JP6122231B1 - 液化ガス供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを招くことなく、容器の表面温度の過度な上昇を抑制しつつ、効率よく容器内の液化ガスを加熱することができ、大流量で液化ガスを供給することが可能な液化ガス供給方法を提供する。【解決手段】液化ガス容器１の表面を加熱することで、液化ガス容器１内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給する方法であり、液化ガス容器１の表面が複数の加熱領域Ｓ１，Ｓ２に区分されており、これら複数の加熱領域Ｓ１，Ｓ２は、液化ガス容器１内において、液化ガスの供給中は常に液相部となる位置の温度に基づいて、同時に加熱又は加熱停止することで温度制御され、且つ、液化ガス容器１内における液相部の液面の位置が第２加熱領域Ｓ２に達したときに、気相部を含む位置に対応した第２加熱領域Ｓ２の加熱を停止する。【選択図】図１

Description

本発明は、液化ガス供給方法に関するものである。

従来から、半導体、液晶パネル及び太陽光発電パネル等の原料として、アンモニアや塩化水素等の液化ガスが用いられている。一般的に、これらの液化ガスは、液体の状態（液相）で金属製の容器に充填され、気液混合（気相及び液相）の状態で保管・流通されている。通常、これらの液化ガスを外部に向けて供給する際は、容器内の気相部から気体状態で抜き出すことで、液化ガスを使用する製造装置、例えば、上記のような半導体、液晶パネル及び太陽光発電パネル等の薄膜を製造するデバイス製造装置等に供給する。また、容器内のガス圧が低下した場合、即ち、気相部のガスが減少した場合には、外部から容器を加熱することで液相部から気化ガスを生成させて補充する。

また、一般的に、容器内の液化ガスは、液相部を数割ほど残した状態で供給を終了させる。これは、供給し続けることで容器内の液化ガスが減少すると、容器内の不純物が残存した液化ガスに凝縮され、徐々に不純物濃度の高い液化ガスが生成されてしまうためである。また、液相部を残した状態で供給を終了させる理由としては、残存した液相部の気化が間に合わず、容器内の圧力の維持が困難となるおそれがあることも挙げられる。

ところで、近年、製造装置などの生産能力の向上に伴い、原料ガスの大量供給が求められるようになった。
特許文献１に開示されたガス供給方法及びガス供給装置においては、容器の表面温度が過剰に上昇するのを抑制でき、大流量で液化ガスを供給できる技術が提案されている。特許文献１には、容器の表面を、供給開始時から供給終了時まで液相と接触する第１小領域と、少なくとも供給終了時までに気相と接触する第２の領域とに区分し、各領域の表面温度を基に、独立して温度制御しながら各領域の表面を加熱し、容器内の液化ガスを気化及び昇圧することで、液化ガスを大量供給できることが開示されている。

特許第６０１３５４０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法及び装置では、液相部と気相部とでの熱の伝わり方の差に起因する、容器の表面温度の過度な上昇を抑制するためには、各小領域に対応して形状や加熱特性等が最適化された加熱装置が必要であった。さらに、特許文献１の方法及び装置では、温度測定装置及び制御部等も加熱装置の台数に合わせて複数台が必要となることから、コストアップを招くという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、コストアップを招くことなく、容器の表面温度の過度な上昇を抑制しつつ、効率よく容器内の液化ガスを加熱することができ、大流量で液化ガスを供給することが可能な液化ガス供給方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、液化ガス容器の表面を加熱することで、前記液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、前記気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給する液化ガス供給方法であって、前記液化ガス容器は、その表面が複数の加熱領域に区分されており、前記複数の加熱領域は、前記液化ガス容器内において、前記液化ガスの供給中は常に前記液相部となる位置の温度に基づいて、同時に加熱又は加熱停止することで温度制御され、且つ、前記液化ガス容器内における前記液相部の液面が、前記複数の加熱領域の何れかに対応する位置に達したときに、前記気相部を含む位置に対応する加熱領域の加熱を停止することを特徴とする液化ガス供給方法である。

また、請求項２に係る発明は、前記液相部の液面の位置は、前記液相部の重量を測定し、該重量に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス供給方法である。

本発明に係る液化ガス供給方法によれば、液化ガス容器の表面が複数の加熱領域に区分され、複数の加熱領域が、液化ガス容器内において、液化ガスの供給中は常に液相部となる位置の温度に基づいて、同時に加熱又は加熱停止することで温度制御され、且つ、液化ガス容器内における液相部の液面が、複数の加熱領域の何れかに対応する位置に達したときに、気相部を含む位置に対応する加熱領域の加熱を停止する方法を採用している。
これにより、複数の温度検出手段を必要とせず、また、各加熱領域に対応して形状や加熱特性等が異なる加熱手段を用いる必要も無いので、製造コストが増大するのを防止できる。また、液相部の液面が降下したときには、液面又は気相部に対応する位置の加熱領域のみ、安全に加熱を停止することができるので、容器の表面温度の過度な上昇を抑制しつつ、効率よく容器内の液化ガスを加熱でき、大流量で液化ガスを供給することが可能になる。

本発明を適用した第１の実施形態である液化ガス供給方法を模式的に説明する図であり、第１の実施形態で用いられる液化ガス供給装置の全体構成を示す概略図である。 本発明を適用した第１の実施形態である液化ガス供給方法について説明する図であり、第１の実施形態で用いられる液化ガス供給装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明を適用した第２の実施形態である液化ガス供給方法を模式的に説明する図であり、第２の実施形態で用いられる液化ガス供給装置の全体構成を示す概略図である。 本発明を適用した第２の実施形態である液化ガス供給方法について説明する図であり、第２の実施形態で用いられる液化ガス供給装置の動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明を適用した一実施形態である液化ガス供給方法について、図面を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明を適用した第１の実施形態である液化ガス供給方法について、図１及び図２を参照しながら詳述する。
図１は、本実施形態で用いられる液化ガス供給装置１０の全体構成を示す概略図であり、図２は、図１に示した液化ガス供給装置１０を用いた液化ガス供給方法における、液化ガス供給装置１０の動作を示すタイミングチャートである。

［液化ガス供給装置］
図１に示すように、本実施形態で用いられる液化ガス供給装置１０は、液化ガス容器１と、容器弁２と、温度計３と、制御部４と、重量計５と、第１加熱部６と、第２加熱部７と、を備えて概略構成される。
液化ガス供給装置１０は、液化ガス容器１の表面を加熱することで、液化ガス容器１内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給するための装置である。

具体的には、液化ガス供給装置１０は、液化ガス容器１の表面が複数の加熱領域に区分されており、本実施形態で説明する例においては、その縦軸方向に沿った方向で、第１加熱領域Ｓ１と第２加熱領域Ｓ２とに区分されている。また、液化ガス供給装置１０には、上記の第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２に対応して設けられる複数の加熱手段として、第１加熱部６及び第２加熱部７が備えられている。さらに、液化ガス供給装置１０には、液化ガス容器１内において、液化ガスの供給中は常に液相部となる位置に対応した一つの加熱領域、本実施形態では、液化ガス容器１の最下部に配置された第１加熱領域Ｓ１の温度を検出するための温度計３と、液化ガス容器１内における液相部の液面の位置を検出するのに用いられる重量計５とが備えられている。そして、液化ガス供給装置１０には、第１加熱部６及び第２加熱部７を、温度計３で検出された第１加熱領域Ｓ１の温度に基づいて同時に加熱又は加熱停止することで温度制御し、且つ、重量計５で検出した液相部の液面の位置が複数の加熱手段の何れか、本実施形態では第２加熱領域Ｓ２に対応する位置に達したときに、気相部を含む位置に対応する第２加熱部６を停止させる制御部４を備える。

図１に示す液化ガス供給装置１０においては、液化ガス容器１内が、液化ガスの供給開始時から供給停止時まで常に液相（液相部）が存在する常時液相の範囲（図１中に示す液面Ｌ２以下の高さの範囲）と、液化ガスの供給開始時から供給停止時まで常に気相部を含んだ領域である範囲Ｓ４と、液化ガスの供給が進むにつれて、少なくとも一部が液相から気相に相転移する範囲（図１中に示す液面Ｌ２よりも上の高さで、且つ、液面Ｌ１以下の範囲）とに区分されている。

ここで、上記の特許文献１（特許第６０１３５４０号公報）に記載されているように、液化ガス容器の内面側が液相部に接触した位置に対応する表面と、気相部に接触した位置に対応する表面とでは、熱の伝わり方が異なる。一般的に、気相部に対応した位置の表面の方が、液相部に対応した位置の表面よりも、内面側における流体への熱の伝わり方が効率的でないため、気相部に対応した表面の方が温度は上昇する。

そこで、液化ガス供給装置１０では、液化ガス容器１の表面における過剰な温度上昇を防止するため、液化ガス容器１内における、液相部の少なくとも一部が気相部に相転移した領域では、当該領域の加熱手段（図示例では第２加熱部７）を停止させる。これにより、液化ガス容器１の過剰な温度上昇を防ぐことができる。

液化ガス容器１は、液化ガスを充填するための容器である。液化ガス容器１の材質としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、マンガン鋼等が挙げられる。
液化ガス容器１に充填される液化ガスとしても、特に限定されないが、具体的には、例えば、アンモニア、塩化水素、塩素、亜酸化窒素などが挙げられる。

上述したように、液化ガス容器１の表面は、表面温度の上がり方で大きく２つの領域に分けられる。一つは、液相部に接触する領域で、液状の液化ガスに熱が伝わりやすいため、表面温度は比較的上がりにくいという特徴がある。もう一つは、気相部に接触する領域で、気化された液化ガスに熱が伝わりにくいため、表面温度は比較的上がりやすいという特徴がある。

容器弁２は、液化ガス容器１の先端部に設けられた弁であり、弁の開閉により、外部への液化ガスの供給を制御することができる。
容器弁２としては、特に限定されないが、一般的に玉形弁が用いられる。

なお、図示例における容器弁２は、液化ガス容器１における、常に気相部を含んだ範囲Ｓ４に連通するように設けられているが、この範囲Ｓ４に対応する部分の温度は、４０℃以下となるように法律で定められている。

温度計３は、液化ガス容器１の表面において、液化ガスの供給中、液相部が常に内面側に接触する領域に設置され、本実施形態では、最下部となる第１加熱領域Ｓ１の位置に設置される。第１加熱部６及び第２加熱部７の２台の加熱手段は、液化ガスの供給時において、温度計３で測定される温度を基に、制御部４によって加熱又は停止の制御がなされる。

本実施形態においては、温度計３は、上記のように、液化ガス容器１の表面の第１加熱領域Ｓ１に設けられ、第１加熱領域Ｓ１の表面温度を測定し、制御部４に測定値を送信する。また、温度計３は、液化ガス容器１の表面の第１加熱領域Ｓ１における、表面温度が上がりやすい位置に取り付けることが好ましい。本実施形態においては、図１中では詳細な図示を省略しているが、温度計３を、第１加熱部６の熱を受ける容器表面の１箇所に取り付けている。しかしながら、温度計３の取り付け位置は、これに限定されるものではなく、例えば、第１加熱領域Ｓ１における２箇所以上の位置に複数の温度計３を取り付け、それらの平均値を測定値として制御部４に送信してもよい。

なお、上記の温度計３としては、例えば、Ｔ型熱電対等を用いることができる。
また、温度計３の取り付け位置は、加熱領域以外の位置とすることも可能である。

制御部４は、温度計３が測定した第１加熱領域Ｓ１の表面温度、及び、後述の重量計５で測定された液相部の重量に基づく液面の高さの値が入力され、第１加熱部６又は第２加熱部７を制御するために設けられる。制御部４は、信号線Ｃ１を介して第１加熱部６と接続され、信号線Ｃ２を介して第２加熱部７と接続されている。また、制御部４は、信号線Ｃ３を介して温度計３と接続され、信号線４を介して重量計５と接続されている。

本実施形態においては、制御部４を用いて、第１加熱領域Ｓ１の表面温度を基に、第１加熱部６及び第２加熱部７を同時に加熱又は停止させる制御を行う。これにより、例えば、第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２の表面を、予め定められた目標温度まで加熱し、目標温度に達したら加熱を停止する。その後、目標温度を下回ったら再び第１加熱部６及び第２加熱部７を制御して加熱動作を行うことにより、第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２の表面温度を制御することができる。

さらに、制御部４は、重量計５で測定された液化ガス容器１に存在する液相部の重量に基づく液面の高さの値が入力されることにより、液化ガスの供給中において、液相部の液面高さが第２加熱領域Ｓ２と達したときに、第２加熱部７の加熱動作を停止させる。

なお、温度計３が測定した第１加熱領域Ｓ１の表面温度に基づく温度制御方法は、上記方法に限定されるものではなく、例えば、表面温度の上限値と下限値を設け、下限値を下回ったら加熱を開始し、上限値を上回ったら加熱を停止するような制御方法としてもよく、あるいは、目標温度に対するＰＩＤ制御を行なってもよい。

制御部４としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などが挙げられる。

重量計（液面検出手段）５は、常時、液化ガス容器１全体の重量を測定し、内部の液化ガスの液相部の重量を測定し、演算処理することで、液相部の液面の位置を検出するものである。

本実施形態においては、液化ガス容器１における液化ガスの液相部の液面高さは、以下のように算出される。
まず、重量計５によって、常時、液化ガス容器１全体の重量を測定し、重量計５内に設けられる演算処理手段において、液化ガス容器１の空体重量及び直径等のサイズを基に、液化ガス容器１内の液化ガス量及び液面高さを算出し、この値を制御部４に送信する。あるいは、重量計５で測定された重量のデータを制御部４に送信し、制御部４において演算処理を行うことで、液相部の液面の位置を検出することができる。
重量計５としては、例えば、ロードセル等を用いることができる。

第１加熱部６は、制御部４による温度制御により、第１加熱領域Ｓ１の表面温度を制御しつつ、第１加熱領域Ｓ１を加熱する。第１加熱部６は、液化ガス容器１の表面のうち、第１加熱領域Ｓ１、本実施形態では、液化ガス容器１内の常に液相に接触する領域の一部に対応する、当該液化ガス容器１の表面を覆うように設けられている。

第１加熱部６としては、液化ガス容器１の表面を加熱することができるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、液化ガス容器１の表面に巻かれた熱交換媒体を流通するための配管であってもよい。熱交換媒体としては、具体的には、例えば、温風、熱風などの気体媒体、または、温水、熱水、熱油などの液体媒体等が挙げられる。
また、第１加熱部６としては、ハロゲンヒーター等によって赤外線で熱を伝える方法や、電気ヒーター等などによって、熱を直接、容器表面に伝える構成であってもよい。

第２加熱部７は、液化ガス容器１の表面のうち、第２加熱領域Ｓ２、本実施形態では、加熱領域の一部が供給終了時までに液相から気相へと変化する表面に対応した領域を覆うように設けられており、この第２加熱部７によって第２加熱領域Ｓ２を加熱する。このような第２加熱部７としては、上述した第１加熱部６と同様の加熱手段を用いることができる。

上記のように、液化ガス供給装置１０は、第１加熱部６及び第２加熱部７の２台の加熱手段を備えることにより、液化ガス容器１の表面において加熱する範囲を区分けしている。具体的には、液化ガス容器１の下部、即ち、第１加熱領域Ｓ１を第１加熱部６で加熱し、液化ガス容器１の縦軸方向で概ね中部、即ち、第２加熱領域Ｓ２を第２加熱部７で加熱できるように構成されている。

液化ガスの供給開始時、第１加熱部６及び第２加熱部７によって加熱される第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２における液化ガス容器１の内部は、液体状態の液化ガス（液相部）で満たされた状態である。図１に示す例においては、供給開始時の液面Ｌ１が、第２加熱領域Ｓ２に対応する位置よりも上方に位置している。このとき、第１加熱部６及び第２加熱部７の両方が加熱動作で同時に制御される。

その後、液化ガス容器１内の液化ガスが外部に向けて供給されるのに伴い、液化ガス容器１内の液相部（液化ガス）の液面が低下する。そして、液相部の液面が第２加熱部７、即ち、第２加熱領域Ｓ２に対応する位置に達したとき、第２加熱領域Ｓ２に対応する位置は気相部を含むものとなるため、液化ガス容器１の表面温度が過度に上昇するのを防止することを目的として、第２加熱部７のみ加熱動作を停止させ、第１加熱部６によって第１加熱領域Ｓ１のみが加熱される。

そして、液化ガス供給装置１０は、液化ガス容器１の外部に向けてさらに液化ガスを供給し、重量計５において、液相部の液面の位置が予め決められた高さまで下降したことを検出した場合には、液化ガスの外部への供給を停止する。図１に示す例においては、液相部の液面の高さが液面Ｌ２（液化ガスの供給終了時の液面）の位置、即ち、第１加熱領域Ｓ１と第２加熱領域Ｓ２との境界を少し上回る高さの位置まで下降したことを検出した際に、液化ガスの供給を停止する。

［ガス供給方法］
次に、上述したような液化ガス供給装置１０を用いた、本実施形態の液化ガス供給方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。
本実施形態の液化ガス供給方法は、液化ガス容器１の表面を加熱することで、液化ガス容器１内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給する方法である。

より具体的には、本実施形態の液化ガス供給方法においては、液化ガス容器１の表面が複数の加熱領域、図示例においては縦軸方向に沿った方向で第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２に区分されている。また、これら第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２は、液化ガス容器１内において、液化ガスの供給中は常に液相部となる位置の１箇所、本実施形態では、液化ガス容器１の最下部に配置された第１加熱領域Ｓ１で温度計３によって測定された温度に基づいて同時に加熱又は加熱停止することで温度制御される。そして、本実施形態の液化ガス供給方法では、液化ガス容器１内における液相部の液面が、複数の加熱領域の何れかに対応する位置、本実施形態では第２加熱領域Ｓ２の位置に達したときに、気相部を含む位置に対応した第２加熱領域Ｓ２のみ加熱を停止する。

なお、本実施形態の液化ガス供給方法においては、液相部の液面を、重量計５によって液相部の重量を測定し、この液相部の重量に基づき、上述した演算処理手段によって液面高さを算出することができる。

本実施形態の液化ガス供給方法を、図２に示すタイムチャートを参照しながら説明する（図１も参照）。
ここで、図２中の横軸は、時間を示している。
また、図２中の縦軸は、上から１段目及び２段目には、それぞれ第１加熱部６及び第２加熱部７による温度制御の状態を示しており、「ＯＮ」は加熱していることを示し、「ＯＦＦ」は加熱を停止していることを示している。これらの温度制御は、温度計３で測定される温度が規定の目標値になるように制御される。
図２中における上から３段目には、温度計３によって測定された第１加熱領域Ｓ１の表面温度を示している。
図２中における上から４段目には、液化ガス容器１内の液面の高さを示している。これとともに、図２中における上から４段目には、上記の液面高さに対する、第１加熱部６及び第２加熱部７による加熱範囲を示している。
また、図２中における上から５段目には、ガス供給装置１０から外部への液化ガスの供給量を示している。本実施形態においては、ガス供給装置１０から外部への液化ガスの供給量は一定である。

図２に示すように、先ず、時刻ｔ１になる前まで、即ち、液化ガスの供給の開始前までは、第１加熱部６及び第２加熱部７は停止した状態である。この状態では、液化ガス容器１の表面温度及び液面高さに変化はない。また、この際の液化ガス容器１内における液相部の液面の高さは、図１中に示す液面Ｌ１の位置となっている。

次に、図２中に示す時刻ｔ１において、液化ガスの供給を開始するために容器弁２を開く。また、第１加熱部６によって第１加熱領域Ｓ１の加熱を開始し、これと同時に、第２加熱部７によって第２加熱領域Ｓ２の加熱を開始する。これにより、液化ガスが気化し、液化ガス容器１の内圧を高めることで、液化ガスの供給による圧力低下を防止する。また、この際、液化ガスの供給に伴い、液化ガス容器１内における液相部の液面が降下する。

図２中に示すように、第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２が加熱されることにより、第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２の表面温度が上昇する。本実施形態においては、第１加熱領域Ｓ１の温度のみを温度計３で測定することから、図２中においては、この温度の値のみを示している。
図２中においては、液化ガス容器１の表面温度は、液化ガスの供給と同時に加熱が開始されることで、室温状態から温度が上昇する。その後、温度計３で測定される第１加熱領域Ｓ１の温度に基づき、時刻ｔ２，ｔ３のタイミングで、第１加熱部６及び第２加熱部７の両方のＯＮ−ＯＦＦ制御が同時に行われる。この際、第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２は、第１加熱部６及び第２加熱部７により、ほぼ目標温度に近い値で制御される。本実施形態の液化ガス供給方法では、目標温度は、例えば３５℃程度とすることができるが、この目標温度は特に限定されず、液化ガスの供給量等に合わせて変更することができる。

次に、図２中に示す時刻ｔ４において、液相部の液面の位置が第２加熱領域Ｓ２に達したことを検出したら、第２加熱部７による加熱を停止する。これにより、液化ガス容器１内における液相部の減少によって、少なくとも気相を含む状態となった第２加熱領域Ｓ２の表面温度の過度な上昇が抑えられる。

この後、第２加熱部７は、液化ガス容器１から外部への液化ガスの供給が終了するまでＯＦＦとされる一方、第１加熱領域Ｓ１は、第１加熱部６により、第１加熱領域Ｓ１の温度に基づき、時刻ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ８，ｔ９のタイミングでＯＮ−ＯＦＦ制御が行われる。

次に、本実施形態においては、図２中に示す時刻ｔ１０において、液化ガス容器１内における液相部の液面の位置が、予め設定された高さ、即ち、図１中に示す液面Ｌ２（液化ガスの供給終了時の液面）の位置まで下降したのを確認したら（図１参照）、液相部の残量が、例えば１０％になったと判断し、液化ガスの供給を停止すると同時に、第１加熱部６による加熱を停止する。これにより、第２加熱領域Ｓ２の表面温度の過度な上昇を防止することに加え、さらに、第１加熱領域Ｓ１の表面温度の過度な上昇を未然防止することができる。

そして、液相部の残量が１０％を切った液化ガス容器１は交換時期に到達したと判断され、液状の液相部で満たされた他の液化ガス容器１と交換される。この際、容器弁２を閉めることで液化ガスの外部への供給を完全に停止したうえで、液化ガス容器１を交換する。一方、液化ガス容器１の交換時期を判断するための液相部の残量の閾値は、上記のような１０％という量には限定されない。例えば、液化ガスが製品として許容される範囲内での不純物の量や、供給圧力等に合わせて、液化ガス容器１を交換する目安となる液相部の残量を変更することができる。

本実施形態の液化ガス供給方法によれば、液化ガス容器１の表面における、液化ガスの供給中は常に液相部となる位置（本実施形態では第１加熱領域Ｓ１）に設置した温度計３で測定した１箇所の温度に基づき、第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２の温度制御を同時に行うことで、複数の温度計や制御部等を用いることが無いので、製造コストが増大するのを防止できる。また、液相部の液面が降下したときには、液面又は気相部に対応する第２加熱領域Ｓ２のみ、安全に加熱を停止することができるので、容器の表面温度の過度な上昇を抑制しつつ、効率よく容器内の液化ガスを加熱でき、大流量で液化ガスを供給することが可能になる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明を適用した第２の実施形態である液化ガス供給方法について、図３及び図４を参照しながら詳述する。
図３は、本実施形態で用いられる液化ガス供給装置２０の全体構成を示す概略図であり、図４は、図１に示した液化ガス供給装置２０を用いた液化ガス供給方法における、液化ガス供給装置２０の動作を示すタイミングチャートである。
なお、以下の説明においては、上述した第１の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付与するとともに、その詳細な説明を省略する場合がある。

［液化ガス供給装置］
図３に示すように、本実施形態で用いられる液化ガス供給装置２０は、液化ガス容器１と、容器弁２と、温度計３と、制御部４と、重量計５と、第１加熱部６と、第２加熱部７と、第３加熱部８と、を備えて概略構成される。

即ち、液化ガス供給装置２０は、液化ガス容器１の縦軸方向で、第１加熱領域Ｓ１及び第２加熱領域Ｓ２に加え、さらに、第２加熱領域Ｓ２の上方の位置が第３加熱領域Ｓ３として区分けされている点で、第１の実施形態の液化ガス供給装置２０とは異なる。即ち、液化ガス供給装置２０は、第２加熱部７の上方に、第３加熱領域Ｓ３を加熱するための第３加熱部８を備えている点で、第１の実施形態の液化ガス供給装置２０とは異なる。

第３加熱領域Ｓ３を加熱する第３加熱部８としても、上述した第１加熱部６及び第２加熱部７と同様のものを用いることができる。また、第３加熱部８も、第１加熱部６及び第２加熱部７と同様、液化ガスの供給中は常に液相部となる位置（本実施形態では第１加熱領域Ｓ１）に設置された温度計３による温度測定値、及び、重量計５によって測定・算出された液相部の液面の位置に基づき、制御部４によって温度制御される。また、液化ガス供給装置２０においては、制御部４が、信号線Ｃ５を介して第３加熱部８と接続されている。

［ガス供給方法］
次に、本実施形態の液化ガス供給装置２０を用いた、本実施形態の液化ガス供給方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。
本実施形態の液化ガス供給方法においては、第１の実施形態と同様、第１加熱領域Ｓ１の温度に基づき、第１加熱領域Ｓ１、第２加熱領域Ｓ２及び第３加熱領域Ｓ３の加熱及び加熱停止を同時に行って温度制御する。
そして、本実施形態では、液化ガス容器１内における液相部の液面が、複数の加熱領域の何れかに対応する位置、本実施形態では第３加熱領域Ｓ３、又は第２加熱領域Ｓ２にそれぞれ達したときに、気相部を含む位置に対応した第３加熱領域Ｓ３、又は第２加熱領域Ｓ２の加熱を停止する。

図３に示すように、本実施形態の液化ガス供給装置２０は、液化ガスの供給開始時においては、第１加熱部６、第２加熱部７及び第３加熱部８によって加熱される範囲、即ち、第１加熱領域Ｓ１、第２加熱領域Ｓ２及び第３加熱領域Ｓ３における液化ガス容器１の内部は、液体状態の液化ガスで満たされた状態である。図３に示す例においては、供給開始時の液面Ｌ１が、第３加熱領域Ｓ３に対応する位置よりも上方に位置している。このとき、第１加熱部６、第２加熱部７及び第３加熱部８は、加熱又は加熱停止による制御を同時に行う。

その後、液化ガス容器１内の液化ガスが外部に供給されるのに伴い、液相部の液面が降下し、液面の位置が第３加熱領域Ｓ３と達したとき、制御部４によって第３加熱部８による加熱のみを停止する。そして、さらに液相部の液面が降下し、液面の位置が第２加熱領域Ｓ２と達したときには、制御部４によって第２加熱部７による加熱のみを停止する。即ち、このとき、第３加熱領域Ｓ３に加えて、第２加熱領域Ｓ２が加熱されていない状態となる。

本実施形態の液化ガス供給方法を、図４に示すタイムチャートを参照しながら説明する（図３も参照）。
図４中の横軸は、時間を示している。
また、図４中の縦軸は、上から１段目、２段目及び３段目には、それぞれ第１加熱部６、第２加熱部７及び第３加熱部８による温度制御の状態を示しており、図２の場合と同様、「ＯＮ」は加熱していることを示し、「ＯＦＦ」は加熱を停止していることを示す。
図４中における上から４段目には、温度計３によって測定された第１加熱領域Ｓ１の表面温度を示している。
図４中における上から５段目には、液化ガス容器１内の液面の高さを示している。これとともに、図４中における上から５段目には、上記の液面高さに対する、第１加熱部６、第２加熱部７及び第３加熱部８による加熱範囲を示している。
また、図４中における上から６段目には、ガス供給装置１０から外部への液化ガスの供給量を示している。本実施形態においても、ガス供給装置１０から外部への液化ガスの供給量は一定である。

図４に示すように、時刻ｔ１になる前（液化ガスの供給の開始前）までは、第１加熱部６、第２加熱部７及び第３加熱部８は停止した状態である。
次に、図４中に示す時刻ｔ１において、液化ガスの供給を開始するために容器弁２を開く。また、第１加熱部６によって第１加熱領域Ｓ１の加熱を開始し、これと同時に、第２加熱部７によって第２加熱領域Ｓ２の加熱を開始するとともに、第３加熱部８によって第３加熱領域Ｓ３の加熱を開始する。これにより、液化ガスが気化し、液化ガス容器１から外部に向けて液化ガスを供給することで、液化ガス容器１内における液相部の液面が降下する。

図４中に示すように、第１加熱領域Ｓ１、第２加熱領域Ｓ２及び第３加熱領域Ｓ３が加熱されることで、第１加熱領域Ｓ１の領域の表面温度が上昇する。
その後、図４中に示す時刻ｔ２において、液相部の液面の位置が第３加熱領域Ｓ３に達したことを検出したら、第３加熱部８による加熱を停止する。これにより、液化ガス容器１内における液相部の減少によって、少なくとも気相を含む状態となった第３加熱領域Ｓ３の表面温度の過度な上昇が抑えられる。

この後、第３加熱部８は、液化ガス容器１から外部への液化ガスの供給が終了するまでＯＦＦとされる。また、温度計３で測定される第１加熱領域Ｓ１の温度に基づき、時刻ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６のタイミングで、第１加熱部６及び第２加熱部７の両方のＯＮ−ＯＦＦ制御が同時に行われる。

さらに、図４中に示す時刻ｔ７において、液相部の液面の位置が第２加熱領域Ｓ２に達したことを検出したら、第２加熱部７による加熱を停止する。これにより、少なくとも気相を含む状態となった第２加熱領域Ｓ２の表面温度の過度な上昇が抑えられる。また、この後、第２加熱部７は、液化ガス容器１から外部への液化ガスの供給が終了するまでＯＦＦとされる。

この後、第１加熱領域Ｓ１は、温度計３で測定される第１加熱領域Ｓ１の温度に基づき、第１加熱部６により、時刻ｔ８，ｔ９，ｔ１０のタイミングでＯＮ−ＯＦＦ制御が行われる。

次に、図４中に示す時刻ｔ１１において、液化ガス容器１内における液相部の液面の位置が、予め設定された高さ、即ち、図３中に示す液面Ｌ２（液化ガスの供給終了時の液面）の位置まで下降したのを確認したら（図３参照）、液相部の残量が液化ガスの供給を停止する量になったと判断し、液化ガスの供給を停止すると同時に、第１加熱部６による加熱を停止する。これにより、第３加熱領域Ｓ３及び第２加熱領域Ｓ２の表面温度の過度な上昇を防止することに加え、さらに、第１加熱領域Ｓ１の表面温度の過度な上昇を未然防止することができる。

そして、交換時期に到達したと判断された液化ガス容器１は、液状の液相部で満たされた他の液化ガス容器１と交換される。

本実施形態においても、上記のような温度制御を行うことで、第１の実施形態の場合と同様、複数の温度計や制御部等を用いることが無く、製造コストが増大するのを防止できる。また、液相部の液面が降下したときには、液面又は気相部に対応する加熱領域のみ、安全に加熱停止することができるので、容器の表面温度の過度な上昇を抑制しつつ、効率よく容器内の液化ガスを加熱でき、大流量で液化ガスを供給することが可能になる。

＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の液化ガス供給方法によれば、上述したような液化ガス供給装置１０（２０）を用い、液化ガス容器１が複数の加熱領域Ｓ１，Ｓ２，（Ｓ３）に区分され、これら複数の加熱領域Ｓ１，Ｓ２，（Ｓ３）が、液化ガス容器内において、液化ガスの供給中は常に液相部となる位置（本実施形態では第１加熱領域Ｓ１）の１箇所の温度に基づいて、同時に加熱又は加熱停止することで温度制御され、且つ、液化ガス容器１内における液相部の液面が加熱領域Ｓ２，（Ｓ３）に対応する位置に達したときに、気相部を含む位置に対応する加熱領域Ｓ２，（Ｓ３）の加熱を停止する方法を採用している。これにより、複数の温度検出手段を必要とせず、また、各加熱領域に対応して形状や加熱特性等が異なる加熱手段を用いる必要も無いので、製造コストが増大するのを防止できる。また、液相部の液面が降下したときには、液面又は気相部に対応する位置の加熱領域のみ、安全に加熱を停止することができるので、容器の表面温度の過度な上昇を抑制しつつ、効率よく容器内の液化ガスを加熱でき、大流量で液化ガスを供給することが可能になる。

＜本発明の変形例＞
本発明の実施の形態について、図面を参照して上記のように説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を施すことが可能である。
例えば、本実施形態においては、液化ガス容器の表面を、縦軸方向で２つまたは３つの加熱領域に区分して温度制御してもよい。さらに、４つ以上の加熱領域に区分して温度制御してもよい。あるいは、液化ガス容器の表面を、縦軸と直交する方向で複数の加熱領域に区分して温度制御してもよい。

本発明の液化ガス供給方法は、コストアップを招くことなく、容器の表面温度の過度な上昇を抑制しつつ、効率よく容器内の液化ガスを加熱することができ、大流量で液化ガスを供給することが可能なものなので、例えば、半導体、液晶パネル、又は太陽光発電パネル等の製造に用いられる液化ガスを大量に供給する用途において非常に好適である。

１…液化ガス容器、
２…容器弁、
３…温度計、
４…制御部、
５…重量計、
６…第１加熱部、
７…第２加熱部、
８…第３加熱部、
Ｓ１…第１加熱領域（複数の加熱領域）、
Ｓ２…第２加熱領域（複数の加熱領域）、
Ｓ３…第３加熱領域（複数の加熱領域）、
Ｓ４…常に気相部を含んだ範囲、
Ｌ１…液化ガスの供給開始時の液面、
Ｌ２…液化ガスの供給終了時の液面

Claims (2)

1. 液化ガス容器の表面を加熱することで、前記液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、前記気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給する液化ガス供給方法であって、
   前記液化ガス容器は、その表面が複数の加熱領域に区分されており、
   前記複数の加熱領域は、前記液化ガス容器内において、前記液化ガスの供給中は常に前記液相部となる位置の温度に基づいて、同時に加熱又は加熱停止することで温度制御され、且つ、
   前記液化ガス容器内における前記液相部の液面が、前記複数の加熱領域の何れかに対応する位置に達したときに、前記気相部を含む位置に対応する加熱領域の加熱を停止することを特徴とする液化ガス供給方法。
2. 前記液相部の液面の位置は、前記液相部の重量を測定し、該重量に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス供給方法。
   

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