(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導磁石を臨界温度以下に冷却保持する液冷媒を貯溜する冷媒タンク（Ｔｈ）内に、運転周波数可変の圧縮機（４），（８）及び膨張手段（３８）を高圧配管（１５）と低圧配管（３）とで接続してなる冷媒回路の一部が開放されるとともに、
上記冷媒タンク（Ｔｈ）と圧縮機（４），（８）の吸込側との間の低圧配管（３）に対し、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力が設定圧以下に低下したときに開く低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）を配置した冷媒供給配管（１８）を介して接続され、かつ圧縮機（４），（８）の吐出側と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）に対し、高圧配管（１５）内の圧力が設定圧以上に上昇したときに開く高圧制御弁（ＨＰＲ）を配置した冷媒戻し配管（１９）を介して接続されたバッファタンク（Ｔｂ）を備え、
冷媒タンク（Ｔｈ）内で蒸発したガス冷媒を冷媒回路に吸入して圧縮機（４），（８）で圧縮した後に膨張手段（３８）で膨張させ、その膨張による温度降下により液冷媒を生成して冷媒タンク（Ｔｈ）内に戻すようにした冷凍機において、
上記冷媒戻し配管（１９）への分岐部と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）を開閉する開閉手段（ＡＶ１）と、
上記バッファタンク（Ｔｂ）の内圧を検出するバッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）と、
上記バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数を下げるとともに、上記開閉手段（ＡＶ１）を閉じるように制御する制御手段（５３）とを設けたことを特徴とする冷凍機の運転制御装置。
【請求項２】
超電導磁石を臨界温度以下に冷却保持する液冷媒を貯溜する冷媒タンク（Ｔｈ）内に、運転周波数可変の圧縮機（４），（８）及び膨張手段（３８）を高圧配管（１５）と低圧配管（３）とで接続してなる冷媒回路の一部が開放されるとともに、
上記冷媒タンク（Ｔｈ）と圧縮機（４），（８）の吸込側との間の低圧配管（３）に対し、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力が設定圧以下に低下したときに開く低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）を配置した冷媒供給配管（１８）を介して接続され、かつ圧縮機（４），（８）の吐出側と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）に対し、高圧配管（１５）内の圧力が設定圧以上に上昇したときに開く高圧制御弁（ＨＰＲ）を配置した冷媒戻し配管（１９）を介して接続されたバッファタンク（Ｔｂ）を備え、
冷媒タンク（Ｔｈ）内で蒸発したガス冷媒を冷媒回路に吸入して圧縮機（４），（８）で圧縮した後に膨張手段（３８）で膨張させ、その膨張による温度降下により液冷媒を生成して冷媒タンク（Ｔｈ）内に戻すようにした冷凍機において、
上記冷媒戻し配管（１９）への分岐部と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）の開度を変えて冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段（２０）と、
上記バッファタンク（Ｔｂ）の内圧を検出するバッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）と、
上記バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数を下げるように制御するとともに、圧縮機（４），（８）から膨張手段（３８）へ至る冷媒流量が減少するように上記冷媒流量調整手段（２０）を制御する制御手段（５３）とを設けたことを特徴とする冷凍機の運転制御装置。
【請求項３】
超電導磁石を臨界温度以下に冷却保持する液冷媒を貯溜する冷媒タンク（Ｔｈ）内に、運転周波数可変の圧縮機（４），（８）及び膨張手段（３８）を高圧配管（１５）と低圧配管（３）とで接続してなる冷媒回路の一部が開放されるとともに、
上記冷媒タンク（Ｔｈ）と圧縮機（４），（８）の吸込側との間の低圧配管（３）に対し、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力が設定圧以下に低下したときに開く低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）を配置した冷媒供給配管（１８）を介して接続され、かつ圧縮機（４），（８）の吐出側と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）に対し、高圧配管（１５）内の圧力が設定圧以上に上昇したときに開く第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）を配置した冷媒戻し配管（１９）を介して接続されたバッファタンク（Ｔｂ）を備え、
冷媒タンク（Ｔｈ）内で蒸発したガス冷媒を冷媒回路に吸入して圧縮機（４），（８）で圧縮した後に膨張手段（３８）で膨張させ、その膨張による温度降下により液冷媒を生成して冷媒タンク（Ｔｈ）内に戻すようにした冷凍機において、
上記第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）をバイパスするバイパス配管（４４）と、
上記バイパス配管（４４）に配設され、第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）よりも低い設定圧で開弁する第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）と、
上記バイパス配管（４４）に配設され、バイパス配管（４４）を開閉する開閉手段（ＡＶ４）と、
上記バッファタンク（Ｔｂ）の内圧を検出するバッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）と、
上記バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数を下げるとともに、上記開閉手段（ＡＶ４）を開くように制御する制御手段（５３）とを設けたことを特徴とする冷凍機の運転制御装置。
【請求項４】
超電導磁石を臨界温度以下に冷却保持する液冷媒を貯溜する冷媒タンク（Ｔｈ）内に、運転周波数可変の圧縮機（４），（８）及び膨張手段（３８）を高圧配管（１５）と低圧配管（３）とで接続してなる冷媒回路の一部が開放されるとともに、
上記冷媒タンク（Ｔｈ）と圧縮機（４），（８）の吸込側との間の低圧配管（３）に対し、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力が設定圧以下に低下したときに開く低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）を配置した冷媒供給配管（１８）を介して接続され、かつ圧縮機（４），（８）の吐出側と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）に対し、高圧配管（１５）内の圧力が設定圧以上に上昇したときに開く高圧制御弁（ＨＰＲ）を配置した冷媒戻し配管（１９）を介して接続されたバッファタンク（Ｔｂ）を備え、
冷媒タンク（Ｔｈ）内で蒸発したガス冷媒を冷媒回路に吸入して圧縮機（４），（８）で圧縮した後に膨張手段（３８）で膨張させ、その膨張による温度降下により液冷媒を生成して冷媒タンク（Ｔｈ）内に戻すようにした冷凍機において、
上記冷媒供給配管（１８）を開閉する開閉手段（ＡＶ５）と、
上記バッファタンク（Ｔｂ）の内圧を検出するバッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）と、
上記バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数を下げるとともに、上記開閉手段（ＡＶ５）を閉じるように制御する制御手段（５３）とを設けたことを特徴とする冷凍機の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超電導磁石を極低温レベルに冷却するための液化冷媒を貯溜する冷媒タンクに付設され、冷媒タンク内で蒸発した冷媒を冷媒回路内に吸い込んで圧縮及び膨張により液化してタンク内に戻すようにした冷凍機の運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超電導磁石を備えたリニアモータカーが注目されている。この超電導磁石においては、コイルに用いる超電導体を臨界温度以下に冷却保持するためにタンク内に貯溜した液体ヘリウムを利用しているが、この液体ヘリウムがタンク内で蒸発するので、この蒸発したヘリウムガスを冷却凝縮させて液化する必要があり、この目的で極低温冷凍機が使用される。
【０００３】
このヘリウムガスを凝縮温度まで冷却する冷凍機の一例として、従来、例えば米国特許第４２２３５４０号等に記載されているように、予冷冷凍機とＪ−Ｔ冷凍機とを組み合わせた冷凍機がある。上記予冷冷凍機はＧＭサイクル（ギフォード・マクマホンサイクル）や改良ソルベーサイクル等の冷凍機からなるもので、圧縮機で圧縮されたヘリウムガス（冷媒）を膨張機で断熱膨張させてそのガスの温度降下によりヒートステーションに極低温レベルの寒冷を発生させる。
【０００４】
一方、Ｊ−Ｔ冷凍機は、圧縮機から供給されたヘリウムガスを上記予冷冷凍機における膨張機のヒートステーションとの間で熱交換して予冷する予冷器と、ヘリウムガスをジュール・トムソン膨張させるＪ−Ｔ弁とを接続してなるもので、圧縮機からのヘリウムガスを予冷器で予冷するとともに、該予冷されたヘリウムガスをＪ−Ｔ弁でジュール・トムソン膨張させて４Ｋレベルの寒冷を発生させるようになっている。
【０００５】
そして、上記タンク内の蒸発ヘリウムガスを冷凍機で冷却する場合、タンク内に２本の冷媒配管を各々の一端部がタンク内に開口するように配置し、両配管の他端部をタンク外に引き出してＪ−Ｔ冷凍機の冷媒回路に直列に接続することにより、タンク内を冷凍機の冷媒回路の一部とし、一方の配管からタンク内の蒸発ヘリウムガスをＪ−Ｔ冷凍機の冷媒回路に吸い込んで圧縮機で圧縮するとともに、その圧縮されたヘリウムガスをＪ−Ｔ弁で膨張させて冷却液化し、この液体ヘリウムを他方の配管を経由してタンク内に戻すようになされている。
【０００６】
また、冷媒回路に対し所定量のヘリウムガスを循環させる目的で、通常、液体ヘリウムタンクと圧縮機の吸込側との間の低圧配管に、タンク内のガス圧力が設定圧以下に低下したときに開く低圧制御弁を配置した冷媒供給配管を介してバッファタンクを接続するとともに、このバッファタンクを圧縮機の吐出側とＪ−Ｔ弁との間の高圧配管に対し、該高圧配管内のガス圧力が設定圧以上に上昇したときに開く高圧制御弁を配置した冷媒戻し配管を介して接続して、バッファタンクから冷媒回路に対しヘリウムガスを給排するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リニアモータカー用冷凍機の冷凍能力としては、リニアモータカーを走行移動させない状態での定置負荷に相当する例えば４Ｗ程度の能力の他に、余裕分として、リニアモータカーの保守や点検等で超電導磁石による磁場の発生を停止させる消磁及び外部から電流を流して励磁を行うときの励消磁負荷と、リニアモータカーが走行する状態での走行負荷とにそれぞれ相当する能力が要求され、その余裕分を含めた冷凍能力は例えば８Ｗ程度である。
【０００８】
しかし、例えば夜間等で長時間に亘り定置状態が続くと、上記冷凍能力の余裕分により、ヘリウムガスの液化が進行し、冷媒回路でのヘリウムガス量の不足を補うためにバッファタンクから冷媒回路にヘリウムガスが補給されて、バッファタンク内の圧力が低下し、遂には液体ヘリウムタンクの内圧のみならずバッファタンクの内圧も負圧になり、冷媒回路に不純物である大気が吸い込まれて、その凍結により回路の閉塞を招くという問題が生じる。
【０００９】
このため、圧縮機を運転周波数可変のインバータ式圧縮機としておき、リニアモータカーの定置時には、圧縮機の運転周波数を下げて冷凍能力を低下させる抑制モードで冷凍機を運転することが考えられる。
【００１０】
しかし、その圧縮機の運転周波数の下げ幅の調整が難しく、下げ幅が小さいと、所期の目的が達成することはできない。さりとて、運転周波数の下げ幅が大きいと、図９に例示するように、ヘリウムガスの循環量の減少度が大きくなるので、その減少分のヘリウムガスが液体ヘリウムタンク内に集められてその内圧が逆に急激に上昇し、安全弁の作動する上限値（例えば０．４ｋｇ／ｃｍ2Ｇ）を越える虞れがある（尚、図９には圧縮機の運転周波数を低下させたときの液体ヘリウムタンクの内圧の変化のみならず、バッファタンクからのヘリウムガス流量及び圧縮機へのヘリウムガスのリターン圧の各変化をも併せて示している）。つまり、圧縮機の運転周波数を下げるだけでは本質的な解決策とはなり得ない。
【００１１】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その主たる目的は、上記冷凍機の抑制モードでの運転制御の形態を変更することにより、圧縮機の運転周波数を下げても冷媒タンク内の圧力が上昇するのを抑制するようにし、よって冷媒タンクの内圧上昇を招くことなく圧縮機の運転周波数を下げて冷凍機の冷凍能力を低下させることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、請求項１の発明では、冷凍機の冷凍能力を低下させるときには、圧縮機の運転周波数を下げるばかりでなく、圧縮機から冷媒タンクへ供給される冷媒の流量を０とするようにした。
【００１３】
具体的には、この発明では、図１に示すように、超電導磁石を臨界温度以下に冷却保持する液冷媒を貯溜する冷媒タンク（Ｔｈ）内に、運転周波数可変の圧縮機（４），（８）及び膨張手段（３８）を高圧配管（１５）と低圧配管（３）とで接続してなる冷媒回路の一部が開放されている。また、上記冷媒タンク（Ｔｈ）と圧縮機（４），（８）の吸込側との間の低圧配管（３）に対し、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力が設定圧以下に低下したときに開く低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）を配置した冷媒供給配管（１８）を介して接続され、かつ圧縮機（４），（８）の吐出側と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）に対し、高圧配管（１５）内の圧力が設定圧以上に上昇したときに開く高圧制御弁（ＨＰＲ）を配置した冷媒戻し配管（１９）を介して接続されたバッファタンク（Ｔｂ）を備えている。そして、冷媒タンク（Ｔｈ）内で蒸発したガス冷媒を冷媒回路に吸入して圧縮機（４），（８）で圧縮した後に膨張手段（３８）で膨張させ、その膨張による温度降下により液冷媒を生成して冷媒タンク（Ｔｈ）内に戻すようにした冷凍機を前提とする。
【００１４】
そして、上記冷媒戻し配管（１９）への分岐部と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）を開閉する開閉手段（ＡＶ１）と、上記バッファタンク（Ｔｂ）の内圧を検出するバッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）とを設け、上記バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数を下げるとともに、上記開閉手段（ＡＶ１）を閉じるように制御する制御手段（５３）を設ける。
【００１５】
上記の構成により、バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）によりバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が検出され、このタンク内圧が所定値以下に低下すると、制御手段（５３）により圧縮機（４），（８）の運転周波数が下げられる。このことで、冷凍機の冷凍能力を低下させて、冷媒の液化の進行を抑制できるとともに、バッファタンク（Ｔｂ）から冷媒回路への冷媒の供給を抑制してバッファタンク（Ｔｂ）の内圧低下を抑えることができる。
【００１６】
そして、この圧縮機（４），（８）の運転周波数の低下に伴い、冷媒の循環量が大きく減少し、その減少分の冷媒が冷媒タンク（Ｔｈ）内に集められてその内圧が上昇しようとするが、これと同時に、開閉手段（ＡＶ１）が閉じられて、圧縮機（４），（８）から膨張手段（３８）へ至る高圧配管（１５）が閉鎖され、冷媒流量が０となるので、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力上昇を招くことはない。よって、冷媒タンク（Ｔｈ）の内圧上昇を招くことなく圧縮機（４），（８）の運転周波数を下げて冷凍機の冷凍能力を低下させることができる。
【００１７】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明と同様の冷凍機において、冷媒戻し配管（１９）への分岐部と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）の開度を変えて冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段（２０）と、バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）と、この検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、圧縮機（４），（８）の運転周波数を下げるように制御するとともに、圧縮機（４），（８）から膨張手段（３８）へ至る冷媒流量が減少するように上記冷媒流量調整手段（２０）を制御する制御手段（５３）とを設ける。
【００１８】
この発明によれば、バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、制御手段（５３）により、圧縮機（４），（８）の運転周波数が下げられて冷凍機の冷凍能力が低下し、冷媒の液化の進行が抑制されるとともに、バッファタンク（Ｔｂ）から冷媒回路への冷媒の供給が抑制されてバッファタンク（Ｔｂ）の内圧低下が抑えられる。また、これと同時に、制御手段（５３）により冷媒流量調整手段（２０）が制御され、高圧配管（１５）を通って圧縮機（４），（８）から膨張手段（３８）へ至る冷媒流量が減少し、このことで冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力上昇が抑えられる。よって請求項１の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１９】
請求項３の発明では、冷媒戻し配管に配置されて高圧配管内の圧力が設定圧以上に上昇したときに開く高圧制御弁を開弁圧の大小異なる２つとし、抑制モードでは開弁圧の小さい側の高圧制御弁を経由させるようにしている。
【００２０】
すなわち、この発明では、請求項１又は２の発明と同様に、超電導磁石を臨界温度以下に冷却保持する液冷媒を貯溜する冷媒タンク（Ｔｈ）内に、運転周波数可変の圧縮機（４），（８）及び膨張手段（３８）を高圧配管（１５）と低圧配管（３）とで接続してなる冷媒回路の一部が開放されるとともに、上記冷媒タンク（Ｔｈ）と圧縮機（４），（８）の吸込側との間の低圧配管（３）に対し、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力が設定圧以下に低下したときに開く低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）を配置した冷媒供給配管（１８）を介して接続され、かつ圧縮機（４），（８）の吐出側と膨張手段（３８）との間の高圧配管（１５）に対し、高圧配管（１５）内の圧力が設定圧以上に上昇したときに開く第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）を配置した冷媒戻し配管（１９）を介して接続されたバッファタンク（Ｔｂ）を備え、冷媒タンク（Ｔｈ）内で蒸発したガス冷媒を冷媒回路に吸入して圧縮機（４），（８）で圧縮した後に膨張手段（３８）で膨張させ、その膨張による温度降下により液冷媒を生成して冷媒タンク（Ｔｈ）内に戻すようにした冷凍機が前提である。
【００２１】
そして、上記第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）をバイパスするバイパス配管（４４）と、このバイパス配管（４４）に配設され、第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）よりも低い設定圧で開弁する第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）と、上記バイパス配管（４４）に配設され、バイパス配管（４４）を開閉する開閉手段（ＡＶ４）とを設ける。
【００２２】
さらに、バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）と、この検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数を下げるとともに、上記開閉手段（ＡＶ４）を開くように制御する制御手段（５３）を設ける。
【００２３】
この構成によると、バッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、制御手段（５３）により、圧縮機（４），（８）の運転周波数が下げられるとともに、開閉手段（ＡＶ４）が開かれて、第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）をバイパスするバイパス配管（４４）が開放される。このバイパス配管（４４）には第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）が配設され、この第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）は第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）よりも低い設定圧で開弁するので、圧縮機（４），（８）から吐出された高圧冷媒が第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）のあるバイパス配管（４４）を経由してバッファタンク（Ｔｂ）に戻り易くなり、その分、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力が上昇するのを抑制でき、よって上記各発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００２４】
請求項４の発明では、上記請求項１又は２の発明と同様の冷凍機において、冷媒供給配管（１８）を開閉する開閉手段（ＡＶ５）と、バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）と、この検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下したとき、圧縮機（４），（８）の運転周波数を下げるとともに、上記開閉手段（ＡＶ５）を閉じるように制御する制御手段（５３）とを設ける。
【００２５】
この発明によると、バッファタンク内圧検出手段（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧が所定値以下に低下すると、制御手段（５３）により、圧縮機（４），（８）の運転周波数が下げられるとともに、開閉手段（ＡＶ５）が閉じられて冷媒供給配管（１８）が閉鎖される。上記圧縮機（４），（８）の運転周波数の低下に伴い、冷媒タンク（Ｔｈ）の内圧が一時的に上昇するが、これを利用し、開閉手段（ＡＶ５）により冷媒供給配管（１８）を閉鎖してバッファタンク（Ｔｂ）からの冷媒の供給を停止しながら、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力を負圧にすることなく冷凍機を運転することができる。
【００２６】
また、圧縮機（４），（８）の運転周波数の低下と同時に開閉手段（ＡＶ５）により冷媒供給配管（１８）が閉じられるので、例えば低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）が機構の簡便性を優先したものであり、そのヒステリシス等により圧縮機（４），（８）の運転周波数の低下時に冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力が上昇したときにバッファタンク（Ｔｂ）からの冷媒の供給が低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）により停止されない場合でも、そのバッファタンク（Ｔｂ）からの不必要な冷媒の供給を確実に防止することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図２以下の図に基づいて説明する。
（実施形態１）
図３は本発明の実施形態１に係る冷凍機（Ｒ）の全体構成を示し、この冷凍機（Ｒ）はリニアモータカーに具備される超電導磁石の超電導コイル（いずれも図示せず）を液体ヘリウム（冷媒）により冷却するためのもので、液体ヘリウムを貯溜する液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）に付設されており、このヘリウムタンク（Ｔｈ）内に超電導磁石の超電導コイルが液体ヘリウムにより浸漬されて収容され、この液体ヘリウムにより超電導コイルが臨界温度以下に冷却保持される。
【００２８】
冷凍機（Ｒ）は圧縮機ユニット（１）と真空デュワー（Ｄ）内に配置された冷凍機ユニット（２１）とからなる。上記圧縮機ユニット（１）には、低圧ガス吸入口（２）からの低圧ヘリウムガスを低圧配管（３）を介して吸い込んで圧縮する運転周波数可変のインバータ式Ｊ−Ｔ用圧縮機（４）と、このＪ−Ｔ用圧縮機（４）から吐出されたヘリウムガスを冷却する熱交換器（５）と、この熱交換器（５）から吐出されたヘリウムガスを、中間圧ガス吸入口（６）から中間圧配管（７）を介して吸入された中間圧のヘリウムガスと共にさらに高圧に圧縮する運転周波数可変のインバータ式予冷用圧縮機（８）と、この予冷用圧縮機（８）から吐出された高圧ヘリウムガスから圧縮機潤滑用の油を分離する前段油分離器（９）と、この前段油分離器（９）から吐出された高圧ヘリウムガスを冷却する熱交換器（１０）と、この熱交換器（１０）から吐出されたヘリウムガスからさらに潤滑用の油を分離する後段油分離器（１１）と、この後段油分離器（１１）から吐出されたヘリウムガスから不純物を吸着除去する吸着器（１２）とが配設され、該吸着器（１２）の吐出側は予冷用高圧配管（１３）を介して予冷用高圧ガス吐出口（１４）に、また予冷用高圧配管（１３）から分岐接続されたＪ−Ｔ用高圧配管（１５）を介してＪ−Ｔ用高圧ガス吐出口（１６）にそれぞれ接続されている。
【００２９】
上記Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）は途中で第１〜第３の３つの分岐配管（１５ａ）〜（１５ｃ）に並列に分岐され、第１分岐配管（１５ａ）には流量調整用の絞り固定式の第１絞り弁（Ｖ１）と、この第１絞り弁（Ｖ１）の高圧ガス吐出口（１６）側に空圧式の第１開閉弁（ＡＶ１）とが配設されている。一方、第２分岐配管（１５ｂ）には同様の第２絞り弁（Ｖ２）と第２開閉弁（ＡＶ２）とが、また第３分岐配管（１５ｃ）には同様の第３絞り弁（Ｖ３）と第３開閉弁（ＡＶ３）とがそれぞれ配設され、第３絞り弁（Ｖ３）の開度は第１絞り弁（Ｖ１）よりも小さく設定されている。この実施形態では、上記第１及び第３絞り弁（Ｖ１），（Ｖ３）並びに第１及び第３開閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ３）により、圧縮機（４），（８）からＪ−Ｔ弁（３８）へ至る高圧配管（１５）の開度を変えてヘリウムガスの流量を調整する冷媒流量調整機構（２０）が構成され、第１開閉弁（ＡＶ１）を開きかつ第３開閉弁（ＡＶ３）を閉じたときにはヘリウムガスの流量を多くする一方、第１開閉弁（ＡＶ１）を閉じかつ第３開閉弁（ＡＶ３）を開いたときにはヘリウムガスの流量を少なくするようになっている。
【００３０】
尚、第２開閉弁（ＡＶ２）は、常時は閉弁されて超電導磁石の励消磁に開弁されるもので、その開度は第１絞り弁（Ｖ１）よりも小さく設定されている。
【００３１】
さらに、（Ｔｂ）はヘリウムガスを所定圧力（ＰB）で貯蔵するバッファタンクで、このバッファタンク（Ｔｂ）にはヘリウムガス給排配管（１７）の一端部が接続されている。このヘリウムガス給排配管（１７）の他端側はヘリウムガス供給配管（１８）とヘリウムガス戻し配管（１９）とに分岐され、ヘリウムガス供給配管（１８）の端部は、上記Ｊ−Ｔ用圧縮機（４）の吸込側と低圧ガス吸入口（２）との間の低圧配管（３）に接続されている。ヘリウムガス供給配管（１８）は途中で２つの分岐配管（１８ａ），（１８ｂ）に並列に分岐され、一方の分岐配管（１８ａ）には流量調整用の絞り固定式の第４絞り弁（Ｖ４）と、この第４絞り弁（Ｖ４）の低圧配管（３）側に第１低圧制御弁（ＬＰＲ１）とが配設されている一方、他方の分岐配管（１８ｂ）には同様の第５絞り弁（Ｖ５）と第２低圧制御弁（ＬＰＲ２）とが配設されている。上記各低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）は、低圧配管（３）（液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）の内圧）でのヘリウムガスの圧力が設定圧以下に低下したときにそれをパイロット圧として自動的に開くもので、この低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）の開弁に伴いバッファタンク（Ｔｂ）内のヘリウムガスが低圧配管（３）（冷媒回路）に供給される。
【００３２】
一方、ヘリウムガス戻し配管（１９）の端部は上記Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）に接続され、このヘリウムガス戻し配管（１９）の途中には高圧制御弁（ＨＰＲ）が配置されている。この高圧制御弁（ＨＰＲ）は、Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）でのヘリウムガスの圧力が設定圧以上に上昇したときにそれをパイロット圧として自動的に開くもので、この高圧制御弁（ＨＰＲ）の開弁によりＪ−Ｔ用高圧配管（１５）（冷媒回路）のヘリウムガスがバッファタンク（Ｔｂ）内に戻される。
【００３３】
これに対し、上記冷凍機ユニット（２１）には、圧縮機ユニット（１）の予冷用圧縮機（８）に対し閉回路に接続された予冷冷凍機（２２）（膨張機）と、Ｊ−Ｔ用圧縮機（４）及び予冷用圧縮機（８）に対し直列に接続されたＪ−Ｔ冷凍機（３１）とが設置されている。上記予冷冷凍機（２２）は、Ｇ−Ｍ（ギフォード・マクマホン）サイクルの冷凍機で構成されていて、Ｊ−Ｔ冷凍機（３１）におけるヘリウムガス（冷媒）を予冷するためにヘリウムガスを圧縮及び膨張させる。この予冷冷凍機（２２）は上記真空デュワー（Ｄ）の外部に配置される密閉円筒状のケース（２３）と、該ケース（２３）に連設された大小２段構造のシリンダ（２４）とを有する。上記ケース（２３）には上記圧縮機ユニット（１）の予冷用高圧ガス吐出口（１４）にフレキシブル配管（２５）を介して接続される高圧ガス入口（２６）と、同中間圧ガス吸入口（６）にフレキシブル配管（２７）を介して接続される低圧ガス出口（２８）とが開口されている。一方、シリンダ（２４）は真空デュワー（Ｄ）の側壁を貫通してその内部に延びており、その大径部（２４ａ）の先端部は所定温度レベルに冷却保持される第１ヒートステーション（２９）に、また小径部（２４ｂ）の先端部は上記第１ヒートステーション（２９）よりも低い温度レベルに冷却保持される第２ヒートステーション（３０）にそれぞれ形成されている。
【００３４】
すなわち、ここでは図示しないが、シリンダ（２４）内には、上記各ヒートステーション（２９），（３０）に対応する位置にそれぞれ膨張空間を区画形成するフリータイプのディスプレーサ（置換器）が往復動可能に嵌挿されている。一方、上記ケース（２３）内には、回転する毎に開閉するロータリバルブと、該ロータリバルブを駆動するバルブモータとが収容されている。ロータリバルブは、上記高圧ガス入口（２６）から流入したヘリウムガスをシリンダ（２４）内の各膨張空間に供給し、又は各膨張空間内で膨張したヘリウムガスを低圧ガス出口（２８）から排出するように切り換わる。そして、このロータリバルブの開閉により高圧ヘリウムガスをシリンダ（２４）内の各膨張空間でサイモン膨張させて、その膨張に伴う温度降下により極低温レベルの寒冷を発生させ、その寒冷をシリンダ（２４）における第１及び第２ヒートステーション（２９），（３０）にて保持する。つまり、予冷冷凍機（２２）では、予冷用圧縮機（８）から吐出された高圧のヘリウムガスを断熱膨張させてヒートステーション（２９），（３０）の温度を低下させ、Ｊ−Ｔ冷凍機（３１）における後述の予冷器（３６），（３７）を予冷するとともに、膨張した低圧ヘリウムガスを圧縮機（８）に戻して再圧縮するようになされている。
【００３５】
一方、上記Ｊ−Ｔ冷凍機（３１）は、約４Ｋレベルの寒冷を発生させるためにヘリウムガスをジュール・トムソン膨張させる冷凍機であって、この冷凍機（３１）は上記真空デュワー（Ｄ）内に配置された第１〜第３のＪ−Ｔ熱交換器（３２）〜（３４）を備えている。この各Ｊ−Ｔ熱交換器（３２）〜（３４）は１次側及び２次側をそれぞれ通過するヘリウムガス間で互いに熱交換させるもので、第１Ｊ−Ｔ熱交換器（３２）の１次側は圧縮機ユニット（１）のＪ−Ｔ用高圧ガス吐出口（１６）にフレキシブル配管（３５）を介して接続されている。また、第１及び第２のＪ−Ｔ熱交換器（３２），（３３）の各１次側同士は、上記予冷冷凍機（２２）におけるシリンダ（２４）の第１ヒートステーション（２９）外周に配置した第１予冷器（３６）を介して接続されている。同様に、第２及び第３Ｊ−Ｔ熱交換器（３３），（３４）の各１次側同士は、第２ヒートステーション（３０）外周に配置した第２予冷器（３７）を介して接続されている。さらに、上記第３Ｊ−Ｔ熱交換器（３４）の１次側は、高圧のヘリウムガスをジュール・トムソン膨張させるＪ−Ｔ弁（３８）に吸着器（３９）を介して接続されている。上記Ｊ−Ｔ弁（３８）は真空デュワー（Ｄ）外側から操作ロッド（３８ａ）によって開度が調整される。上記Ｊ−Ｔ弁（３８）は、ステンレス鋼製の管からなる液体ヘリウム戻し配管（４０）を介してヘリウムタンク（Ｔｈ）内に連通されている。また、このヘリウムタンク（Ｔｈ）内は、同様のステンレス鋼管からなるヘリウムガス吸入配管（４１）を介して上記第３Ｊ−Ｔ熱交換器（３４）の２次側に接続されている。そして、この第３Ｊ−Ｔ熱交換器（３４）の２次側は第２Ｊ−Ｔ熱交換器（３３）の２次側を経て第１Ｊ−Ｔ熱交換器（３２）の２次側に接続され、この第１Ｊ−Ｔ熱交換器（３２）の２次側はフレキシブル配管（４２）を介して圧縮機ユニット（１）の低圧ガス吸入口（２）に接続されている。
【００３６】
すなわち、Ｊ−Ｔ冷凍機（３１）はフレキシブル配管（３５），（４２）、低圧配管（３）、両圧縮機（４），（８）及びＪ−Ｔ用高圧配管（１５）に対し直列に接続された冷媒回路をなし、その冷媒回路の一部が液体ヘリウム戻し配管（４０）及びヘリウムガス吸入配管（４１）を介してヘリウムタンク（Ｔｈ）内に開放されており、タンク（Ｔｈ）内で蒸発したヘリウムガスをガス吸入配管（４１）から冷媒回路に吸い込んで第３〜第１Ｊ−Ｔ熱交換器（３４）〜（３２）の各２次側を通してＪ−Ｔ用及び予冷用圧縮機（４），（８）に吸入圧縮する。また、この予冷用圧縮機（８）により圧縮された高圧ヘリウムガスを第１〜第３のＪ−Ｔ熱交換器（３２）〜（３４）において、圧縮機（４）側に向かう低温低圧のヘリウムガスと熱交換させるとともに、第１及び第２予冷器（３６），（３７）でそれぞれシリンダ（２４）の第１及び第２ヒートステーション（２９），（３０）で冷却した後、Ｊ−Ｔ弁（３８）でジュール・トムソン膨張させて約４Ｋの液状態のヘリウムとなし、この液体ヘリウムを液体ヘリウム戻し配管（４０）を経由してタンク（Ｔｈ）内に戻すようになされている。
【００３７】
上記第１〜第３開閉弁（ＡＶ１）〜（ＡＶ３）は、圧縮機（４），（８）の運転周波数を制御する電源制御ユニット（５１）からの制御信号を受けて空気圧の作用又は作用停止を切り換えるマニホールドユニット（５２）に接続されている。上記電源制御ユニット（５１）には、上記予冷用圧縮機（８）から吐出された高圧ヘリウムガスの圧力を検出する高圧センサ（ＨＰＳ）の検出信号と、Ｊ−Ｔ用圧縮機（４）の吸込側に連通する低圧配管（３）内の低圧ヘリウムガスの圧力を検出する低圧センサ（ＬＰＳ）の検出信号と、ヘリウムガス給排配管（１７）内の圧力（バッファタンク（Ｔｂ）の内圧（ＰB））を検出するバッファタンク内圧検出手段としてのバッファタンク圧センサ（ＭＰＳ）の検出信号と、圧縮機ユニット（１）における３つの保護スイッチ（ＳＳ１）〜（ＳＳ３）の作動信号と、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力（ＰH）を検出するヘリウムタンク圧センサ（ＴＰＳ）の検出信号とが入力されている。
【００３８】
ここで、電源制御ユニット（５１）で行われる制御動作について図２により説明する。まず、スタート後のステップＳ１で冷凍機（Ｒ）の運転モードを通常モードとする。この通常モードでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を例えばｆ＝５０Ｈｚに設定し、第１開閉弁（ＡＶ１）を開弁させ、かつ第２及び第３開閉弁（ＡＶ２），（ＡＶ３）を共に閉弁させる。このステップＳ１の後は、ステップＳ２でバッファタンク圧（ＰB）が例えば３．０ｋｇ／ｃｍ2よりも低いかどうかを判定し、この判定がＰB＜３．０でないＮＯのときには上記ステップＳ１に戻る一方、判定がＰB＜３．０であるＹＥＳのときには、ステップＳ３に進んで冷凍機（Ｒ）の運転モードを抑制モードとする。この抑制モードでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を上記通常モードよりも低い例えばｆ＝４０Ｈｚに設定し、第１開閉弁（ＡＶ１）を閉弁させ、その代り第３開閉弁（ＡＶ３）を開弁させる。第２開閉弁（ＡＶ２）は閉弁のままに保持する。このステップＳ３の後は、ステップＳ４で液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力（ＰH）が例えば０．１ｋｇ／ｃｍ2Ｇよりも低いかどうかを判定し、この判定がＰH＜０．１でないＮＯのときには、ステップＳ５において上記バッファタンク圧（ＰB）が例えば４．０ｋｇ／ｃｍ2よりも高いかどうかを判定する。この判定がＰB＞４．０でないＮＯのときには上記ステップＳ３に戻る一方、判定がＹＥＳのときにはステップＳ１に戻る。また、上記ステップＳ４の判定がＰH＜０．１であるＹＥＳのときにもステップＳ１に戻る。
【００３９】
この実施形態では、上記ステップＳ３により、バッファタンク圧センサ（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧（ＰB）が所定値以下に低下したとき、冷凍機（Ｒ）の運転モードを通常モードから抑制モードに切り換え、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）をｆ＝５０Ｈｚから例えばｆ＝４０Ｈｚに下げるとともに、開弁している第１開閉弁（ＡＶ１）を閉弁させ、その代りに第３開閉弁（ＡＶ３）を開弁させて、Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）の流路を第１分岐配管（１５ａ）から第３分岐配管（１５ｃ）に切り換え、ヘリウムガスを第１絞り弁（Ｖ１）よりも開度の低い第３絞り弁（Ｖ３）を通過させて、圧縮機（４），（８）からＪ−Ｔ弁（３８）へ至るヘリウムガス流量が減少するように制御する制御手段（５３）が構成されている。
【００４０】
次に、上記実施形態の作用について説明する。リニアモータカーの超電導磁石が作動する定常状態では、その超電導磁石の超電導コイルがヘリウムタンク（Ｔｈ）内の液体ヘリウムにより臨界温度以下に冷却保持される。また、上記ヘリウムタンク（Ｔｈ）内で蒸発したヘリウムガスは、タンク（Ｔｈ）内に開口するヘリウムガス吸入配管（４１）から吸い込まれて冷凍機（Ｒ）の冷媒回路に供給され、そこで圧縮及び膨張により冷却されて液化する。この液体ヘリウムは液体ヘリウム戻し配管（４０）を経てタンク（Ｔｈ）内に戻される。このことによって、タンク（Ｔｈ）内に液体ヘリウムが所定量以上貯溜されて、超電導コイルが臨界温度以下に安定して冷却される。
【００４１】
上記冷凍機（Ｒ）の運転についてさらに詳しく説明すると、通常は冷凍機（Ｒ）は通常モードで運転される。この通常モードの運転状態では、圧縮機ユニット（１）の各圧縮機（４），（８）は運転周波数（ｆ）を例えばｆ＝５０Ｈｚとして運転される。そして、予冷用圧縮機（８）から供給された高圧のヘリウムガスの一部が予冷冷凍機（２２）（膨張機）におけるシリンダ（２４）内の各膨張空間で膨張し、このガスの膨張に伴う温度降下により第１ヒートステーション（２９）が所定温度レベルに、また第２ヒートステーション（３０）が第１ヒートステーション（２９）よりも低い温度レベルにそれぞれ冷却される。膨張空間で膨張したヘリウムガスは圧縮機ユニット（１）に戻り、その中間圧配管（７）を経由して予冷用圧縮機（８）に吸い込まれて圧縮される。
【００４２】
一方、圧縮機ユニット（１）におけるＪ−Ｔ用高圧配管（１５）の第１分岐配管（１５ａ）における第１開閉弁（ＡＶ１）が開弁する一方、第２及び第３開閉弁（ＡＶ２），（ＡＶ３）は閉弁しており、上記予冷用圧縮機（８）から吐出された高圧のヘリウムガスの残部は上記Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）の第１絞り弁（Ｖ１）を経由してＪ−Ｔ冷凍機（３１）の第１Ｊ−Ｔ熱交換器（３２）の１次側に入り、そこで圧縮機（４）側へ向かう２次側の低圧ヘリウムガスと熱交換されて常温３００Ｋから約５０Ｋまで冷却され、その後、上記予冷冷凍機（２２）の第１ヒートステーション（２９）外周の第１予冷器（３６）に入ってさらに冷却される。この冷却されたガスは第２Ｊ−Ｔ熱交換器（３３）の１次側に入って、同様に２次側の低圧ヘリウムガスとの熱交換により約１５Ｋまで冷却された後、予冷冷凍機（２２）の第２ヒートステーション（３０）外周の第２予冷器（３７）に入ってさらに冷却される。この後、ガスは第３Ｊ−Ｔ熱交換器（３４）の１次側に入って２次側の低圧ヘリウムガスとの熱交換によりさらに冷却され、しかる後にＪ−Ｔ弁（３８）に至る。このＪ−Ｔ弁（３８）では高圧ヘリウムガスは絞られてジュール・トムソン膨張し、約４Ｋの液状態のヘリウムとなり、この液体ヘリウムは液体ヘリウム戻し配管（４０）を経由してタンク（Ｔｈ）へ供給される。また、タンク（Ｔｈ）内で蒸発したヘリウムガスは、ヘリウムガス吸入配管（４１）を介して第３Ｊ−Ｔ熱交換器（３４）の２次側に吸入され、第２及び第１Ｊ−Ｔ熱交換器（３３），（３２）の各２次側を経由してＪ−Ｔ用圧縮機（４）に吸い込まれて圧縮される。
【００４３】
そして、以上の如き冷凍機（Ｒ）の通常モードでの運転時に、例えばリニアモータカーが定置状態になると、冷凍能力の余剰分により液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内でガスの液化が進行し、その分、バッファタンク（Ｔｂ）から冷媒回路にヘリウムガスが補充されて該バッファタンク（Ｔｂ）の内圧（ＰB）が低下する。このバッファタンク圧（ＰB）が例えば３．０ｋｇ／ｃｍ2よりも低くなると、冷凍機（Ｒ）の運転は上記通常モードから抑制モードに切り換えられて行われる。この抑制モードでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）が上記通常モードよりも低い例えばｆ＝４０Ｈｚに切り換えられる。このことで、冷凍機（Ｒ）の冷凍能力が低下して、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）でのヘリウムガスの液化の進行を抑制できるとともに、それに伴い、バッファタンク（Ｔｂ）から冷媒回路へのヘリウムガスの供給が抑制されて、バッファタンク（Ｔｂ）の内圧低下を抑えることができる。
【００４４】
また、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）の切換えと同時に、第１開閉弁（ＡＶ１）は開弁状態から閉弁され、その代り第３開閉弁（ＡＶ３）が開弁され（第２開閉弁（ＡＶ２）は閉弁のままに保持される）、ヘリウムガスは第３分岐配管（１５ｃ）を経由してＪ−Ｔ弁（３８）に流れる。第３分岐配管（１５ｃ）には上記第１絞り弁（Ｖ１）よりも開度の小さい第３絞り弁（Ｖ３）が配置されているので、この第３絞り弁（Ｖ３）を流れるヘリウムガスの流量は少なくなる。このため、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）の低下に伴って冷媒回路でのヘリウムガスの循環量が大きく減少し、その減少分のヘリウムガスが液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内に集められてその内圧（ＰH）が上昇しようとしても、そのことを上記ヘリウムガスの流量の減少により回避することができる。このことによって、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）の内圧上昇を招くことなく圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を下げて冷凍機（Ｒ）の冷凍能力を低下させることができる。
【００４５】
そして、上記ヘリウムガスの流量の減少に伴い、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）の内圧（ＰH）が低下し、この低下分及びヘリウムガス循環量の減った分のヘリウムガスはバッファタンク（Ｔｂ）に溜められるが、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）の内圧（ＰH）が例えば０．１ｋｇ／ｃｍ2Ｇよりも下がるか、或いはバッファタンク圧（ＰB）が例えば４．０ｋｇ／ｃｍ2よりも高くなると、冷凍機（Ｒ）の運転モードは元の通常モードに切り換えられる。
【００４６】
尚、この実施形態において、冷凍機（Ｒ）の抑制モードでのヘリウムガス流量が超電導磁石の励消磁を行うときの励消磁モードと同じでよい場合には、第３絞り弁（Ｖ３）を第２絞り弁（Ｖ２）と、また第３開閉弁（ＡＶ３）を第２開閉弁（ＡＶ２）とそれぞれ兼用し、両モードの何れにおいても第２開閉弁（ＡＶ２）を開弁させて、ヘリウムガスが第２絞り弁（Ｖ２）を経て流れるようにすればよく、Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）の第３分岐配管（１５ｃ）並びにそこに配置される第３絞り弁（Ｖ３）及び第３開閉弁（ＡＶ３）を省略することができる。
【００４７】
また、この実施形態における第１〜第３絞り弁（Ｖ１）〜（Ｖ３）及び第１〜第３開閉弁（ＡＶ１）〜（ＡＶ３）に代え、１つの弁で流量を調整できるような空圧式の制御弁を利用してもよい。
【００４８】
（実施形態２）
図４は実施形態２を示し（尚、図２及び図３と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、冷凍機（Ｒ）の抑制モードでは、ヘリウムガスの流量を０にするようにしたものである。
【００４９】
すなわち、この実施形態では、図示しないが、上記Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）の第３分岐配管（１５ｃ）並びにそこに配置される第３絞り弁（Ｖ３）及び第３開閉弁（ＡＶ３）は省略されている（図３参照）。
【００５０】
また、電源制御ユニット（５１）で行われる制御動作は図４のとおりである。まず、スタート後のステップＴ１で冷凍機（Ｒ）の運転モードを通常モードとする。この通常モードでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を例えばｆ＝５０Ｈｚに設定し、第１開閉弁（ＡＶ１）を開弁させ、かつ第２開閉弁（ＡＶ２）を閉弁させる。このステップＴ１の後は、ステップＴ２でバッファタンク圧（ＰB）が例えば３．０ｋｇ／ｃｍ2よりも低いかどうかを判定し、この判定がＰB＜３．０でないＮＯのときには上記ステップＴ１に戻る一方、判定がＰB＜３．０であるＹＥＳのときには、ステップＴ３に進んで冷凍機（Ｒ）を抑制モードで運転させる。この抑制モードでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を上記通常モードよりも低い例えばｆ＝４０Ｈｚに設定し、かつ第１開閉弁（ＡＶ１）を閉弁させる。第２開閉弁（ＡＶ２）は閉弁保持する。このステップＴ３の後は、ステップＴ４で液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力（ＰH）が例えば０．１ｋｇ／ｃｍ2Ｇよりも低いかどうかを判定し、この判定がＰH＜０．１でないＮＯのときには、ステップＴ５において上記バッファタンク圧（ＰB）が例えば４．０ｋｇ／ｃｍ2よりも高いかどうかを判定する。この判定がＰB＞４．０でないＮＯのときには上記ステップＴ３に戻る一方、判定がＹＥＳのときにはステップＴ１に戻る。また、上記ステップＴ４の判定がＰH＜０．１であるＹＥＳのときにもステップＴ１に戻る。
【００５１】
この実施形態では、上記ステップＴ３により、バッファタンク圧センサ（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）内圧が所定値以下に低下したとき、冷凍機（Ｒ）の運転モードを通常モードから抑制モードに切り換え、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を下げるとともに、開弁している第１開閉弁（ＡＶ１）を閉弁させて、圧縮機（４），（８）からＪ−Ｔ弁（３８）へ至るヘリウムガス流量が０となるように制御する制御手段（５３）が構成されている。
【００５２】
したがって、この実施形態においては、冷凍機（Ｒ）の抑制モード運転では、第１及び第２開閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ２）の双方が閉じられてヘリウムガス流量が０となるので、上記実施形態１と同様に、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）の低下に伴って液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力が上昇するのを回避することができ、よって液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）の内圧上昇を招くことなく圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を下げて冷凍機（Ｒ）の冷凍能力を低下させることができる。
【００５３】
（実施形態３）
図５及び図６は実施形態３を示し、冷凍機（Ｒ）の抑制モードでは、ヘリウムガスがバッファタンク（Ｔｂ）に戻り易くなるようにしたものである。
【００５４】
すなわち、この実施形態では、図６に示す如く、実施形態２と同様に、Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）の第３分岐配管（１５ｃ）並びにそこに配置される第３絞り弁（Ｖ３）及び第３開閉弁（ＡＶ３）は省略されている。
【００５５】
また、ヘリウムガス戻し配管（１９）の途中には実施形態１の高圧制御弁（ＨＰＲ）に相当する第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）が配置されている。そして、この第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）両側のヘリウムガス戻し配管（１９）は、第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）をバイパスするバイパス配管（４４）で接続され、このバイパス配管（４４）には第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）と、開閉手段としての第４開閉弁（ＡＶ４）とが直列に配設されている。上記第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）は、第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）と同様に、Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）でのヘリウムガスの圧力が設定圧以上に上昇したときにそれをパイロット圧として自動的に開くもので、その開弁設定圧は第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）よりも低い設定圧とされている。一方、第４開閉弁（ＡＶ４）は、バイパス配管（４４）を開閉するもので、第１及び第２開閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ２）と同様にマニホールドユニット（５２）に接続されており、この第４開閉弁（ＡＶ４）を開弁させたときには、バイパス配管（４４）を開き、Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）でのガス圧が第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）の設定圧よりも低い場合であっても第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）の開弁によりヘリウムガスをバッファタンク（Ｔｂ）に戻すようにしている。
【００５６】
電源制御ユニット（５１）では図５に示す制御が行われる。すなわち、スタート後のステップＵ１で冷凍機（Ｒ）の運転モードを通常モードとする。この通常モードでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を例えばｆ＝５０Ｈｚに設定し、第１開閉弁（ＡＶ１）を開弁させ、かつ第２及び第４開閉弁（ＡＶ２），（ＡＶ４）を閉弁させる。このステップＵ１の後は、ステップＵ２でバッファタンク圧（ＰB）が例えば３．０ｋｇ／ｃｍ2よりも低いかどうかを判定し、この判定がＰB＜３．０でないＮＯのときには上記ステップＵ１に戻る一方、判定がＰB＜３．０のＹＥＳのときには、ステップＵ３に進んで冷凍機（Ｒ）を抑制モードで運転させる。この抑制モードでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を上記通常モードよりも低い例えばｆ＝４０Ｈｚに設定し、かつ第１開閉弁（ＡＶ１）を開弁状態に、また第２開閉弁（ＡＶ２）を閉弁状態にそれぞれ保持したまま、第４開閉弁（ＡＶ４）を開弁させる。このステップＵ３の後は、ステップＵ４で液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力（ＰH）が例えば０．１ｋｇ／ｃｍ2Ｇよりも低いかどうかを判定し、この判定がＰH＜０．１でないＮＯのときには、ステップＵ５において上記バッファタンク圧（ＰB）が例えば４．０ｋｇ／ｃｍ2よりも高いかどうかを判定する。この判定がＰB＞４．０でないＮＯのときには上記ステップＵ３に戻る一方、判定がＹＥＳのときにはステップＵ１に戻る。また、上記ステップＵ４の判定がＰH＜０．１のＹＥＳのときにもステップＵ１に戻る。
【００５７】
この実施形態では、上記ステップＵ３により、バッファタンク圧センサ（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧（ＰB）が所定値以下に低下したとき、冷凍機（Ｒ）の運転モードを通常モードから抑制モードに切り換え、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）を下げるとともに、第４開閉弁（ＡＶ４）を開弁させてバイパス配管（４４）を開くように制御する制御手段（５３）が構成されている。
【００５８】
したがって、この実施形態においては、バッファタンク（Ｔｂ）内の圧力（ＰB）が所定値以下に低下したとき、冷凍機（Ｒ）の運転モードが通常モードから抑制モードに変更され、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆ）が５０Ｈｚから４０Ｈｚに下げられるとともに、第４開閉弁（ＡＶ４）が閉弁状態から開かれて、第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）をバイパスするバイパス配管（４４）が開放される。このバイパス配管（４４）には第１高圧制御弁（ＨＰＲ１）よりも低い設定圧で開弁する第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）が配設されているので、圧縮機（８）から吐出されたヘリウムガスは第２高圧制御弁（ＨＰＲ２）のあるバイパス配管（４４）を経由してバッファタンク（Ｔｂ）に戻り易くなり、その分、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力（ＰH）が上昇するのを抑制できる。よって上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５９】
また、上記圧縮機（４），（８）からのヘリウムガスがバッファタンク（Ｔｂ）に戻り易くなることは、予冷冷凍機（２２）の冷凍能力をも低下させることとなり、冷凍機（Ｒ）の冷凍能力をさらに効率よく低下させることができる利点がある。
【００６０】
（実施形態４）
図７及び図８は本発明の実施形態４を示し、冷凍機（Ｒ）の抑制モードでは、バッファタンク（Ｔｂ）からのヘリウムガスの供給を停止するようにしたものである。
【００６１】
すなわち、この実施形態では、図８に示す如く、実施形態２と同様に、Ｊ−Ｔ用高圧配管（１５）の第３分岐配管（１５ｃ）並びにそこに配置される第３絞り弁（Ｖ３）及び第３開閉弁（ＡＶ３）は省略されている。
【００６２】
そして、ヘリウムガス給排配管（１７）におけるヘリウムガス供給配管（１８）の集合部の途中には該ヘリウムガス供給配管（１８）を開閉する開閉手段としての第５開閉弁（ＡＶ５）が配設され、この第５開閉弁（ＡＶ５）は、第１及び第２開閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ２）と同様にマニホールドユニット（５２）に接続されており、この第５開閉弁（ＡＶ５）を閉弁させたときには、ヘリウムガス供給配管（１８）を閉じてバッファタンク（Ｔｂ）から冷媒回路へのヘリウムガスの供給を停止するようにしている。
【００６３】
電源制御ユニット（５１）では図７に示す制御が行われる。まず、スタート後のステップＷ１で冷凍機（Ｒ）の運転モードを通常モードとする。この通常モードでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数の初期値（ｆ0）を例えばｆ0＝５０Ｈｚに設定し、第１及び第５開閉弁（ＡＶ１），（ＡＶ５）を開弁させ、第２開閉弁（ＡＶ２）は閉弁させる。このステップＷ１の後は、ステップＷ２でバッファタンク圧（ＰB）が例えば３．０ｋｇ／ｃｍ2よりも低いかどうかを判定し、この判定がＰB＜３．０でないＮＯのときには上記ステップＷ１に戻る一方、判定がＰB＜３．０のＹＥＳのときには、ステップＷ３で変数（ｎ）をｎ＝１に設定した後、ステップＷ４に進んで冷凍機（Ｒ）を抑制モードＡで運転させる。この抑制モードＡでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）を上記通常モードよりも例えば５Ｈｚだけ低いｆn＝ｆn-1−５（最初では例えばｆ1＝ｆ0−５＝３５Ｈｚ）に設定し、かつ第１開閉弁（ＡＶ１）を開弁状態に、また第２開閉弁（ＡＶ２）を閉弁状態にそれぞれ保持したまま、第５開閉弁（ＡＶ５）を閉弁させる。このステップＷ４の後は、ステップＷ５で冷凍機（Ｒ）全体の冷凍能力（Ｑ）が下限値（例えば５Ｗ）よりも下がったかどうかを判定し、この判定がＱ＜５でないＮＯのときには、ステップＷ６において液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力変化分（ΔＰH）が例えばΔＰH＜０でかつ液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力（ＰH）が例えば０．１ｋｇ／ｃｍ2Ｇよりも低いかどうかを判定し、この判定がＮＯのときには、再度上記ステップＷ４に戻り、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）をそのままに保って抑制モードＡで運転を行う。一方、ステップＷ６の判定がＹＥＳになると、ステップＷ７において変数（ｎ）をｎ＝ｎ＋１に更新した後、ステップＷ４に戻って冷凍機（Ｒ）を抑制モードＡで運転させる。このとき、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）は前回の周波数（ｆn-1）よりもさらに例えば５Ｈｚだけ下げられる（２回目では例えばｆ2＝ｆ1−５＝３０Ｈｚ）。
【００６４】
そして、上記ステップＷ５の判定がＱ＜５のＹＥＳになると、ステップＷ８に進み、冷凍機（Ｒ）を抑制モードＢで運転させる。この抑制モードＢでは、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）を前回の周波数（ｆn-1）よりも例えば５Ｈｚだけ低いｆn＝ｆn-1−５のままに設定し、かつ第１開閉弁（ＡＶ１）を開弁状態に、また第２開閉弁（ＡＶ２）を閉弁状態にそれぞれ保持したまま、第５開閉弁（ＡＶ５）を元のとおりに開弁させる。
【００６５】
この実施形態では、上記ステップＷ３〜Ｗ８により、バッファタンク圧センサ（ＭＰＳ）で検出されたバッファタンク（Ｔｂ）の内圧（ＰB）が所定値以下に低下したとき、冷凍機（Ｒ）の運転モードを通常モードから抑制モードＡに切り換え、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）を例えば５Ｈｚずつ徐々に下げるとともに、第５開閉弁（ＡＶ５）を閉弁させてヘリウムガス供給配管（１８）を閉じ、その後に冷凍機（Ｒ）の冷凍能力（Ｑ）が下限値よりも下がると、冷凍機（Ｒ）の運転モードを抑制モードＡから抑制モードＢに切り換え、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）をそれまでの値に保って、第５開閉弁（ＡＶ５）を開弁させるように制御する制御手段（５３）が構成されている。
【００６６】
したがって、この実施形態においては、冷凍機（Ｒ）が通常モードで運転されているとき、バッファタンク（Ｔｂ）内の圧力（ＰB）が所定値以下に低下すると、抑制モードＡに切り換えられ、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）が例えば５Ｈｚ下げられるとともに、通常モードでは開弁していた第５開閉弁（ＡＶ５）が閉弁されてヘリウムガス供給配管（１８）が閉じられる。そして、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力変化分（ΔＰH）がΔＰH＜０でかつタンク内圧（ＰH）が例えば０．１ｋｇ／ｃｍ2Ｇよりも低くなると、冷凍機（Ｒ）全体の冷凍能力（Ｑ）が下限値（例えば５Ｗ）よりも下がるまで圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）が徐々に５Ｈｚずつ低下し、冷凍能力（Ｑ）が下限値よりも低くなると、抑制モードＢに切り換えられ、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）は前回に低下したままで、第５開閉弁（ＡＶ５）が開弁されてヘリウムガス供給配管（１８）が開く。
【００６７】
この場合、上記圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）の低下に伴い、液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）の内圧（ＰH）は一時的に上昇する。これを利用し、開閉手段（ＡＶ５）により冷媒供給配管（１８）を閉鎖してバッファタンク（Ｔｂ）からの冷媒の供給を停止しながら、冷媒タンク（Ｔｈ）内の圧力を負圧にすることなく冷凍機を運転することができる。
【００６８】
また、圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）の低下と同時に第５開閉弁（ＡＶ５）によりヘリウムガス供給配管（１８）が閉じられるので、低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）が機構の簡便性を優先したものであって、そのヒステリシス等により圧縮機（４），（８）の運転周波数（ｆn）の低下時に液体ヘリウムタンク（Ｔｈ）内の圧力（ＰH）が上昇したときにバッファタンク（Ｔｂ）からのヘリウムガスの供給が低圧制御弁（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）により停止されない場合でも、そのバッファタンク（Ｔｂ）からの不必要なヘリウムガスの供給を確実に防止することができる。
【００６９】
尚、本発明では、上記実施形態４の構成を実施形態１〜３と組み合わせるようにすることもできる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、超電導磁石を臨界温度以下に冷却保持する液化冷媒を貯溜するタンクに冷媒回路が開放されるとともに、冷凍機の冷媒タンクと圧縮機の吸込側との間の冷媒回路に対し、冷媒タンク内の圧力が設定圧以下に低下したときに開く低圧制御弁を配置した冷媒供給配管を介してバッファタンクが接続され、かつこのバッファタンクが圧縮機の吐出側の冷媒回路に対し、その吐出側冷媒圧が設定圧以上に上昇したときに開く高圧制御弁を配置した冷媒戻し配管を介して接続され、タンク内で蒸発した冷媒を冷媒回路に取り込んで圧縮及び膨張により冷却して再液化し、この液化冷媒をタンク内に戻すようにした極低温冷凍機において、バッファタンクの内圧を検出し、このバッファタンクの内圧が所定値以下に低下したとき、圧縮機の運転周波数を下げるとともに、圧縮機から膨張手段へ至る高圧配管を閉じて、冷媒流量を０とするようにした。また、請求項２の発明では、同様に、バッファタンクの内圧が所定値以下に低下したとき、圧縮機の運転周波数を下げるとともに、圧縮機から膨張手段へ至る高圧配管の開度を小さくして冷媒流量を減少させるようにした。従って、これら発明によれば、冷媒タンクの内圧上昇を招くことなく圧縮機の運転周波数を下げて冷凍機の冷凍能力を低下させることができる。
【００７１】
請求項３の発明によると、高圧制御弁をバイパスするバイパス配管を設けて、そのバイパス配管に開弁圧が元の高圧制御弁よりも低い今１つの高圧制御弁を配置し、バッファタンク内圧が所定値以下に低下したとき、圧縮機の運転周波数を下げるとともに、新たな高圧制御弁の配置されているバイパス配管を開放するようにしたことにより、圧縮機の運転周波数を下げたときに、圧縮機から吐出された高圧冷媒をバッファタンクに戻り易くして、冷媒タンク内の圧力上昇を抑制でき、よって上記発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００７２】
請求項４の発明によると、バッファタンクの内圧が所定値以下に低下すると、圧縮機の運転周波数を下げるとともに、冷媒タンクと圧縮機の吸込側との間の低圧配管にバッファタンクを接続している冷媒供給配管を閉じるようにしたことにより、圧縮機の運転周波数の低下に伴い冷媒タンクの内圧が一時的に上昇するのを利用し、バッファタンクからの冷媒の供給を停止しながら、冷媒タンク内の圧力を負圧にすることなく冷凍機を運転することができる。また、低圧制御弁が、ヒステリシス等により圧縮機の運転周波数の低下時に冷媒タンク内の圧力が上昇したときにバッファタンクからの冷媒の供給が低圧制御弁により停止されない場合でも、そのバッファタンクからの不必要な冷媒の供給を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１の電源制御ユニットで行われる制御動作を示すフローチャート図である。
【図３】実施形態１におけるリニアモータカー用冷凍機の全体構成を示す冷媒回路図である。
【図４】実施形態２を示す図２相当図である。
【図５】実施形態３を示す図２相当図である。
【図６】実施形態３を示す図３相当図である。
【図７】実施形態４を示す図２相当図である。
【図８】実施形態４を示す図３相当図である。
【図９】従来例において圧縮機の運転周波数を低下させたときの液体ヘリウムタンクの内圧、バッファタンクからのヘリウムガス流量及び圧縮機へのヘリウムガスのリターン圧の変化を具体的に示す特性図である。
【符号の説明】
（Ｒ）  冷凍機
（１）  圧縮機ユニット
（４），（８）  圧縮機
（１８）  ヘリウムガス供給配管（冷媒供給配管）
（１９）  ヘリウムガス戻し配管（冷媒戻し配管）
（２０）  冷媒流量調整機構（冷媒流量調整手段）
（２１）  冷凍機ユニット
（２２）  予冷冷凍機
（３１）  Ｊ−Ｔ冷凍機
（３８）  Ｊ−Ｔ弁（膨張手段）
（４４）  バイパス配管
（５１）  電源制御ユニット
（５３）  制御手段
（ＡＶ１）  第１開閉弁（開閉手段）
（ＡＶ３）  第３開閉弁
（ＡＶ４）  第４開閉弁（開閉手段）
（ＡＶ５）  第５開閉弁（開閉手段）
（Ｖ１）〜（Ｖ３）  絞り弁
（ＬＰＲ１），（ＬＰＲ２）  低圧制御弁
（ＨＰＲ）  高圧制御弁
（ＨＰＲ１）  第１高圧制御弁
（ＨＰＲ２）  第２高圧制御弁
（ＭＰＳ）  バッファタンク圧センサ（バッファタンク内圧検出手段）
（Ｔｈ）  液体ヘリウムタンク（冷媒タンク）
（Ｔｂ）  バッファタンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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