JPH07190299A - 蒸発ガス供給方法 - Google Patents
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Abstract
る蒸発ガス供給方法を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は容器に充填された1次圧力の蒸発ガ
スを断熱膨張により2次圧力に降圧して一定の消費設備
に供給する蒸発ガス供給方法であって、容器(1)内の
蒸発ガス(2)を冷却することにより、当該容器(1)
に充填された蒸発ガス(2)のエンタルピを、当該蒸発
ガス(2)の圧力−エンタルピ線図において飽和蒸気線
上の2次圧力のエンタルピ以上に増加させるステップ
と、容器(1)に充填された蒸発ガス(2)を断熱膨張
させて降圧し、上記消費設備(3)に供給するステップ
と、を含んで構成される。
Description
圧力の蒸発ガスを断熱膨張により2次圧力に降圧して一
定の消費設備に供給する蒸発ガス供給方法に関する。
当該蒸発ガスの長期間の供給を実現する為、シリンダー
キャビネットに当該蒸発ガスを高圧状態(例えば52kg
/cm 2.abs)で充填しておき、それを膨張弁で減圧して
供給していた。
0および図11を参照して説明する。ここで、図10は
従来の蒸発供給装置の概要を示す図、図11は膨張弁に
おける圧力変化を示す図である。
次圧力)の状態で蒸発ガス2が充填されている。このシ
リンダーキャビネット1から半導体工場などの消費設備
3まで配管4が敷設され、その途中に膨張弁5が取り付
けられている。この膨張弁5によりシリンダーキャビネ
ット1内の蒸発ガス2は減圧され、消費設備で使用でき
る低圧(2次圧力)の蒸発ガス2が供給される。
法によると、蒸発ガス2はシリンダーキャビネット1に
長期間保存されることから、供給される蒸気ガス2は飽
和状態もしくはそれに近い状態になっている。この状態
から蒸発ガス2を膨張弁5を介して供給すると、液封が
生じる。例えば、一次圧力が50kg/cm 2 の100%N
2 Oを膨張弁5に導き、二次圧力5kg/cm 2 に減圧した
場合、97%がガス、3%が液体を含むN2 Oになる。
その結果、液封が生じ、消費設備3に当該蒸発ガス2を
一定の流量で供給できないという問題が生じていた。
ることができる、蒸発ガス供給方法を提供することを目
的とする。
に、本発明は容器に充填された1次圧力の蒸発ガスを断
熱膨張により2次圧力に降圧して一定の消費設備に供給
する蒸発ガス供給方法であって、容器内の蒸発ガスを冷
却することにより、当該容器に充填された蒸発ガスのエ
ンタルピを、当該蒸発ガスの圧力−エンタルピ線図にお
いて飽和蒸気線上の2次圧力のエンタルピ以上に増加さ
せるステップと、容器に充填された蒸発ガスを断熱膨張
させて降圧し、上記消費設備に供給するステップと、を
含んで構成される。
器に充填された蒸発ガスは、断熱膨張される前に少なく
とも飽和蒸気線上の2次圧力におけるエンタルピになる
ように冷却される。この蒸発ガスは断熱膨張されると、
2次圧力に降圧されるが、断熱膨張される蒸発ガスは、
既に飽和蒸気線上の2次圧力におけるエンタルピになっ
ているので、消費設備に供給される2次圧力において液
化は生じない。よって、液封が防止される。
方法を添付図面を参照して説明する。なお、説明におい
て、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略
する。
基づき説明する。図2〜図8はいずれもN2 Oの圧力−
エンタルピ線図において、1次圧力P1 から2次圧力P
2 =4kg/cm 2 .absに減圧したときの状態変化を示す。
図2はP1 =82kg/cm 2 .abs、図3はP1 =74kg/c
m 2 .abs、図4はP1 =64kg/cm 2 .abs、図5はP1
=52kg/cm 2 .abs、図6はP1 =43kg/cm 2 .abs、
図7はP1 =34kg/cm 2 .abs、図8はP1 =25kg/c
m 2 .absを示す。
ャビネット1に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =8
2kg/cm 2 .abs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B
点)に減圧するときの状態変化を示す。この場合、減圧
時の断熱膨張により温度は約−63℃にまで降下し、ガ
スの約18%が液化する。
る36.5℃のシリンダーキャビネット1に充填された
N2 Oを膨張弁5でP1 =74kg/cm 2 .abs(A点)か
らP2 =4kg/cm 2 .abs(B点)に減圧するときの状態
変化を示す。この場合、減圧時の断熱膨張により温度は
約−63℃にまで降下し、ガスの約22%が液化する。
ャビネット1に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =6
4kg/cm 2 .abs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B
点)に減圧するときの状態変化を示す。この場合、減圧
時の断熱膨張により温度は約−63℃にまで降下し、ガ
スの約10%が液化する。
ャビネット1に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =5
2kg/cm 2 .abs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B
点)に減圧するときの状態変化を示す。この場合、減圧
時の断熱膨張により温度は約−63℃にまで降下し、ガ
スの約3%が液化する。
ャビネット1に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =4
3kg/cm 2 .abs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B
点)に減圧するときの状態変化を示す。この場合、減圧
時の断熱膨張により温度は約−63℃にまで降下する
が、B点は飽和蒸気線(飽和限界線)上にあり、断熱膨
張によっても液化しない。なお、P2 =4kg/cm 2 .abs
における飽和限界線上のエンタルピを、以下の説明の便
宜上、「飽和限界エンタルピ(=h2SC )」と定義す
る。
ビネット1に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =34
kg/cm 2 .abs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B
点)に減圧するときの状態変化を示す。この場合、減圧
時の断熱膨張により温度は約−60℃にまで降下する
が、B点は飽和限界線より右側、すなわち、過熱蒸気の
状態にあるので、断熱膨張によっても液化しない。
キャビネット1に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =
25kg/cm 2 .abs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs
(B点)に減圧するときの状態変化を示す。この場合、
減圧時の断熱膨張により温度は約−57℃にまで降下す
るが、断熱膨張過程およびB点共に飽和限界線より右側
に位置するので、膨張弁5内で液化は一切しない。な
お、P1 =25kg/cm 2 .absは飽和限界線における最大
のエンタルピを示し、以下の説明の便宜上、この圧力を
「最大エンタルピ圧力(=Phmax)」と定義する。
キャビネットシリンダー1から膨張弁5に送られる
蒸気ガス2の状態を図6、図7、図8の状態にしておけ
ば、膨張弁5内での液化を防止することができること、
図2、3、4、5の状態から図6、7、8の状態に
するには蒸発ガス2を冷却すればよいこと、を発見し
た。
過程に基づくものであり、の発見は図2〜図8に併記
された等温線の位置関係に基づく。
た蒸発ガスの供給システムを説明する。図1は、本発明
の一実施例に係る蒸発ガスの供給システムを示す概略図
である。従来技術に係るシステムとの差異は、シリンダ
ーキャビネット1に冷却手段10を付加したこと、シリ
ンダーキャビネット1に充填された蒸発ガスの状態を特
定できる物理量(圧力、温度など)を検出しうる状態変
化モニター手段11を備えている点である。
1には、高圧(1次圧力)の状態で蒸発ガス2が充填さ
れている。そのため、一部は液化している。このシリン
ダーキャビネット1から半導体工場などの消費設備3ま
で配管4が敷設され、その途中に膨張弁5が取り付けら
れている。配管4には断熱材が覆われており、外部から
の熱は遮断されている。この膨張弁5によりシリンダー
キャビネット1内の蒸発ガス2は減圧され、消費設備で
使用できる低圧(2次圧力)の蒸発ガス2が供給され
る。シリンダーキャビネット1には冷却手段10および
状態変化モニター手段11が設置されている。
ネット1に風を吹き付ける空冷方式、液体でシリンダー
キャビネット1の外周を冷却する液冷方式などを適用で
きる。また、状態変化モニター手段11としては、温度
計、圧力計、湿度計、サーモスタットなどを使用でき
る。
(a) シリンダーキャビネット1に充填されたときの1次
圧力がPhmaxを越え、かつ、(b) シリンダーキャビネッ
ト1に充填されたときの1次圧力におけるエンタルピが
h2sc 未満である場合(1次圧力の蒸発ガスをそのまま
断熱膨張させると液化が生じる場合)に有用である。
ット1内の蒸発ガス2の状態が上記(a),(b) を満たすか
否かを判断する。これらを満たす状態である場合、その
まま断熱膨張させると液化するので、シリンダーキャビ
ネット1を冷却手段10により冷却する。この冷却によ
り、1次圧力の蒸発ガス2は、飽和蒸気線に沿って下降
する。この場合、状態変化モニター手段11により、冷
却手段10による蒸発ガス1の状態変化を常にモニター
し、そのエンタルピがh2sc に到達するまで状態を検知
する。検知方法としては、蒸発ガス2のエンタルピを直
接検知してもよいが、エンタルピの状態を間接的に示す
圧力、温度などで検知してもよい。所望の状態に到達し
たら、キャビネットシリンダー1内の蒸発ガス2を膨張
弁5に送出し、消費設備3に供給するために降圧させ
る。
で、確実に膨張弁における液化を防止することができ
る。特に、膨張弁の後流側にレギュレータなど、数%の
液体が含まれている蒸発ガスにより悪影響を受ける装置
(例えば、レギュレータ)が設置されている場合、効果
的である。
一例として説明したが、本発明は多段で断熱膨張する場
合にも適用できる。この場合、最後の断熱膨張を行なう
前の蒸発ガスのエンタルピが、h2sc に到達するように
蒸発ガスを冷却する。
2sc =155(kcal/kg) 、h1 =148(kcal/kg) 、第
1段の断熱膨張と第2段の断熱膨張との間で必然的にΔ
h=5(kcal/kg) だけエンタルピが増加する場合、目標
とすべきエンタルピはh2sc からΔhを差し引いた15
0(kcal/kg) になる。よって、断熱膨張がなされる前の
蒸発ガスの状態が少なくとも150(kcal/kg) になるよ
うに、キャビネットシリンダーを冷却すればよい。
ャビネット1に充填されたN2 Oを2つの膨張弁5で初
期圧力P1 =64kg/cm 2 .abs(A点)から供給圧力P
2 =4kg/cm 2 .abs(C点)に減圧するときの状態変化
を示す。蒸発ガスは、上述したように、当初のエンタル
ピh1 が(h2sc −Δh)以上になるように冷却され
る。その後、蒸発ガス2は最初の膨張弁により中間圧力
Pc =10kg/cm 2 .absまで減圧され、最後の膨張弁に
供給されるまでにΔhだけエンタルピ値が増し、最後の
膨張弁により供給圧力P2 =4kg/cm 2 .absに減圧され
る。最終減圧時の断熱膨張により、温度は約−55℃に
まで降下するが、C点は飽和蒸気線より右側、すなわ
ち、過熱蒸気領域に位置しているので、断熱膨張によっ
て液化は生じない。
のではなく、多種多様の変形が可能である。本実施例で
は、断熱膨張する装置として膨張弁を使用しているが、
これに限定されるものではなく、断熱膨張機能を有する
ものであればよい。
明しているが、臨界温度が室温に近く、常温における蒸
気圧が高く、かつ、流量が大きい蒸発ガス(例えばHC
l)に適用できる。
ているので、蒸発ガスの液封を有効に防止することがで
きる。
ムを示す概略図。
に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =82kg/cm 2 .a
bs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B点)に減圧す
るときの状態変化を示す図。
のシリンダーキャビネット1に充填されたN2 Oを膨張
弁5でP1 =74kg/cm 2 .abs(A点)からP2 =4kg
/cm 2 .abs(B点)に減圧するときの状態変化を示す
図。
に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =64kg/cm 2 .a
bs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B点)に減圧す
るときの状態変化を示す図。
に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =52kg/cm 2 .a
bs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B点)に減圧す
るときの状態変化を示す図。
に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =43kg/cm 2 .a
bs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B点)に減圧す
るときの状態変化を示す図。
充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =34kg/cm 2 .abs
(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B点)に減圧する
ときの状態変化を示す図。
1に充填されたN2 Oを膨張弁5でP1 =25kg/cm
2 .abs(A点)からP2 =4kg/cm 2 .abs(B点)に
減圧するときの状態変化を示す図。
に充填されたN2 Oを2つの膨張弁5で初期圧力P1 =
64kg/cm 2 .abs(A点)から中間圧力Pc =10kg/c
m 2 .abs(B点)、供給圧力P2 =4kg/cm 2 .abs(C
点)に減圧するときの状態変化を示す図。
設備、4…配管、5…膨張弁、10…冷却手段、11…
状態変化モニター手段。
Claims (7)
- 【請求項1】 容器に充填された1次圧力の蒸発ガスを
断熱膨張により2次圧力に降圧して一定の消費設備に供
給する蒸発ガス供給方法であって、 容器内の蒸発ガスを冷却することにより、当該容器に充
填された蒸発ガスのエンタルピを、当該蒸発ガスの圧力
−エンタルピ線図において飽和蒸気線上の2次圧力のエ
ンタルピ以上に増加させる第1ステップと、 上記容器に充填された蒸発ガスを断熱膨張させて降圧
し、上記消費設備に供給する第2ステップと、を含んで
構成される蒸発ガス供給方法。 - 【請求項2】 前記蒸発ガスは、前記飽和蒸気線が1次
圧力及び2次圧力間の圧力において飽和蒸気線上の2次
圧力におけるエンタルピ以上のエンタルピ値を示す状態
を含む圧力−エンタルピ線図で表わされる請求項1記載
の蒸発ガス供給方法。 - 【請求項3】 前記蒸発ガスのエンタルピを増加させる
際、当該蒸発ガスの温度又は/及び圧力を検知すること
により、エンタルピの状態変化をモニターする請求項2
記載の蒸発ガス供給方法。 - 【請求項4】 前記蒸発ガスは、N2 Oである請求項2
記載の蒸発ガス供給方法。 - 【請求項5】 前記容器内の蒸発ガスは、当該容器を冷
却することにより冷却する請求項1記載の蒸発ガス供給
方法。 - 【請求項6】 前記蒸発ガスの断熱膨張は、膨張弁を用
いて行なわれる請求項1記載の蒸発ガス供給方法。 - 【請求項7】 前記断熱膨張が多段である場合、前記第
2ステップにおいて、最後の断熱膨張がなされる前の蒸
発ガスのエンタルピを、当該蒸発ガスの圧力−エンタル
ピ線図において飽和蒸気線上の2次圧力のエンタルピ以
上に増加させる請求項1記載の蒸発ガス供給方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33235593A JP3521946B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 蒸発ガス供給方法 |
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