JPS62786A - 極低温発生装置の予冷方法 - Google Patents
極低温発生装置の予冷方法Info
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- JPS62786A JPS62786A JP13982185A JP13982185A JPS62786A JP S62786 A JPS62786 A JP S62786A JP 13982185 A JP13982185 A JP 13982185A JP 13982185 A JP13982185 A JP 13982185A JP S62786 A JPS62786 A JP S62786A
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- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
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】
［産業上の利用分野］
本発明はＨｅ液化機や液体Ｈｅ冷凍機等の極低温発生装
置の予冷方法に関し、詳細には上記装置の起動から極低
温発生までの予冷時間が短縮され得る極低温発生装置の
予冷方法に関するものである。
置の予冷方法に関し、詳細には上記装置の起動から極低
温発生までの予冷時間が短縮され得る極低温発生装置の
予冷方法に関するものである。
［従来の技術］
極低温発生装置の一例としてＨｅ液化機をとりあげ、そ
の模式的構造を第２図に示す。コールドボックスｌ内に
はａ数の熱交換器４，５，６゜７．８．９と膨張機１０
．１１及びジュールトムソン弁（以下ＪＴ弁という）１
２等が配設されている。Ｈｅの液化に際してはＨｅガス
供給管２３から供給されてくる原料Ｈｅガスを圧縮機２
によって高圧とし、この高圧Ｈｅガスを高圧Ｈｅ管３を
通して熱交換器４，５，６，７，８．９に流し順次冷却
していく、即ち高圧Ｈｅガスは、熱交換器４部分を通過
するに際してＬＮ２により８０１程度まで冷却され、つ
いで熱交換器５，６゜７．８を通るが、ここでは熱交換
器５および７の出口側から分岐した一部の高圧Ｈｅガス
を膨張機１０および１１に導入し、断熱膨張させて寒冷
を発生させた後低圧Ｈｅ管１６に戻して熱交換器６．８
の帰還ガスに合流させ、これらの寒冷により高圧Ｈｅガ
スを１０’に程度まで冷却する。更に熱交換器９では、
液化に必要な温度まで冷却される。こうして高圧Ｈｅ管
３を通って冷却されてきた高圧Ｈｅガスは最終的にＪＴ
弁１２でジュールトムソン効果によって一部液化されＬ
Ｈｅ溜１５に貯留される。液化されなかったＨｅガス及
びＬＨｅ溜１５内で気化したＨｅガスは低圧Ｈｅ管１６
経由で熱交換器９，８，７，６，５．４を順次通過して
高圧Ｈｅ管管側側Ｈｅを冷却し自らは加温されてＨｅガ
ス供給管２３に戻され再び液化用Ｈｅガスの原料として
圧縮機２に供給される。
の模式的構造を第２図に示す。コールドボックスｌ内に
はａ数の熱交換器４，５，６゜７．８．９と膨張機１０
．１１及びジュールトムソン弁（以下ＪＴ弁という）１
２等が配設されている。Ｈｅの液化に際してはＨｅガス
供給管２３から供給されてくる原料Ｈｅガスを圧縮機２
によって高圧とし、この高圧Ｈｅガスを高圧Ｈｅ管３を
通して熱交換器４，５，６，７，８．９に流し順次冷却
していく、即ち高圧Ｈｅガスは、熱交換器４部分を通過
するに際してＬＮ２により８０１程度まで冷却され、つ
いで熱交換器５，６゜７．８を通るが、ここでは熱交換
器５および７の出口側から分岐した一部の高圧Ｈｅガス
を膨張機１０および１１に導入し、断熱膨張させて寒冷
を発生させた後低圧Ｈｅ管１６に戻して熱交換器６．８
の帰還ガスに合流させ、これらの寒冷により高圧Ｈｅガ
スを１０’に程度まで冷却する。更に熱交換器９では、
液化に必要な温度まで冷却される。こうして高圧Ｈｅ管
３を通って冷却されてきた高圧Ｈｅガスは最終的にＪＴ
弁１２でジュールトムソン効果によって一部液化されＬ
Ｈｅ溜１５に貯留される。液化されなかったＨｅガス及
びＬＨｅ溜１５内で気化したＨｅガスは低圧Ｈｅ管１６
経由で熱交換器９，８，７，６，５．４を順次通過して
高圧Ｈｅ管管側側Ｈｅを冷却し自らは加温されてＨｅガ
ス供給管２３に戻され再び液化用Ｈｅガスの原料として
圧縮機２に供給される。
尚コールドボックス１とＬＨｅ溜１５の間はＨｅミスト
管１３と低圧Ｈｅ管１６を含むトランスファー管１４を
介して接続されている。
管１３と低圧Ｈｅ管１６を含むトランスファー管１４を
介して接続されている。
次にこのＨｅ液化機を起動する場合について説明する。
Ｈｅ液化機の起動時には、前記コールドボックス内の熱
交換器４，５，６，７，８．９および膨張機１０．１１
ならびに各配管等は所定の運転温度より著しく高くなっ
ているので、Ｈｅ液化機の起動時間を短縮するためには
、これらの機器をＬＮ２温度（７７￥）近くまで予冷す
る車が必要となる。
交換器４，５，６，７，８．９および膨張機１０．１１
ならびに各配管等は所定の運転温度より著しく高くなっ
ているので、Ｈｅ液化機の起動時間を短縮するためには
、これらの機器をＬＮ２温度（７７￥）近くまで予冷す
る車が必要となる。
尚上述のＨｅ液化機には予冷バイパス管１７及びバイパ
ス弁１９が設けてあり、予冷操作にさいしては、バイパ
ス弁１９をあけ、必要量のＨｅガスを予冷バイパス管１
７を介して循環させる様な態勢の下にＨｅガスの供給を
開始し、ます熱交換器４に導入する。そしてＬＮ２によ
りＬＮ２温度（７７’Ｋ）程度まで冷却するとともに、
この寒冷により熱交換器５，６，７，８．９も同じ様に
冷却する。予冷バイパス管１７より排出されるＨｅガス
はかなり低温であり、このままで圧縮機２の吸入側へも
どすのは、機器保守上不都合であるので熱交換器１８に
おいて加温木管から供給される常温の水により常温まで
戻したあと、低圧戻り管２０を経て、圧縮機２の吸入側
へもどす様にしている。
ス弁１９が設けてあり、予冷操作にさいしては、バイパ
ス弁１９をあけ、必要量のＨｅガスを予冷バイパス管１
７を介して循環させる様な態勢の下にＨｅガスの供給を
開始し、ます熱交換器４に導入する。そしてＬＮ２によ
りＬＮ２温度（７７’Ｋ）程度まで冷却するとともに、
この寒冷により熱交換器５，６，７，８．９も同じ様に
冷却する。予冷バイパス管１７より排出されるＨｅガス
はかなり低温であり、このままで圧縮機２の吸入側へも
どすのは、機器保守上不都合であるので熱交換器１８に
おいて加温木管から供給される常温の水により常温まで
戻したあと、低圧戻り管２０を経て、圧縮機２の吸入側
へもどす様にしている。
尚、バイパス弁１９は予冷バイパス通過Ｈｅガス量の調
整および予冷終了後のしめきりのための弁である。
整および予冷終了後のしめきりのための弁である。
予冷操作により、熱交換器５，６，７，８．９がＬＮ２
温度程度まで低下すれば、バイパス弁１９を閉じ、ＪＴ
弁１２を少し開いて、膨張機１０．１１の発生する寒冷
およびＪＴ弁１２におけるジュールトムソン効果による
寒冷により、コールドボックス内の各機器及びトランス
ファー管１４を所定の運転温度まで冷却する。各部の温
度が所定の運転温度になれば、ＪＴ弁１２を所定の開度
にしてＨｅ液化運転をおこなう。
温度程度まで低下すれば、バイパス弁１９を閉じ、ＪＴ
弁１２を少し開いて、膨張機１０．１１の発生する寒冷
およびＪＴ弁１２におけるジュールトムソン効果による
寒冷により、コールドボックス内の各機器及びトランス
ファー管１４を所定の運転温度まで冷却する。各部の温
度が所定の運転温度になれば、ＪＴ弁１２を所定の開度
にしてＨｅ液化運転をおこなう。
第２図に示した従来例の予冷回路においてバイパス弁１
９はＨｅガスの常温部側に配置されており、バイパス弁
１９をコールドボックス１側の低温部に配置する場合に
比べて締切性の確保および設備コストの低減の点で有利
ではあるが、バイパス管１７を通過して予冷を終えたＨ
ｅガスを加温するための熱交換器１８がコールドボック
ス外で別に設けられる必要が有り、その為加温木管等の
設備を設けて水等の加温熱媒を導入しなければならない
。しかも予冷を終えたＨｅガスがもっている寒冷は加熱
用媒体によって無用に放出されてしまい、Ｔ、Ｎ２によ
って供給される予冷用の寒冷を無駄に浪費してしまって
いる。
９はＨｅガスの常温部側に配置されており、バイパス弁
１９をコールドボックス１側の低温部に配置する場合に
比べて締切性の確保および設備コストの低減の点で有利
ではあるが、バイパス管１７を通過して予冷を終えたＨ
ｅガスを加温するための熱交換器１８がコールドボック
ス外で別に設けられる必要が有り、その為加温木管等の
設備を設けて水等の加温熱媒を導入しなければならない
。しかも予冷を終えたＨｅガスがもっている寒冷は加熱
用媒体によって無用に放出されてしまい、Ｔ、Ｎ２によ
って供給される予冷用の寒冷を無駄に浪費してしまって
いる。
そこで本発明者らは予冷を終えたＨｅガスの寒りを有効
に利用する為、特願昭６０−４１５１５に開示した様に
、コールドボックス内の熱交換器によって前記寒冷を回
収する方法を発明した。
に利用する為、特願昭６０−４１５１５に開示した様に
、コールドボックス内の熱交換器によって前記寒冷を回
収する方法を発明した。
［発明が解決しようとする問題点］
装置の起動を開始し、上記予冷方法に沿って予冷を行な
い、ＪＴ弁１２．トランスファー管１４、低圧Ｈｅ管１
６等の極低温機器部及び熱交換器５〜９を冷却して極低
温の発生（Ｈｅ液化機の連続運転）が可能となるまでの
所要時間は、装置規模にもよるが一般には２時間以上と
されている。これらの全所要時間のうち、特に極低温機
器部（ＪＴ弁１２以後）の冷却に費やされる時間は全体
の約３／７に及ぶことが分かっている。
い、ＪＴ弁１２．トランスファー管１４、低圧Ｈｅ管１
６等の極低温機器部及び熱交換器５〜９を冷却して極低
温の発生（Ｈｅ液化機の連続運転）が可能となるまでの
所要時間は、装置規模にもよるが一般には２時間以上と
されている。これらの全所要時間のうち、特に極低温機
器部（ＪＴ弁１２以後）の冷却に費やされる時間は全体
の約３／７に及ぶことが分かっている。
そこで本発明者らは、極低温機器部の予冷に費やされる
時間を短縮することを目的に種々研究を行なった結果、
本発明方法を完成した。
時間を短縮することを目的に種々研究を行なった結果、
本発明方法を完成した。
［問題点を解決するための手段］
極低温発生装置の極低温機器部を予冷するに当たり、予
冷済みの上記ガス体を低温のまま排出することなく、少
なくともジュールトムソン弁及びトランスファー管の冷
却に使用し、さらに前記極低温発生装置の供給側へ循環
させる方法を採用する点に本発明の要旨が存在する。
冷済みの上記ガス体を低温のまま排出することなく、少
なくともジュールトムソン弁及びトランスファー管の冷
却に使用し、さらに前記極低温発生装置の供給側へ循環
させる方法を採用する点に本発明の要旨が存在する。
［作用］
一般に冷却ガス量が一定であれば予冷の要する時間は物
質の熱容量と比例している。一方常温から４’Ｋまでの
冷却のうち液体Ｎ２の予冷最終温度である８０χまでの
冷却に費やされる冷却時間がその大半であることを考え
れば上記予冷操作の実施に合わせて極低温機器部につい
ても液体Ｎ２温度による予冷可能域程度まで予冷する様
に設計しておけば、８０′Ｋから４１までの残りの冷却
は極〈短時間で完了することができるので、全予冷時間
がかなり短縮されるはずである。従って装置の起動時に
液体Ｎ２を使って熱交換器の予冷を行なうに当たり、予
冷を終えた低温の冷媒（Ｈｅガス）をＪＴ弁及びトラン
スファー管等の極低温機器部に導き、該機器部を冷却し
てから再循環させるような方法を採用するという方策に
想到し、装置の起動開始から極低温発生までの全所要時
間を短縮させることが可能になった。
質の熱容量と比例している。一方常温から４’Ｋまでの
冷却のうち液体Ｎ２の予冷最終温度である８０χまでの
冷却に費やされる冷却時間がその大半であることを考え
れば上記予冷操作の実施に合わせて極低温機器部につい
ても液体Ｎ２温度による予冷可能域程度まで予冷する様
に設計しておけば、８０′Ｋから４１までの残りの冷却
は極〈短時間で完了することができるので、全予冷時間
がかなり短縮されるはずである。従って装置の起動時に
液体Ｎ２を使って熱交換器の予冷を行なうに当たり、予
冷を終えた低温の冷媒（Ｈｅガス）をＪＴ弁及びトラン
スファー管等の極低温機器部に導き、該機器部を冷却し
てから再循環させるような方法を採用するという方策に
想到し、装置の起動開始から極低温発生までの全所要時
間を短縮させることが可能になった。
［実施例］
本発明方法を採用する為に用いる実施例装置を第１図に
示す、前記第２図で示したものと構造的に相違する箇所
は、第１に予冷バイパス管１７をコールドボックス１内
に収納し、且つ熱交換器４内を通過する様にした点にあ
る。これは特願昭６０−４１５１５に述べた予冷方法に
おいても採用した構成であり、予冷されたＨｅガスの寒
冷を熱交換器４で利用してからＨｅガスもどり管２０に
合流させ圧縮機２へ循環させるためのものである。但し
本発明におけるより重要な特徴点は次に述べる点にあり
、上記の構成は本発明にとって必須構成要件と考えるべ
きではない。
示す、前記第２図で示したものと構造的に相違する箇所
は、第１に予冷バイパス管１７をコールドボックス１内
に収納し、且つ熱交換器４内を通過する様にした点にあ
る。これは特願昭６０−４１５１５に述べた予冷方法に
おいても採用した構成であり、予冷されたＨｅガスの寒
冷を熱交換器４で利用してからＨｅガスもどり管２０に
合流させ圧縮機２へ循環させるためのものである。但し
本発明におけるより重要な特徴点は次に述べる点にあり
、上記の構成は本発明にとって必須構成要件と考えるべ
きではない。
第２の相違点で且つ本発明におけるもっとも基本的なポ
イントはＪＴＴｌ２Ｏびトランスファー管１４を冷却す
るための熱交換部２１ａ及び２１ｂを設けた点に存在す
る。尚必要により低圧管１６を冷却する為の熱交換部２
１ｃを設けることもできる。
イントはＪＴＴｌ２Ｏびトランスファー管１４を冷却す
るための熱交換部２１ａ及び２１ｂを設けた点に存在す
る。尚必要により低圧管１６を冷却する為の熱交換部２
１ｃを設けることもできる。
起動開始時にまずＪＴＴｌ２Ｏ閉、バイパス弁１９を開
とし、ＬＮ２管２２よりＬＮ２をコールドボックス１内
の熱交換器４へ供給する。そして圧縮機２を起動して高
圧Ｈｅ管３よりＨｅガスを流通させ、ＬＮ２の寒冷によ
って熱交換器５〜９、バイパス管１７等を予冷する。又
膨張機１０．１１によっても寒冷を得てコールドボック
ス１内を冷却する。このとき予冷バイパス管１７を流れ
るＨｅガスの寒冷を熱交換部２１ａ。
とし、ＬＮ２管２２よりＬＮ２をコールドボックス１内
の熱交換器４へ供給する。そして圧縮機２を起動して高
圧Ｈｅ管３よりＨｅガスを流通させ、ＬＮ２の寒冷によ
って熱交換器５〜９、バイパス管１７等を予冷する。又
膨張機１０．１１によっても寒冷を得てコールドボック
ス１内を冷却する。このとき予冷バイパス管１７を流れ
るＨｅガスの寒冷を熱交換部２１ａ。
２１ｂ、２１ｃを介してＪＴＴｌ２Ｏトランスファー管
１４．低圧Ｈｅ管１６に伝達し、これら極低温機器部を
も予冷する。しかるに後向残留しているＨｅガスの寒冷
を熱交換器４で回収利用すると共に、昇温したＨｅガス
をバイパス弁１９及びもどり管２０を介して圧縮機２の
吸入側へ循環させる。
１４．低圧Ｈｅ管１６に伝達し、これら極低温機器部を
も予冷する。しかるに後向残留しているＨｅガスの寒冷
を熱交換器４で回収利用すると共に、昇温したＨｅガス
をバイパス弁１９及びもどり管２０を介して圧縮機２の
吸入側へ循環させる。
次に熱交換器、極低温機器部がＬＮ２温度（約８０￥）
に達したところでバイパス弁１９を閉じ、膨張機１０．
１１による寒冷によってさらに熱交換器の冷却を行ない
、膨張機１１の排出温度が所定の温度以下に達したらＪ
ＴＴｌ２Ｏ少し開いて極低温機器部及び熱交換器９を所
定の温度（４￥）まで冷却する。そして所定の温度に達
したところでＪＴＴｌ２Ｏ開度を所定値まで開けてＨｅ
液化の通常連続運転を開始する。
に達したところでバイパス弁１９を閉じ、膨張機１０．
１１による寒冷によってさらに熱交換器の冷却を行ない
、膨張機１１の排出温度が所定の温度以下に達したらＪ
ＴＴｌ２Ｏ少し開いて極低温機器部及び熱交換器９を所
定の温度（４￥）まで冷却する。そして所定の温度に達
したところでＪＴＴｌ２Ｏ開度を所定値まで開けてＨｅ
液化の通常連続運転を開始する。
上述した方法によりＨｅ液化機の予冷を行なった結果、
従来起動開始から液体Ｈｅの発生までに要していた時間
を約３０％近く短縮することができる様になった。
従来起動開始から液体Ｈｅの発生までに要していた時間
を約３０％近く短縮することができる様になった。
本発明は上述したＨｅ液化機だけに適用される方法では
なく、極低温発生装置全般にわたって適用することがで
きる。
なく、極低温発生装置全般にわたって適用することがで
きる。
［発明の効果］
極低温発生装置の予冷時に本発明方法を採用することに
より、装置の起動開始から極低温寒冷の発生までに要す
る時間を極めて短くすることができるようになった。
より、装置の起動開始から極低温寒冷の発生までに要す
る時間を極めて短くすることができるようになった。
第１図は本発明方法に用いる装置の一実施例を示す模式
図、第２図は従来の方法に用いられる装置の例を示す模
式図である。 １・・・コールドボックス ２・・・圧縮機３・・・
高圧Ｈｅ管 ４．５．８．７．８．９・・・熱交換器１０．１１・・
・膨張機 １２・・・ジュールトムソン弁（ＪＴ弁）１３・・・ミ
スト管 １４・・・トランスファー管 １５・・・ＬＨｅ貯溜
槽１６・・・低圧Ｈｅｖ １７・・・予冷バイ
パス管１８・・・熱交換器 １９・・・バイ
パス弁２０・・・もどり管 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ −・−熱交換部 ２２・Ｌ
Ｎ ２管２３・・・Ｈｅ供給管
図、第２図は従来の方法に用いられる装置の例を示す模
式図である。 １・・・コールドボックス ２・・・圧縮機３・・・
高圧Ｈｅ管 ４．５．８．７．８．９・・・熱交換器１０．１１・・
・膨張機 １２・・・ジュールトムソン弁（ＪＴ弁）１３・・・ミ
スト管 １４・・・トランスファー管 １５・・・ＬＨｅ貯溜
槽１６・・・低圧Ｈｅｖ １７・・・予冷バイ
パス管１８・・・熱交換器 １９・・・バイ
パス弁２０・・・もどり管 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ −・−熱交換部 ２２・Ｌ
Ｎ ２管２３・・・Ｈｅ供給管
Claims (1)
- ガス体の液化による極低温発生装置の予冷方法において
、予冷済みの上記ガス体を低温のまま排出することなく
、少なくともジュールトムソン弁及びトランスファー管
の冷却に使用し、さらに前記極低温発生装置の供給側へ
循環することを特徴とする極低温発生装置の予冷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13982185A JPS62786A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 極低温発生装置の予冷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13982185A JPS62786A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 極低温発生装置の予冷方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62786A true JPS62786A (ja) | 1987-01-06 |
| JPH0411784B2 JPH0411784B2 (ja) | 1992-03-02 |
Family
ID=15254250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13982185A Granted JPS62786A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | 極低温発生装置の予冷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62786A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5752785A (en) * | 1994-09-14 | 1998-05-19 | Hitachi, Ltd. | Drainage pump station and drainage operation method for drainage pump station |
| JP2011506894A (ja) * | 2007-12-06 | 2011-03-03 | カンファ、アラゴン、アクティーゼルスカブ | 気体の膨張プロセスに基づく冷却システムの冷却能力の調整のための方法およびシステム |
-
1985
- 1985-06-25 JP JP13982185A patent/JPS62786A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5752785A (en) * | 1994-09-14 | 1998-05-19 | Hitachi, Ltd. | Drainage pump station and drainage operation method for drainage pump station |
| JP2011506894A (ja) * | 2007-12-06 | 2011-03-03 | カンファ、アラゴン、アクティーゼルスカブ | 気体の膨張プロセスに基づく冷却システムの冷却能力の調整のための方法およびシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0411784B2 (ja) | 1992-03-02 |
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