JPH01234699A - 極低温流体貯蔵用または輸送用ジュワー壜と、貯蔵起寒剤の損失防止法 - Google Patents

極低温流体貯蔵用または輸送用ジュワー壜と、貯蔵起寒剤の損失防止法

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JPH01234699A
JPH01234699A JP1020657A JP2065789A JPH01234699A JP H01234699 A JPH01234699 A JP H01234699A JP 1020657 A JP1020657 A JP 1020657A JP 2065789 A JP2065789 A JP 2065789A JP H01234699 A JPH01234699 A JP H01234699A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、極低温流体たとえば液体水素を使用者所在
地において使用者の必要に従って前記液体起寒剤を抜取
る条件で貯蔵に適した真空外被型の極低温貯蔵ジュワー
壜、タンクまたはコンテナに関する。
（従来の技術） 工業用ガスたとえば酸素、窒素、ヘリウム、水素、アル
ゴン、ネオンその他同種のものを極低温範囲たとえば一
１３０’Ｆ　（−９０’Ｃ）の大気圧凝縮温度での輸送
、貯蔵または（および）配給は、前記ガスを液相で保持
する時最も経済的になる。
通例のガス液化では大量冷却である。前記液体ガスを使
用者の所在地に持込み、極低温貯蔵ジュワー壜に充填す
る時には、前記液体ガスを通常使用者が利用できるよう
ガスに転化し従って冷凍を解除する。普通の貯蔵ジュワ
ー壜は、貯蔵起寒剤の気化が発生させる冷却を大気に放
出する。
顧客用地での長期貯蔵で、抜取り速度がそれほど大きく
ない場合、熱の浸透のなめ、貯蔵起寒剤を前記ジュワー
内部で気化させ、その蒸気を大気にガス抜きすることに
なり、従って使用者（顧客）が使える起寒剤の損失を起
す。たとえば、内部容器と外部容器とから成りその間に
、ガス抜きにより貯蔵起寒剤の減損を防ぐため、普通の
多層断熱材を内包する真空空隙を有する通常型１５００
ガロン（約５’、６７７．５．Ｉｌ　）極低温ジュワー
壜に貯蔵する時、使用者は引渡された起寒剤のすべてを
利用するなめ１ケ月当り最少限約８０．０００立方フイ
ート（約２．２６５，６００．１１　）の蒸気を引抜く
必要がある。
（発明が解決しようとする課題） 液体残留量を維持と、タンク内の気化起寒剤の漏れ防止
の１つの取組み方法が米国特許第３、６９８．２００号
に開示されている。この米国特許の発明は、前記内部容
器を充満させるに従い、その製品が冷却する前記内部お
よび外部容器の間に配設された重質放射線遮蔽に期待を
かけている。この技術は、普通の多層断熱材、真空外被
およびタンク内側の液体窒素溜めと共同で用いられ、ま
た特に、はぼ４°にで気化する液化ヘリウムの貯蔵に適
応されている。
この米国特許による放射線遮蔽の予冷は、タンクの内側
に貯蔵された流体の一部を、充填中にガス抜きさせて達
成され、放射線遮蔽をこのように予冷する。
（課題を解決するための手段） 極低温ジュワー壜が、使用者の所在における貯蔵中の製
品に全納減損を生じさせないかあるいはそれを最少限に
とどめさせるためには、過渡熱遮蔽を前記ジュワー壜の
真空空隙の内部容器と外部容器の間に配設すべきである
ことがわかった。そのうえ、前記過渡熱遮蔽を、通常前
記容器の上部から抜取られる気化起寒剤との熱交換にか
け得られるよう組み立て、それによって製品の抜取りに
従って、過渡熱遮蔽を冷却して、熱のジュワー壜内部容
器への流入を防ぐようにすべきである。前記過渡熱遮蔽
に、抜取り導管と熱交換関係にある冷却用放熱器を備え
させる時、前記過渡熱遮蔽の冷却は一層十分に促進され
て、−層良好な製品減損防止策がなし遂げられる。二者
択一的に、流体冷却用放熱器を過渡熱遮蔽と共同利用し
て同一効果をあげることができる。
（実施例） ここで添付図面を参照しながらさらに詳しくこの発明を
説明しよう。
第１図を参照して、この発明が適用される種類の貯蔵極
低温流体用ジュワー壜１０が示されている。
業界で既知の前述極低温貯蔵ジュワー壜すなわち顧客ス
テーションを、極低温流（＊たとえば、窒素、酸素、水
素、アルゴン、ヘリウムまたはその種の池のものを液体
の形で使用者または顧客がそれぞれの毎日の仕事用の保
管に用いる。多数の前述貯蔵装置は顧客がタンクから液
体または常温気化されないずれかの起寒剤の抜取用に提
供されたものである。
数字１０で示されている普通のジュワー壜には、内部タ
ンク１２と外部タンク１４とが備えられ、前記内部タン
クは適切な断熱材たとえば金属とプラスチックの多層複
合材料により被覆されまた、適当な空密カバー１９と２
１のそれぞれで密閉された管１８および２０によって外
部外殻１４内に支持されている。
内部タンク１２には前記外部タンク１４から外側へ出て
内側容器の内側で気化された起寒剤を使用位置に届ける
流体導管２２が備わっている。顧客が液体を抜取りない
場合は、適当な抜取り装置を技術上周知のようにタンク
の底部に取付ける（図示せず）。
外部タンク１４には適当なカバー２５と２７で密閉され
た下部通路２４と２６を備えてあり、導管と器具類とが
外部容器１４の内側を内部容器１２へ通過できるように
なっている。外部容器には適当な逃がし導管３０と、そ
れに関連する逃がし弁３１とが備わっている。この種の
貯蔵ジュワー壜またはタンクは通常、内部タンク１２と
外部タンク１４との間の空隙の排気を提供し、それによ
り付加断熱を提供し、大気から内部タンク１２への熱浸
透の減速をする。外部タンク１４には全図面数字２８で
示される複数の支柱を備えることができ、それによって
容器を垂直位置に設置でき、従って気化起寒剤が内部容
器１２の上部付近に蓄積する。ジュワー１０は、それが
技術上周知の通り、水平設置の組立てもできる。
この発明によれば、適当な導体たとえばアルミニウムで
組立てられている少くとも１つの過渡熱遮蔽３４を内部
容器１２と外部容器１４との間の真空空隙に配設する。
熱遮蔽３４を、内部容器支柱１８と２０それぞれに順番
に締着する一対の低熱伝導くなとえばガラス繊維）支柱
３６と３８に取付ける。第２図に示されるように、好ま
しくは、熱遮蔽３４を通常の多層断熱層でカバーするこ
とである。支柱３６および３８の上に、高比熱および高
熱伝導性を有し、過渡熱遮蔽３４より大きい質量の金属
で組立てた一対の冷却用放熱器４０と４２とを配設する
。冷却用放熱器４０．４２は、組立てられるジュワーの
種類により固体品として単一セグメン１〜または鋳造物
で組立てることができる。内部容器１２の内側と連続ず
る蒸気抜取り導管２２を前記冷却用放熱器４０と４２そ
れぞれとさらに熱遮蔽３４と熱交換関係になるよう固定
してから通路２４を通って外部容器１４を出る。
第２図を参照して、過渡熱遮蔽３４は、内部容器１２の
断熱に使用されまた１６で示されたものと同一種類で、
前記３４の外面断熱材３５の上に配設できる。
第２図に示された通り、冷却用放熱器４０を４１で示さ
れるボルト締めにして支柱３６に締着できる。
通常の安全逃がし装置（図示せず）に繋がる付加導管４
４を冷却用放熱器４０．４２と熱交換関係になるよう固
定して、内部容器１２の過圧のためこの導管を通って流
体流れが起こる場合、付加冷却を誘導するようにする。
第１−図および第２図によるタンクは、気化ガスの冷却
能力を利用して熱漏れをコンテナに横取りして液状起寒
剤の貯蔵時間を延長させ、また、蒸気が通常逃がし弁装
置（図示なし）によって大気中に逃がれるための減損を
低減させる。タンクから抜取って熱入れし顧客か使用す
ることになる極低温液体または冷ガスは、前記過渡熱遮
蔽３４に冷＝　１−〇　−− 凍を提供する。この冷凍は前記過渡熱遮蔽３４と冷却用
放熱器４０と４２でたくわえられて、抜取り導管２２を
通る冷流体流れが停止する時、熱漏れをコンテナに横取
りする。熱漏れをコンテナへ横取りする時、過渡遮蔽３
４の温度エネルギー水準は増大し従って前記過渡熱遮蔽
３４の貯蔵冷凍能力を奪うことになる。冷ガスをその後
抜取る時、その冷ガスの流れはふななび前記過渡遮蔽３
４の温度エネルギー水準を低下させ、従って冷凍は前記
遮蔽と冷却用放熱器（３４，４０および４２）に蓄積さ
れることになる。流体流れが不在の時、前詰過渡遮蔽に
よる熱漏れの横取りは起寒剤コンテナへの正味伝熱を低
減し従って貯蔵時間を延長しエネルギーをたくわえる。
たとえば、第１図に示されたような普通のジュワーまた
は貯蔵タンクにおいて、使用者が前記容器の真空空隙か
ら１ケ月当りほぼ８，０００立方フイート（約２，２６
５，６００．１１　＞を抜取らない限り、１５００ガロ
ン（約５，６７７．５．ｌ）　）の液体水素の貯蔵に用
いられる過渡熱遮蔽３４なしには、前記タンクは、設走
進がし圧力に達しな後、貯蔵起寒剤の熱入れのなめ通常
ガス抜き系４４によってガス抜きするので製品が失われ
る。この発明によりこのタンクを取って過渡熱遮蔽を設
置することにより、顧客には、通常のガス抜き装置によ
る蒸気損失なしに列中断続様式で１ケ月当りわずかほぼ
２５，０００立方フイート（約７０８，０００．１）　
）の蒸気抜取りの任意選択を与えることになる。このよ
うにして、双方の場合、使用者はその月の要求量を変え
ることができるが、わずかな貯蔵製品の損失を防ぐため
にも、必要要求量を１ケ月約８０．０００立方フイート
（約２．２６５，６００．１１　）から１ケ月約２５，
０００立方フィート（約７０８，０００．１１　）に減
量して、使用者の製品利用に今まで以上に融通性を使用
者に与える。この発明による特に有効な過渡熱遮蔽は、
厚さ０．１２５インチ（約０．３２ｃｍ　）のアルミニ
ウムで組立可能である。前記冷却用放熱器４０．４２は
、抜取り蒸気から得られた冷凍の付加貯蔵能力を提供す
るため、おのおの総重量が約１５０ポンド（約６８．０
４キロ）の必要がある。
　１２　一 固体冷却用放熱器４０および４２は、既存の極低温流体
から伝熱によりまたそれらのエンタルピーを低下させて
冷凍を得て貯蔵する。起寒剤流れが停止すると、過渡熱
遮蔽３４の温度は、熱がタンクまたジュワー中に漏洩す
るので上昇することになる。
前記固体冷却用放熱器４０および４２は、この熱漏れの
大部分を貯蔵冷凍そのものを、また熱遮蔽に放出して吸
収し、それによって正味熱漏れを貯蔵起寒剤に還元する
ことになる。種々の材料を過渡熱遮蔽と固体冷却用放熱
器に、過渡熱遮蔽系の性能を最適条件にするなめ、使用
することができる。
前記固体冷却用放熱器４０および４２を適当な位置に配
設してタンク１０の設計と操作を最適条件にでき、また
薄手の遮蔽を利用して結果として最適の冷却を提供でき
る。前記固体冷却用放熱器材料を様々の位置に配設でき
るので、特に気化起寒剤を短時間の間高速で引抜く時、
気化起寒剤によりさらに効果的に冷却できる。冷ガスと
前記固体冷却用放熱器の最遠隔部分との間の温度勾配を
最小限にして、冷却の引出と貯蔵の改良ができる。
−１３＝ １つ以上の過渡熱遮蔽と冷却用放熱器との組合わせを利
用して熱漏れを今まで以上にジュワー１０に横取りする
ことも可能である。
第３図および第４図を参照して、流体冷却用放熱器系が
適用される内部容器１２と外部容器１４を包蔵するタン
ク１０の略図を示す。流体冷却用放熱器は特に、固体冷
却用放熱器が正しく設置支持されるには必然的に過大で
あるか、あるいは固体冷却用放熱器を備える過渡熱遮蔽
に必要量の冷凍貯蔵が実際的でないか不便である場合に
、流体冷却用放熱器が前記過渡熱遮蔽３４に適用される
。
流体冷却用放熱器はそれが、過渡熱遮蔽３４と熱交換関
係になるよう配設された、過渡熱遮蔽３４の′　廻りに
配設できる複数の導管と、入口マニホールド５４と出口
マニホールド５６にそれぞれ接続されている同数の流体
冷却用放熱器５２とを提供するよう多岐管で集配される
タンクを出る時、抜取り導管５０を構成する。前記流体
冷却用放熱器マニホールド５４と５６を図面に示されて
いるような、また溜り５８と、必要な場合循環装置６０
を備える連続流体冷即用放熱循環路の提供に用いる。流
体冷却用放熱系は、再使用可能の流体を用いるが、それ
は前記ジュワー１０に貯蔵されている起寒剤と過渡熱遮
蔽温度の作業限度により選択定量された特別の流体であ
る。たとえば、前記ジュワー１０を使用して液体窒素を
貯蔵する時、流体吸い込み流体は窒素であってもよい。
第３図は循環装置６０の使用を示しているが、その系を
、循環装置の使用による追加エネルギーを必要としない
ように設計できる。
操作にあたって、第３図および第４図の系は導管５０を
経由してジュワー１０を出る起寒剤から冷凍を引出す。
冷凍を流体冷却用放熱器（５２，５４，５６）に貯蔵す
る。高比熱または高潜熱を有する適当な流体の選択によ
って、貯蔵タンクからの起寒剤流れのない時、かなりの
冷凍を貯蔵のうえ放出し、過渡熱遮蔽は温まり始める。
流体吸い込み流体は、前記ジュワー１０の操作温度によ
って、その内側または外側にある溜り５８に貯蔵できる
。流体を前記流体吸い込み流体として使用する場合、そ
れを冷却または冷凍できる。圧縮ガスを流体冷却用放熱
器として使用している場合は、それを、そのエンタルピ
ーのレベルによって、前記真空外被の内側または外側に
貯蔵できる。圧縮ガスは冷却、凝縮または冷凍できる。
冷凍を必要とするすべての場合、冷凍中の流動特性の挙
動と過渡遮蔽の熱的性能に対する十分な考慮を設計段階
中に払う必要がある。前記過渡遮蔽系の物理的大きさが
流体冷却用放熱流体の循環に外部手段を必要とする場合
には、ポンプあるいは圧縮機を利用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明による極低温貯蔵ジュワー壜の略図
、第２図は、この発明による極低温貯蔵ジュワー壜の−
Ｌ部の略図、第３図は、この発明の別の実施例の略図、
第４図は、第３図の線４−４の断面図である。 １０・・・ジュワー壜、１２・・・内部タンク（容器）
、１４・・・外部タンク（容器）、１６・・・内部容器
、１８・・管、１９・・・空密カバー、２０・・・管、
？１・・・空密カバー、２２・・・流体導管、２４・・
・下部通路、２５・・・カバー、２６・・・下部通路、
２７・・・カバー、２８／’２９・・・支柱、３０・・
・逃がし導−１，６− 管、３１・・逃がし弁、３４・・・過渡熱遮蔽、３５・
・・外面断熱材、３６・・・支柱、４０・・・冷却用放
熱器、４１・・・ボルト締め、４２・・・冷却用放熱器
、４４・・・付加導管、５０・・・抜取り導管、５２・
・・冷却用放熱導管、５４・・・人ロマニホール１へ、
５６・・・出口マニホールド、５８・・・溜め、６０・
。 循環装置。 特許出願人　　エアー　プロダクツ、アンド、ケミカル
ス、インコー ボレーテッド

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）外部容器と内部容器とをその中に配設して包蔵し
    、且つ、前記内部容器は、極低温流体の収容と、その内
    部から抜取りのための機構と、前記内部および外部容器
    の間に断熱材を具備する極低温流体の貯蔵または輸送用
    ジュワー壜において、前記内部および外部両容器の間に
    少くとも１つの金属過渡熱遮蔽を配設し、前記熱遮蔽包
    蔵機構は冷凍を保持し、且つ、冷却気化起寒剤が前記内
    部容器から抜取られるに従って、前記冷却気化起寒剤が
    冷凍に接触適合するよう保持することから成る極低温流
    体の貯蔵または輸送用ジュワー壜。
  2. （２）前記冷凍保持機構は、前記蒸気抜取り機構と熱交
    換する固体冷却用放熱器を備えることを特徴とする請求
    項１による極低温流体の貯蔵または輸送用ジュワー壜。
  3. （３）前記固体冷却用放熱器は、高比熱および高熱伝導
    率を有する金属であることを特徴とする請求項２による
    極低温流体の貯蔵または輸送用ジュワー壜。
  4. （４）前記金属はアルミニウムであることを特徴とする
    請求項３による極低温流体の貯蔵または輸送用ジュワー
    壜。
  5. （５）前記金属過渡熱遮蔽は、流体冷却用放熱器と直接
    熱交換することを特徴とする請求項１による極低温流体
    の貯蔵または輸送用ジュワー壜。
  6. （６）前記流体冷却用放熱器は、前記過渡熱遮蔽と熱交
    換する複数の導管と気化貯蔵抜取り機構を備え、前記導
    管は、熱冷却液を前記導管によって循環させる機構を備
    えることを特徴とする請求項５による極低温流体の貯蔵
    または輸送用ジュワー壜。
  7. （７）前記熱冷却液は、高比熱または高潜熱を有する流
    体の部類から選択されることを特徴とする請求項６によ
    る極低温流体の貯蔵または輸送用ジュワー壜。
  8. （８）前記熱冷却液は、ヘリウム、水素、窒素、アルゴ
    ン、酸素、ネオンおよびその混合物から成る群から選択
    されることを特徴とする請求項７による極低温流体の貯
    蔵または輸送用ジュワー壜。
  9. （９）前記内部および外部両容器の間に真空空隙があり
    、前記熱冷却液は前記真空空隙に貯蔵されることを特徴
    とする請求項７による極低温流体の貯蔵または輸送用ジ
    ュワー壜。
  10. （１０）真空外被ジュワー壜に貯蔵された起寒剤の不定
    期抜取りにより起こる前記ジュワー壜に浸透する熱が原
    因となる貯蔵起寒剤の熱入れおよび気化を防止する方法
    にして、使用のための気化起寒剤を前記ジュワー壜から
    抜取るに従い気化起寒剤と熱交換関係になるよう配設さ
    れている冷凍保持機構が生じさせる冷凍を保持する前記
    真空外被包蔵機構に少くとも１つの金属過渡熱遮蔽を配
    設することから成る起寒剤の損失防止法。
  11. （１１）前記過渡熱遮蔽と気化起寒剤抜取り機構と熱交
    換するよう固体冷却用放熱器を配設することを特徴とす
    る請求項１０による起寒剤の損失防止法。
  12. （１２）前記過渡熱遮蔽と熱交換するよう流体冷却用放
    熱器を配設することを特徴とする請求項１０による起寒
    剤の損失防止法。
JP1020657A 1988-02-04 1989-01-30 極低温流体貯蔵用または輸送用ジュワー壜と、貯蔵起寒剤の損失防止法 Pending JPH01234699A (ja)

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