JP2000266416A - Very low temperature refrigerating device - Google Patents
Very low temperature refrigerating deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for a superconducting magnet or a semiconductor device, a cooling device for a physical property test device at a very low temperature, a cooling device for condensing liquid helium, or a cryogenic pump used for a cryopump. It relates to a refrigeration system.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Generally, a cryogenic refrigeration system is used for a cryopump that generates high vacuum pressure by condensing or adsorbing gas molecules on a panel cooled to a cryogenic temperature. (Eg 10-20K)
Used in cooling devices such as superconducting magnets and physical property test equipment to keep superconducting magnets and samples at extremely low temperatures (for example, 4K).
Is to be cooled down.
【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。[0003] Such a cryogenic refrigeration system 101 is shown in FIG.
As shown in the figure, a compression unit 10 having a compressor 102
3 and the refrigerator 104 are connected by connecting pipes 105A and 105B. The refrigerant pipe 100 in the compression unit 103 includes a heat exchanger 1 on the discharge side of the compressor 102.
A high-temperature and high-pressure refrigerant (He gas) pressurized by the compressor 102 is heat-exchanged to a normal-temperature high-pressure gas. This high-pressure gas is supplied to the refrigerator 104 and adiabatically expanded, and the low-temperature end 104A of the refrigerator 104 is cooled to a very low temperature.
【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。The refrigerant pipe 100 of the compression unit 103
The discharge side of the compressor 102 is a high-pressure side path 100A, and the suction side of the compressor 102 is a low-pressure side path 100B. A heat exchanger 106 (described above), an oil separator 107, and an adsorber 108 are sequentially arranged in the high-pressure side path 100A. From the high pressure side path 100A to the connection pipe 105A
The refrigerant is supplied to the refrigerator 104 as described above. The buffer tank 109 is connected to the low-pressure side path 100B.
Is arranged. The depressurized refrigerant from the refrigerator 104 is
It is introduced into the low-pressure side path 100B via the connection pipe 105B and returned to the compressor 102.
【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。It is desirable that the above-mentioned compression units 103 can cope with the refrigerators 104 having various capacities including the number thereof.
For that purpose, the flow rate of the refrigerant supplied to the refrigerator 104 needs to be secured in a wide range.
【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。When the refrigerator 104 does not require a sufficient flow rate of the refrigerant to be discharged from the compressor 102 of the compression unit 103, or when the refrigerator 104 is not connected to the compression unit 103, The pressure increases in the high-pressure side path 100A of the compression unit 103. Therefore, in the conventional cryogenic refrigeration apparatus 101, the high pressure side path 100A and the low pressure side path 100B are connected to the differential pressure valve 11
0, and the differential pressure between the high-pressure side path 100A and the low-pressure side path 100B is
0, the high-pressure side path 100
Bypassing the high pressure refrigerant in A to the low pressure side path 100B,
The high-pressure side path 100A is protected from high pressure.
【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。For example, the high-pressure side path 100A is set to 20 kg /
cm 2, and when connecting the refrigerator 104 to the low-pressure side path 100B and 7 kg / cm 2 to the compression unit 103, and the setting value of the differential pressure valve 110 and 15 kg / cm 2, a high-pressure side path 100A of the compression unit 103 When the pressure at rises for some reason and exceeds 22 kg / cm 2 , the differential pressure valve 110 opens. Thereby, the high-pressure side path 100A
The high-pressure refrigerant inside is bypassed to the low-pressure side path 100B,
The pressure in the high-pressure side path 100A is maintained at 22 kg / cm 2 .
【0008】[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。However, in the above-described example, as shown in FIG.
When the pressure of B decreases to about 7 kg / cm 2 ,
The refrigerant compressed by the compressor 102 of the compression unit 103 is bypassed from the high-pressure side path 100A to the low-pressure side path 100B, and the flow rate supplied to the refrigerator 104 rapidly decreases. In this way, the compression unit 103
Since the lower limit value of the flow rate of the refrigerant that can be supplied to the compressor 4 is governed by the differential pressure valve 110, the capacity inherent in the compressor 102 may not be able to be utilized. Therefore, the flow rate of the refrigerant supplied from the compression unit 103 to the refrigerator 104 cannot be ensured in a wide range.
【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。For example, if the set value of the differential pressure valve 110 is 15 kg / cm 2 as described above,
00A is set to 21 kg / cm 2 , and the low pressure side path 100B is set to 5 kg / cm 2 and the refrigerator 104 is connected to the compression unit 10.
3, when the differential pressure valve 110 is always open,
The high-pressure refrigerant in the high-pressure side path 100A is bypassed to the low-pressure side path 100B. For this reason, the compression unit 103
Of the high-pressure side path 100A is only 20 kg / cm 2 at the maximum, and as a result, the performance of the refrigerator 104 cannot be maximized.
【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。An object of the present invention is to provide a cryogenic refrigeration apparatus capable of ensuring a wide range of the flow rate of a refrigerant supplied from a compression unit to a refrigerator.
【0011】[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。According to a first aspect of the present invention, there is provided a compression unit having a compressor for compressing and pressurizing a refrigerant, and a refrigerator for realizing an extremely low temperature by the compressed refrigerant from the compression unit. And a cryogenic refrigerator having:
The high pressure side path and the low pressure side path of the compressor unit are connected by a bypass path having a pressure regulating valve, and the pressure regulating valve opens when the pressure of the low pressure side path becomes equal to or lower than a predetermined pressure A. The refrigerant is bypassed from the high-pressure side path to the low-pressure side path.
【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。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the high-pressure side path of the compression unit includes:
A pressure sensor for detecting the pressure of the high-pressure side path is installed, and the high-pressure side path and the low-pressure side path are connected by a sub-bypass path having an on-off valve.
The valve is opened when the pressure detected by the pressure sensor becomes equal to or higher than a predetermined pressure B, and the refrigerant in the high pressure side path is bypassed to the low pressure side path. .
【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。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the high-pressure side path and the low-pressure side path in the compression unit are connected by a sub-bypass path provided with a sub-pressure regulating valve. The sub-pressure regulating valve is configured to open when the pressure in the high-pressure side path becomes equal to or higher than a predetermined pressure B, and to bypass the refrigerant in the high-pressure side path to the low-pressure side path. Is what you do.
【0014】請求項1に記載の発明には、次の作用があ
る。The first aspect of the present invention has the following effects.
【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。[0015] The pressure regulating valve provided in the bypass path connecting the high pressure side path and the low pressure side path of the compressor unit includes:
The valve is opened when the pressure of the low-pressure side path becomes equal to or lower than the predetermined pressure A, and bypasses the refrigerant from the high-pressure side path to the low-pressure side path, regardless of the pressure difference between the low-pressure side path and the high-pressure side path, Until the pressure of the low pressure side path decreases to the predetermined pressure A, the refrigerant of the high pressure side path is not bypassed to the low pressure side path,
Since all the refrigerant compressed by the compressor is supplied to the refrigerator, the capacity of the compressor alone can be fully utilized, and as a result, the flow rate of the refrigerant supplied from the compressor unit to the refrigerator can be widened. Can be secured.
【0016】請求項2に記載の発明には、次の作用があ
る。The second aspect of the present invention has the following operation.
【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。The high pressure side path and the low pressure side path of the compressor unit are connected by a sub-bypass path provided with an on-off valve,
The on-off valve is configured to open when the pressure detected by the pressure sensor installed in the high-pressure side path becomes equal to or higher than a predetermined pressure B, thereby bypassing the refrigerant in the high-pressure side path to the low-pressure side path. When the pressure of the high-pressure side path rises above the predetermined pressure B, the refrigerant is bypassed from the high-pressure side path to the low-pressure side path, so that the high-pressure side path of this compression unit is moved from high pressure without stopping the compression unit. Can be protected.
【0018】請求項3に記載の発明には、次の作用があ
る。The third aspect of the invention has the following operation.
【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。The sub-pressure regulating valve installed in the sub-bypass path connecting the high-pressure side path and the low-pressure side path in the compression unit opens when the pressure in the high-pressure side path becomes equal to or higher than a predetermined pressure B, Since the refrigerant in the high-pressure side path is configured to be bypassed to the low-pressure side path, the refrigerant is bypassed from the high-pressure side path to the low-pressure side path when the pressure in the high-pressure side path increases to a predetermined pressure B or more. The high-pressure path of the compression unit can be protected from high pressure without stopping the compression unit.
【0020】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【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。[A] First Embodiment (FIGS. 1 and 2) FIG. 1 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit in an embodiment of a cryogenic refrigeration apparatus according to the present invention. The cryogenic refrigeration apparatus 10 according to this embodiment is applied to a cryopump that generates high vacuum pressure by condensing or adsorbing gas molecules on a panel, and cools the panel at a cryogenic temperature (for example, 10 to 20K).
The compressor includes a compression unit 12 having a compressor 11 and a refrigerator 13.
【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。In the compression unit 12, a buffer tank 16 is provided on the suction side (ie, the low-pressure side path 15B) of the refrigerant pipe 15 in which the compressor 11 is disposed, and the discharge side (ie, the high-pressure side path 15A).
A heat exchanger 17, an oil separator 18, and an adsorber 19 are sequentially arranged, and the compressor 11 compresses a refrigerant (for example, He gas) into a high-temperature and high-pressure pressurized refrigerant.
【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。The heat exchanger 17 exchanges the high-temperature and high-pressure refrigerant from the compressor 11 with water or air to produce a normal-temperature high-pressure refrigerant (for example, about 20 kg / cm 2). The oil separator 18 separates oil in the refrigerant used for lubrication and cooling in the compressor 11 and returns the oil to the compressor 11 via the oil return pipe 21. Further, the adsorber 19 adsorbs the oil that has not been completely removed by the oil separator 18 and the volatile components in the oil using activated carbon, and supplies a high-purity refrigerant to the refrigerator 13. The buffer tank 16 absorbs pressure pulsation of the refrigerant generated by suction and discharge of the refrigerant by the refrigerator 13 and guides the pressure pulsation to the compressor 11.
【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。The refrigerating machine 13 is operated at normal temperature and high pressure (for example, about 2
0kg / cm2) and repeated adiabatic expansion,
The cold end 20 is cooled to a cryogenic temperature (eg, about 10-20K). The cold end 20 cools the condensation or adsorption panel of the cryopump.
【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。The refrigerator 13 is connected to the high-pressure path 15A in the refrigerant pipe 15 of the compression unit 12 via the connection pipe 22A, and the high-pressure refrigerant from the high-pressure path 15A is introduced into the refrigerator 13. In addition, the refrigerator 13
The refrigerant pipe 1 of the compression unit 12 via the connection pipe 22B
5, the low-pressure refrigerant (about 5 to 10 kg / cm 2 ) expanded in the refrigerator 13 is introduced into the low-pressure side path 15B and returned to the compressor 11.
【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。The internal pressures of the high-pressure path 15A and the low-pressure path 15B are determined by the capacity of the refrigerator 13 and the number of the refrigerators 13. Further, the high-pressure side path 15A and the low-pressure side path 15B are connected by a main bypass pipe 24 as a bypass path having a main pressure adjusting valve 23 as a pressure adjusting valve. Main pressure regulating valve 2
3 is configured to open when the pressure in the low-pressure side path 15B becomes equal to or lower than a predetermined pressure A (for example, 4 kg / cm 2 ), and to allow the refrigerant in the high-pressure side path 15A to be bypassed into the low-pressure side path 15B. Is done.
【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。For example, the high pressure side path 15A in the compression unit 12 is set to 21 kg / cm 2 and the low pressure side path 15B
Of the refrigerator 13 with a pressure of 5 kg / cm 2
And set the pressure A of the main pressure regulating valve 23 to 4 kg.
/ Cm 2 . At this time, since the low pressure side path 15B of the compression unit 12 is higher than the set pressure A of the main pressure regulating valve 23, the main pressure regulating valve 23 does not open, and all the refrigerant compressed by the compressor 11 is frozen. Machine 13
Supplied to
【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。In the cryogenic refrigeration system 10, when the refrigerant leaks or the refrigerator 13 having a small capacity is connected to the compression unit 12, the pressure of the low pressure side path 15B of the compression unit 12 increases the durability of the compression unit 12. In addition, there is a case where a pressure (for example, 3 kg / cm 2 ) is desired to be avoided. At this time, the low pressure side path 15 of the compression unit 12
Since the pressure of B becomes lower than the set pressure A (for example, 4 kg / cm 2 ) of the main pressure control valve 23, the main pressure control valve 23 is opened, and the refrigerant flows from the high pressure side path 15A to the low pressure side path 15B. Flow, low pressure side path 15B is about 4kg
/ Cm 2 . Here, reference numeral 25 in FIG. 1 denotes a safety valve.
【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。Therefore, according to the cryogenic refrigeration system 10 of the above embodiment, the following effects are obtained.
【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。A main bypass pipe 24 connecting the high pressure side path 15A and the low pressure side path 15B of the compression unit 12
The main pressure regulating valve 23 provided on the low pressure side passage 15
The valve is opened when the pressure of B becomes equal to or less than the predetermined pressure A,
Since the refrigerant is bypassed from the high-pressure side path 15A to the low-pressure side path 15B, the low-pressure side path 15B and the high-pressure side path 15A
Irrespective of the pressure difference, the refrigerant in the high-pressure side path 15A is not bypassed to the low-pressure side path 15B until all the pressure in the low-pressure side path 15B decreases to the predetermined pressure A. Since the refrigerant is supplied to the refrigerator 13, the ability of the refrigerator 13 alone can be fully utilized.
As a result, as shown in FIG. 2, the flow rate of the refrigerant supplied from the compression unit 12 to the refrigerator 13 can be ensured in a wider range than the conventional example with respect to the pressure in the low-pressure side path 15 </ b> B. We can show ability to the maximum.
【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。In the above-described embodiment, a pressure sensor (not shown) is installed in the high-pressure side path 15A of the refrigerant pipe 15 in the compression unit 12, and the pressure in the high-pressure side path 15A increases due to refrigerant overcharge or the like. At this time, the pressure sensor may detect this pressure, stop the compression unit 12, and protect the high-pressure side path 15A of the compression unit 12 from high pressure.
【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。[B] Second Embodiment (FIG. 3) FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram showing a second embodiment of the cryogenic refrigeration apparatus according to the present invention. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【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。The cryogenic refrigeration system 3 of the second embodiment
0 is connected to the high-pressure side path 15A of the compression unit 34 in addition to the configuration of the cryogenic refrigeration system 10 described above.
A pressure sensor 31 for detecting the pressure in A is installed, and the high-pressure side path 15A and the low-pressure side path 15B are connected by a sub-bypass pipe 33 having an electromagnetic valve 32 as an on-off valve.
【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。The solenoid valve 32 is opened when the pressure in the high-pressure side path 15A detected by the pressure sensor 31 becomes equal to or higher than a predetermined pressure B, and causes the refrigerant in the high-pressure side path 15A to pass through the low-pressure side path 15B. It is configured to bypass to.
【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。Therefore, the cryogenic refrigeration system 30 has the following effects in addition to the effects of the cryogenic refrigeration system 10.
【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。The high pressure side path 15A and the low pressure side path 15B of the compression unit 34 are connected by a sub bypass pipe 33 having an electromagnetic valve 32.
Is configured to open when the pressure detected by the pressure sensor 31 installed in the high-pressure side path 15A becomes equal to or higher than a predetermined pressure B, thereby bypassing the refrigerant in the high-pressure side path 15A to the low-pressure side path 15B. Therefore, when the pressure of the high-pressure side path 15A rises to a predetermined pressure B or more, the refrigerant is bypassed from the high-pressure side path 15A to the low-pressure side path 15B, so that the compression unit 34 is not stopped without stopping the compression unit 34.
Can be protected from the high pressure.
【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。[C] Third Embodiment (FIG. 4) FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram showing a cryogenic refrigeration apparatus according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【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。The cryogenic refrigeration system 4 of the third embodiment
0 indicates that the high-pressure side path 15A and the low-pressure side path 15B in the compression unit 43 have a sub-bypass pipe 42 having a sub-pressure regulating valve 41 in addition to the configuration of the cryogenic refrigeration system 10.
Are connected by.
【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。The sub-pressure regulating valve 41 opens when the high-pressure side path 15A in the compression unit 43 becomes equal to or higher than the predetermined pressure B, and bypasses the refrigerant in the high-pressure side path 15A into the low-pressure side path 15B. It is configured as follows.
【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。Therefore, the cryogenic refrigeration system 40 of this embodiment has the following effects in addition to the effects of the cryogenic refrigeration system 10 of the first embodiment.
【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。High-pressure side path 1 in compression unit 43
The sub-pressure regulating valve 41 installed in the sub-bypass pipe 42 connecting the 5A and the low-pressure side path 15B is connected to the high-pressure side path 1
The valve opens when the pressure of 5A becomes equal to or higher than the predetermined pressure B,
Since the refrigerant in the high-pressure side path 15A is configured to be bypassed to the low-pressure side path 15B, when the pressure in the high-pressure side path 15A increases to a predetermined pressure B or more, the high-pressure side path 15A
Since the refrigerant is bypassed from A to the low-pressure side path 15B,
The high-pressure path 15A of the compression unit 43 can be protected from high pressure without stopping the compression unit 43.
【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。Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to this.
【0043】[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。As described above, according to the cryogenic refrigeration system of the present invention, the high pressure side path and the low pressure side path of the compressor unit are connected by the bypass path having the pressure regulating valve. The regulating valve is configured to open when the pressure in the low-pressure side path becomes equal to or lower than a predetermined pressure and to bypass the refrigerant from the high-pressure side path to the low-pressure side path, so that the pressure is supplied from the compression unit to the refrigerator. The flow rate of the refrigerant can be secured in a wide range.
【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。FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a first embodiment of a cryogenic refrigeration apparatus according to the present invention.
【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。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a pressure in a low pressure side path of a compression unit and a flow rate of a refrigerant supplied from the compression unit to the refrigerator in the cryogenic refrigeration apparatus of FIG.
【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。FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram showing a second embodiment of the cryogenic refrigeration apparatus according to the present invention.
【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。FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram showing a third embodiment of the cryogenic refrigeration apparatus according to the present invention.
【図5】従来の極低温冷凍装置を示す冷媒回路図であ
る。FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram showing a conventional cryogenic refrigeration apparatus.
【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。6 is a graph showing a relationship between a pressure in a low pressure side path of a compression unit and a flow rate of a refrigerant supplied from the compression unit to the refrigerator in the cryogenic refrigeration apparatus of FIG.
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cryogenic refrigerator 11 Compressor 12 Compression unit 13 Refrigerator 15 Refrigerant pipe 15A High pressure side path 15B Low pressure side path 23 Main pressure regulating valve (Pressure regulating valve) 24 Main bypass piping (Bypass path) 30 Cryogenic refrigerator 31 Pressure Sensor 32 Solenoid valve (open / close valve) 33 Sub bypass pipe (sub bypass path) 34 Compression unit 40 Cryogenic refrigerator 41 Sub pressure regulating valve 42 Sub bypass pipe (sub bypass path) 43 Compression unit
Claims (3)
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。1. A cryogenic refrigeration system comprising: a compression unit having a compressor for compressing and pressurizing a refrigerant; and a refrigerator for realizing a cryogenic temperature by the pressurized refrigerant from the compression unit. The high pressure side path and the low pressure side path of the unit are connected by a bypass path having a pressure regulating valve, and the pressure regulating valve opens when the pressure of the low pressure side path becomes equal to or less than a predetermined pressure A, A cryogenic refrigeration apparatus characterized in that the refrigerant is bypassed from the high-pressure side path to the low-pressure side path.
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。2. A pressure sensor for detecting a pressure of the high-pressure side path is provided on a high-pressure side path of the compression unit.
Further, the high-pressure side path and the low-pressure side path are connected by a sub-bypass path having an on-off valve, and the on-off valve operates when the pressure detected by the pressure sensor becomes a predetermined pressure B or more. The cryogenic refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the valve is opened to bypass the refrigerant in the high-pressure side path to the low-pressure side path.
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。3. The high-pressure side path and the low-pressure side path in the compression unit are connected by a sub-bypass path having a sub-pressure regulating valve. 2. The cryogenic refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the valve is opened when the pressure becomes equal to or higher than B and the refrigerant in the high-pressure side path is bypassed to the low-pressure side path. 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11068723A JP2000266416A (en) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | Very low temperature refrigerating device |
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JP11068723A JP2000266416A (en) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | Very low temperature refrigerating device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=13382016
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JP (1) | JP2000266416A (en) |
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