液体窒素輸送用の真空断熱配管システムの製造と設計はサプライヤーの責任です。本プロジェクトにおいて、サプライヤーが現地計測を行う条件が整っていない場合は、配管方向図をお客様からご提供いただく必要があります。その後、サプライヤーは液体窒素輸送シナリオに適したVI配管システムを設計します。

サプライヤーは、需要者が提供する図面、機器パラメータ、現場状況、液体窒素の特性、その他の要素に従って、経験豊富な設計者がパイプライン システムの全体設計を完了するものとします。

設計内容には、システムアクセサリの種類、内部および外部のパイプの材質と仕様の決定、断熱スキームの設計、プレハブセクションスキーム、パイプセクション間の接続形式、内部パイプブラケット、真空バルブの数と位置、ガスシールの除去、端末機器の極低温液体要件などが含まれます。 このスキームは、製造前に需要者の専門担当者によって検証される必要があります。

真空断熱配管システム設計の内容は広範囲にわたりますが、ここでは HASS アプリケーションと MBE 装置の一般的な問題について簡単に説明します。

VI 配管

液体窒素貯蔵タンクは、HASSアプリケーションやMBE装置から通常長くなります。真空断熱管は建物の屋内に入り込みますが、建物内の間取りやフィールド配管、エアダクトの位置に応じて、適切に回避する必要があります。そのため、液体窒素を装置まで輸送するには、少なくとも数百メートルの配管が必要になります。

圧縮液体窒素自体には多量のガスが含まれており、輸送距離と相まって、真空断熱管であっても輸送過程で多量の窒素が発生します。窒素が排出されない場合、または排出量が基準値未満の場合、ガス抵抗が発生し、液体窒素の流れが悪くなり、流量が大幅に低下します。

流量が不十分な場合、装置の液体窒素チャンバー内の温度を制御できず、最終的には装置の損傷や製品の品質に影響を与える可能性があります。

そのため、末端設備（HASSアプリケーションまたはMBE装置）で使用される液体窒素の量を計算する必要があります。同時に、パイプラインの長さと方向に応じてパイプラインの仕様も決定されます。

液体窒素貯蔵タンクから始まり、真空断熱配管・ホースの主配管がDN50（内径φ50mm）、その分岐VI配管・ホースがDN25（内径φ25mm）、分岐配管と端末機器間のホースがDN15（内径φ15mm）の場合。VI配管システムには、相分離器、脱ガス装置、自動ガス抜き装置、VI/極低温（空気圧）遮断弁、VI空気圧流量調整弁、VI/極低温チェック弁、VIフィルター、安全リリーフ弁、パージシステム、真空ポンプなどが含まれます。

MBE特殊相分離器

各 MBE 特殊常圧相分離器には次の機能があります。

1. 液面レベルセンサーと自動液面レベル制御システムを備え、電気制御ボックスを通じて即時に表示されます。

2. 減圧機能：分離器の液体入口には分離器補助システムが装備されており、主配管内の液体窒素圧力を3～4barに保証します。相分離器に入る際は、圧力を1Bar以下に徐々に下げます。

3. 液体入口流量調整：相分離器内には浮力制御システムが配置されています。このシステムは、液体窒素の消費量が増減した際に、液体入口流量を自動調整する機能を備えています。これにより、入口空気圧バルブが開いた際に大量の液体窒素が流入することで生じる急激な圧力変動が抑制され、過圧を防止できるという利点があります。

4. バッファ機能、セパレータ内の有効容積により、デバイスの最大瞬間流量が保証されます。

5. パージシステム：液体窒素が通過する前の分離器内の空気と水蒸気を流し、液体窒素が通過した後の分離器内の液体窒素を排出します。

6. 過圧自動リリーフ機能：本装置は、液体窒素を最初に通過する際、または特殊な状況下では、液体窒素のガス化が促進され、システム全体に瞬間的な過圧が発生します。当社の相分離器には安全リリーフ弁と安全リリーフ弁群が装備されており、分離器内の圧力安定性をより効果的に確保し、MBE装置が過圧によって損傷するのを防ぎます。

7. 電気制御ボックスは、液面レベルと圧力値をリアルタイムで表示し、分離器内の液面レベルと液体窒素の量の関係を制御できます。同時に、緊急時にはガス液分離器から液体制御弁への手動ブレーキをかけ、現場作業員と設備の安全を確保します。

HASSアプリケーション向けマルチコア脱ガス装置

屋外の液体窒素貯蔵タンクは、圧力下で貯蔵・輸送されるため、大量の窒素を貯蔵しています。このシステムでは、パイプライン輸送距離が長く、エルボが多く、抵抗が大きくなるため、液体窒素が部分的に気化します。現在、液体窒素を輸送するには真空断熱管が最適ですが、熱漏れは避けられず、これも液体窒素が部分的に気化します。つまり、液体窒素には大量の窒素が含まれており、それがガス抵抗を発生させ、液体窒素の流れをスムーズにしないのです。

真空断熱管に排気設備を設置する場合、排気装置がない場合、または排気量が不十分な場合はガス抵抗が生じます。ガス抵抗が発生すると、液体窒素の輸送能力が大幅に低下します。

当社が独自に設計したマルチコアデガッサーは、液体窒素メイン配管からの窒素排出を最大限に確保し、ガス抵抗の発生を防ぎます。また、十分な内容積を備え、バッファ貯蔵タンクの役割を果たせるため、溶液パイプラインの最大瞬間流量のニーズに効果的に対応できます。

独自の特許取得済みマルチコア構造により、当社の他のタイプのセパレーターよりも効率的な排気能力を備えています。

前回の記事の続きとして、チップ業界の極低温用途向け真空断熱配管システムのソリューションを設計する際に考慮する必要がある問題がいくつかあります。

真空断熱配管システムの2つのタイプ

真空断熱配管システムには、静的VIシステムと動的真空ポンプシステムの2種類があります。

静的VIシステムとは、工場で製造された各配管を、ポンプユニットで所定の真空度まで真空引きし、密閉するシステムです。現場での設置および使用開始後、一定期間、現場への再真空引きを行う必要はありません。

スタティックVIシステムの利点は、メンテナンスコストが低いことです。配管システムの稼働開始後、数年後にはメンテナンスが必要になります。この真空システムは、高い冷却要件を必要とせず、現場でのメンテナンスのためのスペースが確保できるシステムに適しています。

静的VIシステムの欠点は、真空度が時間とともに低下することです。これは、あらゆる材料が常に微量ガスを放出するためであり、これは材料の物理的特性によって決まります。VIパイプのジャケットに使用されている材料は、プロセスによって放出されるガスの量を減らすことはできますが、完全に遮断することはできません。その結果、密閉された真空環境の真空度は低下し続け、真空断熱管の冷却能力は徐々に弱まります。

ダイナミック真空ポンプシステムとは、配管の製造・成形後、工場内で漏れ検出プロセスに従って真空引きを行うものの、出荷前に真空状態を密閉しないシステムです。現場での設置が完了した後、すべての配管の真空中間層をステンレス製ホースで1つまたは複数のユニットに接続し、専用の小型真空ポンプを使用して現場で配管を真空引きします。専用の真空ポンプには自動システムが搭載されており、真空状態を常時監視し、必要に応じて真空引きを行います。このシステムは24時間稼働しています。

ダイナミック真空ポンプシステムの欠点は、真空を電気で維持する必要があることです。

ダイナミック真空ポンプシステムの利点は、真空度が非常に安定していることです。屋内環境や、非常に高い真空性能が求められるプロジェクトに最適です。

当社のダイナミック真空ポンプシステムは、機器全体の真空を確保するためのモバイル統合型特殊真空ポンプ、真空の効果を確保するための便利で合理的なレイアウト、真空アクセサリの品質が真空の品質を保証します。

MBEプロジェクトでは、装置がクリーンルーム内に設置され、長時間稼働するため、真空断熱配管システムの大部分はクリーンルームの層間にある密閉空間に設置されています。そのため、将来的に配管システムの真空維持を行うことは不可能であり、システムの長期運用に重大な影響を及ぼす可能性があります。そのため、MBEプロジェクトではほぼ全てにダイナミック真空ポンプシステムを採用しています。

圧力緩和システム

メインラインの圧力リリーフシステムには、安全リリーフバルブグループが採用されています。安全リリーフバルブグループは、過圧が発生した場合の安全保護システムとして使用され、VI配管は通常の使用では調整できません。

安全弁は、パイプラインシステムの過圧を防ぎ、安全な運用を確保するための重要なコンポーネントであり、パイプライン運用において不可欠です。しかし、安全弁は規則により毎年点検を受ける必要があります。一方の安全弁が使用中で、もう一方の安全弁が準備されている場合、一方の安全弁を取り外しても、もう一方の安全弁はパイプラインシステム内に残り、パイプラインの正常な運用を確保します。

安全リリーフバルブグループには、DN15の安全リリーフバルブが2つ含まれており、1つは使用用、もう1つはスタンバイ用です。通常運転時は、1つの安全リリーフバルブのみがVI配管システムに接続され、正常に作動します。もう1つの安全リリーフバルブは内管から切り離されており、いつでも交換可能です。2つの安全弁は、サイドバルブの開閉状態によって接続および遮断されます。

安全リリーフバルブ グループには圧力計が装備されており、配管システムの圧力をいつでも確認できます。

安全リリーフバルブグループには排出バルブが装備されており、パージ時に配管内の空気を排出したり、液体窒素システムの稼働時に窒素を排出したりすることができます。

HL極低温装置

1992年に設立されたHL Cryogenic Equipmentは、中国の成都ホーリー・クライオジェニック・エクイップメント・カンパニー傘下のブランドです。HL Cryogenic Equipmentは、高真空断熱クライオジェニック配管システムおよび関連サポート機器の設計・製造に注力しています。

急速に変化する今日の世界において、お客様のコスト削減を最大限にしながら高度な技術を提供することは、困難な課題です。HL Cryogenic Equipment Companyは30年にわたり、ほぼすべての極低温機器および産業分野において、その応用分野を深く掘り下げ、豊富な経験と信頼性を積み重ねてきました。また、あらゆる分野における最新の動向を常に探求し、常に最新の技術動向に追随するよう努めています。お客様に新しく実用的かつ効率的なソリューションを提供することで、お客様の市場競争力を高めています。

For more information, please visit the official website www.hlcryo.com, or email to info@cdholy.com .