冷冻系统技术方案

本发明专利技术提供一种利用布雷顿循环的冷冻系统，布雷顿循环使用制冷剂产生冷能，制冷剂由配置于制冷剂路径上的压缩机单元压缩。压缩机单元包含：多台压缩机，其相对于制冷剂路径相互并列地配置；多个第一马达，其用于分别驱动多台压缩机；膨胀机一体型压缩机，其与膨胀机一体地构成；以及第二马达，其用于驱动膨胀机一体型压缩机。多台压缩机具有比膨胀机一体型压缩机更多的台数。压缩机更多的台数。压缩机更多的台数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷冻系统


[0001]本公开涉及利用布雷顿冷冻循环的冷冻系统。

技术介绍

[0002]作为冷冻循环，已知利用布雷顿冷冻循环的冷冻系统。布雷顿冷冻循环是由隔热压缩工序、等压加热工序、隔热膨胀工序以及等压冷却工序构成的热力学循环，在制冷剂所循环的制冷剂管线上配置与各工序对应的元件而构成。构成冷冻循环的这些元件根据冷冻机所需求的冷冻能力而设计。
[0003]在专利文献1中，公开了利用布雷顿冷冻循环的冷冻系统的一例。在专利文献1中，作为对应于隔热压缩工序的压缩机单元，通过具备在制冷剂管线上串联连接的多级压缩机而实现适当的压缩比，与所需求的冷冻能力对应。另外多级压缩机的一部分通过构成为与对应于隔热膨胀工序的膨胀机具有共通的旋转轴的膨胀机一体型压缩机，将在膨胀机中产生的动力作为驱动压缩机的动力的一部分来利用，实现效率的提高。而且在专利文献1中，通过并联构成压缩机单元的各压缩机，增加在冷冻循环中循环的制冷剂量，提高冷冻能力。现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1：日本特开2014
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219125号公报

技术实现思路

(一)要解决的技术问题
[0005]在这种冷冻系统中，在要扩展冷冻能力不同的产品规格的变型的情况下，一般而言，对冷冻系统的各构成要素进行新设计，而开发所需的费用、时间的降低成为课题。例如构成冷冻系统的压缩机、膨胀机需要根据冷冻系统的产品规格提前准备不同的型号，在以现有的型号难以应对的情况下，必须新开发新的型号，开发花费了大量费用和时间。
[0006]作为用于降低这样的新开发所需的费用和时间的方法，在开发例如比现有的冷冻机具有更高的冷冻能力的冷冻机的情况下，如前述的专利文献1那样，虽然可以考虑并联冷冻循环的现有结构，但是无法避免需要的部件数量和占用面积的增加，这样是不够的。
[0007]本公开的至少一个实施方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种冷冻系统，该冷冻系统在根据所要求的冷冻能力抑制开发所需的费用、时间以及设置时的占用面积的同时能够灵活地变更设计。(二)技术方案
[0008]为了解决上述课题，本公开的至少一个实施方式的冷冻系统提供一种冷冻系统，其利用布雷顿循环，所述布雷顿循使用制冷剂产生冷能，所述制冷剂由配置于制冷剂路径上的压缩机单元压缩，所述压缩机单元包含：
多台压缩机，其相对于所述制冷剂路径相互并列地配置；多个第一马达，其用于分别驱动所述多台压缩机；膨胀机一体型压缩机，其与能够使由所述压缩机单元压缩的所述制冷剂膨胀的膨胀机一体地构成；以及第二马达，其用于驱动所述膨胀机一体型压缩机，所述多台压缩机具有比所述膨胀机一体型压缩机更多的台数。(三)有益效果
[0009]根据本公开的至少一个实施方式，能够提供一种冷冻系统，该冷冻系统在根据所要求的冷冻能力抑制开发所需的费用、时间以及设置时的占用面积的同时能够灵活地变更设计。
附图说明
[0010]图1是示意性地表示一实施方式的冷冻系统的整体结构的图。图2是示意性地表示图1的同轴压缩机的剖面结构的图。图3是示意性地表示图1的膨胀机一体型压缩机的剖面结构的图。图4是表示图1的冷冻系统的启动方法的流程图。图5A是表示具备2台同轴压缩机以及1台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的一方式的示意图。图5B是表示具备2台同轴压缩机以及1台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的另一方式的示意图。图6A是表示具备3台同轴压缩机以及1台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的一方式的示意图。图6B是表示具备3台同轴压缩机以及1台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的另一方式的示意图。图6C是表示具备3台同轴压缩机以及1台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的另一方式的示意图。图7A是表示具备3台同轴压缩机以及2台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的一方式的示意图。图7B是表示具备3台同轴压缩机以及2台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的另一方式的示意图。图7C是表示具备3台同轴压缩机以及2台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的另一方式的示意图。图8A是表示具备4台同轴压缩机以及2台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的一方式的示意图。图8B是表示具备4台同轴压缩机以及2台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的另一方式的示意图。图8C是表示具备4台同轴压缩机以及2台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的另一方式的示意图。图8D是表示具备4台同轴压缩机以及2台膨胀机一体型压缩机的冷冻系统的另一
方式的示意图。
具体实施方式
[0011]以下，参照附图对本公开的几个实施方式的冷冻系统进行说明。但是，这些实施方式所记载或附图所表示的构成部件的尺寸、材质、形状以及其相对配置等并不旨在将本专利技术的范围限定于此，仅仅只是说明例。表示例如“在某方向上”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等相对或绝对的配置的表述，不仅严格地表示那样的配置，也表示以公差或能够得到相同功能的程度的角度、距离相对位移的状态。例如“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物为相等状态的表述，不仅严格地表示相等的状态，也表示以存在公差或能够得到相同的功能的程度的差的状态。例如，表示四边形状、圆筒形状等形状的表述不仅表示几何学上严格意义上的四边形状、圆筒形状等形状，还表示在能够得到相同的效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。另一方面，“存在”、“具有”、“具备”、“包括”、或者“有”一个构成要素的表述并不是排除其他构成要素的存在的排他性的表述。
[0012]首先参照图1对一实施方式的冷冻系统100的整体结构进行说明。图1是示意性地表示一实施方式的冷冻系统100的整体结构的图。
[0013]冷冻系统100在制冷剂流经的制冷剂路径101上依次具备：用于压缩制冷剂的压缩机单元102(110A、110B、110C)；膨胀制冷剂的膨胀机103；由用于进行制冷剂与冷却对象的热交换的热交换器构成的冷却部104；以及用于回收通过冷却部104后的制冷剂中残存的冷能的冷能回收热交换器105，由此形成了基于稳定循环流动的冷冻循环的逆流型热交换器方式的布雷顿循环。
[0014]冷冻系统100具有超导设备106作为冷却对象，该超导设备106利用了在极低温状态下能够表现超导性的超导体。超导设备106例如为超导电缆。为了维持超导设备106的极低温状态，冷冻系统100具有供由冷却部104冷却的液氮循环的制冷剂路径107。制冷剂路径107构成为能够经由冷却部104与流经冷冻系统100的制冷剂路径101的制冷剂进行热交换，设置有用于使液氮循环的泵108。由此，流经因超导设备106的热负载而升温的制冷剂路径107的液氮通过与流经由冷冻系统100冷却的制冷剂路径101的制冷剂进行热交换而被冷却。
[0015]此外，在冷冻系统100的制冷剂路径101中，作为制冷剂使用氖气等，但是并不限定于此，能够根据冷却温度等适当变更气体的种类。
[0016]在冷冻系统100中，相对低温的制冷剂所流经的膨胀机103、冷却部104以及冷能回收热交换器105被收纳在能够与外部隔热的冷箱109内。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种冷冻系统，其利用布雷顿循环，所述布雷顿循环使用制冷剂产生冷能，所述制冷剂由配置于制冷剂路径上的压缩机单元压缩，所述压缩机单元包含：多台压缩机，其相对于所述制冷剂路径相互并列地配置；多个第一马达，其用于分别驱动所述多台压缩机；膨胀机一体型压缩机，其与能够使由所述压缩机单元压缩的所述制冷剂膨胀的膨胀机一体地构成；以及第二马达，其用于驱动所述膨胀机一体型压缩机，所述多台压缩机具有比所述膨胀机一体型压缩机更多的台数。2.根据权利要求1所述的冷冻系统，其特征在于，所述多个第一马达以及所述第二马达是共通的。3.根据权利要求1或2所述的冷冻系统，其特征在于，具备用于控制所述多台压缩机的控制装置，在所述冷冻系统启动时，所述控制装置基于所述膨胀机的入口处的所述制冷剂的温度，以使所述多台压缩机的一部分运行的方式控制所述多台压缩机。4.根据权利要求3所述的冷冻系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：植田翔太，
申请(专利权)人：株式会社前川制作所，
类型：发明
国别省市：