JPS6353440B2 - - Google Patents
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- JPS6353440B2 JPS6353440B2 JP12239079A JP12239079A JPS6353440B2 JP S6353440 B2 JPS6353440 B2 JP S6353440B2 JP 12239079 A JP12239079 A JP 12239079A JP 12239079 A JP12239079 A JP 12239079A JP S6353440 B2 JPS6353440 B2 JP S6353440B2
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- liquefied gas
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Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は液化ガスをその標準沸点以下に冷却
する方法に関する。
する方法に関する。
(従来技術)
従来より、液化ガスは室温よりも低い温度零囲
気を生成させたり、物質や装置等を低温に冷却す
る際の冷却剤として広く用いられている。
気を生成させたり、物質や装置等を低温に冷却す
る際の冷却剤として広く用いられている。
ところで、液化ガスとして用いられるものには
種々のガスがあるが、周知のように、これらのガ
スを冷却液化して液化ガスの蒸気圧を1気圧に保
てば、液化ガスの温度は標準沸点温度となる。ま
た、この液化ガスを容器内に収容して加温し、液
化ガスの液温を標準沸点より高めると、飽和蒸気
圧は1気圧よりも高い平衡蒸気圧に達する。そし
て、液化ガスの液温が臨界温度に達れば、平衡蒸
気圧は臨界圧力に達する。
種々のガスがあるが、周知のように、これらのガ
スを冷却液化して液化ガスの蒸気圧を1気圧に保
てば、液化ガスの温度は標準沸点温度となる。ま
た、この液化ガスを容器内に収容して加温し、液
化ガスの液温を標準沸点より高めると、飽和蒸気
圧は1気圧よりも高い平衡蒸気圧に達する。そし
て、液化ガスの液温が臨界温度に達れば、平衡蒸
気圧は臨界圧力に達する。
一方、一般純粋物質の状態を第7図の状態線図
(T−P線図)により説明すれば、ABCは飽和液
線であり、C点は臨界点を示す。B点は1気圧に
おける気液平衡温度でB点に対応する温度TBを
標準沸点と呼ぶ。気液平衡状態1の液化ガスの蒸
気圧を下げると、液化ガスは飽和液線上を1→B
と変化し、蒸気圧をさらに1気圧以下に下げれ
ば、液温は標準沸点TBより下がる。更に、圧力
を、(たとえば真空ポンプにて)強制的に下げれ
ば、B→Aへと変化し、A点(融点)で液は固化
する。
(T−P線図)により説明すれば、ABCは飽和液
線であり、C点は臨界点を示す。B点は1気圧に
おける気液平衡温度でB点に対応する温度TBを
標準沸点と呼ぶ。気液平衡状態1の液化ガスの蒸
気圧を下げると、液化ガスは飽和液線上を1→B
と変化し、蒸気圧をさらに1気圧以下に下げれ
ば、液温は標準沸点TBより下がる。更に、圧力
を、(たとえば真空ポンプにて)強制的に下げれ
ば、B→Aへと変化し、A点(融点)で液は固化
する。
したがつて、上記のような自然法則の知見にも
とづけば、液化ガスの蒸気圧を操作(減圧または
昇圧)することにより、融点と臨界温度との間の
任意温度の液化ガスが得られることになる。
とづけば、液化ガスの蒸気圧を操作(減圧または
昇圧)することにより、融点と臨界温度との間の
任意温度の液化ガスが得られることになる。
ここで、従来、液化ガスの蒸気圧を下げる方法
(液化ガスを冷却する方法)としては、第6図に
示すような装置にて液化ガス容器1内の蒸気を真
空ポンプ21等により強制的に排気する真空排気
法があり、小規模な液化装置等に応用されてはい
る。
(液化ガスを冷却する方法)としては、第6図に
示すような装置にて液化ガス容器1内の蒸気を真
空ポンプ21等により強制的に排気する真空排気
法があり、小規模な液化装置等に応用されてはい
る。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、上述の真空排気法によれば、装
置内を真空にしなければならないことから、装置
の各部材やその構造に耐真空性が要求され、しか
も可燃性の液化ガスの冷却に適用する場合は装置
内に空気を吸い込むと爆発のおそれがあるなど、
安全性に問題があつた。
置内を真空にしなければならないことから、装置
の各部材やその構造に耐真空性が要求され、しか
も可燃性の液化ガスの冷却に適用する場合は装置
内に空気を吸い込むと爆発のおそれがあるなど、
安全性に問題があつた。
本発明は上述の点にかんがみ、発明されたもの
で、液化ガス中にそれよりも沸点の低いガスを注
入して液化ガスの分圧を低下させることによつ
て、液化ガスを冷却し、しかも安全性の高い液化
ガス冷却方法を提供し、広く実用化を図ることを
目的とするものである。
で、液化ガス中にそれよりも沸点の低いガスを注
入して液化ガスの分圧を低下させることによつ
て、液化ガスを冷却し、しかも安全性の高い液化
ガス冷却方法を提供し、広く実用化を図ることを
目的とするものである。
(問題点を解決するための手段)
上記の目的を達成するための本発明の構成の要
旨とするところは、容器内に収容された液化ガス
中に、該容器の下部から非凝縮性ガスを注入し
て、非凝縮性ガスの気泡中に該液化ガスを蒸発気
化させ、液化ガスからの蒸発ガスと前記非凝縮性
ガスとの混合ガスを該容器の上部から容器外へ放
出して容器内の気相部ガス中の液化ガスの蒸気圧
を低下させることにより、液化ガスの液温を標準
沸点以下に冷却することを特徴とする液化ガスの
冷却方法にある。
旨とするところは、容器内に収容された液化ガス
中に、該容器の下部から非凝縮性ガスを注入し
て、非凝縮性ガスの気泡中に該液化ガスを蒸発気
化させ、液化ガスからの蒸発ガスと前記非凝縮性
ガスとの混合ガスを該容器の上部から容器外へ放
出して容器内の気相部ガス中の液化ガスの蒸気圧
を低下させることにより、液化ガスの液温を標準
沸点以下に冷却することを特徴とする液化ガスの
冷却方法にある。
ここで、非凝縮性ガスとは冷却しようとする液
化ガス中に吹き込んだ場合、該液化ガス中で凝
縮・液化又は溶解しないガスをいい、液化ガス
の標準沸点よりも低い標準沸点のガス、液化ガ
スと化学反応を生じるものでないことの2つの条
件を満たしたものであつて、たとえば、融点が窒
素の標準沸点(−195.8℃)以上である液化ガス
の冷却には注入すべき不凝縮性ガスとして窒素ガ
スを用いることができ、また、融点が窒素の標準
沸点よりも極低温液化ガスの冷却にはヘリウムガ
スを用いることができる。さらに、当然のことで
あるが、ヘリウムガスは極低温液化ガスのみなら
ず、ほとんどすべての液化ガスの冷却に用いるこ
とができ、さらにまた、アルゴンガス、ネオンガ
スその他のガスも前記非凝縮性ガスとしての条件
を満足すれば用いることができる。
化ガス中に吹き込んだ場合、該液化ガス中で凝
縮・液化又は溶解しないガスをいい、液化ガス
の標準沸点よりも低い標準沸点のガス、液化ガ
スと化学反応を生じるものでないことの2つの条
件を満たしたものであつて、たとえば、融点が窒
素の標準沸点(−195.8℃)以上である液化ガス
の冷却には注入すべき不凝縮性ガスとして窒素ガ
スを用いることができ、また、融点が窒素の標準
沸点よりも極低温液化ガスの冷却にはヘリウムガ
スを用いることができる。さらに、当然のことで
あるが、ヘリウムガスは極低温液化ガスのみなら
ず、ほとんどすべての液化ガスの冷却に用いるこ
とができ、さらにまた、アルゴンガス、ネオンガ
スその他のガスも前記非凝縮性ガスとしての条件
を満足すれば用いることができる。
上記のごとき構成によつて液化ガスの液温が標
準沸点以下に冷却される理由は以下のとおりであ
る。すなわち、容器内の液化ガス(物質Aとす
る)の液温は容器気相部のAの蒸気圧(蒸気分圧
PAに支配される。気液平衡状態のAが収納され
ている容器の底部より不凝縮性ガス(物質Bとい
う)を注入すると、Bの気泡内へAが平衡蒸気圧
に達するまで蒸発気化するため、気泡周囲の液A
は蒸発潜熱を奪われて液温が下がる。したがつ
て、連続してガスBを注入しつつ、容器の気相部
ガス(Aの蒸気とガスBの混合ガス)を排気し、
容器内圧(全圧)を1気圧付近の所定圧力に保持
することによりAの分圧(PA)を1気圧以下に
下げることができ、したがつて、液温(TA)を
Aの標準沸点(1気圧下の沸点)温度以下に下げ
ることができる。この際、タンク気相部圧力(全
圧P)はAの蒸気圧PAとガスBの分圧PBの和、
すなわち、 P=PA+PB≧1気圧 となるため、容器が大気圧以下の負圧になること
はない。このように、液化ガスAは蒸気圧が1気
圧以下に下げられ、かつ容器内が大気圧以下の負
圧にならないので、結果的に安全に液化ガスの液
温は標準沸点以下に冷却されることになる。
準沸点以下に冷却される理由は以下のとおりであ
る。すなわち、容器内の液化ガス(物質Aとす
る)の液温は容器気相部のAの蒸気圧(蒸気分圧
PAに支配される。気液平衡状態のAが収納され
ている容器の底部より不凝縮性ガス(物質Bとい
う)を注入すると、Bの気泡内へAが平衡蒸気圧
に達するまで蒸発気化するため、気泡周囲の液A
は蒸発潜熱を奪われて液温が下がる。したがつ
て、連続してガスBを注入しつつ、容器の気相部
ガス(Aの蒸気とガスBの混合ガス)を排気し、
容器内圧(全圧)を1気圧付近の所定圧力に保持
することによりAの分圧(PA)を1気圧以下に
下げることができ、したがつて、液温(TA)を
Aの標準沸点(1気圧下の沸点)温度以下に下げ
ることができる。この際、タンク気相部圧力(全
圧P)はAの蒸気圧PAとガスBの分圧PBの和、
すなわち、 P=PA+PB≧1気圧 となるため、容器が大気圧以下の負圧になること
はない。このように、液化ガスAは蒸気圧が1気
圧以下に下げられ、かつ容器内が大気圧以下の負
圧にならないので、結果的に安全に液化ガスの液
温は標準沸点以下に冷却されることになる。
(実施例)
次に、本発明の実施例を図面について説明す
る。
る。
第1図は本発明の最も基本的な実施例を示して
おり、1は断熱容器で、液化ガス注入口2から注
入された液化ガスAが収容されている。また、容
器1の下部には非凝縮性ガスBの注入口3が、そ
の上部には混合ガスCの放出口4が設けられてい
る。そして、容器1内の液化ガスA中に不凝縮性
ガスBを注入すると非凝縮性ガスの気泡中に液化
ガスが蒸発気化し、液化ガス自身は気化潜熱を奪
われて冷却される。また、液化ガスAの蒸発ガス
A′と不凝縮性ガスBとの混合ガスCは放出口4
より容器1外へ放出され、容器気相部ガス中の液
化ガスの蒸気圧(分圧)が下がり、液化ガスAの
液温はその分圧に応じ標準沸点以下に冷却され
る。5は容器1外方に配備した予冷却装置で、こ
の予冷却装置5により非凝縮性ガスBを冷却して
容器1内へ注入する。なお、一点鎖線内は断熱構
造となつている。
おり、1は断熱容器で、液化ガス注入口2から注
入された液化ガスAが収容されている。また、容
器1の下部には非凝縮性ガスBの注入口3が、そ
の上部には混合ガスCの放出口4が設けられてい
る。そして、容器1内の液化ガスA中に不凝縮性
ガスBを注入すると非凝縮性ガスの気泡中に液化
ガスが蒸発気化し、液化ガス自身は気化潜熱を奪
われて冷却される。また、液化ガスAの蒸発ガス
A′と不凝縮性ガスBとの混合ガスCは放出口4
より容器1外へ放出され、容器気相部ガス中の液
化ガスの蒸気圧(分圧)が下がり、液化ガスAの
液温はその分圧に応じ標準沸点以下に冷却され
る。5は容器1外方に配備した予冷却装置で、こ
の予冷却装置5により非凝縮性ガスBを冷却して
容器1内へ注入する。なお、一点鎖線内は断熱構
造となつている。
第2図は本発明の第2の実施例を示し、第2図
の予冷却装置5に代えて熱交換器7を配備し、こ
の熱交換器7により容器1から放出される混合ガ
スCの冷熱を利用して容器1内へ注入される非凝
縮性ガスBを冷却して、冷却温度や到達温度に関
する冷却効率を向上させるように配慮されてい
る。
の予冷却装置5に代えて熱交換器7を配備し、こ
の熱交換器7により容器1から放出される混合ガ
スCの冷熱を利用して容器1内へ注入される非凝
縮性ガスBを冷却して、冷却温度や到達温度に関
する冷却効率を向上させるように配慮されてい
る。
第3図は液化ガスAを冷却剤として他の流体を
冷却するための第3の実施例を示しており、ここ
で、8は被冷却流体Dの通る熱交換用コイルで、
このコイル8は容器1の液化ガスA内に配装して
ある。このような応用例は液化ガスポンプの吸入
ライン流体を冷却してホンプのキヤビテーシヨン
を防止したり、低温液化ガス移送配管を流れる液
を予め、過冷却して配管移送中における外部入熱
による蒸発を防止し、あるいは減少させる場合に
非常に有効である。
冷却するための第3の実施例を示しており、ここ
で、8は被冷却流体Dの通る熱交換用コイルで、
このコイル8は容器1の液化ガスA内に配装して
ある。このような応用例は液化ガスポンプの吸入
ライン流体を冷却してホンプのキヤビテーシヨン
を防止したり、低温液化ガス移送配管を流れる液
を予め、過冷却して配管移送中における外部入熱
による蒸発を防止し、あるいは減少させる場合に
非常に有効である。
なお、液化ガスの温度は非凝縮性ガスの注入量
や温度等を変化させ、また、液化ガスの蒸気圧を
調整することにより、液化ガスの標準沸点と融点
間の任意温度に調節できるから、その他にも多く
の用途が期待できる。
や温度等を変化させ、また、液化ガスの蒸気圧を
調整することにより、液化ガスの標準沸点と融点
間の任意温度に調節できるから、その他にも多く
の用途が期待できる。
第4図は第4の実施例を示し、第3図の実施例
と異なるところは、容器1と熱交換器7間に放出
される混合ガスCから液化ガスの蒸発ガスA′を
除去し、非凝縮性ガスBを精製する精製装置9を
配備するとともに精製した非凝縮性ガスBを熱交
換器7を通して圧縮機10、熱交換器11を介し
て再び、熱交換器7、そして、予冷却熱交換器1
2を介して容器1下部の注入口3へと接続し、非
凝縮性ガス回路を閉サイクルにして連続的に循環
させるように構成してある点であり、したがつ
て、容器1内への液化ガスAの補充填さえ適度に
おこなえば、液化ガスAを連続的に冷却できるよ
うにしてある。なお、符号13はバツクアツプタ
ンクである。
と異なるところは、容器1と熱交換器7間に放出
される混合ガスCから液化ガスの蒸発ガスA′を
除去し、非凝縮性ガスBを精製する精製装置9を
配備するとともに精製した非凝縮性ガスBを熱交
換器7を通して圧縮機10、熱交換器11を介し
て再び、熱交換器7、そして、予冷却熱交換器1
2を介して容器1下部の注入口3へと接続し、非
凝縮性ガス回路を閉サイクルにして連続的に循環
させるように構成してある点であり、したがつ
て、容器1内への液化ガスAの補充填さえ適度に
おこなえば、液化ガスAを連続的に冷却できるよ
うにしてある。なお、符号13はバツクアツプタ
ンクである。
第5図は第5の実施例を示し、第4図の実施例
における不凝縮性ガスの閉サイクル中にガス圧力
調節機構14、ガス流量調整機構15を組み込ん
である。
における不凝縮性ガスの閉サイクル中にガス圧力
調節機構14、ガス流量調整機構15を組み込ん
である。
(作用)
しかして、本発明の液化ガスの冷却方法は、容
器内に収容された液化ガス中に非凝縮性ガスを注
入するようにしたので、非凝縮性ガスの気泡中に
液化ガスが蒸発気化し、液化ガスからの蒸発ガス
と前記非凝縮性ガスとの混合ガスを容器外へ放出
するようにしたので、容器内気相部ガス中の液化
ガス中の蒸気圧が低下して結果的に液化ガスの液
温が標準沸点以下に冷却される。
器内に収容された液化ガス中に非凝縮性ガスを注
入するようにしたので、非凝縮性ガスの気泡中に
液化ガスが蒸発気化し、液化ガスからの蒸発ガス
と前記非凝縮性ガスとの混合ガスを容器外へ放出
するようにしたので、容器内気相部ガス中の液化
ガス中の蒸気圧が低下して結果的に液化ガスの液
温が標準沸点以下に冷却される。
(発明の効果)
以上のように構成される本発明液化ガスの冷却
方法によれば、つぎのような効果を奏する。
方法によれば、つぎのような効果を奏する。
(1) すなわち、従来の真空排気法に比して液化ガ
スを収容した容器内を真空にする必要がないか
ら、その装置の全体構成がより簡単で、かつ装
置内に空気を吸い込むことがないので、特に、
可燃性の液化ガスにも安心して適用できる。
スを収容した容器内を真空にする必要がないか
ら、その装置の全体構成がより簡単で、かつ装
置内に空気を吸い込むことがないので、特に、
可燃性の液化ガスにも安心して適用できる。
(2) また、特に、実施例2以下のものは液化ガス
の蒸発ガスの冷熱の回収、非凝縮性ガスの回収
が可能なシステムでありうるので、これを再利
用すべくリサイクルさせることにより、非凝縮
性ガスの節減がはかられ、かつ液化ガスの補充
をおこなえば、連続運転が可能となる。そし
て、非凝縮性ガスをリサイクルして活用できる
ので、ヘリウムガス等の高価なガスを非凝縮性
ガスに用いる場合に非常に経済的である等の効
果を奏する。
の蒸発ガスの冷熱の回収、非凝縮性ガスの回収
が可能なシステムでありうるので、これを再利
用すべくリサイクルさせることにより、非凝縮
性ガスの節減がはかられ、かつ液化ガスの補充
をおこなえば、連続運転が可能となる。そし
て、非凝縮性ガスをリサイクルして活用できる
ので、ヘリウムガス等の高価なガスを非凝縮性
ガスに用いる場合に非常に経済的である等の効
果を奏する。
(3) さらに、冷却すべき液化ガスと非凝縮性ガス
の組み合わせを適当に選択することにより生成
温度や冷却能力を任意に選択でき、きわめて広
範囲な冷却に適用できる。
の組み合わせを適当に選択することにより生成
温度や冷却能力を任意に選択でき、きわめて広
範囲な冷却に適用できる。
第1図〜第5図は本発明の各実施例を示す概要
説明図で、第1図は第1の実施例、第2図は第2
の実施例、第3図は第3の実施例、第4図は第4
の実施例、第5図は第5の実施例を示している。
また、第6図は従来の真空排気法を示す概要説明
図、第7図は純枠物質の状態線図(T−P線図)
である。 1……容器、2……液化ガス注入口、3……非
凝縮性ガス注入口、4……放出口、5……予冷却
装置、6……断熱構造、7……熱交換器、8……
熱交換用コイル、9……精製装置、10……圧縮
器、11……熱交換器、12……予冷却熱交換
器。
説明図で、第1図は第1の実施例、第2図は第2
の実施例、第3図は第3の実施例、第4図は第4
の実施例、第5図は第5の実施例を示している。
また、第6図は従来の真空排気法を示す概要説明
図、第7図は純枠物質の状態線図(T−P線図)
である。 1……容器、2……液化ガス注入口、3……非
凝縮性ガス注入口、4……放出口、5……予冷却
装置、6……断熱構造、7……熱交換器、8……
熱交換用コイル、9……精製装置、10……圧縮
器、11……熱交換器、12……予冷却熱交換
器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 容器内に収容された液化ガス中に、該容器の
下部から非凝縮性ガスを注入して、不凝縮性ガス
の気泡中に該液化ガスを蒸発気化させ、液化ガス
からの蒸発ガスと前記不凝縮性ガスとの混合ガス
を該容器の上部から容器外へ放出して容器内の気
相部ガス中の液化ガスの蒸気圧を低下させること
により、液化ガスの液温を標準沸点以下に冷却す
ることを特徴とする液化ガスの冷却方法。 2 前記容器から放出する混合ガスにより不凝縮
性ガスを冷却して混合ガスの冷熱を利用するよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の液化ガスの冷却方法。 3 前記容器から放出する混合ガスより精製装置
を介して非凝縮性ガスを分離、回収し、不凝縮性
ガス循環用閉サイクルの圧縮機へ流入させるよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
たは第2項に記載の液化ガスの冷却方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12239079A JPS5646984A (en) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | Cooling liquefied gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12239079A JPS5646984A (en) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | Cooling liquefied gas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5646984A JPS5646984A (en) | 1981-04-28 |
JPS6353440B2 true JPS6353440B2 (ja) | 1988-10-24 |
Family
ID=14834606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12239079A Granted JPS5646984A (en) | 1979-09-21 | 1979-09-21 | Cooling liquefied gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5646984A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6151900A (en) * | 1999-03-04 | 2000-11-28 | Boeing Northamerican, Inc. | Cryogenic densification through introduction of a second cryogenic fluid |
-
1979
- 1979-09-21 JP JP12239079A patent/JPS5646984A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5646984A (en) | 1981-04-28 |
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