JPS62124398A - 低温液化ガス流下装置 - Google Patents

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】 ■皮果よ■且里圀団 この発明は、果実飲料、コーヒー飲料鑵等に用いられる
アルミニウム或いはスチール罐に内容物を充填した後、
液体窒素を罐内に滴下して所定の内圧を生しせしめるた
めに使用されたり、精密理科学実験に用いられる各種化
学物質、薬品類のシール用にヘリウム、アルゴン、窒素
、二酸化炭素等の不活性ガスを封入する場合にも使用さ
れ得る低温液化ガス流下装置に関するものである。

■瑛漣ｙす丸み 近年、アルミニラｌ、或いはスチール製の罐は罐素材節
約の目的で罐胴壁が著しく薄く加工されている。したが
って、外圧によって容易に変形し易い欠点があり、この
欠点を解消するために罐内に、例えば液体窒素を充填し
て罐内の圧力を高める手段がとられ、罐内に液体窒素を
供給する装置として液化ガス流下装置が開発された。

従来の液化ガス流下装置の一例を第２図に示す。

第２図中、１はアルミニウム、ステンレス等の金ＬＬで
作られる内槽であり、この内槽１内には、低温液化ガス
貯槽２から供給管２ａおよび気液分離器４を経由して供
給される低温液化ガス３が貯留されている。この低温液
化ガス３は、例えば液体窒素３ａであり、この液体窒素
３ａは罐１４のＭ巻締直前に罐１４内に供給される。低
温液化ガス貯槽２から供給される液体窒素３ａは、低温
液化ガス貯槽２が自己加圧式の内圧容器２１である場合
は、大気圧までの気液平行と供給管２ａへの熱侵入によ
り、また低温液化ガス貯槽２が大気圧を保持している場
合は供給管２ａへの熱侵入により、その一部が気化する
。この気化した窒素ガス３ｂと液体窒素３ａを分離する
ために気体分離器４が」二板７上に固設されている。こ
の気体分離器４内の底部には、焼結金属、フィルター等
を挿入するか、或いは金属屑、グラスウール、ロックウ
ール、その他の繊維状物を適宜層状に配置しである。そ
して、液体窒素３ａと窒素ガス３ｂとが混在した状態で
気液分離層４ａ内を通過する際に、この気液分離層４ａ
によって液体窒素３ａと、窒素ガス３ｂとが分離され、
分離された液体窒素３ａは、内槽１内に沸騰することな
く静かに貯留される。このように液体窒素３ａと窒素ガ
ス３ｂとを分離する理由は、混合状態で貯留すると、内
槽１内の液面が沸騰により一定化しないこと、および罐
１４内に供給される液体窒素３ａの滴下量にバラツキが
生じるためである。分離された窒素ガス３ｂは気液分離
器４の排出孔４ｂから外に排出される。内槽１内に貯留
されるされる液体窒素３ａの容量は液位制御系Ａによっ
て常に一定量が貯留されるように制御されている。具体
的には、上限値、下限値が設定されたレベルセンサー５
がら送信される内槽ｌ内の液体窒素３ａの液位をコント
ローラ６が検知し、必要に応じてポンプ２０を作動或い
は停止して低温液化貯槽２から内槽１への液体窒素３ａ
の供給量を制御している（第３図参照）。また、低温液
化ガス貯槽２が自己加圧式の内圧容器２１である場合は
、コントローラ６から送られる１３号によって、供給管
２ａに設けられた電磁弁２２を制御することで内槽１内
の液体窒素３ａの液位が一定の水準に維持される（第４
図参照）。また、内槽１の外側には、内槽ｌを囲むよう
にして外槽８が設けられている。この外槽８は内槽ｌと
同様に、アルミニウム、ステンレス網等の材料で作られ
ている。内槽ｌと外槽８とは上部で連結され、かつ内槽
１と外槽８との間には真空度１０−’）ル程度の真空断
熱、又は断熱材を充填した断熱部９が設けられ、内槽１
と外槽８との間の熱対流と輻射とを防止している。

さらに、内槽１の底部には流下導管１ａが垂下されてお
り、内槽１内の液体窒素３ａはこの流丁導管ｌａ内を流
下して下部のノズルブラケット１０のノズル１０ａへと
導かれる。そして、罐１４への滴下はノズル１０ａとこ
のノズル１０ａに係合する弁体１１との開閉操作によっ
て行われ、この開閉操作は流量制御系Ｂによって制御さ
れている。すなわち、内槽１の上部に設けられた上板７
上には固定ブラケット１２が固設され、この固定ブラケ
ット１２の上部にはソレノイドバルブ１３が固設されて
いる。このソレノイドバルブ１３の作動・停止によって
弁桿１１ａが上下動し、それに伴い弁桿１１ａ先端の弁
体１１も上下動し、ノズル１０ａが開閉される。罐１４
に供給される液体窒素３ａの滴下量はソレノイドバルブ
１５の作動時間の設定によって決定される。なお、ソレ
ノイド・＼ルブ１３は罐１４の底部に設けた光電スイッ
チ１５が、ノズル１０ａ下方の罐１４の存在を検知し、
その信号を受信することによって始動する。

■−念甥が解決しよＡ（Ｊ影Ｉ叩跣点 しかしながら、このような従来の低温液化ガス流下装置
においては、内槽ｌ、外槽８、流下導管１ａおよびノズ
ルブラケット１０がすべてアルミニウム、或いはステン
レス網等の比較的熱伝導率の小さい金属＋Ａ料で作られ
ているが、金属材料であるため、その熱伝導を無視し得
す、例えば−１９６℃の液体窒素３ａを内槽１内に貯留
した場合、内槽１と外槽８との間には相当多量の熱量の
移動を生じ、外槽８の表面温度が低くなると、大気中の
水分が水滴、霜或いは氷となって、外槽８の表面に多量
に付着する。そして、水滴、霜或いは氷が下方の罐内に
落下する虞れがあり、衛生上大きな問題となる。この水
分が水滴、霜、氷となって落下する点については、装置
の運転中のみならず、停止時においても同様に問題とな
る。すなわち装置を停止した時、−１９６°Ｃの低温に
維持されているため、ノズルブラケット１０に水分が付
着し、また排出口４ｈから水分を含む空気が侵入し、こ
の水分は装置の運転再開に際し、液体窒素３ａを貯留す
る内槽１内で氷となり、ノズル１０ａへの付着、気液分
離器４の能力低下などのトラブルを惹起し、運転再開時
に加温したり水分を除去するなどの作業が必要となる。

また、外部の熱　が外槽８或いはノズルブラケフ１−１
０を介して、内槽１或いは流下導管ｌａ内に侵入し、流
下中の液体窒素３ａが流下導管１ａおよび内槽１内にお
いて一部が沸騰によりガス化し易くなり、ガス化した窒
素ガス３ｂは流下する液体窒素３ａ中に混入し、罐１４
への滴下量を不均一にする原因を作り、ひいては罐１４
内の圧力の不均一を招くという重大な問題があった。

この発明は、上記のような従来技術の問題点に着目して
なされたもので、外槽８およびノズルブラケット１０表
面への水滴、霜、水の付着を防止することにより、雑菌
を含んだ水滴、霜、氷が罐１４内に混入するのを防止す
ると共に、外部の熱が内槽１および流下導管１ａへ伝導
するのを防止することにより、内槽ｌおよび流下導管ｌ
ａ内の液体窒素３ａの沸騰によるガス化を防止、或いは
減少させることを目的とする。

■−凹１題４−角、’ｉ＝　’／ｊ？：、　ｔ　６なΔ
Δ玉段この目的を達成するため、この発明は低温液化ガ
ス貯槽２より供給される低温液化ガス３を液体および気
化ガスの状態で収容すると共に、該液体の液位を一定に
保つ液位制御系へを備えた内槽１と、該内槽１の外周に
設けられ断熱部９を介して内槽１を囲む外槽８と、該内
槽ｌ内に収容された前記液体を連続的に自然流下、或い
は間欠的に流下させる流下導管１ａと、該流下導管１ａ
の先端に配置されたノズル１０ａとを有する低温液化ガ
ス流下装置であって、 少なくとも、前記ノズル１０ａ　、ノズルブラケット１
０、該ノズルブラケット１０に連続して前記流下導管１
ａを囲む外槽下部部材１９および前記内槽Ｉｈ部に設け
られる内槽上部部材１８に、不飽和ポリエステル、エポ
キシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹
脂、シリコンゴム、フッ素ゴム、長鎖ポリアミド、ポリ
イミド、ポリカーボネート、フラン樹脂、ポリサルフォ
ン、ブタジエン−アクリロニトリル系合成ゴムおよびこ
れらの変成物より成る群より選ばれた１種若しくは２種
以上の混合物をもちいることを特徴としている。

■Ｌ韻 以上のような構成をもった、この発明の作用について説
明する。

第１図に示すように、内槽１の上部と外槽８の上部とを
特定のプラスチックス、エラストマー材料製の内槽上部
部材１８でＩ！！！結すると共に、外槽８の下部とノズ
ルブラケット１０との間に設けた外槽下部部材１９を熱
伝導率の小さな、かつ低温使用に適し、水滴や霜の付か
ない特定のプラスチックス、エラストマー材料を使用し
７たから、内槽１と外槽８との間および流下導管１ａと
外槽８との間の熱伝導を遮断し、また本質的に材料自体
が水滴、霜を付着しない。さらに、この発明は気液分離
器４内で分離された窒素ガス３ｂを専管１６を介してガ
ス噴射ノズル１７でノズルブラケット１０底面に吹き付
けるものであるから、ノズルブラケットＩＯと罐１４と
の間から一般に水分を含む空気を排除して近づけぬ様に
でき、ノズルブラケット１０に水滴、霜、氷が生成しな
い条件を作り出すことができる。したがって、単にノズ
ルブラケット１０から流下導管１ａへの熱伝導を実質的
になくし、ノズルブラケット１０近傍の外気から流下導
管ｌａ内への熱侵入を防止できるのみならず、ノズルブ
ラケソ１−１０への水分、霜、氷の付着を実質的に皆無
になし得る点が本発明の奏し得る作用の特徴である。以
上のような装置内部への熱侵入は、この発明に係る装置
の下部全体、すなわち、ノズルブラケット１０、外槽下
部部材１９、流下導管１ａのすべてに、」二記の特定の
プラスチックス、エラストマー材料を使用することで一
層その効果を助長し得るものである。

＠！Ｊｍ貫 次に、この発明を図面に基づいて説明する。

図面は、この発明の一実施例を示す図面である。

図中、従来装置と同一ないし均等な部位または部材には
同一符号を付して重複した説明を省略する。

第２図に示す従来の低温液下ガス流下装置の特徴は内槽
１と外槽８との連結部に上記特定のプラスチックス、エ
ラストマー材料を用いた内槽上部部材１８を設けたこと
、およびノズルブラケット１０と外槽８との間に上記特
定のプラスチックス、エラストマー材料を用いた外槽下
部部材１９を設けた点にある。第１図に示すこの発明の
実施例に製であるが、流下導管１ａおよびノズルブラケ
ット１０についても上記特定のプラスチックス、エラス
トマー材料を用いて、低温液下ガス流下装置の下部全体
に、かかる特定の材料を用いれば、熱の伝導と水滴、霜
、氷の付着を効果的に防止することができる。

実験例として、かかる部材にエポキシ樹脂を使用した場
合とステンレス鋼を使用した場合の熱伝導を比較すると
、エポキシ樹脂２．２　ｃａｌ　／　ｃｍ　ｈ”ｃ、ス
テンレスＬ　１１．６　ｃａｌ　／　ｃｍｈ’ｃであり
、エポキシ樹脂の熱伝導はステンレスの約１１５０であ
る。

このことは、理論上、同一断面積を有するエポキシ樹脂
製の容器の高さは、ステンレス製の容器の高さの約１１
５０で済み、樹脂製の容器では、容器全体の高さを小型
化できる利点があり、かつ両者に対する水滴、霜の付着
量には顕著な差異が認められる。以下、別表１に、装置
内部への熱の侵入量について、この発明に係る装置と従
来の装置とを比較した場合の実験例を示す。

別表１ 内槽上部部材Ｉ８、外槽下部部材１９、流下導管１ａ及
びノズルブラケット１０に用いられる材料としては、不
飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェ
ノール樹脂、ポリウレタンエラス１７−等のウレタン樹
脂１、シリ：１ンゴム等のシリコンゴム、フッ素系エラ
ストマー等のフン素ゴム、長鎖ポリアミド、ポリイミド
、ポリカーボネ−１・１、フラン樹脂、ポリサルフォン
、ブタジェン−７クリロニトリル系名成ゴム、及びこれ
らの変成物より成る群から選ばれた１種もしくは２種以
上の混合物が用いられるが、これ以外の１折熱性に富む
と考えられる各種の合成樹脂、例えば塩化ビニール樹脂
、発泡ポリスチレン、アクリル樹脂、ナ・イロン６、天
然ゴム等が考えられるが、使用中に脆化、損傷を生じ長
期の使用に耐えられなかった。

さらに、この発明に係る低温液化ガス流下装置において
は、気液分離器４の排出１」４ｂには導管１６が配管さ
れ、かつこの導管１６の先端部にガス噴射ノズル１７が
連結されている。そして、このガス噴射ノズル１７はノ
ズルブラケット１０の底面に固設され、気液分離器４内
で分離された窒素ガス３ｂをノズルブラゲッ］１０の底
面及びノズル１０ａに吹き付けて、ノズルブラケット１
０と（石１４との間の空気を実質的に完全に排除し、か
つノズルブラケット１０のノズル１０ａ近傍に水滴、霜
、水を生成する空気中の水分を寄せつけない。第４図は
低温液化ガス貯槽を自己加圧式の内圧容器２１にした場
合の他の実施例を示す。この実施例の場合、装置停止時
に液体窒素３ａの供給を止め、内圧容器２１からの供給
管２ｂの弁２３をわずかに開くと、他の動力を用いな（
でも、窒素ガス３ｂを−・定量ノズルブラケット１０及
びノズル１０ａに供給することができ、ノズルｌＯａへ
の水分の固着、気液分′４．器４の能力低下並びに、液
体窒素３ａを貯槽する内槽１内への水分の侵入を防止す
ることができ、運転再開をスムーズに行うことができる
。この発明に係る低温液化ガス流下装置を用いた液体窒
素３ａの缶１４への滴下速度は５００〜１５００缶／分
と非常に高速にすることができるが、液体窒素３ａの滴
下量が多ずぎると、缶１４が窒素ガス３ｂの圧力で破壊
され、逆に滴下量が少ないと、缶１４の強度が低下する
。しまたがって、この発明に係る装置は、速い速度で移
動する缶１４内に常に一定量の液体窒素３ａを正確に滴
下できるように、液位制御系Ａ、流量制御系Ｂの各制御
系を備えているが、液体窒素３ａを連続的に流下させ、
缶を迅速に移動させることにより常に定量滴下できる様
に設計することもｉｉＪ能である。Ｌ記制御系を設ける
場合の制御系の構成は第３図及び第４図に示す従来の公
知技術の各制御系の構成と同様のものを採用し７得る。

なお、−４二板７の内槽ｌに対向する下面には、ポリウ
レタン発泡体等の断熱材、或いは低温使用に耐えろるプ
ラス千ノクス、エラス１−マー等のフィルムや適宜グラ
スファイバー樹脂等を用いて被覆した断熱材（図示せず
）を接着し、内槽ｌと」皿板７との間の熱対流を遮断し
、上板７の低温化を防１卜することができる。又、断熱
部９は真空断熱の他１１通常の断熱Ｈを用いることも可
能である。

■光−吸卑−幼−宋− １以上説明してきたように、この発明によれば外槽表面
およびノズルブラケット表面への水滴、霜、氷の（＝１
着・夕実質的に防止できるので、缶内へのｆｌＥ閑の混
入を完全に防止でき、衛住面での危惧を一掃し得る。ま
た、内槽および流下導管への熱の侵入を防止して、液体
窒素の沸騰によるガス化をなくし、常に一定９の液体窒
素を缶に供給し易くすることができる。これらの効果は
ノズルブラケ。

！・および流下導管ｆ′Ｎ１近の部材に上記特定の材料
を使用することにより一層向上させることができる。

なお、第５図は従来の低温液化ガス流下装置ｔａ）とこ
の発明に係る低温液化ガス流下装置（ｂ）について、そ
の外槽およびノズルブラケットの各部の表面温度を比較
したグラフであり、ＦＣ）はこの発明の他の実施例であ
り、装置の下部全体を合成樹脂とした場合の」二記各部
の表面温度を示したグラフである。

このグラフからも明らかなように、この発明に係る低温
液化ガス流下装置の外槽およびノズルブラケットの表面
温度は路外気温度に近くなっている。

したがって、内槽から外槽への熱の伝導が著しく少ない
ことが証明される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の低温液化ガス流下装置を示した縦断
面図、第２図は従来の低温液化ガス流下装置を示した縦
断面図、第３図はこの発明の低温液化ガス流下装置の各
制御系を示した図面、第４図はこの発明の他の実施例を
示した図面、第５図はこの発明と従来の低温液化ガス流
下装置の外槽およびノズルブラケットの各部の表面温度
を示したグラフである。 １−内槽、２−−低温液化ガス貯槽 ３−一低温液化ガス、４−−−・気液分離器８、−外槽
、　　９−−［４１）ｉ熱部１０−−−ノズルブラケッ
ト、　１ｏａ−−−−−ノズル１６−・−一導管、　１
７−−−ガス噴射ノズル１８−　内槽上部部材、１９−
−〜−・外槽下部部材２１−　　内圧容器、Ａ−−一液
位制御系出願人　武内プレス工業株式会社 大陽酸素株式会社 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）低温液化ガス貯槽より供給される低温液化ガスを
   液体および気化ガスの状態で収容すると共に、該液体の
   液位を一定に保つ液位制御系を備えた内槽と、該内槽の
   外周に設けられ断熱部を介して内槽を囲む外槽と、該内
   槽内に収容された前記液体を連続的に自然流下、或いは
   間欠的に流下させる流下導管と、該流下導管の先端に配
   置されたノズルとを有する低温液化ガス流下装置であっ
   て、少なくとも、前記ノズル、ノズルブラケット、該ノ
   ズルブラケットに連続して前記流下導管を囲む外槽下部
   部材および前記内槽上部に設けられる内槽上部部材に、
   不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フ
   ェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコンゴム、フッ素ゴ
   ム、長鎖ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、
   フラン樹脂、ポリサルフォン、ブタジエン−アクリロニ
   トリル系合成ゴムおよびこれらの変成物より成る群より
   選ばれた１種若しくは２種以上の混合物を用いることを
   特徴とする低温液化ガス流下装置。
2. （２）内槽上部の気化ガスを、ノズルおよびノズルブラ
   ケットに吹き付けるための導管およびガス噴射ノズルを
   配設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   低温液化ガス流下装置。
3. （３）低温液化ガス貯槽を自己加圧式の内圧容器とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低温液化
   ガス流下装置。