JP2009052596A - Vaporizing method for liquefied gas, vaporizing device and liquefied gas supply device using it - Google Patents

Vaporizing method for liquefied gas, vaporizing device and liquefied gas supply device using it Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vaporizing method for liquefied gas, a vaporizing device and a liquefied gas supply device, stably supplying liquefied gas in a gas phase to gas consumption equipment, and having high energy efficiency, and high function. <P>SOLUTION: This liquefied gas supply device includes: a heat medium supply part 6 for controlling the temperature of a heat medium and circulating and supplying the heat medium; a space part 1c disposed in contact with the bottom 1a and the outer peripheral part 1b of a filling container 1; a heating part 5 disposed in a space close to the bottom 1a of the space part 1c or disposed in the interior of a heat medium inlet pipe 4 provided in the space; and a control part for controlling the above parts, wherein both in the state of supplying liquefied gas and in the state of stopping the supply, the control part controls the control temperature and the supply flow of the heat medium in the heat medium supply part 6 and the heating value added to the heating part 5, and adjusts the gas phase pressure in the filling container 1 to be higher than the saturated vapor pressure of liquefied gas at the controlled temperature of the heat medium. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液化ガスの気化方法、気化装置およびこれを用いた液化ガス供給装置に関するもので、例えば、半導体用特殊材料ガスなどのように、使用時あるいは送気時に気化処理を必要とする液化ガスの気化処理に用いる液化ガスの気化方法、気化装置およびこれを用いて処理された液化ガスを供給する液化ガス供給装置に関するものである。   The present invention relates to a method for vaporizing a liquefied gas, a vaporizer, and a liquefied gas supply device using the same, and, for example, a liquefied gas that requires vaporization during use or air feeding, such as a special material gas for semiconductors. The present invention relates to a method for vaporizing a liquefied gas used for gas vaporization treatment, a vaporizer, and a liquefied gas supply device for supplying a liquefied gas treated using the same.

半導体製造プロセスや各種プロセスで使用される特殊材料ガスや各種のプロセスガスには、BCL,SiHCL,HF、CLF、WF等に代表される蒸気圧が大気圧かそれ以下と非常に低い液化ガスがよく用いられている。このような低蒸気圧の液化ガスは、他の材料ガスと同様に、通常高圧ガス容器に液体状態で充填されて当該液化ガスを消費する半導体製造工場や各種のプロセスに納入され、納入された高圧容器から、または該高圧容器から当該工場やプロセスに設けられた別の容器に移充填された後に、気化してガス消費設備まで供給される(以下この容器を「充填容器」あるいは単に「容器」という)。このとき、液化ガスの消費設備である半導体製造プロセス装置や各種のプロセス装置(以下「プロセス装置」という)では、これらの液化ガスを液体状態ではなく、気体状態で受け入れ気体状態で使用される。従って、当該容器に充填された液化ガスは、シリンダーキャビネットと呼ばれるガス供給設備に収納され、その容器内で気化させて気体状態にしてプロセス装置に繋がれた配管に送り出すようになっている。 Special material gases and various process gases used in semiconductor manufacturing processes and various processes have vapor pressures typified by BCL 3 , SiH 2 CL 2 , HF, CLF 3 , WF 6, etc. at or below atmospheric pressure. Very low liquefied gases are often used. Like other material gases, such low vapor pressure liquefied gas is usually delivered to and delivered to semiconductor manufacturing plants and various processes that are filled in a high pressure gas container in a liquid state and consume the liquefied gas. After being transferred and filled from the high-pressure container or from the high-pressure container to another container provided in the factory or process, it is vaporized and supplied to the gas consuming equipment (hereinafter this container is referred to as “filling container” or simply “container”). "). At this time, in the semiconductor manufacturing process apparatus and various process apparatuses (hereinafter referred to as “process apparatus”) which are liquefied gas consumption facilities, these liquefied gases are received in a gaseous state, not in a liquid state, and used in a gaseous state. Therefore, the liquefied gas filled in the container is stored in a gas supply facility called a cylinder cabinet, and is vaporized in the container to be in a gaseous state and sent out to a pipe connected to the process apparatus.

一般に、液化ガスを気化させて供給する場合、気相部のガスが容器外に放出されると、気相部の圧力は低下する方向に動くが、実際にはこうした気相部圧力低下の動きを是正するように直ちに液化ガスが液相部から気化し気相部の圧力低下を抑制する。しかし、この気化に必要な熱エネルギーは、液相部が持つエネルギーを消耗する形でなされるため、液相温度が徐々に低下し、液相温度の低下に伴い気相部の蒸気圧も低下する結果、液化ガスの供給圧力は徐々に低下していき、最後には液化ガスを所望の流量で供給することができなくなるという問題が発生する。つまり、容器の外部から自然に進入する熱量は、容器内の温度が外部の温度に対して低下することにより容器内外に外高内低の温度差が生じてから初めて寄与するものであり、この圧力不足による供給量不足の問題を解消するには、自然に進入する熱量だけでは不十分であるという技術的課題がその背景となっている。   In general, when the liquefied gas is vaporized and supplied, when the gas in the gas phase part is released to the outside of the container, the pressure in the gas phase part moves in a decreasing direction. Immediately, the liquefied gas is vaporized from the liquid phase part so that the pressure drop in the gas phase part is suppressed. However, since the heat energy required for this vaporization is made in a form that consumes the energy of the liquid phase part, the liquid phase temperature gradually decreases, and the vapor pressure of the gas phase part also decreases as the liquid phase temperature decreases. As a result, the supply pressure of the liquefied gas gradually decreases, and finally there arises a problem that the liquefied gas cannot be supplied at a desired flow rate. In other words, the amount of heat that naturally enters from the outside of the container contributes only after the temperature difference between the inside and outside of the container is caused by the temperature inside the container decreasing with respect to the outside temperature. To solve the problem of insufficient supply due to insufficient pressure, the technical problem that the amount of heat that naturally enters is insufficient is the background.

こうした問題に対して、従来一般には図12(A)および(B)のような構成の液化ガスの供給設備100が用いられることがある。具体的には図12(A)は、現場据付式の容器101に対し、その周囲および底部の周りに空間102を設け、図12(B)は、搬送式の容器103に対し、その周囲に空間104を設けて、各々の空間に室温よりも高い温度の熱媒体を熱媒体供給部105から供給し、常時循環させる方式である。この方式は、液化ガスの温度を予め室温よりも高くしておくことによって、液相部Lの液化ガスが持つ内部エネルギーを高めているだけの効果であり、液相部Lの温度は、液相部Lから気化熱を奪われることにより徐々に低下することには変わりない。ここで、容器101,103の外周を循環している熱媒体からの熱の進入が液相温度の低下を抑制するのに寄与し出すのは、液相部Lからのエネルギーを消費しながら気化した結果、液相温度がある程度低下して容器内外に外高内低の温度差が発生してからである。従って、元々蒸気圧が低い低蒸気圧液化ガスの供給設備としては、図12(A)および(B)のような単に液相部Lの温度を上げるだけの対応では、やはり遅かれ早かれ供給圧力低下による供給量不足の問題が生じることとなる。   In order to deal with such a problem, a liquefied gas supply facility 100 having a configuration as shown in FIGS. 12A and 12B is generally used. Specifically, FIG. 12A provides a space 102 around the periphery and bottom of the field-installed container 101, and FIG. 12B shows a space around the transport-type container 103. In this system, spaces 104 are provided, and a heat medium having a temperature higher than room temperature is supplied from each heat medium supply unit 105 to each space and circulated constantly. This method has the effect of only increasing the internal energy of the liquefied gas in the liquid phase portion L by previously raising the temperature of the liquefied gas above room temperature. It does not change even if it falls gradually by depriving the vaporization heat from the phase part L. Here, the entry of heat from the heat medium circulating around the outer periphery of the containers 101 and 103 contributes to suppressing the decrease in the liquid phase temperature while vaporizing while consuming energy from the liquid phase portion L. As a result, the liquid phase temperature is lowered to some extent, and a temperature difference between the inside and outside of the container is generated. Therefore, as a low vapor pressure liquefied gas supply facility that originally has a low vapor pressure, the supply pressure drop is sooner or later in the case of simply increasing the temperature of the liquid phase portion L as shown in FIGS. 12 (A) and 12 (B). This will cause a problem of shortage of supply.

また、液化ガスの蒸気圧が室温で大気圧かそれよりも低い低蒸気圧液化ガスについて、こうした加温する方法を適用した場合、供給配管を流れるのは配管周囲温度よりも高い温度での飽和蒸気圧となり、この飽和蒸気が供給配管で冷却されることによって再液化することとなる。半導体プロセス等で用いられる低蒸気圧液化ガスは、HFやCLFに代表されるようにほとんどが腐蝕性ガスであり、しかも強い腐蝕性を有することから配管内で再液化すると、配管の腐蝕、半導体プロセスで最も回避しなければならない腐蝕生成物の同伴によるプロセスの金属汚染、バルブ等の狭隘部での再液化した凝縮液による液封、あるいはそのクラック現象による圧力変動といった問題の誘因となる。この問題を解消するには、供給配管およびガス消費設備内のすべての接ガス部分の温度を、液化ガス充填容器の加温温度よりも高くした状態に保持しなければならないという、極めて管理の難しい温度制御が求められることになり実現は大きな負荷となる。このように、低蒸気圧液化ガスの場合には、配管およびガス消費設備が置かれている環境温度よりも低い温度で気化蒸発させて上記再液化の問題を回避しながら、供給量をいかに高めて安定的に供給できるかという問題をクリアしなければならないという困難な問題を常に孕んでいる。 In addition, when such a heating method is applied to a low vapor pressure liquefied gas whose vapor pressure of the liquefied gas is at room temperature or lower than atmospheric pressure, the flow through the supply pipe is saturated at a temperature higher than the ambient temperature of the pipe. It becomes a vapor pressure, and this saturated vapor is reliquefied by being cooled by the supply pipe. The low vapor pressure liquefied gas used in the semiconductor process and the like is mostly corrosive gas as represented by HF and CLF 3 and has strong corrosivity. This causes problems such as metal contamination of the process due to entrainment of corrosion products that must be avoided most in the semiconductor process, liquid sealing by reliquefied condensate in a narrow part such as a valve, and pressure fluctuation due to the crack phenomenon. To solve this problem, it is extremely difficult to manage because the temperature of all gas contact parts in the supply piping and gas consuming equipment must be kept higher than the heating temperature of the liquefied gas filling container. Since temperature control is required, realization becomes a heavy load. Thus, in the case of low vapor pressure liquefied gas, how to increase the supply amount while vaporizing and evaporating at a temperature lower than the environmental temperature where the piping and gas consuming equipment are located to avoid the above-mentioned reliquefaction problem. It always has a difficult problem of having to clear the problem of whether it can be supplied stably.

一方、搬送用容器の底部を加温して供給圧力の低下を防止することを主眼として、例えば、図13に示すような構成を有する液化ガス供給装置が提案されている。具体的には、ガス容器210を載置する設置台211と、ガス容器210の底面に向けて熱媒体を噴出する熱媒体噴出ノズル212と、該熱媒体噴射ノズル212に温度調節した熱媒体を供給する熱媒体供給ライン213と、ガス容器210を囲むように設置台211上面に設けられた半割状の筒対からなる容器カバー214とを有し、上記熱媒体噴出ノズル212からガス容器底面に向けて高速で噴出した熱媒体は、ガス容器210の底面を加温あるいは冷却した後、スリット219cの外周側を通って容器カバー214内周の空間225に排出される(例えば特許文献1参照)。   On the other hand, for example, a liquefied gas supply apparatus having a configuration as shown in FIG. 13 has been proposed with a focus on heating the bottom of the transfer container to prevent a decrease in supply pressure. Specifically, an installation base 211 on which the gas container 210 is placed, a heat medium ejection nozzle 212 that ejects a heat medium toward the bottom surface of the gas container 210, and a heat medium whose temperature is adjusted to the heat medium ejection nozzle 212. A heating medium supply line 213 to be supplied; and a container cover 214 formed of a half-cylinder-shaped pair of cylinders provided on the upper surface of the installation base 211 so as to surround the gas container 210. The heat medium ejected at a high speed toward the side of the gas container 210 is heated or cooled on the bottom surface of the gas container 210 and then discharged to the space 225 on the inner periphery of the container cover 214 through the outer peripheral side of the slit 219c (see, for example, Patent Document 1). ).

このように、容器の外部から容器の壁面を介して容器内部の液化ガスの液相部に熱を伝えることによって液相部の温度低下を抑制しようとする試みは、蒸気圧が比較的高い蒸気圧を有する液化ガス、例えばHCL、HBr、NH、CL等には十分な有効性を発揮する一方、本発明が対象とするCLF、HF、WF等の蒸気圧が大気圧付近か大気圧よりも低く、圧力の許容低下幅が極めて小さい低蒸気圧液化ガスに対しては、熱伝導の応答性の悪さから十分な対応ができず、液化ガスの消費流量が大きい場合には、圧力不安定や長期連続供給ができないという問題があった。 As described above, an attempt to suppress the temperature drop of the liquid phase part by transferring heat from the outside of the container to the liquid phase part of the liquefied gas inside the container through the wall surface of the container is a vapor having a relatively high vapor pressure. Is effective for liquefied gas having a pressure such as HCL, HBr, NH 3 , CL 2, etc., while the vapor pressure of CLF 3 , HF, WF 6, etc. targeted by the present invention is near atmospheric pressure. Low vapor pressure liquefied gas, which is lower than atmospheric pressure and has a very small allowable pressure drop, cannot be adequately handled due to poor heat conduction responsiveness, and when the liquefied gas consumption flow rate is large, There were problems that pressure was unstable and long-term continuous supply was not possible.

特開2003−227597号公報JP 2003-227597 A

上記のような低蒸気圧液化ガスを安定的に供給する上で解決しなければならない技術的課題を要約すると次のようになる。   The technical problems that must be solved in order to stably supply the low vapor pressure liquefied gas as described above are summarized as follows.

(i)容器外部からの熱補給の遅延による供給圧力低下が、プロセスの質量流量制御機能不良を引き起こすという問題
低蒸気圧の液化ガスについても、他の液化ガスおよび圧縮ガスの場合と同様、容器内で気化した液化ガスをプロセス装置にまで送るためのエネルギーは、液化ガスが有する蒸気圧という圧力エネルギーだけである。従って、容器内の液化ガスの温度が変動すると液化ガスの蒸気圧力も変動し、引いては液化ガスの供給圧力も変動することになる。一般の高圧ガスであれば圧力調整器(減圧弁)による圧力安定化を図ることができるが、低蒸気圧の液化ガスでは蒸気圧そのものが元々極めて低いため、圧力調整器による圧力の平坦化が期待できない。従前の方式では、気化する際に液相から瞬時に奪われる気化熱が容器外部から速やかには補給されないので液相温度が低下し、それに伴う蒸気圧の変動がそのまま当該液化ガスの供給圧力の変動となり、プロセスへの供給圧力の変動からプロセス装置内の質量流量も変動し、処理プロセスの不良に繋がることがあった。
(I) The problem that a supply pressure drop due to a delay in heat supply from the outside of the container causes a malfunction of the mass flow control function of the process. For low-vapor pressure liquefied gas, as in the case of other liquefied gas and compressed gas, the container The energy for sending the liquefied gas vaporized in the inside to the process apparatus is only pressure energy called vapor pressure of the liquefied gas. Therefore, when the temperature of the liquefied gas in the container fluctuates, the vapor pressure of the liquefied gas also fluctuates, and the supply pressure of the liquefied gas also fluctuates. Pressure can be stabilized with a pressure regulator (pressure reducing valve) if it is a general high-pressure gas, but the vapor pressure itself is very low with a low vapor pressure liquefied gas. I can't expect it. In the conventional method, the heat of vaporization that is instantly taken away from the liquid phase during vaporization is not quickly replenished from the outside of the container, so that the liquidus temperature is lowered, and the resulting change in vapor pressure is the same as the supply pressure of the liquid gas. As a result, the mass flow rate in the process apparatus also fluctuates due to fluctuations in the supply pressure to the process, leading to defects in the processing process.

(ii)図12(A)および(B)のように、従来の対応である単に液化ガスの温度レベルを上げることにより蒸気圧を上げ液化ガスの供給圧力の変動を抑えようとする試みは、前述のように供給配管途上ないしはガス消費設備内での液化ガスの再液化を起こすという別の問題を生じてしまう。従って、低蒸気圧液化ガスの供給においては、液化ガスを室温よりも低い温度で気化させながら、それによって元々低い蒸気圧がさらに低くなって液相温度の低下の許容幅が狭まっても、それを上回る熱補給能力を持った気化供給装置が望まれている訳である。ここに、低蒸気圧液化ガスにおける他のガスにない供給の難しさの本質がある。   (Ii) As shown in FIGS. 12A and 12B, an attempt to increase the vapor pressure by simply increasing the temperature level of the liquefied gas, which is a conventional measure, and to suppress fluctuations in the supply pressure of the liquefied gas, As described above, another problem arises that the liquefied gas is reliquefied in the middle of the supply pipe or in the gas consuming equipment. Therefore, in the supply of the low vapor pressure liquefied gas, even if the liquefied gas is vaporized at a temperature lower than room temperature, the low vapor pressure is further lowered and the allowable range of decrease in the liquid phase temperature is narrowed. Therefore, there is a demand for a vaporizing and supplying apparatus having a heat replenishment capacity that exceeds the above. Here is the essence of the difficulty of supplying the low vapor pressure liquefied gas not found in other gases.

(iii)充填気化容器周辺温度の変動の影響
また、低蒸気圧液化ガスは、元々蒸気圧が大気圧付近ないしはそれ以下と低いので、従前の液化ガス供給装置では大きな問題とならなかった周囲環境温度の変動によって引き起こされる気化する液化ガスの圧力変動も無視できず、この圧力変動がプロセス装置の質量流量の変動となるという問題もあった。従来、図12(A)および(B)に示すような、液化ガス充填容器の周囲を室温よりも高い温度に恒温コントロールする方法が採られることがあるが、この方法では、供給配管途上やプロセス装置内部接ガス部で再液化を起こすので良い解決方法ではないことは前述の通りである。
(Iii) Effect of fluctuations in ambient temperature of the filled vaporization vessel Also, the low vapor pressure liquefied gas originally has a low vapor pressure of around atmospheric pressure or lower, so the ambient environment that was not a major problem with conventional liquefied gas supply devices The pressure fluctuation of the vaporized liquefied gas caused by the temperature fluctuation cannot be ignored, and there is a problem that this pressure fluctuation becomes a fluctuation of the mass flow rate of the process apparatus. Conventionally, as shown in FIGS. 12 (A) and (B), a method of controlling the temperature around the liquefied gas filling container at a temperature higher than room temperature is sometimes used. As described above, it is not a good solution because reliquefaction occurs at the gas contacting part inside the apparatus.

(iv)容器内の液化ガスの気化は、気相と接する液相の表面層で起こるので、この部分の温度がまず冷え、瞬時に液相全体の温度が平均して冷えるわけではない。従って、液相の大部分は温度がすぐには下がらないので、容器の内外温度に差がすぐには生じない。温度勾配がなければ容器外部からの熱進入はないので、勢い液化ガス自身がもっているエネルギーを消耗しながら蒸発を続けることになる。気化現象が発生している液相表層部とその他の部分の液相部間で発生した温度不均衡状態は、液相内を熱が伝わる効果と、温度降下に伴う液相の比重の増加によって生ずるマス(物質)の移動、すなわち対流運動によって徐々に液相全体の温度が降下していく。その結果、徐々に容器の内外温度勾配が生し、そこではじめて容器の外部から熱が補給され始めることとなる。通常、気液界面の液相とその他の部分の液相間の熱およびマスの移動は緩慢であるので、気液界面の液相温度に支配される蒸気圧は徐々に低下することになる。この外部からの熱補給の遅延に伴う気相部の圧力低下を防止する方法として、気相部の圧力変化をモニタし、圧力が下がるとそれに連動して熱媒体を容器表面に吹きつけることにより、容器外部から容器内部へ熱を強制的に起こさせ、気相部の圧力の低下防止を図る加温制御法が考案されている(例えば特許文献1〔請求項6〜8〕および関連記載事項参照)。しかし、本発明が対象とする蒸気圧が大気圧かそれよりも低い低蒸気圧しか持たない液化ガスでは、許容圧力変動幅が他の液化ガスよりもさらに小さいので、こうした方法では、当該許容変動幅に収めることは困難であった。   (Iv) Since the vaporization of the liquefied gas in the container occurs in the surface layer of the liquid phase in contact with the gas phase, the temperature of this portion is first cooled, and the temperature of the entire liquid phase is not instantaneously cooled on average. Therefore, since the temperature of most of the liquid phase does not decrease immediately, the difference between the internal and external temperatures of the container does not occur immediately. If there is no temperature gradient, no heat enters from the outside of the container, so that evaporation continues while consuming the energy of the vigorous liquefied gas itself. The temperature imbalance between the surface part of the liquid phase where the vaporization phenomenon has occurred and the liquid phase part of the other part is due to the effect of heat being transferred in the liquid phase and the increase in the specific gravity of the liquid phase as the temperature drops. The temperature of the entire liquid phase gradually decreases due to the movement of mass (material), that is, convection motion. As a result, a temperature gradient inside and outside the container is gradually generated, and heat is first supplied from the outside of the container. Usually, the heat and mass transfer between the liquid phase at the gas-liquid interface and the liquid phase at other portions is slow, so that the vapor pressure governed by the liquid-phase temperature at the gas-liquid interface gradually decreases. As a method of preventing the pressure drop in the gas phase due to the delay in heat supply from the outside, the pressure change in the gas phase is monitored, and when the pressure drops, the heat medium is sprayed on the container surface in conjunction with it. In addition, a heating control method has been devised that forcibly generates heat from the outside of the container to the inside of the container to prevent a decrease in the pressure in the gas phase (for example, Patent Document 1 [Claims 6 to 8] and related descriptions) reference). However, in the case of a liquefied gas whose vapor pressure targeted by the present invention is atmospheric pressure or lower than that, the allowable pressure fluctuation range is even smaller than that of other liquefied gases. It was difficult to fit in the width.

(v)また、気相部の圧力変化をモニタする方法では、確かに気相部圧力が低下したのを感知して、その時点で充填容器の外周部温度を一時的に高めることにより外部からの熱補給を促進させ、気相部の圧力の低下を防ぐ効果はあるが、液化ガスの消費が停止した時には気相部の圧力に連動して加温制御することから、液化ガスの気液界面付近の液相表層部の温度が回復すると、その他の液化ガス液相温度が十分に回復していなくても外部からの熱補給が停止することとなる。一旦この状態になると、液相上層部の液相温度が高くなりその部分の液比重が他の液相部の液比重よりも軽くなるため、加温停止後は表層部だけ温度が回復し他は回復していないという状態で安定し、熱の均一化に寄与するはずの対流も起こさなくなり、液全体の平均温度は回復しないまま、次のガス消費開始を迎えることとなる。低蒸気圧液化ガスの気化供給装置では、このようなガス消費が停止するたびに液化ガスがもつエネルギーが減少することによる供給開始時の圧力変動の影響は無視できないので、何らかの改善が求められていた。   (V) Further, in the method of monitoring the pressure change in the gas phase portion, the fact that the gas phase pressure is surely decreased is sensed, and at that time, the temperature of the outer peripheral portion of the filling container is temporarily increased to increase the pressure from the outside. However, when the consumption of the liquefied gas is stopped, the heating control is performed in conjunction with the pressure in the gas phase. When the temperature of the liquid phase surface layer near the interface is recovered, heat supply from the outside is stopped even if the other liquefied gas liquid phase temperatures are not sufficiently recovered. Once this state is reached, the liquid phase temperature of the upper part of the liquid phase becomes higher and the liquid specific gravity of that part becomes lighter than the liquid specific gravity of the other liquid phase parts. The liquid is stabilized in a state where it has not recovered, and convection that should contribute to the homogenization of heat does not occur, and the average temperature of the entire liquid does not recover and the next gas consumption starts. In the low vapor pressure liquefied gas vaporization supply device, the effect of pressure fluctuation at the start of supply due to the decrease in the energy of the liquefied gas every time gas consumption stops can not be ignored, so some improvement is required. It was.

本発明の目的は、こうした課題に対応し、気相状態で安定的にガス消費設備に送気可能な、エネルギー効率が高く機能的に優れた気化装置およびこれを用いた液化ガス供給装置を提供することにある。特に、低蒸気圧の半導体用特殊材料ガスや各種プロセスガスなど液化ガスの熱処理に用いることができる液化ガスの気化方法、気化装置およびこれを用いた液化ガス供給装置を提供することにある。   The object of the present invention is to respond to such problems and provide a vaporization apparatus with high energy efficiency and excellent functionality that can be stably supplied to gas consuming equipment in a gas phase and a liquefied gas supply apparatus using the same. There is to do. In particular, an object of the present invention is to provide a liquefied gas vaporization method, a vaporizer, and a liquefied gas supply apparatus using the same, which can be used for heat treatment of a liquefied gas such as a special material gas for semiconductors having a low vapor pressure and various process gases.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、以下に示す液化ガスの気化方法、気化装置およびこれを用いた液化ガス供給装置によって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by a liquefied gas vaporization method, a vaporizer, and a liquefied gas supply apparatus using the same as described below. The invention has been completed.

本発明は、液相と気相が共存する状態で収納されている液化ガスの充填容器から、該気相部の液化ガスをその消費設備に送気する液化ガスの気化方法であって、
前記充填容器の底部および外周部に接するように配設された空間部に、温度制御された熱媒体を循環的に供給するとともに、前記液化ガスを送気する状態と送気を停止する状態のいずれにおいても、前記空間部の底部に近接する空間または該空間に設けられた熱媒体導入管の内部に配設された加温部に付加する熱量を制御することによって、前記充填容器内部の気相圧力が、前記熱媒体の制御温度における前記液化ガスの飽和蒸気圧力よりも高くなるように調整することを特徴とする。
The present invention is a method for vaporizing a liquefied gas, wherein a liquefied gas in a gas phase portion is sent to a consuming facility from a liquefied gas filling container stored in a state where the liquid phase and the gas phase coexist,
A state in which the temperature-controlled heat medium is circulated in a space disposed so as to be in contact with the bottom and the outer periphery of the filling container, and the liquefied gas is supplied and stopped. In any case, by controlling the amount of heat applied to the space close to the bottom of the space or the heating section provided in the heat medium introduction pipe provided in the space, the air inside the filling container is controlled. The phase pressure is adjusted to be higher than the saturated vapor pressure of the liquefied gas at the control temperature of the heat medium.

本発明は、液相と気相が共存する状態で収納されている液化ガスの充填容器から、該気相部の液化ガスをその消費設備に送気する液化ガスの気化装置であって、
前記充填容器の底部および外周部に接するように配設された空間部と、熱媒体を温度制御して、該空間部に循環供給する熱媒体供給部と、前記空間部の底部に近接する空間または該空間に設けられた熱媒体導入管の内部に配設された加温部と、これらを制御する制御部を有するとともに、
前記液化ガスを送気する状態と送気を停止する状態のいずれにおいても、該制御部において、前記熱媒体供給部での熱媒体の制御温度および供給流量、前記加温部に付加する熱量を制御し、前記充填容器内部の気相圧力が、前記熱媒体の制御温度における前記液化ガスの飽和蒸気圧力よりも高くなるように調整することを特徴とする。
The present invention is a liquefied gas vaporizer that feeds the liquefied gas in the gas phase portion from the liquefied gas filling container stored in a state where the liquid phase and the gas phase coexist,
A space portion disposed so as to contact the bottom and the outer peripheral portion of the filling container, a heat medium supply portion for controlling the temperature of the heat medium and circulatingly supplying the space to the space portion, and a space close to the bottom portion of the space portion Or having a heating unit disposed inside the heat medium introduction pipe provided in the space, and a control unit for controlling these,
In both the state where the liquefied gas is supplied and the state where the supply of air is stopped, the control unit determines the control temperature and supply flow rate of the heat medium in the heat medium supply unit, and the amount of heat applied to the heating unit. And controlling the gas phase pressure inside the filling container to be higher than the saturated vapor pressure of the liquefied gas at the control temperature of the heat medium.

気化手段によって液化ガスなどの液化ガスを安定的に供給するためには、供給開始時の温度条件とともに、供給開始後の気化熱による液相の温度維持が重要となる。このとき、気相部の圧力すなわち液化ガスの蒸気圧を直接支配するのは、液相全体の温度ではなく、気液界面の極めて局所的な液相の表層部の温度であるから、液化ガスを安定的に送るためにはこの液相の表層部の温度をいかに維持するかがポイントとなる。しかるに従前の方法では、この気化熱が局部的にかつ選択的に奪われる気液界面の極薄い液相表層部の温度維持が困難であった。この表層部の液相温度を維持するためには容器外部から気化熱に相当する熱量を応答性よく供給できることとともに、容器の壁面を伝って供給される熱量を速やかに液相表層部へ運ばなければならない。このためには液相内の静止状態での熱伝導のみに頼ったのではまったく間に合わない。壁面を伝わってくる熱をいかに素早くこの気液界面の液相表層に移動させるかに掛かっている。本発明は、
(i)容器の外周部および底部と接触するように熱媒体が循環可能に供給される空間部を有することによって、容器周辺環境温度の影響をなくすことができる。
(ii)容器の底面に集中的に熱エネルギーを付加できる構造を採ることにより、容器の底部から選択的に熱を補給し液相内に上昇流を積極的に起こさせるとともに、容器の外周側面との温度差を発生させることによって、液化ガスの液相部に積極的な対流を形成させ、補給された熱を速やかに気化現象が発生している気液界面部送り込み、液相表層部の液相温度の低下を防止して安定な気相圧力を確保する。
(iii)液化ガスの消費が停止している状態でも、常に液相部の対流を発生させ、気相部の圧力が、容器外周部を循環する熱媒体の温度における該液化ガスの飽和蒸気圧よりも高い圧力に維持する。具体的には、容器底面部に噴射される熱媒体に対して付加的に熱を与える加温器を設け、気相部の圧力に連動して付加する熱量を制御する。
(iv)さらに、後述するように、容器の底面中央部に対して直角方向の噴射口を有するノズルからの液相の熱媒体を噴射させることによって、容器の外壁面での境膜伝熱係数の改善を図るとともに、熱媒体の噴流が照射される容器壁面の肉厚を他の部分よりも薄くすることによって、熱媒体から容器内の液相部へ伝熱する総括伝熱係数の改善を図って、熱媒体からの容器の壁面へ伝わる熱伝導性をアップすることができる。
という機能を有することを特徴とするものである。
In order to stably supply a liquefied gas such as a liquefied gas by the vaporizing means, it is important to maintain the temperature of the liquid phase by the heat of vaporization after the start of supply as well as the temperature conditions at the start of the supply. At this time, it is not the temperature of the entire liquid phase but the temperature of the superficial part of the liquid phase at the gas-liquid interface that directly controls the vapor pressure of the gas phase, that is, the vapor pressure of the liquefied gas. The key point is to maintain the temperature of the surface portion of the liquid phase in order to send the liquid stably. However, in the conventional method, it was difficult to maintain the temperature of the liquid surface layer portion where the vapor-liquid interface where the heat of vaporization is locally and selectively removed is very thin. In order to maintain the liquid phase temperature of the surface layer, heat corresponding to the heat of vaporization can be supplied from the outside of the container with good responsiveness, and the amount of heat supplied along the wall of the container must be quickly conveyed to the liquid phase surface. I must. For this purpose, relying solely on heat conduction in a stationary state in the liquid phase is not in time. It depends on how quickly the heat transmitted through the wall surface is transferred to the liquid surface of the gas-liquid interface. The present invention
(I) By having the space part in which the heat medium is circulated so as to be in contact with the outer peripheral part and the bottom part of the container, the influence of the ambient temperature of the container can be eliminated.
(Ii) By adopting a structure in which heat energy can be intensively applied to the bottom of the container, heat is selectively replenished from the bottom of the container to cause an upward flow in the liquid phase, and the outer peripheral side surface of the container By generating a temperature difference with the liquid phase part of the liquefied gas, positive convection is formed, and the replenished heat is quickly sent to the gas-liquid interface part where the vaporization phenomenon occurs, Prevents the liquid phase temperature from decreasing and ensures a stable gas phase pressure.
(Iii) Even when the consumption of the liquefied gas is stopped, convection of the liquid phase part is always generated, and the pressure of the gas phase part is the saturated vapor pressure of the liquefied gas at the temperature of the heat medium circulating in the outer periphery of the container Maintain a higher pressure. Specifically, a heater for additionally applying heat to the heat medium sprayed on the bottom surface of the container is provided, and the amount of heat added in conjunction with the pressure in the gas phase is controlled.
(Iv) Further, as will be described later, a film heat transfer coefficient on the outer wall surface of the container is injected by injecting a liquid phase heat medium from a nozzle having an injection port perpendicular to the center of the bottom surface of the container. And improving the overall heat transfer coefficient for transferring heat from the heat medium to the liquid phase in the container by making the wall thickness of the container wall irradiated with the jet of heat medium thinner than other parts. Thus, the thermal conductivity transmitted from the heat medium to the wall surface of the container can be improved.
It is characterized by having the function.

つまり、既述の課題の1つである環境温度の変動に伴う圧力変動に対して、本発明は、恒温の熱媒体供給部によって常に再生される熱媒体を、液化ガスを充填した容器の外周部および底部に常に循環させる構造をとることで、その解消を図るものである。また、もう1つの課題である熱収支バランス不全による圧力変動に対して、本発明は、液化ガスが気化する際に液相特にその表層より奪われる気化熱に相当する熱を速やかに補填するように、充填容器の底面中央部に対して直角方向の噴射口を有するノズルから熱媒体を噴射させることによって、液相の中央部に上昇流を発生させて液相内に対流を形成して液相温度の均一性を確保することで、その解消を図るものである。   In other words, in response to pressure fluctuations associated with environmental temperature fluctuations, which is one of the problems described above, the present invention provides a heat medium that is always regenerated by a constant temperature heat medium supply unit as an outer periphery of a container filled with liquefied gas By eliminating the structure that always circulates to the bottom and bottom, the problem is solved. Further, in response to pressure fluctuation due to heat balance imbalance, which is another problem, the present invention quickly compensates for the heat corresponding to the vaporization heat deprived from the liquid phase, particularly its surface layer, when the liquefied gas is vaporized. In addition, by injecting a heat medium from a nozzle having an injection port perpendicular to the center of the bottom of the filling container, an upward flow is generated in the center of the liquid phase to form a convection in the liquid phase. This is achieved by ensuring the uniformity of the phase temperature.

本発明は、液相と気相が共存する状態で収納されている液化ガスの充填容器から、該気相部の液化ガスをその消費設備に送気する液化ガスの気化方法にあって、
前記充填容器の底部と外周部の各々に接するように配設された2つの独立した空間部Sa,Sbに、温度制御された熱媒体を循環的に供給するとともに、
前記液化ガスを送気する状態と送気を停止する状態のいずれにおいても、前記底部に接する空間部Saに供給される熱媒体を、該空間部Saの内部または空間部Saに内設された熱媒体導入管の内部に配設された加温部に付加する熱量を制御することによって、前記充填容器内部の気相圧力が、前記熱媒体の制御温度における前記液化ガスの飽和蒸気圧力よりも高くなるように調整することを特徴とする。
The present invention is a method for vaporizing a liquefied gas in which a liquefied gas in a gas phase portion is sent to the consuming equipment from a liquefied gas filling container stored in a state where the liquid phase and the gas phase coexist,
A temperature-controlled heat medium is circulated to two independent spaces Sa and Sb arranged so as to be in contact with each of the bottom and the outer periphery of the filling container,
In both the state of supplying the liquefied gas and the state of stopping the supply of air, a heat medium supplied to the space portion Sa in contact with the bottom portion is installed in the space portion Sa or in the space portion Sa. By controlling the amount of heat applied to the heating unit disposed inside the heat medium introduction pipe, the gas phase pressure inside the filling container is higher than the saturated vapor pressure of the liquefied gas at the control temperature of the heat medium. It adjusts so that it may become high.

本発明は、液相と気相が共存する状態で収納されている液化ガスの充填容器から、該気相部の液化ガスをその消費設備に送気する液化ガスの気化装置にあって、
熱媒体を温度制御して循環供給する熱媒体供給部と、
前記充填容器の底部に接するように配設された空間部Saと、
前記充填容器の外周部に接するように配設され、前記空間部Saと独立した空間部Sbと、
前記熱媒体供給部から供給された熱媒体が、前記空間部Sbに配設された導入部から空間部Sbに導入された後に、前記空間部Sbに配設された供出口から供出される流路Bと、
該流路Bから供出された熱媒体が、空間部Saに配設された熱媒体導入管より空間部Saに導入される流路Aと、
前記熱媒体導入管の内部または空間部Saの内部に配設された加温部を有し、
前記液化ガスを送気する状態と送気を停止する状態のいずれにおいても、前記流路Bから供出された熱媒体が、前記加温部によって付加的に加温されることを特徴とする。
The present invention is a liquefied gas vaporizer that feeds the liquefied gas in the vapor phase from the liquefied gas filling container accommodated in a state where the liquid phase and the gas phase coexist,
A heat medium supply unit that circulates and supplies the heat medium with temperature control;
A space Sa disposed so as to be in contact with the bottom of the filling container;
A space portion Sb that is disposed in contact with the outer peripheral portion of the filling container and is independent of the space portion Sa;
After the heat medium supplied from the heat medium supply part is introduced into the space part Sb from the introduction part provided in the space part Sb, the flow is supplied from the outlet provided in the space part Sb. Road B,
A flow path A in which the heat medium delivered from the flow path B is introduced into the space portion Sa from a heat medium introduction pipe disposed in the space portion Sa;
A heating unit disposed in the heat medium introduction pipe or in the space Sa,
In any of the state where the liquefied gas is supplied and the state where the supply of air is stopped, the heat medium supplied from the flow path B is additionally heated by the heating unit.

上記のように、本発明における熱媒体は、単に容器外周部の空間部の温度を均一に制御し、容器内部の液相部の温度を一定にするだけではなく、容器や配管等の周囲温度と液相温度の適正な温度差を形成するとともに、液相部の中心部と周辺部の温度差を作り出し液相内の対流を形成することによって液相表層部と他の液相部との温度の均一性を確保するという優れた機能を有している。ここで、液相部の中心部の温度の制御には、容器の底部からの温熱の付加が重要な役割を果たすとともに、液相部の周辺部の温度の制御には、容器の外周部の熱媒体の存在が重要な役割を果たしている。つまり、熱媒体が導入される空間部において、容器の底部に接する空間部Saと容器の外周部に接する空間部Sbとは、その役割が相違することから、各々独立した空間を形成することが可能であり、これに加えて以下のような、いくつか優れた機能・効果を得ることができる。
(i)独立した空間とすることによって、各空間部の独立した温度制御が容易となり、制御精度を上げることができる。従って、本発明のように、容器の底面と側面での小さな温度差を正確に制御することを目的とする場合には有効である。
(ii)本構成のように、先に温度制御された熱媒体を空間部Sbに導入し、供出された熱媒体を空間部Saに導入して加温することによって、供出時に温度低下が生じた熱媒体を加温して、該制御温度よりも高い一定温度の熱媒体として容器の底部に照射することができる。
As described above, the heat medium according to the present invention not only simply controls the temperature of the space around the outer periphery of the container and keeps the temperature of the liquid phase inside the container constant, but also the ambient temperature of the container, piping, etc. A proper temperature difference between the liquid phase temperature and the liquid phase part, creating a temperature difference between the central part and the peripheral part of the liquid phase part to form a convection in the liquid phase and It has an excellent function of ensuring temperature uniformity. Here, the addition of heat from the bottom of the container plays an important role in controlling the temperature of the central part of the liquid phase part, and the control of the temperature in the peripheral part of the liquid phase part is performed in the outer peripheral part of the container. The presence of the heat medium plays an important role. That is, in the space part into which the heat medium is introduced, the space part Sa in contact with the bottom part of the container and the space part Sb in contact with the outer peripheral part of the container have different roles, and thus can form independent spaces. In addition to this, several excellent functions and effects can be obtained as follows.
(I) By using independent spaces, independent temperature control of each space portion is facilitated, and control accuracy can be increased. Therefore, it is effective for the purpose of accurately controlling a small temperature difference between the bottom surface and the side surface of the container as in the present invention.
(Ii) As in this configuration, by introducing the heat medium whose temperature has been previously controlled into the space part Sb and introducing the supplied heat medium into the space part Sa for heating, a temperature drop occurs during the supply. The heated heat medium can be heated and irradiated to the bottom of the container as a heat medium having a constant temperature higher than the control temperature.

本発明は、上記液化ガスの気化方法であって、前記熱媒体導入管の内部に設けられた前記加温部によって加温され、該熱媒体導入管から供出される熱媒体を、前記充填容器の底部の内の中心部に選択的に照射することにより充填容器中心部での液化ガスへの入熱を他の底部よりも上昇させて、前記液相内に液相中心部で上昇、液相の外周部で下降する対流を発生させることを特徴とする。
上記のように、液相内部での対流の形成は、液化ガスの送気に伴う液相表層部の液相温度の低下を防止して安定な気相圧力を確保するために重要な機能を果たしている。本発明は、こうした対流の形成をより効率的に行うためには、加温された熱媒体の照射を容器の底面の特に中心部に集中的に行うことが好ましいことを見出したものである。つまり、容器の底面の中心部に集中的に熱エネルギーを付加できる構造を採ることにより、該中心部に選択的に熱を補給し液相内の中心部で上昇流を積極的に起こさせるとともに、容器の外周側面からの付加的熱補給はしないように容器外面の熱媒体の流路を設定することによって、液化ガスの液相に積極的な対流を形成させ、容器壁面を伝って補給された熱を速やかに、気化現象が発生している気液界面部送り込み、液相表層部の液相温度の低下を防止して安定な気相圧力を確保することができる。具体的な手段として、後述するように、噴射ノズルから容器の底面に直角に熱媒体を噴射して入熱する方法や容器の底面中央部の肉厚を他部よりも薄肉にする構成などによって実現することが可能となる。
The present invention is the above-described method for vaporizing a liquefied gas, wherein the heating medium heated by the heating unit provided inside the heating medium introduction pipe and supplied from the heating medium introduction pipe is used as the filling container. By selectively irradiating the center of the bottom of the liquid, the heat input to the liquefied gas at the center of the filling container is raised from the other bottom, and the liquid phase rises at the center of the liquid phase. It is characterized by generating convection descending at the outer periphery of the phase.
As described above, the formation of convection inside the liquid phase has an important function to ensure a stable gas phase pressure by preventing the liquid phase temperature of the liquid phase layer from decreasing due to the feeding of the liquefied gas. Plays. The present invention has found that in order to more efficiently form such convection, it is preferable to irradiate the heated heat medium in a concentrated manner, particularly at the center of the bottom surface of the container. In other words, by adopting a structure that can intensively add heat energy to the center of the bottom of the container, the center is selectively replenished with heat, and an upward flow is actively caused in the center of the liquid phase. By setting the heat medium flow path on the outer surface of the container so as not to supply additional heat from the outer peripheral side of the container, positive convection is formed in the liquid phase of the liquefied gas, and it is replenished along the container wall surface. Thus, a stable gas phase pressure can be ensured by promptly feeding the heat to the gas-liquid interface part where the vaporization phenomenon has occurred and preventing the liquid phase temperature of the liquid phase surface part from decreasing. As specific means, as described later, by a method of injecting heat by injecting a heat medium perpendicularly from the injection nozzle to the bottom surface of the container, or by making the thickness of the central portion of the bottom surface of the container thinner than the other parts It can be realized.

本発明は、上記液化ガスの気化装置であって、前記充填容器の底部と接する前記空間部に、前記熱媒体導入管に繋がり該底面の中央部に接する空間部の壁面に直角に熱媒体を噴射させるノズルを配設し、前記熱媒体導入管の内部に加温部が配設されることを特徴とする。   The present invention is the liquefied gas vaporizer, wherein the heat medium is perpendicular to the wall of the space connected to the heat medium introduction pipe and in contact with the center of the bottom surface in the space contacting the bottom of the filling container. A nozzle to be sprayed is disposed, and a heating unit is disposed inside the heat medium introduction pipe.

上記のように、液相内部での対流の形成をより効率的に行うためには、加温された熱媒体の照射を容器の底面の特に中心部に集中的に行うことが好ましい。本発明は、その具体的な手段として、噴射ノズルから容器の底面に直角に熱媒体を噴射して入熱するもので、容器の外壁面での境膜伝熱係数の改善を図ることによって、液相内部での対流の形成をより効率的に行うことができる。さらに、そのノズルが配設され熱媒体が導入される熱媒体導入管の内部に加温部を配設することによって、一層正確に制御された入熱を行うことができ、安定した液相内部での対流の形成を確保することができる。   As described above, in order to more efficiently form convection in the liquid phase, it is preferable to irradiate the heated heat medium in a concentrated manner, particularly at the center of the bottom surface of the container. As a specific means of the present invention, heat is injected by injecting a heat medium perpendicularly from the injection nozzle to the bottom surface of the container, and by improving the film heat transfer coefficient on the outer wall surface of the container, It is possible to more efficiently form convection inside the liquid phase. Furthermore, by arranging the heating part inside the heat medium introduction pipe in which the nozzle is arranged and the heat medium is introduced, more accurate controlled heat input can be performed, and the stable liquid phase inside The formation of convection can be ensured.

本発明は、上記液化ガスの気化装置であって、前記充填容器の気相部に連結して圧力検出部を設けるとともに、その測定値を指標として、前記加温部に付加する熱量および/または熱媒体の流量を制御する機能を有することを特徴とする。   The present invention is the liquefied gas vaporizer, wherein the pressure detector is connected to the gas phase part of the filling container, and the amount of heat applied to the heating part and / or the measured value as an index and / or It has a function of controlling the flow rate of the heat medium.

上記のように、特に低蒸気圧の液化ガスを安定的に気化するには、気液界面の温度制御が重要である。本発明は、容器周囲の温度条件安定化と安定的な温熱の供給を確保し、容器底部を集中的に加温し液相内に対流を形成させて気液界面への温熱の安定供給を確保することによって、安定的な気化条件の確保を図るとともに、容器内の気相部の圧力(蒸気圧、以下「気相圧力」という)を常時モニタし、モニタされた気相圧力が低下すると直ちに加温操作を行うことによって、微小変化にも迅速な対応を可能とするものである。すなわち、気相圧力の低下に応じてオン・デマンドに熱媒体の導入流路内に組み込まれた加温部(浸漬ヒータ)を作動させ、このヒータから付加された熱により容器周囲を流れる熱媒体(熱媒体供給部から循環供給される)の温度を恒温化温度よりも一時的に上げることによって、熱収支バランス不全による圧力変動という課題をさらに効果的に解消することを図ったものである。   As described above, in order to vaporize liquefied gas having a low vapor pressure in a stable manner, temperature control at the gas-liquid interface is important. The present invention secures stable temperature conditions around the container and stable supply of heat, and heats the bottom of the container intensively to form convection in the liquid phase to provide stable supply of heat to the gas-liquid interface. By ensuring the stable vaporization conditions, the pressure in the gas phase in the container (vapor pressure, hereinafter referred to as “gas phase pressure”) is constantly monitored, and the monitored gas phase pressure decreases. Immediate warming operation enables quick response to minute changes. That is, the heating medium (immersion heater) incorporated in the heat medium introduction flow path is operated on demand according to the drop in the gas phase pressure, and the heat medium flowing around the container by the heat applied from the heater. By temporarily raising the temperature (circulated and supplied from the heat medium supply unit) above the constant temperature, the problem of pressure fluctuation due to heat balance imbalance is more effectively solved.

本発明は、上記液化ガスの気化装置であって、前記充填容器の底面中央部の肉厚が他部よりも薄肉であることを特徴とする。   The present invention is the above liquefied gas vaporizer, characterized in that the thickness of the central portion of the bottom surface of the filling container is thinner than the other portions.

液化ガスなどの充填容器は、耐圧あるいは搬送時等の破損防止のために厚肉の堅牢な金属製の容器が用いられる。一方、本発明が目的とする容器内の液相部あるいは気相部の温度の安定化の観点からは、容器の厚みは極力薄いことが好ましい。本発明は、上記のように、充填容器の底面中央部が、充填容器内部の液相温度の均一化を図る上において重要な部位であり、また充填容器の堅牢性を損なわずに比較的薄肉にすることが可能な部位であるとの知見を基に、容器の底面中央部の肉厚が他部よりも薄肉にして高い伝熱機能の確保を図ったものである。これによって、容器の底面中央部に対して熱媒体を噴射し、さらに迅速に液相の中央部に上昇流を発生させて液相内に対流を形成して液相温度の均一性を確保することが可能となった。特に、容器の底面中央部に対して直角方向の噴射口を有するノズルからの液相の熱媒体を噴射させ、さらに熱媒体の噴流が照射される容器壁面の肉厚を他の部分よりも薄くした場合にあっては、前者によって容器の外壁面での境膜伝熱係数の改善を図るとともに、後者によって熱媒体から容器内の液相部へ伝熱する総括伝熱係数の改善を図って、熱媒体からの容器の壁面へ伝わる熱伝導性を向上させることができる。   As the filling container for the liquefied gas, a thick and strong metal container is used in order to prevent breakage during pressure resistance or transportation. On the other hand, from the viewpoint of stabilizing the temperature of the liquid phase part or the gas phase part in the container, the container is preferably as thin as possible. In the present invention, as described above, the central portion of the bottom surface of the filling container is an important part for achieving a uniform liquid phase temperature inside the filling container, and is relatively thin without impairing the robustness of the filling container. Based on the knowledge that it is a part that can be made, the thickness of the central portion of the bottom surface of the container is made thinner than the other parts to ensure a high heat transfer function. As a result, the heat medium is sprayed onto the central portion of the bottom surface of the container, and further, an upward flow is generated in the central portion of the liquid phase to form convection in the liquid phase to ensure the uniformity of the liquid phase temperature. It became possible. In particular, the liquid phase heat medium from a nozzle having an injection port perpendicular to the center of the bottom surface of the container is injected, and the wall thickness of the container wall to which the jet of the heat medium is irradiated is thinner than other parts. In such a case, the former aims to improve the heat transfer coefficient of the film on the outer wall surface of the container, and the latter aims to improve the overall heat transfer coefficient transferred from the heat medium to the liquid phase in the container. The heat conductivity transmitted from the heat medium to the wall surface of the container can be improved.

本発明は、液化ガスが充填された充填容器から配管送気されて、これと離隔されたガス消費設備に液化ガスを供給する液化ガス供給装置であって、
請求項1〜4のいずれかに記載の気化装置を用い、前記充填容器に充填された液化ガスの気化処理、および/または前記ガス消費設備近傍に設置され前記配管送気された後に再液化して貯蔵された液化ガスの気化処理を行うことを特徴とする。
The present invention is a liquefied gas supply device for supplying a liquefied gas to a gas consuming facility which is supplied with a pipe from a filling container filled with liquefied gas and separated from the container,
Using the vaporization apparatus according to any one of claims 1 to 4, vaporization treatment of the liquefied gas filled in the filling container and / or reliquefaction after being installed in the vicinity of the gas consuming equipment and fed into the pipe. The liquefied gas stored in this way is vaporized.

液化ガス供給装置は、例えば半導体製造プロセスなどにおいて重要な役割を果たすとともに、容器から配管送気されて、これと離隔されたガス消費設備に液化ガスを供給する場合においても、液化ガスの安定した供給が要求される。特に、低蒸気圧の液化ガスの場合、気化装置の設置環境条件や送気開始後の気化熱による供給量の低下などの課題は、従前の液化ガス供給装置では十分に対応することができなかった。本発明は、こうした課題に対して、上記気化装置を用い、充填容器内の液化ガスの気液界面温度の安定化を図り気相圧力つまり送気圧力の安定化を図るもので、これによって、低蒸気圧の液化ガスの場合であっても、プロセス装置に対して安定した送気圧力を確保し、所望の流量を安定的に供給することが可能な液化ガス供給装置を提供することが可能となった。また、容器において気化させて送気された液化ガスを、一旦ガス消費設備であるプロセス装置側で強制的に液化させた後、再度、本発明に係る気化装置を用いて気化させてプロセス装置に送気することによって、安定した送気圧力の確保を図ることが可能となった。   The liquefied gas supply device plays an important role in, for example, a semiconductor manufacturing process and the like, and even when the liquefied gas is supplied to a gas consuming facility that is supplied from a container and separated from the pipe, Supply is required. In particular, in the case of a liquefied gas with a low vapor pressure, problems such as the installation environment conditions of the vaporizer and a decrease in the supply amount due to the heat of vaporization after the start of air supply cannot be adequately addressed by conventional liquefied gas supply devices. It was. In order to solve such problems, the present invention uses the above vaporizer to stabilize the gas-liquid interface temperature of the liquefied gas in the filling container and to stabilize the gas phase pressure, that is, the air supply pressure. Even in the case of liquefied gas with low vapor pressure, it is possible to provide a liquefied gas supply device capable of ensuring a stable air supply pressure to the process device and stably supplying a desired flow rate. It became. In addition, after the liquefied gas that has been vaporized and sent in the container is forcibly liquefied once on the process apparatus side, which is a gas consuming facility, the liquefied gas is again vaporized using the vaporizer according to the present invention to the process apparatus. By supplying air, it became possible to secure a stable air supply pressure.

以上のように、本発明によれば、低蒸気圧の半導体用特殊材料ガスや各種プロセスガスなど液化ガスについても、気相状態で安定的にガス消費設備に送気可能な、エネルギー効率が高く機能的に優れた液化ガスの気化方法、気化装置およびこれを用いた液化ガス供給装置を提供することが可能となった。   As described above, according to the present invention, liquefied gas such as low vapor pressure special material gas for semiconductors and various process gases can be stably supplied to the gas consuming equipment in a gas phase state and has high energy efficiency. It has become possible to provide a liquefied gas vaporization method, a vaporizer, and a liquefied gas supply apparatus using the vaporized gas, which are functionally excellent.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。充填容器の底部および外周部に接するように配設され熱媒体が供給される空間部と、熱媒体を温度制御して該空間部に循環供給する熱媒体供給部と、空間部の底部に近接する空間または該空間に設けられた熱媒体導入管の内部に配設された加温部と、これらを制御する制御部を有するとともに、該制御部において、熱媒体供給部での熱媒体の制御温度および供給流量、加温部に付加する熱量を制御し、充填容器内部の気相圧力が、熱媒体の制御温度における液化ガスの飽和蒸気圧力よりも高くなるように調整する液化ガスの気化装置が基本となる。ここでは、液化ガスとして、HF、CLF、BCL、SiHCL、WF等に代表される低蒸気圧の液化ガスを処理する場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A space that is disposed so as to be in contact with the bottom and the outer periphery of the filling container and to which a heat medium is supplied, a heat medium supply unit that controls the temperature of the heat medium and circulates it into the space, and is close to the bottom of the space And a heating unit disposed inside the heating medium introduction pipe provided in the space and a control unit for controlling them, and in the control unit, control of the heating medium in the heating medium supply unit A liquefied gas vaporizer that controls the temperature, supply flow rate, and amount of heat applied to the heating section, and adjusts the gas phase pressure inside the filling container to be higher than the saturated vapor pressure of the liquefied gas at the control temperature of the heat medium. Is the basis. Here, a case where a low vapor pressure liquefied gas typified by HF, CLF 3 , BCL 3 , SiH 2 CL 2 , WF 6 or the like is treated as the liquefied gas will be described.

<本発明に係る液化ガスの気化装置の基本構成例>
図1は、本発明に係る液化ガスの気化装置(以下「本気化装置」という)の基本構成例を示す概略図である。本気化装置は、主として、液化ガスが充填される充填容器1、その底部1aおよび外周部1bに接するように熱媒体が供給される空間部1cを形成するジャケット2、底部1aの底面中心部M近傍に熱媒体を噴射するノズル3、ノズル3へ熱媒体を供給するための熱媒体導入管4、供給される熱媒体を加熱する浸漬ヒータ5(加温部に相当)、および温度調節された熱媒体を供給する熱媒体供給部6から構成される。充填容器1の上部には圧力センサ(圧力検出部に相当)7が配設され、内部に充填された液化ガスの気相部Gの圧力を検出する。液化ガスは、液体状態で充填口1dから充填容器1に供給され、気化されて導出口1eから気体状態で供出される。これらは制御部(図示せず)によって統括的に制御される。
<Example of basic configuration of vaporizer for liquefied gas according to the present invention>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration example of a liquefied gas vaporizer (hereinafter referred to as “the present vaporizer”) according to the present invention. The vaporizer mainly includes a filling container 1 filled with a liquefied gas, a jacket 2 that forms a space 1c to which a heat medium is supplied so as to be in contact with the bottom 1a and the outer periphery 1b, and a bottom center M of the bottom 1a. A nozzle 3 for injecting a heat medium in the vicinity, a heat medium introduction pipe 4 for supplying the heat medium to the nozzle 3, an immersion heater 5 (corresponding to a heating part) for heating the supplied heat medium, and temperature adjustment It is comprised from the heat medium supply part 6 which supplies a heat medium. A pressure sensor (corresponding to a pressure detection unit) 7 is disposed on the top of the filling container 1 and detects the pressure of the gas phase part G of the liquefied gas filled therein. The liquefied gas is supplied from the filling port 1d to the filling container 1 in a liquid state, vaporized, and supplied from the outlet port 1e in a gaseous state. These are comprehensively controlled by a control unit (not shown).

このとき、冷却ジャケット2の外周および底部と接触するように熱媒体が流通可能な空間部1cを有することによって、充填容器1の周辺から温熱を供給するとともに、充填容器1の底面中心部M近傍に対して直角方向に熱媒体を噴射させることによって、液相部Lの中央部に上昇流を発生させて液相内に対流を形成して、液相温度の均一性を確保することができる。これによって、容器内部の液相部Lから均一に液化ガスを気化させることができ、安定的な液化ガスの供給ができる。また、熱媒体供給部に浸漬ヒータ5を組み込み、供給される熱媒体を加熱することによって、液化ガスの供給量すなわち気化量に応じて液相部Lの液化ガスから奪われる気化熱を、速やかに補填できるので、さらに安定した圧力で液化ガスを供給できる。   At this time, by having the space 1c through which the heat medium can flow so as to be in contact with the outer periphery and the bottom of the cooling jacket 2, the heat is supplied from the periphery of the filling container 1, and the vicinity of the bottom center portion M of the filling container 1 By injecting the heat medium in a direction perpendicular to the liquid phase, an upward flow is generated in the central portion of the liquid phase portion L to form convection in the liquid phase, thereby ensuring the uniformity of the liquid phase temperature. . As a result, the liquefied gas can be uniformly vaporized from the liquid phase portion L inside the container, and a stable liquefied gas can be supplied. In addition, by incorporating the immersion heater 5 in the heat medium supply unit and heating the supplied heat medium, the heat of vaporization deprived from the liquefied gas in the liquid phase part L according to the supply amount of the liquefied gas, that is, the vaporization amount, can be quickly achieved. Therefore, the liquefied gas can be supplied at a more stable pressure.

充填容器1は、図1に例示するように液化ガスを充填口1dから補充が可能な定置式移充填容器を用いる場合以外に、液化ガスを充填した状態で搬送され容器ごと交換して補充する搬送用容器を用いることが可能である。ここで、充填容器1の底面中央部Mの肉厚が他部よりも薄肉であることが好ましい。高い伝熱機能の確保を図り、当該部位に噴射される熱媒体からの温熱を内部の液相部Lの中央部に伝達し、液相内に上昇流を発生させて液相内に対流を形成して液相温度の均一性を確保することを可能とするものである。具体的には、実証の結果、充填容器1の底面の面積の約1/2に相当する円形部の肉厚(直径にして1/√2の円形領域)を、それを取り囲むドーナツ状の底部1aおよび充填容器1の外周部1bの肉厚よりも薄くする構造とすることが好ましいことが判った。   As illustrated in FIG. 1, the filling container 1 is transported in a state filled with liquefied gas and replenished by replacing the entire container, except when a stationary transfer filling container capable of replenishing liquefied gas from the filling port 1 d is used. It is possible to use a transport container. Here, it is preferable that the thickness of the bottom center portion M of the filling container 1 is thinner than other portions. Ensuring a high heat transfer function, transferring the heat from the heat medium injected to the relevant part to the central part of the liquid phase part L in the interior, generating an upward flow in the liquid phase and convection in the liquid phase This makes it possible to ensure the uniformity of the liquidus temperature. Specifically, as a result of the demonstration, the thickness of the circular portion corresponding to about 1/2 of the area of the bottom surface of the filling container 1 (circular region having a diameter of 1 / √2), the donut-shaped bottom portion surrounding it It turned out that it is preferable to make it the structure thinner than the thickness of 1a and the outer peripheral part 1b of the filling container 1. FIG.

また、充填容器1の底部1a側の空間部1cには、熱媒体が噴出する速度を上げるためのノズル3および熱媒体導入管4が設けられ、熱媒体供給部6から供給された熱媒体は、供給口4a、熱媒体導入管4、ノズル3、空間部1cおよび供出口2aを介して熱媒体供給部6に戻る循環流路を形成する。温熱を有する熱媒体がノズル3から噴射され、充填容器1内部の液相の液化ガスに伝熱することによって、気化熱による液相温度の低下を防止することができる。このとき、ノズル3の先端形状を、充填容器1の底部1aの面積の約1/2の大きさのフラットな円形とし、ノズル3とそれに対向する充填容器1の底部1aの間に狭隘部3aを設け、充填容器1の底面中心部M近傍に噴射された恒温流体がこの狭隘部3aを通ることにより、空間部1cの他の部分よりも熱媒体の流速および圧力を上げるような構造にすることが好ましい。   The space 1c on the bottom 1a side of the filling container 1 is provided with a nozzle 3 and a heat medium introduction pipe 4 for increasing the speed at which the heat medium is ejected, and the heat medium supplied from the heat medium supply unit 6 is Then, a circulation flow path is formed that returns to the heat medium supply unit 6 through the supply port 4a, the heat medium introduction pipe 4, the nozzle 3, the space 1c, and the outlet 2a. A heat medium having warm heat is ejected from the nozzle 3 and transfers heat to the liquid phase liquefied gas inside the filling container 1, thereby preventing a decrease in the liquid phase temperature due to the heat of vaporization. At this time, the shape of the tip of the nozzle 3 is a flat circle having a size that is approximately ½ of the area of the bottom 1a of the filling container 1, and the narrow portion 3a is disposed between the nozzle 3 and the bottom 1a of the filling container 1 facing the nozzle 3. The constant temperature fluid sprayed in the vicinity of the center portion M of the bottom surface of the filling container 1 passes through the narrow portion 3a, so that the flow rate and pressure of the heat medium are higher than other portions of the space portion 1c. It is preferable.

次に、こうした構成によって機能する、本気化装置特有の作用・機能について説明する。つまり、本気化装置は、以下のような作用・機能を有している。
(a)充填容器1周辺のジャケット2内部の空間部1cに熱媒体を循環的に供給することによって、充填容器1の外部環境温度の変動に伴う影響を遮断し、供給圧力の変動を防止する。
(b)充填容器1の底面中央部Mに直角に熱媒体を噴射させることによって、充填容器1の外壁面での境膜伝熱係数の改善を図るとともに、さらに熱媒体の噴流が照射される容器壁面の肉厚を他の部分よりも薄くすることによって、熱媒体から充填容器1内部の液相部へ伝熱する総括伝熱係数の改善を図って、熱媒体からの充填容器1の壁面へ伝わる熱伝導性をアップする。
(c)容器内部の液相部の温度を一定にするだけではなく、容器や配管等の周囲温度と液相温度の適正な温度差を形成するとともに、液相部の中心部と周辺部の温度差を作り出し液相内の対流を形成することによって液相表層部と他の液相部との温度の均一性を確保する。前者において、充填容器1のジャケット2内部の空間部1cの熱媒体、つまり、循環熱媒体の制御温度が寄与し、後者において、ノズル3から噴出する熱媒体、つまり、浸漬ヒータ5の制御温度が寄与することから、両者に温度差を設けた非平衡条件を形成することによって、液相表層部の温度維持が可能となる。
(d)底面中央部Mに集中的に熱エネルギーを付加できる構造を採ることにより、底面中心部Mに選択的に熱を補給し液相内の中心部で上昇流を積極的に起こさせるとともに、充填容器1の外周側面からの付加的熱補給はしないように容器外面の熱媒体の流路を設定することによって、液化ガスの液相に積極的な対流を形成させ、充填容器1の壁面を伝って補給された熱を速やかに、気化現象が発生している気液界面部送り込み、液化ガスの気化熱と充填容器1の周囲からの温熱供給量の熱収支バランスの不全を抑制し、液相表面の温度変化に伴う圧力変動を防止することができる。
(e)液化ガスの消費が停止している状態でも、常に液相部の対流を発生させ、気相部の圧力が、容器外周部を循環する熱媒体の温度における該液化ガスの飽和蒸気圧よりも高い圧力に維持することができる。具体的には、容器底面部に噴射される熱媒体に対して付加的に熱を与える加温器を設け、気相部の圧力に連動して付加する熱量を制御する。
Next, functions and functions unique to the present vaporizer that function by such a configuration will be described. That is, this vaporizer has the following actions and functions.
(A) By supplying the heat medium cyclically to the space 1 c inside the jacket 2 around the filling container 1, the influence of fluctuations in the external environment temperature of the filling container 1 is blocked and fluctuations in the supply pressure are prevented. .
(B) By spraying the heat medium at right angles to the bottom center part M of the filling container 1, the film heat transfer coefficient on the outer wall surface of the filling container 1 is improved, and a jet of the heat medium is further irradiated. By making the wall thickness of the container wall thinner than other parts, the overall heat transfer coefficient for transferring heat from the heat medium to the liquid phase inside the filling container 1 is improved, and the wall surface of the filling container 1 from the heat medium Increases the thermal conductivity transmitted to
(C) Not only makes the temperature of the liquid phase part inside the container constant, but also forms an appropriate temperature difference between the ambient temperature and liquid phase temperature of the container and piping, etc. By creating a temperature difference and forming convection in the liquid phase, temperature uniformity between the liquid phase surface layer part and other liquid phase parts is ensured. In the former, the control temperature of the heat medium in the space 1c inside the jacket 2 of the filling container 1, that is, the control temperature of the circulating heat medium contributes, and in the latter, the control temperature of the heat medium ejected from the nozzle 3, that is, the immersion heater 5 is. Since it contributes, the temperature of the liquid phase surface layer can be maintained by forming a non-equilibrium condition in which a temperature difference is provided between them.
(D) By adopting a structure in which heat energy can be intensively applied to the bottom center part M, heat is selectively replenished to the bottom center part M, and an upward flow is actively caused in the center part in the liquid phase. By setting the heat medium flow path on the outer surface of the container so as not to supply additional heat from the outer peripheral side surface of the filling container 1, positive convection is formed in the liquid phase of the liquefied gas, and the wall surface of the filling container 1 The heat replenished through the gas is promptly sent to the gas-liquid interface where the vaporization phenomenon has occurred, the vaporization heat of the liquefied gas and the balance of heat balance between the heat supply from the surroundings of the filling container 1 are suppressed, It is possible to prevent pressure fluctuations accompanying temperature changes on the liquid phase surface.
(E) Even when consumption of the liquefied gas is stopped, convection of the liquid phase portion is always generated, and the pressure of the gas phase portion is the saturated vapor pressure of the liquefied gas at the temperature of the heat medium circulating in the outer periphery of the vessel Higher pressure can be maintained. Specifically, a heater for additionally applying heat to the heat medium sprayed on the bottom surface of the container is provided, and the amount of heat added in conjunction with the pressure in the gas phase is controlled.

〔熱媒体の温熱制御〕
上記(a)〜(d)のような作用・機能を同時に確保するためには、熱媒体供給部6から供給される熱媒体の温熱の総量と充填容器1の底面中央部Mに直角に噴射させる熱媒体の温熱量を管理する必要がある。つまり、熱媒体供給部6から供給される熱媒体の温度および供給量を制御するだけではなく、ノズル3から噴射させる熱媒体の温熱、具体的には熱媒体導入管4の温度および供給量を制御することが重要となる。
[Thermal control of heat medium]
In order to simultaneously secure the functions and functions as described in (a) to (d) above, the total amount of heat of the heat medium supplied from the heat medium supply unit 6 and the bottom center part M of the filling container 1 are injected at right angles. It is necessary to control the amount of heat of the heat medium to be generated. That is, not only the temperature and supply amount of the heat medium supplied from the heat medium supply unit 6 are controlled, but also the temperature of the heat medium ejected from the nozzle 3, specifically, the temperature and supply amount of the heat medium introduction pipe 4 are controlled. It is important to control.

(1)熱媒体供給部6から供給される熱媒体の温熱制御
充填容器1に対して常に周囲から循環的に温熱が提供され、液化ガスの液相温度の均一性を維持するためには、供給される熱媒体の温度が重要な制御対象となる。熱媒体供給部6から充填容器1に供給される熱媒体の温度は、従来は本気化装置から送気する液化ガスの蒸気圧(供給圧力)に応じて、次のように決定されていた。すなわち、図2に示すように、液化ガス固有の温度−飽和蒸気圧曲線において、液化ガスの供給圧力(図2中のPv値)に相当する飽和蒸気圧が得られる液化ガスの液相温度(図2中のTv値)に等しい値に熱媒体の温度は設定されるのが従来の方式であった。これに対して本気化装置は、Tv値よりも低い値Tn[=Tv−α]に設定することを特徴とする。ここで、α値は、例えば3〜6℃程度に設定することが好ましい。
(1) Temperature control of the heat medium supplied from the heat medium supply unit 6 In order to always provide heat to the filling container 1 in a circulating manner from the surroundings, and to maintain the uniformity of the liquid phase temperature of the liquefied gas, The temperature of the supplied heat medium is an important control target. Conventionally, the temperature of the heat medium supplied from the heat medium supply unit 6 to the filling container 1 is determined as follows according to the vapor pressure (supply pressure) of the liquefied gas sent from the present vaporizer. That is, as shown in FIG. 2, in the temperature-saturated vapor pressure curve specific to the liquefied gas, the liquidus temperature of the liquefied gas at which the saturated vapor pressure corresponding to the supply pressure of the liquefied gas (Pv value in FIG. 2) is obtained ( In the conventional method, the temperature of the heat medium is set to a value equal to (Tv value in FIG. 2). On the other hand, the present vaporizer is characterized in that it is set to a value Tn [= Tv−α] lower than the Tv value. Here, the α value is preferably set to about 3 to 6 ° C., for example.

(2)熱媒体導入管4の温度制御
本気化装置では、熱媒体供給部6から充填容器1に供給される熱媒体の温度Tnが、液化ガスの供給圧力を所定の値Pvに保つために必要な液相温度Tvよりもα値分だけ低い値に制御されて、熱媒体供給部6から送り出されてくる。一方、そのように送られてきた熱媒体に付加的に熱を与える加温部(浸漬ヒータ)5は、充填容器1の気相部Gの圧力がPv値になるように連動制御されるので、従来の方式と違って、本気化装置からガス消費設備に送気して液相から気化熱が奪われている場合だけでなく、ガス消費設備に送気していない場合にあっても、充填容器1の底面中心部M近傍に噴射される熱媒体に対して付加的に熱を与えるよう浸漬ヒータ5は作動し続けることになる。本気化装置が送気中である場合と送気停止中である場合の浸漬ヒータ5の動作の違いは、底面中心部M近傍に噴射される熱媒体に対して付加的に熱を与える浸漬ヒータ5からの熱量と作動頻度の差だけである。送気していない時でも浸漬ヒータ5は断続的に作動し続ける。
(2) Temperature control of the heat medium introduction pipe 4 In the present vaporizer, the temperature Tn of the heat medium supplied from the heat medium supply unit 6 to the filling container 1 keeps the supply pressure of the liquefied gas at a predetermined value Pv. The temperature is controlled to a value that is lower than the required liquidus temperature Tv by the α value, and is sent out from the heat medium supply unit 6. On the other hand, the heating part (immersion heater) 5 that additionally gives heat to the heat medium sent in that way is interlocked and controlled so that the pressure of the gas phase part G of the filling container 1 becomes the Pv value. Unlike the conventional method, not only when the vaporization device sends gas to the gas consuming equipment and the heat of vaporization is taken away from the liquid phase, but also when the gas consuming equipment is not sending air, The immersion heater 5 continues to operate so as to additionally apply heat to the heat medium sprayed in the vicinity of the bottom center portion M of the filling container 1. The difference in operation of the immersion heater 5 between when the vaporizer is supplying air and when stopping the supply of air is that the immersion heater that additionally gives heat to the heat medium sprayed near the bottom center portion M. The only difference is the amount of heat from 5 and the operating frequency. Even when not supplying air, the immersion heater 5 continues to operate intermittently.

充填容器1内部の液化ガスの液相内における対流の発生には、気液界面における気化熱による温度の低下に対応した底面中央部Mからの部分的な温熱の付加が重要な制御対象となる。つまり、熱媒体から液化ガスの液相部Lが受ける温熱を底面中央部M付近で大きくなるようにすることにより、図3に示すように、液相部Lの中心部で上昇流Fa、周辺部で下降流Fbとなるような対流を形成させることができ、常にこうした対流パターンとなるように温度制御をするものである。これによって、底部1aで加温された液相部Lは、他の液相部Lよりも暖かくなり軽くなるため中心付近で上昇流Faを形成し、速やかに気化現象を起こしている気液界面Lgに送られ、気液界面Lgに滞留する気化熱によって液相温度が低下している液相部Lを周辺に追いやる形で速やかに上昇してきた暖かい液相部Lと入れ替わることにより気化力の低下を防止し、気相圧力の低下を防ぐように作用する。それと同時に、それまで気液界面Lg付近にあって気化熱を奪われ温度が低下した液相部Lは逆に速やかに外周部に追いやられ、さらに充填容器1の内壁を伝うように底部1a方向に下降流Fbを形成する。このようにして底部1aに送り返された温度が低下した液相部Lは、底部1aにおいて温熱の補充を受けることにより、全体として効率よく充填容器1の周囲を流れる熱媒体Hから温熱を受けることができ、それによって気化熱による蒸気圧の低下を抑制することに寄与する。これにより供給圧力の変動の極めて少ない液化ガスの気化供給装置が実現できる。   For the generation of convection in the liquid phase of the liquefied gas inside the filled container 1, the addition of partial heat from the bottom center M corresponding to the temperature drop due to heat of vaporization at the gas-liquid interface is an important control target. . That is, by increasing the temperature received by the liquid phase portion L of the liquefied gas from the heat medium in the vicinity of the bottom surface central portion M, as shown in FIG. A convection that forms a downward flow Fb can be formed at the portion, and the temperature is controlled so that such a convection pattern is always obtained. As a result, the liquid phase portion L heated at the bottom portion 1a becomes warmer and lighter than the other liquid phase portions L, and therefore, an upward flow Fa is formed near the center, and the gas-liquid interface causing a rapid vaporization phenomenon. Vaporization power is changed by replacing the liquid phase portion L, which is sent to Lg, and the liquid phase temperature, which is lowered by the heat of vaporization staying at the gas-liquid interface Lg, with the warm liquid phase portion L which has rapidly risen to the periphery. It acts to prevent a drop and a drop in gas phase pressure. At the same time, the liquid phase portion L, which has been near the gas-liquid interface Lg and has lost heat of vaporization and has fallen in temperature, is quickly repelled to the outer periphery, and further to the bottom 1a direction along the inner wall of the filling container 1 The downward flow Fb is formed. The liquid phase portion L whose temperature has been sent back to the bottom portion 1a in this way is replenished with heat at the bottom portion 1a, thereby receiving heat from the heat medium H flowing around the filling container 1 efficiently as a whole. It contributes to suppressing the fall of the vapor pressure by the heat of vaporization. As a result, it is possible to realize a vaporized supply apparatus for liquefied gas with very little fluctuation in supply pressure.

本気化装置においては、熱媒体供給部6から供給される熱媒体を、熱媒体導入管4、ノズル3、空間部1cを介して熱媒体供給部6に戻す循環系を形成している。従って、供給される熱媒体の温度は、熱媒体導入管4つまりノズル3では高く、空間部1cでは充填容器1の底部1aで奪われた温熱分だけ温度が低下する。これによって、上記のような液相内での対流の形成を図ることができるが、さらに、ノズル3に通じる熱媒体の流路である熱媒体導入管4に熱媒体に浸漬可能な状態で加温部(浸漬ヒータ)5を配設することが好ましい。気相圧力が低下すると直ちに加温操作を行うことによって、微小変化にも迅速な対応が可能となる。浸漬ヒータ5は、充填容器1内の気相圧力が供給圧力設定値よりも低下する事態になってはじめて作動する。浸漬ヒータ5が作動することにより充填容器1の底部1aに送られる熱媒体が、それまでの熱媒体の温度よりも一時的に温度が高くなり、その結果液化ガスへの入熱量が増えることにより液化ガスの液相温度の低下が抑えられ、ひいては気相圧力の低下が抑えられる。気相圧力が元の圧力に回復するとこの浸漬ヒータ5の作動は停止する。浸漬ヒータ5は、液化ガスの気相圧力をモニタする圧力センサ7からの液化ガス圧力信号8が予め設定された値になるように、温度調節器9によってON/OFF制御ないしPID制御されるようになっている。すなわち、この浸漬ヒータ5は、常時作動するのではなく、気相圧力低下に連動したオン・デマンド制御による制御動作をするようになっている。   In the present vaporizer, a circulation system is formed in which the heat medium supplied from the heat medium supply unit 6 is returned to the heat medium supply unit 6 through the heat medium introduction pipe 4, the nozzle 3, and the space 1c. Accordingly, the temperature of the supplied heat medium is high in the heat medium introduction pipe 4, that is, the nozzle 3, and in the space 1 c, the temperature is lowered by the amount of warm heat taken away by the bottom 1 a of the filling container 1. As a result, the convection in the liquid phase can be formed as described above, but further, the convection can be immersed in the heat medium in the heat medium introduction pipe 4 which is the flow path of the heat medium leading to the nozzle 3. It is preferable to arrange a warm part (immersion heater) 5. As soon as the gas phase pressure drops, a warming operation is performed, so that even a minute change can be quickly dealt with. The immersion heater 5 operates only when the gas phase pressure in the filling container 1 falls below the supply pressure set value. When the submerged heater 5 is operated, the heat medium sent to the bottom 1a of the filled container 1 temporarily becomes higher than the temperature of the heat medium so far, and as a result, the amount of heat input to the liquefied gas increases. A decrease in the liquid phase temperature of the liquefied gas is suppressed, and consequently a decrease in the gas phase pressure is suppressed. When the gas phase pressure is restored to the original pressure, the operation of the immersion heater 5 is stopped. The immersion heater 5 is ON / OFF controlled or PID controlled by the temperature controller 9 so that the liquefied gas pressure signal 8 from the pressure sensor 7 that monitors the gas phase pressure of the liquefied gas becomes a preset value. It has become. That is, the immersion heater 5 does not always operate, but performs a control operation based on on-demand control in conjunction with the gas phase pressure drop.

図4は、本気化装置における圧力挙動を比較説明したものである。図4(B)は、気相圧力に連動した熱媒体の温度制御を施さない場合の圧力挙動を示している。すなわち、気相圧力の変動に連動せずに、単に充填容器1を恒温化するように制御した場合の圧力挙動である。図4(A)は、充填容器1の外周に設けられた空間部1cを循環する熱媒体の温度を、該液化ガスの供給圧力を飽和蒸気圧として発生させる液相温度Tvと同じ温度に制御した上で、液化ガスが送気中に気化熱が液相部Lから奪われることにより液相温度の低下、それに伴う気相圧力が低下した時点で、循環する熱媒体に圧力低下を抑制するために付加的に入熱を加える制御を施した場合の、加熱部の動作パターンとその時の液化ガスの圧力挙動を示している。図4(C)は、本気化装置の温度制御を、充填容器1の外周に設けられた空間部1cを循環する熱媒体に施した場合の、加熱部の動作パターンと液化ガスの圧力挙動を示している。すなわち、熱媒体供給部6から送られてくる熱媒体の温度を上記液相温度Tvよりも低く抑えた上で、液化ガスの供給圧力が所定の値になるように、熱媒体の供給流路中に配設された浸漬ヒータ5で熱媒体に2次的に熱量を付加し制御された場合の、加熱部(浸漬ヒータ5)の動作バターンとその時の液化ガスの圧力挙動を示している。   FIG. 4 is a comparative explanation of pressure behavior in the present vaporizer. FIG. 4B shows the pressure behavior when the temperature control of the heat medium linked to the gas phase pressure is not performed. That is, it is a pressure behavior in the case where control is performed so that the temperature of the filling container 1 is simply kept constant without being interlocked with fluctuations in the gas phase pressure. FIG. 4A shows that the temperature of the heat medium circulating in the space 1c provided on the outer periphery of the filling container 1 is controlled to the same temperature as the liquid phase temperature Tv that generates the supply pressure of the liquefied gas as the saturated vapor pressure. In addition, when the liquefied gas is fed, the heat of vaporization is deprived from the liquid phase portion L, and when the liquid phase temperature is lowered and the gas phase pressure is lowered, the pressure drop is suppressed in the circulating heat medium. Therefore, the operation pattern of the heating part and the pressure behavior of the liquefied gas at that time when additional heat input control is performed are shown. FIG. 4C shows the operation pattern of the heating part and the pressure behavior of the liquefied gas when the temperature control of the vaporizer is applied to the heat medium circulating in the space 1c provided on the outer periphery of the filling container 1. Show. That is, the supply path of the heat medium is set so that the supply pressure of the liquefied gas becomes a predetermined value while keeping the temperature of the heat medium sent from the heat medium supply unit 6 lower than the liquidus temperature Tv. The operation pattern of the heating part (immersion heater 5) and the pressure behavior of the liquefied gas at that time when the amount of heat is secondarily applied to the heat medium and controlled by the immersion heater 5 disposed therein are shown.

(2−1)図4(A)および(B)は、液相温度の制御を機能させた場合と機能させない場合の圧力挙動を比較説明したものである。図4(B)に示すように、液相温度の制御をしない場合には、液化ガスが気化する際に奪われる熱によって供給圧力は時間の経過とともに徐々に低下していくのに対して、図4(A)に示すように、液相温度の制御を行った場合には、多少の変動はするがその変動は液化ガスの供給上問題にならない程度に低い値に抑えられるので、従来問題となっていた供給圧力の低下は生じない。具体的には、液相温度の制御をしない場合では、(Ba)液化ガスが消費されると気化熱による液相温度の低下で時間とともに供給圧力が大きく低下し、(Bb)供給停止後も液相温度の回復は非常に遅いので気相圧力の回復も遅い。一方、液相温度の制御を行った場合では、(Aa)気相圧力に連動して浸漬ヒータ5がON/OFF動作(またはPID動作)をするので圧力変動は殆どなく、(Ab)供給停止中は圧力変動要因がないので浸漬ヒータ5は動作しない。検証試験においては、液相温度の制御を行った場合の供給圧力の変動は、10kPa以下の微小範囲にとどまることが確認された。   (2-1) FIGS. 4A and 4B compare and explain the pressure behavior when the liquid phase temperature control is functioned and when it is not functioned. As shown in FIG. 4 (B), when the liquid phase temperature is not controlled, the supply pressure gradually decreases with the passage of time due to the heat taken away when the liquefied gas is vaporized. As shown in FIG. 4A, when the liquid phase temperature is controlled, there is some fluctuation, but the fluctuation is suppressed to a low value that does not cause a problem in the supply of liquefied gas. The reduction of the supply pressure which has become does not occur. Specifically, in the case of not controlling the liquid phase temperature, (Ba) When the liquefied gas is consumed, the supply pressure greatly decreases with time due to the decrease in the liquid phase temperature due to the heat of vaporization. (Bb) Even after the supply is stopped Since the recovery of the liquid phase temperature is very slow, the recovery of the gas phase pressure is also slow. On the other hand, when the liquid phase temperature is controlled, (Aa) the immersion heater 5 performs ON / OFF operation (or PID operation) in conjunction with the gas phase pressure, so there is almost no pressure fluctuation, and (Ab) supply is stopped. Since there is no pressure fluctuation factor, the immersion heater 5 does not operate. In the verification test, it was confirmed that the fluctuation of the supply pressure when the liquidus temperature was controlled remained in a very small range of 10 kPa or less.

(2−2)図4(C)および(D)は、本気化装置と従来の制御方式におけるオン・デマンド・ヒーティング・システムを採用した場合の圧力挙動を比較説明したものである。図4(D)に示すように、従来の制御方式では、液化ガスの送気を停止した後は、液相表層部以外の液相部Lの温度が低下した状態で安定するのに対して、図4(C)に示すように、本気化装置では、液化ガスの送気を停止した後も加熱状態を維持するので、従来問題となっていた液相温度の低下は生じない。具体的には、図4(D)に示すように、従来の制御方式では、液化ガスの送気状態においては、気相圧力に連動してON/OFF制御(またはPID制御)をするので圧力変動は殆どないが、それでも瞬時に奪われる気化熱とそれよりも緩慢な入熱の連度の違いによって、液相部L全体の温度を平均した温度は徐々に低下し、この状態で液化ガスの送気が停止すると、(Db)液相表層部の温度だけが回復し、その他の大部分の液相温度は回復しない状態で安定化してしまう。一方、本気化装置では、図4(C)に示すように、液化ガスの送気状態においては、(Ca)気相圧力に連動して浸漬ヒータ5がON/OFF動作(またはPID動作)をするので圧力変動および液相温度の低下も殆んどなく、液化ガスの送気を停止した後は、(Cb)気化熱が奪われないが、浸漬ヒータ5の設定温度よりも容器外周部1b側の空間部1cの温度(循環供給される熱媒体の制御温度)が低い非平衡条件のため、浸漬ヒータ5がON/OFF動作(またはPID動作)を継続し、(Da)液相温度をほぼ一定に維持し続ける。検証試験においては、一旦液化ガスの送気を停止した後に再度送気状態にした場合であっても、本気化装置の供給圧力の変動は、10kPa以下の微小範囲にとどまることが確認された。   (2-2) FIGS. 4C and 4D compare and explain the pressure behavior when the on-demand heating system in the vaporizer and the conventional control method is adopted. As shown in FIG. 4D, in the conventional control method, after the supply of the liquefied gas is stopped, the temperature of the liquid phase portion L other than the liquid phase surface layer portion is stabilized in a lowered state. As shown in FIG. 4C, in the present vaporizer, since the heated state is maintained even after the supply of the liquefied gas is stopped, the liquid phase temperature that has been a problem in the prior art does not decrease. Specifically, as shown in FIG. 4D, in the conventional control method, in the liquefied gas supply state, ON / OFF control (or PID control) is performed in conjunction with the gas phase pressure. Although there is almost no fluctuation, the average temperature of the entire liquid phase portion L gradually decreases due to the difference between the heat of vaporization that is instantly taken away and the heat input that is slower than that, and in this state the liquefied gas When the air supply is stopped, only the temperature of the (Db) liquid phase surface layer portion is recovered, and most of the other liquid phase temperatures are stabilized without being recovered. On the other hand, in the present vaporizer, as shown in FIG. 4C, in the liquefied gas supply state, the immersion heater 5 performs ON / OFF operation (or PID operation) in conjunction with the (Ca) gas phase pressure. Therefore, there is almost no pressure fluctuation and no decrease in the liquid phase temperature, and after the liquefied gas supply is stopped, (Cb) the heat of vaporization is not deprived, but the container outer peripheral portion 1b is higher than the set temperature of the immersion heater 5. Because of the non-equilibrium condition where the temperature of the side space 1c (the control temperature of the circulating heat medium) is low, the immersion heater 5 continues the ON / OFF operation (or PID operation), and (Da) the liquidus temperature Keep it almost constant. In the verification test, it was confirmed that the fluctuation of the supply pressure of the vaporizer stayed within a very small range of 10 kPa or less even when the supply of the liquefied gas was once stopped and then returned to the supply state.

また、本気化装置では、このオン・デマンド制御における応答性を高めるために、以下の構成が関連して有効に機能している。
(i)上記オン・デマンド・ヒーティングシステムで追加的に熱を受容した熱媒体を、充填容器1の底部1aに近接し直角に噴射する構造とする。
(ii)熱媒体が底部1aに噴出する速度を上げるために、熱媒体導入管4の末端にノズル3を設ける
(iii)充填容器1の底部1aの肉厚を、それを取り囲むドーナツ状の底面および収納容器の側壁面の肉厚よりも薄くする構造とする。
(iv)ノズル3の先端形状を、フラットな円形とし、ノズル3とそれに対向する底部1aの間に狭隘部3aを設けた構造とする。
Moreover, in this vaporization apparatus, in order to improve the responsiveness in this on-demand control, the following configurations function effectively in relation to each other.
(I) The heat medium additionally receiving heat by the on-demand heating system is configured to be jetted at a right angle close to the bottom 1a of the filling container 1.
(Ii) A nozzle 3 is provided at the end of the heat medium introduction pipe 4 in order to increase the speed at which the heat medium is ejected to the bottom 1a. (Iii) The bottom surface of the doughnut surrounding the thickness of the bottom 1a of the filling container 1 is provided. And it is set as the structure made thinner than the thickness of the side wall surface of a storage container.
(Iv) The tip shape of the nozzle 3 is a flat circle, and the narrow portion 3a is provided between the nozzle 3 and the bottom portion 1a facing it.

なお、充填容器1の内部における対流の形成条件の設定は、予め所定の液化ガスを充填した充填容器1を用い、環境温度、熱媒体の温度・流量、気化させた液化ガスの送気圧力(温度)・流量を指標として対流発生の条件をシミュレーションすることによって、確定することが可能である。また、対流の存在は、上記シミュレーション時に想定することによって検証することも可能であるが、実際に透明な充填容器1によって検証する方法、液面検知センサ(内蔵式や外部からの間接検知式などを含む)による液相部Lの液表面の動きにより検証する方法や、充填容器外周表面の液相上部に相当する位置と液相下部に相当する位置との温度差および対流発生時の測定値の変化を、予め知見として入手することによって検証することが可能である。   The convection formation conditions in the inside of the filling container 1 are set by using the filling container 1 filled with a predetermined liquefied gas in advance, the environmental temperature, the temperature / flow rate of the heat medium, and the supply pressure of the vaporized liquefied gas ( It can be determined by simulating the conditions of convection generation using temperature and flow rate as an index. The existence of convection can also be verified by assuming it at the time of the simulation. However, a method of actually verifying with a transparent filling container 1, a liquid level detection sensor (such as a built-in type or an indirect detection type from the outside) And the temperature difference between the position corresponding to the upper liquid phase and the position corresponding to the lower liquid phase on the outer peripheral surface of the filling container, and the measured value when convection occurs It is possible to verify this change by obtaining in advance as knowledge.

〔本気化装置の第1構成例の変形例〕
図5は、上記本気化装置の第1構成例に対応する変形例であって、浸漬ヒータ5を、熱媒体導入管4の内部ではなく、底部1aに近接する空間部1f(空間部1cの一部)に設けることによって、充填容器1の底面中央部Mに直角に熱媒体を噴射させる機能を確保している。比較的細い熱媒体導入管4を用いることによって、第1構成例におけるノズル3に近い機能を有し、底部1aとの間に浸漬ヒータ5を配設することによって、噴射させる熱媒体の加温を確保することができる。このように簡便な構造によって、第1構成例とほぼ同等の機能を有する本気化装置を構成することができる。
[Modification of First Configuration Example of the Vaporizer]
FIG. 5 shows a modified example corresponding to the first configuration example of the vaporizer described above, in which the immersion heater 5 is disposed not in the heat medium introduction pipe 4 but in the space portion 1f (space portion 1c) close to the bottom portion 1a. By providing it in a part), the function of injecting the heat medium at a right angle to the bottom center part M of the filling container 1 is secured. By using the relatively thin heat medium introduction pipe 4, it has a function close to the nozzle 3 in the first configuration example, and by disposing the immersion heater 5 between the bottom part 1a, heating of the heat medium to be injected Can be secured. With this simple structure, it is possible to configure the vaporizer having substantially the same function as the first configuration example.

<本気化装置の第2構成例>
図6(A)および(B)は、上記本気化装置の第1構成例に対応する発展形であって、充填容器1の底部1aに接するように配設された空間部Saと、充填容器1の外周部に接するように配設され空間部Saと独立した空間部Sbと、熱媒体供給部6から供給された熱媒体が空間部Sbに配設された導入部4bから空間部Sbに導入された後に、空間部Sbに配設された排出口4cから排出される流路Bと、流路Bから供出された熱媒体が空間部Saに配設された熱媒体導入管4aより空間部Saに導入される流路Aを有することを特徴とする。上記図12と同様、図6(A)は、現場据付式の充填容器1の場合を例示し、図6(B)は、搬送式の充填容器1の場合であって、充填容器1の下部に配設されたロードセルWにより重量を測定することによって、内部の液化ガスの残量を把握できる装置を例示する。
<Second configuration example of the vaporizer>
6 (A) and 6 (B) are developed forms corresponding to the first configuration example of the present vaporizer, and a space portion Sa disposed so as to be in contact with the bottom portion 1a of the filling container 1, and a filling container The space portion Sb disposed so as to be in contact with the outer peripheral portion 1 and independent of the space portion Sa, and the heat medium supplied from the heat medium supply portion 6 from the introduction portion 4b disposed in the space portion Sb to the space portion Sb. After being introduced, the flow path B discharged from the discharge port 4c provided in the space portion Sb and the heat medium supplied from the flow path B are separated from the heat medium introduction pipe 4a provided in the space portion Sa. It has the flow path A introduced into the part Sa. Similar to FIG. 12, FIG. 6A illustrates the case of the field-installed filling container 1, and FIG. 6B illustrates the case of the transport-type filling container 1, and the lower part of the filling container 1. The apparatus which can grasp | ascertain the residual amount of liquefied gas inside by measuring a weight with the load cell W arrange | positioned in FIG.

第1構成例では一体であった空間部1cを、役割の相違からそれぞれ独立した空間部Saと空間部Sbを形成したものである。また、熱媒体供給部6から供給された熱媒体が、空間部Sbを介して空間部Sbに導入され、浸漬ヒータ5によって加温された後ノズル3によって噴射することによって、充填容器1の底部1aに集中的に入熱する。こうした構成によって、次のような作用や機能をえることができる。
(i)独立した空間とすることによって、各空間部Sa,Sbの独立した温度制御が容易となり、制御精度を上げることができ、同一熱媒体を用いて小さな温度差を正確に制御することができる。これによって、充填容器1や送気用の配管等の周囲温度と液相温度の適正な温度差を形成するとともに、液相部Lの中心部と周辺部の温度差を作り出し液相内の対流を形成することによって液相表層部と他の液相部との温度の均一性を確保することができる。
(ii)先に温度制御された熱媒体を空間部Saに導入し、供出された熱媒体を空間部Sbに導入して加温することによって、供出時に温度低下が生じた熱媒体を加温して、該制御温度よりも高い一定温度の熱媒体として容器の底部に照射することができる。
In the first configuration example, the space portion 1c that is integrated is formed with a space portion Sa and a space portion Sb that are independent from each other due to the difference in roles. In addition, the heat medium supplied from the heat medium supply unit 6 is introduced into the space Sb through the space Sb, heated by the immersion heater 5 and then sprayed by the nozzle 3, whereby the bottom of the filling container 1. Heat is concentrated on 1a. With this configuration, the following actions and functions can be obtained.
(I) By using independent spaces, independent temperature control of each of the space portions Sa and Sb is facilitated, the control accuracy can be increased, and a small temperature difference can be accurately controlled using the same heat medium. it can. As a result, an appropriate temperature difference between the ambient temperature and the liquid phase temperature of the filling container 1 and the piping for supplying air is formed, and a temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the liquid phase portion L is created to convection in the liquid phase. By forming the film, the temperature uniformity between the liquid phase surface layer part and the other liquid phase part can be ensured.
(Ii) Introducing the heat medium whose temperature has been previously controlled into the space part Sa and introducing the supplied heat medium into the space part Sb to heat the heat medium, which has caused a temperature drop during the supply. Thus, the bottom of the container can be irradiated as a heat medium having a constant temperature higher than the control temperature.

〔本気化装置の第2構成例の変形例〕
(1)図7は、上記本気化装置の第2構成例に対応する1つの変形例であって、充填容器1の外周部に接するように配設された空間部Sbの外周を、充填容器1の底部1aに接するように配設された空間と一体となる空間部Saが覆うように配設される。空間部Sbに対して充填容器1の周辺環境温度の影響をなくすことができ、より正確に空間部Sbの温度制御を行うことができる。
[Modification of Second Configuration Example of the Vaporizer]
(1) FIG. 7 is a modification corresponding to the second configuration example of the present vaporizer, in which the outer periphery of the space Sb disposed so as to be in contact with the outer periphery of the filling container 1 is filled with the filling container. The space portion Sa integrated with the space disposed so as to be in contact with the bottom portion 1a of the first cover portion 1a is disposed so as to cover it. The influence of the ambient environment temperature of the filling container 1 on the space Sb can be eliminated, and the temperature control of the space Sb can be performed more accurately.

(2)図8は、上記本気化装置の第2構成例に対応する他の変形例であって、空間部Sbの外周を空間部Saが覆うように配設され、底部1aの底面中心部M近傍まで空間部Sbが形成されるとともに、空間部Saの内部に熱媒体導入管4が配設される。図7の構成以上に、空間部Sbに対して充填容器1の周辺環境温度の影響をなくすことができるとともに、ノズル3からの熱媒体を底部1aの底面中心部Mのより狭い範囲で噴射することができることによって、充填容器1の底部1aにさらに集中的に入熱することができ、液相部Lの中心部と周辺部の温度差を精度よく作り出し液相内の対流を形成することによって液相表層部と他の液相部との温度の高い均一性を確保することができる。   (2) FIG. 8 is another modified example corresponding to the second configuration example of the present vaporizer, and is disposed so that the outer periphery of the space portion Sb is covered with the space portion Sa, and the bottom center portion of the bottom portion 1a. A space Sb is formed up to the vicinity of M, and a heat medium introduction pipe 4 is disposed inside the space Sa. More than the configuration of FIG. 7, the influence of the ambient temperature of the filling container 1 on the space Sb can be eliminated, and the heat medium from the nozzle 3 is injected in a narrower range of the bottom center portion M of the bottom 1a. By being able to heat input more intensively to the bottom 1a of the filling container 1, by accurately creating the temperature difference between the central part and the peripheral part of the liquid phase part L and forming convection in the liquid phase High uniformity in temperature between the liquid phase surface layer part and the other liquid phase part can be ensured.

<本発明に係る液化ガス供給装置の構成例>
上記気化装置は、例えば半導体製造プロセスなどにおいて液化ガスが充填された充填容器から配管送気されて、これと離隔されたガス消費設備に液化ガスを供給する液化ガス供給装置に用いられる。ここで、充填容器に充填された液化ガスの気化処理、および/またはガス消費設備近傍に設置され配管送気された後に再液化して貯蔵された液化ガスの気化処理に用いられる。
<Configuration example of liquefied gas supply device according to the present invention>
The vaporizer is used in, for example, a liquefied gas supply apparatus for supplying a liquefied gas to a gas consuming facility that is supplied with a pipe from a filling container filled with a liquefied gas in a semiconductor manufacturing process or the like. Here, it is used for the vaporization process of the liquefied gas filled in the filling container and / or the vaporization process of the liquefied gas stored in the vicinity of the gas consuming equipment and re-liquefied after being supplied to the piping.

図9(A)は、こうした気化装置を用いた本発明に係る液化ガス供給装置(以下「本供給装置」という)の基本構成例(第1構成例)を示す概略図である。低蒸気圧液化ガスを安定的に気化させ、供給配管20を介してガス消費設備(プロセス装置)30への圧力の変動のない供給を実現するものである。本気化装置では、低蒸気圧液化ガスが充填された容器1が、上記気化装置を有する液化ガス供給ユニット10に着脱できるようになっている。この液化ガス供給ユニット10を用いることにより、従来、蒸気圧がもともと低いがために気化熱による液相温度低下による供給圧力の減退により困難であった低蒸気圧液化ガスの長時間連続供給が可能となる。ここで、プロセス装置30は、半導体製造プロセスではCVDやPVDなどのプロセスチャンバ31と、これに所定の圧力や流量を調整して供給するガス制御ユニット32などを有している。   FIG. 9A is a schematic diagram showing a basic configuration example (first configuration example) of a liquefied gas supply device (hereinafter referred to as “the present supply device”) according to the present invention using such a vaporizer. The low vapor pressure liquefied gas is stably vaporized, and supply without fluctuation of pressure to the gas consuming equipment (process device) 30 through the supply pipe 20 is realized. In this vaporizer, the container 1 filled with the low vapor pressure liquefied gas can be attached to and detached from the liquefied gas supply unit 10 having the vaporizer. By using this liquefied gas supply unit 10, low vapor pressure liquefied gas can be continuously supplied over a long period of time, which has been difficult due to a decrease in supply pressure due to a decrease in liquid phase temperature due to heat of vaporization because the vapor pressure is originally low. It becomes. Here, in the semiconductor manufacturing process, the process apparatus 30 includes a process chamber 31 such as CVD and PVD, and a gas control unit 32 that adjusts and supplies a predetermined pressure and flow rate thereto.

充填容器1に充填された液化ガスは、液化ガス供給ユニット10によって気化される。気体状態となった液化ガスは、供給配管20を介してプロセス装置30に送気される。なお、導入された液化ガスを含むプロセス装置30からの排ガスは、排ガス処理装置(図示せず)を介して排出される。本供給装置では、気化熱による液相の温度低下による圧力減退が非常に少ないことより、従来の方式では困難であった低蒸気圧液化ガスの室温以下の温度での気化供給も可能となる。この室温以下の温度の液化ガス蒸気供給方式が採用できることにより、従来、低蒸気圧液化材料を気化して送る供給系において問題となる供給配管20内での再液化問題は発生せず、安定した送気圧力を確保し再液化による配管腐蝕といった問題のない供給が可能となる。   The liquefied gas filled in the filling container 1 is vaporized by the liquefied gas supply unit 10. The liquefied gas in a gaseous state is sent to the process device 30 via the supply pipe 20. In addition, the exhaust gas from the process apparatus 30 containing the introduced liquefied gas is discharged through an exhaust gas treatment apparatus (not shown). In this supply apparatus, since the pressure decrease due to the temperature drop of the liquid phase due to the heat of vaporization is very small, it is possible to vaporize and supply the low vapor pressure liquefied gas at a temperature below room temperature, which is difficult with the conventional method. By adopting this liquefied gas vapor supply system at a temperature below room temperature, the problem of reliquefaction in the supply pipe 20 that has been a problem in the supply system that vaporizes and sends the low vapor pressure liquefied material is stable and stable. The supply pressure can be ensured and there is no problem of pipe corrosion due to reliquefaction.

本供給装置は、さらに、図9(B)に示すように、2セットの液化ガス供給ユニット11,12を有する構成とすることができる。基本的に、図9(A)に示す構成と同じであるが、液化ガス供給ユニット11,12を2セット有しているので、この2セットを交互に切換えながら供給することにより、供給中の液化ガス供給ユニット11の充填容器11a内の液化ガスの残量が残り少なくなった時点で、それまでに恒温化されていた待機中の液化ガス供給ユニット12にガス供給を切換えることにより、充填容器の交換度に一時停止する必要なく、連続的に液化ガスの供給を行うことができる。   The supply apparatus can further include two sets of liquefied gas supply units 11 and 12 as shown in FIG. 9B. Basically, the configuration is the same as that shown in FIG. 9A. However, since there are two sets of the liquefied gas supply units 11 and 12, by supplying these two sets while switching them alternately, When the remaining amount of the liquefied gas in the filling container 11a of the liquefied gas supply unit 11 is reduced, the gas supply is switched to the standby liquefied gas supply unit 12 that has been kept at a constant temperature until then, The liquefied gas can be continuously supplied without having to temporarily stop every exchange.

こうした構成を有する本供給装置は、以下の条件において機能するという特徴がある。つまり、本供給装置においては、上記の気化装置が有する機能を有効に生かすことによって、各部の設定温度(制御温度を含む)を非常に精度よく調整し維持することができる。以下、図9(A)に基づき説明する。なお、下記に示したプロセスおよび温度等の条件は、本供給装置が多く用いられる例示であり、これに限定されないことはいうまでもない。   This supply apparatus having such a configuration is characterized by functioning under the following conditions. That is, in this supply apparatus, the set temperature (including the control temperature) of each part can be adjusted and maintained with high accuracy by effectively utilizing the functions of the vaporizer. Hereinafter, a description will be given based on FIG. It should be noted that the conditions such as the process and temperature described below are examples in which the present supply apparatus is often used, and it is needless to say that the conditions are not limited thereto.

(a)熱媒体供給部6における熱媒体の制御温度は、低蒸気圧液化ガスの供給配管20の途上ないしプロセス装置30の接ガス部での再液化を防止する観点より、供給配管20およびプロセス装置30が置かれている環境温度(半導体プロセスであればクリーンルームの室温となる)その温度の変動幅の最低温度よりも、さらに低い温度に設定することができる。   (A) The control temperature of the heat medium in the heat medium supply unit 6 is determined from the viewpoint of preventing re-liquefaction in the middle of the low vapor pressure liquefied gas supply pipe 20 or in the gas contact part of the process device 30. The ambient temperature in which the apparatus 30 is placed (the room temperature of the clean room is a semiconductor process). The temperature can be set to be lower than the lowest temperature of the fluctuation range of the temperature.

(b)半導体プロセスにおいて、クリーンルームの室温の変動幅は通常23±1〜2℃に収められているので、熱媒体の制御温度は、再液化のリスクに対する十分な裕度をもった13℃程度にすることが好ましい。その上で、熱媒体供給系に組み込まれる浸漬ヒータ5の作動を、充填容器1の気相部Gの圧力が、この熱媒体供給部6から送りだされてくる熱媒体の温度、すなわち、前述の13℃よりも高い温度で、かつ、配管およびプロセス装置30の置かれた環境温度の下限値よりも常に下回る温度、具体的に半導体工場の場合には15〜16℃、における該液化ガスの飽和蒸気圧に設定することができる。   (B) In the semiconductor process, the fluctuation range of the room temperature of the clean room is normally kept within 23 ± 1 to 2 ° C. Therefore, the control temperature of the heat medium is about 13 ° C. with sufficient tolerance for the risk of reliquefaction. It is preferable to make it. After that, the operation of the immersion heater 5 incorporated in the heat medium supply system is performed by the pressure of the gas phase part G of the filling container 1 being the temperature of the heat medium sent out from the heat medium supply part 6, that is, the above-mentioned. Of the liquefied gas at a temperature higher than 13 ° C. and always lower than the lower limit of the environmental temperature where the piping and the process equipment 30 are placed, specifically 15 to 16 ° C. in the case of a semiconductor factory. Saturated vapor pressure can be set.

(c)このような温度設定にすることにより、該液化ガスの供給が停止している状態でも充填容器1の環境温度が液相部Lの目標温度よりも低いために、熱媒体供給系内に配設された浸漬ヒータ5は、ガス供給停止中でも間歇的に作動することとなり、充填容器1内の液相部Lでの対流が継続して形成され、液化ガスの送気が常時持続されることとなる。この結果、低蒸気圧液化ガスの場合に、従来方式では十分に対応できなかった制御の対象である「気液界面の液相表層部のみ温度」を目標値とすることができ、従来方式の課題であった「他の部分がそれよりも低い温度であっても見かけ上の気相部Gの圧力が回復しているためヒータ作動が停止し、そのため液相全体のエネルギーが十分回復せず、従って、供給再開時に供給圧力がどうしても異常低下しやすい」という問題点は解消されることになる。   (C) By setting the temperature as described above, the environmental temperature of the filling container 1 is lower than the target temperature of the liquid phase portion L even when the supply of the liquefied gas is stopped. The submerged heater 5 disposed intermittently operates even when the gas supply is stopped, and convection is continuously formed in the liquid phase portion L in the filling container 1 so that the supply of the liquefied gas is continuously maintained. The Rukoto. As a result, in the case of low vapor pressure liquefied gas, it is possible to set the target temperature to “the temperature of the liquid phase surface layer at the gas-liquid interface”, which is a target of control that could not be adequately handled by the conventional method. The problem was that even if the temperature of the other part was lower than that, the heater operation stopped because the apparent pressure in the gas phase G had recovered, and the energy of the entire liquid phase was not fully recovered. Therefore, the problem that the supply pressure is apt to be abnormally lowered when the supply is resumed is solved.

(d)充填容器1の外周に循環させる熱媒体の温度を液化ガスの液相部Lの目標温度よりも低く抑えることの別の効用として、供給停止時にそれまでの供給中にフル稼働状態の浸漬ヒータ5によって熱媒体に蓄積された熱慣性により、浸漬ヒータ5の動作停止後も、液化ガスにしばらく熱を補給し続けることができることから、液相温度のオーバーシュート現象を抑制するという効果もある。   (D) As another effect of suppressing the temperature of the heat medium circulated around the outer periphery of the filling container 1 to be lower than the target temperature of the liquid phase portion L of the liquefied gas, when the supply is stopped, The heat inertia accumulated in the heat medium by the immersion heater 5 allows the liquefied gas to be replenished with heat for a while after the operation of the immersion heater 5 is stopped. is there.

〔本供給装置の第2構成例〕
図10(A)および(B)は、上記本供給装置の第1構成例のそれぞれに対応する発展形であって、遠隔の1次液化ガス供給ユニット13から供給配管20aを経由して液化ガスを液相で2次液化ガス供給装置10(または11,12)に補給できるようにしたものである。図10(A)に示すように、1次液化ガス供給ユニット13に、液圧送用ガス(例えば、窒素などの不活性ガス)13bを供給することによって、充填容器13aに充填された液相の液化ガスを液体状態のまま、2次液化ガス供給ユニット10に圧送される。圧送された液化ガスは、2次液化ガス供給ユニット11において用いられた上記気化装置によって、供給配管20bを介してプロセス装置30に送気される。
[Second configuration example of the supply device]
10 (A) and 10 (B) are developed versions corresponding to the first configuration example of the supply apparatus, and the liquefied gas is supplied from the remote primary liquefied gas supply unit 13 via the supply pipe 20a. Can be replenished to the secondary liquefied gas supply device 10 (or 11, 12) in a liquid phase. As shown in FIG. 10A, the liquid phase filled in the filling container 13a is supplied to the primary liquefied gas supply unit 13 by supplying a liquid pressure feeding gas (for example, an inert gas such as nitrogen) 13b. The liquefied gas is pumped to the secondary liquefied gas supply unit 10 in a liquid state. The liquefied gas sent under pressure is supplied to the process device 30 via the supply pipe 20b by the vaporizer used in the secondary liquefied gas supply unit 11.

従前の低蒸気圧液化ガスを気化して送る供給系では、供給配管内を流れるガスは、供給圧力が非常に低いだけでなく飽和蒸気圧に近い蒸気であり、配管周囲の温度変化の影響を受けやすいため、複数の環境温度領域を通過する長距離配管での供給は困難である。従って、これら低蒸気圧の液化ガス供給装置は、必然的にプロセス装置と同一の空調環境下に設置されるのが普通である。プロセス装置が半導体製造装置の場合には、半導体消費設備が置かれたクリーンルーム内に低蒸気圧の液化ガス供給装置は置かれることになる。従って、本供給装置のように、1次液化ガス供給ユニット13の充填容器13aの交換を2次液化ガス供給ユニット10よりも遠隔から充填できることは、クリーンルームのような閉鎖空間での危険な液化ガスの交換作業を排除できるため、ガス供給設備の安全設計上、および作業効率の向上といった面よりメリットが大きい。また、上記本供給装置の第1構成例と同様、図10(B)に示すように、2セットの液化ガス供給ユニット11,12を有する構成とすることができる。   In a conventional supply system that vaporizes and sends low-vapor-pressure liquefied gas, the gas flowing in the supply pipe is not only very low in supply pressure but also close to saturation vapor pressure, and is affected by temperature changes around the pipe. Since it is easy to receive, supply with long distance piping which passes through a plurality of environmental temperature regions is difficult. Therefore, these low vapor pressure liquefied gas supply devices are normally installed in the same air-conditioning environment as the process devices. When the process apparatus is a semiconductor manufacturing apparatus, a liquefied gas supply apparatus with a low vapor pressure is placed in a clean room where semiconductor consumption equipment is placed. Therefore, the replacement of the filling container 13a of the primary liquefied gas supply unit 13 as in this supply device can be performed remotely from the secondary liquefied gas supply unit 10 because it is a dangerous liquefied gas in a closed space such as a clean room. Therefore, there is a great merit in terms of safety design of the gas supply equipment and improvement of work efficiency. Further, as in the first configuration example of the supply device, as shown in FIG. 10B, a configuration having two sets of liquefied gas supply units 11 and 12 can be adopted.

〔本供給装置の第3構成例〕
図11(A)および(B)は、上記本供給装置の第2構成例のそれぞれに対応する構成をさらに発展させた装置であって、1次液化ガス供給ユニット13から供給配管20aを経由して2次液化ガス供給ユニット10(および12)に対して液化ガスの遠隔補充を気体状態で行うものである。第2構成例の場合は、液体状態で行っているところ、第3構成例に係る本供給装置では、気相状態で送られてきた液化ガスを、プロセス装置30の近傍に置かれた2次液化ガス供給ユニット11で一旦再液化して液化状態で貯蔵し、液相として貯蔵し液化ガスを上記気化装置によって再度気化し、供給配管20bを介して気体状態でプロセス装置30まで送気する液化ガス供給装置である。
[Third configuration example of the supply device]
FIGS. 11A and 11B are devices obtained by further developing the configuration corresponding to each of the second configuration examples of the supply device, and are supplied from the primary liquefied gas supply unit 13 via the supply pipe 20a. The secondary liquefied gas supply unit 10 (and 12) is remotely replenished with liquefied gas in a gaseous state. In the case of the second configuration example, it is performed in a liquid state. In this supply device according to the third configuration example, the liquefied gas sent in the gas phase state is placed in the vicinity of the process device 30. The liquefied gas is supplied again by the liquefied gas supply unit 11 and stored in a liquefied state. The liquefied gas is stored again as a liquid phase, vaporized again by the vaporizer, and sent to the process apparatus 30 in a gaseous state via the supply pipe 20b. It is a gas supply device.

具体的には、図11(A)に示すように、1次液化ガス供給ユニット13によって、充填容器13aに充填された液化ガスが気化される。気体状態となった液化ガスは、供給配管20aを介して2次液化ガス供給ユニット10(または11,12)に送気される。送気された液化ガスは、2次液化ガス供給ユニット10(または11,12)において、再液化手段(図示せず)によって再度液化させ、貯蔵手段(図示せず)によって液体状態で貯蔵される。貯蔵された液化ガスは、気化手段(図示せず)によって気化される。気体状態となった液化ガスは、供給配管20bを介してプロセス装置30に送気される。なお、導入された液化ガスを含むプロセス装置30からの排ガスは、排ガス処理装置(図示せず)を介して排出される。液化ガスメーカから納入される充填容器1Dの場合は、その取付け取外し作業は、もっぱら1次液化ガス供給ユニット13でしか行なわないので、一般作業員の働いているプロセス装置30の置かれた場所(半導体製造プロセスであればクリーンルーム内)では、配管の大気開放という危険な作業は行わなくて済む。そのため、従来は不可能であった低蒸気圧液化ガスも含めた全ての液化ガスの作業場(クリーンルームなど)からの完全分離、集中供給が可能となり、安全性の飛躍的増大と作業の効率化を図ることができる。   Specifically, as shown in FIG. 11A, the liquefied gas filled in the filling container 13a is vaporized by the primary liquefied gas supply unit 13. The liquefied gas in a gaseous state is sent to the secondary liquefied gas supply unit 10 (or 11, 12) via the supply pipe 20a. The supplied liquefied gas is liquefied again by the reliquefaction means (not shown) in the secondary liquefied gas supply unit 10 (or 11, 12) and stored in a liquid state by the storage means (not shown). . The stored liquefied gas is vaporized by vaporizing means (not shown). The liquefied gas in a gaseous state is sent to the process device 30 via the supply pipe 20b. In addition, the exhaust gas from the process apparatus 30 containing the introduced liquefied gas is discharged through an exhaust gas treatment apparatus (not shown). In the case of the filling container 1D delivered from the liquefied gas manufacturer, the installation / removal operation is performed only by the primary liquefied gas supply unit 13, and therefore the place where the process apparatus 30 where the general worker works (semiconductor) In the case of a manufacturing process, in a clean room, the dangerous work of opening the piping to the atmosphere does not have to be performed. This makes it possible to completely separate and centrally supply all liquefied gas, including low vapor pressure liquefied gas, from the workplace (clean room, etc.), which was impossible in the past, dramatically increasing safety and improving work efficiency. Can be planned.

2次液化ガス供給ユニット10は、1次液化ガス供給ユニット13および供給配管20aから送気された気体状態の液化ガスを再度液化して一旦液体状態の液化ガスとして貯蔵する機能と、一旦貯蔵した液化ガスを再度気化させ気体状態でプロセス装置30に送気する機能を有している。本供給装置においては、液化手段、貯蔵手段および上述気化装置を用いることによって、こうした機能を確保することができる。また、上記本供給装置の第1,2構成例と同様、図11(B)に示すように、2セットの液化ガス供給ユニット11,12を有する構成とすることができる。   The secondary liquefied gas supply unit 10 once liquefied the liquefied gas in the gas state fed from the primary liquefied gas supply unit 13 and the supply pipe 20a and once stored as a liquefied gas in the liquid state. It has a function of vaporizing the liquefied gas again and supplying it to the process apparatus 30 in a gaseous state. In this supply apparatus, such a function can be ensured by using the liquefying means, the storage means, and the above-described vaporizing apparatus. Further, similarly to the first and second configuration examples of the supply device, as shown in FIG. 11B, a configuration having two sets of liquefied gas supply units 11 and 12 can be adopted.

上記においては、主として半導体あるいはFPD製造プロセスに用いる半導体用特殊ガスなどの液化ガスの気化方法、気化装置およびこれを用いた液化ガス供給装置について述べたが、本発明は、こうしたエレクトロニクス用液化ガスに限られず、各種プロセス用の液化ガスあるいは各種液体の熱処理プロセスなどに適用することができる。また、複数の温度条件を必要とする場合に、対応する温度の冷媒のみを供給する装置としても有用であり、特に複数の温度条件において熱処理を必要とする製造プロセスに対しては有用である。例えば、ガスの吸着処理や精製処理などのプロセスにおける冷却・加熱の切換えに用いられる処理手段などが該当する。   In the above description, a method for vaporizing a liquefied gas such as a semiconductor or special gas for semiconductors used in a semiconductor or FPD manufacturing process, a vaporizer, and a liquefied gas supply device using the method have been described. The present invention is not limited, and can be applied to liquefied gas for various processes or heat treatment processes for various liquids. Further, when a plurality of temperature conditions are required, it is useful as an apparatus that supplies only a refrigerant having a corresponding temperature, and is particularly useful for a manufacturing process that requires heat treatment under a plurality of temperature conditions. For example, a processing means used for switching between cooling and heating in a process such as gas adsorption processing and purification processing is applicable.

本発明に係る気化装置(本気化装置)の基本構成例を示す概略図Schematic which shows the basic structural example of the vaporization apparatus (this vaporization apparatus) which concerns on this invention 液化ガスの温度−飽和蒸気圧線を例示する説明図Explanatory drawing illustrating temperature-saturated vapor pressure line of liquefied gas 本気化装置における充填容器内部の液相内における対流を例示する説明図Explanatory drawing which illustrates the convection in the liquid phase inside the filling container in this vaporizer 本気化装置における圧力挙動を例示する説明図Explanatory drawing illustrating pressure behavior in this vaporizer 本気化装置の第1構成例の変形例を示す説明図Explanatory drawing which shows the modification of the 1st structural example of this vaporization apparatus. 本気化装置の第2構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the 2nd structural example of this vaporization apparatus. 本気化装置の第2構成例の変形例を示す説明図Explanatory drawing which shows the modification of the 2nd structural example of this vaporization apparatus. 本気化装置の第2構成例の変形例を示す説明図Explanatory drawing which shows the modification of the 2nd structural example of this vaporization apparatus. 本発明に係る液化ガス供給装置(本供給装置)の基本構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the basic structural example of the liquefied gas supply apparatus (this supply apparatus) which concerns on this invention 本供給装置の第2構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the 2nd structural example of this supply apparatus. 本供給装置の第3構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the 3rd structural example of this supply apparatus. 従来技術に係る液化ガス気化装置を例示する概略図Schematic illustrating a liquefied gas vaporizer according to the prior art 従来技術に係る液化ガス供給装置を例示する概略図Schematic illustrating a liquefied gas supply apparatus according to the prior art

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1B 充填容器
1a 底部
1b 外周部
1c,Sa,Sb 空間部
1d 充填口
1e 導出口
2 ジャケット
2a 供出口
3 ノズル
3a 狭隘部
4 熱媒体導入管
5 浸漬ヒータ(加温部)
6 熱媒体供給部
7 圧力センサ
8 液化ガス圧力信号
9 温度調節器
10〜13 液化ガス供給ユニット
20,20a,20b 供給配管
30 ガス消費設備(プロセス装置)
A,B 流路
G 気相部
L 液相部
M 底面中心部
1, 1A, 1B Filling container 1a Bottom 1b Outer peripheral part 1c, Sa, Sb Space 1d Filling port 1e Outlet 2 Jacket 2a Outlet 3 Nozzle 3a Narrow part 4 Heat medium introduction pipe 5 Immersion heater (heating part)
6 Heat medium supply section 7 Pressure sensor 8 Liquefied gas pressure signal 9 Temperature controller 10-13 Liquefied gas supply unit 20, 20a, 20b Supply piping 30 Gas consumption equipment (process device)
A, B Channel G Gas phase part L Liquid phase part M Bottom center

Claims (9)

液相と気相が共存する状態で収納されている液化ガスの充填容器から、該気相部の液化ガスをその消費設備に送気する液化ガスの気化方法であって、
前記充填容器の底部および外周部に接するように配設された空間部に、温度制御された熱媒体を循環的に供給するとともに、
前記液化ガスを送気する状態と送気を停止する状態のいずれにおいても、前記空間部の底部に近接する空間または該空間に設けられた熱媒体導入管の内部に配設された加温部に付加する熱量を制御することによって、前記充填容器内部の気相圧力が、前記熱媒体の制御温度における前記液化ガスの飽和蒸気圧力よりも高くなるように調整することを特徴とする液化ガスの気化方法。
A method for vaporizing a liquefied gas, wherein a liquefied gas in a gas phase portion is sent to a consuming facility from a liquefied gas filling container stored in a state where the liquid phase and the gas phase coexist,
A temperature-controlled heat medium is circulated in a space disposed so as to be in contact with the bottom and outer periphery of the filling container,
In both the state of supplying the liquefied gas and the state of stopping the supply of air, a heating unit disposed in a space close to the bottom of the space or in a heat medium introduction pipe provided in the space By adjusting the amount of heat applied to the liquefied gas, the gas phase pressure inside the filling container is adjusted to be higher than the saturated vapor pressure of the liquefied gas at the control temperature of the heat medium. Vaporization method.
液相と気相が共存する状態で収納されている液化ガスの充填容器から、該気相部の液化ガスをその消費設備に送気する液化ガスの気化方法にあって、
前記充填容器の底部と外周部の各々に接するように配設された2つの独立した空間部Sa,Sbに、温度制御された熱媒体を循環的に供給するとともに、
前記液化ガスを送気する状態と送気を停止する状態のいずれにおいても、前記底部に接する空間部Saに供給される熱媒体を、該空間部Saの内部または空間部Saに内設された熱媒体導入管の内部に配設された加温部に付加する熱量を制御することによって、前記充填容器内部の気相圧力が、前記熱媒体の制御温度における前記液化ガスの飽和蒸気圧力よりも高くなるように調整することを特徴とする液化ガスの気化方法。
In a method for vaporizing a liquefied gas, a liquefied gas filled from a liquefied gas container stored in a state where the liquid phase and the gas phase coexist are sent to the consuming equipment.
A temperature-controlled heat medium is circulated to two independent spaces Sa and Sb arranged so as to be in contact with each of the bottom and the outer periphery of the filling container,
In both the state of supplying the liquefied gas and the state of stopping the supply of air, a heat medium supplied to the space portion Sa in contact with the bottom portion is installed in the space portion Sa or in the space portion Sa. By controlling the amount of heat applied to the heating unit disposed inside the heat medium introduction pipe, the gas phase pressure inside the filling container is higher than the saturated vapor pressure of the liquefied gas at the control temperature of the heat medium. A method for vaporizing a liquefied gas, wherein the gas is adjusted to be high.
前記熱媒体導入管の内部に設けられた前記加温部によって加温され、該熱媒体導入管から供出される熱媒体を、前記充填容器の底部の内の中心部に選択的に照射することにより充填容器中心部での液化ガスへの入熱を他の底部よりも上昇させて、前記液相内に液相中心部で上昇、液相の外周部で下降する対流を発生させることを特徴とする請求項1または2記載の液化ガスの気化方法。   The center of the bottom of the filling container is selectively irradiated with the heating medium heated by the heating unit provided inside the heating medium introduction pipe and delivered from the heating medium introduction pipe. To increase the heat input to the liquefied gas at the center of the filled container from the other bottom, and generate convection in the liquid phase that rises at the center of the liquid phase and descends at the outer periphery of the liquid phase. The method for vaporizing a liquefied gas according to claim 1 or 2. 液相と気相が共存する状態で収納されている液化ガスの充填容器から、該気相部の液化ガスをその消費設備に送気する液化ガスの気化装置であって、
熱媒体を温度制御して循環供給する熱媒体供給部と、
前記充填容器の底部および外周部に接するように配設された空間部と、
前記空間部の底部に近接する空間または該空間に設けられた熱媒体導入管の内部に配設された加温部と、
これらを制御する制御部を有するとともに、
前記液化ガスを送気する状態と送気を停止する状態のいずれにおいても、該制御部において、前記熱媒体供給部での熱媒体の制御温度および供給流量、前記加温部に付加する熱量を制御し、前記充填容器内部の気相圧力が、前記熱媒体の制御温度における前記液化ガスの飽和蒸気圧力よりも高くなるように調整することを特徴とする液化ガスの気化装置。
A liquefied gas vaporizer that feeds the liquefied gas in the vapor phase portion to the consuming equipment from a liquefied gas filling container stored in a state where the liquid phase and the gas phase coexist,
A heat medium supply unit that circulates and supplies the heat medium with temperature control;
A space portion disposed so as to be in contact with a bottom portion and an outer peripheral portion of the filling container;
A space close to the bottom of the space or a heating unit disposed in a heat medium introduction pipe provided in the space;
While having a control unit to control these,
In both the state where the liquefied gas is supplied and the state where the supply of air is stopped, the control unit determines the control temperature and supply flow rate of the heat medium in the heat medium supply unit, and the amount of heat applied to the heating unit. An apparatus for vaporizing a liquefied gas, wherein the vapor phase pressure inside the filling container is adjusted so as to be higher than a saturated vapor pressure of the liquefied gas at a control temperature of the heat medium.
液相と気相が共存する状態で収納されている液化ガスの充填容器から、該気相部の液化ガスをその消費設備に送気する液化ガスの気化装置にあって、
熱媒体を温度制御して循環供給する熱媒体供給部と、
前記充填容器の底部に接するように配設された空間部Saと、
前記充填容器の外周部に接するように配設され、前記空間部Saと独立した空間部Sbと、
前記熱媒体供給部から供給された熱媒体が、前記空間部Sbに配設された導入部から空間部Sbに導入された後に、前記空間部Sbに配設された排出口から排出される流路Bと、
該流路Bから供出された熱媒体が、空間部Saに配設された熱媒体導入管より空間部Saに導入される流路Aと、
前記熱媒体導入管の内部または空間部Saの内部に配設された加温部を有し、
前記液化ガスを送気する状態と送気を停止する状態のいずれにおいても、前記流路Bから供出された熱媒体が、前記加温部によって付加的に加温されることを特徴とする液化ガスの気化装置。
In the liquefied gas vaporizer for sending the liquefied gas in the gas phase section to the consuming equipment from the liquefied gas filling container stored in a state where the liquid phase and the gas phase coexist,
A heat medium supply unit that circulates and supplies the heat medium with temperature control;
A space Sa disposed so as to be in contact with the bottom of the filling container;
A space portion Sb that is disposed in contact with the outer peripheral portion of the filling container and is independent of the space portion Sa;
After the heat medium supplied from the heat medium supply part is introduced into the space part Sb from the introduction part provided in the space part Sb, the flow discharged from the discharge port provided in the space part Sb. Road B,
A flow path A in which the heat medium delivered from the flow path B is introduced into the space portion Sa from a heat medium introduction pipe disposed in the space portion Sa;
A heating unit disposed in the heat medium introduction pipe or in the space Sa,
The liquefaction characterized in that the heating medium supplied from the flow path B is additionally heated by the heating unit in both the state of supplying the liquefied gas and the state of stopping the supply of air. Gas vaporizer.
前記充填容器の底部と接する前記空間部に、前記熱媒体導入管に繋がり該底面の中央部に接する空間部の壁面に直角に熱媒体を噴射させるノズルを配設し、前記熱媒体導入管の内部に加温部が配設されることを特徴とする請求項4または5記載の液化ガスの気化装置。   In the space portion in contact with the bottom portion of the filling container, a nozzle that is connected to the heat medium introduction tube and injects the heat medium at a right angle to the wall surface of the space portion in contact with the central portion of the bottom surface is disposed. The liquefied gas vaporization apparatus according to claim 4 or 5, wherein a heating unit is disposed inside. 前記充填容器の気相部に連結して圧力検出部を設けるとともに、その測定値を指標として、前記加温部に付加する熱量および/または熱媒体の流量を制御する機能を有することを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の液化ガスの気化装置。   A pressure detection unit is provided in connection with the gas phase part of the filling container, and has a function of controlling the amount of heat applied to the heating unit and / or the flow rate of the heat medium using the measured value as an index. The liquefied gas vaporizer according to any one of claims 4 to 6. 前記充填容器の底面中央部の肉厚が他部よりも薄肉であることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の液化ガスの気化装置。   The liquefied gas vaporizer according to any one of claims 4 to 7, wherein a thickness of a central portion of the bottom surface of the filling container is thinner than other portions. 液化ガスが充填された充填容器から配管送気されて、これと離隔されたガス消費設備に液化ガスを供給する液化ガスの供給装置であって、
請求項4〜8のいずれかに記載の液化ガスの気化装置を用い、
前記充填容器に充填された液化ガスの気化処理、
および/または前記ガス消費設備近傍に設置され前記配管送気された後に再液化して貯蔵された液化ガスの気化処理
を行うことを特徴とする液化ガスの供給装置。
A liquefied gas supply device that feeds liquefied gas to a gas consuming facility that is fed from a filling container filled with liquefied gas and separated from the container,
Using the liquefied gas vaporizer according to any one of claims 4 to 8,
Vaporization treatment of the liquefied gas filled in the filling container,
And / or an apparatus for supplying a liquefied gas, wherein the liquefied gas stored in the vicinity of the gas consuming equipment and re-liquefied after being supplied to the pipe is stored.
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