank Tb acting as a freezing load of a JT(Joule-Thomson) freezer 51 is decreased lower than a set value, the displacer driving frequency of the pre-cooling freezer 26 is decreased and a displacer driving frequency of the shield freezer 40 is increased to reduce a freezing capability of the Joule-Thomson freezer 51, and in turn in the case that an inner pressure in the tank Tb is decreased lower than the set value, the displacer driving frequency of the pre-cooling freezer 26 is increased and the displacer driving frequency of the shield freezer 40 is decreased to cause a freezing capability of the Joule-Thomson freezer 40 to be increased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機に対し膨張
機からなる複数台の冷凍機が接続された極低温冷凍装置
に関し、特に、その各冷凍機の能力を個別に可変制御す
るようにしたものの技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryogenic refrigeration system in which a plurality of refrigerators, which are expanders, are connected to a compressor, and particularly, the capacity of each refrigerator is variably controlled individually. Belongs to the technical field of things.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の極低温冷凍装置とし
て、冷媒ガスを圧縮する1台の圧縮機に対し、該圧縮機
からの冷媒ガスをディスプレーサの往復動により断熱膨
張させて極低温を発生させる複数台の冷凍機(膨張機)
を並列に接続し、これら冷凍機を同時にマルチ運転させ
るようにしたマルチ型のものが知られている(例えば特
開平3―15677号、特開平1―210765号、特
開平5―87414号、特公平6―68422号及び実
開平5―47761号の各公報参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a cryogenic refrigerating apparatus of this type, one compressor for compressing a refrigerant gas is subjected to adiabatic expansion of the refrigerant gas from the compressor by reciprocating movement of a displacer to achieve cryogenic temperatures. Multiple refrigerators (expanders) to generate
There are known multi-types in which the refrigerators are connected in parallel and the refrigerators are simultaneously operated in multi-operation (for example, JP-A-3-15677, JP-A-1-210765, JP-A-5-87414, (See each publication of Hei 6-68422 and Jitsukaihei 5-47761).

【0003】また、この他、冷凍機におけるディスプレ
ーサの往復動の駆動周波数を可変とすることにより、冷
凍装置の能力を変えるようにすることが知られている
(例えば特開平2―261094号、特公昭3―509
56号、特開昭63―306361号、特開平6―10
1917号、特開平3―152353号及び実開昭62
―112074号の各公報参照)。さらに、特公昭61
―60348号公報に示されるものでは、ディスプレー
サに対する冷媒ガス圧により該ディスプレーサを往復動
させるガス圧駆動型の冷凍機において、開度変化によっ
て上記ディスプレーサへの冷媒ガス圧を変える可変オリ
フィスを設け、この可変オリフィスの開度制御によって
ディスプレーサの往復動の動きを調整するようになされ
ている。
In addition, it is known to change the driving frequency of the reciprocating motion of the displacer in the refrigerator so as to change the capacity of the refrigerator (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 261094/1990). Kosho 3-509
56, JP-A-63-306361, JP-A-6-10
1917, JP-A-3-152353, and Shokai 62.
See each publication of No. 112074). In addition, Japanese Examined Japanese Patent Sho 61
In JP-A-60348, a gas pressure drive type refrigerator that reciprocates the displacer by the refrigerant gas pressure to the displacer is provided with a variable orifice for changing the refrigerant gas pressure to the displacer by changing the opening degree. The reciprocating movement of the displacer is adjusted by controlling the opening of the variable orifice.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記前者の
従来例のように、複数台の冷凍機を圧縮機に接続してマ
ルチ運転する場合、各冷凍機の冷凍能力は他の冷凍機と
の組合わせに応じて一律に決定されてしまい、個々の冷
凍機の冷凍能力が異なるときには、予め、冷凍機の仕様
を変更しておく必要があり、また、冷凍機の冷凍能力を
変えるときには、その都度、冷凍機の容量変更を行わね
ばならない。
When a plurality of refrigerators are connected to a compressor for multi-operation as in the former conventional example, the refrigerating capacity of each refrigerator is different from that of other refrigerators. If it is decided uniformly according to the combination, and the refrigerating capacity of each refrigerator is different, it is necessary to change the specifications of the refrigerator in advance, and when changing the refrigerating capacity of the refrigerator, The capacity of the refrigerator must be changed each time.

【0005】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、圧縮機に複数台の冷凍機を並列に接続
してマルチ運転する場合に、上記後者の従来技術の考え
方を押し進めることで、各冷凍機の容量変更や仕様変更
を行うことなく、同じ冷凍機を使用しながら各々の冷凍
能力を調整できるようにすることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to push the idea of the latter prior art described above in the case of connecting a plurality of refrigerators to a compressor in parallel and performing a multi-operation. Thus, the refrigerating capacity of each refrigerator can be adjusted while using the same refrigerator without changing the capacity or changing the specifications.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、複数台の冷凍機を圧縮機に接続し
てマルチ運転するマルチ型の極低温冷凍装置に対し、そ
の少なくとも1台の冷凍機のディスプレーサ駆動周波数
や冷凍機に対する冷媒流量等を可変とするようにした。
In order to achieve the above object, the present invention provides at least one of a multi-type cryogenic refrigerating system in which a plurality of refrigerators are connected to a compressor to perform a multi-operation. The displacer drive frequency of each refrigerator and the flow rate of the refrigerant to the refrigerator were made variable.

【0007】具体的には、図1に示すように、請求項1
の発明では、冷媒ガスを圧縮する少なくとも1台の圧縮
機と、該圧縮機に並列に接続され、圧縮機からの冷媒ガ
スをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温を
発生させる複数台の冷凍機(26),(40)とを備え
た極低温冷凍装置において、上記少なくとも1台の冷凍
機(26),(40)のディスプレーサの往復動の駆動
周波数を可変とするディスプレーサ駆動周波数可変手段
(72)を設ける。
Specifically, as shown in FIG.
In the invention, at least one compressor that compresses the refrigerant gas and a plurality of refrigeration units that are connected in parallel to the compressor and that expand the refrigerant gas from the compressor by the reciprocating motion of the displacer to generate cryogenic temperature. In a cryogenic refrigeration system including the machines (26) and (40), a displacer drive frequency varying means for varying the reciprocating drive frequency of the displacer of the at least one refrigerator (26) and (40) ( 72) is provided.

【0008】上記の構成により、複数台のうちの少なく
とも1台の冷凍機(26),(40)のディスプレーサ
駆動周波数がディスプレーサ駆動周波数可変手段(7
2)によって可変とされているので、その冷凍機(2
6),(40)のディスプレーサ駆動周波数を変えるこ
とで、該冷凍機(26),(40)の冷凍能力を変える
ことができる。このことで、複数台の冷凍機(26),
(40)間の能力配分を変更でき、個々の冷凍機(2
6),(40)の冷凍能力に応じて、その容量変更を要
することなく幅広い調整を行うことができる。
With the above construction, the displacer drive frequency of at least one of the plurality of refrigerators (26), (40) is changed to the displacer drive frequency varying means (7).
2), the refrigerator (2
The refrigerating capacity of the refrigerators (26) and (40) can be changed by changing the displacer drive frequency of 6) and (40). As a result, a plurality of refrigerators (26),
The capacity distribution among (40) can be changed, and individual refrigerators (2
According to the refrigerating capacity of 6) and (40), a wide range of adjustment can be performed without the need to change the capacity.

【0009】請求項2の発明では、請求項1の発明の極
低温冷凍装置において、複数台の冷凍機(26),(4
0)は、圧縮機からの高圧冷媒ガスのJT弁(58)で
のジュールトムソン膨張により極低温を発生させるJT
冷凍機(51)に付設されかつ上記ジュールトムソン膨
張する前の高圧冷媒ガスを予冷する予冷冷凍機(26)
と、少なくとも上記JT冷凍機(51)による極低温冷
却部分を外部から熱シールドするシールド冷凍機(4
0)とからなるものとする。
According to a second aspect of the invention, in the cryogenic refrigerator of the first aspect of the invention, a plurality of refrigerators (26), (4) are provided.
0) is a JT that generates cryogenic temperature by the Joule-Thomson expansion of the high pressure refrigerant gas from the compressor at the JT valve (58).
A precooling refrigerator (26) attached to the refrigerator (51) and precooling the high-pressure refrigerant gas before the Joule-Thomson expansion.
And a shield refrigerator (4) which shields at least the cryogenic cooling portion of the JT refrigerator (51) from the outside.
0) and.

【0010】このことで、JT冷凍機(51)の予冷冷
凍機(26)及びシールド冷凍機(40)をマルチ運転
する場合でも、予冷冷凍機(26)つまりJT冷凍機
(51)の冷凍能力とシールド冷凍機(40)の冷凍能
力との能力配分を同じ仕様の冷凍機(26),(40)
を用いて調整することができ、冷凍機(26),(4
0)の仕様変更を要することなく、種々の冷凍能力の要
求に対応させることができる。
As a result, even when the pre-cooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40) of the JT refrigerator (51) are multi-operated, the refrigerating capacity of the pre-cooling refrigerator (26), that is, the JT refrigerator (51). And the refrigerators (26) and (40) having the same specifications as the capacity distribution between the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40)
Can be adjusted using the refrigerator (26), (4
It is possible to meet various demands for refrigerating capacity without changing the specification of 0).

【0011】請求項3の発明では、請求項2の発明の極
低温冷凍装置において、圧縮機は、冷媒ガスを圧縮する
低段圧縮機(5)と、該低段圧縮機(5)から吐出され
た冷媒ガスを圧縮する高段圧縮機(8)とからなるもの
とし、予冷及びシールド冷凍機(26),(40)は、
上記高段圧縮機(8)から吐出された冷媒ガスを膨張さ
せるように構成されているものとする。また、請求項4
の発明では、圧縮機は、予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)に冷媒ガスを供給する冷凍機用圧縮機
(18)と、JT弁(58)に冷媒ガスを供給するJT
用圧縮機(19)とからなる構成とする。これらの発明
によれば、予冷及びシールド冷凍機(26),(40)
に接続される圧縮機の接続構造を具体化することができ
る。
According to a third aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the second aspect, the compressor comprises a low-stage compressor (5) for compressing a refrigerant gas, and a discharge from the low-stage compressor (5). And a high-stage compressor (8) for compressing the generated refrigerant gas, and the pre-cooling and shield refrigerators (26) and (40) are
It is assumed that the refrigerant gas discharged from the high-stage compressor (8) is expanded. Claim 4
In the invention of claim 1, the compressor is a pre-cooling and shield refrigerator (2
Refrigerator compressor (18) for supplying refrigerant gas to 6) and (40) and JT for supplying refrigerant gas to JT valve (58)
And a compressor (19) for use. According to these inventions, the precooling and shield refrigerator (26), (40)
The connection structure of the compressor connected to the can be embodied.

【0012】請求項5の発明では、請求項3の発明の極
低温冷凍装置において、低段及び高段圧縮機(5),
(8)の運転周波数を独立して可変とする。また、請求
項6の発明では、請求項4の発明の極低温冷凍装置にお
いて、冷凍機用及びJT用圧縮機(18),(19)の
運転周波数を独立して可変とする。これら発明のように
すると、冷凍機(26),(40)のディスプレーサ駆
動周波数のみならず、圧縮機の運転周波数についても可
変であるので、両者を変更することで、予冷冷凍機(2
6)(JT冷凍機(51))の冷凍能力とシールド冷凍
機(40)の冷凍能力との能力配分をさらに広い範囲に
亘り調整して、大幅な冷凍能力の要求に対応させること
ができる。
According to a fifth aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the third aspect, the low-stage and high-stage compressors (5),
The operating frequency of (8) is independently variable. Further, in the invention of claim 6, in the cryogenic refrigerator of the invention of claim 4, the operating frequencies of the compressors (18), (19) for the refrigerator and the compressor for JT are independently variable. According to these inventions, not only the displacer driving frequency of the refrigerators (26) and (40) but also the operating frequency of the compressor can be changed. Therefore, by changing both, the pre-cooling refrigerator (2
6) The capacity distribution between the refrigerating capacity of the (JT refrigerator (51)) and the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) can be adjusted over a wider range to meet a large demand for refrigerating capacity.

【0013】請求項7の発明では、図5に示す如く、上
記請求項1の発明と同様に、冷媒ガスを圧縮する少なく
とも1台の圧縮機と、該圧縮機に並列に接続され、圧縮
機からの冷媒ガスを膨張させて極低温を発生させる複数
台の冷凍機(26),(40)とを備えた極低温冷凍装
置が前提である。そして、上記少なくとも1台の冷凍機
(26),(40)に対する冷媒ガスの流量を調整する
冷媒流量調整手段(46)を設ける。
In the invention of claim 7, as shown in FIG. 5, as in the invention of claim 1, at least one compressor for compressing the refrigerant gas and the compressor connected in parallel to the compressor, It is premised on a cryogenic refrigerator provided with a plurality of refrigerators (26) and (40) for expanding a refrigerant gas from and generating cryogenic temperature. A refrigerant flow rate adjusting means (46) for adjusting the flow rate of the refrigerant gas to the at least one refrigerator (26), (40) is provided.

【0014】この構成により、冷媒流量調整手段(4
6)により、複数台のうちの少なくとも1台の冷凍機
(26),(40)に対する冷媒ガスの流量が可変とさ
れるので、その冷凍機(26),(40)への冷媒ガス
流量を変えることで、その冷凍能力を変えることがで
き、よって、請求項1の発明と同様に、複数台の冷凍機
(26),(40)間の能力配分を変更し、個々の冷凍
機(26),(40)の冷凍能力に応じて容量変更を要
することなく幅広い調整を行うことができる。
With this configuration, the refrigerant flow rate adjusting means (4
Since the flow rate of the refrigerant gas to at least one of the plurality of refrigerators (26) and (40) is made variable by 6), the refrigerant gas flow rate to the refrigerators (26) and (40) can be changed. By changing the refrigerating capacity, the refrigerating capacity can be changed. Therefore, like the invention of claim 1, the capacity distribution among a plurality of refrigerators (26), (40) is changed to change the refrigerating capacity of each refrigerator (26). ), (40) according to the refrigerating capacity, it is possible to perform a wide range of adjustments without the need to change the capacity.

【0015】請求項8の発明では、請求項7の発明の極
低温冷凍装置において、請求項2の発明と同様に、複数
台の冷凍機(26),(40)は、圧縮機からの高圧冷
媒ガスのJT弁(58)でのジュールトムソン膨張によ
り極低温を発生させるJT冷凍機(51)に付設されか
つ上記ジュールトムソン膨張する前の高圧冷媒ガスを予
冷する予冷冷凍機(26)と、少なくとも上記JT冷凍
機(51)による極低温冷却部分を外部から熱シールド
するシールド冷凍機(40)とからなす。よって、請求
項2の発明と同様の作用効果が得られる。
According to an eighth aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the seventh aspect of the invention, as in the second aspect of the invention, the plurality of refrigerators (26), (40) are high pressure from the compressor. A pre-cooling refrigerator (26) attached to a JT refrigerator (51) that generates cryogenic temperature by Joule-Thomson expansion of the refrigerant gas at the JT valve (58) and pre-cooling the high-pressure refrigerant gas before the Joule-Thomson expansion. At least the shield refrigerator (40) for heat shielding the cryogenic cooling portion of the JT refrigerator (51) from the outside. Therefore, the same effect as that of the second aspect of the invention can be obtained.

【0016】請求項9の発明では、請求項8の発明の極
低温冷凍装置において、請求項3の発明と同様に、圧縮
機を、冷媒ガスを圧縮する低段圧縮機(5)と、該低段
圧縮機(5)から吐出された冷媒ガスを圧縮する高段圧
縮機(8)とからなし、予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)は、上記高段圧縮機(8)から吐出され
た冷媒ガスを膨張させるように構成されているものとす
る。この場合でも、請求項3の発明と同様の作用効果が
得られる。
According to a ninth aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the eighth aspect of the invention, as in the third aspect of the invention, the compressor is a low-stage compressor (5) for compressing a refrigerant gas, and With the high-stage compressor (8) for compressing the refrigerant gas discharged from the low-stage compressor (5), the pre-cooling and shield refrigerator (2)
It is assumed that 6) and (40) are configured to expand the refrigerant gas discharged from the high stage compressor (8). Even in this case, the same effect as the invention of claim 3 can be obtained.

【0017】請求項10の発明では、請求項8の発明の
極低温冷凍装置において、請求項4の発明と同様に、圧
縮機を、予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に
冷媒ガスを供給する冷凍機用圧縮機(18)と、JT弁
(58)に冷媒ガスを供給するJT用圧縮機(19)と
を備えている構成とする。この発明では、請求項4の発
明と同様の作用効果が得られる。
According to a tenth aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the eighth aspect of the invention, as in the fourth aspect of the invention, the compressor is used as a precooling and shield refrigerator (26), (40) with a refrigerant gas. A compressor (18) for a refrigerator that supplies the refrigerant and a compressor (19) for the JT that supplies a refrigerant gas to the JT valve (58). In this invention, the same effect as that of the invention of claim 4 can be obtained.

【0018】請求項11の発明では、請求項9の発明の
極低温冷凍装置において、請求項5の発明と同様に、低
段及び高段圧縮機(5),(8)の運転周波数を独立し
て可変とする。また、請求項12の発明では、請求項1
0の発明の極低温冷凍装置において、請求項6の発明と
同様に、冷凍機用及びJT用圧縮機(18),(19)
の運転周波数を独立して可変とする。これら発明によれ
ば、請求項4又は5の発明と同様の作用効果を奏するこ
とができる。
According to the eleventh aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the ninth aspect, the operating frequencies of the low-stage and high-stage compressors (5) and (8) are independent, as in the fifth aspect of the invention. And make it variable. In the invention of claim 12, claim 1
In the cryogenic refrigerating apparatus of the invention of No. 0, the compressors (18), (19) for the refrigerator and the JT are the same as those of the invention of claim 6.
The operating frequency of is independently variable. According to these inventions, the same operational effects as those of the invention of claim 4 or 5 can be obtained.

【0019】請求項13の発明では、図1及び図4に示
すように、上記請求項1の発明の極低温冷凍装置におい
て、各冷凍機(26),(40)は、ディスプレーサを
冷媒ガスの圧力で駆動するガス圧駆動型の冷凍機とし
て、上記ディスプレーサに対する冷媒ガス圧を変えてデ
ィスプレーサの動きを調整する可変オリフィスを備えた
ものとする。そして、この可変オリフィスの開度をディ
スプレーサ駆動周波数の変化に応じて制御するように構
成する。
In the thirteenth aspect of the invention, as shown in FIGS. 1 and 4, in the cryogenic refrigeration system of the first aspect of the invention, each of the refrigerators (26) and (40) uses a displacer as a refrigerant gas. A gas pressure drive type refrigerator driven by pressure is provided with a variable orifice that changes the refrigerant gas pressure for the displacer to adjust the movement of the displacer. Then, the opening of the variable orifice is configured to be controlled according to the change of the displacer driving frequency.

【0020】この構成とすることで、冷凍機(26),
(40)のディスプレーサ駆動周波数の変化に応じて可
変オリフィスの開度を最適開度に制御することができ、
冷凍機(26),(40)のディスプレーサ駆動周波数
のみならず、ディスプレーサに対する冷媒ガス圧も適正
圧に変えて、予冷冷凍機(26)の冷凍能力とシールド
冷凍機(40)の冷凍能力との能力配分をさらに広い範
囲に亘り調整して、大幅な冷凍能力の要求に対応させる
ことができる。
With this structure, the refrigerator (26),
The opening of the variable orifice can be controlled to the optimum opening according to the change of the displacer drive frequency of (40),
Not only the displacer drive frequency of the refrigerators (26) and (40) but also the refrigerant gas pressure to the displacer is changed to an appropriate pressure so that the refrigerating capacity of the pre-cooling refrigerator (26) and the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40). The capacity distribution can be adjusted over a wider range to meet the demand for large refrigeration capacity.

【0021】請求項14以下の発明は、冷凍機のディス
プレーサ駆動周波数や冷凍機への冷媒流量等の制御態様
を具体化したものである。すなわち、請求項14の発明
では、図1に示すように、上記請求項3又は4の発明の
極低温冷凍装置において、JT冷凍機(51)の冷凍負
荷を検出するJT冷凍機負荷検出手段(74)と、この
JT冷凍機負荷検出手段(74)により検出されるJT
冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも低下したとき
に、予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波数の
低下又はシールド冷凍機(40)のディスプレーサ駆動
周波数の上昇の少なくとも一方が行われる一方、JT冷
凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大したとき
に、予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波数の
上昇又はシールド冷凍機(40)のディスプレーサ駆動
周波数の低下の少なくとも一方が行われるようにディス
プレーサ駆動周波数可変手段(72)を制御する制御手
段(71)とを設ける。
[0021] The fourteenth and following aspects of the invention embody a control mode of the displacer drive frequency of the refrigerator and the flow rate of the refrigerant to the refrigerator. That is, in the invention of claim 14, as shown in FIG. 1, in the cryogenic refrigerator of the invention of claim 3 or 4, JT refrigerator load detecting means (for detecting the refrigerating load of the JT refrigerator (51) ( 74) and the JT detected by the JT refrigerator load detection means (74)
When the refrigerating load of the refrigerator (51) becomes lower than a set value, at least one of the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) and the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) is increased. , When the refrigerating load of the JT refrigerator (51) exceeds the set value, at least one of increasing the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) or decreasing the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) is performed. And a control means (71) for controlling the displacer drive frequency changing means (72).

【0022】この構成により、JT冷凍機(51)の冷
凍負荷がJT冷凍機負荷検出手段(74)により検出さ
れ、このJT冷凍機(51)の冷凍負荷に応じてディス
プレーサ駆動周波数可変手段(72)が制御手段(7
1)で制御されて冷凍機のディスプレーサ駆動周波数が
変えられ、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値より
も低下したときには、予冷冷凍機(26)のディスプレ
ーサ駆動周波数の低下又はシールド冷凍機(40)のデ
ィスプレーサ駆動周波数の上昇の少なくとも一方が行わ
れ、予冷冷凍機(26)つまりJT冷凍機(51)の冷
凍能力が下げられる。一方、JT冷凍機(51)の冷凍
負荷が設定値よりも増大したときに、予冷冷凍機(2
6)のディスプレーサ駆動周波数の上昇又はシールド冷
凍機(40)のディスプレーサ駆動周波数の低下の少な
くとも一方が行われ、JT冷凍機(51)の冷凍能力が
上げられる。こうすれば、極低温冷凍装置のマルチ運転
中にJT冷凍機(51)の負荷が変わっても、全ての冷
凍機の冷凍能力が一律に同じように変わることはなく、
その負荷に応じて冷凍能力を変更させることができ、例
えばシールド冷凍機(40)の冷凍能力を略一定に保ち
ながら、JT冷凍機(51)の冷凍能力を変化させるこ
ともでき、JT冷凍機(51)の幅広い能力制御を行う
ことができる。
With this structure, the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is detected by the JT refrigerator load detecting means (74), and the displacer drive frequency varying means (72) is detected according to the refrigerating load of the JT refrigerator (51). ) Is the control means (7
When the displacer drive frequency of the refrigerator is changed under the control of 1) and the refrigeration load of the JT refrigerator (51) is lower than the set value, the displacer drive frequency of the precooler (26) is reduced or the shield refrigerator is used. At least one of the displacer drive frequencies of (40) is increased, and the refrigerating capacity of the precooling refrigerator (26), that is, the JT refrigerator (51) is reduced. On the other hand, when the refrigeration load of the JT refrigerator (51) exceeds the set value, the pre-cooling refrigerator (2
At least one of increasing the displacer driving frequency of 6) and decreasing the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) is performed, and the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) is increased. In this way, even if the load of the JT refrigerator (51) changes during the multi-operation of the cryogenic refrigerator, the refrigerating capacity of all the refrigerators does not change uniformly in the same way.
The refrigerating capacity can be changed according to the load, and for example, the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) can be changed while keeping the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) substantially constant. A wide range of capability control of (51) can be performed.

【0023】請求項15の発明では、請求項14の発明
の極低温冷凍装置において、予冷及びシールド冷凍機
(26),(40)に高圧冷媒ガスを供給する圧縮機
(8)の運転周波数を可変とする。そして、制御手段
(71)は、予冷及びシールド冷凍機(26),(4
0)に高圧冷媒ガスを供給する圧縮機(8)の運転周波
数を、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも低
下したときに圧縮機(8)の運転周波数が下がる一方、
JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大した
ときに圧縮機(8)の運転周波数が上がるように制御す
る構成とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the cryogenic refrigeration system of the fourteenth aspect, the operating frequency of the compressor (8) for supplying the high pressure refrigerant gas to the precooling and shield refrigerators (26) and (40) is set. It is variable. The control means (71) then precools and shields the refrigerator (26), (4
0), the operating frequency of the compressor (8) that supplies high-pressure refrigerant gas, while the operating frequency of the compressor (8) decreases when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) drops below a set value,
When the refrigeration load of the JT refrigerator (51) exceeds the set value, the operation frequency of the compressor (8) is controlled to increase.

【0024】こうすることで、制御手段(71)におい
て、予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧
冷媒ガスを供給する圧縮機(8)の運転周波数がJT冷
凍機(51)の冷凍負荷に応じて制御されて変えられ、
JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも低下した
ときに、上記圧縮機(8)の運転周波数が下げられる一
方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大
したときに、圧縮機(8)の運転周波数が上げられる。
このように冷凍機(26),(40)のディスプレーサ
駆動周波数のみならず圧縮機(8)の運転周波数も変え
られるので、冷凍装置のマルチ運転中のJT冷凍機(5
1)の負荷の変化に応じて冷凍能力を大きく変更させる
ことができ、JT冷凍機(51)のより一層幅広い能力
制御を行うことができる。
In this way, in the control means (71), the operating frequency of the compressor (8) for supplying the high pressure refrigerant gas to the precooling and shield refrigerators (26) and (40) is the same as that of the JT refrigerator (51). It can be controlled and changed according to the refrigeration load,
When the operating frequency of the compressor (8) is lowered when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is lower than the set value, while the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is higher than the set value. Then, the operating frequency of the compressor (8) is increased.
In this way, not only the displacer drive frequency of the refrigerators (26) and (40) but also the operating frequency of the compressor (8) can be changed, so that the JT refrigerator (5
The refrigerating capacity can be largely changed according to the change in the load of 1), and a wider range of capacity control of the JT refrigerator (51) can be performed.

【0025】請求項16の発明では、請求項14又は1
5の発明の極低温冷凍装置において、JT弁(58)に
対する冷媒ガスの圧力を調整するJT高圧調整手段(1
3)を設け、制御手段(71)は、JT冷凍機(51)
の冷凍負荷が設定値よりも低下したときに、JT弁(5
8)への冷媒ガス圧が下がる一方、JT冷凍機(51)
の冷凍負荷が設定値よりも増大したときに、JT弁(5
8)への冷媒ガス圧が上がるように上記JT高圧調整手
段(13)を制御する構成とする。
In the sixteenth aspect of the present invention, the fourteenth or first aspect is provided.
In the cryogenic refrigeration system of the invention of 5, the JT high pressure adjusting means (1) for adjusting the pressure of the refrigerant gas to the JT valve (58).
3) is provided, and the control means (71) is the JT refrigerator (51).
When the refrigeration load on the JT valve (5
Refrigerant gas pressure to 8) decreases while JT refrigerator (51)
When the refrigeration load on the JT valve (5
The JT high pressure adjusting means (13) is controlled so that the refrigerant gas pressure to 8) rises.

【0026】この発明では、制御手段(71)によりJ
T冷凍機(51)の冷凍負荷に応じてJT高圧調整手段
(13)が制御されて、JT弁(58)に対する冷媒ガ
スの圧力が調整され、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が
設定値よりも低下したときに、JT弁(58)への冷媒
ガス圧が下がり、JT冷凍機(51)の冷凍能力が低下
する一方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値より
も増大したときに、JT弁(58)への冷媒ガス圧が上
がり、JT冷凍機(51)の冷凍能力が増大する。よっ
て、この場合でもJT冷凍機(51)の負荷の変化に応
じて冷凍能力を大きく変更させることができ、JT冷凍
機(51)のより一層幅広い能力制御を行うことができ
る。
In the present invention, J is controlled by the control means (71).
The JT high pressure adjusting means (13) is controlled according to the refrigerating load of the T refrigerator (51), the pressure of the refrigerant gas to the JT valve (58) is adjusted, and the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is set to a set value. When the temperature is lower than that, the refrigerant gas pressure to the JT valve (58) is lowered, the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) is reduced, and the refrigeration load of the JT refrigerator (51) is larger than the set value. At times, the refrigerant gas pressure to the JT valve (58) rises, and the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) increases. Therefore, even in this case, the refrigerating capacity can be greatly changed according to the change in the load of the JT refrigerator (51), and a wider range of capacity control of the JT refrigerator (51) can be performed.

【0027】請求項17の発明では、請求項16の発明
の極低温冷凍装置において、低段圧縮機(5)又はJT
用圧縮機(19)の運転周波数を可変とする。そして、
制御手段(71)は、上記圧縮機(5),(19)の運
転周波数を、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よ
りも低下したときに圧縮機(5),(19)の運転周波
数が下がる一方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定
値よりも増大したときに圧縮機(5),(19)の運転
周波数が上がるように制御する構成とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the cryogenic refrigeration system of the sixteenth aspect, the low-stage compressor (5) or JT is used.
The operating frequency of the compressor (19) is variable. And
The control means (71) controls the operating frequencies of the compressors (5) and (19) of the compressors (5) and (19) when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is lower than a set value. While the operating frequency decreases, the operating frequency of the compressors (5) and (19) is controlled to increase when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) increases above the set value.

【0028】このことで、制御手段(71)によりJT
冷凍機(51)の冷凍負荷に応じて低段圧縮機(5)又
はJT用圧縮機(19)の運転周波数が制御され、JT
冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも低下したとき
に、圧縮機(5),(19)の運転周波数が下がり、J
T冷凍機(51)の冷凍能力が低下する一方、JT冷凍
機(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大したときに、
圧縮機(5),(19)の運転周波数が上がり、JT冷
凍機(51)の冷凍能力が増大する。よって、この場合
でもJT冷凍機(51)の負荷の変化に応じて冷凍能力
を大きく変更して、JT冷凍機(51)のより一層幅広
い能力制御を行うことができる。
As a result, the control means (71) causes the JT
The operating frequency of the low-stage compressor (5) or the JT compressor (19) is controlled according to the refrigeration load of the refrigerator (51),
When the refrigerating load of the refrigerator (51) becomes lower than the set value, the operating frequencies of the compressors (5), (19) decrease, and J
When the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) increases while the refrigerating capacity of the T refrigerator (51) decreases,
The operating frequencies of the compressors (5) and (19) increase, and the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) increases. Therefore, even in this case, the refrigerating capacity can be largely changed according to the change in the load of the JT refrigerator (51), and a wider range of capacity control of the JT refrigerator (51) can be performed.

【0029】請求項18の発明では、図5に示す如く、
請求項9又は10の発明の極低温冷凍装置において、請
求項14の発明と同様に、JT冷凍機(51)の冷凍負
荷を検出するJT冷凍機負荷検出手段(74)と、JT
冷凍機負荷検出手段(74)により検出されるJT冷凍
機(51)の冷凍負荷が設定値よりも低下したときに、
予冷冷凍機(26)に対する冷媒ガス流量が低下する一
方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大
したときに、シールド冷凍機(40)に対する冷媒ガス
流量が低下するように冷媒流量調整手段(46)を制御
する制御手段(71)とを設ける。
In the eighteenth aspect of the invention, as shown in FIG.
In the cryogenic refrigerator according to claim 9 or 10, the JT refrigerator load detecting means (74) for detecting the refrigerating load of the JT refrigerator (51), and the JT like the invention of claim 14.
When the refrigerating load of the JT refrigerator (51) detected by the refrigerator load detecting means (74) is lower than a set value,
The refrigerant gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) decreases, while the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator (40) decreases when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) increases above a set value. A control means (71) for controlling the flow rate adjusting means (46) is provided.

【0030】この構成により、JT冷凍機(51)の冷
凍負荷がJT冷凍機負荷検出手段(74)により検出さ
れて、このJT冷凍機(51)の冷凍負荷に応じて冷媒
流量調整手段(46)が制御手段(71)で制御され、
JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも低下した
ときには、予冷冷凍機(26)に対する冷媒ガス流量が
低下してJT冷凍機(51)の冷凍能力が下げられ、一
方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大
したときには、シールド冷凍機(40)に対する冷媒ガ
ス流量が低下してその冷凍能力が下げられ、その分、予
冷冷凍機(26)への冷媒流量が増加して、その冷凍能
力が増大する。従って、この場合でも、請求項14の発
明と同様に、JT冷凍機(51)の冷凍能力の幅広い能
力制御を行うことができる。
With this configuration, the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is detected by the JT refrigerator load detecting means (74), and the refrigerant flow rate adjusting means (46) according to the refrigerating load of the JT refrigerator (51). ) Is controlled by the control means (71),
When the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is lower than the set value, the refrigerant gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) is reduced and the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) is reduced. When the refrigerating load of (51) exceeds the set value, the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator (40) is reduced and its refrigerating capacity is reduced, and the refrigerant flow rate to the precooling refrigerator (26) is correspondingly reduced. And its refrigerating capacity increases. Therefore, even in this case, as in the case of the fourteenth aspect of the present invention, it is possible to perform a wide capacity control of the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51).

【0031】請求項19の発明では、請求項18の発明
の極低温冷凍装置において、請求項15の発明と同様
に、予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧
冷媒ガスを供給する圧縮機(8)の運転周波数を可変と
する。そして、制御手段(71)は、上記予冷及びシー
ルド冷凍機(26),(40)に高圧冷媒ガスを供給す
る圧縮機(8)の運転周波数を、JT冷凍機(51)の
冷凍負荷が設定値よりも低下したときに圧縮機(8)の
運転周波数が下がる一方、JT冷凍機(51)の冷凍負
荷が設定値よりも増大したときに圧縮機(8)の運転周
波数が上がるように制御する構成とする。
In the nineteenth aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the eighteenth aspect of the invention, as in the fifteenth aspect of the invention, a high pressure refrigerant gas is supplied to the precooling and shield refrigerators (26) and (40). The operating frequency of the compressor (8) is variable. Then, the control means (71) sets the operating frequency of the compressor (8) that supplies high-pressure refrigerant gas to the precooling and shield refrigerators (26) and (40) by the refrigerating load of the JT refrigerator (51). The operating frequency of the compressor (8) decreases when the value decreases below the value, while the operating frequency of the compressor (8) increases when the refrigeration load of the JT refrigerator (51) increases above the set value. The configuration is

【0032】こうすると、JT冷凍機(51)の冷凍負
荷に応じて圧縮機(8)の運転周波数が制御手段(7
1)で制御され、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定
値よりも低下したときに、予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)に高圧冷媒ガスを供給する圧縮機(8)
の運転周波数が下げられる一方、JT冷凍機(51)の
冷凍負荷が設定値よりも増大したときに、圧縮機(8)
の運転周波数が上げられる。よって、請求項15の発明
と同様の作用効果を奏することができる。
In this way, the operating frequency of the compressor (8) is controlled by the control means (7) according to the refrigerating load of the JT refrigerator (51).
1), when the refrigeration load of the JT refrigerator (51) falls below a set value, the precooling and shield refrigerator (2
Compressor (8) for supplying high pressure refrigerant gas to 6) and (40)
When the refrigeration load of the JT refrigerator (51) increases more than the set value while the operating frequency of the compressor is reduced, the compressor (8)
The operating frequency of is increased. Therefore, it is possible to obtain the same effects as the invention of claim 15.

【0033】請求項20の発明では、請求項19の発明
の極低温冷凍装置において、JT弁(58)に対する冷
媒ガスの圧力を調整するJT高圧調整手段(13)を設
け、制御手段(71)は、JT冷凍機(51)の冷凍負
荷が設定値よりも低下したときに、JT弁(58)への
冷媒ガス圧が下がる一方、JT冷凍機(51)の冷凍負
荷が設定値よりも増大したときに、JT弁(58)への
冷媒ガス圧が上がるように上記JT高圧調整手段(1
3)を制御する構成とする。
According to a twentieth aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the nineteenth aspect of the invention, JT high pressure adjusting means (13) for adjusting the pressure of the refrigerant gas to the JT valve (58) is provided, and the control means (71). When the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is lower than the set value, the refrigerant gas pressure to the JT valve (58) is lowered, while the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is higher than the set value. The JT high pressure adjusting means (1) so that the refrigerant gas pressure to the JT valve (58) rises when
3) is controlled.

【0034】この発明でも、制御手段(71)によりJ
T冷凍機(51)の冷凍負荷に応じてJT高圧調整手段
(13)が制御されて、JT弁(58)に対する冷媒ガ
スの圧力が調整され、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が
設定値よりも低下したときに、JT弁(58)への冷媒
ガス圧が下がり、冷凍能力が低下する一方、JT冷凍機
(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大したときに、J
T弁(58)への冷媒ガス圧が上がり、冷凍能力が増大
する。よって、請求項16の発明と同様の作用効果が得
られる。
Also in this invention, J is controlled by the control means (71).
The JT high pressure adjusting means (13) is controlled according to the refrigerating load of the T refrigerator (51), the pressure of the refrigerant gas to the JT valve (58) is adjusted, and the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is set to a set value. When the refrigerating load of the JT refrigerator (51) increases more than the set value, the refrigerant gas pressure to the JT valve (58) decreases and the refrigerating capacity decreases.
The refrigerant gas pressure to the T valve (58) rises, and the refrigerating capacity increases. Therefore, the same effect as that of the sixteenth aspect of the invention can be obtained.

【0035】請求項21の発明では、請求項20の発明
の極低温冷凍装置において、請求項17の発明と同様
に、低段圧縮機(5)又はJT用圧縮機(19)の運転
周波数を可変とし、制御手段(71)は、上記圧縮機
(5),(19)の運転周波数を、JT冷凍機(51)
の冷凍負荷が設定値よりも低下したときに圧縮機
(5),(19)の運転周波数が下がる一方、JT冷凍
機(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大したときに圧
縮機(5),(19)の運転周波数が上がるように制御
する構成とする。
According to the invention of claim 21, in the cryogenic refrigeration system of the invention of claim 20, the operating frequency of the low-stage compressor (5) or the compressor for JT (19) is set in the same manner as the invention of claim 17. The control means (71) is variable, and the operating frequencies of the compressors (5) and (19) are set to the JT refrigerator (51).
When the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is higher than the set value, the operating frequencies of the compressors (5) and (19) are lowered when the refrigerating load of the JT refrigerator (5) and (19) is lower than the set value. ) And (19) are controlled so as to increase the operating frequency.

【0036】この場合、JT冷凍機(51)の冷凍負荷
が設定値よりも低下したときに、低段圧縮機(5)又は
JT用圧縮機(19)の運転周波数が下がり、JT冷凍
機(51)の冷凍能力が低下する一方、JT冷凍機(5
1)の冷凍負荷が設定値よりも増大したときに、圧縮機
(5),(19)の運転周波数が上がり、JT冷凍機
(51)の冷凍能力が増大する。よって、請求項17の
発明と同様の作用効果が得られる。
In this case, when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is lower than the set value, the operating frequency of the low stage compressor (5) or the JT compressor (19) is lowered and the JT refrigerator ( While the refrigerating capacity of 51) decreases, the JT refrigerator (5
When the refrigeration load of 1) exceeds the set value, the operating frequencies of the compressors (5) and (19) increase, and the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) increases. Therefore, the same operational effect as that of the seventeenth aspect of the invention can be obtained.

【0037】請求項22の発明では、図10に示すよう
に、請求項3又は4の発明の極低温冷凍装置において、
シールド冷凍機(40)の冷凍負荷を検出するシールド
冷凍機負荷検出手段(76)と、このシールド冷凍機負
荷検出手段(76)により検出される冷凍負荷が設定値
よりも下がったときに、予冷冷凍機(26)のディスプ
レーサ駆動周波数の上昇又はシールド冷凍機(40)の
ディスプレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方が行
われる一方、上記冷凍負荷が設定値よりも上がったとき
に、予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波数の
低下又はシールド冷凍機(40)のディスプレーサ駆動
周波数の上昇の少なくとも一方が行われるようにディス
プレーサ駆動周波数可変手段(72)を制御する制御手
段(71)とを設ける。
In the twenty-second aspect of the invention, as shown in FIG. 10, in the cryogenic refrigeration system of the third or fourth aspect of the invention,
Shield refrigerator load detecting means (76) for detecting the refrigerating load of the shield refrigerator (40) and precooling when the refrigerating load detected by the shield refrigerator load detecting means (76) falls below a set value. At least one of increasing the displacer drive frequency of the refrigerator (26) and decreasing the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) is performed, and when the refrigerating load rises above a set value, the precooling refrigerator (26 The control means (71) for controlling the displacer drive frequency changing means (72) is provided so that at least one of the decrease of the displacer drive frequency of (1) and the increase of the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) is performed.

【0038】この構成により、シールド冷凍機(40)
の冷凍負荷がシールド冷凍機負荷検出手段(76)によ
り検出され、この冷凍負荷に応じてディスプレーサ駆動
周波数可変手段(72)が制御手段(71)で制御され
て、冷凍機(26),(40)のディスプレーサ駆動周
波数が変えられ、シールド冷凍機(40)の冷凍負荷が
設定値よりも低下したときには、予冷冷凍機(26)の
ディスプレーサ駆動周波数の上昇又はシールド冷凍機
(40)のディスプレーサ駆動周波数の低下の少なくと
も一方が行われ、シールド冷凍機(40)の冷凍能力が
下げられる。一方、シールド冷凍機(40)の冷凍負荷
が設定値よりも増大したときに、予冷冷凍機(26)の
ディスプレーサ駆動周波数の低下又はシールド冷凍機
(40)のディスプレーサ駆動周波数の上昇の少なくと
も一方が行われ、同冷凍機(40)の冷凍能力が上げら
れる。こうすれば、極低温冷凍装置のマルチ運転中にシ
ールド冷凍機(40)の負荷が変わっても、全ての冷凍
機の冷凍能力が一律に同じように変わることはなく、そ
の負荷に応じて冷凍能力を変更させることができ、例え
ばJT冷凍機(51)の冷凍能力を略一定に保ちなが
ら、シールド冷凍機(40)の冷凍能力を変化させるこ
ともでき、よってシールド冷凍機(40)の幅広い能力
制御を行うことができる。
With this configuration, the shield refrigerator (40)
Of the refrigerator (26), (40). ) Is changed and the refrigerating load of the shield refrigerator (40) is lower than the set value, the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) is increased or the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) is increased. Of the shield refrigerator (40) is reduced. On the other hand, when the refrigerating load of the shield refrigerator (40) exceeds the set value, at least one of the decrease of the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) and the increase of the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) occurs. Then, the refrigerating capacity of the refrigerator (40) is increased. In this way, even if the load of the shield refrigerator (40) changes during the multi-operation of the cryogenic refrigerator, the refrigerating capacities of all the refrigerators do not change uniformly in the same manner, and the refrigerating capacity varies depending on the load. The capacity can be changed, and for example, the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) can be changed while keeping the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) substantially constant. Ability control can be performed.

【0039】請求項23の発明では、請求項22の発明
の極低温冷凍装置において、請求項15の発明と同様
に、予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧
冷媒ガスを供給する圧縮機(8)の運転周波数を可変と
する。そして、制御手段(71)は、上記予冷及びシー
ルド冷凍機(26),(40)に高圧冷媒ガスを供給す
る圧縮機(8)の運転周波数を、シールド冷凍機(4
0)の冷凍負荷が設定値よりも低下したときに圧縮機
(8)の運転周波数が下がる一方、上記冷凍負荷が設定
値よりも増大したときに圧縮機(8)の運転周波数が上
がるように制御する構成とする。
In the twenty-third aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the twenty-second aspect of the invention, as in the fifteenth aspect of the invention, the high-pressure refrigerant gas is supplied to the precooling and shield refrigerators (26) and (40). The operating frequency of the compressor (8) is variable. Then, the control means (71) sets the operating frequency of the compressor (8) for supplying the high-pressure refrigerant gas to the precooling and shield refrigerators (26) and (40) to the shield refrigerator (4).
The operating frequency of the compressor (8) is lowered when the refrigerating load of 0) is lower than the set value, while the operating frequency of the compressor (8) is raised when the refrigerating load is higher than the set value. Controlled.

【0040】こうすることで、シールド冷凍機(40)
の冷凍負荷に応じて圧縮機(8)の運転周波数が制御手
段(71)で制御され、シールド冷凍機(40)の冷凍
負荷が設定値よりも低下したときに、予冷及びシールド
冷凍機(26),(40)に高圧冷媒ガスを供給する圧
縮機(8)の運転周波数が下げられる一方、シールド冷
凍機(40)の冷凍負荷が設定値よりも増大したとき
に、圧縮機(8)の運転周波数が上げられる。このよう
に冷凍機(26),(40)のディスプレーサ駆動周波
数のみならず圧縮機(8)の運転周波数も変えられるの
で、冷凍装置のマルチ運転中のシールド冷凍機(40)
の負荷の変化に応じて冷凍能力を大きく変更させること
ができ、シールド冷凍機(40)のより一層幅広い能力
制御を行うことができる。
By doing so, the shield refrigerator (40)
The operating frequency of the compressor (8) is controlled by the control means (71) according to the refrigerating load of the precooling and the shield refrigerating machine (26) when the refrigerating load of the shield refrigerator (40) is lower than a set value. ), (40), the operating frequency of the compressor (8) that supplies the high-pressure refrigerant gas is reduced, while when the refrigeration load of the shield refrigerator (40) increases above the set value, the compressor (8) The operating frequency is increased. In this way, not only the displacer drive frequency of the refrigerators (26) and (40) but also the operating frequency of the compressor (8) can be changed, so the shield refrigerator (40) during multi-operation of the refrigerating apparatus.
The refrigerating capacity can be greatly changed according to the change in the load of the above, and a wider range of capacity control of the shield refrigerator (40) can be performed.

【0041】請求項24の発明では、図11に示すよう
に、請求項9又は10の発明の極低温冷凍装置におい
て、シールド冷凍機(40)の冷凍負荷を検出するシー
ルド冷凍機負荷検出手段(76)と、このシールド冷凍
機負荷検出手段(76)により検出される冷凍負荷が設
定値よりも下がったときに、上記シールド冷凍機(4
0)に対する冷媒ガス流量が低下する一方、冷凍負荷が
設定値よりも上がったときに、上記予冷冷凍機(26)
に対する冷媒ガス流量が低下するように冷媒流量調整手
段(46)を制御する制御手段(71)とを設ける。
According to a twenty-fourth aspect of the invention, as shown in FIG. 11, in the cryogenic refrigeration system of the ninth or tenth aspect of the invention, a shield refrigerator load detecting means (for detecting the refrigerating load of the shield refrigerator (40) ( 76) and when the refrigeration load detected by the shield refrigerator load detecting means (76) falls below a set value, the shield refrigerator (4)
0)) while the refrigerant gas flow rate decreases while the refrigeration load rises above the set value, the precooling refrigerator (26)
And a control means (71) for controlling the refrigerant flow rate adjusting means (46) so that the refrigerant gas flow rate with respect to the.

【0042】この構成により、シールド冷凍機(40)
の冷凍負荷がシールド冷凍機負荷検出手段(76)によ
り検出されて、このシールド冷凍機(40)の冷凍負荷
に応じて冷媒流量調整手段(46)が制御手段(71)
で制御され、シールド冷凍機(40)の冷凍負荷が設定
値よりも低下したときには、シールド冷凍機(40)に
対する冷媒ガス流量が低下してその冷凍能力が下げら
れ、一方、シールド冷凍機(40)の冷凍負荷が設定値
よりも増大したときには、予冷冷凍機(26)に対する
冷媒ガス流量が低下してシールド冷凍機(40)の冷凍
能力が下げられる。従って、この場合でも、請求項22
の発明と同様に、シールド冷凍機(40)の冷凍能力の
幅広い能力制御を行うことができる。
With this configuration, the shield refrigerator (40)
Is detected by the shield refrigerator load detecting means (76), and the refrigerant flow rate adjusting means (46) is controlled by the control means (71) according to the refrigerator load of the shield refrigerator (40).
When the refrigerating load of the shield refrigerator (40) is lower than the set value, the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator (40) is reduced to lower the refrigerating capacity, while the shield refrigerator (40) is controlled. When the refrigerating load of 4) exceeds the set value, the refrigerant gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) is reduced, and the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) is reduced. Therefore, even in this case, claim 22
In the same manner as in the above invention, a wide range of capacity control of the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) can be performed.

【0043】請求項25の発明では、請求項24の発明
の極低温冷凍装置において、予冷及びシールド冷凍機
(26),(40)に高圧冷媒ガスを供給する圧縮機
(8)の運転周波数を可変とし、制御手段(71)は、
予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧冷媒
ガスを供給する圧縮機(8)の運転周波数を、シールド
冷凍機(40)の冷凍負荷が設定値よりも下がったとき
に圧縮機(8)の運転周波数が下がる一方、冷凍負荷が
設定値よりも上がったときに圧縮機(8)の運転周波数
が上がるように制御する構成とする。
According to a twenty-fifth aspect of the invention, in the cryogenic refrigeration system of the twenty-fourth aspect, the operating frequency of the compressor (8) for supplying the high-pressure refrigerant gas to the pre-cooling and shield refrigerators (26), (40) is The control means (71) is variable,
When the refrigeration load of the shield refrigerator (40) drops below the set value, the operating frequency of the compressor (8) that supplies high-pressure refrigerant gas to the pre-cooling and shield refrigerators (26) and (40) is reduced. While the operating frequency of 8) decreases, the operating frequency of the compressor (8) is controlled to increase when the refrigerating load exceeds the set value.

【0044】こうすると、シールド冷凍機(40)の冷
凍負荷に応じて圧縮機(8)の運転周波数が制御手段
(71)で制御されて変えられ、シールド冷凍機(4
0)の冷凍負荷が設定値よりも低下したときに、予冷及
びシールド冷凍機(26),(40)に高圧冷媒ガスを
供給する圧縮機(8)の運転周波数が下げられる一方、
シールド冷凍機(40)の冷凍負荷が設定値よりも増大
したときに、圧縮機(8)の運転周波数が上げられる。
よって、請求項23の発明と同様の作用効果を奏するこ
とができる。
In this way, the operating frequency of the compressor (8) is controlled and changed by the control means (71) according to the refrigerating load of the shield refrigerator (40), and the shield refrigerator (4)
When the refrigeration load of 0) is lower than the set value, the operating frequency of the compressor (8) that supplies high-pressure refrigerant gas to the precooling and shield refrigerators (26) and (40) is lowered,
When the refrigeration load of the shield refrigerator (40) exceeds the set value, the operating frequency of the compressor (8) is increased.
Therefore, it is possible to obtain the same effect as that of the invention of claim 23.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施形態1)図1は本発明の実施形態1に係る極低温
冷凍装置(R)の全体構成を示し、この冷凍装置(R)
は超電導磁石(M)をその超電導コイルが極低温レベル
になるように冷却するためのもので、液体ヘリウム(冷
媒)を貯溜する液体ヘリウムタンク(Th)に付設され
ている。そして、このヘリウムタンク(Th)内に超電
導磁石(M)が液体ヘリウムにより浸漬されて収容さ
れ、この液体ヘリウムにより磁石(M)の超電導コイル
が臨界温度以下に冷却保持される。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows the entire configuration of a cryogenic refrigerator (R) according to Embodiment 1 of the present invention.
Is for cooling the superconducting magnet (M) so that the superconducting coil has a cryogenic level, and is attached to a liquid helium tank (Th) for storing liquid helium (refrigerant). Then, the superconducting magnet (M) is dipped in the helium tank (Th) and accommodated therein, and the liquid helium cools and holds the superconducting coil of the magnet (M) below the critical temperature.

【0046】冷凍装置(R)は圧縮機ユニット(1)と
冷凍機ユニット(21)とからなる。上記圧縮機ユニッ
ト(1)には、低圧ガス吸入口(2)からの低圧ヘリウ
ムガスを、逆止弁(3)を有する低圧配管(4)を介し
て吸い込んで圧縮する低段圧縮機(5)と、この低段圧
縮機(5)から吐出されたヘリウムガスを、中間圧ガス
吸入口(6)から中間圧配管(7)を介して吸入された
中間圧のヘリウムガスと共に吸い込んでさらに高圧に圧
縮する高段圧縮機(8)とが配設され、この高段圧縮機
(8)の吐出側は冷凍機用高圧配管(9)を介して冷凍
機用高圧ガス吐出口(10)に、また上記冷凍機用高圧
配管(9)から分岐したJT用高圧配管(11)を介し
てJT用高圧ガス吐出口(12)にそれぞれ接続されて
いる。上記高段圧縮機(8)は運転周波数可変のインバ
ータ式圧縮機からなり、その運転周波数が独立して可変
とされている。
The refrigerator (R) comprises a compressor unit (1) and a refrigerator unit (21). A low-stage compressor (5) for sucking and compressing low-pressure helium gas from the low-pressure gas suction port (2) into the compressor unit (1) through a low-pressure pipe (4) having a check valve (3). ) And the helium gas discharged from the low-stage compressor (5) together with the intermediate-pressure helium gas sucked from the intermediate-pressure gas suction port (6) through the intermediate-pressure pipe (7) to further increase the pressure. And a high-stage compressor (8) for compressing the high-pressure compressor (8), and the discharge side of the high-stage compressor (8) is connected to the high-pressure gas discharge port (10) for the refrigerator via the high-pressure pipe (9) for the refrigerator. Further, they are respectively connected to the JT high pressure gas discharge port (12) via the JT high pressure pipe (11) branched from the refrigerator high pressure pipe (9). The high-stage compressor (8) is composed of an inverter type compressor whose operating frequency is variable, and its operating frequency is independently variable.

【0047】上記JT用高圧配管(11)は途中で第1
及び第2の2つの分岐配管(11a),(11b)に並
列に分岐され、第1分岐配管(11a)には流量調整用
の絞り固定式の第1流量調整弁(V1)と、この第1流
量調整弁(V1)の圧縮機吐出側に電磁弁からなる第1
開閉弁(AV1)とが配設されている。一方、第2分岐
配管(11b)には同様の第2流量調整弁(V2)と第
2開閉弁(AV2)とがそれぞれ配設され、この第2流
量調整弁(V2)の開度は第1流量調整弁(V1)と異
なり、例えば第1流量調整弁(V1)よりも小さい開度
に設定されている。この実施形態では、上記第1及び第
2流量調整弁(V1),(V2)並びに第1及び第2開
閉弁(AV1),(AV2)により、高段圧縮機(8)
から後述のJT弁(58)へ至る高圧配管(11)の開
度を変えてJT弁(58)に対するヘリウムガス圧(J
T高圧)を調整するJT高圧調整機構(13)が構成さ
れ、例えば第1開閉弁(AV1)を開きかつ第2開閉弁
(AV2)を閉じたときにはヘリウムガスの流量を多く
してJT高圧を低くする一方、逆に第1開閉弁(AV
1)を閉じかつ第2開閉弁(AV2)を開いたときには
ヘリウムガスの流量を少なくしてJT高圧を高くするよ
うになっている。
The above-mentioned JT high-pressure pipe (11) is
And the second branch pipes (11a) and (11b) in parallel, and the first branch pipe (11a) is provided with a throttle-fixed first flow rate adjusting valve (V1) for flow rate adjustment, and 1st flow control valve (V1) which consists of solenoid valve on compressor discharge side
An on-off valve (AV1) is provided. On the other hand, the same second flow rate adjusting valve (V2) and second open / close valve (AV2) are respectively arranged in the second branch pipe (11b), and the opening degree of this second flow rate adjusting valve (V2) is Unlike the first flow rate adjusting valve (V1), for example, the opening is set smaller than that of the first flow rate adjusting valve (V1). In this embodiment, the high-stage compressor (8) is constituted by the first and second flow rate adjusting valves (V1), (V2) and the first and second on-off valves (AV1), (AV2).
Helium gas pressure (J) to the JT valve (58) by changing the opening of the high pressure pipe (11) from the
A JT high pressure adjusting mechanism (13) for adjusting the T high pressure is configured. For example, when the first opening / closing valve (AV1) is opened and the second opening / closing valve (AV2) is closed, the flow rate of helium gas is increased to increase the JT high pressure. While lowering, on the contrary, the first on-off valve (AV
When 1) is closed and the second opening / closing valve (AV2) is opened, the flow rate of helium gas is reduced to increase the JT high pressure.

【0048】さらに、(Tb)はヘリウムガスを貯蔵す
るバッファタンクで、このバッファタンク(Tb)には
ヘリウムガス給排配管(15)の一端部が接続されてい
る。このヘリウムガス給排配管(15)の他端側は圧縮
機ユニット(1)内でヘリウムガス供給配管(16)と
ヘリウムガス戻し配管(17)とに分岐され、ヘリウム
ガス供給配管(16)の端部は、上記低段圧縮機(5)
の吸込側と低圧ガス吸入口(2)との間の低圧配管
(4)に接続され、このヘリウムガス供給配管(16)
には低圧制御弁(LPR)が配設されている。この低圧
制御弁(LPR)は、低圧配管(4)でのヘリウムガス
の圧力が設定圧以下に低下したときにそれをパイロット
圧として自動的に開くもので、この低圧制御弁(LP
R)の開弁に伴いバッファタンク(Tb)内のヘリウム
ガスが低圧配管(4)(冷媒回路)に供給される。
Further, (Tb) is a buffer tank for storing helium gas, and one end of a helium gas supply / discharge pipe (15) is connected to the buffer tank (Tb). The other end of the helium gas supply / discharge pipe (15) is branched into a helium gas supply pipe (16) and a helium gas return pipe (17) in the compressor unit (1), and the helium gas supply pipe (16) The end is the low-stage compressor (5)
This helium gas supply pipe (16) is connected to the low-pressure pipe (4) between the suction side of the and the low-pressure gas suction port (2).
A low pressure control valve (LPR) is provided in the. This low pressure control valve (LPR) automatically opens as a pilot pressure when the pressure of helium gas in the low pressure pipe (4) drops below a set pressure.
Helium gas in the buffer tank (Tb) is supplied to the low-pressure pipe (4) (refrigerant circuit) as the valve R) is opened.

【0049】一方、ヘリウムガス戻し配管(17)の端
部は上記冷凍機用高圧配管(9)(JT用高圧配管(1
1))に接続され、このヘリウムガス戻し配管(17)
の途中には高圧制御弁(HPR)が配置されている。こ
の高圧制御弁(HPR)は、冷凍機用高圧配管(9)で
のヘリウムガスの圧力が設定圧以上に上昇したときにそ
れをパイロット圧として自動的に開くもので、この高圧
制御弁(HPR)の開弁により冷凍機用高圧配管(9)
及びJT用高圧配管(11)(冷媒回路)のヘリウムガ
スがバッファタンク(Tb)内に戻される。
On the other hand, the end of the helium gas return pipe (17) is connected to the high pressure pipe (9) for the refrigerator (high pressure pipe for JT (1
1)) connected to this helium gas return pipe (17)
A high pressure control valve (HPR) is arranged in the middle of. This high-pressure control valve (HPR) automatically opens as a pilot pressure when the pressure of the helium gas in the refrigerator high-pressure pipe (9) rises above a set pressure. This high-pressure control valve (HPR) ) High pressure piping for refrigerator by opening the valve (9)
And the helium gas in the JT high-pressure pipe (11) (refrigerant circuit) is returned to the buffer tank (Tb).

【0050】これに対し、上記冷凍機ユニット(21)
は真空デュワー(D)を有し、この真空デュワー(D)
内部に上記液体ヘリウムタンク(Th)が熱シールド板
(S)により外部から熱シールドされた状態で収容され
ており、この熱シールド板(S)の内部が、後述のJT
冷凍機(51)により極低温レベルに冷却される極低温
冷却部分とされている。
On the other hand, the refrigerator unit (21)
Has a vacuum dewar (D), and this vacuum dewar (D)
The liquid helium tank (Th) is housed inside in a state of being thermally shielded from the outside by a heat shield plate (S).
It is a cryogenic cooling portion cooled to a cryogenic level by the refrigerator (51).

【0051】また、真空デュワー(D)の内部には液体
窒素を貯溜する液体窒素タンク(Tn)が配設されてい
る。この液体窒素タンク(Tn)の底部には窒素配管
(22)の一端部が接続され、この窒素配管(22)の
他端部は同じ液体窒素タンク(Tn)内の上部に開口さ
れていて、窒素配管(22)及び液体窒素タンク(T
n)により閉回路の窒素回路が構成されている。
A liquid nitrogen tank (Tn) for storing liquid nitrogen is arranged inside the vacuum dewar (D). One end of a nitrogen pipe (22) is connected to the bottom of the liquid nitrogen tank (Tn), and the other end of the nitrogen pipe (22) is opened at the top of the same liquid nitrogen tank (Tn). Nitrogen piping (22) and liquid nitrogen tank (T
n) forms a closed circuit nitrogen circuit.

【0052】そして、上記窒素配管(22)の途中には
上記熱シールド板(S)に伝熱可能に接触したシールド
板熱交換器(23)が配設されており、液体窒素タンク
(Tn)内の液体窒素を窒素配管(22)を介してシー
ルド板熱交換器(23)に供給し、その熱交換器(2
3)での熱交換により熱シールド板(S)を液体窒素の
温度(約80K)に冷却して、熱シールド板(S)内の
液体ヘリウムタンク(Th)等を外部から熱シールドす
るとともに、シールド板熱交換器(23)での熱交換に
よって蒸発した窒素ガスを窒素タンク(Tn)内に戻す
ようにしている。尚、(24)は窒素配管(22)に接
続された大気放出弁で、液体窒素タンク(Tn)内の余
剰の窒素を真空デュワー(D)外部に放出するためのも
のである。
A shield plate heat exchanger (23), which is in contact with the heat shield plate (S) in a heat transferable manner, is disposed in the middle of the nitrogen pipe (22), and the liquid nitrogen tank (Tn) is provided. The liquid nitrogen in the inside is supplied to the shield plate heat exchanger (23) through the nitrogen pipe (22), and the heat exchanger (2
By heat exchange in 3), the heat shield plate (S) is cooled to the temperature of liquid nitrogen (about 80 K) to shield the liquid helium tank (Th) in the heat shield plate (S) from the outside, and The nitrogen gas evaporated by heat exchange in the shield plate heat exchanger (23) is returned to the nitrogen tank (Tn). Reference numeral (24) is an atmosphere release valve connected to the nitrogen pipe (22) for releasing excess nitrogen in the liquid nitrogen tank (Tn) to the outside of the vacuum dewar (D).

【0053】上記冷凍機ユニット(21)は、圧縮機ユ
ニット(1)の高段圧縮機(8)に対し互いに並列に閉
回路に接続された予冷冷凍機(26)、シールド冷凍機
(40)及びJT冷凍機(51)からなる。上記予冷冷
凍機(26)は、JT冷凍機(51)におけるヘリウム
ガス(冷媒)を予冷するためにヘリウムガスを圧縮及び
膨張させるもので、ディスプレーサ(図示せず)に対す
るヘリウムガス圧により該ディスプレーサを往復動させ
るガス圧駆動型のG−M(ギフォード・マクマホン)サ
イクルの膨張機で構成されている。
The refrigerator unit (21) is connected to the high-stage compressor (8) of the compressor unit (1) in parallel with each other in a closed circuit to form a precooling refrigerator (26) and a shield refrigerator (40). And a JT refrigerator (51). The pre-cooling refrigerator (26) compresses and expands the helium gas in order to pre-cool the helium gas (refrigerant) in the JT refrigerator (51). It is composed of a reciprocating gas pressure drive type GM (Gifford McMahon) cycle expander.

【0054】この予冷冷凍機(26)は上記真空デュワ
ー(D)の外部に配置される密閉状のモータヘッド(2
7)と、該モータヘッド(27)に連設された大小2段
構造のシリンダ(28)とを有する。上記モータヘッド
(27)には高圧ガス入口(29)及び低圧ガス出口
(30)が開口され、高圧ガス入口(29)は予冷側分
岐高圧配管(31)及び集合高圧配管(33)を介して
上記圧縮機ユニット(1)の冷凍機用高圧ガス吐出口
(10)に、また低圧ガス出口(30)は予冷側分岐中
間圧配管(34)及び集合中間圧配管(36)を介して
圧縮機ユニット(1)の中間圧ガス吸入口(6)にそれ
ぞれ接続されている。
This pre-cooling refrigerator (26) is a hermetic motor head (2) arranged outside the vacuum dewar (D).
7) and a cylinder (28) of large and small two-stage structure connected to the motor head (27). A high pressure gas inlet (29) and a low pressure gas outlet (30) are opened in the motor head (27), and the high pressure gas inlet (29) is connected through a precooling side branch high pressure pipe (31) and a collective high pressure pipe (33). A compressor high pressure gas discharge port (10) of the compressor unit (1) and a low pressure gas outlet (30) of the compressor unit via a precooling side branch intermediate pressure pipe (34) and a collective intermediate pressure pipe (36). It is connected to the intermediate pressure gas suction port (6) of the unit (1).

【0055】一方、シリンダ(28)の先端部は真空デ
ュワー(D)の側壁を貫通してその内部の熱シールド板
(S)内に延びており、その大径部の先端部は所定温度
レベルに冷却保持される第1ヒートステーション(3
7)に、また小径部の先端部は上記第1ヒートステーシ
ョン(37)よりも低い温度レベルに冷却保持される第
2ヒートステーション(38)にそれぞれ形成されてい
る。
On the other hand, the front end of the cylinder (28) penetrates the side wall of the vacuum dewar (D) and extends into the heat shield plate (S) therein, and the front end of the large diameter part thereof has a predetermined temperature level. The first heat station (3
7) and the tip of the small diameter portion is formed in the second heat station (38) which is cooled and held at a temperature level lower than that of the first heat station (37).

【0056】すなわち、ここでは図示しないが、シリン
ダ(28)内には、上記各ヒートステーション(3
7),(38)に対応する位置にそれぞれ膨張空間を区
画形成するフリータイプのディスプレーサ(置換器)が
往復動可能に嵌挿されている。一方、モータヘッド(2
7)内には、回転する毎に開閉するロータリバルブと、
該ロータリバルブを駆動するバルブモータとが収容され
ている。ロータリバルブは、上記高圧ガス入口(29)
から流入したヘリウムガスをシリンダ(28)内の各膨
張空間に供給し、又は各膨張空間内で膨張したヘリウム
ガスを低圧ガス出口(30)から排出するように切り換
わる。また、モータヘッド(27)には、シリンダ(2
8)内の膨張空間に対し外部から開度調整可能な可変オ
リフィスを介して連通する中間圧室が設けられており、
ロータリバルブの切換えにより膨張空間と中間圧室との
間に圧力差を生じさせ、この圧力差によりディスプレー
サを往復駆動するとともに、可変オリフィスの開度を変
えることで、ディスプレーサの動きを調整するようにし
ている(尚、可変オリフィスはヘリウムガスの低圧又は
高圧配管の途中に設けられたものであってもよい)。そ
して、ロータリバルブの開閉により圧縮機ユニット
(1)の高段圧縮機(8)からの高圧ヘリウムガスをシ
リンダ(28)内の各膨張空間でサイモン膨張させて、
その膨張に伴う温度降下により極低温レベルの寒冷を発
生させ、その寒冷をシリンダ(28)における第1及び
第2ヒートステーション(37),(38)にて保持す
る。つまり、予冷冷凍機(26)では、高段圧縮機
(8)から吐出された高圧のヘリウムガスを断熱膨張さ
せてヒートステーション(37),(38)の温度を低
下させ、JT冷凍機(51)における後述の予冷器(5
6),(57)を予冷するとともに、膨張した中間圧の
ヘリウムガスを圧縮機(8)に戻して再圧縮するように
なされている。
That is, although not shown here, in the cylinder (28), each of the above heat stations (3
Free type displacers (replacers) that partition and form expansion spaces are reciprocally fitted at positions corresponding to 7) and (38). On the other hand, the motor head (2
In 7), a rotary valve that opens and closes each time it rotates,
A valve motor for driving the rotary valve is housed. The rotary valve includes the high pressure gas inlet (29).
The helium gas flowing in from is supplied to each expansion space in the cylinder (28), or the helium gas expanded in each expansion space is switched to be discharged from the low pressure gas outlet (30). Further, the motor head (27) has a cylinder (2
8) An intermediate pressure chamber that communicates with the expansion space inside through a variable orifice whose opening can be adjusted from the outside is provided.
A pressure difference is generated between the expansion space and the intermediate pressure chamber by switching the rotary valve, and the displacer is reciprocally driven by this pressure difference, and the movement of the displacer is adjusted by changing the opening of the variable orifice. (Note that the variable orifice may be provided in the middle of the low-pressure or high-pressure helium gas pipe). Then, by opening and closing the rotary valve, the high pressure helium gas from the high stage compressor (8) of the compressor unit (1) is Simon expanded in each expansion space in the cylinder (28),
Cryogenic cold is generated by the temperature drop accompanying the expansion, and the cold is held by the first and second heat stations (37) and (38) in the cylinder (28). That is, in the pre-cooling refrigerator (26), the high-pressure helium gas discharged from the high-stage compressor (8) is adiabatically expanded to lower the temperature of the heat stations (37), (38), and the JT refrigerator (51). ) Later described precooler (5
6) and (57) are pre-cooled, and the expanded intermediate pressure helium gas is returned to the compressor (8) for recompression.

【0057】一方、シールド冷凍機(40)は上記予冷
冷凍機(26)と同じ構造のガス圧駆動型のもので、真
空デュワー(D)の外部に配置されるモータヘッド(4
1)と、該モータヘッド(41)に連設され、真空デュ
ワー(D)の側壁を貫通してその内部に延びるシリンダ
(42)とを有する。上記モータヘッド(41)には高
圧ガス入口(44)及び低圧ガス出口(45)が開口さ
れ、高圧ガス入口(44)はシールド側分岐高圧配管
(32)を介して上記集合高圧配管(33)、つまり圧
縮機ユニット(1)の冷凍機用高圧ガス吐出口(10)
に、また低圧ガス出口(45)はシールド側分岐中間圧
配管(35)を介して上記集合中間圧配管(36)、つ
まり圧縮機ユニット(1)の中間圧ガス吸入口(6)に
それぞれ接続されている。一方、シリンダ(42)の先
端部は所定温度レベルに冷却保持されるヒートステーシ
ョン(43)に形成されていて、このヒートステーショ
ン(43)は上記液体窒素タンク(Tn)内部に臨んで
いる。そして、シールド冷凍機(40)により、高段圧
縮機(8)から吐出された高圧のヘリウムガスを断熱膨
張させてヒートステーション(43)の温度を低下さ
せ、液体窒素タンク(Tn)内の蒸発窒素ガスを冷却し
て液化するとともに、膨張した中間圧ヘリウムガスを圧
縮機(8)に戻して再圧縮するようになされている。
On the other hand, the shield refrigerator (40) is of the gas pressure drive type having the same structure as the pre-cooling refrigerator (26), and the motor head (4) is arranged outside the vacuum dewar (D).
1) and a cylinder (42) connected to the motor head (41) and penetrating the side wall of the vacuum dewar (D) and extending inside thereof. A high-pressure gas inlet (44) and a low-pressure gas outlet (45) are opened in the motor head (41), and the high-pressure gas inlet (44) passes through the shield-side branch high-pressure pipe (32) to the collective high-pressure pipe (33). That is, the high pressure gas discharge port (10) for the refrigerator of the compressor unit (1)
Further, the low pressure gas outlet (45) is connected to the collective intermediate pressure pipe (36), that is, the intermediate pressure gas intake port (6) of the compressor unit (1) via the shield side branch intermediate pressure pipe (35). Has been done. On the other hand, the front end of the cylinder (42) is formed in a heat station (43) which is cooled and held at a predetermined temperature level, and this heat station (43) faces the inside of the liquid nitrogen tank (Tn). Then, the shield refrigerator (40) adiabatically expands the high-pressure helium gas discharged from the high-stage compressor (8) to lower the temperature of the heat station (43) and evaporate the liquid nitrogen tank (Tn). The nitrogen gas is cooled and liquefied, and the expanded intermediate pressure helium gas is returned to the compressor (8) for recompression.

【0058】上記JT冷凍機(51)は、約4Kレベル
の寒冷を発生させるためにヘリウムガスをジュールトム
ソン膨張させる冷凍機であって、この冷凍機(51)は
上記真空デュワー(D)内で熱シールド板(S)の外側
に配置された第1JT熱交換器(52)と、熱シールド
板(S)の内側に配置された第2及び第3JT熱交換器
(53),(54)とを備えている。この各JT熱交換
器(52)〜(54)は1次側及び2次側をそれぞれ通
過するヘリウムガス間で互いに熱交換させるもので、第
1JT熱交換器(52)の1次側は圧縮機ユニット
(1)のJT用高圧ガス吐出口(12)にJT側高圧配
管(55)を介して接続されている。また、第1及び第
2JT熱交換器(52),(53)の各1次側同士は、
上記予冷冷凍機(26)におけるシリンダ(28)の第
1ヒートステーション(37)外周に配置した第1予冷
器(56)を介して接続されている。同様に、第2及び
第3JT熱交換器(53),(54)の各1次側同士
は、第2ヒートステーション(38)外周に配置した第
2予冷器(57)を介して接続されている。さらに、上
記第3JT熱交換器(54)の1次側は、高圧のヘリウ
ムガスをジュールトムソン膨張させるJT弁(58)に
吸着器(59)を介して接続されている。上記JT弁
(58)は真空デュワー(D)外側から操作ロッド(5
8a)によって開度が調整される。このJT弁(58)
は、液体ヘリウム戻し配管(60)を介して上記液体ヘ
リウムタンク(Th)内に連通されている。また、この
ヘリウムタンク(Th)内は、ヘリウムガス吸入配管
(61)を介して上記第3JT熱交換器(54)の2次
側に接続されている。そして、この第3JT熱交換器
(54)の2次側は第2JT熱交換器(53)の2次側
を経て第1JT熱交換器(52)の2次側に接続され、
この第1JT熱交換器(52)の2次側は低圧配管(6
2)を介して圧縮機ユニット(1)の低圧ガス吸入口
(2)に接続されている。
The JT refrigerator (51) is a refrigerator that expands helium gas by Joule-Thomson in order to generate cold of about 4K, and the refrigerator (51) is in the vacuum dewar (D). A first JT heat exchanger (52) arranged outside the heat shield plate (S), and second and third JT heat exchangers (53), (54) arranged inside the heat shield plate (S). Is equipped with. Each of the JT heat exchangers (52) to (54) exchanges heat between the helium gases passing through the primary side and the secondary side, respectively, and the primary side of the first JT heat exchanger (52) is compressed. It is connected to the JT high-pressure gas discharge port (12) of the machine unit (1) through a JT-side high-pressure pipe (55). In addition, the primary sides of the first and second JT heat exchangers (52) and (53) are
It is connected via a first precooler (56) arranged on the outer periphery of the first heat station (37) of the cylinder (28) in the precooling refrigerator (26). Similarly, the respective primary sides of the second and third JT heat exchangers (53), (54) are connected to each other via the second precooler (57) arranged on the outer periphery of the second heat station (38). There is. Further, the primary side of the third JT heat exchanger (54) is connected to a JT valve (58) for expanding Joule-Thomson of high pressure helium gas via an adsorber (59). The JT valve (58) is provided with an operating rod (5) from the outside of the vacuum dewar (D).
The opening is adjusted by 8a). This JT valve (58)
Are communicated with the liquid helium tank (Th) through a liquid helium return pipe (60). The inside of the helium tank (Th) is connected to the secondary side of the third JT heat exchanger (54) through a helium gas suction pipe (61). The secondary side of the third JT heat exchanger (54) is connected to the secondary side of the first JT heat exchanger (52) via the secondary side of the second JT heat exchanger (53),
The secondary side of the first JT heat exchanger (52) has a low pressure pipe (6
It is connected via 2) to the low pressure gas inlet (2) of the compressor unit (1).

【0059】すなわち、JT冷凍機(51)は圧縮機ユ
ニット(1)の両圧縮機(5),(8)に対し高低圧配
管(55),(62)を介して直列に接続された冷媒回
路をなし、その冷媒回路の一部が液体ヘリウム戻し配管
(60)及びヘリウムガス吸入配管(61)を介してヘ
リウムタンク(Th)内に開放されており、このヘリウ
ムタンク(Th)内で蒸発したヘリウムガスをガス吸入
配管(61)から冷媒回路に吸い込んで第3〜第1JT
熱交換器(54)〜(52)の各2次側を通して圧縮機
ユニット(1)の低段及び高段圧縮機(5),(8)に
吸入圧縮する。また、この高段圧縮機(8)により圧縮
された高圧ヘリウムガスを第1〜第3JT熱交換器(5
2)〜(54)において、圧縮機ユニット(1)側に向
かう低温低圧のヘリウムガスと熱交換させるとともに、
第1及び第2予冷器(56),(57)でそれぞれ予冷
冷凍機(26)の第1及び第2ヒートステーション(3
7),(38)で冷却(予冷)した後、JT弁(58)
でジュールトムソン膨張させて約4Kの液状態のヘリウ
ムとなし、この液体ヘリウムを液体ヘリウム戻し配管
(60)を経由してタンク(Th)内に戻すようになさ
れている。
That is, the JT refrigerator (51) is a refrigerant connected in series to both compressors (5) and (8) of the compressor unit (1) via high and low pressure pipes (55) and (62). A circuit is formed, and a part of the refrigerant circuit is opened to the helium tank (Th) through the liquid helium return pipe (60) and the helium gas suction pipe (61), and the refrigerant is evaporated in the helium tank (Th). The helium gas is sucked into the refrigerant circuit from the gas suction pipe (61) and the third to first JT
Suction compression is performed on the low-stage and high-stage compressors (5) and (8) of the compressor unit (1) through the respective secondary sides of the heat exchangers (54) to (52). Further, the high-pressure helium gas compressed by the high-stage compressor (8) is supplied to the first to third JT heat exchangers (5
In 2) to (54), heat is exchanged with the low temperature and low pressure helium gas toward the compressor unit (1) side, and
The first and second precoolers (56) and (57) respectively include the first and second heat stations (3) of the precooling refrigerator (26).
After cooling (pre-cooling) with 7) and (38), JT valve (58)
The Joule-Thomson expands to form liquid helium of about 4K, and this liquid helium is returned to the tank (Th) via the liquid helium return pipe (60).

【0060】上記低段及び高段圧縮機(5),(8)
と、予冷冷凍機(26)及びシールド冷凍機(40)の
各バルブモータと、JT高圧調整機構(13)の第1及
び第2開閉弁(AV1),(AV2)とは制御装置(7
1)に接続されていて、該制御装置(71)からの制御
信号によって作動制御されるようになっている。上記制
御装置(71)には、ヘリウムガス給排配管(15)内
の圧力(バッファタンク(Tb)の内圧)を検出するバ
ッファタンク圧センサ(74)の検出信号が少なくとも
入力されている。上記バッファタンク(Tb)の内圧は
JT冷凍機(51)の冷凍負荷に応じて変化するもの
で、タンク圧力が下がったときに冷凍負荷が低下し、一
方、タンク圧力が上がると冷凍負荷が増大する。従っ
て、このバッファタンク(Tb)の内圧を検出するバッ
ファタンク圧センサ(74)は、JT冷凍機(51)の
冷凍負荷を検出するJT冷凍機負荷検出手段を構成して
いる。
The low-stage and high-stage compressors (5), (8)
And the valve motors of the pre-cooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40), and the first and second on-off valves (AV1) and (AV2) of the JT high-pressure adjusting mechanism (13).
1) and is controlled in operation by a control signal from the control device (71). At least a detection signal of a buffer tank pressure sensor (74) for detecting the pressure in the helium gas supply / discharge pipe (15) (internal pressure of the buffer tank (Tb)) is input to the control device (71). The internal pressure of the buffer tank (Tb) changes according to the refrigerating load of the JT refrigerator (51). When the tank pressure decreases, the refrigerating load decreases, while when the tank pressure increases, the refrigerating load increases. To do. Therefore, the buffer tank pressure sensor (74) that detects the internal pressure of the buffer tank (Tb) constitutes JT refrigerator load detection means that detects the refrigeration load of the JT refrigerator (51).

【0061】この発明の特徴の1つとして、予冷冷凍機
(26)及びシールド冷凍機(40)のロータリバルブ
駆動用バルブモータの回転数を制御するディスプレーサ
駆動周波数可変手段としてのバルブモータ周波数制御器
(72)が設けられ、このバルブモータ周波数制御器
(72)は上記制御装置(71)により作動制御される
ようになっており、バルブモータ周波数制御器(72)
により予冷及びシールド冷凍機(26),(40)の各
ディスプレーサの往復動の駆動周波数が可変とされてい
る。
As one of the features of the present invention, a valve motor frequency controller as a displacer driving frequency varying means for controlling the rotational speed of the rotary valve driving valve motor of the precooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40). A valve motor frequency controller (72) is provided, and the valve motor frequency controller (72) is controlled by the control device (71).
Thus, the drive frequency of the reciprocating motion of each displacer of the precooling and shield refrigerators (26) and (40) is variable.

【0062】そして、制御装置(71)では、上記バッ
ファタンク(Tb)の内圧に応じて、各冷凍機(2
6),(40)におけるディスプレーサ駆動周波数、高
段圧縮機(8)の運転周波数、並びにJT高圧調整機構
(13)によるJT高圧を変え、バッファタンク(T
b)の内圧が設定値よりも下がったとき(JT冷凍機
(51)の冷凍負荷が設定値よりも下がったとき)に、
予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波数を低下
させかつシールド冷凍機(40)のディスプレーサ駆動
周波数を上昇させ、予冷及びシールド冷凍機(26),
(40)に高圧ヘリウムガスを供給する高段圧縮機
(8)の運転周波数を下げ、さらに、JT高圧調整機構
(13)の第1開閉弁(AV1)を開きかつ第2開閉弁
(AV2)を閉じてJT弁(58)へのJT高圧を低く
する一方、バッファタンク(Tb)の内圧が設定値より
も上がったとき(JT負荷が設定値よりも上がったと
き)には、逆に、予冷冷凍機(26)のディスプレーサ
駆動周波数を上昇させかつシールド冷凍機(40)のデ
ィスプレーサ駆動周波数を低下させ、高段圧縮機(8)
の運転周波数を上げ、さらに、JT高圧調整機構(1
3)の第1開閉弁(AV1)を閉じかつ第2開閉弁(A
V2)を開いてJT弁(58)へのJT高圧を高くする
ようになされている。
Then, in the control device (71), depending on the internal pressure of the buffer tank (Tb), each refrigerator (2
6) and (40), the displacer drive frequency, the operating frequency of the high-stage compressor (8), and the JT high pressure by the JT high pressure adjusting mechanism (13) are changed, and the buffer tank (T
When the internal pressure in b) falls below the set value (when the refrigeration load of the JT refrigerator (51) falls below the set value),
The displacer drive frequency of the pre-cooling refrigerator (26) is decreased and the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) is increased, and the pre-cooling and shield refrigerator (26),
The operating frequency of the high-stage compressor (8) that supplies high-pressure helium gas to (40) is lowered, and the first on-off valve (AV1) of the JT high-pressure adjusting mechanism (13) is opened and the second on-off valve (AV2) is opened. Is closed to lower the JT high pressure to the JT valve (58), while the internal pressure of the buffer tank (Tb) rises above the set value (when the JT load rises above the set value), conversely, The displacer drive frequency of the pre-cooling refrigerator (26) is increased and the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) is decreased to increase the high-stage compressor (8).
Of the JT high pressure adjustment mechanism (1
3) The first open / close valve (AV1) is closed and the second open / close valve (A1) is opened.
V2) is opened to increase the JT high pressure to the JT valve (58).

【0063】次に、上記実施形態の作用について説明す
る。超電導磁石(M)が作動する定常状態では、その超
電導コイルがヘリウムタンク(Th)内の液体ヘリウム
により臨界温度以下に冷却保持される。また、上記ヘリ
ウムタンク(Th)内で蒸発したヘリウムガスは、タン
ク(Th)内に開口するヘリウムガス吸入配管(61)
から吸い込まれて極低温冷凍装置(R)の冷媒回路に供
給され、そこで圧縮及び膨張により冷却されて液化す
る。この液体ヘリウムは液体ヘリウム戻し配管(60)
を経てタンク(Th)内に戻される。このことによっ
て、タンク(Th)内に液体ヘリウムが所定量以上貯溜
されて、超電導コイルが臨界温度以下に安定して冷却さ
れる。
Next, the operation of the above embodiment will be described. In a steady state in which the superconducting magnet (M) operates, the superconducting coil is cooled and maintained below the critical temperature by liquid helium in the helium tank (Th). Further, the helium gas evaporated in the helium tank (Th) is a helium gas suction pipe (61) opening in the tank (Th).
Is sucked in and supplied to the refrigerant circuit of the cryogenic refrigeration system (R), where it is cooled and liquefied by compression and expansion. This liquid helium is liquid helium return pipe (60)
And then returned to the tank (Th). As a result, the liquid helium is stored in the tank (Th) in a predetermined amount or more, and the superconducting coil is stably cooled to the critical temperature or lower.

【0064】一方、液体窒素タンク(Tn)内の液体窒
素が窒素配管(22)を介してシールド板熱交換器(2
3)に供給されて、該シールド板熱交換器(23)によ
り熱シールド板(S)が約80Kに冷却保持され、この
冷却によって熱シールド板(S)内の液体ヘリウムタン
ク(Th)やその内部の超電導磁石(M)、予冷冷凍機
(26)の各ヒートステーション(37),(38)等
が外部から熱シールドされる。また、上記シールド板熱
交換器(23)で熱シールド板(S)との熱交換により
液体窒素が蒸発して窒素ガスとなり、この窒素ガスは窒
素配管(22)を経て液体窒素タンク(Tn)内の上部
に戻る。
On the other hand, the liquid nitrogen in the liquid nitrogen tank (Tn) passes through the nitrogen pipe (22) and the shield plate heat exchanger (2).
3), the heat shield plate (S) is cooled and held at about 80 K by the shield plate heat exchanger (23), and by this cooling, the liquid helium tank (Th) in the heat shield plate (S) and its The internal superconducting magnet (M), the heat stations (37), (38) of the pre-cooling refrigerator (26), etc. are heat shielded from the outside. Further, liquid nitrogen is evaporated into nitrogen gas by heat exchange with the heat shield plate (S) in the shield plate heat exchanger (23), and the nitrogen gas is passed through the nitrogen pipe (22) to the liquid nitrogen tank (Tn). Return to the upper part.

【0065】上記冷凍装置(R)の運転についてさらに
詳しく説明すると、圧縮機ユニット(1)の高段圧縮機
(8)から供給された高圧のヘリウムガスの一部が予冷
冷凍機(26)におけるシリンダ(28)内の各膨張空
間で膨張し、このガスの膨張に伴う温度降下により第1
ヒートステーション(37)が所定温度レベルに、また
第2ヒートステーション(38)が第1ヒートステーシ
ョン(37)よりも低い温度レベルにそれぞれ冷却され
る。膨張空間で膨張したヘリウムガスは圧縮機ユニット
(1)に戻り、その中間圧配管(7)を経由して上記高
段圧縮機(8)に吸い込まれて圧縮される。
The operation of the refrigeration system (R) will be described in more detail. A part of the high-pressure helium gas supplied from the high-stage compressor (8) of the compressor unit (1) is stored in the pre-cooling refrigerator (26). It expands in each expansion space in the cylinder (28), and a first temperature drop occurs due to the expansion of this gas.
The heat station (37) is cooled to a predetermined temperature level, and the second heat station (38) is cooled to a temperature level lower than that of the first heat station (37). The helium gas expanded in the expansion space returns to the compressor unit (1), is sucked into the high-stage compressor (8) through the intermediate pressure pipe (7), and is compressed.

【0066】また、上記圧縮機ユニット(1)の高段圧
縮機(8)から供給された高圧のヘリウムガスの残りの
一部がシールド冷凍機(40)におけるシリンダ(4
2)内の膨張空間で膨張し、このガスの膨張に伴う温度
降下により上記液体窒素タンク(Tn)内のヒートステ
ーション(43)が所定温度レベルに冷却される。この
ことで、液体窒素タンク(Tn)内上部の窒素ガスが冷
却されて液化し、液体窒素に戻る。尚、このシールド冷
凍機(40)のシリンダ(42)内の膨張空間で膨張し
たヘリウムガスも、上記予冷冷凍機(26)のガスと同
様に圧縮機ユニット(1)に戻り、その中間圧配管
(7)を経由して高段圧縮機(8)に吸い込まれて圧縮
される。
The remaining part of the high-pressure helium gas supplied from the high-stage compressor (8) of the compressor unit (1) is part of the cylinder (4) in the shield refrigerator (40).
The heat station (43) in the liquid nitrogen tank (Tn) is cooled to a predetermined temperature level by expanding in the expansion space in 2) and the temperature drop accompanying the expansion of this gas. As a result, the nitrogen gas in the upper part of the liquid nitrogen tank (Tn) is cooled and liquefied, and returns to liquid nitrogen. The helium gas expanded in the expansion space in the cylinder (42) of the shield refrigerator (40) also returns to the compressor unit (1) in the same manner as the gas of the pre-cooling refrigerator (26), and its intermediate pressure pipe. It is sucked into the high-stage compressor (8) via (7) and compressed.

【0067】一方、圧縮機ユニット(1)におけるJT
用高圧配管(11)の両分岐配管(11a),(11
b)における第1及び第2開閉弁(AV1),(AV
2)のいずれかが開弁しており、高段圧縮機(8)から
吐出された高圧のヘリウムガスの残部はJT用高圧配管
(11)を経由してJT冷凍機(51)の第1JT熱交
換器(52)の1次側に入り、そこで圧縮機ユニット
(1)側へ向かう2次側の低圧ヘリウムガスと熱交換さ
れて常温300Kから例えば約50Kまで冷却され、そ
の後、上記予冷冷凍機(26)の第1ヒートステーショ
ン(37)外周の第1予冷器(56)に入ってさらに冷
却される。この冷却されたガスは第2JT熱交換器(5
3)の1次側に入って、同様に2次側の低圧ヘリウムガ
スとの熱交換により例えば約15Kまで冷却された後、
予冷冷凍機(26)の第2ヒートステーション(38)
外周の第2予冷器(57)に入ってさらに冷却される。
この後、ガスは第3JT熱交換器(54)の1次側に入
って2次側の低圧ヘリウムガスとの熱交換によりさらに
冷却され、しかる後にJT弁(58)に至る。このJT
弁(58)では高圧ヘリウムガスは絞られてジュールト
ムソン膨張し、約4Kの液状態のヘリウムとなり、この
液体ヘリウムは液体ヘリウム戻し配管(60)を経由し
て液体ヘリウムタンク(Th)へ供給される。また、こ
の液体ヘリウムタンク(Th)内で蒸発したヘリウムガ
スは、ヘリウムガス吸入配管(61)を介して第3JT
熱交換器(54)の2次側に吸入され、第2及び第1J
T熱交換器(53),(52)の各2次側を経由して低
段圧縮機(5)に吸い込まれて圧縮される。
On the other hand, JT in the compressor unit (1)
High pressure piping (11) for both branch piping (11a), (11
b) the first and second on-off valves (AV1), (AV
Any one of 2) is opened, and the rest of the high-pressure helium gas discharged from the high-stage compressor (8) passes through the JT high-pressure pipe (11) to the first JT of the JT refrigerator (51). It enters into the primary side of the heat exchanger (52), where it is heat-exchanged with the low-pressure helium gas on the secondary side toward the compressor unit (1) side, cooled from room temperature 300K to, for example, about 50K, and then the above pre-cooling refrigeration. The first precooler (56) around the outer periphery of the first heat station (37) of the machine (26) is further cooled. This cooled gas is transferred to the second JT heat exchanger (5
After entering the primary side of 3) and being cooled to, for example, about 15K by heat exchange with low pressure helium gas on the secondary side as well,
Second heat station (38) of the pre-cooling refrigerator (26)
It enters the second precooler (57) on the outer periphery and is further cooled.
Thereafter, the gas enters the primary side of the third JT heat exchanger (54) and is further cooled by heat exchange with the low pressure helium gas on the secondary side, and then reaches the JT valve (58). This JT
At the valve (58), the high-pressure helium gas is squeezed and expanded by Joule-Thomson to become liquid helium of about 4K, and this liquid helium is supplied to the liquid helium tank (Th) via the liquid helium return pipe (60). It Further, the helium gas evaporated in the liquid helium tank (Th) is passed through the helium gas suction pipe (61) to the third JT.
The second and first J are sucked into the secondary side of the heat exchanger (54).
It is sucked into the low-stage compressor (5) via the secondary sides of the T heat exchangers (53), (52) and compressed.

【0068】そして、このような極低温冷凍装置(R)
の運転中、JT冷凍機(51)の冷凍負荷としてバッフ
ァタンク(Tb)内部の圧力がバッファタンク圧センサ
(74)により検出され、このバッファタンク圧センサ
(74)からの信号を受けた制御装置(71)により、
上記各冷凍機(26),(40)のディスプレーサ駆動
周波数、高段圧縮機(8)の運転周波数、並びにJT高
圧調整機構(13)の開閉弁(AV1),(AV2)に
よるJT高圧がバッファタンク(Tb)の内圧に応じて
制御される。すなわち、バッファタンク(Tb)の内圧
が設定値よりも下がってJT負荷が下がったときには、
予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波数が低下
しかつシールド冷凍機(40)のディスプレーサ駆動周
波数が上昇し、高段圧縮機(8)の運転周波数が下げら
れ、さらに、JT高圧調整機構(13)の第1開閉弁
(AV1)が開かれかつ第2開閉弁(AV2)が閉じら
れてJT弁(58)へのJT高圧が低くなる。このこと
でJT冷凍機(51)の冷凍能力が下げられる。
Then, such a cryogenic refrigerator (R)
During operation, the pressure inside the buffer tank (Tb) is detected as a refrigerating load of the JT refrigerator (51) by the buffer tank pressure sensor (74), and the control device receives a signal from the buffer tank pressure sensor (74). According to (71)
The JT high pressure by the displacer driving frequency of each of the refrigerators (26) and (40), the operating frequency of the high-stage compressor (8), and the open / close valves (AV1) and (AV2) of the JT high pressure adjusting mechanism (13) is buffered. It is controlled according to the internal pressure of the tank (Tb). That is, when the internal pressure of the buffer tank (Tb) drops below the set value and the JT load drops,
The displacer drive frequency of the pre-cooling refrigerator (26) decreases and the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) increases, the operating frequency of the high-stage compressor (8) decreases, and the JT high-pressure adjusting mechanism (13) ), The first on-off valve (AV1) is opened and the second on-off valve (AV2) is closed to reduce the JT high pressure to the JT valve (58). This reduces the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51).

【0069】一方、バッファタンク(Tb)の内圧が設
定値よりも上がったとき(JT冷凍機(51)の冷凍負
荷が上がったとき)には、予冷冷凍機(26)のディス
プレーサ駆動周波数が上昇しかつシールド冷凍機(4
0)のディスプレーサ駆動周波数が低下し、高段圧縮機
(8)の運転周波数が上げられ、さらに、JT高圧調整
機構(13)の第1開閉弁(AV1)が閉じかつ第2開
閉弁(AV2)が開かれてJT弁(58)へのJT高圧
が高くなり、以上によりJT冷凍機(51)の冷凍能力
が上げられる。
On the other hand, when the internal pressure of the buffer tank (Tb) rises above the set value (when the refrigeration load of the JT refrigerator (51) rises), the displacer drive frequency of the precooling refrigerator (26) rises. Shikatsu Shield Refrigerator (4
0) the displacer drive frequency is decreased, the operating frequency of the high-stage compressor (8) is increased, and the first on-off valve (AV1) of the JT high-pressure adjusting mechanism (13) is closed and the second on-off valve (AV2) is closed. ) Is opened to increase the JT high pressure to the JT valve (58), and the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) is increased as described above.

【0070】したがって、この実施形態では、極低温冷
凍装置(R)におけるJT冷凍機(51)の予冷冷凍機
(26)及びシールド冷凍機(40)のディスプレーサ
駆動周波数が可変であるので、その両冷凍機(26),
(40)の冷凍能力を独立して変えることができ、予冷
冷凍機(26)及びシールド冷凍機(40)をマルチ運
転する場合でも、予冷冷凍機(26)つまりJT冷凍機
(51)の冷凍能力とシールド冷凍機(40)の冷凍能
力との能力配分を同じ仕様の冷凍機を用いて調整するこ
とができ、冷凍機(26),(40)の仕様変更を要す
ることなく、種々の冷凍能力の要求に対応させることが
できる。因みに、図2は予冷冷凍機(26)のディスプ
レーサ駆動周波数を変えたときの予冷及びシールド冷凍
機(26),(40)の冷凍能力の変化を例示したもの
であり、予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波
数の上昇に応じて予冷冷凍機(26)の冷凍能力が増大
しかつシールド冷凍機(40)の冷凍能力が低下する。
Therefore, in this embodiment, the displacer drive frequencies of the pre-cooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40) of the JT refrigerator (51) in the cryogenic refrigerator (R) are variable, and both of them are variable. Refrigerator (26),
The refrigerating capacity of (40) can be changed independently, and even when the pre-cooling refrigerator (26) and the shield refrigerator (40) are multi-operated, refrigeration of the pre-cooling refrigerator (26), that is, the JT refrigerator (51). The capacity distribution between the capacity and the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) can be adjusted by using the refrigerators having the same specifications, and various refrigeration can be performed without changing the specifications of the refrigerators (26) and (40). It is possible to meet the demand for ability. Incidentally, FIG. 2 exemplifies changes in the refrigerating capacity of the precooling and shield refrigerators (26) and (40) when the displacer drive frequency of the precooling refrigerator (26) is changed. The refrigerating capacity of the pre-cooling refrigerator (26) increases and the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) decreases in accordance with the increase in the displacer driving frequency.

【0071】また、バッファタンク(Tb)の内圧(J
T冷凍機(51)の冷凍負荷)に応じて各冷凍機(2
6),(40)のディスプレーサ駆動周波数を変えるの
で、極低温冷凍装置(R)のマルチ運転中にバッファタ
ンク(Tb)の内圧が変化してJT冷凍機(51)の負
荷が変わっても、2台の冷凍機(26),(40)の冷
凍能力が一律に同じように変わらず、その負荷に応じて
冷凍能力を変更させることができ、例えばシールド冷凍
機(40)の冷凍能力を略一定に保ちながら、JT冷凍
機(51)の冷凍能力を変化させることもでき、よって
JT冷凍機(51)の幅広い能力制御を行うことができ
る。
Further, the internal pressure of the buffer tank (Tb) (J
According to the refrigerator load of the T refrigerator (51), each refrigerator (2
Since the displacer drive frequency of 6) and (40) is changed, even if the internal pressure of the buffer tank (Tb) changes and the load of the JT refrigerator (51) changes during the multi-operation of the cryogenic refrigerator (R), The refrigerating capacities of the two refrigerators (26) and (40) do not change uniformly in the same manner, and the refrigerating capacity can be changed according to the load. It is also possible to change the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) while keeping it constant, so that a wide range of capacity control of the JT refrigerator (51) can be performed.

【0072】また、圧縮機ユニット(1)の高段圧縮機
(8)の運転周波数が低段圧縮機(5)と独立して可変
であり、この高段圧縮機(8)の運転周波数がバッファ
タンク(Tb)の内圧(JT冷凍機(51)の冷凍負
荷)に応じて変えられるので、冷凍機(26),(4
0)のディスプレーサ駆動周波数のみならず高段圧縮機
(8)の運転周波数をもJT冷凍機(51)の負荷に応
じて変えることができ、冷凍装置(R)のマルチ運転中
のJT冷凍機(51)の負荷の変化に応じて冷凍能力を
大きく変更させることができ、JT冷凍機(51)のよ
り一層幅広い能力制御を行うことができる。図3は、図
2に示す予冷及びシールド冷凍機(26),(40)の
能力特性において、高段圧縮機(8)の運転周波数を上
昇させたものを示し、その運転周波数の上昇分だけ予冷
及びシールド冷凍機(26),(40)の双方の冷凍能
力が増大している。
The operating frequency of the high-stage compressor (8) of the compressor unit (1) is variable independently of the low-stage compressor (5), and the operating frequency of the high-stage compressor (8) is Since it can be changed according to the internal pressure of the buffer tank (Tb) (refrigeration load of the JT refrigerator (51)), the refrigerators (26), (4
It is possible to change not only the displacer drive frequency of 0) but also the operating frequency of the high-stage compressor (8) according to the load of the JT refrigerator (51), and the JT refrigerator during multi-operation of the refrigerator (R). The refrigerating capacity can be largely changed according to the change in the load of (51), and a wider range of capacity control of the JT refrigerator (51) can be performed. FIG. 3 shows the performance characteristics of the pre-cooling and shield refrigerators (26), (40) shown in FIG. 2 in which the operating frequency of the high-stage compressor (8) is increased, and only the increase in the operating frequency is shown. The refrigerating capacity of both the precooling and shield refrigerators (26) and (40) is increasing.

【0073】さらに、上記バッファタンク(Tb)の内
圧(JT冷凍機(51)の冷凍負荷)に応じてJT高圧
調整機構(13)が制御されてJT弁(58)に対する
ヘリウムガスの圧力が調整されるので、JT冷凍機(5
1)の負荷の変化に応じて冷凍能力を大きく変更させる
ことができ、JT冷凍機(51)のさらに幅広い能力制
御を行うことができる。
Further, the JT high pressure adjusting mechanism (13) is controlled according to the internal pressure of the buffer tank (Tb) (refrigerating load of the JT refrigerator (51)) to adjust the pressure of helium gas to the JT valve (58). Therefore, JT refrigerator (5
The refrigerating capacity can be largely changed according to the change in the load of 1), and a wider range of capacity control of the JT refrigerator (51) can be performed.

【0074】尚、上記実施形態では、バッファタンク
(Tb)の内圧が設定値よりも下がったときに、予冷冷
凍機(26)のディスプレーサ駆動周波数を低下させか
つシールド冷凍機(40)のディスプレーサ駆動周波数
を上昇させる一方、バッファタンク(Tb)の内圧が設
定値よりも上がったとき、予冷冷凍機(26)のディス
プレーサ駆動周波数を上昇させかつシールド冷凍機(4
0)のディスプレーサ駆動周波数を低下させるようにし
ているが、バッファタンク(Tb)の内圧の低下時に、
予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波数の低下
又はシールド冷凍機(40)のディスプレーサ駆動周波
数の上昇の少なくとも一方を行い、バッファタンク(T
b)の内圧の上昇時に、予冷冷凍機(26)のディスプ
レーサ駆動周波数の上昇又はシールド冷凍機(40)の
ディスプレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方を行
うようにしてもよい。
In the above embodiment, when the internal pressure of the buffer tank (Tb) drops below the set value, the displacer driving frequency of the pre-cooling refrigerator (26) is lowered and the displacer driving of the shield refrigerator (40) is driven. While increasing the frequency, when the internal pressure of the buffer tank (Tb) rises above the set value, the displacer drive frequency of the precooling refrigerator (26) is increased and the shield refrigerator (4)
The displacer drive frequency of 0) is reduced, but when the internal pressure of the buffer tank (Tb) decreases,
At least one of decreasing the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) and increasing the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) is performed, and the buffer tank (T
At the time of increasing the internal pressure in b), at least one of increasing the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) and decreasing the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) may be performed.

【0075】また、上記実施形態では、バッファタンク
(Tb)の内圧に応じて、各冷凍機(26),(40)
のディスプレーサ駆動周波数、高段圧縮機(8)の運転
周波数、並びにJT高圧調整機構(13)の開閉弁(A
V1),(AV2)によるJT高圧を制御するようにし
ているが、冷凍機(26),(40)のディスプレーサ
駆動周波数の可変制御のみを行うようにしてもよい。し
かし、JT冷凍機(51)の冷凍能力を広くすることが
できる点で、上記実施形態のように、冷凍機(26),
(40)のディスプレーサ駆動周波数の制御に加え、高
段圧縮機(8)の運転周波数並びにJT高圧調整機構
(13)によるJT高圧を可変制御するのが好ましい。
Further, in the above embodiment, the refrigerators (26), (40) are set in accordance with the internal pressure of the buffer tank (Tb).
Displacer drive frequency, high-stage compressor (8) operating frequency, and JT high-pressure adjusting mechanism (13) on-off valve (A
Although the JT high voltage is controlled by V1) and (AV2), only the displacer drive frequency of the refrigerators (26) and (40) may be variably controlled. However, in the point that the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) can be widened, the refrigerator (26),
In addition to the control of the displacer drive frequency of (40), it is preferable to variably control the operating frequency of the high-stage compressor (8) and the JT high pressure by the JT high pressure adjusting mechanism (13).

【0076】さらに、上記予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)の各々に内蔵されている可変オリフィス
の開度調整を行って、各冷凍機(26),(40)のデ
ィスプレーサに対するヘリウムガス圧を変えるようにし
てもよい。すなわち、制御装置(71)において、上記
可変オリフィスの開度をディスプレーサ駆動周波数の変
化に応じて制御し、図4に示す如く、該駆動周波数が高
くなるほどオリフィス開度が大きくなるように制御す
る。こうすれば、予冷及びシールド冷凍機(26),
(40)のディスプレーサ駆動周波数のみならず、この
各冷凍機(26),(40)のディスプレーサ駆動周波
数の変化に応じて可変オリフィスの開度が最適開度に制
御されてディスプレーサに対するヘリウムガス圧も変わ
るので、予冷冷凍機(26)の冷凍能力とシールド冷凍
機(40)の冷凍能力との能力配分をさらに広い範囲に
亘り調整して、大幅な冷凍能力の要求に対応させること
ができる。
Furthermore, the pre-cooling and shield refrigerator (2
The helium gas pressure to the displacer of each refrigerator (26), (40) may be changed by adjusting the opening degree of the variable orifice incorporated in each of (6), (40). That is, in the control device (71), the opening of the variable orifice is controlled according to the change of the displacer driving frequency, and as shown in FIG. 4, the orifice opening is controlled to increase as the driving frequency increases. By doing this, the pre-cooling and shield refrigerator (26),
Not only the displacer drive frequency of (40), but also the helium gas pressure to the displacer is controlled to the optimum aperture according to the change of the displacer drive frequency of each refrigerator (26), (40). Therefore, the capacity distribution between the refrigerating capacity of the pre-cooling refrigerator (26) and the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) can be adjusted over a wider range to meet a large demand for refrigerating capacity.

【0077】また、上記実施形態では、バッファタンク
(Tb)の内圧に応じて、各冷凍機(26),(40)
のディスプレーサ駆動周波数、高段圧縮機(8)の運転
周波数、並びにJT高圧調整機構(13)の開閉弁(A
V1),(AV2)によるJT高圧を制御するようにし
ているが、低段圧縮機(5)の運転周波数を可変とし
て、この圧縮機(5)の運転周波数をJT高圧と共にバ
ッファタンク(Tb)の内圧に応じて制御装置(71)
により制御し、圧縮機(5)の運転周波数を、バッファ
タンク(Tb)の内圧(JT冷凍機(51)の冷凍負
荷)が設定値よりも低下したときに下げる一方、バッフ
ァタンク(Tb)の内圧が設定値よりも増大したときに
上げるようにすることもできる。こうすれば、バッファ
タンク(Tb)の内圧が下がってJT冷凍機(51)の
冷凍負荷が設定値よりも低下したとき、低段圧縮機
(5)の運転周波数が下がってJT冷凍機(51)の冷
凍能力が低下する一方、バッファタンク(Tb)の内圧
が上がってJT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値より
も増大したとき、圧縮機(5)の運転周波数が上がり、
JT冷凍機(51)の冷凍能力が増大することとなり、
JT冷凍機(51)の負荷の変化に応じて冷凍能力を大
きく変更して、JT冷凍機(51)のより一層幅広い能
力制御が行える。
Further, in the above embodiment, the refrigerators (26), (40) are set in accordance with the internal pressure of the buffer tank (Tb).
Displacer drive frequency, high-stage compressor (8) operating frequency, and JT high-pressure adjusting mechanism (13) on-off valve (A
Although the JT high pressure by V1) and (AV2) is controlled, the operating frequency of the low-stage compressor (5) is made variable, and the operating frequency of this compressor (5) together with the JT high pressure is in the buffer tank (Tb). Control device according to the internal pressure of (71)
The operating frequency of the compressor (5) is reduced when the internal pressure of the buffer tank (Tb) (refrigerating load of the JT refrigerator (51)) falls below a set value, while the operating frequency of the compressor (5) is reduced. It is also possible to raise when the internal pressure exceeds the set value. With this configuration, when the internal pressure of the buffer tank (Tb) decreases and the refrigerating load of the JT refrigerator (51) decreases below the set value, the operating frequency of the low-stage compressor (5) decreases and the JT refrigerator (51) decreases. When the refrigeration capacity of the JT refrigerator (51) increases more than the set value by increasing the internal pressure of the buffer tank (Tb) while the refrigerating capacity of) decreases, the operating frequency of the compressor (5) increases,
The refrigerating capacity of the JT refrigerator (51) will increase,
A wider range of capacity control of the JT refrigerator (51) can be performed by greatly changing the refrigerating capacity according to the change in the load of the JT refrigerator (51).

【0078】(実施形態2)図5は本発明の実施形態2
を示し(尚、以下の各実施形態において図1と同じ部分
については同じ符号を付してその詳細な説明は省略す
る)、上記実施形態では、バッファタンク(Tb)の内
圧に応じて予冷及びシールド冷凍機(26),(40)
のディスプレーサ駆動周波数を可変制御するようにして
いるのに対し、各冷凍機(26),(40)に対するヘ
リウムガス流量を可変制御するようにしたものである。
(Second Embodiment) FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
In the following embodiments, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted). Shield refrigerator (26), (40)
While the displacer drive frequency is controlled variably, the flow rate of helium gas to the refrigerators (26) and (40) is controlled variably.

【0079】すなわち、この実施形態では、圧縮機ユニ
ット(1)の高圧ヘリウムガスを予冷冷凍機(26)に
供給する予冷側分岐高圧配管(31)の途中に開度調整
可能な電磁弁からなる予冷側流量調整弁(AV3)が、
また高圧ヘリウムガスをシールド冷凍機(40)に供給
するシールド側分岐高圧配管(32)の途中に同様のシ
ールド側流量調整弁(AV4)がそれぞれ配設されてお
り、これらの流量調整弁(AV3),(AV4)によ
り、2台の冷凍機(26),(40)に対するヘリウム
ガスの流量を調整するヘリウム流量調整機構(46)が
構成されている。
That is, in this embodiment, the precooling-side branch high-pressure pipe (31) for supplying the high-pressure helium gas of the compressor unit (1) to the pre-cooling refrigerator (26) is composed of a solenoid valve whose opening can be adjusted. The pre-cooling side flow rate adjustment valve (AV3)
Further, similar shield side flow rate adjusting valves (AV4) are arranged in the middle of the shield side branch high pressure piping (32) for supplying the high pressure helium gas to the shield refrigerator (40), and these flow rate adjusting valves (AV3 ), (AV4) constitutes a helium flow rate adjusting mechanism (46) for adjusting the flow rate of helium gas to the two refrigerators (26), (40).

【0080】そして、上記両流量調整弁(AV3),
(AV4)は制御装置(71)により作動制御するよう
になされており、制御装置(71)は、バッファタンク
(Tb)の内圧(JT冷凍機(51)の冷凍負荷)に応
じて、高段圧縮機(8)及びJT高圧調整機構(13)
を上記実施形態1と同様に作動制御するのに加え、予冷
側及びシールド側流量調整弁(AV3),(AV4)の
開度を制御して各冷凍機(26),(40)に対するヘ
リウムガス流量を変化させ、バッファタンク(Tb)の
内圧が設定値よりも下がってJT冷凍機(51)の冷凍
負荷が低下したときに、予冷冷凍機(26)に対するヘ
リウムガス流量を低下させる一方、バッファタンク(T
b)の内圧が設定値よりも上昇してJT冷凍機(51)
の冷凍負荷が増大したときには、シールド冷凍機(4
0)に対するヘリウムガス流量を低下させるようにして
いる。その他の構成は実施形態1と同様である。
Then, the both flow rate adjusting valves (AV3),
The control device (71) controls the operation of (AV4), and the control device (71) controls the high stage according to the internal pressure of the buffer tank (Tb) (refrigeration load of the JT refrigerator (51)). Compressor (8) and JT high pressure adjusting mechanism (13)
In addition to controlling the operation in the same manner as in the first embodiment, the openings of the precooling side and shield side flow rate adjusting valves (AV3) and (AV4) are controlled to control the helium gas for the refrigerators (26) and (40). When the flow rate is changed and the internal pressure of the buffer tank (Tb) falls below the set value and the refrigeration load of the JT refrigerator (51) decreases, the flow rate of helium gas to the pre-cooling refrigerator (26) decreases while the buffer flow decreases. Tank (T
The internal pressure of b) rises above the set value and the JT refrigerator (51)
When the refrigeration load of the shield refrigerator (4
The helium gas flow rate with respect to 0) is reduced. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0081】したがって、この実施形態では、バッファ
タンク(Tb)の内圧(JT冷凍機(51)の冷凍負
荷)に応じて、予冷側及びシールド側流量調整弁(AV
3),(AV4)の開度が制御されて予冷及びシールド
冷凍機(26),(40)に対するヘリウムガス流量が
調整されるとともに、高段圧縮機(8)の運転周波数及
びJT高圧調整機構(13)が制御され、バッファタン
ク(Tb)の内圧が設定値よりも下がってJT冷凍機
(51)の冷凍負荷が低下したときに、予冷冷凍機(2
6)に対するヘリウムガス流量が低下するように両流量
調整弁(AV3),(AV4)の開度が制御される。ま
た、高段圧縮機(8)の運転周波数が下げられ、さらに
JT弁(58)へのヘリウムガス圧が下がるようにJT
高圧調整機構(13)が調整される。このことでJT冷
凍機(51)の冷凍能力が下げられる。
Therefore, in this embodiment, according to the internal pressure of the buffer tank (Tb) (refrigerating load of the JT refrigerator (51)), the precooling side and shield side flow rate adjusting valves (AV
3) and (AV4) are controlled to adjust the helium gas flow rates to the precooling and shield refrigerators (26) and (40), and the operating frequency of the high-stage compressor (8) and the JT high pressure adjusting mechanism. (13) is controlled, and when the internal pressure of the buffer tank (Tb) falls below the set value and the refrigeration load of the JT refrigerator (51) decreases, the pre-cooling refrigerator (2
The openings of both flow rate adjusting valves (AV3) and (AV4) are controlled so that the flow rate of helium gas with respect to 6) decreases. Also, the operating frequency of the high-stage compressor (8) is lowered, and the helium gas pressure to the JT valve (58) is further lowered to the JT.
The high pressure adjusting mechanism (13) is adjusted. This reduces the refrigerating capacity of the JT refrigerator (51).

【0082】一方、バッファタンク(Tb)の内圧が設
定値よりも上昇してJT冷凍機(51)の冷凍負荷が増
大したときには、シールド冷凍機(40)に対するヘリ
ウムガス流量が低下するように両流量調整弁(AV
3),(AV4)の開度が制御され、同時に、高段圧縮
機(8)の運転周波数が上昇し、JT弁(58)へのヘ
リウムガス圧が上がるようにJT高圧調整機構(13)
が調整され、このことでシールド冷凍機(40)の冷凍
能力が増大する。よって、この実施形態でも、上記実施
形態1と同様の作用効果を奏することができる。
On the other hand, when the internal pressure of the buffer tank (Tb) rises above the set value and the refrigerating load of the JT refrigerator (51) increases, the flow rate of helium gas to the shield refrigerator (40) is decreased so that both flow rates decrease. Flow control valve (AV
3), the opening of (AV4) is controlled, at the same time, the operating frequency of the high-stage compressor (8) rises, and the helium gas pressure to the JT valve (58) rises so that the JT high-pressure adjusting mechanism (13).
Is adjusted, which increases the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40). Therefore, also in this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.

【0083】尚、図6は予冷冷凍機(26)に対応する
予冷側流量調整弁(AV3)の開度を変えたときの予冷
及びシールド冷凍機(26),(40)の冷凍能力の変
化を例示したものであり、予冷側流量調整弁(AV3)
の開度を大きくして予冷冷凍機(26)へのヘリウムガ
ス流量が増加するのに応じ、予冷冷凍機(26)の冷凍
能力が増大しかつシールド冷凍機(40)の冷凍能力が
低下している。そして、図7に示すように、図6に示す
予冷及びシールド冷凍機(26),(40)の能力特性
において、高段圧縮機(8)の運転周波数を上昇させた
ときには、その運転周波数の上昇分だけ予冷及びシール
ド冷凍機(26),(40)の双方の冷凍能力が増大す
る。
FIG. 6 shows changes in the refrigerating capacity of the precooling and shield refrigerators (26) and (40) when the opening degree of the precooling side flow rate adjusting valve (AV3) corresponding to the precooling refrigerator (26) is changed. Is an example of the flow control valve on the pre-cooling side (AV3)
As the helium gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) increases by increasing the opening degree of, the refrigerating capacity of the pre-cooling refrigerator (26) increases and the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) decreases. ing. Then, as shown in FIG. 7, in the performance characteristics of the precooling and shield refrigerators (26) and (40) shown in FIG. 6, when the operating frequency of the high-stage compressor (8) is increased, The refrigerating capacities of both the precooling and shield refrigerators (26) and (40) increase by the amount of increase.

【0084】また、この実施形態2では、予冷側及びシ
ールド側分岐高圧配管(31),(32)の途中にそれ
ぞれ予冷側及びシールド側流量調整弁(AV3),(A
V4)を配設して、2台の冷凍機(26),(40)に
対するヘリウムガスの流量を調整するようにしている
が、予冷側分岐中間圧配管(34)及びシールド側分岐
中間圧配管(35)の途中にそれぞれ同様の流量調整弁
を配設してもよい。また、上記実施形態のように、開度
調整可能な電磁弁からなる流量調整弁(AV3),(A
V4)を設けるのに代え、一定の絞り開度を持つ絞り弁
と全閉及び全開状態を採る電磁弁からなる開閉弁との組
合わせを各配管(31),(32)(又は(34),
(35))に並列に接続し、この各開閉弁の開閉制御に
よってガス流量を調整することもできる。要は両冷凍機
(26),(40)に対するヘリウムガスの流量を調整
できるようにすればよい。
In the second embodiment, the precooling side and shield side flow rate adjusting valves (AV3), (A) are provided in the middle of the precooling side and shield side branch high-pressure pipes (31), (32), respectively.
V4) is arranged to adjust the flow rate of helium gas to the two refrigerators (26) and (40), but the pre-cooling side branch intermediate pressure pipe (34) and the shield side branch intermediate pressure pipe. A similar flow rate adjusting valve may be arranged in the middle of (35). Further, as in the above embodiment, the flow rate adjusting valves (AV3), (A
Instead of providing V4), a combination of a throttle valve having a constant throttle opening and an on-off valve consisting of a solenoid valve that is in a fully closed or fully open state is provided in each pipe (31), (32) (or (34). ,
(35)) can be connected in parallel, and the gas flow rate can be adjusted by controlling the opening / closing of each of the on-off valves. The point is that the flow rate of helium gas to both refrigerators (26) and (40) can be adjusted.

【0085】また、この実施形態2においても、低段圧
縮機(5)の運転周波数をバッファタンク(Tb)の内
圧(JT冷凍機(51)の冷凍負荷)に応じて可変制御
し、この圧縮機(5)の運転周波数を、バッファタンク
(Tb)の内圧が低下したときに下げる一方、バッファ
タンク(Tb)の内圧が増大したときに上げるようにし
てもよく、JT冷凍機(51)の冷凍能力を負荷の変化
に応じて大きく変更して、JT冷凍機(51)のより一
層幅広い能力制御を行うことができる。
Also in this second embodiment, the operating frequency of the low-stage compressor (5) is variably controlled according to the internal pressure of the buffer tank (Tb) (refrigerating load of the JT refrigerator (51)), and this compression is performed. The operating frequency of the machine (5) may be lowered when the internal pressure of the buffer tank (Tb) is decreased, and may be increased when the internal pressure of the buffer tank (Tb) is increased. The refrigerating capacity can be largely changed according to the change of the load, and a wider range of capacity control of the JT refrigerator (51) can be performed.

【0086】(実施形態3)図8は実施形態3を示し、
上記実施形態1では低段及び高段圧縮機(5),(8)
を直列に接続し、高段圧縮機(8)から吐出された高圧
ヘリウムガスを予冷及びシールド冷凍機(26),(4
0)並びにJT弁(58)に供給するようにしているの
に対し、この実施形態1における圧縮機ユニット(1)
の構造を変え、予冷及びシールド冷凍機(26),(4
0)とJT冷凍機(51)とでそれぞれ圧縮機を独立さ
せたものである。
(Third Embodiment) FIG. 8 shows a third embodiment.
In the first embodiment, the low-stage and high-stage compressors (5), (8)
Are connected in series to precool and shield the high-pressure helium gas discharged from the high-stage compressor (8) (26), (4
0) and the JT valve (58) are supplied to the compressor unit (1) in the first embodiment.
The structure of the precooling and shield refrigerator (26), (4
0) and the JT refrigerator (51) are independent compressors.

【0087】この実施形態では、圧縮機ユニット(1)
に、各々制御装置(71)により作動制御される冷凍機
用及びJT用圧縮機(18),(19)が独立して設け
られ、冷凍機用圧縮機(18)の吐出側は高圧配管(3
3),(31),(32)を介して予冷及びシールド冷
凍機(26),(40)の各高圧ガス入口(29),
(44)に、また吸込側は低圧配管(36′),(3
4′),(35′)を介して両冷凍機(26),(4
0)の低圧ガス出口(30),(45)にそれぞれ接続
されており、1台の冷凍機用圧縮機(18)により2台
の予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧ヘ
リウムガスを供給するようにしている。
In this embodiment, the compressor unit (1)
Are independently provided with compressors (18) and (19) for refrigerators and JTs, each of which is operated and controlled by the control device (71), and the discharge side of the compressor (18) for refrigerators has a high-pressure pipe ( Three
3), (31) and (32) through the high pressure gas inlets (29) of the precooling and shield refrigerators (26) and (40),
(44) and low pressure piping (36 '), (3
4 ') and (35') through both refrigerators (26), (4
0) low pressure gas outlets (30) and (45) respectively, and one refrigerator compressor (18) to two precooling and shield refrigerators (26) and (40) high pressure helium. I am trying to supply gas.

【0088】一方、JT用圧縮機(19)の吐出側は高
圧配管(55)を介して第1JT熱交換器(52)の1
次側に、また吸込側は低圧配管(62)を介して第1J
T熱交換器(52)の2次側にそれぞれ接続されてお
り、JT用圧縮機(19)によりJT冷凍機(51)の
JT弁(58)に高圧ヘリウムガスを供給するようにし
ている。
On the other hand, the discharge side of the JT compressor (19) is connected to the first JT heat exchanger (52) through the high pressure pipe (55).
To the next side and the suction side through the low pressure pipe (62)
High pressure helium gas is supplied to the secondary side of the T heat exchanger (52), and the JT compressor (19) supplies high pressure helium gas to the JT valve (58) of the JT refrigerator (51).

【0089】そして、上記予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)に高圧ヘリウムガスを供給する冷凍機用
圧縮機(18)の運転周波数がJT用圧縮機(19)に
対し独立して可変とされており、制御装置(71)にお
いて、バッファタンク(Tb)の内圧(JT冷凍機(5
1)の冷凍負荷)が設定値よりも低下したときに、予冷
及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧ヘリウム
ガスを供給する冷凍機用圧縮機(18)の運転周波数を
下げる一方、バッファタンク(Tb)の内圧が大きくな
ってJT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大
したときに、上記冷凍機用圧縮機(18)の運転周波数
を上げるように構成とされている。その他は上記実施形
態1と同様の構成である。したがって、この実施形態で
は、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
Then, the pre-cooling and shield refrigerator (2
The operating frequency of the compressor (18) for the refrigerator that supplies high-pressure helium gas to 6) and (40) is variable independently of the compressor (19) for the JT, and in the control device (71), Internal pressure of the buffer tank (Tb) (JT refrigerator (5
When the refrigeration load (1)) is lower than the set value, the operating frequency of the compressor (18) for a refrigerator for supplying high-pressure helium gas to the precooling and shield refrigerators (26), (40) is lowered, When the internal pressure of the buffer tank (Tb) increases and the refrigerating load of the JT refrigerator (51) increases above a set value, the operating frequency of the refrigerator compressor (18) is increased. There is. Others are the same as those in the first embodiment. Therefore, in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

【0090】尚、この実施形態3においても、JT用圧
縮機(19)の運転周波数をバッファタンク(Tb)の
内圧(JT冷凍機(51)の冷凍負荷)に応じて可変制
御し、この圧縮機(19)の運転周波数を、バッファタ
ンク(Tb)の内圧が低下したときに下げる一方、バッ
ファタンク(Tb)の内圧が増大したときに上げるよう
にすれば、JT冷凍機(51)の冷凍能力を負荷の変化
に応じて大きく変更して、JT冷凍機(51)のより一
層幅広い能力制御を行うことができる。
Also in the third embodiment, the operating frequency of the JT compressor (19) is variably controlled according to the internal pressure of the buffer tank (Tb) (refrigerating load of the JT refrigerator (51)), and this compression is performed. If the operating frequency of the machine (19) is lowered when the internal pressure of the buffer tank (Tb) is lowered, while it is raised when the internal pressure of the buffer tank (Tb) is increased, the refrigeration of the JT refrigerator (51) is reduced. The capacity can be largely changed according to the change of the load, and a wider range of capacity control of the JT refrigerator (51) can be performed.

【0091】(実施形態4)図9は実施形態4を示し、
上記実施形態2のように、予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)に対するヘリウムガス流量をバッファタ
ンク(Tb)の内圧(JT冷凍機(51)の冷凍負荷)
に応じて可変制御するようにした構成において、実施形
態3と同様に、予冷及びシールド冷凍機(26),(4
0)にヘリウムガスを供給する冷凍機用圧縮機(18)
と、JT冷凍機(51)のJT弁(58)にヘリウムガ
スを供給するJT用圧縮機(19)とを設けたものであ
る。この実施形態でも、実施形態2と同様の作用効果を
奏することができる。
(Fourth Embodiment) FIG. 9 shows a fourth embodiment.
As in the second embodiment, the pre-cooling and shield refrigerator (2
6), (40) helium gas flow rate to the internal pressure of the buffer tank (Tb) (refrigerating load of the JT refrigerator (51))
In the configuration in which the variable control is performed in accordance with the above, the precooling and shield refrigerators (26), (4
Compressor for refrigerator (18) which supplies helium gas to 0)
And a JT compressor (19) for supplying helium gas to the JT valve (58) of the JT refrigerator (51). Also in this embodiment, the same operational effect as that of the second embodiment can be obtained.

【0092】(実施形態5)図10は実施形態5を示
し、上記実施形態1では、予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)の各ディスプレーサ駆動周波数をバッフ
ァタンク(Tb)の内圧つまりJT冷凍機(51)の冷
凍負荷に応じて制御するようにしているのに対し、シー
ルド冷凍機(40)の冷凍負荷に応じて可変制御するよ
うにしたものである。
(Fifth Embodiment) FIG. 10 shows a fifth embodiment. In the first embodiment, the precooling and shield refrigerator (2
The drive frequencies of the displacers 6) and 40) are controlled according to the internal pressure of the buffer tank (Tb), that is, the refrigeration load of the JT refrigerator (51), whereas the refrigeration of the shield refrigerator (40) is controlled. The control is variably controlled according to the load.

【0093】すなわち、この実施形態では、大気放出弁
側の窒素配管(22)に、液体窒素タンク(Tn)内の
圧力を検出するシールド冷凍機負荷検出手段としての窒
素タンク圧センサ(76)が配置されており、このセン
サ(76)により検出された窒素タンク(Tn)の内圧
により、シールド冷凍機(40)の冷凍負荷を検出する
ようにしている(尚、この他、シールド冷凍機(40)
のヒートステーション(43)の冷却温度を上記冷凍負
荷として直接検出するようにしてもよい)。
That is, in this embodiment, a nitrogen tank pressure sensor (76) as a shield refrigerator load detecting means for detecting the pressure in the liquid nitrogen tank (Tn) is provided in the nitrogen pipe (22) on the atmosphere release valve side. The refrigerating load of the shield refrigerator (40) is detected by the internal pressure of the nitrogen tank (Tn) detected by the sensor (76). )
The cooling temperature of the heat station (43) may be directly detected as the refrigeration load).

【0094】そして、上記窒素タンク圧センサ(76)
は制御装置(71)に接続されており、この制御装置
(71)の制御部(73)においてバルブモータ周波数
制御器(72)を制御し、上記検出される窒素タンク
(Tn)の内圧が設定値よりも低下してシールド冷凍機
(40)の冷凍負荷が下がったときに、予冷冷凍機(2
6)のディスプレーサ駆動周波数の上昇又はシールド冷
凍機(40)のディスプレーサ駆動周波数の上昇の両方
(又は一方)を行う一方、窒素タンク(Tn)の内圧が
設定値よりも上昇してシールド冷凍機(40)の冷凍負
荷が上がったときに、予冷冷凍機(26)のディスプレ
ーサ駆動周波数の低下又はシールド冷凍機(40)のデ
ィスプレーサ駆動周波数の上昇の両方(又は一方)を行
うようにしている。
The nitrogen tank pressure sensor (76)
Is connected to the control device (71), and the control unit (73) of the control device (71) controls the valve motor frequency controller (72) to set the detected internal pressure of the nitrogen tank (Tn). When the refrigeration load of the shield refrigerator (40) decreases below the value, the pre-cooling refrigerator (2
While the displacer drive frequency of 6) or the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) is increased (or one of them), the internal pressure of the nitrogen tank (Tn) rises above the set value and the shield refrigerator ( When the refrigerating load of 40) increases, both (or one) of the displacer driving frequency of the pre-cooling refrigerator (26) and the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) increase.

【0095】また、制御装置(71)は上記実施形態1
と同様に、高段圧縮機(8)の運転周波数も制御し、窒
素タンク(Tn)の内圧(シールド冷凍機(40)の冷
凍負荷)が設定値よりも低下したときに、予冷及びシー
ルド冷凍機(26),(40)に高圧ヘリウムガスを供
給する高段圧縮機(8)の運転周波数を下げる一方、上
記荷窒素タンク(Tn)の内圧が設定値よりも上昇した
ときに、高段圧縮機(8)の運転周波数を上げるように
している。
Further, the control device (71) is the same as that of the first embodiment.
Similarly, the operating frequency of the high-stage compressor (8) is also controlled, and when the internal pressure of the nitrogen tank (Tn) (refrigeration load of the shield refrigerator (40)) drops below a set value, precooling and shield refrigeration are performed. While lowering the operating frequency of the high-stage compressor (8) that supplies high-pressure helium gas to the machines (26) and (40), when the internal pressure of the above-mentioned nitrogen tank (Tn) rises above a set value, The operating frequency of the compressor (8) is increased.

【0096】この実施形態の場合、窒素タンク(Tn)
の内圧(シールド冷凍機(40)の冷凍負荷)が窒素タ
ンク圧センサ(76)により検出され、この窒素タンク
(Tn)の内圧に応じて予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)のディスプレーサ駆動周波数が変えら
れ、窒素タンク(Tn)の内圧が下がってシールド冷凍
機(40)の冷凍負荷が設定値よりも低下したときに
は、予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波数が
上昇しかつシールド冷凍機(40)のディスプレーサ駆
動周波数が低下し、このことでシールド冷凍機(40)
の冷凍能力が下げられる。
In the case of this embodiment, a nitrogen tank (Tn)
Internal pressure (refrigeration load of the shield refrigerator (40)) is detected by the nitrogen tank pressure sensor (76), and the precooling and shield refrigerator (2) are detected according to the internal pressure of the nitrogen tank (Tn).
6) When the driving frequency of the displacer of (40) is changed and the internal pressure of the nitrogen tank (Tn) is lowered and the refrigerating load of the shield refrigerator (40) is lower than the set value, the displacer of the precooling refrigerator (26) is reduced. The drive frequency increases and the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) decreases, which causes the shield refrigerator (40).
The refrigeration capacity of is reduced.

【0097】一方、窒素タンク(Tn)の内圧が上がっ
てシールド冷凍機(40)の冷凍負荷が設定値よりも増
大したときに、予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆
動周波数が低下しかつシールド冷凍機(40)のディス
プレーサ駆動周波数が上昇し、シールド冷凍機(40)
の冷凍能力が上げられる。従って、極低温冷凍装置
(R)のマルチ運転中にシールド冷凍機(40)の冷凍
負荷が変わっても、その負荷に応じてシールド冷凍機
(40)の冷凍能力を変更することができ、JT冷凍機
(51)の冷凍能力を略一定に保ちながら、シールド冷
凍機(40)の冷凍能力を変化させることもでき、シー
ルド冷凍機(40)の幅広い能力制御を行うことができ
る。
On the other hand, when the internal pressure of the nitrogen tank (Tn) rises and the refrigerating load of the shield refrigerator (40) exceeds the set value, the displacer drive frequency of the precooler (26) decreases and the shield refrigerating machine (40) operates. The displacer drive frequency of the machine (40) increases and the shield refrigerator (40)
The refrigeration capacity of can be increased. Therefore, even if the refrigerating load of the shield refrigerator (40) changes during the multi-operation of the cryogenic refrigerator (R), the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) can be changed according to the load. While keeping the refrigerating capacity of the refrigerator (51) substantially constant, the refrigerating capacity of the shield refrigerator (40) can be changed, and a wide range of capacity control of the shield refrigerator (40) can be performed.

【0098】また、窒素タンク(Tn)の内圧(シール
ド冷凍機(40)の冷凍負荷)に応じて高段圧縮機
(8)の運転周波数が変えられ、シールド冷凍機(4
0)の冷凍負荷の設定値よりも低下したときに高段圧縮
機(8)の運転周波数が下がり、冷凍負荷が設定値より
も増大したときに、高段圧縮機(8)の運転周波数が上
がるので、極低温冷凍装置(R)のマルチ運転中のシー
ルド冷凍機(40)の負荷の変化に応じて冷凍能力を大
きく変更させることができ、シールド冷凍機(40)の
より一層幅広い能力制御を行うことができる。
The operating frequency of the high-stage compressor (8) is changed according to the internal pressure of the nitrogen tank (Tn) (refrigerating load of the shield refrigerator (40)), and the shield refrigerator (4
The operating frequency of the high-stage compressor (8) decreases when the refrigeration load falls below the set value of 0), and the operating frequency of the high-stage compressor (8) falls when the refrigerating load rises above the set value. Therefore, the refrigerating capacity can be largely changed according to the change of the load of the shield refrigerator (40) during the multi-operation of the cryogenic refrigerator (R), and the capacity control of the shield refrigerator (40) is wider. It can be performed.

【0099】(実施形態6)図11は実施形態6を示
し、上記実施形態2のように予冷及びシールド冷凍機
(26),(40)へのヘリウムガスの流量を可変制御
するに当たり、両冷凍機(26),(40)のディスプ
レーサ駆動周波数を、シールド冷凍機(40)の冷凍負
荷に応じて可変制御するようにしたものである。
(Sixth Embodiment) FIG. 11 shows a sixth embodiment, in which, as in the case of the above-mentioned second embodiment, both the refrigerating and chilling refrigerators (26) and (40) are variably controlled in the flow rate of the helium gas. The displacer drive frequency of the machines (26) and (40) is variably controlled according to the refrigerating load of the shield refrigerator (40).

【0100】この実施形態では、実施形態2の構成にお
いて、制御装置(71)に上記実施形態5と同様の窒素
タンク圧センサ(76)の出力信号が入力されており、
この窒素タンク圧センサ(76)により検出された窒素
タンク(Tn)の内圧(シールド冷凍機(40)の冷凍
負荷)に応じて各冷凍機(26),(40)へのヘリウ
ムガスの流量を可変制御し、窒素タンク(Tn)の内圧
が低下してシールド冷凍機(40)の冷凍負荷が設定値
よりも下がったときに、シールド冷凍機(40)に対す
るヘリウムガス流量が低下する一方、窒素タンク(T
n)の内圧が上昇してシールド冷凍機(40)の冷凍負
荷が設定値よりも上がったときに、予冷冷凍機(26)
に対するヘリウムガス流量が低下するようにヘリウム流
量調整機構(46)を制御する。その他は実施形態6と
同様の構成である。したがって、この実施形態でも、上
記実施形態6と同様の作用効果が得られる。
In this embodiment, in the configuration of the second embodiment, the output signal of the nitrogen tank pressure sensor (76) similar to that of the fifth embodiment is input to the control device (71),
Depending on the internal pressure of the nitrogen tank (Tn) detected by the nitrogen tank pressure sensor (76) (refrigeration load of the shield refrigerator (40)), the flow rate of helium gas to the refrigerators (26) and (40) is changed. When the internal pressure of the nitrogen tank (Tn) is variably controlled and the refrigerating load of the shield refrigerator (40) is lower than the set value, the helium gas flow rate to the shield refrigerator (40) is decreased and the nitrogen flow rate is decreased. Tank (T
When the internal pressure of n) rises and the refrigerating load of the shield refrigerator (40) exceeds the set value, the precooling refrigerator (26).
The helium flow rate adjusting mechanism (46) is controlled so that the helium gas flow rate with respect to the. The other configurations are the same as those in the sixth embodiment. Therefore, also in this embodiment, the same operational effect as that of the sixth embodiment can be obtained.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明で
は、少なくとも1台の圧縮機と、該圧縮機に並列に接続
された複数台の冷凍機とを備えた極低温冷凍装置におい
て、少なくとも1台の冷凍機のディスプレーサの往復動
の駆動周波数を可変とするようにした。また、請求項7
の発明では、上記と同様の前提の極低温冷凍装置におい
て、少なくとも1台の冷凍機に対する冷媒ガスの流量を
調整するようにした。従って、これらの発明によると、
複数台のうちの少なくとも1台のディスプレーサ駆動周
波数又は冷媒ガス流量を変えて、その冷凍能力を変える
ことができ、冷凍機間の能力配分を変更して、個々の冷
凍機の容量変更を要することなく、その冷凍能力に応じ
た幅広い調整を行うことができる。
As described above, according to the invention of claim 1, in the cryogenic refrigeration system provided with at least one compressor and a plurality of refrigerators connected in parallel to the compressor, The driving frequency of the reciprocating motion of the displacer of at least one refrigerator is variable. Claim 7
In the invention, the flow rate of the refrigerant gas to at least one refrigerator is adjusted in the cryogenic refrigeration system on the same premise as described above. Therefore, according to these inventions,
The refrigerating capacity can be changed by changing the displacer drive frequency or the refrigerant gas flow rate of at least one of the plurality of units, and the capacity distribution of the refrigerators must be changed to change the capacity of each refrigerator. Instead, a wide range of adjustments can be made according to the refrigerating capacity.

【0102】請求項2又は8の発明によると、複数台の
冷凍機は、JT冷凍機における予冷冷凍機と、このJT
冷凍機による極低温冷却部分を熱シールドするシールド
冷凍機とからなるものとしたことにより、JT冷凍機の
予冷冷凍機及びシールド冷凍機をマルチ運転する場合
に、JT冷凍機及びシールド冷凍機の各冷凍能力の能力
配分を各冷凍機の仕様変更を要することなく調整して、
種々の冷凍能力の要求に対応させることができる。
According to the invention of claim 2 or 8, the plurality of refrigerators are the pre-cooling refrigerator in the JT refrigerator and the JT refrigerator.
By using a shield refrigerator that shields the cryogenic cooling portion of the refrigerator from heat, each of the JT refrigerator and the shield refrigerator can be operated when the pre-cooling refrigerator and the shield refrigerator of the JT refrigerator are multi-operated. Adjust the capacity distribution of the refrigerating capacity without changing the specifications of each refrigerator,
It is possible to meet various refrigerating capacity requirements.

【0103】請求項3又は9の発明では、圧縮機を直列
に接続された低段及び高段圧縮機とし、予冷及びシール
ド冷凍機は、高段圧縮機から吐出された冷媒ガスを膨張
させるように構成されているものとした。また、請求項
4又は10の発明では、圧縮機は、予冷及びシールド冷
凍機に冷媒ガスを供給する冷凍機用圧縮機と、JT弁に
冷媒ガスを供給するJT用圧縮機とで構成した。これら
の発明によると、予冷及びシールド冷凍機に対する圧縮
機の接続構造の具体化を図ることができる。
In the invention of claim 3 or 9, the compressors are low-stage and high-stage compressors connected in series, and the precooling and shield refrigerator expands the refrigerant gas discharged from the high-stage compressor. It is supposed to be configured. Further, in the invention of claim 4 or 10, the compressor is composed of a compressor for a refrigerator that supplies a refrigerant gas to the pre-cooling and shield refrigerator and a compressor for a JT that supplies the refrigerant gas to a JT valve. According to these inventions, the connection structure of the compressor to the precooling and shield refrigerator can be realized.

【0104】請求項5又は11の発明では、上記低段及
び高段圧縮機の運転周波数を独立して可変とした。ま
た、請求項6又は12の発明では、冷凍機用及びJT用
圧縮機の運転周波数を独立して可変とした。これら発明
によると、冷凍機のディスプレーサ駆動周波数に加え
て、圧縮機の運転周波数についても変更することで、予
冷冷凍機の冷凍能力とシールド冷凍機の冷凍能力との能
力配分をさらに広い範囲に亘り調整して、大幅な冷凍能
力の要求に対応させることができる。
In the invention of claim 5 or 11, the operating frequencies of the low-stage and high-stage compressors are independently variable. Further, in the invention of claim 6 or 12, the operating frequencies of the compressor for the refrigerator and the compressor for the JT are independently variable. According to these inventions, by changing not only the displacer drive frequency of the refrigerator but also the operating frequency of the compressor, the capacity distribution between the refrigerating capacity of the pre-cooling refrigerator and the refrigerating capacity of the shield refrigerator can be spread over a wider range. It can be adjusted to meet significant refrigeration requirements.

【0105】請求項13の発明によると、請求項1の発
明において、各冷凍機は、ディスプレーサに対する冷媒
ガス圧を変えてその駆動周波数を調整する可変オリフィ
スを備えたガス圧駆動型の冷凍機とし、可変オリフィス
の開度をディスプレーサ駆動周波数の変化に応じて可変
制御するようにしたことにより、冷凍機のディスプレー
サ駆動周波数及びそのディスプレーサに対する冷媒ガス
圧も変えて、予冷冷凍機の冷凍能力とシールド冷凍機の
冷凍能力との能力配分をさらに広い範囲に亘り調整し
て、大幅な冷凍能力の要求に対応させることができる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, each refrigerator is a gas pressure drive type refrigerator provided with a variable orifice for changing the refrigerant gas pressure for the displacer to adjust the drive frequency thereof. By changing the opening of the variable orifice according to the change of the displacer drive frequency, the displacer drive frequency of the refrigerator and the refrigerant gas pressure for the displacer are also changed, and the refrigerating capacity and shield refrigeration of the pre-cooling refrigerator are changed. The capacity distribution with the refrigerating capacity of the machine can be adjusted over a wider range to meet a large demand for refrigerating capacity.

【0106】請求項14の発明では、上記JT冷凍機の
冷凍負荷を検出し、このJT冷凍機の冷凍負荷が設定値
よりも低下したときに、予冷冷凍機のディスプレーサ駆
動周波数の低下又はシールド冷凍機のディスプレーサ駆
動周波数の上昇の少なくとも一方を行う一方、JT冷凍
機の冷凍負荷が設定値よりも増大したときに、予冷冷凍
機のディスプレーサ駆動周波数の上昇又はシールド冷凍
機のディスプレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方
を行うようにした。また、請求項18の発明では、JT
冷凍機の冷凍負荷が設定値よりも低下したときに、上記
予冷冷凍機に対する冷媒ガス流量を低下させる一方、J
T冷凍機の冷凍負荷が設定値よりも増大したときに、シ
ールド冷凍機に対する冷媒ガス流量を低下させるように
した。従って、これらの発明によると、極低温冷凍装置
のマルチ運転中にJT冷凍機の負荷が変わっても、その
負荷に応じて冷凍能力を変更させることができ、シール
ド冷凍機の冷凍能力を略一定に保ちながら、JT冷凍機
の冷凍能力を変化させることができ、JT冷凍機の幅広
い能力制御を行うことができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the refrigerating load of the JT refrigerator is detected, and when the refrigerating load of the JT refrigerator is lower than a set value, the displacer drive frequency of the precooling refrigerator is reduced or the shield refrigeration is performed. When at least one of the displacer drive frequency of the refrigerator is increased, and when the refrigeration load of the JT refrigerator exceeds the set value, the displacer drive frequency of the pre-cooler refrigerator or the displacer drive frequency of the shield refrigerator is decreased. I tried to do at least one. In the invention of claim 18, the JT
When the refrigerating load of the refrigerator is lower than the set value, the flow rate of the refrigerant gas to the pre-cooling refrigerator is reduced, and J
When the refrigerating load of the T refrigerator exceeds the set value, the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator is reduced. Therefore, according to these inventions, even if the load of the JT refrigerator changes during the multi-operation of the cryogenic refrigerator, the refrigerating capacity can be changed according to the load, and the refrigerating capacity of the shield refrigerator is substantially constant. It is possible to change the refrigerating capacity of the JT refrigerator while maintaining the above, and it is possible to perform a wide range of capacity control of the JT refrigerator.

【0107】請求項15又は19の発明によると、請求
項14又は18の発明において、予冷及びシールド冷凍
機に対応する圧縮機の運転周波数を可変とし、JT冷凍
機の冷凍負荷が設定値よりも低下したときに、予冷及び
シールド冷凍機に高圧冷媒ガスを供給する圧縮機の運転
周波数を下げる一方、JT冷凍機の冷凍負荷が設定値よ
りも増大したときに、上記圧縮機の運転周波数を上げる
ようにしたことにより、JT冷凍機の冷凍負荷に応じて
冷凍機のディスプレーサ駆動周波数のみならず圧縮機の
運転周波数も変えることができ、冷凍装置のマルチ運転
中のJT冷凍機の負荷の変化に応じて冷凍能力を大きく
変更させて、JT冷凍機のより一層幅広い能力制御を行
うことができる。
According to the invention of claim 15 or 19, in the invention of claim 14 or 18, the operating frequency of the compressor corresponding to the precooling and shield refrigerator is made variable, and the refrigerating load of the JT refrigerator is higher than the set value. When the temperature decreases, the operating frequency of the compressor that supplies the high-pressure refrigerant gas to the pre-cooling and shield refrigerator is decreased, while the operating frequency of the compressor is increased when the refrigeration load of the JT refrigerator exceeds the set value. By doing so, not only the displacer drive frequency of the refrigerator but also the operating frequency of the compressor can be changed according to the refrigerating load of the JT refrigerator, and the load of the JT refrigerator during multi-operation of the refrigerating machine can be changed. Accordingly, the refrigerating capacity can be greatly changed, and a wider range of capacity control of the JT refrigerator can be performed.

【0108】請求項16又は20の発明によると、請求
項14(もしくは15)又は19の発明において、JT
冷凍機の冷凍負荷が設定値よりも低下したときに、JT
弁への冷媒ガス圧を下げる一方、JT冷凍機の冷凍負荷
が設定値よりも増大したときに、JT弁への冷媒ガス圧
を上げるようにしたことにより、JT冷凍機の負荷の変
化に応じて冷凍能力を大きく変更させて、JT冷凍機の
より一層幅広い能力制御を行うことができる。
According to the invention of claim 16 or 20, in the invention of claim 14 (or 15) or 19, the JT
When the refrigerating load of the refrigerator drops below the set value, JT
By reducing the refrigerant gas pressure to the valve and increasing the refrigerant gas pressure to the JT valve when the refrigeration load of the JT refrigerator exceeds the set value, The refrigerating capacity can be greatly changed to perform a wider range of capacity control of the JT refrigerator.

【0109】請求項17又は21の発明では、請求項1
6又は20の発明において、低段圧縮機又はJT用圧縮
機の運転周波数を可変とし、この圧縮機の運転周波数
を、JT冷凍機の冷凍負荷が設定値よりも低下したとき
に下げる一方、JT冷凍機の冷凍負荷が設定値よりも増
大したときに上げるようにしたことにより、低段又はJ
T用圧縮機の運転周波数の変更によりJT冷凍機の負荷
の変化に応じて冷凍能力を大きく変更してJT冷凍機の
幅広い能力制御を行うことができる。
In the invention of claim 17 or 21, claim 1
In the invention of 6 or 20, the operating frequency of the low-stage compressor or the compressor for JT is made variable, and the operating frequency of this compressor is lowered when the refrigeration load of the JT refrigerator drops below a set value, while the JT By increasing the refrigeration load of the refrigerator when it exceeds the set value, the low stage or J
By changing the operating frequency of the T compressor, the refrigerating capacity can be greatly changed in accordance with the change in the load of the JT refrigerator, and a wide range of capacity control of the JT refrigerator can be performed.

【0110】請求項22の発明では、請求項3又は4の
発明の極低温冷凍装置において、シールド冷凍機の冷凍
負荷を検出し、この検出されるシールド冷凍機の冷凍負
荷が設定値よりも下がったときに、予冷冷凍機のディス
プレーサ駆動周波数の上昇又はシールド冷凍機のディス
プレーサ駆動周波数の低下の少なくとも一方を行う一
方、冷凍負荷が設定値よりも上がったときに、予冷冷凍
機のディスプレーサ駆動周波数の低下又はシールド冷凍
機のディスプレーサ駆動周波数の上昇の少なくとも一方
を行うようにした。また、請求項24の発明では、請求
項9又は10の発明において、同様に、シールド冷凍機
の冷凍負荷を検出し、この冷凍負荷が設定値よりも下が
ったときに、シールド冷凍機に対する冷媒ガス流量を、
また冷凍負荷が設定値よりも上がったときに、予冷冷凍
機に対する冷媒ガス流量をそれぞれ低下させるようにし
た。従って、これらの発明によると、極低温冷凍装置の
マルチ運転中にシールド冷凍機の負荷が変わっても、そ
のシールド冷凍機の負荷に応じて冷凍能力を変更させ、
JT冷凍機の冷凍能力を略一定に保ちながら、シールド
冷凍機の冷凍能力を変化させることができ、シールド冷
凍機の幅広い能力制御を行うことができる。
According to the twenty-second aspect of the invention, in the cryogenic refrigerator of the third or fourth aspect of the invention, the refrigerating load of the shield refrigerator is detected, and the detected refrigerating load of the shield refrigerator is lower than the set value. When the refrigeration load rises above the set value, the displacer drive frequency of the pre-cooling refrigerator is increased and / or the displacer drive frequency of the shield refrigerator is decreased. At least one of the decrease and the increase of the displacer drive frequency of the shield refrigerator is performed. Further, in the invention of claim 24, similarly to the invention of claim 9 or 10, the refrigerating load of the shield refrigerator is detected, and when the refrigerating load falls below a set value, the refrigerant gas for the shield refrigerator is Flow rate
Further, when the refrigeration load exceeds the set value, the refrigerant gas flow rate to the precooling refrigerator is reduced. Therefore, according to these inventions, even if the load of the shield refrigerator changes during the multi-operation of the cryogenic refrigerator, the refrigerating capacity is changed according to the load of the shield refrigerator,
While keeping the refrigerating capacity of the JT refrigerator substantially constant, the refrigerating capacity of the shield refrigerator can be changed, and a wide range of capacity control of the shield refrigerator can be performed.

【0111】請求項23又は25の発明によると、請求
項22又は24の発明において、シールド冷凍機の冷凍
負荷が設定値よりも低下したときに、予冷及びシールド
冷凍機に高圧冷媒ガスを供給する運転周波数可変の圧縮
機の運転周波数を下げる一方、上記冷凍負荷が設定値よ
りも増大したときに、上記圧縮機の運転周波数を上げる
ようにしたことにより、冷凍機のディスプレーサ駆動周
波数のみならず圧縮機の運転周波数も変えて、冷凍装置
のマルチ運転中のシールド冷凍機の負荷の変化に応じて
冷凍能力を大きく変更させることができ、シールド冷凍
機のより一層幅広い能力制御を行うことができる。
According to the invention of claim 23 or 25, in the invention of claim 22 or 24, when the refrigerating load of the shield refrigerator is lower than a set value, a high-pressure refrigerant gas is supplied to the precooling and shield refrigerator. While reducing the operating frequency of the compressor with variable operating frequency, and increasing the operating frequency of the compressor when the refrigeration load increases above the set value, not only the displacer drive frequency of the refrigerator but also the compressor The refrigerating capacity can be largely changed according to the load change of the shield refrigerator during the multi-operation of the refrigerating apparatus by changing the operating frequency of the refrigerator, and a wider range of capacity control of the shield refrigerator can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態1に係る極低温冷凍装置の全
体構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a cryogenic refrigerator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】予冷冷凍機のディスプレーサ駆動周波数に応じ
た予冷及びシールド冷凍機の冷凍能力の変化を示す特性
図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing changes in the refrigerating capacity of the pre-cooling and shield refrigerator according to the displacer drive frequency of the pre-cooling refrigerator.

【図3】実施形態1において高段圧縮機の運転周波数を
上昇させたときの予冷及びシールド冷凍機の冷凍能力の
変化を示す図2相当図である。
FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing changes in refrigerating capacity of the precooling and shield refrigerator when the operating frequency of the high-stage compressor is increased in the first embodiment.

【図4】実施形態1においてディスプレーサ駆動周波数
に応じたオリフィス開度の特性を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a characteristic of an orifice opening degree according to a displacer driving frequency in the first embodiment.

【図5】実施形態2を示す図1相当図である。FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment.

【図6】予冷冷凍機に対するヘリウムガス流量に応じた
予冷及びシールド冷凍機の冷凍能力の変化を示す図2相
当図である。
FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing changes in the refrigerating capacity of the precooling and shield refrigerator according to the helium gas flow rate with respect to the precooling refrigerator.

【図7】実施形態2において高段圧縮機の運転周波数を
上昇させたときの予冷及びシールド冷凍機の冷凍能力の
変化を示す図1相当図である。
FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing changes in the refrigerating capacity of the precooling and shield refrigerator when the operating frequency of the high-stage compressor is increased in the second embodiment.

【図8】実施形態3を示す図1相当図である。FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 1 showing a third embodiment.

【図9】実施形態4を示す図1相当図である。FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 1 showing a fourth embodiment.

【図10】実施形態5を示す図1相当図である。FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 1 showing a fifth embodiment.

【図11】実施形態6を示す図1相当図である。FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 1 showing a sixth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(R) 極低温冷凍装置 (1) 圧縮機ユニット (5) 低段圧縮機 (8) 高段圧縮機 (13) JT高圧調整機構(JT高圧調整手段) (18) 冷凍機用圧縮機 (19) JT用圧縮機 (V1),(V2) 流量調整弁 (AV1),(AV2) 電磁開閉弁 (21) 冷凍機ユニット (26) 予冷冷凍機 (37),(38) ヒートステーション (40) シールド冷凍機 (43) ヒートステーション (46) ヘリウムガス流量調整機構(冷媒流量調整手
段) (51) JT冷凍機 (58) JT弁 (71) 制御装置(制御手段) (72) バルブモータ周波数制御器(ディスプレーサ
駆動周波数可変手段) (74) バッファタンク圧センサ(JT冷凍機負荷検
出手段) (76) 窒素タンク圧センサ(シールド冷凍機負荷検
出手段) (Tb) バッファタンク (Tb) 液体ヘリウムタンク (D) 真空デュワー (Tn) 液体窒素タンク (S) 熱シールド板
(R) Cryogenic refrigerator (1) Compressor unit (5) Low-stage compressor (8) High-stage compressor (13) JT high-pressure adjusting mechanism (JT high-pressure adjusting means) (18) Compressor for refrigerator (19) ) JT compressor (V1), (V2) Flow rate adjusting valve (AV1), (AV2) Electromagnetic on-off valve (21) Refrigerator unit (26) Pre-cooling refrigerator (37), (38) Heat station (40) Shield Refrigerator (43) Heat station (46) Helium gas flow rate adjusting mechanism (refrigerant flow rate adjusting means) (51) JT refrigerator (58) JT valve (71) Control device (control means) (72) Valve motor frequency controller ( Displacer drive frequency varying means) (74) Buffer tank pressure sensor (JT refrigerator load detecting means) (76) Nitrogen tank pressure sensor (shield refrigerator load detecting means) (T ) Buffer tank (Tb) liquid helium tank (D) vacuum dewar (Tn) a liquid nitrogen tank (S) the heat shield plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 昌和 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 種谷 昭一 大阪府堺市築港新町3丁12番地 ダイキン 工業株式会社堺製作所臨海工場内 (72)発明者 三浦 克哉 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masakazu Okamoto 1304 Kanaoka-machi, Sakai City, Osaka Daikin Industry Co., Ltd.Kanaoka Plant, Sakai Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Katsuya Miura, 1304 Kanaoka-machi, Sakai City, Osaka Prefecture Daikin Industries, Ltd. Kanaoka Factory, Sakai Plant

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷媒ガスを圧縮する少なくとも1台の圧
縮機と、該圧縮機に並列に接続され、圧縮機からの冷媒
ガスをディスプレーサの往復動により膨張させて極低温
を発生させる複数台の冷凍機(26),(40)とを備
えた極低温冷凍装置において、 上記少なくとも1台の冷凍機(26),(40)のディ
スプレーサの往復動の駆動周波数を可変とするディスプ
レーサ駆動周波数可変手段(72)を設けたことを特徴
とする極低温冷凍装置。
1. At least one compressor that compresses a refrigerant gas, and a plurality of compressors that are connected in parallel to the compressor and that expand the refrigerant gas from the compressor by the reciprocating motion of a displacer to generate a cryogenic temperature. A cryogenic refrigerator comprising refrigerators (26) and (40), wherein a displacer drive frequency varying means for varying the reciprocating drive frequency of the displacer of at least one of the refrigerators (26) and (40). A cryogenic refrigerator comprising (72).
【請求項2】 請求項1記載の極低温冷凍装置におい
て、 複数台の冷凍機(26),(40)は、圧縮機からの高
圧冷媒ガスのJT弁(58)でのジュールトムソン膨張
により極低温を発生させるJT冷凍機(51)に付設さ
れかつ上記ジュールトムソン膨張する前の冷媒ガスを予
冷する予冷冷凍機(26)と、 少なくとも上記JT冷凍機(51)による極低温冷却部
分を外部から熱シールドするシールド冷凍機(40)と
からなることを特徴とする極低温冷凍装置。
2. The cryogenic refrigerator according to claim 1, wherein the plurality of refrigerators (26), (40) are poled by Joule-Thomson expansion of the high pressure refrigerant gas from the compressor at the JT valve (58). A precooling refrigerator (26) attached to a JT refrigerator (51) that generates a low temperature and precooling the refrigerant gas before the Joule-Thomson expansion, and at least a cryogenic cooling portion by the JT refrigerator (51) from the outside. A cryogenic refrigerator comprising a shield refrigerator (40) for heat shield.
【請求項3】 請求項2記載の極低温冷凍装置におい
て、 圧縮機は、冷媒ガスを圧縮する低段圧縮機(5)と、該
低段圧縮機(5)から吐出された冷媒ガスを圧縮する高
段圧縮機(8)とからなり、 予冷及びシールド冷凍機(26),(40)は、上記高
段圧縮機(8)から吐出された冷媒ガスを膨張させるよ
うに構成されていることを特徴とする極低温冷凍装置。
3. The cryogenic refrigeration system according to claim 2, wherein the compressor compresses a low-stage compressor (5) for compressing a refrigerant gas and a refrigerant gas discharged from the low-stage compressor (5). The pre-cooling and shield refrigerators (26) and (40) are configured to expand the refrigerant gas discharged from the high-stage compressor (8). Cryogenic refrigerator.
【請求項4】 請求項2記載の極低温冷凍装置におい
て、 圧縮機は、予冷及びシールド冷凍機(26),(40)
に冷媒ガスを供給する冷凍機用圧縮機(18)と、 JT弁(58)に冷媒ガスを供給するJT用圧縮機(1
9)とからなることを特徴とする極低温冷凍装置。
4. The cryogenic refrigerator according to claim 2, wherein the compressor is a precooling and shield refrigerator (26), (40).
Refrigerator compressor (18) for supplying the refrigerant gas to the JT compressor (1) and JT compressor (1) for supplying the refrigerant gas to the JT valve (58)
9) A cryogenic refrigeration system comprising:
【請求項5】 請求項3記載の極低温冷凍装置におい
て、 低段及び高段圧縮機(5),(8)の運転周波数が独立
して可変とされていることを特徴とする極低温冷凍装
置。
5. The cryogenic refrigeration system according to claim 3, wherein the operating frequencies of the low-stage and high-stage compressors (5), (8) are independently variable. apparatus.
【請求項6】 請求項4記載の極低温冷凍装置におい
て、 冷凍機用及びJT用圧縮機(18),(19)の運転周
波数が独立して可変とされていることを特徴とする極低
温冷凍装置。
6. The cryogenic refrigeration system according to claim 4, wherein the operating frequencies of the compressors (18) and (19) for the refrigerator and the JT are independently variable. Refrigeration equipment.
【請求項7】 冷媒ガスを圧縮する少なくとも1台の圧
縮機と、該圧縮機に並列に接続され、圧縮機からの冷媒
ガスを膨張させて極低温を発生させる複数台の冷凍機
(26),(40)とを備えた極低温冷凍装置におい
て、 上記少なくとも1台の冷凍機(26),(40)に対す
る冷媒ガスの流量を調整する冷媒流量調整手段(46)
を設けたことを特徴とする極低温冷凍装置。
7. At least one compressor for compressing a refrigerant gas, and a plurality of refrigerators (26) connected in parallel to the compressor and expanding the refrigerant gas from the compressor to generate a cryogenic temperature. , (40), a refrigerant flow rate adjusting means (46) for adjusting the flow rate of the refrigerant gas to the at least one refrigerator (26), (40).
A cryogenic refrigeration system characterized by being provided with.
【請求項8】 請求項7記載の極低温冷凍装置におい
て、 複数台の冷凍機(26),(40)は、圧縮機からの高
圧冷媒ガスのJT弁(58)でのジュールトムソン膨張
により極低温を発生させるJT冷凍機(51)に付設さ
れかつ上記ジュールトムソン膨張する前の高圧冷媒ガス
を予冷する予冷冷凍機(26)と、 少なくとも上記JT冷凍機(51)による極低温冷却部
分を外部から熱シールドするシールド冷凍機(40)と
であることを特徴とする極低温冷凍装置。
8. The cryogenic refrigeration system according to claim 7, wherein the plurality of refrigerators (26), (40) are polarized by Joule-Thomson expansion of the high pressure refrigerant gas from the compressor at the JT valve (58). A precooling refrigerator (26) attached to a JT refrigerator (51) that generates a low temperature and precooling the high-pressure refrigerant gas before the Joule-Thomson expansion, and at least a cryogenic cooling portion by the JT refrigerator (51) to the outside. And a shield refrigerator (40) for heat shielding from the cryogenic refrigerator.
【請求項9】 請求項8記載の極低温冷凍装置におい
て、 圧縮機は、冷媒ガスを圧縮する低段圧縮機(5)と、該
低段圧縮機(5)から吐出された冷媒ガスを圧縮する高
段圧縮機(8)とからなり、 予冷及びシールド冷凍機(26),(40)は、上記高
段圧縮機(8)から吐出された冷媒ガスを膨張させるよ
うに構成されていることを特徴とする極低温冷凍装置。
9. The cryogenic refrigeration system according to claim 8, wherein the compressor compresses a low-stage compressor (5) for compressing a refrigerant gas and a refrigerant gas discharged from the low-stage compressor (5). The pre-cooling and shield refrigerators (26) and (40) are configured to expand the refrigerant gas discharged from the high-stage compressor (8). Cryogenic refrigerator.
【請求項10】 請求項8記載の極低温冷凍装置におい
て、 圧縮機は、予冷及びシールド冷凍機(26),(40)
に冷媒ガスを供給する冷凍機用圧縮機(18)と、 JT弁(58)に冷媒ガスを供給するJT用圧縮機(1
9)とからなることを特徴とする極低温冷凍装置。
10. The cryogenic refrigerator according to claim 8, wherein the compressor is a precooling and shield refrigerator (26), (40).
Refrigerator compressor (18) for supplying the refrigerant gas to the JT compressor (1) and JT compressor (1) for supplying the refrigerant gas to the JT valve (58)
9) A cryogenic refrigeration system comprising:
【請求項11】 請求項9記載の極低温冷凍装置におい
て、 低段及び高段圧縮機(5),(8)の運転周波数が独立
して可変とされていることを特徴とする極低温冷凍装
置。
11. The cryogenic refrigeration system according to claim 9, wherein the operating frequencies of the low-stage and high-stage compressors (5), (8) are independently variable. apparatus.
【請求項12】 請求項10記載の極低温冷凍装置にお
いて、 冷凍機用及びJT用圧縮機(18),(19)の運転周
波数が独立して可変とされていることを特徴とする極低
温冷凍装置。
12. The cryogenic refrigeration system according to claim 10, wherein the operating frequencies of the compressors (18), (19) for the refrigerator and the compressor for JT are independently variable. Refrigeration equipment.
【請求項13】 請求項1記載の極低温冷凍装置におい
て、 各冷凍機(26),(40)は、ディスプレーサを冷媒
ガスの圧力で駆動するガス圧駆動型の冷凍機であって、
かつ上記ディスプレーサに対する冷媒ガス圧を変えてデ
ィスプレーサの動きを調整する可変オリフィスを備えて
おり、 上記可変オリフィスの開度をディスプレーサ駆動周波数
の変化に応じて制御するように構成したことを特徴とす
る極低温冷凍装置。
13. The cryogenic refrigerator according to claim 1, wherein each of the refrigerators (26), (40) is a gas pressure drive type refrigerator that drives a displacer at a pressure of a refrigerant gas,
Further, a variable orifice for adjusting the movement of the displacer by changing the refrigerant gas pressure to the displacer is provided, and the opening of the variable orifice is controlled according to the change of the displacer drive frequency. Low temperature refrigerator.
【請求項14】 請求項3又は4記載の極低温冷凍装置
において、 JT冷凍機(51)の冷凍負荷を検出するJT冷凍機負
荷検出手段(74)と、 上記JT冷凍機負荷検出手段(74)により検出される
JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも低下した
ときに、予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波
数の低下又はシールド冷凍機(40)のディスプレーサ
駆動周波数の上昇の少なくとも一方が行われる一方、J
T冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも増大したと
きに、予冷冷凍機(26)のディスプレーサ駆動周波数
の上昇又はシールド冷凍機(40)のディスプレーサ駆
動周波数の低下の少なくとも一方が行われるようにディ
スプレーサ駆動周波数可変手段(72)を制御する制御
手段(71)とを設けたことを特徴とする極低温冷凍装
置。
14. The cryogenic refrigerator according to claim 3 or 4, wherein JT refrigerator load detecting means (74) for detecting a refrigerating load of the JT refrigerator (51), and JT refrigerator load detecting means (74). When the refrigerating load of the JT refrigerator (51) detected by the above) falls below a set value, the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) decreases or the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) increases. While at least one is done, J
When the refrigerating load of the T refrigerator (51) exceeds the set value, at least one of increasing the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) and decreasing the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) is performed. And a control means (71) for controlling the displacer drive frequency varying means (72).
【請求項15】 請求項14記載の極低温冷凍装置にお
いて、 予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧冷媒
ガスを供給する圧縮機(8)の運転周波数が可変とされ
ており、 制御手段(71)は、上記予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)に高圧冷媒ガスを供給する圧縮機(8)
の運転周波数を、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定
値よりも低下したときに圧縮機(8)の運転周波数が下
がる一方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値より
も増大したときに圧縮機(8)の運転周波数が上がるよ
うに制御する構成とされていることを特徴とする極低温
冷凍装置。
15. The cryogenic refrigerator according to claim 14, wherein the operating frequency of the compressor (8) for supplying the high-pressure refrigerant gas to the pre-cooling and shield refrigerators (26), (40) is variable. The control means (71) includes the pre-cooling and shield refrigerator (2
Compressor (8) for supplying high pressure refrigerant gas to 6) and (40)
The operating frequency of the compressor (8) decreases when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) decreases below the set value, while the refrigerating load of the JT refrigerator (51) increases above the set value. A cryogenic refrigerating apparatus, which is configured to control so that the operating frequency of the compressor (8) increases when the above operation is performed.
【請求項16】 請求項14又は15記載の極低温冷凍
装置において、 JT弁(58)に対する冷媒ガスの圧力を調整するJT
高圧調整手段(13)を設け、 制御手段(71)は、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が
設定値よりも低下したときに、JT弁(58)への冷媒
ガス圧が下がる一方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が
設定値よりも増大したときに、JT弁(58)への冷媒
ガス圧が上がるように上記JT高圧調整手段(13)を
制御する構成とされていることを特徴とする極低温冷凍
装置。
16. The cryogenic refrigerating apparatus according to claim 14 or 15, wherein the JT valve (58) adjusts the pressure of the refrigerant gas.
The high pressure adjusting means (13) is provided, and the control means (71) reduces the refrigerant gas pressure to the JT valve (58) while the JT valve (58) decreases when the refrigeration load of the JT refrigerator (51) falls below a set value. When the refrigerating load of the refrigerator (51) exceeds the set value, the JT high pressure adjusting means (13) is controlled so that the refrigerant gas pressure to the JT valve (58) rises. Characteristic cryogenic refrigerator.
【請求項17】 請求項16記載の極低温冷凍装置にお
いて、 低段圧縮機(5)及びJT用圧縮機(19)の運転周波
数が可変されており、 制御手段(71)は、上記圧縮機(5),(19)の運
転周波数を、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よ
りも低下したときに圧縮機(5),(19)の運転周波
数が下がる一方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定
値よりも増大したときに圧縮機(5),(19)の運転
周波数が上がるように制御する構成とされていることを
特徴とする極低温冷凍装置。
17. The cryogenic refrigeration system according to claim 16, wherein the operating frequencies of the low-stage compressor (5) and the JT compressor (19) are variable, and the control means (71) is the compressor. Regarding the operating frequencies of (5) and (19), when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is lower than the set value, the operating frequencies of the compressors (5) and (19) are lowered, while the JT refrigerator ( A cryogenic refrigeration system characterized in that the operation frequency of the compressors (5) and (19) is controlled to increase when the refrigeration load of 51) exceeds a set value.
【請求項18】 請求項9又は10記載の極低温冷凍装
置において、 JT冷凍機(51)の冷凍負荷を検出するJT冷凍機負
荷検出手段(74)と、 上記JT冷凍機負荷検出手段(74)により検出される
JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よりも低下した
ときに、予冷冷凍機(26)に対する冷媒ガス流量が低
下する一方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よ
りも増大したときに、シールド冷凍機(40)に対する
冷媒ガス流量が低下するように冷媒流量調整手段(4
6)を制御する制御手段(71)とを設けたことを特徴
とする極低温冷凍装置。
18. The cryogenic refrigerator according to claim 9 or 10, wherein JT refrigerator load detecting means (74) for detecting a refrigerating load of the JT refrigerator (51), and JT refrigerator load detecting means (74). ), When the refrigeration load of the JT refrigerator (51) is lower than the set value, the refrigerant gas flow rate to the pre-cooling refrigerator (26) is reduced, while the refrigeration load of the JT refrigerator (51) is set. Refrigerant flow rate adjusting means (4) so that the refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator (40) decreases when the value exceeds the value.
And a control means (71) for controlling 6).
【請求項19】 請求項18記載の極低温冷凍装置にお
いて、 予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧冷媒
ガスを供給する圧縮機(8)の運転周波数が可変されて
おり、 制御手段(71)は、上記予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)に高圧冷媒ガスを供給する圧縮機(8)
の運転周波数を、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定
値よりも低下したときに圧縮機(8)の運転周波数が下
がる一方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値より
も増大したときに圧縮機(8)の運転周波数が上がるよ
うに制御する構成とされていることを特徴とする極低温
冷凍装置。
19. The cryogenic refrigerator according to claim 18, wherein the operating frequency of the compressor (8) for supplying the high-pressure refrigerant gas to the pre-cooling and shield refrigerators (26), (40) is variable, Means (71) is the above pre-cooling and shield refrigerator (2
Compressor (8) for supplying high pressure refrigerant gas to 6) and (40)
The operating frequency of the compressor (8) decreases when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) decreases below the set value, while the refrigerating load of the JT refrigerator (51) increases above the set value. A cryogenic refrigerating apparatus, which is configured to control so that the operating frequency of the compressor (8) increases when the above operation is performed.
【請求項20】 請求項19記載の極低温冷凍装置にお
いて、 JT弁(58)に対する冷媒ガスの圧力を調整するJT
高圧調整手段(13)を設け、 制御手段(71)は、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が
設定値よりも低下したときに、JT弁(58)への冷媒
ガス圧が下がる一方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が
設定値よりも増大したときに、JT弁(58)への冷媒
ガス圧が上がるように上記JT高圧調整手段(13)を
制御する構成とされていることを特徴とする極低温冷凍
装置。
20. The cryogenic refrigeration system of claim 19, wherein the JT valve (58) adjusts the pressure of the refrigerant gas.
The high pressure adjusting means (13) is provided, and the control means (71) reduces the refrigerant gas pressure to the JT valve (58) while the JT valve (58) decreases when the refrigeration load of the JT refrigerator (51) falls below a set value. When the refrigerating load of the refrigerator (51) exceeds the set value, the JT high pressure adjusting means (13) is controlled so that the refrigerant gas pressure to the JT valve (58) rises. Characteristic cryogenic refrigerator.
【請求項21】 請求項20記載の極低温冷凍装置にお
いて、 低段圧縮機(5)及びJT用圧縮機(19)の運転周波
数が可変されており、 制御手段(71)は、上記圧縮機(5),(19)の運
転周波数を、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定値よ
りも低下したときに圧縮機(5),(19)の運転周波
数が下がる一方、JT冷凍機(51)の冷凍負荷が設定
値よりも増大したときに圧縮機(5),(19)の運転
周波数が上がるように制御する構成とされていることを
特徴とする極低温冷凍装置。
21. The cryogenic refrigeration system of claim 20, wherein the operating frequencies of the low-stage compressor (5) and the JT compressor (19) are variable, and the control means (71) is the compressor. Regarding the operating frequencies of (5) and (19), when the refrigerating load of the JT refrigerator (51) is lower than the set value, the operating frequencies of the compressors (5) and (19) are lowered, while the JT refrigerator ( A cryogenic refrigeration system characterized in that the operation frequency of the compressors (5) and (19) is controlled to increase when the refrigeration load of 51) exceeds a set value.
【請求項22】 請求項3又は4記載の極低温冷凍装置
において、 シールド冷凍機(40)の冷凍負荷を検出するシールド
冷凍機負荷検出手段(76)と、 上記シールド冷凍機負荷検出手段(76)により検出さ
れる冷凍負荷が設定値よりも下がったときに、予冷冷凍
機(26)のディスプレーサ駆動周波数の上昇又はシー
ルド冷凍機(40)のディスプレーサ駆動周波数の低下
の少なくとも一方が行われる一方、冷凍負荷が設定値よ
りも上がったときに、予冷冷凍機(26)のディスプレ
ーサ駆動周波数の低下又はシールド冷凍機(40)のデ
ィスプレーサ駆動周波数の上昇の少なくとも一方が行わ
れるようにディスプレーサ駆動周波数可変手段(72)
を制御する制御手段(71)とを設けたことを特徴とす
る極低温冷凍装置。
22. The cryogenic refrigerator according to claim 3 or 4, wherein the shield refrigerator load detecting means (76) detects a refrigerating load of the shield refrigerator (40), and the shield refrigerator load detecting means (76). When the refrigerating load detected by) falls below a set value, at least one of increasing the displacer driving frequency of the precooling refrigerator (26) or decreasing the displacer driving frequency of the shield refrigerator (40) is performed. When the refrigeration load exceeds the set value, the displacer drive frequency varying means is arranged so that at least one of the decrease of the displacer drive frequency of the precooling refrigerator (26) and the increase of the displacer drive frequency of the shield refrigerator (40) are performed. (72)
And a control means (71) for controlling the cryogenic refrigeration system.
【請求項23】 請求項22記載の極低温冷凍装置にお
いて、 予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧冷媒
ガスを供給する圧縮機(8)の運転周波数が可変とされ
ており、 制御手段(71)は、上記予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)に高圧冷媒ガスを供給する圧縮機(8)
の運転周波数を、シールド冷凍機(40)の冷凍負荷が
設定値よりも低下したときに圧縮機(8)の運転周波数
が下がる一方、冷凍負荷が設定値よりも増大したときに
圧縮機(8)の運転周波数が上がるように制御する構成
とされていることを特徴とする極低温冷凍装置。
23. The cryogenic refrigerator according to claim 22, wherein the operating frequency of the compressor (8) for supplying the high-pressure refrigerant gas to the pre-cooling and shield refrigerators (26), (40) is variable. The control means (71) includes the pre-cooling and shield refrigerator (2
Compressor (8) for supplying high pressure refrigerant gas to 6) and (40)
The operating frequency of the compressor (8) decreases when the refrigerating load of the shield refrigerator (40) decreases below the set value, while the operating frequency of the compressor (8) decreases when the refrigerating load increases above the set value. ) The cryogenic refrigeration system is configured to control so that the operating frequency of (1) increases.
【請求項24】 請求項9又は10記載の極低温冷凍装
置において、 シールド冷凍機(40)の冷凍負荷を検出するシールド
冷凍機負荷検出手段(76)と、 上記シールド冷凍機負荷検出手段(76)により検出さ
れる冷凍負荷が設定値よりも低下したときに、上記シー
ルド冷凍機(40)に対する冷媒ガス流量が低下する一
方、冷凍負荷が設定値よりも増大したときに、上記予冷
冷凍機(26)に対する冷媒ガス流量が低下するように
冷媒流量調整手段(46)を制御する制御手段(71)
とを設けたことを特徴とする極低温冷凍装置。
24. The cryogenic refrigerator according to claim 9 or 10, wherein the shield refrigerator load detecting means (76) detects a refrigerating load of the shield refrigerator (40), and the shield refrigerator load detecting means (76). ), The refrigerant gas flow rate to the shield refrigerator (40) decreases when the refrigerating load detected by the above (3) decreases below a set value, and when the refrigerating load increases above the set value, the precooling refrigerator ( Control means (71) for controlling the refrigerant flow rate adjusting means (46) so that the refrigerant gas flow rate with respect to 26) decreases.
And a cryogenic refrigerating device.
【請求項25】 請求項24記載の極低温冷凍装置にお
いて、 予冷及びシールド冷凍機(26),(40)に高圧冷媒
ガスを供給する圧縮機(8)の運転周波数が可変とされ
ており、 制御手段(71)は、上記予冷及びシールド冷凍機(2
6),(40)に高圧冷媒ガスを供給する圧縮機(8)
の運転周波数を、シールド冷凍機(40)の冷凍負荷が
設定値よりも低下したときに圧縮機(8)の運転周波数
が下がる一方、冷凍負荷が設定値よりも増大したときに
圧縮機(8)の運転周波数が上がるように制御する構成
とされていることを特徴とする極低温冷凍装置。
25. The cryogenic refrigerator according to claim 24, wherein the operating frequency of the compressor (8) for supplying the high-pressure refrigerant gas to the pre-cooling and shield refrigerators (26), (40) is variable. The control means (71) includes the pre-cooling and shield refrigerator (2
Compressor (8) for supplying high pressure refrigerant gas to 6) and (40)
The operating frequency of the compressor (8) decreases when the refrigerating load of the shield refrigerator (40) decreases below the set value, while the operating frequency of the compressor (8) decreases when the refrigerating load increases above the set value. ) The cryogenic refrigeration system is configured to control so that the operating frequency of (1) increases.
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Cited By (8)

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