JPS62206350A - Cold generator - Google Patents
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- JPS62206350A JPS62206350A JP4974886A JP4974886A JPS62206350A JP S62206350 A JPS62206350 A JP S62206350A JP 4974886 A JP4974886 A JP 4974886A JP 4974886 A JP4974886 A JP 4974886A JP S62206350 A JPS62206350 A JP S62206350A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
E産業上の利用分野J
本発明は、液体チッソ等を用いた冷却装置の代任装置と
して種々の分野で利用可能な寒冷発生装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application J The present invention relates to a cold generation device that can be used in various fields as a substitute for a cooling device using liquid nitrogen or the like.
「従来の技術」
近時の先端産業技術分野においては、液体チッソ等を用
いた冷却装置が多用されている0例えば、近年、GaA
sとGaAlAsとの層を穀層ずつ屯ねるような極限加
[:を+1 濠にしたいわゆるMOCVDが実用化され
つつある。しかして、この装置においては、放出された
Gaや^Sの蒸気のうち)S板に蒸着されなかったもの
を順次捕獲する心安がある。すなわち、かかる余剰のa
気は周囲に配置したバー2フアにより熱エネルギをすば
やく地り去って番[1び)に気として飛び出して行くの
を防1(・しなければならない、そのため、このような
装置には、バッファのトラップに油体チッソを充填した
冷却部を設けるとともにその冷却部内にボンベ等から導
出させた液体チーIソを順次補給し得るように構成した
寒冷発生装置が付設されている。"Conventional technology" In recent years, in the field of cutting-edge industrial technology, cooling devices using liquid nitrogen, etc. have been frequently used.
So-called MOCVD, in which the layer of S and GaAlAs is reduced layer by layer, with a +1 moat, is being put into practical use. Therefore, in this device, it is safe to sequentially capture the released Ga and S vapors that were not deposited on the S plate. That is, such surplus a
The heat energy must be quickly dissipated by surrounding bars to prevent it from flying out as qi, so such devices are equipped with buffers. The trap is provided with a cooling section filled with oil body nitrogen, and a cold generation device is attached to the cooling section so as to be able to sequentially replenish liquid nitrogen extracted from a cylinder or the like.
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら lj−産がl「俺な実用的な装置におい
ては、その冷却面が大きくトラップすべき原子が多いた
め、液体チッソの消費ゆが非常に多くなる。そのため、
液体チッソを補給するための設備が大がかりなものにな
るとともに、ランニングコストが高くつくという問題が
ある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in a practical device like this, the cooling surface is large and there are many atoms to be trapped, so the consumption of liquid nitrogen is extremely large. Therefore,
There are problems in that the equipment for replenishing liquid nitrogen becomes large-scale and the running costs are high.
このような液体チッソを用いた寒冷発生装置は、その他
にも、ヘリウム液化装置のn空断熱チャンへやヘリウム
送給管の外a部分の冷却等、種々の分野で使用されてお
り、いずれも同様な問題が発生している。Such cryogenic generators using liquid nitrogen are also used in various other fields, such as cooling the n-air insulation chamber of helium liquefaction equipment and the outer a part of helium feed pipes. I'm having a similar problem.
本発明は、このような問題をlIi虫な構成により確実
に解消することを目的としている。The present invention aims to reliably solve such problems with a unique configuration.
E問題点を解決するための手段1
本発明は、かかる目的を達成するために、液体チッソ算
のように順次消費される媒体を補給することなく、所定
のガスをw4環させることのみによって所望の寒冷を得
ることができるように構成したものである。すなわち1
本発明の寒冷発生装置は、放熱させた高圧のアルゴンガ
スを送出するガス送出1段と、このガス送出−1段から
のアルゴンガスを順次Ifr熱&熱電1張て寒冷発生端
に供給する複数の膨張タービンと、111記寒冷発生端
を通iしたアルゴンガスを順次圧縮して胸記ガス送山手
投に戻す複数のコンプレッサと、前記膨張タービンの同
転動力を利用して1111記コンプレツサを駆動する駆
動1段とを几備してなることを特徴とする。Means for Solving Problem 1 1 In order to achieve the above object, the present invention provides a solution to the desired gas by only circulating a predetermined gas without replenishing the medium that is sequentially consumed as in the case of liquid nitrogen. The structure is such that it is possible to obtain cold temperatures. i.e. 1
The cold generation device of the present invention has one gas delivery stage that delivers heat-radiated high-pressure argon gas, and multiple units that sequentially supply the argon gas from this gas delivery stage to the cold generation end through Ifr heat & thermoelectric. an expansion turbine, a plurality of compressors that sequentially compress the argon gas that has passed through the cold generation end in No. 111 and returns it to the chest gas feeder, and driving the compressor No. 1111 using the rotational power of the expansion turbine. It is characterized by being equipped with one stage of driving.
[作用1
このような構成のものであれば、ガス送出−1段から送
り出される放#)後の高圧アルゴンガスは、各11iv
張タービンを通過する際に断熱膨嚇してその温亀が順次
低下していく、そして、最も温度が低ドした段階で寒冷
発79″端に供給され寒冷を発生させる。そして、この
寒冷発生端で適宜な熱負荷から熱を受は取った低圧のア
ルゴンガスは1曲記膨Ikタービンの回転効力を利用し
て駆動される各コンプレッサを順次に通過することによ
って昇圧され、ガス送給1段に戻される。そして、この
ガス送給r−Itにより必要に応じてさらに昇圧される
とともに冷却されて再び膨張タービンへ送り出される。[Effect 1 With such a configuration, the high-pressure argon gas after gas delivery - discharged from the first stage is 11 iv each.
As it passes through the tension turbine, it expands adiabatically and gradually decreases in temperature, and when the temperature is the lowest, it is supplied to the cold source 79'' end and generates cold. At the end, the low-pressure argon gas that has received heat from an appropriate heat load is boosted in pressure by sequentially passing through each compressor that is driven by utilizing the rotational effect of the IK turbine, and the gas supply 1 The gas is then returned to the stage, and is further pressurized as required by this gas feed r-It, cooled, and sent to the expansion turbine again.
[夫厖例J 以ド5本発明の一実施例を図面を参照して説明する。[Human example J An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.
この兼冷発生9置は、アルゴンガスAを送出するガス送
出手段lと、このガス送出手段lからのアルゴンカスA
を順次断熱膨張させて寒冷発生端2に供給するNaの膨
張タービン31〜33と、前記寒冷発生端2を1IIN
必したアルゴンガスAを順次圧縮して前記ガス送出手段
lに戻す複数のコンプレッサ41〜43と、前記膨張タ
ービン31〜33の回転動力を利用して前記コンプレ9
す41〜43をlK動する駆動手段5とを具備してなる
。This dual-cooling generator 9 has a gas delivery means l for delivering argon gas A, and an argon gas A from this gas delivery means l.
Na expansion turbines 31 to 33 that sequentially adiabatically expand and supply the cold generation end 2 to the cold generation end 2,
A plurality of compressors 41 to 43 sequentially compress the necessary argon gas A and return it to the gas delivery means l, and the compressor 9 utilizes the rotational power of the expansion turbines 31 to 33.
and a driving means 5 for moving the wheels 41 to 43 by 1K.
ガス送出p段lは、アルゴンガスAを圧縮するコンプレ
ッサ6と、このコンプレッサ6から吐出される高温高圧
のアルゴンガスAを図示しないクーリングタワーやl−
水道等から供給される水Wと熱交換させて冷却する77
タークーラ7とを几憐してなるもので、前記コンプレッ
サ6はモータ8により駆動される。The gas delivery stage P includes a compressor 6 that compresses argon gas A, and a cooling tower (not shown) or l-
Cooling by exchanging heat with water W supplied from a tap etc. 77
The compressor 6 is driven by a motor 8.
各膨張タービン31〜33は1図示しないケーシング内
に羽根車91〜93を収容してなるラジアルタービン構
造のもので、直列に接続配管されている。そして、低温
端の膨1娠タービン31から放出されるアルゴンガスA
を前記寒冷発生端2に供給するようになっている。Each of the expansion turbines 31 to 33 has a radial turbine structure in which impellers 91 to 93 are housed in a casing (not shown), and are connected and piped in series. Argon gas A is released from the expansion turbine 31 at the low temperature end.
is supplied to the cold generation end 2.
寒冷発生端2は1例えば、 NO(:VDのバー、ファ
のトラップ内に設けたガス通路等により構成されており
、そのガス通路に導入した断熱膨張後のアルゴンガスA
により前記トラップを冷却し得るようになっている。そ
して、この寒冷発生62を通過したアルゴンガスAを低
温端のコンプレッサ43に導入するようにしている。The cold generation end 2 is composed of a gas passage provided in a bar of NO (: VD, a trap of F), etc., and argon gas A after adiabatic expansion introduced into the gas passage.
This allows the trap to be cooled. Then, the argon gas A that has passed through the cold generator 62 is introduced into the compressor 43 at the low temperature end.
各コンプレッサ41〜43は1図示しないケーシング内
に羽根11i11+ 〜113 を収容してなるラジア
ルコンプレッサ構恐のもので、直列に接続配管されてお
り、前記駆動を段5を介して伝達される前記膨張タービ
ン31〜33からの動力により高速で回転lK動される
。そして、高温端のコンプレッサ41から吐出されるア
ルゴンガスAを前記ガス送出ト役1のコンプレッサ6に
戻すようにしている。Each of the compressors 41 to 43 is a radial compressor in which blades 11i11+ to 113 are housed in a casing (not shown), and are connected in series with piping, and the drive is transmitted via the stage 5 to the expansion. It is rotated at high speed by the power from the turbines 31 to 33. Argon gas A discharged from the compressor 41 at the high temperature end is returned to the compressor 6 serving as the gas delivery role 1.
*sr=段5 ハ、 Imi 記6膨4t ター ヒフ
3 + 〜33の羽根車91〜9〕と、対応する各コ
ンプレッサ41〜43の羽根Ill: 11 + 〜l
11とを駆動軸121〜121により1白結したもので
ある。*sr=stage 5, Imi 6, 4t, 3 + ~33 impellers 91-9] and the corresponding blades of each compressor 41-43 Ill: 11 + ~l
11 are connected together by drive shafts 121 to 121.
このような構成のものであれば、ガス送出[段lから送
り出される放熱後の高圧アルゴンガスAは、各膨張ター
ビン31〜33をamする際に膨張する。この場合、ア
ルゴンガスAの比熱比K(定圧比mcp/ d積比熱C
マ)は1.887である11、ガス八自身の持つ熱伝導
率は3.88X 10”cal−am−’sldeg
’(0℃)であり、空気のそれよりも若−ト低い値であ
ることから、このアルゴンガスAは、前記膨張タービン
31〜33を通過することによりほぼ断8膨張すること
になり、その温度が順次低ドしていく、そして、そのア
ルゴンガスAが最も温度が低ドした段階で寒冷発生端2
に供給され、MOGVDのトラ・ノブの冷却、に使用さ
れる。With such a configuration, the heat-radiated high-pressure argon gas A sent out from the gas delivery stage 1 is expanded when it is passed through each of the expansion turbines 31 to 33. In this case, the specific heat ratio K of argon gas A (constant pressure ratio mcp/d volume specific heat C
11, the thermal conductivity of the gas itself is 3.88X 10"cal-am-'sldeg
' (0°C), which is a temperature lower than that of air, so this argon gas A expands by almost 8 degrees by passing through the expansion turbines 31 to 33. The temperature gradually decreases, and when the argon gas A reaches its lowest temperature, it reaches the cold generation end 2.
It is used for cooling MOGVD tiger knobs.
そして、トラップの冷却により熱を受は取ったアルゴン
ガスAは各コンプレッサ43〜41を順次に通過するこ
とによって昇圧され、ガス送給ト段1のコンプレッサ6
に戻される。そして、このコンブレフす6によりさらに
シ1.IiEされた後、アフタークーラ7により冷却さ
れ、11トびI膨張タービン31に向けて送給されて循
環することになる。このようなサイクルにおいて1例え
ば、コンプレッサ6の出++11;力が20ataであ
り1彫張後の圧力が1ataである場合、アフタークー
タフの出口温度が300K (27℃ンとすると寒冷発
生端2で理論的に90.5K (−182,7℃)の寒
冷を発生させることができる。第2図にこのサイクルの
T(温度)−3(エントロピ)線図を爪しており、この
図面におけるa点〜i点は第1図におけるa点〜i点に
それぞれ対応している。もちろん、前記の数値は完全な
断熱膨張が行なわれた場合を想定したものであるが、断
熱効率が多少低下して膨張時のポリトロープ指数n (
−sc =1.887 )が1.5程度となった場合で
も、l1I4した圧力比のドでは、110.5 K (
−180,8℃)の寒冷を発生させることがでさること
になる。なお、前記各点の圧力は、a点、b点テ20a
ta (Po ) 、 c点テア、4 ata(P2
)、d点で2.7 ata (P+ ) 、 8点、
1点で1ata (Po ) 、 g点で2ata
(P+’) 、 h点ff14ata (P7’
) 、 i点テ8ata (P3°)程度となる。The argon gas A that has received heat due to the cooling of the trap is increased in pressure by sequentially passing through each compressor 43 to 41, and the pressure is increased to the compressor 6 of the gas supply stage 1.
will be returned to. And, with this Combref 6, further 1. After being subjected to IiE, it is cooled by an aftercooler 7, and then sent to an I expansion turbine 31 for circulation. In such a cycle, for example, if the output force of the compressor 6 is 20 ata and the pressure after 1 blow is 1 ata, the temperature at the outlet of the aftercooler is 300 K (27 degrees Celsius), then at the cold generation end 2 Theoretically, it is possible to generate a cold temperature of 90.5K (-182.7℃).Figure 2 shows the T (temperature)-3 (entropy) diagram of this cycle, and the a Points to i correspond to points a to i in Figure 1, respectively.Of course, the above values are based on the assumption that complete adiabatic expansion has occurred, but the adiabatic efficiency may be reduced to some extent. The polytropic exponent n (
-sc = 1.887) is about 1.5, at a pressure ratio of 11I4, it is 110.5 K (
It is possible to generate temperatures as low as -180.8°C. In addition, the pressure at each point is 20a at point a and point b.
ta (Po), c point tea, 4 ata (P2
), 2.7 ata (P+) at point d, 8 points,
1ata (Po) at 1 point, 2ata at g point
(P+'), h point ff14ata (P7'
), the i point is about 8ata (P3°).
以Hのようにして、寒冷を発生させることができるわけ
であるが、この装置ではアルゴンガスAを複数の膨張タ
ービン31〜33を用いて順次断熱+*張させるように
しているので、その寒冷発生端において液体チッソによ
り冷却を行う場合と略回簿の温度を¥現することが0[
イ駐である。つまり、アルゴンガスAは、屯原子分子で
あり比熱比が1.887と高く、また、その熱伝動率は
ヘリウム簿に比べて低い値を示すため、III張タービ
ン31〜31により断熱l膨張させて寒冷を発生させる
ことが容易である。そのため、8交換器等を用いること
なしに液体チッソ温度を実現することがでさる。そして
、この装置はアルゴンガスAを循環させることのみによ
って、その寒冷発生端2を所望の温度にまで導くように
しているので、液体チッソ等の冷却媒体を外部から補給
する必要が全くない、また、アルゴンガスAを断、@l
膨張させる際に取り出されるIMIl、l什・1tをコ
ンプレッサ41〜41の駆動に利Il+するようにして
いるので、外部から供給する動力II+エネルキも最小
限のものでよい、そのため、経済的な運転がt’T f
@であり、ランニングコストを火報に低減させることが
できる。Cold can be generated as described in H below, but in this device, the argon gas A is sequentially insulated using multiple expansion turbines 31 to 33, so the cold can be generated. When cooling with liquid nitrogen at the generating end, it is possible to express the temperature at approximately 0 [
I am stationed there. In other words, since argon gas A is a atomic molecule and has a high specific heat ratio of 1.887, and its thermal conductivity is lower than that of helium, it is adiabatically expanded by the III tension turbines 31 to 31. It is easy to generate cold. Therefore, it is possible to realize the liquid nitrogen temperature without using an 8-exchanger or the like. Since this device guides the cold generation end 2 to the desired temperature only by circulating the argon gas A, there is no need to supply a cooling medium such as liquid nitrogen from the outside. , cut off argon gas A, @l
Since the IMIl, ltire and 1t taken out during expansion are used to drive the compressors 41 to 41, the power II+ energy supplied from the outside can be kept to a minimum, thus achieving economical operation. ist'T f
It is @, and running costs can be reduced to a minimum.
しかも、この装置は、膨張タービン31〜31とコンプ
レッサ41〜43とをF体に構成されており、他に大が
かりな設備を一切必要としないため、構iS!Iの簡略
化ならびに小形化を図ることが容易である。さらに、ア
ルゴンガスAは人りが容易であるため、システムを経渋
的に構成し運転することができる。Moreover, this device has the expansion turbines 31 to 31 and compressors 41 to 43 configured in an F body, and does not require any other large-scale equipment. It is easy to simplify and downsize I. Furthermore, since argon gas A is easy to handle, the system can be configured and operated in a timely manner.
なお、1彫張タービンおよびコンプレッサは、ラジアル
式のものに限らず、例えば、軸流タービンおよび軸流コ
ンプレッサを組合わせて使III してもよい。It should be noted that the single-stripe turbine and compressor are not limited to the radial type, and for example, an axial flow turbine and an axial flow compressor may be used in combination.
また、その用途は、MOCVDのトラップの冷却に限ら
れないのも勿論であり、寒冷が必要な種々の装置に^1
11がIIr能である。Also, its use is of course not limited to cooling MOCVD traps, but can also be used in various devices that require cooling.
11 is IIr function.
1発明の@製]
本発明は、以辷のような4U&であるから、構Wが簡単
で小形化が容易であり、しかも、経済的な連転がOr能
でランこングコストを低く抑えることができる憧れた寒
冷発生装置を提供できるものである。Since the present invention is 4U & as described above, the structure W is simple and it is easy to downsize, and moreover, economical continuous rotation is possible and the running cost can be kept low. It is possible to provide a cold generation device that has been longed for.
第1図は本発明の一実施例を示すシステム説明図、第2
図は同実施例の作用説明図である。
1・・・ガス送出手段
2・・・寒冷発生端
31〜33・・・膨張タービン
41〜41・・・コンプレッサ
5・・・駆動−1段
代理人 弁If )? 赤澤〜博
第1図Fig. 1 is a system explanatory diagram showing one embodiment of the present invention;
The figure is an explanatory diagram of the operation of the same embodiment. 1... Gas delivery means 2... Cold generation ends 31-33... Expansion turbines 41-41... Compressor 5... Drive-1st stage agent Valve If)? Akazawa-Hiroshi Figure 1
Claims (1)
と、このガス送出手段からのアルゴンガスを順次断熱膨
張させて寒冷発生端に供給する複数の膨張タービンと、
前記寒冷発生端を通過したアルゴンガスを順次圧縮して
前記ガス送出手段に戻す複数のコンプレッサと、前記膨
張タービンの回転動力を利用して前記コンプレッサを駆
動する駆動手段とを具備してなることを特徴とする寒冷
発生装置。a gas delivery means for delivering heat-radiated high-pressure argon gas; a plurality of expansion turbines that sequentially adiabatically expand the argon gas from the gas delivery means and supply the same to a cold generation end;
A plurality of compressors that sequentially compress the argon gas that has passed through the cold generation end and return it to the gas delivery means, and a drive means that drives the compressors using rotational power of the expansion turbine. Characteristic cold generation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4974886A JP2600649B2 (en) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | Cold generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4974886A JP2600649B2 (en) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | Cold generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62206350A true JPS62206350A (en) | 1987-09-10 |
JP2600649B2 JP2600649B2 (en) | 1997-04-16 |
Family
ID=12839800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4974886A Expired - Lifetime JP2600649B2 (en) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | Cold generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2600649B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11697150B2 (en) | 2018-06-29 | 2023-07-11 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | Production apparatus and method for preparing metal clad plate in short process |
-
1986
- 1986-03-06 JP JP4974886A patent/JP2600649B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11697150B2 (en) | 2018-06-29 | 2023-07-11 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | Production apparatus and method for preparing metal clad plate in short process |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2600649B2 (en) | 1997-04-16 |
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