JPS62142983A - ヘリウム冷凍装置 - Google Patents

ヘリウム冷凍装置

Info

Publication number
JPS62142983A
JPS62142983A JP60285246A JP28524685A JPS62142983A JP S62142983 A JPS62142983 A JP S62142983A JP 60285246 A JP60285246 A JP 60285246A JP 28524685 A JP28524685 A JP 28524685A JP S62142983 A JPS62142983 A JP S62142983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
helium
refrigeration
cold box
main compressor
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP60285246A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0523351B2 (ja
Inventor
勝 手塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60285246A priority Critical patent/JPS62142983A/ja
Publication of JPS62142983A publication Critical patent/JPS62142983A/ja
Publication of JPH0523351B2 publication Critical patent/JPH0523351B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/0062—Light or noble gases, mixtures thereof
    • F25J1/0065—Helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
    • F25J1/025—Details related to the refrigerant production or treatment, e.g. make-up supply from feed gas itself
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0269—Arrangement of liquefaction units or equipments fulfilling the same process step, e.g. multiple "trains" concept
    • F25J1/0271—Inter-connecting multiple cold equipments within or downstream of the cold box
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0276—Laboratory or other miniature devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/912—Liquefaction cycle of a low-boiling (feed) gas in a cryocooler, i.e. in a closed-loop refrigerator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば、超電導マグネットやタライオボンブ
等の冷却に使用されるヘリウム冷凍装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
既に提案されているこの種のヘリウム冷凍装置は、第２
図に示されるように、主圧縮機１でヘリウムを圧縮し、
これをコールドボックス装置（ヘリウム液化装置）２で
液化し、この液化ヘリウムを長い断熱管（トランスデユ
ープ）３′ｃ′ｆ１！１ｍした各枝管４ａ、４ｂ、４ｃ
、４ｄを通し各冷凍負荷体５ａ、５ｂ、５ｃ及び液体ヘ
リウム槽６へ供給し、この各冷凍負荷体５ａ、５ｂ、５
ｃで熱交換して冷却し、ここで仕事を了えたヘリウムを
ヘリウム回収Ｍ　”Ａ系７へ移送し、しかる俊、ガスヘ
リウムを上記主圧縮機１へ循環供給づるように構成した
ものである。
即ち、第２図において、ヘリウム冷凍機Ｉにおける主圧
縮機１のヘリウム供給系７には、コールドボックス装置
（ヘリウム液化装置）２を構成する第１熱交換器（液体
窒素熱交換器）８が接続されており、この第１熱交換器
８は、窒素供給管９からの液体窒素で高圧ガスヘリウム
を熱交換して高圧低温ガス化し、仕事を了えた液体窒素
は気化して還流する。一方、上記第１熱交換器８の下流
側のヘリウム供給系７には、第２熱交換器１０及びジュ
ールトムソン弁１１が接続されており、このジュールト
ムソン弁１１の下流側には、液体ヘリウム槽６及び各冷
凍負荷体５ａ、５ｂ、５ｃが長い断熱管（トランスファ
チューブ）３を被覆した各枝管４ａ、４ｂ、４Ｃ，４ｄ
を通して接続されている。
なお、上記液体ヘリウム槽６は、上記各冷凍負荷体５ａ
、５ｂ、５ｃにヘリウム供給管１２を介して接続されて
いる。さらに、上記第２熱交換器１０の入口側と出口側
との間には、バイパス路１３ａが接続されており、この
バイパス路１３ａには、膨脹器１３が付設されている。
ざらに又、上記各冷凍負荷体５ａ、５ｂ、５ｃと上記主
圧縮ｔ１１とは、戻り管１４で接続されてＪ３す、この
戻り’ｅＪ　１４には、ヘリウム回収精製系２１が設置
されている。なお、上記各冷凍負荷体５ａ、５ｂ。
５Ｃと上記主圧縮ｖ１１とは上記第２熱交換器１０を引
通した還流管１５で接続されている。
従って、上述したへり・クム冷凍装置は、主圧縮機１を
駆動することにより、ガスヘリウムを圧縮し、これをコ
ールドボックス装置２を構成する第１熱交換器８及び第
２熱交換器１０で高圧低温ガスヘリウムを生成し、しか
る後、これをジュールトムソン弁１１を通すことにより
、ガスヘリウムを膨張させて極低温の液体ヘリウムを生
成する。
しかして、この一部の液体ヘリウムは、液体ヘリウム槽
６へ貯蔵されるけれども、大部分の液体ヘリウムは、各
冷凍負荷体５ａ、５ｂ、５ｃへ供給され、ここで、例え
ば超電導マグネットと熱交換して冷却した後、仕事を了
えた一部のガスヘリウムは、戻り管１４のヘリウム回収
精製系２１を通して主圧縮機１へ移送し、他方、残りの
ヘリウムは還流管１５を通して主圧縮１１ｉ１１へ再び
供給するようになっている。
なお、上述したヘリウム冷凍装置は、ヘリウム回収精製
系２１を省略して、主圧縮機１にヘリウム精！Ｉｌ器を
付設したり、液体ヘリウム槽６を省略するときもある。
又、上述したヘリウム冷凍装置に４３ける主圧縮機１及
びコールドボックス装置２の８串は、各冷凍負荷体５ａ
、５ｂ、５ｃの入口側に設けられたジュールトムソン弁
（低温バルブ）１１及び長い断熱管３の熱損失を勘案し
て決定されるものである。
しかしながら、上述したヘリウム冷凍装置は、複数の冷
凍負荷体５ａ、５ｂ、５ｃに＝１−ルドボックス装置２
をヘリウム供給管７で接続し、これを高価なトランスフ
ァチューブによる断熱管３を被覆す“るようになってい
る関係上、数１０ｍ〜数１００ｍ程度の艮ざにおよび断
熱管３を被覆ずれば、ヘリウム供給管７内のヘリウムの
熱損失も増大するばかりでなく、熱の交換効率が低下す
るど共に、上記断熱管３の配管が長くなって経済的に高
価なしのどなる。
〔発明の目的〕
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、複数に冷凍負荷体に各コールドボックス装置をそれぞ
れ直接的に接続して液体ヘリウムの移送距離を短縮し、
熱損失を低減して熱の交換効率の向上を図り、併せて、
断熱管の長さを短くして経済的に配管し得るようにした
ことを目的とするヘリウム冷凍装置を提供するものであ
る。
〔発明の概要〕
本発明は、主圧縮機にヘリウム供給系を接続し、このヘ
リウム供給系から分岐した各冷凍ラインに各コールドボ
ックス装置を接続し、この各コールドボックス装置と各
冷凍負荷体とを断熱管を被覆した各接続管で接続し、こ
の各冷凍負荷体と上記主圧縮機とを各連管を介して戻り
管で繋ぎ、この戻り管にヘリウム回収精製系を設けて構
成したものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図示の一実施例について説明する。
なお、本発明は、上述した具体例と同一構成部材には同
じ符号を付して説明する。
第１図において、符号１は、ヘリウム冷凍ＩＥＩ　Ｉに
おける主圧縮機であって、この主圧縮様１の吐出がわの
ヘリウム供給系７には、各冷媒ライン７ａ、７ｂ、７ｃ
が分岐して設けられており、この各冷媒ライン７ａ、７
ｂ、７ｃには各コールドボックス装置（ヘリウム液化装
ｆｆ１）１６ａ。
１６ｂ、１６ｃが接続されている。又、この各コールド
ボックス装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃと各冷凍負荷体５
ａ、５ｂ、５ｃとは短い断熱管１８を被覆した各接続管
１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよび１９ａ、１９ｂ、１９ｃ
で接続されており、上記各冷凍負荷体５ａ、５ｂ、５ｃ
と上記主圧縮機１とは、各連管２０ａ、２０ｂ、２０ｃ
を介して戻り管１４で繋がれており、この戻り管１４に
はヘリウム回収精製系２１が設置されている。
なお、上記各コールドボックス装置（ヘリウム液化装置
）１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、第２図に示されるように
、窒素供給管９からの液体窒素で高圧ガスヘリウムを熱
交換して高圧低温ガス化する第１熱交換器８．第２熱交
換器１０、膨脹器１３及び極低温の液体ヘリウムを生成
するジュールトムソン弁１１とで構成されている。
従って、主圧縮ｌ１１１を駆動することにより、ガスヘ
リウムを圧縮し、これをヘリウム供給系７及び各冷媒ラ
イン７ａ、７ｂ、７ｃを通して各コールドボックス装置
１６ａ、１６ｂ、１６ｃで極低温の液体ヘリウムを生成
する。しかして、この液体へり１クムを各接続管１７ａ
、１７ｂ、１７ｃを通して各冷凍負荷体５ａ、’５ｂ、
５ｃへ供給し、ここで仕事をし、仕事を了えたガスヘリ
ウムは、各連管２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び戻り管１４
のヘリウム回収精製系２１を通して主圧縮機１へ移送さ
れる。
なお、上記各冷凍負荷体５ａ、５ｂ、５ｃの一部のヘリ
ウムは、各接続管１９ａ、１９ｂ。
１９Ｃ及び還流管１５を通して主圧縮機１へ再び供給す
るようになっている。
このように、上記各コールドボックス装置１６ａ、１６
ｂ、１６ｃと各冷凍負荷体５ａ。
５ｂ、５ｃとは、短縮した各接続管１７ａ。
１７ｂ、１７ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃで接続されテ
ィるので、断熱管１８ａ、１８ｂ、１８ｃは短くなり、
液体ヘリウムの移送距離を短縮することによって熱損失
を低減し、熱の交換効率の向上を図っている。
（発明の効果）　　。
以上述べたように本発明によれば、主圧縮！１１にヘリ
ウム供給系７を接続し、このヘリウム供給系７から分岐
した各冷媒ライン７ａ、７ｂ、７ｃに各コールドボック
ス装置１６ａ、１６ｂ。
１６ｃを接続し、この各コールドボックス装置１６ａ、
１６ｂ、１６ｃと各冷凍負荷体５ａ。
５　ｂ、　５　（：、とを断熱管１８を被覆した各接続
管１７ａ、１７ｂ、１７ｃで接続し、この各冷凍負荷体
５ａ、５ｂ、５ｃど上記主圧縮機１とを各連管２０ａ、
２０ｂ、２０ｃを介して戻り管１４で繋ぎ、この戻り管
１４にヘリウム回収精製系２１を設けであるので、液体
ヘリウムの移送距離を短縮して熱損失を低減できるばか
りでなく、熱の交換効率の向上を図ることができるし、
さらに、断熱管の長さを短くして経済的な配管ができる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のヘリウム冷凍装置の系統図、第２図
は、既に提案されているヘリウム冷凍装置の系統図であ
る。 １・・・主圧縮機、５ａ、５ｂ、５ｃ・・・冷凍負荷体
、７・・・ヘリウム供給系、７ａ、７ｂ、７ｃ・・・冷
媒ライン、１４　・・・戻り管、１６ａ、　１６ｂ、１
６ｃ・・・コールドボックスａｍ、１７ａ、１７ｂ、１
７ｃ・・・接続管、１８・・・断熱管、２１・・・ヘリ
ウム回収精製系。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、主圧縮機にヘリウム供給系を接続し、このヘリウム
    供給系から分岐した各冷凍ラインに各コールドボックス
    装置を接続し、この各コールドボックス装置と各冷凍負
    荷体とを断熱管を被覆した各接続管で接続し、この各冷
    凍負荷体と上記主圧縮機とを各連管を介して戻り管で繋
    ぎ、この戻り管にヘリウム回収精製系を設けたことを特
    徴とするヘリウム冷凍装置。 ２、コールドボックス装置は、ヘリウム供給系に第１熱
    交換器、第２熱交換器及びジュールトムソン弁を接続し
    、この第２熱交換器の上流側と下流側とに膨脹器を備え
    たバイパス路を付設したことを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載のヘリウム冷凍装置。
JP60285246A 1985-12-18 1985-12-18 ヘリウム冷凍装置 Granted JPS62142983A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60285246A JPS62142983A (ja) 1985-12-18 1985-12-18 ヘリウム冷凍装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60285246A JPS62142983A (ja) 1985-12-18 1985-12-18 ヘリウム冷凍装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62142983A true JPS62142983A (ja) 1987-06-26
JPH0523351B2 JPH0523351B2 (ja) 1993-04-02

Family

ID=17689004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60285246A Granted JPS62142983A (ja) 1985-12-18 1985-12-18 ヘリウム冷凍装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62142983A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013508259A (ja) * 2009-10-26 2013-03-07 コンセホ・スペリオル・デ・インベスティガシオネス・シエンティフィカス（Ｃｓｉｃ） ヘリウム回収プラント

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013508259A (ja) * 2009-10-26 2013-03-07 コンセホ・スペリオル・デ・インベスティガシオネス・シエンティフィカス（Ｃｓｉｃ） ヘリウム回収プラント
EP2495517A4 (en) * 2009-10-26 2016-06-01 Consejo Superior Investigacion HÉLIUM RECOVERY STATION

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0523351B2 (ja) 1993-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2623414A1 (en) Boil-off gas reliquefaction device
KR20070119686A (ko) 증발가스 스트림을 냉각하기 위한 시스템 및 방법
CN102538391A (zh) 多级单组分制冷天然气液化***及方法
JP3453594B2 (ja) 空気からの酸素・窒素分離液化装置
JPS62142983A (ja) ヘリウム冷凍装置
JP2945806B2 (ja) 液化冷凍装置に設けられる冷凍負荷の予冷装置
CN114777349B (zh) 一种制备过冷介质的膨胀制冷循环***
JPS60117059A (ja) Ｈｅ液化冷凍機の熱侵入防止方法
JPH09170834A (ja) ヘリウム冷凍システム
JPS58119171U (ja) アイスリンク冷凍装置の冷却器
JPH0250381B2 (ja)
CN116951902A (zh) 一种综合利用lng冷能的空分与氢液化预冷联合***
JPS6317360A (ja) 極低温冷凍装置の予冷方法
JPS61110851A (ja) ジユ−ルトムソン冷凍装置
JPS60256761A (ja) 冷却装置
JPS62129676A (ja) 極低温冷凍装置およびその予冷方法
JPS59222906A (ja) 超電導コイル用電流リ−ド
CN115298497A (zh) 液化和过冷***及方法
JPS6115464U (ja) ヘリウム液化冷凍装置
JPH04188B2 (ja)
JPS6140900B2 (ja)
JPS6124626B2 (ja)
JPS59109751A (ja) 極低温液化冷凍装置の予冷方法
JPS601697U (ja) オイルタンカ−における蒸発荷油回収装置
JPH04359760A (ja) ヘリウム冷凍機

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term