JPH04228971A - クライオジェン貯蔵容器 - Google Patents
クライオジェン貯蔵容器Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】本発明は,ヘリウム,水素,又はネオンを
貯蔵するためのクライオジェン貯蔵容器に関する。通常
,このようなクライオジェン貯蔵容器は,30〜40日
にわたる長い行程の海上輸送によってクライオジェンを
運ぶのに使用される。当業界においてよく知られている
ように,周囲環境から液体クライオジェンへの熱伝達に
より,液体クライオジェンが沸騰してガス状態になる。 行程の長さによっては,クライオジェンの圧力がクライ
オジェン貯蔵容器の圧力定格を越えるような時点に達し
,従ってその目的地に到達する前にクライオジェンの一
部を排気して抜き取ることがある。この結果クライオジ
ェンの損失が起こり,クライオジェンの出荷に関わるコ
ストが増大することとなる。このことは,液体ヘリウム
を輸送する場合に特に当てはまることである。さらに,
液体水素を輸送する場合,水素を排気して抜き取ること
は,その可燃性のゆえに危険を生じる。
貯蔵するためのクライオジェン貯蔵容器に関する。通常
,このようなクライオジェン貯蔵容器は,30〜40日
にわたる長い行程の海上輸送によってクライオジェンを
運ぶのに使用される。当業界においてよく知られている
ように,周囲環境から液体クライオジェンへの熱伝達に
より,液体クライオジェンが沸騰してガス状態になる。 行程の長さによっては,クライオジェンの圧力がクライ
オジェン貯蔵容器の圧力定格を越えるような時点に達し
,従ってその目的地に到達する前にクライオジェンの一
部を排気して抜き取ることがある。この結果クライオジ
ェンの損失が起こり,クライオジェンの出荷に関わるコ
ストが増大することとなる。このことは,液体ヘリウム
を輸送する場合に特に当てはまることである。さらに,
液体水素を輸送する場合,水素を排気して抜き取ること
は,その可燃性のゆえに危険を生じる。
【0002】従来技術によるクライオジェン貯蔵容器は
,クライオジェンの蒸気を排気しなければならない時点
(Point in time)をできるだけ長く
延ばすよう設計されている。あるタイプのクライオジェ
ン貯蔵容器設計物においては,液体クライオジェンを収
容するための圧力容器が設けられている。伝導による熱
伝達が少なくなるよう,外壁と圧力容器との間のスペー
スを真空にするために,圧力容器を取り巻いていて且つ
圧力容器から離れて配置されている外壁を有する真空容
器が設けられている。圧力容器に液体クライオジェンを
充填するための入口ラインが圧力容器と繋がっており,
また沸騰気化して生成した蒸気を圧力容器から排気する
ための排気ラインも圧力容器と繋がった形で設けられて
いる。圧力容器と真空容器外壁との間に設けられた中間
熱シールド(intermediate heat
Shield)は,組み込まれていなければ前記真空
容器から前記圧力容器に伝達されると考えられる熱流れ
を遮断するために熱伝導性材料で形成されている。前記
熱シールドと前記真空容器外壁との間,及び前記熱シー
ルドと前記圧力容器との間には,一対の第1と第2の断
熱材層が設けられている。最後に,遮断された熱を液体
窒素の気化により吸収するために,液体窒素を収容した
液体窒素容器が,前記中間熱シールドと熱的に接触した
形で設けられている。この熱吸収により,圧力容器にか
かる熱負荷は減少する。窒素の蒸気圧が液体窒素容器の
定格圧力より大きくなる時点に達することがあり,従っ
て窒素蒸気を排気するために排気ラインが設けられてい
る。しかしながら,圧力容器にかかる熱負荷が減少する
ので,圧力容器の内容物は,排気の必要が生じるまでに
より長い時間貯蔵することができる。
,クライオジェンの蒸気を排気しなければならない時点
(Point in time)をできるだけ長く
延ばすよう設計されている。あるタイプのクライオジェ
ン貯蔵容器設計物においては,液体クライオジェンを収
容するための圧力容器が設けられている。伝導による熱
伝達が少なくなるよう,外壁と圧力容器との間のスペー
スを真空にするために,圧力容器を取り巻いていて且つ
圧力容器から離れて配置されている外壁を有する真空容
器が設けられている。圧力容器に液体クライオジェンを
充填するための入口ラインが圧力容器と繋がっており,
また沸騰気化して生成した蒸気を圧力容器から排気する
ための排気ラインも圧力容器と繋がった形で設けられて
いる。圧力容器と真空容器外壁との間に設けられた中間
熱シールド(intermediate heat
Shield)は,組み込まれていなければ前記真空
容器から前記圧力容器に伝達されると考えられる熱流れ
を遮断するために熱伝導性材料で形成されている。前記
熱シールドと前記真空容器外壁との間,及び前記熱シー
ルドと前記圧力容器との間には,一対の第1と第2の断
熱材層が設けられている。最後に,遮断された熱を液体
窒素の気化により吸収するために,液体窒素を収容した
液体窒素容器が,前記中間熱シールドと熱的に接触した
形で設けられている。この熱吸収により,圧力容器にか
かる熱負荷は減少する。窒素の蒸気圧が液体窒素容器の
定格圧力より大きくなる時点に達することがあり,従っ
て窒素蒸気を排気するために排気ラインが設けられてい
る。しかしながら,圧力容器にかかる熱負荷が減少する
ので,圧力容器の内容物は,排気の必要が生じるまでに
より長い時間貯蔵することができる。
【0003】後述するように,本発明は,従来技術の容
器設計物を凌ぐ貯蔵時間にて,水素,ヘリウム,又はネ
オンを貯蔵するためのクライオジェン貯蔵容器を提供す
る。
器設計物を凌ぐ貯蔵時間にて,水素,ヘリウム,又はネ
オンを貯蔵するためのクライオジェン貯蔵容器を提供す
る。
【0004】本発明は,水素,ヘリウム,及びネオンの
うちの1種から形成された液体クライオジェンを貯蔵す
るためのクライオジェン貯蔵容器を提供する。本発明の
クライオジェン貯蔵容器は,液体クライオジェンを収容
するための圧力容器,及び外壁と前記圧力容器との間の
スペースを真空にするための,前記圧力容器を取り巻い
ていて且つ前記圧力容器から離れて配置されている外壁
を有する真空容器を含む。前記真空容器を貫通していて
且つ前記圧力容器に繋がっている一対の入口ラインと排
気ラインが設けられており,このとき前記入口ラインは
前記圧力容器に液体クライオジェンを充填するためのも
のであり,また前記排気ラインは沸騰気化して生成した
蒸気を液体クライオジェンから排気するためのものであ
る。中間熱シールドが,組み込まれていなければ前記真
空容器から前記圧力容器に伝達されると考えられる熱を
遮断するために,前記真空容器の外壁と前記圧力容器と
の間に配置されている。前記中間熱シールドと前記真空
容器外壁との間に第1の断熱材層が,そして前記中間熱
シールドと前記圧力容器との間に第2の断熱材層が配置
されている。液体窒素を収容するために,液体窒素容器
(熱伝導性材料で形成されていて,前記中間熱シールド
と熱的に接触している)が設けられている。この液体窒
素が,前記中間熱シールドによって遮断された熱を気化
により吸収する。
うちの1種から形成された液体クライオジェンを貯蔵す
るためのクライオジェン貯蔵容器を提供する。本発明の
クライオジェン貯蔵容器は,液体クライオジェンを収容
するための圧力容器,及び外壁と前記圧力容器との間の
スペースを真空にするための,前記圧力容器を取り巻い
ていて且つ前記圧力容器から離れて配置されている外壁
を有する真空容器を含む。前記真空容器を貫通していて
且つ前記圧力容器に繋がっている一対の入口ラインと排
気ラインが設けられており,このとき前記入口ラインは
前記圧力容器に液体クライオジェンを充填するためのも
のであり,また前記排気ラインは沸騰気化して生成した
蒸気を液体クライオジェンから排気するためのものであ
る。中間熱シールドが,組み込まれていなければ前記真
空容器から前記圧力容器に伝達されると考えられる熱を
遮断するために,前記真空容器の外壁と前記圧力容器と
の間に配置されている。前記中間熱シールドと前記真空
容器外壁との間に第1の断熱材層が,そして前記中間熱
シールドと前記圧力容器との間に第2の断熱材層が配置
されている。液体窒素を収容するために,液体窒素容器
(熱伝導性材料で形成されていて,前記中間熱シールド
と熱的に接触している)が設けられている。この液体窒
素が,前記中間熱シールドによって遮断された熱を気化
により吸収する。
【0005】本発明によれば,前記第2の断熱材層と前
記圧力容器との間に副中間熱シールド(sub−int
ermediate heat shield)が
配置され,そして前記副中間熱シールドと前記圧力容器
との間に第3の断熱材層が配置されている。前記副中間
熱シールドは,組み込まれていなければ前記中間熱シー
ルドから前記圧力容器に伝達されると考えられる熱を遮
断する。副中間熱シールドによって遮断された熱を相変
化を受けることにより吸収するために,副中間熱シール
ドと熱的に接触していて且つ冷却剤を収容した中間熱吸
収手段が設けられている。この点に関して,このような
相変化が起こる冷却剤の相転移温度は,液体窒素の沸点
未満である。従って,液体窒素によって吸収されない輻
射熱の部分が前記中間熱吸収手段によって吸収され,圧
力容器にかかる熱負荷はさらに小さくなる。中間熱吸収
手段の冷却剤は,液体ネオン(気化して,遮断された熱
を吸収する)を含むのが好ましい。冷却剤としては,ヘ
リウムや水素を使用することもできる。ヘリウムとネオ
ンは高価であり,また水素は可燃性であるので,相変化
を受けた後に,中間熱吸収手段の冷却剤の多くを回収す
る必要がある。従って,相変化を受けた後の冷却剤を回
収して冷却剤を再生するために,前記中間熱吸収手段に
接続された回収手段が設けられている。
記圧力容器との間に副中間熱シールド(sub−int
ermediate heat shield)が
配置され,そして前記副中間熱シールドと前記圧力容器
との間に第3の断熱材層が配置されている。前記副中間
熱シールドは,組み込まれていなければ前記中間熱シー
ルドから前記圧力容器に伝達されると考えられる熱を遮
断する。副中間熱シールドによって遮断された熱を相変
化を受けることにより吸収するために,副中間熱シール
ドと熱的に接触していて且つ冷却剤を収容した中間熱吸
収手段が設けられている。この点に関して,このような
相変化が起こる冷却剤の相転移温度は,液体窒素の沸点
未満である。従って,液体窒素によって吸収されない輻
射熱の部分が前記中間熱吸収手段によって吸収され,圧
力容器にかかる熱負荷はさらに小さくなる。中間熱吸収
手段の冷却剤は,液体ネオン(気化して,遮断された熱
を吸収する)を含むのが好ましい。冷却剤としては,ヘ
リウムや水素を使用することもできる。ヘリウムとネオ
ンは高価であり,また水素は可燃性であるので,相変化
を受けた後に,中間熱吸収手段の冷却剤の多くを回収す
る必要がある。従って,相変化を受けた後の冷却剤を回
収して冷却剤を再生するために,前記中間熱吸収手段に
接続された回収手段が設けられている。
【0006】本発明は,図面を参照しつつ以下の詳細な
説明を読めばより理解が深まるであろう。
説明を読めばより理解が深まるであろう。
【0007】図1を参照すると,本発明によるクライオ
ジェン貯蔵容器10の好ましい実施態様が示されている
。クライオジェン貯蔵容器10は,円筒状圧力容器12
内に水素,ヘリウム,又はネオン(参照番号11で表示
)を貯蔵するよう設計されている。圧力容器12は,圧
力容器12を取り巻いていて且つ圧力容器12から離れ
て配置されている外壁16を有する円筒状真空容器14
内に配置されている。圧力容器12と真空容器14の外
壁16との間のスペースが脱気されている。脱気した後
,伝導による熱伝達が減少し,従って熱が主として,輻
射によって真空容器14の外壁16から圧力容器12に
伝達される。
ジェン貯蔵容器10の好ましい実施態様が示されている
。クライオジェン貯蔵容器10は,円筒状圧力容器12
内に水素,ヘリウム,又はネオン(参照番号11で表示
)を貯蔵するよう設計されている。圧力容器12は,圧
力容器12を取り巻いていて且つ圧力容器12から離れ
て配置されている外壁16を有する円筒状真空容器14
内に配置されている。圧力容器12と真空容器14の外
壁16との間のスペースが脱気されている。脱気した後
,伝導による熱伝達が減少し,従って熱が主として,輻
射によって真空容器14の外壁16から圧力容器12に
伝達される。
【0008】真空容器14から圧力容器16に伝達され
る熱を遮断するために,中間熱シールド18(これも円
筒状であり,真空容器14の外壁16と圧力容器12と
の間に配置されている)が設けられている。円筒状の副
中間熱シールド20が,圧力容器12を取り巻くように
,中間熱シールド18と圧力容器12との間に配置され
る。中間熱シールド18と副中間熱シールド20は,高
い熱伝導率を有する材料(例えばアルミニウムや包装し
たアルミニウムストリップ)で形成されている。真空容
器14の外壁16から圧力容器12へ伝達されると考え
られる熱の一部が中間熱シールド18によって遮断され
,中間熱シールド18から真空容器14へ伝達されると
考えられる熱の他の部分が副中間熱シールド20によっ
て遮断される。貫通している入口パイプと排気パイプ,
及び構造支持体(図示していないが,中間熱シールド1
8と副中間熱シールド20を圧力容器12と真空容器1
4との間に支持するために設けられる)により,真空容
器14内にてある程度の伝導による熱伝達が存在するこ
とを述べておかねばならない。中間熱シールド18と副
中間熱シールド20は,このような伝導による熱をよく
遮断する。
る熱を遮断するために,中間熱シールド18(これも円
筒状であり,真空容器14の外壁16と圧力容器12と
の間に配置されている)が設けられている。円筒状の副
中間熱シールド20が,圧力容器12を取り巻くように
,中間熱シールド18と圧力容器12との間に配置され
る。中間熱シールド18と副中間熱シールド20は,高
い熱伝導率を有する材料(例えばアルミニウムや包装し
たアルミニウムストリップ)で形成されている。真空容
器14の外壁16から圧力容器12へ伝達されると考え
られる熱の一部が中間熱シールド18によって遮断され
,中間熱シールド18から真空容器14へ伝達されると
考えられる熱の他の部分が副中間熱シールド20によっ
て遮断される。貫通している入口パイプと排気パイプ,
及び構造支持体(図示していないが,中間熱シールド1
8と副中間熱シールド20を圧力容器12と真空容器1
4との間に支持するために設けられる)により,真空容
器14内にてある程度の伝導による熱伝達が存在するこ
とを述べておかねばならない。中間熱シールド18と副
中間熱シールド20は,このような伝導による熱をよく
遮断する。
【0009】中間熱シールド18を真空容器14の外壁
16から断熱するために第1の断熱材層が,中間熱シー
ルド18を副中間熱シールド20から断熱するために第
2の断熱材層が,そして副中間熱シールド20を真空容
器14から断熱するために第3の断熱材層が設けられて
いる。第1,第2,及び第3の断熱材層22〜24はそ
れぞれ,当業界に公知の方法による反射性アルミニウム
を被覆したMYLARの多層で形成されている。
16から断熱するために第1の断熱材層が,中間熱シー
ルド18を副中間熱シールド20から断熱するために第
2の断熱材層が,そして副中間熱シールド20を真空容
器14から断熱するために第3の断熱材層が設けられて
いる。第1,第2,及び第3の断熱材層22〜24はそ
れぞれ,当業界に公知の方法による反射性アルミニウム
を被覆したMYLARの多層で形成されている。
【0010】中間熱シールド18によって遮断された熱
は,液体窒素容器30(アルミニウムで形成されている
のが好ましい)内に収容されていて,中間熱シールド1
8と熱的に接触しているある量の液体窒素28によって
吸収される。真空容器14の外壁16を貫通していて液
体窒素容器30の内部と繋がっている入口ライン31と
排気ライン32が,それぞれ,液体窒素容器30に液体
窒素を充填するため,及び窒素蒸気を液体窒素容器30
から排気するために設けられている。
は,液体窒素容器30(アルミニウムで形成されている
のが好ましい)内に収容されていて,中間熱シールド1
8と熱的に接触しているある量の液体窒素28によって
吸収される。真空容器14の外壁16を貫通していて液
体窒素容器30の内部と繋がっている入口ライン31と
排気ライン32が,それぞれ,液体窒素容器30に液体
窒素を充填するため,及び窒素蒸気を液体窒素容器30
から排気するために設けられている。
【0011】副中間熱シールド20によって遮断された
熱は,冷却剤タンク36(アルミニウムで造られている
のが好ましい)内に収容されていて副中間熱シールドと
熱的に接触している冷却剤34に吸収される。冷却剤3
4としてはネオンを使用するのが好ましい。冷却剤34
は,相変化受けることによって熱を吸収することができ
て,且つ相変化の起こる転移温度が液体窒素の沸点より
低い材料であればいかなる材料でもよい。他の使用可能
な材料としては水素やヘリウムがある。わかりやすく説
明するため,材料としては液体ネオンを使用するものと
する。
熱は,冷却剤タンク36(アルミニウムで造られている
のが好ましい)内に収容されていて副中間熱シールドと
熱的に接触している冷却剤34に吸収される。冷却剤3
4としてはネオンを使用するのが好ましい。冷却剤34
は,相変化受けることによって熱を吸収することができ
て,且つ相変化の起こる転移温度が液体窒素の沸点より
低い材料であればいかなる材料でもよい。他の使用可能
な材料としては水素やヘリウムがある。わかりやすく説
明するため,材料としては液体ネオンを使用するものと
する。
【0012】好ましい実施態様では,冷却剤34が液相
から蒸気相への相変化を受けるとしているが,冷却剤3
4が最初に冷却される程度によっては,相変化は,固体
から液体,固体から蒸気,固体から液体そして蒸気,等
のいずれであってもよい。材料が圧力容器12内に収容
されている時間が増大するにつれて,液体窒素28が気
化し始めて液体窒素容器30内に過圧が生じ,その程度
は,液体窒素容器30の破損を防止するために圧抜きし
なければならないほどになる。このため,当業界に公知
の仕方で弁38が排気ライン32に取りつけられる。さ
らに,冷却剤34の気化によって冷却剤タンク36内に
過圧が生じる。このため,球形の吸着剤キャニスター4
0が,第2の断熱材層24内にて,液体窒素容器30と
冷却剤タンク30との間に設けられている。吸着剤キャ
ニスター40は活性炭(参照番号42により表示)を収
容し,レリーフライン(relief line)4
4によって冷却剤タンク36に接続されている。モレキ
ュラーシーブ等の他の吸着剤も,好ましい吸着剤である
活性炭と殆ど同じように使用することができる。レリー
フライン44は冷却剤タンク36の頂部を貫通している
のが好ましく,また吸着剤キャニスター40は液体窒素
容器30の底部近くで且つ熱シールド18の近くに配置
するのが好ましい。活性炭42は気化したネオンを吸着
し,そして後述するように再生される。ネオンは放出さ
れて再び液化される。活性炭42によって吸着されなか
った気化ネオンを排気するために,吸着剤キャニスター
排気ライン46が設けられている。吸着剤キャニスター
排気ライン46を介してのネオンの排気は,吸着剤キャ
ニスター40の圧力定格にて開となるようセットされた
圧力調整弁48によって制御される。
から蒸気相への相変化を受けるとしているが,冷却剤3
4が最初に冷却される程度によっては,相変化は,固体
から液体,固体から蒸気,固体から液体そして蒸気,等
のいずれであってもよい。材料が圧力容器12内に収容
されている時間が増大するにつれて,液体窒素28が気
化し始めて液体窒素容器30内に過圧が生じ,その程度
は,液体窒素容器30の破損を防止するために圧抜きし
なければならないほどになる。このため,当業界に公知
の仕方で弁38が排気ライン32に取りつけられる。さ
らに,冷却剤34の気化によって冷却剤タンク36内に
過圧が生じる。このため,球形の吸着剤キャニスター4
0が,第2の断熱材層24内にて,液体窒素容器30と
冷却剤タンク30との間に設けられている。吸着剤キャ
ニスター40は活性炭(参照番号42により表示)を収
容し,レリーフライン(relief line)4
4によって冷却剤タンク36に接続されている。モレキ
ュラーシーブ等の他の吸着剤も,好ましい吸着剤である
活性炭と殆ど同じように使用することができる。レリー
フライン44は冷却剤タンク36の頂部を貫通している
のが好ましく,また吸着剤キャニスター40は液体窒素
容器30の底部近くで且つ熱シールド18の近くに配置
するのが好ましい。活性炭42は気化したネオンを吸着
し,そして後述するように再生される。ネオンは放出さ
れて再び液化される。活性炭42によって吸着されなか
った気化ネオンを排気するために,吸着剤キャニスター
排気ライン46が設けられている。吸着剤キャニスター
排気ライン46を介してのネオンの排気は,吸着剤キャ
ニスター40の圧力定格にて開となるようセットされた
圧力調整弁48によって制御される。
【0013】活性炭42は,殆どの場合,気化したネオ
ンを約80°Kより低い温度で吸着することができ,室
温では気化したネオンをあまり吸着することができない
。実際,室温においては,活性炭42によって吸着され
たネオンの脱着が起こる。従って本発明では,ネオン蒸
気を吸着させるためには活性炭42が冷却され,そして
再生時においては,ネオン蒸気の吸着を防止し且つ吸着
剤42からの放出を促すために加熱される。例えば,長
い海上輸送行程時,ネオン蒸気を吸着させるために活性
炭42が冷却され,そして行程後,ネオンをその冷却剤
としての機能を果たすよう再生するために活性炭が加熱
される。さらに,冷却剤タンク36への最初の充填時,
ネオン蒸気の吸着によってネオンが充填されるのを防止
するために,活性炭42が加熱される。本発明によれば
,吸着剤キャニスター40は,当業界に公知の仕方にて
,活性炭42を加熱するための発熱体50で被覆され,
そして活性炭42は,吸着剤キャニスター40を取り巻
いてたブランチ54と56を有する冷却剤出口ライン5
2を介して排気される液体窒素28により冷却される。
ンを約80°Kより低い温度で吸着することができ,室
温では気化したネオンをあまり吸着することができない
。実際,室温においては,活性炭42によって吸着され
たネオンの脱着が起こる。従って本発明では,ネオン蒸
気を吸着させるためには活性炭42が冷却され,そして
再生時においては,ネオン蒸気の吸着を防止し且つ吸着
剤42からの放出を促すために加熱される。例えば,長
い海上輸送行程時,ネオン蒸気を吸着させるために活性
炭42が冷却され,そして行程後,ネオンをその冷却剤
としての機能を果たすよう再生するために活性炭が加熱
される。さらに,冷却剤タンク36への最初の充填時,
ネオン蒸気の吸着によってネオンが充填されるのを防止
するために,活性炭42が加熱される。本発明によれば
,吸着剤キャニスター40は,当業界に公知の仕方にて
,活性炭42を加熱するための発熱体50で被覆され,
そして活性炭42は,吸着剤キャニスター40を取り巻
いてたブランチ54と56を有する冷却剤出口ライン5
2を介して排気される液体窒素28により冷却される。
【0014】活性炭42の冷却に関して,気化ネオンの
圧力が約5psigであるとき,冷却剤出口ライン52
におけるソレノイド作動による弁58が開いて,液体窒
素を吸着剤キャニスター40の周りに循環させる。吸着
剤キャニスター40内の圧力が,吸着剤キャニスター排
気ライン46内に配置された圧力センサー60によって
感知される。圧力センサー60は,当業界に公知の仕方
で制御器62に接続されており,制御器62は,その作
動を制御するためのソレノイド始動による弁58に接続
されている。
圧力が約5psigであるとき,冷却剤出口ライン52
におけるソレノイド作動による弁58が開いて,液体窒
素を吸着剤キャニスター40の周りに循環させる。吸着
剤キャニスター40内の圧力が,吸着剤キャニスター排
気ライン46内に配置された圧力センサー60によって
感知される。圧力センサー60は,当業界に公知の仕方
で制御器62に接続されており,制御器62は,その作
動を制御するためのソレノイド始動による弁58に接続
されている。
【0015】圧力容器12には,入口ライン64と圧力
調整弁68を有する排気ライン66が接続されている。 図示してあるように,排気ライン66には,冷却剤タン
ク36内に配置されたコイル状部分70又はフィンチュ
ーブ(finned tube)が設けられている。 クライオジェン貯蔵容器10を再充填する際,入口ライ
ン64,圧力容器12,排気ライン66,そしてコイル
70を介して液体水素,液体ヘリウム,又は液体ネオン
を循環させて,気化ネオンを冷却し,これによりネオン
を再液化する。水素,ヘリウム,又はネオンは,排気ラ
イン66を流れ出て液化システムに進み,そして冷却剤
タンク36が再液化ネオンで完全に充填されるまで入口
ライン64に戻る。ネオンのその液相への再生において
は,吸着剤キャニスター40内の圧力が約5psigで
制御器62が作動するよう,発熱体50を制御するため
の制御器62がセットされる。この点に関して,発熱体
50は約500ワットの出力を有する。発熱体50が作
動する時間の長さがキャニスター40内の圧力の関数で
ある限り,実際の出力は重要なことではない。従って,
出力定格が低いほど,ネオン冷却剤の再生時に活性炭を
より長時間加熱しなければならない。さらに,発熱体5
0は吸着剤キャニスター40を被覆する形で示されてい
るけれども,当業界に公知の仕方で,吸着剤キャニスタ
ー40中に突き出るよう造り上げることもできる。最後
に,当技術者には公知のことであるが,活性炭42が過
熱されないようにするために,温度センサーを制御器6
2に接続した形で設けることができる。
調整弁68を有する排気ライン66が接続されている。 図示してあるように,排気ライン66には,冷却剤タン
ク36内に配置されたコイル状部分70又はフィンチュ
ーブ(finned tube)が設けられている。 クライオジェン貯蔵容器10を再充填する際,入口ライ
ン64,圧力容器12,排気ライン66,そしてコイル
70を介して液体水素,液体ヘリウム,又は液体ネオン
を循環させて,気化ネオンを冷却し,これによりネオン
を再液化する。水素,ヘリウム,又はネオンは,排気ラ
イン66を流れ出て液化システムに進み,そして冷却剤
タンク36が再液化ネオンで完全に充填されるまで入口
ライン64に戻る。ネオンのその液相への再生において
は,吸着剤キャニスター40内の圧力が約5psigで
制御器62が作動するよう,発熱体50を制御するため
の制御器62がセットされる。この点に関して,発熱体
50は約500ワットの出力を有する。発熱体50が作
動する時間の長さがキャニスター40内の圧力の関数で
ある限り,実際の出力は重要なことではない。従って,
出力定格が低いほど,ネオン冷却剤の再生時に活性炭を
より長時間加熱しなければならない。さらに,発熱体5
0は吸着剤キャニスター40を被覆する形で示されてい
るけれども,当業界に公知の仕方で,吸着剤キャニスタ
ー40中に突き出るよう造り上げることもできる。最後
に,当技術者には公知のことであるが,活性炭42が過
熱されないようにするために,温度センサーを制御器6
2に接続した形で設けることができる。
【0016】冷却剤タンク36は,吸着剤キャニスター
排気ライン46を介して充填することもできる。図示し
ていないが,こうした目的のために,吸着剤キャニスタ
ー排気ライン46中に別個の弁付きブランチ(valv
ed branch)を設けることができる。充填工
程においては,気化したネオンが活性炭42に吸着され
ないことが必要である。気化ネオンの吸着を防止するた
めには,発熱体50のスイッチを入れて吸着剤キャニス
ター40と活性炭42を加熱する。発熱体50の作動は
制御器62によって制御され,制御器62は,吸着剤キ
ャニスター40内の圧力が約5psig(圧力センサー
60により感知)となったときに発熱体50を作動させ
る。
排気ライン46を介して充填することもできる。図示し
ていないが,こうした目的のために,吸着剤キャニスタ
ー排気ライン46中に別個の弁付きブランチ(valv
ed branch)を設けることができる。充填工
程においては,気化したネオンが活性炭42に吸着され
ないことが必要である。気化ネオンの吸着を防止するた
めには,発熱体50のスイッチを入れて吸着剤キャニス
ター40と活性炭42を加熱する。発熱体50の作動は
制御器62によって制御され,制御器62は,吸着剤キ
ャニスター40内の圧力が約5psig(圧力センサー
60により感知)となったときに発熱体50を作動させ
る。
【0017】クライオジェン貯蔵容器10は,モデル番
号:GC D11000LHETC 6404
N〔2136シティー・ライン・ロード(City
LineRoad),ベツレヘム(Beth1ehem
),PAのガードナー・クライオジェニクス(Gard
ner Cryogenics)により製造〕におい
てみられるような従来の構成成分(例えば,約41,6
35リットルの容量を有する圧力容器12及び約1,2
38リットルの容量を有する液体窒素容器30)を使用
するよう設計されている。言うまでもないことであるが
,真空容器14は,副中間熱シールド20,第3の断熱
材層,及び冷却剤タンク36を収容できるようにやや長
くなっている。本発明の他の実施態様は,貯蔵すべき液
体クライオジェンの量に応じて組み上げることができる
。この点において,いずれの実施態様においても,冷却
剤34の量,冷却剤タンク36の大きさ,活性炭42の
量,及び吸着剤キャニスター40の大きさは,貯蔵すべ
き液体クライオジェンの量,及び物質11に対するヒー
トリーク(heat leak)の設計された減少程
度に応じて変わる。好ましい実施態様においては,冷却
剤タンク36は約220kgのネオンを収容するよう製
造され,また吸着剤キャニスター40は約609リット
ルの活性炭42を収容するよう製造される。このような
クライオジェン貯蔵容器中に収容された液体クライオジ
ェンが排気されるまでの貯蔵時間は,通常約60日間で
ある。このことは,同じ量の液体クライオジェンが約3
0日で排気される従来のクライオジェン貯蔵容器の場合
とは対照的である。
号:GC D11000LHETC 6404
N〔2136シティー・ライン・ロード(City
LineRoad),ベツレヘム(Beth1ehem
),PAのガードナー・クライオジェニクス(Gard
ner Cryogenics)により製造〕におい
てみられるような従来の構成成分(例えば,約41,6
35リットルの容量を有する圧力容器12及び約1,2
38リットルの容量を有する液体窒素容器30)を使用
するよう設計されている。言うまでもないことであるが
,真空容器14は,副中間熱シールド20,第3の断熱
材層,及び冷却剤タンク36を収容できるようにやや長
くなっている。本発明の他の実施態様は,貯蔵すべき液
体クライオジェンの量に応じて組み上げることができる
。この点において,いずれの実施態様においても,冷却
剤34の量,冷却剤タンク36の大きさ,活性炭42の
量,及び吸着剤キャニスター40の大きさは,貯蔵すべ
き液体クライオジェンの量,及び物質11に対するヒー
トリーク(heat leak)の設計された減少程
度に応じて変わる。好ましい実施態様においては,冷却
剤タンク36は約220kgのネオンを収容するよう製
造され,また吸着剤キャニスター40は約609リット
ルの活性炭42を収容するよう製造される。このような
クライオジェン貯蔵容器中に収容された液体クライオジ
ェンが排気されるまでの貯蔵時間は,通常約60日間で
ある。このことは,同じ量の液体クライオジェンが約3
0日で排気される従来のクライオジェン貯蔵容器の場合
とは対照的である。
【0018】冷却剤として水素が使用される場合,ライ
ンが吸着剤キャニスターと冷却剤タンク36との間で繋
がっている状態で,吸着剤キャニスターが真空容器14
の外側に配置される,ということに留意しなければなら
ない。冷却剤が水素の場合,吸着剤は,粉末状のニッケ
ル,チタン,ランタン,又は水素化物(加熱すると水素
が回収される)を形成することのできる他の粉末状物質
である。吸着剤を使用する代わりに,熱吸収性相転移型
冷却剤の入ったパイプを真空容器14から圧縮機(冷却
剤を圧縮して貯蔵し,引き続き所定の時点にて再液化す
る)へと配管することもできる。
ンが吸着剤キャニスターと冷却剤タンク36との間で繋
がっている状態で,吸着剤キャニスターが真空容器14
の外側に配置される,ということに留意しなければなら
ない。冷却剤が水素の場合,吸着剤は,粉末状のニッケ
ル,チタン,ランタン,又は水素化物(加熱すると水素
が回収される)を形成することのできる他の粉末状物質
である。吸着剤を使用する代わりに,熱吸収性相転移型
冷却剤の入ったパイプを真空容器14から圧縮機(冷却
剤を圧縮して貯蔵し,引き続き所定の時点にて再液化す
る)へと配管することもできる。
【0019】さらに留意すべき点は,本発明が水素,ヘ
リウム,又はネオンの輸送に使用されるクライオジェン
貯蔵容器に関して説明されてきたけれども,本発明は,
固定配置された貯蔵設備に対しても同じように適用でき
る,という点である。好ましい実施態様について詳細に
説明してきたが,当技術者にとっては,本発明の精神と
範囲を逸脱することなく種々の変形が可能であることは
言うまでもない。
リウム,又はネオンの輸送に使用されるクライオジェン
貯蔵容器に関して説明されてきたけれども,本発明は,
固定配置された貯蔵設備に対しても同じように適用でき
る,という点である。好ましい実施態様について詳細に
説明してきたが,当技術者にとっては,本発明の精神と
範囲を逸脱することなく種々の変形が可能であることは
言うまでもない。
【図1】本発明によるクライオジェン貯蔵容器の概略断
面図である。
面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 水素,ヘリウム,及びネオンのうちの
1種から形成される液体クライオジェンを貯蔵するため
のクライオジェン貯蔵容器であって, (a) 液体クライオジェンを収容するための圧力容
器; (b) 外壁と前記圧力容器との間のスペースを真空
にするための,前記圧力容器を取り巻いていて且つ前記
圧力容器から離れて配置されている外壁を有する真空容
器; (c) 前記真空容器を貫通していて且つ前記圧力容
器に繋がっている一対の入口ラインと排気ライン,この
とき前記入口ラインは前記圧力容器に液体クライオジェ
ンを充填するためのものであり,また前記排気ラインは
沸騰気化して生成した蒸気を液体クライオジェンから排
気するためのものである; (d) 組み込まれていなければ前記真空容器から前
記圧力容器に伝達されると考えられる熱を遮断するため
の,前記真空容器の外壁と前記圧力容器との間に配置さ
れた中間熱シールド; (e) 一組の第1と第2の断熱材層,このとき第1
の断熱材層は前記中間熱シールドと前記真空容器の外壁
との間に,そして第2の断熱材層は前記中間熱シールド
と前記圧力容器との間に配置されている;及び(f)
熱伝導性材料で形成され,前記中間熱シールドと熱的
に接触した形で配置されていて,前記中間熱シールドに
よって遮断された熱を液体窒素の気化により吸収するた
めの液体窒素を収容した液体窒素容器;を含み,このと
き改良点が, (g) 組み込まれていなければ前記中間熱シールド
から前記圧力容器に伝達されると考えられる熱を遮断す
るための,前記第2の断熱材層と前記圧力容器との間に
配置された副中間熱シールド; (h) 前記副中間熱シールドと前記圧力容器との間
に配置された第3の断熱材層; (i) 前記副中間熱シールドと熱的に接触していて
,前記副中間熱シールドによって遮断される熱を相変化
を受けることにより吸収するための冷却剤を収容した中
間熱吸収手段,このとき前記冷却剤は,液体窒素の沸点
未満で相変化が起こる相転移温度を有する;及び(j)
相変化を受けた後の冷却剤を回収して前記冷却剤を
再生するための,前記中間熱吸収手段に接続された回収
手段;を含むことにある,前記クライオジェン貯蔵容器
。 - 【請求項2】 前記冷却剤がネオンを含み,前記相変
化が液体から蒸気ヘの変化である,請求項1記載のクラ
イオジェン貯蔵容器。 - 【請求項3】 前記回収手段が, (a) 吸着剤キャニスター; (b) 液体から蒸気への相変化を受けた後のネオン
を吸着するために前記吸着剤キャニスター内に配置され
た吸着剤; (c) ネオン蒸気を通過させるために,前記吸着剤
キャニスターを前記中間熱吸収手段に接続しているレリ
ーフライン; (d) ネオン蒸気が活性炭によって吸着されるよう
,活性炭を冷却するための作動可能な冷却手段;(e)
ネオンが活性炭から脱着するよう,活性炭を加熱す
るための作動可能な加熱手段; (f) 吸着剤から脱着したネオン蒸気を再び液化す
るための再液化手段;及び (g) ネオンが相変化を受けた後に前記の作動可能
な冷却手段を作動させるための,そしてネオンが再び液
化されるときに前記の作動可能な加熱手段を作動させる
ための,前記冷却手段と前記加熱手段に接続された制御
手段;を含む,請求項2記載のクライオジェン貯蔵容器
。 - 【請求項4】 前記中間熱吸収手段が,前記第2の断
熱材層より内側にて,前記圧力容器と前記液体窒素容器
との間に,前記副中間熱シールドと熱的に接触した形で
配置された冷却剤タンクを含み;そして前記再液化手段
が,液体クライオジェンが液化ユニットを通って排気ラ
インから再び入口ラインに再循環され,これによってネ
オン蒸気が冷却されて再び液化するよう,前記冷却剤タ
ンク内に配置された排気ラインのコイル状部分を含む;
請求項3記載のクライオジェン貯蔵容器。 - 【請求項5】 前記制御手段が,前記吸着剤キャニス
ター内の圧力を感知するための圧力センサーをさらに含
み,そして前記制御手段が,前記圧力センサーで感知さ
れる所定の圧力にて前記の冷却手段と加熱手段を作動さ
せる,請求項3記載のクライオジェン貯蔵容器。 - 【請求項6】 前記吸着剤が活性炭を含む,請求項3
記載のクライオジェン貯蔵容器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/497,156 US5005362A (en) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | Cryogenic storage container |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04228971A true JPH04228971A (ja) | 1992-08-18 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JPH04228971A (ja) |
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CA (1) | CA2037810C (ja) |
ZA (1) | ZA911566B (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013525742A (ja) * | 2010-05-04 | 2013-06-20 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 極低温装置の運搬及び保管のための改善された方法及び装置 |
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- 1991-03-04 ZA ZA911566A patent/ZA911566B/xx unknown
- 1991-03-08 CA CA002037810A patent/CA2037810C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-14 AU AU72905/91A patent/AU628724B2/en not_active Ceased
- 1991-03-20 JP JP3130835A patent/JPH04228971A/ja active Pending
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