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WO2014178240A1 - 冷凍システム - Google Patents

冷凍システム Download PDF

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Publication number
WO2014178240A1
WO2014178240A1 PCT/JP2014/057678 JP2014057678W WO2014178240A1 WO 2014178240 A1 WO2014178240 A1 WO 2014178240A1 JP 2014057678 W JP2014057678 W JP 2014057678W WO 2014178240 A1 WO2014178240 A1 WO 2014178240A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compressor
refrigeration system
refrigerant
unit
cold
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/057678
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直子 仲村
峻介 小松
翔太 植田
昌生 米田
瑞生 工藤
明登 町田
Original Assignee
株式会社前川製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社前川製作所 filed Critical 株式会社前川製作所
Priority to KR1020157033129A priority Critical patent/KR101762056B1/ko
Priority to EP14791203.4A priority patent/EP2975337B1/en
Priority to US14/888,235 priority patent/US10168078B2/en
Priority to RU2015151396A priority patent/RU2627996C2/ru
Priority to CN201480024722.9A priority patent/CN105209836B/zh
Priority to ES14791203T priority patent/ES2751347T3/es
Publication of WO2014178240A1 publication Critical patent/WO2014178240A1/ja

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Definitions

  • the present invention relates to a compressor that compresses a refrigerant, a heat exchanger that cools the compressed refrigerant, an expansion turbine that generates cold heat by expanding the cooled refrigerant, and cooling by cold heat.
  • the present invention relates to a technical field of a refrigeration system having a refrigeration cycle in which a cooling unit for cooling an object is sequentially provided.
  • Refrigeration systems that cool an object by cooling a refrigerant by a refrigeration cycle using a compressor or an expansion turbine are widely known.
  • this type of refrigeration system as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example, a plurality of compressors and expansion turbines are provided in series on a circulation path through which a refrigerant flows to compress and expand in multiple stages. Those that improve the cooling capacity are known.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a refrigeration system that can be laid efficiently in a limited arrangement space while ensuring excellent reliability.
  • a refrigerator system includes a compressor that compresses a refrigerant, a heat exchanger that cools the compressed refrigerant, and the cooled refrigerant on a circulation path through which the refrigerant flows.
  • an abnormality for example, a failure
  • the other rotating machine can be made to function as a backup, so that the operation can be continued.
  • a rotating machine tends to have a higher risk of occurrence of an abnormality than other components. Therefore, in the present invention, by providing a backup only for a rotating machine with a high risk of occurrence of abnormality, it is possible to improve reliability while suppressing an increase in the size of the entire system.
  • a plurality of the compressors or the expansion turbines provided in parallel to the circulation path are configured to be able to be connected to and disconnected from the circulation path via switching valves. According to this aspect, when an abnormality occurs in the rotating machine such as the compressor or the expansion turbine, the operation can be continued by switching to the backup rotating machine by opening and closing the switching valve.
  • the expansion turbine is housed in a cold box thermally insulated from the outside together with the cooling unit, and the compressor is housed in a compressor unit different from the cold box, The compressor unit is disposed at a position farther from the cooling object than the cold box.
  • the expansion turbine that generates cold heat together with the cooling unit in a cold box that is thermally insulated from the outside, heat loss can be suppressed and cooling efficiency can be improved.
  • the refrigerant in the compressor becomes relatively hot, it is stored in a compressor unit separate from the cold box.
  • the compressor unit at a position farther from the object to be cooled than the cold box, it is possible to realize a refrigeration system that can be installed in a small installation space around the object to be cooled while ensuring the refrigeration capacity.
  • a plurality of the compressor units may be provided in parallel to the cold box via a switching valve.
  • the plurality of compressor units by configuring the plurality of compressor units to be selectable by the switching valve, even if an abnormality occurs in the compressor unit used during normal operation, other compressor units can be selected. By switching, operation can be continued and stable operation becomes possible.
  • a plurality of the cold boxes and the compressor units may be provided for each of the objects to be cooled.
  • a plurality of cold boxes and compressor units are provided for each object to be cooled, so that a more reliable system can be constructed.
  • the compressor includes a first compressor, a second compressor, and a third compressor provided in series on the circulation path, and the first compressor
  • the second compressor is connected to the output shaft of the first electric motor together with the second compressor
  • the third compressor is connected to the output shaft of the second electric motor together with the expansion turbine.
  • a plurality of compressors are provided in series on the circulation path so that multistage compression is possible.
  • the first compressor is connected to the output shaft of the first electric motor together with the second compressor, so that the configuration can be simplified as compared with the case where a power source is provided for each compressor.
  • the third compressor is also connected to the output shaft of the second electric motor together with the expansion turbine.
  • the power generated in the expansion turbine contributes to the compression power of the third compressor. Therefore, efficiency can be improved.
  • an abnormality for example, a failure
  • another rotating machine can be made to function as a backup, so that the operation can be continued.
  • a rotating machine tends to have a higher risk of occurrence of an abnormality than other components. Therefore, in the present invention, by providing a backup only for a rotating machine with a high risk of occurrence of abnormality, it is possible to improve reliability while suppressing an increase in the size of the entire system.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a refrigeration system according to the present embodiment. The example of operation of the switching valve in the refrigeration system shown in FIG. 1 is shown. It is a schematic diagram which shows the whole structure of the refrigeration system which concerns on a 1st modification. It is a figure which shows the detail of the area
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a refrigeration system 100 ′ according to related technology.
  • FIG. 7 is a TS diagram of the Brayton cycle adopted by the refrigeration system 100 ′, in which the vertical axis indicates the temperature T [K] and the horizontal axis indicates the entropy S [KJ / kgK].
  • FIG. 7B is an enlarged view of the area surrounded by the broken line in FIG.
  • the refrigeration system 100 ′ expands the refrigerant 102 after the cooling, the compressor 102 that compresses the refrigerant, the heat exchanger 103 that cools the compressed refrigerant by exchanging heat with the cooling water, on the circulation path 101 through which the refrigerant flows.
  • An expansion turbine 104, a cooling unit 105 including a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and an object to be cooled, and a cold heat recovery heat exchanger 106 for recovering the cold heat of the refrigerant are sequentially provided.
  • a counter-current heat exchanger type Brayton cycle is formed by the refrigeration cycle.
  • the refrigeration system 100 ′ is intended for cooling a superconducting device (not shown) that uses a superconductor in a cryogenic state.
  • a superconducting device (not shown) that uses a superconductor in a cryogenic state.
  • liquid nitrogen is circulated as a refrigerant therein
  • FIG. 6 shows only a circulation path 150 through which the liquid nitrogen circulates.
  • the circulation path 150 is configured to exchange heat with the refrigerant flowing in the circulation path 101 of the refrigeration system 100 ′ in the cooling unit 105. Thereby, the liquid nitrogen flowing through the circulation path 150 heated by the heat load of the superconducting device is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing through the circulation path 101 cooled by the refrigeration system 100 ′.
  • neon or the like is used as the refrigerant in the circulation path 101 of the refrigeration system 100 ′, but the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the type of gas can be changed as appropriate according to the cooling temperature or the like. Yes.
  • the refrigeration system 100 ′ includes a plurality of compressors 102a, 102b, 102c and heat exchangers 103a, 103b, 103c on a circulation path 101.
  • the heat exchangers 103a, 103b, and 103c are provided on the downstream side of the compressors 102a, 102b, and 102c, respectively, and can cool the refrigerant that has been heated by adiabatic compression by exchanging heat with cooling water. Yes.
  • the refrigerant flowing in the circulation path 101 is first adiabatically compressed by the compressor 102a on the most upstream side and the temperature rises (corresponding to reference numeral 151 in FIG. 7B), and then in the heat exchanger 103a provided on the downstream side. Cooling is performed by exchanging heat with cooling water (corresponding to reference numeral 152 in FIG. 7B). Then, after the refrigerant is adiabatically compressed again by the compressor 102b and the temperature rises (corresponding to reference numeral 153 in FIG. 7B), the refrigerant is cooled by exchanging heat with cooling water in the heat exchanger 103b provided on the downstream side. (Corresponding to reference numeral 154 in FIG. 7B).
  • the refrigerant is adiabatically compressed again by the compressor 102c and the temperature rises (corresponding to reference numeral 155 in FIG. 7b), the refrigerant is cooled by exchanging heat with cooling water in the heat exchanger 103c provided on the downstream side. (Corresponding to reference numeral 156 in FIG. 7B).
  • efficiency is improved by repeating adiabatic compression by the compressor 102 and cooling by the heat exchanger 103 over a plurality of stages. That is, by repeating adiabatic compression and cooling over a plurality of stages, the Brayton cycle compression process is brought close to ideal isothermal compression.
  • the temperature of the refrigerant that has passed through the heat exchanger 103c is further cooled by the cold heat recovery heat exchanger 106 (corresponding to the reference numeral 157 in FIG. 7A), and then adiabatically expanded by the expansion turbine 104 to generate cold ( (Corresponding to reference numeral 158 in FIG. 7A).
  • the expansion turbine 104 corresponds to the reference numeral 158 in FIG. 7A.
  • FIG. 6 a refrigeration system 100 ′ having a single expansion turbine 104 is shown. However, similarly to the compressor 102, a plurality of expansion turbines may be provided in series with the circulation path 101. Good.
  • the refrigerant discharged from the expansion turbine 104 is heat-exchanged with the liquid nitrogen flowing through the circulation path 150 in the superconducting device to be cooled in the cooling unit 105, and the temperature rises due to the heat load (reference numeral in FIG. 7A). 159).
  • the refrigerant whose temperature has been raised in the cooling unit 105 is introduced into the cold heat recovery heat exchanger 106, and the remaining cold heat is recovered by exchanging heat with the high-temperature compressed refrigerant that has passed through the heat exchanger 103c.
  • transduced into the expansion turbine 104 can be reduced using the cold heat which has remained in the refrigerant
  • a Brayton cycle is configured using a plurality of rotating machines such as the compressor 102 and the expansion turbine 104.
  • the upstream two compressors 102a and 102b are connected to both ends of the output shaft 108a of the electric motor 107a which is a common power source, respectively, thereby constituting the first unit 109a, thereby reducing the number of parts. It can be installed in a small installation space.
  • the downstream compressor 102c and the expansion turbine 104 are also connected to both ends of the output shaft 108b of the electric motor 107b, which is a common power source, to constitute the second unit 109b, thereby reducing the number of parts.
  • the power generated by the expansion turbine 104 contributes to the compression power of the compressor 102c, so that the efficiency is improved.
  • compressor 102 or the expansion turbine 104 connected on the output shaft 108 of the common electric motor may be unitized by being placed on a gantry (not shown).
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a refrigeration system 100 according to the present embodiment.
  • a superconducting device is shown as a cooling target 160
  • a pump 170 for circulating liquid nitrogen is shown on a circulation path 150 for cooling the cooling target 160.
  • the refrigeration system 100 can perform cooling based on basically the same Brayton cycle as the refrigeration system 100 ′ described above, but at least one of the rotating machines such as the compressor 102 or the expansion turbine 104 is provided in the circulation path 101. On the other hand, it is different in that a plurality are provided in parallel.
  • the compressors 112a and 112b are provided at both ends of the output shaft 118a of the common motor 117a.
  • a backup unit 119 a is provided in parallel to the circulation path 101.
  • the first unit 109a and the backup unit 119a can be selected by switching the switching valves V1 and V2, and the backup unit 119a is selected when an abnormality occurs in the first unit 109a used in normal operation. To be operated.
  • the heat exchanger 103a is shared between the first unit 109a and the backup unit 119a. This is because the heat exchanger 103a is not a rotating machine such as the compressors 102a and 102b, so the risk of occurrence of abnormality is low, and space is saved by sharing between the units.
  • the heat exchanger 103a is provided with switching valves V3 and V4 on the downstream side between the first unit 109a and the backup unit 119a, respectively, and can be switched according to the unit used. .
  • a backup in which the compressors 112c and 114 are provided at both ends of the output shaft 118b of the common electric motor 117b.
  • the unit 119b is provided in parallel to the circulation path 101.
  • the second unit 109b and the backup unit 119b can be selected by switching the switching valves V5 and V6, and the backup unit 119b is selected when an abnormality occurs in the second unit 109b used in the normal state. To be operated.
  • the heat exchanger 103b is shared between the second unit 109b and the backup unit 119b. This is because the heat exchanger 103b is not a rotating machine such as the compressor 102c or the expansion turbine 104, and therefore has a low risk of abnormality, and is shared between units to save space.
  • the heat exchanger 103c and the cold heat recovery heat exchanger 106 are provided with a switching valve V7 and a valve 8 between the second unit 109b and the backup unit 119b, respectively, on the downstream side thereof, depending on the unit used. Can be switched.
  • FIG. 2 shows an operation example of the switching valves V1 to V8 in the refrigeration system 100 shown in FIG.
  • the upper part of FIG. 2 shows the state of the switching valves V1 to V8 when the refrigeration system 100 is operating normally (during normal operation).
  • the refrigerant is guided to the first unit 109a side by opening the switching valve V1, and the refrigerant to the backup unit 119a side is blocked by closing V2.
  • the switching valve V3 and closing the switching valve V4 the refrigerant compressed by the compressor 102a is guided to the downstream compressor 102b through the heat exchanger 103a.
  • the refrigerant is guided to the second unit 109b side by opening the switching valve V5, and the refrigerant to the backup unit 119b side is blocked by closing V6.
  • the switching valve V7 and closing the switching valve V8 the refrigerant compressed by the compressor 102c is guided to the downstream expansion turbine 104 via the heat exchanger 103c and the cold recovery heat exchanger 106. .
  • FIG. 2 shows the state of the switching valves V1 to V8 when an abnormality has occurred in the compressor 102a or 102b constituting the first unit 109a used during normal operation of the refrigeration system 100.
  • the refrigerant to the first unit 109a side where an abnormality has occurred is shut off by closing the switching valve V1, and the refrigerant is introduced to the backup unit 119a side by opening V2.
  • the switching valve V3 and opening the switching valve V4 the refrigerant compressed by the compressor 112a is guided to the downstream compressor 112b through the heat exchanger 103a.
  • the open / close states of the switching valves V5 to V8 are not different from the upper stage.
  • the switching valves V5 to V8 are operated by the same concept (specifically, to the second unit 109b). Then, the switching valve V5 is closed and the switching valve V6 is opened to introduce the refrigerant to the backup unit 119b side, and the switching valve V7 is closed and the switching valve V8 is opened.
  • the refrigerant that has passed through the compressor 112c is guided to the expansion turbine 114 through the heat exchanger 103c and the cold recovery heat exchanger 106).
  • switching the switching valves V1 to V8 By switching the switching valves V1 to V8 in this way, the backup unit can be driven and the operation of the refrigeration system 100 can be continued even when an abnormality occurs in the main unit.
  • Such switching operation of the switching valves V1 to V8 may be performed manually when the operator finds an abnormality, or the abnormality can be corrected by incorporating a control program into a controller composed of a microprocessor or the like. Switching may be automatically controlled when it is detected.
  • expansion turbines 104 and 114, a cooling unit 105, and a cold recovery heat exchanger 106 that are arranged on the cooling target side and through which relatively low-temperature cold heat flows are connected to the outside. It is housed as a unit in a cold box 130 that can be insulated.
  • the cold box 130 has, for example, a vacuum heat insulating layer between the inner and outer surfaces to prevent heat from entering from the outside, and the relatively low temperature expansion turbines 104 and 114, the heat exchanger 105, and the cold recovery heat exchanger 106. Prevent heat loss from.
  • the compressors 102a, 102b, and 102c and the heat exchangers 103a, 103b, and 103c are integrated together as a compressor unit 140 outside the cold box 130 because a relatively high-temperature refrigerant flows.
  • the cold box 130 is disposed closer to the object to be cooled than the compressor unit 140. Thereby, the cold heat generated in the cold box 130 can be supplied to the object to be cooled with a small loss, and good refrigeration efficiency can be achieved.
  • the compressor unit 140 since the compressor unit 140 is configured as a separate body from the cold box 130, the compressor unit 140 can be dispersed and arranged at positions away from the cold box 130. As a result, even when there is little laying space around the object to be cooled, only the cold box 130 is arranged in the vicinity of the object to be cooled, and the compressor unit 140 is distributed in a distant space so that a narrow laying space is obtained. Also, the refrigeration apparatus 100 can be introduced.
  • the refrigeration system 100 by providing a plurality of rotating machines responsible for the compression process and the expansion process in the refrigeration cycle in parallel with the circulation path 101 through which the refrigerant flows, Even if an abnormality (for example, a failure) occurs in one of the rotating machines, the other rotating machine can be made to function as a backup, so that the operation can be continued.
  • rotating machines tend to be at a higher risk of anomalies than other components, so by providing backups only for rotating machines with a higher risk of anomalies, the overall system size can be increased. The reliability can be improved while suppressing.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the overall configuration of the refrigeration system 200 according to the first modification.
  • the same reference numerals are assigned to portions common to the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted as appropriate.
  • the refrigeration system 200 according to the first modification is common to the above-described embodiment in that the refrigeration system 200 includes a cold box 130 and a compressor unit 140, but three compressions are performed for one cold box 130. The difference is that machine units 140a, 140b, 140c are provided. Each compressor unit 140 is connected to the cold box 130 via a pipe for circulating the refrigerant.
  • FIG. 4 is a diagram showing details of a region surrounded by a broken line in FIG. In FIG. 4, one of the three systems provided corresponding to the three compressor units shown in FIG. 3 is representatively shown, and the other two systems have the same configuration.
  • a box 180 is provided between each compressor unit 140 and the cold box 130.
  • Each box 180 includes switching valves 181a and 181b for switching the communication state of the refrigerant inlet / outlet line between the compressor unit 140 and the cold box 130, the compressor 102c of the second compressor unit 109b, and the electric motor 107b.
  • Compressor connection piping is arranged.
  • the box 180 is supplied with the refrigerant compressed by the compressors 102a and 102b in the compressor unit 140, and is further compressed by the compression unit 102c to be sent to the heat exchanger 103c via the compressed gas connection line.
  • the switching valves 181a and 181b may also serve as V5 and V1.
  • the refrigeration system 200 When the refrigeration system 200 is operating normally, the refrigeration system 200 is operated by selectively driving any one of the three compressor units 140. The selected compression When an abnormality occurs in the compressor unit 140, the switching valves 181a and 181b in each box 180 are operated to switch to the other two compressor units 140 and the operation of the refrigeration system 200 is continued. .
  • a plurality of the three compressor units 140 may be simultaneously operated in parallel. In this case, since the load per one compressor unit 140 is reduced, the efficiency of the system can be improved. However, since the backup compressor unit 140 is substantially reduced by that amount, compression is performed from the balance. The number of operations of the machine unit 140 may be determined.
  • each compressor unit 140 can be arranged away from the cold box 130 that must be arranged near the object to be cooled, it is a case where a wide installation space necessary for the entire refrigeration system cannot be secured around the object to be cooled.
  • the refrigeration system 200 that can be arranged in a small installation space can be realized.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a refrigeration system 300 according to a second modification. Note that in FIG. 5, the same reference numerals are given to portions common to the above-described embodiment, and redundant description will be omitted as appropriate.
  • the refrigeration system 300 according to the second modification is common to the above-described embodiment in that the refrigeration system 300 includes a cold box 130 and a compressor unit 140, but includes two cold boxes 130a and 130b. The difference is that one compressor unit 140a, 140b is provided for each cold box 130. That is, one cold box 130 and one compressor unit 140 are set as a set and provided with a backup.
  • the set of the cold box 130a and the compressor unit 140a is operated during normal operation of the refrigeration system 300, and the set of the cold box 130b and the compressor unit 140b is operated when a failure occurs. By switching, continuous operation is possible.
  • the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant on a circulation path through which the refrigerant flows, a heat exchanger that cools the compressed refrigerant, an expansion turbine that expands the cooled refrigerant to generate cold, and
  • the present invention can be used in a refrigeration system having a refrigeration cycle in which a cooling unit that cools an object to be cooled by cold heat is sequentially provided.

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Abstract

優れた信頼性を確保しながら、限られた配置空間に効率的に敷設可能な冷凍システムを提供することを目的として、本発明に係る冷凍システムは、冷媒が流れる循環経路（１０１）に、冷媒を圧縮するコンプレッサ（１０２）と、前記圧縮された冷媒を冷却する熱交換器（１０３）と、前記冷却された冷媒を膨張させて冷熱を発生させる膨張タービン（１０４）と、前記冷熱により冷却対象を冷却する冷却部（１０５）とが順に設けられた冷凍サイクルを有し、特にコンプレッサ及び膨張タービンのうち少なくとも１つは、循環経路に対して並列に複数設けられていることを特徴とする。

Description

冷凍システム
　本発明は、冷媒が流れる循環経路上に、冷媒を圧縮するコンプレッサと、圧縮された冷媒を冷却する熱交換器と、冷却された冷媒を膨張させて冷熱を発生させる膨張タービンと、冷熱により冷却対象を冷却する冷却部とが順に設けられた冷凍サイクルを有する冷凍システムの技術分野に関する。
　コンプレッサや膨張タービンを用いた冷凍サイクルによって冷媒を冷却することによって、対象物を冷却する冷凍システムが広く知られている。この種の冷凍システムでは、例えば特許文献１や特許文献２のように、複数のコンプレッサや膨張タービンを冷媒が流れる循環経路上で直列的に設けることによって、多段階に亘って圧縮・膨張して冷却能力を向上させるものが知られている。
特開２００３－１４８８２４号公報 特開平９－３２９０３４号公報
　冷却対象による熱負荷が大きい場合、より大きな冷凍能力を得るため冷凍システムの大型化が必要となる。このような場合、一般的に、蓄冷器方式の冷凍機は大型化が困難であるため、ブレイトンサイクルのような向流型熱交換器方式の冷凍機が用いられる。例えば超電導機器は極低温状態を維持するために大型の冷凍システムを必要とする。具体的に言えば、超電導機器を船舶用の超電導モータや、市街地に電力輸送用に敷設される超電導ケーブルに応用するには、大規模な冷凍システムの設置スペースが必要となってしまうため、普及の妨げとなっている。
　また超電導機器に用いられる冷凍システムでは安定的な運用が求められるため、例えば故障発生時のように冷凍システムに異常が生じた場合であっても動作が継続できるように、従来、同等の冷凍システムをバックアップ用として併設することで、信頼性を確保する必要があった。このような場合、冷凍システムの全体サイズが更に大型化してしまうという問題があった。
　本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、優れた信頼性を確保しながら、限られた配置スペースに効率的に敷設可能な冷凍システムを提供することを目的とする。
　本発明に係る冷凍機システムは上記課題を解決するために、冷媒が流れる循環経路上に、冷媒を圧縮するコンプレッサと、前記圧縮された冷媒を冷却する熱交換器と、前記冷却された冷媒を膨張させて冷熱を発生させる膨張タービンと、前記冷熱により冷却対象を冷却する冷却部とが順に設けられた冷凍サイクルを有する冷凍システムであって、前記コンプレッサ及び前記膨張タービンのうち少なくとも１つは、前記循環経路に対して並列に複数設けられていることを特徴とする。
　本発明によれば、冷却サイクルを構成する回転機であるコンプレッサ又は膨張タービンを、冷媒が流れる循環経路に対して並列に複数設けることによって、仮に一方の回転機に異常（例えば故障など）が発生した場合であっても、他の回転機をバックアップ用として機能させることができるので、運転を継続することができる。一般的に冷凍システムでは回転機は他の構成要素に比べて異常が発生するリスクが高い傾向にある。そのため、本発明では、異常発生リスクの高い回転機についてのみバックアップを用意することにより、システム全体のサイズアップを抑えつつ、信頼性を高めることができる。
　本発明の一態様では、前記循環経路に対して並列に複数設けられた前記コンプレッサ又は前記膨張タービンは、それぞれ切換弁を介して前記循環経路に対して接断可能に構成されている。
　この態様によれば、コンプレッサ又は前記膨張タービンのような回転機に異常が発生した場合には、切換弁を開閉することによって、バックアップ用の回転機に切り換え、運転を継続することができる。
　本発明の他の態様では、前記膨張タービンは前記冷却部と共に外部から断熱されたコールドボックス内に収納されており、前記コンプレッサは、前記コールドボックスとは別の圧縮機ユニットに収納されており、前記圧縮機ユニットは、前記コールドボックスに比べて前記冷却対象から離れた位置に配置されている。
　この態様によれば、冷熱を発生させる膨張タービンを冷却部と共に、外部から断熱されたコールドボックス内に配置することで、熱損失を抑制し、冷却効率を向上できる。一方、コンプレッサでは冷媒が比較的高温になるため、コールドボックスとは別の圧縮機ユニットに収納される。特に、圧縮機ユニットをコールドボックスに比べて冷却対象から離れた位置に配置することによって、冷凍能力を確保しながら、冷却対象周辺の少ない敷設スペースにも設置可能な冷凍システムを実現できる。
　この場合、前記圧縮機ユニットは、切換バルブを介して前記コールドボックスに対して並列に複数設けられていてもよい。
　この態様によれば、複数の圧縮機ユニットを切換バルブで選択可能に構成することにより、正常動作時に使用している圧縮機ユニットに異常が発生した場合であっても、他の圧縮機ユニットに切り換えることによって、運転を継続し、安定的な運用が可能となる。
　また、前記コールドボックス及び前記圧縮機ユニットは、前記冷却対象に対してそれぞれ複数設けられていてもよい。
　この態様によれば、コールドボックスと圧縮機ユニットを共に、冷却対象に対してそれぞれ複数設けられることで、より信頼性の高いシステムを構築することができる。
　本発明の他の態様では、前記コンプレッサは、前記循環経路上に直列に設けられた第１のコンプレッサ、第２のコンプレッサ、及び、第３のコンプレッサを含んでおり、前記第１のコンプレッサは前記第２のコンプレッサと共に第１の電動機の出力軸上に連結されており、前記第３のコンプレッサは前記膨張タービンと共に第２の電動機の出力軸上に連結されている。
　この態様によれば、コンプレッサを循環経路上に直列に複数設けることによって多段圧縮が可能に構成されている。特に第１のコンプレッサは第２のコンプレッサと共に第１の電動機の出力軸上に連結されることにより、コンプレッサ毎に動力源を設ける場合に比べて構成をシンプル化できる。第３のコンプレッサもまた、膨張タービンと共に第２の電動機の出力軸上に連結されることにより構成をシンプル化できることに加えて、膨張タービンで発生した動力が第３のコンプレッサの圧縮動力に寄与することによって、効率化を図ることができる。
　本発明によれば、冷却サイクルを構成する回転機であるコンプレッサ又は膨張タービンを、冷媒が流れる循環経路に対して並列に複数設けることによって、仮に一方の回転機に異常（例えば故障など）が発生した場合であっても、他の回転機をバックアップ用として機能させることができるので、運転を継続することができる。一般的に冷凍システムでは回転機は他の構成要素に比べて異常が発生するリスクが高い傾向にある。そのため、本発明では、異常発生リスクの高い回転機についてのみバックアップを用意することにより、システム全体のサイズアップを抑えつつ、信頼性を高めることができる。
図１は本実施例に係る冷凍システムの全体構成を示す模式図である。 図１に示す冷凍システムにおける切換弁の操作例を示したものである。 第１変形例に係る冷凍システムの全体構成を示す模式図である。 図３において破線で囲んだ領域の詳細を示す図である。 第２変形例に係る冷凍システムの全体構成を示す模式図である。 関連技術に係る冷凍システムの全体構成を示す模式図である。 冷凍システムが採用するブレイトンサイクルのＴ－Ｓ線図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
（関連技術）
　まず、本発明に係る実施例を説明する前に、本発明に至る背景となった関連技術について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、関連技術に係る冷凍システム１００´の全体構成を示す模式図である。図７は冷凍システム１００´が採用するブレイトンサイクルのＴ－Ｓ線図であり、縦軸が温度Ｔ［Ｋ］を示し、横軸がエントロピーＳ［ＫＪ／ｋｇＫ］を示している。尚、図７（ｂ）は、図７（ａ）の破線で囲んだ領域を拡大して示したものである。
　冷凍システム１００´は、冷媒が流れる循環経路１０１上に、冷媒を圧縮するコンプレッサ１０２と、圧縮された冷媒を冷却水と熱交換することにより冷却する熱交換器１０３と、冷却後の冷媒を膨張する膨張タービン１０４と、冷媒と冷却対象との熱交換を行う熱交換器からなる冷却部１０５と、冷媒の冷熱を回収するための冷熱回収熱交換器１０６が順に設けられており、定常循環流れの冷凍サイクルによる向流型熱交換器方式のブレイトンサイクルが形成されている。
　冷凍システム１００´は、極低温状態で超電導体を利用した超電導機器（不図示）を冷却対象としている。超電導機器では極低温状態を維持するために、その内部に冷媒として液体窒素を循環しており、図６では当該液体窒素が循環する循環経路１５０のみが示されている。循環経路１５０は、冷却部１０５において冷凍システム１００´の循環経路１０１を流れる冷媒と熱交換可能に構成されている。これにより、超電導機器の熱負荷によって昇温された循環経路１５０を流れる液体窒素が、冷凍システム１００´によって冷却された循環経路１０１を流れる冷媒と熱交換することによって、冷却されるようになっている。
　尚、冷凍システム１００´の循環経路１０１には冷媒としてネオンなどを用いているが、これに限られるものではなく、冷却温度などに応じて適宜、ガスの種類を変更することができるのは言うまでもない。
　冷凍システム１００´は、循環経路１０１上に複数のコンプレッサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと熱交換器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを備える。熱交換器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、コンプレッサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの下流側にそれぞれ設けられ、断熱圧縮によって昇温した冷媒を、冷却水との間で熱交換することにより冷却できるようになっている。
　循環経路１０１を流れる冷媒は、まず最上流側にあるコンプレッサ１０２ａによって断熱圧縮されて温度が上昇した後（図７（ｂ）の符号１５１に相当）、下流側に設けられた熱交換器１０３ａにおいて冷却水と熱交換することにより冷却される（図７（ｂ）の符号１５２に相当）。その後、冷媒は再びコンプレッサ１０２ｂによって断熱圧縮されて温度が上昇した後（図７（ｂ）の符号１５３に相当）、下流側に設けられた熱交換器１０３ｂにおいて冷却水と熱交換することにより冷却される（図７（ｂ）の符号１５４に相当）。そして更に、冷媒は再度、コンプレッサ１０２ｃによって断熱圧縮されて温度が上昇した後（図７ｂの符号１５５に相当）、下流側に設けられた熱交換器１０３ｃにおいて冷却水と熱交換することにより冷却される（図７（ｂ）の符号１５６に相当）。
　このように冷凍システム１００´では、複数段に亘ってコンプレッサ１０２による断熱圧縮と、熱交換器１０３による冷却とを繰り返すことによって効率向上が図られている。すなわち、断熱圧縮と冷却との繰り返しを複数段に亘って行うことで、ブレイトンサイクルの圧縮工程を理想的な等温圧縮に近づけている。この段数は多い程、等温圧縮に近似することになるが、段数が増えることによる圧縮比の選択、装置構成の複雑化、運用の簡易性などを考慮して段数を決定するとよい。
　熱交換器１０３ｃを通った冷媒は、冷熱回収熱交換器１０６によって更に温度が冷却された後（図７（ａ）の符号１５７に相当）、膨張タービン１０４によって断熱膨張され、冷熱を生成する（図７（ａ）の符号１５８に相当）。
　尚、図６の例では、単一の膨張タービン１０４を有する冷凍システム１００´を示しているが、コンプレッサ１０２と同様に、循環経路１０１に対して直列に複数の膨張タービンが設けられていてもよい。
　膨張タービン１０４から排出された冷媒は、冷却部１０５において、冷却対象である超電導機器内の循環経路１５０を流れる液体窒素と熱交換され、熱負荷によって温度が上昇する（図７（ａ）の符号１５９に相当）。
　冷却部１０５で昇温された冷媒は、冷熱回収熱交換器１０６に導入され、上述の熱交換器１０３ｃを通った高温の圧縮冷媒と熱交換することにより、残った冷熱を回収する。これにより、冷却対象を冷却した後に冷媒に残っている冷熱を用いて、膨張タービン１０４に導入される冷媒の温度を低下させることができるので、冷却効率の向上が図られている。
　このように冷凍システム１００´では、コンプレッサ１０２や膨張タービン１０４のような複数の回転機を用いてブレイトンサイクルが構成されている。
　上流側の２つのコンプレッサ１０２ａ及び１０２ｂは、共通の動力源である電動機１０７ａの出力軸１０８ａの両端にそれぞれ連結されることによって第１のユニット１０９ａを構成することによって、部品填数を削減し、少ない設置スペースに敷設可能に構成されている。下流側のコンプレッサ１０２ｃ及び膨張タービン１０４もまた、共通の動力源である電動機１０７ｂの出力軸１０８ｂの両端にそれぞれ連結されることによって第２のユニット１０９ｂを構成することによって、部品填数を削減し、少ない設置スペースに敷設可能に構成されているが、これに加えて、膨張タービン１０４で発生した動力がコンプレッサ１０２ｃの圧縮動力に寄与することによって、効率化が図られている。
　尚、共通の電動機の出力軸１０８上に連結されたコンプレッサ１０２又は膨張タービン１０４は、それぞれ不図示の架台上に載せてユニット化してもよい。
　このような冷凍システム１００´では、冷却対象の熱負荷が大きくなると大型化が必要となり、広大な敷設スペースを要してしまうことが問題となる。また冷凍システム１００´の安定的な運用を行う場合、故障発生時のように不測の事態に陥った際にも運転が継続できるように、同等のバックアップ用の冷凍システムを用意して信頼性を確保することが考えられるが、このような手法では、システム全体のサイズが非常に大規模なものとなってしまう（単純に１つのバックアップシステムを導入すると、設置スペースも倍になってしまう）。
　このような問題は、以下に説明する冷凍システムによって解決することができる。
（実施例）
　図１は本実施例に係る冷凍システム１００の全体構成を示す模式図である。尚、図１では上述の関連技術と共通する箇所には同じ符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略するものとする。
　尚、図１では超電導機器が冷却対象１６０として示されており、該冷却対象１６０を冷却するための循環経路１５０上には液体窒素を循環させるためのポンプ１７０が示されている。
　冷凍システム１００は、上述の冷凍システム１００´と基本的には同じブレイトンサイクルに基づいて冷却を行うことができるが、コンプレッサ１０２又は膨張タービン１０４のような回転機の少なくとも一つが、循環経路１０１に対して並列に複数設けられている点で異なっている。
　具体的に説明すると、共通の電動機１０７ａの出力軸１０８ａの両端にコンプレッサ１０２ａ及び１０２ｂが設けられた第１のユニット１０９ａについて、共通の電動機１１７ａの出力軸１１８ａの両端にコンプレッサ１１２ａ及び１１２ｂが設けられたバックアップ用ユニット１１９ａが、循環経路１０１に対して並列に設けられている。第１のユニット１０９ａとバックアップ用ユニット１１９ａとは、切換弁Ｖ１、Ｖ２の切換で選択可能であり、正常時に使用される第１のユニット１０９ａに異常が発生した際にバックアップ用ユニット１１９ａが選択されるように操作される。
　尚、熱交換器１０３ａは第１のユニット１０９ａとバックアップ用ユニット１１９ａとの間で共有されている。これは、熱交換器１０３ａはコンプレッサ１０２ａ、１０２ｂのような回転機でないため異常発生リスクが低く、ユニット間で共有することによって省スペースを図っているからである。
　熱交換器１０３ａは、その下流側に第１のユニット１０９ａとバックアップ用ユニット１１９ａとの間にそれぞれ切換弁Ｖ３、Ｖ４が設けられており、使用されるユニットに応じて切り換えられるようになっている。
　また、共通の電動機１０７ｂの出力軸１０８ｂの両端にコンプレッサ１０２ｃ及び膨張タービン１０４が設けられた第２のユニット１０９ｂについて、共通の電動機１１７ｂの出力軸１１８ｂの両端にコンプレッサ１１２ｃ及び１１４が設けられたバックアップ用ユニット１１９ｂが、循環経路１０１に対して並列に設けられている。第２のユニット１０９ｂとバックアップ用ユニット１１９ｂとは、切換弁Ｖ５、Ｖ６の切換で選択可能であり、正常時に使用される第２のユニット１０９ｂに異常が発生した際にバックアップ用ユニット１１９ｂが選択されるように操作される。
　尚、熱交換器１０３ｂは第２のユニット１０９ｂとバックアップ用ユニット１１９ｂとの間で共有されている。これは、熱交換器１０３ｂはコンプレッサ１０２ｃや膨張タービン１０４のような回転機でないため異常発生リスクが低く、ユニット間で共有することによって省スペースを図っているからである。
　熱交換器１０３ｃ、冷熱回収熱交換器１０６は、その下流側に第２のユニット１０９ｂとバックアップ用ユニット１１９ｂとの間にそれぞれ切換弁Ｖ７、弁８が設けられており、使用されるユニットに応じて切り換えられるようになっている。
　図２は図１に示す冷凍システム１００における切換弁Ｖ１～Ｖ８の操作例を示したものである。
　まず図２の上段は、冷凍システム１００が正常に動作している場合（通常運転時）における切換弁Ｖ１～Ｖ８の状態を示している。このとき、第１のユニット１０９ａ側では、切換弁Ｖ１を開くことによって第１のユニット１０９ａ側に冷媒を導くと共に、Ｖ２を閉じることによってバックアップ用ユニット１１９ａ側への冷媒が遮断される。このとき、切換弁Ｖ３を開くと共に切換弁Ｖ４を閉じることによって、コンプレッサ１０２ａで圧縮された冷媒が熱交換器１０３ａを介して、下流側にあるコンプレッサ１０２ｂに導かれる。
　一方、第２のユニット１０９ｂ側では、切換弁Ｖ５を開くことによって第２のユニット１０９ｂ側に冷媒を導くと共に、Ｖ６を閉じることによってバックアップ用ユニット１１９ｂ側への冷媒が遮断される。このとき、切換弁Ｖ７を開くと共に切換弁Ｖ８を閉じることによって、コンプレッサ１０２ｃで圧縮された冷媒が熱交換器１０３ｃ、冷熱回収熱交換器１０６を介して、下流側にある膨張タービン１０４に導かれる。
　続いて図２の下段は、冷凍システム１００の正常作動時に使用される第１のユニット１０９ａを構成するコンプレッサ１０２ａ又は１０２ｂにおいて異常が発生した場合における切換弁Ｖ１～Ｖ８の状態を示している。このとき、第１のユニット１０９ａ側では、切換弁Ｖ１を閉じることによって異常が発生した第１のユニット１０９ａ側への冷媒が遮断されると共に、Ｖ２を開くことによってバックアップ用ユニット１１９ａ側に冷媒が導かれる。このとき、切換弁Ｖ３を閉じると共に切換弁Ｖ４を開くことによって、コンプレッサ１１２ａで圧縮された冷媒が熱交換器１０３ａを介して、下流側にあるコンプレッサ１１２ｂに導かれる。
　一方、第２のユニット１０９ｂ側では、コンプレッサ１０２ｃ及び膨張タービン１０４が正常に動作しているので、切換弁Ｖ５～Ｖ８の開閉状態は上段と変わらない。尚、第２のユニット１０９ｂ側でもコンプレッサ１０２ｃ及び膨張タービン１０４に異常が生じた場合には、同様の考え方によって切換弁Ｖ５～Ｖ８が操作される（具体的に言えば、第２のユニット１０９ｂへの冷媒供給が遮断されるように切換弁Ｖ５が閉じられると共に切換弁Ｖ６を開くことでバックアップ用ユニット１１９ｂ側に冷媒を導入する。そして、切換弁Ｖ７を閉じて切換弁Ｖ８を開くことで、コンプレッサ１１２ｃを通った冷媒を熱交換器１０３ｃ、冷熱回収熱交換器１０６を介して膨張タービン１１４に導く）。
　このように切換弁Ｖ１～Ｖ８を切換操作することにより、メインのユニットに異常が発生した場合においてもバックアップ用のユニットを駆動し、冷凍システム１００の運用を継続することができる。
　尚、このような切換弁Ｖ１～Ｖ８の切換操作は、オペレータが異常を発見した場合に手動によって行われてもよいし、マイクロプロセッサ等から構成されるコントローラに制御プログラムを組み込むことにより、異常を検出したときに自動的に切換制御されてもよい。
　本実施例に係る冷凍システム１００では、図１に示すように冷却対象側に配置され、比較的低温な冷熱が流れる膨張タービン１０４及び１１４、冷却部１０５、冷熱回収熱交換器１０６を、外部と断熱可能なコールドボックス１３０内に一つのユニットとして収納されている。このコールドボックス１３０は、例えば内外表面間に真空の断熱層を有することにより、外部からの熱侵入を防止し、比較的低温な膨張タービン１０４、１１４、熱交換器１０５、冷熱回収熱交換器１０６からの熱損失を防止する。
　一方、コンプレッサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、熱交換器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは比較的高温な冷媒が流れるため、上述のコールドボックス１３０の外部において、圧縮機ユニット１４０として一体的にまとめられている。
　コールドボックス１３０は、圧縮機ユニット１４０に比べて冷却対象に近い位置に配置される。これにより、コールドボックス１３０で発生させた冷熱を、少ない損失で冷却対象に供給することができ、良好な冷凍効率を達成することができる。
　逆に言えば、圧縮機ユニット１４０はコールドボックス１３０と別体として構成されているため、コールドボックス１３０から離れた位置に分散して配置することができる。その結果、冷却対象の周辺に敷設スペースが少ない場合であっても、コールドボックス１３０のみを冷却対象の近傍に配置すると共に、圧縮機ユニット１４０を離れたスペースに分散配置することで、狭い敷設スペースにも冷凍装置１００を導入することができる。
　以上説明したように、本実施例に係る冷凍システム１００によれば、冷凍サイクルのうち圧縮工程と膨張工程とを担う回転機を、冷媒が流れる循環経路１０１に対して並列に複数設けることによって、仮に一方の回転機に異常（例えば故障など）が発生した場合であっても、他の回転機をバックアップ用として機能させることができるので、運転を継続することができる。一般的に冷凍システムでは回転機は他の構成要素に比べて異常が発生するリスクが高い傾向にあるため、異常発生リスクの高い回転機についてのみバックアップを用意することにより、システム全体のサイズアップを抑えつつ、信頼性を高めることができる。
（第１変形例）
　続いて、図３を参照して、第１変形例に係る冷凍システム２００の構成について説明する。図３は、第１変形例に係る冷凍システム２００の全体構成を示す模式図である。
　尚、図３では上述の実施例と共通する箇所には同じ符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略するものとする。
　第１変形例に係る冷凍システム２００は、コールドボックス１３０及び圧縮機ユニット１４０から構成されている点で、上述の実施例と共通しているが、１つのコールドボックス１３０に対して、３つの圧縮機ユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃが設けられている点で異なっている。それぞれの圧縮機ユニット１４０は、冷媒を循環するための配管を介してコールドボックス１３０に接続されている。
　ここで図４は図３において破線で囲んだ領域の詳細を示す図である。図４では、図３に示す３つの圧縮機ユニットに対応して設けられる３系統のうち１つを代表的に示しており、他の２つの系統も同様の構成を有している。
　各圧縮機ユニット１４０とコールドボックス１３０との間には、それぞれボックス１８０が設けられている。各ボックス１８０には、圧縮機ユニット１４０とコールドボックス１３０との間の冷媒入出ラインの連通状態を切り換えるための切換バルブ１８１a及び１８１ｂと、第２の圧縮機ユニット１０９ｂのコンプレッサ１０２ｃと、電動機１０７ｂと、コンプレッサの出入接続配管が配置されている。ボックス１８０には、圧縮機ユニット１４０でコンプレッサ１０２a及び１０２ｂによって圧縮された冷媒が供給され、圧縮ユニット１０２ｃによって更に圧縮したものを、圧縮ガス接続ラインを介して熱交換器１０３ｃに送り出ようになっている。
　尚、切換バルブ１８１a及び１８１ｂはＶ５及びＶ１と兼ねてもよい。
　冷凍システム２００が正常に動作している場合には、３つの圧縮機ユニット１４０のうちいずれか１つを選択的に駆動させることによって、冷凍システム２００の動作が行われるが、当該選択された圧縮機ユニット１４０に異常が発生した場合には、それぞれのボックス１８０内の切換バルブ１８１ａ及び１８１ｂを操作することで、他の２つの圧縮機ユニット１４０に切り換えられて冷凍システム２００の運転が継続される。
　尚、冷凍システム２００の正常動作時に、３つの圧縮機ユニット１４０のうち複数を同時に並列に動作させてもよい。この場合、１つの圧縮機ユニット１４０当たりの負荷が少なくなるので、システムの効率化を図ることができるが、その分、バックアップ用の圧縮機ユニット１４０が実質的に減少するので、その兼ね合いから圧縮機ユニット１４０の動作数を決定するとよい。
　このように第１変形例に係る冷凍システム２００では、圧縮機ユニット１４０を複数備えることによって、より高い信頼性を確保することができる。またそれぞれの圧縮機ユニット１４０は、冷却対象の近くに配置しなければならないコールドボックス１３０から離れて配置可能なので、冷却対象の周辺に冷凍システム全体に必要な広い設置スペースが確保できない場合であっても、圧縮機ユニット１４０をコールドボックス１３０から離れた他の設置スペースに設置することで、少ない設置スペースに配置可能な冷凍システム２００を実現できる。
（第２変形例）
　続いて、図５を参照して、第２変形例に係る冷凍システム３００の構成について説明する。図５は、第２変形例に係る冷凍システム３００の全体構成を示す模式図である。
　尚、図５では上述の実施例と共通する箇所には同じ符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略するものとする。
　第２変形例に係る冷凍システム３００は、コールドボックス１３０及び圧縮機ユニット１４０から構成されている点で、上述の実施例と共通しているが、２つのコールドボックス１３０ａ、１３０ｂを有しており、それぞれのコールドボックス１３０に対して１つの圧縮機ユニット１４０ａ、１４０ｂが設けられている点で異なっている。すなわち、１つのコールドボックス１３０と１つの圧縮機ユニット１４０をセットにして、そのバックアップを備えている。
　この変形例では、冷凍システム３００の正常動作時には、例えば、コールドボックス１３０ａと圧縮機ユニット１４０ａとのセットが動作され、故障発生時にコールドボックス１３０ｂと圧縮機ユニット１４０ｂとのセットが動作されるように切り換えることによって、継続的な運転が可能となる。
　本発明は、冷媒が流れる循環経路上に、冷媒を圧縮するコンプレッサと、前記圧縮された冷媒を冷却する熱交換器と、前記冷却された冷媒を膨張させて冷熱を発生させる膨張タービンと、前記冷熱により冷却対象を冷却する冷却部とが順に設けられた冷凍サイクルを有する冷凍システムに利用可能である。

Claims (6)

  1. 　冷媒が流れる循環経路上に、冷媒を圧縮するコンプレッサと、前記圧縮された冷媒を冷却する熱交換器と、前記冷却された冷媒を膨張させて冷熱を発生させる膨張タービンと、前記冷熱により冷却対象を冷却する冷却部とが順に設けられた冷凍サイクルを有する冷凍システムであって、
    　前記コンプレッサ及び前記膨張タービンのうち少なくとも１つは、前記循環経路に対して並列に複数設けられていることを特徴とする冷凍システム。
  2. 　前記循環経路に対して並列に複数設けられた前記コンプレッサ又は前記膨張タービンは、それぞれ切換弁を介して前記循環経路に対して接断可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍システム。
  3. 　前記膨張タービンは前記冷却部と共に外部から断熱されたコールドボックス内に収納されており、
    　前記コンプレッサは、前記コールドボックスとは別の圧縮機ユニットに収納されており、
    　前記圧縮機ユニットは、前記コールドボックスに比べて前記冷却対象から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍システム。
  4. 　前記圧縮機ユニットは、切換バルブを介して前記コールドボックスに対して並列に複数設けられていることを特徴とする請求項３に記載の冷凍システム。
  5. 　前記コールドボックス及び前記圧縮機ユニットは、前記冷却対象に対して並列にそれぞれ複数設けられていることを特徴とする請求項３に記載の冷凍システム。
  6. 　前記コンプレッサは、前記循環経路上に直列に設けられた第１のコンプレッサ、第２のコンプレッサ、及び、第３のコンプレッサを含んでおり、
    　前記第１のコンプレッサは前記第２のコンプレッサと共に第１の電動機の出力軸上に連結されており、
    　前記第３のコンプレッサは前記膨張タービンと共に第２の電動機の出力軸上に連結されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の冷凍システム。
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