[发明专利]低温泵系统、低温泵系统的运行方法以及压缩机单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温泵系统及其运行方法以及适用于低温泵系统的压缩机单元。

背景技术

已知具备超低温制冷装置和用于向该制冷装置供给压缩气体的压缩机的制冷系统。在容许制冷性能下降时，压缩机的气体回路的静充气压力因气体流入缓冲容积而减少。若再次要求大功率的制冷，则通过从缓冲容积排放气体而使静充气压力恢复。只有静充气压力发生变化，压缩机以恒定速度动作。这样，容许制冷性能下降时的电力消耗也被降低。

专利文献1：日本特开2009-150645号公报

低温泵在相当宽的温度范围内动作。为了真空排气而冷却至超低温，相反，在再生时加热至室温或者稍微高于室温的温度。工作气体温度依据低温泵的运行温度而改变。低温泵和其压缩机一般由封闭的工作气体回路连接，容纳于其中的工作气体量恒定。由此，若工作气体温度变低，则压缩机的运行压力也下降。运行压力与消耗电力相关。低温泵系统中，近来最重要的要求之一是提供高节能性能。

若工作气体温度增高，则压缩机的运行压力也增高。压缩机上大都预备有用于警告脱离规格上的动作范围的设定。例如，电性或机械性地确定用于警告工作气体的过度高压的高压设定值。因此，当工作气体温度较高时，运行压力达到其高压设定值的可能性较大。

发明内容

本发明的某一方式的示例性目的之一在于，提供一种由适当的工作气体压力运行的低温泵系统及适于该种系统的运行方法以及压缩机单元。

本发明的某一方式的低温泵系统具备：低温泵，用于执行准备运行和超低温的真空排气运行，其中所述准备运行包括从室温向超低温的降温；所述低温泵用的工作气体的压缩机；气体管路，连接所述低温泵和所述压缩机；气体容量调整部，构成为与所述准备运行时相比增加所述真空排气运行时的所述气体管路的工作气体量；及控制装置，用于控制所述压缩机，以便对所述气体管路提供压力控制。

根据该方式，在准备运行时冷却工作气体，在气体管路中循环的工作气体的压力即压缩机的运行压力下降。通过增加工作气体量，能够使用于真空排气运行的运行压力适当地恢复。

压缩机以恒定速度动作时，较低的运行压力减少消耗电力。但是，决定消耗电力的主要原因不只这一个。例如，压缩机的压缩比也与消耗电力相关，较小的压缩比减少消耗电力。在某一目标压力下控制压缩机时，运行压力越高，其压缩比变小。与使压缩机恒定地动作时相比，在这种压力控制下较高的运行压力反而具有减少消耗电力的效果。因此，通过增加工作气体量来使运行压力恢复，由此能够降低压缩机的消耗电力。

所述准备运行可以包括所述低温泵的再生。所述气体容量调整部可以构成为，与所述真空排气运行时相比减少所述准备运行时的所述气体管路的工作气体量。

根据该方式，通过低温泵的再生而工作气体升温，压缩机的运行压力也上升。通过减少工作气体量，能够抑制运行压力的过度上升，并使其恢复到适当的水平。

所述气体容量调整部可以构成为，回收从所述气体管路排出的工作气体，并向所述气体管路补充工作气体。

根据该方式，已回收的工作气体用于补充，因此气体容量调整部能够反复执行工作气体向气体管路的进出。

所述控制装置可以控制所述压缩机的转速，以使所述压缩机的高压与低压的差压与目标值一致。

这种差压控制是用于向系统提供恒定的制冷能力的有效方法之一。在差压控制下，运行压力越高，压缩比越变小。由此，既能够保证系统的制冷能力的同时，又能够降低消耗电力。

所述气体容量调整部可以调整所述工作气体量，以使所述压缩机的高压停留在已设定的上限以下。

根据该方式，能够使压缩机的运行压力保持在适当的水平，以免压缩机的高压超过已设定的上限。由于能够避免过度高压，因此有助于系统的运行连续性。

本发明的另一方式是低温泵系统的运行方法，该低温泵系统具备低温泵和用于该低温泵的压缩机。该方法包括：为了开始所述低温泵的真空排气运行，增加在所述低温泵和所述压缩机中循环的工作气体量；为了进行在所述低温泵和所述压缩机中循环的工作气体的压力控制而控制所述压缩机。