JPH02293567A - ヘリウム冷凍サイクルの起動方法 - Google Patents
ヘリウム冷凍サイクルの起動方法Info
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- JPH02293567A JPH02293567A JP11371989A JP11371989A JPH02293567A JP H02293567 A JPH02293567 A JP H02293567A JP 11371989 A JP11371989 A JP 11371989A JP 11371989 A JP11371989 A JP 11371989A JP H02293567 A JPH02293567 A JP H02293567A
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- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 72
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 72
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 26
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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〕
本発明はヘリウム冷凍機を用いた冷凍サイクルにおける
起動方法に関するものである。
起動方法に関するものである。
従来のヘリウム冷凍機においては、被冷却対象の冷却を
開始するに当り、保冷檜中にある低温となる機器や配管
等を先ず冷許し、その冷却が完了したのち、被冷却部対
象の冷却を開始すーるのが通例であった。
開始するに当り、保冷檜中にある低温となる機器や配管
等を先ず冷許し、その冷却が完了したのち、被冷却部対
象の冷却を開始すーるのが通例であった。
従来のヘリウム冷凍サイクルを用いた系統図を第２図に
示す。
示す。
図において、従来のヘリウム冷凍サイクルにおいて冷却
を開始するには、先ずヘリウム圧縮機ｌを起動し、次い
で、管２を通してヘリウムを圧送し、低温となる機器，
配管類を収納する保冷槽Ｕ中の、熱交換器３を経由して
、タービン人口弁４にヘリウムガスを送気する。次いで
タービン人口弁４を閉状態から徐々に開状態となし、ヘ
リウムタービン５を起動する二とにより、ヘリウムター
ビン５の膨張により寒冷を発生させ、管６を経由して、
被冷却対象物を内蔵する容器８中の冷却熱交換器７を経
由して管９熱交換器３管ｌＯを通して、ヘリウム圧縮機
ｌに戻る。
を開始するには、先ずヘリウム圧縮機ｌを起動し、次い
で、管２を通してヘリウムを圧送し、低温となる機器，
配管類を収納する保冷槽Ｕ中の、熱交換器３を経由して
、タービン人口弁４にヘリウムガスを送気する。次いで
タービン人口弁４を閉状態から徐々に開状態となし、ヘ
リウムタービン５を起動する二とにより、ヘリウムター
ビン５の膨張により寒冷を発生させ、管６を経由して、
被冷却対象物を内蔵する容器８中の冷却熱交換器７を経
由して管９熱交換器３管ｌＯを通して、ヘリウム圧縮機
ｌに戻る。
通常、被冷却対象容器は保冷槽１１とは別１ｉｉ＆とさ
れていろことが多鳴、この時保冷槽ｌｌ外の管６，管９
は、真空断熱されている二とが多い。
れていろことが多鳴、この時保冷槽ｌｌ外の管６，管９
は、真空断熱されている二とが多い。
上記従来技術によれば、被冷却対象容器内の冷却を開始
するに到る前に、先ず保冷槽１ｌ内の、熱交換器３やそ
の他配管等を冷却する必要があり、これらを冷却する唯
一の寒冷発生源はヘリウムタービン５であり、通常ヘリ
ウムタービン５は、定常運転時の被冷却対象物の冷凍能
力を保持するに十分なように設計されている。言いかえ
れば、冷凍サイクルの起動時のとと啜、保冷槽１１中の
機器，配管類を冷却してい曵過程においては、十分な冷
却能力を有していない。このためヘリウム冷凍サイクル
の起動には通常２４〜４８時間、タービン能力を上げて
も１２時間程度かかり、頻繁に起動，停止を伴うような
運用形態が要求された場合には、はなはだ不都合であっ
た。
するに到る前に、先ず保冷槽１ｌ内の、熱交換器３やそ
の他配管等を冷却する必要があり、これらを冷却する唯
一の寒冷発生源はヘリウムタービン５であり、通常ヘリ
ウムタービン５は、定常運転時の被冷却対象物の冷凍能
力を保持するに十分なように設計されている。言いかえ
れば、冷凍サイクルの起動時のとと啜、保冷槽１１中の
機器，配管類を冷却してい曵過程においては、十分な冷
却能力を有していない。このためヘリウム冷凍サイクル
の起動には通常２４〜４８時間、タービン能力を上げて
も１２時間程度かかり、頻繁に起動，停止を伴うような
運用形態が要求された場合には、はなはだ不都合であっ
た。
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６１−３１８５９号が挙げられる。
開昭６１−３１８５９号が挙げられる。
上記従来技術はヘリウム冷凍サイクルの起動に関して配
慮がされておらず、起動時に多曵の時間を要するという
不具合があった。
慮がされておらず、起動時に多曵の時間を要するという
不具合があった。
本発明の目的は、頻繁に起動，停止を伴うような運用形
簡に適合する、起動時間の著しい短縮化と自動化とを余
分な装置を新たに付加することな（実現する＾リウム冷
凍サイクルの起動方法を提供することにある。
簡に適合する、起動時間の著しい短縮化と自動化とを余
分な装置を新たに付加することな（実現する＾リウム冷
凍サイクルの起動方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、保冷檜内の熱交換器および
ヘリウムタービンをバイパスすろ管および弁を付加する
とともに、被冷却対象容器中に冷却媒体を入れ、冷却媒
体との熱の受給を行いうる冷却熱交換器を介して、ヘリ
ウム冷凍サイクルの起動時間を著しく短縮できるように
したものである。
ヘリウムタービンをバイパスすろ管および弁を付加する
とともに、被冷却対象容器中に冷却媒体を入れ、冷却媒
体との熱の受給を行いうる冷却熱交換器を介して、ヘリ
ウム冷凍サイクルの起動時間を著しく短縮できるように
したものである。
さらに、保冷檜内の熱交換器の中間温度を計測゛する温
度計を設けることにより、起動過程の冷却の完了時期を
確実にとらえて、これにより冷却過程の自動化を実現し
たものである。
度計を設けることにより、起動過程の冷却の完了時期を
確実にとらえて、これにより冷却過程の自動化を実現し
たものである。
保冷僧内の熱交換器およびヘリウムタービンをバイパス
する管を経由してバイパス弁を開とし、タービン人口弁
を閉とすることにより、常温のヘリウムガスを被冷却対
象容器に導き、被冷却対象容器に冷却媒体を入れること
によって、常温のヘリウムガスを冷却媒体の温度近くに
下げ、温度の下ったヘリウムガスを保冷槽中の熱交換器
に戻すことによって熱交換器を冷却する。通常保冷槽中
の最大の熱容址を有するのが、熱交換器であり熱交換器
を冷却することにより、起動時の冷却の大半の目的は達
成される。また熱交換器自体は通常ガス通路が複数あり
、高温側の通路と低温側の通路は交互に接しているため
、片側の通路を冷却することにより、熱交換器全体の冷
却をすることができる。
する管を経由してバイパス弁を開とし、タービン人口弁
を閉とすることにより、常温のヘリウムガスを被冷却対
象容器に導き、被冷却対象容器に冷却媒体を入れること
によって、常温のヘリウムガスを冷却媒体の温度近くに
下げ、温度の下ったヘリウムガスを保冷槽中の熱交換器
に戻すことによって熱交換器を冷却する。通常保冷槽中
の最大の熱容址を有するのが、熱交換器であり熱交換器
を冷却することにより、起動時の冷却の大半の目的は達
成される。また熱交換器自体は通常ガス通路が複数あり
、高温側の通路と低温側の通路は交互に接しているため
、片側の通路を冷却することにより、熱交換器全体の冷
却をすることができる。
更に熱交換器の中間温度を計潤し、ヘリウム冷凍サイク
ルの起動を完了したあとの定常時の熱交換器の温度分布
に最も近くなった時点で、バイパス弁を閉としタービシ
人口弁を閉とすることにより、冷却が完了し、これらの
動作を制御装置を介して行うことにより、ヘリウム冷凍
サイクルの起動が自動的に行えるものである。
ルの起動を完了したあとの定常時の熱交換器の温度分布
に最も近くなった時点で、バイパス弁を閉としタービシ
人口弁を閉とすることにより、冷却が完了し、これらの
動作を制御装置を介して行うことにより、ヘリウム冷凍
サイクルの起動が自動的に行えるものである。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
図において、ヘリウム冷凍サイクルの起動に当って、先
ずヘリウム圧縮機ｌを起動し、管２を通じてヘリウムの
圧送を開始する。ヘリウム冷凍サイクルにおいて低温と
なる機器，配管類を収納する保冷檜１１中のタービン人
口弁４を閉とし、バイパス弁ｌ３を閉とすることにより
、ヘリウム圧縮機ｌで圧縮されたガスは、管セバイパス
弁１３を通じて管６に供給される。被冷却対象容器８は
保冷槽１１とは別置とされていろことが多く、この場合
はヘリウムガスは真空断熱された管６を通じて被冷却対
象容器８内に収納された冷却熱交換器７に導かれる。被
冷却対象容器Ｂ内には通常冷却媒体１４が封入されてお
り、例えば、液体窒素のような媒体である。なお冷却媒
体は特に液体窒素である必然性はなく、ヘリウム冷凍サ
イクルを複雑化すれば液体ヘリウム，冷却温度が更に高
くてよいならフロン等も使用可能である。
ずヘリウム圧縮機ｌを起動し、管２を通じてヘリウムの
圧送を開始する。ヘリウム冷凍サイクルにおいて低温と
なる機器，配管類を収納する保冷檜１１中のタービン人
口弁４を閉とし、バイパス弁ｌ３を閉とすることにより
、ヘリウム圧縮機ｌで圧縮されたガスは、管セバイパス
弁１３を通じて管６に供給される。被冷却対象容器８は
保冷槽１１とは別置とされていろことが多く、この場合
はヘリウムガスは真空断熱された管６を通じて被冷却対
象容器８内に収納された冷却熱交換器７に導かれる。被
冷却対象容器Ｂ内には通常冷却媒体１４が封入されてお
り、例えば、液体窒素のような媒体である。なお冷却媒
体は特に液体窒素である必然性はなく、ヘリウム冷凍サ
イクルを複雑化すれば液体ヘリウム，冷却温度が更に高
くてよいならフロン等も使用可能である。
冷却熱交換器７に導かれたヘリウムガスは常温であり、
冷却熱交換器７での冷却媒体１４との熱交換作用により
、ヘリウムガスは冷却媒体近鳴の温度まで冷却される。
冷却熱交換器７での冷却媒体１４との熱交換作用により
、ヘリウムガスは冷却媒体近鳴の温度まで冷却される。
これは冷却熱交換器７内で常温のヘリウムガスを一気に
冷却媒体１４近くの低温まで冷却するという、タービン
による寒冷発生より桁違いの寒冷を起動過程中供給でき
ることにあり、起動時に熱交換器３をバイパスして常温
のヘリウムガスを被冷却対象容器に供給する理由はこれ
にある。
冷却媒体１４近くの低温まで冷却するという、タービン
による寒冷発生より桁違いの寒冷を起動過程中供給でき
ることにあり、起動時に熱交換器３をバイパスして常温
のヘリウムガスを被冷却対象容器に供給する理由はこれ
にある。
冷却熱交換器７で冷却されたヘリウムガスは管９を経由
して保冷槽ｌｌ中の熱交換器３に供給される。熱交換器
３は起動当初は常温であるが、冷却熱交換器７で冷却媒
体の蒸発潜熱により、冷却媒体温度近一まで冷却された
低温のヘリウムガスにより、急速に冷却される。熱交換
器３の冷却をして常温近くまで温度回復のしたヘリウム
ガスは、管ｌＯを通じてヘリウム圧縮機１に戻される。
して保冷槽ｌｌ中の熱交換器３に供給される。熱交換器
３は起動当初は常温であるが、冷却熱交換器７で冷却媒
体の蒸発潜熱により、冷却媒体温度近一まで冷却された
低温のヘリウムガスにより、急速に冷却される。熱交換
器３の冷却をして常温近くまで温度回復のしたヘリウム
ガスは、管ｌＯを通じてヘリウム圧縮機１に戻される。
保冷槽１１内の熱交換器３は急速に撲却されるが、二の
状態を長《継続すると、熱交換器３全体が冷えてしまい
、更には保冷檜１ｌ出口の管ｌＯまで冷却されてしまう
ことになり、これはシステム保護上好まし曵ない。この
ため、熱交換器３の中間温度を温度計１５により計測し
、二の温度が起動完了後の定常運転時の熱交換器の温度
分布に最も近づいた時点で、バイパス弁ｌ３を閉とし，
タービン人口弁４を開とすることにより、ヘリウムター
ビン５にヘリウムを通気する。熱交換器３は既に予冷さ
れており、ヘリウムタービン５に導かれるヘリウムガス
のｉｙＩは低く、ヘリウムタービン５の中の膨張によっ
て更にガス温度が低下し、被冷却対象容器ｓ中の冷却媒
体１４の温度より更に低下する。
状態を長《継続すると、熱交換器３全体が冷えてしまい
、更には保冷檜１ｌ出口の管ｌＯまで冷却されてしまう
ことになり、これはシステム保護上好まし曵ない。この
ため、熱交換器３の中間温度を温度計１５により計測し
、二の温度が起動完了後の定常運転時の熱交換器の温度
分布に最も近づいた時点で、バイパス弁ｌ３を閉とし，
タービン人口弁４を開とすることにより、ヘリウムター
ビン５にヘリウムを通気する。熱交換器３は既に予冷さ
れており、ヘリウムタービン５に導かれるヘリウムガス
のｉｙＩは低く、ヘリウムタービン５の中の膨張によっ
て更にガス温度が低下し、被冷却対象容器ｓ中の冷却媒
体１４の温度より更に低下する。
即ち、この状態でヘリウム冷凍サイクルとして成立し、
被冷却対象容器８中で熱負荷１７がとれることを意味す
る。この時冷却熱交換器７は熱負荷１７により蒸允する
冷却媒体１４を凝縮させる熱交換器となり、二の時点で
ヘリウム冷凍サイクルとしての定常状態に到る。
被冷却対象容器８中で熱負荷１７がとれることを意味す
る。この時冷却熱交換器７は熱負荷１７により蒸允する
冷却媒体１４を凝縮させる熱交換器となり、二の時点で
ヘリウム冷凍サイクルとしての定常状態に到る。
これらの一連の操作は簡単な制御装置ｌ６を介すること
により容易に自動化がはかれる。
により容易に自動化がはかれる。
以上の操作により、従来１２時間以上要していた起動時
間を大幅に短縮可能となり、１時間以内の起動を実現す
ることも十分可能である。
間を大幅に短縮可能となり、１時間以内の起動を実現す
ることも十分可能である。
なお、本実施例では熱交換器とタービンとを共にバイパ
スした起動方法としているが、熱交換器のみをバイパス
しても良く、起動時からタービンを運転して、更に寒冷
の発生を付加することもできることから、起動時のター
ビンのバイパス有無は本発明には特に関与しない。
スした起動方法としているが、熱交換器のみをバイパス
しても良く、起動時からタービンを運転して、更に寒冷
の発生を付加することもできることから、起動時のター
ビンのバイパス有無は本発明には特に関与しない。
本発明によれば、被冷却対象容器中の冷却熱交換器を起
動時は、保冷槽内の熱交換器の予冷用にでき、定常時は
冷凍サイクルとしての冷却媒体の冷却用とできることか
ら、何ら特別の予冷用装置を設置することな鳴、ヘリウ
ム冷凍サイクルの起動時間を、従来の方法に比べ著しく
短縮できる。
動時は、保冷槽内の熱交換器の予冷用にでき、定常時は
冷凍サイクルとしての冷却媒体の冷却用とできることか
ら、何ら特別の予冷用装置を設置することな鳴、ヘリウ
ム冷凍サイクルの起動時間を、従来の方法に比べ著しく
短縮できる。
更に熱交換器の中間温度を計測し、予冷充了温度として
扱えるので、一連の起動過程の自動化が簡単な制御装置
により容易に行える効果があり、頻繁に起動停止を要求
されるような運用要求に対して極めて効率的に効果的に
実現できる。
扱えるので、一連の起動過程の自動化が簡単な制御装置
により容易に行える効果があり、頻繁に起動停止を要求
されるような運用要求に対して極めて効率的に効果的に
実現できる。
第１図は本発明の一実施例のヘリウム冷凍サイクルの系
統図、ｆＪｚ図は従来のヘリウム冷凍サイクルの系統図
である。
統図、ｆＪｚ図は従来のヘリウム冷凍サイクルの系統図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ヘリウムをサイクル媒体とするヘリウム冷凍サイク
ルにおいて、 ヘリウムタービン入口の熱交換器をバイパスする管と弁
および被冷却対象容器内の冷却熱交換器とを用いて、ヘ
リウム冷凍サイクルの起動時は熱交換器をバイパスして
常温のヘリウムガスを冷却熱交換器に供給し、被冷却対
象容器内の冷却媒体と熱交換させてヘリウムガスを冷却
し、該冷却されたガスを熱交換器の予冷源とすることを
特徴とするヘリウム冷凍サイクルの起動方法。 ２、被冷却対象容器内の冷却熱交換器で冷却されたヘリ
ウムガスを熱交換器に供給する過程において、熱交換器
の中間温度を計測し、該計測温度が熱交換器の定常運転
時の温度分布時の中間温度に近づいた時点で、熱交換器
のバイパス弁を閉とし、予冷完了まで自動的に制御する
ことを特徴とする請求項第１項記載のヘリウム冷凍サイ
クルの起動方法。 ３、ヘリウムをサイクル媒体とするヘリウム冷凍サイク
ルにおいて、 保冷槽内の熱交換器をバイパスする管および弁からなる
バイパス経路を用いて、被冷却対象容器中の冷却媒体と
の熱の受給を行いうる冷却熱交換器でヘリウムガスを冷
却し、該冷却されたヘリウムガスを熱交換器の予冷源と
すると共に、保冷槽内の熱交換器の中間温度により冷却
過程を制御することを特徴とするヘリウム冷凍サイクル
の起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11371989A JPH02293567A (ja) | 1989-05-08 | 1989-05-08 | ヘリウム冷凍サイクルの起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11371989A JPH02293567A (ja) | 1989-05-08 | 1989-05-08 | ヘリウム冷凍サイクルの起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02293567A true JPH02293567A (ja) | 1990-12-04 |
Family
ID=14619408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11371989A Pending JPH02293567A (ja) | 1989-05-08 | 1989-05-08 | ヘリウム冷凍サイクルの起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02293567A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100326131A1 (en) * | 2008-02-01 | 2010-12-30 | Lengert Joerg | Method for operating a thermodynamic cycle, and thermodynamic cycle |
-
1989
- 1989-05-08 JP JP11371989A patent/JPH02293567A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100326131A1 (en) * | 2008-02-01 | 2010-12-30 | Lengert Joerg | Method for operating a thermodynamic cycle, and thermodynamic cycle |
| US9790815B2 (en) * | 2008-02-01 | 2017-10-17 | Kalina Power Limited | Method for operating a thermodynamic cycle, and thermodynamic cycle |
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