JP2000266416A - 極低温冷凍装置 - Google Patents
極低温冷凍装置Info
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- JP2000266416A JP2000266416A JP11068723A JP6872399A JP2000266416A JP 2000266416 A JP2000266416 A JP 2000266416A JP 11068723 A JP11068723 A JP 11068723A JP 6872399 A JP6872399 A JP 6872399A JP 2000266416 A JP2000266416 A JP 2000266416A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮ユニットから冷凍機へ供給する冷媒の流
量を広範囲に確保できるようにすること。 【解決手段】 冷媒を圧縮して加圧する圧縮機１１を備
えた圧縮ユニット１２と、この圧縮ユニットからの加圧
冷媒により極低温を実現する冷凍機１３と、を有する極
低温冷凍装置１０において、圧縮ユニットの高圧側経路
１５Ａと低圧側経路１５Ｂとが、メイン圧力調整弁２３
を備えたメインバイパス配管２４により連結され、上記
メイン圧力調整弁は低圧側経路の圧力が所定圧力Ａ以下
となったときに開弁して、高圧側経路から低圧側経路へ
冷媒をバイパスするよう構成されたものである。
量を広範囲に確保できるようにすること。 【解決手段】 冷媒を圧縮して加圧する圧縮機１１を備
えた圧縮ユニット１２と、この圧縮ユニットからの加圧
冷媒により極低温を実現する冷凍機１３と、を有する極
低温冷凍装置１０において、圧縮ユニットの高圧側経路
１５Ａと低圧側経路１５Ｂとが、メイン圧力調整弁２３
を備えたメインバイパス配管２４により連結され、上記
メイン圧力調整弁は低圧側経路の圧力が所定圧力Ａ以下
となったときに開弁して、高圧側経路から低圧側経路へ
冷媒をバイパスするよう構成されたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導マグネット
や半導体素子等の冷却装置、極低温における物性テスト
装置の冷却装置、液体ヘリウムを凝縮するための冷却装
置又はクライオポンプなどに利用される極低温冷凍装置
に関する。
や半導体素子等の冷却装置、極低温における物性テスト
装置の冷却装置、液体ヘリウムを凝縮するための冷却装
置又はクライオポンプなどに利用される極低温冷凍装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、極低温冷凍装置は、極低温に冷
却されたパネルに気体分子を凝縮又は吸着して高真空圧
を発生させるクライオポンプに利用されて、上述のよう
にパネルを極低温(例えば１０〜２０Ｋ)に冷却したり、
超電導マグネットや物性テスト装置等の冷却装置に利用
されて、超電導マグネットや試料を極低温(例えば４Ｋ)
まで冷却させるものである。
却されたパネルに気体分子を凝縮又は吸着して高真空圧
を発生させるクライオポンプに利用されて、上述のよう
にパネルを極低温(例えば１０〜２０Ｋ)に冷却したり、
超電導マグネットや物性テスト装置等の冷却装置に利用
されて、超電導マグネットや試料を極低温(例えば４Ｋ)
まで冷却させるものである。
【０００３】このような極低温冷凍装置１０１は、図５
に示すように、圧縮機１０２を備えた圧縮ユニット１０
３と冷凍機１０４とが連結配管１０５Ａ、１０５Ｂにて
接続されて構成される。圧縮ユニット１０３における冷
媒配管１００には、圧縮機１０２の吐出側に熱交換器１
０６が配設されて、圧縮機１０２にて加圧された高温高
圧の冷媒（Ｈｅガス）が常温の高圧ガスに熱交換され
る。この高圧ガスが冷凍機１０４へ供給されて断熱膨張
され、冷凍機１０４の低温端部１０４Ａが極低温に冷却
される。
に示すように、圧縮機１０２を備えた圧縮ユニット１０
３と冷凍機１０４とが連結配管１０５Ａ、１０５Ｂにて
接続されて構成される。圧縮ユニット１０３における冷
媒配管１００には、圧縮機１０２の吐出側に熱交換器１
０６が配設されて、圧縮機１０２にて加圧された高温高
圧の冷媒（Ｈｅガス）が常温の高圧ガスに熱交換され
る。この高圧ガスが冷凍機１０４へ供給されて断熱膨張
され、冷凍機１０４の低温端部１０４Ａが極低温に冷却
される。
【０００４】上記圧縮ユニット１０３の冷媒配管１００
は、圧縮機１０２の吐出側が高圧側経路１００Ａとさ
れ、圧縮機１０２の吸込側が低圧側経路１００Ｂとされ
る。高圧側経路１００Ａに熱交換器１０６（前述）、オ
イルセパレータ１０７及びアドソーバ１０８が順次配設
される。この高圧側経路１００Ａから連結配管１０５Ａ
を介して冷凍機１０４へ、上述の如く冷媒が供給され
る。また、低圧側経路１００Ｂにバッファタンク１０９
が配設される。冷凍機１０４からの減圧された冷媒は、
連結配管１０５Ｂを介して低圧側経路１００Ｂへ導入さ
れ、圧縮機１０２に戻される。
は、圧縮機１０２の吐出側が高圧側経路１００Ａとさ
れ、圧縮機１０２の吸込側が低圧側経路１００Ｂとされ
る。高圧側経路１００Ａに熱交換器１０６（前述）、オ
イルセパレータ１０７及びアドソーバ１０８が順次配設
される。この高圧側経路１００Ａから連結配管１０５Ａ
を介して冷凍機１０４へ、上述の如く冷媒が供給され
る。また、低圧側経路１００Ｂにバッファタンク１０９
が配設される。冷凍機１０４からの減圧された冷媒は、
連結配管１０５Ｂを介して低圧側経路１００Ｂへ導入さ
れ、圧縮機１０２に戻される。
【０００５】上記圧縮ユニット１０３は、台数も含め様
々な能力の冷凍機１０４に対応できることが望ましく、
そのためには、冷凍機１０４へ供給する冷媒の流量が広
範囲に確保される必要がある。
々な能力の冷凍機１０４に対応できることが望ましく、
そのためには、冷凍機１０４へ供給する冷媒の流量が広
範囲に確保される必要がある。
【０００６】ところで、冷凍機１０４が、圧縮ユニット
１０３の圧縮機１０２から吐出されるほどの冷媒の流量
を必要としない場合、または、圧縮ユニット１０３に冷
凍機１０４が接続されていない場合には、圧縮ユニット
１０３の高圧側経路１００Ａにおいて圧力が上昇してし
まう。そこで、従来の極低温冷凍装置１０１では、高圧
側経路１００Ａと低圧側経路１００Ｂとを、差圧弁１１
０を備えたバイパス配管１１１で連結し、上記高圧側経
路１００Ａと低圧側経路１００Ｂとの差圧が差圧弁１１
０の設定値以上となったときに、この高圧側経路１００
Ａ内の高圧冷媒を低圧側経路１００Ｂへバイパスして、
高圧側経路１００Ａを高圧から保護している。
１０３の圧縮機１０２から吐出されるほどの冷媒の流量
を必要としない場合、または、圧縮ユニット１０３に冷
凍機１０４が接続されていない場合には、圧縮ユニット
１０３の高圧側経路１００Ａにおいて圧力が上昇してし
まう。そこで、従来の極低温冷凍装置１０１では、高圧
側経路１００Ａと低圧側経路１００Ｂとを、差圧弁１１
０を備えたバイパス配管１１１で連結し、上記高圧側経
路１００Ａと低圧側経路１００Ｂとの差圧が差圧弁１１
０の設定値以上となったときに、この高圧側経路１００
Ａ内の高圧冷媒を低圧側経路１００Ｂへバイパスして、
高圧側経路１００Ａを高圧から保護している。
【０００７】例えば、高圧側経路１００Ａを２０ｋｇ／
ｃｍ2とし、低圧側経路１００Ｂを７ｋｇ／ｃｍ2とする
冷凍機１０４を圧縮ユニット１０３に接続し、上記差圧
弁１１０の設定値を１５ｋｇ／ｃｍ2としたとき、圧縮
ユニット１０３の高圧側経路１００Ａにおける圧力が何
らかの原因で上昇し、２２ｋｇ／ｃｍ2を越えると差圧
弁１１０が開弁する。これにより、高圧側経路１００Ａ
内の高圧冷媒が低圧側経路１００Ｂへバイパスされて、
高圧側経路１００Ａ内の圧力は２２ｋｇ／ｃｍ2に維持
される。
ｃｍ2とし、低圧側経路１００Ｂを７ｋｇ／ｃｍ2とする
冷凍機１０４を圧縮ユニット１０３に接続し、上記差圧
弁１１０の設定値を１５ｋｇ／ｃｍ2としたとき、圧縮
ユニット１０３の高圧側経路１００Ａにおける圧力が何
らかの原因で上昇し、２２ｋｇ／ｃｍ2を越えると差圧
弁１１０が開弁する。これにより、高圧側経路１００Ａ
内の高圧冷媒が低圧側経路１００Ｂへバイパスされて、
高圧側経路１００Ａ内の圧力は２２ｋｇ／ｃｍ2に維持
される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
一例においては、図６に示すように、低圧側経路１００
Ｂの圧力が約７ｋｇ／ｃｍ2付近まで低下したときに、
圧縮ユニット１０３の圧縮機１０２にて圧縮された冷媒
が高圧側経路１００Ａから低圧側経路１００Ｂへバイパ
スされて、冷凍機１０４へ供給される流量が急激に減少
する。このように、圧縮ユニット１０３から冷凍機１０
４へ供給できる冷媒流量の下限値が差圧弁１１０に支配
されてしまうため、圧縮機１０２が本来有する能力を生
かすことができない場合がある。従って、圧縮ユニット
１０３が冷凍機１０４へ供給する冷媒の流量を広範囲に
確保することができない。
一例においては、図６に示すように、低圧側経路１００
Ｂの圧力が約７ｋｇ／ｃｍ2付近まで低下したときに、
圧縮ユニット１０３の圧縮機１０２にて圧縮された冷媒
が高圧側経路１００Ａから低圧側経路１００Ｂへバイパ
スされて、冷凍機１０４へ供給される流量が急激に減少
する。このように、圧縮ユニット１０３から冷凍機１０
４へ供給できる冷媒流量の下限値が差圧弁１１０に支配
されてしまうため、圧縮機１０２が本来有する能力を生
かすことができない場合がある。従って、圧縮ユニット
１０３が冷凍機１０４へ供給する冷媒の流量を広範囲に
確保することができない。
【０００９】また、例えば、差圧弁１１０の設定値が前
述と同様に１５ｋｇ／ｃｍ2である場合、高圧側経路１
００Ａを２１ｋｇ／ｃｍ2とし、低圧側経路１００Ｂを
５ｋｇ／ｃｍ2とする冷凍機１０４を圧縮ユニット１０
３に接続したときには、差圧弁１１０が常に開弁して、
高圧側経路１００Ａの高圧冷媒が低圧側経路１００Ｂへ
バイパスされてしまう。このため、圧縮ユニット１０３
の高圧側経路１００Ａは最高でも２０ｋｇ／ｃｍ2にし
かならず、この結果、冷凍機１０４の能力を最大限に発
揮させることができない。
述と同様に１５ｋｇ／ｃｍ2である場合、高圧側経路１
００Ａを２１ｋｇ／ｃｍ2とし、低圧側経路１００Ｂを
５ｋｇ／ｃｍ2とする冷凍機１０４を圧縮ユニット１０
３に接続したときには、差圧弁１１０が常に開弁して、
高圧側経路１００Ａの高圧冷媒が低圧側経路１００Ｂへ
バイパスされてしまう。このため、圧縮ユニット１０３
の高圧側経路１００Ａは最高でも２０ｋｇ／ｃｍ2にし
かならず、この結果、冷凍機１０４の能力を最大限に発
揮させることができない。
【００１０】本発明の目的は、上述の事情を考慮してな
されたものであり、圧縮ユニットから冷凍機へ供給する
冷媒の流量を広範囲に確保できる極低温冷凍装置を提供
することにある。
されたものであり、圧縮ユニットから冷凍機へ供給する
冷媒の流量を広範囲に確保できる極低温冷凍装置を提供
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、冷媒を圧縮して加圧する圧縮機を備えた圧縮ユニッ
トと、この圧縮ユニットからの加圧冷媒により極低温を
実現する冷凍機と、を有する極低温冷凍装置において、
上記圧縮機ユニットの高圧側経路と低圧側経路とが、圧
力調整弁を備えたバイパス経路により連結され、上記圧
力調整弁は、低圧側経路の圧力が所定圧力Ａ以下となっ
たときに開弁して、上記高圧側経路から上記低圧側経路
へ冷媒をバイパスするよう構成されたことを特徴とする
ものである。
は、冷媒を圧縮して加圧する圧縮機を備えた圧縮ユニッ
トと、この圧縮ユニットからの加圧冷媒により極低温を
実現する冷凍機と、を有する極低温冷凍装置において、
上記圧縮機ユニットの高圧側経路と低圧側経路とが、圧
力調整弁を備えたバイパス経路により連結され、上記圧
力調整弁は、低圧側経路の圧力が所定圧力Ａ以下となっ
たときに開弁して、上記高圧側経路から上記低圧側経路
へ冷媒をバイパスするよう構成されたことを特徴とする
ものである。
【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、上記圧縮ユニットの高圧側経路には、
この高圧側経路の圧力を検出する圧力センサが設置さ
れ、また、上記高圧側経路と低圧側経路とが、開閉弁を
備えたサブバイパス経路にて連結され、上記開閉弁は、
上記圧力センサにて検出された圧力が所定圧力Ｂ以上と
なったときに開弁して、上記高圧側経路の冷媒を上記低
圧側経路へバイパスするよう構成されたことを特徴とす
るものである。
の発明において、上記圧縮ユニットの高圧側経路には、
この高圧側経路の圧力を検出する圧力センサが設置さ
れ、また、上記高圧側経路と低圧側経路とが、開閉弁を
備えたサブバイパス経路にて連結され、上記開閉弁は、
上記圧力センサにて検出された圧力が所定圧力Ｂ以上と
なったときに開弁して、上記高圧側経路の冷媒を上記低
圧側経路へバイパスするよう構成されたことを特徴とす
るものである。
【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、上記圧縮ユニットにおける高圧側経路
と低圧側経路とが、サブ圧力調整弁を備えたサブバイパ
ス経路にて連結され、上記サブ圧力調整弁は、上記高圧
側経路の圧力が所定圧力Ｂ以上となったときに開弁し
て、上記高圧側経路の冷媒を上記低圧側経路へバイパス
するよう構成されたことを特徴とするものである。
の発明において、上記圧縮ユニットにおける高圧側経路
と低圧側経路とが、サブ圧力調整弁を備えたサブバイパ
ス経路にて連結され、上記サブ圧力調整弁は、上記高圧
側経路の圧力が所定圧力Ｂ以上となったときに開弁し
て、上記高圧側経路の冷媒を上記低圧側経路へバイパス
するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１４】請求項１に記載の発明には、次の作用があ
る。
る。
【００１５】圧縮機ユニットの高圧側経路と低圧側経路
とを連結するバイパス経路に設けられた圧力調整弁は、
低圧側経路の圧力が所定圧力Ａ以下となったときに開弁
されて、高圧側経路から低圧側経路へ冷媒をバイパスす
ることから、低圧側経路と高圧側経路との圧力差に関係
なく、低圧側経路の圧力が所定圧力Ａに低下するまで
は、高圧側経路の冷媒が低圧側経路へバイパスされず、
圧縮機にて圧縮された全ての冷媒が冷凍機へ供給される
ので、圧縮機単体が有する能力を充分に生かすことがで
き、この結果、圧縮機ユニットから冷凍機へ供給する冷
媒の流量を広範囲に確保できる。
とを連結するバイパス経路に設けられた圧力調整弁は、
低圧側経路の圧力が所定圧力Ａ以下となったときに開弁
されて、高圧側経路から低圧側経路へ冷媒をバイパスす
ることから、低圧側経路と高圧側経路との圧力差に関係
なく、低圧側経路の圧力が所定圧力Ａに低下するまで
は、高圧側経路の冷媒が低圧側経路へバイパスされず、
圧縮機にて圧縮された全ての冷媒が冷凍機へ供給される
ので、圧縮機単体が有する能力を充分に生かすことがで
き、この結果、圧縮機ユニットから冷凍機へ供給する冷
媒の流量を広範囲に確保できる。
【００１６】請求項２に記載の発明には、次の作用があ
る。
る。
【００１７】圧縮機ユニットの高圧側経路と低圧側経路
とが、開閉弁を備えたサブバイパス経路にて連結され、
この開閉弁は、高圧側経路に設置された圧力センサの検
出圧力が所定圧力Ｂ以上となったときに開弁して、高圧
側経路の冷媒を低圧側経路へバイパスするよう構成され
たことから、高圧側経路の圧力が所定圧力Ｂ以上に上昇
したときに、高圧側経路から低圧側経路へ冷媒がバイパ
スされるので、圧縮ユニットを停止することなく、この
圧縮ユニットの高圧側経路を高圧から保護できる。
とが、開閉弁を備えたサブバイパス経路にて連結され、
この開閉弁は、高圧側経路に設置された圧力センサの検
出圧力が所定圧力Ｂ以上となったときに開弁して、高圧
側経路の冷媒を低圧側経路へバイパスするよう構成され
たことから、高圧側経路の圧力が所定圧力Ｂ以上に上昇
したときに、高圧側経路から低圧側経路へ冷媒がバイパ
スされるので、圧縮ユニットを停止することなく、この
圧縮ユニットの高圧側経路を高圧から保護できる。
【００１８】請求項３に記載の発明には、次の作用があ
る。
る。
【００１９】圧縮ユニットにおける高圧側経路と低圧側
経路とを連結するサブバイパス経路に設置されたサブ圧
力調整弁は、高圧側経路の圧力が所定圧力Ｂ以上となっ
たときに開弁して、高圧側経路の冷媒を低圧側経路へバ
イパスするよう構成されたことから、高圧側経路内の圧
力が所定圧力Ｂ以上に上昇したときに、高圧側経路から
低圧側経路へ冷媒がバイパスされるので、圧縮ユニット
を停止することなく、この圧縮ユニットの高圧側経路を
高圧から保護できる。
経路とを連結するサブバイパス経路に設置されたサブ圧
力調整弁は、高圧側経路の圧力が所定圧力Ｂ以上となっ
たときに開弁して、高圧側経路の冷媒を低圧側経路へバ
イパスするよう構成されたことから、高圧側経路内の圧
力が所定圧力Ｂ以上に上昇したときに、高圧側経路から
低圧側経路へ冷媒がバイパスされるので、圧縮ユニット
を停止することなく、この圧縮ユニットの高圧側経路を
高圧から保護できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づき説明する。
面に基づき説明する。
【００２１】［Ａ］第一の実施の形態（図１、図２） 図１は、本発明に係る極低温冷凍装置の一実施の形態に
おける冷媒回路を示す回路図である。この実施の形態に
おける極低温冷凍装置１０は、パネルに気体分子を凝縮
または吸着して高真空圧を発生させるクライオポンプに
適用され、上記パネルを極低温（例えば１０〜２０Ｋ）
まで冷却するものであり、圧縮機１１を備えた圧縮ユニ
ット１２と、冷凍機１３とを有して構成される。
おける冷媒回路を示す回路図である。この実施の形態に
おける極低温冷凍装置１０は、パネルに気体分子を凝縮
または吸着して高真空圧を発生させるクライオポンプに
適用され、上記パネルを極低温（例えば１０〜２０Ｋ）
まで冷却するものであり、圧縮機１１を備えた圧縮ユニ
ット１２と、冷凍機１３とを有して構成される。
【００２２】圧縮ユニット１２は、圧縮機１１を配設し
た冷媒配管１５の吸込側（即ち低圧側経路１５Ｂ）にバ
ッファタンク１６が、吐出側（即ち高圧側経路１５Ａ）
に熱交換器１７、オイルセパレータ１８及びアドソーバ
１９が順次配設されたものであり、圧縮機１１が、冷媒
（例えばＨｅガス）を圧縮して高温高圧の加圧冷媒とす
る。
た冷媒配管１５の吸込側（即ち低圧側経路１５Ｂ）にバ
ッファタンク１６が、吐出側（即ち高圧側経路１５Ａ）
に熱交換器１７、オイルセパレータ１８及びアドソーバ
１９が順次配設されたものであり、圧縮機１１が、冷媒
（例えばＨｅガス）を圧縮して高温高圧の加圧冷媒とす
る。
【００２３】熱交換器１７は、圧縮機１１からの高温高
圧冷媒を水または空気と熱交換して、常温の高圧冷媒
（例えば約２０ｋｇ／ｃｍ２程度）とする。オイルセパ
レータ１８は、圧縮機１１内で潤滑・冷却用に使用され
た冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管２１を経て圧
縮機１１へ戻す。更に、アドソーバ１９は、オイルセパ
レータ１８にて除去しきれなかった上記オイルや、この
オイル中の揮発成分を活性炭を用いて吸着し、純度の高
い冷媒を冷凍機１３へ供給する。また、バッファタンク
１６は、冷凍機１３による冷媒の吸込、排出によって発
生する冷媒の圧力脈動を吸収して圧縮機１１へ導くもの
である。
圧冷媒を水または空気と熱交換して、常温の高圧冷媒
（例えば約２０ｋｇ／ｃｍ２程度）とする。オイルセパ
レータ１８は、圧縮機１１内で潤滑・冷却用に使用され
た冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管２１を経て圧
縮機１１へ戻す。更に、アドソーバ１９は、オイルセパ
レータ１８にて除去しきれなかった上記オイルや、この
オイル中の揮発成分を活性炭を用いて吸着し、純度の高
い冷媒を冷凍機１３へ供給する。また、バッファタンク
１６は、冷凍機１３による冷媒の吸込、排出によって発
生する冷媒の圧力脈動を吸収して圧縮機１１へ導くもの
である。
【００２４】上記冷凍機１３は、圧縮ユニット１２にお
けるアドソーバ１９からの常温高圧冷媒（たとえば約２
０ｋｇ／ｃｍ２程度）を導入して断熱膨張を繰り返し、
低温端部２０を極低温（たとえば約１０〜２０Ｋ）に冷
却する。この低温端部２０により、クライオポンプの凝
縮または吸着用のパネルを冷却する。
けるアドソーバ１９からの常温高圧冷媒（たとえば約２
０ｋｇ／ｃｍ２程度）を導入して断熱膨張を繰り返し、
低温端部２０を極低温（たとえば約１０〜２０Ｋ）に冷
却する。この低温端部２０により、クライオポンプの凝
縮または吸着用のパネルを冷却する。
【００２５】この冷凍機１３は、連結配管２２Ａを介し
て圧縮ユニット１２の冷媒配管１５における高圧側経路
１５Ａに接続され、高圧側経路１５Ａからの上記高圧冷
媒が冷凍機１３内へ導入される。また、冷凍機１３は、
連結配管２２Ｂを介して圧縮ユニット１２の冷媒配管１
５における低圧側経路１５Ｂに接続され、冷凍機１３に
て膨張した低圧冷媒（５〜１０ｋｇ／ｃｍ2程度）が低
圧側経路１５Ｂへ導入され、圧縮機１１に戻される。
て圧縮ユニット１２の冷媒配管１５における高圧側経路
１５Ａに接続され、高圧側経路１５Ａからの上記高圧冷
媒が冷凍機１３内へ導入される。また、冷凍機１３は、
連結配管２２Ｂを介して圧縮ユニット１２の冷媒配管１
５における低圧側経路１５Ｂに接続され、冷凍機１３に
て膨張した低圧冷媒（５〜１０ｋｇ／ｃｍ2程度）が低
圧側経路１５Ｂへ導入され、圧縮機１１に戻される。
【００２６】高圧側経路１５Ａ、低圧側経路１５Ｂの内
部圧力は、冷凍機１３の容量及び冷凍機１３の台数によ
って決定される。また、これらの高圧側経路１５Ａと低
圧側経路１５Ｂとは、圧力調整弁としてのメイン圧力調
整弁２３を備えた、バイパス経路としてのメインバイパ
ス配管２４により連結される。上記メイン圧力調整弁２
３は、低圧側経路１５Ｂ内の圧力が所定圧力Ａ（例えば
４ｋｇ／ｃｍ2）以下となったときに開弁して、高圧側
経路１５Ａ内の冷媒を低圧側経路１５Ｂ内へバイパス可
能に構成される。
部圧力は、冷凍機１３の容量及び冷凍機１３の台数によ
って決定される。また、これらの高圧側経路１５Ａと低
圧側経路１５Ｂとは、圧力調整弁としてのメイン圧力調
整弁２３を備えた、バイパス経路としてのメインバイパ
ス配管２４により連結される。上記メイン圧力調整弁２
３は、低圧側経路１５Ｂ内の圧力が所定圧力Ａ（例えば
４ｋｇ／ｃｍ2）以下となったときに開弁して、高圧側
経路１５Ａ内の冷媒を低圧側経路１５Ｂ内へバイパス可
能に構成される。
【００２７】例えば、圧縮ユニット１２における高圧側
経路１５Ａを２１ｋｇ／ｃｍ2とし、低圧側経路１５Ｂ
を５ｋｇ／ｃｍ2とする冷凍機１３を圧縮ユニット１２
に接続し、メイン圧力調整弁２３の設定圧力Ａを４ｋｇ
／ｃｍ2に設定したとする。この時には、圧縮ユニット
１２の低圧側経路１５Ｂがメイン圧力調整弁２３の設定
圧力Ａよりも高いので、メイン圧力調整弁２３が開弁せ
ず、圧縮機１１にて圧縮された全ての冷媒は冷凍機１３
へ供給される。
経路１５Ａを２１ｋｇ／ｃｍ2とし、低圧側経路１５Ｂ
を５ｋｇ／ｃｍ2とする冷凍機１３を圧縮ユニット１２
に接続し、メイン圧力調整弁２３の設定圧力Ａを４ｋｇ
／ｃｍ2に設定したとする。この時には、圧縮ユニット
１２の低圧側経路１５Ｂがメイン圧力調整弁２３の設定
圧力Ａよりも高いので、メイン圧力調整弁２３が開弁せ
ず、圧縮機１１にて圧縮された全ての冷媒は冷凍機１３
へ供給される。
【００２８】この極低温冷凍装置１０において、冷媒が
リークしたり、容量の小さな冷凍機１３が圧縮ユニット
１２に接続されたときには、圧縮ユニット１２の低圧側
経路１５Ｂの圧力が圧縮ユニット１２の耐久性上、常用
を避けたい圧力（例えば３ｋｇ／ｃｍ2）になる場合が
ある。この時には、圧縮ユニット１２の低圧側経路１５
Ｂの圧力がメイン圧力調整弁２３の設定圧力Ａ（例えば
４ｋｇ／ｃｍ2）よりも低い圧力になるので、メイン圧
力調整弁２３が開弁し、高圧側経路１５Ａから低圧側経
路１５Ｂへ冷媒が流れて、低圧側経路１５Ｂが約４ｋｇ
／ｃｍ2に維持される。ここで、図１中の符号２５は安
全弁である。
リークしたり、容量の小さな冷凍機１３が圧縮ユニット
１２に接続されたときには、圧縮ユニット１２の低圧側
経路１５Ｂの圧力が圧縮ユニット１２の耐久性上、常用
を避けたい圧力（例えば３ｋｇ／ｃｍ2）になる場合が
ある。この時には、圧縮ユニット１２の低圧側経路１５
Ｂの圧力がメイン圧力調整弁２３の設定圧力Ａ（例えば
４ｋｇ／ｃｍ2）よりも低い圧力になるので、メイン圧
力調整弁２３が開弁し、高圧側経路１５Ａから低圧側経
路１５Ｂへ冷媒が流れて、低圧側経路１５Ｂが約４ｋｇ
／ｃｍ2に維持される。ここで、図１中の符号２５は安
全弁である。
【００２９】従って、上記実施の形態の極低温冷凍装置
１０によれば、次の効果を奏する。
１０によれば、次の効果を奏する。
【００３０】圧縮ユニット１２の高圧側経路１５Ａと
低圧側経路１５Ｂとを連結するメインバイパス配管２４
に設けられたメイン圧力調整弁２３は、低圧側経路１５
Ｂの圧力が所定圧力Ａ以下となったときに開弁されて、
高圧側経路１５Ａから低圧側経路１５Ｂへ冷媒をバイパ
スすることから、低圧側経路１５Ｂと高圧側経路１５Ａ
との圧力差に関係なく、低圧側経路１５Ｂの圧力が所定
圧力Ａに低下するまでは、高圧側経路１５Ａの冷媒が低
圧側経路１５Ｂへバイパスされず、圧縮機１１にて圧縮
された全ての冷媒が冷凍機１３へ供給されるので、冷凍
機１３単体が有する能力を十分に生かすことができる。
この結果、図２に示すように、低圧側経路１５Ｂ内の圧
力に対し、圧縮ユニット１２から冷凍機１３へ供給する
冷媒の流量を、従来例に比べ広範囲に確保でき、従っ
て、冷凍機１３の能力を最大限に発揮させることができ
る。
低圧側経路１５Ｂとを連結するメインバイパス配管２４
に設けられたメイン圧力調整弁２３は、低圧側経路１５
Ｂの圧力が所定圧力Ａ以下となったときに開弁されて、
高圧側経路１５Ａから低圧側経路１５Ｂへ冷媒をバイパ
スすることから、低圧側経路１５Ｂと高圧側経路１５Ａ
との圧力差に関係なく、低圧側経路１５Ｂの圧力が所定
圧力Ａに低下するまでは、高圧側経路１５Ａの冷媒が低
圧側経路１５Ｂへバイパスされず、圧縮機１１にて圧縮
された全ての冷媒が冷凍機１３へ供給されるので、冷凍
機１３単体が有する能力を十分に生かすことができる。
この結果、図２に示すように、低圧側経路１５Ｂ内の圧
力に対し、圧縮ユニット１２から冷凍機１３へ供給する
冷媒の流量を、従来例に比べ広範囲に確保でき、従っ
て、冷凍機１３の能力を最大限に発揮させることができ
る。
【００３１】なお、上記実施の形態において、圧縮ユニ
ット１２における冷媒配管１５の高圧側経路１５Ａに図
示しない圧力センサを設置し、冷媒のオーバーチャージ
などが原因で高圧側経路１５Ａ内の圧力が上昇したと
き、この圧力を上記圧力センサが検出して圧縮ユニット
１２を停止し、圧縮ユニット１２の高圧側経路１５Ａを
高圧から保護してもよい。
ット１２における冷媒配管１５の高圧側経路１５Ａに図
示しない圧力センサを設置し、冷媒のオーバーチャージ
などが原因で高圧側経路１５Ａ内の圧力が上昇したと
き、この圧力を上記圧力センサが検出して圧縮ユニット
１２を停止し、圧縮ユニット１２の高圧側経路１５Ａを
高圧から保護してもよい。
【００３２】［Ｂ］第二の実施の形態（図３） 図３は、本発明に係る極低温冷凍装置の第二の実施の形
態を示す冷媒回路図である。この第二の実施の形態にお
いて、前記第一の実施の形態と同様な部分は、同一の符
号を付すことにより説明を省略する。
態を示す冷媒回路図である。この第二の実施の形態にお
いて、前記第一の実施の形態と同様な部分は、同一の符
号を付すことにより説明を省略する。
【００３３】この第二の実施の形態の極低温冷凍装置３
０は、前述の極低温冷凍装置１０の構成に加え、圧縮ユ
ニット３４の高圧側経路１５Ａに、この高圧側経路１５
Ａ内の圧力を検出する圧力センサ３１が設置され、さら
に、高圧側経路１５Ａと低圧側経路１５Ｂとが、開閉弁
としての電磁弁３２を備えたサブバイパス配管３３によ
って連結されたものである。
０は、前述の極低温冷凍装置１０の構成に加え、圧縮ユ
ニット３４の高圧側経路１５Ａに、この高圧側経路１５
Ａ内の圧力を検出する圧力センサ３１が設置され、さら
に、高圧側経路１５Ａと低圧側経路１５Ｂとが、開閉弁
としての電磁弁３２を備えたサブバイパス配管３３によ
って連結されたものである。
【００３４】電磁弁３２は、圧力センサ３１にて検出さ
れた高圧側経路１５Ａ内の圧力が所定圧力Ｂ以上となっ
たときに開弁して、高圧側経路１５Ａ内の冷媒を低圧側
経路１５Ｂへバイパスするよう構成される。
れた高圧側経路１５Ａ内の圧力が所定圧力Ｂ以上となっ
たときに開弁して、高圧側経路１５Ａ内の冷媒を低圧側
経路１５Ｂへバイパスするよう構成される。
【００３５】従って、この極低温冷凍装置３０によれ
ば、極低温冷凍装置１０の効果に加え、次の効果を
奏する。
ば、極低温冷凍装置１０の効果に加え、次の効果を
奏する。
【００３６】圧縮ユニット３４の高圧側経路１５Ａと
低圧側経路１５Ｂとが、電磁弁３２を備えたサブバイパ
ス配管３３にて連結され、このサブバイパス配管３３
は、高圧側経路１５Ａに設置された圧力センサ３１の検
出圧力が所定圧力Ｂ以上となったときに開弁して、高圧
側経路１５Ａの冷媒を低圧側経路１５Ｂへバイパスする
よう構成されたことから、高圧側経路１５Ａの圧力が所
定圧力Ｂ以上に上昇したときに、高圧側経路１５Ａから
低圧側経路１５Ｂへ冷媒がバイパスされるので、圧縮ユ
ニット３４を停止することなく、この圧縮ユニット３４
の高圧側経路１５Ａを高圧から保護できる。
低圧側経路１５Ｂとが、電磁弁３２を備えたサブバイパ
ス配管３３にて連結され、このサブバイパス配管３３
は、高圧側経路１５Ａに設置された圧力センサ３１の検
出圧力が所定圧力Ｂ以上となったときに開弁して、高圧
側経路１５Ａの冷媒を低圧側経路１５Ｂへバイパスする
よう構成されたことから、高圧側経路１５Ａの圧力が所
定圧力Ｂ以上に上昇したときに、高圧側経路１５Ａから
低圧側経路１５Ｂへ冷媒がバイパスされるので、圧縮ユ
ニット３４を停止することなく、この圧縮ユニット３４
の高圧側経路１５Ａを高圧から保護できる。
【００３７】［Ｃ］第三の実施の形態（図４） 図４は、本発明に係る極低温冷凍装置の第三の実施の形
態を示す冷媒回路図である。この第三の実施の形態にお
いて、前記第一の実施の形態と同様な部分は、同一の符
号を付すことにより説明を省略する。
態を示す冷媒回路図である。この第三の実施の形態にお
いて、前記第一の実施の形態と同様な部分は、同一の符
号を付すことにより説明を省略する。
【００３８】この第三の実施の形態の極低温冷凍装置４
０は、極低温冷凍装置１０の構成に加え、圧縮ユニット
４３における高圧側経路１５Ａと低圧側経路１５Ｂと
が、サブ圧力調整弁４１を備えたサブバイパス配管４２
にて接続されたものである。
０は、極低温冷凍装置１０の構成に加え、圧縮ユニット
４３における高圧側経路１５Ａと低圧側経路１５Ｂと
が、サブ圧力調整弁４１を備えたサブバイパス配管４２
にて接続されたものである。
【００３９】このサブ圧力調整弁４１は、圧縮ユニット
４３における高圧側経路１５Ａが所定圧力Ｂ以上となっ
たときに開弁して、高圧側経路１５Ａ内の冷媒を低圧側
経路１５Ｂ内へバイパスするよう構成される。
４３における高圧側経路１５Ａが所定圧力Ｂ以上となっ
たときに開弁して、高圧側経路１５Ａ内の冷媒を低圧側
経路１５Ｂ内へバイパスするよう構成される。
【００４０】従って、この実施の形態の極低温冷凍装置
４０においても、前記第一の実施の形態の極低温冷凍装
置１０の効果を奏するほか、次の効果を奏する。
４０においても、前記第一の実施の形態の極低温冷凍装
置１０の効果を奏するほか、次の効果を奏する。
【００４１】圧縮ユニット４３における高圧側経路１
５Ａと低圧側経路１５Ｂとを連結するサブバイパス配管
４２に設置されたサブ圧力調整弁４１は、高圧側経路１
５Ａの圧力が所定圧力Ｂ以上となったときに開弁して、
高圧側経路１５Ａの冷媒を低圧側経路１５Ｂへバイパス
するよう構成されたことから、高圧側経路１５Ａ内の圧
力が所定圧力Ｂ以上に上昇したときに、高圧側経路１５
Ａから低圧側経路１５Ｂへ冷媒がバイパスされるので、
圧縮ユニット４３を停止することなく、この圧縮ユニッ
ト４３の高圧側経路１５Ａを高圧から保護できる。
５Ａと低圧側経路１５Ｂとを連結するサブバイパス配管
４２に設置されたサブ圧力調整弁４１は、高圧側経路１
５Ａの圧力が所定圧力Ｂ以上となったときに開弁して、
高圧側経路１５Ａの冷媒を低圧側経路１５Ｂへバイパス
するよう構成されたことから、高圧側経路１５Ａ内の圧
力が所定圧力Ｂ以上に上昇したときに、高圧側経路１５
Ａから低圧側経路１５Ｂへ冷媒がバイパスされるので、
圧縮ユニット４３を停止することなく、この圧縮ユニッ
ト４３の高圧側経路１５Ａを高圧から保護できる。
【００４２】以上、本発明を上記実施の形態に基づいて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る極低温冷凍
装置によれば、圧縮機ユニットの高圧側経路と低圧側経
路とが、圧力調整弁を備えたバイパス経路により連結さ
れ、上記圧力調整弁は、低圧側経路の圧力が所定圧力以
下となったときに開弁して、高圧側経路から低圧側経路
へ冷媒をバイパスするよう構成されたことから、圧縮ユ
ニットから冷凍機へ供給する冷媒の流量を広範囲に確保
できる。
装置によれば、圧縮機ユニットの高圧側経路と低圧側経
路とが、圧力調整弁を備えたバイパス経路により連結さ
れ、上記圧力調整弁は、低圧側経路の圧力が所定圧力以
下となったときに開弁して、高圧側経路から低圧側経路
へ冷媒をバイパスするよう構成されたことから、圧縮ユ
ニットから冷凍機へ供給する冷媒の流量を広範囲に確保
できる。
【図１】本発明に係る極低温冷凍装置の第一の実施の形
態を示す冷媒回路図である。
態を示す冷媒回路図である。
【図２】図１の極低温冷凍装置において、圧縮ユニット
の低圧側経路内の圧力と、圧縮ユニットから冷凍機へ供
給する冷媒流量との関係を示すグラフである。
の低圧側経路内の圧力と、圧縮ユニットから冷凍機へ供
給する冷媒流量との関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る極低温冷凍装置の第二の実施の形
態を示す冷媒回路図である。
態を示す冷媒回路図である。
【図４】本発明に係る極低温冷凍装置の第三の実施の形
態を示す冷媒回路図である。
態を示す冷媒回路図である。
【図５】従来の極低温冷凍装置を示す冷媒回路図であ
る。
る。
【図６】図５の極低温冷凍装置において、圧縮ユニット
の低圧側経路内の圧力と、圧縮ユニットから冷凍機へ供
給する冷媒流量との関係を示すグラフである。
の低圧側経路内の圧力と、圧縮ユニットから冷凍機へ供
給する冷媒流量との関係を示すグラフである。
１０ 極低温冷凍装置 １１ 圧縮機 １２ 圧縮ユニット １３ 冷凍機 １５ 冷媒配管 １５Ａ 高圧側経路 １５Ｂ 低圧側経路 ２３ メイン圧力調整弁（圧力調整弁） ２４ メインバイパス配管（バイパス経路） ３０ 極低温冷凍装置 ３１ 圧力センサ ３２ 電磁弁（開閉弁） ３３ サブバイパス配管（サブバイパス経路） ３４ 圧縮ユニット ４０ 極低温冷凍装置 ４１ サブ圧力調整弁 ４２ サブバイパス配管（サブバイパス経路） ４３ 圧縮ユニット
Claims (3)
- 【請求項１】 冷媒を圧縮して加圧する圧縮機を備えた
圧縮ユニットと、この圧縮ユニットからの加圧冷媒によ
り極低温を実現する冷凍機と、を有する極低温冷凍装置
において、 上記圧縮機ユニットの高圧側経路と低圧側経路とが、圧
力調整弁を備えたバイパス経路により連結され、 上記圧力調整弁は、低圧側経路の圧力が所定圧力Ａ以下
となったときに開弁して、上記高圧側経路から上記低圧
側経路へ冷媒をバイパスするよう構成されたことを特徴
とする極低温冷凍装置。 - 【請求項２】 上記圧縮ユニットの高圧側経路には、こ
の高圧側経路の圧力を検出する圧力センサが設置され、
また、上記高圧側経路と低圧側経路とが、開閉弁を備え
たサブバイパス経路にて連結され、 上記開閉弁は、上記圧力センサにて検出された圧力が所
定圧力Ｂ以上となったときに開弁して、上記高圧側経路
の冷媒を上記低圧側経路へバイパスするよう構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍装置。 - 【請求項３】 上記圧縮ユニットにおける高圧側経路と
低圧側経路とが、サブ圧力調整弁を備えたサブバイパス
経路にて連結され、 上記サブ圧力調整弁は、上記高圧側経路の圧力が所定圧
力Ｂ以上となったときに開弁して、上記高圧側経路の冷
媒を上記低圧側経路へバイパスするよう構成されたこと
を特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068723A JP2000266416A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 極低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068723A JP2000266416A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 極低温冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266416A true JP2000266416A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13382016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11068723A Pending JP2000266416A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 極低温冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000266416A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019745A1 (de) * | 2003-08-20 | 2005-03-03 | Leybold Vacuum Gmbh | Vakuumvorrichtung |
| US20120255314A1 (en) * | 2011-04-11 | 2012-10-11 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryopump system, compressor, and method for regenerating cryopumps |
| JP2013185480A (ja) * | 2012-03-07 | 2013-09-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | クライオポンプシステム、クライオポンプシステムの運転方法、及び圧縮機ユニット |
| TWI697620B (zh) * | 2018-02-21 | 2020-07-01 | 日商住友重機械工業股份有限公司 | 低溫泵 |
| JP2021063508A (ja) * | 2021-01-20 | 2021-04-22 | 住友重機械工業株式会社 | クライオポンプシステム、クライオポンプシステムの運転方法、冷凍機システム、および冷凍機システムの運転方法 |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP11068723A patent/JP2000266416A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019745A1 (de) * | 2003-08-20 | 2005-03-03 | Leybold Vacuum Gmbh | Vakuumvorrichtung |
| JP2007502960A (ja) * | 2003-08-20 | 2007-02-15 | ライボルト ヴァキューム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 真空装置 |
| US20120255314A1 (en) * | 2011-04-11 | 2012-10-11 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryopump system, compressor, and method for regenerating cryopumps |
| JP2013185480A (ja) * | 2012-03-07 | 2013-09-19 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | クライオポンプシステム、クライオポンプシステムの運転方法、及び圧縮機ユニット |
| US9480934B2 (en) | 2012-03-07 | 2016-11-01 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Cryopump system, and method of operating the same, and compressor unit |
| TWI697620B (zh) * | 2018-02-21 | 2020-07-01 | 日商住友重機械工業股份有限公司 | 低溫泵 |
| JP2021063508A (ja) * | 2021-01-20 | 2021-04-22 | 住友重機械工業株式会社 | クライオポンプシステム、クライオポンプシステムの運転方法、冷凍機システム、および冷凍機システムの運転方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040513 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20051226 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060313 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060328 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060829 |