[发明专利]原料气体液化装置及其控制方法

说明书

原料气体液化装置具备：供给原料气体的进给管路；具有使冷却原料气体用的制冷剂膨胀并生成冷热的涡轮式膨胀机及设置于膨胀机的入口侧的膨胀机入口阀，且有制冷剂进行循环的制冷剂循环管路；进行原料气体和制冷剂的热交换的热交换器；利用与液氮的热交换进行原料气体及制冷剂的初期冷却的冷却器；以及在膨胀机启动时及停止时，以操作膨胀机入口阀的开度，并使膨胀机的转速与规定的目标值一致的形式进行反馈控制的控制装置。

技术领域

本发明涉及对例如氢气那样在极低温液化的原料气体进行液化的原料气体液化装置及其控制方法。

背景技术

以往，已知对例如氢气那样在极低温液化的原料气体进行液化的原料气体液化装置。专利文献1中公开了这种技术。

专利文献1的原料气体液化装置由本申请的发明者们研究而成，为本申请发明的现有技术。该原料气体液化装置具备供液化的原料气体通过的进给管路、使用于冷却原料气体的制冷剂循环的制冷剂循环管路、及进行原料气体和制冷剂的热交换的热交换器、利用与液氮的热交换来进行原料气体及制冷剂的初期冷却的冷却器等。在此，在制冷剂循环管路设置有压缩机、涡轮式膨胀机（膨胀涡轮）、调节流入膨胀机的制冷剂的流量的膨胀机入口阀、对膨胀机进行旁通的膨胀机旁通阀。在制冷剂循环管路循环的制冷剂由压缩机压缩，由膨胀机进行隔热膨胀从而降温，由热交换器而与原料气体进行热交换从而升温，向压缩机返回。

上述专利文献1的原料气体液化装置中，在膨胀机的转子轴承采用空气轴承单元，在膨胀机启动开始前，使初期冷却后的制冷剂流向空气轴承单元，进行膨胀机的初期冷却。

又，上述专利文献1的原料气体的液化装置中，使膨胀机入口阀及膨胀机旁通阀的开度基于预先设定的阀开度计划发生变化，由此谋求对热交换器的负荷减轻及膨胀机的轴振动降低，并进行膨胀机的启动及停止。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1 ：日本特开2016-183827号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

一般而言，膨胀机的运转特性（转动始动・停止特性）因机器的经年劣化和原料气体、制冷剂所包含的混杂物对轴承的粘着等而随运转变化。但在专利文献1的原料气体的液化装置中，膨胀机入口阀及膨胀机旁通阀的开度随着阀开度计划变化，而在伴随于此的膨胀机的转速的变化中未考虑到运转特性的变化。在这点上，专利文献1的技术还留有改良的余地。

解决问题的手段：

根据本发明的一形态的原料气体液化装置，其特征在于，

具备：供给沸点比氮气低温的原料气体的进给管路；

作为用于冷却所述原料气体的制冷剂进行循环的制冷剂循环管路，是具有使所述制冷剂膨胀并生成冷热的涡轮式膨胀机及设置于所述膨胀机的入口侧的膨胀机入口阀的制冷剂循环管路；

进行所述原料气体和所述制冷剂的热交换的热交换器；

利用与液氮的热交换进行所述原料气体及所述制冷剂的初期冷却的冷却器；

检测所述膨胀机的转速的膨胀机转速传感器； 以及

所述膨胀机启动时及停止时，利用使所述膨胀机的转速与规定的目标值一致的反馈控制来生成所述膨胀机入口阀的开度指令，将该开度指令向所述膨胀机入口阀输出的控制装置。

又，根据本发明的一实施形态的原料气体液化装置的控制方法，其特征在于，

是具备：供给沸点比氮气低温的原料气体的进给管路；

作为用于冷却所述原料气体的制冷剂进行循环的制冷剂循环管路，是具有使所述制冷剂膨胀并生成冷热的涡轮式膨胀机及设置于所述膨胀机的入口侧的膨胀机入口阀的制冷剂循环管路；