JPS60233476A - Improvement in cryogenic cooling - Google Patents

Improvement in cryogenic cooling

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Publication number
JPS60233476A
JPS60233476A JP7912885A JP7912885A JPS60233476A JP S60233476 A JPS60233476 A JP S60233476A JP 7912885 A JP7912885 A JP 7912885A JP 7912885 A JP7912885 A JP 7912885A JP S60233476 A JPS60233476 A JP S60233476A
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JP
Japan
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tunnel
gas
exhaust gas
determining
exhaust
Prior art date
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Application number
JP7912885A
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Japanese (ja)
Inventor
エドワード・マツクス・アドルフ・ウイルホフト
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低温冷却(cryogenic coolt%
g)、特に低温冷却において使用するだめの装置、及び
低温冷却を行なうための方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides low temperature cooling (cryogenic cool%
g), particularly a device for use in low-temperature cooling, and a method for carrying out low-temperature cooling.

多くの材料はそれらを保存するために冷凍され(fre
eze )又は急冷される( chill )。かかる
材料には食料品(加工されているか又は生の)、医薬、
血液及びその成分及び生物学的検体(bio−1ogi
cal specimen )がある。大抵のかかる材
料は送風冷凍機(blαst freezer )を使
用して冷凍され又は冷蔵される。しかしながら、機械的
送風冷凍によシしばしば製品の損傷が起こる。かかる損
傷は2種類のもの、即ち冷凍焼け(freezerbu
rn )及び冷凍された製品が直接消費又は調理のため
一度解凍される( thaw out )と現われる滴
下性損失(drip 1oss )であることができる
Many ingredients are frozen (fre) to preserve them.
eze) or chill. Such materials include foodstuffs (processed or raw), pharmaceuticals,
Blood and its components and biological specimens (bio-1ogi)
cal specimen). Most such materials are frozen or refrigerated using blast freezers. However, mechanical blast refrigeration often results in product damage. Such damage is of two types: freezer burn.
rn) and drip losses that occur once the frozen product is thawed (thaw out) for direct consumption or cooking.

冷凍焼けは送風冷凍に伴なう強制乱流(forcedt
urbulence )と関連した迅速な表面脱水の結
果である。滴下性損失は製品が凍結温度(freezi
ngtemperature )にゆっくりと下げられ
るときに起こる。温度の減少が速ければ速い程、浸透効
果(osmotic effects )及び氷の結晶
寸法の最小化により細胞損傷の機会は少ない。
Freezer burn is caused by forced turbulence associated with blast freezing.
turbulence). Dripping loss occurs when the product reaches freezing temperature (freezi).
ngtemperature). The faster the temperature decreases, the less chance of cell damage due to osmotic effects and minimization of ice crystal size.

液体窒素及び二酸化炭素の如き冷凍剤(cryo−ge
ns )を使用して、低温冷凍(crygenic f
re−ezing )に頼ることにより最初の製品品質
がより良好に保存されることは一般に容認されている。
Freezing agents such as liquid nitrogen and carbon dioxide (cryo-ge)
ns) using cryogenic freezing (crygenic f
It is generally accepted that the original product quality is better preserved by relying on re-ezing.

低温冷凍の重要な特性は高度の乱流を伴なうことなく温
度減少を達成することができる速度である。
An important characteristic of cryogenic refrigeration is the rate at which temperature reduction can be achieved without a high degree of turbulence.

低温冷凍期間中、液体冷凍剤は一般に、コンベヤーベル
ト上で、典型的には5〜25メートル長さ及び0.75
〜2メートル幅の“インライン1 トンネル(“inl
 ine“tunnel )を通って移動する材料に、
冷蔵倉庫(cold 5tore )中に充填及び貯蔵
するためトンネルからそれが現われる直前に噴霧される
。液体冷凍剤の供給+ (ttrbpply rαte
)は通常、低温トンネA/ (cryogenic t
unnel )内の温度により決定される如き熱的要件
に対応している。液体冷凍剤に由来する蒸気又はガスを
送風冷凍に対して比較的穏やかに乱流化しく hbr−
bulαtg)そしてそれを低温トンネルを通過する材
料の上を向流の流れにおいて通すことによって、最大量
の“冷食”(Cold)が液体冷凍剤から引き出される
(たとえば米国特許出願第3871186号、第414
2376号及び第4278753号参照)。ガス又は蒸
気の向流流れは材料が液体冷凍剤と接触させられる前に
材料を予備冷却する。これは、冷却されるべき材料がク
ラックを生じたシ破断することを引起こし得るような過
度の温度勾配の効果の害を受け易い場合に、該冷却され
るべき材料に対する損傷を回避する。これのみならず向
流熱移動の使用は液体冷凍剤を使用することによシ達成
される冷却効果の効率を最大にする。冷凍剤として液体
窒素を使用する場合には、“冷食“の約50%が液相か
らガス相へ移る際の蒸発潜熱に由来している。低温トン
ネルを通る向流ガス移動期間中鋭敏な熱(5ensib
le heat )が利用可能となる。二酸化炭素冷凍
剤の場合には90%よシ多くの冷食が潜熱からくる。二
酸化炭素冷凍剤は臨界点より高い圧力で且つ0℃に近い
温度で貯蔵された(典型的には1気圧乃至10気圧の低
い圧力で約−196°でバキュームラインドシリンダ(
vat、rbum−1ined cylinder )
中に貯蔵されている液体窒素と異なって)液体として出
発するけれども、低温トンネル中にスパーガーから吹き
出されるとただちにそれは固化する。得られる雪(sn
ow )は約−78℃の温度における伝導により製品を
大部分冷却する。乙の理由で、冷凍剤として二酸化炭素
を使用する低温トンネルは向流急冷(counter−
current chilling )を必要としない
During cryogenic freezing, the liquid refrigerant is generally transported on a conveyor belt, typically 5 to 25 meters long and 0.75
~2 meter wide “inline 1 tunnel” (“inl”)
The material moving through the ine “tunnel”
It is sprayed just before it emerges from the tunnel for filling and storage in cold storage. Liquid refrigerant supply + (ttrbpply rαte
) is usually a cryogenic tunnel A/ (cryogenic t
thermal requirements as determined by the temperature within the tunnel. The vapor or gas originating from the liquid refrigerant is relatively gently turbulent to blast refrigeration.
The maximum amount of "Cold" is extracted from the liquid refrigerant by passing it in countercurrent flow over the material passing through a cold tunnel (e.g., U.S. Pat. No. 3,871,186, 414).
2376 and 4278753). The countercurrent flow of gas or vapor precools the material before it is contacted with the liquid refrigerant. This avoids damage to the material to be cooled if it is susceptible to the effects of excessive temperature gradients which could cause it to crack and fracture. This as well as the use of countercurrent heat transfer maximizes the efficiency of the cooling effect achieved by using liquid refrigerant. When liquid nitrogen is used as a freezing agent, about 50% of the "cold food" comes from the latent heat of vaporization during the transition from the liquid phase to the gas phase. During the period of countercurrent gas movement through the cold tunnel there is a sharp heat
le heat ) will be available. In the case of carbon dioxide refrigerant, 90% of the cold food comes from latent heat. The carbon dioxide cryogen was stored at a pressure above the critical point and at a temperature close to 0°C (typically in a vacuum-lined cylinder at about -196° at pressures as low as 1 to 10 atm).
vat, rubum-ined cylinder)
Although it starts out as a liquid (unlike the liquid nitrogen stored in it), it solidifies as soon as it is blown out of the sparger into the cold tunnel. Obtained snow (sn
ow) cools the product mostly by conduction at a temperature of about -78°C. For the reason mentioned above, low-temperature tunnels that use carbon dioxide as a refrigerant require countercurrent quenching (counter-current quenching).
(current chilling) is not required.

トンネルの熱効率を改良するために、冷却される材料と
接触したとき蒸発しなかった液体冷凍剤はコンベヤの下
から集めることができ、そして場合によシ、材料を冷却
することに十分に利用された蒸気又はガスより濃密で(
denser )コンベアの下でトンネルのよシ低い高
さのところに沈降する傾向がある、そd重量゛を放出し
なかった相対的に冷い蒸気又はガスと共に再循環するこ
とができる。
To improve the thermal efficiency of the tunnel, liquid refrigerant that does not evaporate when in contact with the material to be cooled can be collected from below the conveyor and optionally put to full use in cooling the material. more dense than steam or gas (
It can be recycled along with the cooler steam or gas that has not released its weight, which tends to settle at the lower heights of the tunnel below the denser) conveyor.

向流熱移動を伴なっていてもいなくても、流出ガス(e
ffluent gassea )をトンネルから外へ
そして外部の大気に、即ち工場環境の外側に案内するこ
とは安全性の理由で重要である。もしこれがなされなか
ったならば、工場環境における酸素含有率は減少して、
酸素欠乏症(anoxiα)を含む。工場の人々に対し
て起こり得る不利な結果をもたらすであろう。流出ガス
を監視しないのが従来普通であった。
The effluent gas (e
It is important for safety reasons to guide the ffluent gasea) out of the tunnel and into the outside atmosphere, ie outside the factory environment. If this were not done, the oxygen content in the factory environment would decrease and
Including anoxia (anoxia). There will be possible adverse consequences for the people in the factory. Conventionally, it has been common practice not to monitor outflow gas.

低温トンネルの性能は使用される液体冷凍剤対製品重量
比によって表わすことができる。大抵の好ましい場合に
おいて、該比は製品に依存しそして水含有率によシ大き
く影響されるが、0.7:1という低い値であることが
できる。換言すれば、この比に対しては、製品1kgを
冷凍するのに液体窒素0.7 kgが必要である。冷凍
操作において、液体冷凍剤の消費は主に冷凍又は冷蔵の
コストを決定しそして遂行期間中、品質及び温度の観点
から最適冷凍と矛盾せず、使用される液体冷凍剤対製品
比をできる限シ小さく保持することを可能とする情報を
入手可能とすることが望ましい。
The performance of a cryotunnel can be expressed by the liquid refrigerant used to product weight ratio. In most preferred cases, the ratio depends on the product and is strongly influenced by the water content, but can be as low as 0.7:1. In other words, for this ratio, 0.7 kg of liquid nitrogen is required to freeze 1 kg of product. In refrigeration operations, the consumption of liquid refrigerant primarily determines the cost of freezing or refrigeration and, during the performance period, the ratio of liquid refrigerant used to product should be kept as low as possible, consistent with optimal refrigeration from the point of view of quality and temperature. It is desirable to have information available that allows it to be kept small.

一般原則として、液体冷凍剤のための貯蔵タンクの下に
ロードセルを配置することによって液体冷凍剤の消費を
重量測定法で(gravtmetrically)監視
することは可能である。しかしながら、タンク及びその
内容物の相当な重量は、1日の生産より少ない量に対し
て正確な消費量を得ることを困難ならしめ、そしてこれ
は低温トンネルの性能を制御するという観点で製造期間
中連続的な情報を入手可能とすることに対して緩和する
(mittga−tg)。やはり一般原則として、冷凍
剤の流量(rate of flow−)を監視するこ
とによって液体冷凍剤の消費を監視することが可能であ
るが、実際にはこれは非常に困難である。何故ならばそ
れはその沸点において強裂に冷い液体の流量を測定する
ことを要するからである。換言すれば、正確な測定は、
迅速に沸騰する液体に対しては達成するのが困難である
相分離を必要とする。操作条件下に液体冷凍剤の消費J
il (rate of con8wmption)を
決定するための他の方法は、外側環境に管で送られる使
用ずみのガス(5pent gas)の絶対ガス流量(
absolute gas flow )を測定するこ
とに全力を注ぐことであった。この方法は雪又は霜の形
成がトンネルの高い効率のため排出ダクトにおいて起こ
らない場合には適切であることができる(使用済みガス
温度が高ければ高い程トンネルの性能はより良好である
。何故ならば明らかにより多くの“冷食゛が、冷却され
る製品に液体冷凍剤によって引き渡されたからである)
。この方法に伴なう他の問題は製品と共にトンネルに入
ってくる大気中の空気による使用済み冷凍剤の希釈であ
る。
In general principle, it is possible to monitor the consumption of liquid refrigerant gravimetrically by placing a load cell under the storage tank for the liquid refrigerant. However, the considerable weight of the tank and its contents makes it difficult to obtain accurate consumption quantities for less than one day's production, and this limits the production time with a view to controlling the performance of the cryotunnel. Relaxation for making medium-continuous information available (Mittga-TG). Again, in general principle it is possible to monitor the consumption of liquid refrigerant by monitoring the rate of flow of the refrigerant, but in practice this is very difficult. This is because it requires measuring the flow rate of a very cold liquid at its boiling point. In other words, accurate measurements are
Requires phase separation, which is difficult to achieve for rapidly boiling liquids. Consumption of liquid refrigerant under operating conditions J
Another method for determining the rate of consumption is to determine the absolute gas flow rate (5 pent gas) of spent gas (5 pent gas) piped into the outside environment.
The aim was to focus all efforts on measuring the absolute gas flow. This method can be suitable if snow or frost formation does not occur in the discharge duct due to the high efficiency of the tunnel (the higher the spent gas temperature, the better the performance of the tunnel. (This is because clearly more "cold food" was delivered to the product being cooled by the liquid refrigerant.)
. Another problem with this method is dilution of the spent refrigerant by atmospheric air entering the tunnel with the product.

本発明はたとえば冷凍又は冷蔵による、全体的にコンピ
ュータ制御された冷却の方法のための基礎を与えるとい
う観点で、低温操作(cryogenicoperat
io?L)を監視することを目的とする。本発明に従え
ば、液体冷凍剤に由来するガスの消費量が決定され、そ
れにより、冷凍された製品の製造量(rate of 
production )が知られれば〔これは、上記
した如く重量測定法によシ、たとえば重量“インライン
チェック” (1n−1ine checklDeig
hing )においてしばしばなされる如くトンネルに
入る直前に重量感知性コンベヤを配置することによシ、
又は冷凍された製品がトンネルを去った直後に冷凍され
た製品の重量を測定することによって決定することがで
きる〕、消費された液体冷凍剤/製品の重量比はプロセ
スデータから容易に計算することができる。情報はマイ
クロプロセッサ又はインラインコンピュータに供給する
ことができ、前者は結局、自動操作のだめの制御ループ
をセットアツプし、後者は所望により又は必要に応じて
遠隔的に監視するためのものである。
The present invention provides the basis for a totally computer-controlled method of cooling, for example by freezing or refrigeration.
io? The purpose is to monitor L). According to the invention, the consumption rate of gas originating from the liquid refrigerant is determined, thereby determining the rate of production of the frozen product.
If the production) is known [this can be done by a gravimetric method as described above, for example a weight "in-line check" (1n-1ine checklDeig).
By placing a weight-sensitive conveyor just before entering the tunnel, as is often done in
or by measuring the weight of the frozen product immediately after it leaves the tunnel], the consumed liquid refrigerant/product weight ratio can be easily calculated from the process data. I can do it. The information can be fed to a microprocessor or an in-line computer, the former ultimately setting up the control loop for automatic operation, and the latter for remote monitoring as desired or necessary.

本発明に従えば、冷却されるべき材料を入口端部から出
口端部まで該材料を運ぶための手段によシ細長い低温ト
ンネルハウジング中に導入することと、液体冷凍剤、好
ましくは液体窒素を該材料が該トンネルを通って移動す
るとき、該出口端に近い位置において該材料上に噴霧す
ることと、該液体冷凍剤に由来する蒸気又はガスを、該
トンネルを通過する該材料の上を向流の流れにおいて通
すことと、該蒸気又はガスと該入口端部を通って同伴さ
れた大気中の空気とを含有して成る排気(exhaus
t )を該入口端部に近い位置で該トンネルから取出す
ことと、該排気の流量(Vαte offlow)及び
該排気中の分子状酸素の含有率を決定することと、該排
気の流量及びその酸素含有率から該液体冷凍剤の消費量
(rate of consum−ption )を計
算することを含む、材料の低温冷却を行なう方法が提供
される。
According to the invention, the material to be cooled is introduced into an elongated cold tunnel housing by means for conveying the material from the inlet end to the outlet end, and a liquid refrigerant, preferably liquid nitrogen, is introduced into the elongated cold tunnel housing. spraying onto the material at a location near the exit end as the material moves through the tunnel; and directing vapor or gas from the liquid refrigerant over the material passing through the tunnel. passing in a countercurrent flow; an exhaust comprising said vapor or gas and atmospheric air entrained through said inlet end;
t) from the tunnel near the inlet end; determining the flow rate (Vαte offflow) of the exhaust gas and the content of molecular oxygen in the exhaust gas; A method of performing cryogenic cooling of a material is provided that includes calculating a rate of consumption of the liquid refrigerant from its content.

好ましくは、該液体冷凍剤に由来する蒸気又はガスの消
費量は冷却された材料の製造量及び消費された液体冷凍
剤/冷却された材料の重量比な最適にするためにトンネ
ルの操作を制御するのに使用された情報に関係している
Preferably, the consumption of vapor or gas derived from the liquid refrigerant is controlled to optimize the production of cooled material and the weight ratio of liquid refrigerant consumed/cooled material. related to the information used to

排気ダクトを通る絶対的ガス流量(αbsoluteg
αsflow)はその濃度(ガスの混合物が該ダクトを
通る場合には)、温度及び見かけの流量(appart
tnt rate of flow)の知見から計算す
ることができる。ガスの見かけの流量は風速計(αne
mometer )又は同様な装置を使用して測定する
ことができる。システムをできるだけ簡単にするために
これは好ましくは熱線型のものであるヘキではなく、好
適な型はペー/、スピニングヘッド型計器(vans 
、 5pin%ingんsad instrs−men
t )又はポルテツクスーシエデイング メータ(vo
rtex−shedding tnater )である
Absolute gas flow rate through the exhaust duct (αbsoluteg
αsflow) is determined by its concentration (if a mixture of gases passes through the duct), temperature and apparent flow rate (appart
tnt rate of flow). The apparent flow rate of gas is measured using an anemometer (αne
mometer) or similar equipment. To keep the system as simple as possible this is preferably of the hot wire type, rather than the preferred type being a spinning head type instrument (vans).
, 5pin%ing sad instrrs-men
) or portex sieving meter (vo
rtex-shedding tnater).

トンネルからの排気がもっばら冷凍剤に由来したもので
ある、即ち分子状窒素であるならば、換言すれば大気中
のガスが同伴されていないならば、見かけの流速を温度
測定装置たとえば熱電対及び圧力測定装置、たとえば絶
対圧r−ジと組合わせることによって、簡単な計算によ
シ消費された冷凍剤の量の評価が可能となるであろう。
If the exhaust from the tunnel is derived predominantly from refrigerant, i.e. molecular nitrogen, in other words if no atmospheric gases are entrained, then the apparent flow velocity can be determined by a temperature measuring device such as a thermocouple. and in combination with a pressure measuring device, for example an absolute pressure r-di, it will be possible to estimate the amount of refrigerant consumed by simple calculations.

しかしながら、実際には、大気中の空気のいくらかの同
伴が常に起こる。これは故意による〔排気の温度を減り
ることによる排気ダクトの結霜(frostingup
 )を防止するために〕か又は故意によらないものであ
る。同伴があると、冷凍剤の消費量に対して意味のある
数字を得るために排気ダクトを通って排出されるガスの
組成を決定する必要がある。
However, in reality, some entrainment of atmospheric air always occurs. This is intentional (frosting up of the exhaust duct by reducing the exhaust temperature).
)] or unintentionally. With entrainment, it is necessary to determine the composition of the gas exhausted through the exhaust duct in order to obtain meaningful figures for refrigerant consumption.

窒素の化学的不活性のためガスの混合物の窒素含有率を
インラインで監視することは困難である。
Due to the chemical inertness of nitrogen, it is difficult to monitor the nitrogen content of gas mixtures in-line.

その含有率が大気中の空気においてほぼ一定である酸素
には同じことがあてはまらない。低温トンネルからの排
気ガスの酸素含有率の周囲の大気中の空気の酸素含有率
からのずれを決定することによって、液体冷凍剤に由来
するガス含有率は定量化することができる。周囲の大気
中の空気の酸素含有率を21容量チ(より正確には20
.8容量チ)と仮定すると、低温トンネルからの排気ガ
スの酸素含有率の21チからの減少が大きければ大きい
程、トンネル中に同伴された空気はよシ少ない。
The same does not apply to oxygen, whose content is approximately constant in atmospheric air. By determining the deviation of the oxygen content of the exhaust gas from the cold tunnel from the oxygen content of the surrounding atmospheric air, the gas content derived from the liquid refrigerant can be quantified. The oxygen content of the air in the surrounding atmosphere is 21 volumes (more precisely 20
.. The greater the reduction in the oxygen content of the exhaust gas from the cold tunnel from 21 cm, the less air will be entrained into the tunnel.

同伴された空気の量が排気ガス中の酸素含有率から評価
されると、液体冷凍剤の蒸発によシ生じたガスがトンネ
ルを通過する量を計算することは比較的簡単なことであ
る。
Once the amount of entrained air is estimated from the oxygen content in the exhaust gas, it is a relatively simple matter to calculate the amount of gas resulting from evaporation of the liquid refrigerant passing through the tunnel.

周囲の大気の空気中の一定な酸素水準を仮定し、なお且
つ正確な結果を得ることは可能である一方、周囲の大気
の空気(ambient atmospheric a
ir)中の酸素含有率を監視することも可能であるが、
よ)好ましくは排気ガス中の酸素含有率の測定と同時に
トンネルの入口端部における空気中の酸素含有率を監視
することも可能である。所望によシ周囲の大気の空気中
の酸素含有率及び排気ガス(eyehawst gas
es )中の酸素含有率は商業的に入手可能な酸素測定
プローブを使用して測定することができる。データ、即
ち、周囲の大気及び排気ガス中の酸素水準、排気ガスの
温度を決定するための熱電対又は同様な装置からの電圧
測定値測定されたガス流量(gas flow rat
e ) 、絶対圧及び製品冷凍量(product f
reezing rate)は、所望によシ、コンピュ
ータ又はマイクロプロセッサに供給して、工場管理者の
事務所における如く遠隔的に低温冷凍トンネルの性能水
準を表示し又はトンネルの操作を制御することができる
While it is possible to assume a constant oxygen level in the ambient atmospheric air and still obtain accurate results,
It is also possible to monitor the oxygen content in the ir);
) Preferably simultaneously with the measurement of the oxygen content in the exhaust gas it is also possible to monitor the oxygen content in the air at the entrance end of the tunnel. If desired, the atmospheric oxygen content of the surrounding atmosphere and the exhaust gas
The oxygen content in es) can be measured using commercially available oxygen measurement probes. data, i.e., oxygen levels in the surrounding atmosphere and exhaust gases, voltage measurements from thermocouples or similar devices to determine the temperature of the exhaust gases, measured gas flow rates,
e), absolute pressure and product refrigeration amount (product f
The reezing rate) can be optionally supplied to a computer or microprocessor to remotely display the performance level of the cryogenic refrigeration tunnel or control the operation of the tunnel, such as in a factory manager's office.

所望により、他の有用なインラインパラメータ、たとえ
ば冷凍の前及び期間中及び直後の外側製品温度(ext
ernal product temperature
s )を監視するとともできる。
If desired, other useful in-line parameters may be included, such as outside product temperature (ext
ernal product temperature
s) can also be monitored.

使用される液体冷凍剤/製品の割合を最適化することに
加えて、冷凍トンネルからの冷凍剤ガスの実質的に定量
的な除去を達成することが望ましい。安全性、使用され
る液体冷凍剤/製品の割合を誘導する際の精度及び低温
装置の経済的な機能を含めて冷凍剤ガスの定量的除去を
めることに対しては種々の理由がある。
In addition to optimizing the liquid refrigerant/product ratio used, it is desirable to achieve substantially quantitative removal of refrigerant gas from the refrigerating tunnel. There are various reasons for favoring the quantitative removal of refrigerant gas, including safety, accuracy in deriving the proportion of liquid refrigerant/product used, and the economical capabilities of the cryogenic equipment. .

本発明に従えば、低温装置からの排気ガスの混合物の分
析組成を監視しそして該混合物の分析組成をたとえば制
御ループの形成によって、液体冷凍剤に由来するガス又
は蒸気の抜き出し量(rateof extデαcti
on )に関連させることによって、低温装置の排気ダ
クトを通る冷凍剤ガスの抜き出しく er;tract
ion )を連続的に調節し且つ制御し、かくして外側
大気への冷凍剤ガスの実質的に定量的な取シ出しを確実
にし、そして冷凍剤の利用を最大にする方法も提供され
る。冷凍剤ガスの抜き出し量は、たとえば、排気ファン
又は他の適当な手段によって低温装置からの排気ガスの
混合物の抜き出し速度(5peed of extra
ction )を変えること、及び/又はたとえば排気
ガス入口の位置を変えることによってトンネルの入口端
部を通って同伴される空気の量を変えることによって変
えることができる。本発明のこの態様は、常に変わるこ
とができる冷凍ガスの抜き出し量は大気中の空気(故意
に(排気ダクトの結箱を防止するために)又は冷凍され
るべき製品との同伴によって導入される)による排気ダ
クト中の冷凍剤ガスの希釈の程度と連続的に結合されて
いるので、更に他の制御観点を提供する。
According to the invention, the analytical composition of a mixture of exhaust gases from a cryogenic device is monitored and the analytical composition of said mixture is determined, for example by forming a control loop, to determine the rate of expulsion of gas or vapor originating from the liquid refrigerant. αcti
extraction of refrigerant gas through the exhaust duct of the cryostat by associating it with a
A method is also provided for continuously regulating and controlling the refrigerant gas, thus ensuring substantially quantitative withdrawal of refrigerant gas to the outside atmosphere and maximizing refrigerant utilization. The amount of refrigerant gas withdrawn depends, for example, on the rate at which the exhaust gas mixture is withdrawn from the cryostat by an exhaust fan or other suitable means.
ction ) and/or by changing the amount of air entrained through the entrance end of the tunnel, for example by changing the position of the exhaust gas inlet. This aspect of the invention provides that the amount of refrigeration gas withdrawn which can be varied at any time is introduced either by atmospheric air (deliberately (to prevent knotting of the exhaust duct) or by entrainment with the product to be frozen). ) provides yet another control aspect.

液体窒素消費量(Liquid nitrogen c
onsx−mption rate ) (L N C
)は、式〔式中には誘導可能な定数であシ、Fは10ケ
ルビン温度におりる排気ダクト中のガスの測定流量であ
り、OAは大気中の酸素濃度であり、ODは排気ダクト
中の絶対酸素濃度であシ、Pは標準大気に対する圧力<
1o1.3skpa又は760mHg)である〕によシ
表わすことができる。
Liquid nitrogen consumption
onsx-mption rate) (LNC
) is the formula [in which there are inducible constants, F is the measured flow rate of the gas in the exhaust duct at a temperature of 10 Kelvin, OA is the oxygen concentration in the atmosphere, and OD is the is the absolute oxygen concentration in the atmosphere, and P is the pressure relative to the standard atmosphere.
101.3skpa or 760mHg).

ODの値を排気ファンの速度(又はたとえば排気ダクト
への冷ガス取込みを制御する可変寸法の開口を含むこと
ができるいくつかの他のガス抜き出し制御システム)に
結合することによって、その量が低温プロセス期間中質
わり得る冷凍剤ガスの実質的に定量的な取り出しを確実
にするように低温プロセスを自動化することが可能であ
る。
By coupling the value of OD to the speed of the exhaust fan (or some other gas extraction control system, which may include, for example, a variable-sized opening to control the intake of cold gas into the exhaust duct), that amount can be reduced to It is possible to automate the cryogenic process to ensure substantially quantitative withdrawal of wasteable refrigerant gas during the process.

概述した種々の物理的・ぐラメータを測定する方法に対
して何ら特定の制限はなく、広範な種々の測定装置の使
用が本発明に従って可能である。
There are no specific limitations to the method of measuring the various physical parameters outlined and the use of a wide variety of measuring devices is possible in accordance with the present invention.

かくして本発明に従う装置は、低温トンネルと、低温で
冷却されるべき材料を該トンネル中を通す手段と、該液
体冷凍剤の蒸発が骸トンネルを通る材料を冷却するよう
に該トンネルに液体冷凍剤を供給するための手段と、該
トンネルを出る排気ガスの流量を測定するだめの手段と
、該トンネルを出る排気ガスの温度及び圧力を測定する
ための手段と該トンネルを出る排気ガスの酸素含有率を
決定するための手段と、該低温トンネルを取囲む大気の
酸素含有率を決定するための随意の手段と、材料がトン
ネルを通過する量(rate)を決定し又は監視するた
めの手段とを具備することができる。
The apparatus according to the invention thus comprises a cryogenic tunnel, means for passing material to be cooled at low temperature through the tunnel, and a liquid cryogen in the tunnel such that evaporation of the liquid cryogen cools the material passing through the tunnel. means for measuring the flow rate of the exhaust gas exiting the tunnel; means for measuring the temperature and pressure of the exhaust gas exiting the tunnel; and means for measuring the oxygen content of the exhaust gas exiting the tunnel. means for determining the rate at which material passes through the tunnel; optional means for determining the oxygen content of the atmosphere surrounding the cryogenic tunnel; and means for determining or monitoring the rate at which material passes through the tunnel. can be equipped with.

本発明は排気ガスの酸素含有率が酸素プローブを使用し
て決定される排気ガスの分析に基づいている。しかしな
がら、他の方法を使用することができることは認識され
るべきである。たとえば、ガスクロマトグラフ又は質量
スペクトロメータを使用することができる。排気ガス組
成又は流量すらの他の可能な物理的測定は排気ガスの赤
外分析を特徴する 特許出願人 ニドワード・ヤツクス・アドルフ・ウイル
ホフト
The invention is based on the analysis of the exhaust gas, in which the oxygen content of the exhaust gas is determined using an oxygen probe. However, it should be recognized that other methods can be used. For example, a gas chromatograph or mass spectrometer can be used. Other possible physical measurements of exhaust gas composition or even flow rates are characterized by infrared analysis of exhaust gases Patent applicant Nidward Jaczkus Adolf Willhoft

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、冷却されるべき材料を入口端部から出口端部まで該
材料を運ぶ丸めの手段により細長い低温トンネルハウジ
ング中に導入することと、液体冷凍剤を該材料が該トン
ネルを通って移動するとき該出口端に近い位置において
該材料上に噴霧することと、該液体冷凍剤に由来する蒸
気又はガスを、該トンネルを通過する該材料の上を向流
の流れにおいて通すことと、該蒸気又状ガスと該入口端
部を通って同伴された大気中の空気とを含有して成る排
気を該入口端部に近い位置で該トンネルから取出すこと
と、該排気の流量及び該排気中の分子状酸素の含有率を
決定することと、該排気の流量及びその酸素含有率から
該液体冷凍剤の消費量を計算することを含む、材料の低
温冷却を行なう方法。 2 低温トンネルと、低温で冷却されるべき材料を該ト
ンネル中を通すための手段と、液体冷凍剤の蒸発が該ト
ンネルを通る材料を冷却するように該トンネルに液体冷
凍剤を供給するための手段と、該トンネルを出る排気ガ
スの流量を測定するための手段と、該トンネルを出る排
気ガスの温度及び圧力を測定するための手段と、該トン
ネルを出る排気ガスの酸素含有率を決定するための手段
と、該低温トンネルを取囲む大気の酸素含有率を決定す
るための随意の手段と、材料がトンネルを通過する量(
rate)を決定し又は監視するための手段とを具備す
る、材料の低温冷却に使用するための装置。
Claims: 1. Introducing the material to be cooled into an elongated cold tunnel housing by means of a roll conveying the material from the inlet end to the outlet end; spraying onto the material at a location proximate to the exit end as it travels through the tunnel, and passing vapor or gas originating from the liquid refrigerant in a countercurrent flow over the material passing through the tunnel. extracting from the tunnel proximate the inlet end an exhaust comprising the vapor orifice and atmospheric air entrained through the inlet end; and a flow rate of the exhaust. and determining the content of molecular oxygen in the exhaust gas and calculating the consumption of the liquid refrigerant from the flow rate of the exhaust gas and its oxygen content. 2. A cryo-tunnel, means for passing the material to be cooled at low temperatures through the tunnel, and for supplying the tunnel with a liquid cryogen such that evaporation of the liquid cryogen cools the material passing through the tunnel. means for measuring the flow rate of the exhaust gas exiting the tunnel; means for measuring the temperature and pressure of the exhaust gas exiting the tunnel; and determining the oxygen content of the exhaust gas exiting the tunnel. means for determining the oxygen content of the atmosphere surrounding the cryogenic tunnel; and an optional means for determining the oxygen content of the atmosphere surrounding the cryogenic tunnel;
and means for determining or monitoring the cooling rate of a material.
JP7912885A 1984-04-13 1985-04-13 Improvement in cryogenic cooling Pending JPS60233476A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8409692 1984-04-13
GB8409692 1984-04-13
GB8503122 1985-02-07

Publications (1)

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JPS60233476A true JPS60233476A (en) 1985-11-20

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ID=10559638

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JP7912885A Pending JPS60233476A (en) 1984-04-13 1985-04-13 Improvement in cryogenic cooling

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JP (1) JPS60233476A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02126071A (en) * 1988-09-26 1990-05-15 Ivan Rasovich Refrigerating mechanism

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5441394U (en) * 1977-08-25 1979-03-19

Patent Citations (1)

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