JP2795123B2 - 極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置 - Google Patents
極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば核磁気共鳴診断装
置などの医療機に用いる極低温冷凍機のヘリウム圧縮装
置に関する。
置などの医療機に用いる極低温冷凍機のヘリウム圧縮装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ヘリウム圧縮機と、この圧縮機の
吐出側配管に接続される高圧側連絡管及び前記圧縮機の
吸入側配管に接続される低圧側連絡管とをもち、これら
各連絡管を極低温冷凍機に着脱可能に接続し、前記冷凍
機の運転停止時、前記連絡管の接続を外し、前記冷凍機
から分離するようにしたヘリウム圧縮装置は、例えば特
開平３−１５６２５５号公報に示されているように知ら
れている。
吐出側配管に接続される高圧側連絡管及び前記圧縮機の
吸入側配管に接続される低圧側連絡管とをもち、これら
各連絡管を極低温冷凍機に着脱可能に接続し、前記冷凍
機の運転停止時、前記連絡管の接続を外し、前記冷凍機
から分離するようにしたヘリウム圧縮装置は、例えば特
開平３−１５６２５５号公報に示されているように知ら
れている。
【０００３】このヘリウム圧縮装置は、図５にその概要
を示したように、ヘリウムガス圧縮機Ｃを備え、この圧
縮機Ｃの吐出側配管Ａに油分離器Ｂを介装すると共に、
アドソーバＤを介装し、先端側に高圧側連絡管Ｅを接続
し、また、前記圧縮機Ｃの吸入側配管Ｆにサージボリウ
ムＧを介装してその先端側に低圧側連絡管Ｈを接続する
一方、前記吐出側配管Ａと吸入側配管Ｆとの間に、高低
圧の差圧を一定にする差圧制御弁Ｋをもった差圧調整通
路Ｌと、圧縮機の起動負荷を軽減するための均圧用電磁
弁Ｍをもった均圧通路Ｎとを介装して構成されているも
ので、前記各連絡管Ｅ，Ｈには、離脱時閉じる閉鎖機構
をもったクイックジョイント式の接続部Ｐ，Ｑを設け、
この接続部Ｐ，Ｑを介して極低温冷凍機Ｒを離脱可能に
接続し、前記冷凍機Ｒの運転停止時には、前記接続部
Ｐ，Ｑにより前記各連絡管Ｅ，Ｈの接続を外し、前記冷
凍機Ｒから分離可能としたものである。
を示したように、ヘリウムガス圧縮機Ｃを備え、この圧
縮機Ｃの吐出側配管Ａに油分離器Ｂを介装すると共に、
アドソーバＤを介装し、先端側に高圧側連絡管Ｅを接続
し、また、前記圧縮機Ｃの吸入側配管Ｆにサージボリウ
ムＧを介装してその先端側に低圧側連絡管Ｈを接続する
一方、前記吐出側配管Ａと吸入側配管Ｆとの間に、高低
圧の差圧を一定にする差圧制御弁Ｋをもった差圧調整通
路Ｌと、圧縮機の起動負荷を軽減するための均圧用電磁
弁Ｍをもった均圧通路Ｎとを介装して構成されているも
ので、前記各連絡管Ｅ，Ｈには、離脱時閉じる閉鎖機構
をもったクイックジョイント式の接続部Ｐ，Ｑを設け、
この接続部Ｐ，Ｑを介して極低温冷凍機Ｒを離脱可能に
接続し、前記冷凍機Ｒの運転停止時には、前記接続部
Ｐ，Ｑにより前記各連絡管Ｅ，Ｈの接続を外し、前記冷
凍機Ｒから分離可能としたものである。
【０００４】しかして、以上のように構成する圧縮装置
は、前記各連絡管Ｅ，Ｈを前記冷凍機Ｒに接続し、前記
ヘリウム圧縮機Ｃを駆動することにより、前記冷凍機Ｒ
に高圧のヘリウムガスが供給され、また、前記冷凍機Ｒ
で膨張した低圧となったヘリウムガスが前記低圧側連絡
管Ｈ及び吸入側配管Ｆを介して前記圧縮機Ｃに戻るサイ
クルを繰り返し、このサイクルにより前記冷凍機Ｒの膨
張空間に設けるヒートステージＳが極低温に冷却される
のであり、また、この冷却運転時、前記吐出側配管Ａと
吸入側配管Ｆとの間に設ける前記差圧調整通路Ｌの差圧
制御弁Ｋにより、高低差圧が設定差圧以下に保持され
て、冷凍機Ｒでの冷却能力を一定にし、前記ヒートステ
ージＳでの冷却温度が一定に保たれるのである。そし
て、前記冷凍機Ｒの運転を停止する場合には、前記圧縮
装置の前記各連絡管Ｅ，Ｈを前記冷凍機Ｒから外して、
この冷凍機Ｒから分離するのであって、この分離により
前記圧縮装置を別の極低温冷凍機の冷却運転が可能とな
るのである。
は、前記各連絡管Ｅ，Ｈを前記冷凍機Ｒに接続し、前記
ヘリウム圧縮機Ｃを駆動することにより、前記冷凍機Ｒ
に高圧のヘリウムガスが供給され、また、前記冷凍機Ｒ
で膨張した低圧となったヘリウムガスが前記低圧側連絡
管Ｈ及び吸入側配管Ｆを介して前記圧縮機Ｃに戻るサイ
クルを繰り返し、このサイクルにより前記冷凍機Ｒの膨
張空間に設けるヒートステージＳが極低温に冷却される
のであり、また、この冷却運転時、前記吐出側配管Ａと
吸入側配管Ｆとの間に設ける前記差圧調整通路Ｌの差圧
制御弁Ｋにより、高低差圧が設定差圧以下に保持され
て、冷凍機Ｒでの冷却能力を一定にし、前記ヒートステ
ージＳでの冷却温度が一定に保たれるのである。そし
て、前記冷凍機Ｒの運転を停止する場合には、前記圧縮
装置の前記各連絡管Ｅ，Ｈを前記冷凍機Ｒから外して、
この冷凍機Ｒから分離するのであって、この分離により
前記圧縮装置を別の極低温冷凍機の冷却運転が可能とな
るのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】所が、以上の如く前記
冷凍機Ｒの運転停止時、この冷凍機Ｒから分離する場
合、前記均圧用電磁弁Ｍを開いて高低圧力を均圧させて
から分離しても、前記冷凍機Ｒ内に残るヘリウムガスは
初期充填圧となり、それ以下の低圧に維持することはで
きない。
冷凍機Ｒの運転停止時、この冷凍機Ｒから分離する場
合、前記均圧用電磁弁Ｍを開いて高低圧力を均圧させて
から分離しても、前記冷凍機Ｒ内に残るヘリウムガスは
初期充填圧となり、それ以下の低圧に維持することはで
きない。
【０００６】このように、前記冷凍機Ｒを分離したとき
の冷凍機内圧が高いと、この冷凍機Ｒを設置する室内の
温度が例えば火災やその他の原因で異常に上昇した場
合、前記冷凍機Ｒ内の圧力が上昇して、前記冷凍機Ｒ内
の機器が故障する問題があったし、また、前記吐出側配
管Ａと吸入側配管Ｆとの間に、高価な差圧制御弁Ｋを介
装した差圧調整通路Ｌを設けているから、装置全体がコ
スト高になる問題もあった。
の冷凍機内圧が高いと、この冷凍機Ｒを設置する室内の
温度が例えば火災やその他の原因で異常に上昇した場
合、前記冷凍機Ｒ内の圧力が上昇して、前記冷凍機Ｒ内
の機器が故障する問題があったし、また、前記吐出側配
管Ａと吸入側配管Ｆとの間に、高価な差圧制御弁Ｋを介
装した差圧調整通路Ｌを設けているから、装置全体がコ
スト高になる問題もあった。
【０００７】本発明の目的は、簡単な構成でコストダウ
ンができながら、運転停止時分離する極低温冷凍機の内
圧を低圧にでき、前記冷凍機の周囲温度が異常に上昇し
ても、前記冷凍機の内圧が過昇圧されることのないヘリ
ウム圧縮装置を提供する点にある。
ンができながら、運転停止時分離する極低温冷凍機の内
圧を低圧にでき、前記冷凍機の周囲温度が異常に上昇し
ても、前記冷凍機の内圧が過昇圧されることのないヘリ
ウム圧縮装置を提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はヘリウム圧縮機
１と、該圧縮機１の吐出側配管３に接続される高圧側連
絡管４及び前記圧縮機１の吸入側配管５に接続される低
圧側連絡管６とを備え、前記各連絡管４，６を極低温冷
凍機１０に着脱可能に接続する接続部７，８に、前記冷
凍機１０に対する離脱時閉じる閉鎖機構を備えた極低温
冷凍機のヘリウム圧縮装置において、前記吐出側配管３
と吸入側配管５との間に、高圧設定弁１６をもった高圧
制御通路１７と、電磁弁１８をもち、かつ、この電磁弁
１８を開き、前記高圧側連絡管４を前記冷凍機１０から
離脱した状態で前記圧縮機１を駆動するとき、ポンプダ
ウン相当運転を可能にする通路断面積をもったバイパス
通路１９とを設けたのである。
１と、該圧縮機１の吐出側配管３に接続される高圧側連
絡管４及び前記圧縮機１の吸入側配管５に接続される低
圧側連絡管６とを備え、前記各連絡管４，６を極低温冷
凍機１０に着脱可能に接続する接続部７，８に、前記冷
凍機１０に対する離脱時閉じる閉鎖機構を備えた極低温
冷凍機のヘリウム圧縮装置において、前記吐出側配管３
と吸入側配管５との間に、高圧設定弁１６をもった高圧
制御通路１７と、電磁弁１８をもち、かつ、この電磁弁
１８を開き、前記高圧側連絡管４を前記冷凍機１０から
離脱した状態で前記圧縮機１を駆動するとき、ポンプダ
ウン相当運転を可能にする通路断面積をもったバイパス
通路１９とを設けたのである。
【０００９】
【作用】極低温冷凍機１０を運転停止するときで、前記
高圧側連絡管４及び低圧側連絡管６の接続を外して前記
冷凍機１０を分離するとき、前記高圧側連絡管４の接続
のみを外し、低圧側連絡管６を接続したまゝ前記圧縮機
１を駆動すると共に、前記電磁弁１８を開くことによ
り、前記冷凍機１０に供給されたヘリウムガスを前記低
圧側連絡管６から吸入側配管５に吸引でき、ポンプダウ
ン運転に相当する吸引運転が可能になる。
高圧側連絡管４及び低圧側連絡管６の接続を外して前記
冷凍機１０を分離するとき、前記高圧側連絡管４の接続
のみを外し、低圧側連絡管６を接続したまゝ前記圧縮機
１を駆動すると共に、前記電磁弁１８を開くことによ
り、前記冷凍機１０に供給されたヘリウムガスを前記低
圧側連絡管６から吸入側配管５に吸引でき、ポンプダウ
ン運転に相当する吸引運転が可能になる。
【００１０】即ち、前記吐出側配管３と吸入側配管５と
の間には高圧設定弁１６をもった高圧制御通路１７を設
けているが、該高圧設定弁１６の設定圧力は通常運転時
の高圧圧力同等以上に設定される（もし同等以下なら通
常運転時冷媒ヘリウムガスは極低温冷凍機１０をバイパ
スしてしまうため冷凍能力は低下する）。一方、ポンプ
ダウン相当運転を開始するに当たり、該圧縮機１に接続
される極低温冷凍機１０は低圧側容積として考えるので
あるが、低圧側連絡配管６を介して接続するため、運転
開始直後のヘリウム流通に時間遅れ（慣性、粘性等によ
る過渡状態）が生じ、過渡状態時、圧縮機１の吸引ガス
を高圧側連絡管４に供給することになる。このため、ポ
ンプダウン相当運転開始直後は、高圧圧力が高圧設定弁
１６の設定圧力に達し、該高圧設定弁１６が開動作する
前に、低圧圧力が異常低下し、安全装置（低圧圧力保護
スイッチ）の動作で運転停止する場合がある。
の間には高圧設定弁１６をもった高圧制御通路１７を設
けているが、該高圧設定弁１６の設定圧力は通常運転時
の高圧圧力同等以上に設定される（もし同等以下なら通
常運転時冷媒ヘリウムガスは極低温冷凍機１０をバイパ
スしてしまうため冷凍能力は低下する）。一方、ポンプ
ダウン相当運転を開始するに当たり、該圧縮機１に接続
される極低温冷凍機１０は低圧側容積として考えるので
あるが、低圧側連絡配管６を介して接続するため、運転
開始直後のヘリウム流通に時間遅れ（慣性、粘性等によ
る過渡状態）が生じ、過渡状態時、圧縮機１の吸引ガス
を高圧側連絡管４に供給することになる。このため、ポ
ンプダウン相当運転開始直後は、高圧圧力が高圧設定弁
１６の設定圧力に達し、該高圧設定弁１６が開動作する
前に、低圧圧力が異常低下し、安全装置（低圧圧力保護
スイッチ）の動作で運転停止する場合がある。
【００１１】この場合、該極低温冷凍機１０のヘリウム
ガス吸引は行えないのであるが、前記バイパス通路１９
を設け、この通路１９の通路断面積をヘリウムガス吸引
可能な断面積としているから、ポンプダウン運転に相当
する吸引運転が可能となり、従って、この吸引運転後低
圧側連絡管６を外すことにより前記冷凍機１０の内圧を
初期充填圧より低い低圧に保持して分離することができ
るのである。従って、分離された前記冷凍機１０が設置
される室内の周囲温度が異常に上昇しても、前記冷凍機
１０の内圧が過昇圧するのを回避できるのである。
ガス吸引は行えないのであるが、前記バイパス通路１９
を設け、この通路１９の通路断面積をヘリウムガス吸引
可能な断面積としているから、ポンプダウン運転に相当
する吸引運転が可能となり、従って、この吸引運転後低
圧側連絡管６を外すことにより前記冷凍機１０の内圧を
初期充填圧より低い低圧に保持して分離することができ
るのである。従って、分離された前記冷凍機１０が設置
される室内の周囲温度が異常に上昇しても、前記冷凍機
１０の内圧が過昇圧するのを回避できるのである。
【００１２】その上、前記高圧設定弁１６を用いるか
ら、高圧圧力を設定圧力以下に保持して前記冷凍機１０
の能力を一定に保つことができながら、従来用いていた
差圧制御弁Ｋに比較してコストダウンが可能となるし、
また、前記圧縮機１を起動して冷凍運転を行う場合クー
ルダウン時の立ち上がりを早められ、それだけ能力の向
上が可能となるのである。
ら、高圧圧力を設定圧力以下に保持して前記冷凍機１０
の能力を一定に保つことができながら、従来用いていた
差圧制御弁Ｋに比較してコストダウンが可能となるし、
また、前記圧縮機１を起動して冷凍運転を行う場合クー
ルダウン時の立ち上がりを早められ、それだけ能力の向
上が可能となるのである。
【００１３】
【実施例】図１に示した実施例は、核磁気共鳴診断装置
などの医療機に用いる極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置
であって、ヘリウム圧縮機１をもつ圧縮ユニット２と、
この圧縮ユニット２における前記圧縮機１の吐出側配管
３に接続される高圧側連絡管４及び前記圧縮機１の吸入
側配管５に接続される低圧側連絡管６とから成り、前記
各連絡管４，６の先端側には、極低温冷凍機１０を着脱
可能に接続し、離脱時閉じる閉鎖機構をもつクイックジ
ョイント式の接続部７，８を設けている。
などの医療機に用いる極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置
であって、ヘリウム圧縮機１をもつ圧縮ユニット２と、
この圧縮ユニット２における前記圧縮機１の吐出側配管
３に接続される高圧側連絡管４及び前記圧縮機１の吸入
側配管５に接続される低圧側連絡管６とから成り、前記
各連絡管４，６の先端側には、極低温冷凍機１０を着脱
可能に接続し、離脱時閉じる閉鎖機構をもつクイックジ
ョイント式の接続部７，８を設けている。
【００１４】前記圧縮機１は、モ−タ駆動により吸入側
配管５の低圧ヘリウムガスを吸込み、圧縮して吐出側配
管３に高圧ヘリウムガスを吐出するスクリュー又はスク
ロール形式の圧縮要素を内装し、その吐出側に接続され
る前記吐出側配管３には油分離機１１及びアドソーバ１
２を介装すると共に、吐出側配管３の先端部には、前記
高圧側連絡管４を接続するためのクイックジョイント式
の接続部１３を設けており、また、前記吸入側配管５に
はサージボリウム１４を介装すると共にこの吸入側配管
５の先端部には前記低圧側連絡管６を接続するためのク
イックジョイント式の接続部１５を設けている。
配管５の低圧ヘリウムガスを吸込み、圧縮して吐出側配
管３に高圧ヘリウムガスを吐出するスクリュー又はスク
ロール形式の圧縮要素を内装し、その吐出側に接続され
る前記吐出側配管３には油分離機１１及びアドソーバ１
２を介装すると共に、吐出側配管３の先端部には、前記
高圧側連絡管４を接続するためのクイックジョイント式
の接続部１３を設けており、また、前記吸入側配管５に
はサージボリウム１４を介装すると共にこの吸入側配管
５の先端部には前記低圧側連絡管６を接続するためのク
イックジョイント式の接続部１５を設けている。
【００１５】そして、前記吐出側配管３と吸入側配管５
との間には高圧圧力（吐出側圧力）を設定圧力以下に保
つための高圧設定弁１６をもった高圧制御通路１７を介
装すると共に、電磁弁１８をもち、この電磁弁１８を開
き、かつ、前記高圧側連絡管４を前記冷凍機１０から離
脱した状態で前記圧縮機１を駆動するとき、ポンプダウ
ン相当運転を可能にする通路断面積をもったバイパス通
路１９を介装するのである。
との間には高圧圧力（吐出側圧力）を設定圧力以下に保
つための高圧設定弁１６をもった高圧制御通路１７を介
装すると共に、電磁弁１８をもち、この電磁弁１８を開
き、かつ、前記高圧側連絡管４を前記冷凍機１０から離
脱した状態で前記圧縮機１を駆動するとき、ポンプダウ
ン相当運転を可能にする通路断面積をもったバイパス通
路１９を介装するのである。
【００１６】図１に示した実施例では、前記電磁弁１８
に絞りを設け、該電磁弁１８が開いたとき、その開口面
積をもとに決まる通路断面積でポンプダウン相当運転が
できるようにしている。
に絞りを設け、該電磁弁１８が開いたとき、その開口面
積をもとに決まる通路断面積でポンプダウン相当運転が
できるようにしている。
【００１７】即ち、前記冷凍機１０から前記高圧側連絡
管４を離脱して前記圧縮機１を運転するとき、前記高圧
側連絡管４は離脱により前記接続部７の閉鎖機構が働い
て閉鎖されるから、吐出側圧力が上昇し、前記高圧設定
弁１６が開動作することになるが、このとき、前記電磁
弁１８を開いて前記バイパス路１９を開路するのである
から、この開路により前記吐出側配管３の圧力は低くな
り、従って、前記高圧設定弁１６が開動作することなく
吐出側配管３の圧力を前記高圧設定弁１６で設定する高
圧圧力以下に保持しながら、前記冷凍機１０に接続され
ている低圧側連絡管６から、前記冷凍機１０の供給され
ている高圧ヘリウムガスを吸引することができ、この吸
引によりポンプダウン相当の吸引運転が可能となるので
あって、この運転により前記冷凍機１０を低圧に保持で
きるのである。
管４を離脱して前記圧縮機１を運転するとき、前記高圧
側連絡管４は離脱により前記接続部７の閉鎖機構が働い
て閉鎖されるから、吐出側圧力が上昇し、前記高圧設定
弁１６が開動作することになるが、このとき、前記電磁
弁１８を開いて前記バイパス路１９を開路するのである
から、この開路により前記吐出側配管３の圧力は低くな
り、従って、前記高圧設定弁１６が開動作することなく
吐出側配管３の圧力を前記高圧設定弁１６で設定する高
圧圧力以下に保持しながら、前記冷凍機１０に接続され
ている低圧側連絡管６から、前記冷凍機１０の供給され
ている高圧ヘリウムガスを吸引することができ、この吸
引によりポンプダウン相当の吸引運転が可能となるので
あって、この運転により前記冷凍機１０を低圧に保持で
きるのである。
【００１８】しかして、以上の構成において、前記高圧
側連絡管４及び低圧側連絡管６に前記冷凍機１０を接続
して前記圧縮機１を駆動することにより、前記圧縮機１
から吐出される高圧ヘリウムガスが前記冷凍機１０に供
給され、膨張空間で膨張してヒートステージを極低温に
冷却するのであり、また、膨張空間で膨張した低圧ヘリ
ウムガスは前記低圧側連絡管６から吸入側配管５を経て
前記圧縮機１に戻り再び圧縮されて吐出されるサイクル
により前記ヒートステージに所望の極低温が得られるの
であり、また、前記高圧設定弁１６により吐出側配管３
を流れる高圧ヘリウムガスの高圧圧力が高くなると、高
圧ヘリウムガスの一部が吸入側配管５に流れ、この高圧
ヘリウムガスの流出で高圧圧力は一定に保持されて、前
記ヒートステージでの極低温が一定に保持できるのであ
る。
側連絡管４及び低圧側連絡管６に前記冷凍機１０を接続
して前記圧縮機１を駆動することにより、前記圧縮機１
から吐出される高圧ヘリウムガスが前記冷凍機１０に供
給され、膨張空間で膨張してヒートステージを極低温に
冷却するのであり、また、膨張空間で膨張した低圧ヘリ
ウムガスは前記低圧側連絡管６から吸入側配管５を経て
前記圧縮機１に戻り再び圧縮されて吐出されるサイクル
により前記ヒートステージに所望の極低温が得られるの
であり、また、前記高圧設定弁１６により吐出側配管３
を流れる高圧ヘリウムガスの高圧圧力が高くなると、高
圧ヘリウムガスの一部が吸入側配管５に流れ、この高圧
ヘリウムガスの流出で高圧圧力は一定に保持されて、前
記ヒートステージでの極低温が一定に保持できるのであ
る。
【００１９】従って、従来例の差圧制御弁Ｋに代えて前
記高圧設定弁１６を用いるから、前記ヒートステージで
の極低温を一定に保つことができながら低コストにで
き、しかも、前記高圧設定弁１６を介装した高圧制御通
路１７とは別に前記電磁弁１８をもったバイパス通路１
９を設けているから、前記冷凍機１０の運転を停止する
場合、即ち、前記冷凍機１０のヒートステージを極低温
にして、この冷凍機１０の作用を活用した後、該冷凍機
１０を前記高圧側及び低圧側連絡路４，６から分離して
停止させる場合、図２のように前記低圧側連絡管６を接
続したまゝ、前記高圧側連絡管４を外し、前記電磁弁１
８を開いて前記圧縮機１を駆動することにより前記冷凍
機１０内のヘリウムガスを吸入側配管５に吸引するポン
プダウン相当の吸引運転が可能となり、この吸引運転に
より停止する前記冷凍機１０の内圧を低圧に保持するこ
とができるのである。
記高圧設定弁１６を用いるから、前記ヒートステージで
の極低温を一定に保つことができながら低コストにで
き、しかも、前記高圧設定弁１６を介装した高圧制御通
路１７とは別に前記電磁弁１８をもったバイパス通路１
９を設けているから、前記冷凍機１０の運転を停止する
場合、即ち、前記冷凍機１０のヒートステージを極低温
にして、この冷凍機１０の作用を活用した後、該冷凍機
１０を前記高圧側及び低圧側連絡路４，６から分離して
停止させる場合、図２のように前記低圧側連絡管６を接
続したまゝ、前記高圧側連絡管４を外し、前記電磁弁１
８を開いて前記圧縮機１を駆動することにより前記冷凍
機１０内のヘリウムガスを吸入側配管５に吸引するポン
プダウン相当の吸引運転が可能となり、この吸引運転に
より停止する前記冷凍機１０の内圧を低圧に保持するこ
とができるのである。
【００２０】従って、停止中、前記冷凍機１０の周囲温
度が異常上昇しても、内圧が過昇圧するのを防止でき、
故障発生を回避できるのである。また、以上の構成によ
り前記電磁弁１８を開とすることで圧縮運転のみの運
転、つまり前記冷凍機１０を接続することなく圧縮装置
単体の運転ができ、従って、メンテンナ性、サービス性
も向上できるのである。
度が異常上昇しても、内圧が過昇圧するのを防止でき、
故障発生を回避できるのである。また、以上の構成によ
り前記電磁弁１８を開とすることで圧縮運転のみの運
転、つまり前記冷凍機１０を接続することなく圧縮装置
単体の運転ができ、従って、メンテンナ性、サービス性
も向上できるのである。
【００２１】所で、前記電磁弁１８に絞りを設ける場
合、この絞り部の流量係数ＣＶは、圧縮機吐出風量Ｑを
もとに逆算して設定するのである。即ち、前記低圧側連
絡管６を接続したまゝで前記高圧側連絡管４を前記冷凍
機１０から外し、前記電磁弁１８を開いて前記圧縮機１
を駆動する場合における圧縮機吐出風量Ｑは、次式で表
わされる。
合、この絞り部の流量係数ＣＶは、圧縮機吐出風量Ｑを
もとに逆算して設定するのである。即ち、前記低圧側連
絡管６を接続したまゝで前記高圧側連絡管４を前記冷凍
機１０から外し、前記電磁弁１８を開いて前記圧縮機１
を駆動する場合における圧縮機吐出風量Ｑは、次式で表
わされる。
【００２２】
【数１】
【００２３】（但しＡは係数（≒１１１５）であり、Δ
Ｐは高圧ＰＨと低圧ＰＬとの差圧である。）そして、圧
縮ユニット２における吐出配管系の高圧容積ＶＨと吸入
側配管系の低圧容積ＶＬとのガス量は、前記高圧側連絡
管４を前記冷凍機１０に接続して冷凍運転をしている場
合も、前記冷凍機１０から外して冷凍運転を停止してい
る場合も変わりないのであるから、
Ｐは高圧ＰＨと低圧ＰＬとの差圧である。）そして、圧
縮ユニット２における吐出配管系の高圧容積ＶＨと吸入
側配管系の低圧容積ＶＬとのガス量は、前記高圧側連絡
管４を前記冷凍機１０に接続して冷凍運転をしている場
合も、前記冷凍機１０から外して冷凍運転を停止してい
る場合も変わりないのであるから、
【００２４】
【数２】 ＶＨ×ρＨ＋ＶＬ×ρＬ＝（ＶＨ＋ＶＬ）×ρＣ の関係式が成り立つ。但し、ρＨは高圧ヘリウムガスの
密度、ρＬは低圧ヘリウムガスの密度、ρＣは冷凍運転
停止中の停止圧ヘリウムガスの密度である。
密度、ρＬは低圧ヘリウムガスの密度、ρＣは冷凍運転
停止中の停止圧ヘリウムガスの密度である。
【００２５】しかして、数２の関係式において、前記圧
縮ユニット２の高圧容積ＶＨ及び低圧容積ＶＬは前記圧
縮ユニット２の設計で予め決まっており、また、密度と
圧力とは図３に示したヘリウムガスの密度・圧力・温度
特性線図に示したように一定の温度条件下において特定
の比例関係にあり、圧力と前記冷凍機１０におけるヒー
トステージの温度とが定まれば図３の特性線図から密度
を求められ、また、密度から圧力を求められるのであ
る。
縮ユニット２の高圧容積ＶＨ及び低圧容積ＶＬは前記圧
縮ユニット２の設計で予め決まっており、また、密度と
圧力とは図３に示したヘリウムガスの密度・圧力・温度
特性線図に示したように一定の温度条件下において特定
の比例関係にあり、圧力と前記冷凍機１０におけるヒー
トステージの温度とが定まれば図３の特性線図から密度
を求められ、また、密度から圧力を求められるのであ
る。
【００２６】所で、ヘリウムガスの設定低圧圧力ＰＬ
は、前記冷凍機１０の容積及びヒートステージの運転温
度から求められるし、また、前記冷凍機１０での冷凍運
転停止時の停止圧力ＰＣも予め設定できるのであるか
ら、これら低圧圧力ＰＬ及び停止圧力ＰＣを基に図３の
特性線図から低圧ヘリウムガスの密度ρＬ及び停止圧ヘ
リウムガスの密度ρＣが求められる。従って、数２から
前記圧縮ユニット２の高圧容積ＶＨと低圧容積ＶＬ及び
前記ガス密度ρＬ，ρＣとに基づいて高圧ヘリウムガス
の密度ρＨが求められ、この密度ρＨから高圧圧力ΡＨ
が求められ、前記高低差圧ΔＰが求められる。
は、前記冷凍機１０の容積及びヒートステージの運転温
度から求められるし、また、前記冷凍機１０での冷凍運
転停止時の停止圧力ＰＣも予め設定できるのであるか
ら、これら低圧圧力ＰＬ及び停止圧力ＰＣを基に図３の
特性線図から低圧ヘリウムガスの密度ρＬ及び停止圧ヘ
リウムガスの密度ρＣが求められる。従って、数２から
前記圧縮ユニット２の高圧容積ＶＨと低圧容積ＶＬ及び
前記ガス密度ρＬ，ρＣとに基づいて高圧ヘリウムガス
の密度ρＨが求められ、この密度ρＨから高圧圧力ΡＨ
が求められ、前記高低差圧ΔＰが求められる。
【００２７】斯くて、前記電磁弁１８における絞り部の
流量係数ＣＶは、予め設定する前記圧縮機吐出風量Ｑと
前記高低差圧ΔＰとから、数１により逆算することで求
められるのである。その一例を挙げると、圧縮機吐出風
量Ｑを１０７５ＮＬＭとし、前記圧縮ユニット２におけ
る高圧容積ＶＨを５．０リットル、低圧容積ＶＬを４．
０リットルとする一方、停止圧力ＰＣを１．８MPa ．ab
s （≒１８atm ）に設定し、低圧圧力ＰＬが０．８４MP
a.abs （≒８．４atm ）に設定される場合、前記冷凍機
１０のヒートステージにおける設定温度が絶対温度３０
０Ｋにおいては図３に示した前記特性図の３００Ｋガス
状態線から、停止圧ヘリウムガスの密度ρＣは２．８６
４gr/ι、低圧ヘリウムガスの密度ρＬは２．６５gr/ι
となり、数２から高圧ヘリウムガスの密度ρＨは３．０
３５gr/ιとなり、図３における前記特性図の３００Ｋ
ガス状態線から高圧ヘリウムガスの高圧圧力ＰＨは１．
９５MPa.abs （≒１９．５atm ）となる。
流量係数ＣＶは、予め設定する前記圧縮機吐出風量Ｑと
前記高低差圧ΔＰとから、数１により逆算することで求
められるのである。その一例を挙げると、圧縮機吐出風
量Ｑを１０７５ＮＬＭとし、前記圧縮ユニット２におけ
る高圧容積ＶＨを５．０リットル、低圧容積ＶＬを４．
０リットルとする一方、停止圧力ＰＣを１．８MPa ．ab
s （≒１８atm ）に設定し、低圧圧力ＰＬが０．８４MP
a.abs （≒８．４atm ）に設定される場合、前記冷凍機
１０のヒートステージにおける設定温度が絶対温度３０
０Ｋにおいては図３に示した前記特性図の３００Ｋガス
状態線から、停止圧ヘリウムガスの密度ρＣは２．８６
４gr/ι、低圧ヘリウムガスの密度ρＬは２．６５gr/ι
となり、数２から高圧ヘリウムガスの密度ρＨは３．０
３５gr/ιとなり、図３における前記特性図の３００Ｋ
ガス状態線から高圧ヘリウムガスの高圧圧力ＰＨは１．
９５MPa.abs （≒１９．５atm ）となる。
【００２８】従って、高低差圧は、１１．１atm となる
から、数１より、電磁弁１８の流量係数ＣＶは、
から、数１より、電磁弁１８の流量係数ＣＶは、
【００２９】
【数３】
【００３０】となり、前記した設定条件下では、流量係
数ＣＶが０．１である絞り部をもつ電磁弁１８を用いる
ことによりポンプダウン相当運転が可能となり、前記冷
凍機１０を分離したときの内圧を低圧に保持することが
できるのである。
数ＣＶが０．１である絞り部をもつ電磁弁１８を用いる
ことによりポンプダウン相当運転が可能となり、前記冷
凍機１０を分離したときの内圧を低圧に保持することが
できるのである。
【００３１】以上説明した実施例は、前記バイパス通路
１９の通路断面積を、前記電磁弁１８に絞りを設けてポ
ンプダウン相当運転が行えるように構成したが、その他
図４に示したように前記バイパス通路１９にキャピラリ
ーチューブ２０を介装してもよいし、また図示していな
いが、前記バイパス通路１９自体を絞り通路として構成
してもよい。
１９の通路断面積を、前記電磁弁１８に絞りを設けてポ
ンプダウン相当運転が行えるように構成したが、その他
図４に示したように前記バイパス通路１９にキャピラリ
ーチューブ２０を介装してもよいし、また図示していな
いが、前記バイパス通路１９自体を絞り通路として構成
してもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明は以上のように、ヘリウム圧縮機
１と、該圧縮機１の吐出側配管３に接続される高圧側連
絡管４及び前記圧縮機１の吸入側配管５に接続される低
圧側連絡管６とを備え、前記各連絡管４，６を極低温冷
凍機１０に着脱可能に接続する接続部７，８に、前記冷
凍機１０に対する離脱時閉じる閉鎖機構を備えた極低温
冷凍機のヘリウム圧縮装置において、前記吐出側配管３
と吸入側配管５との間に、高圧設定弁１６をもった高圧
制御通路１７と、電磁弁１８をもち、かつ、この電磁弁
１８を開き、前記高圧側連絡管４を前記冷凍機１０から
離脱した状態で前記圧縮機１を駆動するとき、ポンプダ
ウン相当運転を可能にする通路断面積をもつたバイパス
通路１９とを設けたから、従来例のように高価な差圧制
御弁Ｋを低コストの高圧設定弁１６にでき、それだけコ
ストダウンができながら、前記圧縮機１を起動して前記
冷凍機１０による冷凍運転を行う場合の立上がりを早め
られ、それだけ能力の向上が可能となるし、しかも、バ
イパス通路１９の電磁弁１８を開くことにより、ポンプ
ダウン相当の運転ができるのである。即ち、極低温冷凍
機１０を運転停止するときで、前記高圧側連絡管４及び
低圧側連絡管６の接続を外して前記冷凍機１０を分離す
るとき、前記高圧側連絡管４の接続のみを外し、低圧側
連絡管６を接続したまゝ前記圧縮機１を駆動すると共
に、前記電磁弁１８を開くことにより、前記冷凍機１０
に供給されたヘリウムガスを前記低圧側連絡管６から吸
入側配管５に吸引でき、ポンプダウン運転に相当する吸
引運転が可能になる。
１と、該圧縮機１の吐出側配管３に接続される高圧側連
絡管４及び前記圧縮機１の吸入側配管５に接続される低
圧側連絡管６とを備え、前記各連絡管４，６を極低温冷
凍機１０に着脱可能に接続する接続部７，８に、前記冷
凍機１０に対する離脱時閉じる閉鎖機構を備えた極低温
冷凍機のヘリウム圧縮装置において、前記吐出側配管３
と吸入側配管５との間に、高圧設定弁１６をもった高圧
制御通路１７と、電磁弁１８をもち、かつ、この電磁弁
１８を開き、前記高圧側連絡管４を前記冷凍機１０から
離脱した状態で前記圧縮機１を駆動するとき、ポンプダ
ウン相当運転を可能にする通路断面積をもつたバイパス
通路１９とを設けたから、従来例のように高価な差圧制
御弁Ｋを低コストの高圧設定弁１６にでき、それだけコ
ストダウンができながら、前記圧縮機１を起動して前記
冷凍機１０による冷凍運転を行う場合の立上がりを早め
られ、それだけ能力の向上が可能となるし、しかも、バ
イパス通路１９の電磁弁１８を開くことにより、ポンプ
ダウン相当の運転ができるのである。即ち、極低温冷凍
機１０を運転停止するときで、前記高圧側連絡管４及び
低圧側連絡管６の接続を外して前記冷凍機１０を分離す
るとき、前記高圧側連絡管４の接続のみを外し、低圧側
連絡管６を接続したまゝ前記圧縮機１を駆動すると共
に、前記電磁弁１８を開くことにより、前記冷凍機１０
に供給されたヘリウムガスを前記低圧側連絡管６から吸
入側配管５に吸引でき、ポンプダウン運転に相当する吸
引運転が可能になる。
【００３３】即ち、前記吐出側配管３と吸入側配管５と
の間には高圧設定弁１６をもった高圧制御通路１７を設
けているから、前記バイパス通路１９がなければポンプ
ダウン相当運転時、低圧圧力が異常低下し安全装置動作
により運転停止に至る可能性があるため、前記冷凍機１
０のヘリウムガス吸引は行えないのであるが、前記バイ
パス通路１９を設け、この通路１９の通路断面積をヘリ
ウムガス吸引可能な断面積としているから、ポンプダウ
ン運転に相当する吸引運転が可能となり、前記冷凍機１
０の内圧を初期充填圧より低い低圧に保持できるのであ
る。従って、分離された前記冷凍機１０が設置される室
内の周囲温度が異常に上昇しても、前記冷凍機１０の内
圧が過昇圧するのを回避できるのである。
の間には高圧設定弁１６をもった高圧制御通路１７を設
けているから、前記バイパス通路１９がなければポンプ
ダウン相当運転時、低圧圧力が異常低下し安全装置動作
により運転停止に至る可能性があるため、前記冷凍機１
０のヘリウムガス吸引は行えないのであるが、前記バイ
パス通路１９を設け、この通路１９の通路断面積をヘリ
ウムガス吸引可能な断面積としているから、ポンプダウ
ン運転に相当する吸引運転が可能となり、前記冷凍機１
０の内圧を初期充填圧より低い低圧に保持できるのであ
る。従って、分離された前記冷凍機１０が設置される室
内の周囲温度が異常に上昇しても、前記冷凍機１０の内
圧が過昇圧するのを回避できるのである。
【図１】本発明の一実施例を示す配管系統図。
【図２】ポンプダウン相当の吸引運転を行う場合の作用
説明図。
説明図。
【図３】ヘリウムガスの密度・圧力・温度特性図。
【図４】別の実施例を示す極低温冷凍機を分離した状態
の配管系統図。
の配管系統図。
【図５】従来例を示す配管系統図。
１ ヘリウム圧縮機 ３ 吐出側配管 ４ 高圧側連絡管 ５ 吸入側配管 ６ 低圧側連絡管 ７，８ 接続部 １０ 極低温冷凍機 １６ 高圧設定弁 １７ 高圧制御通路 １８ 電磁弁 １９ バイパス通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】 ヘリウム圧縮機（１）と、該圧縮機
（１）の吐出側配管（３）に接続される高圧側連絡管
（４）及び前記圧縮機（１）の吸入側配管（５）に接続
される低圧側連絡管（６）とを備え、前記各連絡管
（４）（６）を極低温冷凍機（１０）に着脱可能に接続
する接続部（７）（８）に、前記冷凍機（１０）に対す
る離脱時閉じる閉鎖機構を備えた極低温冷凍機のヘリウ
ム圧縮装置において、前記吐出側配管（３）と吸入側配
管（５）との間に、高圧設定弁（１６）をもった高圧制
御通路（１７）と、電磁弁（１８）をもち、かつ、この
電磁弁（１８）を開き、前記高圧側連絡管（４）を前記
冷凍機（１０）から離脱した状態で前記圧縮機（１）を
駆動するとき、ポンプダウン相当運転を可能にする通路
断面積をもったバイパス通路（１９）とを備えているこ
とを特徴とする極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6198193A JP2795123B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6198193A JP2795123B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06272979A JPH06272979A (ja) | 1994-09-27 |
| JP2795123B2 true JP2795123B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=13186872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6198193A Expired - Fee Related JP2795123B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 極低温冷凍機のヘリウム圧縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795123B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6727723B2 (ja) | 2017-01-16 | 2020-07-22 | 住友重機械工業株式会社 | 極低温冷凍機および極低温冷凍機の制御装置 |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP6198193A patent/JP2795123B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06272979A (ja) | 1994-09-27 |
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