JPH0439500A

JPH0439500A - 液化ガス容器の制御装置

Info

Publication number: JPH0439500A
Application number: JP14407690A
Authority: JP
Inventors: Itsuro Tamura; 逸朗田村; Tsutomu Takae; 高江　勉; Yoshiyuki Kawashima; 川島　義行; Kazunori Kawanishi; 川西　和則
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-10
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JP2685630B2

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】産業上の利用分野本発明は、低温恒温槽などのような液化ガス容器の制御
装置に関する。

従来の技術たとえば、人間の脳、腕、眼球および心臓などの生体か
ら発生される磁界の強さを測定するために、超電導リン
グに１つ該たは２つのジョセフソン接合を組合せた構成
を有する超電導量子干渉磁束計が用いられ、この磁束計
は低温恒温槽内の液化ヘリウムガス内に浸漬される。こ
のような低温恒温槽内における液体ヘリウムの温度を、
たとえば４．２±０．ＩＫの範囲に抑えるための構成は
、従来では存在しない、磁束計による高精度の測定を行
うには、液化ガスの温度を、高精度で一定に保つ必要が
ある。

／Ｌ明・づ解決しようとする課題本発明の目的は、液化ガス容器内の液化ガスの温度を高
精度で一定に保つことができるようにした液化ガス容器
の制御装置を提供することである。

課題を解決するための手段本発明は、液化ガスを貯留する容器内のガスを冷凍機の
再凝縮器によって凝縮するように構成し、容器内のガス
圧力を検出する圧力検出手段と、容器内のガスを排出す
る開閉弁と、容器に貯留される液化ガスと同一組成を有するガスを供
給するガス源と、ガス源からのガスを容器の気相部に導き、そのガスの流
量が可変である流量制御弁と、圧力検出手段の出力に応
答して、ガス圧力が予め定める正の第１の値以上になっ
たとき、開閉弁を開き、ガス圧力が負であって、かつそ
の圧力の絶対値が予め定める第２の値以上であるとき、
流量制御弁を予め定める開度で予め定める時間、開く制
御手段とを含むことを特徴とする液化ガス容器の制御装
置である。

また本発明は、容器内のガス温度を検出する温度検出手
段を備え、前記制御手段は、温度検出手段の出力に応答して、検出
温度が予め定める値となるように冷凍機を制御すること
を特徴とする。

作　　用本発明に従えば、低温恒温槽などの液化ガスを貯留する
容器内で気化したガスを、冷凍機の再凝縮器を用いて凝
縮して再液化する。容器内のガス圧力が上昇した場合に
おいて、圧力検出手段によって検出される圧力が予め定
める正の第１の値以上になったとき、開閉弁を開いて容
器内のガスをたとえば大気に放散するなどして排出する
。

これとは逆に、その容器内のガスの圧力が低下した場合
において、ガス圧力が負であって、かつその圧力の絶対
値が予め定める第２の値以上となったときには、容器に
貯留されている液化ガスの温度が大きく変化するおそれ
があり、また外部がら容器内に大気などが漏洩して侵入
する恐れが大きく、そうすると容器内で空気中の水分が
凝縮し。

また容器内の組成が変化してしまう。このような状態に
ならないようにするために、ガス圧力の貝の絶対値が予
め定める第２の値以上であるときには、流量制御弁を介
してガス源がら、容器に貯留されている液化ガスと同一
組成を有するガスを供給し、これによって容器内の圧力
の負の絶対値を小さくし、大気圧程度とすることができ
る。

ガス源から容器内に供給されるガスの総量は、容器の気
相部のガス圧力が、予め定める圧力、たとえば大気圧と
なる値に定められ、このようなガスの供給される総量と
なるように、流量制御弁の開度と、その流量制御弁が開
いている時間とが予め設定される。容器内に供給される
ガスの温度が比較的高い場合において大流量で供給する
と、時的に過大熱となって気相部の温度が急激に変わっ
たり、その容器内に貯留されている液化ガスが突沸を生
じるおそれがあり、このような状態が生じないように、
流量制御弁の開度が制御される。

実施例第１図は、本発明の一実施例の全体の系統図である。低
温恒温槽１では、容器２は断熱材３によって覆われてお
り、天板４によって閉塞される６容器２内には、液体ヘ
リウム５が貯留され、この液体ヘリウム５内には、たと
えば生体がら発生される磁界の強さを測定するための超
電導量子干渉磁束計が浸漬される。この磁束計によって
、磁界の強さを高精度で測定するには、液体ヘリウム５
の温度を、たとえば４，２±０．１にの温度範囲に、高
精度に一定に保つ必要があり、このために、次に述べる
ように構成されている。液体ヘリウム５の上方で、容器
２内には気相部６が形成される。

この気相部６には、圧縮式冷凍機７の再凝縮器８が設け
られている。再凝縮器８には、輸送管９を介して液体ヘ
リウムなどの熱媒体が流れる。再凝縮器８では、容器２
の気相部６にあるヘリウムガスが凝縮されて再液化され
る。容器２の外部には、冷凍機本体７ａが設けられてお
り、再凝縮器８に供給する熱媒体の温度を、後述の処理
回路２７がらの出力によって制御する。

容器２の気相部６の上部には、管１０が設けられ、この
管１０の端部１０ａは、液体ヘリウム５の液面１１より
も上方で気相部６の上部にある。

容器２内の気相部６のガス圧力を検出するために、管１
０には圧力検出手段１２が設けられる。この容器２内の
気相部６のガスの温度を検出するために、温度検出手段
１３が設けられる。この温度検出手段１３は、管１０の
端部１０ａ近傍に配置され、または容器２の気相部６の
上部の他の位置に設けられる。

管１０は管１４に接続され、この管１４の途中には電磁
弁である開閉弁Ｖ１が介在される。開閉弁ｖ１を介する
管１４からのガスは、大気放散されて排出されてもよい
けれども、この実施例では、たとえば１００ｍｍ　８２
０程度のクツションタンク１６に回収する。圧力容器で
あるガス源１７には、常温のヘリウムガスが圧縮されて
貯留されており、このガスはクツションタンク１６に供
給される。クツションタンク１６からのヘリウムガスは
、負圧ガバナ１８に供給される。負圧ガバナ１８は、２
次側の管路１９からの圧力が、たとえば−３ｍｍＨ２Ｏ
未満の圧力に低下したとき、開き、その圧力以上の高い
圧力では、全閉する機能を有する。

管路１９には、流量制御弁Ｖ２が介在される。

管路１９および流量制御弁Ｖ２を介するヘリウムガスは
、冷却槽２１に貯留されている液体ヘリウム２３内の伝
熱管２４を通って、たとえば７７Ｋまで冷却され、その
後、管２４を経て、管１０がら容器２の気相部６内に供
給される。液体ヘリウム供給装置２６からは、冷却槽２
１に液体ヘリウムが補給されて、その液体ヘリウム２３
の液位が一定に保たれる。コンピュータなどによって実
現される処理回路２７は、圧力検出手段１２および温度
検出手段１３からの出力に応答して、開閉弁Ｖ１および
流量制御弁■２を制御する。

第２図は、処理回路２７の動作を説明するためのフロー
チャートである。気相部６には前述のように再凝縮器８
が設けられており、気化したヘリウムガスが凝縮して再
液化される。気相部６のガス圧力Ｐが、大気圧よりも高
い予め定める正の第１の値２１以上になったとき、すな
わち、Ｐｌ　≦　Ｐ　　　　　　　　　　・・・（１）
となったとき、ステップｎ２からステップｎ３に移り、
処理回路２７は開閉弁■１を開き、このとき流量制御弁
■２は遮断したままとする。これによって、気相部６内
のガスはクツションタンク１６内に貯留され、あるいは
また他の実施例として大気放散される。クツションタン
ク１６は、たとえばアキュムレータなどによって実現さ
れる。

容器２の気相部６の圧力Ｐが大気圧未満であって、すな
わち負であって、かつその圧力Ｐの絶対値が、正の予め
定める第２の値２２以上であるとき、すなわち、Ｐ２　≦　ＩＰ＋　　　　　　　　　・・（２）Ｐ　　
≦　−Ｐ２　　　　　　　　・・・（２ａ）であるとき
には、ステップｎ４からステップｎ５に移る。ステップ
ｎ５では、開閉弁ｖ１を閉じたままとしておき、流量制
御弁Ｖ２を開く。この流量制御弁ｖ２の開度と、それが
開いている時間は、この流量制御弁Ｖ２を介して管路１
ｏがら容器２内に供給されるガスの総量が、この気相部
６の圧力が大気圧となる値に定められる。流量が大きす
ぎると、気相部６の温度、さらには温度の変動による圧
力が変動し、また液体ヘリウム５が突沸するおそれがあ
り、このような状態が生じないようにして、液体ヘリウ
ム５の温度が一定に保たれるようにする。

圧力検出手段１２によって検出される圧力Ｐが、−Ｐ２
　　≦　Ｐ　≦　Ｐｌ　　　　　・・・（３）であると
き、ステップｎ４がらステップｎ７に移り、開閉弁ｖ１
を閉じ、ｔた流量制御弁Ｖ２を閉じる。

処理回路２７は温度検出手段１３の出力に応答して、容
器２内の気相部６の温度が、予め定める一定の温度とな
るように、冷凍機本体７ａを制御し、これによって再凝
縮器８に供給される熱媒体の温度が制御される。

冷凍機７は、たとえばＧＭ（Ｇｉｆｆｏｒｄ−ＭｃＭａ
ｈｏｎ）冷凍機である。このＧＭ冷凍機は、熱媒体であ
るヘリウムガスをエキスパンダにおけるバルブモータに
よって駆動されるバルブディスクで高圧／低圧を切換え
、またサージボリウムによる圧力調整で、ディスプレー
サを上下動させることによって、ヘリウムガスを断熱自
由膨張させ、そのディスプレーサに備えられているヒー
トステーションを冷却する構成となっている。ヒートス
テーションには、電気ヒータが設けられており、このヒ
ータを電力付勢することによって、再凝縮器８に供給さ
れる液体ヘリウムの温度を制御することができる。

冷凍機７は、その他の構成であってもよい。

負圧ガバナ１８の具体的な構成は、第３図に示されてい
る。ケース２７内にはダイヤフラム２８が設けられてお
り、ばね２９によって第３図の上方に弾発的に引張られ
ている０部屋３０は、大気に開放されている。ダイヤフ
ラム室３１は、クツションタンク１６に接続された管路
３２に連通される。弁体３３は、ダイヤフラム２８に弁
棒３４によって連結されており、弁座３５に着座するこ
とができる。管路１９の圧力が、前述のように３ｍｍＨ
，０未満になると、ダイヤフラム２８がばね２９のばね
力に抗して第３図の下方に変位して弁体３３が弁座３５
から離間して開く。

本発明は液体ヘリウムに関連して実施されるだけでなく
、その他の液化ガスに関連して広範囲に実施することが
できる。

発明の効果以上のように本発明によれば、液化ガスが貯留されてい
る容器内のガスが冷凍機の凝縮器によって凝縮されて再
液化され、この冷凍機の凝縮能力が小さいときには、容
器内のガス圧力が上昇し、そのガス圧力が予め定める正
の第１の値以上になったときには開閉弁を開く、これと
は逆に、容器内のガス圧力が負に低下したときには、ガ
ス圧力の負の絶対値が予め定める第２の値以上であると
きには、流量制御弁を介してガス源から、容器内の液化
ガスを同一組成を有するガスを供給し、この流量制御弁
の開度と、それが開いている時間は、容器の気相部のガ
ス圧力が、たとえば大気圧程度となる値に定められる。

このようにして、容器内の液化ガスの温度を一定に保つ
ことが可能となる。

しかも本発明によれば、容器内の気相部のガス温度が、
予め定める値となるように、冷凍機を制御し、このこと
によってもまた液化ガスの温度をさらに高精度に一定に
保つことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の系統図、第２ｒ：ｊ
Ｊは処理回ｉｆｆ！２７の動作を説明するためのフロー
チャート、第３図は負圧ガバナ１８付近の具体的な構成
を示す系統図である。１・・・低温恒温槽、２・・・容器、３・・・断熱材、
４・・・天板、５・・・液体ヘリウム、６・・・気相部
、７・・・圧縮式冷凍機、８・・・凝縮器、１２・・・
圧力検出手段、１３・・・温度検出手段、１７・・・ガ
ス源、１８・・・負圧ガバナ、２１・・・冷却槽、■１
・・・開閉弁、■２・・・流量制御弁第２図代理人　　弁理士　西教　圭一部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液化ガスを貯留する容器内のガスを冷凍機の再凝
縮器によつて凝縮するように構成し、容器内のガス圧力を検出する圧力検出手段と、容器内の
ガスを排出する開閉弁と、容器に貯留される液化ガスと同一組成を有するガスを供
給するガス源と、ガス源からのガスを容器の気相部に導き、そのガスの流
量が可変である流量制御弁と、圧力検出手段の出力に応答して、ガス圧力が予め定める
正の第１の値以上になつたとき、開閉弁を開き、ガス圧
力が負であつて、かつその圧力の絶対値が予め定める第
２の値以上であるとき、流量制御弁を予め定める開度で
予め定める時間、開く制御手段とを含むことを特徴とす
る液化ガス容器の制御装置。
（２）容器内のガス温度を検出する温度検出手段を備え
、前記制御手段は、温度検出手段の出力に応答して、検出
温度が予め定める値となるように冷凍機を制御すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液化ガス容器
の制御装置。