JPH0721358B2 - Cryogenic liquefier - Google Patents
Cryogenic liquefierInfo
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- JPH0721358B2 JPH0721358B2 JP62018448A JP1844887A JPH0721358B2 JP H0721358 B2 JPH0721358 B2 JP H0721358B2 JP 62018448 A JP62018448 A JP 62018448A JP 1844887 A JP1844887 A JP 1844887A JP H0721358 B2 JPH0721358 B2 JP H0721358B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、極低温液化冷凍装置に係り、特に、長期間の
運転上の信頼性を向上させるのに好適な極低温液化冷凍
装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cryogenic liquefaction refrigeration system, and more particularly to a cryogenic liquefaction refrigeration system suitable for improving reliability in long-term operation. Is.
従来の極低温液化冷凍機においては、第３図に示すよう
に、圧縮機バイパスライン６と、中圧タンク８を結ぶ配
管７しかなく、中圧タンク８内の冷媒ガスを循環させる
ことができなかった。In the conventional cryogenic liquefier refrigerator, as shown in FIG. 3, there is only the pipe 7 connecting the compressor bypass line 6 and the intermediate pressure tank 8, and the refrigerant gas in the intermediate pressure tank 8 can be circulated. There wasn't.
なお、この種の装置として関連するものには、例えば、
第33回低温工学研究発表会（予編集）（1985年,5月）第
166頁に記載されているHe冷凍装置等が挙げられる。Note that, as a device related to this kind of device, for example,
33rd Cryogenic Engineering Research Presentation (pre-edited) (May 1985) No.
For example, the He refrigeration system described on page 166 can be used.
上記従来技術は、中空タンク内の冷媒ガスの循環に関し
て配慮されておらず、長期運転等において中空タンク内
に不純物が入った場合に、冷媒ガスを精製循環する運転
が行なえないという問題があった。The above-mentioned prior art does not consider the circulation of the refrigerant gas in the hollow tank, and there is a problem that the operation of refining and circulating the refrigerant gas cannot be performed when impurities are contained in the hollow tank during long-term operation or the like. .
本発明の目的は、経済的な精製循環運転を実現し、極低
温液化冷凍装置の信頼性を向上させることのできる極低
温液化冷凍装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a cryogenic liquefaction refrigeration system that can realize economical refining circulation operation and improve the reliability of the cryogenic liquefaction refrigeration system.
上記目的は、冷媒を圧縮循環する圧縮機と、該圧縮機で
圧縮された前記冷媒が吐出配管を通して供給され後述の
吸込配管との間で熱交換を行う熱交換器と、該熱交換器
内で前記吐出配管の中途において分岐された冷媒ガスか
ら寒冷を発生し低圧ガスとなった冷媒を後述の吸込配管
の中途に対して供給する寒冷発生手段と、該熱交換器内
で分岐後の残りの冷媒ガスを断熱膨張して極低温冷媒を
生成するコールドボックスと、該コールドボックスで生
成した極低温冷媒で冷却される被冷却体と、該被冷却体
を冷却後蒸発した冷媒ガスを前記コールドボックスを介
して前記圧縮機の吸入側に戻す吸込配管と、 前記圧縮機をバイパスするように設けられ吸入圧調節弁
と吐出圧調節弁とを備えたバイパスラインと、該バイパ
スラインの吸入圧調節弁と吐出圧調節弁との間に接続し
て設けられた中空タンクとからなる極低温液化冷凍装置
において、前記中空タンクと、圧縮機とコールドボック
ス間の吸込配管との間に前記中圧タンク内の冷媒ガスを
循環させる循環手段を具備したことにより、達成され
る。The above-mentioned object is a compressor for compressing and circulating a refrigerant, a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant compressed by the compressor through a discharge pipe and a suction pipe described later, and the inside of the heat exchanger. With the cold generation means for supplying the refrigerant, which has become low-pressure gas by generating cold from the refrigerant gas branched in the middle of the discharge pipe, to the middle of the suction pipe described below, and the remainder after branching in the heat exchanger. A cold box that adiabatically expands the refrigerant gas to generate a cryogenic refrigerant, a cooled object that is cooled by the cryogenic refrigerant generated in the cold box, and a refrigerant gas that is evaporated after cooling the cooled object. A suction line for returning to the suction side of the compressor via a box, a bypass line provided so as to bypass the compressor and having a suction pressure control valve and a discharge pressure control valve, and a suction pressure control of the bypass line. Valve and vomiting In a cryogenic liquefaction refrigeration apparatus consisting of a hollow tank provided between the output pressure control valve and the hollow tank, between the hollow tank and the suction pipe between the compressor and the cold box This is achieved by including a circulation means for circulating the refrigerant gas.
通常運転時は、中圧タンクと冷媒の循環系とは連結して
おくが、中圧タンク内の冷媒の循環手段は閉止してお
く。中圧タンク内の冷媒ガスを精製する場合には、循環
手段を開くことにより、循環用配管にガスが流れ、中圧
タンクから精製系にガスが流れる。このガスの流れによ
り、、中圧タンク内ガスを漸次、循環用配管に放出し、
中圧タンクへは必要に応じて、中圧ラインよりガスが供
給され、中圧タンク内ガスは、漸次入れ替わってゆき、
滞留することがなくなるので、不純物成分も漸次中圧タ
ンクより出ていく。これにより、循環精製運転が可能と
なり、長期運転時の極低温液化冷凍機の信頼性も向上す
る。During normal operation, the medium pressure tank and the refrigerant circulation system are connected, but the refrigerant circulation means in the medium pressure tank is closed. When refining the refrigerant gas in the medium pressure tank, by opening the circulation means, the gas flows through the circulation pipe, and the gas flows from the medium pressure tank into the purification system. Due to this gas flow, the gas in the medium-pressure tank is gradually discharged into the circulation pipe,
Gas is supplied to the medium-pressure tank from the medium-pressure line as needed, and the gas in the medium-pressure tank is gradually replaced.
Impurity components gradually flow out from the medium pressure tank because they do not stay. As a result, the circulation refining operation becomes possible, and the reliability of the cryogenic liquefier refrigerator during long-term operation is also improved.
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
圧縮機１で圧縮された冷媒ガスである、例えば、ヘリウ
ムガスは、吐出配管２を通ってコールドボックス９に供
給される。ヘリウムガスは、コールドボックス９内で、
熱交換器10により冷却され、一部は膨張機11により膨張
し、寒冷を発生し低圧ガスとなる。残りのガスはJT弁12
で膨張し、一部液化し断熱真空配管13を通って被冷却体
14に供給される。被冷却体14において、蒸発したヘリウ
ムガスは、断熱真空配管15を経てコールドボックス９に
戻り吸入配管３を経て圧縮機１の吸入側に入る。For example, helium gas, which is a refrigerant gas compressed by the compressor 1, is supplied to the cold box 9 through the discharge pipe 2. Helium gas is stored in the cold box 9,
It is cooled by the heat exchanger 10 and partly expanded by the expander 11 to generate cold and become low-pressure gas. The remaining gas is JT valve 12
It expands and is partially liquefied and goes through the adiabatic vacuum pipe 13 to be cooled.
Supplied to 14. In the body to be cooled 14, the evaporated helium gas returns to the cold box 9 via the adiabatic vacuum pipe 15 and enters the suction side of the compressor 1 via the suction pipe 3.
圧縮機１の吐出圧力は、調節弁４でコントロールされ、
圧力が上昇すると吐出配管２からバイパスライン６へガ
スが流れる。吸入圧力は、調節弁５でコントロールされ
吸入圧力が低くなると、バイパスライン６から吸入配管
３へガスが流れる。したがって、バイパスライン６と中
圧タンク８を結ぶ連絡配管７においては、定常状態では
ほぼガスの流れがなく、中圧タンク８内のヘリウムガス
は滞留することになる。一方、被冷却体14等から不純物
成分が発生した発生、系内のヘリウムガスに不純物が混
ざり、その不純物を含んだヘリウムガスは次第に中圧タ
ンク８内に拡散する。一般に、不純物としては、水分,C
O２,N２,O２等が考えられるが、いづれも凝固点がヘリ
ウムより高いため、再液化する時、系内の弁，フィルタ
ー等を閉塞させ、運転不能となる危険性がある。The discharge pressure of the compressor 1 is controlled by the control valve 4,
When the pressure rises, gas flows from the discharge pipe 2 to the bypass line 6. The suction pressure is controlled by the control valve 5, and when the suction pressure becomes low, the gas flows from the bypass line 6 to the suction pipe 3. Therefore, in the connecting pipe 7 connecting the bypass line 6 and the intermediate pressure tank 8, there is almost no gas flow in a steady state, and the helium gas in the intermediate pressure tank 8 accumulates. On the other hand, generation of an impurity component from the object to be cooled 14 and the like, the impurity is mixed with the helium gas in the system, and the helium gas containing the impurity gradually diffuses into the intermediate pressure tank 8. Generally, impurities such as water and C
O 2, N 2, although O 2 and the like are considered, Izure for even higher solidifying point than helium, when re-liquefaction, a valve in the system, to block the filter or the like, there is a risk of the inoperable.
ヘリウムガスは高価であり、系内のヘリウムガスを捨て
高純度のヘリウムガスを再び充填することは経済的負担
が大きくなる。そこで、本実施例においては、循環用弁
17を中圧タンク８と吸入ライン３とを結ぶ循環用配管18
に設置し、弁17を開けることにより、中圧タンク内のヘ
リウムガスは、弁17,循環用配管18を経て吸入配管３に
達し、圧縮機１に至る。流れ出たガス量だけ吐出配管２
からバイパスライン６を経て、中圧タンク８へガスが供
給される。Helium gas is expensive, and discarding the helium gas in the system and refilling it with high-purity helium gas causes a large economic burden. Therefore, in this embodiment, the circulation valve
A circulation pipe 18 connecting 17 to the medium pressure tank 8 and the suction line 3
The helium gas in the medium-pressure tank reaches the suction pipe 3 through the valve 17 and the circulation pipe 18, and reaches the compressor 1 by installing the valve in the intermediate pressure tank. Discharge pipe 2 only for the amount of gas flowing out
The gas is supplied to the intermediate pressure tank 8 from the through the bypass line 6.
このようにして、中圧タンク８内のガスは循環すること
になる。圧縮機１の吐出ガスは、一部コールドボックス
９に入り、LN２ライン16により冷却され、不純物が固化
する。固化した不純物はコールドボックス９を締切った
後加温パージすることにより、系内から取り除かれる。
以上により循環精製運転が可能となり、系内ガスの純度
を高く保つことができるので、信頼性の高い運転が可能
となる。In this way, the gas in the medium pressure tank 8 is circulated. The gas discharged from the compressor 1 partially enters the cold box 9, is cooled by the LN 2 line 16, and the impurities are solidified. The solidified impurities are removed from the system by closing the cold box 9 and purging with heating.
As described above, the circulation refining operation becomes possible, and the purity of the gas in the system can be kept high, so that the operation with high reliability becomes possible.
次に、本発明の他の実施例を第２図に示す。第２図にお
いては、循環用配管18はガスバッグ19に接続され、循環
用配管18内のガスは回収精製圧縮機20により加圧され、
精製器21にて精製され、減圧弁23で減圧され吸入配管
３、圧縮機１、調節弁４、バイパスライン６、連絡配管
７を経由して中圧タンク８に戻される。精製器21を出た
高純度ガスは、ボンベ22に充填することも可能である。Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 2, the circulation pipe 18 is connected to the gas bag 19, and the gas in the circulation pipe 18 is pressurized by the recovery / purification compressor 20.
It is purified by the purifier 21, decompressed by the decompression valve 23, and returned to the intermediate pressure tank 8 via the suction pipe 3, the compressor 1, the control valve 4, the bypass line 6, and the communication pipe 7. The high-purity gas discharged from the purifier 21 can be filled in the cylinder 22.
なお、圧縮機風量が10000Nm３／hrクラスのヘリウム液
化冷凍機においては、吐出配管は150A,吸入配管は400A
クラスの口径となり、これらの配管を直接中圧タンク８
に連絡したのでは、圧縮機１と中圧タンク８間が離れて
いる場合に、著しく経済的でなくなるが、本実施例の場
合バイパスライン６と中圧タンク８を結ぶ連絡配管７
は、起動時等の条件を考慮しても80Aクラスの配管であ
り、循環精製運転は頻繁ではなく、精製能力300Nm３／h
rで循環運転する場合には、循環用配管18は50Aで十分で
あるから、連絡配管および循環用配管18は、吐出配管２
および吸入配管３に比して、小口径とすることができ、
圧縮機１と中圧タンク８が離れている場合に著しく経済
的である。For a helium liquefier refrigerator with a compressor air volume of 10,000 Nm 3 / hr class, the discharge pipe is 150A and the suction pipe is 400A.
It has a class diameter and these pipes are directly connected to the medium pressure tank 8
However, in the case where the compressor 1 and the medium pressure tank 8 are separated from each other, it is not economically economical, but in the case of the present embodiment, the connection pipe 7 connecting the bypass line 6 and the medium pressure tank 8 is connected.
Is a 80A class pipe even when considering conditions such as startup, and the circulation refining operation is not frequent, and the refining capacity is 300 Nm 3 / h.
When circulating operation at r, 50 A is sufficient for the circulation pipe 18, so the communication pipe and the circulation pipe 18 should be the discharge pipe 2
And a smaller diameter than the suction pipe 3,
It is remarkably economical when the compressor 1 and the medium pressure tank 8 are separated.
また、本実施例においては、冷媒がヘリウムガスの場合
について述べたが、他の極低温冷媒であっても適用でき
ることは、いうまでもないことである。Further, in the present embodiment, the case where the refrigerant is helium gas has been described, but it goes without saying that other cryogenic refrigerants can also be applied.
本発明によれば、中圧タンク内のガスを経済的に、循環
精製運転ができるので、長期間の運転において、極低温
液化冷凍装置の信頼性が向上するという効果がある。According to the present invention, since the gas in the medium pressure tank can be economically circulated and refined, there is an effect that the reliability of the cryogenic liquefaction refrigerating apparatus is improved in long-term operation.
第１図は、本発明の一実施例の極低温液化冷凍装置の構
成を示すブロック図、第２図は、本発明の他の一実施例
の極低温液化冷凍装置の構成を示すブロック図、第３図
は、従来例の極低温液化冷凍装置の構成を示すブロック
図である。 １……圧縮機、２……吐出配管、３……吸入配管、4,5
……調節弁、６……バイパスライン、７……連絡配管、
８……中圧タンク、９……コールドボックス、10……熱
交換器、16……LN２ライン、17……弁、18……循環用配
管、24……精製系設備FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a cryogenic liquefaction refrigeration system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a cryogenic liquefaction refrigeration system according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional cryogenic liquefaction refrigeration system. 1 ... Compressor, 2 ... Discharge pipe, 3 ... Suction pipe, 4,5
…… Control valve, 6 …… Bypass line, 7 …… Communication piping,
8 ... Medium pressure tank, 9 ... Cold box, 10 ... Heat exchanger, 16 ... LN 2 lines, 17 ... Valve, 18 ... Circulation piping, 24 ... Refining system equipment
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−138655（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−80470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−148364（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-56-138655 (JP, A) JP-A-58-80470 (JP, A) JP-A-58-148364 (JP, A)
Claims (1)
され後述の吸込配管との間で熱交換を行う熱交換器と、 該熱交換器内で前記吐出配管の中途において分岐された
冷媒ガスから寒冷を発生し低圧ガスとなった冷媒を後述
の吸込配管の中途に対して供給する寒冷発生手段と、 該熱交換器内で分岐後の残りの冷媒ガスを断熱膨張して
極低温冷媒を生成するコールドボックスと、 該コールドボックスで生成した極低温冷媒で冷却される
被冷却体と、 該被冷却体を冷却後蒸発した冷媒ガスを前記コールドボ
ックスを介して前記圧縮機の吸入側に戻す吸込配管と、 前記圧縮機をバイパスするように設けられ吸入圧調節弁
と吐出圧調節弁とを備えたバイパスラインと、 該バイパスラインの吸入圧調節弁と吐出圧調節弁との間
に接続して設けられた中圧タンクと からなる極低温液化冷凍装置において、 前記中圧タンクと 圧縮機とコールドボックス間の吸込配管と の間に前記中圧タンク内の冷媒ガスを循環させる循環手
段を 具備したことを特徴とする極低温液化冷凍装置。1. A compressor for compressing and circulating a refrigerant, a heat exchanger for exchanging heat between a refrigerant compressed by the compressor and supplied through a discharge pipe to a suction pipe described later, and the heat exchanger. Cold generating means for supplying cold to the middle of the suction pipe, which will be described later, by generating refrigerant from the refrigerant gas branched in the middle of the discharge pipe into a low pressure gas, and after cooling in the heat exchanger. The cold box that adiabatically expands the remaining refrigerant gas to generate a cryogenic refrigerant, the cooled object cooled by the cryogenic refrigerant generated in the cold box, and the refrigerant gas evaporated after cooling the cooled object are described above. A suction pipe for returning to the suction side of the compressor via a cold box, a bypass line provided so as to bypass the compressor and having a suction pressure control valve and a discharge pressure control valve, and a suction pressure of the bypass line. Control valve A cryogenic liquefaction refrigeration system comprising a medium pressure tank connected between the discharge pressure control valve and the discharge pressure control valve, wherein the medium pressure tank is provided between the medium pressure tank and the suction pipe between the compressor and the cold box. A cryogenic liquefaction refrigeration apparatus comprising a circulation means for circulating the refrigerant gas inside.
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|---|---|---|---|
| JP62018448A JPH0721358B2 (en) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | Cryogenic liquefier |
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|---|---|---|---|
| JP62018448A JPH0721358B2 (en) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | Cryogenic liquefier |
Publications (2)
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| JPS63187067A JPS63187067A (en) | 1988-08-02 |
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Family
ID=11971906
Family Applications (1)
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Families Citing this family (3)
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| JPS58148364A (en) * | 1982-03-01 | 1983-09-03 | 株式会社日立製作所 | Cryogenic refrigerator |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP62018448A patent/JPH0721358B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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