JP3195986B2

JP3195986B2 - ヘリウムガス供給方法及び装置

Info

Publication number: JP3195986B2
Application number: JP27408691A
Authority: JP
Inventors: 尚男北山
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 1991-10-22
Filing date: 1991-10-22
Publication date: 2001-08-06
Anticipated expiration: 2016-08-06
Also published as: JPH05111609A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘリウム液化機又はヘ
リウム液化冷凍機のヘリウムガス供給方法及び装置に関
し、詳しくは、ヘリウムガスを圧縮してヘリウム液化機
にて液化し、該液化ヘリウムを製品として取り出すヘリ
ウム液化機、又は該液化ヘリウムにより、例えば超電導
マグネットの冷却等、各種の装置を超低温に冷却するた
めに用いられているヘリウム液化冷凍機において、供給
するヘリウムガス又は循環使用するヘリウムガス中の不
純物を除去精製するとともに所定量を制御して供給する
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヘリウム液化機又はヘリウム液化冷凍機
（以下、ヘリウム液化機を含めて、両者をヘリウム液化
冷凍機という）においては、供給又は循環するヘリウム
中に、窒素，酸素，水分，二酸化炭素等の不純物が存在
すると、極低温の熱交換器や配管等の中で固化して流路
を閉塞し、これによって装置の性能が低下したり、連続
運転が不可能となったりする場合がある。

【０００３】このため、ヘリウム液化冷凍機では、ヘリ
ウムガスを液化する液化機の前段に、前記不純物の内、
主として水，二酸化炭素等の高沸点の不純物を除去する
精製設備が設けられている。この精製設備としては、前
記不純物を吸着する吸着剤を充填した吸着器が主に用い
られており、該吸着器を少なくとも２基配設して交互に
精製と再生とに切替え、連続的に不純物を除去するよう
にしている。

【０００４】なお、不純物中の酸素，窒素等の低沸点成
分は、コールドボックス内のヘリウム液化機に設けられ
た内部吸着器により、又は別に液化窒素を使用して吸着
器を冷却する低温精製器等を設けて除去する。

【０００５】図４は、吸着精製装置を用いた従来のヘリ
ウム液化冷凍機の精製供給設備の一例を示すもので、循
環圧縮機１で所定圧力に圧縮されたヘリウムガスは、こ
の精製設備で上記高沸点不純物を除去され、精製されて
管２からヘリウム液化機や各種の被冷却装置を設けたコ
ールドボックス３に供給され、管４から循環圧縮機１の
吸入側に循環する。

【０００６】精製設備は、２基の吸着器５ａ，５ｂを、
精製と再生とに順次切替えて使用するもので、該吸着器
の内部には、モレキュラーシーブス等の周知の吸着剤が
充填されている。

【０００７】例えば、一方の吸着器５ａが不純物を除去
する精製工程にある場合、圧縮されたヘリウムガスは、
該吸着器５ａの入口弁６ａを通って吸着器５ａに導入さ
れ、精製された後、出口弁７ａから前記管２に導出され
る。

【０００８】他方の吸着器５ｂ内の吸着剤の再生は、入
口弁６ｂ，出口弁７ｂを閉じた状態で行われ、まず、ブ
ロー弁８ｂが開いて吸着器５ｂ内を常圧に戻す（減圧工
程）。そして、再生ガス導入管９から、例えば窒素ガス
を再生ガス導入弁１０ｂを介して吸着器５ｂ内に導入す
るとともに、ヒーター１１ｂを作動させて吸着剤を、例
えば１５０℃に加熱し、吸着剤に吸着している水や二酸
化炭素を脱着する（脱着工程）。

【０００９】次に、ブロー弁８ｂ及び再生ガス導入弁１
０ｂを閉じ、排気弁１２ｂを開くとともに、真空ポンプ
１３を作動させて吸着器５ｂ内を真空排気し、再生ガス
を排出する（排気工程）。

【００１０】十分に真空排気した後、排気弁１２ｂを閉
じるとともに、均圧弁１４及び冷却ガス出口弁１５ｂを
開き、精製工程にある吸着器５ａから導出された精製後
のヘリウムガスの一部を吸着器５ｂ内に導入し、吸着器
５ｂ内の吸着剤を冷却して冷却ガス出口弁１５ｂから導
出する（冷却工程）。この冷却ガス出口弁１５ｂから導
出されたヘリウムガスは、図示しない管路により循環圧
縮機１の吸入側の管４に合流して循環する。

【００１１】所定温度に冷却後、冷却ガス出口弁１５ｂ
を閉じて前記精製後のヘリウムガスの一部により吸着器
５ｂ内を精製工程時の圧力に充圧する（充圧工程）。

【００１２】このように、減圧工程，脱着工程，排気工
程，冷却工程，充圧工程を順次行うことにより、精製工
程終了後の吸着剤が再生される。

【００１３】吸着器５ａ，５ｂの精製工程と上記再生の
各段階は、弁６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，１
０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ，１４，１５ａ，１５ｂ
を、別に設けたシーケンサー等（図示せず）からの信号
により所定の順序，タイミング，時間で開閉することに
より行われる。

【００１４】また、循環圧縮機１の吸入側の管４には圧
力指示調節計（ＰＩＣ）１６が設けられ、バイパス弁１
７の開度を調節して管４内の圧力を一定に保つようにし
ている。また、循環圧縮機１の吐出側には圧力指示調節
計（ＰＩＣ）１８が設けられ、ヘリウム貯槽１９に接続
するガス導入弁２０及びガス導出弁２１を開閉して循環
圧縮機１の吐出圧力を一定に保つようにしている。

【００１５】また、適時にこれらＰＩＣ１６，１８によ
り、バイパス弁１７，ガス導入弁２０及びガス導出弁２
１を適切に作動させることにより、循環圧縮機１の圧縮
比を略一定に維持しつつ圧力レベルを変更し、ヘリウム
循環量を調節して冷凍能力の調整を行っている。

【００１６】なお、上記説明では、脱着工程において吸
着剤の加熱を吸着器に設けたヒーターで行う例を挙げた
が、再生ガスを加熱して吸着器に導入する方法もある。
また、吸着剤の冷却を吸着器に設けた冷却器で行う方法
もある。さらに、前記脱着工程に、窒素の代わりに空気
を用いる方法、再生用ヘリウム循環ループを別に設けて
加熱，冷却を行う方法もある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このような、吸着器を
用いたヘリウムガスの精製設備における上記脱着工程や
冷却工程において、吸着剤の加熱や冷却を、吸着器に設
けたヒーターや冷却器で行うと、吸着剤の熱伝導率が低
いために加温効率及び冷却効率が悪く、加温，冷却に長
時間を要する不都合があった。

【００１８】このため、近来は、再生ガスをあらかじめ
ヒーターで加熱してから吸着器に導入し、該加温再生ガ
スで直接吸着剤を加温するとともに、冷却は、他方の吸
着器で精製した精製ヘリウムガスを用いて直接吸着剤を
冷却する方法が多く採用される傾向にある。

【００１９】しかしながら、吸着剤の冷却に精製ヘリウ
ムガスを使用する場合、コールドボックスに導入する精
製ヘリウムガス量が冷却工程時に減少するという不都合
が発生するので、冷却後のヘリウムガスを圧縮機の吸入
側に戻す必要があるために、圧縮機の容量を大きくしな
ければならないという問題も生じる。

【００２０】例えば、冷却工程時以外は、冷却工程時に
合流循環する冷却後のヘリウムガスの量に応じてバイパ
ス弁を開き、圧縮後のヘリウムガスの一部を吸入側に戻
して精製設備に導入するガス量を減らし、コールドボッ
クスに導入する精製ヘリウムガスを一定量に保つように
するとともに、循環圧縮機の処理量を一定に保つように
し、冷却工程時には、バイパス弁を閉じて冷却に使用す
るヘリウムガス量に見合う分、精製設備に導入するガス
量を増やすようにする必要があった。

【００２１】即ち、冷却ガスに使用するヘリウムガス量
を含めた量のガスを処理可能なように圧縮機を大型化す
る必要があり、また、精製設備においても、その分の流
量に見合う余裕を持って設計する必要があった。

【００２２】そこで本発明は、吸着剤の冷却工程におい
ても、精製設備におけるヘリウムガスの全体流量を一定
に保つことができ、圧縮機における流量及びコールドボ
ックスに導入する精製ヘリウムガス量の変動をほとんど
生じることがなく、また、圧縮機を含めた精製設備の小
型化も図れるヘリウム液化機又はヘリウム液化冷凍機の
ヘリウムガス供給方法及び装置を提供することを目的と
している。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のヘリウム液化機又はヘリウム液化冷凍機の
ヘリウムガス供給方法は、ヘリウムガスを圧縮機で圧縮
して切替え使用される複数の吸着器を備えた吸着精製装
置に導入し、該ガス中の不純物を吸着剤に吸着させて精
製後、前記ヘリウム液化機又はヘリウム液化冷凍機に供
給するにあたり、前記吸着器は、供給するヘリウムガス
を導入して吸着剤に接触させ、不純物を吸着除去する精
製工程と、加温再生ガスにより前記吸着剤を所定温度ま
で加温し、吸着剤に吸着している前記不純物を脱着させ
る脱着工程と、該脱着工程後の吸着器内を真空排気する
排気工程と、該排気工程後に前記精製前のヘリウムガス
を導入して冷却する冷却工程とを有し、該冷却工程にあ
る吸着器から導出したヘリウムガスを、前記精製工程に
ある吸着器に導入することを特徴としている。

【００２４】さらに、本発明方法は、上記構成におい
て、前記冷却工程にある吸着器から導出したヘリウムガ
スを、冷却した後、前記精製工程にある吸着器に導入す
ること、前記ヘリウム液化機又はヘリウム液化冷凍機に
供給する前記精製後のヘリウムガスの圧力及び循環圧縮
機の吸入圧力を検出し、該検出値に基づいて供給又は循
環ヘリウム量を調節すること、前記精製工程にある吸着
器の入口弁におけるヘリウムガスの差圧を検出し、該検
出値に基づいて該入口弁の開度を調節し、前記冷却工程
にある吸着器から精製工程にある吸着器に導入するヘリ
ウムガス量を調節すること、前記脱着工程を、ヘリウム
循環ループによる循環ヘリウムにより行うことを特徴と
するものである。

【００２５】また、本発明のヘリウム液化機又はヘリウ
ム液化冷凍機のヘリウムガス供給装置は、ヘリウムガス
を圧縮する圧縮機と、圧縮後のヘリウムガス中の不純物
を吸着剤に吸着させて精製する吸着精製装置とを備え、
該吸着精製装置は、精製工程，脱着工程，排気工程，冷
却工程を有する工程を切替えて運転される複数の吸着器
を有するとともに、精製工程にある吸着器にヘリウムガ
スを導入し、該吸着器から精製後のヘリウムガスを前記
ヘリウム液化機又はヘリウム液化冷凍機に導出する手段
と、脱着工程にある吸着器に加温再生ガスを導入して加
温する手段と、排気工程にある吸着器内のガスを真空排
気する手段と、精製前のヘリウムガスを冷却工程にある
吸着器の入口側に導入する手段と、冷却工程にある吸着
器の出口側から導出されるガスを他の精製工程にある吸
着器の入口側に導入する手段とを備えていることを特徴
としている。

【００２６】加えて、本発明装置は、上記構成におい
て、前記冷却工程にある吸着器の出口側から導出される
ガスを他の精製工程にある吸着器の入口側に導入する手
段は、該ガスを冷却する手段を備えていること、前記ヘ
リウム液化機又はヘリウム液化冷凍機に供給する前記精
製後のヘリウムガスの圧力を検出する手段と、循環圧縮
機の吸入圧力を検出する手段と、該検出値に基づいて供
給又は循環ヘリウム量を調節する手段を設けたこと、前
記吸着器の入口弁における差圧を検出して該検出値に基
づいて前記入口弁の開度を調節する調節計を設けたこと
を特徴とするものである。

【００２７】

【作用】上記のように、精製前のヘリウムガスを吸着
剤の冷却用に用いるとともに、冷却後のガスを精製工程
にある吸着器に導入することにより、この冷却後のガス
も精製ガスとしてコールドボックスに供給することがで
きる。また、これにより、従来のように冷却ガスとして
用いるガスを吸着器処理量に加える必要がないので、吸
着器の小型化や吸着剤の効率向上が図れる。

【００２８】さらに、冷却後のガスを圧縮機の吸入側に
戻さないので、圧縮機はコールドボックス内で必要な量
のヘリウムを供給又は循環させる容量とすることがで
き、従来より小型化することができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。なお、前記図４に示した
従来例と同一要素のものには同一符号を付して、その詳
細な説明は省略する。

【００３０】まず、図１はヘリウム液化冷凍機であり、
図において、一方の吸着器５ａが精製工程にある場合、
循環圧縮機１で所定圧力に圧縮されたヘリウムガスは、
ヘリウムガス導入手段である入口弁６ａを通って吸着器
５ａに導入され、前記同様に不純物が吸着除去されて精
製された後、導出手段である出口弁７ａから管２に導出
され、コールドボックス３に供給される。また、コール
ドボックス３から導出したヘリウムガスは、管４を経て
循環圧縮機１の吸入側に循環する。

【００３１】他方の吸着器５ｂ内の吸着剤の再生は、入
口弁６ｂ，出口弁７ｂを閉じ、ブロー弁８ｂを開いて吸
着器５ｂ内を常圧に戻し（減圧工程）、続いて加温手段
である再生ガス加熱用ヒーター３０を作動させ、再生ガ
ス導入管９から再生ガス、例えば窒素ガスを約２００℃
に加熱して導入するとともに、再生ガス導入弁１０ｂを
開いて加温再生ガスを吸着器５ｂ内に導入する。

【００３２】これにより、吸着器５ｂ内の吸着剤は、加
温ガスに直接加温されて速やかに約１５０℃に昇温し、
吸着している水や二酸化炭素を脱着する（脱着工程）。
脱着した不純物成分を含む再生ガスは、ブロー弁８ｂか
ら系外に排出される。

【００３３】次に、再生ガス加熱用ヒーター３０を止
め、再生ガス導入弁１０ｂを閉じて再生ガスの導入を終
了し、ブロー弁８ｂを閉じて排気弁１２ｂを開くととも
に、真空排気する手段である真空ポンプ１３を作動させ
て、吸着器５ｂ内を例えば１０^-2Ｔｏｒｒ台まで真空排
気し、吸着器５ｂ内の再生ガスを略完全に排出する（排
気工程）。

【００３４】真空排気後は、排気弁１２ｂを閉じるとと
もに、入口弁６ｂを徐々に開いて圧縮後のヘリウムガス
を吸着器５ｂ内に僅かずつ導入し、吸着器５ｂ内を精製
工程時の圧力にする（充圧工程）。この充圧は、後述す
る圧力指示調節計（ＰＩＣ）３４によるコールドボック
ス入口圧力制御が安定して作動する速度に設定すること
が望ましい。充圧終了後、吸着器５ｂ側の冷却器入口弁
３１ｂ及び吸着器５ａ側の冷却器出口弁３２ａを開くと
ともに、吸着器５ａの入口弁６ａを徐々に閉じていく。

【００３５】これにより、循環圧縮機１で圧縮されたヘ
リウムガスは、吸着器５ｂ側の入口弁６ｂから吸着器５
ｂ内に導入され、その内部の吸着剤を直接冷却した後、
吸着器５ｂの出口側から導出し、冷却器入口弁３１ｂか
ら冷却器３３に導入され、常温、即ち精製工程時の温度
に冷却され、冷却器出口弁３２ａを通って精製工程にあ
る吸着器５ａの入口側から吸着器５ａに導入される。

【００３６】吸着器５ａで精製されたヘリウムガスは、
同様に出口弁７ａから管２に導出され、コールドボック
ス３に供給される。

【００３７】即ち、冷却工程にある吸着器５ｂの出口側
から導出される冷却後のヘリウムガスを、他の精製工程
にある吸着器５ａの入口側から吸着器５ａに導入する手
段である冷却器入口弁３１ｂ，冷却器３３，冷却器出口
弁３２ａを介して吸着器５ａに導入して精製するように
構成したことにより、冷却工程時においても、循環圧縮
機１で圧縮したヘリウムガスの全量を精製ガスとしてコ
ールドボックス３内のヘリウム液化機や各種の被冷却装
置に供給することができる。また、精製前のヘリウムガ
スにより吸着剤を直接冷却することにより、冷却に要す
る時間を短縮することができる。

【００３８】従って、従来のように冷却後のガスを循環
圧縮機１に戻す場合に比べて循環圧縮機１の容量を小さ
く設定することが可能となり、また、吸着器及びその周
辺の配管部品における流量も、コールドボックス３内で
使用するヘリウムの量に応じて設定することができ、冷
却ガス量を上乗せする必要が無いため、精製設備全体の
小型化，小容量化を図ることができ、さらにこの結果、
高圧ガス使用設備における様々な制限を緩和することも
可能となる。

【００３９】なお、前記のように圧縮後のヘリウムガス
を冷却工程にある吸着器に通すことにより僅かな圧力損
失を生じるが、精製工程にある吸着器の入口弁を全閉と
し、全てのヘリウムガスを冷却用として使用した場合で
も、圧力損失は、通常の吸着器の場合、０．３〜０．５
ｋｇ／ｃｍ²Ｇ程度であり、ヘリウム液化冷凍機におけ
る圧縮機吐出圧力の９〜１８ｋｇ／ｃｍ²Ｇに比べて十
分に小さいので、圧縮機動力に与える影響はほとんど無
く、従来のように圧縮機の容量を増加する必要があるも
のに比べて、圧縮機動力を低減することができる。

【００４０】加えて、本実施例においては、上記冷却工
程時における僅かな圧力損失や弁切替え開閉時の圧力変
動がコールドボックス３内のヘリウム液化機の運転に影
響を及ぼすことを考慮して、コールドボックス３に精製
ガスを供給する管２に圧力指示調節計（ＰＩＣ）３４を
設け、この調節計３４の検出圧力に応じてヘリウム貯槽
１９に接続するガス導入弁２０及びガス導出弁２１を開
閉し、これによってコールドボックス３に供給するヘリ
ウムガスの圧力を一定に保つようにしている。また、循
環圧縮機１の吸入側に、前記同様にＰＩＣ１６を設ける
とともにバイパス弁１７を設け、これらＰＩＣ１６，３
４により、図示しない制御器を介してバイパス弁１７，
ガス導入弁２０及びガス導出弁２１を制御することによ
り、循環圧縮機１の圧縮比を略一定に維持しつつヘリウ
ム循環系内の循環ヘリウム量を調節して寒冷供給量を最
適量に維持するようにしている。これにより、コールド
ボックス３内のヘリウム液化機を常に最適な状態で運転
することができ、効率の良い運転が行え、動力費等の節
減も図れる。

【００４１】また、上記説明では、精製工程にある吸着
器５ａの入口弁６ａを全閉とし、全てのヘリウムガスを
冷却用として使用する例を挙げたが、冷却用としてのヘ
リウムガスの量は、所定時間内に吸着剤を設定温度まで
冷却できる量ならば特に制限は無く、両入口弁６ａ，６
ｂの開度を適当に調節したり、冷却器入口弁３１ａ，３
１ｂ，冷却器３３，冷却器出口弁３２ａ，３２ｂを有す
る冷却回路における配管の径や弁のサイズ等を適当に設
定したり、オリフィスを挿入したりすることによって、
適度な流量とすることができる。このように冷却ガスの
流量を僅かなものとした場合には、冷却器３３を小型化
あるいは省略することが可能である。

【００４２】図２は、上記冷却用ガスの流量を、再生工
程にある吸着器の入口弁の開度を調節することにより行
うようにした一実施例を示すものである。なお、図１と
同一要素のものには同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。

【００４３】本実施例は、入口弁６ａ，６ｂのそれぞれ
に差圧指示調節計（ＤＰＩＣ）４０ａ，４０ｂを設け
て、この調節計により各入口弁６ａ，６ｂの開度を調節
し、差圧に対応した量のヘリウムガスを冷却用に流すよ
うに構成したものである。

【００４４】即ち、前記実施例と同様に、入口弁６ｂを
徐々に開いていき、吸着器５ｂの充圧が完了した後、吸
着器５ｂ側の冷却器入口弁３１ｂ及び吸着器５ａ側の冷
却器出口弁３２ａを開くとともに、吸着器５ａ側の差圧
指示調節計４０ａを作動させて入口弁６ａを所定の差圧
が得られる開度に調節する。これにより、該差圧に応じ
て、圧縮されたヘリウムガスの一部が、全開状態の入口
弁６ｂから吸着器５ｂを通って入口弁６ａの二次側に流
れる。

【００４５】このように構成することにより、精製設備
を設ける装置のヘリウムガスの流量や吸着器の切替え時
間に応じて差圧指示調節計の設定値を適当に設定すれ
ば、冷却ガスを最適な流量とすることができ、冷却器の
小型化によりコストダウンを図れる。

【００４６】図３は、再生用ヘリウム循環ループを別に
設けて吸着剤の加熱脱着工程を行う場合の実施例を示す
ものである。なお、前記図１と同一要素のものには同一
符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【００４７】上記再生用ヘリウム循環ループは、両吸着
器５ａ，５ｂの各入口弁６ａ，６ｂ出口側より分岐した
経路に循環ループ入口弁４１ａ，４１ｂを設けるととも
に、各出口弁７ａ，７ｂ入口側より分岐した経路に循環
ループ出口弁４２ａ，４２ｂを設けて循環経路４３を形
成し、該経路４３に冷却器４４，ブロワー４５，ヘリウ
ムガスヒーター４６を設けたものである。

【００４８】今、吸着器５ｂを再生する工程にあるとす
ると、まず、上記入口弁６ｂ，出口弁７ｂ，循環ループ
入口弁４１ａ，循環ループ出口弁４２ａが閉じた状態
で、循環ループ入口弁４１ｂ，循環ループ出口弁４２ｂ
及びブロー弁８ｂを開き、吸着器５ｂ及び循環経路４３
内を略大気圧とする。

【００４９】次に、ブロー弁８ｂを閉じ、ブロワー４５
を起動するとともにヘリウムガスヒーター４６を作動さ
せ、吸着器５ｂ及び循環経路４３内に加熱ヘリウムガス
を循環させる。これにより吸着器５ｂ内の吸着剤は前記
同様に加熱されて不純物を脱着し、脱着された水分及び
二酸化炭素の内、水分は冷却器４４で冷却されて凝縮
し、ドレーン弁４７から適宜系外に排出される。

【００５０】所定時間上記脱着工程を行った後、ブロワ
ー４５及びヘリウムガスヒーター４６を止めるととも
に、弁１２ｂを開いて真空ポンプ１３を起動し、吸着器
５ｂ及び循環経路４３内を排気する。これにより吸着器
５ｂから脱着した二酸化炭素が系外に排出される。この
後、前記同様の操作により冷却工程を行い、吸着器５ｂ
を冷却する。

【００５１】このように再生用ヘリウム循環ループを設
けて再生を行う方法は、ヘリウム以外のガスを全く系内
に導入しないでヘリウム液化冷凍機の運転を行うことが
できるという利点を有する反面、真空ポンプ１３により
排気する際に、若干のヘリウムガスを系外に放出しなけ
ればならないという欠点もある。

【００５２】なお、上記各実施例においては、ヘリウム
を循環使用するヘリウム液化冷凍機を例示して説明した
が、液化ヘリウムを製品として取り出すヘリウム液化機
においては、ヘリウムガスを循環させずに、液として取
り出す分をガスで供給する部分が異なるのみで、その他
は同様に構成することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
吸着剤の冷却に精製前のヘリウムガスを用いるととも
に、冷却後のガスを精製工程にある吸着器に導入して精
製後、ヘリウム液化機又はヘリウム液化冷凍機に供給又
は循環するので、圧縮後のヘリウムガスを無駄なく使用
することができ、圧縮機における流量変動や、供給先の
ヘリウム液化機における流量変動及び圧力変動を低減す
ることができる。

【００５４】また、圧縮機や吸着精製設備を、供給又は
循環使用するヘリウムの量に合わせて設計でき、従来の
ように冷却ガスの量を上乗せする必要がないので、これ
らの設備を小型化でき、製作及び運転コストの削減を図
れる。

【００５５】さらに、吸着剤の再生時の加熱と冷却を、
あらかじめ昇温した加温再生ガスと再生前のヘリウムガ
スとで行うので、吸着剤を直接加温・冷却でき、再生に
要する時間を短縮できる。これにより、使用する吸着剤
の量を低減でき、上記処理ガス量の低減と併せて精製設
備の一層の小型化が図れる。

【００５６】したがって、ヘリウム液化冷凍機を用いて
極低温環境を作り出す各種設備、例えば超電導マグネッ
トの冷却設備等に好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す系統図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す系統図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示す系統図であ
る。

【図４】従来の精製設備の一例を示す系統図である。

【符号の説明】

１…循環圧縮機３…コールドボックス５ａ，５
ｂ…吸着器６ａ，６ｂ…入口弁７ａ，７ｂ…出口弁８ａ，
８ｂ…ブロー弁９…再生ガス導入管１０ａ，１０ｂ…再生ガス導入
弁１２ａ，１２ｂ…排気弁１３…真空ポンプ１９
…ヘリウム貯槽２０…ガス導入弁２１…ガス導出弁３０…再生
ガス加熱用ヒーター３１ａ，３１ｂ…冷却器入口弁３２ａ，３２ｂ…冷
却器出口弁３３…冷却器３４…圧力指示調節計４０ａ，４
０ｂ…差圧指示調節計

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ヘリウム液化機又はヘリウム液化冷凍機
にヘリウムガスを精製して供給又は循環する方法におい
て、前記ヘリウムガスを圧縮機で圧縮して切替え使用さ
れる複数の吸着器を備えた吸着精製装置に導入し、該ガ
ス中の不純物を吸着剤に吸着させて精製後、前記ヘリウ
ム液化機又はヘリウム液化冷凍機に供給するにあたり、
前記吸着器は、供給するヘリウムガスを導入して吸着剤
に接触させ、不純物を吸着除去する精製工程と、加温再
生ガスにより前記吸着剤を所定温度まで加温し、吸着剤
に吸着している前記不純物を脱着させる脱着工程と、該
脱着工程後の吸着器内を真空排気する排気工程と、該排
気工程後に前記精製前のヘリウムガスを導入して冷却す
る冷却工程とを有し、該冷却工程にある吸着器から導出
したヘリウムガスを、前記精製工程にある吸着器に導入
することを特徴とするヘリウムガス供給方法。
【請求項２】前記冷却工程にある吸着器から導出した
ヘリウムガスを、冷却した後、前記精製工程にある吸着
器に導入することを特徴とする請求項１記載のヘリウム
ガス供給方法。
【請求項３】前記ヘリウム液化機又はヘリウム液化冷
凍機に供給する前記精製後のヘリウムガスの圧力及び圧
縮機の吸入圧力を検出し、該検出値に基づいて供給又は
循環ヘリウム量を調節することを特徴とする請求項１記
載のヘリウムガス供給方法。
【請求項４】前記精製工程にある吸着器の入口弁にお
けるヘリウムガスの差圧を検出し、該検出値に基づいて
該入口弁の開度を調節し、前記冷却工程にある吸着器か
ら精製工程にある吸着器に導入するヘリウムガス量を調
節することを特徴とする請求項１記載のヘリウムガス供
給方法。
【請求項５】前記脱着工程は、ヘリウム循環ループに
よる循環ヘリウムにより行うことを特徴とする請求項１
記載のヘリウムガス供給方法。
【請求項６】ヘリウム液化機又はヘリウム液化冷凍機
にヘリウムガスを精製して供給又は循環する装置におい
て、前記ヘリウムガスを圧縮する圧縮機と、圧縮後のヘ
リウムガス中の不純物を吸着剤に吸着させて精製する吸
着精製装置とを備え、該吸着精製装置は、精製工程，脱
着工程，排気工程，冷却工程を有する工程を切替えて運
転される複数の吸着器を有するとともに、精製工程にあ
る吸着器にヘリウムガスを導入し、該吸着器から精製後
のヘリウムガスを前記ヘリウム液化機又はヘリウム液化
冷凍機に導出する手段と、脱着工程にある吸着器に加温
再生ガスを導入して加温する手段と、排気工程にある吸
着器内のガスを真空排気する手段と、精製前のヘリウム
ガスを冷却工程にある吸着器の入口側に導入する手段
と、冷却工程にある吸着器の出口側から導出されるガス
を他の精製工程にある吸着器の入口側に導入する手段と
を備えていることを特徴とするヘリウムガス供給装置。
【請求項７】前記冷却工程にある吸着器の出口側から
導出されるガスを他の精製工程にある吸着器の入口側に
導入する手段は、該ガスを冷却する手段を備えているこ
とを特徴とする請求項６記載のヘリウムガス供給装置。
【請求項８】前記ヘリウム液化機又はヘリウム液化冷
凍機に供給する前記精製後のヘリウムガスの圧力を検出
する手段と、前記圧縮機の吸入圧力を検出する手段と、
該検出値に基づいて供給又は循環ヘリウム量を調節する
手段とを設けたことを特徴とする請求項６記載のヘリウ
ムガス供給装置。
【請求項９】前記吸着器の入口弁における差圧を検出
して該検出値に基づいて前記入口弁の開度を調節する調
節計を設けたことを特徴とする請求項６記載のヘリウム
ガス供給装置。