JPH0579719A - ヘリウム液化冷凍装置 - Google Patents
ヘリウム液化冷凍装置Info
- Publication number
- JPH0579719A JPH0579719A JP24089591A JP24089591A JPH0579719A JP H0579719 A JPH0579719 A JP H0579719A JP 24089591 A JP24089591 A JP 24089591A JP 24089591 A JP24089591 A JP 24089591A JP H0579719 A JPH0579719 A JP H0579719A
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- Japan
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- helium
- expansion
- liquid level
- helium gas
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Abstract
(57)【要約】
【構成】ヘリウムデュワ８に設けた液面計18の出力信号
を入力とした制御器20により第１膨張タービン５と第２
膨張タービン６のノズル開度を液化モードと冷凍モード
で制御するように構成したものである。 【効果】ヘリウム液化冷凍装置の液化モ−ドと冷凍モ−
ドに対応して、膨張タ−ビンの寒冷発生量を制御できる
効果がある。
を入力とした制御器20により第１膨張タービン５と第２
膨張タービン６のノズル開度を液化モードと冷凍モード
で制御するように構成したものである。 【効果】ヘリウム液化冷凍装置の液化モ−ドと冷凍モ−
ドに対応して、膨張タ−ビンの寒冷発生量を制御できる
効果がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヘリウム液化冷凍装置に
関し、特にその効率の良い運転制御方法に関する。
関し、特にその効率の良い運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のヘリウム液化冷凍装置には、例え
ばターボ機械第１１巻７号（１９８３）の37頁から42頁
に記載のように可変ノズルを使用しない膨張タービンを
用いたものがある。
ばターボ機械第１１巻７号（１９８３）の37頁から42頁
に記載のように可変ノズルを使用しない膨張タービンを
用いたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は熱負荷
の変動に対しての制御方法については考慮されていなか
った。
の変動に対しての制御方法については考慮されていなか
った。
【０００４】本発明の目的は、液化ヘリウム温度での熱
負荷の変動があっても高効率な膨張タービンの制御を行
い、冷凍能力の優れたヘリウム液化冷凍装置を提供する
ことにある。
負荷の変動があっても高効率な膨張タービンの制御を行
い、冷凍能力の優れたヘリウム液化冷凍装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、膨張タービ
ンのノズルにノズル面積を変化できる可変ノズルを用
い、熱負荷に応じて増減する液化ヘリウムの量を検出
し、可変ノズルにより膨張タービンの寒冷発生量を制御
することにより達成される。
ンのノズルにノズル面積を変化できる可変ノズルを用
い、熱負荷に応じて増減する液化ヘリウムの量を検出
し、可変ノズルにより膨張タービンの寒冷発生量を制御
することにより達成される。
【０００６】
【作用】ヘリウム液化冷凍装置が起動状態から設計条件
の液体ヘリウム量を得る（いわゆる液化モード）までは
ノズル開度を所定の状態（たとえば１００％）に設定
し、所定量よりも液化ヘリウムが増加した場合にはノズ
ル開度を絞りタービンの減量運転（冷凍モード）を行う
ように制御する。さらに、冷凍モードよりも熱負荷が減
少し所定量よりも液化ヘリウムが増加した場合には、液
面計からの制御信号によりジュールトムソン膨張弁を絞
る。したがって、熱負荷の変動に対応して効率の良い運
転が行われる。
の液体ヘリウム量を得る（いわゆる液化モード）までは
ノズル開度を所定の状態（たとえば１００％）に設定
し、所定量よりも液化ヘリウムが増加した場合にはノズ
ル開度を絞りタービンの減量運転（冷凍モード）を行う
ように制御する。さらに、冷凍モードよりも熱負荷が減
少し所定量よりも液化ヘリウムが増加した場合には、液
面計からの制御信号によりジュールトムソン膨張弁を絞
る。したがって、熱負荷の変動に対応して効率の良い運
転が行われる。
【０００７】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。圧縮機１の
出口側に接続されたヘリウムガス配管２は、第１熱交換
器13の高温側、第２熱交換器14の高温側、第３熱交換器
15の高温側、第４熱交換器16の高温側および第５熱交換
器17の高温側と直列に接続され、第５熱交換17の高温側
出口にはジュールトムソン弁７が設けられている。液化
ヘリウムデュワ８と冷凍負荷11は吸込配管12と接続され
ており、第５熱交換器17の低温側、第４熱交換器16の低
温側、第３熱交換器15の低温側、第２熱交換器14の低温
側および第１熱交換器13の低温側と直列に接続されてい
る。第１熱交換器13の高温側出口と第２熱交換器14の高
温側入口を接続しているヘリウムガス配管２にはヘリウ
ムガス分岐配管３が接続され、このヘリウムガス分岐配
管３はタービン入口弁４、ノズル面積を変化できる可変
容量式の第１膨張タービン５、第３熱交換器15の第２の
高温側、可変容量式の第２膨張タービン６および第４熱
交換器16の低温側入口とを接続する吸込配管12と直列に
接続されている。
出口側に接続されたヘリウムガス配管２は、第１熱交換
器13の高温側、第２熱交換器14の高温側、第３熱交換器
15の高温側、第４熱交換器16の高温側および第５熱交換
器17の高温側と直列に接続され、第５熱交換17の高温側
出口にはジュールトムソン弁７が設けられている。液化
ヘリウムデュワ８と冷凍負荷11は吸込配管12と接続され
ており、第５熱交換器17の低温側、第４熱交換器16の低
温側、第３熱交換器15の低温側、第２熱交換器14の低温
側および第１熱交換器13の低温側と直列に接続されてい
る。第１熱交換器13の高温側出口と第２熱交換器14の高
温側入口を接続しているヘリウムガス配管２にはヘリウ
ムガス分岐配管３が接続され、このヘリウムガス分岐配
管３はタービン入口弁４、ノズル面積を変化できる可変
容量式の第１膨張タービン５、第３熱交換器15の第２の
高温側、可変容量式の第２膨張タービン６および第４熱
交換器16の低温側入口とを接続する吸込配管12と直列に
接続されている。
【０００８】圧縮機１で１６atm、300Ｋ（常温）に圧縮
されたヘリウムガスは、第１、第２、第３、第４、およ
び第５熱交換器13〜17を通って冷却され、ジュールトム
ソン弁７を通過しつつ等エンタルピ膨張を行って液化す
る。その液化ヘリウム９はヘリウムデュワ８に貯えら
れ、例えば超電導マグネット等の熱負荷11にトランスフ
ァーチューブ10を介して供給される。この液化ヘリウム
９が貯っている状態が液化モードと呼ばれるもので、タ
ービン入口弁４を第１膨張タービン５と第２膨張タービ
ンがオーバースピードにならないように調整しながら、
徐々に圧力を上げていく。このとき、各膨張タービン
５，６の可変ノズルは液化モードの処理流量に対応する
開度、例えば１００％に固定されている。液化ヘリウム
９がある程度貯えられて熱負荷11により蒸発したヘリウ
ムガスは吸込配管12を通って熱交換器群を冷却するの
で、各膨張タービン５，６の寒冷発生量を減らす必要が
あり、いわゆる冷凍モードの状態となる。このとき設定
された液面に到達すると、液面計18からの出力信号19は
可変ノズルの開度を調節する制御器に接続されており、
自動的に冷凍モードに対応した開度（例えば７０％）に
制御信号２１により調整される。
されたヘリウムガスは、第１、第２、第３、第４、およ
び第５熱交換器13〜17を通って冷却され、ジュールトム
ソン弁７を通過しつつ等エンタルピ膨張を行って液化す
る。その液化ヘリウム９はヘリウムデュワ８に貯えら
れ、例えば超電導マグネット等の熱負荷11にトランスフ
ァーチューブ10を介して供給される。この液化ヘリウム
９が貯っている状態が液化モードと呼ばれるもので、タ
ービン入口弁４を第１膨張タービン５と第２膨張タービ
ンがオーバースピードにならないように調整しながら、
徐々に圧力を上げていく。このとき、各膨張タービン
５，６の可変ノズルは液化モードの処理流量に対応する
開度、例えば１００％に固定されている。液化ヘリウム
９がある程度貯えられて熱負荷11により蒸発したヘリウ
ムガスは吸込配管12を通って熱交換器群を冷却するの
で、各膨張タービン５，６の寒冷発生量を減らす必要が
あり、いわゆる冷凍モードの状態となる。このとき設定
された液面に到達すると、液面計18からの出力信号19は
可変ノズルの開度を調節する制御器に接続されており、
自動的に冷凍モードに対応した開度（例えば７０％）に
制御信号２１により調整される。
【０００９】本実施例によれば、容易に液化モードと冷
凍モードで自動的に膨張タービンの寒冷発生量を制御で
きる効果があり、また、可変容量式の膨張タービンを用
いているので冷凍モードでもタービン入口圧力を小さく
する必要がない。したがって、タービンの効率が良くな
り、冷凍機の冷凍能力が向上する効果がある。
凍モードで自動的に膨張タービンの寒冷発生量を制御で
きる効果があり、また、可変容量式の膨張タービンを用
いているので冷凍モードでもタービン入口圧力を小さく
する必要がない。したがって、タービンの効率が良くな
り、冷凍機の冷凍能力が向上する効果がある。
【００１０】図２に他の実施例を示す。図１と同一符号
は同一のものであり、その説明は省略する。第１膨張タ
ービン５と第２膨張タービン６に設けられた回転計30，
31の出力信号は制御器32に送られており、どちらか一方
が設定回転数を超えると制御器32よりタービン入口の自
動弁4'が絞られるように設定されている。
は同一のものであり、その説明は省略する。第１膨張タ
ービン５と第２膨張タービン６に設けられた回転計30，
31の出力信号は制御器32に送られており、どちらか一方
が設定回転数を超えると制御器32よりタービン入口の自
動弁4'が絞られるように設定されている。
【００１１】本実施例によれば、容易にヘリウム液化冷
凍装置の自動化を行うことができ、液化モードと冷凍モ
ードで自動的にタービンの寒冷発生量を制御できる効果
がある。
凍装置の自動化を行うことができ、液化モードと冷凍モ
ードで自動的にタービンの寒冷発生量を制御できる効果
がある。
【００１２】図３にさらに他の実施例を示す。図１と同
一符号は同一のものであり、その説明は省略する。冷凍
機の運転状態が冷凍モードでも熱負荷11の負荷変動が生
じ、さらに熱負荷が減少した場合には、液化ヘリウム９
の量が増加する。このような場合には制御器20から自動
弁であるジュールトムソン弁7'に弁を絞るように信号が
送られ、それによりヘリウムの液化量は減少し一定液面
を制御できる。
一符号は同一のものであり、その説明は省略する。冷凍
機の運転状態が冷凍モードでも熱負荷11の負荷変動が生
じ、さらに熱負荷が減少した場合には、液化ヘリウム９
の量が増加する。このような場合には制御器20から自動
弁であるジュールトムソン弁7'に弁を絞るように信号が
送られ、それによりヘリウムの液化量は減少し一定液面
を制御できる。
【００１３】本実施例によれば、冷凍モードにおいて熱
負荷が変動してもジュールトムソン弁の開度を制御でき
るので、液化ヘリウムの量を一定にすることができる効
果があり、ひいては自動化運転の信頼性を高める効果が
ある。
負荷が変動してもジュールトムソン弁の開度を制御でき
るので、液化ヘリウムの量を一定にすることができる効
果があり、ひいては自動化運転の信頼性を高める効果が
ある。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、ヘリウム液化冷凍装置
の液化モードと冷凍モードに対応して高効率に膨張ター
ビンの寒冷発生量を制御できる効果がある。さらに、熱
負荷が変動しても液化ヘリウムの量を一定に保つことが
でき、冷凍機の自動化運転の信頼性を高める効果があ
る。
の液化モードと冷凍モードに対応して高効率に膨張ター
ビンの寒冷発生量を制御できる効果がある。さらに、熱
負荷が変動しても液化ヘリウムの量を一定に保つことが
でき、冷凍機の自動化運転の信頼性を高める効果があ
る。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例を示す構成図であ
る。
る。
５…第１膨張タービン、６…第２膨張タービン、１８…
液面計、２０，３２…制御器、３０，３１…回転計。
液面計、２０，３２…制御器、３０，３１…回転計。
Claims (3)
- 【請求項１】ヘリウムガスを圧縮循環させる圧縮機と、
前記圧縮機に接続されて、圧縮された前記ヘリウムガス
と冷凍負荷で気化したヘリウムガスとの間で熱交換を行
わせる熱交換器と、前記ヘリウムガスを断熱膨張させる
ノズル面積を可変できる膨張タービンと、ヘリウムガス
を液化させるジュールトムソン膨張弁と、液化ヘリウム
を貯えるヘリウムデュワを備えたヘリウム液化冷凍装置
において、前記ヘリウムデュワに液面計を設け、前記液
面計からの信号に応じて前記膨張タービンのノズル面積
を可変させる制御装置を設けたことを特徴とするヘリウ
ム液化冷凍装置。 - 【請求項２】前記膨張タービンの過回転をタービン入口
弁で制御する制御手段を有することを特徴とする請求項
１記載のヘリウム液化冷凍装置。 - 【請求項３】前記液面計からの信号からジュールトムソ
ン膨張弁の開度を制御する手段を有することを特徴とす
る請求項１記載のヘリウム液化冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24089591A JPH0579719A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | ヘリウム液化冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24089591A JPH0579719A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | ヘリウム液化冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579719A true JPH0579719A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17066284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24089591A Pending JPH0579719A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | ヘリウム液化冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0579719A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013057495A (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Linde Ag | 冷熱設備 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP24089591A patent/JPH0579719A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013057495A (ja) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Linde Ag | 冷熱設備 |
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