JP3581989B2

JP3581989B2 - Adsorber for helium liquefaction refrigerator

Info

Publication number: JP3581989B2
Application number: JP05735194A
Authority: JP
Inventors: 稔堅田
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JPH07265636A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、容器内に充填した吸着剤の再生を、容器周壁に設けた加熱手段により加熱しながら行う外部加熱方式のヘリウム液化冷凍機用の吸着器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種液体やガス中の不純物を除去するための手段として、不純物成分を吸着除去する吸着器が使用されており、例えば、ヘリウム液化冷凍機には、冷媒であるヘリウム中に圧縮機で混入した酸素，窒素，水素，炭化水素等の不純物を除去するための吸着器が設けられている。このような吸着器では、充填した吸着剤が吸着する不純物で飽和したときには、吸着剤を加熱するなどして不純物を脱着させ、吸着剤を再生して再使用できるようにしている。
【０００３】
上記吸着剤を加熱して再生する方式としては、吸着器の外部から電熱ヒーター等を用いて内部の吸着剤を加熱する外部加熱方式や、加熱ガスを吸着器に流して加熱ガスにより吸着剤を直接加熱する方法が一般に採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヘリウム液化冷凍機において、加熱ガスを用いる方法では、例えば、加熱ガスとして窒素ガスを用いた場合には、再生に用いる窒素ガスが吸着剤に残留し、冷媒であるヘリウムを汚染してしまうおそれがあった。また、加熱ガスにヘリウムを使用した場合は、高価なヘリウムを大量に消費することになる。さらに、加熱ガスとして用いたヘリウムを再利用するためには、ブロワーをはじめとする設備を設けなければならず、装置コストが増大してしまう。
【０００５】
一方、外部加熱方式の吸着器では、ヘリウムを汚染するおそれはないが、吸着器の径を大きくすると、吸着器中心部の吸着剤を十分に加熱することができず、吸着剤の再生が不十分になったり、再生に長時間を要するなどの不都合があった。また、他の各種装置に設けられている吸着器でも、大径の吸着器の場合には、吸着剤の再生を外部加熱方式で行うことが困難であった。
【０００６】
そこで本発明は、直径の大きな吸着器においても、外部加熱方式で内部の吸着剤を十分に再生温度まで加熱することができるヘリウム液化冷凍機用の吸着器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明の吸着器は、容器内に充填した吸着剤を、容器外周壁に設けた電熱ヒーターにより加熱して再生する外部加熱方式のヘリウム液化冷凍機用の吸着器において、Ｌ字状に折曲した熱伝導性の高い板材からなる伝熱部材の両端を前記容器内壁に溶接にて固着して、前記伝熱部材を容器内壁から容器中心部に向けて突出したことを特徴としている。
【０００８】
【作用】
上記構成によれば、吸着剤の再生時に吸着器を構成する容器を外部から加熱すると、その熱が伝熱部材を介して容器中心部まで伝わり、中心部に充填された吸着剤を加熱する。したがって、容器中心部の吸着剤も十分に加熱再生することができる。
【０００９】
【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。
図１及び図２に示す吸着器１は、円筒状の容器２の下部に処理ガス導入口３を、上部に処理ガス導出口４と吸着剤充填口５をそれぞれ備えるとともに、容器２の胴部外周に電熱ヒーター６を設けた、いわゆる外部加熱方式の吸着器であって、吸着剤は、容器上下に配設されたフィルターパッド７，８間に充填される。なお、前記処理ガス導入口３と処理ガス導出口４とは、上下逆に設け、ガスの流れを逆方向にしてもよい。また、フィルターパッド７，８は、ウール状のセラミックフィルター（例えば、商品名セラフェルト）であり、上又は下の一方でもよい。
【００１０】
そして、上記容器２の内部には、複数の伝熱部材１０，１０が設けられている。この伝熱部材１０は、容器内壁に溶接により取付けられるもので、熱伝導性の高い材料、例えばアルミニウムやステンレススチール等により形成されている。特に、ヘリウム液化冷凍機に使用される吸着器１の材質は、低温脆性を起こさないアルミニウムやステンレススチールが用いられているので、これらと同じ材質のものを用いることが好ましく、特に、熱伝導率の高いアルミニウムが適している。
【００１１】
このように吸着器１の内部に伝熱部材１０を設けることにより、吸着剤の加熱再生時に電熱ヒーター６で加熱された容器２の熱を、伝熱部材１０の熱伝導により容器中心部まで伝えることができる。
【００１２】
したがって、容器２の中心部に充填されている吸着剤を、上記伝熱部材１０を介して加熱することができ、容器２内に充填されている吸着剤を容器周壁と伝熱部材１０の両方から加熱するので、吸着剤全体を満遍なく容易に再生温度まで加熱することができる。
【００１３】
上記伝熱部材１０の形状や設置位置は、吸着器１を通過する流体の大きな流通抵抗とならず、また、吸着剤の充填にも大きな影響を与えないような範囲で任意に設定することができる。本実施例に示す伝熱部材１０は、容器２の半径に相当するものを経線上に上下方向に交互に設置している。また、平板にフィンを設けて表面積を増大させたり、適宜に屈曲させることもでき、例えば、図２に示すように、Ｌ字状に折曲した板材からなる伝熱部材１０の両端を容器２の内壁に固着する。特に、図２に示すＬ字状の伝熱部材１０は、該伝熱部材１０の温度分布による熱応力を除去できるという効果もある。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のヘリウム液化冷凍機用の吸着器は、容器内壁に、容器中心部方向に突出する伝熱部材を設けたから、容器内に充填されている吸着剤を外部加熱により加熱再生する際に、容器中心部に充填されている吸着剤を伝熱部材を介して容易に加熱することができる。したがって、直径の大きな吸着器の場合でも、吸着剤の再生に外部加熱方式を採用することが可能となり、吸着剤全体を容易に再生温度まで加熱できるので、吸着剤を十分に再生できるとともに、再生時間も短縮することができる。
【００１６】
また、本発明のヘリウム液化冷凍機用の吸着器は、吸着剤の再生時に冷媒ガスを窒素等で汚染するおそれがない外部加熱方式を採用でき、また、吸着器の径を大きくして効率のよい吸着操作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す吸着器の縦断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【符号の説明】
１…吸着器、２…容器、３…処理ガス導入口、４…処理ガス導出口、５…吸着剤充填口、６…電熱ヒーター、７，８…フィルターパッド、１０…伝熱部材[0001]
[Industrial applications]
The present invention, the regeneration of the adsorbent filled in the container, to adsorber for helium liquefaction refrigerator external heating method performed while heating by a heating means provided in the container wall.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, adsorbers that adsorb and remove impurity components have been used as means for removing impurities in various liquids and gases.For example, a helium liquefaction refrigerator has a compressor in helium as a refrigerant. An adsorber is provided for removing impurities such as mixed oxygen, nitrogen, hydrogen, and hydrocarbons. In such an adsorber, when the filled adsorbent is saturated with the adsorbed impurities, the adsorbent is desorbed by heating or the like, and the adsorbent is regenerated and reused.
[0003]
As a method of heating and regenerating the adsorbent, an external heating method of heating the internal adsorbent using an electric heater or the like from the outside of the adsorber, or a method of flowing a heated gas to the adsorber to remove the adsorbent by the heated gas A direct heating method is generally employed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a method using a heating gas in a helium liquefaction refrigerator, for example, when nitrogen gas is used as a heating gas, nitrogen gas used for regeneration remains in the adsorbent and contaminates helium as a refrigerant. There was a fear. When helium is used as the heating gas, expensive helium is consumed in large quantities. Further, in order to reuse helium used as a heating gas, equipment such as a blower must be provided, which increases the cost of the apparatus.
[0005]
On the other hand, in the case of an externally heated adsorber, there is no risk of contaminating helium, but if the diameter of the adsorber is increased, the adsorbent in the center of the adsorber cannot be sufficiently heated, and regeneration of the adsorbent is not possible. There were inconveniences, such as being sufficient and requiring a long time for reproduction. In addition, even in the case of a large-diameter adsorber, it is difficult to regenerate the adsorbent by an external heating method even in an adsorber provided in various other apparatuses.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an adsorber for a helium liquefaction refrigerator that can sufficiently heat an internal adsorbent to a regeneration temperature by an external heating method even in an adsorber having a large diameter.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the adsorber of the present invention, the adsorbent filled in the container, adsorber for helium liquefaction refrigerator external heating method for reproducing by heating by an electric heater provided outside of the container wall In (2), both ends of a heat transfer member made of a plate material having high thermal conductivity bent in an L shape are fixed to the inner wall of the container by welding, and the heat transfer member protrudes from the inner wall of the container toward the center of the container . It is characterized by:
[0008]
[Operation]
According to the above configuration, when the container constituting the adsorber is heated from the outside during regeneration of the adsorbent, the heat is transmitted to the center of the container via the heat transfer member, and the adsorbent filled in the center is heated. Therefore, the adsorbent at the center of the container can be sufficiently heated and regenerated.
[0009]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on one embodiment shown in the drawings.
The adsorber 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a processing gas inlet 3 at a lower portion of a cylindrical container 2, a processing gas outlet 4 and an adsorbent filling port 5 at an upper portion, and a body of the container 2. This is a so-called external heating type adsorber provided with an electric heater 6 on the outer periphery, and the adsorbent is filled between the filter pads 7 and 8 disposed above and below the container. The processing gas inlet 3 and the processing gas outlet 4 may be provided upside down so that the gas flows in opposite directions. In addition, the filter pads 7 and 8 are wool-shaped ceramic filters (for example, trade name: Serafeld), and may be one of upper and lower.
[0010]
A plurality of heat transfer members 10 are provided inside the container 2. The heat transfer member 10 is intended to more attached to welding the inner wall of the vessel, high thermal conductivity material, and is formed by, for example, aluminum or stainless steel. In particular, since the material of the adsorber 1 used in the helium liquefaction refrigerator is aluminum or stainless steel that does not cause low-temperature brittleness, it is preferable to use the same material as these materials. High aluminum is suitable.
[0011]
By providing the heat transfer member 10 inside the adsorber 1 as described above, the heat of the container 2 heated by the electric heater 6 at the time of heating and regeneration of the adsorbent is transmitted to the center of the container by the heat conduction of the heat transfer member 10. be able to.
[0012]
Therefore, an adsorbent is filled in the center of the container 2, both of the heat transfer member 10 can be heated through the adsorbent container wall that is filled in the container 2 and the heat transfer member 10 , The entire adsorbent can be easily and evenly heated to the regeneration temperature.
[0013]
The shape and installation position of the heat transfer member 10 may be arbitrarily set within a range that does not cause a large flow resistance of the fluid passing through the adsorber 1 and does not significantly affect the filling of the adsorbent. it can. Heat transfer member 10 shown in this embodiment, that has established an even to you corresponds to the radius of the vessel 2 alternately in the vertical direction on the meridian. Further, it is possible to increase the surface area by providing fins on a flat plate, or to bend appropriately. For example, as shown in FIG. 2 , both ends of a heat transfer member 10 made of a plate material bent in an L-shape It secured to the inner wall. In particular, the heat transfer member 1 0 L-shaped as shown in FIG. 2, there is also an effect that can remove heat stress due to the temperature distribution of the heat transfer member 10.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, the adsorber for the helium liquefaction refrigerator of the present invention is provided with a heat transfer member projecting toward the center of the container on the inner wall of the container, so that the adsorbent filled in the container is heated by external heating. At the time of heating and regeneration, the adsorbent filled in the center of the container can be easily heated via the heat transfer member. Therefore, even in the case of an adsorber having a large diameter, it is possible to employ an external heating method for the regeneration of the adsorbent, and the entire adsorbent can be easily heated to the regeneration temperature. Time can also be reduced.
[0016]
Further , the adsorber for a helium liquefaction refrigerator of the present invention can employ an external heating method that does not cause the possibility of contaminating the refrigerant gas with nitrogen or the like during regeneration of the adsorbent. Good adsorption operation can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an adsorber showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Adsorber, 2 ... Container, 3 ... Processing gas inlet, 4 ... Processing gas outlet, 5 ... Adsorbent filling port, 6 ... Electric heater, 7, 8 ... Filter pad, 10 ... Heat transfer member

Claims

The adsorbent packed into the container, the adsorber for helium liquefaction refrigerator external heating method for reproducing by heating by an electric heater provided outside of the container wall, high thermal conductivity which is bent into an L-shaped plate member An adsorber for a helium liquefaction refrigerator , characterized in that both ends of a heat transfer member composed of: are fixed to the inner wall of the container by welding, and the heat transfer member protrudes from the inner wall of the container toward the center of the container .