JPS61277882A - ヘリウム圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はヘリウム圧縮機に係り、特に調１滑油及び電動
機を冷却するための冷却機構に関する。 （従来の技術） ヘリウムを冷媒として使用するヘリウム冷凍装置は、−
２００’ｌ：以下の極低温が容易に得られることから従
来より極低温用として利用されている。 従来の小型ヘリウム冷凍装置は第４図に示す如く高圧ド
ーム形のヘリウム圧縮機ｆｉ＋と膨張機、冷却器等から
なる利用側ユニツ）　［２１とをガス送り管１３１及び
ガス戻し管＋４１で接続してなる回路構造であるが、ヘ
リウムガスの断熱係数かに＝１．６６と高い値を有して
いるため、一般に圧縮比が２〜４程度で使用され、３０
℃程度で吸入したヘリウムガスは吐出側では２０Ｑ℃以
上にもなる。 その結果、高圧ドーム形のヘリウム圧縮ｍ　１１１では
高温による油粘度の低下による潤滑不良、高温にもとづ
く油の劣化及び圧縮機吐出弁の折損等の問題が生じる。 （発明が解決しようとする問題点） か＼る点から、圧縮中のヘリウムガスを冷却するタメに
油インジェクションが実施されており、第４肉において
圧縮機下部に溜められた高圧雰囲気中の潤滑油（以下前
と略称する）を架構１５）の外面に巻き付けられた前コ
イルガに流す過程で、この油コイル闘に熱交換可能とな
して前記架構（５）の外面に巻き付けてなる冷却水フィ
ル蜘によってｌ００℃程度から３０℃程度まで冷却した
後、オリアイス冗を介し前記ガス戻し管（４）内のヘリ
ウムガス中に噴射注入させることにより、圧縮ｍ　［１
１の吐出弁ａ９近辺の温度を１２０〜１３０℃程度まで
低下し得るようにしていたＣ実願昭５９−１８４５）号
参照）。 かくすることによって、吐出弁付近の局部温度を低下さ
せ弁材の温度を低く保持して折損の防止をはかり、また
、油の劣化防止ならびに油粘度増大により各部の摺動部
の潤滑性の向上を果させていた。 しかしながら一方では、油を戻りヘリウムガス中に注入
しているために、（イ）吐出弁α９に対する衝撃力が別
途発生する、

【口】′？Ｆｊｉ圧縮が相当貴行なわれる
ことｌこより圧縮機＋１１の各部に応力が発生する・Ｉ
／ｉ圧縮機＋１１の運転圧力、主として差圧の変動によ
りインジェクション量の大巾な変化による適正量の制御
が困難である、等の欠点は免れ得なかった。 また、ヘリウムガスの熱容量はフロンガスに比して％〜
ｌ／１０８度と小さいため、ヘリウムガスで電動機（７
）のフィルを冷却するのが困難である点から圧縮機の外
部に水を流通させる熱交換器を巻きつけて、１０℃〜３
０℃程度の冷水を流して電動機（７）のコイルを冷却す
るのが一般的であったが、架Ｗにフィルを巻きつけるの
が複雑な手数を要していて製作困難であった。 このように従来のヘリウム圧縮機が種々の問題点を有し
ている事実に対処して本発明は成されたものであって、
圧縮機の油溜め内に簡単な構造の熱交換器を設けると共
に、通常の圧縮機が普遍的に備えている油ポンプの機能
を利用することによって、冷却された油により圧縮機本
体、圧縮機用電動機及び圧縮中のガスを有効に冷却する
と共に、ガス冷却を油インジェクションに殆ど又は全く
依存することなく行わしめて油圧縮の現象を可及的に低
減せしめ、もって尚滑性能を安定的に高めて装置の信頼
性向上をはかる点を目的とする。 （問題点を解決するための手段） しかして本発明は圧縮機本体（６１と電動機（７）とを
上下関係に配置し、かつ軸（１０）を共通させて架構渇
１内に収設し、冷媒にヘリウムを用いてなる圧縮機にお
いて、冷却水を流通させる伝熱管からなる熱交換器０３
１を前記架構１５）内の油溜め（８）に配設する一方、
前記軸＋１０１内に該軸（１０）方向に延設した通路を
備えて前記油溜め（８］の油を前記電動機（７）の上部
に供給し得るポンプ機構（！１１を圧縮機＋１１に付設
した構成としたものである。 （作用） 本発明は前記熱交換器［１３１によって油溜め（８１に
存する曲を冷却し、同時に冷却された油をポンプ機構（
１旧こより電動機（７）の上部に供給して電動機［７）
巻線の上部より落下せしめて巻線を冷却することが可能
である。 （実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す、
る。 第１図は本発明の第１実施例を示し、■】は高圧ドーム
形のヘリウム圧縮機で膨！ＩＩ！機、冷却器等からなる
利用側ユニット

【２）との間をガス送り管【３１及びガ
ス戻し管（４）で循環的に接続せしめてヘリウム冷凍装
置を構成している。 圧縮機Ｈ１の架構（５）内には電動機（以下モータと称
す）（７）とロータリ形圧縮機本体（６）とを上下の関
係で配置し、かつ同軸直結させて収納せしめており、そ
して架構（５）の内底部を油溜め（８］となしている。 叙上の構成になる圧縮機Ｈ１は前記前溜め（８１内に熱
交換器（１３１を配設せしめているが、この熱交換器１
１３１は伝熱管を例えば２重コイル状に巻装してなる構
造であって、これを油溜め＋８１内に立設せしめている
。 上記熱交換器（１３）は両端部を架構１５）に気密貫通
させて外方に取り出して、一端部を冷却水系の送り管旧
）に、他端部を同じく戻り管ＱＩ５）に夫々接続せしめ
て、冷却水循環回路ζこ形成している。 圧縮機＋１１はさらに、第２図に示す如く圧縮機本体１
６１とモータ（７）とに共通の軸（１０）を中空軸に形
成して該中空部を通路となすと共に、前記中空部内にリ
ボン状の捩り、［ｆｌｌ＋を介挿させているが、この捩
り板＋ＩＩ＋は圧縮機本体（６）の回転方向と捩り方向
とに相関々係を有するものであって、らせんが油溜め（
８）に向けて下向きに前進する如きらせん送りになって
いることが必要である。 しかして前記軸［０１の上端部には、開口を塞がせて円
盤ｔ１２１を水平に横設し固着させていると共に該円盤
＋１２１の直下の軸周部分に複数個の礼α０を分散して
穿設せしめている。 かく構成した圧縮機【１１は、モータ（７）に通電して
態動すると、圧縮機本体（６１において圧縮されたヘリ
ウムガスは、ガス送り管（３１の途中に設けられた冷却
器＋９１で冷却された後、約２２　ａｔｇの高圧ガスの
状態で利用個ユニット（２１で膨張しかつ冷却作用をな
し、そして冷却部を−２６３〜−２４３℃（１０〜３０
°Ｋ）に冷却し、約６　ａｔｇの低圧ガスとなって圧縮
機（１１に戻る。 この冷凍運転中に前記油溜め（８］内の、油αａが高温
となってくると、これを図示しない温度検出器が検出し
て熱交換器ａ３Ｉに接続した送り管Ｑ４１中に介設して
なる流量制御弁（図示せず）に開弁指令を発する結果、
熱交換器Ｑ３１に冷却水が流れて油α＆を伝熱管壁を介
し直接的に冷却し、油温を約６０〜７０℃の一定温度に
保持せしめる。　　　　　　゛この場合に、冷却水によ
って油の冷却が十分ζこ成されるところから、この冷却
された油（＋８１が圧縮機本体（６１を直接冷却する口 また、油溜め（８）の冷却された油αａは捩り板（１１
１のポンプ作用によって軸（Ｉ０１内中空邪を昇ってモ
ータ（７）上部に至り、円盤α２と衝突して孔（１６１
から飛び出して再び円盤ｔ＋２１に衝突し、遠心力によ
り散布された後、降下してモータ（７］の固定子と回転
子の間または圧縮機本体【６１の側方を通って油溜め（
８１に戻る。 従って冷却された油［＋８１によってモータ【７）も冷
却される。 勿論、本来の圧ａｍ潤滑用に利用される油α＆は、軸１
１Ｑ＋側面に沿う給油孔ｔｎ、ｌ２Ｄ）から尚滑面（軸
受及び圧ｉ機フェイス面等）を通り圧縮室曲に至り、弁
（」９）を通り吐出され、下部の油溜め（８）に戻るの
で、圧縮中のガスは、冷却されて吐出ガス温度を十分低
下させることが可能である。 なお、第１図々示例は前記捩り板ｎｔ＋の下端邪に軸１
１０１を回転中心とした回転翼訂を横設せしめて１泊溜
め（８）内の油Ｑ８１を攪拌し得るように構成している
ので、油Ｕは熱交換器０３１の伝熱管とより接触して冷
却が促進される。 次に、＠３図に示す第２実施例について説明するが、前
記第１実施例と同じ構造については詳細な説明は省略す
る。 この第２実施例は圧縮機本体１６】とモータ（７）との
配置が逆関係の上下、すなわち圧縮機本体１６）が上で
モータ（７）が下の配置となっているのが基本的に異な
っていて、従って共通の軸（１０）は中間部のモータ（
７）に対し直上方となる位置まで中空に形成して、この
中空部の上端に連絡させたノズル囚、固をモータ（７）
の直上部に、軸１１０１と一体に横設せしめる一方、中
望部内には第１実施例と同じく捩り板曲を挿設せしめて
いる。 この例においても、熱交換器αＪが泊溜めｆｉ＋で油（
（８）を冷却し、この油が圧縮機本体（６１の本来の潤
滑に利用される一方、捩り板＋１１１によってモータ（
７）上方に導かれ、モータ＋７）を冷却する点は第１実
施例と同じである。 なお、第１実施例と第２実施例とは圧縮機本体（６１と
電動機（７）との上下関係が逆になっているが、いずれ
が上部に配置されても同様の作用を奏するものである。 また、両実施例において捩り板（１１］はポンプ機構と
なるものであって、か−るポンプ作用を同様に行い得る
他の変型は、また当然可能であり、例えば通常の圧縮機
において回転軸に関連して給油ポンプが付設されてなる
構造を、若干の改良を施すことによって本発明に適用し
得ることは言うまでもなく、各種の変型もまた本発明に
包含される。 （発明の効果） 本発明は以上述べた構成及び作用をなすものであって、
油溜め（８）内に設けた熱交換器＋１３１に冷却水を流
通して油を直接的に冷却せしめており、さらにこの冷却
された油をポンプ機構（ｌ旧こよって電動機（７）上部
に送り、電動機（７）に散布し冷却せしめる構成である
から、圧縮機外部に冷媒と潤滑油との水冷却熱交換器の
巻付が不用になり、圧縮機本体（６）及び電動機（７）
巻線の温度が過度に上昇することは抑えられて、吐出弁
の破損、油の劣化、！動機（７）の過熱を防止し得ると
共に、吐出ガス温度を最通な値に低下させることが可能
である。 ま・た、ガス戻し管への油インジェクションを行う必要
が全くなく、油圧縮の過量による圧縮機損傷、吐出弁の
破損、制御の不安定さにもとづく油温の変動などのイン
ジェクションの実施による不都合は解消されて安定した
油潤滑を実現できるので信頼性の高いヘリウム圧縮機を
提供し得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る装置回路図、第２図及
び第３図は本発明の各実施例の略示構造図、第４図は従
来のヘリウム冷凍装置回路図であ゛る。 （６１・・・架構、１６）・・・圧縮機本体。 （７）・・・電動機、（８１・・・油溜め。 ＋１０１・・・軸、　　ｆｌｌ＋・・・ポンプ機構。 ＬＩ３１・・・熱交換器。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮機本体（６）と電動機（７）とを上下関係に配
   置し、かつ軸（１０）を共通させて架構（５）内に収設
   し、冷媒にヘリウムを用いてなる圧縮機において、冷却
   水を流通させる伝熱管からなる熱交換器（１３）を前記
   架構（５）内の油溜め（８）に配設する一方、前記軸（
   １０）内に該軸（１０）方向に延設した通路を備えて前
   記油溜め（８）の油を前記電動機（７）の上部に供給し
   得るポンプ機構（１１）を圧縮機（１）に付設したこと
   を特徴とするヘリウム圧縮機。