超低溫制冷裝置及超低溫制冷裝置的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超低溫制冷裝置及超低溫制冷裝置的控制方法，該超低溫制冷裝置的控制方法在能夠進(jìn)行多種運(yùn)行的超低溫制冷裝置中對(duì)多個(gè)制冷機(jī)的制冷能力分別進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明的超低溫制冷裝置（10）具備：壓縮機(jī)（12）；多個(gè)制冷機(jī)（14）；及氣體管路（16），其將多個(gè)制冷機(jī)（14）并聯(lián)連接于壓縮機(jī)（12），以使工作氣體在多個(gè)制冷機(jī)（14）中的每一個(gè)與壓縮機(jī)（12）之間循環(huán)。氣體管路（16）具備流量控制閥（54），該流量控制閥能夠?qū)Χ鄠€(gè)制冷機(jī)（14）中相對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)（14）的工作氣體流動(dòng)的壓力損失分別進(jìn)行控制。流量控制閥（54）串聯(lián)設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)（14）上。
【專利說明】超低溫制冷裝置及超低溫制冷裝置的控制方法
[0001]本申請(qǐng)主張基于2013年3月4日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2013-041438號(hào)的優(yōu)先權(quán)。該申請(qǐng)的所有內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種超低溫制冷裝置及超低溫制冷裝置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]已知有一種蓄冷式制冷裝置，其構(gòu)成為向制冷機(jī)供給通過壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮的高壓氦氣，且使在制冷機(jī)中膨脹且壓力下降的低壓氦氣重新返回到壓縮機(jī)，其中，在制冷機(jī)側(cè)設(shè)置溫度傳感器，并設(shè)置具備被基于該溫度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)所控制的流量控制閥的旁通通路，且通過控制工作氣體的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間的壓力差，從而能夠控制制冷機(jī)的溫度。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-281181號(hào)公報(bào)
[0005]上述制冷裝置中相對(duì)于I臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)置有I臺(tái)制冷機(jī)。最近，為了節(jié)能及降低成本，取而代之的有相對(duì)于I臺(tái)壓縮機(jī)設(shè)置有多臺(tái)制冷機(jī)。多臺(tái)制冷機(jī)例如安裝于一種大型裝置的多處，或安裝于多個(gè)同種裝置中的每一個(gè)。這種超低溫制冷裝置中，使用其共同的壓縮機(jī)來同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)制冷機(jī)，進(jìn)行所謂多種運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一種方式的示例性目的之一在于，在能夠進(jìn)行多種運(yùn)行的超低溫制冷裝置中，對(duì)多個(gè)制冷機(jī)的制冷能力分別進(jìn)行調(diào)整。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一種方式，提供一種超低溫制冷裝置，其中，具備:工作氣體源；多個(gè)制冷機(jī)；及氣體管路，其將所述多個(gè)制冷機(jī)并聯(lián)連接于所述工作氣體源，以使工作氣體在所述多個(gè)制冷機(jī)中的每一個(gè)與所述工作氣體源之間循環(huán)，所述氣體管路具備控制要件，該控制要件能夠?qū)λ龆鄠€(gè)制冷機(jī)中相對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)的工作氣體流動(dòng)的壓力損失分別進(jìn)行控制，所述控制要件串聯(lián)設(shè)置于所述對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一種方式，提供一種超低溫制冷裝置的控制方法，其具備:使用共同的工作氣體源來同時(shí)運(yùn)行多個(gè)制冷機(jī)，及對(duì)所述工作氣體源與所述多個(gè)制冷機(jī)之間的工作氣體流動(dòng)的壓力損失分別進(jìn)行控制。
[0009]另外，以上構(gòu)成要件的任意組合和對(duì)本發(fā)明的構(gòu)成要件及表現(xiàn)，在方法、裝置及系統(tǒng)等之間彼此替換也作為本發(fā)明的方式仍然有效。
[0010]發(fā)明效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明，能夠在可進(jìn)行多種運(yùn)行的超低溫制冷裝置中，對(duì)多個(gè)制冷機(jī)的制冷能力分別進(jìn)行調(diào)整。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是概略地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的超低溫制冷裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。[0013]圖2是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的超低溫制冷裝置的控制方法的流程圖。
[0014]圖中:10_超低溫制冷裝置，12-壓縮機(jī)，14-制冷機(jī)，16-氣體管路，42-主高壓配管，46-高壓個(gè)別配管，48-主低壓配管，52-低壓個(gè)別配管，54-流量控制閥，58-壓縮機(jī)控制部，62-溫度控制部。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1是概略地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的超低溫制冷裝置10的整體結(jié)構(gòu)圖。該實(shí)施方式中，超低溫制冷裝置10例如設(shè)置于具備超導(dǎo)設(shè)備或其他被冷卻物I的裝置2上。該裝置2例如為核磁共振圖像裝置，此時(shí)被冷卻物I為超導(dǎo)磁體。裝置2也可為低溫泵，此時(shí)被冷卻物I為低溫板。
[0016]超低溫制冷裝置10具備具有壓縮機(jī)12的工作氣體源和多個(gè)制冷機(jī)14。并且，超低溫制冷裝置10具備將多個(gè)制冷機(jī)14并聯(lián)連接于壓縮機(jī)12的氣體管路16。氣體管路16構(gòu)成為使工作氣體在多個(gè)制冷機(jī)14的每一個(gè)與壓縮機(jī)12之間循環(huán)。工作氣體例如為氦氣。
[0017]壓縮機(jī)12具備:吸入端口 18，用于從氣體管路16接收低壓工作氣體；及吐出端口20，用于向氣體管路16輸出高壓工作氣體。壓縮機(jī)12具備:壓縮機(jī)主體(未圖示)，用于壓縮工作氣體；及壓縮機(jī)馬達(dá)21，用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)主體。壓縮機(jī)12具備:第I壓力傳感器22，用于測(cè)定低壓工作氣體的壓力；及第2壓力傳感器24，用于測(cè)定高壓工作氣體。這些壓力傳感器也可設(shè)置于氣體管路16的適當(dāng)?shù)牟课弧?br> [0018]制冷機(jī)14例如為吉福德-麥克馬洪式制冷機(jī)(所謂GM制冷機(jī))或脈沖管制冷機(jī)這種蓄冷式超低溫制冷機(jī)。制冷機(jī)14具備:高壓端口 26，用于從氣體管路16接收高壓工作氣體；及低壓端口 28，用于向氣體管路16輸出低壓工作氣體。制冷機(jī)14具備用于測(cè)定制冷機(jī)14的冷卻溫度的至少I個(gè)溫度傳感器。制冷機(jī)14例如為二級(jí)式制冷機(jī)，此時(shí)制冷機(jī)14具備:第I溫度傳感器30，用于測(cè)定第I級(jí)低溫端的溫度；及第2溫度傳感器32，用于測(cè)定第2級(jí)的低溫端的溫度。
[0019]制冷機(jī)14具備工作氣體的膨脹室34。膨脹室34中容納有蓄冷器(未圖示)。制冷機(jī)14具備用于以某種頻率進(jìn)行熱循環(huán)的驅(qū)動(dòng)部36。驅(qū)動(dòng)部36構(gòu)成為以恒定的熱循環(huán)頻率運(yùn)行制冷機(jī)14。在該熱循環(huán)中，高壓的工作氣體從高壓端口 26經(jīng)由蓄冷器而供給至膨脹室34，在膨脹室34中膨脹并冷卻，其結(jié)果被減壓的工作氣體從膨脹室34經(jīng)由蓄冷器而向低壓端口 28排出。
[0020]制冷機(jī)14例如為GM制冷機(jī)時(shí)，驅(qū)動(dòng)部36具備置換器機(jī)構(gòu)、流路切換機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)源。置換器機(jī)構(gòu)構(gòu)成為使高壓工作氣體經(jīng)由蓄冷器供給于膨脹室34，且使低壓工作氣體經(jīng)由蓄冷器從膨脹室34排出。蓄冷器安裝于置換器機(jī)構(gòu)。流路切換機(jī)構(gòu)構(gòu)成為將膨脹室34的連接處在高壓端口 26和低壓端口 28切換。為實(shí)現(xiàn)熱循環(huán)(即GM循環(huán))，驅(qū)動(dòng)源構(gòu)成為同步驅(qū)動(dòng)置換器機(jī)構(gòu)及流路切換機(jī)構(gòu)。
[0021]氣體管路16具備:高壓管路38，用于從壓縮機(jī)12向多個(gè)制冷機(jī)14供給高壓工作氣體；及低壓管路40，用于從多個(gè)制冷機(jī)14將低壓工作氣體回收到壓縮機(jī)12。高壓管路38連接壓縮機(jī)12的吐出端口 20與制冷機(jī)14的高壓端口 26。低壓管路40連接壓縮機(jī)12的吸入端口 18與制冷機(jī)14的低壓端口 28。[0022]高壓管路38具備主高壓配管42、高壓分支部44及多個(gè)高壓個(gè)別配管46。主高壓配管42將壓縮機(jī)12的吐出端口 20連接于高壓分支部44。高壓分支部44將主高壓配管42向多個(gè)高壓個(gè)別配管46分支。多個(gè)高壓個(gè)別配管46的每一個(gè)將高壓分支部44連接于所對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)14的高壓端口 26。
[0023]同樣地，低壓管路40具備主低壓配管48、低壓分支部50及多個(gè)低壓個(gè)別配管52。主低壓配管48將壓縮機(jī)12的吸入端口 18連接于低壓分支部50。低壓分支部50將主低壓配管48向多個(gè)低壓個(gè)別配管52分支。多個(gè)低壓個(gè)別配管52的每一個(gè)將低壓分支部50連接于所對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)14的低壓端口 28。
[0024]如此，主高壓配管42及主低壓配管48構(gòu)成氣體管路16的主流路，且高壓個(gè)別配管46及低壓個(gè)別配管52構(gòu)成氣體管路16的單個(gè)流路。主流路上配置有壓縮機(jī)12。多個(gè)單個(gè)流路上分別配置有所對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)14。制冷機(jī)14通過各單個(gè)流路而連接于主流路。通過主流路及單個(gè)流路，形成壓縮機(jī)12與各制冷機(jī)14之間的工作氣體的循環(huán)流路。
[0025]氣體管路16具備多個(gè)制冷機(jī)14和相同數(shù)量的流量控制閥54。各流量控制閥54分別串聯(lián)設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)14。流量控制閥54配置于高壓個(gè)別配管46，且鄰接于制冷機(jī)14的高壓端口 26的外側(cè)。如此，多個(gè)流量控制閥54以制冷機(jī)14和流量控制閥54 —對(duì)一對(duì)應(yīng)的方式配置在氣體管路16。
[0026]流量控制閥54構(gòu)成為調(diào)節(jié)其開度來調(diào)整高壓個(gè)別配管46的壓力損失ΛΡ1，且由此來控制高壓個(gè)別配管46的工作氣體流量。流量控制閥54例如進(jìn)行所謂Cv值控制。各流量控制閥54分別設(shè)置于氣體管路16的單個(gè)流路，因此能夠?qū)ο蛩鶎?duì)應(yīng)的制冷機(jī)14的供給氣體流動(dòng)的壓力損失ΛΡ1分別進(jìn)行控制。
[0027]將流量控制閥54設(shè)置在高壓個(gè)別配管46上，可能比設(shè)置在低壓個(gè)別配管52上時(shí)更有利。壓力損失ΛΡ1在制冷機(jī)14的高壓側(cè)產(chǎn)生，因此能夠使制冷機(jī)14的運(yùn)行壓力下降。其結(jié)果，能夠減少制冷機(jī)14的內(nèi)部的壓力損失對(duì)制冷能力的影響。
[0028]另外，流量控制閥54也可安裝于制冷機(jī)14上而構(gòu)成一體的制冷機(jī)單元。或者，流量控制閥54也可以是通過配管連接于制冷機(jī)14的分體的壓力損失控制要件。
[0029]超低溫制冷裝置10具備壓縮機(jī)單元56。壓縮機(jī)單元56具備壓縮機(jī)12和用于控制壓縮機(jī)12的壓縮機(jī)控制部58。壓縮機(jī)控制部58具備用于改變壓縮機(jī)馬達(dá)21的運(yùn)行頻率的壓縮機(jī)變頻器60。壓縮機(jī)控制部58構(gòu)成為根據(jù)第I壓力傳感器22和/或第2壓力傳感器24的測(cè)定壓力來控制壓縮機(jī)馬達(dá)21的運(yùn)行頻率。
[0030]壓縮機(jī)控制部58例如將壓縮機(jī)12的高壓與低壓的差壓控制為目標(biāo)壓力。以下將其稱為差壓恒定控制。壓縮機(jī)控制部58為了差壓恒定控制而控制壓縮機(jī)12的運(yùn)行頻率。另外，可根據(jù)需要在差壓恒定控制的執(zhí)行過程中改變差壓的目標(biāo)值。
[0031]差壓恒定控制中，壓縮機(jī)控制部58求出第I壓力傳感器22的測(cè)定壓力與第2壓力傳感器24的測(cè)定壓力的差壓。壓縮機(jī)控制部58決定壓縮機(jī)馬達(dá)21的運(yùn)行頻率，以使該差壓與目標(biāo)值ΛΡ—致。壓縮機(jī)控制部58控制壓縮機(jī)變頻器60來實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行頻率。
[0032]并且，超低溫制冷裝置10具備用于控制多個(gè)制冷機(jī)14的冷卻溫度的溫度控制部62。溫度控制部62構(gòu)成為根據(jù)多個(gè)制冷機(jī)14的第I溫度傳感器30和/或第2溫度傳感器32的測(cè)定溫度，對(duì)多個(gè)流量控制閥54分別進(jìn)行控制。
[0033]溫度控制部62將制冷機(jī)14的第I級(jí)(或第2級(jí))的冷卻溫度控制成目標(biāo)溫度。溫度控制部62以使其中某個(gè)制冷機(jī)14的第I溫度傳感器30的測(cè)定溫度與目標(biāo)溫度一致的方式，對(duì)與該制冷機(jī)14對(duì)應(yīng)的流量控制閥54的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)。目標(biāo)溫度可在制冷機(jī)14運(yùn)行時(shí)恒定，也可改變。這種溫度控制例如在制冷機(jī)14的穩(wěn)定的冷卻運(yùn)行中執(zhí)行。
[0034]或者，溫度控制部62也可以控制流量控制閥54，以使制冷機(jī)14的第I級(jí)(或第2級(jí))的冷卻溫度發(fā)生變化。溫度控制部62也可根據(jù)其中某個(gè)制冷機(jī)14的運(yùn)行狀態(tài)來控制與該制冷機(jī)14對(duì)應(yīng)的流量控制閥54。例如，在制冷機(jī)14啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，流量控制閥54打開為某設(shè)定開度(例如全開)，在啟動(dòng)運(yùn)行后續(xù)的穩(wěn)定運(yùn)行中，也可將流量控制閥54控制為比其小的開度。
[0035]對(duì)超低溫制冷裝置10的動(dòng)作進(jìn)行說明。通過壓縮機(jī)12的運(yùn)行，在氣體管路16的主高壓配管42與主低壓配管48之間施加有相當(dāng)于目標(biāo)差壓ΛΡ的差壓。S卩，將壓縮機(jī)12的吸入壓力表示為P時(shí)，壓縮機(jī)12的吐出壓力表示為P+ Λ P。因此，具有壓力P+ Λ P的高壓工作氣體從壓縮機(jī)12輸出至高壓管路38。高壓工作氣體從壓縮機(jī)12通過主高壓配管42由高壓分支部44分配至高壓個(gè)別配管46。制冷機(jī)14的膨脹室34連接于高壓個(gè)別配管46時(shí)，高壓工作氣體從高壓管路38供給至膨脹室34。
[0036]此時(shí)，高壓工作氣體通過高壓個(gè)別配管46的流量控制閥54而供給相對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)14。流量控制閥54對(duì)高壓個(gè)別配管46的工作氣體流動(dòng)施加壓力損失ΛΡ1。因此，制冷機(jī)14的膨脹室34中供給有具有壓力P+Λ P-Λ Pl的工作氣體。
[0037]膨脹室34連接于低壓個(gè)別配管52時(shí)，在膨脹室34中高壓工作氣體膨脹并進(jìn)行PV做功，在制冷機(jī)14中產(chǎn)生冷能。工作氣體從壓力P+Λ P-Λ Pl減壓至壓力P。即膨脹室34的吸氣壓力與排氣壓力的差壓為ΛΡ-ΛΡ1，這在以下表示為ΛΡ2 (S卩，ΔΡ2=ΔΡ-ΔΡ1)0
[0038]低壓工作氣體從膨脹室34向低壓管路40排出。低壓工作氣體從制冷機(jī)14通過低壓個(gè)別配管52在低壓分支部50合流。低壓工作氣體通過主低壓配管48返回到壓縮機(jī)
12。如此，具有壓力P的低壓工作氣體從低壓管路40回收到壓縮機(jī)12。壓縮機(jī)12壓縮回收的工作氣體，且升壓至壓力P+Λ P。如此獲得的高壓工作氣體重新從壓縮機(jī)12供給至制冷機(jī)14。
[0039]通常，制冷機(jī)的制冷能力與膨脹室的吸氣壓力與排氣壓力的差壓和膨脹室的容積之積，即PV做功有關(guān)(理想情形為相一致)。典型的制冷機(jī)中，能夠通過改變熱循環(huán)頻率來控制制冷能力并調(diào)節(jié)冷卻溫度。這在概念上相當(dāng)于在制冷機(jī)的PV做功中調(diào)整膨脹室容積V。
[0040]與此相對(duì)，本實(shí)施方式基于在制冷機(jī)14的PV做功中調(diào)整差壓P的構(gòu)思。制冷機(jī)14的制冷能力與膨脹室34的吸氣壓力與排氣壓力的差壓ΛΡ2和膨脹室34的容積V之積ΛΡ2.ν有關(guān)。膨脹室34的差壓Λ Ρ2如上述，根據(jù)壓縮機(jī)12的差壓ΛΡ和流量控制閥54的壓力損失ΛΡ1決定。因此，通過改變壓力損失ΛΡ1，能夠控制制冷機(jī)14的制冷能力并調(diào)節(jié)冷卻溫度。
[0041]若減小某流量控制閥54的開度，則壓力損失Λ Pl變大。如此一來，與該流量控制閥54對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)14的膨脹室34的差壓ΛΡ2 ( = ΔΡ-ΔΡ1)以互補(bǔ)方式變小，該制冷機(jī)14的PV做功減少。因此，制冷機(jī)14的制冷能力變小，制冷機(jī)14升溫。相反，若加大流量控制閥54的開度，則壓力損失ΛΡ1變小。如此一來，膨脹室34的差壓ΛΡ2以互補(bǔ)方式變大，制冷機(jī)14的PV做功增加。因此，制冷機(jī)14的制冷能力變大，制冷機(jī)14降溫。[0042]壓縮機(jī)12為多個(gè)制冷機(jī)14中共同的氣體源，因此壓縮機(jī)12的差壓Λ P在多個(gè)制冷機(jī)14中也是共同的。因此，壓縮機(jī)差壓的調(diào)整并不會(huì)實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)14的個(gè)別的溫度控制。但是，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠按每個(gè)制冷機(jī)14的流量控制閥54的壓力損失ΛΡ1，因此能夠?qū)Χ鄠€(gè)制冷機(jī)14的制冷能力分別進(jìn)行控制。
[0043]根據(jù)本實(shí)施方式，能夠提供一種新的溫度調(diào)節(jié)控制方式來代替改變制冷機(jī)的熱循環(huán)頻率這種現(xiàn)有的溫度調(diào)節(jié)控制方式。該新方式能夠以在氣體管路16上設(shè)置流量控制閥54這種簡單的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，因此與現(xiàn)有的方式相比可能在成本方面有利。
[0044]并且，根據(jù)本實(shí)施方式，無需改變制冷機(jī)14的熱循環(huán)頻率，因此能夠提供一種不具備變頻器的制冷機(jī)14的超低溫制冷裝置10。制冷機(jī)14不具有變頻器，從而沒有因變頻器引起的噪聲。因此，超低溫制冷裝置10適于要求降低噪聲的裝置，例如核磁共振圖像裝置的冷卻。
[0045]本實(shí)施方式中，將氣體管路16的流量控制與壓縮機(jī)的差壓恒定控制配合使用。這起到提高超低溫制冷裝置10的節(jié)能性能的作用。流量控制閥54的開度較小時(shí)，工作氣體變得難以流過氣體管路16，因此壓縮機(jī)12的差壓增大。如此一來，壓縮機(jī)12的運(yùn)行頻率下降，以使差壓返回目標(biāo)值。如此能夠降低壓縮機(jī)12的耗電。由此，為了降低制冷機(jī)14的剩余的制冷能力而減小流量控制閥54時(shí)，能夠抑制壓縮機(jī)12的耗電。相反，根據(jù)需要打開流量控制閥54，由此能夠增強(qiáng)制冷機(jī)14的制冷能力，并且提高壓縮機(jī)12的運(yùn)行頻率。與使壓縮機(jī)12以高頻率穩(wěn)定地運(yùn)行時(shí)相比，能夠降低壓縮機(jī)12的耗電。
[0046]在壓縮機(jī)的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間設(shè)置旁通通道時(shí)，為了壓縮流過旁通通道的高壓氣體而消耗的能量并不會(huì)有助于制冷機(jī)的制冷能力。與此相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施方式，超低溫制冷裝置10不具有這種旁通通道，不存在由旁通通道產(chǎn)生的能量消耗。這也有利于節(jié)能。
[0047]圖2是用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的超低溫制冷裝置10的控制方法的流程圖。該方法例如通過溫度控制部62執(zhí)行。如圖示，開始超低溫制冷裝置10的運(yùn)行(SlO)0使用共同的壓縮機(jī)12，多個(gè)制冷機(jī)14同時(shí)運(yùn)行。
[0048]該控制方法具備多個(gè)制冷機(jī)14的整體控制(S12)和制冷機(jī)14的個(gè)別控制(S14)。整體控制包括分別監(jiān)控多個(gè)制冷機(jī)14的冷卻溫度，同時(shí)從初始溫度(例如室溫)向目標(biāo)溫度接近。整體控制中流量控制閥54均設(shè)定為某開度(例如全開)。任一制冷機(jī)14達(dá)到目標(biāo)溫度時(shí)，溫度控制部62結(jié)束整體控制而轉(zhuǎn)換為個(gè)別控制。個(gè)別控制包括對(duì)與多個(gè)制冷機(jī)14分別對(duì)應(yīng)的單個(gè)流路的壓力損失分別進(jìn)行控制。個(gè)別控制中流量控制閥54被控制。也就是說整體控制為粗略的溫度調(diào)整，個(gè)別控制為精密的溫度調(diào)整。另外，溫度控制部62也可從開始運(yùn)行超低溫制冷裝置10時(shí)執(zhí)行個(gè)別控制。
[0049]例如，整體控制中多個(gè)制冷機(jī)14的任一個(gè)冷卻至目標(biāo)溫度以下。最高溫的制冷機(jī)14冷卻至目標(biāo)溫度時(shí)，溫度控制部62結(jié)束整體控制而轉(zhuǎn)換為個(gè)別控制。此時(shí)，其他制冷機(jī)14被冷卻得比目標(biāo)溫度更低溫。在個(gè)別控制中，通過減小流量控制閥54的開度，所對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)14的冷卻溫度升溫至目標(biāo)溫度。如此，能夠?qū)⒍鄠€(gè)制冷機(jī)14分別冷卻成目標(biāo)溫度。
[0050]因制冷機(jī)14的個(gè)體差異和壓縮機(jī)12與制冷機(jī)14之間的位置關(guān)系等主要原因，制冷機(jī)14的運(yùn)行中有可能產(chǎn)生偏差。例如，有可能在制冷機(jī)14之間，在冷卻溫度上產(chǎn)生差異。通過制冷機(jī)14的個(gè)別控制，能夠減輕這種運(yùn)行的偏差。
[0051]以上，基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明。但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種設(shè)計(jì)改變，能夠?qū)嵤└鞣N變形例，并且這樣的變形例也屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來講是可以理解的。
[0052]上述實(shí)施方式中，超低溫制冷裝置10具備I臺(tái)壓縮機(jī)12。然而，超低溫制冷裝置10也可具備具有多個(gè)壓縮機(jī)12的工作氣體源。此時(shí)，多個(gè)壓縮機(jī)12也可相對(duì)于多個(gè)制冷機(jī)14并聯(lián)連接。S卩，氣體管路16也可構(gòu)成為多個(gè)壓縮機(jī)12并聯(lián)連接于多個(gè)制冷機(jī)14中任一制冷機(jī)。例如，氣體管路16可以在每個(gè)壓縮機(jī)12中具備主高壓配管42及主低壓配管48，且主高壓配管42及主低壓配管48分別與高壓分支部44及低壓分支部50連接。因此，氣體管路16也可具備多個(gè)主高壓配管42及主低壓配管48、高壓分支部44及低壓分支部50、及多個(gè)高壓個(gè)別配管46及低壓個(gè)別配管52。
[0053]上述實(shí)施方式中，氣體管路16為了控制工作氣體流動(dòng)的壓力損失而具備流量控制閥54。然而，工作氣體流動(dòng)的壓力損失控制要件并不限定于流量控制閥54。氣體管路16也可具備用于控制工作氣體流量的例如開閉閥或如可變節(jié)流器這種流量控制機(jī)構(gòu)，或者具備其他壓力損失控制要件。可變節(jié)流器例如包括流量控制閥54、可變節(jié)流孔。
[0054]這種壓力損失控制要件也可設(shè)置于氣體管路16的單個(gè)流路的任意部位(例如低壓個(gè)別配管52)，也可設(shè)置于制冷機(jī)14中。多個(gè)壓力損失控制要件也可設(shè)置于I個(gè)制冷機(jī)中。例如，多個(gè)流量控制閥54或可變節(jié)流器也可串聯(lián)設(shè)置于高壓個(gè)別配管46和/或低壓個(gè)別配管52上。
[0055]壓力損失控制要件可具備多個(gè)分支流路。例如，壓力損失控制要件具備形成氣體管路16的單個(gè)流路的一部分的第I分支流路和并列設(shè)置于第I分支流路上的第2分支流路。第I分支流路被開放，且第2分支流路上設(shè)置有流量控制閥等可變節(jié)流器。如此一來，能夠通過第I分支流路來確保單個(gè)流路中的流動(dòng)。能夠根據(jù)需要改變第2分支流路的流量，且控制單個(gè)流路中的流量。
[0056]并且，超低溫制冷裝置10也可具備比制冷機(jī)14數(shù)量更少的壓力損失控制要件。此時(shí)，多個(gè)制冷機(jī)14中部分制冷機(jī)14也可一對(duì)一地與壓力損失控制要件對(duì)應(yīng)。使用壓力損失控制要件來控制這些部分制冷機(jī)14的制冷能力，其他的制冷機(jī)14中不使用壓力損失控制要件。這些其他的制冷機(jī)14中也可進(jìn)行熱循環(huán)頻率控制或其他制冷能力控制。
[0057]或者，也可將多個(gè)制冷機(jī)14區(qū)分為幾個(gè)組，每一組中設(shè)置有I個(gè)壓力損失控制要件，使用該壓力損失控制要件來控制相應(yīng)組的制冷機(jī)14的制冷能力。
[0058]上述實(shí)施方式中，制冷機(jī)14的驅(qū)動(dòng)部36構(gòu)成為以恒定的熱循環(huán)頻率運(yùn)行制冷機(jī)14。然而，驅(qū)動(dòng)部36也可構(gòu)成為能夠改變熱循環(huán)頻率。通過配合使用制冷機(jī)14的熱循環(huán)頻率控制和氣體管路16的流量控制，從而能夠擴(kuò)大制冷機(jī)14的制冷能力的控制范圍。
[0059]制冷機(jī)14可具備加熱器。此時(shí)，為了在個(gè)別控制中使制冷機(jī)14升溫，也可使用加熱器。
【權(quán)利要求】
1.一種超低溫制冷裝置，其特征在于，具備: 工作氣體源； 多個(gè)制冷機(jī)；及 氣體管路，其將所述多個(gè)制冷機(jī)并聯(lián)連接于所述工作氣體源，以使工作氣體在所述多個(gè)制冷機(jī)中的每一個(gè)與所述工作氣體源之間循環(huán)， 所述氣體管路具備控制要件，該控制要件能夠?qū)λ龆鄠€(gè)制冷機(jī)中相對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)的工作氣體流動(dòng)的壓力損失分別進(jìn)行控制， 所述控制要件串聯(lián)設(shè)置于所述對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低溫制冷裝置，其特征在于， 所述工作氣體源具備至少I個(gè)壓縮機(jī)， 所述超低溫制冷裝置還具備壓縮機(jī)控制部，該壓縮機(jī)控制部用于控制所述壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率，以便將所述壓縮機(jī)的高壓與低壓的差壓控制為目標(biāo)壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低溫制冷裝置，其特征在于， 所述超低溫制冷裝置還具備溫度控制部，該溫度控制部用于控制所述控制要件，以便將所述對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)的冷卻溫度控制為目標(biāo)溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的超低溫制冷裝置，其特征在于， 所述氣體管路具備連接于所述工作氣體源的主流路，及用于將所述對(duì)應(yīng)的制冷機(jī)連接于所述主流路的單個(gè)流路， 所述控制要件具備設(shè)置于所述單個(gè)流路的可變節(jié)流器。
5.—種低溫泵,其特征在于， 所述低溫泵具備權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的超低溫制冷裝置。
6.一種核磁共振圖像裝置，其特征在于， 所述核磁共振圖像裝置具備權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的超低溫制冷裝置。
7.一種超低溫制冷裝置的控制方法，其特征在于，具備: 使用共同的工作氣體源來同時(shí)運(yùn)行多個(gè)制冷機(jī)，及 對(duì)所述工作氣體源與所述多個(gè)制冷機(jī)之間的工作氣體流動(dòng)的壓力損失分別進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】F25B49/02GK104034078SQ201410067853
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】高橋走, 松井孝聰 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社