(57)【要約】      （修正有）【課題】搭載されている熱交換器の熱交換能力の経時的な低下を抑制できる圧縮機およびその圧縮機を備える冷却システムを提供する。【解決手段】圧縮機１０は、圧縮の際に発生する熱を圧縮機１０の外部へ放出するための熱交換器と、圧縮機１０の外部から圧縮機１０へ流入する冷却水が通過する冷却水流入ポート１０ｃと、圧縮機１０から圧縮機１０の外部へ流出する冷却水が通過する冷却水流出ポート１０ｄと、を備える。圧縮機１０は、冷却水流入ポート１０ｃを通過した冷却水が熱交換器を所定の第１向きに流れて冷却水流出ポート１０ｄを通過する第１モードと、冷却水流入ポート１０ｃを通過した冷却水が熱交換器を第１向きとは反対の第２向きに流れて冷却水流出ポート１０ｄを通過する第２モードと、の間で動作モードを切り替え可能に構成される。したがって、詰まりが疑われるときに逆洗を実行して、より効率的な詰まり対策が実現される。【選択図】図３
2015021712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機から戻ってくるガスを圧縮して該冷凍機に供給する圧縮機であって、
圧縮の際に発生する熱を本圧縮機の外部へ放出するための熱交換器と、
本圧縮機の外部から本圧縮機へ流入する冷却液体が通過する冷却液体流入ポートと、
本圧縮機から本圧縮機の外部へ流出する冷却液体が通過する冷却液体流出ポートと、を備え、
前記冷却液体流入ポートを通過した冷却液体が前記熱交換器を所定の第１向きに流れて前記冷却液体流出ポートを通過する第１モードと、前記冷却液体流入ポートを通過した冷却液体が前記熱交換器を前記第１向きとは反対の第２向きに流れて前記冷却液体流出ポートを通過する第２モードと、の間で動作モードを切り替え可能に構成されることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記第２モードにおける前記熱交換器の熱交換の効率は、前記第１モードにおける前記熱交換器の熱交換の効率よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
冷却液体の流量または温度もしくはその両方の測定結果に基づいて、前記第１モードと前記第２モードとの間で動作モードを切り替えるための制御を行う制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記制御部は、測定された冷却液体の流量が所定の第１しきい値を下回ると動作モードを前記第１モードから前記第２モードへ切り替え、測定された冷却液体の流量が所定の第２しきい値を上回ると動作モードを前記第２モードから前記第１モードへと切り替えるための制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記制御部は、本圧縮機の運転中に、前記第１モードと前記第２モードとの間で動作モードを切り替えるための制御を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記制御部は、周期的に、前記第１モードと前記第２モードとの間で動作モードを切り替えるための制御を行うことを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項７】
本圧縮機の停止状態においては前記第２モードとなるよう構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項８】
前記冷却液体流入ポートと前記熱交換器の冷却液体受け入れポートとを接続する第１配管と、
前記冷却液体流出ポートと前記熱交換器の冷却液体排出ポートとを接続する第２配管と、
前記第１配管に取り付けられ、前記第１配管を通じた冷却液体の流れを調節する第１バルブと、
前記第２配管に取り付けられ、前記第２配管を通じた冷却液体の流れを調節する第２バルブと、
前記第１バルブの前記冷却液体流入ポート側と前記第２バルブの前記冷却液体排出ポート側とを接続する第３配管と、
前記第１バルブの前記冷却液体受け入れポート側と前記第２バルブの前記冷却液体流出ポート側とを接続する第４配管と、
前記第３配管に取り付けられ、前記第３配管を通じた冷却液体の流れを調節する第３バルブと、
前記第４配管に取り付けられ、前記第４配管を通じた冷却液体の流れを調節する第４バルブと、をさらに備え、
前記第１モードにおいては前記第１バルブおよび前記第２バルブは冷却液体を通過させると共に前記第３バルブおよび前記第４バルブは冷却液体の流れを制限し、前記第２モードにおいては前記第３バルブおよび前記第４バルブは冷却液体を通過させると共に前記第１バルブおよび前記第２バルブは冷却液体の流れを制限することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項９】
ガスを使用する冷凍機と、
前記冷凍機から戻ってくるガスを圧縮して前記冷凍機に供給する圧縮機と、を備え、
前記圧縮機は、
圧縮の際に発生する熱を前記圧縮機の外部へ放出するための熱交換器と、
前記圧縮機の外部から前記圧縮機へ流入する冷却液体が通過する冷却液体流入ポートと、
前記圧縮機から前記圧縮機の外部へ流出する冷却液体が通過する冷却液体流出ポートと、を含み、
前記圧縮機は、前記冷却液体流入ポートを通過した冷却液体が前記熱交換器を所定の第１向きに流れて前記冷却液体流出ポートを通過する第１モードと、前記冷却液体流入ポートを通過した冷却液体が前記熱交換器を前記第１向きとは反対の第２向きに流れて前記冷却液体流出ポートを通過する第２モードと、の間で動作モードを切り替え可能に構成されることを特徴とする冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機から戻ってくるガスを圧縮して該冷凍機に供給する圧縮機およびそのような圧縮機を備える冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ギフォード・マクマホン式（ＧＭ）冷凍機、パルスチューブ冷凍機、スターリング冷凍機、およびソルベー冷凍機等の冷凍機は、冷却対象物を、１００Ｋ（ケルビン）程度の低温から４Ｋの極低温までの範囲で冷却することができる。そのような冷凍機は、超電導磁石や検出器等の冷却、クライオポンプ等に用いられている。
【０００３】
冷凍機には、冷凍機において動作ガスとして使用されるヘリウムガスを圧縮するための圧縮機が付随する。この圧縮機では、圧縮熱を除去するための冷媒として、外部の冷媒設備から供給される冷却水または不凍液が使用されている。
特許文献１には、急速ろ過器に対して逆洗浄を実施することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７９８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
冷媒設備からの冷媒の水質に依存して、圧縮機の熱交換器の冷媒ラインで詰まり（閉塞）が発生することがある。詰まりが発生すると、熱交換不良により圧縮機の温度が上昇し、所定の温度を超えると圧縮機は異常停止する。すると冷凍機も停止するので、冷凍機を含むシステムの運用計画に支障をきたす虞がある。
【０００６】
このようなトラブルを回避するために、システムのユーザには定期的な冷媒ラインの洗浄やメンテナンスが推奨されているが、実際には、冷媒ラインの閉塞が起きるまで放置、運用され、トラブルが発生してから初めて詰まりに気付くことが多い。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、搭載されている熱交換器の熱交換能力の経時的な低下を抑制できる圧縮機およびその圧縮機を備える冷却システムの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、圧縮機に関する。この圧縮機は、冷凍機から戻ってくるガスを圧縮して該冷凍機に供給する圧縮機であって、圧縮の際に発生する熱を本圧縮機の外部へ放出するための熱交換器と、本圧縮機の外部から本圧縮機へ流入する冷却液体が通過する冷却液体流入ポートと、本圧縮機から本圧縮機の外部へ流出する冷却液体が通過する冷却液体流出ポートと、を備える。本圧縮機は、冷却液体流入ポートを通過した冷却液体が熱交換器を所定の第１向きに流れて冷却液体流出ポートを通過する第１モードと、冷却液体流入ポートを通過した冷却液体が熱交換器を第１向きとは反対の第２向きに流れて冷却液体流出ポートを通過する第２モードと、の間で動作モードを切り替え可能に構成される。
【０００９】
本発明の別の態様は、冷却システムである。この冷却システムは、ガスを使用する冷凍機と、冷凍機から戻ってくるガスを圧縮して冷凍機に供給する圧縮機と、を備える。圧縮機は、圧縮の際に発生する熱を圧縮機の外部へ放出するための熱交換器と、圧縮機の外部から圧縮機へ流入する冷却液体が通過する冷却液体流入ポートと、圧縮機から圧縮機の外部へ流出する冷却液体が通過する冷却液体流出ポートと、を含む。圧縮機は、冷却液体流入ポートを通過した冷却液体が熱交換器を所定の第１向きに流れて冷却液体流出ポートを通過する第１モードと、冷却液体流入ポートを通過した冷却液体が熱交換器を第１向きとは反対の第２向きに流れて冷却液体流出ポートを通過する第２モードと、の間で動作モードを切り替え可能に構成される。
【００１０】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、搭載されている熱交換器の熱交換能力の経時的な低下を抑制できる圧縮機およびその圧縮機を備える冷却システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】管内面にスケールが付着した配管の模式的な断面図である。
【図２】実施の形態に係る圧縮機を備える冷凍機システムの構成を示す模式図である。
【図３】図２の圧縮機の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１４】
冷却水が流れる配管内には、特に冷却水の水質が比較的悪い場合、スケールと呼ばれる異物が堆積することがある。スケールはだんだん成長して大きくなり、最終的には配管の詰まりの原因となりうる。
【００１５】
図１は、管内面にスケール１が付着した配管の模式的な断面図である。太い矢印は通常の水流の向きを示す。スケール１は冷却水に含まれる主に錆やゲル状物質や有機物質等が堆積することで形成される。スケール１のうち冷却水の流れに対向する面１Ａは比較的硬くなる傾向にある。したがって、仮に水流を強くしてもスケール１を落とすことは比較的困難である。
【００１６】
これに対して、水流の向きを反転させた場合、スケール１を比較的軟らかい面１Ｂからえぐるようになるので、スケール１は剥がれ落ちやすくなる。実施の形態ではこの現象を応用し、水冷式熱交換器を搭載する圧縮機において自動的に冷却水の向きを反転させることにより、熱交換器の冷却水配管内に堆積したスケールを低減または除去する。これにより、冷却水配管の詰まりによるシステム全体の突然停止のトラブルを設計的に回避することができる。また、ユーザの手をそれほど煩わすことなく、冷却水配管の詰まりや熱交換効率の低下を抑制または防止できる。
【００１７】
図２は、実施の形態に係る圧縮機１０を備える冷凍機システム２の構成を示す模式図である。冷凍機システム２は、対象物を冷却するＧＭ冷凍機４と、ＧＭ冷凍機４と２本のフレキシブル配管８、９で接続された圧縮機１０と、を備える。ＧＭ冷凍機４、圧縮機１０および２本のフレキシブル配管８、９は、冷却対象を冷却する冷却システムを構成する。
【００１８】
ＧＭ冷凍機４は公知の２段式のＧＭ冷凍機であり、例えば本出願人が先に出願した特開２０１１−１９０９５３号公報に記載の技術を使用して構成されてもよい。ＧＭ冷凍機４のコールドヘッドの第１段冷却ステージ４ａは、対象物の熱シールドと機械的に結合されていてもよい。熱シールドの中には液体ヘリウム槽が形成されていてもよい。第２段冷却ステージ４ｂは、液体ヘリウム槽のうち液体ヘリウムの液面よりも上の部分、すなわち気体側に露出するように配置されてもよい。
【００１９】
冷凍機システム２の稼動状態において、熱シールドの温度はＧＭ冷凍機４の冷却作用により４０Ｋ〜５０Ｋに維持される。第２段冷却ステージ４ｂは蒸発したヘリウムを再凝縮（液化）することで、液体ヘリウム槽の圧力を既定値以下に維持する。
【００２０】
高圧フレキシブル配管８は、圧縮機１０からＧＭ冷凍機４へ高圧の動作ガス、例えばヘリウムガスを供給する。低圧フレキシブル配管９は、ＧＭ冷凍機４から圧縮機１０へ低圧のヘリウムガスを供給する。
【００２１】
圧縮機１０は、低圧フレキシブル配管９を通じてＧＭ冷凍機４から戻ってくるヘリウムガスを圧縮し、圧縮されたヘリウムガスを高圧フレキシブル配管８を通じてＧＭ冷凍機４に供給する。圧縮機１０は、高圧フレキシブル配管８が接続される高圧ポート１０ａと、低圧フレキシブル配管９が接続される低圧ポート１０ｂと、圧縮機１０の外部の冷却水循環装置（不図示）から冷却水や不凍液などの冷却液体を受け入れるための冷却水流入ポート１０ｃと、圧縮機１０から冷却水を排出するための冷却水流出ポート１０ｄと、を備える。各ポートは圧縮機１０の筐体に取り付けられている。
【００２２】
冷却水流入ポート１０ｃには冷却水サプライ配管５ａが接続される。低温・高圧の冷却水は、冷却水循環装置から冷却水サプライ配管５ａ内を圧縮機１０に向けて流れ、冷却水流入ポート１０ｃを通過して圧縮機１０内部に入る。冷却水流出ポート１０ｄには冷却水リターン配管５ｂが接続される。高温・低圧の冷却水は、圧縮機１０内部から冷却水流出ポート１０ｄを通過して冷却水リターン配管５ｂ内を冷却水循環装置に向けて流れる。
【００２３】
図３は、実施の形態に係る圧縮機１０の構成図である。圧縮機１０は、圧縮カプセル１１と、水冷式熱交換器１２と、高圧側配管１３と、低圧側配管１４と、オイルセパレータ１５と、アドソーバ１６と、ストレージタンク１７と、バイパス機構１８と、を含む。圧縮機１０は、ＧＭ冷凍機４から低圧フレキシブル配管９を介して戻される低圧のヘリウムガスを圧縮カプセル１１で昇圧し、高圧フレキシブル配管８を介して再びＧＭ冷凍機４に供給する。
【００２４】
ＧＭ冷凍機４から戻ってくるヘリウムガスは、低圧フレキシブル配管９を介して先ずストレージタンク１７に流入する。ストレージタンク１７は、戻ってくるヘリウムガスに含まれる脈動を除去する。ストレージタンク１７は比較的大きな容量を有しているため、ヘリウムガスをストレージタンク１７内に導入することにより脈動を軽減または除去することができる。
【００２５】
ストレージタンク１７で脈動が軽減または除去されたヘリウムガスは、低圧側配管１４に導出される。低圧側配管１４は圧縮カプセル１１に接続されており、よってストレージタンク１７において脈動が軽減または除去されたヘリウムガスは圧縮カプセル１１に供給される。
【００２６】
圧縮カプセル１１は、例えばスクロール方式あるいはロータリ式のポンプであり、低圧側配管１４のヘリウムガスを圧縮して昇圧する。圧縮カプセル１１は、昇圧されたヘリウムガスを高圧側配管１３Ａ（１３）に送り出す。ヘリウムガスは圧縮カプセル１１で昇圧される際、圧縮カプセル１１内のオイルが若干混入した状態で高圧側配管１３Ａ（１３）に送り出される。
【００２７】
圧縮カプセル１１は、オイルを用いて冷却を行う構成とされている。このため、オイルを循環させるオイル冷却配管３３は、水冷式熱交換器１２に含まれるオイル熱交換部２６に接続される。また、オイル冷却配管３３には、内部を流れるオイル流量を制御するオリフィス３２が設けられている。
【００２８】
水冷式熱交換器１２は、圧縮カプセル１１におけるヘリウムガスの圧縮の際に発生する熱（以下、圧縮熱と称す）を圧縮機１０の外部へ放出するための熱交換を実現する。水冷式熱交換器１２は、オイル冷却配管３３を流れるオイルの冷却処理を行うオイル熱交換部２６と、昇圧されたヘリウムガスを冷却するガス熱交換部２７と、を有している。
【００２９】
オイル熱交換部２６は、オイルが流れるオイル冷却配管３３の一部２６Ａと、冷却水が流れる第１冷却水配管３４と、を有し、それらの配管の間で熱交換が行われるよう構成される。圧縮カプセル１１からオイル冷却配管３３へ排出されるオイルは圧縮熱により高温となっている。そのような高温のオイルがオイル熱交換部２６を通過すると、熱交換によりオイルの熱が冷却水に移送され、オイル熱交換部２６を出るオイルの温度はオイル熱交換部２６に入るオイルの温度よりも低くなる。すなわち、圧縮熱はオイル冷却配管３３を流れるオイルを介して冷却水に移送され、外部に排出される。
【００３０】
ガス熱交換部２７は、高圧のヘリウムガスが流れる高圧側配管１３Ａの一部２７Ａと、冷却水が流れる第２冷却水配管３６と、を有する。ガス熱交換部２７について、オイル熱交換部２６と同様に、圧縮熱は高圧側配管１３Ａ（１３）内を流れるヘリウムガスを介して冷却水に移送され、外部に排出される。
【００３１】
第１冷却水配管３４と第２冷却水配管３６とは直列に接続される。第１冷却水配管３４の一端は水冷式熱交換器１２の冷却水受け入れポート１２Ａとして機能する。第１冷却水配管３４の他端は第２冷却水配管３６の一端と接続される。第２冷却水配管３６の他端は水冷式熱交換器１２の冷却水排出ポート１２Ｂとして機能する。
【００３２】
圧縮機１０は、冷却水流入ポート１０ｃを通過した冷却水が水冷式熱交換器１２を所定の第１向き３８に流れて冷却水流出ポート１０ｄを通過する通常モードと、冷却水流入ポート１０ｃを通過した冷却水が水冷式熱交換器１２を第１向き３８とは反対の第２向き４０に流れて冷却水流出ポート１０ｄを通過する逆洗モードと、の間で動作モードを切り替え可能に構成される。
【００３３】
水冷式熱交換器１２は、水冷式熱交換器１２の熱交換の効率が冷却水の流れる向きによって異なるよう構成される。特に、冷却水が第１向き３８に流れる場合の熱交換の効率は、冷却水が第２向き４０に流れる場合の熱交換の効率よりも高い。言い換えると、逆洗モードにおける水冷式熱交換器１２の熱交換の効率は、通常モードにおける水冷式熱交換器１２の熱交換の効率よりも低い。
【００３４】
圧縮機１０は、冷却水流入ポート１０ｃと冷却水受け入れポート１２Ａとを接続する第１配管４２と、冷却水流出ポート１０ｄと冷却水排出ポート１２Ｂとを接続する第２配管４４と、第１配管４２に取り付けられ、第１配管４２を通じた冷却水の流れを調節する第１バルブ４６と、第２配管４４に取り付けられ、第２配管４４を通じた冷却水の流れを調節する第２バルブ４８と、第１バルブ４６の冷却水流入ポート１０ｃ側と第２バルブ４８の冷却水排出ポート１２Ｂ側とを接続する第３配管５０と、第１バルブ４６の冷却水受け入れポート１２Ａ側と第２バルブ４８の冷却水流出ポート１０ｄ側とを接続する第４配管５２と、第３配管５０に取り付けられ、第３配管５０を通じた冷却水の流れを調節する第３バルブ５４と、第４配管５２に取り付けられ、第４配管５２を通じた冷却水の流れを調節する第４バルブ５６と、制御部５８と、計測ユニット６０と、を備える。
【００３５】
各バルブは制御信号に応じて開閉する電磁弁などの自動開閉弁であってもよい。
計測ユニット６０は第２配管４４のうちの第２バルブ４８と冷却水流出ポート１０ｄとの間に設けられている。計測ユニット６０は冷却水流出ポート１０ｄから流出する冷却水の流量および温度を計測し、制御部５８に報告する。
第１向き３８は冷却水受け入れポート１２Ａから冷却水排出ポート１２Ｂに向かう向きであり、第２向き４０は冷却水排出ポート１２Ｂから冷却水受け入れポート１２Ａに向かう向きである。
【００３６】
制御部５８は、第１バルブ４６、第２バルブ４８、第３バルブ５４、第４バルブ５６の開閉を制御するための制御信号を生成し、各バルブに送出する。制御部５８は、通常モードにおいては、第１バルブ４６および第２バルブ４８が開状態となると共に第３バルブ５４および第４バルブ５６が閉状態となるよう、各バルブを制御する。制御部５８は、逆洗モードにおいては、第３バルブ５４および第４バルブ５６が開状態となると共に第１バルブ４６および第２バルブ４８が閉状態となるよう、各バルブを制御する。
【００３７】
その結果、通常モードにおいては冷却水流入ポート１０ｃ、冷却水受け入れポート１２Ａ、冷却水排出ポート１２Ｂ、冷却水流出ポート１０ｄの順に冷却水が流れ、逆洗モードにおいては冷却水流入ポート１０ｃ、冷却水排出ポート１２Ｂ、冷却水受け入れポート１２Ａ、冷却水流出ポート１０ｄの順に冷却水が流れる。
【００３８】
制御部５８は、圧縮機１０の運転中に、計測ユニット６０によって計測される冷却水の流量または温度もしくはその両方の測定結果に基づいて、通常モードと逆洗モードとの間で動作モードを切り替えるための制御を行う。特に、制御部５８は、測定された冷却水の流量が所定の第１しきい値を下回ると動作モードを通常モードから逆洗モードへ切り替えるための制御を行う。制御部５８は、逆洗モードにおいて測定された冷却水の流量が所定の第２しきい値を上回ると動作モードを逆洗モードから通常モードへと切り替えるための制御を行う。
【００３９】
なお、制御部５８は、測定結果ベースでの切り替え制御に代えてまたはそれに加えて、周期的に（例えば、設定されたタイミングで、または定期的に）、通常モードと逆洗モードとの間で動作モードを切り替えるための制御を行ってもよい。
【００４０】
電磁弁には、常時開（Normally open）のものと常時閉（Normally closed）のものとがある。第１バルブ４６および第２バルブ４８には常時閉の電磁弁が採用され、第３バルブ５４および第４バルブ５６には常時開の電磁弁が採用される。圧縮機１０の主電源がオフとされ圧縮機１０が停止状態になると各バルブへの電力供給も停止する。したがって、そのような停止状態においては第１バルブ４６および第２バルブ４８は閉状態、第３バルブ５４および第４バルブ５６は開状態となり、逆洗モードとなる。
【００４１】
圧縮カプセル１１で昇圧され、ガス熱交換部２７で冷却されたヘリウムガスは、高圧側配管１３Ａ（１３）を介してオイルセパレータ１５に供給される。オイルセパレータ１５ではヘリウムガスに含まれるオイルが分離されると共に、オイルに含まれる不純物や塵埃も除去される。
【００４２】
オイルセパレータ１５でオイル除去が行われたヘリウムガスは、高圧側配管１３Ｂ（１３）を介してアドソーバ１６に送られる。アドソーバ１６は、ヘリウムガスに含まれる特に気化したオイル成分を除去するためのものである。そして、アドソーバ１６において気化したオイル成分が除去されると、ヘリウムガスは高圧フレキシブル配管８に導出され、これによりＧＭ冷凍機４に供給される。
【００４３】
バイパス機構１８は、バイパス配管１９、高圧側圧力検出装置２０、およびバイパス弁２１を有する。バイパス配管１９は、高圧側配管１３Ｂと低圧側配管１４とを連通する配管である。高圧側圧力検出装置２０は、高圧側配管１３Ｂ内のヘリウムガスの圧力を検出する。バイパス弁２１は、バイパス配管１９を開閉する電動弁装置である。また、バイパス弁２１は常閉弁とされているが、高圧側圧力検出装置２０により駆動制御される構成とされている。
【００４４】
具体的には、高圧側圧力検出装置２０がオイルセパレータ１５からアドソーバ１６に至るヘリウムガスの圧力（即ち、高圧側配管１３Ｂ内の圧力）が既定圧力以上になったことを検出した際、バイパス弁２１は高圧側圧力検出装置２０に駆動されて開弁される構成とされている。これにより、既定圧力以上のサプライガスがＧＭ冷凍機４に供給される可能性が低減される。
【００４５】
オイル戻り配管２４は、高圧側がオイルセパレータ１５に接続されており、低圧側が低圧側配管１４に接続されている。また、オイル戻り配管２４の途中には、オイルセパレータ１５で分離されたオイルに含まれる塵埃を除去するフィルタ２８と、オイルの戻り量を制御するオリフィス２９が設けられている。
【００４６】
以上のように構成された圧縮機１０の動作について説明する。
圧縮機１０の動作中、通常モードにおいて計測ユニット６０は冷却水の流量を監視する。制御部５８は、冷却水の流量が第１しきい値を下回ると、第１バルブ４６および第２バルブ４８を開状態から閉状態とし、第３バルブ５４および第４バルブ５６を閉状態から開状態にする。これにより動作モードは通常モードから逆洗モードに切り替わる。
【００４７】
逆洗モードにおいて計測ユニット６０は冷却水の流量を監視する。制御部５８は、冷却水の流量が第２しきい値を上回ると、第１バルブ４６および第２バルブ４８を閉状態から開状態とし、第３バルブ５４および第４バルブ５６を開状態から閉状態にする。これにより動作モードは逆洗モードから通常モードに切り替わる。
【００４８】
本実施の形態に係る圧縮機１０によると、水冷式熱交換器１２の第１冷却水配管３４、第２冷却水配管３６を流れる冷却水の向きは自動的に反転される。したがって、冷凍機システム２のユーザの手をそれほど煩わせることなく、第１冷却水配管３４や第２冷却水配管３６内に堆積したスケールを効果的に外部に排出することができる。その結果、第１冷却水配管３４や第２冷却水配管３６の詰まりを抑制し、通常モードにおける水冷式熱交換器１２の熱交換効率を維持することができる。
【００４９】
これにより、圧縮機１０が冷却水関連のトラブルで異常停止する可能性を低減することができるので、冷凍機システム２の運用計画に支障を与える可能性を低減でき、冷凍機システム２の運転を安定的に継続できる。また、仮に圧縮機１０が冷却水配管の詰まりで停止したとしても自動で復旧するので、冷凍機システム２の運用への悪影響を抑えることができる。
【００５０】
また、本実施の形態に係る圧縮機１０では、測定された冷却水の流量に基づいて動作モードの切り替えが行われる。したがって、詰まりが疑われるときに逆洗を実行し、詰まりが解消したら通常に戻すという処理が自動で行われるので、より効率的な詰まり対策が実現される。つまり、必要なときに必要な対策を自動で行うことができるということである。
【００５１】
また、本実施の形態に係る圧縮機１０では、動作モードの切り替えを圧縮機１０の動作中に行うことが可能となっている。したがって、冷却水配管の詰まりの除去または予防のために圧縮機１０を停止させる必要はなく、圧縮機１０のダウンタイム（したがって、冷凍機システム２のダウンタイム）を低減できる。
【００５２】
また、本実施の形態に係る圧縮機１０において動作モードの切り替えを周期的に行う場合は、詰まりを予防する効果が期待される。
【００５３】
また、本実施の形態に係る圧縮機１０では、圧縮機１０の停止状態において逆洗モードが実現される。圧縮機１０が動作していないときは熱交換の効率は重要ではなく、そのようなときに逆洗によりスケールが除去されるので効率的である。
【００５４】
以上、実施の形態に係る圧縮機１０およびそれを備える冷凍機システム２について説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５５】
実施の形態では、ＧＭ冷凍機４を例として説明したが、これに限られず、冷凍機に動作ガスを供給する圧縮機に本実施の形態に係る技術的思想が適用されてもよい。そのような冷凍機は例えばＧＭ型またはスターリング型パルスチューブ冷凍機や、スターリング冷凍機や、ソルベー冷凍機であってもよい。
【００５６】
実施の形態で説明した冷凍機システム２は、例えば、ＭＲＩシステム、超伝導マグネット、クライオポンプ、Ｘ線検出器、赤外線センサ、量子光子検出器、半導体検出器、希釈冷凍機、Ｈｅ３冷凍機、断熱消磁冷凍機、ヘリウム液化機、クライオスタット等における冷却手段または液化手段として使用されてもよい。
【００５７】
実施の形態では、計測ユニット６０によって測定された流量に基づいて動作モードを切り替える場合について説明したが、これに限られない。例えば、流量に代えてまたは加えて、計測ユニット６０によって測定された温度に基づいて動作モードを切り替えてもよい。冷却水配管の管壁に層状にべったりとスケールが付着している場合、流量の低下はそれほどではないけれども熱交換の効率は大きく落ちるという状況になりうる。熱交換効率の低下は、排出冷却水の温度の上昇として現れる。したがって、排出冷却水の温度を監視し、それに基づいて動作モードを切り替えることで、効率的にスケールを除去することができる。
【００５８】
実施の形態では、圧縮機１０の運転中に動作モードの切り替えを行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、圧縮機１０が停止した後に動作モードの切り替えを行ってもよい。
【００５９】
実施の形態では、測定された冷却水の流量がしきい値をまたぐと動作モードを切り替える場合について説明したが、これに限られず、例えばしきい値判定に持続時間を与えてもよい。特に、流量がしきい値をまたいでその状態が所定の期間継続した場合に動作モードを切り替えてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  スケール、  ２  冷凍機システム、  ４  ＧＭ冷凍機、  １０  圧縮機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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