JP5860945B2 - 液化炭酸ガスの気化方法及び気化装置 - Google Patents

Description

本発明は、液化炭酸ガスの気化方法及び気化装置に関する。

例えば、炭酸ガス（ＣＯ_２）の主な用途としては、清涼飲料製造やビール製造、炭酸ガス溶接、鋳造製造、化学薬品業界、洗浄用、中和用等が挙げられる。また、炭酸ガスを使用する場合、コールドエバポレーター（ＣＥ：Cold Evaporator）や可搬式超低温容器（ＬＧＣ：Liquid Gas Container）、サイフォンボンベなどの容器に充填された液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を気化器（蒸発器ともいう。）に供給し、気化器で液化炭酸ガスを加温して気化（蒸発）させた後、使用用途に応じた圧力まで減圧調整することが行われている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。

しかしながら、液化炭酸ガスのような低温液化ガスを気化させる場合、高圧ガス保安法による規制を受けることがある。具体的に、高圧ガス保安法（同法第２条第１項各号）で定められている「高圧ガス」とは、以下の圧縮ガス又は液化ガスのことを言う。
〔１〕常用の温度（通常使用している温度）において圧力（ゲージ圧力）が１ＭＰａ以上の圧縮ガス又は温度３５℃において圧力が１ＭＰａ以上である圧縮ガス（但し、圧縮アセチレンガスを除く。）。
〔２〕常用の温度（通常使用している温度）において圧力（ゲージ圧力）が０．２ＭＰａ以上の液化ガス又は温度３５℃において圧力が０．２ＭＰａ以上である液化ガス（但し、液化シアン化水素、液化ブロムメチル、液化酸化エチレンは圧力がどの状態でも高圧ガスになる。）。

さらに、高圧ガス保安法（同法第５条第１項、第２項）で定められている「高圧ガスの製造」とは、以下の場合を言う。
（圧力を変化させる場合）
（１）高圧ガスでないガス（１ＭＰａ未満）を高圧ガス（１ＭＰａ以上）にすること。
（２）高圧ガス（１ＭＰａ以上）を更に昇圧（１ＭＰａ以上）させること。
（３）高圧ガスを１ＭＰａ以上の圧力に降圧させること。
（状態を変化させる場合）
（４）ガスを高圧ガスである液化ガス（０．２ＭＰａ以上）にすること。
（５）液化ガス（高圧ガスでないものを含む。）を気化させて、高圧ガス（１ＭＰａ以上）にすること。
（６）容器に高圧ガスを充填する場合。
（７）液化ガスの液面を加圧（０．２ＭＰａ以上）する場合。

これら（１）〜（７）に該当する場合、都道府県知事への届出、更に、ガスの処理容積（ｍ^３／日）が規定の数量を超える場合は都道府県知事への許可の申請が必要となる。したがって、これらの申請を行わずに高圧ガスを取り扱うと、違法行為となる虞があり、容器から液化ガスを取り出して使用することが困難となる。

特開平８−２８７９５号公報 特開２０１０−２０３５２０号公報 特開２０１０−３８３３１号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、高圧ガス保安法で定められている高圧ガスの製造に該当することなく、容器から低温液化炭酸ガスを安定して取り出して使用できる液化炭酸ガスの気化方法及び気化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る液化炭酸ガスの気化方法は、容器に充填された液化炭酸ガスのうち、前記液化炭酸ガスの圧力が高圧ガス保安法で定められている常用の温度又は３５℃で１ＭＰａ以上であるとき、気相の液化炭酸ガスを前記容器から気化器へと供給し、前記液化炭酸ガスの圧力が高圧ガス保安法で定められている常用の温度又は３５℃で１ＭＰａ未満であるとき、液相の液化炭酸ガスを前記容器から気化器へと供給するように、前記容器から前記気化器への前記気相の液化炭酸ガスと前記液相の液化炭酸ガスとの供給を切り替えることを特徴とする。

また、本発明に係る液化炭酸ガスの気化装置は、液化炭酸ガスが充填された容器が備える供給口のうち、気相の液化炭酸ガスを供給する供給口と接続自在とされた第１の入側流路及び液相の液化炭酸ガスを供給する供給口と接続自在とされた第２の入側流路と、前記第１の入側流路及び前記第２の入側流路と接続された気化器と、前記気化器と接続された出側流路と、前記容器から前記気化器への前記気相の液化炭酸ガスと前記液相の液化炭酸ガスとの供給を切り替える切替機構とを備え、前記切替機構は、前記液化炭酸ガスの圧力が高圧ガス保安法で定められている常用の温度又は３５℃で１ＭＰａ以上であるとき、前記第１の入側流路を介して前記気相の液化炭酸ガスを前記容器から前記気化器へと供給し、前記液化炭酸ガスの圧力が高圧ガス保安法で定められている常用の温度又は３５℃で１ＭＰａ未満であるとき、前記第２の入側流路を介して前記液相の液化炭酸ガスを前記容器から前記気化器へと供給する切り替え動作を行うことを特徴とする。

なお、容器に充填された液化ガスは、容器の内部を完全に満たさない限り、一部が気化して液相の状態（液相部）と気相の状態（気相部）とに分かれて存在する。このうち、容器内で気化したガス（気相部のガス）については、例外的に液化ガスとみなされる。したがって、本発明においても、容器に充填された液化炭酸ガスのうち、液相の状態で存在する炭酸ガスを「液相の液化炭酸ガス」とし、気相の状態で存在する炭酸ガスを「気相の液化炭酸ガス」として取り扱うものとする。

以上のように、本発明によれば、高圧ガス保安法で定められている高圧ガスの製造に該当することなく、容器から低温液化炭酸ガスを安定して取り出して使用できる液化炭酸ガスの気化方法及び気化装置を提供することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る気化装置の概略構成を示す模式図である。 気化器から一時的に低温の炭酸ガスが排出される原因を説明するための第２の伝熱管の断面図である。 第２の伝熱管の内部を流れる液化炭酸ガスを撹拌する撹拌手段の一例を示す気化装置の模式図である。 第２の伝熱管の内部を流れる液化炭酸ガスを撹拌する撹拌手段の一例を示す気化装置の模式図である。 気化器から一時的に低温の炭酸ガスが排出される原因を説明するための第２の伝熱管の断面図である。 第２の伝熱管の周囲にある温水を撹拌する撹拌手段の一例を示す気化装置の模式図である。 第２の伝熱管の周囲にある温水を撹拌する撹拌手段の一例を示す気化装置の模式図である。 第２の伝熱管の周囲にある温水を撹拌する撹拌手段の一例を示す気化装置の模式図である。 撹拌部材を用いなかった場合の炭酸ガスの出口温度の経時変化を測定した結果を示すグラフである。 撹拌部材を用いた場合の炭酸ガスの出口温度の経時変化を測定した結果を示すグラフである。 複数の蒸発部を接続した構成を示す気化装置の模式図である。 第１の入側配管及び第２の入側配管側に第１の開閉弁及び第２の開閉弁をそれぞれ配置した構成を示す気化装置の模式図である。 本実施形態の気化方法における容器内の液化炭酸ガスの圧力の経時変化と、容器の重量の経時変化を示すタイミングチャートである。 図１３に示す工程Ａの状態を示す気化装置の模式図である。 図１３に示す工程Ｂの状態を示す気化装置の模式図である。 図１３に示す工程Ｃの状態を示す気化装置の模式図である。 図１３に示す工程Ｄの状態を示す気化装置の模式図である。 図１３に示す工程Ｅの状態を示す気化装置の模式図である。 従来の気化装置の概略構成を示す模式図である。 従来の気化方法における容器内の液化炭酸ガスの圧力の経時変化と、容器の重量の経時変化を示すタイミングチャートである。 図２０に示す工程Ａ’の状態を示す気化装置の模式図である。 図２０に示す工程Ｂ’の状態を示す気化装置の模式図である。 図２０に示す工程Ｃ’の状態を示す気化装置の模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る気化装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る気化装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係る気化装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係る気化装置の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明を適用した液化炭酸ガスの気化方法及び気化装置について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
＜液化炭酸ガスの気化装置＞
先ず、本発明の第１の実施形態として図１に示す液化炭酸ガスの気化装置１について説明する。なお、図１は、気化装置１の概略構成を示す模式図である。

図１に示す気化装置１は、容器Ｂに充填された液化ガスである液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を気化器（蒸発器ともいう。）２に供給し、気化器２で液化炭酸ガスを加温して気化（蒸発）させた後、気化器２から排出された気化ガスである炭酸ガス（ＣＯ_２）を減圧弁３により使用用途に応じた圧力まで減圧調整してから外部に取り出すものである。

容器Ｂとしては、気化器２との組み合わせにおいて使用される低温液化ガス貯蔵用の容器であればよく、例えば、コールドエバポレーター（ＣＥ：Cold Evaporator）や可搬式超低温液化ガス容器（ＬＧＣ：Liquid Gas Container）、サイフォンボンベなどを挙げることができる。本実施形態では、その中でも可搬式の小型容器であるＬＧＣを用いている。

容器Ｂには、内部に充填された液化炭酸ガスのうち、気相の液化炭酸ガスを気化器２に供給するための第１の入側配管（第１の入側流路）４と、液相の液化炭酸ガスを気化器２に供給するための第２の入側配管（第２の入側流路）５とが接続されている。第１の入側配管４と第２の入側配管５とは、容器Ｂ内の気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）を放出するガス放出弁（供給口）と、容器Ｂ内の液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を取り出す液取出弁（供給口）とに各々接続されている。

気化器２は、第１の入側配管４と接続された第１の伝熱管６と、第２の入側配管５と接続された第２の伝熱管７と、第１伝熱管６及び第２の伝熱管７を加温する液体である温水Ｗが貯留された加温槽８とを有している。また、第２の伝熱管７には、液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を気化（蒸発）させるための蒸発部７ａが設けられている。蒸発部７ａは、螺旋状の伝熱管により構成されている。加温槽８における温水Ｗは、電熱ヒータ（図示せず。）により加熱される。なお、温水Ｗの加熱方式としては、電熱ヒータ式の他にも、スチーム吹込み式や温水循環式などを挙げることができる。

気化器２には、出側配管（出側流路）９が接続されている。出側配管９は、第１の伝熱管６及び第２の伝熱管７とそれぞれ接続された２本の配管９ａ，９ｂが１本の配管９ｃに合流した構成となっている。減圧弁３は、出側配管９（配管９ｃ）に接続されている。

また、気化装置１は、容器Ｂから気化器２への気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）と液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）との供給を切り替える切替機構１０を備えている。切替機構１０は、出側配管９の一方の配管９ａに設けられた第１の開閉弁１１と、出側配管９の他方の配管９ｂに設けられた第２の開閉弁１２と、第２の入側配管５に設けられた圧力センサ１３とを有している。

第１の開閉弁１１及び第２の開閉弁１２は、それぞれ二方弁からなり、何れか一方を開状態とし、他方を閉状態とすることによって、容器Ｂから気化器２への気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）と液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）との供給を切り替える切替弁として機能する。

圧力センサ１３は、第１の開閉弁１１及び第２の開閉弁１２と電気的に接続されており、これら第１の開閉弁１１及び第２の開閉弁１２の開閉を制御する。すなわち、この圧力センサ１３は、第２の入側配管５内を流れる液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の圧力を検出し、この検出結果に基づいて、液化炭酸ガスが高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）のとき、第１の開閉弁１１を開状態とし、第２の開閉弁１２を閉状態とする切り替え動作を行う。一方、液化炭酸ガスが高圧ガスとはならない圧力（１ＭＰａ未満）のとき、第１の開閉弁１１を閉状態とし、第２の開閉弁１２を開状態とする切り替え動作を行う。

なお、圧力センサ１３は、第１の入側配管４側に設けることも可能であるが、液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）が高圧ガスとなる圧力で容器Ｂから放出されるのを防ぐためには、第２の入側配管５側に圧力センサ１３を設けた方がより正確に液化炭酸ガスの圧力測定を行うことが可能である。

以上のような構成を有する気化装置１では、容器Ｂに充填された液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）が気化器２に供給される。本実施形態の気化装置１では、液化炭酸ガスが高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）のとき、第１の開閉弁１１を開状態とし、第２の開閉弁１２を閉状態とすることで、第１の入側配管４を介して気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）が容器Ｂから気化器２へと供給される。この場合、気化器２の第１の伝熱管６内を気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）が流通する間に、加温槽８の温水Ｗにより加温（熱交換）されることによって、昇温された炭酸ガス（ＣＯ_２）が生成される。

一方、本実施形態の気化装置１では、液化炭酸ガスが高圧ガスとはならない圧力（１ＭＰａ未満）のとき、第１の開閉弁１１を閉状態とし、第２の開閉弁１２を開状態とすることで、第２の入側配管５を介して液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）が容器Ｂから気化器２へと供給される。この場合、気化器２の第２の伝熱管７内を液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）が流通する間に、加温槽８の温水Ｗにより加温（熱交換）されることによって、気化・昇温された炭酸ガス（ＣＯ_２）が生成される。

そして、気化器２から出側配管９に排出された炭酸ガス（ＣＯ_２）は、減圧弁３により使用用途に応じた圧力（１ＭＰａ未満）まで減圧される。これにより、使用用途に応じた圧力の炭酸ガス（ＣＯ_２）を取り出して使用できる。

ところで、本実施形態の気化装置１では、液化炭酸ガスが高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）のときに、高圧ガス（１ＭＰａ以上）となる気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）を高圧ガスとはならない炭酸ガス（１ＭＰａ未満）にするため、上述した高圧ガス保安法で定められた高圧ガスの製造に該当することなく、容器Ｂから液化炭酸ガスを安定して取り出すことができる。また、液化炭酸ガスが高圧ガスとはならない圧力（１ＭＰａ未満）のときに、液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を気化させて、高圧ガスとはならない炭酸ガス（１ＭＰａ未満）にするため、上述した高圧ガス保安法で定められた高圧ガスの製造に該当することなく、容器Ｂから液化炭酸ガスを安定して取り出すことができる。

ここで、図１に示す気化装置１では、容器Ｂからの液化炭酸ガスの取り出しを一旦停止した後、液化炭酸ガスの取り出しを再開したときに、気化器２から一時的に低温の炭酸ガスが排出されることがある。

この原因の一つについて、図２に示す第２の伝熱管７の断面を参照して説明する。
第２の伝熱管７内で流通される液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）のうち、第２の伝熱管７の内面に接する側から温水Ｗとの熱交換により液化炭酸ガスの気化（蒸発）が始まると考えられる。この場合、第２の伝熱管７の内面と液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）との間に気化した炭酸ガス（ＣＯ_２）が介在（滞留）することによって、温水Ｗからの熱が液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の内側へと伝わりづらくなり、気化の開始直後は液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の気化効率が下がると考えられる。その結果、液化炭酸ガスの取り出しを再開したときに、気化器２から一時的に低温の炭酸ガスが排出されたと推定される。

そこで、本実施形態の気化装置１では、第２の伝熱管７の内部を流れる液化炭酸ガスを撹拌する撹拌手段として、例えば図３及び図４に示すような構成を採用する。具体的に、図３に示す気化装置１では、第２の伝熱管７の蒸発部７ａの手前にフィルタ２１を配置した構成となっている。この構成の場合、第２の伝熱管７内で流通される液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）がフィルタ２１を通過することによって撹拌される。一方、図４に示す気化装置１では、第２の伝熱管７の内側に撹拌部材２２を配置した構成となっている。この構成の場合、第２の伝熱管７内で流通される液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）が撹拌部材２２によって撹拌される。なお、撹拌部材２２については、例えば上記特許文献３に記載のものなどを例示することができる。

これにより、本実施形態の気化装置１では、第２の伝熱管７の内面と液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）との間に気化した炭酸ガス（ＣＯ_２）が滞留することを防ぎつつ、液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の気化効率を高めることができる。したがって、液化炭酸ガスの取り出しを再開したときに、気化器２から一時的に低温の炭酸ガスが排出されることを抑制することが可能である。

また、図２に示す場合とは異なる原因の一つについて、図５に示す第２の伝熱管７の断面を参照して説明する。
第２の伝熱管７の周囲にある温水Ｗは、液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）との熱交換により冷やされて冷水Ｗ’になっていると考えられる。この場合、第２の伝熱管７の外面と温水Ｗとの間に冷却された冷水Ｗ’が介在（滞留）することによって、温水Ｗからの熱が液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の内側へと伝わりづらくなり、気化の開始直後は液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の気化効率が下がると考えられる。また、加温槽８内では、液化炭酸ガスの取り出しを再開する前に、温水Ｗと冷水Ｗ’とが上下に層を為していると考えられる。この場合も、加温槽８内の下層に位置する冷水Ｗ’によって、液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の気化効率が下がると考えられる。その結果、液化炭酸ガスの取り出しを再開したときに、気化器２から一時的に低温の炭酸ガスが排出されたと推定される。

そこで、本実施形態の気化装置１では、第２の伝熱管７の周囲にある温水Ｗを撹拌する撹拌手段として、例えば図６乃至図８に示すような構成を採用する。具体的に、図６に示す気化装置１では、蒸発部７ａの周辺に加熱ヒータ３１を配置した構成となっている。この構成の場合、加温槽８内で温水Ｗの対流が発生し、温水Ｗが撹拌される。一方、図７に示す気化装置１では、蒸発部７ａの周辺にインペラ３２を配置した構成となっている。この構成の場合、加温槽８内でインペラが回転することによって、温水Ｗが撹拌される。一方、図８に示す気化装置１では、ポンプ３３を配置した構成となっている。この構成の場合、ポンプ３３が加温槽８内の温水Ｗを循環させることによって、温水Ｗが撹拌される。

これにより、本実施形態の気化装置１では、上述した第２の伝熱管７の外面と温水Ｗとの間に冷却された冷水Ｗ’が介在（滞留）することや、加温槽８内の温水Ｗと冷水Ｗ’とが上下に層を為すことを防ぎつつ、液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の気化効率を高めることができる。したがって、液化炭酸ガスの取り出しを再開したときに、気化器２から一時的に低温の炭酸ガスが排出されることを抑制することが可能である。

次に、上記撹拌手段を用いた場合の効果を確認するため、上記図４に示す撹拌部材２２を用いた場合と、この撹拌部材２２を用いなかった場合について、容器Ｂから気化器２への液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の供給と停止とを繰り返しながら、そのとき気化器２から排出される炭酸ガス（ＣＯ_２）の温度をそれぞれ測定した。その測定結果を図９及び図１０に示す。なお、図９は、撹拌部材２２を用いなかった場合の炭酸ガス（ＣＯ_２）の出口温度の経時変化を測定した結果を示すグラフである。図１０は、撹拌部材２２を用いた場合の炭酸ガス（ＣＯ_２）の出口温度の経時変化を測定した結果を示すグラフである。

図９及び図１０に示すように、撹拌部材２２を用いた場合は、撹拌部材２２を用いなかった場合よりも、炭酸ガス（ＣＯ_２）の出口温度が高く、効率良く熱交換が行われていることがわかる。また、気化開始直後における炭酸ガス（ＣＯ_２）の出口温度の変動（グラフ中の山と谷との振れ幅）が小さいことがわかる。したがって、撹拌部材２２を用いた場合は、炭酸ガス（ＣＯ_２）を更に安定して取り出して使用することが可能である。

なお、本実施形態の気化装置１では、上述した図３及び図４に示す撹拌手段と、図６乃至図８に示す撹拌手段とを組み合わせて使用することも可能である。また、これらの撹拌手段に限らず、同様の機能を有する別の撹拌手段を採用してもよい。さらに、図１１に示す気化装置１のように、液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を十分に気化させるために、複数の蒸発部７ａを直列又は並列に接続した構成（図１１では２つの蒸発部７ａを直列に接続した構成）とすることも可能である。

また、本実施形態の気化装置１では、上述した切替弁となる第１の開閉弁１１及び第２の開閉弁１２が出側配管９側（一方の配管９ａ側及び他方の配管９ｂ側）に配置された構成となっている。一方、第１の開閉弁１１及び第２の開閉弁１２は、図１２に示す気化装置１のように、第１の入側配管４及び第２の入側配管５側にそれぞれ配置した構成とすることも可能である。しかしながら、この構成の場合、気化器２の入口側（一次側）の方が出口側（二次側）よりも低温となるため、低温に対応した高価な切替機構１０が必要となる。これに対して、本実施形態の気化装置１のように、切替弁を気化器２の出口側（二次側）に配置した場合には、上述した切替機構１０をより安価に且つコンパクトに構成することができる。

以上のように、本実施形態の気化装置１によれば、高圧ガスの製造に該当することなく、容器Ｂから液化炭酸ガスを安定して取り出して使用することが可能である。

＜液化炭酸ガスの気化方法＞
次に、上記図１に示す気化装置１を用いた液化炭酸ガスの気化方法について、図１３に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、図１３に示すタイミングチャートでは、容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力の経時変化を細線で示し、容器Ｂの重量の経時変化を太線で示す。

先ず、図１３に示す工程Ａでは、初期状態として、容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力が約２．０ＭＰａとなっている。そこで、本実施形態の気化方法では、図１４に示すように、容器Ｂに充填された液化炭酸ガスのうち、気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給する。すなわち、気化装置１の第１の開閉弁１１を開状態とし、第２の開閉弁１２を閉状態とすることで、第１の入側配管４を介して気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給する。これにより、気化器２では、第１の伝熱管６内を気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）が流通する間に、加温槽８の温水Ｗにより加温（熱交換）されることによって、昇温された炭酸ガス（ＣＯ_２）が生成される。そして、気化器２から排出された炭酸ガス（ＣＯ_２）は、減圧弁３により使用用途に応じた圧力まで減圧調整してから外部へと取り出される。

次に、図１３に示す工程Ｂでは、容器Ｂ内の気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）が取り出されたことによって、容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力が約０．８ＭＰａまで低下している。そこで、本実施形態の気化方法では、図１５に示すように、容器Ｂに充填された液化炭酸ガスのうち、液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給する。すなわち、気化装置１の第１の開閉弁１１を閉状態とし、第２の開閉弁１２を開状態とすることで、第２の入側配管５を介して液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給する。これにより、気化器２では、第２の伝熱管７内を液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）が流通する間に、加温槽８の温水Ｗにより加温（熱交換）されることによって、気化・昇温された炭酸ガス（ＣＯ_２）が生成される。そして、気化器２から排出された炭酸ガス（ＣＯ_２）は、減圧弁３により使用用途に応じた圧力まで減圧調整してから外部へと取り出される。

次に、図１３に示す工程Ｃでは、図１６に示すように、液化炭酸ガスの容器Ｂから気化器２への供給を一旦停止する。この場合、外温等の影響により容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力が徐々に上昇しながら、１ＭＰａを超えた状態となる。

次に、図１３に示す工程Ｄでは、液化炭酸ガスの容器Ｂから気化器２への供給を再開する。再開時には、容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力が０．８ＭＰａ以上（１ＭＰａ以上）となっている。そこで、本実施形態の気化方法では、図１７に示すように、容器Ｂに充填された液化炭酸ガスのうち、気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給する。すなわち、気化装置１の第１の開閉弁１１を開状態とし、第２の開閉弁１２を閉状態とすることで、第１の入側配管４を介して気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給する。これにより、気化器２では、第１の伝熱管６内を気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）が流通する間に、加温槽８の温水Ｗにより加温（熱交換）されることによって、昇温された炭酸ガス（ＣＯ_２）が生成される。そして、気化器２から排出された炭酸ガス（ＣＯ_２）は、減圧弁３により使用用途に応じた圧力まで減圧調整してから外部へと取り出される。

次に、図１３に示す工程Ｅでは、容器Ｂ内の気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）が取り出されたことによって、容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力が約０．８ＭＰａまで低下している。そこで、本実施形態の気化方法では、図１８に示すように、容器Ｂに充填された液化炭酸ガスのうち、液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給する。すなわち、気化装置１の第１の開閉弁１１を閉状態とし、第２の開閉弁１２を開状態とすることで、第２の入側配管５を介して液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給する。これにより、気化器２では、第２の伝熱管７内を液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）が流通する間に、加温槽８の温水Ｗにより加温（熱交換）されることによって、気化・昇温された炭酸ガス（ＣＯ_２）が生成される。そして、気化器２から排出された炭酸ガス（ＣＯ_２）は、減圧弁３により使用用途に応じた圧力まで減圧調整してから外部へと取り出される。

以上のように、本実施形態の気化方法では、容器Ｂに充填された液化炭酸ガスのうち、気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）を高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）で容器Ｂから気化器２へと供給し、液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を高圧ガスとはならない圧力（１ＭＰａ未満）で容器Ｂから気化器２へと供給する。また、本実施形態の気化方法では、高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）と、高圧ガスとはならない圧力（１ＭＰａ未満）との違いに応じて、容器Ｂから気化器２への気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）と液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）との供給を切り替える。

これにより、本実施形態の気化方法では、上述した高圧ガス保安法で定められた高圧ガスの製造に該当することなく、容器Ｂから液化炭酸ガスを安定して取り出して使用することが可能である。

なお、本実施形態では、上述した第１の開閉弁１１及び第２の開閉弁１２の開閉を切り替える際の設定圧力を０．８ＭＰａ（１ＭＰａ未満）としている。このため、高圧ガスとはならない気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）が容器Ｂから気化器２へと供給されることになるが、この場合も、高圧ガス保安法で定められた高圧ガスの製造に該当することはない。

次に、比較対象として、図１９に示す従来の液化炭酸ガスの気化装置１０１を用いた気化方法について、図２０に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、図２０に示すタイミングチャートでは、容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力の経時変化を細線で示し、容器Ｂの重量の経時変化を太線で示す。

図１９に示す従来の気化装置１０１は、容器Ｂに充填された液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を気化器１０２に供給し、気化器１０２で液化炭酸ガスを加温して気化（蒸発）させた後、気化器１０２から排出された炭酸ガス（ＣＯ_２）を減圧弁１０３により使用用途に応じた圧力まで減圧調整してから外部に取り出すものである。すなわち、図１９に示す従来の気化装置１０１は、上記図１に示す気化装置１の構成のうち、気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給するラインが省略された構成となっている。

先ず、図２０に示す工程Ａ’では、初期状態として、容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力が約２．０ＭＰａとなっている。この状態から、従来の気化方法では、図２１に示すように、液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を容器Ｂから気化器１０２へと供給する。これにより、気化器１０２では、気化・昇温された炭酸ガス（ＣＯ_２）が生成される。そして、気化器１０２から排出された炭酸ガス（ＣＯ_２）は、減圧弁１０３により使用用途に応じた圧力まで減圧調整してから外部へと取り出される。

次に、図２０に示す工程Ｂ’では、図２２に示すように、液化炭酸ガスの容器Ｂから気化器２への供給を一旦停止する。この場合、外温等の影響により容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力が徐々に上昇しながら、１ＭＰａを超えた状態となる。

次に、図２０に示す工程Ｃ’では、液化炭酸ガスの容器Ｂから気化器２への供給を再開する。再開時には、容器Ｂ内の液化炭酸ガスの圧力が１ＭＰａ以上となっている。この状態から、従来の気化方法では、図２３に示すように、液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を容器Ｂから気化器１０２へと供給する。これにより、気化器１０２では、気化・昇温された炭酸ガス（ＣＯ_２）が生成される。そして、気化器１０２から排出された炭酸ガス（ＣＯ_２）は、減圧弁１０３により使用用途に応じた圧力まで減圧調整してから外部へと取り出される。

以上のように、従来の気化方法では、上記工程Ａ’，Ｃ’において、液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）で容器Ｂから気化器２へと供給することで、気化された炭酸ガス（ＣＯ_２）は高圧ガス（１ＭＰａ以上）となっている。この場合、上述した高圧ガス保安法で定められた高圧ガスの製造（具体的には、液化ガスを気化させて、高圧ガス（１ＭＰａ以上）にすること。）に該当することになる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として図２４に示す気化装置１Ａについて説明する。
なお、以下の説明では、上記図１に示す気化装置１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

図２４に示す気化装置１Ａは、切替機構１０として、上記第１の開閉弁１１及び上記第２の開閉弁１２の代わりに、三方弁４１を備えた構成である。それ以外は、上記図１に示す気化装置１と同じ構成を有している。三方弁４１は、上述した出側配管９を構成する２本の配管９ａ，９ｂと１本の配管９ｃとの合流位置に配置されている。

圧力センサ１３は、三方弁４１と電気的に接続されており、この三方弁４１を切り替え制御する。すなわち、圧力センサ１３は、第２の入側配管５内を流れる液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の圧力を検出し、この検出結果に基づいて、液化炭酸ガスが高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）のとき、第１の配管９ａを開状態とし、第２の配管９ｂを閉状態とする方向に三方弁４１を切り替える。一方、液化炭酸ガスが高圧ガスとはならない圧力（１ＭＰａ未満）のとき、第１の配管９ａを閉状態とし、第２の配管９ｂを開状態とする方向に三方弁４１を切り替える。

以上のような構成を備える気化装置１Ａでは、上記図１に示す気化装置１と同様に、高圧ガスの製造に該当することなく、容器Ｂから液化炭酸ガスを安定して取り出して使用することが可能である。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として図２５に示す気化装置１Ｂについて説明する。
なお、以下の説明では、上記図１に示す気化装置１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

図２５に示す気化装置１Ｂは、気化器２において、気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）と液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）とをそれぞれ合流して伝熱管７（蒸発部７ａ）に流通させる構成である。具体的に、第１の伝熱管６は、蒸発部７ａの手前で第２の伝熱管７に合流した構成となっている。また、出側配管９は、第２の伝熱管７に接続された１本の配管９ｄから構成されている。これに合わせて、第１の開閉弁１１及び第２の開閉弁１２は、第１の入側配管４及び第２の入側配管５側にそれぞれ配置した構成となっている。それ以外は、上記図１に示す気化装置１と同じ構成を有している。

以上のような構成を備える気化装置１Ｂでは、上記図１に示す気化装置１と同様に、高圧ガスの製造に該当することなく、容器Ｂから液化炭酸ガスを安定して取り出して使用することが可能である。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として図２６に示す気化装置１Ｃについて説明する。
なお、以下の説明では、上記図１に示す気化装置１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

図２６に示す気化装置１Ｃは、切替機構１０として、気化器２において、気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）と液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）とをそれぞれ合流して伝熱管７（蒸発部７ａ）に流通させる構成である。また、上記第１の開閉弁１１及び上記第２の開閉弁１２の代わりに、三方弁４１を備えた構成である。それ以外は、上記図１に示す気化装置１と同じ構成を有している。具体的に、上記第１の入側配管４と上記第２の入側配管５とが１本の入側配管４２と合流した構成となっている。三方弁４１は、これら入側配管４，５，４２の合流位置に配置されている。

圧力センサ１３は、三方弁４１と電気的に接続されており、この三方弁４１を切り替え制御する。すなわち、圧力センサ１３は、第２の入側配管５内を流れる液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）の圧力を検出し、この検出結果に基づいて、液化炭酸ガスが高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）のとき、第１の入側配管４を開状態とし、第２の入側配管５を閉状態とする方向に三方弁４１を切り替える。一方、液化炭酸ガスが高圧ガスとはならない圧力（１ＭＰａ未満）のとき、第１の入側配管４を閉状態とし、第２の入側配管５を開状態とする方向に三方弁４１を切り替える。

気化器２は、第１の伝熱管６を省略し、第２の伝熱管７に入側配管４２が接続された構成となっている。また、出側配管９は、第２の伝熱管７に接続された１本の配管９ｄから構成されている。それ以外は、上記図１に示す気化装置１と同じ構成を有している。

以上のような構成を備える気化装置１Ｃでは、上記図１に示す気化装置１と同様に、高圧ガスの製造に該当することなく、容器Ｂから液化炭酸ガスを安定して取り出して使用することが可能である。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態として図２７に示す気化装置１Ｄについて説明する。
なお、以下の説明では、上記図１に示す気化装置１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

図２７に示す気化装置１Ｄは、気化器２において、気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）と液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）とをそれぞれ合流して伝熱管７（蒸発部７ａ）に流通させる構成である。具体的に、第１の伝熱管６は、蒸発部７ａの手前で第２の伝熱管７に合流した構成となっている。また、出側配管９は、第２の伝熱管７に接続された１本の配管９ｄから構成されている。

また、図２７に示す気化装置１Ｄは、切替機構１０として、上記第１の開閉弁１１、上記第２の開閉弁１２及び圧力センサ１３の代わりに、背圧弁４３を備えた構成である。背圧弁４３は、第１の入側配管４に配置されている。背圧弁４３は、第１の入側配管４内を流れる気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）の圧力に応じて、液化炭酸ガスが高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）のとき、開状態となる。一方、液化炭酸ガスが高圧ガスとはならない圧力（１ＭＰａ未満）のとき、閉状態となる。これにより、液化炭酸ガスが高圧ガスとなる圧力（１ＭＰａ以上）のとき、第１の入側配管４を介して気相の液化炭酸ガス（ＧＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給し、一方、液化炭酸ガスが高圧ガスとはならない圧力（１ＭＰａ未満）のとき、第２の入側配管５を介して液相の液化炭酸ガス（ＬＣＯ_２）を容器Ｂから気化器２へと供給することができる。それ以外は、上記図１に示す気化装置１と同じ構成を有している。

以上のような構成を備える気化装置１Ｄでは、上記図１に示す気化装置１と同様に、高圧ガスの製造に該当することなく、容器Ｂから液化炭酸ガスを安定して取り出して使用することが可能である。

１…気化装置 ２…気化器 ３…減圧弁 ４…第１の入側配管（第１の入側流路） ５…第２の入側配管（第２の入側流路） ６…第１の伝熱管 ７…第２の伝熱管 ７ａ…蒸発部 ８…加温槽 ９…出側配管 １０…切替機構 １１…第１の開閉弁 １２…第２の開閉弁 １３…圧力センサ ２１…フィルタ（撹拌手段） ２２…撹拌部材（撹拌手段） ３１…加熱ヒータ（撹拌手段） ３２…インペラ（撹拌手段） ３３…ポンプ（撹拌手段） ４１…三方弁 ４２…入側配管 ４３…背圧弁 Ｂ…容器 ＧＣＯ_２…気相の液化炭酸ガス ＬＣＯ_２…液相の液化炭酸ガス Ｗ…温水（液体）

Claims (9)

1. 容器に充填された液化炭酸ガスのうち、前記液化炭酸ガスの圧力が高圧ガス保安法で定められている常用の温度又は３５℃で１ＭＰａ以上であるとき、気相の液化炭酸ガスを前記容器から気化器へと供給し、前記液化炭酸ガスの圧力が高圧ガス保安法で定められている常用の温度又は３５℃で１ＭＰａ未満であるとき、液相の液化炭酸ガスを前記容器から気化器へと供給するように、前記容器から前記気化器への前記気相の液化炭酸ガスと前記液相の液化炭酸ガスとの供給を切り替えることを特徴とする液化炭酸ガスの気化方法。
2. 前記液相の液化炭酸ガスの圧力に基づいて、前記容器から前記気化器への前記気相の液化炭酸ガスと前記液相の液化炭酸ガスとの供給を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の液化炭酸ガスの気化方法。
3. 前記気化器から排出された炭酸ガスを減圧することを特徴とする請求項１又は２に記載の液化炭酸ガスの気化方法。
4. 液化炭酸ガスが充填された容器が備える供給口のうち、気相の液化炭酸ガスを供給する供給口と接続自在とされた第１の入側流路及び液相の液化炭酸ガスを供給する供給口と接続自在とされた第２の入側流路と、
   前記第１の入側流路及び前記第２の入側流路と接続された気化器と、
   前記気化器と接続された出側流路と、
   前記容器から前記気化器への前記気相の液化炭酸ガスと前記液相の液化炭酸ガスとの供給を切り替える切替機構とを備え、
   前記切替機構は、前記液化炭酸ガスの圧力が高圧ガス保安法で定められている常用の温度又は３５℃で１ＭＰａ以上であるとき、前記第１の入側流路を介して前記気相の液化炭酸ガスを前記容器から前記気化器へと供給し、前記液化炭酸ガスの圧力が高圧ガス保安法で定められている常用の温度又は３５℃で１ＭＰａ未満であるとき、前記第２の入側流路を介して前記液相の液化炭酸ガスを前記容器から前記気化器へと供給する切り替え動作を行うことを特徴とする液化炭酸ガスの気化装置。
5. 前記切替機構は、前記容器から前記気化器への前記気相の液化炭酸ガスと前記液相の液化炭酸ガスとの供給を切り替える切替弁と、前記切替弁と電気的に接続された圧力センサとを有し、
   前記圧力センサが前記第２の入側流路における前記液相の液化炭酸ガスの圧力を測定し、この測定結果に基づいて、前記切替弁が前記容器から前記気化器への前記気相の液化炭酸ガスと前記液相の液化炭酸ガスとの供給を切り替えることを特徴とする請求項４に記載の液化炭酸ガスの気化装置。
6. 前記切替弁は、前記出側流路側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液化炭酸ガスの気化装置。
7. 前記切替弁は、前記入側流路側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液化炭酸ガスの気化装置。
8. 前記気化器は、前記液化炭酸ガスを流通させる伝熱管と、前記伝熱管を加温する液体が貯留された加温槽とを有し、
   前記伝熱管の内部を流れる液化炭酸ガスを撹拌する撹拌手段と、前記伝熱管の周囲にある液体を撹拌する撹拌手段とのうち何れか一方又は両方を備えることを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の液化炭酸ガスの気化装置。
9. 前記出側流路に接続された減圧弁を備えることを特徴とする請求項４〜８の何れか一項に記載の液化炭酸ガスの気化装置。

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