JP2002243292A - 冷凍機運転方法 - Google Patents
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- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
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- F25B2309/1424—Pulse tubes with basic schematic including an orifice and a reservoir
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- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コンプレッサーユニットが不要な冷凍機運転方
法を提供する。 【解決手段】非循環の天然ガスの流れの中にパルスチュ
ーブ冷凍機１を配設し、このパルスチューブ冷凍機１の
下流側の天然ガスの圧力を上流側の天然ガスの圧力より
少なくとも０．１ＭＰａ以上低圧にし、この圧力差でパ
ルスチューブ冷凍機１を作動させ寒冷を発生させるよう
にしている。
法を提供する。 【解決手段】非循環の天然ガスの流れの中にパルスチュ
ーブ冷凍機１を配設し、このパルスチューブ冷凍機１の
下流側の天然ガスの圧力を上流側の天然ガスの圧力より
少なくとも０．１ＭＰａ以上低圧にし、この圧力差でパ
ルスチューブ冷凍機１を作動させ寒冷を発生させるよう
にしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機運転方法に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、蓄冷型冷凍機は、高圧・低圧の
ガスを冷凍機に定まったタイミングで出し入れすること
により、冷凍機内でガスの圧縮，膨脹，移動を行い、寒
冷を発生させるようにしている。より詳しく説明する
と、ガスを圧縮し圧縮熱を除去することによりエントロ
ピーを下げること、気体を膨脹させ吸熱させることによ
りエントロピーを上げること、および蓄冷器を用い圧縮
部と膨脹部とを温度的に分離することを行うようにして
いる。このような冷凍サイクルを用いた蓄冷型冷凍機と
して、ＧＭ冷凍機，パルスチューブ冷凍機等がある。
ガスを冷凍機に定まったタイミングで出し入れすること
により、冷凍機内でガスの圧縮，膨脹，移動を行い、寒
冷を発生させるようにしている。より詳しく説明する
と、ガスを圧縮し圧縮熱を除去することによりエントロ
ピーを下げること、気体を膨脹させ吸熱させることによ
りエントロピーを上げること、および蓄冷器を用い圧縮
部と膨脹部とを温度的に分離することを行うようにして
いる。このような冷凍サイクルを用いた蓄冷型冷凍機と
して、ＧＭ冷凍機，パルスチューブ冷凍機等がある。
【０００３】通常は、蓄冷型冷凍機とコンプレッサーユ
ニットとを接続し、コンプレッサーユニットで吸入した
ガスを圧縮し高圧ガスとして吐出し、つぎに、この高圧
ガスを冷凍機で吸入し、この冷凍機内でガスの圧縮，膨
脹，移動を行い、低圧ガスとして冷凍機から吐出したの
ち、この低圧ガスを再びコンプレッサーユニットで吸入
し、これにより、ガスを循環させている。なお、このガ
スは、雰囲気ガスと区別し、作動ガスと呼ぶ。
ニットとを接続し、コンプレッサーユニットで吸入した
ガスを圧縮し高圧ガスとして吐出し、つぎに、この高圧
ガスを冷凍機で吸入し、この冷凍機内でガスの圧縮，膨
脹，移動を行い、低圧ガスとして冷凍機から吐出したの
ち、この低圧ガスを再びコンプレッサーユニットで吸入
し、これにより、ガスを循環させている。なお、このガ
スは、雰囲気ガスと区別し、作動ガスと呼ぶ。
【０００４】このように作動ガスを循環させているの
は、作動ガスと空気もしくは雰囲気ガスとを分離し、作
動ガスと空気もしくは雰囲気ガスとが混じらないように
するためであり、さらに有限の作動ガス量で連続的に寒
冷を発生させるのに都合がよいからである。
は、作動ガスと空気もしくは雰囲気ガスとを分離し、作
動ガスと空気もしくは雰囲気ガスとが混じらないように
するためであり、さらに有限の作動ガス量で連続的に寒
冷を発生させるのに都合がよいからである。
【０００５】上記のような蓄冷型冷凍機を用いた冷凍装
置として、図５に示す冷凍装置がある。この冷凍装置
は、蓄冷型冷凍機としてパルスチューブ冷凍機１を用
い、これをコンプレッサーユニット２に接続している。
上記パルスチューブ冷凍機１は、高圧ガス弁３，低圧ガ
ス弁４，蓄冷器５，冷端部６，パルス管７および位相制
御部８を備えており、この位相制御部８として、２組の
開閉弁９，１０とバッファタンク１１，１２とからなる
アクティブバッファ型の位相制御部８が用いられてい
る。また、上記コンプレッサーユニット２は、コンプレ
ッサー１３を備えており、このコンプレッサー１３の吐
出口１３ａを高圧ガスライン１４を介してパルスチュー
ブ冷凍機１の吸入口１ａに接続するとともに、コンプレ
ッサー１３の吸入口１３ｂを低圧ガスライン１５を介し
てパルスチューブ冷凍機１の吐出口１ｂに接続してい
る。
置として、図５に示す冷凍装置がある。この冷凍装置
は、蓄冷型冷凍機としてパルスチューブ冷凍機１を用
い、これをコンプレッサーユニット２に接続している。
上記パルスチューブ冷凍機１は、高圧ガス弁３，低圧ガ
ス弁４，蓄冷器５，冷端部６，パルス管７および位相制
御部８を備えており、この位相制御部８として、２組の
開閉弁９，１０とバッファタンク１１，１２とからなる
アクティブバッファ型の位相制御部８が用いられてい
る。また、上記コンプレッサーユニット２は、コンプレ
ッサー１３を備えており、このコンプレッサー１３の吐
出口１３ａを高圧ガスライン１４を介してパルスチュー
ブ冷凍機１の吸入口１ａに接続するとともに、コンプレ
ッサー１３の吸入口１３ｂを低圧ガスライン１５を介し
てパルスチューブ冷凍機１の吐出口１ｂに接続してい
る。
【０００６】そして、コンプレッサー１３で昇圧された
高圧ガスを高圧ガスライン１４を通してパルスチューブ
冷凍機１に送り、パルスチューブ冷凍機１から吐出され
る低圧ガスを低圧ガスライン１５を通してコンプレッサ
ー１３に戻している。また、高圧ガス弁３と低圧ガス弁
４とを所定のタイミングで開閉させるとともに、この開
閉に連動させて位相制御部８の開閉弁９，１０を開閉さ
せることにより、パルス管７内のガスが圧縮，膨脹，移
動を行い、寒冷が冷端部６で発生する。
高圧ガスを高圧ガスライン１４を通してパルスチューブ
冷凍機１に送り、パルスチューブ冷凍機１から吐出され
る低圧ガスを低圧ガスライン１５を通してコンプレッサ
ー１３に戻している。また、高圧ガス弁３と低圧ガス弁
４とを所定のタイミングで開閉させるとともに、この開
閉に連動させて位相制御部８の開閉弁９，１０を開閉さ
せることにより、パルス管７内のガスが圧縮，膨脹，移
動を行い、寒冷が冷端部６で発生する。
【０００７】このような冷凍装置では、コンプレッサー
１３で低圧ガスを高圧ガスに昇圧するために動力が必要
である。通常は、連続的に安定して得られる動力とし
て、電力が用いられており、これにより、連続的に寒冷
を発生することができるようになる。
１３で低圧ガスを高圧ガスに昇圧するために動力が必要
である。通常は、連続的に安定して得られる動力とし
て、電力が用いられており、これにより、連続的に寒冷
を発生することができるようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンプ
レッサー１３を用い低圧ガスを高圧ガスに昇圧する場合
には、一般的に、投入する電力は冷凍能力の約３０〜４
０倍が必要とされる。例えば、１ｋＷの冷凍能力であれ
ば約３０〜４０ｋＷもの電力が必要となるが、このよう
な蓄冷型冷凍機の大型化は行われていないのが現状であ
る。そこで、コンプレッサー１３を用いずに、高圧ガス
源を蓄冷型冷凍機に接続することができれば、投入動力
が不要になり、これにより、大きな冷凍能力を持つ冷凍
機を投入動力の必要なコンプレッサーなしで実現するこ
とができるため、その実現が強く望まれている。
レッサー１３を用い低圧ガスを高圧ガスに昇圧する場合
には、一般的に、投入する電力は冷凍能力の約３０〜４
０倍が必要とされる。例えば、１ｋＷの冷凍能力であれ
ば約３０〜４０ｋＷもの電力が必要となるが、このよう
な蓄冷型冷凍機の大型化は行われていないのが現状であ
る。そこで、コンプレッサー１３を用いずに、高圧ガス
源を蓄冷型冷凍機に接続することができれば、投入動力
が不要になり、これにより、大きな冷凍能力を持つ冷凍
機を投入動力の必要なコンプレッサーなしで実現するこ
とができるため、その実現が強く望まれている。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、コンプレッサーユニットが不要な冷凍機運転方
法の提供をその目的とする。
もので、コンプレッサーユニットが不要な冷凍機運転方
法の提供をその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の冷凍機運転方法は、非循環のガス流体の流
れの中に蓄冷型冷凍機を配設し、この蓄冷型冷凍機の下
流側のガス流体の圧力を上流側のガス流体の圧力より少
なくとも０．１ＭＰａ以上低圧にし、この圧力差で蓄冷
型冷凍機を作動させ寒冷を発生させるようにしたという
構成をとる。
め、本発明の冷凍機運転方法は、非循環のガス流体の流
れの中に蓄冷型冷凍機を配設し、この蓄冷型冷凍機の下
流側のガス流体の圧力を上流側のガス流体の圧力より少
なくとも０．１ＭＰａ以上低圧にし、この圧力差で蓄冷
型冷凍機を作動させ寒冷を発生させるようにしたという
構成をとる。
【００１１】すなわち、本発明の冷凍機運転方法は、非
循環のガス流体の流れの中に配設した蓄冷型冷凍機の下
流側のガス流体の圧力を上流側のガス流体の圧力より少
なくとも０．１ＭＰａ以上低圧にし、この圧力差で蓄冷
型冷凍機を作動させ寒冷を発生させるようにしている。
このように、本発明では、上記ガス流体の圧力差を利用
して蓄冷型冷凍機を作動させるようにしているため、コ
ンプレッサーユニットが不要になる。また、上記ガス流
体の流れを形成し続ける限り、連続的に寒冷を発生させ
ることができる。
循環のガス流体の流れの中に配設した蓄冷型冷凍機の下
流側のガス流体の圧力を上流側のガス流体の圧力より少
なくとも０．１ＭＰａ以上低圧にし、この圧力差で蓄冷
型冷凍機を作動させ寒冷を発生させるようにしている。
このように、本発明では、上記ガス流体の圧力差を利用
して蓄冷型冷凍機を作動させるようにしているため、コ
ンプレッサーユニットが不要になる。また、上記ガス流
体の流れを形成し続ける限り、連続的に寒冷を発生させ
ることができる。
【００１２】つぎに、本発明を詳しく説明する。
【００１３】本発明のガス流体としては、天然ガス，窒
素，酸素，空気，水素，二酸化炭素，アルゴン，エチレ
ン，プロパン，ブタン，メタン，エタンのいずれか１種
が用いられるが、これらのうち２種以上を混合したガス
を用いてもよい。また、蓄冷型冷凍機の下流側のガス流
体の圧力を上流側のガス流体の圧力より少なくとも０．
１ＭＰａ以上低圧にする必要があるが、０．５ＭＰａ以
上低圧にすることが好ましい。
素，酸素，空気，水素，二酸化炭素，アルゴン，エチレ
ン，プロパン，ブタン，メタン，エタンのいずれか１種
が用いられるが、これらのうち２種以上を混合したガス
を用いてもよい。また、蓄冷型冷凍機の下流側のガス流
体の圧力を上流側のガス流体の圧力より少なくとも０．
１ＭＰａ以上低圧にする必要があるが、０．５ＭＰａ以
上低圧にすることが好ましい。
【００１４】天然ガスの供給は、通常、供給元から需要
先に至るまでに、高圧，中圧，低圧と３段階の圧力条件
で供給される。これは遠距離供給の場合に、経済的理由
により高圧供給導管径をできるだけ小径にするためであ
る。すなわち、基幹供給ラインは送出ガス量が大きいた
め、高圧にして大量のガスを搬送している。そして、需
要先に近づくにつれ、基幹供給ラインから分岐され、各
分岐供給ラインで減圧弁を用いて減圧している。このた
め、上記供給ラインには数段階の圧力のライン（例え
ば、高圧ライン，中圧ライン，低圧ラインの３段階圧力
のライン）が存在している。
先に至るまでに、高圧，中圧，低圧と３段階の圧力条件
で供給される。これは遠距離供給の場合に、経済的理由
により高圧供給導管径をできるだけ小径にするためであ
る。すなわち、基幹供給ラインは送出ガス量が大きいた
め、高圧にして大量のガスを搬送している。そして、需
要先に近づくにつれ、基幹供給ラインから分岐され、各
分岐供給ラインで減圧弁を用いて減圧している。このた
め、上記供給ラインには数段階の圧力のライン（例え
ば、高圧ライン，中圧ライン，低圧ラインの３段階圧力
のライン）が存在している。
【００１５】そこで、上記減圧弁に代えて、もしくは上
記減圧弁と並列に蓄冷型冷凍機を設け、高圧側供給ライ
ンを蓄冷型冷凍機の吸入口に接続し、それより低い圧力
の低圧側供給ラインを蓄冷型冷凍機の吐出口に接続する
と、蓄冷型冷凍機をコンプレッサーユニットに接続した
のと同様に、高圧と低圧のガスを蓄冷型冷凍機に接続す
ることができ、蓄冷型冷凍機は連続的に寒冷を発生す
る。このように、上記供給ラインを利用すると、蓄冷型
冷凍機を駆動するにあたって、高圧ガスと低圧ガスとを
得るための新たな動力は必要ない。また、コンプレッサ
ーユニットが不要になり、動力が削減できる。しかも、
コンプレッサーユニットは長期運転の場合にメンテナン
ス作業が必要であるが、これを行う必要もなくなり、コ
ストの削減が見込める。
記減圧弁と並列に蓄冷型冷凍機を設け、高圧側供給ライ
ンを蓄冷型冷凍機の吸入口に接続し、それより低い圧力
の低圧側供給ラインを蓄冷型冷凍機の吐出口に接続する
と、蓄冷型冷凍機をコンプレッサーユニットに接続した
のと同様に、高圧と低圧のガスを蓄冷型冷凍機に接続す
ることができ、蓄冷型冷凍機は連続的に寒冷を発生す
る。このように、上記供給ラインを利用すると、蓄冷型
冷凍機を駆動するにあたって、高圧ガスと低圧ガスとを
得るための新たな動力は必要ない。また、コンプレッサ
ーユニットが不要になり、動力が削減できる。しかも、
コンプレッサーユニットは長期運転の場合にメンテナン
ス作業が必要であるが、これを行う必要もなくなり、コ
ストの削減が見込める。
【００１６】また、天然ガスの供給ラインでは、本発明
を採用しない場合（減圧弁だけを用いて減圧する場合）
に、減圧弁および低圧側供給ラインで天然ガスの自由膨
脹によりその温度が低下するため、低圧側供給ラインの
凍結が起こり、破損等の可能性がある。したがって、ガ
ス温度を上昇させる工夫が必要になり、簡便な方法とし
てヒーターを用いて加熱することが行われている。これ
に対し、本発明を採用した場合には、蓄冷型冷凍機から
吐出される天然ガスは温度低下がないため、低圧側供給
ラインでヒーターによる加熱の必要がなく、ヒーター動
力の削減，コストの低下，故障の軽減を図ることができ
る。
を採用しない場合（減圧弁だけを用いて減圧する場合）
に、減圧弁および低圧側供給ラインで天然ガスの自由膨
脹によりその温度が低下するため、低圧側供給ラインの
凍結が起こり、破損等の可能性がある。したがって、ガ
ス温度を上昇させる工夫が必要になり、簡便な方法とし
てヒーターを用いて加熱することが行われている。これ
に対し、本発明を採用した場合には、蓄冷型冷凍機から
吐出される天然ガスは温度低下がないため、低圧側供給
ラインでヒーターによる加熱の必要がなく、ヒーター動
力の削減，コストの低下，故障の軽減を図ることができ
る。
【００１７】本発明の蓄冷式冷凍機としては、ＧＭ冷凍
機，パルスチューブ冷凍機等が挙げられる。パルスチュ
ーブ冷凍機は位相制御機構により様々な種類、例えば、
複数の弁とバッファタンクを組み合わせてなるアクティ
ブバッファ型，ダブルインレット型，オリフィス型等が
あるが、いずれの位相制御機構でもよい。また、位相制
御機構を有しないパルスチューブ冷凍機（ベーシック型
パルスチューブ冷凍機と呼ばれている）でもよい。
機，パルスチューブ冷凍機等が挙げられる。パルスチュ
ーブ冷凍機は位相制御機構により様々な種類、例えば、
複数の弁とバッファタンクを組み合わせてなるアクティ
ブバッファ型，ダブルインレット型，オリフィス型等が
あるが、いずれの位相制御機構でもよい。また、位相制
御機構を有しないパルスチューブ冷凍機（ベーシック型
パルスチューブ冷凍機と呼ばれている）でもよい。
【００１８】本発明の蓄冷式冷凍機は、その冷端部で発
生した寒冷を熱交換させることにより、ガスの液化や冷
却ガスの発生に利用することができる。また、冷凍庫の
寒冷源としても用いることもできる。また、ノイズを減
らし感度を上げることを目的として、センサーを直接も
しくは間接的に冷却することができる。また、超伝導体
を直接もしくは間接的に冷却することもできる。
生した寒冷を熱交換させることにより、ガスの液化や冷
却ガスの発生に利用することができる。また、冷凍庫の
寒冷源としても用いることもできる。また、ノイズを減
らし感度を上げることを目的として、センサーを直接も
しくは間接的に冷却することができる。また、超伝導体
を直接もしくは間接的に冷却することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて説明する。
面にもとづいて説明する。
【００２０】図１は本発明の冷凍機運転方法を用いた冷
凍装置の一実施の形態を示している。図において、２０
は非循環系に形成された天然ガスの供給用パイプライン
（供給ライン）である。この供給用パイプライン２０に
は、減圧弁の代わりにパルスチューブ冷凍機１が配設さ
れている。この実施の形態では、パルスチューブ冷凍機
１として、図５に示すパルスチューブ冷凍機１と同様構
造のものが用いられている。２１はパルスチューブ冷凍
機１の吸入口１ａに接続する高圧ガスパイプライン（す
なわち、上記供給用パイプライン２０の、パルスチュー
ブ冷凍機１より上流側のパイプライン）であり、２２は
パルスチューブ冷凍機１の吐出口１ｂに接続する低圧ガ
スパイプライン（すなわち、上記供給用パイプライン２
０の、パルスチューブ冷凍機１より下流側のパイプライ
ン）である。そして、上記高圧ガスパイプライン２１を
流れる天然ガスの圧力は３ＭＰａに、上記低圧ガスパイ
プライン２２を流れる天然ガスの圧力は０．５ＭＰａに
設定されている。
凍装置の一実施の形態を示している。図において、２０
は非循環系に形成された天然ガスの供給用パイプライン
（供給ライン）である。この供給用パイプライン２０に
は、減圧弁の代わりにパルスチューブ冷凍機１が配設さ
れている。この実施の形態では、パルスチューブ冷凍機
１として、図５に示すパルスチューブ冷凍機１と同様構
造のものが用いられている。２１はパルスチューブ冷凍
機１の吸入口１ａに接続する高圧ガスパイプライン（す
なわち、上記供給用パイプライン２０の、パルスチュー
ブ冷凍機１より上流側のパイプライン）であり、２２は
パルスチューブ冷凍機１の吐出口１ｂに接続する低圧ガ
スパイプライン（すなわち、上記供給用パイプライン２
０の、パルスチューブ冷凍機１より下流側のパイプライ
ン）である。そして、上記高圧ガスパイプライン２１を
流れる天然ガスの圧力は３ＭＰａに、上記低圧ガスパイ
プライン２２を流れる天然ガスの圧力は０．５ＭＰａに
設定されている。
【００２１】上記構成において、供給用パイプライン２
０に１００００Ｎｍ3 ／ｈの天然ガスを供給すると、高
圧ガスパイプライン２１を流れる天然ガスはパルスチュ
ーブ冷凍機１の吸入口１ａからパルスチューブ冷凍機１
内に流入し、パルスチューブ冷凍機１を運転させる。こ
れにより、図５に示すパルスチューブ冷凍機１と同様の
原理で寒冷を発生し、この寒冷を冷端部６から取り出す
ことができるようになる。このときに取り出し可能な寒
冷エネルギーは１６５Ｋの温度で約１６ｋＷとなる。そ
して、パルスチューブ冷凍機１の吐出口１ｂから低圧の
天然ガスが低圧ガスパイプライン２２に吐出され、需要
先に供給される。
０に１００００Ｎｍ3 ／ｈの天然ガスを供給すると、高
圧ガスパイプライン２１を流れる天然ガスはパルスチュ
ーブ冷凍機１の吸入口１ａからパルスチューブ冷凍機１
内に流入し、パルスチューブ冷凍機１を運転させる。こ
れにより、図５に示すパルスチューブ冷凍機１と同様の
原理で寒冷を発生し、この寒冷を冷端部６から取り出す
ことができるようになる。このときに取り出し可能な寒
冷エネルギーは１６５Ｋの温度で約１６ｋＷとなる。そ
して、パルスチューブ冷凍機１の吐出口１ｂから低圧の
天然ガスが低圧ガスパイプライン２２に吐出され、需要
先に供給される。
【００２２】上記のように、この実施の形態では、コン
プレッサーユニットを不要とすることができ、動力・コ
ストが削減できる。また、パルスチューブ冷凍機１で得
られた寒冷をガスの液化等に利用することができる。
プレッサーユニットを不要とすることができ、動力・コ
ストが削減できる。また、パルスチューブ冷凍機１で得
られた寒冷をガスの液化等に利用することができる。
【００２３】図２は本発明の冷凍機運転方法を用いた冷
凍装置の他の実施の形態を示している。この実施の形態
では、上記実施の形態において、高圧ガスパイプライン
２１と低圧ガスパイプライン２２とを接続する分流ガス
パイプライン２３を設け、この分流ガスパイプライン２
３に、ヒーター２５を備えた減圧弁２４を配設してい
る。それ以外の部分は上記実施の形態と同様であり、同
様の部分には同じ符号を付している。
凍装置の他の実施の形態を示している。この実施の形態
では、上記実施の形態において、高圧ガスパイプライン
２１と低圧ガスパイプライン２２とを接続する分流ガス
パイプライン２３を設け、この分流ガスパイプライン２
３に、ヒーター２５を備えた減圧弁２４を配設してい
る。それ以外の部分は上記実施の形態と同様であり、同
様の部分には同じ符号を付している。
【００２４】上記構成において、高圧ガスパイプライン
２１を流れる天然ガスの一部はパルスチューブ冷凍機１
の吸入口１ａからパルスチューブ冷凍機１内に流入し、
上記実施の形態と同様に、パルスチューブ冷凍機１を運
転させる。一方、高圧ガスパイプライン２１を流れる天
然ガスの他部は分流ガスパイプライン２３に分流し、減
圧弁２４で減圧されたのちヒーター２５で加熱されて低
圧ガスパイプライン２２に流入する。
２１を流れる天然ガスの一部はパルスチューブ冷凍機１
の吸入口１ａからパルスチューブ冷凍機１内に流入し、
上記実施の形態と同様に、パルスチューブ冷凍機１を運
転させる。一方、高圧ガスパイプライン２１を流れる天
然ガスの他部は分流ガスパイプライン２３に分流し、減
圧弁２４で減圧されたのちヒーター２５で加熱されて低
圧ガスパイプライン２２に流入する。
【００２５】天然ガスの高圧ガスパイプライン２１の圧
力３ＭＰａ，低圧ガスパイプライン２２の圧力０．５Ｍ
Ｐａで、天然ガスの流量がパルスチューブ冷凍機１側１
００００Ｎｍ3 ／ｈ，減圧弁２４側１００００Ｎｍ3 ／
ｈの場合に、パルスチューブ冷凍機１で発生する寒冷エ
ネルギーは約１６ｋＷとなり、減圧弁２４側には約３５
ｋＷのヒーターが必要となる。
力３ＭＰａ，低圧ガスパイプライン２２の圧力０．５Ｍ
Ｐａで、天然ガスの流量がパルスチューブ冷凍機１側１
００００Ｎｍ3 ／ｈ，減圧弁２４側１００００Ｎｍ3 ／
ｈの場合に、パルスチューブ冷凍機１で発生する寒冷エ
ネルギーは約１６ｋＷとなり、減圧弁２４側には約３５
ｋＷのヒーターが必要となる。
【００２６】上記のように、この実施の形態でも、コン
プレッサーユニットを不要とすることができ、動力・コ
ストが削減できる。また、パルスチューブ冷凍機１で得
られた寒冷をガスの液化等に利用することができる。し
かも、パルスチューブ冷凍機１と減圧弁２４とに流れる
天然ガス量を制御することにより、パルスチューブ冷凍
機１で発生する寒冷量を制御することができる。
プレッサーユニットを不要とすることができ、動力・コ
ストが削減できる。また、パルスチューブ冷凍機１で得
られた寒冷をガスの液化等に利用することができる。し
かも、パルスチューブ冷凍機１と減圧弁２４とに流れる
天然ガス量を制御することにより、パルスチューブ冷凍
機１で発生する寒冷量を制御することができる。
【００２７】図３は本発明の冷凍機運転方法を用いた冷
凍装置のさらに他の実施の形態を示している。この実施
の形態では、図１に示す実施の形態おいて、パルスチュ
ーブ冷凍機１で発生した寒冷を利用し、高圧ガスパイプ
ライン２１から分流させた天然ガスを液化して貯蔵する
ようにしている。図において、３１は液化天然ガスを貯
蔵する貯蔵タンクである。３２は供給用パイプライン２
０の高圧ガスパイプライン２１と貯蔵タンク３１の横側
壁とを連結する第１連結パイプであり、３３は供給用パ
イプライン２０の低圧ガスパイプライン２２と貯蔵タン
ク３１の天井壁とを連結する第２連結パイプである。３
４はパルスチューブ冷凍機１の冷端部６に対応する上記
第１連結パイプ３２の部分に設けられた第１熱交換器で
ある。３５は第１連結パイプ３２の、第１熱交換器３４
と高圧ガスパイプライン２１との間の部分に設けられた
第２熱交換器であり、第２連結パイプ３３の途中部に配
設されている。３６は第１連結パイプ３２の、第１熱交
換器３４と貯蔵タンク３１との間の部分に設けられた流
量調節弁である。３７は貯蔵タンク３１の底壁から延び
る流量調節弁３８付き取り出しパイプである。それ以外
の部分は図１に示す実施の形態と同様であり、同様の部
分には同じ符号を付している。
凍装置のさらに他の実施の形態を示している。この実施
の形態では、図１に示す実施の形態おいて、パルスチュ
ーブ冷凍機１で発生した寒冷を利用し、高圧ガスパイプ
ライン２１から分流させた天然ガスを液化して貯蔵する
ようにしている。図において、３１は液化天然ガスを貯
蔵する貯蔵タンクである。３２は供給用パイプライン２
０の高圧ガスパイプライン２１と貯蔵タンク３１の横側
壁とを連結する第１連結パイプであり、３３は供給用パ
イプライン２０の低圧ガスパイプライン２２と貯蔵タン
ク３１の天井壁とを連結する第２連結パイプである。３
４はパルスチューブ冷凍機１の冷端部６に対応する上記
第１連結パイプ３２の部分に設けられた第１熱交換器で
ある。３５は第１連結パイプ３２の、第１熱交換器３４
と高圧ガスパイプライン２１との間の部分に設けられた
第２熱交換器であり、第２連結パイプ３３の途中部に配
設されている。３６は第１連結パイプ３２の、第１熱交
換器３４と貯蔵タンク３１との間の部分に設けられた流
量調節弁である。３７は貯蔵タンク３１の底壁から延び
る流量調節弁３８付き取り出しパイプである。それ以外
の部分は図１に示す実施の形態と同様であり、同様の部
分には同じ符号を付している。
【００２８】上記構成おいて、高圧ガスパイプライン２
１を流れる天然ガスの一部はパルスチューブ冷凍機１の
吸入口１ａからパルスチューブ冷凍機１内に流入し、図
１に示す実施の形態と同様に、パルスチューブ冷凍機１
を運転させる。一方、高圧ガスパイプライン２１を流れ
る天然ガスの他部は第１連結パイプ３２に分流し、第２
熱交換器３５を通過する間に、第２連結パイプ３３を流
れる液化天然ガスの蒸発ガスと熱交換して冷却され、つ
ぎに、第１熱交換器３４を通過する間に、パルスチュー
ブ冷凍機１の冷端部６で熱交換されて液化されたのち、
貯蔵タンク３１に貯蔵される。この貯蔵タンク３１に貯
蔵された液化天然ガスは、必要に応じて取り出しパイプ
３７を介して取り出され、利用される。また、貯蔵タン
ク３１の上部に溜まる液化天然ガスの蒸発ガスは、第２
熱交換器３５を通る間に、第１連結パイプ３２を流れる
天然ガスと熱交換して昇温されたのち、低圧ガスパイプ
ライン２２に送られる。
１を流れる天然ガスの一部はパルスチューブ冷凍機１の
吸入口１ａからパルスチューブ冷凍機１内に流入し、図
１に示す実施の形態と同様に、パルスチューブ冷凍機１
を運転させる。一方、高圧ガスパイプライン２１を流れ
る天然ガスの他部は第１連結パイプ３２に分流し、第２
熱交換器３５を通過する間に、第２連結パイプ３３を流
れる液化天然ガスの蒸発ガスと熱交換して冷却され、つ
ぎに、第１熱交換器３４を通過する間に、パルスチュー
ブ冷凍機１の冷端部６で熱交換されて液化されたのち、
貯蔵タンク３１に貯蔵される。この貯蔵タンク３１に貯
蔵された液化天然ガスは、必要に応じて取り出しパイプ
３７を介して取り出され、利用される。また、貯蔵タン
ク３１の上部に溜まる液化天然ガスの蒸発ガスは、第２
熱交換器３５を通る間に、第１連結パイプ３２を流れる
天然ガスと熱交換して昇温されたのち、低圧ガスパイプ
ライン２２に送られる。
【００２９】上記のように、この実施の形態では、図１
に示す実施の形態と同様の作用・効果を奏する。しか
も、パルスチューブ冷凍機１の冷端部６の寒冷を利用し
て、貯蔵タンク３１に液化天然ガスを貯蔵することがで
きる。
に示す実施の形態と同様の作用・効果を奏する。しか
も、パルスチューブ冷凍機１の冷端部６の寒冷を利用し
て、貯蔵タンク３１に液化天然ガスを貯蔵することがで
きる。
【００３０】図４は本発明の冷凍機運転方法を用いた冷
凍装置のさらに他の実施の形態を示している。この実施
の形態では、図３に示す実施の形態において、高圧ガス
パイプライン２１の、第１連結パイプ３２より上流側の
部分と低圧ガスパイプライン２２の、第２連結パイプ３
３より下流側の部分とを接続する分流ガスパイプライン
３９を設け、この分流ガスパイプライン３９に、ヒータ
ー４１を備えた減圧弁４０を配設している。それ以外の
部分は図３に示す実施の形態と同様であり、同様の部分
には同じ符号を付している。
凍装置のさらに他の実施の形態を示している。この実施
の形態では、図３に示す実施の形態において、高圧ガス
パイプライン２１の、第１連結パイプ３２より上流側の
部分と低圧ガスパイプライン２２の、第２連結パイプ３
３より下流側の部分とを接続する分流ガスパイプライン
３９を設け、この分流ガスパイプライン３９に、ヒータ
ー４１を備えた減圧弁４０を配設している。それ以外の
部分は図３に示す実施の形態と同様であり、同様の部分
には同じ符号を付している。
【００３１】上記構成において、高圧ガスパイプライン
２１を流れる天然ガスの一部はパルスチューブ冷凍機１
の吸入口１ａからパルスチューブ冷凍機１内に流入し、
図３に示す実施の形態と同様に、パルスチューブ冷凍機
１を運転させる。一方、高圧ガスパイプライン２１を流
れる天然ガスの他部は分流ガスパイプライン３９に分流
し、減圧弁４０で減圧されたのちヒーター４１で加熱さ
れて低圧ガスパイプライン２２に流入する。また、高圧
ガスパイプライン２１を流れる天然ガスの残部は第１連
結パイプ３２に分流し、図３に示す実施の形態と同様の
作用を行う。
２１を流れる天然ガスの一部はパルスチューブ冷凍機１
の吸入口１ａからパルスチューブ冷凍機１内に流入し、
図３に示す実施の形態と同様に、パルスチューブ冷凍機
１を運転させる。一方、高圧ガスパイプライン２１を流
れる天然ガスの他部は分流ガスパイプライン３９に分流
し、減圧弁４０で減圧されたのちヒーター４１で加熱さ
れて低圧ガスパイプライン２２に流入する。また、高圧
ガスパイプライン２１を流れる天然ガスの残部は第１連
結パイプ３２に分流し、図３に示す実施の形態と同様の
作用を行う。
【００３２】上記のように、この実施の形態では、図３
に示す実施の形態と同様の作用・効果を奏する。しか
も、パルスチューブ冷凍機１と減圧弁４０とに流れる天
然ガス量を制御することにより、パルスチューブ冷凍機
１で発生する寒冷量を制御することができる。
に示す実施の形態と同様の作用・効果を奏する。しか
も、パルスチューブ冷凍機１と減圧弁４０とに流れる天
然ガス量を制御することにより、パルスチューブ冷凍機
１で発生する寒冷量を制御することができる。
【００３３】なお、上記各実施の形態では、ガス流体と
して天然ガスを用いているが、これに限定するものでは
なく、窒素，酸素，空気等のガス流体を用いてもよい。
また、パルスチューブ冷凍機に代えて、ＧＭ冷凍機等を
用いてもよい。
して天然ガスを用いているが、これに限定するものでは
なく、窒素，酸素，空気等のガス流体を用いてもよい。
また、パルスチューブ冷凍機に代えて、ＧＭ冷凍機等を
用いてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明の冷凍機運転方法
は、非循環のガス流体の流れの中に配設した蓄冷型冷凍
機の下流側のガス流体の圧力を上流側のガス流体の圧力
より少なくとも０．１ＭＰａ以上低圧にし、この圧力差
で蓄冷型冷凍機を作動させ寒冷を発生させるようにして
いる。このように、本発明では、上記ガス流体の圧力差
を利用して蓄冷型冷凍機を作動させるようにしているた
め、コンプレッサーユニットが不要になる。また、上記
ガス流体の流れを形成し続ける限り、連続的に寒冷を発
生させることができる。
は、非循環のガス流体の流れの中に配設した蓄冷型冷凍
機の下流側のガス流体の圧力を上流側のガス流体の圧力
より少なくとも０．１ＭＰａ以上低圧にし、この圧力差
で蓄冷型冷凍機を作動させ寒冷を発生させるようにして
いる。このように、本発明では、上記ガス流体の圧力差
を利用して蓄冷型冷凍機を作動させるようにしているた
め、コンプレッサーユニットが不要になる。また、上記
ガス流体の流れを形成し続ける限り、連続的に寒冷を発
生させることができる。
【図１】本発明の冷凍機運転方法を用いた冷凍装置の一
実施の形態を示す説明図である。
実施の形態を示す説明図である。
【図２】本発明の冷凍機運転方法を用いた冷凍装置の他
の実施の形態を示す説明図である。
の実施の形態を示す説明図である。
【図３】本発明の冷凍機運転方法を用いた冷凍装置のさ
らに他の実施の形態を示す説明図である。
らに他の実施の形態を示す説明図である。
【図４】本発明の冷凍機運転方法を用いた冷凍装置のさ
らに他の実施の形態を示す説明図である。
らに他の実施の形態を示す説明図である。
【図５】従来例を示す説明図である。
１ パルスチューブ冷凍機
Claims (4)
- 【請求項１】 非循環のガス流体の流れの中に蓄冷型冷
凍機を配設し、この蓄冷型冷凍機の下流側のガス流体の
圧力を上流側のガス流体の圧力より少なくとも０．１Ｍ
Ｐａ以上低圧にし、この圧力差で蓄冷型冷凍機を作動さ
せ寒冷を発生させるようにしたことを特徴とする冷凍機
運転方法。 - 【請求項２】 上記ガス流体が、天然ガス，窒素，酸
素，空気，水素，二酸化炭素，アルゴン，エチレン，プ
ロパン，ブタン，メタン，エタンのうち１種乃至は２種
以上のガスである請求項１記載の冷凍機運転方法。 - 【請求項３】 上記蓄冷型冷凍機が、ＧＭ冷凍機もしく
はパルスチューブ冷凍機である請求項１または２記載の
冷凍機運転方法。 - 【請求項４】 上記ガス流体が天然ガスであり、上記非
循環のガス流体の流れが、天然ガスを高圧ラインから中
圧ライン、または中圧ラインから低圧ライン、もしくは
高圧ラインから低圧ラインへ供給する供給ラインである
請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍機運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001377684A JP3616761B2 (ja) | 2000-12-14 | 2001-12-11 | 冷凍機運転方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000380892 | 2000-12-14 | ||
| JP2000-380892 | 2000-12-14 | ||
| JP2001377684A JP3616761B2 (ja) | 2000-12-14 | 2001-12-11 | 冷凍機運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002243292A true JP2002243292A (ja) | 2002-08-28 |
| JP3616761B2 JP3616761B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=26605852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001377684A Expired - Fee Related JP3616761B2 (ja) | 2000-12-14 | 2001-12-11 | 冷凍機運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3616761B2 (ja) |
-
2001
- 2001-12-11 JP JP2001377684A patent/JP3616761B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3616761B2 (ja) | 2005-02-02 |
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