JPH0379960A - ヘリウム冷凍液化機系内の水素等の除去装置 - Google Patents
ヘリウム冷凍液化機系内の水素等の除去装置Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は長期連続運転が必要な超電導電力応用機器に付
属する産業用ヘリウム冷凍機及び−般のヘリウム冷凍液
化機等に適用できるヘリウム冷凍液化機系内の水素等の
除去装置に関するものである。
属する産業用ヘリウム冷凍機及び−般のヘリウム冷凍液
化機等に適用できるヘリウム冷凍液化機系内の水素等の
除去装置に関するものである。
[従来の技術]
最近超電導電力を応用した機器の開発が盛んになって来
ている。
ている。
一般に超電導現象が生ずるのは、絶対零度に近い極低温
であるので、全ての物質の中で、沸点が最も低い(約4
@K)ヘリウムは極低温を作り出す上に最適である。
であるので、全ての物質の中で、沸点が最も低い(約4
@K)ヘリウムは極低温を作り出す上に最適である。
従って、超電導電力応用機器の低温を保つ上に必要な機
器としてヘリウムの冷凍液化機か付属しているものが多
い。
器としてヘリウムの冷凍液化機か付属しているものが多
い。
ヘリウムの冷凍液化機1は一般に第3図に示す如き例え
ば6基の熱交換52.3.4,5.6.7を循環する工
程を有し、J−T弁(ジュール・トムソン弁)8からヘ
リウムを噴出させジュール・トムソン効果でヘリウムを
液化しデユワ瓶9に溜めるようになっている。
ば6基の熱交換52.3.4,5.6.7を循環する工
程を有し、J−T弁(ジュール・トムソン弁)8からヘ
リウムを噴出させジュール・トムソン効果でヘリウムを
液化しデユワ瓶9に溜めるようになっている。
液化ヘリウムが所要量デユワ瓶9に溜ると、取出口lO
より取出され本体に供給される。又デユワ瓶9には液面
計11が設置されており、所要の液高以上となるε液面
制御ヒーター12が自動的に作動し始め、該ヒーターi
2の加温によってヘリウムの液化が止まり液面は一定に
保たれる。
より取出され本体に供給される。又デユワ瓶9には液面
計11が設置されており、所要の液高以上となるε液面
制御ヒーター12が自動的に作動し始め、該ヒーターi
2の加温によってヘリウムの液化が止まり液面は一定に
保たれる。
しかるに前記ヘリウム冷凍液化機lを循環するヘリウム
ガス中には、外部より供給されるヘリウム中の不純物と
して、又系内低圧部に於て外部よりの洩れ込みにより、
水分、空気が混入し、更に給油式圧縮機13からは潤滑
油及びその分解ガスである一酸化炭素、炭酸ガス、及び
水素等が混入して来る。なお水素は液化機1を構成する
金属中からも放出される可能性がある。
ガス中には、外部より供給されるヘリウム中の不純物と
して、又系内低圧部に於て外部よりの洩れ込みにより、
水分、空気が混入し、更に給油式圧縮機13からは潤滑
油及びその分解ガスである一酸化炭素、炭酸ガス、及び
水素等が混入して来る。なお水素は液化機1を構成する
金属中からも放出される可能性がある。
以上の不純物はいずれもヘリウムより液化及び固化温度
が高いので工程中の低温部分で液化し、更に凍結、固化
し、工程の流路を閉塞し、長期間の連続運転の際には、
ヘリウムガスの流通を止めてしまうという現象が起る。
が高いので工程中の低温部分で液化し、更に凍結、固化
し、工程の流路を閉塞し、長期間の連続運転の際には、
ヘリウムガスの流通を止めてしまうという現象が起る。
前記の現象を防止するために、水分、空気に対しては工
程途中に乾燥器14及び液体窒素などの寒冷を利用した
低温吸着器15.16を設置し、又油分、−酸化炭素、
炭酸ガス、炭化水素ガス及び水素等の除去には、高性能
油分離吸着器17、前記液体窒素による低温吸着器15
.1B 、触媒により前記ガスを酸化する触媒反応槽1
8、乾燥器14等が設置されている。
程途中に乾燥器14及び液体窒素などの寒冷を利用した
低温吸着器15.16を設置し、又油分、−酸化炭素、
炭酸ガス、炭化水素ガス及び水素等の除去には、高性能
油分離吸着器17、前記液体窒素による低温吸着器15
.1B 、触媒により前記ガスを酸化する触媒反応槽1
8、乾燥器14等が設置されている。
しかし一般に液体窒素(沸点77”K)以下の低沸点ガ
ス(ネオン27°に1水素20°K)は除去しきれず特
に水素は長期連続運転に於ては固化堆積し、蓄積量が増
加して無視出来なくなり、深冷部で凍結、閉塞し始めヘ
リウムの循環に支障をきたすようになる。斯かる原には
一旦運転を停止し、深冷部を加温して凍結、固化した水
素をガス化し、触媒反応槽18を通して除去するが、第
4図に示す如くに例えば熱交換器5と熱交換器6の間に
20”Kの更に低温の吸着器19を設けて、該20@に
低温吸盾器19に水素を吸若させるような方法を取り水
素を除去することも行われている。なお、第3図、m4
図における符号24は予冷用バイパス弁、25は膨張タ
ービン、26はフロン冷凍機、27は温度計である。
ス(ネオン27°に1水素20°K)は除去しきれず特
に水素は長期連続運転に於ては固化堆積し、蓄積量が増
加して無視出来なくなり、深冷部で凍結、閉塞し始めヘ
リウムの循環に支障をきたすようになる。斯かる原には
一旦運転を停止し、深冷部を加温して凍結、固化した水
素をガス化し、触媒反応槽18を通して除去するが、第
4図に示す如くに例えば熱交換器5と熱交換器6の間に
20”Kの更に低温の吸着器19を設けて、該20@に
低温吸盾器19に水素を吸若させるような方法を取り水
素を除去することも行われている。なお、第3図、m4
図における符号24は予冷用バイパス弁、25は膨張タ
ービン、26はフロン冷凍機、27は温度計である。
[発明が解決しようとする課題〕
しかし、前記の触媒反応槽18に於ける酸化の際には、
液化機lの運転を一旦停止しなければならず、温度もか
なり上昇するので、再び液化運転を開始するまでには長
時間を要し、更にヘリウム再生循環のための動力が多く
消費される。
液化機lの運転を一旦停止しなければならず、温度もか
なり上昇するので、再び液化運転を開始するまでには長
時間を要し、更にヘリウム再生循環のための動力が多く
消費される。
更に連続して液化ヘリウムを本体に供給するためには、
切替用の予備系(熱交換器、J−T弁及びデユワ瓶)が
必要であり、設備増となるばか運転操作も複雑化する。
切替用の予備系(熱交換器、J−T弁及びデユワ瓶)が
必要であり、設備増となるばか運転操作も複雑化する。
又20’に低温吸着器19を設置する際にも、連続して
冷熱の供給を必要こする際には、第5図に示す如く切換
式予備の20”K低温吸着器i9を設ける必要があり、
設備増となるに加えて、切替再生にまつわる信頼性の低
下、深冷部における加熱両生に伴う熱ロスの増大、固化
した低沸点ガスの付着による目詰り等が起る。
冷熱の供給を必要こする際には、第5図に示す如く切換
式予備の20”K低温吸着器i9を設ける必要があり、
設備増となるに加えて、切替再生にまつわる信頼性の低
下、深冷部における加熱両生に伴う熱ロスの増大、固化
した低沸点ガスの付着による目詰り等が起る。
本発明は従来技術のかかる欠点に鑑み案出されたもので
、簡単ム設備だけで、触媒反応槽等が不要となり設備費
が減少し、長期連続運転が可能で、操作中止期間が短く
、ヘリウムの流出のない安定した冷凍液化機系内の水素
等の除去装置を提供することを目的としたちのである。
、簡単ム設備だけで、触媒反応槽等が不要となり設備費
が減少し、長期連続運転が可能で、操作中止期間が短く
、ヘリウムの流出のない安定した冷凍液化機系内の水素
等の除去装置を提供することを目的としたちのである。
[課題を解決するための手段]
本発明はヘリウム冷凍液化機系において、熱交換器とJ
−T弁との間に水素等を捕集するトラップを設けると共
に、該トラップに排出弁を設けたものであり、父型にト
ラップにヒーターを設けたもの、及び排出弁の開閉を制
御する温度計を設けたものである。
−T弁との間に水素等を捕集するトラップを設けると共
に、該トラップに排出弁を設けたものであり、父型にト
ラップにヒーターを設けたもの、及び排出弁の開閉を制
御する温度計を設けたものである。
[作 用]
ヘリウムガスに随伴して熱交換器を出た固化水素等は途
中のトラップに流入して分離、除去され、熱交換器に凍
結付着した水素等は予冷mバイパス回路に切換え循環ヘ
リウムの温度を高めることによって融解し前記トラップ
に流入して分離、除去され、J−T弁及びJ−T弁とト
ラップ間に凍結何首した水素等はヒーターによって暖め
られて融解し、トラップに流入して分離、除去される。
中のトラップに流入して分離、除去され、熱交換器に凍
結付着した水素等は予冷mバイパス回路に切換え循環ヘ
リウムの温度を高めることによって融解し前記トラップ
に流入して分離、除去され、J−T弁及びJ−T弁とト
ラップ間に凍結何首した水素等はヒーターによって暖め
られて融解し、トラップに流入して分離、除去される。
[実 施 例]
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図及び第2図は本発明の一実施例であり、図中第3
図から第5図と同一の符号を付した部分は同一物を表わ
している。
図から第5図と同一の符号を付した部分は同一物を表わ
している。
第1図及び第2図に示す如く、最終段の熱交換器7とJ
−T弁8の間に水素等を捕集するトラップ20を設け、
該トラップ20に排出弁21を設ける。
−T弁8の間に水素等を捕集するトラップ20を設け、
該トラップ20に排出弁21を設ける。
最終段の2基の熱交換器8.7の出入口には、出口と人
口の差圧を測定するための差圧計22゜23を設置する
。
口の差圧を測定するための差圧計22゜23を設置する
。
定常運転状態において、ヘリウム中に侵入した水素等は
冷却され、液化が中段の熱交換器5て始まり、更に凍結
付着が熱交換器6,7とJ−T弁8の間で発生する。
冷却され、液化が中段の熱交換器5て始まり、更に凍結
付着が熱交換器6,7とJ−T弁8の間で発生する。
その際、前記固化水素等のうちヘリウムガスに随伴する
ものは、J−T弁8まで到達する前に、前記トラップ2
0に落下し分離されるので、J−T弁8の閉塞は防止出
来る。
ものは、J−T弁8まで到達する前に、前記トラップ2
0に落下し分離されるので、J−T弁8の閉塞は防止出
来る。
又熱交換器Ei、7に凍結、付着した水素等は凍結、付
着が増加するに従って、ヘリウムガスの流通を阻害し、
熱交換器θ、7の出口と入口の差圧が徐々に増大する。
着が増加するに従って、ヘリウムガスの流通を阻害し、
熱交換器θ、7の出口と入口の差圧が徐々に増大する。
差圧計22 、23の読みが規定値まで増大した時点で
、予冷用バイパス弁24を開き、J−T弁8を閉じヘリ
ウムの液化運転から水素等の除去運転に切替え、ヘリウ
ムがデユワ瓶9を通らず、バイパス弁24を通って循環
するようにする。
、予冷用バイパス弁24を開き、J−T弁8を閉じヘリ
ウムの液化運転から水素等の除去運転に切替え、ヘリウ
ムがデユワ瓶9を通らず、バイパス弁24を通って循環
するようにする。
次に膨張タービン25の流量を調節することによって、
流通するヘリウムの温度を上げ、熱交換器6.7に凍結
付着した水素等を液化し、液化された水素等を熱交換器
6,7より流下させて前記トラップ20内に流れ込ませ
る。
流通するヘリウムの温度を上げ、熱交換器6.7に凍結
付着した水素等を液化し、液化された水素等を熱交換器
6,7より流下させて前記トラップ20内に流れ込ませ
る。
以上のようにして熱交換器6.7に凍結付着した水素等
を除去して、熱交換器6,7の出口と入口の差圧を規定
値以下とする。
を除去して、熱交換器6,7の出口と入口の差圧を規定
値以下とする。
以上熱交換器とトラップ20との間に発生した凍結水素
等の除去について述べたが、次にトラップ20とデユワ
瓶9の頂部に配したJ−T弁8との間及びJ−T弁8に
発生した凍結水素等の除去について述べると、トラップ
20とJ−T弁8の間及びJ−T弁8に固着した水素等
を加熱するヒーター12°を設ける。
等の除去について述べたが、次にトラップ20とデユワ
瓶9の頂部に配したJ−T弁8との間及びJ−T弁8に
発生した凍結水素等の除去について述べると、トラップ
20とJ−T弁8の間及びJ−T弁8に固着した水素等
を加熱するヒーター12°を設ける。
前記ヒーター12゛は従来設けられているデユワ瓶9の
液化ヘリウム液面制御用ヒーター12と接続し、第1図
の如く兼用としたものとする。
液化ヘリウム液面制御用ヒーター12と接続し、第1図
の如く兼用としたものとする。
トラップ20出口からJ−T弁8に至る流路に凍結、付
着した水素笠は、前記同様のヘリウムが予冷用バイパス
弁24を通過する水素除去運転を行いながら、トラップ
20とJ−T弁8との間に設置したヒーター12°で徐
々に加温して、融解し、トラップ20に流下させて除去
する。
着した水素笠は、前記同様のヘリウムが予冷用バイパス
弁24を通過する水素除去運転を行いながら、トラップ
20とJ−T弁8との間に設置したヒーター12°で徐
々に加温して、融解し、トラップ20に流下させて除去
する。
以上のようにして液化機l内で同化してヘリウムの流通
を1(II害する水素笠を除去した後、予冷用バイパス
弁24を閉じJ−T弁8を開いてヘリウム液化運転に切
替える。
を1(II害する水素笠を除去した後、予冷用バイパス
弁24を閉じJ−T弁8を開いてヘリウム液化運転に切
替える。
トラップ20に溜って固化している水素等は、水素等の
除去運転時に流入する液化水素及びヘリウムガスによっ
て融解されるが、更にトラップ20の外周に配置した前
記ヒータ12によって加温し融解することも出来る。
除去運転時に流入する液化水素及びヘリウムガスによっ
て融解されるが、更にトラップ20の外周に配置した前
記ヒータ12によって加温し融解することも出来る。
又、前記実施例とほぼ同一の構成に於て、トラップ20
の液溜りに温度計27を設け且つ排出弁21は、トラッ
プ20に設けた前記温度計27が水素の融解塩度を示し
たら自動的に開いて水素を排出し、沸点温度に達したら
自動的に閉じて水素の排出を中止するように自動制御す
るようにする。
の液溜りに温度計27を設け且つ排出弁21は、トラッ
プ20に設けた前記温度計27が水素の融解塩度を示し
たら自動的に開いて水素を排出し、沸点温度に達したら
自動的に閉じて水素の排出を中止するように自動制御す
るようにする。
なお、排出弁21の開度はヘリウムガスが水素の排出に
随伴することが極力少なくなるように調節する。
随伴することが極力少なくなるように調節する。
以上のようにして、ヘリウム冷凍液化機l工程中の固化
水素は融解され、トラップ20中に捕集され、トラップ
20よりヘリウムのロスのないようにして外部に放出さ
れる。
水素は融解され、トラップ20中に捕集され、トラップ
20よりヘリウムのロスのないようにして外部に放出さ
れる。
従ってヘリウム冷凍液化機lは長期間連続して運転する
ことが出来る。
ことが出来る。
なお、本発明のヘリウム冷凍液化機系内の水素等の除去
装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加
え得ることは勿論である。
装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加
え得ることは勿論である。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明のヘリウム冷凍液化機系内
の水素等の除去装置によれば、下記の如き種々の優れた
効果を奏し得る。
の水素等の除去装置によれば、下記の如き種々の優れた
効果を奏し得る。
■ 水素等に対するトラップおよび排出弁を熱交換器と
J−T弁との間に設けるたけで、大部分の水素等を除去
出来、又ヘリウムの酸化運転を中断する際も中断の期間
か短かく、ヘリウムの温度の上昇も少なく、定常状態に
戻る時間が早く動力のロスも少なくてすむ。
J−T弁との間に設けるたけで、大部分の水素等を除去
出来、又ヘリウムの酸化運転を中断する際も中断の期間
か短かく、ヘリウムの温度の上昇も少なく、定常状態に
戻る時間が早く動力のロスも少なくてすむ。
■ 複雑な操作や触媒反応槽か不要となる等、設備が簡
単で経済的である。
単で経済的である。
第1図は本発明のトラップを設けたヘリウム冷凍液化機
の工程図、第2図はトラップの断面図、第3図は従来の
ヘリウム冷凍液化機の工程図、第4図は20’に低温吸
着器を設けた際の部分工程図、第5図は切換式20’に
低温吸着器を設けた従来の部分工程図である。 lはヘリウム冷凍液化機、2.3.4.5.e、7は熱
交換器、8はJ−T弁(ジュール・トムソン弁)、9は
デユワ瓶、12は液面制御ヒーター、12′は水素等を
加熱するヒーター、20はトラップ、21は排出弁、2
7は温度計、28は排出弁の制御装置を示す。
の工程図、第2図はトラップの断面図、第3図は従来の
ヘリウム冷凍液化機の工程図、第4図は20’に低温吸
着器を設けた際の部分工程図、第5図は切換式20’に
低温吸着器を設けた従来の部分工程図である。 lはヘリウム冷凍液化機、2.3.4.5.e、7は熱
交換器、8はJ−T弁(ジュール・トムソン弁)、9は
デユワ瓶、12は液面制御ヒーター、12′は水素等を
加熱するヒーター、20はトラップ、21は排出弁、2
7は温度計、28は排出弁の制御装置を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)ヘリウム冷凍液化機系において、熱交換器とJ−T
弁との間に水素等を捕集するトラップを設けると共に、
該トラップに排出弁を設けたことを特徴とするヘリウム
冷凍液化機系内の水素等の除去装置。 2)J−T弁及び該J−T弁とトラップ間に固着した水
素等を加熱するヒーターを設けた請求項1記載のヘリウ
ム冷凍液化機系内の水素等の除去装置。 3)トラップ内の液溜りに温度計を設け且つ該温度計よ
りの信号により排出弁の開閉を行う制御装置を設けた請
求項1又は2記載のヘリウム冷凍液化機系内の水素等の
除去装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21579489A JPH0686963B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | ヘリウム冷凍液化機系内の水素等の除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21579489A JPH0686963B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | ヘリウム冷凍液化機系内の水素等の除去装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0379960A true JPH0379960A (ja) | 1991-04-04 |
JPH0686963B2 JPH0686963B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=16678354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21579489A Expired - Fee Related JPH0686963B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | ヘリウム冷凍液化機系内の水素等の除去装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0686963B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005113722A (ja) * | 2003-10-06 | 2005-04-28 | Hitachi Industries Co Ltd | 高圧ガス圧縮システム並びに油分捕集装置及び油分捕集方法 |
JP2009028977A (ja) * | 2007-07-26 | 2009-02-12 | Brother Ind Ltd | テープ印刷装置 |
JP2012189314A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Linde Ag | 冷凍設備 |
WO2013190263A1 (en) * | 2012-06-20 | 2013-12-27 | Oxford Instruments Nanotechnology Tools Limited | Reduction of blockages in a cryogenic refrigerator system such as for magnetic resonance imaging systems |
-
1989
- 1989-08-22 JP JP21579489A patent/JPH0686963B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005113722A (ja) * | 2003-10-06 | 2005-04-28 | Hitachi Industries Co Ltd | 高圧ガス圧縮システム並びに油分捕集装置及び油分捕集方法 |
JP2009028977A (ja) * | 2007-07-26 | 2009-02-12 | Brother Ind Ltd | テープ印刷装置 |
JP2012189314A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Linde Ag | 冷凍設備 |
WO2013190263A1 (en) * | 2012-06-20 | 2013-12-27 | Oxford Instruments Nanotechnology Tools Limited | Reduction of blockages in a cryogenic refrigerator system such as for magnetic resonance imaging systems |
CN104471328A (zh) * | 2012-06-20 | 2015-03-25 | 牛津仪器纳米技术工具有限公司 | 在例如用于磁共振成像***的低温制冷器***中减少堵塞 |
US20150153427A1 (en) * | 2012-06-20 | 2015-06-04 | Oxford Instruments Nanotechnology Tools Limited | Reduction of blockages in a cryogenic refrigeration system such as for magnetic resonance imaging systems |
CN104471328B (zh) * | 2012-06-20 | 2017-09-08 | 牛津仪器纳米技术工具有限公司 | 在例如用于磁共振成像***的低温制冷器***中减少堵塞 |
US10942234B2 (en) * | 2012-06-20 | 2021-03-09 | Oxford Instruments Nanotechnology Tools Limited | Reduction of blockages in a cryogenic refrigeration system such as for magnetic resonance imaging systems |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0686963B2 (ja) | 1994-11-02 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |