JPH0480558A - ヘリウム液化冷凍機 - Google Patents
ヘリウム液化冷凍機Info
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- JPH0480558A JPH0480558A JP19300290A JP19300290A JPH0480558A JP H0480558 A JPH0480558 A JP H0480558A JP 19300290 A JP19300290 A JP 19300290A JP 19300290 A JP19300290 A JP 19300290A JP H0480558 A JPH0480558 A JP H0480558A
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- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 127
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- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
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、超電導機器の冷却等に用いられる極低温用ヘ
リウム液化冷凍機に関まるものである。
リウム液化冷凍機に関まるものである。
従来の装置を第２図を用いて説明する。
低段圧縮機ｌおよび高段圧縮機２で圧縮されたヘリウム
ガスは、油分離ユニット３にて、油分を分離し、コール
トポ呼りス５に入り、熱交換器６にて戻りヘリウムガス
と熱交換し、冷却される。
ガスは、油分離ユニット３にて、油分を分離し、コール
トポ呼りス５に入り、熱交換器６にて戻りヘリウムガス
と熱交換し、冷却される。
一部のヘリウムガスは、高温膨張タービン１６にて二段
階に膨張し、寒冷を発生し、熱交換器６で寒冷を回収し
、高段圧ＪＩ機２の吸入側に戻る。他方のヘリウムガス
は、さらに、熱交換器７にて冷却され、一部のヘリウム
ガスは、膨張タービン１７にて二段階に膨張し、寒冷を
発生し、戻りヘリウムガスと合流する。他方のヘリウム
ガスは、さらに、熱交換器７にて冷却されＪＴ弁刃にて
膨張し、低温移送配管ｌＯを経てタライオスタットνに
送られ、一部液体ヘリウムとなって液体ヘリウム槽１４
に溜り、非冷却体Ｂを冷却する。一方のガスヘリウムは
戻りガスヘリウムとなって、低温移送配管■を経てコー
ルドボックス５にもどり、熱交換器７゜６を通って低段
圧縮機ｌの吸入側へ戻る。
階に膨張し、寒冷を発生し、熱交換器６で寒冷を回収し
、高段圧ＪＩ機２の吸入側に戻る。他方のヘリウムガス
は、さらに、熱交換器７にて冷却され、一部のヘリウム
ガスは、膨張タービン１７にて二段階に膨張し、寒冷を
発生し、戻りヘリウムガスと合流する。他方のヘリウム
ガスは、さらに、熱交換器７にて冷却されＪＴ弁刃にて
膨張し、低温移送配管ｌＯを経てタライオスタットνに
送られ、一部液体ヘリウムとなって液体ヘリウム槽１４
に溜り、非冷却体Ｂを冷却する。一方のガスヘリウムは
戻りガスヘリウムとなって、低温移送配管■を経てコー
ルドボックス５にもどり、熱交換器７゜６を通って低段
圧縮機ｌの吸入側へ戻る。
圧縮機の吐出および吸入圧は、圧力調整弁狙。
冨を介して中圧タンク４とガスのやりとりを行なうこと
により、一定にｗ１４整される。
により、一定にｗ１４整される。
運転初期においては、系内に不純ガスが多（存在するの
で、低圧ラインのガスヘリウムをガスパプグ５１を経て
回収圧縮機５２にて圧縮し、ヘリウム精製器郭で精製し
て中圧ラインへ戻す。
で、低圧ラインのガスヘリウムをガスパプグ５１を経て
回収圧縮機５２にて圧縮し、ヘリウム精製器郭で精製し
て中圧ラインへ戻す。
二のようなヘリウム液化冷凍機については、例えば、ア
トパンシーズ イ／ クライオジェニヲク エンジニア
リング 第３１４（１９８６）第６９３頁から第６９８
員 （Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｃｒｙ。
トパンシーズ イ／ クライオジェニヲク エンジニア
リング 第３１４（１９８６）第６９３頁から第６９８
員 （Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｃｒｙ。
ｇｅｎｉｃ ＥｎｇＪｎｅｅｒｌｎｇ、 Ｖｏｌ ３１
． （１９８６）ＰＰ６９３〜６９８）において論じ
られている。
． （１９８６）ＰＰ６９３〜６９８）において論じ
られている。
上記従来技術は、液体窒素温度レベルより高温側の寒冷
発生方法が、高温膨張タービンによるものだけであり、
運転モードの変更による寒冷発生量の１ｌ１１ｉおよび
、タービン故障時のパブクアブブに問題点があり、さら
に、初期＃ｔＩＲ時において、外部精製器による精製が
必要であるという問題点があった。
発生方法が、高温膨張タービンによるものだけであり、
運転モードの変更による寒冷発生量の１ｌ１１ｉおよび
、タービン故障時のパブクアブブに問題点があり、さら
に、初期＃ｔＩＲ時において、外部精製器による精製が
必要であるという問題点があった。
本発明は、ヘリウム液化冷凍後の液体窒素温度レベルよ
り高温側の寒冷発生方法に関して、より完全な運転モー
ドの変化への対応と冗長性の確保を目的としており、さ
らに、安価で効率的な初期精製の実現が可能となるヘリ
ウム液化冷凍機を供給することを目的としている。
り高温側の寒冷発生方法に関して、より完全な運転モー
ドの変化への対応と冗長性の確保を目的としており、さ
らに、安価で効率的な初期精製の実現が可能となるヘリ
ウム液化冷凍機を供給することを目的としている。
〔ｔ！１題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、ヘリウム液化冷凍機の液体
窒素温度レベルより高温側の寒冷発生方法を液体Ｍ素に
よるものと高温膨張タービンによるものとの２ｓ類にし
、さらに上記の他の目的を達成するために、上記の液体
窒素による寒冷発生方法に不純ガスを凝着あるいはｑ＆
看線除去るシステムを付加したものである。
窒素温度レベルより高温側の寒冷発生方法を液体Ｍ素に
よるものと高温膨張タービンによるものとの２ｓ類にし
、さらに上記の他の目的を達成するために、上記の液体
窒素による寒冷発生方法に不純ガスを凝着あるいはｑ＆
看線除去るシステムを付加したものである。
圧縮機の吐出ガスである中圧ヘリウムガスをコールドボ
ックスに入る前に分流し、本来の熱交換器および高温膨
張タービンによる液体窒素温度レベル以上の寒冷発生以
外に、液体窒素との熱交換を行なう液体窒素熱交換器を
もうける。
ックスに入る前に分流し、本来の熱交換器および高温膨
張タービンによる液体窒素温度レベル以上の寒冷発生以
外に、液体窒素との熱交換を行なう液体窒素熱交換器を
もうける。
液化運転のように寒冷の発生を多畷要求するような運転
モードにおいては、高温膨張タービンによる寒冷発生に
付加して液体窒素熱交換器を働かせ、寒冷発生量を増加
させる。また、通常の運転において、高温膨張タービン
が故障等により停止した場合には、そのパブクアップと
して液体窒素熱交換器を働かせる。また、系内の初期冷
却運転において、液体窒素温度レベル以上のガスを使用
する場合には、回転体である膨張タービンをすべて停止
し、液体窒素熱交換器を働かせて初期冷却することが可
能となる。その際、系内の不純ガスが液体窒素熱交換器
のヘリウムラインに蓄積されるが、初期冷却完了後に当
該ヘリウムラインを加温真空引することにより、不純ガ
スを系外に、除去可能である。
モードにおいては、高温膨張タービンによる寒冷発生に
付加して液体窒素熱交換器を働かせ、寒冷発生量を増加
させる。また、通常の運転において、高温膨張タービン
が故障等により停止した場合には、そのパブクアップと
して液体窒素熱交換器を働かせる。また、系内の初期冷
却運転において、液体窒素温度レベル以上のガスを使用
する場合には、回転体である膨張タービンをすべて停止
し、液体窒素熱交換器を働かせて初期冷却することが可
能となる。その際、系内の不純ガスが液体窒素熱交換器
のヘリウムラインに蓄積されるが、初期冷却完了後に当
該ヘリウムラインを加温真空引することにより、不純ガ
スを系外に、除去可能である。
また、液体窒素温度レベルのヘリウムガス温度を検出す
ることにより、液体窒素温度レベル以上の寒冷量の過不
足が籾量し、液体窒素熱交換器に流すガス流量を調整す
ることが可能となる。
ることにより、液体窒素温度レベル以上の寒冷量の過不
足が籾量し、液体窒素熱交換器に流すガス流量を調整す
ることが可能となる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
低段圧縮機ｌおよび高段圧縮機２で圧縮されたヘリウム
ガスは、油分離ユニット３にて、油分を分離し、コール
ドボックス５に入り、熱交換器６にて戻りヘリウムガス
と熱交換し、冷却される。
ガスは、油分離ユニット３にて、油分を分離し、コール
ドボックス５に入り、熱交換器６にて戻りヘリウムガス
と熱交換し、冷却される。
一部のヘリウムガスは、高温膨張タービン１６にて二段
階に膨張し、寒冷を発生し、熱交換器６で寒冷を回収し
、高段圧縮機２の吸入側に戻る。他方のヘリウムガスは
、さらに、熱交換器７にて冷却され、一部のヘリウムガ
スは、膨張タービン１７にて二段階に膨張し、寒冷を発
生し、戻りヘリウムガスと合流する。他方のヘリウムガ
スは、さらに、熱交換器７にて冷却されＪＴ弁島にて膨
張し、低温移送配管１０を経てクライオスタット認に送
られ、一部液体ヘリウムとなって液体ヘリウム槽１４に
溜り、非冷却体１３を冷却する。一方のガスヘリウムは
戻りガスヘリウムとなって、低温移送配管ｌ】を経てコ
ールドボックス５に戻り、熱交換器７．６を通って低段
圧縮ＩＩＩＩ！１の吸入側へ戻る。
階に膨張し、寒冷を発生し、熱交換器６で寒冷を回収し
、高段圧縮機２の吸入側に戻る。他方のヘリウムガスは
、さらに、熱交換器７にて冷却され、一部のヘリウムガ
スは、膨張タービン１７にて二段階に膨張し、寒冷を発
生し、戻りヘリウムガスと合流する。他方のヘリウムガ
スは、さらに、熱交換器７にて冷却されＪＴ弁島にて膨
張し、低温移送配管１０を経てクライオスタット認に送
られ、一部液体ヘリウムとなって液体ヘリウム槽１４に
溜り、非冷却体１３を冷却する。一方のガスヘリウムは
戻りガスヘリウムとなって、低温移送配管ｌ】を経てコ
ールドボックス５に戻り、熱交換器７．６を通って低段
圧縮ＩＩＩＩ！１の吸入側へ戻る。
圧縮機の吐出および吸入圧は、圧力調整弁３１゜！を介
して中圧タンク４とガスのやりとりを行なうことにより
、一定に調整される。
して中圧タンク４とガスのやりとりを行なうことにより
、一定に調整される。
液化運転のように寒冷の発生を多く要求するような運転
モードにおいては、高温膨張タービン１６による寒冷発
生に付加して液体窒素熱交換器８を働かせ、寒冷発生量
を増加させる。即ち、コールドボックス５に入る中圧ガ
スを一部分流させ、液体窒素熱交換器８において、液体
窒素と熱交換させ、液体窒素温度レベルのヘリウムガス
な吸着器９を経てメインの中圧ラインに合流させる。こ
れにより、液体窒素温度レベル以上の寒冷発生量が増加
することになる。
モードにおいては、高温膨張タービン１６による寒冷発
生に付加して液体窒素熱交換器８を働かせ、寒冷発生量
を増加させる。即ち、コールドボックス５に入る中圧ガ
スを一部分流させ、液体窒素熱交換器８において、液体
窒素と熱交換させ、液体窒素温度レベルのヘリウムガス
な吸着器９を経てメインの中圧ラインに合流させる。こ
れにより、液体窒素温度レベル以上の寒冷発生量が増加
することになる。
また、通常の運転において、高温膨張タービン１６が故
障等により停止した場合には、そのバックアップとして
液体窒素熱交換器８を鋤かせる。即ち、弁羽を閉止し、
高温膨張タービンへのガスの流れはない状態となり、弁
４７を経てコールドボックス５に入るヘリウムガスは、
すべて、熱交換器６において、戻りガスヘリウムと熱交
換し、液体窒素熱交換器８を経たヘリウムガスと合流し
て、さらに低温部へと進む。高温膨張タービン１６で発
生していた寒冷を補うだけであるので、比較的わずかな
ヘリウムガスを液体窒素熱交換器８に供給するだけで、
高温膨張タービンのバックアップは可能である。
障等により停止した場合には、そのバックアップとして
液体窒素熱交換器８を鋤かせる。即ち、弁羽を閉止し、
高温膨張タービンへのガスの流れはない状態となり、弁
４７を経てコールドボックス５に入るヘリウムガスは、
すべて、熱交換器６において、戻りガスヘリウムと熱交
換し、液体窒素熱交換器８を経たヘリウムガスと合流し
て、さらに低温部へと進む。高温膨張タービン１６で発
生していた寒冷を補うだけであるので、比較的わずかな
ヘリウムガスを液体窒素熱交換器８に供給するだけで、
高温膨張タービンのバックアップは可能である。
また、系内の初期冷却運転において、液体窒素温度レベ
ル以上のガスを使用する場合には、回転体である膨張タ
ービン１６．１７をすべて停止し、液体窒素熱交換器８
を働かせて初期冷却することが可能となる。その際、系
内の不純ガスが液体窒素熱交換器のヘリウムラインに蓄
積されるが、初期冷却完了後に当該ヘリウムラインを弁
４１．４２を閉止することにより締切、弁葛を閉止して
、液体窒素の供給を止め、その後、弁材、５を開は窒素
ガスにより加温した後、弁柄、４５を閉止し、弁槌な開
は真空引装＠２５で真空引することにより、不純ガスを
系外に、除去可能である。初期冷却完了後は、液体窒素
熱交換器８を加温真空引している段階でも高温膨張ター
ビン１６を起動することにより、さらに、冷却が可能と
なる。
ル以上のガスを使用する場合には、回転体である膨張タ
ービン１６．１７をすべて停止し、液体窒素熱交換器８
を働かせて初期冷却することが可能となる。その際、系
内の不純ガスが液体窒素熱交換器のヘリウムラインに蓄
積されるが、初期冷却完了後に当該ヘリウムラインを弁
４１．４２を閉止することにより締切、弁葛を閉止して
、液体窒素の供給を止め、その後、弁材、５を開は窒素
ガスにより加温した後、弁柄、４５を閉止し、弁槌な開
は真空引装＠２５で真空引することにより、不純ガスを
系外に、除去可能である。初期冷却完了後は、液体窒素
熱交換器８を加温真空引している段階でも高温膨張ター
ビン１６を起動することにより、さらに、冷却が可能と
なる。
また、液体窒素温度レベルのヘリウムガス温度を温度検
出器Ｂにより検出することにより、制御装［６１におい
て、液体窒素温度レベル以上の寒冷量の過不足が判明し
、液体窒素熱交換器８に流すガス流量を弁４１．４３に
より調整することにより、運転モードの変化に対応した
最適な弁操作が可能となる。また、液位検出器Ｃにより
、液体ヘリウム槽１４のヘリウムレベルを知ることによ
り、より適切な運転モードの把握が可能となることはい
うまでもないことである。
出器Ｂにより検出することにより、制御装［６１におい
て、液体窒素温度レベル以上の寒冷量の過不足が判明し
、液体窒素熱交換器８に流すガス流量を弁４１．４３に
より調整することにより、運転モードの変化に対応した
最適な弁操作が可能となる。また、液位検出器Ｃにより
、液体ヘリウム槽１４のヘリウムレベルを知ることによ
り、より適切な運転モードの把握が可能となることはい
うまでもないことである。
本実施例によれば、液体窒素温度レベルより高温側の寒
冷発生方法が液体窒素によるものと高温膨張タービンに
よるものとの２ｓ＠であるので、運転モードによる寒冷
発生量の１Ｉｉｌ整が容易になり、高温膨張タービンが
停止した場合のバックアップができ、さらに初期冷却時
において、液体窒素熱交換器および吸着器により不純ガ
スを凝着あるいは吸着除去することができるので、ヘリ
ウム液化冷凍機の信頼性を高め、安定で、効率的な運転
ができる効果がある。
冷発生方法が液体窒素によるものと高温膨張タービンに
よるものとの２ｓ＠であるので、運転モードによる寒冷
発生量の１Ｉｉｌ整が容易になり、高温膨張タービンが
停止した場合のバックアップができ、さらに初期冷却時
において、液体窒素熱交換器および吸着器により不純ガ
スを凝着あるいは吸着除去することができるので、ヘリ
ウム液化冷凍機の信頼性を高め、安定で、効率的な運転
ができる効果がある。
本発明によれば、液体窒素温度レベルより高温側の寒冷
発生方法が液体窒素によるものと高温鳳張タービンによ
るものとの２種類であるので、運転モードによる寒冷発
生量の！Ｉ！！が容易になり、高温膨張タービンが停止
した場合のバ、クア、ブができ、さらに初期冷却時にお
いて、液体窒素熱交換器および吸着器により不純ガスを
凝着あるＬ＋は吸着除去することができるので、ヘリウ
ム液化冷凍機の信頼性を高め、安定で、効率的な運転か
できるという効果がある。
発生方法が液体窒素によるものと高温鳳張タービンによ
るものとの２種類であるので、運転モードによる寒冷発
生量の！Ｉ！！が容易になり、高温膨張タービンが停止
した場合のバ、クア、ブができ、さらに初期冷却時にお
いて、液体窒素熱交換器および吸着器により不純ガスを
凝着あるＬ＋は吸着除去することができるので、ヘリウ
ム液化冷凍機の信頼性を高め、安定で、効率的な運転か
できるという効果がある。
第１図は、本発明の一実施例のヘリウム液化冷凍機のフ
ロー図、第２図は、従来例のヘリウム液化冷凍機のフロ
ー図である。 １・・・・・・低段圧縮機、２・・・・・・高段圧縮機
、３・・・・・・油分離ユニット、５・・・−・・コー
ルドボックス、６゜７・・・・・・熱交換器、８・・・
・・・液体窒素熱交換器、９・・・吸ｌｌ器、１（１，
１１・・・・・・低段移送配管、１４・・・・・・液体
ヘリウム槽、１６・・・・・・高温膨張タービン、１７
・・・・・・膨張タービン、２５・・・・・・真空引装
置、５１・・・・・・ガスバッグ５２・・・・・・回収
圧縮機、 Ｓ・・・・・・ 精製器、 ６１・・・・・・制御装 置、 Ｃ・・・・・・ 液位検出器、 簡・・・・・・ 温度検出器 【
ロー図、第２図は、従来例のヘリウム液化冷凍機のフロ
ー図である。 １・・・・・・低段圧縮機、２・・・・・・高段圧縮機
、３・・・・・・油分離ユニット、５・・・−・・コー
ルドボックス、６゜７・・・・・・熱交換器、８・・・
・・・液体窒素熱交換器、９・・・吸ｌｌ器、１（１，
１１・・・・・・低段移送配管、１４・・・・・・液体
ヘリウム槽、１６・・・・・・高温膨張タービン、１７
・・・・・・膨張タービン、２５・・・・・・真空引装
置、５１・・・・・・ガスバッグ５２・・・・・・回収
圧縮機、 Ｓ・・・・・・ 精製器、 ６１・・・・・・制御装 置、 Ｃ・・・・・・ 液位検出器、 簡・・・・・・ 温度検出器 【
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、常温レベルと液体窒素温度レベルとの間で液体窒素
とヘリウムガスとを熱交換させる液体窒素熱交換器と、
出口温度が液体窒素温度レベルである高温膨張タービン
を有し常温レベルと液体窒素温度レベルとの間でヘリウ
ムガスとヘリウムガスとを熱交換させるヘリウムガス熱
交換器とを、同一のコールドボックス内に有し、圧縮機
吐出ガスである中圧ガスを前記液体窒素熱交換器または
高温膨張タービンまたはその両方に導き、中圧ラインの
液体窒素温度レベルのヘリウムガスを生成できることを
特徴とするヘリウム液化冷凍機。２、前記液体窒素熱交
換器のヘリウムラインに液体窒素との熱交換器運転時に
、ヘリウムラインに凝着した不純ガスを加温ガスを流す
ことにより加温し、かつ、当該ヘリウムラインを真空引
することにより不純ガスを系外に排出除去可能な第１請
求項に記載のヘリウム液化冷凍機。 ３、前記液体窒素熱交換器のヘリウムラインの低温側に
吸着器を有し、低温時の不純ガスの吸着能力を付加した
第１請求項若しくは第２請求項に記載のヘリウム液化冷
凍機。 ４、液体窒素温度レベルのヘリウムガス温度を検出し、
前記液体窒素熱交換器を流れる液体窒素およびヘリウム
ガスの流量を調整することにより、前記液体窒素熱交換
器の単独あるいは前記高温膨張タービンと液体窒素熱交
換器の並列運転の最適化が可能となるような制御装置を
有する第１請求項に記載のヘリウム液化冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2193002A JPH0784961B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | ヘリウム液化冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2193002A JPH0784961B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | ヘリウム液化冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0480558A true JPH0480558A (ja) | 1992-03-13 |
| JPH0784961B2 JPH0784961B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=16300577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2193002A Expired - Lifetime JPH0784961B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | ヘリウム液化冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784961B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014219125A (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-20 | 株式会社前川製作所 | 冷凍システム |
| CN106949655A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-07-14 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种氦低温*** |
| CN107830651A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-03-23 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种低温制冷*** |
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| JPS6375759U (ja) * | 1986-11-05 | 1988-05-20 | ||
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| JPH01244254A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-28 | Japan Atom Energy Res Inst | 極低温冷凍装置の補助寒冷源制御方法 |
-
1990
- 1990-07-23 JP JP2193002A patent/JPH0784961B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0784961B2 (ja) | 1995-09-13 |
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