JP2927064B2 - マルチ形極低温冷凍機 - Google Patents
マルチ形極低温冷凍機Info
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- JP2927064B2 JP2927064B2 JP3199332A JP19933291A JP2927064B2 JP 2927064 B2 JP2927064 B2 JP 2927064B2 JP 3199332 A JP3199332 A JP 3199332A JP 19933291 A JP19933291 A JP 19933291A JP 2927064 B2 JP2927064 B2 JP 2927064B2
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- expander
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/002—Gas cycle refrigeration machines with parallel working cold producing expansion devices in one circuit
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マルチ形極低温冷凍
機、詳しくは、圧縮機ユニットから延びる高圧ガス管と
低圧ガス管との間に、各分岐管を介して複数の極低温膨
張機を並列に接続して成るマルチ形極低温冷凍機に関す
る。
機、詳しくは、圧縮機ユニットから延びる高圧ガス管と
低圧ガス管との間に、各分岐管を介して複数の極低温膨
張機を並列に接続して成るマルチ形極低温冷凍機に関す
る。
【0002】
【従来技術】従来、マルチ形極低温冷凍機は、特開平2
ー38795号公報に示されているようにすでに提案さ
れている。この冷凍機は、図11に示したように、圧縮
機をもった1台の圧縮機ユニットAと、2台の極低温膨
張機Bとを備え、これら各膨張機Bを、前記圧縮機ユニ
ットAから延びる高圧ガス管Cと低圧ガス管Dとにそれ
ぞれ高圧側分岐管E、低圧側分岐管Fを介して並列に接
続し、1台の圧縮機ユニットAから各膨張機Bに高圧ガ
スを分配して供給すると共に、各膨張機Bから排出され
た低圧ガスを前記圧縮機ユニットAに戻して循環させる
ようにしている。また、前記各膨張機Bは、高圧ガスの
導入と低圧ガスの排出とを行なう注排通路(図示せず)
と、この注排通路を高圧ガス通路と低圧ガス通路とに交
互に切換える弁体及び該弁体を駆動する同期形モータと
をもった切換弁装置(図示せず)と、高圧ガスの導入と
低圧ガスの排出とにより往復動するディスプレーサ(図
示せず)とを備えている。
ー38795号公報に示されているようにすでに提案さ
れている。この冷凍機は、図11に示したように、圧縮
機をもった1台の圧縮機ユニットAと、2台の極低温膨
張機Bとを備え、これら各膨張機Bを、前記圧縮機ユニ
ットAから延びる高圧ガス管Cと低圧ガス管Dとにそれ
ぞれ高圧側分岐管E、低圧側分岐管Fを介して並列に接
続し、1台の圧縮機ユニットAから各膨張機Bに高圧ガ
スを分配して供給すると共に、各膨張機Bから排出され
た低圧ガスを前記圧縮機ユニットAに戻して循環させる
ようにしている。また、前記各膨張機Bは、高圧ガスの
導入と低圧ガスの排出とを行なう注排通路(図示せず)
と、この注排通路を高圧ガス通路と低圧ガス通路とに交
互に切換える弁体及び該弁体を駆動する同期形モータと
をもった切換弁装置(図示せず)と、高圧ガスの導入と
低圧ガスの排出とにより往復動するディスプレーサ(図
示せず)とを備えている。
【0003】そして、これら各膨張機Bは、図10
(a)(b)に示すごとく前記各モータの発停により、
高圧ガスを注入する注入行程と、膨張した低圧ガスを排
出する排出行程とのサイクルで運転されるのであるが、
前記各モータの発停タイミングを考慮しない場合は、図
10(a)に示したように複数の膨張機における注入行
程と排出行程とが交互に行われる運転と、図10(b)
に示したように注入行程と排出行程とが同期したり、図
示していないが、図10(a)(b)の中間の状態で運
転されることになる。
(a)(b)に示すごとく前記各モータの発停により、
高圧ガスを注入する注入行程と、膨張した低圧ガスを排
出する排出行程とのサイクルで運転されるのであるが、
前記各モータの発停タイミングを考慮しない場合は、図
10(a)に示したように複数の膨張機における注入行
程と排出行程とが交互に行われる運転と、図10(b)
に示したように注入行程と排出行程とが同期したり、図
示していないが、図10(a)(b)の中間の状態で運
転されることになる。
【0004】一方、1台の圧縮機ユニットAを用いて複
数の膨張機Bを運転する場合、これら各膨張機Bにおい
て注入が同時に行われる運転においては、前記圧縮機ユ
ニットAから吐出される高圧ガスが、前記各膨張機Bに
分配されることになり、この結果、各膨張機Bへの高圧
ガス流量が減少することになるから、各膨張機Bでの注
入行程がずれている場合に比較して膨張機Bにおける運
転差圧、つまり高低差圧が小さくなり、それだけ能力が
小さくなるのである。
数の膨張機Bを運転する場合、これら各膨張機Bにおい
て注入が同時に行われる運転においては、前記圧縮機ユ
ニットAから吐出される高圧ガスが、前記各膨張機Bに
分配されることになり、この結果、各膨張機Bへの高圧
ガス流量が減少することになるから、各膨張機Bでの注
入行程がずれている場合に比較して膨張機Bにおける運
転差圧、つまり高低差圧が小さくなり、それだけ能力が
小さくなるのである。
【0005】即ち、図10(a)のように各モータの発
停タイミングが半サイクルずれて、1台の圧縮機ユニッ
トAからの高圧ガスが各膨張機Bに交互に供給される
と、膨張機B側での高圧ガスと低圧ガスとの差による運
転差圧△Pが最大となり、この運転差圧と比例する冷凍
能力を最大にできるのであり、また、図10(b)のよ
うに各モータの発停タイミングが同期して、1台の圧縮
機ユニットAからの高圧ガスが分配されて各膨張機Bに
同時に供給されると、膨張機B側での高圧ガスと低圧ガ
スとの差による運転差圧△Pが最小となり、この運転差
圧と比例する冷凍能力が最小になるのである。
停タイミングが半サイクルずれて、1台の圧縮機ユニッ
トAからの高圧ガスが各膨張機Bに交互に供給される
と、膨張機B側での高圧ガスと低圧ガスとの差による運
転差圧△Pが最大となり、この運転差圧と比例する冷凍
能力を最大にできるのであり、また、図10(b)のよ
うに各モータの発停タイミングが同期して、1台の圧縮
機ユニットAからの高圧ガスが分配されて各膨張機Bに
同時に供給されると、膨張機B側での高圧ガスと低圧ガ
スとの差による運転差圧△Pが最小となり、この運転差
圧と比例する冷凍能力が最小になるのである。
【0006】そこで従来、前記した特開平2ー3879
5号公報に示されているように(図12に記載)、前記
各膨張機BのディスプレーサGに磁性体Hを設けると共
に、前記ディスプレーサGを内装するシリンダJに、前
記磁性体Hにより開閉動作する磁気近接スイッチKを設
けて、この近接スイッチKと前記磁性体Hとから成るス
トローク検出器により前記ディスプレーサGの動作位置
を検出して、前記弁体駆動用モータの発停タイミングを
制御するようにしたものが提案されている。
5号公報に示されているように(図12に記載)、前記
各膨張機BのディスプレーサGに磁性体Hを設けると共
に、前記ディスプレーサGを内装するシリンダJに、前
記磁性体Hにより開閉動作する磁気近接スイッチKを設
けて、この近接スイッチKと前記磁性体Hとから成るス
トローク検出器により前記ディスプレーサGの動作位置
を検出して、前記弁体駆動用モータの発停タイミングを
制御するようにしたものが提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】所が、この従来のマル
チ形極低温冷凍機は、ディスプレーサGの動作位置を検
出して弁体駆動用モータの発停タイミングを制御するも
のであるから、各膨張機の冷凍能力との関係で前記モー
タの発停タイミングにバラツキがあり、この発停タイミ
ングを高精度に制御し難いのであって、各膨張機の冷凍
能力を同等化できない問題があるし、また、前記各膨張
機に容量差がある場合には前記発停タイミングの制御が
困難である。しかも、前記センサーを前記ディスプレー
サGとシリンダJとに組み込む必要があるから、このセ
ンサーの組込みが非常に煩雑であり、コスト高となるの
である。また、前記センサーは、磁性体を用いているか
ら、磁場のある箇所では前記モータの発停タイミングを
制御できない問題がある。
チ形極低温冷凍機は、ディスプレーサGの動作位置を検
出して弁体駆動用モータの発停タイミングを制御するも
のであるから、各膨張機の冷凍能力との関係で前記モー
タの発停タイミングにバラツキがあり、この発停タイミ
ングを高精度に制御し難いのであって、各膨張機の冷凍
能力を同等化できない問題があるし、また、前記各膨張
機に容量差がある場合には前記発停タイミングの制御が
困難である。しかも、前記センサーを前記ディスプレー
サGとシリンダJとに組み込む必要があるから、このセ
ンサーの組込みが非常に煩雑であり、コスト高となるの
である。また、前記センサーは、磁性体を用いているか
ら、磁場のある箇所では前記モータの発停タイミングを
制御できない問題がある。
【0008】本発明は複数の膨張機を運転する場合、各
膨張機における運転差圧の増加によって弁体駆動用モー
タの負荷トルクが増大し、逆に前記モータにおける端子
間電圧が低下すること、つまり、端子間電圧を検出する
ことにより運転差圧が検出できることに着目し、端子間
電圧を最小にし、運転差圧、つまり運転差圧に比例する
能力が最大になるようにしたものであって、目的は、各
膨張機のモータ駆動時における電圧を検出し、この検出
値に基づいて前記モータの発停タイミングを制御して、
各モータの電圧が最小となるように制御することによ
り、各膨張機における冷凍能力を向上できるようにする
点にある。
膨張機における運転差圧の増加によって弁体駆動用モー
タの負荷トルクが増大し、逆に前記モータにおける端子
間電圧が低下すること、つまり、端子間電圧を検出する
ことにより運転差圧が検出できることに着目し、端子間
電圧を最小にし、運転差圧、つまり運転差圧に比例する
能力が最大になるようにしたものであって、目的は、各
膨張機のモータ駆動時における電圧を検出し、この検出
値に基づいて前記モータの発停タイミングを制御して、
各モータの電圧が最小となるように制御することによ
り、各膨張機における冷凍能力を向上できるようにする
点にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、圧縮機ユニット1から延びる高圧ガス
管2と低圧ガス管3との間に、各分岐管2a、3aを介
して複数の極低温膨張機4を並列に接続すると共に、前
記各膨張機4は、ヒートステージ51をもつシリンダ5
とモータハウジング7を備え、該モータハウジング7
に、高圧側受圧面21aと低圧側受圧面21bとをも
ち、前記シリンダ5に対し高圧ガスの導入と低圧ガスの
排出とを行なう注排通路81を、高圧ガス通路9と低圧
ガス通路10とに交互に切換える弁体21と、該弁体2
1を駆動する同期形モータ22とから成る切換弁装置2
0を内装したマルチ形極低温冷凍機において、前記モー
タ22の駆動時における電圧を検出する電圧検出器14
を設けると共に、前記各膨張機4における前記各モータ
22の発停タイミングを、前記各モータ22の電圧が最
小値となるように制御するモータ駆動制御装置15を設
けたのである。
め、本発明では、圧縮機ユニット1から延びる高圧ガス
管2と低圧ガス管3との間に、各分岐管2a、3aを介
して複数の極低温膨張機4を並列に接続すると共に、前
記各膨張機4は、ヒートステージ51をもつシリンダ5
とモータハウジング7を備え、該モータハウジング7
に、高圧側受圧面21aと低圧側受圧面21bとをも
ち、前記シリンダ5に対し高圧ガスの導入と低圧ガスの
排出とを行なう注排通路81を、高圧ガス通路9と低圧
ガス通路10とに交互に切換える弁体21と、該弁体2
1を駆動する同期形モータ22とから成る切換弁装置2
0を内装したマルチ形極低温冷凍機において、前記モー
タ22の駆動時における電圧を検出する電圧検出器14
を設けると共に、前記各膨張機4における前記各モータ
22の発停タイミングを、前記各モータ22の電圧が最
小値となるように制御するモータ駆動制御装置15を設
けたのである。
【0010】
【作用】前記各膨張機4における弁体21の高圧側受圧
面21aには高圧ガス通路9内の高圧ガス圧力が作用
し、低圧側受圧面21bにはシリンダ5内の低圧ガスを
低圧ガス通路10に排出するときの低圧ガス圧力が作用
して、これら高圧、低圧の差による運転差圧により前記
弁体21は注排通路81側に押しつけられているから、
この弁体21を駆動する前記各モータ22の負荷トルク
は、図6に示すごとく運転差圧、つまり高低差圧の増大
に比例して負荷トルクが増大することになり、逆に前記
各膨張機4における前記各モータ22の端子間電圧は、
図7に示すように前記モータの負荷トルクの増大に反比
例して減少することになり、前記端子間電圧は、図8の
ように運転差圧の増大に反比例して減少するのである。
従って、前記端子間電圧を検出することにより運転差
圧、つまり能力が検出できるのである。
面21aには高圧ガス通路9内の高圧ガス圧力が作用
し、低圧側受圧面21bにはシリンダ5内の低圧ガスを
低圧ガス通路10に排出するときの低圧ガス圧力が作用
して、これら高圧、低圧の差による運転差圧により前記
弁体21は注排通路81側に押しつけられているから、
この弁体21を駆動する前記各モータ22の負荷トルク
は、図6に示すごとく運転差圧、つまり高低差圧の増大
に比例して負荷トルクが増大することになり、逆に前記
各膨張機4における前記各モータ22の端子間電圧は、
図7に示すように前記モータの負荷トルクの増大に反比
例して減少することになり、前記端子間電圧は、図8の
ように運転差圧の増大に反比例して減少するのである。
従って、前記端子間電圧を検出することにより運転差
圧、つまり能力が検出できるのである。
【0011】しかして、複数台の膨張機を運転すると
き、その各膨張機におけるモータ22の電圧を電圧検出
器14により検出し、この検出値に基づいてモータ駆動
制御装置15により、各モータ22の発停タイミングを
制御し、各モータ22の電圧が最小値となるように制御
できるから、それぞれの膨張機を最大の運転差圧で運転
することができるのであって、各膨張機の冷凍能力を向
上できるし、また、各膨張機の能力を同等化できると共
に、圧力脈動も低減できるのである。また、容量の異な
る膨張機を用いる場合でも、ガス分配を最適にできる
し、また、モータの電圧を検出して前記モータの発停タ
イミングを制御するのであるから、つまり従来例のよう
に磁性体と近接スイッチとを用いて制御するものでない
から、磁場のある箇所であってもモータの発停タイミン
グを支障なく制御できるのである。
き、その各膨張機におけるモータ22の電圧を電圧検出
器14により検出し、この検出値に基づいてモータ駆動
制御装置15により、各モータ22の発停タイミングを
制御し、各モータ22の電圧が最小値となるように制御
できるから、それぞれの膨張機を最大の運転差圧で運転
することができるのであって、各膨張機の冷凍能力を向
上できるし、また、各膨張機の能力を同等化できると共
に、圧力脈動も低減できるのである。また、容量の異な
る膨張機を用いる場合でも、ガス分配を最適にできる
し、また、モータの電圧を検出して前記モータの発停タ
イミングを制御するのであるから、つまり従来例のよう
に磁性体と近接スイッチとを用いて制御するものでない
から、磁場のある箇所であってもモータの発停タイミン
グを支障なく制御できるのである。
【0012】
【実施例】図1に示した実施例では、圧縮機をもった1
台の圧縮機ユニット1から延びる1本の高圧ガス管2と
1本の低圧ガス管3とに、3本の高圧側分岐管2aと3
本の低圧側分岐管3aとを介してクライオポンプヘッド
として使用する3台の極低温膨張機4を並列に接続し、
前記圧縮機ユニット1から各膨張機4に高圧ガスを分配
して供給すると共に、各膨張機4から排出された低圧ガ
スを前記圧縮機ユニット1に戻して循環させるようにし
ている。
台の圧縮機ユニット1から延びる1本の高圧ガス管2と
1本の低圧ガス管3とに、3本の高圧側分岐管2aと3
本の低圧側分岐管3aとを介してクライオポンプヘッド
として使用する3台の極低温膨張機4を並列に接続し、
前記圧縮機ユニット1から各膨張機4に高圧ガスを分配
して供給すると共に、各膨張機4から排出された低圧ガ
スを前記圧縮機ユニット1に戻して循環させるようにし
ている。
【0013】また、前記各膨張機4は、図1、図2に示
すごとく端部と中間部とにヒートステージ51を備え、
高圧ガスの導入と低圧ガスの排出とで往復動するディス
プレーサ6を内装したシリンダ5と、前記各分岐管2
a、3aの接続口71、72をもち、前記各シリンダ5
に連結するモータハウジング7とを備え、このモータハ
ウジング7内に、前記各接続口71、72と連通して前
記シリンダ5に対し高圧ガスの導入と低圧ガスの排出と
を行う注排通路81をもった通路ブロック8と、高圧側
受圧面21aと低圧側受圧面21bとをもち、前記注排
通路81を前記接続口71に連通する高圧ガス通路9と
前記接続口72に連通する低圧ガス通路10とに交互に
切換える弁体21と、該弁体21を駆動する同期形モー
タ22から成る切換弁装置20を配設し、前記各モータ
22の発停制御により前記各弁体21を開閉制御し、前
記注排通路81を高圧ガス通路9に連通させることによ
り、前記高圧ガス管2から各シリンダ5内に高圧ガスを
導入して、前記ディスプレーサ6を復動させたり、ま
た、前記注排通路81を低圧ガス通路10と連通させる
ことにより、前記ディスプレーサ6を往動させ、前記各
シリンダ5内のガスを膨張させ、この膨張後の低圧ガス
が前記低圧ガス通路10に排出させ、これら高圧ガスの
導入と排出との繰り返しにより前記ヒートステージ51
に極低温を得るようにしている。
すごとく端部と中間部とにヒートステージ51を備え、
高圧ガスの導入と低圧ガスの排出とで往復動するディス
プレーサ6を内装したシリンダ5と、前記各分岐管2
a、3aの接続口71、72をもち、前記各シリンダ5
に連結するモータハウジング7とを備え、このモータハ
ウジング7内に、前記各接続口71、72と連通して前
記シリンダ5に対し高圧ガスの導入と低圧ガスの排出と
を行う注排通路81をもった通路ブロック8と、高圧側
受圧面21aと低圧側受圧面21bとをもち、前記注排
通路81を前記接続口71に連通する高圧ガス通路9と
前記接続口72に連通する低圧ガス通路10とに交互に
切換える弁体21と、該弁体21を駆動する同期形モー
タ22から成る切換弁装置20を配設し、前記各モータ
22の発停制御により前記各弁体21を開閉制御し、前
記注排通路81を高圧ガス通路9に連通させることによ
り、前記高圧ガス管2から各シリンダ5内に高圧ガスを
導入して、前記ディスプレーサ6を復動させたり、ま
た、前記注排通路81を低圧ガス通路10と連通させる
ことにより、前記ディスプレーサ6を往動させ、前記各
シリンダ5内のガスを膨張させ、この膨張後の低圧ガス
が前記低圧ガス通路10に排出させ、これら高圧ガスの
導入と排出との繰り返しにより前記ヒートステージ51
に極低温を得るようにしている。
【0014】また、前記各膨張機4における弁体21の
高圧側受圧面21aには高圧ガス通路9内の高圧ガス圧
力が作用し、低圧側受圧面21bにはシリンダ5内の低
圧ガスを低圧ガス通路10に排出するときの低圧ガス圧
力が作用して、これら高圧、低圧の差による運転差圧に
より前記弁体21は通路ブロック8に押しつけられてい
るから、この弁体21を駆動する前記各モータ22の負
荷トルクは、図6に示すごとく前記運転差圧の増大に比
例して増大することになるし、又、前記各膨張機4にお
ける前記各モータ22の端子間電圧は、図7に示すよう
に前記モータの負荷トルクの増大に反比例して減少する
ことになる。因って図6及び図7により運転差圧と端子
間電圧とは、図8のように運転差圧の増大に端子間電圧
が反比例する関係になる。
高圧側受圧面21aには高圧ガス通路9内の高圧ガス圧
力が作用し、低圧側受圧面21bにはシリンダ5内の低
圧ガスを低圧ガス通路10に排出するときの低圧ガス圧
力が作用して、これら高圧、低圧の差による運転差圧に
より前記弁体21は通路ブロック8に押しつけられてい
るから、この弁体21を駆動する前記各モータ22の負
荷トルクは、図6に示すごとく前記運転差圧の増大に比
例して増大することになるし、又、前記各膨張機4にお
ける前記各モータ22の端子間電圧は、図7に示すよう
に前記モータの負荷トルクの増大に反比例して減少する
ことになる。因って図6及び図7により運転差圧と端子
間電圧とは、図8のように運転差圧の増大に端子間電圧
が反比例する関係になる。
【0015】即ち、前記各膨張機4における前記同期形
モータ22は、シンクロナスモータなどの三相同期形モ
ータを用いて、その第1端子aをR相電源に、第2端子
bをS相電源にそれぞれ接続すると共に、前記第1端子
a回路に、抵抗とコンデンサとを備えたRC回路を接続
し、このRC回路を第3端子cに接続しているのであっ
て、前記第1端子aと第3端子cとの端子間電圧V1 及
び前記第2端子bと第3端子cとの端子間電圧V2 は図
8のように運転差圧の増大に反比例することになる。
モータ22は、シンクロナスモータなどの三相同期形モ
ータを用いて、その第1端子aをR相電源に、第2端子
bをS相電源にそれぞれ接続すると共に、前記第1端子
a回路に、抵抗とコンデンサとを備えたRC回路を接続
し、このRC回路を第3端子cに接続しているのであっ
て、前記第1端子aと第3端子cとの端子間電圧V1 及
び前記第2端子bと第3端子cとの端子間電圧V2 は図
8のように運転差圧の増大に反比例することになる。
【0016】尚、図1において11は前記各シリンダ5
の端部側ヒートステージ51に取付けたヒートパネル、
12は前記各シリンダ5の中間部側ヒートステージ51
に取付けたヒートシールド、13は前記各ヒートシール
ド12に取付けたバッフルである。
の端部側ヒートステージ51に取付けたヒートパネル、
12は前記各シリンダ5の中間部側ヒートステージ51
に取付けたヒートシールド、13は前記各ヒートシール
ド12に取付けたバッフルである。
【0017】しかして、本発明は、以上のごとく構成す
るマルチ形極低温冷凍機において、前記各モータ22に
おける前記端子間電圧V1 、V2 の何れか一方を検出す
る電圧検出器14を設けると共に、前記各膨張機4にお
ける前記各モータ22の発停タイミングを、前記各モー
タ22の端子間電圧V1 が最小値となるように制御する
モータ駆動制御装置15を設けたのである。
るマルチ形極低温冷凍機において、前記各モータ22に
おける前記端子間電圧V1 、V2 の何れか一方を検出す
る電圧検出器14を設けると共に、前記各膨張機4にお
ける前記各モータ22の発停タイミングを、前記各モー
タ22の端子間電圧V1 が最小値となるように制御する
モータ駆動制御装置15を設けたのである。
【0018】図1及び図3に示した実施例における前記
モータ駆動制御装置15は、前記各膨張機4の全台数を
運転した場合におけるモータの端子間電圧V1 が最小と
なる目標最小値V(i)を演算して設定する演算部と、
前記目標最小値V(i)を記憶させる記憶部を備え、各
膨張機4におけるモータの端子間電圧V1 が前記目標最
小値V(i)となるように各モータ22の発停タイミン
グを制御するように成すのである。即ち、膨張機4を図
1のように3台接続する場合、これら全台数を運転した
場合における前記各モータの端子間電圧が最小となる目
標最小値V(i)を予め設定し、先ず基準となる特定の
膨張機4を運転している状態で、2台目の膨張機4を運
転する場合、この膨張機4におけるモータを、目標最小
値V(i)の制約をもとに制御するのであり、更に3台
目の膨張機4を運転する場合、その直前に運転する2台
目の前記膨張機4を基準に目標最小値V(i)の制約の
もとに、該膨張機4におけるモータを制御するのであ
る。
モータ駆動制御装置15は、前記各膨張機4の全台数を
運転した場合におけるモータの端子間電圧V1 が最小と
なる目標最小値V(i)を演算して設定する演算部と、
前記目標最小値V(i)を記憶させる記憶部を備え、各
膨張機4におけるモータの端子間電圧V1 が前記目標最
小値V(i)となるように各モータ22の発停タイミン
グを制御するように成すのである。即ち、膨張機4を図
1のように3台接続する場合、これら全台数を運転した
場合における前記各モータの端子間電圧が最小となる目
標最小値V(i)を予め設定し、先ず基準となる特定の
膨張機4を運転している状態で、2台目の膨張機4を運
転する場合、この膨張機4におけるモータを、目標最小
値V(i)の制約をもとに制御するのであり、更に3台
目の膨張機4を運転する場合、その直前に運転する2台
目の前記膨張機4を基準に目標最小値V(i)の制約の
もとに、該膨張機4におけるモータを制御するのであ
る。
【0019】次に以上のごとく3台の極低温膨張機4を
備えた冷凍機の作動を、図4に示したフローチャートに
基づいて説明する。
備えた冷凍機の作動を、図4に示したフローチャートに
基づいて説明する。
【0020】先ず、予めスタートに先立って膨張機4の
接続台数Nに応じ、その全ての膨張機4を運転した場合
におけるモータ22の端子間電圧V1 が最小となる目標
最小値V(i)を初期設定するのである。
接続台数Nに応じ、その全ての膨張機4を運転した場合
におけるモータ22の端子間電圧V1 が最小となる目標
最小値V(i)を初期設定するのである。
【0021】ステップS1で、基準となる1台目の膨張
機(N0.1)のN0.1モータ22を起動すると共
に、このモータ22が起動したときの運転台数iを1と
する。
機(N0.1)のN0.1モータ22を起動すると共
に、このモータ22が起動したときの運転台数iを1と
する。
【0022】そして、ステップS2では、前記モータの
運転台数iが接続台数以上か否かが判断され、N0の場
合、つまり運転台数iが1台の場合には、ステップS3
に移り、2台目の膨張機4のモータを運転するに先立
ち、運転台数iが2となるように設定し、然る後ステッ
プS4において、2台目の膨張機におけるモータ22
(N0.2)を起動する。
運転台数iが接続台数以上か否かが判断され、N0の場
合、つまり運転台数iが1台の場合には、ステップS3
に移り、2台目の膨張機4のモータを運転するに先立
ち、運転台数iが2となるように設定し、然る後ステッ
プS4において、2台目の膨張機におけるモータ22
(N0.2)を起動する。
【0023】そして、ステップS5において、2台目膨
張機におけるN0.2モータ22の端子間電圧V1 が検
出され、この電圧V1 がステップS6において、予め設
定した目標最小値V(i)と比較される。
張機におけるN0.2モータ22の端子間電圧V1 が検
出され、この電圧V1 がステップS6において、予め設
定した目標最小値V(i)と比較される。
【0024】この比較にいて、前記電圧V1 が目標最小
値V(i)以下の場合、1台目膨張機4のN0.1モー
タ22における発停タイミングと2台目膨張機4のN
0.2モータ22における発停タイミングとが適正ずれ
で行われることになるから、2台目膨張機のN0.2モ
ータの運転は継続され、ステップS2に戻り、このステ
ップS2を経てステップS3に移り、このステップS3
で3台目の膨張機4のN0.3モータを運転するに先立
ち、運転台数iが3になるように設定し、ステップS4
で3台目の膨張機におけるN0.3モータ22を起動す
るのである。この場合も前記同様、ステップS5におい
てN0.3モータの端子間電圧V1 が検出され、ステッ
プS6において予め設定した目標最小値V(i)と比較
される。
値V(i)以下の場合、1台目膨張機4のN0.1モー
タ22における発停タイミングと2台目膨張機4のN
0.2モータ22における発停タイミングとが適正ずれ
で行われることになるから、2台目膨張機のN0.2モ
ータの運転は継続され、ステップS2に戻り、このステ
ップS2を経てステップS3に移り、このステップS3
で3台目の膨張機4のN0.3モータを運転するに先立
ち、運転台数iが3になるように設定し、ステップS4
で3台目の膨張機におけるN0.3モータ22を起動す
るのである。この場合も前記同様、ステップS5におい
てN0.3モータの端子間電圧V1 が検出され、ステッ
プS6において予め設定した目標最小値V(i)と比較
される。
【0025】そして、この比較において前記電圧V1 が
目標最小値V(i)以下の場合は、N0.3モータの運
転は継続され、ステップS2に戻る。
目標最小値V(i)以下の場合は、N0.3モータの運
転は継続され、ステップS2に戻る。
【0026】この場合、運転台数iは3となり、接続台
数Nと等しくなるから、ステップS2においてリターン
され、各モータの運転が継続されるのである。
数Nと等しくなるから、ステップS2においてリターン
され、各モータの運転が継続されるのである。
【0027】また一方、前記ステップS6の比較におい
て、前記N0.2モータ22における端子間電圧V1 の
検出値が前記目標最小値V(i)を越えている場合は、
ステップS7で前記モータ駆動制御装置15によりN
0.2モータ22を一旦止める。そして、ステップS8
でタイマがT秒間セットされて計時を開始し、ステップ
S9において前記タイマがタイムアップしたか否かを判
定して、タイムアップしていない場合は計時を継続し、
また、タイムアップすればステップS5に戻り、前記ス
テップS6においてN0.2モータの端子間電圧V1 の
検出値が目標最小値V(i)と再び比較され、目標最小
値V(i)以下であれぱ、前記ステップS2に戻り、ス
テップS4においてN0.2モータが再起動され、ステ
ップS6での判定が繰り返される。
て、前記N0.2モータ22における端子間電圧V1 の
検出値が前記目標最小値V(i)を越えている場合は、
ステップS7で前記モータ駆動制御装置15によりN
0.2モータ22を一旦止める。そして、ステップS8
でタイマがT秒間セットされて計時を開始し、ステップ
S9において前記タイマがタイムアップしたか否かを判
定して、タイムアップしていない場合は計時を継続し、
また、タイムアップすればステップS5に戻り、前記ス
テップS6においてN0.2モータの端子間電圧V1 の
検出値が目標最小値V(i)と再び比較され、目標最小
値V(i)以下であれぱ、前記ステップS2に戻り、ス
テップS4においてN0.2モータが再起動され、ステ
ップS6での判定が繰り返される。
【0028】また、前記ステップS6において、前記N
0.3モータ22における端子間電圧V1 の検出値が前
記目標最小値V(i)を越えている場合もN0.2モー
タの場合と同様ステップS7〜ステップS9及びステッ
プS5、ステップS6の制御が行われ、N0.3モータ
22の端子間電圧V1 の検出値が、前記目標最小値V
(i)以下になった後、ステップS2に戻り、ステップ
S4においてN0.3モータ22が再起動され、ステッ
プS6での判定が繰り返される。従って、以上の制御に
よりN0.2及びN0.3モータ22は、3台接続の場
合における最小の端子間電圧に制御され、各膨張機4に
おいては、最大の運転差圧で運転される。
0.3モータ22における端子間電圧V1 の検出値が前
記目標最小値V(i)を越えている場合もN0.2モー
タの場合と同様ステップS7〜ステップS9及びステッ
プS5、ステップS6の制御が行われ、N0.3モータ
22の端子間電圧V1 の検出値が、前記目標最小値V
(i)以下になった後、ステップS2に戻り、ステップ
S4においてN0.3モータ22が再起動され、ステッ
プS6での判定が繰り返される。従って、以上の制御に
よりN0.2及びN0.3モータ22は、3台接続の場
合における最小の端子間電圧に制御され、各膨張機4に
おいては、最大の運転差圧で運転される。
【0029】尚、前記ステップS9においてタイマで計
時する場合、前記各モータ22の定格周波数50Hz.
60Hzに対応した最適な時間を予め設定するのであ
る。
時する場合、前記各モータ22の定格周波数50Hz.
60Hzに対応した最適な時間を予め設定するのであ
る。
【0030】以上のごとく3台の膨張機4におけるモー
タ22の発停タイミングを1/3サイクルずらして、3
台運転時における端子間電圧V1 が最小になるように制
御することにより、各膨張機の運転差圧を最大にできる
ので、各膨張機4の冷凍能力を同等化できると共に、個
々の冷凍能力を向上できるのであり、また、前記注排サ
イクルを1/3サイクルずらせることにより、各膨張機
4における圧力脈動のバラツキを小さくできるのであ
る。また、以上説明した実施例では、前記複数の膨張機
を運転制御する方法として、目標最小値V(i)を設定
し、この目標最小値V(i)をもとにN0.2及びN
0.3モータ22の運転時期をずらすように制御した
が、その他、図9に示したフローチャートのように制御
してもよい。図9に示したフローチヤートは、ステップ
S10において、先ず基準となる1台目の膨張機4のN
0.1モータ22を起動し、ステップS11において2
台目及び3台目の膨張機4のN0.2及びN0.3モー
タ22を、その発停タイミングが同期するように、換言
すると、N0.2及びN0.3モータ22における端子
間電圧V1 が最大となるように起動するのである。
タ22の発停タイミングを1/3サイクルずらして、3
台運転時における端子間電圧V1 が最小になるように制
御することにより、各膨張機の運転差圧を最大にできる
ので、各膨張機4の冷凍能力を同等化できると共に、個
々の冷凍能力を向上できるのであり、また、前記注排サ
イクルを1/3サイクルずらせることにより、各膨張機
4における圧力脈動のバラツキを小さくできるのであ
る。また、以上説明した実施例では、前記複数の膨張機
を運転制御する方法として、目標最小値V(i)を設定
し、この目標最小値V(i)をもとにN0.2及びN
0.3モータ22の運転時期をずらすように制御した
が、その他、図9に示したフローチャートのように制御
してもよい。図9に示したフローチヤートは、ステップ
S10において、先ず基準となる1台目の膨張機4のN
0.1モータ22を起動し、ステップS11において2
台目及び3台目の膨張機4のN0.2及びN0.3モー
タ22を、その発停タイミングが同期するように、換言
すると、N0.2及びN0.3モータ22における端子
間電圧V1 が最大となるように起動するのである。
【0031】そして、ステップS12において、N0.
2及びN0.3モータ22を停止した後、ステップS1
3においてN0.2モータ22を再起動する時間T1 、
例えば140秒と、N0.3モータ22を再起動する時
間T2 、例えば280秒とをセットするのである。
2及びN0.3モータ22を停止した後、ステップS1
3においてN0.2モータ22を再起動する時間T1 、
例えば140秒と、N0.3モータ22を再起動する時
間T2 、例えば280秒とをセットするのである。
【0032】然る後ステップS14において、時間T1
が経過したかどうかが判断され、yesの場合にはステ
ップS15でN0.2モータ22を再起動するのであ
り、また、ステップS16において時間T2 が経過した
かどうかが判断され、yesの場合にはステップS17
でN0.3モータ22を再起動するのである。
が経過したかどうかが判断され、yesの場合にはステ
ップS15でN0.2モータ22を再起動するのであ
り、また、ステップS16において時間T2 が経過した
かどうかが判断され、yesの場合にはステップS17
でN0.3モータ22を再起動するのである。
【0033】しかして、前記時間T1 、T2 は、端子間
電圧V1 が最小となる時間差、即ち、注排サイクルが例
えばT秒の場合、N0.1モータ22に対し1/3サイ
クル遅れた時間差となるT1 秒後にN0.2モータが再
起動すると共に、N0.3モータ22をN0.1モータ
22に対し2/3サイクル遅れた時間差となるT2 秒後
に再起動させるのであって、この起動調節により、これ
らN0.2及びN0.3モータ22の端子間電圧V1 を
最小値にできるのである。
電圧V1 が最小となる時間差、即ち、注排サイクルが例
えばT秒の場合、N0.1モータ22に対し1/3サイ
クル遅れた時間差となるT1 秒後にN0.2モータが再
起動すると共に、N0.3モータ22をN0.1モータ
22に対し2/3サイクル遅れた時間差となるT2 秒後
に再起動させるのであって、この起動調節により、これ
らN0.2及びN0.3モータ22の端子間電圧V1 を
最小値にできるのである。
【0034】しかして、この運転方法においても、3台
の膨張機4におけるモータの発停タイミングを1/3サ
イクルずらして、3台運転時における端子間電圧V1 を
最小に制御できるのであるから、図5に示すごとく3台
の各膨張機4における各モータ22による注排サイクル
を1/3サイクルずつずらすことができるので、各膨張
機4の運転差圧を最大にできるのである。
の膨張機4におけるモータの発停タイミングを1/3サ
イクルずらして、3台運転時における端子間電圧V1 を
最小に制御できるのであるから、図5に示すごとく3台
の各膨張機4における各モータ22による注排サイクル
を1/3サイクルずつずらすことができるので、各膨張
機4の運転差圧を最大にできるのである。
【0035】尚、以上説明した実施例では、前記各モー
タ22の駆動時における前記第1端子aと第3端子cと
の端子間電圧V1 を電圧検出器14で検出するようにし
たが、その他、前記各モータ22の駆動時における前記
第2端子bと第3端子cとの端子間電圧V2 を検出して
もよい。しかし、図7、図8のごとく端子間電圧V2よ
りも端子間電圧V1 の変化量の方が大きいので、端子間
電圧V1 を検出するのが好ましい。
タ22の駆動時における前記第1端子aと第3端子cと
の端子間電圧V1 を電圧検出器14で検出するようにし
たが、その他、前記各モータ22の駆動時における前記
第2端子bと第3端子cとの端子間電圧V2 を検出して
もよい。しかし、図7、図8のごとく端子間電圧V2よ
りも端子間電圧V1 の変化量の方が大きいので、端子間
電圧V1 を検出するのが好ましい。
【0036】
【発明の効果】以上のごとく本発明は、弁体21を駆動
する同期形モータ22の駆動時における電圧を検出する
電圧検出器14を設けて、各モータ22の電圧を検出
し、この検出値に基づいて前記各モータ22の発停タイ
ミングを、各モータ22の電圧が最小値となるように制
御し、この端子間電圧の減少に反比例して増大する運転
差圧を最大にできるようにしたから、各膨張機の冷凍能
力を向上できるし、また、各膨張機の能力を同等化でき
ると共に、圧力脈動も低減できるのである。また、容量
の異なる膨張機を用いる場合でも、ガス分配を最適にで
きるし、また、モータの電圧を検出して前記モータの発
停タイミングを制御するのであるから、つまり従来例の
ように磁性体と近接スイッチとを用いて制御するもので
ないから、磁場のある箇所であってもモータの発停タイ
ミングを支障なく制御できるのである。
する同期形モータ22の駆動時における電圧を検出する
電圧検出器14を設けて、各モータ22の電圧を検出
し、この検出値に基づいて前記各モータ22の発停タイ
ミングを、各モータ22の電圧が最小値となるように制
御し、この端子間電圧の減少に反比例して増大する運転
差圧を最大にできるようにしたから、各膨張機の冷凍能
力を向上できるし、また、各膨張機の能力を同等化でき
ると共に、圧力脈動も低減できるのである。また、容量
の異なる膨張機を用いる場合でも、ガス分配を最適にで
きるし、また、モータの電圧を検出して前記モータの発
停タイミングを制御するのであるから、つまり従来例の
ように磁性体と近接スイッチとを用いて制御するもので
ないから、磁場のある箇所であってもモータの発停タイ
ミングを支障なく制御できるのである。
【図1】本発明冷凍機の回路図である。
【図2】極低温膨張機の一部を省略した部分断面図であ
る。
る。
【図3】極低温膨張機のモータの電気回路図である。
【図4】フローチャートである。
【図5】3台の極低温膨張機を運転して、その運転差圧
を最大にしたときのガスの注排サイクルを表す説明図で
ある。
を最大にしたときのガスの注排サイクルを表す説明図で
ある。
【図6】運転差圧と負荷トルクとの関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図7】負荷トルクと端子間電圧との関係を示すグラフ
である。
である。
【図8】運転差圧と端子間電圧との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図9】別のフローチャートである。
【図10】2台の極低温膨張機を運転して、その運転差
圧を最大と最小にしたときのガスの注排サイクルを表す
説明図である。
圧を最大と最小にしたときのガスの注排サイクルを表す
説明図である。
【図11】従来冷凍機の回路図である。
【図12】同従来冷凍機における極低温膨張機の一部を
省略した部分断面図である。
省略した部分断面図である。
1 圧縮機ユニット 2 高圧ガス管 3 低圧ガス管 4 極低温膨張機 5 シリンダ 7 モータハウジング 9 高圧ガス通路 10 低圧ガス通路 14 電圧検出器 15 モータ駆動制御装置 20 切換弁装置 21 弁体 21a 高圧側受圧面 21b 低圧側受圧面 22 モータ 81 注排通路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 9/14 540 F25B 9/14 530
Claims (1)
- 【請求項1】圧縮機ユニット1から延びる高圧ガス管2
と低圧ガス管3との間に、各分岐管2a、3aを介して
複数の極低温膨張機4を並列に接続すると共に、前記各
膨張機4は、ヒートステージ51をもつシリンダ5とモ
ータハウジング7を備え、該モータハウジング7に、高
圧側受圧面21aと低圧側受圧面21bとをもち、前記
シリンダ5に対し高圧ガスの導入と低圧ガスの排出とを
行なう注排通路81を、高圧ガス通路9と低圧ガス通路
10とに交互に切換える弁体21と、該弁体21を駆動
する同期形モータ22とから成る切換弁装置20を内装
したマルチ形極低温冷凍機において、前記モータ22の
駆動時における電圧を検出する電圧検出器14を設ける
と共に、前記各膨張機4における前記各モータ22の発
停タイミングを、前記各モータ22の電圧が最小値とな
るように制御するモータ駆動制御装置15を設けている
ことを特徴とするマルチ形極低温冷凍機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3199332A JP2927064B2 (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | マルチ形極低温冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3199332A JP2927064B2 (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | マルチ形極低温冷凍機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0545014A JPH0545014A (ja) | 1993-02-23 |
JP2927064B2 true JP2927064B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=16406037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3199332A Expired - Fee Related JP2927064B2 (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | マルチ形極低温冷凍機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2927064B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160054439A (ko) * | 2013-03-04 | 2016-05-16 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 극저온 냉동장치, 및 극저온 냉동장치의 제어방법 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3384643B2 (ja) * | 1995-02-13 | 2003-03-10 | 富士写真フイルム株式会社 | ハロゲン化銀写真感光材料 |
JP2000161802A (ja) | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Aisin Seiki Co Ltd | マルチ型パルス管冷凍機 |
US7127901B2 (en) * | 2001-07-20 | 2006-10-31 | Brooks Automation, Inc. | Helium management control system |
JP3754992B2 (ja) * | 2001-08-03 | 2006-03-15 | 住友重機械工業株式会社 | マルチシステム冷凍機の運転方法、装置及び冷凍装置 |
JP2003090639A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 複数台の極低温冷凍機の運転装置 |
JP2003279185A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Aisin Seiki Co Ltd | 極低温冷凍機 |
-
1991
- 1991-08-08 JP JP3199332A patent/JP2927064B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160054439A (ko) * | 2013-03-04 | 2016-05-16 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 극저온 냉동장치, 및 극저온 냉동장치의 제어방법 |
KR101990519B1 (ko) | 2013-03-04 | 2019-06-18 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 극저온 냉동장치, 및 극저온 냉동장치의 제어방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0545014A (ja) | 1993-02-23 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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