JPH09236381A - 液体ヘリウムの製造方法及びその装置 - Google Patents

液体ヘリウムの製造方法及びその装置

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JPH09236381A
JPH09236381A JP3925696A JP3925696A JPH09236381A JP H09236381 A JPH09236381 A JP H09236381A JP 3925696 A JP3925696 A JP 3925696A JP 3925696 A JP3925696 A JP 3925696A JP H09236381 A JPH09236381 A JP H09236381A
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JP
Japan
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helium gas
helium
cooling
line
cooled
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Application number
JP3925696A
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English (en)
Inventor
Takeshi Ogasawara
健 小笠原
Yasuhiro Okada
康宏 岡田
Shinichi Kasahara
進一 笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体ヘリウムの製造に際し、ヘリウムガス圧
縮機の動力費を削減すると共に、熱エネルギーの有効利
用を図る。 【解決手段】 中間熱媒体冷却用熱交換器7によりLN
Gの顕熱で中間熱媒体を冷却し、この中間熱媒体の冷熱
によりヘリウムガス冷却用熱交換器11でヘリウムガス
を予冷することにより、ヘリウムガス圧縮機18にかか
る負荷を軽減して動力費を削減する。又、LNGの気化
に際して捨てられていたLNGが保有している熱エネル
ギーをヘリウムガスの予冷熱源として用いることによ
り、熱エネルギーの有効利用を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被冷却体を数kの
極低温に冷却する際に用いられる液体ヘリウムの製造方
法(ヘリウムの液化方法)及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】被冷却体を極低温に冷却するための装置
として、図2に示すようなヘリウム液化冷凍装置が公知
である。この図2において、100はヘリウムガス冷却
用熱交換器群、101は液体ヘリウム貯槽、102はヘ
リウムガスを圧縮するための循環圧縮機、103は被冷
却体冷却部、104はヘリウムガスホルダーであって、
このヘリウム液化冷凍装置の場合は、ヘリウムガスを循
環圧縮機102で圧縮し、これをヘリウムガス冷却用熱
交換器群100で冷却し、JT弁105を経由させるこ
とにより液体ヘリウム貯槽101内に液体ヘリウムを発
生させ、これを被冷却体冷却部103に導いて冷却を行
うものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のヘ
リウム液化冷凍装置にあっては、ヘリウムガスをそのま
ま循環圧縮機102で圧縮するため、ヘリウムガスのボ
リュウムが大きく、よって循環圧縮機102の負荷が増
大して動力費が非常に大きいという欠点がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、ヘリウムガス
圧縮機の動力費を大幅に削減する液体ヘリウムの製造方
法とその装置を提案するのが目的であって、その構成は
次のとおりである。
【0005】1.LNGの冷熱を利用して中間熱媒体を
冷却し、この冷却された中間熱媒体によりヘリウムガス
を予冷してからヘリウムガス圧縮機内に導入することに
より、ヘリウムガス圧縮機にかかる負荷を軽減してヘリ
ウムガス圧縮機の動力費を低減する液体ヘリウムの製造
方法。
【0006】2.LNGタンクから払い出されたLNG
の一部又は全部を中間熱媒体冷却用熱交換器に導いて中
間熱媒体を冷却したのちLNG気化器に導く系路から成
る中間熱媒体冷却ラインと、前記中間熱媒体冷却用熱交
換器からJT弁及びヘリウムガス冷却用熱交換器並びに
中間熱媒体圧縮機を経由して前記中間熱媒体冷却用熱交
換器に戻るヘリウムガス冷却ラインと、前記ヘリウムガ
ス冷却用熱交換器で冷却されたヘリウムガスをJT弁を
経由することにより液体ヘリウム貯槽内に液体ヘリウム
を発生させてここに一旦液体ヘリウムを貯蔵するヘリウ
ムガス液化ラインと、前記液体ヘリウム貯槽内から液体
ヘリウムを被冷却体冷却部に導いて被冷却体を冷却し、
ガス化したヘリウムガスはヘリウムガス圧縮機を経由し
て前記ヘリウムガス冷却用熱交換器に戻す被冷却体冷却
ラインと、から成る液体ヘリウムの製造装置。
【0007】3.液体ヘリウム貯槽内において発生した
ヘリウムガスをヘリウム冷却用熱交換器に導いて冷却を
行ったのち、被冷却体冷却ラインにおいてヘリウムガス
圧縮機の上流側に戻すヘリウムガス回収ラインを付加し
て成る前記2記載の液体ヘリウムの製造装置。
【0008】4.被冷却体冷却部において発生した余剰
のヘリウムガスを被冷却体冷却ラインから分岐してヘリ
ウムガスホルダー内に貯蔵するヘリウムガス貯蔵ライン
を付加して成る前記2又は3記載の液体ヘリウムの製造
装置。
【0009】5.ヘリウムガスホルダー内に貯蔵された
ヘリウムガスを負荷に応じて被冷却体冷却ラインにおい
てヘリウムガス圧縮機の上流側に戻すヘリウム送出ライ
ンを付加して成る前記2又は3又は4記載の液体ヘリウ
ムの製造装置。
【0010】6.中間熱媒体として窒素を利用する前記
1又は2又は3又は4又は5記載の液体ヘリウムの製造
方法及びその装置。
【0011】
【作用】LNGの気化のみを行う場合には、LNGタン
ク内から払出ポンプによりLNGを払い出してこれをL
NG気化器側に送出し、ここで海水等を利用して気化し
たのち、NG送出ラインを経由して消費側に送出する。
【0012】次に液体ヘリウムの製造を行う場合には、
払い出したLNGの一部又は全部を中間熱媒体冷却用熱
交換器に導き、ここでLNGの顕熱により中間熱媒体を
冷却してからLNG気化器側に送出する。LNGにより
冷却した中間熱媒体は、JT弁からヘリウムガス冷却用
熱交換器に導き、ここでヘリウムガスを冷却(予冷)し
たのち、中間熱媒体圧縮機により圧縮してから前記中間
熱媒体冷却用熱交換器に戻す。
【0013】ヘリウムガス冷却用熱交換器で冷却したヘ
リウムガスは、ヘリウムガス液化ラインのJT弁により
液体ヘリウム貯槽内において液化してここに一旦貯蔵
し、この貯槽から被冷却体冷却部に導いて被冷却体を冷
却する。被冷却体冷却部においてガス化したヘリウムガ
スは、ヘリウム圧縮機により圧縮してから前記ヘリウム
ガス冷却用熱交換器に戻す。
【0014】液体ヘリウム貯槽内において発生したヘリ
ウムガスの一部は、負荷に応じてヘリウムガス回収ライ
ンを経由して前記ヘリウムガス冷却用熱交換器に導き、
ここで冷却してから被冷却体冷却ラインにおいてヘリウ
ムガス圧縮機の上流側に戻す。被冷却体冷却部で発生し
たヘリウムガスであって余剰のものは、ヘリウムガスホ
ルダーに一旦貯蔵し、負荷に応じてヘリウムガス送出ラ
インから被冷却体冷却ラインに戻す。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図1に基づ
いて説明する。1はLNGタンク、2はLNG払出ライ
ン、3は払出ポンプ、4はLNG気化器、5はNG送出
ラインである。6は前記払出ライン2を分岐した中間熱
媒体冷却ラインであって、この先は混合器8を介して払
出ライン2に結ばれている。なお、この実施例におい
て、中間熱媒体として窒素が利用されている。
【0016】7は中間熱媒体冷却ライン6に取り付けら
れたLNGの顕熱で中間熱媒体を冷却する中間熱媒体冷
却用熱交換器である。9は前記中間熱媒体冷却用熱交換
器7を経由し、JT弁10、ヘリウムガス冷却用熱交換
器11、中間熱媒体圧縮機12を経由して中間熱媒体冷
却用熱交換器7に戻るヘリウムガス冷却ラインである。
【0017】13は前記ヘリウムガス冷却用熱交換器1
1を経由してJT弁14から液体ヘリウム貯槽15に至
る液体ヘリウムガス液化ライン、16は前記液体ヘリウ
ム貯槽15から被冷却体冷却部17に至る液体ヘリウム
送出ライン、20は被冷却体冷却部17からヘリウムガ
ス圧縮機18を経由してヘリウムガス冷却用熱交換器1
1に至るヘリウムガス戻しラインである。なお、液体ヘ
リウム送出ライン16とヘリウムガス戻しライン20を
併せて被冷却体冷却ラインと称す。
【0018】19は前記液体ヘリウム貯槽15内に発生
したヘリウムガスをヘリウムガス冷却用熱交換器11を
経由してヘリウムガス戻しライン20に戻すためのヘリ
ウムガス回収ライン、21はヘリウムガス戻しライン2
0を分岐し、加熱器22を経由してヘリウムガスホルダ
ー23に至るヘリウムガス貯蔵ライン、24はヘリウム
ガスホルダー23からヘリウムガス戻しライン20に至
るヘリウムガス送出ラインである。図中a、b、c、d
はバルブである。
【0019】上記実施例に係る液体ヘリウムの製造装置
について、その運転例を詳述する。先ず、LNGを気化
して燃料又は原料として供給する場合には、LNGタン
ク1内に貯蔵されたLNGを払出ポンプ3により払い出
し、この払い出したLNGを払出ライン2からLNG気
化器4に導き、ここで気化したのち、NG送出ライン5
を経由して消費側に送出する。
【0020】次に、LNGの顕熱を予冷に用いて液体ヘ
リウムを製造する場合について詳述する。 LNGタン
ク1から払い出したLNGの一部又は全部を中間熱媒体
冷却ライン6から中間熱媒体冷却用熱交換器7に導き、
ここで中間熱媒体に冷熱を与えて払出ライン2に戻す。
【0021】中間熱媒体冷却用熱交換器7でLNGの顕
熱で冷却された中間熱媒体は、ヘリウムガス冷却ライン
9のJT弁10からヘリウムガス冷却用熱交換器11に
導き、ここでヘリウムガスを冷却(予冷)し、ヘリウム
ガス圧縮機18により圧縮して前記中間熱媒体冷却用熱
交換器7に戻す。
【0022】ヘリウムガス冷却用熱交換器11で冷却さ
れたヘリウムガスは、液体ヘリウムガス液化ライン13
のJT弁14により液体ヘリウム貯槽15内に液体ヘリ
ウムを発生させてここに一旦貯蔵する。貯蔵した液体ヘ
リウムは、液体ヘリウム送出ライン16を経由して被冷
却体冷却部17に導き、ここで被冷却体を冷却し、発生
したヘリウムガスはヘリウム圧縮機18により圧縮して
ヘリウムガス冷却用熱交換器11に戻す。
【0023】液体ヘリウム貯槽15内において蒸発によ
り発生したヘリウムガスは、ヘリウムガス回収ライン1
9を経由して前記ヘリウムガス冷却用熱交換器11で冷
却したのち、戻しライン20に戻す。被冷却体冷却部1
7で発生したヘリウムガスであって余剰のものは、加熱
器22で加熱したのち、ヘリウムガスホルダー23に導
いてここに貯蔵しておき、負荷に応じてヘリウムガス送
出ライン24からヘリウムガス戻しライン20に戻す。
【0024】
【発明の効果】本発明は以上のように、LNGの顕熱を
利用して中間熱媒体を冷却し、この中間熱媒体によりヘ
リウムガスを冷却(予冷)しながら液体ヘリウムを製造
するようにしたので、このLNGにより予冷した分、ヘ
リウムガスの圧縮に用いられているヘリウムガス圧縮機
の動力費を削減できる。
【0025】又、LNG気化器で放棄されるLNGの顕
熱を利用するため、熱エネルギーの有効利用が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液体ヘリウムの製造方法とその装
置の一例を示す説明図。
【図2】従来の液体ヘリウムの製造方法とその装置の一
例を示す説明図。
【符号の説明】
1 LNGタンク 2 LNG払出ライン 3 払出ポンプ 4 LNG気化器 5 NG送出ライン 6 中間熱媒体冷却ライン 7 中間熱媒体冷却用熱交換器 8 混合器 9 ヘリウムガス冷却ライン 10 JT弁 11 ヘリウムガス冷却用熱交換器 12 中間熱媒体圧縮機 13 液体ヘリウムガス液化ライン 14 JT弁 15 液体ヘリウム貯槽 16 液体ヘリウム送出ライン 17 被冷却体冷却部 18 ヘリウムガス圧縮機 19 ヘリウムガス回収ライン 20 ヘリウムガス戻しライン 21 ヘリウムガス貯蔵ライン 22 加熱器 23 ヘリウムガスホルダー 24 ヘリウムガス送出ライン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 LNGの冷熱を利用して中間熱媒体を冷
    却し、この冷却された中間熱媒体によりヘリウムガスを
    予冷してからヘリウムガス圧縮機内に導入することによ
    り、ヘリウムガス圧縮機にかかる負荷を軽減してヘリウ
    ムガス圧縮機の動力費を低減する液体ヘリウムの製造方
    法。
  2. 【請求項2】 LNGタンクから払い出されたLNGの
    一部又は全部を中間熱媒体冷却用熱交換器に導いて中間
    熱媒体を冷却したのちLNG気化器に導く系路から成る
    中間熱媒体冷却ラインと、 前記中間熱媒体冷却用熱交換器からJT弁及びヘリウム
    ガス冷却用熱交換器並びに中間熱媒体圧縮機を経由して
    前記中間熱媒体冷却用熱交換器に戻るヘリウムガス冷却
    ラインと、 前記ヘリウムガス冷却用熱交換器で冷却されたヘリウム
    ガスをJT弁を経由することにより液体ヘリウム貯槽内
    に液体ヘリウムを発生させてここに一旦液体ヘリウムを
    貯蔵するヘリウムガス液化ラインと、 前記液体ヘリウム貯槽内から液体ヘリウムを被冷却体冷
    却部に導いて被冷却体を冷却し、ガス化したヘリウムガ
    スはヘリウムガス圧縮機を経由して前記ヘリウムガス冷
    却用熱交換器に戻す被冷却体冷却ラインと、 から成る液体ヘリウムの製造装置。
  3. 【請求項3】 液体ヘリウム貯槽内において発生したヘ
    リウムガスをヘリウム冷却用熱交換器に導いて冷却を行
    ったのち、被冷却体冷却ラインにおいてヘリウムガス圧
    縮機の上流側に戻すヘリウムガス回収ラインを付加して
    成る請求項2記載の液体ヘリウムの製造装置。
  4. 【請求項4】 被冷却体冷却部において発生した余剰の
    ヘリウムガスを被冷却体冷却ラインから分岐してヘリウ
    ムガスホルダー内に貯蔵するヘリウムガス貯蔵ラインを
    付加して成る請求項2又は3記載の液体ヘリウムの製造
    装置。
  5. 【請求項5】 ヘリウムガスホルダー内に貯蔵されたヘ
    リウムガスを負荷に応じて被冷却体冷却ラインにおいて
    ヘリウムガス圧縮機の上流側に戻すヘリウム送出ライン
    を付加して成る請求項2又は3又は4記載の液体ヘリウ
    ムの製造装置。
  6. 【請求項6】 中間熱媒体として窒素を利用する請求項
    1又は2又は3又は4又は5記載の液体ヘリウムの製造
    方法及びその装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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