JPH01269875A - 液化冷凍装置の液化制御方法および装置 - Google Patents
液化冷凍装置の液化制御方法および装置Info
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- JPH01269875A JPH01269875A JP63098154A JP9815488A JPH01269875A JP H01269875 A JPH01269875 A JP H01269875A JP 63098154 A JP63098154 A JP 63098154A JP 9815488 A JP9815488 A JP 9815488A JP H01269875 A JPH01269875 A JP H01269875A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は液化冷凍装置の液化制御方法および装置に係り
、特に、膨張タービンと膨張弁とを用いて液化させるも
のに好適な液化冷凍装置の液化制御方法および装置に関
するものである。
、特に、膨張タービンと膨張弁とを用いて液化させるも
のに好適な液化冷凍装置の液化制御方法および装置に関
するものである。
［従来の技術］
従来の液化冷凍装置、例えば、ヘリウム液化冷凍装置は
、最低温部において、膨張弁により高圧ヘリウムガスを
等エンタルピ膨張させ、ヘリウムガスの一部を液化させ
るものが多かった。しかし、膨張弁による等エンタルピ
膨張では比較的効率が悪いので、膨張タービンによって
臨界圧まで等エントロピ膨張させ、臨界圧以降は膨張弁
によって等エンタルピ膨張させてヘリウムガスの一部を
液化させる方法も用いられている。
、最低温部において、膨張弁により高圧ヘリウムガスを
等エンタルピ膨張させ、ヘリウムガスの一部を液化させ
るものが多かった。しかし、膨張弁による等エンタルピ
膨張では比較的効率が悪いので、膨張タービンによって
臨界圧まで等エントロピ膨張させ、臨界圧以降は膨張弁
によって等エンタルピ膨張させてヘリウムガスの一部を
液化させる方法も用いられている。
なお、この種の装置として関連するものには、例えば、
特開昭５９−１３４４６０号公報、特開昭６０−１６４
１８２号公報等が挙げれられる。
特開昭５９−１３４４６０号公報、特開昭６０−１６４
１８２号公報等が挙げれられる。
〔発明が解決しようとする課題］
上記従来技術は、膨張タービンでのヘリウムガスの液化
を防止し、液化ヘリウムが高速回転しているローターブ
レードに衝撃的にあたってプレードを損傷させないよう
に考慮されているが、液化冷凍装置の予冷な効率的に行
なう点については配慮されていなかった０本発明の目的
は、予冷段階を含め液化冷装置を効率良く運転すること
のできる液化冷凍装置の液化制御方法および装置を提供
することにある。
を防止し、液化ヘリウムが高速回転しているローターブ
レードに衝撃的にあたってプレードを損傷させないよう
に考慮されているが、液化冷凍装置の予冷な効率的に行
なう点については配慮されていなかった０本発明の目的
は、予冷段階を含め液化冷装置を効率良く運転すること
のできる液化冷凍装置の液化制御方法および装置を提供
することにある。
上記目的は、膨張タービンの下流側に配置される膨張弁
の上流側の圧力および温度によって膨張弁開度を制御す
る方法とすることにより達成される。
の上流側の圧力および温度によって膨張弁開度を制御す
る方法とすることにより達成される。
また、膨張タービンの下流側に配置される膨張弁の上流
側に圧力測定手段および温度測定手段を設け、圧力測定
手段および温度測定手段からの測定値と設定値とを比較
演算し膨張弁を制御する膨張弁制御装置を設けた装置と
することにより達成される。
側に圧力測定手段および温度測定手段を設け、圧力測定
手段および温度測定手段からの測定値と設定値とを比較
演算し膨張弁を制御する膨張弁制御装置を設けた装置と
することにより達成される。
［作 用］
膨張弁の上流側の圧力と温度とを測定することにより、
膨張タービンを出た冷媒ガスの状態が分かる。温度が臨
界温度に達つしていない場合、圧力は臨界圧力以下にあ
っても液化せず、そのときの液化しない圧力はＴ−３線
図から求められ、測定圧力が該圧力になるまでは膨張弁
を開方向に制御でき、これによって、膨張タービンによ
りさらに効率の良いエントロピ膨張をさせることができ
る。
膨張タービンを出た冷媒ガスの状態が分かる。温度が臨
界温度に達つしていない場合、圧力は臨界圧力以下にあ
っても液化せず、そのときの液化しない圧力はＴ−３線
図から求められ、測定圧力が該圧力になるまでは膨張弁
を開方向に制御でき、これによって、膨張タービンによ
りさらに効率の良いエントロピ膨張をさせることができ
る。
以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。
明する。
第１図は液化冷凍装置として、例えば、ヘリウム液化冷
凍装置を示すが、本発明はこれに限定されるものではな
い６ 圧縮機１の吐出側および吸込側はコールドボックス２内
につながり、コールドボックス２は極低温移送配管８．
９を介して被冷却体１０につながる。
凍装置を示すが、本発明はこれに限定されるものではな
い６ 圧縮機１の吐出側および吸込側はコールドボックス２内
につながり、コールドボックス２は極低温移送配管８．
９を介して被冷却体１０につながる。
コールドボックス２内において、圧縮機１の吐出側のラ
イン、すなわち、高圧ラインは熱交換器３ａないし３Ｃ
を介して流量調整弁である大口弁５につながる。大口弁
５からは中圧ラインとして膨張タービン６につながり、
さらに膨張弁７につながる。膨張弁７からは低圧ライン
として極低温移送配管８を介して被冷却体１０につなが
る。被冷却体ｌＯからは低圧戻りラインとして極低温移
送配管９を介して熱交換器３ｃにつながり、ここからは
熱交換器３ｃないし３ａを順次介して圧縮機ｌの吸込側
につながる。ここで、膨張機、この場合、膨張タービ〕
／４のラインは、熱交換器３ａと３ｂとの間の高圧ライ
ンから分岐し、熱交換器３ｃと３ｂとの間の低圧戻りラ
インに合流する。
イン、すなわち、高圧ラインは熱交換器３ａないし３Ｃ
を介して流量調整弁である大口弁５につながる。大口弁
５からは中圧ラインとして膨張タービン６につながり、
さらに膨張弁７につながる。膨張弁７からは低圧ライン
として極低温移送配管８を介して被冷却体１０につなが
る。被冷却体ｌＯからは低圧戻りラインとして極低温移
送配管９を介して熱交換器３ｃにつながり、ここからは
熱交換器３ｃないし３ａを順次介して圧縮機ｌの吸込側
につながる。ここで、膨張機、この場合、膨張タービ〕
／４のラインは、熱交換器３ａと３ｂとの間の高圧ライ
ンから分岐し、熱交換器３ｃと３ｂとの間の低圧戻りラ
インに合流する。
この場合、中圧ラインの大口弁５と膨張タービン６との
間には圧力計１１および温度計１２が設けＣあり、膨張
タービン６には回転計１３が設けてあり、膨張タービン
６と膨張弁７との間には圧力計１４および温度計１５が
設けである。圧力計１１、温度計１２、回転計１３およ
び圧力計１４の測定信号は入口弁制御装置１６に入力さ
れ、大口弁制御装置１６からは大口弁５に制御信号が出
力される。また、圧力計１４および温度計１５の測定信
号は膨張弁制御装置１７に入力され、膨張弁制御装置１
７からは膨張弁７に制御信号が出力される。
間には圧力計１１および温度計１２が設けＣあり、膨張
タービン６には回転計１３が設けてあり、膨張タービン
６と膨張弁７との間には圧力計１４および温度計１５が
設けである。圧力計１１、温度計１２、回転計１３およ
び圧力計１４の測定信号は入口弁制御装置１６に入力さ
れ、大口弁制御装置１６からは大口弁５に制御信号が出
力される。また、圧力計１４および温度計１５の測定信
号は膨張弁制御装置１７に入力され、膨張弁制御装置１
７からは膨張弁７に制御信号が出力される。
次に、上記のように構成されたヘリウム液化冷凍装置の
動作について説明する。
動作について説明する。
圧縮機１で圧縮されたヘリウムガスは、コールドボック
ス２に入り、熱交換器３ａないし３Ｃにおいて戻りヘリ
ウムガスと熱交換する。高圧ラインの一部のガスは、膨
張タービン４で膨張し寒冷を発生した後、低圧戻りライ
ンに合流する。高圧ラインの他のガスは、熱交換器３ａ
ないし３Ｃにより極低温状態に至り、大口弁５を介して
膨張タービン６でエントロピ膨張し、さらに膨張弁７で
エンタルピ膨張してミスト状になり、低温移送管８を通
って被冷却体１０に送られる。被冷却体１０を冷したヘ
リウムガスは、再び、別の低温移送管９を通って、コー
ルドボックス２に入り、低圧戻りラインを通って圧縮機
ｌ吸入側へ戻る。なお、この場合、熱交換器３ａないし
３ｃおよび膨張タービン４は、説明を簡単にするため簡
単な構成にしであるが、極低温ガスを発生させる構成と
しては種々あり、これに限られるものではない。
ス２に入り、熱交換器３ａないし３Ｃにおいて戻りヘリ
ウムガスと熱交換する。高圧ラインの一部のガスは、膨
張タービン４で膨張し寒冷を発生した後、低圧戻りライ
ンに合流する。高圧ラインの他のガスは、熱交換器３ａ
ないし３Ｃにより極低温状態に至り、大口弁５を介して
膨張タービン６でエントロピ膨張し、さらに膨張弁７で
エンタルピ膨張してミスト状になり、低温移送管８を通
って被冷却体１０に送られる。被冷却体１０を冷したヘ
リウムガスは、再び、別の低温移送管９を通って、コー
ルドボックス２に入り、低圧戻りラインを通って圧縮機
ｌ吸入側へ戻る。なお、この場合、熱交換器３ａないし
３ｃおよび膨張タービン４は、説明を簡単にするため簡
単な構成にしであるが、極低温ガスを発生させる構成と
しては種々あり、これに限られるものではない。
ここで、膨張弁制御手段１７は、膨張タービン６下流の
圧力と温度とを圧力計１４ｉ３よび温度計１５によって
入力され、この圧力値と温度値とから膨張タービン６で
等エントロピ膨張したヘリウムガスの状態を把握し、こ
の状態によって膨張弁７の開度な調整、制御するように
なっている、第２図にヘリウムのＴ−３線図を示す。こ
こで例えば、２０は圧縮機１から吐出される１６ａｔｍ
の等圧線で、２１は臨界圧力の等圧線で、２２は圧縮機
１ヘガスが戻るときの１．２ａｔｍの等圧線で、２３は
飽和境界線である。
圧力と温度とを圧力計１４ｉ３よび温度計１５によって
入力され、この圧力値と温度値とから膨張タービン６で
等エントロピ膨張したヘリウムガスの状態を把握し、こ
の状態によって膨張弁７の開度な調整、制御するように
なっている、第２図にヘリウムのＴ−３線図を示す。こ
こで例えば、２０は圧縮機１から吐出される１６ａｔｍ
の等圧線で、２１は臨界圧力の等圧線で、２２は圧縮機
１ヘガスが戻るときの１．２ａｔｍの等圧線で、２３は
飽和境界線である。
この場合、膨張弁制御手段１７によって、圧力計１４お
よび温度計１５から入力した測定値を設定値と比較演算
し、該測定値のいずれかが設定値を下回るようであれば
、膨張弁７を絞る方向に制御し、膨張タービン６出口側
の圧力が圧縮機１の吸込圧力（例えば、］、 、 ２ａ
ｔｍ ）以上になるように、また膨張タービン６出口側
の温度が臨界温度 ゛（５，２Ｋ）以上、例えば、
６に以上になるように制御する。
よび温度計１５から入力した測定値を設定値と比較演算
し、該測定値のいずれかが設定値を下回るようであれば
、膨張弁７を絞る方向に制御し、膨張タービン６出口側
の圧力が圧縮機１の吸込圧力（例えば、］、 、 ２ａ
ｔｍ ）以上になるように、また膨張タービン６出口側
の温度が臨界温度 ゛（５，２Ｋ）以上、例えば、
６に以上になるように制御する。
これにより、膨張タービン６出口側の温度設定を少な（
とも臨界温度以上に設定しているので、膨張タービン６
出口側でのヘリウムガスの液化を防止することができ、
膨張タービン６のロータの損傷を防止することができる
。
とも臨界温度以上に設定しているので、膨張タービン６
出口側でのヘリウムガスの液化を防止することができ、
膨張タービン６のロータの損傷を防止することができる
。
また、膨張タービン６出口側の圧力設定を圧縮機１の吸
込圧力に設定しているので、従来のように膨張タービン
出口側の圧力を臨界圧力以上に設定し膨張タービン出口
での液化を防止するようにしたものと比べ、膨張タービ
ン６でエントロピ膨張して達する圧力がさらに低くなり
、冷却効率があがる。これは、例えば、第２図に示すよ
うに、ヘリウム冷凍機の予冷段階など膨張タービン６人
口側の温度が高い場合、例えば、１６ａｔ＋＋１．３０
にのａ点から膨張タービン６でｂ点まで膨張して臨界圧
力以下、例えば、１．２ａｔｍまで圧力が下がっても、
ヘリウムガスは液化しない、言い換えれば、温度が高い
場合、膨張タービン６出口側の−圧力を臨界温度以上に
設定すると逆に寒冷発生効率を抑えることとなる。
込圧力に設定しているので、従来のように膨張タービン
出口側の圧力を臨界圧力以上に設定し膨張タービン出口
での液化を防止するようにしたものと比べ、膨張タービ
ン６でエントロピ膨張して達する圧力がさらに低くなり
、冷却効率があがる。これは、例えば、第２図に示すよ
うに、ヘリウム冷凍機の予冷段階など膨張タービン６人
口側の温度が高い場合、例えば、１６ａｔ＋＋１．３０
にのａ点から膨張タービン６でｂ点まで膨張して臨界圧
力以下、例えば、１．２ａｔｍまで圧力が下がっても、
ヘリウムガスは液化しない、言い換えれば、温度が高い
場合、膨張タービン６出口側の−圧力を臨界温度以上に
設定すると逆に寒冷発生効率を抑えることとなる。
また、大口弁制御装置１６は、膨張タービン６人口側の
圧力および温度を圧力計１１および温度計１２から入力
され、膨張タービン６の回転速度を回転計１３から入力
され、膨張タービン６出口側の圧力を圧力計１４から入
力されて、これらの値によってヘリウム液化冷凍装置の
運転状態に合わせ膨張タービン６の回転速度を制御する
。この膨張タービン６の回転速度は、この場合、大口弁
５の開度および膨張タービン６の図示しない制動ファン
側の冷却ガス流量を調整する弁の開度な調整することに
より行なわれ、これら弁の開度は大口弁制御装置１６に
よって制御される。
圧力および温度を圧力計１１および温度計１２から入力
され、膨張タービン６の回転速度を回転計１３から入力
され、膨張タービン６出口側の圧力を圧力計１４から入
力されて、これらの値によってヘリウム液化冷凍装置の
運転状態に合わせ膨張タービン６の回転速度を制御する
。この膨張タービン６の回転速度は、この場合、大口弁
５の開度および膨張タービン６の図示しない制動ファン
側の冷却ガス流量を調整する弁の開度な調整することに
より行なわれ、これら弁の開度は大口弁制御装置１６に
よって制御される。
例えば、ヘリウム液化冷凍装置が予冷状態にあるときは
、膨張タービン６に流れるヘリウムガスの温度が高いた
め、圧縮機ｌから送られるヘリウムガスがそのまま流れ
ると、ガス流量が多くなり過ぎ、膨張タービン６は設計
上（ハード上）の限界回転速度を超過してしまう、この
ため、この場合は、回転計１３からの測定値と設定値と
を大口弁制御装置１６によって比較演算し、測定回転数
が設定値以上になれば、入口制御装置１６によって大口
弁５を絞る方向に制御する。予冷が進み、膨張タービン
６に流れるヘリウムガスの温度が次第に下がってくると
、膨張タービン６に流れるガス流量が少なくなってくる
ので、大口弁５は予冷運転の進行とともに開く方向で前
記制御が行なわれる。
、膨張タービン６に流れるヘリウムガスの温度が高いた
め、圧縮機ｌから送られるヘリウムガスがそのまま流れ
ると、ガス流量が多くなり過ぎ、膨張タービン６は設計
上（ハード上）の限界回転速度を超過してしまう、この
ため、この場合は、回転計１３からの測定値と設定値と
を大口弁制御装置１６によって比較演算し、測定回転数
が設定値以上になれば、入口制御装置１６によって大口
弁５を絞る方向に制御する。予冷が進み、膨張タービン
６に流れるヘリウムガスの温度が次第に下がってくると
、膨張タービン６に流れるガス流量が少なくなってくる
ので、大口弁５は予冷運転の進行とともに開く方向で前
記制御が行なわれる。
予冷段階においては、膨張タービン６の寒冷発生効率を
良（して運転するよりも、寒冷発生量を多（発生できる
ように膨張タービン６の回転数をできるだけ高（して運
転する。
良（して運転するよりも、寒冷発生量を多（発生できる
ように膨張タービン６の回転数をできるだけ高（して運
転する。
ヘリウム液化冷凍装置が定常状態にあるときは、膨張タ
ービン６での寒冷発生効率を最大にして、効率の良い運
転をするために、膨張タービン６を最適な回転数で回転
させるガス流量になるように大口弁５を調整する。膨張
タービン６を流れるガス流量は、膨張タービン６人口側
の温度と圧力および膨張タービン６出口側の圧力を温度
計１２と圧力計１１および圧力計１４によって測定し、
大口弁制御装置１６により演算して求める。
ービン６での寒冷発生効率を最大にして、効率の良い運
転をするために、膨張タービン６を最適な回転数で回転
させるガス流量になるように大口弁５を調整する。膨張
タービン６を流れるガス流量は、膨張タービン６人口側
の温度と圧力および膨張タービン６出口側の圧力を温度
計１２と圧力計１１および圧力計１４によって測定し、
大口弁制御装置１６により演算して求める。
大口弁制御装置１６は、該ガス流量と設定した最適なガ
ス流量とを比較演算し、測定値から求めたガス流量が設
定値よりも大きい場合は大口弁５を絞る方向に制御する
。なお、この場合、測定値から求めたガス流量が許容範
囲内に収まったら、大口弁制御装置１６は回転計１３に
よって人力されている膨張タービン６の回転数と設定さ
れている最適回転数とを比較演算し、測定回転数が高い
場合は膨張タービン６の制動ファン側の冷却ガス流量調
整弁の開度な開（方向に制御して、膨張タービン６の回
転速度を微調整する。
ス流量とを比較演算し、測定値から求めたガス流量が設
定値よりも大きい場合は大口弁５を絞る方向に制御する
。なお、この場合、測定値から求めたガス流量が許容範
囲内に収まったら、大口弁制御装置１６は回転計１３に
よって人力されている膨張タービン６の回転数と設定さ
れている最適回転数とを比較演算し、測定回転数が高い
場合は膨張タービン６の制動ファン側の冷却ガス流量調
整弁の開度な開（方向に制御して、膨張タービン６の回
転速度を微調整する。
以上１本−実施例によれば、膨張タービン６下流側の圧
力および温度の両方を見て膨張弁７を制御するので、膨
張タービン６での液化防止ができるとともに、予冷段階
を含め膨張タービン６での寒冷発生効率を向上させるこ
とができる。また、これにより予冷時間を短縮できる。
力および温度の両方を見て膨張弁７を制御するので、膨
張タービン６での液化防止ができるとともに、予冷段階
を含め膨張タービン６での寒冷発生効率を向上させるこ
とができる。また、これにより予冷時間を短縮できる。
また、膨張タービン６の回転を見て大口弁５を制御する
ので、予冷段階において膨張タービン６での寒冷発生量
を最大にでき、予冷時間を短縮できる。
ので、予冷段階において膨張タービン６での寒冷発生量
を最大にでき、予冷時間を短縮できる。
また、膨張タービン６の上流側の温度と圧力および下流
側の圧力を見て大口弁５を制御するので、膨張タービン
６の寒冷発生効率を最大にできる最適なガス流量に設定
できる。
側の圧力を見て大口弁５を制御するので、膨張タービン
６の寒冷発生効率を最大にできる最適なガス流量に設定
できる。
次に、本発明の第２の実施例を第３図により説明する。
第３図において、第１図と同符号は同一部材を示す０本
図が第１図と異なる点は、膨張タービン６の入口側の圧
力および温度も圧力計１１および温度計１２から膨張弁
制御装置１７ａに入力し、膨張弁制御装置１７ａは膨張
タービン６の入口側圧力および温度の測定値によって膨
張後のヘリウムガスの許容し得る圧力および温度の値を
設定し、圧力計１４および温度計１５によって測定した
膨張タービン６出口側の値が設定値内になるように、膨
張弁７を制御する点である。なお、第３図に図示してい
ない大口弁制御装置およびその他は第１図と同様であり
、図示を省略するとともに説明を省略する。
図が第１図と異なる点は、膨張タービン６の入口側の圧
力および温度も圧力計１１および温度計１２から膨張弁
制御装置１７ａに入力し、膨張弁制御装置１７ａは膨張
タービン６の入口側圧力および温度の測定値によって膨
張後のヘリウムガスの許容し得る圧力および温度の値を
設定し、圧力計１４および温度計１５によって測定した
膨張タービン６出口側の値が設定値内になるように、膨
張弁７を制御する点である。なお、第３図に図示してい
ない大口弁制御装置およびその他は第１図と同様であり
、図示を省略するとともに説明を省略する。
この構成の場合、膨張タービン６人口側の圧力および温
度を測定することで、その状態からエントロピ膨張させ
たときにヘリウムガスが液化しないときの膨張タービン
６出口側の圧力および温度の値を第２図に示すＴ−３線
図から設定することができる。このＴ−３線図の値を膨
張弁制御装置１７ａに記憶させておいて、膨張弁制御装
置１７ａによって圧力計１１および温度計１２で測定し
た測定値から膨張タービン６出口側の圧力および温度の
値を設定する。また、圧力計１４および温度計１５から
膨張タービン６出口側での圧力および温度を測定し、膨
張弁制御装置１７で該測定値と設定値とを比較演算し、
前記一実施例のように膨張弁７を制御する。
度を測定することで、その状態からエントロピ膨張させ
たときにヘリウムガスが液化しないときの膨張タービン
６出口側の圧力および温度の値を第２図に示すＴ−３線
図から設定することができる。このＴ−３線図の値を膨
張弁制御装置１７ａに記憶させておいて、膨張弁制御装
置１７ａによって圧力計１１および温度計１２で測定し
た測定値から膨張タービン６出口側の圧力および温度の
値を設定する。また、圧力計１４および温度計１５から
膨張タービン６出口側での圧力および温度を測定し、膨
張弁制御装置１７で該測定値と設定値とを比較演算し、
前記一実施例のように膨張弁７を制御する。
これにより、前記一実施例よりもさらに臨界圧力以下の
設定値を厳密に設定することができるので、予冷段階の
冷却をさら゛に効率良（できる。
設定値を厳密に設定することができるので、予冷段階の
冷却をさら゛に効率良（できる。
なお、水弟２の実施例では、膨張タービン６の入口、出
口側の圧力および温度を測定して膨張弁７を制御するよ
うにしているが、予冷段階での冷却効率を上記第２の実
施例はど要求しなければ、膨張タービン６人口側の圧力
および温度を見て膨張タービン６出口側の圧力を設定し
、該設定値に膨張タービン出口側の圧力が近づくように
膨張弁７を制御しても良い、また、膨張タービン６人口
側の圧力および温度を見て膨張タービン６出口側の温度
を設定し、該設定値に膨張タービン出口側の温度が近づ
（ように膨張弁７を制御しても良い。さらに、制御を簡
単にしようとすれば、膨張タービン６人口側の温度を見
て膨張タービン６出口側の圧力を設定し、該設定値に膨
張タービン出口側の圧力が近づくように膨張弁７を制御
したり、逆に、膨張タービン６人口側の圧力を見て膨張
タービン６出口側の温度を設定し、該設定値に膨張ター
ビン出口側の温度が近づくように膨張弁７を制御しても
良い。
口側の圧力および温度を測定して膨張弁７を制御するよ
うにしているが、予冷段階での冷却効率を上記第２の実
施例はど要求しなければ、膨張タービン６人口側の圧力
および温度を見て膨張タービン６出口側の圧力を設定し
、該設定値に膨張タービン出口側の圧力が近づくように
膨張弁７を制御しても良い、また、膨張タービン６人口
側の圧力および温度を見て膨張タービン６出口側の温度
を設定し、該設定値に膨張タービン出口側の温度が近づ
（ように膨張弁７を制御しても良い。さらに、制御を簡
単にしようとすれば、膨張タービン６人口側の温度を見
て膨張タービン６出口側の圧力を設定し、該設定値に膨
張タービン出口側の圧力が近づくように膨張弁７を制御
したり、逆に、膨張タービン６人口側の圧力を見て膨張
タービン６出口側の温度を設定し、該設定値に膨張ター
ビン出口側の温度が近づくように膨張弁７を制御しても
良い。
次に、本発明の第３の実施例を第４図により説明する。
第４図において、第１図と同符号は同一部材を示す０本
図が第１図と異なる点は、膨張タービン６出口側の温度
を温度計１５から膨張弁制御装置１７ｂに入力し、膨張
弁制御装置１７ｂは膨張タービン６出口側の温度とあら
かじめ設定した温度値とを比較演算して、比較結果によ
って膨張弁７の開度を制御する点にある。なお、第４図
に図示していない入口弁制御装置およびその他は第１図
と同様であり、図示を省略するとともに説明を省略する
。
図が第１図と異なる点は、膨張タービン６出口側の温度
を温度計１５から膨張弁制御装置１７ｂに入力し、膨張
弁制御装置１７ｂは膨張タービン６出口側の温度とあら
かじめ設定した温度値とを比較演算して、比較結果によ
って膨張弁７の開度を制御する点にある。なお、第４図
に図示していない入口弁制御装置およびその他は第１図
と同様であり、図示を省略するとともに説明を省略する
。
この構成の場合、膨張弁制御装置１７ｂで設定する膨張
タービン６出口側の温度は臨界温度（５，２Ｋ）以Ｅ、
例えば、６にとし、温度計１５から入力される測定値が
設定値よりも低下するようであれば、膨張弁７を絞る方
向に膨張弁制御装置１７ｂによって制御する。
タービン６出口側の温度は臨界温度（５，２Ｋ）以Ｅ、
例えば、６にとし、温度計１５から入力される測定値が
設定値よりも低下するようであれば、膨張弁７を絞る方
向に膨張弁制御装置１７ｂによって制御する。
これによれば、膨張タービン６出口側の温度を臨界温度
以上に制御するようにしているので、臨界圧力に制限さ
れることなく膨張タービン６の出口圧力を下げることが
できるので、簡単な制御で 。
以上に制御するようにしているので、臨界圧力に制限さ
れることなく膨張タービン６の出口圧力を下げることが
できるので、簡単な制御で 。
予冷段階を含め冷却を効率良く行なうことができる。
次に１本発明の第４の実施例を第５図により説明する。
第５図において、第１図と同符号は同一部材を示す０本
図が第１図と異なる点は、膨張タービン６の回転数を回
転計１３で測定し入口弁制御装置ｉ６ａに入力するとと
もに、膨張タービン６出口側の温度を温度計１５で測定
し、入口弁制御装置１６ａに入力し、大口弁制御装置１
６ａによって膨張タービン６出口側の温度で膨張タービ
ン６の最適回転数を設定し、該設定値に膨張タービン６
の回転数を近づけるように大口弁５の開度を調整して制
御する点にある。なお、第５図に図示しでいない膨張弁
制御装置およびその他は第１図と同様であり、図示を省
略するとともに説明を省略する。
図が第１図と異なる点は、膨張タービン６の回転数を回
転計１３で測定し入口弁制御装置ｉ６ａに入力するとと
もに、膨張タービン６出口側の温度を温度計１５で測定
し、入口弁制御装置１６ａに入力し、大口弁制御装置１
６ａによって膨張タービン６出口側の温度で膨張タービ
ン６の最適回転数を設定し、該設定値に膨張タービン６
の回転数を近づけるように大口弁５の開度を調整して制
御する点にある。なお、第５図に図示しでいない膨張弁
制御装置およびその他は第１図と同様であり、図示を省
略するとともに説明を省略する。
この構成の場合、大口弁制御装置１６ａは、温度計１５
で測定する膨張タービン６出口側の温度が定常運転時（
例えば、６Ｋ）よりも高ければ、膨張タービン６の回転
数の設定値を最大許容回転数（ハード上で決まる回転数
）に設定し、膨張タービン６を最大許容回転数で運転す
るように、回転計１３で測定する回転数と設定回転数と
を比較演算し、測定回転数が設定回転数よりも高い場合
は大口弁５を絞る方向に制御する。なお、このときは、
膨張タービン６出口側の温度が下がるにしたがい人口弁
５は開く方向になる。
で測定する膨張タービン６出口側の温度が定常運転時（
例えば、６Ｋ）よりも高ければ、膨張タービン６の回転
数の設定値を最大許容回転数（ハード上で決まる回転数
）に設定し、膨張タービン６を最大許容回転数で運転す
るように、回転計１３で測定する回転数と設定回転数と
を比較演算し、測定回転数が設定回転数よりも高い場合
は大口弁５を絞る方向に制御する。なお、このときは、
膨張タービン６出口側の温度が下がるにしたがい人口弁
５は開く方向になる。
また、大口弁制御装置ｉ １６ ａは、膨張タービン６
出口側の温度が定常運転時の温度に達したら、膨張ター
ビン６の回転数の設定値を寒冷発生効率が最大となる最
適回転に設定し、膨張タービン６を最適回転数で運転す
るように、上記同様に入口弁５を制御する。
出口側の温度が定常運転時の温度に達したら、膨張ター
ビン６の回転数の設定値を寒冷発生効率が最大となる最
適回転に設定し、膨張タービン６を最適回転数で運転す
るように、上記同様に入口弁５を制御する。
これによれば、ヘリウム液化冷凍機の運転状態に合わせ
、膨張タービンを最適に運転することができるので、予
冷段階を含め冷却の効率を向上できる。
、膨張タービンを最適に運転することができるので、予
冷段階を含め冷却の効率を向上できる。
なお、これら第１から第４の実施例において、膨張弁７
と大口弁５との制御をそれぞれ組み合わせ換えしても同
様の効果を得ることができる。
と大口弁５との制御をそれぞれ組み合わせ換えしても同
様の効果を得ることができる。
また、膨張タービン６と膨張弁７との間の中圧ラインと
、低圧戻りラインとに熱交換器３Ｃのように熱交換器を
設けて、膨張弁７人口側の冷媒ガス温度を下げるように
しても良い、なお、この場合は、圧力計や温度計を熱交
換器の後流側に設けても良いが、膨張タービン６の後流
側に設けた方がより制御しやすい。
、低圧戻りラインとに熱交換器３Ｃのように熱交換器を
設けて、膨張弁７人口側の冷媒ガス温度を下げるように
しても良い、なお、この場合は、圧力計や温度計を熱交
換器の後流側に設けても良いが、膨張タービン６の後流
側に設けた方がより制御しやすい。
〔発明の効果］
本発明によれば、予冷段階を含め液化冷凍装置を効率良
く運転することができるという効果がある。
く運転することができるという効果がある。
第１図は本発明の液化冷凍装置の液化制御装置の概略を
示す構成図、第２図はヘリウムのＴ−３線図、第３図な
いし第５図は本発明の他の実施例を示す制御部の構成図
である。 Ｌ−−−−−一圧縮機、２−−−−−−コールドボック
ス、５−−−−−一人口弁、６−−−−−一膨張タービ
ン、７−−−−−−膨張弁、１１．１４−−−−一圧力
計。 １２．１５−−−−一温度計、１３−−−−−一回転計
、１６．１６ａ−−−−−一人口弁制御装置、１７．１
７ａ、１７ｂ−−−−−一膨張弁制御装置イｌ 図 １２図 Ｊ（１ンＦ口ご）（Ｊ玲−リ 第３ 図 手続補正書（帥）
示す構成図、第２図はヘリウムのＴ−３線図、第３図な
いし第５図は本発明の他の実施例を示す制御部の構成図
である。 Ｌ−−−−−一圧縮機、２−−−−−−コールドボック
ス、５−−−−−一人口弁、６−−−−−一膨張タービ
ン、７−−−−−−膨張弁、１１．１４−−−−一圧力
計。 １２．１５−−−−一温度計、１３−−−−−一回転計
、１６．１６ａ−−−−−一人口弁制御装置、１７．１
７ａ、１７ｂ−−−−−一膨張弁制御装置イｌ 図 １２図 Ｊ（１ンＦ口ご）（Ｊ玲−リ 第３ 図 手続補正書（帥）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、高圧冷媒ガスを供給して膨張タービンおよび膨張弁
を順次介して前記冷媒ガスを液化させる液化冷凍装置の
液化制御方法において、前記膨張弁より上流の圧力およ
び温度によって前記膨張弁の開度を制御することを特徴
とする液化冷凍装置の液化制御方法。 ２、前記圧力および温度は、前記膨張タービンの下流側
で測定する特許請求の範囲第１項記載の液化冷凍装置の
液化制御方法。 ３、高圧冷媒ガスを供給して膨張タービンおよび膨張弁
を順次介して前記冷媒ガスを液化させる液化冷凍装置の
液化制御方法において、前記膨張タービン上流側の冷媒
ガス状態によって前記膨張タービン下流側に吐出される
冷媒ガスの状態を設定し、前記膨張弁を調整して前記膨
張タービン下流側の冷媒ガス状態を設定状態に制御する
ことを特徴とする液化冷凍装置の液化制御方法。 ４、前記膨張タービン上流側の冷媒ガス状態は該冷媒ガ
スの圧力および温度またはこれらのいづれかであり、前
記膨張タービン下流側の冷媒ガス状態は該冷媒ガスの圧
力および温度またはこれらのいづれかである特許請求の
範囲第３項記載の液化冷凍装置の液化制御方法。 ５、高圧冷媒ガスを供給して膨張タービンおよび膨張弁
を順次介して前記冷媒ガスを液化させる液化冷凍装置の
液化制御方法において、前記膨張タービンの下流側の温
度によって前記膨張弁の開度を制御することを特徴とす
る液化冷凍装置の液化制御方法。 ６、高圧冷媒ガスを供給して膨張タービンおよび膨張弁
を順次介して前記冷媒ガスを液化させる液化冷凍装置の
液化制御方法において、前記膨張タービンの回転速度に
よって前記膨張タービン入口側のガス流量を制御し、前
記膨張タービン下流側の冷媒ガス状態によって前記膨張
弁を制御することを特徴とする液化冷凍装置の液化制御
方法。 ７、前記膨張タービンの回転速度を前記膨張タービン下
流側の温度によって設定する特許請求の範囲第６項記載
の液化冷凍装置の液化制御方法。 ８、高圧冷媒ガスの液化ラインに膨張タービンおよび膨
張弁を直列に配置した液化冷凍装置の液化制御装置にお
いて、前記膨張弁の上流側に圧力測定手段および温度測
定手段を設け、該圧力測定手段および温度測定手段から
の測定値と設定値とを比較演算し前記膨張弁を制御する
膨張弁制御装置を設けたことを特徴とする液化冷凍装置
の液化制御装置。 ９、第８請求項記載の液化冷凍装置の液化制御装置に加
え、前記膨張タービン上流側に冷媒ガス状態を測定する
測定手段を設け、該測定手段の測定値によって前記膨張
タービン下流側の冷媒ガスの許容状態を設定する設定手
段を設け、前記膨張弁制御手段によって該設定手段によ
り設定した許容状態に冷媒ガス状態を調整可能とした液
化冷凍装置の液化制御装置。 １０、第８請求項記載の液化冷凍装置の液化制御装置に
加え、前記膨張タービンの上流側に流量調整弁を設け、
前記膨張タービンに回転速度測定手段を設け、該回転速
度測定手段からの測定値と設定とを比較演算し前記流量
調整弁を制御する制御装置を設けた液化冷凍装置の液化
制御装置。 １１、第１０請求項記載の液化冷凍装置の液化制御装置
に加え、前記膨張タービンの下流側に温度側手段を設け
、該温度測定手段の測定値によって前記膨張タービンの
運転回転速度を設定する設定手段を設けた液化冷凍装置
の液化制御装置。 １２、第１請求項記載の液化冷凍装置の液化制御方法を
用いた液化冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63098154A JPH01269875A (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 液化冷凍装置の液化制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63098154A JPH01269875A (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 液化冷凍装置の液化制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01269875A true JPH01269875A (ja) | 1989-10-27 |
Family
ID=14212235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63098154A Pending JPH01269875A (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 液化冷凍装置の液化制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01269875A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH062972A (ja) * | 1992-06-22 | 1994-01-11 | Daikin Ind Ltd | 極低温冷凍機 |
| JP2010060246A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Toshiba Corp | 切替弁及び蓄冷式冷凍機 |
| KR20140055600A (ko) * | 2012-10-31 | 2014-05-09 | 현대중공업 주식회사 | 액화가스 펌프용 상 분리 제어 장치 및 방법 |
| WO2018105565A1 (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 川崎重工業株式会社 | 原料ガス液化装置及びその制御方法 |
| CN113154794A (zh) * | 2020-01-22 | 2021-07-23 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 液化装置 |
-
1988
- 1988-04-22 JP JP63098154A patent/JPH01269875A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH062972A (ja) * | 1992-06-22 | 1994-01-11 | Daikin Ind Ltd | 極低温冷凍機 |
| JP2010060246A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Toshiba Corp | 切替弁及び蓄冷式冷凍機 |
| KR20140055600A (ko) * | 2012-10-31 | 2014-05-09 | 현대중공업 주식회사 | 액화가스 펌프용 상 분리 제어 장치 및 방법 |
| AU2017373438B2 (en) * | 2016-12-08 | 2020-05-14 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Raw material gas liquefying device and method of controlling this raw material gas liquefying device |
| JP2018096556A (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | 川崎重工業株式会社 | 原料ガス液化装置及びその制御方法 |
| CN109690216A (zh) * | 2016-12-08 | 2019-04-26 | 川崎重工业株式会社 | 原料气体液化装置及其控制方法 |
| WO2018105565A1 (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 川崎重工業株式会社 | 原料ガス液化装置及びその制御方法 |
| EP3553436A4 (en) * | 2016-12-08 | 2020-08-05 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | RAW MATERIAL GAS LIQUIDGE DEVICE AND CONTROL PROCEDURE FOR IT |
| CN109690216B (zh) * | 2016-12-08 | 2021-03-02 | 川崎重工业株式会社 | 原料气体液化装置及其控制方法 |
| US11808502B2 (en) | 2016-12-08 | 2023-11-07 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Raw material gas liquefying device and method of controlling this raw material gas liquefying device |
| CN113154794A (zh) * | 2020-01-22 | 2021-07-23 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 液化装置 |
| JP2021116935A (ja) * | 2020-01-22 | 2021-08-10 | 日本エア・リキード合同会社 | 液化装置 |
| CN113154794B (zh) * | 2020-01-22 | 2024-05-31 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 液化装置 |
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