JP2685630B2 - 液化ガス容器の制御装置 - Google Patents
液化ガス容器の制御装置Info
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- JP2685630B2 JP2685630B2 JP14407690A JP14407690A JP2685630B2 JP 2685630 B2 JP2685630 B2 JP 2685630B2 JP 14407690 A JP14407690 A JP 14407690A JP 14407690 A JP14407690 A JP 14407690A JP 2685630 B2 JP2685630 B2 JP 2685630B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、低温恒温槽などのような液化ガス容器の制
御装置に関する。
御装置に関する。
従来の技術 たとえば、人間の脳、腕、眼球および心臓などの生体
から発生される磁界の強さを測定するために、超電導リ
ングに１つまたは２つのジヨセフソン接合を組合せた構
成を有する超電導量子干渉磁束計が用いられ、この磁束
計は低温恒温槽内の液化ヘリウムガス内に浸漬される。
このような低温恒温槽内における液体ヘリウムの温度
を、たとえば4.2±0.1Kの範囲に抑えるための構成は、
従来では存在しない。磁束計による高精度の測定を行う
には、液化ガスの温度を、高精度で一定に保つ必要があ
る。
から発生される磁界の強さを測定するために、超電導リ
ングに１つまたは２つのジヨセフソン接合を組合せた構
成を有する超電導量子干渉磁束計が用いられ、この磁束
計は低温恒温槽内の液化ヘリウムガス内に浸漬される。
このような低温恒温槽内における液体ヘリウムの温度
を、たとえば4.2±0.1Kの範囲に抑えるための構成は、
従来では存在しない。磁束計による高精度の測定を行う
には、液化ガスの温度を、高精度で一定に保つ必要があ
る。
発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、液化ガス容器内の液化ガスの温度を
高精度で一定に保つことができるようにした液化ガス容
器の制御装置を提供することである。
高精度で一定に保つことができるようにした液化ガス容
器の制御装置を提供することである。
課題を解決するための手段 本発明は、液化ガスを貯留する容器内のガスを冷凍機
の再凝縮器によつて凝縮するように構成し、 容器内のガス圧力を検出する圧力検出手段と、 容器内のガスを排出する開閉弁と、 容器に貯留される液化ガスと同一組成を有するガスを
供給するガス源と、 ガス源からのガスを容器の気相部に導き、そのガスの
流量が可変である流量制御弁と、 圧力検出手段の出力に応答して、ガス圧力が予め定め
る正の第１の値以上になつたとき、開閉弁を開き、ガス
圧力が負であつて、かつその圧力の絶対値が予め定める
第２の値以上であるとき、流量制御弁を予め定める開度
で予め定める時間、開く制御手段とを含むことを特徴と
する液化ガス容器の制御装置である。
の再凝縮器によつて凝縮するように構成し、 容器内のガス圧力を検出する圧力検出手段と、 容器内のガスを排出する開閉弁と、 容器に貯留される液化ガスと同一組成を有するガスを
供給するガス源と、 ガス源からのガスを容器の気相部に導き、そのガスの
流量が可変である流量制御弁と、 圧力検出手段の出力に応答して、ガス圧力が予め定め
る正の第１の値以上になつたとき、開閉弁を開き、ガス
圧力が負であつて、かつその圧力の絶対値が予め定める
第２の値以上であるとき、流量制御弁を予め定める開度
で予め定める時間、開く制御手段とを含むことを特徴と
する液化ガス容器の制御装置である。
また本発明は、容器内のガス温度を検出する温度検出
手段を備え、 前記制御手段は、温度検出手段の出力に応答して、検
出温度が予め定める値となるように冷凍機を制御するこ
とを特徴とする。
手段を備え、 前記制御手段は、温度検出手段の出力に応答して、検
出温度が予め定める値となるように冷凍機を制御するこ
とを特徴とする。
作 用 本発明に従えば、低温恒温槽などの液化ガスを貯留す
る容器内で気化したガスを、冷凍機の再凝縮器を用いて
凝縮して再液化する。容器内のガス圧力が上昇した場合
において、圧力検出手段によつて検出される圧力が予め
定める正の第１の値以上になつたとき、開閉弁を開いて
容器内のガスをたとえば大気に放散するなどして排出す
る。
る容器内で気化したガスを、冷凍機の再凝縮器を用いて
凝縮して再液化する。容器内のガス圧力が上昇した場合
において、圧力検出手段によつて検出される圧力が予め
定める正の第１の値以上になつたとき、開閉弁を開いて
容器内のガスをたとえば大気に放散するなどして排出す
る。
これとは逆に、その容器内のガスの圧力が低下した場
合において、ガス圧力が負であつて、かつその圧力の絶
対値が予め定める第２の値以上となつたときには、容器
に貯留されている液化ガスの温度が大きく変化するおそ
れがあり、また外部から容器内に大気などが漏洩して侵
入する恐れが大きく、そうすると容器内で空気中の水分
が凝縮し、また容器内の組成が変化してしまう。このよ
うな状態にならないようにするために、ガス圧力の負の
絶対値が予め定める第２の値以上であるときには、流量
制御弁を介してガス源から、容器に貯留されている液化
ガスと同一組成を有するガスを供給し、これによつて容
器内の圧力の負の絶対値を小さくし、大気圧程度とする
ことができる。
合において、ガス圧力が負であつて、かつその圧力の絶
対値が予め定める第２の値以上となつたときには、容器
に貯留されている液化ガスの温度が大きく変化するおそ
れがあり、また外部から容器内に大気などが漏洩して侵
入する恐れが大きく、そうすると容器内で空気中の水分
が凝縮し、また容器内の組成が変化してしまう。このよ
うな状態にならないようにするために、ガス圧力の負の
絶対値が予め定める第２の値以上であるときには、流量
制御弁を介してガス源から、容器に貯留されている液化
ガスと同一組成を有するガスを供給し、これによつて容
器内の圧力の負の絶対値を小さくし、大気圧程度とする
ことができる。
ガス源から容器内に供給されるガスの総量は、容器の
気相部のガス圧力が、予め定める圧力、たとえば大気圧
となる値に定められ、このようなガスの供給される総量
となるように、流量制御弁の開度と、その流量制御弁が
開いている時間とが予め設定される。容器内に供給され
るガスの温度が比較的高い場合において大流量で供給す
ると、一時的に過入熱となつて気相部の温度が急激に変
わつたり、その容器内に貯留されている液化ガスが突沸
を生じるおそれがあり、このような状態が生じないよう
に、流量制御弁の開度が制御される。
気相部のガス圧力が、予め定める圧力、たとえば大気圧
となる値に定められ、このようなガスの供給される総量
となるように、流量制御弁の開度と、その流量制御弁が
開いている時間とが予め設定される。容器内に供給され
るガスの温度が比較的高い場合において大流量で供給す
ると、一時的に過入熱となつて気相部の温度が急激に変
わつたり、その容器内に貯留されている液化ガスが突沸
を生じるおそれがあり、このような状態が生じないよう
に、流量制御弁の開度が制御される。
実施例 第１図は、本発明の一実施例の全体の系統図である。
低温恒温槽１では、容器２は断熱材３によつて覆われて
おり、天板４によつて閉塞される。容器２内には、液体
ヘリウム５が貯留され、この液体ヘリウム５内には、た
とえば生体から発生される磁界の強さを測定するための
超電導量子干渉磁束計が浸漬される。この磁束計によつ
て、磁界の強さを高精度で測定するには、液体ヘリウム
５の温度を、たとえば4.2±0.1Kの温度範囲に、高精度
に一定に保つ必要があり、このために、次に述べるよう
に構成されている。液体ヘリウム５の上方で、容器２内
には気相部６が形成される。この気相部６には、圧縮式
冷凍機７の再凝縮器８が設けられている。再凝縮器８に
は、輸送管９を介して液体ヘリウムなどの熱媒体が流れ
る。再凝縮器８では、容器２の気相部６にあるヘリウム
ガスが凝縮されて再液化される。容器２の外部には、冷
凍機本体7aが設けられており、再凝縮器８に供給する熱
媒体の温度を、後述の処理回路27からの出力によつて制
御する。
低温恒温槽１では、容器２は断熱材３によつて覆われて
おり、天板４によつて閉塞される。容器２内には、液体
ヘリウム５が貯留され、この液体ヘリウム５内には、た
とえば生体から発生される磁界の強さを測定するための
超電導量子干渉磁束計が浸漬される。この磁束計によつ
て、磁界の強さを高精度で測定するには、液体ヘリウム
５の温度を、たとえば4.2±0.1Kの温度範囲に、高精度
に一定に保つ必要があり、このために、次に述べるよう
に構成されている。液体ヘリウム５の上方で、容器２内
には気相部６が形成される。この気相部６には、圧縮式
冷凍機７の再凝縮器８が設けられている。再凝縮器８に
は、輸送管９を介して液体ヘリウムなどの熱媒体が流れ
る。再凝縮器８では、容器２の気相部６にあるヘリウム
ガスが凝縮されて再液化される。容器２の外部には、冷
凍機本体7aが設けられており、再凝縮器８に供給する熱
媒体の温度を、後述の処理回路27からの出力によつて制
御する。
容器２の気相部６の上部には、管10が設けられ、この
管10の端部10aは、液体ヘリウム５の液面11よりも上方
で気相部６の上部にある。容器２内の気相部６のガス圧
力を検出するために、管10には圧力検出手段12が設けら
れる。この容器２内の気相部６のガスの温度を検出する
ために、温度検出手段13が設けられる。この温度検出手
段13は、管10の端部10a近傍に配置され、または容器２
の気相部６の上部の他の位置に設けられる。
管10の端部10aは、液体ヘリウム５の液面11よりも上方
で気相部６の上部にある。容器２内の気相部６のガス圧
力を検出するために、管10には圧力検出手段12が設けら
れる。この容器２内の気相部６のガスの温度を検出する
ために、温度検出手段13が設けられる。この温度検出手
段13は、管10の端部10a近傍に配置され、または容器２
の気相部６の上部の他の位置に設けられる。
管10は管14に接続され、この管14の途中には電磁弁で
ある開閉弁V1が介在される。開閉弁V1を介する管14から
のガスは、大気放散されて排出されてもよいけれども、
この実施例では、たとえば100mmH2O程度のクツシヨンタ
ンク16に回収する。圧力容器であるガス源17には、常温
のヘリウムガスが圧縮されて貯留されており、このガス
はクツシヨンタンク16に供給される。クツシヨンタンク
16からのヘリウムガスは、負圧ガバナ18に供給される。
負圧ガバナ18は、２次側の管路19からの圧力が、たとえ
ば−3mmH2O未満の圧力に低下したとき、開き、その圧力
以上の高い圧力では、全閉する機能を有する。
ある開閉弁V1が介在される。開閉弁V1を介する管14から
のガスは、大気放散されて排出されてもよいけれども、
この実施例では、たとえば100mmH2O程度のクツシヨンタ
ンク16に回収する。圧力容器であるガス源17には、常温
のヘリウムガスが圧縮されて貯留されており、このガス
はクツシヨンタンク16に供給される。クツシヨンタンク
16からのヘリウムガスは、負圧ガバナ18に供給される。
負圧ガバナ18は、２次側の管路19からの圧力が、たとえ
ば−3mmH2O未満の圧力に低下したとき、開き、その圧力
以上の高い圧力では、全閉する機能を有する。
管路19には、流量制御弁V2が介在される。管路19およ
び流量制御弁V2を介するヘリウムガスは、冷却槽21に貯
留されている液体ヘリウム23内の伝熱管24を通つて、た
とえば77Kまで冷却され、その後、管24を経て、管10か
ら容器２の気相部６内に供給される。液体ヘリウム供給
装置26からは、冷却槽21に液体ヘリウムが補給されて、
その液体ヘリウム23の液位が一定に保たれる。コンピユ
ータなどによつて実現される処理回路27は、圧力検出手
段12および温度検出手段13からの出力に応答して、開閉
弁V1および流量制御弁V2を制御する。
び流量制御弁V2を介するヘリウムガスは、冷却槽21に貯
留されている液体ヘリウム23内の伝熱管24を通つて、た
とえば77Kまで冷却され、その後、管24を経て、管10か
ら容器２の気相部６内に供給される。液体ヘリウム供給
装置26からは、冷却槽21に液体ヘリウムが補給されて、
その液体ヘリウム23の液位が一定に保たれる。コンピユ
ータなどによつて実現される処理回路27は、圧力検出手
段12および温度検出手段13からの出力に応答して、開閉
弁V1および流量制御弁V2を制御する。
第２図は、処理回路27の動作を説明するためのフロー
チヤートである。気相部６には前述のように再凝縮器８
が設けられており、気化したヘリウムガスが凝縮して再
液化される。気相部６のガス圧力Ｐが、大気圧よりも高
い予め定める正の第１の値P1以上になつたとき、すなわ
ち、 P1≦Ｐ …（１） となつたとき、ステツプn2からステツプn3に移り、処理
回路27は開閉弁V1を開き、このとき流量制御弁V2は遮断
したままとする。これによつて、気相部６内のガスはク
ツシヨンタンク16内に貯留され、あるいはまた他の実施
例として大気放散される。クツシヨンタンク16は、たと
えばアキユムレータなどによつて実現される。
チヤートである。気相部６には前述のように再凝縮器８
が設けられており、気化したヘリウムガスが凝縮して再
液化される。気相部６のガス圧力Ｐが、大気圧よりも高
い予め定める正の第１の値P1以上になつたとき、すなわ
ち、 P1≦Ｐ …（１） となつたとき、ステツプn2からステツプn3に移り、処理
回路27は開閉弁V1を開き、このとき流量制御弁V2は遮断
したままとする。これによつて、気相部６内のガスはク
ツシヨンタンク16内に貯留され、あるいはまた他の実施
例として大気放散される。クツシヨンタンク16は、たと
えばアキユムレータなどによつて実現される。
容器２の気相部６の圧力Ｐが大気圧未満であつて、す
なわち負であつて、かつその圧力Ｐの絶対値が、正の予
め定める第２の値P2以上であるとき、すなわち、 P2≦|P| …（２） P ≦−P2 …（2a） であるときには、ステツプn4からステツプn5に移る。ス
テツプn5では、開閉弁V1を閉じたままとしておき、流量
制御弁V2を開く。この流量制御弁V2の開度と、それが開
いている時間は、この流量制御弁V2を介して管路10から
容器２内に供給されるガスの総量が、この気相部６の圧
力が大気圧となる値に定められる。流量が大きすぎる
と、気相部６の温度、さらには温度の変動による圧力が
変動し、また液体ヘリウム５が突沸するおそれがあり、
このような状態が生じないようにして、液体ヘリウム５
の温度が一定に保たれるようにする。
なわち負であつて、かつその圧力Ｐの絶対値が、正の予
め定める第２の値P2以上であるとき、すなわち、 P2≦|P| …（２） P ≦−P2 …（2a） であるときには、ステツプn4からステツプn5に移る。ス
テツプn5では、開閉弁V1を閉じたままとしておき、流量
制御弁V2を開く。この流量制御弁V2の開度と、それが開
いている時間は、この流量制御弁V2を介して管路10から
容器２内に供給されるガスの総量が、この気相部６の圧
力が大気圧となる値に定められる。流量が大きすぎる
と、気相部６の温度、さらには温度の変動による圧力が
変動し、また液体ヘリウム５が突沸するおそれがあり、
このような状態が生じないようにして、液体ヘリウム５
の温度が一定に保たれるようにする。
圧力検出手段12によつて検出される圧力Ｐが、 −P2≦Ｐ≦P1 …（３） であるとき、ステツプn4からステツプn7に移り、開閉弁
V1を閉じ、また流量制御弁V2を閉じる。
V1を閉じ、また流量制御弁V2を閉じる。
処理回路27は温度検出手段13の出力に応答して、容器
２内の気相部６の温度が、予め定める一定の温度となる
ように、冷凍機本体7aを制御し、これによつて再凝縮器
８に供給される熱媒体の温度が制御される。
２内の気相部６の温度が、予め定める一定の温度となる
ように、冷凍機本体7aを制御し、これによつて再凝縮器
８に供給される熱媒体の温度が制御される。
冷凍機７は、たとえばGM（Gifford−McMahon）冷凍機
である。このGM冷凍機は、熱媒体であるヘリウムガスを
エキスパンダにおけるバルブモータによつて駆動される
バルブデイスクで高圧／低圧を切換え、またサージボリ
ウムによる圧力調整で、デイスプレーサを上下動させる
ことによつて、ヘリウムガスを断熱自由膨張させ、その
デイスプレーサに備えられているヒートステーシヨンを
冷却する構成となつている。ヒートステーシヨンには、
電気ヒータが設けられており、このヒータを電力付勢す
ることによつて、再凝縮器８に供給される液体ヘリウム
の温度を制御することができる。
である。このGM冷凍機は、熱媒体であるヘリウムガスを
エキスパンダにおけるバルブモータによつて駆動される
バルブデイスクで高圧／低圧を切換え、またサージボリ
ウムによる圧力調整で、デイスプレーサを上下動させる
ことによつて、ヘリウムガスを断熱自由膨張させ、その
デイスプレーサに備えられているヒートステーシヨンを
冷却する構成となつている。ヒートステーシヨンには、
電気ヒータが設けられており、このヒータを電力付勢す
ることによつて、再凝縮器８に供給される液体ヘリウム
の温度を制御することができる。
冷凍機７は、その他の構成であつてもよい。
負圧ガバナ18の具体的な構成は、第３図に示されてい
る。ケース27内にはダイヤフラム28が設けられており、
ばね29によつて第３図の上方に弾発的に引張られてい
る。部屋30は、大気に開放されている。ダイヤフラム室
31は、クツシヨンタンク16に接続された管路32に連通さ
れる。弁体33は、ダイヤフラム28に弁棒34によつて連結
されており、弁座35に着座することができる。管路19の
圧力が、前述のように−3mmH2O未満になると、ダイヤフ
ラム28がばね29のばね力に抗して第３図の下方に変位し
て弁体33が弁座35から離間して開く。
る。ケース27内にはダイヤフラム28が設けられており、
ばね29によつて第３図の上方に弾発的に引張られてい
る。部屋30は、大気に開放されている。ダイヤフラム室
31は、クツシヨンタンク16に接続された管路32に連通さ
れる。弁体33は、ダイヤフラム28に弁棒34によつて連結
されており、弁座35に着座することができる。管路19の
圧力が、前述のように−3mmH2O未満になると、ダイヤフ
ラム28がばね29のばね力に抗して第３図の下方に変位し
て弁体33が弁座35から離間して開く。
本発明は液体ヘリウムに関連して実施されるだけでな
く、その他の液化ガスに関連して広範囲に実施すること
ができる。
く、その他の液化ガスに関連して広範囲に実施すること
ができる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、液化ガスが貯留されて
いる容器内のガスが冷凍機の凝縮機によつて凝縮されて
再液化され、この冷凍機の凝縮能力が小さいときには、
容器内のガス圧力が上昇し、そのガス圧力が予め定める
正の第１の値以上になつたときには開閉弁を開く。これ
とは逆に、容器内のガス圧が負に低下したときには、ガ
ス圧力の負の絶対値が予め定める第２の値以上であると
きには、流量制御弁を介してガス源から、容器内の液化
ガスを同一組成を有するガスを供給し、この流量制御弁
の開度と、それが開いている時間は、容器の気相部のガ
ス圧力が、たとえば大気圧程度となる値に定められる。
このようにして、容器内の液化ガスの温度を一定に保つ
ことが可能となる。
いる容器内のガスが冷凍機の凝縮機によつて凝縮されて
再液化され、この冷凍機の凝縮能力が小さいときには、
容器内のガス圧力が上昇し、そのガス圧力が予め定める
正の第１の値以上になつたときには開閉弁を開く。これ
とは逆に、容器内のガス圧が負に低下したときには、ガ
ス圧力の負の絶対値が予め定める第２の値以上であると
きには、流量制御弁を介してガス源から、容器内の液化
ガスを同一組成を有するガスを供給し、この流量制御弁
の開度と、それが開いている時間は、容器の気相部のガ
ス圧力が、たとえば大気圧程度となる値に定められる。
このようにして、容器内の液化ガスの温度を一定に保つ
ことが可能となる。
しかし本発明によれば、容器内の気相部のガス温度
が、予め定める値となるように、冷凍機を制御し、この
ことによつてもまた液化ガスの温度をさらに高精度に一
定に保つことが可能となる。
が、予め定める値となるように、冷凍機を制御し、この
ことによつてもまた液化ガスの温度をさらに高精度に一
定に保つことが可能となる。
第１図は本発明の一実施例の全体の系統図、第２図は処
理回路27の動作を説明するためのフローチヤート、第３
図は負圧ガバナ18付近の具体的な構成を示す系統図であ
る。 １……低温恒温槽、２……容器、３……断熱材、４……
天板、５……液体ヘリウム、６……気相部、７……圧縮
式冷凍機、８……凝縮器、12……圧力検出手段、13……
温度検出手段、17……ガス源、18……負圧ガバナ、21…
…冷却槽、V1……開閉弁、V2……流量制御弁
理回路27の動作を説明するためのフローチヤート、第３
図は負圧ガバナ18付近の具体的な構成を示す系統図であ
る。 １……低温恒温槽、２……容器、３……断熱材、４……
天板、５……液体ヘリウム、６……気相部、７……圧縮
式冷凍機、８……凝縮器、12……圧力検出手段、13……
温度検出手段、17……ガス源、18……負圧ガバナ、21…
…冷却槽、V1……開閉弁、V2……流量制御弁
フロントページの続き (72)発明者 川西 和則 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２ 号 大阪瓦斯株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】液化ガスを貯留する容器内のガスを冷凍機
の再凝縮器によつて凝縮するように構成し、 容器内のガス圧力を検出する圧力検出手段と、 容器内のガスを排出する開閉弁と、 容器に貯留される液化ガスと同一組成を有するガスを供
給するガス源と、 ガス源からのガスを容器の気相部に導き、そのガスの流
量が可変である流量制御弁と、 圧力検出手段の出力に応答して、ガス圧力が予め定める
正の第１の値以上になつたとき、開閉弁を開き、ガス圧
力が負であつて、かつその圧力の絶対値が予め定める第
２の値以上であるとき、流量制御弁を予め定める開度で
予め定める時間、開く制御手段とを含むことを特徴とす
る液化ガス容器の制御装置。 - 【請求項２】容器内のガス温度を検出する温度検出手段
を備え、 前記制御手段は、温度検出手段の出力に応答して、検出
温度が予め定める値となるように冷凍機を制御すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液化ガス容器
の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14407690A JP2685630B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 液化ガス容器の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14407690A JP2685630B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 液化ガス容器の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0439500A JPH0439500A (ja) | 1992-02-10 |
| JP2685630B2 true JP2685630B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=15353718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14407690A Expired - Fee Related JP2685630B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 液化ガス容器の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685630B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2617357T3 (es) * | 2010-05-03 | 2017-06-16 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Sistema y método de licuefacción de gas |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP14407690A patent/JP2685630B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0439500A (ja) | 1992-02-10 |
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