JPH11281181A - 蓄冷式冷凍装置 - Google Patents
蓄冷式冷凍装置Info
- Publication number
- JPH11281181A JPH11281181A JP8632598A JP8632598A JPH11281181A JP H11281181 A JPH11281181 A JP H11281181A JP 8632598 A JP8632598 A JP 8632598A JP 8632598 A JP8632598 A JP 8632598A JP H11281181 A JPH11281181 A JP H11281181A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerator
- pressure
- temperature
- compressor
- helium gas
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 作動ガスの高圧圧力と低圧圧力との圧力差を
制御し、冷凍機の温度を制御できるようにした冷凍装置
を提供することを課題とする。 【解決手段】 圧縮機で圧縮した高圧ヘリウムガスを冷
凍機へ供給し、冷凍機で膨張し圧力の低下した低圧ヘリ
ウムガスを再び圧縮機へ戻すように構成された蓄冷式冷
凍機において、冷凍機Ａ側に温度センサ３３を設け、該
温度センサによる信号で制御される流量制御弁３４を備
えたバイパス通路を設け、作動ガスの高圧力側と低圧力
側の圧力差を制御することによって、冷凍機の温度を制
御できるようにした。
制御し、冷凍機の温度を制御できるようにした冷凍装置
を提供することを課題とする。 【解決手段】 圧縮機で圧縮した高圧ヘリウムガスを冷
凍機へ供給し、冷凍機で膨張し圧力の低下した低圧ヘリ
ウムガスを再び圧縮機へ戻すように構成された蓄冷式冷
凍機において、冷凍機Ａ側に温度センサ３３を設け、該
温度センサによる信号で制御される流量制御弁３４を備
えたバイパス通路を設け、作動ガスの高圧力側と低圧力
側の圧力差を制御することによって、冷凍機の温度を制
御できるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は蓄冷式冷凍装置に関
するものである。特にガス圧力を利用してディスプレ−
サを移動可能にしたガス駆動型冷凍機に関するものであ
る。
するものである。特にガス圧力を利用してディスプレ−
サを移動可能にしたガス駆動型冷凍機に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】蓄冷式冷凍機は蓄冷材を利用し、極低温
領域まで冷却できる冷凍機で、その種類はギホ−ドマク
マホン式冷凍機(以下ＧＭ冷凍機という)、ジュ−ルトム
ソン式＋ＧＭ冷凍機、クロ−ドサイクル冷凍機、スタ−
リング冷凍機等がある。
領域まで冷却できる冷凍機で、その種類はギホ−ドマク
マホン式冷凍機(以下ＧＭ冷凍機という)、ジュ−ルトム
ソン式＋ＧＭ冷凍機、クロ−ドサイクル冷凍機、スタ−
リング冷凍機等がある。
【０００３】図３は一般的なＧＭ冷凍機の概念図を示
し、冷凍機Ａと圧縮機Ｂとは供給ラインＣと戻りライン
Ｄで結ばれている。冷凍機の内部構造は、図５に示す如
く、ヘリウムガスの導入及び排出を切換えるためのロ−
タリ−バルブ１を切換える電動機２と、ディスプレ−サ
３に連結されてその往復運動を回転運動に変え、その往
復運動の上下限を限定するための運動変換機構４を備え
ている。つまり、冷凍機Ａに導かれたガスが蓄冷材を内
蔵したディスプレ−サ３を通過し、ガスがバルブ１によ
って断熱膨張して蓄冷材と熱交換して蓄冷材に逐次蓄冷
されていき、この連続動作によって最低到達温度まで冷
却する。
し、冷凍機Ａと圧縮機Ｂとは供給ラインＣと戻りライン
Ｄで結ばれている。冷凍機の内部構造は、図５に示す如
く、ヘリウムガスの導入及び排出を切換えるためのロ−
タリ−バルブ１を切換える電動機２と、ディスプレ−サ
３に連結されてその往復運動を回転運動に変え、その往
復運動の上下限を限定するための運動変換機構４を備え
ている。つまり、冷凍機Ａに導かれたガスが蓄冷材を内
蔵したディスプレ−サ３を通過し、ガスがバルブ１によ
って断熱膨張して蓄冷材と熱交換して蓄冷材に逐次蓄冷
されていき、この連続動作によって最低到達温度まで冷
却する。
【０００４】蓄冷式冷凍機、特に、ＧＭ冷凍機における
圧縮機Ｂは、作動ガスとして、ヘリウムガスを使用する
が、圧縮機Ｂの本体（ガスを昇圧する回転原動機を有す
る構造）は、空調用冷凍機もしくは業務用冷凍庫等に使
用されている圧縮機本体を流用している。
圧縮機Ｂは、作動ガスとして、ヘリウムガスを使用する
が、圧縮機Ｂの本体（ガスを昇圧する回転原動機を有す
る構造）は、空調用冷凍機もしくは業務用冷凍庫等に使
用されている圧縮機本体を流用している。
【０００５】図４に従来型の圧縮機ユニット配管系統例
を示す。冷媒のヘリウムガスは、圧縮機本体２４が稼動
すると矢印ａ方向の流路をたどり、アフタ−ク−ラ−２
６によって熱交換する。この時は、水冷であって、特に
さほど低温には到達しない。次に冷媒のヘリウムガス
は、オイルセパレ−タ２１を通過し、圧縮機本体２４内
部の潤滑のために含有した油分をこゝで分離する。次に
アドソ−バ１８内部の活性炭等によって更に微細な不純
物を吸着し、継ぎ手部１９を経て冷凍機Ａへ高圧のヘリ
ウムガスが供給される。
を示す。冷媒のヘリウムガスは、圧縮機本体２４が稼動
すると矢印ａ方向の流路をたどり、アフタ−ク−ラ−２
６によって熱交換する。この時は、水冷であって、特に
さほど低温には到達しない。次に冷媒のヘリウムガス
は、オイルセパレ−タ２１を通過し、圧縮機本体２４内
部の潤滑のために含有した油分をこゝで分離する。次に
アドソ−バ１８内部の活性炭等によって更に微細な不純
物を吸着し、継ぎ手部１９を経て冷凍機Ａへ高圧のヘリ
ウムガスが供給される。
【０００６】アドソ−バ１８の手前にはバイパス通路ｂ
が分岐し、バイパス弁３０を介しストレ−ジタンク１５
と連結している。１６は電磁弁で、バイパス弁３０と並
列に設けられている。１７は安全弁でこれが開くと大気
に放出される。
が分岐し、バイパス弁３０を介しストレ−ジタンク１５
と連結している。１６は電磁弁で、バイパス弁３０と並
列に設けられている。１７は安全弁でこれが開くと大気
に放出される。
【０００７】図４の状態では、バイパス弁３０、電磁弁
１６、安全弁１７は閉じている。冷凍機Ａで膨張し圧力
の低下したガスはリタ−ンガス用セルフシ−ル継ぎ手部
１４を経て、ストレ−ジタンク１５により圧力変動を和
らげ、ストレ−ナ１３を通過して圧縮機本体２４の吸入
側へ戻る。
１６、安全弁１７は閉じている。冷凍機Ａで膨張し圧力
の低下したガスはリタ−ンガス用セルフシ−ル継ぎ手部
１４を経て、ストレ−ジタンク１５により圧力変動を和
らげ、ストレ−ナ１３を通過して圧縮機本体２４の吸入
側へ戻る。
【０００８】冷凍機用の圧縮機は、極低温を発生する冷
凍機にヘリウムガスを供給するものである。極低温は、
圧縮機から供給される高圧のヘリウガスが、冷凍機内
で、高圧から低圧に膨張する際に発生する寒冷で得られ
る。冷凍機Ａと圧縮機Ｂはガス配管で接続されており、
この系には、一定のヘリウムガスが充填されているクロ
−ズドシステムである。
凍機にヘリウムガスを供給するものである。極低温は、
圧縮機から供給される高圧のヘリウガスが、冷凍機内
で、高圧から低圧に膨張する際に発生する寒冷で得られ
る。冷凍機Ａと圧縮機Ｂはガス配管で接続されており、
この系には、一定のヘリウムガスが充填されているクロ
−ズドシステムである。
【０００９】従来の冷凍機は、ヒ−タによる熱負荷や、
冷凍機の運転周期を変化させることにより、冷凍機の温
度を制御している。このため、熱負荷のためのヒ−タや
電源、冷凍機の運転周期を変化させるためのインバ−タ
を付加している。
冷凍機の運転周期を変化させることにより、冷凍機の温
度を制御している。このため、熱負荷のためのヒ−タや
電源、冷凍機の運転周期を変化させるためのインバ−タ
を付加している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】蓄冷式冷凍機におい
て、作動ガスの高圧圧力と低圧圧力との圧力差を制御
し、冷凍機の温度を制御できるようにした冷凍装置を提
供することを課題とする。
て、作動ガスの高圧圧力と低圧圧力との圧力差を制御
し、冷凍機の温度を制御できるようにした冷凍装置を提
供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】圧縮機で圧縮した高圧ヘ
リウムガスを冷凍機へ供給し、冷凍機で膨張し圧力の低
下した低圧ヘリウムガスを再び圧縮機へ戻すように構成
された蓄冷式冷凍機において、冷凍機Ａ側に温度センサ
３３を設け、該温度センサによる信号で制御される流量
制御弁３４を備えたバイパス通路を設け、作動ガスの高
圧力側と低圧力側の圧力差を制御することによって、冷
凍機の温度を制御できるようにした。
リウムガスを冷凍機へ供給し、冷凍機で膨張し圧力の低
下した低圧ヘリウムガスを再び圧縮機へ戻すように構成
された蓄冷式冷凍機において、冷凍機Ａ側に温度センサ
３３を設け、該温度センサによる信号で制御される流量
制御弁３４を備えたバイパス通路を設け、作動ガスの高
圧力側と低圧力側の圧力差を制御することによって、冷
凍機の温度を制御できるようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１および図２に基いて本発明を
説明する。図１で冷媒のヘリウムガスは、圧縮機本体２
４が作動すると、矢印ａ方向の流路をたどり、アフタ−
ク−ラ−２６によって熱交換する。この時の熱交換は水
冷であり、特にそれほど低温には到達しない。次に冷媒
のヘリウムガスは、オイルセパレ−タ２１を通過し、圧
縮機本体２４内部の潤滑のために含有した油分を分離す
る。次にアドソ−バ１８内部の活性炭等によって更に微
細な不純物を吸着し、継ぎ手部１９を経て冷凍機Ａへ高
圧のヘリウムガスが供給される。ここでは、バイパス弁
３０、電磁弁１６、安全弁１７は閉じている。冷凍機で
膨張し圧力の低下したガスは継ぎ手部１４を経てストレ
−ジタンク１５により圧力変動を和らげ、ストレ−ナ１
３を通過して圧縮機本体２４の吸入側へ戻ってくる。
説明する。図１で冷媒のヘリウムガスは、圧縮機本体２
４が作動すると、矢印ａ方向の流路をたどり、アフタ−
ク−ラ−２６によって熱交換する。この時の熱交換は水
冷であり、特にそれほど低温には到達しない。次に冷媒
のヘリウムガスは、オイルセパレ−タ２１を通過し、圧
縮機本体２４内部の潤滑のために含有した油分を分離す
る。次にアドソ−バ１８内部の活性炭等によって更に微
細な不純物を吸着し、継ぎ手部１９を経て冷凍機Ａへ高
圧のヘリウムガスが供給される。ここでは、バイパス弁
３０、電磁弁１６、安全弁１７は閉じている。冷凍機で
膨張し圧力の低下したガスは継ぎ手部１４を経てストレ
−ジタンク１５により圧力変動を和らげ、ストレ−ナ１
３を通過して圧縮機本体２４の吸入側へ戻ってくる。
【００１３】冷凍機Ａが冷却される過程で、冷凍機Ａ側
で処理できない程多量のヘリウムガスを送り込むと、高
圧側のヘリウムガスの圧力が上昇する。このため、バイ
パス通路ｂを設け、こゝにバイパス弁３０を設け、圧縮
機側のストレ−ジタンク１５と結び、高圧側ヘリウムガ
スを低圧側にバイパスして高圧側のヘリウムガスの圧力
の上昇を防いでいる。冷凍機Ａが所定の温度まで冷却さ
れると、冷凍機Ａ内のヘリウムガスの密度が大きくなる
ため、圧力差が小さくなり、バイパス弁３０が閉じ、ヘ
リウムガスは、バイパスせずに、冷凍機Ａに供給され
る。本発明にはこのバイパス弁３０と並列に高圧側と低
圧側のライン間にバイパス弁３０と平行して流量制御弁
３４を設けている。また、冷凍機Ａの冷却部(２段シリ
ンダ先端)に流量制御弁３４に制御信号を送る温度セン
サ３３を設置した。
で処理できない程多量のヘリウムガスを送り込むと、高
圧側のヘリウムガスの圧力が上昇する。このため、バイ
パス通路ｂを設け、こゝにバイパス弁３０を設け、圧縮
機側のストレ−ジタンク１５と結び、高圧側ヘリウムガ
スを低圧側にバイパスして高圧側のヘリウムガスの圧力
の上昇を防いでいる。冷凍機Ａが所定の温度まで冷却さ
れると、冷凍機Ａ内のヘリウムガスの密度が大きくなる
ため、圧力差が小さくなり、バイパス弁３０が閉じ、ヘ
リウムガスは、バイパスせずに、冷凍機Ａに供給され
る。本発明にはこのバイパス弁３０と並列に高圧側と低
圧側のライン間にバイパス弁３０と平行して流量制御弁
３４を設けている。また、冷凍機Ａの冷却部(２段シリ
ンダ先端)に流量制御弁３４に制御信号を送る温度セン
サ３３を設置した。
【００１４】（作用）冷凍機Ａ側に設置した温度センサ
３３により、冷凍機Ａ側の温度を計測し、この計測に基
いて設定温度になるよう、流量制御弁３４よりバイパス
する高圧のヘリウムガス量を制御する。これは、電子的
に制御してもよい。高圧側のヘリウムガスを低圧側にバ
イパスさせることにより、作動差圧が小さくなり、発生
する寒冷が減少し、冷凍機Ａの温度が設定温度になる。
したがって、設定温度に対して計測した温度が高い場合
は、流量制御弁３４のバイパス量を減少させるかあるい
は場合によってはバイパスさせない。また、設定温度に
対して温度センサ３３で計測した温度が低い場合は、流
量制御弁３４のバイパス量を増大させるか、あるいは場
合によっては全開とする。
３３により、冷凍機Ａ側の温度を計測し、この計測に基
いて設定温度になるよう、流量制御弁３４よりバイパス
する高圧のヘリウムガス量を制御する。これは、電子的
に制御してもよい。高圧側のヘリウムガスを低圧側にバ
イパスさせることにより、作動差圧が小さくなり、発生
する寒冷が減少し、冷凍機Ａの温度が設定温度になる。
したがって、設定温度に対して計測した温度が高い場合
は、流量制御弁３４のバイパス量を減少させるかあるい
は場合によってはバイパスさせない。また、設定温度に
対して温度センサ３３で計測した温度が低い場合は、流
量制御弁３４のバイパス量を増大させるか、あるいは場
合によっては全開とする。
【００１５】
【発明の効果】冷凍機Ａ側に温度センサ３３を設け、こ
れに対し、流量制御弁３４を備えたバイパス通路を設
け、作動ガスの高圧側と低圧側の圧力差を制御して冷凍
機Ａの温度を制御できるようにしたので、従来のヒ−タ
による温度制御のように、冷凍機にヒ−タを設置する必
要がなく、また、ヒ−タの電源を必要とせず、冷凍機の
温度を制御することができる。又、インバ−タによる回
転数制御のように、インバ−タ対応モ−タ−やノイズ対
策を必要とせず、冷凍機の温度を容易に制御することが
できる。
れに対し、流量制御弁３４を備えたバイパス通路を設
け、作動ガスの高圧側と低圧側の圧力差を制御して冷凍
機Ａの温度を制御できるようにしたので、従来のヒ−タ
による温度制御のように、冷凍機にヒ−タを設置する必
要がなく、また、ヒ−タの電源を必要とせず、冷凍機の
温度を制御することができる。又、インバ−タによる回
転数制御のように、インバ−タ対応モ−タ−やノイズ対
策を必要とせず、冷凍機の温度を容易に制御することが
できる。
【図１】本発明を実施した圧縮機ユニット配管系統図。
【図２】本発明を備えたＧＭ冷凍機。
【図３】一般のＧＭ冷凍機の概念図。
【図４】従来の圧縮機ユニット配管系統図。
【図５】冷凍機の詳細断面図。
Ａ 冷凍機 Ｂ 圧縮機 13 ストレ−ナ 14 継ぎ手部 15 ストレ−ジタンク 16 電磁弁 17 安全弁 18 アドソ−バ 19 継ぎ手部 21 オイルセパレ−タ 24 圧縮機本体 26 アフタ−ク−ラ− 30 バイパス弁 33 温度センサ 34 流量制御弁
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年４月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
Claims (1)
- 【請求項１】 圧縮機で圧縮した高圧ヘリウムガスを冷
凍機へ供給し、冷凍機で膨張し圧力の低下した低圧ヘリ
ウムガスを再び圧縮機へ戻すように構成された蓄冷式冷
凍機において、冷凍機(Ａ)側に温度センサ(33)を設け、
該温度センサによる信号で制御される流量制御弁(34)を
備えたバイパス通路を設け、作動ガスの高圧力側と低圧
力側の圧力差を制御することによって、冷凍機の温度を
制御できるようにした蓄冷式冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8632598A JPH11281181A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 蓄冷式冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8632598A JPH11281181A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 蓄冷式冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281181A true JPH11281181A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13883696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8632598A Pending JPH11281181A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 蓄冷式冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11281181A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6530237B2 (en) | 2001-04-02 | 2003-03-11 | Helix Technology Corporation | Refrigeration system pressure control using a gas volume |
| JP2003279185A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Aisin Seiki Co Ltd | 極低温冷凍機 |
| JP2010255911A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オイルセパレータ及び蓄冷器式冷凍機用圧縮機 |
| US9470436B2 (en) | 2013-03-04 | 2016-10-18 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryogenic refrigeration apparatus and method of controlling cryogenic refrigeration apparatus |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP8632598A patent/JPH11281181A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6530237B2 (en) | 2001-04-02 | 2003-03-11 | Helix Technology Corporation | Refrigeration system pressure control using a gas volume |
| JP2003279185A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Aisin Seiki Co Ltd | 極低温冷凍機 |
| JP2010255911A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オイルセパレータ及び蓄冷器式冷凍機用圧縮機 |
| US9470436B2 (en) | 2013-03-04 | 2016-10-18 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryogenic refrigeration apparatus and method of controlling cryogenic refrigeration apparatus |
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