JPH02176386A - ヘリウムの液化装置 - Google Patents
ヘリウムの液化装置Info
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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］
この発明は、ヘリウムを液化する装置の改良に関し、水
素吸蔵合金を用いた水素液化装置で予冷するようにして
回転機械を使用せず、長時間運転できるようにしたもの
である。
素吸蔵合金を用いた水素液化装置で予冷するようにして
回転機械を使用せず、長時間運転できるようにしたもの
である。
［従来の技１４ｊコ
気体のうち沸点が最も低いヘリウムを液化した液体ヘリ
ウムは、物質の超電導性や起流体性などの研究には不可
欠であり、新しい電子機器等にも種々応用されつつある
。
ウムは、物質の超電導性や起流体性などの研究には不可
欠であり、新しい電子機器等にも種々応用されつつある
。
このようなヘリウムを液化するには、例えば第２図に示
すように、液体ヘリウムサイクルＡと予冷するための液
体窒素サイクルＢとを付設しておき、圧ｗＪ機１で圧縮
されたヘリウムガスを予冷用熱交換器２に送って液化窒
素サイクルＢからの液化窒素で予冷しな後、絞り弁３に
行くヘリウムガスの一部を膨脹タービン４に入れて可逆
膨脂させ、低温となったヘリウムを絞り弁３から分離器
５を経て圧縮機１に戻るヘリウムと合流させるとともに
、この戻りガスと絞り弁３へのヘリウムとを第１及び第
２熱交換器６，７で熱交換させるようにしながら、分離
器５に液体ヘリウムを得るようにしている。
すように、液体ヘリウムサイクルＡと予冷するための液
体窒素サイクルＢとを付設しておき、圧ｗＪ機１で圧縮
されたヘリウムガスを予冷用熱交換器２に送って液化窒
素サイクルＢからの液化窒素で予冷しな後、絞り弁３に
行くヘリウムガスの一部を膨脹タービン４に入れて可逆
膨脂させ、低温となったヘリウムを絞り弁３から分離器
５を経て圧縮機１に戻るヘリウムと合流させるとともに
、この戻りガスと絞り弁３へのヘリウムとを第１及び第
２熱交換器６，７で熱交換させるようにしながら、分離
器５に液体ヘリウムを得るようにしている。
この場合に使用される液化窒素サイクルＢは、例えば３
台の圧縮機８．９，１．０と熱交換器１１と絞り弁１２
などで構成されており、絞り膨脹などを利用して分離器
１３に液体窒素を得るようにしている ［発明が解決しようとする課題］ このようなヘリウムの液化装置では、圧縮したヘリウム
ガスの予冷のため付設される液体窒素サイクルＢ中にモ
ータなどで駆動される圧縮Ｒ８゜９．１０が設置されて
おり、回転部分を潤滑するため潤滑油が使用されている
。この潤滑油中に空気などが混入していると、熱交換器
１１や絞り弁１２に凍結付着するなどの問題があるとと
もに、潤滑油の極面かな量が吸着器を通過して循環され
、これが熱交換器１１の伝熱面に付着してしまい、熱交
換効率が低下してしまうという問題がある。
台の圧縮機８．９，１．０と熱交換器１１と絞り弁１２
などで構成されており、絞り膨脹などを利用して分離器
１３に液体窒素を得るようにしている ［発明が解決しようとする課題］ このようなヘリウムの液化装置では、圧縮したヘリウム
ガスの予冷のため付設される液体窒素サイクルＢ中にモ
ータなどで駆動される圧縮Ｒ８゜９．１０が設置されて
おり、回転部分を潤滑するため潤滑油が使用されている
。この潤滑油中に空気などが混入していると、熱交換器
１１や絞り弁１２に凍結付着するなどの問題があるとと
もに、潤滑油の極面かな量が吸着器を通過して循環され
、これが熱交換器１１の伝熱面に付着してしまい、熱交
換効率が低下してしまうという問題がある。
これらの空気の混入及び潤滑油の循環の問題は、圧縮機
の運転に伴って潤滑油を補給する必要があることから次
第に堆積して影響が大きくなり、伝熱効率の低下を招い
てしまう。
の運転に伴って潤滑油を補給する必要があることから次
第に堆積して影響が大きくなり、伝熱効率の低下を招い
てしまう。
そこで、従来は、長くても２０００時間程度運転を行う
と、運転を停止し、熱交換Ｐ１１１や吸着器などを清掃
するようにしており、長時間の連続運転ができないとい
う問題かあった。
と、運転を停止し、熱交換Ｐ１１１や吸着器などを清掃
するようにしており、長時間の連続運転ができないとい
う問題かあった。
また、液体ヘリウムサイクルＡの効率向上のためには、
予冷温度をできるたけ低くすることが有効であり、さら
に温度を下げることかできる簡単な装置が必要とされて
いる。
予冷温度をできるたけ低くすることが有効であり、さら
に温度を下げることかできる簡単な装置が必要とされて
いる。
この発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、潤滑油を必要とする回転機械を使用することな
く、しかも予冷温度を下げることができ、長時間の連続
運転ができるヘリウムの液化装置を提供しようとするも
のである。
もので、潤滑油を必要とする回転機械を使用することな
く、しかも予冷温度を下げることができ、長時間の連続
運転ができるヘリウムの液化装置を提供しようとするも
のである。
［課題を解決するための手段］
上記課題を解決するなめこの発明のヘリウムの液化装置
は、圧縮機で圧縮したヘリウムガスを予冷しなのち、膨
脹機による可逆膨脂と絞り弁による絞り膨脹とを組み合
わせてヘリウムを液化する液化装置において、前記圧Ｍ
機で圧縮したヘリウムガスの予冷用熱交換器に水素吸蔵
合金を用いて水素の吸蔵放出による水素液化サイクルよ
り得られる液体水素を供給することを特徴とするもので
ある。
は、圧縮機で圧縮したヘリウムガスを予冷しなのち、膨
脹機による可逆膨脂と絞り弁による絞り膨脹とを組み合
わせてヘリウムを液化する液化装置において、前記圧Ｍ
機で圧縮したヘリウムガスの予冷用熱交換器に水素吸蔵
合金を用いて水素の吸蔵放出による水素液化サイクルよ
り得られる液体水素を供給することを特徴とするもので
ある。
［作用］
このような水素吸蔵合金を用いる水素液化サイクルを使
用してヘリウムの予冷を行うようにしており、圧ＷＪＲ
などの回転機械を使用しないことから、潤滑油を必要と
ぜず、潤滑油中の空気や潤滑油自体の循環による詰まり
ゃ汚染の問題をなくし、長時間の連続運転を可能として
いる。
用してヘリウムの予冷を行うようにしており、圧ＷＪＲ
などの回転機械を使用しないことから、潤滑油を必要と
ぜず、潤滑油中の空気や潤滑油自体の循環による詰まり
ゃ汚染の問題をなくし、長時間の連続運転を可能として
いる。
また、液体窒素よりも温度の低い液体水素を予冷に用い
るので、−層効率良くヘリウムの液化ができるとともに
、液体ヘリウムサイクルでの圧縮機の入り口側でヘリウ
ムを冷却するようにしてターボ式圧縮機などの低温コン
プレッサの使用をも可能としている。
るので、−層効率良くヘリウムの液化ができるとともに
、液体ヘリウムサイクルでの圧縮機の入り口側でヘリウ
ムを冷却するようにしてターボ式圧縮機などの低温コン
プレッサの使用をも可能としている。
［実施例］
以下、この発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に
説明する。
説明する。
第１図はこの発明のヘリウムの液化装置の一実施例にか
かる概略構成図である。
かる概略構成図である。
このヘリウムの液化装置２ｏは、液体ヘリウムサイクル
Ａと液体水素サイクルＣとで構成されている。
Ａと液体水素サイクルＣとで構成されている。
＞？Ｈ４ｃヘリウムサイクルＡは３台の予冷用熱交換器
２１，２２．２３を備えて液体水素サイクルＣからの液
体水素で予冷されるようになっており、第１予冷用熱交
換器２１で冷却されたへりルムガスが低圧圧縮機２４に
送られて圧縮された後、中間冷却器としての第２予冷用
熱交換器２２で冷却され、さらに高圧圧縮機２５で加圧
され、第３予冷用熱交換器２３で冷却される。
２１，２２．２３を備えて液体水素サイクルＣからの液
体水素で予冷されるようになっており、第１予冷用熱交
換器２１で冷却されたへりルムガスが低圧圧縮機２４に
送られて圧縮された後、中間冷却器としての第２予冷用
熱交換器２２で冷却され、さらに高圧圧縮機２５で加圧
され、第３予冷用熱交換器２３で冷却される。
こうして冷却された低温高圧のヘリウムは絞り弁２６に
送られるが、その途中でヘリウムの一部が膨脂タービン
２７に入れられて可逆膨脂され、低温となったヘリウム
を絞り弁２６からのヘリウムと合流させるとともに、こ
の戻りガスと絞り弁２６へのヘリウムとを熱交換器２８
で熱交換させるようにしながら、分醍器２９に液体ヘリ
ウムを得るようにしている。
送られるが、その途中でヘリウムの一部が膨脂タービン
２７に入れられて可逆膨脂され、低温となったヘリウム
を絞り弁２６からのヘリウムと合流させるとともに、こ
の戻りガスと絞り弁２６へのヘリウムとを熱交換器２８
で熱交換させるようにしながら、分醍器２９に液体ヘリ
ウムを得るようにしている。
一方、ヘリウムガスの予冷に使用されるン夜体水素サイ
クルＣは、水素吸蔵合金を用いて水素ガスの圧縮などを
行うものである。
クルＣは、水素吸蔵合金を用いて水素ガスの圧縮などを
行うものである。
この液体水素サイクルＣでは、２つの水素吸蔵合金が入
れられた反応容器３０．３１が設けられ、一方が蒸気な
どの加熱源で加熱され、吸着されている水素を放出する
ことで高圧の水素を得ることができるようになっており
、他方は、水などの冷却水で冷却され、水素を吸着する
ようになっている。
れられた反応容器３０．３１が設けられ、一方が蒸気な
どの加熱源で加熱され、吸着されている水素を放出する
ことで高圧の水素を得ることができるようになっており
、他方は、水などの冷却水で冷却され、水素を吸着する
ようになっている。
このように２つの反応容器３０．３１は水素圧縮機とし
て機能するようになっており、それぞれの反応容器３０
．３１で反応が飽和状態となった後、２つの三方弁３２
．３３を操作して冷却と加熱を切り替えることで連続使
用ができるようになっている。
て機能するようになっており、それぞれの反応容器３０
．３１で反応が飽和状態となった後、２つの三方弁３２
．３３を操作して冷却と加熱を切り替えることで連続使
用ができるようになっている。
これら反応容器３０．３１に入れられる水素吸蔵合金と
しては、例えば１００℃に加熱したとき、４０〜５０ｋ
ｇ／ｃｄの高圧水素が放出され、常温常圧（２０℃、１
ｋｇ／ｃＪ程度）程度で冷却したとき、水素の吸蔵がお
こなわれる性質を持ったものが使用される。
しては、例えば１００℃に加熱したとき、４０〜５０ｋ
ｇ／ｃｄの高圧水素が放出され、常温常圧（２０℃、１
ｋｇ／ｃＪ程度）程度で冷却したとき、水素の吸蔵がお
こなわれる性質を持ったものが使用される。
例えば２つの三方弁３２．３３を図中黒く塗り潰した部
分を閉じるようにし、反応容器３０を加熱側とし、反応
容器３１を冷却側とすると、反応容器３０から放出され
る高圧の水素は、三方弁３２から第１．第２及び第３熱
交換器３４．３５゜３６で冷却されながら絞り弁３７に
行く途中で一部が膨脹タービン３８に送られて可逆膨脹
され、低温となった水素が絞り弁３７から分離器３つを
経て反応容器３１に戻る水素と合流させられるとともに
、この戻りガスと絞り弁３７への水素とが第１．第２及
び第３熱交換器３４，３５．３６で熱交換され、分離器
３９に低温の水素ガスとともに、液体水素が得られる。
分を閉じるようにし、反応容器３０を加熱側とし、反応
容器３１を冷却側とすると、反応容器３０から放出され
る高圧の水素は、三方弁３２から第１．第２及び第３熱
交換器３４．３５゜３６で冷却されながら絞り弁３７に
行く途中で一部が膨脹タービン３８に送られて可逆膨脹
され、低温となった水素が絞り弁３７から分離器３つを
経て反応容器３１に戻る水素と合流させられるとともに
、この戻りガスと絞り弁３７への水素とが第１．第２及
び第３熱交換器３４，３５．３６で熱交換され、分離器
３９に低温の水素ガスとともに、液体水素が得られる。
こうして得られた水素の低温流体が液体ヘリウムサイク
ルＡの第１．第２及び第３予冷用熱交換器２１，２２．
２３に送られ、ヘリウムを予冷するようになっている。
ルＡの第１．第２及び第３予冷用熱交換器２１，２２．
２３に送られ、ヘリウムを予冷するようになっている。
そして、予冷後の水素は、三方弁３３を経て反応容器３
１に送られ、水素吸蔵合金に吸蔵される。
１に送られ、水素吸蔵合金に吸蔵される。
こうして２つの反応容器３０．３１での水素の放出と吸
蔵が行われ、それぞれの反応が飽和状態となった後、加
熱側を冷却側にし、冷却側を加熱１１！ＩＪにするよう
２つの三方弁３２．３３を切り替えて図中斜線で示す部
分を閉じるようにして連続した運転を行う。
蔵が行われ、それぞれの反応が飽和状態となった後、加
熱側を冷却側にし、冷却側を加熱１１！ＩＪにするよう
２つの三方弁３２．３３を切り替えて図中斜線で示す部
分を閉じるようにして連続した運転を行う。
このようなヘリウムの液化装置’Ｕ２０によれば、予冷
用の液体水素サイクルＢが水素吸蔵合金を用いるもので
あるなめ、回転機械部分がなく、潤滑油を使用すること
かないので、第１．第２及び第３熱交換器３４，３５．
３６の伝熱部分に付着堆積することがなく、長時間運転
しても伝熱性能が低下することがない。
用の液体水素サイクルＢが水素吸蔵合金を用いるもので
あるなめ、回転機械部分がなく、潤滑油を使用すること
かないので、第１．第２及び第３熱交換器３４，３５．
３６の伝熱部分に付着堆積することがなく、長時間運転
しても伝熱性能が低下することがない。
また、液体ヘリウムサイクルＡの予冷が液体水素温度で
行われるので、液体窒素を用いる場合よりも低くするこ
とができ、ヘリウムの液化が容易となるとともに、低圧
圧縮機２４に吸入される前のヘリウムを冷却するように
しているので、密度の高いヘリウムを効率良く圧縮でき
る。
行われるので、液体窒素を用いる場合よりも低くするこ
とができ、ヘリウムの液化が容易となるとともに、低圧
圧縮機２４に吸入される前のヘリウムを冷却するように
しているので、密度の高いヘリウムを効率良く圧縮でき
る。
さらに、高圧化も可能となり、低温コンプレッサの使用
ができるとともに、ターボ圧ａ機を使用することもでき
、装置の小形化が計れ、ドラムなどへの収容も簡単にで
き、外部との熱遮断や騒音防止も容易となる。
ができるとともに、ターボ圧ａ機を使用することもでき
、装置の小形化が計れ、ドラムなどへの収容も簡単にで
き、外部との熱遮断や騒音防止も容易となる。
尚、上記実施例では、液体ヘリウムサイクルで圧縮機を
２段としたが、これに限らず、さらに多段としなり、レ
シプロ式のもので１段としても良い。
２段としたが、これに限らず、さらに多段としなり、レ
シプロ式のもので１段としても良い。
［発明の効果］
以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明のヘリウムの液化装置によれば、圧縮機で圧縮したヘ
リウムガスの予冷用熱交換器に水素吸蔵合金を用いて水
素を吸蔵放出させて得られる液体水素を供給するように
したので、圧ｆＰｉ機などの回転機械を使用しないこと
から、潤滑油を必要とせず、潤滑油中の空気や潤滑油自
体の循環による詰まりゃ汚染の問題をなくし、長時間の
連続運転が可能となった。
明のヘリウムの液化装置によれば、圧縮機で圧縮したヘ
リウムガスの予冷用熱交換器に水素吸蔵合金を用いて水
素を吸蔵放出させて得られる液体水素を供給するように
したので、圧ｆＰｉ機などの回転機械を使用しないこと
から、潤滑油を必要とせず、潤滑油中の空気や潤滑油自
体の循環による詰まりゃ汚染の問題をなくし、長時間の
連続運転が可能となった。
また、従来の液体窒素よりも温度の低い液体水素を予冷
に用いるので、−層効率良くヘリウムの液化ができると
ともに、液体ヘリウムサイクルでの圧縮機の入り口側で
ヘリウムを冷却するようにすれば、ターボ圧縮機など低
温コンプレッサの使用も可能となり、装置のコンパクト
化を計ることが容易となるとともに、ドラムなどに入れ
、外部との熱遮断を計ったり、騒音を遮断することが容
易となる。
に用いるので、−層効率良くヘリウムの液化ができると
ともに、液体ヘリウムサイクルでの圧縮機の入り口側で
ヘリウムを冷却するようにすれば、ターボ圧縮機など低
温コンプレッサの使用も可能となり、装置のコンパクト
化を計ることが容易となるとともに、ドラムなどに入れ
、外部との熱遮断を計ったり、騒音を遮断することが容
易となる。
第１図はこの発明のヘリウムの液化装置の一実施例にか
かる概略構成図、第２図は従来装置の概略構成図である
。 ２０：ヘリウムの液化装置、２１，２２．２３：第１．
第２及び第３予冷用熱交換器、２４，２５：低圧及び高
圧圧縮機、２６二絞り弁、２７：膨脹タービン、２８：
熱交換器、２つ二分Ｍ器、３０゜３に反応容器、３２．
３３：三方弁、３４゜３５．３６：第１．第２及び第３
熱交換器、３７：絞り弁、３８：膨脹タービン、３つ：
分離器。
かる概略構成図、第２図は従来装置の概略構成図である
。 ２０：ヘリウムの液化装置、２１，２２．２３：第１．
第２及び第３予冷用熱交換器、２４，２５：低圧及び高
圧圧縮機、２６二絞り弁、２７：膨脹タービン、２８：
熱交換器、２つ二分Ｍ器、３０゜３に反応容器、３２．
３３：三方弁、３４゜３５．３６：第１．第２及び第３
熱交換器、３７：絞り弁、３８：膨脹タービン、３つ：
分離器。
Claims (1)
- 圧縮機で圧縮したヘリウムガスを予冷したのち、膨脹機
による可逆膨脹と絞り弁による絞り膨脹とを組み合わせ
てヘリウムを液化する液化装置において、前記圧縮機で
圧縮したヘリウムガスの予冷用熱交換器に水素吸蔵合金
を用いて水素の吸蔵放出による水素液化サイクルより得
られる液体水素を供給することを特徴とするヘリウムの
液化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63332046A JPH079346B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | ヘリウムの液化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63332046A JPH079346B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | ヘリウムの液化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02176386A true JPH02176386A (ja) | 1990-07-09 |
| JPH079346B2 JPH079346B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=18250536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63332046A Expired - Lifetime JPH079346B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | ヘリウムの液化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079346B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102564062A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-07-11 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | 一种高纯液氖的提取方法 |
| JP2015531047A (ja) * | 2012-07-06 | 2015-10-29 | ハイヴュー・エンタープライゼズ・リミテッド | 液化プロセスにおける冷却のための方法及び装置 |
| CN108444213A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-08-24 | 张家港富瑞氢能装备有限公司 | 氢气液化装置中的净化装置 |
| CN109631494A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-04-16 | 北京中科富海低温科技有限公司 | 一种氦气生产系统和生产方法 |
| US10876433B2 (en) | 2016-02-02 | 2020-12-29 | Highview Enterprises Limited | Power recovery |
| CN112361711A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-12 | 北京航天试验技术研究所 | 一种设置有三个串联的透平膨胀机机组的氢气液化设备 |
| CN113983760A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-28 | 四川空分设备(集团)有限责任公司 | 一种氦气超低温纯化和液化系统 |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP63332046A patent/JPH079346B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102564062A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-07-11 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | 一种高纯液氖的提取方法 |
| JP2015531047A (ja) * | 2012-07-06 | 2015-10-29 | ハイヴュー・エンタープライゼズ・リミテッド | 液化プロセスにおける冷却のための方法及び装置 |
| JP2017223436A (ja) * | 2012-07-06 | 2017-12-21 | ハイヴュー・エンタープライゼズ・リミテッド | 液化プロセスにおける冷却のための方法及び装置 |
| US10876433B2 (en) | 2016-02-02 | 2020-12-29 | Highview Enterprises Limited | Power recovery |
| CN108444213A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-08-24 | 张家港富瑞氢能装备有限公司 | 氢气液化装置中的净化装置 |
| CN108444213B (zh) * | 2018-05-28 | 2023-09-26 | 江苏国富氢能技术装备股份有限公司 | 氢气液化装置中的净化装置 |
| CN109631494A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-04-16 | 北京中科富海低温科技有限公司 | 一种氦气生产系统和生产方法 |
| CN112361711A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-12 | 北京航天试验技术研究所 | 一种设置有三个串联的透平膨胀机机组的氢气液化设备 |
| CN113983760A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-28 | 四川空分设备(集团)有限责任公司 | 一种氦气超低温纯化和液化系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH079346B2 (ja) | 1995-02-01 |
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