JPH067025B2 - 液化装置 - Google Patents
液化装置Info
- Publication number
- JPH067025B2 JPH067025B2 JP58007842A JP784283A JPH067025B2 JP H067025 B2 JPH067025 B2 JP H067025B2 JP 58007842 A JP58007842 A JP 58007842A JP 784283 A JP784283 A JP 784283A JP H067025 B2 JPH067025 B2 JP H067025B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquefaction
- turbine
- gas
- line
- pressure
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、ヘリウムの液化等に使用される液化装置に関
するものである。
するものである。
従来、この種の液化装置では、液化ライン中の低温高圧
の気体をジュール・トムソン弁を用いて排気ラインのリ
ターン圧力にまで等エンタルピ変化させて、その一部を
液化させるようにしているのが一般的である。ところ
が、等エンタルピ変化により気体を液化させる方式は、
気体の有しているエネルギを該気体から積極的に奪い取
るものではないため、液化率が比較的低くならざるを得
ないという問題がある。
の気体をジュール・トムソン弁を用いて排気ラインのリ
ターン圧力にまで等エンタルピ変化させて、その一部を
液化させるようにしているのが一般的である。ところ
が、等エンタルピ変化により気体を液化させる方式は、
気体の有しているエネルギを該気体から積極的に奪い取
るものではないため、液化率が比較的低くならざるを得
ないという問題がある。
なお、このような問題に対処する一方策として、液化ラ
イン中の低温高圧の気体をエネルギ吸収機構に連結した
タービンを用いて等エントロピ変化させて、液化率を飛
躍的に向上させることが考えられる。しかしながら、こ
のような構成のものは、気体の一部がタービン内で液化
するため、該タービンの羽根が損傷を受け易く、耐久性
に問題がある。
イン中の低温高圧の気体をエネルギ吸収機構に連結した
タービンを用いて等エントロピ変化させて、液化率を飛
躍的に向上させることが考えられる。しかしながら、こ
のような構成のものは、気体の一部がタービン内で液化
するため、該タービンの羽根が損傷を受け易く、耐久性
に問題がある。
本発明は、このような事情に着目してなされたもので、
液化ライン中の低温高圧の気体を、液化するおそれのな
い臨界圧力までタービンで等エントロピ変化させるとと
もに、臨界圧力からリターン圧力までジュール・トムソ
ン弁で等エントロピ変化させるように構成することによ
って、タービン内での液化に起因して耐久性が損われる
という不都合を招くことなしに、液化率を大幅に向上さ
せることができるようにした液化装置を提供するもので
ある。
液化ライン中の低温高圧の気体を、液化するおそれのな
い臨界圧力までタービンで等エントロピ変化させるとと
もに、臨界圧力からリターン圧力までジュール・トムソ
ン弁で等エントロピ変化させるように構成することによ
って、タービン内での液化に起因して耐久性が損われる
という不都合を招くことなしに、液化率を大幅に向上さ
せることができるようにした液化装置を提供するもので
ある。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明に係る液化装置の要部を示す概略的な回
路図であり、図中１は液化ライン、２はデュワー、３は
排気ラインである。液化ライン１は、図示しないコンプ
レッサから吐出される高圧の気体、例えば、ヘリウムガ
スａを図示しない熱交換器や膨張タービン等を用いて冷
却しながら前記デュワー２方向に案内する回路であり、
その終端部にはタービン４とジュール・トムソン弁５と
が直列に介設してある、タービン４は、臨界圧力Po以上
の圧力P1を有し反転温度近くにまで冷却された液化ライ
ン１内のヘリウムガスａを断熱膨張により臨界圧力Poに
まで等エントロピ変化させるもので、図示しない発電機
等のエネルギ吸収機構に接続されている。また、ジュー
ル・トムソン弁５は、前記タービン４により膨張させた
ヘリウムガスａを前記排気ライン３のリターン圧力P2に
まで等エンタルピ変化させてその一部を液化させ得るよ
うに構成した通常のもので、このジュール・トムソン弁
５により液化させられた液体ヘリウムｂは前記デュワー
２内に溜るようになっている。一方、排気ライン３は、
前記ジュール・トムソン弁５により液化しきれなかった
ヘリウムガスａおよび、熱負荷の冷却に使用されて気化
した前記デュワー２内のヘリウムガスａを前記コンプレ
ッサに戻すためのものである。
路図であり、図中１は液化ライン、２はデュワー、３は
排気ラインである。液化ライン１は、図示しないコンプ
レッサから吐出される高圧の気体、例えば、ヘリウムガ
スａを図示しない熱交換器や膨張タービン等を用いて冷
却しながら前記デュワー２方向に案内する回路であり、
その終端部にはタービン４とジュール・トムソン弁５と
が直列に介設してある、タービン４は、臨界圧力Po以上
の圧力P1を有し反転温度近くにまで冷却された液化ライ
ン１内のヘリウムガスａを断熱膨張により臨界圧力Poに
まで等エントロピ変化させるもので、図示しない発電機
等のエネルギ吸収機構に接続されている。また、ジュー
ル・トムソン弁５は、前記タービン４により膨張させた
ヘリウムガスａを前記排気ライン３のリターン圧力P2に
まで等エンタルピ変化させてその一部を液化させ得るよ
うに構成した通常のもので、このジュール・トムソン弁
５により液化させられた液体ヘリウムｂは前記デュワー
２内に溜るようになっている。一方、排気ライン３は、
前記ジュール・トムソン弁５により液化しきれなかった
ヘリウムガスａおよび、熱負荷の冷却に使用されて気化
した前記デュワー２内のヘリウムガスａを前記コンプレ
ッサに戻すためのものである。
このような構成のものであれば、液化ライン１内の低
温、高圧のヘリウムガスａは、まず、タービン４を通過
する際に外部に対して仕事をなしつつ膨張することにな
り、臨界圧力まで等エントロピ変化する。次いで、この
ヘリウムガスａは、ジュール・トムソン弁５によって等
エンタルピ変化させられその一部が液化する。したがっ
て、ヘリウムガスａからエネルギを吸収する作用のない
ジュール・トムソン弁のみを用いて液化を行なうように
した従来のものに比べて、液化率を大幅に向上させるこ
とができるものである。第２図は、液化率を比較するた
めの説明図であり、図中イ、ロ、ハは、それぞれ圧力
P1、P0、P2における等圧力線、ニ、ホ、ヘは等エンタル
ピ線、トは等エントロピ線である。この図面からもわか
るように、ジュール・トムソン弁のみを用いてヘリウム
ガスを液化させる場合には、前記等圧力線イと等エンタ
ルピ線ニとの交点Ａの状態から始まった液化が該等エン
タルピ線ニに沿って進行することになり、最終的な液化
率がＩという値となる。それに対して、本発明に係る液
化装置の場合には、前記交点Ａの状態から臨界圧力P0に
達するまでは、等エントロピ線トに沿って液化が進行
し、しかる後に、交点Ｂから等エンタルピ線へに沿って
液化が続行することになる。そのため、最終的な液化率
がIIという値となる。この液化率IIは、タービンのみを
用いた等エントロピ変化によりヘリウムガスを液化させ
た場合の液化率IIIに近い値を示すものであり、前記液
化率Ｉに比べてはるかに大きなものである。
温、高圧のヘリウムガスａは、まず、タービン４を通過
する際に外部に対して仕事をなしつつ膨張することにな
り、臨界圧力まで等エントロピ変化する。次いで、この
ヘリウムガスａは、ジュール・トムソン弁５によって等
エンタルピ変化させられその一部が液化する。したがっ
て、ヘリウムガスａからエネルギを吸収する作用のない
ジュール・トムソン弁のみを用いて液化を行なうように
した従来のものに比べて、液化率を大幅に向上させるこ
とができるものである。第２図は、液化率を比較するた
めの説明図であり、図中イ、ロ、ハは、それぞれ圧力
P1、P0、P2における等圧力線、ニ、ホ、ヘは等エンタル
ピ線、トは等エントロピ線である。この図面からもわか
るように、ジュール・トムソン弁のみを用いてヘリウム
ガスを液化させる場合には、前記等圧力線イと等エンタ
ルピ線ニとの交点Ａの状態から始まった液化が該等エン
タルピ線ニに沿って進行することになり、最終的な液化
率がＩという値となる。それに対して、本発明に係る液
化装置の場合には、前記交点Ａの状態から臨界圧力P0に
達するまでは、等エントロピ線トに沿って液化が進行
し、しかる後に、交点Ｂから等エンタルピ線へに沿って
液化が続行することになる。そのため、最終的な液化率
がIIという値となる。この液化率IIは、タービンのみを
用いた等エントロピ変化によりヘリウムガスを液化させ
た場合の液化率IIIに近い値を示すものであり、前記液
化率Ｉに比べてはるかに大きなものである。
しかも、本発明の液化装置では、液化ライン１中のヘリ
ウムガスａの圧力を臨界圧力にまで低下させる領域での
みタービン４を用いているので耐久性に関する問題も生
じない。すなわち、一般に気体は、臨界圧力以上では液
化することはない。そのため、タービン４内でヘリウム
ガスａが液化して該タービン４の羽根車等に損傷を与え
るおそれがなく、長期に亘って所期の性能を維持するこ
とができるものである。
ウムガスａの圧力を臨界圧力にまで低下させる領域での
みタービン４を用いているので耐久性に関する問題も生
じない。すなわち、一般に気体は、臨界圧力以上では液
化することはない。そのため、タービン４内でヘリウム
ガスａが液化して該タービン４の羽根車等に損傷を与え
るおそれがなく、長期に亘って所期の性能を維持するこ
とができるものである。
なお、液化させる気体は、ヘリウムガスに限らず、チッ
ソ、ネオン、水素、酸素、乾燥空気等であってもよい。
ソ、ネオン、水素、酸素、乾燥空気等であってもよい。
以上、詳述したように、本発明は、液化ライン中の低温
高圧の気体を、臨界圧力までタービンで等エントロピ変
化させるとともに、臨界圧力からリターン圧までジュー
ル・トムソン弁で等エンタルピ変化させるように構成し
たので、タービン内での液化を招くことなしに、液化率
を大幅に向上させることができる液化装置を提供できる
ものである。
高圧の気体を、臨界圧力までタービンで等エントロピ変
化させるとともに、臨界圧力からリターン圧までジュー
ル・トムソン弁で等エンタルピ変化させるように構成し
たので、タービン内での液化を招くことなしに、液化率
を大幅に向上させることができる液化装置を提供できる
ものである。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は要部を示す概
略的な回路図、第２図は液化率を比較するための説明図
である。 １…液化ライン、３…排気ライン ４…タービン、５…ジュール・トムソン弁 ａ…気体（ヘリウムガス）
略的な回路図、第２図は液化率を比較するための説明図
である。 １…液化ライン、３…排気ライン ４…タービン、５…ジュール・トムソン弁 ａ…気体（ヘリウムガス）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪坂 弘 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 斎藤 英文 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 林 宗浩 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 昭52−134151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−99560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−69147（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】液化ライン中の低温高圧の気体を断熱膨脹
により臨界圧力にまで等エントロピ変化させるタービン
と、このタービンにより膨脹させた気体を排気ラインの
リターン圧力にまで等エンタルピ変化させてその一部を
液化させるジュール・トムソン弁とを具備してなること
を特徴とする液化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58007842A JPH067025B2 (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 液化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58007842A JPH067025B2 (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 液化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59134466A JPS59134466A (ja) | 1984-08-02 |
| JPH067025B2 true JPH067025B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=11676859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58007842A Expired - Lifetime JPH067025B2 (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 液化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067025B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164182A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | 石川島播磨重工業株式会社 | 液化冷凍システムの液化制御方法 |
| WO2013051523A1 (ja) * | 2011-10-03 | 2013-04-11 | 一般社団法人太陽エネルギー研究所 | 気体体積膨張利用装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5031657A (ja) * | 1973-07-23 | 1975-03-28 | ||
| CH592280A5 (ja) * | 1975-04-15 | 1977-10-14 | Sulzer Ag | |
| JPS5599560A (en) * | 1979-01-25 | 1980-07-29 | Aisin Seiki | Very low temperature refrigerating machine |
-
1983
- 1983-01-19 JP JP58007842A patent/JPH067025B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59134466A (ja) | 1984-08-02 |
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