JPH10300250A - 冷凍液化機の圧力制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機吸入圧力の急激な変動に起因する吐出
圧力の急激な変動等を自動的に抑えることができ、安定
した状態で運転することができる冷凍液化機の圧力制御
装置及び方法を提供する。 【解決手段】 圧縮機１の吸入圧力をバイパス弁５の開
度調整によって制御する吸入圧力コントローラー６と、
吐出圧力をバッファータンク７に接続するロード弁９及
びアンロード弁１０の開度調整によって制御する吐出圧
力コントローラー１１とを有するとともに、圧縮機１の
吐出側に、吐出ガス導出弁２１を介してバッファータン
ク７に接続する吐出ガス導出経路２２を設ける。圧縮機
１の吸入側には、吸入ガス導入弁を介してバッファータ
ンク７に接続する吸入ガス導入経路を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍液化機の圧力
制御装置及び方法に関し、詳しくは、圧縮機の吸入圧力
制御機構と吐出圧力制御機構とを備えたクロードサイク
ル式冷凍液化機の圧力制御装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超伝導マグネット等を低温に冷却する手
段として、ヘリウムを冷媒として使用したクロードサイ
クル式のヘリウム冷凍液化機が用いられている。図５
は、従来のヘリウム冷凍液化機の一例を示す系統図であ
って、冷媒ガスであるヘリウムを循環圧縮する圧縮機
１、寒冷を発生する膨張タービンやＪＴ弁、発生した寒
冷を回収する熱交換器等の低温機器類を収納するコール
ドボックス２、生成した液体ヘリウムを貯留する液体ヘ
リウム貯槽３等から構成されている。

【０００３】そして、圧縮機１の圧力制御機構として、
バイパス経路４のバイパス弁５を制御して吸入圧力を一
定に調節するための吸入圧力制御機構である吸入圧力コ
ントローラー（ＰＣ１）６と、前記圧縮機の吸入側及び
吐出側とバッファータンク７とを接続するガス導入導出
経路８，８ａ，８ｂに設けた導入弁（ロード弁）９及び
導出弁（アンロード弁）１０を制御してバッファータン
ク７にヘリウムガスを出し入れすることにより吐出圧力
を一定にするための吐出圧力制御機構である吐出圧力コ
ントローラー（ＰＣ２）１１とが設けられている。

【０００４】このように構成された従来の圧力制御機構
において、まず、圧縮機１の吸入圧力は、吸入圧力コン
トローラー６とバイパス弁５とによって制御される。吸
入圧力コントローラー６は、吸入圧力が低下した場合は
バイパス弁５を開く方向に、吸入圧力が上昇した場合は
バイパス弁５を閉じる方向に、それぞれ操作する制御信
号を出力し、吸入圧力が予め設定された設定値になるよ
うに調節する。

【０００５】圧縮機１の吐出圧力は、ロード弁９及びア
ンロード弁１０を操作対象とする吐出圧力コントローラ
ー１１によって制御される。すなわち、吐出圧力コント
ローラー１１は、吐出圧力が低下した場合はロード弁９
を開く方向に、吐出圧力が上昇した場合はアンロード弁
１０を開く方向に、それぞれ操作する制御信号を出力
し、吐出圧力が予め設定された設定値になるように調節
する。このとき、ロード弁９とアンロード弁１０とは、
図６に示すように、吐出圧力コントローラー１１の出力
値に対して、２つの弁がスプリットな開度特性、すなわ
ち、ロード弁９が開いているときにはアンロード弁１０
が閉じ、反対にロード弁９が閉じているときにはアンロ
ード弁１０が開くように予め設定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような圧力制御機
構を備えたヘリウム冷凍液化機は、定常運転時の安定化
を最優先に考慮し、比較的緩慢な動作となるような制御
系の制定常数が設定されている。このため、定常運転時
の外乱等により急激な圧力変動が発生したときには、こ
れに追従できないことがあった。

【０００７】例えば、図５において、液体ヘリウム貯槽
３に液体ヘリウムが貯液されている状態で、かつ、液体
ヘリウム貯槽３への液体ヘリウム供給ライン１２と、液
体ヘリウム貯槽３からの蒸発ガス戻りライン１３とが十
分冷えていないような場合に、コールドボックス２内に
設けられたＪＴ弁（図示省略）を開いてコールドボック
ス２から液体ヘリウム貯槽３に送液を始めると、ＪＴ弁
で膨張することによって気化したヘリウムガスは、十分
に冷やされていない蒸発ガス戻りライン１３で温められ
て急激に膨張し、蒸発ガス戻りライン１３，コールドボ
ックス２を通り、圧縮機１に還流して圧縮機１の吸入ラ
インの圧力上昇をもたらす。

【０００８】この圧縮機１の吸入圧力の上昇は、吸入圧
力コントローラー６で検知され、該検知圧力値に応じて
予め設定された吸入圧力になるように制御信号が出力さ
れ、バイパス弁５が閉じる方向に作動して吸入圧力の上
昇を抑制しようとする。しかし、このとき、バイパス弁
５が閉じた開度変化（開度減少）分、圧縮機吐出側のガ
ス量は増量するが、該増量分をコールドボックス２側が
処理する必要があるにも拘らず、コールドボックス２側
は、ＪＴ弁が開いた分に相応した流量しか処理できない
ため、圧縮機１の吐出圧力の上昇をもたらす。

【０００９】すなわち、図６において、圧力上昇前の吐
出圧力コントローラー１１の出力値が５０％以下で、ロ
ード弁９が開状態で静定していた場合を想定すると、吐
出圧力コントローラー１１が吐出圧力の上昇を検知して
も、出力値が５０％を超えるまではロード弁９が閉方向
に作動するのみで、アンロード弁１０は閉のままであ
り、アンロード弁１０が開いて吐出側の余剰ガスをバッ
ファータンク７に逃がすまでには時間差が生じ、吐出圧
力が上昇してしまう。このため、吐出圧力上昇によって
圧縮機１のトリップが発生し易い状態となる。このよう
な冷凍液化機における圧縮機のトリップは、系全体のバ
ランスを崩し、その復旧には長時間を要するものであ
り、できるだけ避けなければならないため、従来は、吸
入圧力コントローラー６で吸入圧力の急激な圧力上昇を
検知したら、吐出圧力コントローラー１１の出力値を運
転員が手動で５０％以上に補正するなどの対処を必要と
していた。

【００１０】また、圧縮機１の吸入圧力が急激に低下し
たような場合、特にその低下が負圧にまで達したときに
は、系の各所継手部から系内に外気を吸引する可能性が
あり、この吸引した大気中の不純物がコールドボックス
２の低温部まで到達してしまうと、流路の閉塞等の重大
なトラブルを引き起こすおそれがある。しかし、上述の
ようなバイパス弁５のみで吸入圧力を制御する方法で
は、圧力低下が急激なときに、バイパス弁５の動作に時
間遅れが生じ、追従できないことがあった。

【００１１】そこで本発明は、圧縮機吸入圧力の急激な
変動に起因する吐出圧力の急激な変動等を自動的に抑え
ることができ、安定した状態で運転することができる冷
凍液化機の圧力制御装置及び方法を提供することを目的
としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の冷凍液化機の圧力制御装置は、圧縮機と、
該圧縮機の吐出側と吸入側とをバイパス弁を介して接続
するバイパス経路と、圧縮機吸入圧力を前記バイパス弁
の開度調整によって制御する吸入圧力制御機構と、前記
圧縮機の吸入側及び吐出側に導入弁及び導出弁をそれぞ
れ有するガス導入導出経路を介して接続するバッファー
タンクと、前記導入弁及び導出弁の開度調整によって圧
縮機吐出圧力を制御する吐出圧力制御機構とを備えたク
ロードサイクル式冷凍液化機の圧力制御装置において、
前記圧縮機の吐出側に、吐出ガス導出弁を介して前記バ
ッファータンクに接続する吐出ガス導出経路を設けたこ
と、及び／又は、前記圧縮機の吸入側に、吸入ガス導入
弁を介して前記バッファータンクに接続する吸入ガス導
入経路を設けたことを特徴としている。

【００１３】さらに、前記圧縮機の吐出圧力信号と、前
記吐出圧力制御機構からの出力値信号とを入力値として
演算するとともに、演算結果を前記吐出ガス導出弁の開
度を調節する制御信号として出力する演算器を備えたこ
と、あるいは、前記吐出圧力制御機構からの吐出圧力上
限警報信号によって吐出圧力制御機構からの出力値信号
を入り切りする信号スイッチと、該信号スイッチを介し
て伝達される前記出力値信号を入力値として受けるとと
もに、該入力値に応じて前記吐出ガス導出弁の開度を調
節する制御信号を出力するコントローラーとを備えたこ
とを特徴としている。

【００１４】また、前記圧縮機の吸入圧力信号と、前記
吐出圧力制御機構からの出力値信号とを入力値として演
算するとともに、演算結果を前記吸入ガス導入弁の開度
を調節する制御信号として出力する演算器を備えたこ
と、あるいは、前記吸入圧力制御機構からの吸入圧力下
限警報信号によって吐出圧力制御機構からの出力値信号
を入り切りする信号スイッチと、該信号スイッチを介し
て伝達される前記出力値信号を入力値として受けるとと
もに、該入力値に応じて前記吸入ガス導入弁の開度を調
節する制御信号を出力するコントローラーとを備えたこ
とを特徴としている。

【００１５】さらに、本発明の冷凍液化機の圧力制御方
法は、圧縮機吸入圧力に応じて圧縮機の吐出ガスをバイ
パス経路のバイパス弁を介して吸入側にバイパスさせる
ことにより前記圧縮機吸入圧力を制御する吸入圧力制御
機構を備えるとともに、圧縮機吐出圧力に応じてバッフ
ァータンク内のガスをガス導入導出経路の導入弁を介し
て圧縮機吸入側に導入し、あるいは圧縮機の吐出ガスを
ガス導入導出経路の導出弁を介してバッファータンクへ
導出することにより前記圧縮機吐出圧力を制御する吐出
圧力制御機構を備えたクロードサイクル式冷凍液化機の
圧力制御方法において、前記圧縮機吐出圧力が低下した
ときには、前記導入弁の制御に並行して前記ガス導入導
出経路とは別に設けた吸入ガス導入経路の吸入ガス導入
弁を制御してバッファータンク内のガスを圧縮機吸入側
に導入し、前記圧縮機吐出圧力が上昇したときには、前
記導出弁の制御に並行して前記ガス導入導出経路とは別
に設けた吐出ガス導出経路の吐出ガス導出弁を制御して
圧縮機の吐出ガスをバッファータンクへ導出することを
特徴としている。

【００１６】また、前記吐出ガス導出経路の吐出ガス導
出弁は、前記圧縮機の吐出圧力信号と前記吐出圧力制御
機構からの出力値とを入力値として演算する演算器から
の出力信号で制御すること、あるいは、前記吐出圧力制
御機構からの吐出圧力上限警報信号が入力されたときに
のみ信号を伝達する信号スイッチを介して前記吐出圧力
制御機構からの出力値が入力されるコントローラーで制
御することを特徴としている。

【００１７】さらに、前記吸入ガス導入経路の吸入ガス
導入弁は、前記圧縮機の吸入圧力信号と前記吐出圧力制
御機構からの出力値とを入力値として演算する演算器か
らの出力信号で制御すること、あるいは、前記吸入圧力
制御機構からの吸入圧力下限警報信号が入力されたとき
にのみ信号を伝達する信号スイッチを介して前記吐出圧
力制御機構からの出力値が入力されるコントローラーで
制御することを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の冷凍液化機の圧力
制御装置の第１形態例を示す系統図である。なお、以下
の説明において、前記図５に示したヘリウム冷凍液化機
における構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。

【００１９】このヘリウム冷凍液化機の圧力制御装置
は、圧縮機吐出圧力の急激な上昇に対応するための圧力
制御機構を設けたものであって、前記従来の通常時の圧
力制御機構に加えて、圧縮機１の吐出側に、吐出ガス導
出弁２１を介してバッファータンク７に接続する吐出ガ
ス導出経路２２を設けるとともに、前記吐出ガス導出弁
２１を制御するための演算器２３を設けたものである。

【００２０】前記吐出ガス導出弁２１は、圧縮機１の吐
出圧力が異常に上昇した場合の緊急時に、吐出ガスの一
部をバッファータンク７に逃がす目的で設けられるもの
で、演算器２３は、吐出圧力コントローラー１１からの
出力値信号１１ａ及び吐出圧力信号１１ｂに加え、バッ
ファータンク７に設けた圧力計（ＰＩ）２４からの圧力
信号２４ａを入力値とし、これらの入力値に応じて吐出
ガス導出弁２１の最適開度を演算して該弁２１に制御信
号２３ａを出力する。吐出圧力コントローラー１１から
の出力値信号１１ａは、吐出圧力が異常事態なのか否か
の判断基準の一つとして、演算器２３の入力値として取
り込まれる。

【００２１】このように構成した圧力制御装置におい
て、ヘリウム冷凍液化機の運転状態が、クールダウンを
行っているときのようにロード弁９が開いている状態
で、かつ、系全体が安定しており、圧縮機１の吸入圧力
と吐出圧力とが安定しているときは、従来通り、吐出圧
力コントローラー１１がロード弁９とアンロード弁１０
とを開閉制御して吐出圧力制御を行い、前記吐出ガス導
出弁２１は閉じている。

【００２２】このような状態で、前述したような外乱が
発生して圧縮機１の吸入圧力が上昇した場合、吸入圧力
コントローラー６によってバイパス弁５が閉じる方向に
作動し、吸入圧力の上昇が抑えられる。バイパス弁５の
開度が小さくなったことにより、今までバイパス弁５を
通過していたガスの行き場が失われて吐出圧力が上昇す
る。従来の方法では、この吐出圧力の上昇が急激な場合
は、吐出圧力コントローラー１１の出力値が５０％に達
するまでは、ロード弁９が閉じる方向に動作するが、該
ロード弁９が全閉にならないとアンロード弁１０が開か
ないので、この間、吐出圧力の上昇が抑えられない状態
がしばらく続くことになっていた。

【００２３】一方、本形態例では、吐出圧力信号１１ｂ
を演算器２３に取り込み、吐出圧力が予め設定されたあ
る設定値を超えた時点で前記吐出ガス導出弁２１を開
き、吐出ガスを吐出ガス導出経路２２を通してバッファ
ータンク７に導くことにより、吐出圧力の上昇を抑える
ようにしている。

【００２４】すなわち、演算器２３は、吐出圧力がある
設定値を超えた時点から、バッファータンク７の圧力信
号２４ａ，圧縮機１の吐出圧力信号１１ｂ及び吐出圧力
コントローラー１１の出力値信号１１ａを入力値として
取り込み、これらの入力値から吐出ガス導出弁２１の最
適開度を演算し、該吐出ガス導出弁２１を、アンロード
弁１０の操作と並行して操作することにより、圧縮機１
の吐出ガスをバッファータンク７に逃がし、吐出圧力の
上昇を抑える。圧縮機１の吐出圧力がある設定値以下に
なると、演算器２３から吐出ガス導出弁２１を閉じる制
御信号２３ａが出力され、吐出ガス導出弁２１は全閉状
態となる。そして、この間に、吐出圧力コントローラー
１１の出力値も５０％以上まで上昇するので、ロード弁
９とアンロード弁１０とによる吐出圧力の制御に復帰
し、通常の吐出圧力制御を行える状態になる。

【００２５】また、上記演算器２３による制御では、例
えば、圧縮機１の吐出圧力とバッファータンク７の圧力
とから、吐出圧力を何秒で何ｂａｒまで低下させるとい
うような流量計算を行うことにより、制御する吐出ガス
導出弁２１の最適開度を演算することができ、きめ細か
い制御が可能となる。なお、バッファータンク７の圧力
信号２４ａは、必要に応じて演算器２３の入力信号とし
て使用されるもので、これを省略することもできる。

【００２６】このように、圧縮機吸入圧力の急激な変動
に起因する吐出圧力の変動を、運転員の手動による介入
無しで自動的に抑えることができるので、運転員の負担
を軽減できるとともに、圧縮機１のトリップ等、系全体
の復旧に多大な時間を要するトラブルを未然に防止する
ことができる。

【００２７】図２は、本発明の第２形態例を示す系統図
であって、圧縮機吸入圧力の急激な低下に対応するため
の圧力制御機構を設けたものである。このヘリウム冷凍
液化機の圧力制御装置は、前記通常時の圧力制御機構に
加えて、圧縮機１の吸入側に、吸入ガス導入弁３１を介
してバッファータンク７に接続する吸入ガス導入経路３
２を設けるとともに、前記吸入ガス導入弁３１を制御す
るための演算器３３を設けたものである。

【００２８】演算器３３は、吸入圧力コントローラー６
からの吸入圧力信号６ａと、吐出圧力コントローラー１
１からの出力値信号１１ａと、圧力計２４からのバッフ
ァータンク７の圧力信号２４ａを入力値とし、これらの
入力値に応じて前記吸入ガス導入弁３１の最適開度を演
算して該弁３１に制御信号３３ａを出力するものであ
る。

【００２９】このように構成した圧力制御装置におい
て、系全体が安定しているときは、前記同様に、吸入圧
力の制御は、吸入圧力コントローラー６によるバイパス
弁５の制御のみによって行われ、吸入ガス導入弁３１は
全閉である。このような状態において、何らかの原因で
吸入圧力が急激に低下し、早急に吸入系にガスを供給す
る必要が生じたとき、演算器３３は、吸入圧力がある設
定値を下回った時点から、バッファータンク７の圧力信
号２４ａ，圧縮機１の吸入圧力信号６ａ及び吐出圧力コ
ントローラー１１の出力値信号１１ａを入力値として取
り込み、これらの入力値から吸入ガス導入弁３１の最適
開度を演算し、該吸入ガス導入弁３１を、ロード弁９及
びアンロード弁１０の操作と並行して操作することによ
り、バッファータンク７から圧縮機１の吸入側にガスを
導入して吸入圧力を高める。

【００３０】圧縮機１の吸入圧力が設定値以上になった
時点で吸入ガス導入弁３１は全閉となり、吸入圧力と吐
出圧力とは、再び従来と同様の吸入圧力コントローラー
６及び吐出圧力コントローラー１１の二つによる圧力制
御に復帰する。なお、バッファータンク７の圧力の演算
器３３への入力は、第１形態例と同様に、これを省略す
ることができる。

【００３１】このように、圧縮機吸入圧力の急激な低下
にも容易に追従することができ、系内へ不純物を吸引す
るようなトラブルを未然に防止することができる。ま
た、吸入圧力下限でトリップ回路を設けなければならな
いような場合でも、吸入圧力の大幅な低下を防止するこ
とができるので、トリップ回路が作動するような状態に
なることを防止できる。

【００３２】図３は、本発明の第３形態例を示すもの
で、前記第１形態例と同様に、圧縮機１の吐出側に、吐
出ガス導出弁２１を介してバッファータンク７に接続す
る吐出ガス導出経路２２を設けた構成において、吐出ガ
ス導出弁２１の制御を前記演算器に代えて汎用のコント
ローラー（ＰＣ３）２５で行うように構成したものであ
る。

【００３３】すなわち、吐出ガス導出経路２２の吐出ガ
ス導出弁２１を制御するための機器として、吐出圧力コ
ントローラー１１からの吐出圧力上限警報信号１１ｃの
有無によって吐出圧力コントローラー１１からの出力値
信号１１ａを入り切りする信号スイッチである圧力スイ
ッチ（ＰＳ）２６と、該圧力スイッチ２６を介して伝達
される前記出力値信号１１ａを入力値として受ける前記
汎用コントローラー２５とを設けたもので、該汎用コン
トローラー２５は、入力された前記出力値信号１１ａに
応じて前記吐出ガス導出弁２１を開く制御信号２５ａを
出力する。

【００３４】このように構成した圧力制御装置におい
て、圧縮機１の吐出圧力が急激に上昇し、吐出圧力が吐
出圧力コントローラー１１に予め設定されている吐出圧
力上限警報値に達した場合は、吐出圧力コントローラー
１１から吐出圧力上限警報信号１１ｃが出力され、この
信号１１ｃによって圧力スイッチ２６が入り、吐出圧力
コントローラー１１からの出力値信号１１ａが汎用コン
トローラー２５に伝達される。

【００３５】汎用コントローラー２５は、吐出圧力コン
トローラー１１からの出力値信号１１ａを設定値として
入力し、該設定値に対して予め設定されている制御定数
に従って吐出ガス導出弁２１の開度を制御する。このよ
うにして吐出ガス導出弁２１が開くことにより、吐出ガ
スの一部が吐出ガス導出経路２２を経てバッファータン
ク７に回収され、圧縮機１の吐出圧力が低下し、吐出圧
力の急激な上昇が抑えられる。吐出圧力が、吐出圧力コ
ントローラー１１の吐出圧力上限警報値以下まで下がる
と、吐出圧力上限警報信号１１ｃが切れることによって
圧力スイッチ２６が切れ、汎用コントローラー２５への
信号入力がなくなるので、制御信号２５ａも切れて吐出
ガス導出弁２１は全閉となる。その後の吐出圧力制御
は、前記同様の吐出圧力コントローラー１１によるロー
ド弁９及びアンロード弁１０の調節によって行われる。

【００３６】図４は、本発明の第４形態例を示すもの
で、前記第２形態例と同様に、圧縮機１の吸入側に、吸
入ガス導入弁３１を介してバッファータンク７に接続す
る吸入ガス導入経路３２を設けた構成において、前記吸
入ガス導入弁３１の制御を前記演算器に代えて汎用のコ
ントローラー（ＰＣ４）３５で行うように構成したもの
である。

【００３７】すなわち、吸入ガス導入経路３２の吸入ガ
ス導入弁３１を制御するための機器として、吸入圧力コ
ントローラー６からの吸入圧力下限警報信号６ｂの有無
によって吐出圧力コントローラー１１からの出力値信号
１１ａを入り切りする信号スイッチである圧力スイッチ
（ＰＳ）３６と、該圧力スイッチ３６を介して伝達され
る前記出力値信号１１ａを入力値として受ける前記汎用
コントローラー３５とを設けたもので、該汎用コントロ
ーラー３５は、入力された前記出力値信号１１ａに応じ
て前記吸入ガス導入弁３１を開く制御信号３５ａを出力
する。

【００３８】このように構成した圧力制御装置におい
て、圧縮機１の吸入圧力が急激に低下し、吸入圧力が吸
入圧力コントローラー６に予め設定されている吸入圧力
下限警報値に達した場合は、吸入圧力コントローラー６
から出力される吸入圧力下限警報信号６ｂによって圧力
スイッチ３６が入り、吐出圧力コントローラー１１から
の出力値信号１１ａが汎用コントローラー３５に伝達さ
れる。

【００３９】汎用コントローラー３５は、吐出圧力コン
トローラー１１からの出力値信号１１ａを設定値として
入力し、該設定値に対して予め設定されている制御定数
に従って吸入ガス導入弁３１の開度を制御する。このよ
うにして吸入ガス導入弁３１が開くことにより、バッフ
ァータンク７内のガスが圧縮機１の吸入側に導入されて
圧縮機１の吸入圧力が上昇する。これによって吸入圧力
が吸入圧力コントローラー６の吸入圧力下限警報値以上
まで上がると、吸入圧力下限警報信号６ｂが切れること
によって圧力スイッチ３６が切れ、汎用コントローラー
３５への信号入力がなくなるので、汎用コントローラー
３５からの制御信号３５ａもなくなって吸入ガス導入弁
３１は全閉となる。その後の吸入圧力制御は、前記同様
の吸入圧力コントローラー６によるバイパス弁５の調節
によって行われる。

【００４０】上述の第３形態例及び第４形態例では、前
記第１形態例や第２形態例における演算器のようなきめ
細かい制御はできないが、演算器を使用したときと同等
の効果が得られるとともに、特別仕様の演算器を使用せ
ずに汎用のコントローラーを使用するので、設備費が安
価となる。

【００４１】なお、上記各形態例では、吸入圧力制御と
吐出圧力制御とを別々に行う場合を示したが、これを同
時に行うことができることは勿論である。さらに、制御
器としての演算器と汎用コントローラーとは必要によっ
て使い分けることが可能であり、上記各形態例を必要に
応じて組み合わせることができ、例えば、図１と図２と
の組み合わせ、図３と図４との組み合わせ、図１と図４
との組み合わせ、図２と図３との組み合わせが可能であ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷凍液化機における圧縮機の吐出圧力の急激な上昇や吸
入圧力の急激な低下に対して自動的に対応することがで
き、安定した運転状態を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の圧力制御装置の第１形態例を示す系
統図である。

【図２】 同じく第２形態例を示す系統図である。

【図３】 同じく第３形態例を示す系統図である。

【図４】 同じく第４形態例を示す系統図である。

【図５】 従来のヘリウム冷凍液化機の一例を示す系統
図である。

【図６】 ロード弁及びアンロード弁の開度制御例を示
す図である。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…コールドボックス、３…液体ヘリウム
貯槽、４…バイパス経路、５…バイパス弁、６…吸入圧
力コントローラー、６ａ…吸入圧力信号、６ｂ…吸入圧
力下限警報信号、７…バッファータンク、８…ガス導入
導出経路、９…ロード弁、１０…アンロード弁、１１…
吐出圧力コントローラー、１１ａ…出力値信号、１１ｂ
…吐出圧力信号、１１ｃ…吐出圧力上限警報信号、２１
…吐出ガス導出弁、２２…吐出ガス導出経路、２３…演
算器、２４…圧力計、２４ａ…圧力信号、２５…汎用コ
ントローラー、２５ａ…制御信号、２６…圧力スイッ
チ、３１…吸入ガス導入弁、３２…吸入ガス導入経路、
３３…演算器、３５…汎用コントローラー、３５ａ…制
御信号、３６…圧力スイッチ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と、該圧縮機の吐出側と吸入側と
   をバイパス弁を介して接続するバイパス経路と、圧縮機
   吸入圧力を前記バイパス弁の開度調整によって制御する
   吸入圧力制御機構と、前記圧縮機の吸入側及び吐出側に
   導入弁及び導出弁をそれぞれ有するガス導入導出経路を
   介して接続するバッファータンクと、前記導入弁及び導
   出弁の開度調整によって圧縮機吐出圧力を制御する吐出
   圧力制御機構とを備えたクロードサイクル式冷凍液化機
   の圧力制御装置において、前記圧縮機の吐出側に、吐出
   ガス導出弁を介して前記バッファータンクに接続する吐
   出ガス導出経路を設けたことを特徴とする冷凍液化機の
   圧力制御装置。
2. 【請求項２】 前記圧縮機の吐出圧力信号と、前記吐出
   圧力制御機構からの出力値信号とを入力値として演算す
   るとともに、演算結果を前記吐出ガス導出弁の開度を調
   節する制御信号として出力する演算器を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の冷凍液化機の圧力制御装置。
3. 【請求項３】 前記吐出圧力制御機構からの吐出圧力上
   限警報信号によって吐出圧力制御機構からの出力値信号
   を入り切りする信号スイッチと、該信号スイッチを介し
   て伝達される前記出力値信号を入力値として受けるとと
   もに、該入力値に応じて前記吐出ガス導出弁の開度を調
   節する制御信号を出力するコントローラーとを備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の冷凍液化機の圧力制御装
   置。
4. 【請求項４】 圧縮機と、該圧縮機の吐出側と吸入側と
   をバイパス弁を介して接続するバイパス経路と、圧縮機
   吸入圧力を前記バイパス弁の開度調整によって制御する
   吸入圧力制御機構と、前記圧縮機の吸入側及び吐出側に
   導入弁及び導出弁をそれぞれ有するガス導入導出経路を
   介して接続するバッファータンクと、前記導入弁及び導
   出弁の開度調整によって圧縮機吐出圧力を制御する吐出
   圧力制御機構とを備えたクロードサイクル式冷凍液化機
   の圧力制御装置において、前記圧縮機の吸入側に、吸入
   ガス導入弁を介して前記バッファータンクに接続する吸
   入ガス導入経路を設けたことを特徴とする冷凍液化機の
   圧力制御装置。
5. 【請求項５】 前記圧縮機の吸入圧力信号と、前記吐出
   圧力制御機構からの出力値信号とを入力値として演算す
   るとともに、演算結果を前記吸入ガス導入弁の開度を調
   節する制御信号として出力する演算器を備えたことを特
   徴とする請求項４記載の冷凍液化機の圧力制御装置。
6. 【請求項６】 前記吸入圧力制御機構からの吸入圧力下
   限警報信号によって吐出圧力制御機構からの出力値信号
   を入り切りする信号スイッチと、該信号スイッチを介し
   て伝達される前記出力値信号を入力値として受けるとと
   もに、該入力値に応じて前記吸入ガス導入弁の開度を調
   節する制御信号を出力するコントローラーとを備えたこ
   とを特徴とする請求項４記載の冷凍液化機の圧力制御装
   置。
7. 【請求項７】 圧縮機吸入圧力に応じて圧縮機の吐出ガ
   スをバイパス経路のバイパス弁を介して吸入側にバイパ
   スさせることにより前記圧縮機吸入圧力を制御する吸入
   圧力制御機構を備えるとともに、圧縮機吐出圧力に応じ
   てバッファータンク内のガスをガス導入導出経路の導入
   弁を介して圧縮機吸入側に導入し、あるいは圧縮機の吐
   出ガスをガス導入導出経路の導出弁を介してバッファー
   タンクへ導出することにより前記圧縮機吐出圧力を制御
   する吐出圧力制御機構を備えたクロードサイクル式冷凍
   液化機の圧力制御方法において、前記圧縮機吐出圧力が
   低下したときには、前記導入弁の制御に並行して前記ガ
   ス導入導出経路とは別に設けた吸入ガス導入経路の吸入
   ガス導入弁を制御してバッファータンク内のガスを圧縮
   機吸入側に導入し、前記圧縮機吐出圧力が上昇したとき
   には、前記導出弁の制御に並行して前記ガス導入導出経
   路とは別に設けた吐出ガス導出経路の吐出ガス導出弁を
   制御して圧縮機の吐出ガスをバッファータンクへ導出す
   ることを特徴とする冷凍液化機の圧力制御方法。
8. 【請求項８】 前記吐出ガス導出経路の吐出ガス導出弁
   は、前記圧縮機の吐出圧力信号と前記吐出圧力制御機構
   からの出力値とを入力値として演算する演算器からの出
   力信号で制御することを特徴とする請求項７記載の冷凍
   液化機の圧力制御方法。
9. 【請求項９】 前記吐出ガス導出経路の吐出ガス導出弁
   は、前記吐出圧力制御機構からの吐出圧力上限警報信号
   が入力されたときにのみ信号を伝達する信号スイッチを
   介して前記吐出圧力制御機構からの出力値が入力される
   コントローラーで制御することを特徴とする請求項７記
   載の冷凍液化機の圧力制御方法。
10. 【請求項１０】 前記吸入ガス導入経路の吸入ガス導入
    弁は、前記圧縮機の吸入圧力信号と前記吐出圧力制御機
    構からの出力値とを入力値として演算する演算器からの
    出力信号で制御することを特徴とする請求項７記載の冷
    凍液化機の圧力制御方法。
11. 【請求項１１】 前記吸入ガス導入経路の吸入ガス導入
    弁は、前記吸入圧力制御機構からの吸入圧力下限警報信
    号が入力されたときにのみ信号を伝達する信号スイッチ
    を介して前記吐出圧力制御機構からの出力値が入力され
    るコントローラーで制御することを特徴とする請求項７
    記載の冷凍液化機の圧力制御方法。