JPH10220890A - Helium compressor device - Google Patents

Helium compressor device

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JPH10220890A
JPH10220890A JP2344797A JP2344797A JPH10220890A JP H10220890 A JPH10220890 A JP H10220890A JP 2344797 A JP2344797 A JP 2344797A JP 2344797 A JP2344797 A JP 2344797A JP H10220890 A JPH10220890 A JP H10220890A
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JP
Japan
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compressor
oil
helium
pipe
helium compressor
Prior art date
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Application number
JP2344797A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Shiibayashi
正夫 椎林
Mitsuhiro Okada
岡田  光弘
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce vibration of a pipe and further reduce vibration of a helium compressor itself by a method wherein as a compressor of a helium compressor device, a scroll compressor is applied and a pressure tank is installed at a midway part of a pipe between a gas inlet of the helium compressor device and a gas inlet of the scroll compressor. SOLUTION: A helium compressor 100, a cooling device 56 for cooling gas and oil, an oil separator 23 and an adsorbing device 95 for adsorbing oil substance in the gas are stored in one package 200a so as to constitute a helium compressor device 255. In this case, as the helium compressor 100, a scroll compressor 400 is applied to produce a low vibration. In addition, a pressure tank 90 is arranged at the midway part of a pipe between a gas inlet section 220 of the helium compressor device 255 and a gas inlet section 17a of the scroll compressor and a flow regulating means 91a made of metallic net of several tens mesh is installed at the gas inlet section 91a of the pressure tank 90. With such an arrangement as above, the pressure tank 90 is applied with a function acting as a buffer tank to restrict a vibration of pipe low.

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】本発明はヘリウム圧縮機ユニ
ットに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a helium compressor unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘリウム冷凍装置では、特開平4−27814
6 号公報に開示されているように、通常のヘリウム圧縮
機ユニットでは、圧縮機としてスクロール圧縮機あるい
は、ロータリ形,レシプロ形の圧縮機を冷却方法などを
改善してヘリウム用圧縮機として用いていた。膨張器側
ではヘリウムガスを断熱膨張させる往復摺動部(ピスト
ン部)があり、その周期が1.2Hz 前後となってい
る。その往復摺動部(ピストン部)の運転周期が、その
まま圧縮機ユニット側の吸入配管内に比較的大きな圧力
変動をもたらしていた。
2. Description of the Related Art A helium refrigeration system is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-27814.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6, the conventional helium compressor unit uses a scroll compressor or a rotary type or reciprocating type compressor as a helium compressor with an improved cooling method. Was. On the expander side, there is a reciprocating sliding portion (piston portion) for adiabatically expanding the helium gas, and its cycle is around 1.2 Hz. The operation cycle of the reciprocating sliding portion (piston portion) directly causes a relatively large pressure fluctuation in the suction pipe on the compressor unit side.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そのような場合、ヘリ
ウム圧縮機ユニット内の設けた吸入配管内の圧力変動が
数kg/cm2 とその圧力脈動幅が大きく、配管振動およ
び、ヘリウム圧縮機自体の振動増加さらに騒音増加など
への影響が大きいという課題があった。一方、商用電源
である電源周波数が50Hzの地域では、電源周波数が
60Hzの地区に比べて冷凍能力が回転数の比率分(例
えば、20%)低下し、電源周波数が50Hzの地域で
60Hz地区と同じ冷凍能力を得るためには、ヘリウム
圧縮機の容量(馬力)を60Hz地区の圧縮機容量に対
して1ランク上のヘリウム圧縮機を選定する必要性があ
る。このため、電源周波数が50Hzの地域のヘリウム
圧縮機は相対的にコスト高となるとともに、ヘリウム圧
縮機ユニット全体の大きさも大きくなり、小形・軽量化
ができないという問題があった。
In such a case, the pressure fluctuation in the suction pipe provided in the helium compressor unit is as large as several kg / cm 2 , the pressure pulsation width is large, and the pipe vibration and the helium compressor itself There is a problem that the influence on the increase in vibration and noise increase is large. On the other hand, in an area where the power frequency, which is a commercial power source, is 50 Hz, the refrigeration capacity is reduced by a ratio of the rotation speed (for example, 20%) as compared with an area where the power frequency is 60 Hz. In order to obtain the same refrigeration capacity, it is necessary to select a helium compressor that is one rank higher than the compressor capacity (horsepower) of the helium compressor in the 60 Hz area. For this reason, there has been a problem that the cost of the helium compressor in the region where the power supply frequency is 50 Hz is relatively high, and the size of the entire helium compressor unit is large, so that the size and weight cannot be reduced.

【0004】このような、ヘリウム圧縮機の製品の品質
面と信頼性の面、およびコスト面,能力不足に絡んだ使
い勝って性の面でも問題と課題がある。
There are problems and problems in the quality and reliability of such helium compressor products, as well as in terms of cost and usability due to lack of capability.

【0005】本発明の目的は、ヘリウム圧縮機ユニット
と、スクロール圧縮機を用いたヘリウム圧縮機ユニット
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a helium compressor unit and a helium compressor unit using a scroll compressor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、ヘリウム圧縮機とガスと油を冷却する冷
却器と油分離器、及びガス中の油分を吸着する吸着器を
一つのパッケージ内部に備えたヘリウム圧縮機ユニット
で、圧縮機にはスクロール圧縮機を用いたヘリウム圧縮
機であり、上記ヘリウム圧縮機ユニットのガス入口部と
スクロール圧縮機のガス入口部との配管途中に圧力タン
クを設け、上記圧力タンクのガス入口部あるいは、ガス
出口部に整流手段を装着したことを特徴とするものであ
る。さらに、上記圧力タンクの内容積がスクロール圧縮
機の密閉容器の内容積に対して適正な比率に設定するこ
と(概ね0.5の比率もしくは、それ以上に設定すること
にある)を特徴とするスクロール圧縮機を用いたヘリウ
ム圧縮機ユニットに構成していることである。さらに、
ヘリウム圧縮機ユニットで、商用電源部からスクロール
圧縮機の電源供給部に制御盤を備え、上記制御盤内に電
源周波数が50Hzのときのみ商用電源用インバータに
切り換える電源切換手段を装備し、電源周波数が50H
z地区のみインバータ駆動によるヘリウム圧縮機を運転
することを特徴とするヘリウム圧縮機ユニットである。
In order to achieve this object, the present invention provides a helium compressor, a cooler for cooling gas and oil, an oil separator, and an adsorber for adsorbing oil in gas. A helium compressor unit provided inside the package, wherein the compressor is a helium compressor using a scroll compressor, and a pressure is generated in the piping between the gas inlet of the helium compressor unit and the gas inlet of the scroll compressor. A tank is provided, and a rectifying means is attached to a gas inlet or a gas outlet of the pressure tank. Further, the internal volume of the pressure tank is set to an appropriate ratio with respect to the internal volume of the closed container of the scroll compressor (in general, the ratio is set to a ratio of 0.5 or more). The helium compressor unit using the scroll compressor is configured. further,
In the helium compressor unit, a control panel is provided from a commercial power supply to a power supply section of the scroll compressor, and the control panel is provided with power switching means for switching to a commercial power inverter only when the power frequency is 50 Hz. Is 50H
A helium compressor unit characterized in that a helium compressor driven by an inverter is operated only in the z area.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例と説明のた
め図1から図9および、表1,表2にわたって示す。図
1は、ヘリウム圧縮機100とガスと油を冷却する冷却
器56と油分離器23、及びガス中の油分を吸着する吸
着器95を一つのパッケージ200aの内部に備えたヘ
リウム圧縮機ユニット255である。図1で、圧縮機1
00にはスクロール圧縮機400を用いたヘリウム圧縮
機であり、ヘリウム圧縮機ユニット255のガス入口部
220とスクロール圧縮機のガス入口部17aとの配管
途中に圧力タンク90を設け、圧力タンク90のガス入
口部91aに整流手段91aを装着している。パッケー
ジ200aの内部には、商用電源部からスクロール圧縮
機400の電源供給部に制御盤80を備えている。制御
盤80内には、電源周波数が50Hzのときのみ商用電
源用インバータ(図7参照)に切り換える電源切換手段
82を装備している。なお、60,61は吐出側配管で
ある。55は、油配管で、配管28,25と合流する。
89は、制御盤80側と圧縮機400側とを結ぶ電源配
線である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9 and Tables 1 and 2 for explanation. FIG. 1 shows a helium compressor unit 255 including a helium compressor 100, a cooler 56 for cooling gas and oil, an oil separator 23, and an adsorber 95 for adsorbing oil in a gas inside one package 200a. It is. In FIG. 1, the compressor 1
Reference numeral 00 denotes a helium compressor using a scroll compressor 400. A pressure tank 90 is provided in the piping between the gas inlet 220 of the helium compressor unit 255 and the gas inlet 17a of the scroll compressor. Rectifying means 91a is mounted on the gas inlet 91a. Inside the package 200a, a control panel 80 is provided from a commercial power supply unit to a power supply unit of the scroll compressor 400. The control panel 80 is provided with power supply switching means 82 for switching to a commercial power supply inverter (see FIG. 7) only when the power supply frequency is 50 Hz. In addition, reference numerals 60 and 61 are discharge side pipes. Reference numeral 55 denotes an oil pipe, which merges with the pipes 28 and 25.
Reference numeral 89 denotes a power supply line connecting the control panel 80 side and the compressor 400 side.

【0008】図2は本発明に用いたヘリウム用途におけ
る注油式密閉形スクロール圧縮機の縦断面図、およびヘ
リウムガス冷却用のための注油系統図である。図3は、
両スクロール5,6を組み合わせた平面図である。図2
で、密閉容器1内の上方にはスクロール圧縮機部2が、
下方には電動機部3が収納されている。そして、密閉容
器1内は上部室1aと電動機室1bとに区画されてい
る。図3に示すように、スクロール圧縮機部2は固定ス
クロール5と旋回スクロール6を互に噛み合わせて圧縮
室(密閉空間)8a,8bを形成している。固定スクロ
ール5は、円板状の鏡板5aと、これに直立しインボリ
ウト曲線と円弧曲線に形成されたラップ5bとからな
り、その中心部に吐出口10,外周部に吸入口14を備
えている。旋回スクロール6は円板状の鏡板6aと、こ
れに直立し、固定スクロールのラップと同一形状に形成
されたラップ6bと、鏡板の反ラップ面に形成されたボ
ス部6cとからなっている。旋回スクロール6の歯底面
6mには円形溝42がある。フレーム4は中央部に軸受
部を形成し、この軸受部に回転軸7が支承され、回転軸
先端の偏心軸7aは、ボス部6cに旋回運動が可能なよ
うに挿入されている。またフレーム4には固定スクロー
ル5が複数本のボルトによって固定され、旋回スクロー
ル6はオルダムリング33aおよびオルダムキーよりな
るオルダム機構33によってフレーム4に支承され、旋
回スクロール6は固定スクロール5に対して、自転しな
いで旋回運動をするように形成されている。回転軸7に
は下部に電動機ロータ部を一体に結合している。固定ス
クロール5の吸入口14には密閉容器1を貫通して垂直
方向の吸入管17が接続され、吐出口10が開口してい
る上部室1aは通路18a,18bを介して電動機室1
bと連通している。この電動機室1bは密閉容器1を貫
通する吐出管18に連通している。23は油分離器で配
管29を介してガス冷却器56に接続されている。な
お、油分離器23と冷却器56の吐出配管における設置
順序は、図1と逆になっているが、本発明ではどちらで
もよい。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an oil-filled hermetic scroll compressor used for helium used in the present invention, and a lubrication system diagram for cooling helium gas. FIG.
It is a top view which combined both scrolls 5 and 6. FIG.
In the upper part of the sealed container 1, a scroll compressor unit 2 is provided.
The motor unit 3 is housed below. The inside of the closed container 1 is divided into an upper chamber 1a and a motor chamber 1b. As shown in FIG. 3, in the scroll compressor section 2, the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 6 are meshed with each other to form compression chambers (closed spaces) 8a and 8b. The fixed scroll 5 is composed of a disk-shaped end plate 5a and a wrap 5b which stands upright and is formed into an involute curve and an arc curve. The fixed scroll 5 has a discharge port 10 at the center and a suction port 14 at the outer periphery. . The orbiting scroll 6 includes a disc-shaped end plate 6a, an upright wrap 6b formed in the same shape as the wrap of the fixed scroll, and a boss 6c formed on an opposite lap surface of the end plate. A circular groove 42 is provided on the tooth bottom 6 m of the orbiting scroll 6. The frame 4 has a bearing portion formed at the center thereof, and the rotating shaft 7 is supported by the bearing portion. The eccentric shaft 7a at the tip of the rotating shaft is inserted into the boss portion 6c so as to be capable of turning movement. A fixed scroll 5 is fixed to the frame 4 by a plurality of bolts. The orbiting scroll 6 is supported on the frame 4 by an Oldham mechanism 33 including an Oldham ring 33a and an Oldham key. It is formed so as not to make a turning motion. A motor rotor unit is integrally connected to the lower part of the rotating shaft 7. A vertical suction pipe 17 is connected to the suction port 14 of the fixed scroll 5 through the closed casing 1, and the upper chamber 1 a in which the discharge port 10 is opened is connected to the motor chamber 1 via passages 18 a and 18 b.
b. The electric motor chamber 1b communicates with a discharge pipe 18 penetrating through the closed casing 1. An oil separator 23 is connected to a gas cooler 56 via a pipe 29. The order of installation of the oil separator 23 and the cooler 56 in the discharge pipe is opposite to that in FIG.

【0009】また電動機室1bの上部と下部とは、電動
機ステータ3aと密閉容器1の側壁との間の隙間および
電動機ステータ3aと電動機ロータ3bとの隙間を介し
て連通している。なお吸入管17と固定スクロール5と
の間には高圧部と低圧部とをシールするOリング53を
設けている。また吸入管17内には、逆止弁13が設け
られ、逆止弁13は圧縮機停止時の回転軸7の逆転を防
止することと、密閉容器内の潤滑油が低圧側に流出する
のを防止するものである。
The upper and lower portions of the motor chamber 1b communicate with each other via a gap between the motor stator 3a and the side wall of the closed casing 1 and a gap between the motor stator 3a and the motor rotor 3b. An O-ring 53 is provided between the suction pipe 17 and the fixed scroll 5 to seal the high pressure portion and the low pressure portion. A check valve 13 is provided in the suction pipe 17 to prevent the rotating shaft 7 from rotating backward when the compressor is stopped, and to prevent the lubricating oil in the sealed container from flowing out to the low pressure side. It is to prevent.

【0010】また、旋回スクロール6の鏡板の背面に
は、圧縮機部2とフレーム4で囲まれた空間35(以下
背圧室と呼ぶ)が形成され、背圧室35には旋回スクロ
ールの鏡板に穿設した細孔(図示せず)を介し、吸入圧
力と吐出圧力の中間の圧力が導入され、旋回スクロール
6を固定スクロール5に押付ける軸方向の付与力を与え
ている。
A space 35 (hereinafter, referred to as a back pressure chamber) surrounded by the compressor unit 2 and the frame 4 is formed on the back surface of the end plate of the orbiting scroll 6, and the end plate of the orbiting scroll is formed in the back pressure chamber 35. An intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure is introduced through a fine hole (not shown) formed in the orifice, thereby giving an axial force for pressing the orbiting scroll 6 against the fixed scroll 5.

【0011】潤滑油24は密閉容器1の底部に溜められ
ており、この潤滑油24は密閉容器内の高圧圧力と、背
圧室35の中間圧力との差圧により油吸上管7dへ吸い
上げられた後、回転軸7内の偏心孔内を上昇し、旋回軸
受32,主軸受4aおよび補助軸受4bへ給油される。
各軸受部へ給油された油は背圧室35を経てスクロール
ラップの圧縮室8へ注入され圧縮ガスと混合され、次い
で吐出ガスと共に上部室1aへ吐出される。
The lubricating oil 24 is stored at the bottom of the sealed container 1 and is sucked up into the oil suction pipe 7d by a differential pressure between the high pressure in the closed container and the intermediate pressure in the back pressure chamber 35. After that, it rises in the eccentric hole in the rotary shaft 7 and is supplied to the slewing bearing 32, the main bearing 4a and the auxiliary bearing 4b.
The oil supplied to each bearing portion is injected into the compression chamber 8 of the scroll wrap through the back pressure chamber 35, mixed with the compressed gas, and then discharged to the upper chamber 1a together with the discharge gas.

【0012】密閉容器1の底部には、底部の潤滑油24
を器外へ取出す油取り出し管28が設けられて、油取り
出し管28は油分離器23と油冷却器26の底部に接続
されている。
At the bottom of the sealed container 1, lubricating oil 24
An oil take-out pipe 28 is provided to take the oil out of the vessel. The oil take-out pipe 28 is connected to the bottom of the oil separator 23 and the oil cooler 26.

【0013】また密閉容器1の上部には、スクロール圧
縮機部2の圧縮途中の圧縮室8へ油を注入する油注入用
配管21が設けられている。この油注入用配管21は固
定スクロール5の鏡板5aに穿設した作動ガス冷却用油
注入穴22を介して圧縮室8にそれぞれ連通している。
油取り出し管28と油注入用配管21とは、油冷却器2
6および絞り装置27を介設した油配管25を介して接
続されている。
An oil injection pipe 21 for injecting oil into the compression chamber 8 in the middle of the compression of the scroll compressor unit 2 is provided at an upper portion of the closed casing 1. The oil injection pipe 21 communicates with the compression chamber 8 via a working gas cooling oil injection hole 22 formed in the end plate 5 a of the fixed scroll 5.
The oil extraction pipe 28 and the oil injection pipe 21 are connected to the oil cooler 2
6 and an oil pipe 25 provided with an expansion device 27 interposed therebetween.

【0014】この構成により、電動機ロータ3bに直結
した回転軸7が回転して偏心軸7aが偏心回転すると、
旋回軸受32を介して旋回スクロール6は旋回運動を行
う。この旋回運動により、圧縮室8a,8bは次第に中
心に移動して容積が減少する。作動ガスは吸入管17か
ら吸入口14を経て吸入室5fへ入ると共に、軸受を潤
滑した油が旋回スクロール6の外周部隙間等から吸入室
5fへ流入して作動ガスに混入する。軸受を経由した油
とした作動ガス冷却用油注入穴22から注入された油と
を含んだ作動ガスは圧縮室で圧縮されて吐出口10から
上部室1aへ吐出され、通路16a,16bを通って電
動機室1bへ流入する。実線の矢印は作動ガスの流れ
を、破線の矢印は油の流れをそれぞれ示している。狭い
通路16a,16bから広い空間の電動機室1bに流入
した作動ガスと油は、その流速が急激に低下し、かつ流
れ方向が変更するため、ガス中に含まれる油の大部分が
分離され、作動ガスは吐出管18内へ流出し、油は電動
機ロータ外周部の隙間を通って流下し、密閉容器1底部
に溜まる。密閉容器1の底部に溜められた潤滑油24
は、密閉容器1内の圧力(吐出圧力)と圧縮室8a,8
bの圧力(吐出圧力以下の圧力)との差圧によって油取
り出し管28に流入していく。油取り出し管28内へ流
入した油は油配管25を通って油冷却器26へ至り、こ
こで適宜冷却された後、絞り装置27を通り、油注入用
配管21および作動ガス冷却用油注入穴22を経て圧縮
室へ注入される。圧縮室へ注入された油は、圧縮室内で
作動ガスの冷却作用およびスクロールラップ先端部等の
摺動部を潤滑する役目を果す。そして、この油は作動ガ
スと共に圧縮された後、吐出過程時で、両スクロールの
歯底面に設定した溝42,43等を介して、吐出口10
より上部室1aへスムースに吐出され、前述と同様に電
動機室1bで作動ガスから分離して密閉容器1の底部に
溜まる。尚、各軸受32,4aへの給油は、密閉容器1
内の圧力と背圧室35内の圧力(中間圧力)との差圧に
より、油吸上管7d,回転軸7内の給油孔7cを介して
行われる。油注入用配管21から作動ガス冷却用油注入
穴22を介して圧縮室8a,8bに注入された冷却用の
油は、両スクロールの圧縮作用により作動ガスとともに
高圧の吐出圧力まで昇圧され、この密閉容器1内に吐出
される。密閉容器1内が比較的広い空間を備えているの
で、密閉容器1自体が油分離機能を有し、注入された大
部分の油は、この密閉容器1内でガス中から分離され
て、次に容器下部の油溜め部に回収される。
With this configuration, when the rotating shaft 7 directly connected to the motor rotor 3b rotates and the eccentric shaft 7a rotates eccentrically,
The orbiting scroll 6 performs an orbiting motion via the orbiting bearing 32. Due to this swirling motion, the compression chambers 8a and 8b gradually move to the center and the volume decreases. The working gas enters the suction chamber 5f from the suction pipe 17 via the suction port 14, and the oil lubricating the bearings flows into the suction chamber 5f from the outer peripheral gap of the orbiting scroll 6 and mixes with the working gas. The working gas containing the working gas cooling oil injection hole 22 as the oil passing through the bearing is compressed in the compression chamber, discharged from the discharge port 10 to the upper chamber 1a, and passes through the passages 16a and 16b. And flows into the motor room 1b. The solid arrows indicate the flow of the working gas, and the dashed arrows indicate the flow of the oil. The working gas and oil flowing from the narrow passages 16a and 16b into the motor chamber 1b in the wide space have a rapid decrease in flow velocity and a change in the flow direction, so that most of the oil contained in the gas is separated. The working gas flows out into the discharge pipe 18, and the oil flows down through a gap around the outer periphery of the motor rotor and accumulates at the bottom of the closed casing 1. Lubricating oil 24 stored at the bottom of the closed container 1
Are the pressure (discharge pressure) in the closed container 1 and the compression chambers 8a, 8
The oil flows into the oil take-out pipe 28 by a pressure difference from the pressure b (pressure equal to or lower than the discharge pressure). The oil that has flowed into the oil take-out pipe 28 reaches the oil cooler 26 through the oil pipe 25, and is appropriately cooled, then passes through the expansion device 27, and then flows into the oil injection pipe 21 and the working gas cooling oil injection hole. It is injected into the compression chamber via 22. The oil injected into the compression chamber serves to cool the working gas in the compression chamber and to lubricate sliding parts such as the scroll wrap tip. Then, after the oil is compressed together with the working gas, during the discharge process, the discharge port 10 is formed through the grooves 42 and 43 set on the tooth bottom surfaces of both scrolls.
The fluid is more smoothly discharged to the upper chamber 1a, separated from the working gas in the electric motor chamber 1b, and accumulates at the bottom of the closed casing 1 as described above. The lubrication of each bearing 32, 4a is performed in the closed container 1
The pressure difference between the internal pressure and the pressure in the back pressure chamber 35 (intermediate pressure) is performed through the oil suction pipe 7d and the oil supply hole 7c in the rotary shaft 7. The cooling oil injected into the compression chambers 8a and 8b from the oil injection pipe 21 through the working gas cooling oil injection hole 22 is boosted to a high discharge pressure together with the working gas by the compression action of both scrolls. It is discharged into the closed container 1. Since the inside of the closed container 1 has a relatively large space, the closed container 1 itself has an oil separating function, and most of the injected oil is separated from the gas in the closed container 1, and At the bottom of the container.

【0015】このような配管経路を構成することによっ
て、軸受給油系路とは別の経路を備えているため、特別
な給油ポンプがいらず、常に安定した冷却用注入油量が
供給できる。このため、ヘリウムガスへの冷却作用を常
に確実に行うことができる。
By providing such a piping path, since a path different from the bearing oil supply path is provided, a special oil supply pump is not required, and a stable amount of cooling oil can be supplied at all times. For this reason, the cooling operation to the helium gas can always be reliably performed.

【0016】図4は、圧力タンク90の縦断面図で、図
5,図6は本発明の作用と効果を説明する説明図であ
る。図5の横軸は、圧力タンク90の内容積VBがスク
ロール圧縮機の密閉容器の内容積Vcに対する比率を表
す。図4で、圧力タンク90のガス入口部92aとガス
出口部92bの内側に整流手段91aを装着している。
整流手段91aとしては、金網部材、たとえば数十メッ
シュの金網材が適正で、圧力タンクのガス出入り口を覆
うようにして、内側から打ち張りした構造である。図
5,図6に示すように、上記構造とすることにより、ヘ
リウム圧縮機ユニット内の設けた吸入配管内の圧力変動
ΔPsが、より小さい圧力タンクの設置でも、バッファ
タンクとしての機能を備え、より小さい圧力脈動幅とな
り、配管振動および、ヘリウム圧縮機自体の振動をより
小さく抑える効果のあることが分かる。これは、吸入配
管内の圧力変動ΔPsが、より小さいとスクロール圧縮
機に作用するトルク変動およびオルダム機構部33に作
用する自転トルク(荷重)の変動値も小さくなるためで
ある。このことは、オルダム機構部33の摩耗軽減作用
などスクロール圧縮機の信頼性の面でも有益な効果とな
る。整流手段91aの金網部材は、たとえば数十メッシ
ュの金網材としているため、ガス中の異物の除去機能も
合わせもつことになる。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the pressure tank 90, and FIGS. 5 and 6 are explanatory views for explaining the operation and effect of the present invention. The horizontal axis in FIG. 5 represents the ratio of the internal volume VB of the pressure tank 90 to the internal volume Vc of the closed container of the scroll compressor. In FIG. 4, rectifying means 91a is mounted inside the gas inlet 92a and the gas outlet 92b of the pressure tank 90.
The rectifying means 91a has a structure in which a wire mesh member, for example, a wire mesh material of several tens of meshes is appropriate and is struck from the inside so as to cover the gas inlet / outlet of the pressure tank. As shown in FIGS. 5 and 6, by adopting the above structure, the pressure fluctuation ΔPs in the suction pipe provided in the helium compressor unit has a function as a buffer tank even when a pressure tank is installed. It can be seen that the pressure pulsation width becomes smaller, and there is an effect of suppressing the vibration of the pipe and the vibration of the helium compressor itself. This is because, when the pressure fluctuation ΔPs in the suction pipe is smaller, the torque fluctuation acting on the scroll compressor and the fluctuation value of the rotation torque (load) acting on the Oldham mechanism 33 also become smaller. This is also a beneficial effect in terms of the reliability of the scroll compressor, such as a wear reducing effect of the Oldham mechanism 33. Since the wire netting member of the rectifying means 91a is a wire netting material of, for example, several tens of meshes, it also has a function of removing foreign substances in gas.

【0017】図6で、圧力タンク90の内容積がスクロ
ール圧縮機の密閉容器の内容積に対して概ね0.5 前後
の比率の場合における吸入配管内の圧力変動ΔPsの例
を従来型と比較して示している。振動低減効果は、さら
に騒音も低下し、静粛なユニットが得られる当波及効果
につながる。なお、圧力タンク90の内容積が高圧チャ
ンバ方式のスクロール圧縮機の密閉容器の内容積を基準
にして、その内容積Vcに対して概ね0.5 以上の比率
に設定していることも本発明の特徴である。
In FIG. 6, an example of the pressure fluctuation ΔPs in the suction pipe when the internal volume of the pressure tank 90 is approximately 0.5 with respect to the internal volume of the closed vessel of the scroll compressor is compared with the conventional type. Is shown. The vibration reduction effect further reduces noise and leads to a ripple effect in which a quiet unit can be obtained. The present invention also provides that the internal volume of the pressure tank 90 is set to be approximately 0.5 or more with respect to the internal volume Vc based on the internal volume of the closed vessel of the scroll compressor of the high-pressure chamber type. It is a feature of.

【0018】図7で、ヘリウム圧縮機ユニットの圧縮機
モータ3の電源供給方法で、商用電源部88からスクロ
ール圧縮機400の電源供給部400aとの間に制御盤
80を備え、制御盤80内には、電源周波数が50Hz
のときのみ商用電源用インバータ85に切り換える電源
切換手段82を装備している。電源88の周波数が50
Hz地区のみインバータ85をつないでインバータ85
の駆動によってヘリウム圧縮機を運転するものである。
電源88の周波数が60Hz地区の場合には、インバー
タ85は通電されずにそのまま商用電源にて一定速度の
スクロール圧縮機の運転となる。すなわち、商用電源部
88からスクロール圧縮機400の電源供給部として、
制御盤80内に電源周波数が50Hzのときのみ商用電
源用インバータに切り換える電源切換手段85を装備
し、インバータ85の駆動によって、圧縮機の運転周波
数を60Hzに可変速にしてヘリウム用スクロール圧縮
機400を運転するものである。この発明により、圧縮
機は常に運転周波数として60Hz運転となり、必要と
する圧力タンクの内容積の大きさが同じとなり、圧力脈
動幅も運転周波数によらず一定となり、配管共振の可能
性などの問題もなくなる。
In FIG. 7, a control panel 80 is provided between the commercial power supply section 88 and the power supply section 400a of the scroll compressor 400 according to the power supply method for the compressor motor 3 of the helium compressor unit. Has a power frequency of 50Hz
Power supply switching means 82 for switching to the commercial power inverter 85 only in the case of (1) is provided. If the frequency of the power supply 88 is 50
Connect the inverter 85 only in the
Drives the helium compressor.
When the frequency of the power supply 88 is in the 60 Hz area, the inverter 85 is not energized, and the commercial compressor operates the scroll compressor at a constant speed. That is, from the commercial power supply unit 88 as a power supply unit of the scroll compressor 400,
The control panel 80 is provided with a power supply switching means 85 for switching to a commercial power inverter only when the power supply frequency is 50 Hz. By driving the inverter 85, the operating frequency of the compressor is changed to a variable speed of 60 Hz and the scroll compressor 400 for helium 400 is driven. Is to drive. According to the present invention, the compressor is always operated at an operation frequency of 60 Hz, the required internal volume of the pressure tank is the same, the pressure pulsation width is constant regardless of the operation frequency, and problems such as the possibility of pipe resonance occur. Is also gone.

【0019】図8,図9は、図7の本発明における作用
と効果を説明する説明図である。図8から、本発明によ
れば、従来の駆動方法によるものに対して、商用電源で
ある電源周波数が50Hzの地域でも、電源周波数が6
0Hzの地区と同等の冷凍能力(ヘリウムガス流量)が
得られる。60Hzの地区では、インバータ効率分の性
能低下が、従来法では課題となっていた。そこで、図9
から、本発明によれば、従来のインバータ駆動方法によ
るものに対して、成績係数の向上効果が得られる。特
に、60Hzの地区では、インバータ効率分の性能改善
が得られる。
FIGS. 8 and 9 are explanatory diagrams for explaining the operation and effect of the present invention shown in FIG. From FIG. 8, according to the present invention, the power supply frequency is 6 even in a region where the power supply frequency which is
A refrigeration capacity (helium gas flow rate) equivalent to a 0 Hz area can be obtained. In the area of 60 Hz, a reduction in performance for the inverter efficiency has been a problem in the conventional method. Therefore, FIG.
Therefore, according to the present invention, the effect of improving the coefficient of performance can be obtained as compared with the conventional inverter driving method. In particular, in the area of 60 Hz, a performance improvement corresponding to the inverter efficiency can be obtained.

【0020】表1は、従来技術によるモータの種類を示
したもので、その場合一定速用モータ(形式A)とイン
バータ用モータ(形式B)との2種類のモータが必要と
なることを表している。
Table 1 shows the types of motors according to the prior art. In this case, two types of motors, a constant speed motor (type A) and an inverter motor (type B), are required. ing.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】一方、表2は、本発明によるモータの種類
を示したもので、その場合一定速用モータ(形式A)と
インバータ用モータ(形式A)とが共通となり、1種類
のモータで済むこととなり、モータの共用化が可能とな
ることを表している。
On the other hand, Table 2 shows the types of motors according to the present invention. In this case, the motor for constant speed (type A) and the motor for inverter (type A) are common and only one type of motor is required. This means that the motor can be shared.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】なお、モータ(形式A)は、正弦波の交流
電源をベースとした商用電源を用いることを前提として
いるモータである。
The motor (type A) is a motor on the assumption that a commercial power supply based on a sine-wave AC power supply is used.

【0025】[0025]

【発明の効果】【The invention's effect】

(1)ヘリウム圧縮機ユニット内の設けた吸入配管内の
圧力変動がより小さい圧力タンクの設置でも、微少の圧
力脈動幅となり、配管振動および、ヘリウム圧縮機自体
の振動をより小さく抑えることができ、ヘリウム圧縮機
ユニット全体の製品の品質面と信頼性が大きく向上・改
善する。
(1) Even if a pressure tank in which the pressure fluctuation in the suction pipe provided in the helium compressor unit is small is installed, the pressure pulsation width becomes very small, and the vibration of the pipe and the vibration of the helium compressor itself can be suppressed smaller. The product quality and reliability of the whole helium compressor unit are greatly improved and improved.

【0026】(2)さらに騒音も低下し、静粛なユニッ
トが得られる。
(2) The noise is further reduced and a quiet unit is obtained.

【0027】(3)商用電源である電源周波数が50H
zの地域でも、電源周波数が60Hzの地区と同等の冷
凍能力と成績係数が得られる。
(3) The power frequency of the commercial power source is 50H
In the area of z, the refrigerating capacity and the coefficient of performance equivalent to the area of the power supply frequency of 60 Hz can be obtained.

【0028】(4)これまで電源周波数が50Hzの地
域のヘリウム圧縮機は相対的にコスト高となっていた
が、本発明により、ヘリウム圧縮機ユニット全体の大き
さが従来機に対して、圧力タンクの小形化と相まって、
ユニット全体としても、小形・軽量化ができる。
(4) The helium compressor in the area where the power supply frequency is 50 Hz has been relatively expensive so far. However, according to the present invention, the size of the entire helium compressor unit is lower than that of the conventional helium compressor. Coupled with the miniaturization of the tank,
The whole unit can be small and lightweight.

【0029】(5)ヘリウム用スクロール圧縮機に作用
するトルク変動およびオルダム機構部33に作用する自
転トルク(荷重)の変動値も小さくなるため、オルダム
機構部33の摩耗軽減作用などスクロール圧縮機の信頼
性の面でも有益な効果となる。
(5) Since the torque fluctuation acting on the helium scroll compressor and the fluctuation value of the rotation torque (load) acting on the Oldham mechanism 33 are also reduced, the wear of the Oldham mechanism 33 is reduced. This also has a beneficial effect on reliability.

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

【図1】ヘリウム圧縮機ユニットの外観図および内部機
器の説明図。
FIG. 1 is an external view of a helium compressor unit and an explanatory diagram of internal devices.

【図2】本発明の注油式密閉型スクロール圧縮機の一実
施例を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view showing one embodiment of an oil-filled hermetic scroll compressor according to the present invention.

【図3】スクロールを組み合わせた平面図。FIG. 3 is a plan view in which scrolls are combined.

【図4】圧力タンクの縦断面図。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a pressure tank.

【図5】本発明の作用と効果を説明する説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the operation and effect of the present invention.

【図6】本発明の作用と効果を説明する説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the function and effect of the present invention.

【図7】電源切換手段を備えた制御盤をスクロール圧縮
機の駆動部につないだ電気回路図。
FIG. 7 is an electric circuit diagram in which a control panel provided with power supply switching means is connected to a drive unit of a scroll compressor.

【図8】本発明の作用と効果の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation and effect of the present invention.

【図9】本発明の作用と効果の説明図。FIG. 9 is a diagram illustrating the operation and effect of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

17…吸入管、21…油注入用配管、25…油配管、2
8…油取り出し管、80…制御手段、90…圧力タン
ク、91…整流手段、400…スクロール圧縮機。
17 ... suction pipe, 21 ... oil injection pipe, 25 ... oil pipe, 2
Reference numeral 8: oil removal pipe, 80: control means, 90: pressure tank, 91: rectification means, 400: scroll compressor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ヘリウム圧縮機とガスと油を冷却する冷却
器と油分離器、及びガス中の油分を吸着する吸着器を一
つのパッケージ内部に備えたヘリウム圧縮機ユニットに
おいて、 圧縮機にはスクロール圧縮機を用いたヘリウム圧縮機で
あり、上記ヘリウム圧縮機ユニットのガス入口部とスク
ロール圧縮機のガス入口部との配管途中に圧力タンクを
設け、上記圧力タンクのガス入口部あるいは、ガス出口
部に整流手段を装着したことを特徴とするヘリウム圧縮
機ユニット。
1. A helium compressor unit comprising a helium compressor, a cooler for cooling gas and oil, an oil separator, and an adsorber for adsorbing oil in a gas in one package, wherein the compressor includes: A helium compressor using a scroll compressor, wherein a pressure tank is provided in a pipe between a gas inlet of the helium compressor unit and a gas inlet of the scroll compressor, and a gas inlet or a gas outlet of the pressure tank is provided. A helium compressor unit characterized in that a rectifying means is mounted on the section.
JP2344797A 1997-02-06 1997-02-06 Helium compressor device Pending JPH10220890A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105122487A (en) * 2013-03-27 2015-12-02 日本超导体技术公司 Cryostat

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