JP2014020667A

JP2014020667A - 低温液化ガス供給装置

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Publication number: JP2014020667A
Application number: JP2012159408A
Authority: JP
Inventors: Koji Makino; 宏治牧野; Osamu Nishizawa; 理西澤
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: JP5567623B2

Abstract

【課題】冷却槽内に供給する低温液化ガスの勢いを十分に低下させるとともに、蒸発したガスを低温液化ガスから分離して回収することができる低温液化ガス供給装置を提供する。
【解決手段】冷却対象物を浸漬して冷却する低温液化ガスの液面上から低温液化ガスを供給する低温液化ガス供給装置において、筒状体１２の一端開口（下端開口１２ａ）に複数の液通孔を設けた液流下板１３を配置し、該液流下板に向けて低温液化ガスを吐出する低温液化ガスノズル１６を前記筒状体の内部に配置するとともに、該ノズルの位置より他端開口（上端開口）側に、低温液化ガスが蒸発したガスを前記筒状体内から導出するガス導出口１７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、低温液化ガス供給装置に関し、詳しくは、冷却対象となる各種物品を低温液化ガスに直接接触させて冷却する冷却装置に低温液化ガスを供給するための低温液化ガス供給装置に関する。

食品の冷凍や金属材料のサブゼロ処理において、冷却対象となる各種物品を、冷却槽内に貯留した低温液化ガスに直接浸漬して冷却すること行われている。このような場合には、低温液化ガスを冷却槽内に供給する必要があり、冷却槽上部に配置したノズルから低温液化ガスを供給するようにしている。通常、低温液化ガスは、低温液化ガス容器内に、０．３〜０．９ＭＰａＧの圧力で貯留されているため、一般的な散布ノズルを用いると、ノズルから噴出した低温液化ガスや蒸発ガスの勢いで冷却槽内の低温液化ガスの液面が波立ったり、冷却槽内の低温液化ガスが冷却槽外に飛散したりすることがある。このため、筒状のカバー体の内部に、連続多孔体状の焼結合金製の棒状のノズル本体を配置することにより、低温液化ガスの蒸発を抑えるとともに、冷却槽内に供給する低温液化ガスの勢いを低減して冷却槽内の低温液化ガスの波立ちなどを抑制するようにしたノズルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特公平７−８１７６６号公報

しかし、前記特許文献１に記載されたノズルでは、低温液化ガスの供給量が少ない場合にはある程度の効果が期待できるものの、低温液化ガスの供給量が多くなると、低温液化ガスの蒸発量も多くなってくるので、蒸発したガスが筒状のカバー体の開口から冷却槽内の低温液化ガスの液面に向かって噴出する状態になり、冷却槽内の低温液化ガスの波立ちや飛散を十分に抑えることができなかった。このため、低温液化ガスにロスが発生して冷却効率の低下を招くことがある、さらに、蒸発したガスが環境中に排出されると、無害な窒素ガスの場合であっても、冷却槽周辺の環境空気中の酸素濃度が低下したり、気温が低下したりするなどの問題があった。また、蒸発したガスが有する冷熱を回収することもできなかった。

そこで本発明は、冷却槽内に供給する低温液化ガスの勢いを十分に低下させるとともに、蒸発したガスを低温液化ガスから分離して回収することができる低温液化ガス供給装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の低温液化ガス供給装置は、冷却対象物を浸漬して冷却する低温液化ガスの液面上から低温液化ガスを供給する低温液化ガス供給装置において、筒状体の一端開口に複数の液通孔を設けた液流下板を配置し、該液流下板に向けて低温液化ガスを吐出するノズルを前記筒状体の内部に配置するとともに、該ノズルの位置より他端開口側に、低温液化ガスが蒸発したガスを前記筒状体内から導出するガス導出口を設けたことを特徴としている。

さらに、本発明の低温液化ガス供給装置は、前記液流下板の面積に対する前記液通孔の合計開口面積が０．１〜０．５の範囲に設定されていること、また、前記ノズルよりも他端開口側の筒状体内を前記ガス導出口に向かって流れるガスの流速が毎秒３ｍ以下に設定されていることを特徴としている。

本発明の低温液化ガス供給装置によれば、ノズルから吐出される低温液化ガスから蒸発したガスをガス導出口から導出することができるので、冷却槽内の低温液化ガスの液面に向かってガスが噴出することがなく、液面の波立ちなどを抑えることができる。また、ノズルから吐出された低温液化ガスを、液流下板に設けた複数の液通孔から液面に流下させるので、流下する低温液化ガスによって生じる液面の波立ちも抑えることができる。さらに、ガス導出口から導出したガスを適宜なガス回収手段で回収することにより、ガスの冷熱を有効に利用することが可能となり、冷却槽周辺の環境に悪影響を与えることもなくなる。

本発明の低温液化ガス供給装置の第１形態例を示す縦断面図である。液流下板の各種形状例を示す液流下板の底面図である。本発明の低温液化ガス供給装置の第２形態例を示す縦断面図である。本発明の低温液化ガス供給装置の第３形態例を示す縦断面図である。本発明の低温液化ガス供給装置の第４形態例を示す縦断面図である。本発明の低温液化ガス供給装置の第５形態例を示す縦断面図である。本発明の低温液化ガス供給装置の第６形態例を示す縦断面図である。第６形態例で示した低温液化ガス供給装置に使用する液流下板の各種形状例を示す側面図である。

本形態例に示す低温液化ガス供給装置は、図示しない冷却槽に貯留された低温液化ガスの液面の上方に配置されるもので、例えば、冷却対象となる各種物品を、冷却槽内に貯留した低温液化ガスに直接浸漬して冷却する食品の冷凍処理や、金属材料のサブゼロ処理に使用する低温液化ガス、例えば液化窒素を冷却槽内に補給するために用いられる。図中、符号Ｌは低温液化ガスの流れを、符号Ｇは蒸発したガスの流れを示している。

まず、図１の第１形態例に示す低温液化ガス供給装置１１は、軸線を鉛直方向に向けた断面円形の筒状体１２と、該筒状体１２の下端開口１２ａを閉塞するようにして設けられた液流下板１３と、筒状体１２の上端開口１２ｂを閉塞する天板１４と、該天板１４の中心を上方から下方に貫通して筒状体１２の軸線位置に配置された低温液化ガス供給管１５と、該低温液化ガス供給管１５の下端で前記液流下板１３の上方位置に設けられた低温液化ガスノズル１６と、該低温液化ガスノズル１６より上方の上端開口１２ｂの近傍の筒状体周壁に開口したガス導出口１７と、該ガス導出口１７に連設されたガス回収管１８とを備えている。

前記液流下板１３は、前記低温液化ガスノズル１６から吐出される低温液化ガスの勢いを低減させるとともに、低温液化ガスノズル１６から吐出された状態の範囲よりも広い範囲に低温液化ガスを流下させるためのものであって、低温液化ガスの種類、低温液化ガスの供給量、低温液化ガスノズル１６の構造、液流下板１３の直径などの条件に応じた形状の液通孔を有するものを使用することができる。

液流下板１３の液通孔としては、例えば、円盤状の液流下板１３の場合は、図２（ａ）に示すように、複数の小径液通孔１３ａを液流下板１３の外縁部に周方向に等間隔で配置したものや、図２（ｂ）に示すように、複数の小径液通孔１３ｂを液流下板１３の中心から放射状に配置したものや、図２（ｃ）に示すように、複数の小径液通孔１３ｃを液流下板１３の全体に等間隔で配置したもの、例えばパンチングプレートを用いることができる。さらに、液通孔として、図２（ｄ）に示すように、複数の円弧状のスリット１３ｄを液流下板１３の外縁部に配置したものや、図２（ｅ）に示すように、複数の直線状のスリット１３ｅを液流下板１３の中心から放射状に配置したものなどを用いることができる。また、多孔質材料や網状体などで液流下板１３を形成したり、これらと液通孔とを併用することもできる。

液流下板１３の面積に対する液通孔の合計開口面積は、低温液化ガスの供給量によっても異なるが、通常は、０．１〜０．５の範囲に設定することが好ましく、液流下板１３の面積に対する液通孔の合計開口面積が０．１未満では、液流下板１３から流下する低温液化ガスの流量が少なくなりすぎて液流下板１３や筒状体１２の径を大きくしたり、低温液化ガス供給装置１１の設置数を多くしたりしなければならず、冷却設備の各種コストの上昇を招くことになる。また、液流下板１３の面積に対する液通孔の合計開口面積が０．５を超える場合は、低温液化ガスノズル１６から吐出される低温液化ガスの勢いを十分に低減させることができなくなり、液流下板１３上部での気液分離が十分に行われず、液流下板１３から流下する低温液化ガス中に蒸発ガスが混入してしまうことがあり、液面の波立ちを抑える効果が低くなることがある。

前記低温液化ガスノズル１６は、この種のノズルとして従来から用いられている各種周知のノズルを採用することが可能であり、低温液化ガスノズル１６から低温液化ガスを吐出したときに蒸発ガスが液流下板１３に向かって強く噴出せずに、吐出されて流下する低温液化ガスから速やかに蒸発ガスが上方に分離する構造のものが望ましく、例えば、前記特許文献１に記載された連続多孔体状の焼結合金製の棒状のノズルを使用することも可能である。

ガス導出口１７の開口面積は、低温液化ガスノズル１６から吐出する低温液化ガスの筒状体１２内における蒸発量によっても異なるが、低温液化ガスから蒸発したガスが液流下板１３の液通孔を通って噴出しないように、筒状体１２内から速やかにガスを導出することができるように設定すべきであり、液流下板１３における液通孔の合計開口面積よりガス導出口１７の開口面積を大きく設定することが好ましい。また、低温液化ガスノズル１６より上部の筒状体１２内をガス導出口１７に向かって上昇するガスの流速が毎秒３ｍ以下になるように、筒状体１２の内径及び低温液化ガス供給管１５の外径によって決まるガス上昇流路部分の断面積や、蒸発量に影響する低温液化ガスの供給量を設定することにより、上昇ガスに同伴されてガス導出口１７に向かう低温液化ガスの量を少なくすることができる。

このように形成した低温液化ガス供給装置１１において、低温液化ガスノズル１６から吐出された低温液化ガスが液流下板１３の上に一時貯留された状態になり、液ヘッドによる自重で液流下板１３の液通孔を通って下方に冷却槽内に流下するように、各部の大きさや低温液化ガスの供給量を設定することにより、蒸発したガスが液通孔を通って下方に向かって噴出することを確実に防止することができるとともに、上方のガス導出口１７から導出されるガスに同伴される低温液化ガスの量を少なくすることができ、冷却槽への低温液化ガスの供給効率を向上させることができる。また、ガス導出口１７から導出した低温のガスをガス回収管１８に回収して、冷却する物品の予冷などに用いることにより、ガスの冷熱を有効に利用することができる。

さらに、蒸発したガスが冷却槽の周囲に排出されないので、作業環境が悪化することもなくなる。また、液面に向かって低温液化ガスや蒸発したガスが勢いよく噴出しないので、冷却槽内の液面が波立ったりすることがなく、液面計による冷却槽内の液面の検出を安定した状態で確実に行うことができるとともに、液流下板１３を冷却槽内の液面の近傍に配置することができるので、液流下板１３から流下する低温液化ガスの流下速度の上昇を抑えることができ、低温液化ガスの蒸発も抑えることができる。

図３乃至図７は、本発明の低温液化ガス供給装置の他の形態例をそれぞれ示すもので、以下の説明において、前記第１形態例に示した低温液化ガス供給装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図３の第２形態例に示す低温液化ガス供給装置２１は、ガス導出口１７に連設したガス回収管２２を上方に屈曲させている。図４の第３形態例に示す低温液化ガス供給装置３１は、筒状体３２の上端開口にガス導出口３３を設けてガス回収管３４を上方に連設するとともに、筒状体３２の周壁に分岐管３５をＴ字状に接続し、該分岐管３５の先端を閉塞する蓋板３６を貫通した状態で低温液化ガス供給管３７を設け、筒状体３２の軸線方向に向かうように低温液化ガス供給管３７を下方に向けて屈曲させている。

図５の第４形態例に示す低温液化ガス供給装置４１は、筒状体４２の上端開口を開放してガス導出口４３を形成し、上方にガス回収管４４を連設するとともに、適宜な位置でガス回収管４４内に挿入した低温液化ガス供給管４５を筒状体４２の軸線上に配置し、筒状体４２の内周面と低温液化ガス供給管４５の外周面との間をガス上昇流路としている。

図６の第５形態例に示す低温液化ガス供給装置５１は、筒状体５２の上端開口を水平方向に配置されたガイド管５３の下部周壁にＴ字状に接続し、ガイド管５３との接続部にガス導出口５４を形成するとともに、ガイド管５３の一端開口を閉塞する蓋板５５を貫通した状態で低温液化ガス供給管５６を設け、筒状体５２の軸線方向に向かうように低温液化ガス供給管５６を下方に向けて屈曲させている。

図７の第６形態例に示す低温液化ガス供給装置６１は、筒状体６２の軸線を水平方向に向けて配置するとともに、筒状体６２の一端開口に、板面を鉛直方向に向けた液流下板６３を設けるとともに、該液流下板６３の内面に近接して低温液化ガスノズル６４を配置し、筒状体６２における低温液化ガスノズル６４の位置よりも他端側の上面部にガス回収管６５を配置している。

液流下板６３としては、前述の図２に示した各形状の小径液通孔１３ａ〜１３ｅを有する液流下板を用いることもできるが、図８に示すように、液流下板６３の上部側には小径液通孔を設けず、下部側にのみ小径液通孔６３ａ〜６３ｅを配置した液流下板６３を用いることにより、液流下板６３の上部から蒸発ガスが漏れ出すことを防止でき、蒸発ガスをガス回収管６４から確実に回収することができる。

このように、筒状体、低温液化ガス供給管及びガス導出口の関係は、冷却槽近傍の機器配置に応じて適宜に設定することが可能であり、また、例えば図６に示すようなガイド管を用いた場合は、一つの大口径のガイド管に複数の筒状体を接続し、各筒状体内に低温液化ガスノズルをそれぞれ配置するように形成することもできる。

１１…低温液化ガス供給装置、１２…筒状体、１２ａ…下端開口、１２ｂ…上端開口、１３…液流下板、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…小径液通孔、１３ｄ，１３ｅ…スリット、１４…天板、１５…低温液化ガス供給管、１６…低温液化ガスノズル、１７…ガス導出口、１８…ガス回収管、２１…低温液化ガス供給装置、２２…ガス回収管、３１…低温液化ガス供給装置、３２…筒状体、３３…ガス導出口、３４…ガス回収管、３５…分岐管、３６…蓋板、３７…低温液化ガス供給管、４１…低温液化ガス供給装置、４２…筒状体、４３…ガス導出口、４４…ガス回収管、４５…低温液化ガス供給管、５１…低温液化ガス供給装置、５２…筒状体、５３…ガイド管、５４…ガス導出口、５５…蓋板、５６…低温液化ガス供給管、６１…低温液化ガス供給装置、６２…筒状体、６３…液流下板、６３ａ〜６３ｅ…小径液通孔、６４…低温液化ガスノズル、６５…ガス回収管

Claims

冷却対象物を浸漬して冷却する低温液化ガスの液面上から低温液化ガスを供給する低温液化ガス供給装置において、筒状体の一端開口に複数の液通孔を設けた液流下板を配置し、該液流下板に向けて低温液化ガスを吐出するノズルを前記筒状体の内部に配置するとともに、該ノズルの位置より他端開口側に、低温液化ガスが蒸発したガスを前記筒状体内から導出するガス導出口を設けた低温液化ガス供給装置。
前記液流下板の面積に対する前記液通孔の合計開口面積が０．１〜０．５の範囲に設定されている請求項１記載の低温液化ガス供給装置。
前記ノズルよりも他端開口側の筒状体内を前記ガス導出口に向かって流れるガスの流速が毎秒３ｍ以下に設定されている請求項１又は２記載の低温液化ガス供給装置。