CN117905671A - 油润滑式的超低温制冷机用压缩机及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减轻冷却器的负担的超低温制冷机用压缩机。本发明提供一种对超低温制冷机(10)的制冷剂气体进行压缩的油润滑式的超低温制冷机用压缩机(12)。压缩机(12)具备：液冷热交换器(24)，通过使制冷剂气体和/或油与冷却液进行热交换从而冷却制冷剂气体和/或油；及冷却控制器(70)，其构成为，获取向液冷热交换器(24)供给的冷却液的供给温度，并根据获取到的冷却液的供给温度来控制液冷热交换器(24)的冷却液流量和/或压缩机(12)的排出热量。

Description

油润滑式的超低温制冷机用压缩机及其运行方法

本申请主张基于2022年10月18日申请的日本专利申请第2022-167002号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种油润滑式的超低温制冷机用压缩机及其运行方法。

背景技术

以往，提出了一种带有双后冷却器的油润滑氦气压缩机(例如，参考专利文献1)。该压缩机内置有对氦气及油进行冷却的两个后冷却器(即，水冷式后冷却器和气冷式后冷却器)。气冷式后冷却器与水冷式后冷却器串联或并联配置。通过使气冷式后冷却器的风扇工作来提供水冷式后冷却器的冷却水回路被封闭时的冗余性。

专利文献1：日本特开2019-505751号公报

超低温制冷机例如通常使用于对超导磁铁等在超低温下动作的超低温装置进行超低温冷却。超低温装置可以包括超低温制冷机的压缩机等发热的各种设备。这种发热设备时常通过附设于超低温装置的共用的冷却器进行冷却。典型地，冷却器可以采用例如气冷冷却机等向各发热设备供给冷却液的形式。

冷却器的冷却能力会受环境温度等外部因素的影响。例如，在夏季等环境温度较高的情况下，与冬季等温度较低的情况相比，冷却能力有可能会大幅下降(例如，在气冷制冷机的情况下，有时会下降几十％)。存在冷却器的冷却能力会因这种外部因素或超低温装置的运行状况所导致的发热增加等各种因素而吃紧或不足的风险。在发热设备的温度因冷却能力不足而过度上升的情况下，该设备有可能会产生性能下降或异常动作。这有可能会妨碍超低温装置的运转。

发明内容

本发明的一个实施方式的示例性目的之一在于，提供一种能够减轻冷却器的负担的超低温制冷机用压缩机。

根据本发明的一实施方式，提供一种对超低温制冷机的制冷剂气体进行压缩的油润滑式的超低温制冷机用压缩机。超低温制冷机用压缩机具备：液冷热交换器，通过使制冷剂气体和/或油与冷却液进行热交换从而冷却制冷剂气体和/或油；及冷却控制器，其构成为，获取向液冷热交换器供给的冷却液的供给温度，并根据获取到的冷却液的供给温度来控制液冷热交换器的冷却液流量和/或超低温制冷机用压缩机的排出热量。

根据本发明的一实施方式，提供一种对超低温制冷机的制冷剂气体进行压缩的油润滑式的超低温制冷机用压缩机的运行方法。超低温制冷机用压缩机具备液冷热交换器，该液冷热交换器通过使制冷剂气体和/或油与冷却液进行热交换从而冷却制冷剂气体和/或油。所述方法包括如下步骤：获取向液冷热交换器供给的冷却液的供给温度；及根据获取到的冷却液的供给温度来控制液冷热交换器的冷却液流量和/或超低温制冷机用压缩机的排出热量。

另外，以上构成要件的任意组合或在方法、装置及***等之间相互替换本发明的构成要件和表述的方式也作为本发明的实施方式而有效。

根据本发明，提供一种能够减轻冷却器的负担的超低温制冷机用压缩机。

附图说明

图1是概略地表示实施方式所涉及的超低温装置的图。

图2是概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机的图。

图3是概略地表示实施方式所涉及的冷却控制器的另一例的图。

图4是概略地表示实施方式所涉及的冷却控制器的又一例的图。

图5是概略地表示实施方式所涉及的冷却控制器的又一例的图。

图中：10-超低温制冷机，12-压缩机，16-压缩机主体，24-液冷热交换器，26-气冷热交换器，70-冷却控制器，75-控制阀，76-阀控制器，80-压缩机马达。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下说明及附图中，对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号，并适当省略重复说明。在各附图中，为了便于说明，简单地设定了各部的缩尺和形状，除非有特别说明，否则其并作限定性解释。实施方式为示例，其并不对本发明的范围进行任何限定。实施方式中记载的所有特征或其组合并非一定是发明的本质。

图1是概略地表示实施方式所涉及的超低温装置100的图。超低温装置100例如可以为超导磁铁装置。超导磁铁装置例如可以作为单晶拉制装置、NMR(Nuclear MagneticResonance(核磁共振))***、MRI(Magnetic Resona nce Imaging(核磁共振成像))***、回旋加速器等加速器、核聚变***等高能物理***或者其他强磁场利用设备(未图示)的磁场源而搭载于强磁场利用设备上，从而产生该设备所需的强磁场。

超低温装置100具备超低温制冷机10以进行超导磁铁的超低温冷却。超低温制冷机10具备油润滑式的超低温制冷机用压缩机(以下，还简称为压缩机)12和冷头14。

压缩机12在压缩制冷剂气体时产生压缩热。并且，超低温装置100除了具备压缩机12以外，还可以包括可能会发热的至少一个设备102_1～102_n。例如，在超低温装置100为MRI***(或其一部分)的情况下，设备102可以包括梯度线圈、梯度放大器、RF放大器等。

为了冷却以压缩机12为代表的这些可能会发热的设备102，超低温装置100设置有冷却器110，该冷却器110构成为，对冷却液进行温度调节并使其循环。冷却器110在压缩机12及设备102中共用。冷却器110例如为冷却机(chiller)，例如可以为气冷式或其他冷却方式的冷却机。作为示例性结构，冷却器110构成为向设置于超低温装置100的热交换器104供给冷却液(例如，冷却水)。并且，冷却器110构成为从热交换器104回收使用于冷却的冷却液并重新冷却该冷却液。

热交换器104上连接有分别通往压缩机12及设备102的冷却液管路106。从冷却器110供给过来的被冷却的冷却液与冷却液管路106的冷却液之间的热交换在热交换器104中进行，由此，对冷却液管路106的冷却液进行冷却。冷却液供给至压缩机12及设备102以对它们进行冷却。用于冷却的冷却液通过冷却液管路106回收至热交换器104，并重新进行冷却。

图2是概略地表示实施方式所涉及的超低温制冷机10的图。

压缩机12构成为，从冷头14回收超低温制冷机10的制冷剂气体，并对回收的制冷剂气体进行加压之后重新向冷头14供给制冷剂气体。压缩机12还被称为压缩机单元。冷头14还被称为膨胀机，其具有室温部14a和低温部14b(还被称为冷却台)。制冷剂气体还被称为工作气体，其通常使用氦气，但也可以使用其他适当的气体。压缩机12和冷头14构成超低温制冷机10的制冷循环，由此低温部14b被冷却至所希望的超低温。低温部14b例如能够对超导磁铁等被冷却物进行冷却。

作为一例，超低温制冷机10为单级式或二级式的吉福德-麦克马洪(Giff ord-McMahon；GM)制冷机，但也可以为脉管制冷机、斯特林制冷机或其他类型的超低温制冷机。冷头14根据超低温制冷机10的类型而具有不同的结构，但就压缩机12而言，不管超低温制冷机10的类型如何，可以使用以下说明的结构。

另外，通常，从压缩机12供给至冷头14的制冷剂气体的压力和从冷头14回收至压缩机12的制冷剂气体的压力均远高于大气压，可以将它们分别称为第1高压及第2高压。为了便于说明，将第1高压及第2高压分别简称为高压及低压。典型地，高压例如为2～3MPa。低压例如为0.5～1.5MPa，例如约为0.8MPa。

压缩机12具备压缩机主体16、制冷剂气体管路18、油循环管路20及压缩机冷却***22。在图2中，为了便于理解，用实线示出了制冷剂气体管路18，用虚线示出了油循环管路20。压缩机冷却***22构成为，具备液冷热交换器24及气冷热交换器26从而冷却制冷剂气体管路18及油循环管路20(详细内容待留后述)。并且，压缩机12具备容纳压缩机主体16、制冷剂气体管路18、油循环管路20及压缩机冷却***22等压缩机12的各构成要件的压缩机壳体28。

压缩机主体16构成为，在内部压缩从其吸入口吸入的制冷剂气体，并将其从吐出口吐出。在压缩机主体16中，为了进行冷却和润滑而使用油，吸入的制冷剂气体在压缩机主体16内直接暴露于该油。因此，制冷剂气体以混入有些许油的状态从吐出口送出。

压缩机主体16例如可以为涡漩式泵、回转式泵或提升制冷剂气体的压力的其他泵。压缩机主体16可以构成为吐出恒定的制冷剂气体流量。或者，压缩机主体16也可以构成为使吐出的制冷剂气体流量可变。压缩机主体16还被称为压缩仓。

制冷剂气体管路18具备吐出端口30、吸入端口31、吐出流路32及吸入流路33。吐出端口30是为了从压缩机12送出由压缩机主体16升压至高压的制冷剂气体而设置于压缩机壳体28的制冷剂气体的出口，吸入端口31是为了将低压的制冷剂气体回收到压缩机12中而设置于压缩机壳体28的制冷剂气体的入口。吐出流路32及吸入流路33容纳于压缩机壳体28内。压缩机主体16的吐出口通过吐出流路32与吐出端口30连接，吸入端口31通过吸入流路33与压缩机主体16的吸入口连接。

吐出流路32上设置有构成压缩机冷却***22的液冷热交换器24及气冷热交换器26。而且，在吐出流路32上的压缩机冷却***22的下游还设置有油分离器34及吸附器35。

油分离器34的设置目的在于从制冷剂气体中分离出通过压缩机主体16而混入到制冷剂气体中的油。吸附器35的设置目的在于利用吸附从制冷剂气体中去除残留在制冷剂气体中的例如气化的油或其他污染成分。油分离器34与吸附器35串联连接。在吐出流路32上，油分离器34配置于压缩机主体16侧，吸附器35配置于吐出端口30侧。

设置有将油分离器34连接到压缩机主体16的回油管路21。通过回油管路21，能够使由油分离器34回收的油返回到压缩机主体16。可以在回油管路21的途中设置去除由油分离器34分离的油中所含的尘埃的过滤器和控制返回到压缩机主体16的油量的节流孔。

另一方面，吸入流路33上设置有储罐36。储罐36设定为用于去除从冷头14返回到压缩机12的低压的制冷剂气体所包含的脉动的容积。

并且，制冷剂气体管路18上设置有以绕过压缩机主体16的方式将吐出流路32连接到吸入流路33的制冷剂气体旁通阀38。作为一例，制冷剂气体旁通阀38在油分离器34与吸附器35之间从吐出流路32分支并在压缩机主体16与储罐36之间连接于吸入流路33。制冷剂气体旁通阀38的设置目的在于控制制冷剂气体流量和/或使压缩机12停止时的吐出流路32与吸入流路33之间的压力得到均衡。

压缩机12的制冷剂气体管路18与冷头14连接。冷头14的室温部14a设置有高压端口40及低压端口41。高压端口40通过高压配管42与吐出端口30连接，低压端口41通过低压配管43与吸入端口31连接。

油循环管路20以经由压缩机冷却***22(即，液冷热交换器24及气冷热交换器26)的方式将压缩机主体16的油出口连接到油入口。因此，从压缩机主体16流出的油能够被压缩机冷却***22冷却之后重新流入到压缩机主体16。

在该实施方式中，如后述，油循环管路20在压缩机冷却***22中分支成多个(在该例子中为两个)油流路。这些分支的油流路在压缩机冷却***22与压缩机主体16的油入口之间重新合流。

油循环管路20上可以设置有控制流过内部的油流量的节流孔。并且，油循环管路20上可以设置有去除油中所含的尘埃的过滤器。这些节流孔和过滤器例如可以设置于油循环管路20的下游侧(即，压缩机冷却***22与压缩机主体16的油入口之间)。

如上所述，压缩机冷却***22具备液冷热交换器24及气冷热交换器26。液冷热交换器24与气冷热交换器26串联连接，液冷热交换器24设置于气冷热交换器26的上游。因此，通过伴随压缩机主体16内的制冷剂气体的压缩而产生的压缩热而被加热的油及高压的制冷剂气体先从压缩机主体16流入液冷热交换器24进行冷却，接着流入气冷热交换器26。

在该实施方式中，液冷热交换器24作为压缩机12的主冷却装置而搭载于压缩机12上，气冷热交换器26则作为压缩机12的备用冷却装置而搭载于压缩机12上。因此，液冷热交换器24可以在压缩机12运行时始终工作，气冷热交换器26可以在液冷热交换器24正常工作时不工作，并且在液冷热交换器24因故障等而不工作时或其冷却能力下降时工作。因此，气冷热交换器26可以构成为根据油或制冷剂气体的温度传感器等设置于压缩机12的传感器的输出来切换自身的开启和关闭。

液冷热交换器24具备通过制冷剂气体与冷却液之间的热交换来冷却制冷剂气体的第1部分24a和通过油与冷却液之间的热交换来冷却油的第2部分24b。第1部分24a在吐出流路32上配置于压缩机主体16与油分离器34之间，更具体而言，配置于压缩机主体16的吐出口与气冷热交换器26之间，用于冷却流过吐出流路32的制冷剂气体。第2部分24b在油循环管路20上配置于压缩机主体16的油出口与气冷热交换器26之间，用于冷却流过油循环管路20的油。

作为冷却液，典型地使用水(例如，自来水、工业用水等)，但也可以使用其他适当的冷却液。冷却液管路106的供给侧与压缩机12的冷却液入口端口60连接，冷却液管路106的回收侧与压缩机12的冷却液出口端口61连接。因此，冷却液从冷却液管路106的供给侧通过冷却液入口端口60供给至压缩机12。来自冷却液入口端口60的冷却液供给至液冷热交换器24的第1部分24a及第2部分24b从而冷却制冷剂气体及油。液冷热交换器24中已用于冷却的冷却液通过冷却液出口端口61从压缩机12排出至冷却液管路106的回收侧。如此，压缩机主体16中产生的压缩热与冷却液一并排出到压缩机12的外部。冷却液例如可以利用公知的水冷机等冷却液循环装置(例如，图1所示的冷却器110)而被冷却，并且经由冷却液管路106重新供给至压缩机12。

并且，气冷热交换器26具备冷却风扇50、配置成被冷却风扇50强制冷却的第1油管路46及配置成旁通第1油管路46且被冷却风扇50强制冷却的第2油管路48。

第1油管路46和第2油管路48为配置于气冷热交换器26内的油循环管路20的一部分。第2油管路48在气冷热交换器26的上游(即，液冷热交换器24与气冷热交换器26之间)从油循环管路20分支并且在气冷热交换器26的下游(即，气冷热交换器26与压缩机主体16的油入口之间)与第1油管路46重新合流。

作为示例性结构，冷却风扇50以通过其工作从气冷热交换器26向外部排出空气的方式设置于压缩机壳体28。压缩机壳体28中的包围气冷热交换器26的部分设置有两个空气导入口52，通过冷却风扇50的工作，空气从外部通过这些空气导入口52流向气冷热交换器26。从一个空气导入口52吹入气冷热交换器26内的空气流用于制冷剂气体管路18和第1油管路46的强制气冷，从另一个空气导入口52吹入气冷热交换器26内的另一个空气流用于第2油管路48的强制气冷。在图2中，为了便于理解，用粗箭头示意地示出了这些空气流。

另外，气冷热交换器26的冷却风扇50也可以生成与上述例子相反方向的空气流，可以构成为从外部向气冷热交换器26内送风。冷却风扇50也可以构成为对制冷剂气体管路18、第1油管路46及第2油管路48喷吹空气。

在超低温制冷机10的运行期间，从冷头14回收至压缩机12的制冷剂气体从低压端口41通过低压配管43流入压缩机12的吸入端口31。制冷剂气体经由吸入流路33上的储罐36回收至压缩机主体16的吸入口。制冷剂气体被压缩机主体16压缩而升压。从压缩机主体16的吐出口送出的制冷剂气体被液冷热交换器24及气冷热交换器26冷却，进而经由油分离器34及吸附器35从吐出端口30离开压缩机12。制冷剂气体经由高压配管42和高压端口40供给至冷头14的内部。

从压缩机主体16的油出口流出的油通过油循环管路20流入液冷热交换器24，并在液冷热交换器24中通过油与冷却液之间的热交换而被冷却。被冷却的油从液冷热交换器24流入气冷热交换器26。油在气冷热交换器26内分支并流过第1油管路46和第2油管路48。在冷却风扇50正在工作的情况下，油在流过第1油管路46和第2油管路48时被空气冷却。从气冷热交换器26流出的油通过油循环管路20返回到压缩机主体16的油入口。

在该实施方式中，压缩机12具备冷却控制器70，该冷却控制器70构成为，获取向液冷热交换器24供给的冷却液的供给温度，并根据获取到的冷却液的供给温度来控制液冷热交换器24的冷却液流量。冷却控制器70构成为，将获取到的冷却液的供给温度与温度阈值进行比较，并在供给温度超过了温度阈值的情况下限制液冷热交换器24的冷却液流量。

冷却控制器70具备第1温度传感器72，该第1温度传感器72测定向液冷热交换器24供给的冷却液的供给温度。第1温度传感器72设置于冷却液管路106的供给侧，在该例子中，第1温度传感器72设置在压缩机12内的冷却液入口端口60与液冷热交换器24之间。第1温度传感器72也可以设置于冷却液入口端口60。第1温度传感器例如可以为热敏电阻。

而且，冷却控制器70具备：冷却液旁通阀74，与液冷热交换器24并联连接；及阀控制器76，构成为在冷却液的供给温度超过了温度阈值的情况下打开冷却液旁通阀74或增加其开度。

冷却控制器70和/或阀控制器76在硬件结构方面由以计算机的CPU或存储器为代表的元件或电路来实现，在软件结构方面由计算机程序等来实现，但在图中，适当描绘成了通过它们的协作来实现的功能框。本领域技术人员应当可以理解，这些功能框可以通过硬件和软件的组合以各种形式实现。

阀控制器76可以为阀驱动电路(阀驱动器)，也可以内置于冷却液旁通阀74或其他阀。或者，阀控制器76也可以设置于阀的外部并与阀连接。

冷却控制器70例如如下动作。首先，获取向液冷热交换器24供给的冷却液的供给温度。该冷却液温度由第1温度传感器72测定。表示测定温度的信号从第1温度传感器72输出，并传送至阀控制器76。阀控制器76接收来自第1温度传感器72的测定温度信号。如此，阀控制器76能够获取向液冷热交换器24供给的冷却液的供给温度。

阀控制器76根据获取到的冷却液的供给温度来控制液冷热交换器24的冷却液流量。具体而言，例如，阀控制器76将获取到的冷却液的供给温度与温度阈值进行比较。冷却液旁通阀74可以为开闭阀。此时，阀控制器76根据比较结果来开闭冷却液旁通阀74。或者，冷却液旁通阀74也可以为流量控制阀。此时，阀控制器76可以根据比较结果来开闭冷却液旁通阀74或调整其开度。

温度阈值可以根据由冷却器110供给的冷却液的温度的规格上的上限温度(例如，30℃左右)来设定，例如可以等于该上限温度。温度阈值可以根据设计者的经验上的见解或由设计者进行的实验或模拟试验等来适当设定。温度阈值可以预先设定，并存储于阀控制器76中。

若冷却液的供给温度低于温度阈值，则阀控制器76关闭冷却液旁通阀74。此时，从冷却液管路106供给过来的冷却液流入液冷热交换器24。因此，冷却液利用于液冷热交换器24内的制冷剂气体及油的冷却。

另一方面，若冷却液的供给温度超过了温度阈值，阀控制器76打开冷却液旁通阀74。此时，从冷却液管路106供给过来的冷却液可以流过冷却液旁通阀74和液冷热交换器24这两者。然而，由于液冷热交换器24的流路阻力通常较大，因此实际上，冷却液的大部分或实质上全部流过冷却液旁通阀74而不会流过液冷热交换器24。

另外，在冷却液旁通阀74为能够控制开度的类型的情况下，若冷却液的供给温度超过了温度阈值，则阀控制器76可以增加冷却液旁通阀74的开度。若冷却液的供给温度低于温度阈值，则阀控制器76可以减小冷却液旁通阀74的开度。采用这种结构，也能够在向液冷热交换器24供给的冷却液的温度高时限制液冷热交换器24的冷却。并且，若冷却液温度下降，则可以缓和或解除该限制。

如上所述，可能会出现如下情况：冷却器110的冷却能力受到环境温度等外部因素或其他因素的影响而变得不足，这会导致从冷却器110供给到压缩机12的冷却液的供给温度升高。根据实施方式，冷却控制器70能够利用冷却液旁通阀74来限制液冷热交换器24的冷却液流量。冷却液通过冷却液旁通阀74迂回液冷热交换器24，其结果，冷却液几乎(或完全)不会供给至液冷热交换器24，液冷热交换器24的冷却作用会被限制或实际上消失。压缩机12能够减少释放到冷却器110的散热量，即，能够减轻冷却器110的负担。

如此产生的冷却器110的余力可以利用于需要散热的超低温装置100内的其他设备102的冷却。由此，能够应对冷却器110中可能会产生的冷却能力不足及由此引起的问题，从而能够使超低温装置100继续运行。

而且，冷却控制器70可以构成为，若向液冷热交换器24供给的冷却液的供给温度超过了温度阈值，则使气冷热交换器26工作。如此一来，尽管限制了向上述液冷热交换器24供给的冷却液，但压缩机12还能够使用气冷热交换器26或同时使用液冷热交换器24及气冷热交换器26来维持冷却。

此时，例如，阀控制器76可以构成为，不仅控制冷却液旁通阀74，而且还控制冷却风扇50。阀控制器76可以使冷却风扇50与基于冷却液的供给温度的上述冷却液旁通阀74的动作联动地工作。

即，在冷却液的供给温度超过了温度阈值时，阀控制器76打开冷却液旁通阀74，并且使气冷热交换器26工作(开启冷却风扇50)。另一方面，在冷却液的供给温度低于温度阈值时，阀控制器76关闭冷却液旁通阀74，并且不让气冷热交换器26工作(关闭冷却风扇50)。该温度阈值可以为与用于开闭冷却液旁通阀74的上述温度阈值相同的值。

通过使气冷热交换器26工作，由压缩机12产生的热量会与气冷热交换器26的空气流一并被释放到压缩机12的周围。根据情况，这会导致周围温度的过度上升，还有可能会对周围的设备带来不良影响。

为了解决这个问题，冷却控制器70可以构成为，获取周围温度，并根据获取到的周围温度来停止气冷热交换器26。与此同时或取而代之，冷却控制器70还可以构成为，获取周围温度，并根据获取到的周围温度来解除液冷热交换器24的冷却液流量的限制。

为了获取周围温度，冷却控制器70可以具备测定周围温度的周围温度传感器54。周围温度传感器54例如配置在气冷热交换器26附近的压缩机壳体28上。周围温度传感器54也可以设置于冷却风扇50上。

例如，冷却控制器70(例如，阀控制器76)获取由周围温度传感器54测得的周围温度，并将该周围温度与规定的周围温度阈值进行比较。若周围温度低于周围温度阈值，则冷却控制器70使气冷热交换器26工作。与此同时或取而代之，冷却控制器70如上所述限制液冷热交换器24的冷却液流量(例如，打开冷却液旁通阀74)。另一方面，若周围温度超过了周围温度阈值，则冷却控制器70使气冷热交换器26停止工作。与此同时或取而代之，冷却控制器70解除液冷热交换器24的冷却液流量的限制(例如，关闭冷却液旁通阀74)。

图3是概略地表示实施方式所涉及的冷却控制器70的另一例的图。冷却控制器70除了具备上述第1温度传感器72及阀控制器76以外，还可以具备与液冷热交换器24串联连接的控制阀75。控制阀75可以为开闭阀。或者，控制阀75也可以为流量控制阀。冷却控制器70可以构成为，根据从第1温度传感器72获取的冷却液的供给温度来开闭控制阀75或调整其开度，由此控制液冷热交换器24的冷却液流量。

例如，阀控制器76将从第1温度传感器72获取的冷却液的供给温度与温度阈值进行比较。若冷却液的供给温度低于温度阈值，则阀控制器76打开控制阀75。此时，从冷却液管路106供给过来的冷却液流入液冷热交换器24。因此，冷却液利用于液冷热交换器24内的制冷剂气体及油的冷却。另一方面，若冷却液的供给温度超过了温度阈值，则阀控制器76关闭控制阀75。此时，从冷却液管路106供给过来的冷却液会被切断。因此，冷却液不会利用于液冷热交换器24内的冷却。

此时，压缩机12也能够减少释放到冷却器110的散热量来应对冷却液的温度上升，从而减轻冷却器110的负担。

另外，在控制阀75为能够控制开度的类型的情况下，若冷却液的供给温度超过了温度阈值，则阀控制器76可以减小控制阀75的开度。若冷却液的供给温度低于温度阈值，则阀控制器76可以增加控制阀75的开度。采用这种结构，也能够在向液冷热交换器24供给的冷却液的温度高时限制液冷热交换器24的冷却。并且，若冷却液温度下降，则可以缓和或解除该限制。

并且，也可以如图3中用虚线所示那样与控制阀75同时使用上述冷却液旁通阀74。冷却控制器70可以构成为使冷却液旁通阀74与控制阀75根据冷却液的供给温度而联动。例如，阀控制器76可以控制冷却液旁通阀74和控制阀75这两者。阀控制器76可以与基于冷却液的供给温度的上述冷却液旁通阀74的动作联动地控制控制阀75。即，在冷却液的供给温度超过了温度阈值时，阀控制器76可以打开冷却液旁通阀74并且关闭控制阀75。另一方面，在冷却液的供给温度低于温度阈值时，阀控制器76可以关闭冷却液旁通阀74并且打开控制阀75。

图4是概略地表示实施方式所涉及的冷却控制器70的又一例的图。冷却控制器70除了具备供给侧的第1温度传感器72以外，还具备回收侧的第2温度传感器73和流量传感器78。第2温度传感器73测定从液冷热交换器24排出的冷却液的排出温度。第2温度传感器73可以设置于冷却液出口端口61与液冷热交换器24之间或冷却液出口端口61上。流量传感器78测定液冷热交换器24的冷却液流量。流量传感器78设置于冷却液管路106的供给侧，在该例子中，设置于第1温度传感器72与控制阀75之间。

如下所述，冷却控制器70可以构成为：获取向液冷热交换器24供给的冷却液的供给温度、从液冷热交换器24排出的冷却液的排出温度及液冷热交换器24的冷却液流量，并根据获取到的供给温度、排出温度及冷却液流量来运算出释放到液冷热交换器24的散热量，限制液冷热交换器24的冷却液流量以使运算出的散热量成为容许散热量以下。

例如，首先，阀控制器76从第1温度传感器72获取向液冷热交换器24供给的冷却液的供给温度，从第2温度传感器73获取从液冷热交换器24排出的冷却液的排出温度，并从流量传感器78获取液冷热交换器24的冷却液流量。

接着，阀控制器76根据获取到的供给温度、排出温度及冷却液流量来运算出释放到液冷热交换器24的散热量。从压缩机12释放到液冷热交换器24的散热量可以根据液冷热交换器24的出入口之间的温度差和流过液冷热交换器24的冷却液流量并通过公知的方式来运算出。

然后，阀控制器76限制液冷热交换器24的冷却液流量，以使运算出的散热量成为容许散热量以下。容许散热量为允许压缩机12通过液冷热交换器24散热到冷却器110的散热量，例如可以为与冷却液的供给温度相关的值，也可以为固定值。容许散热量可以根据设计者的经验上的见解或由设计者进行的实验或模拟试验等来适当设定。

阀控制器76将运算出的散热量与该容许散热量进行比较。若运算出的散热量低于容许散热量，则阀控制器76打开控制阀75。此时，从冷却液管路106供给过来的冷却液流入液冷热交换器24。因此，冷却液利用于液冷热交换器24内的制冷剂气体及油的冷却。另一方面，若运算出的散热量超过了容许散热量，则阀控制器76关闭控制阀75。此时，从冷却液管路106供给过来的冷却液会被切断。因此，冷却液不会利用于液冷热交换器24内的冷却。

此时，压缩机12也能够减少释放到冷却器110的散热量来减轻冷却器110的负担。

另外，在控制阀75为能够控制开度的类型的情况下，若运算出的散热量超过了容许散热量，则阀控制器76可以减小控制阀75的开度。若运算出的散热量低于容许散热量，则阀控制器76可以增加控制阀75的开度。采用这种结构，也能够在从压缩机12释放到液冷热交换器24的散热量大时限制液冷热交换器24的冷却。并且，若散热量减少，则可以缓和或解除该限制。

并且，在图4的实施方式中，也可以与图3的实施方式相同地与控制阀75同时使用上述冷却液旁通阀74。冷却控制器70可以构成为使冷却液旁通阀74与控制阀75根据运算出的散热量而联动。例如，阀控制器76可以控制冷却液旁通阀74和控制阀75这两者。阀控制器76可以与基于运算出的散热量的上述控制阀75的动作联动地控制冷却液旁通阀74。即，在运算出的散热量超过了容许散热量时，阀控制器76可以打开冷却液旁通阀74并且关闭控制阀75。另一方面，在运算出的散热量低于容许散热量时，阀控制器76可以关闭冷却液旁通阀74并且打开控制阀75。

图5是概略地表示实施方式所涉及的冷却控制器70的又一例的图。压缩机12具备运行频率(即，转速)可变的压缩机马达80，压缩机主体16被压缩机马达80驱动。压缩机马达80例如可以为电动机或其他任意适当形式的马达。通过加大压缩机马达80的运行频率，能够加大压缩机主体16的吐出流量。此时，压缩机12的排出热量也增加。相反地，通过减小压缩机马达80的运行频率，能够减少压缩机主体16的吐出流量。此时，压缩机12的排出热量也减少。

冷却控制器70具备控制压缩机马达80的运行频率的变频器82。压缩机马达80及变频器82从商用电源(三相交流电源)等外部电源得到供电。如后述，变频器82构成为，在冷却控制器70的控制下调整从外部电源输入的电力的频率，并以任意频率输出至压缩机马达80。压缩机马达80的运行频率相当于变频器82的输出频率，例如可以在30Hz至100Hz的范围或40Hz至70Hz的范围内进行调整。

冷却控制器70构成为，获取向液冷热交换器24供给的冷却液的供给温度，并根据获取到的冷却液的供给温度来控制压缩机12的排出热量。冷却控制器70构成为，将获取到的冷却液的供给温度与温度阈值进行比较，并在供给温度超过了温度阈值的情况下限制压缩机马达80的运行频率。

例如，冷却控制器70将从第1温度传感器72获取到的冷却液的供给温度与温度阈值进行比较。若冷却液的供给温度低于温度阈值，则冷却控制器70维持压缩机马达80的运行频率。或者，冷却控制器70允许加大压缩机马达80的运行频率。即，允许加大压缩机12的排出热量。

另一方面，若冷却液的供给温度超过了温度阈值，则冷却控制器70减小压缩机马达80的运行频率。运行频率的减小量可以为固定值，也可以根据冷却液的供给温度与温度阈值之差来确定。此时，能够减少压缩机12的排出热量。

此时，压缩机12也能够减少由自身产生的热量，从而减轻冷却器110的负担。

限制压缩机马达的运行频率的上述实施方式可以与参考图1至图4说明的限制液冷热交换器24的冷却液流量的实施方式同时使用。

以上，基于实施例对本发明进行了说明。本领域技术人员应当可以理解，本发明并不只限于上述实施方式，可以进行各种设计变更且可以存在各种变形例，并且这种变形例也在本发明的范围内。在一个实施方式中说明的各种特征也可以适用于其他实施方式中。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的各实施方式的效果。

在上述实施方式中，在压缩机冷却***22中，液冷热交换器24与气冷热交换器26串联连接，液冷热交换器24设置于气冷热交换器26的上游。然而，压缩机冷却***22也可以采用其他结构。例如，也可以将液冷热交换器24与气冷热交换器26串联连接，并将气冷热交换器26设置于液冷热交换器24的上游。或者，也可以将液冷热交换器24与气冷热交换器26并联连接。

并且，液冷热交换器24也可以构成为仅冷却制冷剂气体和油中的一个。或者，液冷热交换器24也可以具备冷却制冷剂气体的第1液冷热交换器和冷却油的第2液冷热交换器。同样地，气冷热交换器26也可以构成为仅冷却制冷剂气体和油中的一个。或者，气冷热交换器26也可以具备冷却制冷剂气体的第1气冷热交换器和冷却油的第2气冷热交换器。

在上述实施方式中，冷却控制器70设置于压缩机12内(即，压缩机12的压缩机壳体28内)。取而代之，冷却控制器70也可以设置于压缩机12的外部。例如，冷却控制器70可以容纳于与压缩机壳体28不同的壳体内，也可以与压缩机壳体28相邻或靠近配置，或者远离压缩机12配置。

用于测定冷却液的供给温度的第1温度传感器72也可以配置于与压缩机12不同的位置上。例如，第1温度传感器72可以设置于冷却器110上。或者，第1温度传感器72也可以设置于通往其他设备102的冷却液管路上。冷却控制器70可以从设置于冷却器110和/或其他设备102的第1温度传感器72获取冷却液的供给温度。

为了缓和或防止液冷热交换器24的冷却液流量伴随冷却液旁通阀74和/或控制阀75的动作而发生骤变，冷却控制器70可以具备与冷却液旁通阀74串联和/或与控制阀75串联设置的节流孔或恒流量阀。

以上，根据实施方式并使用具体术语对本发明进行了说明，但实施方式仅示出了本发明的原理和应用的一个侧面，在不脱离技术方案中规定的本发明的思想的范围内，实施方式允许存在多种变形例和配置的变更。

Claims (9)

1.一种超低温制冷机用压缩机，其为对超低温制冷机的制冷剂气体进行压缩的油润滑式的超低温制冷机用压缩机，所述超低温制冷机用压缩机的特征在于，具备：

液冷热交换器，通过使制冷剂气体和/或油与冷却液进行热交换从而冷却制冷剂气体和/或油；及

冷却控制器，其构成为，获取向所述液冷热交换器供给的冷却液的供给温度，并根据获取到的冷却液的供给温度来控制所述液冷热交换器的冷却液流量和/或所述超低温制冷机用压缩机的排出热量。

2.根据权利要求1所述的超低温制冷机用压缩机，其特征在于，

所述冷却控制器构成为，将获取到的冷却液的供给温度与温度阈值进行比较，并在所述供给温度超过了所述温度阈值的情况下限制所述液冷热交换器的冷却液流量。

3.根据权利要求2所述的超低温制冷机用压缩机，其特征在于，

所述冷却控制器具备：

控制阀，与所述液冷热交换器串联连接；及

阀控制器，其构成为在所述冷却液的供给温度超过了所述温度阈值的情况下关闭所述控制阀或减小所述控制阀的开度。

4.根据权利要求2所述的超低温制冷机用压缩机，其特征在于，

所述冷却控制器具备：

旁通阀，与所述液冷热交换器并联连接；及

阀控制器，其构成为在所述冷却液的供给温度超过了所述温度阈值的情况下打开所述旁通阀或增加所述旁通阀的开度。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的超低温制冷机用压缩机，其特征在于，

还具备气冷热交换器，所述气冷热交换器对所述制冷剂气体和/或所述油进行冷却，

所述冷却控制器构成为，在所述供给温度超过了所述温度阈值的情况下使所述气冷热交换器工作。

6.根据权利要求5所述的超低温制冷机用压缩机，其特征在于，

所述冷却控制器构成为，获取周围温度，并根据获取到的周围温度来停止所述气冷热交换器和/或解除所述冷却液流量的限制。

7.根据权利要求1所述的超低温制冷机用压缩机，其特征在于，

所述冷却控制器构成为如下：

获取从所述液冷热交换器排出的冷却液的排出温度及所述液冷热交换器的冷却液流量，

根据获取到的供给温度、排出温度及冷却液流量来运算出释放到所述液冷热交换器的散热量，

限制所述液冷热交换器的冷却液流量，以使运算出的散热量成为容许散热量以下。

8.根据权利要求1所述的超低温制冷机用压缩机，其特征在于，

还具备：压缩机主体，对所述制冷剂气体进行压缩；及压缩机马达，驱动所述压缩机主体且运行频率可变，

所述冷却控制器构成为，将获取到的冷却液的供给温度与温度阈值进行比较，并在所述供给温度超过了所述温度阈值的情况下限制所述压缩机马达的运行频率。

9.一种超低温制冷机用压缩机的运行方法，所述超低温制冷机用压缩机为对超低温制冷机的制冷剂气体进行压缩的油润滑式的超低温制冷机用压缩机，所述超低温制冷机用压缩机具备液冷热交换器，所述液冷热交换器通过使制冷剂气体和/或油与冷却液进行热交换从而冷却制冷剂气体和/或油，所述方法的特征在于，包括如下步骤：

获取向所述液冷热交换器供给的冷却液的供给温度；及

根据获取到的冷却液的供给温度来控制所述液冷热交换器的冷却液流量和/或所述超低温制冷机用压缩机的排出热量。