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公開番号2024165954
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023082575
出願日2023-05-18
発明の名称極低温冷凍機および極低温冷凍機の運転方法
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F25B 9/14 20060101AFI20241121BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】極低温冷凍機の低圧側冷媒ガス流路に生じうるオイル汚染に対処する。
【解決手段】極低温冷凍機10は、圧縮機12と、コールドヘッド14と、コールドヘッド14をバイパスするように圧縮機12に接続されたバイパスバルブ33と、圧縮機12を停止させ、圧縮機12の停止から遅延させてバイパスバルブ33を開き、圧縮機12の停止からバイパスバルブ33の開放までの期間の少なくとも一部においてコールドヘッド14を運転するように構成されるコントローラ100と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
圧縮機と、
コールドヘッドと、
前記コールドヘッドをバイパスするように前記圧縮機に接続されたバイパスバルブと、
前記圧縮機を停止させ、
前記圧縮機の停止から遅延させて前記バイパスバルブを開き、
前記圧縮機の停止から前記バイパスバルブの開放までの期間の少なくとも一部において前記コールドヘッドを運転するように構成されるコントローラと、を備えることを特徴とする極低温冷凍機。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記バイパスバルブの出入口間の差圧、または入口側の圧力、または出口側の圧力を測定する圧力センサをさらに備え、
前記コントローラは、
前記圧縮機の停止後であって前記コールドヘッドの運転中に、前記圧力センサによって測定された圧力を取得し、
取得された圧力に基づいて、前記バイパスバルブを開き、前記コールドヘッドを停止させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍機。
【請求項３】
前記コントローラは、
測定された前記バイパスバルブの出入口間の差圧を取得し、
取得された差圧を差圧しきい値と比較し、
取得された差圧が前記差圧しきい値を下回るとき、前記バイパスバルブを開き、前記コールドヘッドを停止させるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の極低温冷凍機。
【請求項４】
前記圧縮機は、前記圧縮機を駆動する圧縮機モータを備え、
前記コールドヘッドは、前記コールドヘッドを駆動するコールドヘッドモータを備え、
前記コントローラは、前記圧縮機モータを第１速度プロファイルに従って停止させ、前記コールドヘッドモータを第２速度プロファイルに従って停止させるように構成され、
前記第１速度プロファイルは、前記圧縮機モータを第１タイミングで停止させるように前記圧縮機モータの速度を減少させるように設定され、
前記第２速度プロファイルは、前記コールドヘッドモータを前記第１タイミングから遅れた第２タイミングで停止させるように前記コールドヘッドモータの速度を減少させるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍機。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記圧縮機の停止から、予め定められた待機時間をカウントし、
前記待機時間が経過するとき前記コールドヘッドを停止させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の極低温冷凍機。
【請求項６】
前記コントローラは、前記コールドヘッドの停止後に前記バイパスバルブを開くように構成されることを特徴とする請求項４または５に記載の極低温冷凍機。
【請求項７】
極低温冷凍機の運転方法であって、前記極低温冷凍機は、圧縮機と、コールドヘッドと、前記コールドヘッドをバイパスするように前記圧縮機に接続されたバイパスバルブとを備え、前記方法は、
前記圧縮機を停止させることと、
前記圧縮機の停止から遅延させて前記バイパスバルブを開くことと、
前記圧縮機の停止から前記バイパスバルブの開放までの期間の少なくとも一部において前記コールドヘッドを運転することと、を備えることを特徴とする方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温冷凍機および極低温冷凍機の運転方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、ギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon；ＧＭ）冷凍機などの極低温冷凍機では、オイル潤滑式の圧縮機がよく用いられている。圧縮機で圧縮された高圧の冷媒ガスは潤滑オイルを含有しうるので、オイルセパレータとアドゾーバが設けられている。オイルセパレータは、高圧冷媒ガスからオイルを分離・回収する。アドゾーバは、オイルセパレータを通過した高圧冷媒ガスから残留オイル成分を吸着により除去する。高圧冷媒ガスは、こうしてオイルセパレータとアドゾーバにより清浄化され、膨張機として働くコールドヘッドに供給される。コールドヘッドでの膨張により低圧となった冷媒ガスは、圧縮機に回収される。圧縮機には、高圧側の冷媒ガス流路を低圧側の冷媒ガス流路につなぐバイパス流路が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－７４３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、上記の極低温冷凍機ではオイル除去された冷媒ガスがコールドヘッドに供給されているにもかかわらず、コールドヘッドから圧縮機に回収される低圧冷媒ガスが流れる低圧側の冷媒ガス流路が時にオイルで汚染されることを発見した。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、極低温冷凍機の低圧側冷媒ガス流路に生じうるオイル汚染に対処することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によると、極低温冷凍機は、圧縮機と、コールドヘッドと、コールドヘッドをバイパスするように圧縮機に接続されたバイパスバルブと、圧縮機を停止させ、圧縮機の停止から遅延させてバイパスバルブを開き、圧縮機の停止からバイパスバルブの開放までの期間の少なくとも一部においてコールドヘッドを運転するように構成されるコントローラと、を備える。
【０００７】
本発明のある態様によると、極低温冷凍機の運転方法が提供される。極低温冷凍機は、圧縮機と、コールドヘッドと、コールドヘッドをバイパスするように圧縮機に接続されたバイパスバルブとを備える。方法は、圧縮機を停止させることと、圧縮機の停止から遅延させてバイパスバルブを開くことと、圧縮機の停止からバイパスバルブの開放までの期間の少なくとも一部においてコールドヘッドを運転することと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、極低温冷凍機の低圧側冷媒ガス流路に生じうるオイル汚染に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態に係る極低温冷凍機を概略的に示す図である。
実施の形態に係り、極低温冷凍機の運転方法を説明するフローチャートである。
実施の形態に係り、極低温冷凍機の運転方法の一例を説明するフローチャートである。
実施の形態に係り、極低温冷凍機の運転方法の一例を説明するフローチャートである。
図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施の形態に係り、圧縮機モータおよびコールドヘッドモータの速度プロファイルの例を示す模式図である。
実施の形態に係り、極低温冷凍機の運転方法の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。説明および図面において同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図示される各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。実施の形態は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
（【００１１】以降は省略されています）

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