JPH09303954A - ネオンを用いた水素液化方法及び装置 - Google Patents
ネオンを用いた水素液化方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 効果的かつ経済的に水素を液化する。
【解決手段】 水素を圧縮，冷却して膨張させることに
より液化するにあたり、前記圧縮，冷却した低温高圧水
素を、ネオンを圧縮，冷却して膨張させて得た液化ネオ
ンの潜熱で更に冷却した後、膨張させて液化する。
より液化するにあたり、前記圧縮，冷却した低温高圧水
素を、ネオンを圧縮，冷却して膨張させて得た液化ネオ
ンの潜熱で更に冷却した後、膨張させて液化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ネオンを用いた水
素液化方法及び装置に関し、詳しくは、ネオンを発生寒
冷原として利用して水素を液化する方法及び装置に関す
る。
素液化方法及び装置に関し、詳しくは、ネオンを発生寒
冷原として利用して水素を液化する方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】水素を
液化して液化水素を得る方法として、特公平３−１９４
７１号公報に記載された水素液化方法が知られている。
この方法では、発生寒冷源をネオンの循環サイクルに設
置した膨張タービンと、水素液化直前に設置した濃縮流
体エクスパンダーと称する膨張機にのみ依存して行われ
ていた。
液化して液化水素を得る方法として、特公平３−１９４
７１号公報に記載された水素液化方法が知られている。
この方法では、発生寒冷源をネオンの循環サイクルに設
置した膨張タービンと、水素液化直前に設置した濃縮流
体エクスパンダーと称する膨張機にのみ依存して行われ
ていた。
【０００３】しかし、上述のものでは、ネオンの常圧に
おける沸点が約２７Ｋであるのに対し、水素の沸点が約
２０Ｋと低く、ネオン循環サイクルの発生寒冷源を、膨
張タービンにのみ依存した場合、原料水素の冷却可能温
度がネオンの沸点温度２７Ｋ付近までと制限されてしま
い、液化直前での上記膨張機入口温度が高くなり、フラ
ッシュロスの増大を招く結果となっていた。
おける沸点が約２７Ｋであるのに対し、水素の沸点が約
２０Ｋと低く、ネオン循環サイクルの発生寒冷源を、膨
張タービンにのみ依存した場合、原料水素の冷却可能温
度がネオンの沸点温度２７Ｋ付近までと制限されてしま
い、液化直前での上記膨張機入口温度が高くなり、フラ
ッシュロスの増大を招く結果となっていた。
【０００４】そこで本発明は、ネオンの潜熱を利用して
水素を冷却することにより、より効果的かつ経済的に液
化水素を得ることができるネオンを用いた水素液化方法
及び装置を提供すること目的としている。
水素を冷却することにより、より効果的かつ経済的に液
化水素を得ることができるネオンを用いた水素液化方法
及び装置を提供すること目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のネオンを用いた水素液化方法は、水素を圧
縮，冷却して膨張させることにより液化する方法におい
て、前記圧縮，冷却した低温高圧水素を、ネオンを圧
縮，冷却して膨張させて得た液化ネオンの潜熱で更に冷
却した後、膨張させて液化することを特徴とし、さら
に、前記液化ネオンが減圧状態にあること、前記圧縮，
冷却した低温高圧ネオンを断熱膨張させて液化するに際
し、その膨張後の温度が少なくともその膨張後の圧力に
おける沸点温度よりも高い温度に設定して膨張タービン
又は超臨界膨張タービンで膨張させること、該超臨界膨
張タービンでの膨張は、その吐出圧力（膨張後の圧力）
がそのタービン流体の臨界圧力以上であることを特徴と
している。
め、本発明のネオンを用いた水素液化方法は、水素を圧
縮，冷却して膨張させることにより液化する方法におい
て、前記圧縮，冷却した低温高圧水素を、ネオンを圧
縮，冷却して膨張させて得た液化ネオンの潜熱で更に冷
却した後、膨張させて液化することを特徴とし、さら
に、前記液化ネオンが減圧状態にあること、前記圧縮，
冷却した低温高圧ネオンを断熱膨張させて液化するに際
し、その膨張後の温度が少なくともその膨張後の圧力に
おける沸点温度よりも高い温度に設定して膨張タービン
又は超臨界膨張タービンで膨張させること、該超臨界膨
張タービンでの膨張は、その吐出圧力（膨張後の圧力）
がそのタービン流体の臨界圧力以上であることを特徴と
している。
【０００６】また、本発明のネオンを用いた水素液化装
置は、液化する水素を圧縮する水素圧縮機と、圧縮した
水素を冷却する熱交換器と、冷却後の低温高圧水素を膨
張させて一部を液化する膨張手段と、膨張により生成し
た液化水素を貯蔵する液化水素貯槽と、液化しなかった
水素を前記熱交換器の冷却源とし、冷却源として用いた
後の水素を前記水素圧縮機の吸入側に戻して循環させる
水素循環経路と、ネオンを圧縮するネオン圧縮機と、圧
縮したネオンを冷却する熱交換器と、冷却後の低温ネオ
ンを膨張させて一部を液化する膨張手段と、膨張により
生成した液化ネオンを貯蔵する液化ネオン溜めと、前記
圧縮したネオンの一部を膨張させて寒冷を発生させる膨
張タービンと、前記膨張手段での膨張で液化しなかった
ネオン及び前記液化ネオン溜め内で蒸発したネオンと前
記膨張タービンで膨張したネオンとを前記熱交換器の冷
却源とし、冷却源として用いた後のネオンを前記ネオン
圧縮機の吸入側に戻して循環させるネオン循環経路と、
前記液化ネオン溜め内の液化ネオンにより前記低温高圧
水素を更に冷却する熱交換手段とを備えていることを特
徴としている。
置は、液化する水素を圧縮する水素圧縮機と、圧縮した
水素を冷却する熱交換器と、冷却後の低温高圧水素を膨
張させて一部を液化する膨張手段と、膨張により生成し
た液化水素を貯蔵する液化水素貯槽と、液化しなかった
水素を前記熱交換器の冷却源とし、冷却源として用いた
後の水素を前記水素圧縮機の吸入側に戻して循環させる
水素循環経路と、ネオンを圧縮するネオン圧縮機と、圧
縮したネオンを冷却する熱交換器と、冷却後の低温ネオ
ンを膨張させて一部を液化する膨張手段と、膨張により
生成した液化ネオンを貯蔵する液化ネオン溜めと、前記
圧縮したネオンの一部を膨張させて寒冷を発生させる膨
張タービンと、前記膨張手段での膨張で液化しなかった
ネオン及び前記液化ネオン溜め内で蒸発したネオンと前
記膨張タービンで膨張したネオンとを前記熱交換器の冷
却源とし、冷却源として用いた後のネオンを前記ネオン
圧縮機の吸入側に戻して循環させるネオン循環経路と、
前記液化ネオン溜め内の液化ネオンにより前記低温高圧
水素を更に冷却する熱交換手段とを備えていることを特
徴としている。
【０００７】さらに、本発明の水素液化装置は、前記液
化ネオン溜め内で蒸発したネオンを吸引して液化ネオン
溜め内を減圧する排気ポンプを備えていること、前記低
温高圧ネオンを膨張させて一部を液化する膨張手段の上
流に、膨張タービン又は超臨界膨張タービンを直列に備
えており、該超臨界膨張タービンは、その吐出圧力（膨
張後の圧力）がそのタービン流体の臨界圧力以上である
膨張タービンであること、また、前記低温高圧水素を膨
張させて一部を液化する膨張手段の上流に、液化ネオン
との熱交換器及び膨張タービンを直列に備えていること
を特徴としている。
化ネオン溜め内で蒸発したネオンを吸引して液化ネオン
溜め内を減圧する排気ポンプを備えていること、前記低
温高圧ネオンを膨張させて一部を液化する膨張手段の上
流に、膨張タービン又は超臨界膨張タービンを直列に備
えており、該超臨界膨張タービンは、その吐出圧力（膨
張後の圧力）がそのタービン流体の臨界圧力以上である
膨張タービンであること、また、前記低温高圧水素を膨
張させて一部を液化する膨張手段の上流に、液化ネオン
との熱交換器及び膨張タービンを直列に備えていること
を特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面を参照して
さらに詳細に説明する。図１は、本発明のネオンを用い
た水素液化装置の一例を示すもので、水素液化サイクル
１０とネオン循環サイクル５０とから構成されている。
さらに詳細に説明する。図１は、本発明のネオンを用い
た水素液化装置の一例を示すもので、水素液化サイクル
１０とネオン循環サイクル５０とから構成されている。
【０００９】水素液化サイクル１０は、原料水素を供給
する原料水素経路１１と、該原料水素経路１１から供給
された原料水素と水素循環経路１２からの循環水素とが
合流する水素供給経路１３と、水素供給経路１３の水素
を所定圧力まで圧縮する水素圧縮機１４と、圧縮した水
素を冷却する複数の熱交換器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，
１５ｄ，１５ｅ，１５ｆと、圧縮した水素を液化窒素温
度レベルまで冷却する１段目の熱交換器１５ａの下流に
設けられた液化窒素溜め１６及び該液化窒素溜め１６内
に浸漬されたオルソパラ変換器（熱交換器）１７と、高
圧水素の終段熱交換器１５ｆを導出した低温高圧水素
を、水素の臨界圧（約１２．７気圧）以上の圧力範囲で
膨張させる水素膨張タービン（超臨界膨張タービン）１
８と、ネオン循環サイクル５０の液化ネオン溜め５１内
に設けられたオルソパラ変換器（熱交換器）１９と、こ
れらのオルソパラ変換器（熱交換器）及び膨張タービン
を通過することにより低温となった低温圧縮水素を膨張
（フラッシュ）させて一部を液化する膨張手段である水
素Ｊ−Ｔ弁２０と、膨張により生成した液化水素を貯蔵
する液化水素貯槽２１と、液化しなかった水素（フラッ
シュロス）や液化水素貯槽２１内で蒸発した水素を、前
記熱交換器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，
１５ｆ及びネオン循環サイクル５０の最終段の熱交換器
５２の冷却源として寒冷を回収した後、前記原料水素経
路１１に合流させる前記水素循環経路１２とを備えてお
り、前記液化窒素溜め１６内のオルソパラ変換器（熱交
換器）１７から下流の低温側の熱交換器１５ｂ，１５
ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆの水素通路には、通過する
水素を連続的にオルソ・パラ変換するため変換触媒がそ
れぞれ充填されている。また、製品の液化水素は、液化
水素貯槽２１に設けられた製品取出し経路２２から抜出
される。上記水素膨張タービン１８は、膨張後の圧力が
その臨界圧力である超臨界タービンであり、該水素膨張
タービン１８と、オルソパラ変換器１９である熱交換器
と、水素Ｊ−Ｔ弁２０とは、直列に配置されている。
する原料水素経路１１と、該原料水素経路１１から供給
された原料水素と水素循環経路１２からの循環水素とが
合流する水素供給経路１３と、水素供給経路１３の水素
を所定圧力まで圧縮する水素圧縮機１４と、圧縮した水
素を冷却する複数の熱交換器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，
１５ｄ，１５ｅ，１５ｆと、圧縮した水素を液化窒素温
度レベルまで冷却する１段目の熱交換器１５ａの下流に
設けられた液化窒素溜め１６及び該液化窒素溜め１６内
に浸漬されたオルソパラ変換器（熱交換器）１７と、高
圧水素の終段熱交換器１５ｆを導出した低温高圧水素
を、水素の臨界圧（約１２．７気圧）以上の圧力範囲で
膨張させる水素膨張タービン（超臨界膨張タービン）１
８と、ネオン循環サイクル５０の液化ネオン溜め５１内
に設けられたオルソパラ変換器（熱交換器）１９と、こ
れらのオルソパラ変換器（熱交換器）及び膨張タービン
を通過することにより低温となった低温圧縮水素を膨張
（フラッシュ）させて一部を液化する膨張手段である水
素Ｊ−Ｔ弁２０と、膨張により生成した液化水素を貯蔵
する液化水素貯槽２１と、液化しなかった水素（フラッ
シュロス）や液化水素貯槽２１内で蒸発した水素を、前
記熱交換器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，
１５ｆ及びネオン循環サイクル５０の最終段の熱交換器
５２の冷却源として寒冷を回収した後、前記原料水素経
路１１に合流させる前記水素循環経路１２とを備えてお
り、前記液化窒素溜め１６内のオルソパラ変換器（熱交
換器）１７から下流の低温側の熱交換器１５ｂ，１５
ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆの水素通路には、通過する
水素を連続的にオルソ・パラ変換するため変換触媒がそ
れぞれ充填されている。また、製品の液化水素は、液化
水素貯槽２１に設けられた製品取出し経路２２から抜出
される。上記水素膨張タービン１８は、膨張後の圧力が
その臨界圧力である超臨界タービンであり、該水素膨張
タービン１８と、オルソパラ変換器１９である熱交換器
と、水素Ｊ−Ｔ弁２０とは、直列に配置されている。
【００１０】一方のネオン循環サイクル５０は、常温の
ネオンを所定圧力まで圧縮する第１及び第２ネオン圧縮
機５３，５４と、前記水素冷却用と共通の複数の熱交換
器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ及び前記液
化窒素溜め１６内に浸漬された熱交換器５５並びに前記
最終段の熱交換器５２によりネオンを順次冷却するネオ
ン冷却液化経路５６と、該ネオン冷却液化経路５６の最
終段の熱交換器５２の上流に設けられたネオン膨張ター
ビン５７と、熱交換器５２を導出した低温ネオンを膨張
（フラッシュ）させて一部を液化する膨張手段であるネ
オンＪ−Ｔ弁５８と、膨張により生成した液化ネオンを
貯蔵する前記液化ネオン溜め５１と、液化しなかったネ
オン（フラッシュロス）や液化ネオン溜め５１内で蒸発
したネオンを液化ネオン溜め５１から吸引して液化ネオ
ン溜め５１内を減圧して負圧状態にする排気ポンプ５９
と、排気ポンプ５９で吸引したネオンを、熱交換器の適
当な温度位置に戻して各熱交換器のの冷却源として寒冷
を回収した後、前記第１ネオン圧縮機５３の吸入側に戻
して循環させるネオン循環経路６０と、前記ネオン冷却
液化経路５６を流れるネオンの一部を分岐して断熱膨張
させることにより寒冷を発生させる第１乃至第３ネオン
膨張タービン６１，６２ａ，６２ｂと、第１ネオン膨張
タービン６１で中間圧力に膨張して寒冷を発生したネオ
ンを相当温度の熱交換器１５ｂ，１５ａに冷却源として
導入した後、第２ネオン圧縮機５４の吸入側のネオンに
合流させる第１寒冷経路６３と、第２ネオン膨張タービ
ン６２ａを中間圧力で導出したネオンを熱交換器１５ｃ
で冷却源として利用した後、前記第３ネオン膨張タービ
ン６２ｂに導入し、低圧まで膨張させて再び寒冷を発生
させ、熱交換器１５ｅに導入する第２寒冷経路６４とを
備えており、第２寒冷経路６４のネオンは、前記ネオン
循環経路６０のネオンと合流して第１ネオン圧縮機５３
に循環する。
ネオンを所定圧力まで圧縮する第１及び第２ネオン圧縮
機５３，５４と、前記水素冷却用と共通の複数の熱交換
器１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ及び前記液
化窒素溜め１６内に浸漬された熱交換器５５並びに前記
最終段の熱交換器５２によりネオンを順次冷却するネオ
ン冷却液化経路５６と、該ネオン冷却液化経路５６の最
終段の熱交換器５２の上流に設けられたネオン膨張ター
ビン５７と、熱交換器５２を導出した低温ネオンを膨張
（フラッシュ）させて一部を液化する膨張手段であるネ
オンＪ−Ｔ弁５８と、膨張により生成した液化ネオンを
貯蔵する前記液化ネオン溜め５１と、液化しなかったネ
オン（フラッシュロス）や液化ネオン溜め５１内で蒸発
したネオンを液化ネオン溜め５１から吸引して液化ネオ
ン溜め５１内を減圧して負圧状態にする排気ポンプ５９
と、排気ポンプ５９で吸引したネオンを、熱交換器の適
当な温度位置に戻して各熱交換器のの冷却源として寒冷
を回収した後、前記第１ネオン圧縮機５３の吸入側に戻
して循環させるネオン循環経路６０と、前記ネオン冷却
液化経路５６を流れるネオンの一部を分岐して断熱膨張
させることにより寒冷を発生させる第１乃至第３ネオン
膨張タービン６１，６２ａ，６２ｂと、第１ネオン膨張
タービン６１で中間圧力に膨張して寒冷を発生したネオ
ンを相当温度の熱交換器１５ｂ，１５ａに冷却源として
導入した後、第２ネオン圧縮機５４の吸入側のネオンに
合流させる第１寒冷経路６３と、第２ネオン膨張タービ
ン６２ａを中間圧力で導出したネオンを熱交換器１５ｃ
で冷却源として利用した後、前記第３ネオン膨張タービ
ン６２ｂに導入し、低圧まで膨張させて再び寒冷を発生
させ、熱交換器１５ｅに導入する第２寒冷経路６４とを
備えており、第２寒冷経路６４のネオンは、前記ネオン
循環経路６０のネオンと合流して第１ネオン圧縮機５３
に循環する。
【００１１】前記最終段の熱交換器５２の上流に、ネオ
ンＪ−Ｔ弁５８に対して直列に設けられたネオン膨張タ
ービン５７は、少なくとも吐出温度がその圧力における
沸点温度よりも高い温度になるように、すなわち、ター
ビン出口で液化しないように設定されており、さらに、
超臨界膨張タービンを用いることもできる。この超臨界
膨張タービンは、その吐出圧力（膨張後の圧力）が臨界
圧力以上である膨張タービンである。
ンＪ−Ｔ弁５８に対して直列に設けられたネオン膨張タ
ービン５７は、少なくとも吐出温度がその圧力における
沸点温度よりも高い温度になるように、すなわち、ター
ビン出口で液化しないように設定されており、さらに、
超臨界膨張タービンを用いることもできる。この超臨界
膨張タービンは、その吐出圧力（膨張後の圧力）が臨界
圧力以上である膨張タービンである。
【００１２】また、前記液化窒素溜め１６には、液化窒
素経路１６ａから液化窒素が供給され、液化窒素溜め１
６内で蒸発した窒素は、液化窒素を生成する過程で生じ
た低温窒素経路１６ｂからの低温窒素と合流し、熱交換
器１５ａで寒冷回収された後、排気経路１６ｃから導出
される。
素経路１６ａから液化窒素が供給され、液化窒素溜め１
６内で蒸発した窒素は、液化窒素を生成する過程で生じ
た低温窒素経路１６ｂからの低温窒素と合流し、熱交換
器１５ａで寒冷回収された後、排気経路１６ｃから導出
される。
【００１３】水素液化サイクル１０において、水素圧縮
機１４で所定の圧力（２０〜６０気圧）まで圧縮された
水素は、熱交換器１５ａ及び液化窒素溜め１６で、液化
窒素温度レベルまで冷却され、同時に液化窒素溜め１６
に浸漬された熱交換器のオルソパラ変換器１７で、パラ
水素濃度約１７％まで変換される。
機１４で所定の圧力（２０〜６０気圧）まで圧縮された
水素は、熱交換器１５ａ及び液化窒素溜め１６で、液化
窒素温度レベルまで冷却され、同時に液化窒素溜め１６
に浸漬された熱交換器のオルソパラ変換器１７で、パラ
水素濃度約１７％まで変換される。
【００１４】その後、水素は、オルソパラ変換触媒を充
填したパスを有する熱交換器１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，
１５ｅを順次流れることにより、ネオンの常圧の沸点温
度に近い約２８Ｋまで冷却されるとともに、パラ水素濃
度約９５％まで変換される。これらの熱交換器１５ｂ，
１５ｃ，１５ｄ，１５ｅの寒冷は、主としてネオン循環
サイクル５０の第１乃至第３ネオン膨張タービン６１，
６２ａ，６２ｂで発生したものである。
填したパスを有する熱交換器１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，
１５ｅを順次流れることにより、ネオンの常圧の沸点温
度に近い約２８Ｋまで冷却されるとともに、パラ水素濃
度約９５％まで変換される。これらの熱交換器１５ｂ，
１５ｃ，１５ｄ，１５ｅの寒冷は、主としてネオン循環
サイクル５０の第１乃至第３ネオン膨張タービン６１，
６２ａ，６２ｂで発生したものである。
【００１５】一方、ネオン冷却経路５６の所定圧力のネ
オンは、熱交換器１５ｅで約２８Ｋまで冷却された後、
ネオン膨張タービン５７で膨張後の圧力におけるネオン
の沸点温度よりも高い吐出温度まで断熱膨張して寒冷を
発生し、さらに熱交換器５２で冷却された後、ネオンＪ
−Ｔ弁５８でジュール・トムソン膨張し、液化ネオン溜
め５１に導入されて気液分離される。このとき、液化ネ
オン溜め５１内の圧力は、排気ポンプ５９で吸引するこ
とにより約０．５気圧の負圧状態であり、温度は２５Ｋ
となる。
オンは、熱交換器１５ｅで約２８Ｋまで冷却された後、
ネオン膨張タービン５７で膨張後の圧力におけるネオン
の沸点温度よりも高い吐出温度まで断熱膨張して寒冷を
発生し、さらに熱交換器５２で冷却された後、ネオンＪ
−Ｔ弁５８でジュール・トムソン膨張し、液化ネオン溜
め５１に導入されて気液分離される。このとき、液化ネ
オン溜め５１内の圧力は、排気ポンプ５９で吸引するこ
とにより約０．５気圧の負圧状態であり、温度は２５Ｋ
となる。
【００１６】液化ネオン溜め５１からの戻りガスは、排
気ポンプ５９で常圧まで戻された後、低温側の第３ネオ
ン膨張タービン６２ｂを導出した第２寒冷経路６４の略
常圧のネオンと合流し、ネオン循環経路６０を流れて熱
交換器で寒冷回収された後、ネオン圧縮機５３，５４に
吸入され、所定圧力まで圧縮されて循環する。
気ポンプ５９で常圧まで戻された後、低温側の第３ネオ
ン膨張タービン６２ｂを導出した第２寒冷経路６４の略
常圧のネオンと合流し、ネオン循環経路６０を流れて熱
交換器で寒冷回収された後、ネオン圧縮機５３，５４に
吸入され、所定圧力まで圧縮されて循環する。
【００１７】また、熱交換器１５ｆで冷却されるととも
に、オルソ・パラ変換触媒によりオルソ・パラ変換した
低温高圧水素は、水素膨張タービン１８で少なくとも吐
出圧力が水素の臨界圧（約１２．７気圧）より高い圧力
にまで膨張して寒冷を発生した後、液化ネオン溜め５１
内のオルソパラ変換器（熱交換器）１９に導入され、パ
ラ水素濃度約９９％まで変換されると同時に２５Ｋ近く
まで冷却される。
に、オルソ・パラ変換触媒によりオルソ・パラ変換した
低温高圧水素は、水素膨張タービン１８で少なくとも吐
出圧力が水素の臨界圧（約１２．７気圧）より高い圧力
にまで膨張して寒冷を発生した後、液化ネオン溜め５１
内のオルソパラ変換器（熱交換器）１９に導入され、パ
ラ水素濃度約９９％まで変換されると同時に２５Ｋ近く
まで冷却される。
【００１８】冷却された水素は、水素Ｊ−Ｔ弁２０でフ
ラッシュして液化水素貯槽２１に導入され、気液分離し
て液化水素が製品取出し経路２２から抜き取られ、ガス
は、水素循環経路１２を通って寒冷回収後、原料水素経
路１１と合流する。
ラッシュして液化水素貯槽２１に導入され、気液分離し
て液化水素が製品取出し経路２２から抜き取られ、ガス
は、水素循環経路１２を通って寒冷回収後、原料水素経
路１１と合流する。
【００１９】なお、排気ポンプ５９は、液化ネオン溜め
５１の近くでなくてもよく、ネオン循環経路６０の適当
な位置に設置することができる。すなわち、常温や他の
温度レベルの位置に設置してもよいが、経路が別に必要
となるなどが不利となる。
５１の近くでなくてもよく、ネオン循環経路６０の適当
な位置に設置することができる。すなわち、常温や他の
温度レベルの位置に設置してもよいが、経路が別に必要
となるなどが不利となる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液化ネオンの潜熱を利用するので、水素を効果的に冷却
することができ、さらに、液化ネオンを減圧することに
より、より低い温度まで水素を冷却することができる。
また、ネオンをＪ−Ｔ膨張させて液化する前に、吐出温
度を少なくともその圧力における沸点温度よりも高い温
度に設定した膨張タービンで断熱膨張させて寒冷を発生
させることにより、ネオン循環サイクルの高い供給圧を
有効に活用することができる。したがって、プロセスの
効率が向上し、より効果的、経済的に水素を液化するこ
とができる。
液化ネオンの潜熱を利用するので、水素を効果的に冷却
することができ、さらに、液化ネオンを減圧することに
より、より低い温度まで水素を冷却することができる。
また、ネオンをＪ−Ｔ膨張させて液化する前に、吐出温
度を少なくともその圧力における沸点温度よりも高い温
度に設定した膨張タービンで断熱膨張させて寒冷を発生
させることにより、ネオン循環サイクルの高い供給圧を
有効に活用することができる。したがって、プロセスの
効率が向上し、より効果的、経済的に水素を液化するこ
とができる。
【図１】 本発明の水素液化装置の一例を示す系統図で
ある。
ある。
１０…水素液化サイクル、１１…原料水素経路、１２…
水素循環経路、１３…水素供給経路、１４…水素圧縮
機、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ
…熱交換器、１６…液化窒素溜め、１７…オルソパラ変
換器（熱交換器）、１８…水素膨張タービン、１９…オ
ルソパラ変換器（熱交換器）、２０…水素Ｊ−Ｔ弁、２
１…液化水素貯槽、２２…製品取出し経路、５０…ネオ
ン循環サイクル、５１…液化ネオン溜め、５２…熱交換
器、５３，５４…第１及び第２ネオン圧縮機、５５…熱
交換器、５６…ネオン冷却液化経路、５７…ネオン膨張
タービン、５８…ネオンＪ−Ｔ弁、５９…排気ポンプ、
６０…ネオン循環経路、６１，６２ａ，６２ｂ…第１〜
第３ネオン膨張タービン、６３，６４…第１及び第２寒
冷経路
水素循環経路、１３…水素供給経路、１４…水素圧縮
機、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ
…熱交換器、１６…液化窒素溜め、１７…オルソパラ変
換器（熱交換器）、１８…水素膨張タービン、１９…オ
ルソパラ変換器（熱交換器）、２０…水素Ｊ−Ｔ弁、２
１…液化水素貯槽、２２…製品取出し経路、５０…ネオ
ン循環サイクル、５１…液化ネオン溜め、５２…熱交換
器、５３，５４…第１及び第２ネオン圧縮機、５５…熱
交換器、５６…ネオン冷却液化経路、５７…ネオン膨張
タービン、５８…ネオンＪ−Ｔ弁、５９…排気ポンプ、
６０…ネオン循環経路、６１，６２ａ，６２ｂ…第１〜
第３ネオン膨張タービン、６３，６４…第１及び第２寒
冷経路
Claims (8)
- 【請求項１】 水素を圧縮，冷却して膨張させることに
より液化する方法において、前記圧縮，冷却した低温高
圧水素を、ネオンを圧縮，冷却して膨張させて得た液化
ネオンの潜熱で更に冷却した後、膨張させて液化するこ
とを特徴とするネオンを用いた水素液化方法。 - 【請求項２】 前記液化ネオンは、減圧状態にあること
を特徴とする請求項１記載のネオンを用いた水素液化方
法。 - 【請求項３】 前記圧縮，冷却した低温高圧ネオンを断
熱膨張させて液化するに際し、その膨張後の温度が少な
くともその膨張後の圧力における沸点温度よりも高い温
度に設定して膨張タービンで膨張させることを特徴とす
る請求項１記載のネオンを用いた水素液化方法。 - 【請求項４】 前記膨張タービンは、超臨界膨張タービ
ンであることを特徴とする請求項３記載のネオンを用い
た水素液化方法。 - 【請求項５】 液化する水素を圧縮する水素圧縮機と、
圧縮した水素を冷却する熱交換器と、冷却後の低温高圧
水素を膨張させて一部を液化する膨張手段と、膨張によ
り生成した液化水素を貯蔵する液化水素貯槽と、液化し
なかった水素を前記熱交換器の冷却源とし、冷却源とし
て用いた後の水素を前記水素圧縮機の吸入側に戻して循
環させる水素循環経路と、ネオンを圧縮するネオン圧縮
機と、圧縮したネオンを冷却する熱交換器と、冷却後の
低温ネオンを膨張させて一部を液化する膨張手段と、膨
張により生成した液化ネオンを貯蔵する液化ネオン溜め
と、前記圧縮したネオンの一部を膨張させて寒冷を発生
させる膨張タービンと、前記膨張手段での膨張で液化し
なかったネオン及び前記液化ネオン溜め内で蒸発したネ
オンと前記膨張タービンで膨張したネオンとを前記熱交
換器の冷却源とし、冷却源として用いた後のネオンを前
記ネオン圧縮機の吸入側に戻して循環させるネオン循環
経路と、前記液化ネオン溜め内の液化ネオンにより前記
低温高圧水素を更に冷却する熱交換手段とを備えている
ことを特徴とするネオンを用いた水素液化装置。 - 【請求項６】 前記液化ネオン溜め内で蒸発したネオン
を吸引して液化ネオン溜め内を減圧する排気ポンプを備
えていることを特徴とする請求項５記載のネオンを用い
た水素液化装置。 - 【請求項７】 前記低温高圧ネオンを膨張させて一部を
液化する膨張手段の上流に、膨張タービンを直列に備え
ていることを特徴とする請求項５記載のネオンを用いた
水素液化装置。 - 【請求項８】 前記低温高圧水素を膨張させて一部を液
化する膨張手段の上流に、液化ネオンとの熱交換器及び
膨張タービンを直列に備えていることを特徴とする請求
項５記載のネオンを用いた水素液化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11743796A JP3660748B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | ネオンを用いた水素液化方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11743796A JP3660748B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | ネオンを用いた水素液化方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09303954A true JPH09303954A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3660748B2 JP3660748B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=14711634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11743796A Expired - Fee Related JP3660748B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | ネオンを用いた水素液化方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3660748B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3162871A1 (en) | 2015-10-27 | 2017-05-03 | Linde Aktiengesellschaft | Hydrogen-neon mixture refrigeration cycle for large-scale hydrogen cooling and liquefaction |
| EP3163236A1 (en) | 2015-10-27 | 2017-05-03 | Linde Aktiengesellschaft | Large-scale hydrogen liquefaction by means of a high pressure hydrogen refrigeration cycle combined to a novel single mixed-refrigerant precooling |
| EP3163235A1 (en) | 2015-10-27 | 2017-05-03 | Linde Aktiengesellschaft | Novel cascade process for cooling and liquefying hydrogen in large-scale |
| CN110848559A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | 上海理工大学 | 一种超临界液态氢存储系统 |
| US10816262B2 (en) | 2016-03-10 | 2020-10-27 | Jgc Corporation | Production equipment and production method of liquefied hydrogen and liquefied natural gas |
| CN114544216A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-05-27 | 北京大臻科技有限公司 | 一种用于两相膨胀机的性能测试系统 |
| RU2779805C1 (ru) * | 2022-05-06 | 2022-09-13 | Общество с ограниченной ответственностью "КРИОИНЖИНИРИНГ" (ООО "КРИОИНЖИНИРИНГ") | Способ сжижения водорода и установка для его осуществления (варианты) |
| CN115597308A (zh) * | 2022-09-24 | 2023-01-13 | 江苏捷思新能源科技有限公司（Cn） | 一种低成本高效制备液氢方法 |
-
1996
- 1996-05-13 JP JP11743796A patent/JP3660748B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3162871A1 (en) | 2015-10-27 | 2017-05-03 | Linde Aktiengesellschaft | Hydrogen-neon mixture refrigeration cycle for large-scale hydrogen cooling and liquefaction |
| EP3163236A1 (en) | 2015-10-27 | 2017-05-03 | Linde Aktiengesellschaft | Large-scale hydrogen liquefaction by means of a high pressure hydrogen refrigeration cycle combined to a novel single mixed-refrigerant precooling |
| EP3163235A1 (en) | 2015-10-27 | 2017-05-03 | Linde Aktiengesellschaft | Novel cascade process for cooling and liquefying hydrogen in large-scale |
| WO2017072018A1 (en) | 2015-10-27 | 2017-05-04 | Linde Aktiengesellschaft | Novel cascade process for cooling and liquefying hydrogen in large-scale |
| WO2017072019A1 (en) | 2015-10-27 | 2017-05-04 | Linde Aktiengesellschaft | Large-scale hydrogen liquefaction by means of a high pressure hydrogen refrigeration cycle combined to a novel single mixed-refrigerant precooling |
| US10816262B2 (en) | 2016-03-10 | 2020-10-27 | Jgc Corporation | Production equipment and production method of liquefied hydrogen and liquefied natural gas |
| CN110848559A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | 上海理工大学 | 一种超临界液态氢存储系统 |
| CN114544216A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-05-27 | 北京大臻科技有限公司 | 一种用于两相膨胀机的性能测试系统 |
| CN114544216B (zh) * | 2022-04-25 | 2022-07-12 | 北京大臻科技有限公司 | 一种用于两相膨胀机的性能测试系统 |
| RU2779805C1 (ru) * | 2022-05-06 | 2022-09-13 | Общество с ограниченной ответственностью "КРИОИНЖИНИРИНГ" (ООО "КРИОИНЖИНИРИНГ") | Способ сжижения водорода и установка для его осуществления (варианты) |
| CN115597308A (zh) * | 2022-09-24 | 2023-01-13 | 江苏捷思新能源科技有限公司（Cn） | 一种低成本高效制备液氢方法 |
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|---|---|
| JP3660748B2 (ja) | 2005-06-15 |
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