JPH03217765A - 膨張タービンを有する極低温冷凍装置 - Google Patents
膨張タービンを有する極低温冷凍装置Info
- Publication number
- JPH03217765A JPH03217765A JP1256690A JP1256690A JPH03217765A JP H03217765 A JPH03217765 A JP H03217765A JP 1256690 A JP1256690 A JP 1256690A JP 1256690 A JP1256690 A JP 1256690A JP H03217765 A JPH03217765 A JP H03217765A
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- Japan
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- inlet valve
- cooled
- heat exchanger
- expansion
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は膨張タービンを有する極低温冷凍装置に係り、
特に膨張タービンの急激な圧力変動ガタの保護に好適な
極低温冷凍装置に関するものである。
特に膨張タービンの急激な圧力変動ガタの保護に好適な
極低温冷凍装置に関するものである。
画低温冷凍装置、例えばヘリウム冷凍装置では、寒冷を
発生する膨張機としてガス軸受式の膨張タービンが使用
されている。この膨張タービンは効率を確保するために
、数万〜数十万ｒｐｍの高速回転を行っている。ガス軸
受式のために軸受の負荷容量は大きくなく、膨張タービ
ン入口圧力と出口圧力とに急激な変動が生じた場合には
、アンバランスが生じて軸受が接触焼損したり、過回転
による破損が生じたりする。
発生する膨張機としてガス軸受式の膨張タービンが使用
されている。この膨張タービンは効率を確保するために
、数万〜数十万ｒｐｍの高速回転を行っている。ガス軸
受式のために軸受の負荷容量は大きくなく、膨張タービ
ン入口圧力と出口圧力とに急激な変動が生じた場合には
、アンバランスが生じて軸受が接触焼損したり、過回転
による破損が生じたりする。
なお、この種の装置として関連するものには、例えば、
日本工業出版「ターボ機械 第１１啓第７号（１９８３
．７）「Ｈｅ液化冷凍機用膨張タービン」が有る。
日本工業出版「ターボ機械 第１１啓第７号（１９８３
．７）「Ｈｅ液化冷凍機用膨張タービン」が有る。
上記従来技術は，膨侭タービンに過大な負荷変動を与え
ないようにする配慮に欠け、誤操作，誤作動，停電等の
異常詩に、膨張タービンを保護できないという問題があ
った。
ないようにする配慮に欠け、誤操作，誤作動，停電等の
異常詩に、膨張タービンを保護できないという問題があ
った。
本発明の目的は、信頼性の高い膨張タービンを有する極
低温冷凍装置を提供することにある。
低温冷凍装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、膨張タービン入口弁に級や
かに開く手攻（例えば、スピードコントローラ）を付属
させるか、または膨張タービン出口弁に緑やかに開閉す
る手段（例えば、スピードコントローラ）を付属させる
か、さらにこれらを共に付属させたものである。
かに開く手攻（例えば、スピードコントローラ）を付属
させるか、または膨張タービン出口弁に緑やかに開閉す
る手段（例えば、スピードコントローラ）を付属させる
か、さらにこれらを共に付属させたものである。
また、上記目的を達成するために、コールドボブクス入
口弁着二緩やかに開く手段（例えば、スピドコントロー
ラ）を付属させたものである。
口弁着二緩やかに開く手段（例えば、スピドコントロー
ラ）を付属させたものである。
急開防止手段付膨張タービン入口弁は、誤操作，誤動作
等によって、急開信号を受けた場合でも制限された一定
の速度でしか開しない。急開急閉防止手段付膨張タービ
ン出口弁は、同様に、制限された一定の速度でしか開閉
しない。これにより、膨張タービンに過大な圧力（負荷
）変動を与えるのを防止できる。
等によって、急開信号を受けた場合でも制限された一定
の速度でしか開しない。急開急閉防止手段付膨張タービ
ン出口弁は、同様に、制限された一定の速度でしか開閉
しない。これにより、膨張タービンに過大な圧力（負荷
）変動を与えるのを防止できる。
また、コールドボックス入口弁に急開防止手段を付属さ
せることにより、コールドボックス入口弁は急開しなく
なり、コールドボックスへの流量は、徐々に増加し、高
圧ラインの圧力は、ヘリウム圧縮機吐出側に設置される
圧力制御装置により、安定した圧力となり得る。このた
め、高圧ラインより供給されるタービン軸受ガス供給圧
力も安定するので、タービン軸受の損傷も防止できる。
せることにより、コールドボックス入口弁は急開しなく
なり、コールドボックスへの流量は、徐々に増加し、高
圧ラインの圧力は、ヘリウム圧縮機吐出側に設置される
圧力制御装置により、安定した圧力となり得る。このた
め、高圧ラインより供給されるタービン軸受ガス供給圧
力も安定するので、タービン軸受の損傷も防止できる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
第１図において、ｌは圧縮機（図示省略）から導入する
高圧ライン、２は圧縮機へ戻る低圧ライン， １０はコ
ールドボックス，ｌｌａ〜ｌｌｆは第１〜第６の熱交換
器、１２ａ，１２ｂは第１，ｉ！２の急開防止機構付膨
張タービン入口弁、１３ａ〜１３ ｃは第１〜第３の膨
張タービン、１４は急開急閉防止機構付膨張タービン出
口弁、Ｉは冷却負荷である。
高圧ライン、２は圧縮機へ戻る低圧ライン， １０はコ
ールドボックス，ｌｌａ〜ｌｌｆは第１〜第６の熱交換
器、１２ａ，１２ｂは第１，ｉ！２の急開防止機構付膨
張タービン入口弁、１３ａ〜１３ ｃは第１〜第３の膨
張タービン、１４は急開急閉防止機構付膨張タービン出
口弁、Ｉは冷却負荷である。
次に、上記のように構成された本発明の実施例の動作に
ついて説明する。高圧ラインｌでコールドボックス１０
に導入された高圧ヘリウムは、第１の熱交換器ＵＳで冷
却された後、一部は！！ｌ１の急開防止機構付膨張ター
ビン入口弁１２ａを通り、第１の膨張タービン１３ａに
導入され断熱膨張することによって寒冷を発生し、第３
の熱交換器ＵＣで冷却された後、第２の膨張タービン１
３ ｂで低圧圧力まで断熱膨張して低圧ライン２に合流
する。第１の熱交換器１１ ａで冷却された残りのヘリ
ウムは、第２〜第５の熱交換器１ｌ ｂ ＝ １１ ＠
で冷却された後、第２の急開防止機構付膨張タービン入
口弁１２ｂを通り第３の膨張タービン１３ ｃで、この
場合、約４ｉｔｍまで断熱膨帳して寒冷を発生した後、
！！６の熱交換器１１ｆで冷却され、最終的に急開急閉
防止機構付膨張タービン出口弁１４で低圧圧力までジュ
ールトムソン膨張して一部液化ヘリウムを生成して、冷
却負荷四の熱負荷を吸収する。冷却負荷加から戻った極
低温ヘリウムは第６〜第１の熱交換器１１ｆ〜ｌｌａで
寒冷回収された後、低圧ラインを通り圧縮機に戻る。
ついて説明する。高圧ラインｌでコールドボックス１０
に導入された高圧ヘリウムは、第１の熱交換器ＵＳで冷
却された後、一部は！！ｌ１の急開防止機構付膨張ター
ビン入口弁１２ａを通り、第１の膨張タービン１３ａに
導入され断熱膨張することによって寒冷を発生し、第３
の熱交換器ＵＣで冷却された後、第２の膨張タービン１
３ ｂで低圧圧力まで断熱膨張して低圧ライン２に合流
する。第１の熱交換器１１ ａで冷却された残りのヘリ
ウムは、第２〜第５の熱交換器１ｌ ｂ ＝ １１ ＠
で冷却された後、第２の急開防止機構付膨張タービン入
口弁１２ｂを通り第３の膨張タービン１３ ｃで、この
場合、約４ｉｔｍまで断熱膨帳して寒冷を発生した後、
！！６の熱交換器１１ｆで冷却され、最終的に急開急閉
防止機構付膨張タービン出口弁１４で低圧圧力までジュ
ールトムソン膨張して一部液化ヘリウムを生成して、冷
却負荷四の熱負荷を吸収する。冷却負荷加から戻った極
低温ヘリウムは第６〜第１の熱交換器１１ｆ〜ｌｌａで
寒冷回収された後、低圧ラインを通り圧縮機に戻る。
本実施例によれば、誤操作，誤作動等の時も、膨張ター
ビンに過大な負荷変動を与えるのを防止でき信頼性が向
上する効果がある。
ビンに過大な負荷変動を与えるのを防止でき信頼性が向
上する効果がある。
なお、本一実施例では、膨張タービンの入口および出口
に急開または急閉防止機構を設けたが、これらのうちい
ずれか一つでも効果がある。
に急開または急閉防止機構を設けたが、これらのうちい
ずれか一つでも効果がある。
次に、本発明の第２の実施例を第２図により説明する。
圧縮機３より圧縮したヘリウムガスは、高圧ラインｌ，
コールドボックス入口弁９を介して、コールドボックス
１０に導かれる。
コールドボックス入口弁９を介して、コールドボックス
１０に導かれる。
コールドボックス１０へ導かれたヘリウムガスは、熱交
換器１１ ａで低圧ライン２の戻りガスと熱文換し、冷
却された後、膨張タービン１３ａ，１３ｂで断熱膨張し
低温ガスとなり、低圧ライン２に合流して戻りガスとな
る。また，ＪＴ弁１６に向うガスは、熱交換器１ｌ ｂ
− １１ ｅによって戻りガスと熱交換し、冷却され
、ＪＴ弁１６で膨張し一部が液化する。
換器１１ ａで低圧ライン２の戻りガスと熱文換し、冷
却された後、膨張タービン１３ａ，１３ｂで断熱膨張し
低温ガスとなり、低圧ライン２に合流して戻りガスとな
る。また，ＪＴ弁１６に向うガスは、熱交換器１ｌ ｂ
− １１ ｅによって戻りガスと熱交換し、冷却され
、ＪＴ弁１６で膨張し一部が液化する。
液化したヘリウムは、冷却負荷Ｉで熱負荷を受けガス化
し、液化しなかったガスと共に、戻りガスとなり、熱交
換器１１ ｅ〜１１１で熱回収され、圧縮機３の収入側
に戻る。
し、液化しなかったガスと共に、戻りガスとなり、熱交
換器１１ ｅ〜１１１で熱回収され、圧縮機３の収入側
に戻る。
また、本装置では、圧縮機３の吐出圧力制御のため高圧
圧力調整計７．圧力調整弁５で制御している。
圧力調整計７．圧力調整弁５で制御している。
また、タービン軸受ガス供給ライン１５は、高圧ライン
ｌより接続しており、タービン軸受ガス供給弁１６．
１８によりあらかじめ設定した圧力で膨張タービン１３
ａ，１３ｂに軸受ガスを供給する。
ｌより接続しており、タービン軸受ガス供給弁１６．
１８によりあらかじめ設定した圧力で膨張タービン１３
ａ，１３ｂに軸受ガスを供給する。
軸受ガス出口ラインは調整弁１７．１９により、タービ
ン軸受室の圧力を保持される。
ン軸受室の圧力を保持される。
上記の構成の装置において、コールドボックス入口弁９
を急開した場合，、多大な流量がコールドボックスｌＯ
側へ供給され、圧縮機３の吐出力圧力が高圧圧力調整計
７，圧力調整弁５だけでは追従できず、圧力低下を伴う
。このため、タービン軸受ガス供給圧力も低下し、ター
ビンの軸受の損傷につながる。このため、コールドボッ
クス入口弁７にスピードコントローラを設置し、急激な
圧力低下が生じないようにし、タービン軸受ガス圧力の
安定性を計る。
を急開した場合，、多大な流量がコールドボックスｌＯ
側へ供給され、圧縮機３の吐出力圧力が高圧圧力調整計
７，圧力調整弁５だけでは追従できず、圧力低下を伴う
。このため、タービン軸受ガス供給圧力も低下し、ター
ビンの軸受の損傷につながる。このため、コールドボッ
クス入口弁７にスピードコントローラを設置し、急激な
圧力低下が生じないようにし、タービン軸受ガス圧力の
安定性を計る。
本実施例によれば起ａ時の高圧ラインの圧力を一定に保
つことができ、タービンの軸受ガス供給ラインの圧力を
安定させることができる効果がある。
つことができ、タービンの軸受ガス供給ラインの圧力を
安定させることができる効果がある。
本発明によれば、誤操作、誤動作等の時も膨張タービン
に過大な負荷変動を与えるのを防止できるため、信相性
、操作性を向上できる効果がある。
に過大な負荷変動を与えるのを防止できるため、信相性
、操作性を向上できる効果がある。
第１図は本発明の一実施例である膨張タービンを有する
極低温冷凍装置を示す系統図、第２図は本発明の第２の
実施例である膨張タービンを有する極低温冷凍装置を示
す系統図である。 ９・・・・・・コールドボックス入口弁、１２ａ，１２
ｂ・・・急開防止機構付膨張タービン入口弁、１３ ａ
ないし１３ｃ・・・・・・膨張タービン、１４・・・・
・・急開急閉防止機構′４ｌ図 ／４−−−−−１−ど翔口汁
極低温冷凍装置を示す系統図、第２図は本発明の第２の
実施例である膨張タービンを有する極低温冷凍装置を示
す系統図である。 ９・・・・・・コールドボックス入口弁、１２ａ，１２
ｂ・・・急開防止機構付膨張タービン入口弁、１３ ａ
ないし１３ｃ・・・・・・膨張タービン、１４・・・・
・・急開急閉防止機構′４ｌ図 ／４−−−−−１−ど翔口汁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、膨張タービンと膨張タービン入口弁を有する極低温
冷凍装置において、膨張タービン入口弁に緩やかに開く
手段を設けたことを特徴とする膨張タービンを有する極
低温冷凍装置。 ２、膨張タービンと膨張タービン出口弁を有する極低温
冷凍装置において、膨張タービン出口弁に緩やかに開閉
する手段を設けたことを特徴とする膨張タービンを有す
る極低温冷凍装置。 ３、膨張タービンと膨張タービン入口弁と膨張タービン
出口弁を有する極低温冷凍装置において、膨張タービン
入口弁に緩やかに開く手段を設け、膨張タービン出口弁
に緩やかに開閉する手段を設けたことを特徴とする膨張
タービンを有する極低温冷凍装置。 ４、膨張タービンを有する極低温装置において、コール
ドボックス入口弁に緩やかに開く手段を設けたことを特
徴とする膨張タービンを有する極低温冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1256690A JPH03217765A (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 膨張タービンを有する極低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1256690A JPH03217765A (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 膨張タービンを有する極低温冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03217765A true JPH03217765A (ja) | 1991-09-25 |
Family
ID=11808906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1256690A Pending JPH03217765A (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 膨張タービンを有する極低温冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03217765A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05172413A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-07-09 | Kobe Steel Ltd | 冷却システム |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP1256690A patent/JPH03217765A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05172413A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-07-09 | Kobe Steel Ltd | 冷却システム |
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