JP3011726B2 - 冷凍液のサンプリング法及びそのための装置 - Google Patents
冷凍液のサンプリング法及びそのための装置Info
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍液を分析のためにサンプリングするため
の方法及び装置に関する。
の方法及び装置に関する。
冷凍液、例えば液体水素、液体窒素、液体酸素、液体
アルゴンは多くの環境下で用いられており、工業上又は
商業上多くの用途を有する。この場合、需要者からはこ
れら冷凍液の高純度のものが求められることがあり、そ
の場合、微量の不純物ガスについての分析量について正
確な情報が必要となる。
アルゴンは多くの環境下で用いられており、工業上又は
商業上多くの用途を有する。この場合、需要者からはこ
れら冷凍液の高純度のものが求められることがあり、そ
の場合、微量の不純物ガスについての分析量について正
確な情報が必要となる。
冷凍液のサンプルガスの分析にはフラッシュエバポレ
ータが用いられている。
ータが用いられている。
この場合、ガスサンプルを得るのに特に困難なこと
は、このサンプル中の微量不純物のモル濃度がサンプリ
ングされる冷凍液と同じ場合である。
は、このサンプル中の微量不純物のモル濃度がサンプリ
ングされる冷凍液と同じ場合である。
例えば、液体窒素は一般にヘリウム、水素、ネオン、
アルゴン、酸素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、水
のいずれかを微量含む。そこで、液体窒素の温度を上昇
させて窒素を蒸発させるとき、含まれる種々の不純物ガ
スはそれぞれ異なった温度で、即ち、異なった時点で蒸
発することになる。
アルゴン、酸素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、水
のいずれかを微量含む。そこで、液体窒素の温度を上昇
させて窒素を蒸発させるとき、含まれる種々の不純物ガ
スはそれぞれ異なった温度で、即ち、異なった時点で蒸
発することになる。
即ち水素、ヘリウム、ネオンは窒素の蒸発前に、他
方、アルゴン、酸素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素
及び水は窒素のあとから蒸発することになる。このよう
にして、サンプルの分留が生じ、連続的に得られるサン
プルガスの分析組成も連続的に変化し、その結果、冷凍
液の正確な組成が分析上に現われないことになる。
方、アルゴン、酸素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素
及び水は窒素のあとから蒸発することになる。このよう
にして、サンプルの分留が生じ、連続的に得られるサン
プルガスの分析組成も連続的に変化し、その結果、冷凍
液の正確な組成が分析上に現われないことになる。
冷凍液のサンプリングのための装置が米国特許No.3,3
57,256;同No.3,357,256;同No.3,938,391及び同No.3,02
9,627にて提案されている。しかし、これらの従来の装
置は複数のサンプルの収集に対し急速な繰り返し使用を
おこなうことができないという欠点を有する。このよう
な繰り返し使用は分析結果の比較のうえで極めて重要な
ことである。
57,256;同No.3,357,256;同No.3,938,391及び同No.3,02
9,627にて提案されている。しかし、これらの従来の装
置は複数のサンプルの収集に対し急速な繰り返し使用を
おこなうことができないという欠点を有する。このよう
な繰り返し使用は分析結果の比較のうえで極めて重要な
ことである。
さらに、これらの従来の装置は、蒸発の間に冷凍液の
分留が生じてガスサンプルが冷凍液の真のサンプルとな
らないという問題に対して十分に対応していない。多く
の場合、結果の相違は重大ではないが、多くのユーザー
は次第により高純度の冷凍液を要望しつつあり、従っ
て、微量の不純物でも測定し得ることがより強く望まれ
つつある。このことは特にエレクトロニクスの分野で顕
著になりつつある。
分留が生じてガスサンプルが冷凍液の真のサンプルとな
らないという問題に対して十分に対応していない。多く
の場合、結果の相違は重大ではないが、多くのユーザー
は次第により高純度の冷凍液を要望しつつあり、従っ
て、微量の不純物でも測定し得ることがより強く望まれ
つつある。このことは特にエレクトロニクスの分野で顕
著になりつつある。
本発明の第１の態様は冷凍液のモル組成を判定するた
めの冷凍液のサンプリング法であって、 該冷凍液の凍結温度を越え、かつ沸点を越えない第１
の温度の環境下で該冷凍液の液体サンプルを分離する工
程と、 上記環境を除去する工程と、 該液体サンプルを、前記第１の温度より高い第２の温
度にさらして正味で収集容器に蒸発させる工程と、 この蒸発した液体サンプルを分析のためガス状で該収
集容器中に収集する工程と、 該収集容器を分析のため移動させる工程と、 を具備してなることを特徴とする。
めの冷凍液のサンプリング法であって、 該冷凍液の凍結温度を越え、かつ沸点を越えない第１
の温度の環境下で該冷凍液の液体サンプルを分離する工
程と、 上記環境を除去する工程と、 該液体サンプルを、前記第１の温度より高い第２の温
度にさらして正味で収集容器に蒸発させる工程と、 この蒸発した液体サンプルを分析のためガス状で該収
集容器中に収集する工程と、 該収集容器を分析のため移動させる工程と、 を具備してなることを特徴とする。
より好ましい態様としては、上記収集容器と等温環境
とがサンプリングシステムの一部であって、これから上
記収集容器を容易に分離することができ、これを分析場
所に移動し得るようにすることである。
とがサンプリングシステムの一部であって、これから上
記収集容器を容易に分離することができ、これを分析場
所に移動し得るようにすることである。
さらに、好ましい態様として、分離工程における環境
をサンプルと等温とすることである。これは特に、サン
プルの冷凍液がサンプル分離の環境を設定するのにも用
いられる場合に有用である。
をサンプルと等温とすることである。これは特に、サン
プルの冷凍液がサンプル分離の環境を設定するのにも用
いられる場合に有用である。
本明細書で、“等温環境”とは非蒸発条件下での冷凍
液の温度と実質的に同一の温度の環境を意味する。
液の温度と実質的に同一の温度の環境を意味する。
さらに、本明細書で“正味”での蒸発とは冷凍液がモ
ル組成上変化することなく完全のままで、非分留的に蒸
発してガス状になることを意味する。従ってそのサンプ
ルガスの組成は液体サンプルの組成を正確に反映したも
のとなる。さらに、“正味部分”とは全体より少ないと
ころの得られたガスの量を意味するものである。
ル組成上変化することなく完全のままで、非分留的に蒸
発してガス状になることを意味する。従ってそのサンプ
ルガスの組成は液体サンプルの組成を正確に反映したも
のとなる。さらに、“正味部分”とは全体より少ないと
ころの得られたガスの量を意味するものである。
本発明の具体的態様としては、流路ライン又は管体を
介して液体サンプリング容器をガス収集容器と連結し、
この流路ラインに第１の弁を少なくとも設け、この第１
の弁を閉じて上記収集容器を上記サンプリング容器から
遮断し、このサンプリング容器に冷凍液を充填し、上記
サンプリング容器の壁面を冷凍液の温度と少なくとも実
質的に等しい第１の温度に維持し、上記サンプリング容
器への冷凍液の流れを停止させ、このサンプリング容器
の壁面に第１の温度より高い第２の温度を適用して冷凍
液を蒸発させてガスを発生させ、上記第１の弁を開き、
収集容器に上記発生ガスを充填させ、上記第１の弁を閉
じ、上記収集容器を第１の弁とともに上記サンプリング
容器から分離し、この収集容器を移動させることを特徴
とする冷凍液のサンプリング方法を提供するものであ
る。
介して液体サンプリング容器をガス収集容器と連結し、
この流路ラインに第１の弁を少なくとも設け、この第１
の弁を閉じて上記収集容器を上記サンプリング容器から
遮断し、このサンプリング容器に冷凍液を充填し、上記
サンプリング容器の壁面を冷凍液の温度と少なくとも実
質的に等しい第１の温度に維持し、上記サンプリング容
器への冷凍液の流れを停止させ、このサンプリング容器
の壁面に第１の温度より高い第２の温度を適用して冷凍
液を蒸発させてガスを発生させ、上記第１の弁を開き、
収集容器に上記発生ガスを充填させ、上記第１の弁を閉
じ、上記収集容器を第１の弁とともに上記サンプリング
容器から分離し、この収集容器を移動させることを特徴
とする冷凍液のサンプリング方法を提供するものであ
る。
本発明のさらに他の態様は、 冷凍液のモル組成を判定するための冷凍液のサンプリ
ング用装置であって、 冷凍液のサンプルを収容するサンプリング容器と、 該サンプリング容器中に冷凍液を流すための第１の管
体と、 該サンプリング容器を囲む離脱自在なチャンバーと、 冷凍液を該サンプリング容器から該チャンバーに流出
させるための該サンプリング容器に設けられた出口と、 ガス収集容器と、 該サンプリング容器と該ガス収集容器との間のガス流
通を規制する第２の管体とを具備し、 該ガス収集容器が該第２の管体を介して該サンプリン
グ容器に着脱自在に接続されている装置を提供するもの
である。
ング用装置であって、 冷凍液のサンプルを収容するサンプリング容器と、 該サンプリング容器中に冷凍液を流すための第１の管
体と、 該サンプリング容器を囲む離脱自在なチャンバーと、 冷凍液を該サンプリング容器から該チャンバーに流出
させるための該サンプリング容器に設けられた出口と、 ガス収集容器と、 該サンプリング容器と該ガス収集容器との間のガス流
通を規制する第２の管体とを具備し、 該ガス収集容器が該第２の管体を介して該サンプリン
グ容器に着脱自在に接続されている装置を提供するもの
である。
以下、この発明を図示の実施例を参照して説明する。
第１図は本発明のサンプリングシステムを概略的に示
すものであって、この冷凍液サンプリングシステム10は
液体サンプル容器12、ガス収集容器14及び外側容器16を
具備してなる。
すものであって、この冷凍液サンプリングシステム10は
液体サンプル容器12、ガス収集容器14及び外側容器16を
具備してなる。
流路ライン又は管体18は液体サンプル容器12の内部と
接続部20とを連結させ、この接続部20は可撓性ホース54
等を介してシステム10を冷凍液源56と接続させている。
サンプルはこの冷凍液源56から分取される。
接続部20とを連結させ、この接続部20は可撓性ホース54
等を介してシステム10を冷凍液源56と接続させている。
サンプルはこの冷凍液源56から分取される。
流路ライン又は管体22は液体サンプル容器12の内部と
ガス収集容器14の内部とを接続し、流出ライン又は管体
24は液体サンプル容器12の内部を、外側容器16と液体サ
ンプル容器12との間の空間26と接続させている。
ガス収集容器14の内部とを接続し、流出ライン又は管体
24は液体サンプル容器12の内部を、外側容器16と液体サ
ンプル容器12との間の空間26と接続させている。
流路ライン18中の弁28はこれを流れる液体又はガス流
を制御し、弁30は流出ライン24を流れる流体流を制御す
る。
を制御し、弁30は流出ライン24を流れる流体流を制御す
る。
パージ弁32は流路ライン18の接続部20と弁28との間か
ら分岐したブランチライン33に設けられている。
ら分岐したブランチライン33に設けられている。
可撓性ホース54に設けられた安全弁58はホース54内の
圧力がそのキャパシティを超えたとき圧力を緩和させ
る。一般にこの限界圧は約300psigである。なお、この
安全弁58は破線で示す如くライン18に設けてもよい。
圧力がそのキャパシティを超えたとき圧力を緩和させ
る。一般にこの限界圧は約300psigである。なお、この
安全弁58は破線で示す如くライン18に設けてもよい。
ホース54中の弁60は冷凍液源56からの冷凍液の流れを
制御する。
制御する。
流路ライン22は容器12の内部と連通するライン34及び
容器14の内部と連通するライン36を含む。ライン34,36
は接続部38により接続されている。この接続部38は流路
ライン22の一部を構成する。
容器14の内部と連通するライン36を含む。ライン34,36
は接続部38により接続されている。この接続部38は流路
ライン22の一部を構成する。
弁40はライン34中の流れを制御し、弁42はライン36中
の流れを制御する。空容積44がライン22の一部でもある
接続部38の区域の弁40,42との間に形成される。
の流れを制御する。空容積44がライン22の一部でもある
接続部38の区域の弁40,42との間に形成される。
ライン34は圧力ゲージ46及び安全弁48を含む。
弁50は容器14の内部と連通するライン52中の流れを制
御する。
御する。
液体サンプル容器12は容積V1を有し、ガス収集容器14
は容積V2を有する。一般に容積比V2:V1は約7:1である。
は容積V2を有する。一般に容積比V2:V1は約7:1である。
容器12,14はステンレス鋼でつくることができ、その
内部は汚染の問題を回避すべく仕上げ及び処理がなされ
ている。
内部は汚染の問題を回避すべく仕上げ及び処理がなされ
ている。
流路ライン18は液体サンプル容器12の内部の下部にま
で延出していることが好ましく、これにより容器12内に
流路ライン18に沿って導入された液体が底部から容器12
を満すようにする。
で延出していることが好ましく、これにより容器12内に
流路ライン18に沿って導入された液体が底部から容器12
を満すようにする。
同様に、流路ライン22及び流出ライン24が液体サンプ
ル容器12の内部に上部と連通するようにすることが好ま
しい。
ル容器12の内部に上部と連通するようにすることが好ま
しい。
本発明の有意義な特徴はガス収集容器14が容易に分離
でき、システム10から接続部38で除去することができ、
この際、ガス収集容器14のガス成分は変らない。
でき、システム10から接続部38で除去することができ、
この際、ガス収集容器14のガス成分は変らない。
ガス収集容器14はガス成分の分析のため移動に適した
形状をなしている。したがって、本発明の利点は分析す
べきガスサンプルを収容したガス収集容器がシステム10
から容易に除去することができ、これを分析の場所に移
送することができ、システム10全体を移動させる必要が
ないことである。
形状をなしている。したがって、本発明の利点は分析す
べきガスサンプルを収容したガス収集容器がシステム10
から容易に除去することができ、これを分析の場所に移
送することができ、システム10全体を移動させる必要が
ないことである。
システム10の操作を、先に実質的に同一の冷凍液、例
えば液体窒素についてサンプリングしたシステム10の場
合について以下記載する。
えば液体窒素についてサンプリングしたシステム10の場
合について以下記載する。
サンプリングの始めに、ガス収集容器14には冷凍液例
えば液体窒素で分析されたガスサンプルが収容されてい
る。このガスサンプルは高圧下、一般には先のサンプリ
ングで得られた1500psig程度、におかれ、弁42,50は閉
じられ、ライン36は接続部38を介してライン34に接続さ
れ、これにより、システム10は組立てられた状態にあ
る。
えば液体窒素で分析されたガスサンプルが収容されてい
る。このガスサンプルは高圧下、一般には先のサンプリ
ングで得られた1500psig程度、におかれ、弁42,50は閉
じられ、ライン36は接続部38を介してライン34に接続さ
れ、これにより、システム10は組立てられた状態にあ
る。
この初期段階において、容器12には先のサンプリング
に基づいて一般に1500psigの高圧下で冷凍液例えば液体
窒素のガスサンプルが収容されている。弁40,42間の空
容積44は小さく保たれ、弁40,42からの制御された漏れ
により容易にパージされるようになっている。
に基づいて一般に1500psigの高圧下で冷凍液例えば液体
窒素のガスサンプルが収容されている。弁40,42間の空
容積44は小さく保たれ、弁40,42からの制御された漏れ
により容易にパージされるようになっている。
このように組立てられたシステム10において、ガス収
集容器14の気密性が弁40,42の開放によりゲージ46の圧
力を読み取ることにより確められる。従って、容積V1及
びV2が知られていて、ガス収集容器14の圧力が知られて
いるからサンプルの計算により容器14の漏れ速度（もし
漏れがあれば）が分る。漏れがあった場合は、その位置
を特定する手段が講じられ、漏れが封塞される。漏れ速
度は通常、漏出物の性質と関連する。
集容器14の気密性が弁40,42の開放によりゲージ46の圧
力を読み取ることにより確められる。従って、容積V1及
びV2が知られていて、ガス収集容器14の圧力が知られて
いるからサンプルの計算により容器14の漏れ速度（もし
漏れがあれば）が分る。漏れがあった場合は、その位置
を特定する手段が講じられ、漏れが封塞される。漏れ速
度は通常、漏出物の性質と関連する。
接続部20は一般に封止用栓（図示しない）を有し、同
様に冷凍液源56に対するホース54にも封止用栓が設けら
れている。これらは除去することができ、これにより接
続部20は冷凍液源56とシステム10との間の接続が形成さ
れる。
様に冷凍液源56に対するホース54にも封止用栓が設けら
れている。これらは除去することができ、これにより接
続部20は冷凍液源56とシステム10との間の接続が形成さ
れる。
弁28と接続部20との間に延出するライン18及び接続部
20と冷凍液源との間の可撓性ホース54は弁28,40,42を開
放し、収集容器14、サンプリング容器12中のガス圧を用
い、連続的なパージングサイクル及び上記弁の間欠的閉
塞をおこなうことによりパージすることができる。弁32
も加圧下でガスを放出するために開かれる。このような
パージングサイクルは収集容器14内並びにサンプル容器
12内のガスが大気圧になるまで続けられる。このような
パージングサイクルは空容積44を含めたライン18,22を
パージする場合にも役立つ。
20と冷凍液源との間の可撓性ホース54は弁28,40,42を開
放し、収集容器14、サンプリング容器12中のガス圧を用
い、連続的なパージングサイクル及び上記弁の間欠的閉
塞をおこなうことによりパージすることができる。弁32
も加圧下でガスを放出するために開かれる。このような
パージングサイクルは収集容器14内並びにサンプル容器
12内のガスが大気圧になるまで続けられる。このような
パージングサイクルは空容積44を含めたライン18,22を
パージする場合にも役立つ。
このパージングサイクル完了後、弁28,32,40,42は閉
塞される。
塞される。
システム10は大気圧下で既知の分析のガスがガス収集
容器14に収容され、ライン18,22（空容積44を含め）及
び冷凍液源と接続部20との間の可撓性ホースの全てが連
続的パージングサイクルによりパージされている。
容器14に収容され、ライン18,22（空容積44を含め）及
び冷凍液源と接続部20との間の可撓性ホースの全てが連
続的パージングサイクルによりパージされている。
弁30,50はこのパージングの間において閉じられたま
まとなっている。
まとなっている。
分析のため冷凍液のサンプルを分取するため、冷凍液
源56の弁60は開かれ、これにより冷凍液が可撓性ホース
54に沿って接続部20に流れ、ついでライン18へ流れる。
この液体は可撓性ホース、接続部20及びライン18を冷却
する。この初期の流れは弁28を閉じ、弁32を開いた状態
で保たれ、これにより液体はライン18を流れブランチラ
イン33を通って排出される。最初は液体に分留し、部分
的に蒸発する。液体の流れは弁32が開いた状態で継続さ
れ、これは液体がブランチライン33から流出するまでお
こなわれる。
源56の弁60は開かれ、これにより冷凍液が可撓性ホース
54に沿って接続部20に流れ、ついでライン18へ流れる。
この液体は可撓性ホース、接続部20及びライン18を冷却
する。この初期の流れは弁28を閉じ、弁32を開いた状態
で保たれ、これにより液体はライン18を流れブランチラ
イン33を通って排出される。最初は液体に分留し、部分
的に蒸発する。液体の流れは弁32が開いた状態で継続さ
れ、これは液体がブランチライン33から流出するまでお
こなわれる。
冷凍液が弁32を介してブランチライン33から流出した
とき、弁32は閉じられ、弁28,30が開かれる。ついで冷
凍液はライン18を通り、液体サンプル容器12に流れ、そ
こで収集され、ついで流出ライン24を介して排出され
る。
とき、弁32は閉じられ、弁28,30が開かれる。ついで冷
凍液はライン18を通り、液体サンプル容器12に流れ、そ
こで収集され、ついで流出ライン24を介して排出され
る。
最初は、液体サンプル容器12に集められた液体は液体
温度の上昇にともなって部分的に分留し、その成分が蒸
発するが、流れが持続するにつれ、容器12は液体の流
れ、即ち、流出ライン24を通って容器12から流出し、外
側容器16とサンプル容器12との間の空間26に流れる液流
により冷却される。
温度の上昇にともなって部分的に分留し、その成分が蒸
発するが、流れが持続するにつれ、容器12は液体の流
れ、即ち、流出ライン24を通って容器12から流出し、外
側容器16とサンプル容器12との間の空間26に流れる液流
により冷却される。
空間26が液体で満たされたとき、容器12内に収集され
た冷凍液はそれ自体の実質的に同一の温度で収集される
ことになる。云い換えれば、空間26中の液体により容器
が冷されるため、等温条件下で収集されることになる。
このように等温下で収集されるため、容器12中の液体は
分留することなく収集されたことになる。この段階で、
弁28,30は閉じられ、容器12中に既知量の分留されない
冷凍液サンプルが捕捉されることになる。これは検査さ
れるべき冷凍液の真のサンプルを表わしていることにな
る。
た冷凍液はそれ自体の実質的に同一の温度で収集される
ことになる。云い換えれば、空間26中の液体により容器
が冷されるため、等温条件下で収集されることになる。
このように等温下で収集されるため、容器12中の液体は
分留することなく収集されたことになる。この段階で、
弁28,30は閉じられ、容器12中に既知量の分留されない
冷凍液サンプルが捕捉されることになる。これは検査さ
れるべき冷凍液の真のサンプルを表わしていることにな
る。
接続部20の上流の弁60が閉じられ、弁32が開かれ、可
撓性ホースと、この弁と冷凍液源との間のライン18とが
流通状態となる。接続部20と冷凍液源56へのホース54が
ついで封止栓を再び施すことによって適当に封じられ
る。
撓性ホースと、この弁と冷凍液源との間のライン18とが
流通状態となる。接続部20と冷凍液源56へのホース54が
ついで封止栓を再び施すことによって適当に封じられ
る。
操作の次の段階において、弁40,42が開かれ、外側容
器16が取り除かれる。この容器16の除去にともなって容
器12の温度が上昇し、その中の冷凍液サンプルが蒸発し
始め、ライン22を通ってガス収集容器14に導入され、圧
力が高まり、それがゲージ46で測定される。
器16が取り除かれる。この容器16の除去にともなって容
器12の温度が上昇し、その中の冷凍液サンプルが蒸発し
始め、ライン22を通ってガス収集容器14に導入され、圧
力が高まり、それがゲージ46で測定される。
サンプル容器12はこの段階の最初では充満状態にある
からゲージ46で測定された圧力は比V1:V2及び冷凍液の
性質の関数となる。容器12中の液体サンプルの蒸発の完
了ののち、弁40,42が閉じられる。
からゲージ46で測定された圧力は比V1:V2及び冷凍液の
性質の関数となる。容器12中の液体サンプルの蒸発の完
了ののち、弁40,42が閉じられる。
容器14はこの時点で冷凍液中の不純物と同じ割合の不
純物をガス状態で含むガス状態の真の冷凍液サンプルを
収容していることになる。
純物をガス状態で含むガス状態の真の冷凍液サンプルを
収容していることになる。
容器14は接続部38でシステム10から分離され、分析場
所へ移送し得る状態となる。
所へ移送し得る状態となる。
この段階で液体サンプル容器12はガス収集容器14と同
じ高圧下でガスを収容していることになる。
じ高圧下でガスを収容していることになる。
容器14がない場合のこのシステム10のバランスは、前
の分析からのガスサンプルを高圧下で有する新しい容器
14を用いて、冷凍液の別のサンプルを得るために用いら
れることを示す。
の分析からのガスサンプルを高圧下で有する新しい容器
14を用いて、冷凍液の別のサンプルを得るために用いら
れることを示す。
このようにして、単一のシステム10と複数の容器14を
用いて、冷凍液のガスサンプルを連続的に得ることがで
きる。検査すべき冷凍液の複数のサンプルを分取するこ
とは分析エラーを最小にするため、ガス分析の結果を比
較し得ることである。
用いて、冷凍液のガスサンプルを連続的に得ることがで
きる。検査すべき冷凍液の複数のサンプルを分取するこ
とは分析エラーを最小にするため、ガス分析の結果を比
較し得ることである。
これは、収集容器がシステムの合体的一部を形成し、
分析のためにシステム全体を移送する従来のシステムと
較べて顕著な利点を有することになる。
分析のためにシステム全体を移送する従来のシステムと
較べて顕著な利点を有することになる。
もし、このシステム10を異なった冷凍液をサンプリン
グするために用いる場合は、冷凍液を用いてのシステム
全体のパージングを最初におこなう必要がある。しか
し、一般には特定のシステム10をそれ専用の特定の冷凍
液の分析のみに用いることが好ましい。
グするために用いる場合は、冷凍液を用いてのシステム
全体のパージングを最初におこなう必要がある。しか
し、一般には特定のシステム10をそれ専用の特定の冷凍
液の分析のみに用いることが好ましい。
即ち、液体窒素であれば、それ専用とし、液体酸素に
ついても同様にそれ専用の分析に用いることが好まし
い。
ついても同様にそれ専用の分析に用いることが好まし
い。
このシステム10を最初に、又は特定の冷凍液について
最初に用いる場合は液体のガスサンプルを高圧下で容器
14内に収容し、このサンプルをあらかじめ分析しなけれ
ばならない。
最初に用いる場合は液体のガスサンプルを高圧下で容器
14内に収容し、このサンプルをあらかじめ分析しなけれ
ばならない。
上述の如く、サンプリングの開始時では容器12,14中
の圧力は一般には1500psigとなり、これは液体の容積V1
をガスの容積V2に蒸発させることにより発生した圧力の
大きさ（但し、V2:V1が約7:1のとき）に等しい。
の圧力は一般には1500psigとなり、これは液体の容積V1
をガスの容積V2に蒸発させることにより発生した圧力の
大きさ（但し、V2:V1が約7:1のとき）に等しい。
即ち、容器12は好ましくは600cc、容器14は3800cc
（１米国ガロン）の容積を有する。
（１米国ガロン）の容積を有する。
下記表Ｉは１気圧、15℃で、１の各種冷凍液（それ
ぞれの沸点温度で）の気体容積をリットルを示したもの
である。
ぞれの沸点温度で）の気体容積をリットルを示したもの
である。
表 Ｉ 液体１ ガス容量（） N2 691 O2 854 Ar 835 H2 844 He 748 即ち、一般に、冷凍液１は約675〜875のガスを生
じさせる。容器14は真空にして収集をおこなうこともで
きるが、あまり好ましくはない。
じさせる。容器14は真空にして収集をおこなうこともで
きるが、あまり好ましくはない。
システム10の始動時に純粋で予め分析されたガスの高
圧源と接続させ、容器12,14及びライン22のパージング
と高圧化をおこなうことは好ましいことであり、この高
圧源を弁に接続することができる。空容器44（接続部38
における）は弁40又は42を介しての制御された漏れ、さ
らに前述の一般的なパージングによりパージされる。
圧源と接続させ、容器12,14及びライン22のパージング
と高圧化をおこなうことは好ましいことであり、この高
圧源を弁に接続することができる。空容器44（接続部38
における）は弁40又は42を介しての制御された漏れ、さ
らに前述の一般的なパージングによりパージされる。
冷凍液源56に蒸発源を接続し、容器12,14、ライン18,
22及びこれに関連する弁のパージングのためのガスを供
給することもできる。この場合、蒸発器は接続部20に接
続させることが適当である。
22及びこれに関連する弁のパージングのためのガスを供
給することもできる。この場合、蒸発器は接続部20に接
続させることが適当である。
本発明の他の利点は容器12,14を清浄のため、又は物
理的、化学的処理のために容易に近づくことができるこ
とである。
理的、化学的処理のために容易に近づくことができるこ
とである。
本発明のさらに他の利点は容器12を外部から予備冷却
し、これにより別の冷却液の供給を利用することを可能
としたことである。例えば液体水素のサンプリングをお
こなう場合、液体水素の代りに液体ヘリウムの浴を用い
ることができ、これによりサンプリング操作の安全性を
高めることができる。しかるに従来のサンプリング装置
ではこのようなことはできなかった。一般に、この冷却
液の沸点は冷却される液体の凍結温度以上でなければな
らない。これは安全性に加えて、安価でより容易に入手
できる冷凍液、例えば液体窒素をより高価な冷凍液例え
ば液体アルゴンを冷却するのに用いることができるとい
う利点を与えるものである。これは特に後者の冷凍液が
供給量が少なく、サンプリングに用いられる量が少ない
場合に有意義なものとなる。このような場合、例えば外
側容器16への液体窒素の供給が流出ライン24を介して送
られるサンプル液を補給することになる。
し、これにより別の冷却液の供給を利用することを可能
としたことである。例えば液体水素のサンプリングをお
こなう場合、液体水素の代りに液体ヘリウムの浴を用い
ることができ、これによりサンプリング操作の安全性を
高めることができる。しかるに従来のサンプリング装置
ではこのようなことはできなかった。一般に、この冷却
液の沸点は冷却される液体の凍結温度以上でなければな
らない。これは安全性に加えて、安価でより容易に入手
できる冷凍液、例えば液体窒素をより高価な冷凍液例え
ば液体アルゴンを冷却するのに用いることができるとい
う利点を与えるものである。これは特に後者の冷凍液が
供給量が少なく、サンプリングに用いられる量が少ない
場合に有意義なものとなる。このような場合、例えば外
側容器16への液体窒素の供給が流出ライン24を介して送
られるサンプル液を補給することになる。
外側容器16の除去ののち、容器12中の液体サンプルの
蒸発を加速することもできる。これは例えば容器12の周
りに100℃の水などの液体の外側容器を配することによ
っておこなわれる。これは従来のサンプリングでは見ら
れない本発明のサンプリング装置の別の利点である。
蒸発を加速することもできる。これは例えば容器12の周
りに100℃の水などの液体の外側容器を配することによ
っておこなわれる。これは従来のサンプリングでは見ら
れない本発明のサンプリング装置の別の利点である。
圧力ゲージ46はステンレス鋼製のボールドン（Bourdo
n）チューブを備えたもので圧力範囲が０〜3000psigの
ものを使用し得る。安全弁48は好ましくは1800psigにセ
ットされ、弁50は破裂ディスク比（bursting disc rati
ng）が1800psigのものが好ましい。外側容器16は金属製
のデワー（Dewar）容器を用いることができる。
n）チューブを備えたもので圧力範囲が０〜3000psigの
ものを使用し得る。安全弁48は好ましくは1800psigにセ
ットされ、弁50は破裂ディスク比（bursting disc rati
ng）が1800psigのものが好ましい。外側容器16は金属製
のデワー（Dewar）容器を用いることができる。
前述の収集容器14中の漏れの判定に関し、容器14内の
ガスは下記式で判定することができる。
ガスは下記式で判定することができる。
XV1＝P2（V1＋V2） ここでＸは表Ｉに示した如く冷凍液１から発生する
ガスの容量を示し、V1及びV2はそれぞれ容器12,14の容
積、P2は容器12中のサンプルの蒸発から得られる予想さ
れる圧力を表わしている。
ガスの容量を示し、V1及びV2はそれぞれ容器12,14の容
積、P2は容器12中のサンプルの蒸発から得られる予想さ
れる圧力を表わしている。
ゲージ46がより低い圧力を示した場合は漏れを意味す
る。
る。
１の液体から875のガスを生じる冷凍液の場合、
発生する圧力は1752psigとなり、１の液体から675
のガスを生じる冷凍液の場合、発生する圧力は1352psig
となる。従って通常の冷凍液における発生ガス圧の上限
及び下限でも分析のためには十分なものである。一般に
分析のためには少なくとも500psigのガス圧が必要であ
る。
発生する圧力は1752psigとなり、１の液体から675
のガスを生じる冷凍液の場合、発生する圧力は1352psig
となる。従って通常の冷凍液における発生ガス圧の上限
及び下限でも分析のためには十分なものである。一般に
分析のためには少なくとも500psigのガス圧が必要であ
る。
第１図は本発明のサンプリングシステムを模式的に示し
た図面である。 図中、10……サンプリングシステム、12……サンプル容
器、14……ガス収集容器、16……外側容器、18……流路
ライン、20……接続部、54……可撓性ホース、56……冷
凍液源。
た図面である。 図中、10……サンプリングシステム、12……サンプル容
器、14……ガス収集容器、16……外側容器、18……流路
ライン、20……接続部、54……可撓性ホース、56……冷
凍液源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭51−1994（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許3029627（ＵＳ，Ａ) 米国特許3123982（ＵＳ，Ａ)
Claims (10)
- 【請求項１】冷凍液のモル組成を判定するための冷凍液
のサンプリング法であって、 該冷凍液の凍結温度を越え、かつ沸点を越えない第１の
温度の環境下で該冷凍液の液体サンプルを分離する工程
と、 上記環境を除去する工程と、 該液体サンプルを、前記第１の温度より高い第２の温度
にさらして正味で収集容器に蒸発させる工程と、 この蒸発した液体サンプルを分析のためガス状で該収集
容器中に収集する工程と、 該収集容器を分析のため移動させる工程と、 を具備してなる方法。 - 【請求項２】該収集容器と、分離された液体サンプルの
容積比が7:1である請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】該環境が該液体サンプルと等温である請求
項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】液体サンプリング容器を少なくとも第１の
弁を介してガス収集容器と接続し、該第１の弁を閉じて
該収集容器を該サンプリング容器から遮断する工程と、 該サンプリング容器に冷凍液を充填する工程と、 該サンプリング容器の壁面を少なくとも該冷凍液の温度
である第１の温度にて維持する工程と、 該冷凍液の該サンプリング容器への流れを分断する工程
と、 該冷凍液を蒸発させガス化するため、該サンプリング容
器の壁面を上記第１の温度より高い第２の温度にさらす
工程と、 上記第１の弁を開放する工程と、 該収集容器に上記のガス化された冷凍液を充填する工程
と、 上記第１の弁を閉じる工程と、 該収集容器及び第１の弁を該サンプリング容器から分離
し、該収集容器を移動させる工程と を具備してなる冷凍液のサンプリング法。 - 【請求項５】該収集容器内へのサンプリング液充填の
間、発生したガスの圧力を測定し、この圧力がほぼ一定
となったとき直ちに第１の弁を閉じる工程をさらに含む
請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】冷凍液から発生したガスによって充填され
る前に該収集容器をパージする請求項４に記載の方法。 - 【請求項７】該収集容器をサンプリング容器から遮断す
るため該第１の弁を閉じる前に、該収集容器を、冷凍液
から発生したガスを用いてパージする請求項４に記載の
方法。 - 【請求項８】該収集容器がその内部にガス通気用の第２
の弁を有する請求項６又は７に記載の方法。 - 【請求項９】冷凍液のモル組成を判定するための冷凍液
のサンプリング用装置であって、 冷凍液のサンプルを収容するサンプリング容器と、 該サンプリング容器中に冷凍液を流すための第１の管体
と、 該サンプリング容器を囲む離脱自在なチャンバーと、 冷凍液を該サンプリング容器から該チャンバーに流出さ
せるための該サンプリング容器に設けられた出口と、 ガス収集容器と、 該サンプリング容器と該ガス収集容器との間のガス流通
を規制する第２の管体とを具備し、 該ガス収集容器が該第２の管体を介して該サンプリング
容器に着脱自在に接続されている装置。 - 【請求項１０】該ガス収集容器と該サンプリング容器と
の容積比が7:1である請求項９に記載の装置。
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| DE19930040A1 (de) * | 1999-06-30 | 2001-01-18 | Messer Griesheim Gmbh | Gasprobenahmebehälter mit Verdampfungseinrichtung |
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| FR2839153B1 (fr) | 2002-04-25 | 2005-01-14 | Air Liquide | Procede et installation d'echantillonnage de liquides cryogeniques, et unite de separation d'air pourvue d'au moins une telle installation |
| DE102008046802A1 (de) * | 2008-09-11 | 2010-03-18 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Probenahme kryogener Flüssigkeiten |
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| FR3066597B1 (fr) * | 2017-05-19 | 2022-07-01 | Air Liquide | Appareil d'analyse des traces de contaminants d'un liquide cryogenique |
| FR3066596B1 (fr) * | 2017-05-19 | 2021-12-03 | Air Liquide | Procede d'analyse des traces de contaminants d'un liquide cryogenique |
| JP7086995B2 (ja) * | 2017-05-19 | 2022-06-20 | レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 解析対象液体の処理装置 |
| US10473561B2 (en) * | 2017-11-28 | 2019-11-12 | Air Liquide Canada, Inc. | Method of sampling a cryogenic liquid |
| US10481049B2 (en) * | 2017-11-28 | 2019-11-19 | Air Liquide Canada, Inc. | Cryogenic liquid sampler |
| CN114486617B (zh) * | 2021-12-24 | 2024-05-28 | 西安近代化学研究所 | 一种高压气体中氨、氢含量分析装置及分析方法 |
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| DE2408845C2 (de) * | 1974-02-23 | 1985-01-10 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Probenahmegerät für verflüssigte Gase |
-
1988
- 1988-06-02 CA CA000568407A patent/CA1320849C/en not_active Expired - Fee Related
-
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- 1989-06-01 KR KR1019890007503A patent/KR0156731B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-06-01 NO NO89892211A patent/NO892211L/no unknown
- 1989-06-01 JP JP1140224A patent/JP3011726B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-02 PT PT90745A patent/PT90745B/pt active IP Right Grant
- 1989-06-02 DE DE68928356T patent/DE68928356T4/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-02 EP EP89401513A patent/EP0345164B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-02 ES ES89401513T patent/ES2106723T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-02 DE DE68928356A patent/DE68928356D1/de not_active Expired - Fee Related
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