JPS5862483A - Ｈｅガスの液化装置 - Google Patents
Ｈｅガスの液化装置Info
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- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
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- F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
- F25J1/0247—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control start-up of the process
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- F25J1/0007—Helium
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- F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
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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】
１一
本発明は原料Ｈｅガスを導入し、これに適切な冷却処理
を施すことにより液化Ｈｅガスを得るための装置に関す
る０ この種装置としては従来から第１図の如きものが用いら
れており、その構成はＨｅガスボンベｆｉ１、圧縮機（
２）、そして冷却装置（３）および液化Ｈｅ受容器（４
）が、適所にＪ−Ｔバルブ（５）（ジュールトムソン効
果を発揮するパルプ）、リターンバルブ（６）、開閉パ
ルプ＋７１ ＋８１を介設することで配管連結したもの
となっており、これにより液化Ｈｅ受容器（４）に液化
Ｈｅガス（ＬＨｅ）を得る液化始動に先立って、次のよ
うな予備的諸操作が行なわれている。
を施すことにより液化Ｈｅガスを得るための装置に関す
る０ この種装置としては従来から第１図の如きものが用いら
れており、その構成はＨｅガスボンベｆｉ１、圧縮機（
２）、そして冷却装置（３）および液化Ｈｅ受容器（４
）が、適所にＪ−Ｔバルブ（５）（ジュールトムソン効
果を発揮するパルプ）、リターンバルブ（６）、開閉パ
ルプ＋７１ ＋８１を介設することで配管連結したもの
となっており、これにより液化Ｈｅ受容器（４）に液化
Ｈｅガス（ＬＨｅ）を得る液化始動に先立って、次のよ
うな予備的諸操作が行なわれている。
先ず上記Ｊ −Ｔパルプ＋５１とリターンバルブ（６）
とを閉じた状態として圧縮機（２）を稼動すると共ニ、
同機（２）へ１１ｅガスボンベ＋１１からＨｅガス（Ｇ
Ｈｅ）を導入し、当該圧縮機（２）によって圧縮したＧ
Ｈｅを、上記冷却装置（３）に送入するのであるが、同
装置（３）は既知の如く所要複数段の熱交換器ｔ９）＋
、＋９１２．１９）ｓ 、ｆ９）＋ 、１９）５ と
所要個数の膨張エンジンＯＬ 、０１２ とを具備する
と共に、これら各熱交換器による直列液化ライン０１）
と直列返送ライン（Ｉ７Ｊとが、逆流熱交換配置にて並
設されたもので、上記の圧縮されたＧＨｅが直列液化ラ
イン（１１）の入口（１１）’ から冷却装置（３）に
導入されると、第２熱交換器（９）２ と第４熱交換器
＋９１４とには、その直列液化ラインＱｌ）と直列返送
ライン０りとの間に上記の膨張エンジンＯ１ｌ、０ω２
が夫々並接されているため、第１熱交換器（９）Ｉ の
直列液化ライン０υから出たＧＨｅは第１膨張エンジン
ＯＬ に分流して、こ＼で膨張し、これにより温度降下
したＧＨｅが順次第２、第１熱又換器１９＋ ２ ｔ
９１１の直列返送ライン０７Ｊを通って、前記圧縮器（
２）の入口に帰還されて流動循回すること＼なり、かく
てＧＨｅは第１、第２熱交換器１９Ｌ 、＋９１２によ
って次第に冷却されていく。
とを閉じた状態として圧縮機（２）を稼動すると共ニ、
同機（２）へ１１ｅガスボンベ＋１１からＨｅガス（Ｇ
Ｈｅ）を導入し、当該圧縮機（２）によって圧縮したＧ
Ｈｅを、上記冷却装置（３）に送入するのであるが、同
装置（３）は既知の如く所要複数段の熱交換器ｔ９）＋
、＋９１２．１９）ｓ 、ｆ９）＋ 、１９）５ と
所要個数の膨張エンジンＯＬ 、０１２ とを具備する
と共に、これら各熱交換器による直列液化ライン０１）
と直列返送ライン（Ｉ７Ｊとが、逆流熱交換配置にて並
設されたもので、上記の圧縮されたＧＨｅが直列液化ラ
イン（１１）の入口（１１）’ から冷却装置（３）に
導入されると、第２熱交換器（９）２ と第４熱交換器
＋９１４とには、その直列液化ラインＱｌ）と直列返送
ライン０りとの間に上記の膨張エンジンＯ１ｌ、０ω２
が夫々並接されているため、第１熱交換器（９）Ｉ の
直列液化ライン０υから出たＧＨｅは第１膨張エンジン
ＯＬ に分流して、こ＼で膨張し、これにより温度降下
したＧＨｅが順次第２、第１熱又換器１９＋ ２ ｔ
９１１の直列返送ライン０７Ｊを通って、前記圧縮器（
２）の入口に帰還されて流動循回すること＼なり、かく
てＧＨｅは第１、第２熱交換器１９Ｌ 、＋９１２によ
って次第に冷却されていく。
同様にして第２膨張エンジン＋１１２ も第３熱交換器
（９）３から分流したＧＨｅを冷却し、順次第４、第３
、第２、第１熱又換器（９）番−（９１５−（９１２１
９１１を経て、ＧＨｅを圧縮器（２）に帰還させること
メなるから、当該循環経路によってもＧＨｅの冷却が進
行し、かくて第４熱交換Ｗ （９＋ 。
（９）３から分流したＧＨｅを冷却し、順次第４、第３
、第２、第１熱又換器（９）番−（９１５−（９１２１
９１１を経て、ＧＨｅを圧縮器（２）に帰還させること
メなるから、当該循環経路によってもＧＨｅの冷却が進
行し、かくて第４熱交換Ｗ （９＋ 。
まで１Ｇ１］ｅが循環して温度降下のための第１予備操
作が１１なわれることになる０ このようにして第２膨張エンジンＱＱ２の入口温度が２
０に以下１で降下したならば、前記のＪ−Ｔパルプｔ５
１を開く第２予備操作を行ない、これにより冷却された
ＧＨｅによって第５熱交換器（９）５の直列液化ライン
（１１）とＪ−Ｔバルブ（５）および該当配管を冷却す
るのであり、当該ＧＨｅは液化Ｔ−（ｅ受容器（４）を
介し開閉パルプ１８＋の開成によって帰還ラインＱ３か
ら圧縮器（２）の入口へ回付されることになる。
作が１１なわれることになる０ このようにして第２膨張エンジンＱＱ２の入口温度が２
０に以下１で降下したならば、前記のＪ−Ｔパルプｔ５
１を開く第２予備操作を行ない、これにより冷却された
ＧＨｅによって第５熱交換器（９）５の直列液化ライン
（１１）とＪ−Ｔバルブ（５）および該当配管を冷却す
るのであり、当該ＧＨｅは液化Ｔ−（ｅ受容器（４）を
介し開閉パルプ１８＋の開成によって帰還ラインＱ３か
ら圧縮器（２）の入口へ回付されることになる。
このようにして上記諸部材が冷却されたならば、それま
で閉じていたリターンパルプ（６）を開成、上記開閉パ
ルプ（８）は閉成し、これにより液化Ｈｅ受容器（４）
からのＧＨｅをリターンパルプ（６）から直列返送ライ
ンａりの入口Ｈ’ −出ロ鰺″−圧縮機（２）の入口へ
と回送させ、同返送ライン０りを冷却する第３予備操作
が完了し、かくてＪ−Ｔパルプ（５）によシ第５熱交換
器（９）、から出た冷却ＧＨｅが、等エンタルピー膨張
されて温度降下し、液化Ｈｅ受容器（４）にＬＨｅとし
て貯溜されること５なるのであって、こ＼でＪ−Ｔパル
プ（５）は既知の如くジュールトムソン効果ヲ応用した
ものでアリ、或渇度以下では温度降下が起υ、それ以上
の温度では温度上昇が起シ、その境界温度（ジュールト
ムソン係数が００とき）をその気体の逆転温度と称し、
Ｈｅの場合の当該温度は５０にである。
で閉じていたリターンパルプ（６）を開成、上記開閉パ
ルプ（８）は閉成し、これにより液化Ｈｅ受容器（４）
からのＧＨｅをリターンパルプ（６）から直列返送ライ
ンａりの入口Ｈ’ −出ロ鰺″−圧縮機（２）の入口へ
と回送させ、同返送ライン０りを冷却する第３予備操作
が完了し、かくてＪ−Ｔパルプ（５）によシ第５熱交換
器（９）、から出た冷却ＧＨｅが、等エンタルピー膨張
されて温度降下し、液化Ｈｅ受容器（４）にＬＨｅとし
て貯溜されること５なるのであって、こ＼でＪ−Ｔパル
プ（５）は既知の如くジュールトムソン効果ヲ応用した
ものでアリ、或渇度以下では温度降下が起υ、それ以上
の温度では温度上昇が起シ、その境界温度（ジュールト
ムソン係数が００とき）をその気体の逆転温度と称し、
Ｈｅの場合の当該温度は５０にである。
従来装置は上記の如き構成を有するものであるため、前
記の通り第３予備操作にあって、リターンパルプ（６）
を開成した際、冷却されたＧＨｅは可成りの熱容量をも
った同バルブ（６）を通過することによって加温される
こと＼なり、さらにこれが第１５［熱交換器（９）、の
寧列返送う、イ、；ｙ０７ｊに導入店れ、６か（′ぐて
肖該熱文換器（９）５が加温されること＼なるから、こ
の結果第５熱交換器（９）。
記の通り第３予備操作にあって、リターンパルプ（６）
を開成した際、冷却されたＧＨｅは可成りの熱容量をも
った同バルブ（６）を通過することによって加温される
こと＼なり、さらにこれが第１５［熱交換器（９）、の
寧列返送う、イ、；ｙ０７ｊに導入店れ、６か（′ぐて
肖該熱文換器（９）５が加温されること＼なるから、こ
の結果第５熱交換器（９）。
ではＧＨｅの冷却が行なわれず、逆に温度が上昇してし
まい、これがＪ−Ｔパルプ（５）に送られるので、その
温度が７０〜８０Ｋまで上昇することになって、ＧＨｅ
の前記逆転温度を越えてしまい、同バルブ（５）の通過
によって、益々昇渇され、このため始動を開始してもＬ
Ｈｅが得られなかったり、また上記の如く逆転温度を越
えなくとも、温度が高いことによってジュールトムソン
効果の効率が低下する欠陥があった０本発明は上記の如
き従来装置の重大な難点を、僅かな部材の付加と配管構
成の小規模な改善とによって解消しようとするもので、
これを第２図の実施例１こよって詳記すれば、Ｈｅガス
ボンベ（１）、圧縮機（２）、冷却装置（３）、液化Ｈ
ｅ受容器（４）、Ｊ−Ｔパルプ（５）、リターンパルプ
（６）、開閉バルブ（７）、第１〜第５熱交換器（９）
、〜（９）６、第１、第２膨張エンジンａＱ、 、（Ｉ
ｔ）２、直列液化ライン０υ、直列返送ライン０邊を具
備した構成については前記第１図の従来例と同じである
０本発明では第１図の開閉パルプ（８）、帰還回路０３
がなく、リターンパルプ（６）と直列返送ライン０りの
入口（１２′ との間に三方弁（１４１が挿接されてお
り、当該三方弁０４の操作１こより開通した一通路によ
って、上記入口０２′ とリターンバルブ（６）とが
開閉自在に連通されると共に、同三方弁０弔の切換操作
により開通する細通路によって、上記リターンバルブ（
６）が増設ラインＱ５１によって前記圧縮機（２）の入
口に連通ずるよう構成されている。
まい、これがＪ−Ｔパルプ（５）に送られるので、その
温度が７０〜８０Ｋまで上昇することになって、ＧＨｅ
の前記逆転温度を越えてしまい、同バルブ（５）の通過
によって、益々昇渇され、このため始動を開始してもＬ
Ｈｅが得られなかったり、また上記の如く逆転温度を越
えなくとも、温度が高いことによってジュールトムソン
効果の効率が低下する欠陥があった０本発明は上記の如
き従来装置の重大な難点を、僅かな部材の付加と配管構
成の小規模な改善とによって解消しようとするもので、
これを第２図の実施例１こよって詳記すれば、Ｈｅガス
ボンベ（１）、圧縮機（２）、冷却装置（３）、液化Ｈ
ｅ受容器（４）、Ｊ−Ｔパルプ（５）、リターンパルプ
（６）、開閉バルブ（７）、第１〜第５熱交換器（９）
、〜（９）６、第１、第２膨張エンジンａＱ、 、（Ｉ
ｔ）２、直列液化ライン０υ、直列返送ライン０邊を具
備した構成については前記第１図の従来例と同じである
０本発明では第１図の開閉パルプ（８）、帰還回路０３
がなく、リターンパルプ（６）と直列返送ライン０りの
入口（１２′ との間に三方弁（１４１が挿接されてお
り、当該三方弁０４の操作１こより開通した一通路によ
って、上記入口０２′ とリターンバルブ（６）とが
開閉自在に連通されると共に、同三方弁０弔の切換操作
により開通する細通路によって、上記リターンバルブ（
６）が増設ラインＱ５１によって前記圧縮機（２）の入
口に連通ずるよう構成されている。
そしてこの装置についても前記の通り先ずＪ−Ｔバルブ
（５）とリターンバルブ（６）を閉成して圧縮機（２）
を起動する第１予備操作を行ない、従来例につき詳記し
た如く、第１、第２膨張エンジンａｃｏ、 、 ａ■２
を稼動して圧縮機（２）から第１〜第４熱交換器（９）
１〜（９）４までＧＨｅを循環させて温度降下を図るが
、第２膨張エンジン０■２の入ｌコ濡度が前記のよりに
２０Ｉ（以下となった除行なう第２予備操作としては、
直列液化ライン０υの出口（ＩＩ）’ に連結したＪ
−Ｔ ノＺルブ（５）と、リターンバルブ（６）を開成
するだけでなく、三方弁Ｃ１４Ｊを操作してリターンバ
ルブ（６）と増設ライン０９とを開通させるのであυ、
これによって冷却装置（３）によシ冷却されたＧＨｅは
Ｊ−Ｔパルプ（５）−液化１−１ ｅ受容器（４１−Ｕ
ターンバルブ（６）−三方弁ａ＜の油通路−増設ライン
（國−圧縮機（２）の入口へと流過循回し、これにより
上記部材であるＪ−Ｔバルブ（５）、リターンバルブ（
６）そして三方弁ａ＜が冷却される。
（５）とリターンバルブ（６）を閉成して圧縮機（２）
を起動する第１予備操作を行ない、従来例につき詳記し
た如く、第１、第２膨張エンジンａｃｏ、 、 ａ■２
を稼動して圧縮機（２）から第１〜第４熱交換器（９）
１〜（９）４までＧＨｅを循環させて温度降下を図るが
、第２膨張エンジン０■２の入ｌコ濡度が前記のよりに
２０Ｉ（以下となった除行なう第２予備操作としては、
直列液化ライン０υの出口（ＩＩ）’ に連結したＪ
−Ｔ ノＺルブ（５）と、リターンバルブ（６）を開成
するだけでなく、三方弁Ｃ１４Ｊを操作してリターンバ
ルブ（６）と増設ライン０９とを開通させるのであυ、
これによって冷却装置（３）によシ冷却されたＧＨｅは
Ｊ−Ｔパルプ（５）−液化１−１ ｅ受容器（４１−Ｕ
ターンバルブ（６）−三方弁ａ＜の油通路−増設ライン
（國−圧縮機（２）の入口へと流過循回し、これにより
上記部材であるＪ−Ｔバルブ（５）、リターンバルブ（
６）そして三方弁ａ＜が冷却される。
この冷却により上記諸部拐が２０に以下となったならば
、第３予備操作として三方弁ａ嗜の切換操作を行ない、
リターンバルブ（６）を通過したＧ Ｆ（ｅが冷却装置
（３）の直列返送ライン０７Ｊへ、その人口Ｏａ′ か
ら導入されるようにして予備操作を完了するのである。
、第３予備操作として三方弁ａ嗜の切換操作を行ない、
リターンバルブ（６）を通過したＧ Ｆ（ｅが冷却装置
（３）の直列返送ライン０７Ｊへ、その人口Ｏａ′ か
ら導入されるようにして予備操作を完了するのである。
本発明は上記実施例によって具現される通り、従来装置
におけるリターンバルブ（６）と冷却装置（３１に具備
された直列返送ラインＯ２の入口θり′ との間に三方
弁Ｏりを介設して、当該両者間を連通自在とするだけで
なく、この連通を遮断した際には、リターンバルブ（６
）からのＧＨｅを直列返送ライン（ＩＺへ送入させるこ
となく、三方弁０＜から増設ラインＱ５１を介して圧縮
機（２）に帰還させるよう構成したから、リターンバル
ブ（６）等ヲ予めＧ１−１ｅにより充分冷却した後、冷
却装置（３）の最終段でらる熱交換器にＧＨｅを送り込
むことができ、このため当該熱文換器において直列液化
ライン０１）からＪ−Ｔバルブ＋５１に流出してくるＯ
Ｈｅが昇温されるといったことがなくなり、液化始動後
も液化Ｈｅが得られなかったυ、またその液化効率が極
めて悪くなるなどの難点を完全に解消することができ、
Ｊ−Ｔ効果の効率がよく、かつ安定した液化が保証され
、しかも従来装置の適所に小規模な付加的部材を具備さ
せることで、上記の如き飛躍的な改善を実現させること
ができる。
におけるリターンバルブ（６）と冷却装置（３１に具備
された直列返送ラインＯ２の入口θり′ との間に三方
弁Ｏりを介設して、当該両者間を連通自在とするだけで
なく、この連通を遮断した際には、リターンバルブ（６
）からのＧＨｅを直列返送ライン（ＩＺへ送入させるこ
となく、三方弁０＜から増設ラインＱ５１を介して圧縮
機（２）に帰還させるよう構成したから、リターンバル
ブ（６）等ヲ予めＧ１−１ｅにより充分冷却した後、冷
却装置（３）の最終段でらる熱交換器にＧＨｅを送り込
むことができ、このため当該熱文換器において直列液化
ライン０１）からＪ−Ｔバルブ＋５１に流出してくるＯ
Ｈｅが昇温されるといったことがなくなり、液化始動後
も液化Ｈｅが得られなかったυ、またその液化効率が極
めて悪くなるなどの難点を完全に解消することができ、
Ｊ−Ｔ効果の効率がよく、かつ安定した液化が保証され
、しかも従来装置の適所に小規模な付加的部材を具備さ
せることで、上記の如き飛躍的な改善を実現させること
ができる。
第１図は従来のＨｅガス液化装置を示した配管構成図、
第２図は本発明に係る液化装置の一実施例を示す配管構
成図でちる。 （２） ・・・・・圧縮機 （３） ・・・・・冷却装置 （４） ・・・・・液化Ｈｅ受容器 （５） ・・・嗜−Ｊ−Ｔパルプ （６） ・・・−・リターンバルブ ｆ９）＋ 、ｆ９）２、ｆ９１ｇ ”・・熱交換器Ｏ１
１、ＣＩ［Ｉ２ °°膨張エンジン０υ ・・・・・直
列液化ライン （１υ１０υ〃・・直列液化ラインの入口と出口Ｈ・・
・・・直列返送ライン αａ’Ｈ”・・直列返送ラインの入口と出口ａΦ ・・
・・・三方弁 （１ツ ・・・・・増設ライン
第２図は本発明に係る液化装置の一実施例を示す配管構
成図でちる。 （２） ・・・・・圧縮機 （３） ・・・・・冷却装置 （４） ・・・・・液化Ｈｅ受容器 （５） ・・・嗜−Ｊ−Ｔパルプ （６） ・・・−・リターンバルブ ｆ９）＋ 、ｆ９）２、ｆ９１ｇ ”・・熱交換器Ｏ１
１、ＣＩ［Ｉ２ °°膨張エンジン０υ ・・・・・直
列液化ライン （１υ１０υ〃・・直列液化ラインの入口と出口Ｈ・・
・・・直列返送ライン αａ’Ｈ”・・直列返送ラインの入口と出口ａΦ ・・
・・・三方弁 （１ツ ・・・・・増設ライン
Claims (1)
- 原料Ｈｅガスが導入される圧縮機の出口を、所要複数段
の熱交換器と、所要個数の膨張エンジンとからなる冷却
装置にあって、その各熱交換器による直列液化ラインの
入口に連結し、当該液化ラインの出口がＪ−Ｔバルブを
介して液化Ｈｅ受容器に導入され、この冷却装置におけ
る各熱交換器を、上記直列液化ラインと逆流熱又換配置
とした直列返送ラインは、その出口を前記圧縮機の入口
に連結すると共に、同ラインの入口は順次三方弁の一通
路とリターンパルプとを介して前記液化Ｈｅ受容器に連
通させ、当該三方弁のリターンパルプ側から分流する細
通路は上記圧縮機の入口に増設ラインを介して連通させ
るようにしたことを特徴とするＨｅガスの液化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161226A JPS5862483A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | Ｈｅガスの液化装置 |
| US06/419,824 US4421537A (en) | 1981-10-09 | 1982-09-20 | Helium gas liquefying apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56161226A JPS5862483A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | Ｈｅガスの液化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5862483A true JPS5862483A (ja) | 1983-04-13 |
| JPS6130182B2 JPS6130182B2 (ja) | 1986-07-11 |
Family
ID=15731020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56161226A Granted JPS5862483A (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | Ｈｅガスの液化装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4421537A (ja) |
| JP (1) | JPS5862483A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3435015A1 (en) * | 2017-07-25 | 2019-01-30 | Linde AG | Liquiefying a gaseous medium |
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Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| US3815376A (en) * | 1969-07-31 | 1974-06-11 | Airco Inc | Process and system for the production and purification of helium |
-
1981
- 1981-10-09 JP JP56161226A patent/JPS5862483A/ja active Granted
-
1982
- 1982-09-20 US US06/419,824 patent/US4421537A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3435015A1 (en) * | 2017-07-25 | 2019-01-30 | Linde AG | Liquiefying a gaseous medium |
Also Published As
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|---|---|
| US4421537A (en) | 1983-12-20 |
| JPS6130182B2 (ja) | 1986-07-11 |
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