(57)【要約】【課題】気体状態の原料からの液化率を向上し得る液体製造方法及び液体製造設備を提供する。【解決手段】気体状態の原料から液体を製造する液体製造方法は、前記原料を気体状態から超臨界状態に移行させる超臨界化工程と、前記超臨界状態の前記原料が気液混合状態となるように前記原料を膨張させる第１膨張工程と、前記第１膨張工程を経た気液混合状態の前記原料を第１液相部分と第１気相部分に分離する気液分離工程と、前記第１液相部分を等エンタルピ線に沿って膨張させて、前記第１液相部分よりも低温低圧の第２液相部分を含む気液混合物を得る第２膨張工程と、前記第１気相部分を等エントロピ線に沿って膨張させて、第３液相部分を含む気液混合物を得る第３膨張工程と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体状態の原料から液体を製造する方法であって、
前記原料を気体状態から超臨界状態に移行させる超臨界化工程と、
前記超臨界状態の前記原料が気液混合状態となるように前記原料を膨張させる第１膨張工程と、
前記第１膨張工程を経た気液混合状態の前記原料を第１液相部分と第１気相部分に分離する気液分離工程と、
前記第１液相部分を等エンタルピ線に沿って膨張させて、前記第１液相部分よりも低温低圧の第２液相部分を含む気液混合物を得る第２膨張工程と、
前記第１気相部分を等エントロピ線に沿って膨張させて、第３液相部分を含む気液混合物を得る第３膨張工程と、を備える液体製造方法。
【請求項２】
前記第１膨張工程において、前記超臨界状態の前記原料を等エンタルピ線に沿って膨張させる請求項１に記載の液体製造方法。
【請求項３】
前記第１膨張工程において、前記超臨界状態の前記原料を等エントロピ線に沿って膨張させる請求項１に記載の液体製造方法。
【請求項４】
気体状態の原料から液体を製造するための設備であって、
前記原料を気体状態から超臨界状態に移行させるための超臨界化装置と、
前記超臨界状態の前記原料が気液混合状態となるように前記原料を膨張させるための第１膨張器と、
前記第１膨張器を経た気液混合状態の前記原料を第１液相部分と第１気相部分に分離するための気液分離器と、
前記第１液相部分を等エンタルピ線に沿って膨張させて、前記第１液相部分よりも低温低圧の第２液相部分を含む気液混合物を得るための第２膨張器と、
前記第１気相部分を等エントロピ線に沿って膨張させて、第３液相部分を含む気液混合物を得るための第３膨張器と、を備える液体製造設備。
【請求項５】
前記第１膨張器は、前記超臨界状態の前記原料を等エンタルピ線に沿って膨張させるための膨張弁である請求項４に記載の液体製造設備。
【請求項６】
前記第１膨張器は、前記超臨界状態の前記原料を等エントロピ線に沿って膨張させるための膨張タービンである請求項４に記載の液体製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、気体状態の原料から液体を製造する液体製造方法及び液体製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
極低温技術等、低温領域の温度環境を要する分野において、冷媒ガスを液化した低温液体が用いられる。
このような液体の製造設備の例として、非特許文献１には、ヘリウム液化機が記載されている。このヘリウム液化機では、気体ヘリウムを原料とし、冷凍サイクルを用いて、超臨界状態となった気体原料を膨張弁で等エンタルピ膨張させることで液化させる。
【０００３】
また、特許文献１には、冷凍サイクルの膨張行程を２段階に分けて行う液化冷凍システムの液化制御方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１６４１８２
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「低温工学ハンドブック」、低温工学協会、P136
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
気体状態の原料から液体を製造する場合、液体を効率よく製造するために、液化率を向上させることが求められる。
液化率を向上させるためには、一般的に、膨張行程において、非特許文献１に記載されるように超臨界状態の原料を膨張弁等で等エンタルピ膨張させるのに比べ、膨張タービン等を用いて等エントロピ膨張（断熱膨張）させる方が液化率が高くなる。
特許文献１に記載の液化制御方法では、冷凍出力（上述の“液化率”に相当する）を増大させることを意図して、冷凍サイクルの膨張行程を２段階に分けている。すなわち、膨張工程において、超臨界状態にある原料を膨張タービンで超臨界圧まで等エントロピ膨張させる第１の膨張行程と、臨界圧以下の気液混合域において調圧弁で等エンタルピ膨張させる第２の膨張行程を含む２段階の膨張行程を行っている。この方法における膨張行程では、全膨張行程を通じて等エンタルピ膨張のみを行う代わりに、超臨界圧までは等エントロピ膨張させることにより、冷凍出力（上述の“液化率”）を向上させている。
しかしながら、さらなる液化率の向上を実現することが望まれる。
【０００７】
このような実情に鑑み、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、気体状態の原料からの液化率を向上し得る液体製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、気体状態の原料からの液化率を向上し得る液体製造設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態に係る液体製造方法は、
気体状態の原料から液体を製造する方法であって、
前記原料を気体状態から超臨界状態に移行させる超臨界化工程と、
前記超臨界状態の前記原料が気液混合状態となるように前記原料を膨張させる第１膨張工程と、
前記第１膨張工程を経た気液混合状態の前記原料を第１液相部分と第１気相部分に分離する気液分離工程と、
前記第１液相部分を等エンタルピ線に沿って膨張させて、前記第１液相部分よりも低温低圧の第２液相部分を含む気液混合物を得る第２膨張工程と、
前記第１気相部分を等エントロピ線に沿って膨張させて、第３液相部分を含む気液混合物を得る第３膨張工程と、を備える。
【０００９】
上記実施形態に係る液体製造方法によれば、第１膨張行程に続く気液分離工程によって気液分離された第１液相部分及び第２液相部分を第２膨張工程と第３膨張工程においてそれぞれ等エンタルピ膨張及び等エントロピ膨張させる。これにより、臨界圧以下の気液混合域において等エンタルピ膨張させる場合（例えば特許文献１）に比べて、液化率を向上させることができる。
【００１０】
幾つかの実施形態では、前記第１膨張工程において、前記超臨界状態の前記原料を等エンタルピ線に沿って膨張させる。
第１膨張行程において、原料は超臨界状態から気液混合状態に移行するため、気相中に液滴が混在する気液混合状態となる。ここで、等エンタルピ線に沿った膨張を実現可能な手段（例えば膨張弁）は、気液混合状態下においても問題なく動作可能である。したがって、上述の実施形態によれば、気液混合状態下における膨張に適した膨張手段を採用可能となる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、前記第１膨張工程において、前記超臨界状態の前記原料を等エントロピ線に沿って膨張させる。
この場合、超臨界状態から気液混合状態に至るまでの第１膨張行程を等エントロピ線に沿った膨張とするので、液化率をより一層向上させることができる。
【００１２】
本発明の少なくとも一実施形態に係る液体製造設備は、気体状態の原料から液体を製造するための設備であって、
前記原料を気体状態から超臨界状態に移行させるための超臨界化装置と、
前記超臨界状態の前記原料が気液混合状態となるように前記原料を膨張させるための第１膨張器と、
前記第１膨張器を経た気液混合状態の前記原料を第１液相部分と第１気相部分に分離するための気液分離器と、
前記第１液相部分を等エンタルピ線に沿って膨張させて、前記第１液相部分よりも低温低圧の第２液相部分を含む気液混合物を得るための第２膨張器と、
前記第１気相部分を等エントロピ線に沿って膨張させて、第３液相部分を含む気液混合物を得るための第３膨張器と、を備える。
【００１３】
上記実施形態に係る液体製造装置によれば、第１膨張器による膨張に続く気液分離器によって気液分離された第１液相部分及び第１気相部分を、第２膨張器と第３膨張器によってそれぞれ等エンタルピ膨張及び等エントロピ膨張させる。これにより、臨界圧以下の気液混合域において等エンタルピ膨張させる場合（例えば特許文献１）に比べて、液化率を向上させることができる。
【００１４】
幾つかの実施形態では、前記第１膨張器は、前記超臨界状態の前記原料を等エンタルピ線に沿って膨張させるための膨張弁である。
第１膨張器による膨張において、原料は超臨界状態から気液混合状態に移行するため、気相中に液滴が混在する気液混合状態となる。ここで、等エンタルピに沿った膨張を実現可能な手段である膨張弁は、気液混合状態下においても問題なく動作可能である。したがって、上述の実施形態によれば、気液混合状態下における膨張に適した膨張手段を採用可能となる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記第１膨張器は、前記超臨界状態の前記原料を等エントロピ線に沿って膨張させるための膨張タービンである。
この場合、超臨界状態から気液混合状態に至るまでの第１膨張器による膨張を等エントロピ線に沿った膨張とするので、液化率をより一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、液体製造方法において、気体状態の原料からの液化率を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一般的な液化サイクルの一例を示すＴ−ｓ線図である。
【図２】一実施形態に係る液体製造方法における液化サイクルを示すＴ−ｓ線図である。
【図３】一実施形態に係る液体製造設備の構成を模式的に示す図である。
【図４】一実施形態に係る液体製造方法における液化サイクルを示すＴ−ｓ線図である。
【図５】一実施形態に係る気液分離器の構成を模式的に示す図である。
【図６】一実施形態に係る液体製造方法における液化サイクルを示すＴ−ｓ線図である。
【図７】一実施形態に係る液体製造装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１９】
まず、図１を用いて、液化サイクルの概要及び本明細書における「液化率」について説明する。
図１は一般的な液化サイクルの一例を示すＴ−ｓ線図である。
図１において、ＨＤＥＦＧを結ぶライン（以下においてラインＨＤＥＦＧ等と称する）及びラインＡＢＣＯは、原料物質の等圧線であり、ラインＡＢＣＯは原料物質の臨界圧以上の圧力における等圧線であり、ラインＨＤＥＦＧは原料物質の臨界圧よりも低い圧力における等圧線である。なお、原料物質は特に限定されないが、例としては窒素やヘリウムが挙げられる。
Ｇ点において高温状態の原料物質は、圧縮されてＡ点の高温高圧状態となる。原料物質は、Ａ点から等圧ラインに沿って、熱交換により冷却され、ＢＣを経由してＯ点に至る。点Ｏは臨界圧以上の圧力及び臨界温度以上の温度の点であり、点Ｏに至った原料物質は超臨界状態となっている。なお、点Ａから点Ｏまでに至る間に、原料物質の一部は、膨張器により膨張されるとともに低圧側のラインに合流する（ラインＢＦ、ラインＣＥ）。この膨張により温度が低下した一部の原料との熱交換により、ラインＡＢＣＯに示すように原料の残部が冷却される。
点Ｏに至った原料物質は、膨張行程を経ることで、液相線と気相線に挟まれた気液混合領域に入り、液化される。ここで、等エンタルピ膨張を行うと、原料物質は等エンタルピ線に沿って膨張し、点Ｐに至る。点Ｐにおいては気相と液相が共存し、このときの液化率はＰＤ／ＨＤ（ＰＤ及びＨＤはそれぞれ等圧線ＰＤ及びＨＤの長さを表すこととする。以下において同様とする。）である。
一方、点Ｏに至った原料物質を等エントロピ膨張（断熱膨張）させると、原料物質は等エントロピ線に沿って膨張し、点Ｑに至る。このときの液化率はＱＤ／ＨＤである。
図１を見てわかるように、ＱＤはＰＤよりも長いため、等エントロピ膨張をしたときの液化率ＱＤ／ＨＤは、等エンタルピ膨張をしたときの液化率ＰＤ／ＨＤよりも高い。したがって、液化サイクルにおいては、膨張行程で等エンタルピ膨張を行うよりも等エントロピ膨張（断熱膨張）を行った方が液化率は高くなる。
点Ｏから膨張行程を経て液化された後、原料物質のうち液相部分は取り出され（点Ｈ）、気相部分は点ＤからラインＤＥＦＧを通って液化サイクルに戻る。
【００２０】
本発明者らは、本発明に想到する過程において、はじめに、液化率向上対策について以下のように検討した。
上述したように、冷凍サイクルの膨張過程では、等エンタルピ膨張よりも等エントロピ膨張（断熱膨張）を行った方が液化率が高くなる。このため、膨張行程の全てを等エントロピ膨張とすることで最も高い液化率を得ることができるとも考えられる。
しかしながら、等エントロピ膨張をするために通常用いる膨張タービンでは大きな膨張比を得ることができないため、１台の膨張タービンで全工程を実施すると効率の低下が生じることから、膨張タービンを２台用意して２段階で膨張行程を行う等の対策が必要となると考えられる。一方、２台の膨張タービンを用いて２段階の等エントロピ膨張を行うとすると、１段階目の等エントロピ膨張で超臨界状態から気液混合状態となった原料が２台目の膨張タービンに導入されることになる。そうすると、液滴を含む気液混合状態の原料がタービンに導入されることとなり、この液滴によりタービンブレードが損傷する現象（ドレンアタック）が起こってしまう。したがって、２台の膨張タービンを用いて、膨張行程の全工程で等エントロピ膨張を適切に行うことは難しい。
【００２１】
そこで、本発明者らは、２台の膨張タービンを用いる手法に替わる膨張手法について鋭意検討し、最終的に、冷凍サイクルの膨張行程を２段階にわけ、１段階目の膨張行程で気液混合状態となった原料を気液分離し、２段階目の膨張行程では、分離された液相部分と気相部分をそれぞれ独立に膨張させることで、液化サイクル全体として液化率を向上できることを見出した。
これは気相部分については膨張タービン等による等エントロピ膨張を行うことが可能であり、しかも、Ｔ−ｓ線図において比較的低エントロピー側の液相線付近では等エンタルピ線が等エントロピ線に比較的沿っており、前記気液分離後の液相部分について等エンタルピ膨張としても、液化サイクル全体として比較的液化率が低下しないからであると考えられる。
【００２２】
幾つかの実施形態に係る液体製造方法は、発明者らによる上記知見に基づくものであり、原料を気体状態から超臨界状態に移行させる超臨界化工程と、原料を膨張させる第１膨張工程と、気液混合状態の原料を第１液相部分と第１気相部分に分離する気液分離工程と、第１液相部分を等エンタルピ線に沿って膨張させる第２膨張工程と、第１気相部分を等エントロピ線に沿って膨張させる第３膨張工程と、を備える。
【００２３】
図２及び図６は、それぞれ、一実施形態に係る液体製造方法における液化サイクルを示すＴ−ｓ線図である。
図２及び図６に示す液化サイクルに係る例示的な実施形態における超臨界化工程は、気体状態の原料を、臨界圧以上の圧力であり、かつ臨界温度以上の温度である点Ｏまで導く工程である。幾つかの実施形態では、超臨界化工程は、低圧の気体状態の原料を臨界圧以上の圧力になるまで圧縮する工程（図２及び図６のラインＧＡ）を含んでもよい。また、幾つかの実施形態では、臨界圧以上に圧縮された気体状態の原料を、等圧線ＡＢＣＯに沿って冷却する工程（図２及び図６のラインＡＢＣＯ）を含んでもよい。
【００２４】
第１膨張工程は、超臨界状態（点Ｏ）の原料が気液混合状態となるように前記原料を膨張させる工程である。図２に示す液化サイクルに係る例示的な実施形態では、超臨界状態の原料を等エンタルピ線（図２のラインＯＳ）に沿って膨張させる。一方、図６に示す液化サイクルに係る例示的な実施形態では、超臨界状態の原料を等エントロピ線（図６のラインＯＲ）に沿って膨張させる。
【００２５】
第１膨張工程をどの点で終了とするかについては特に限定されず、用いる膨張器の膨張能力に応じて適宜設定すればよい。
第１膨張工程の開始時点の圧力をＰ０、第１膨張工程の終了時点の圧力をＰ１、後に続く気液分離工程後の第２膨張工程の終了時点の圧力をＰ２とすると、幾つかの実施形態では、Ｐ１を、Ｐ０とＰ２の相加平均（（Ｐ０＋Ｐ２）／２）や相乗平均（Ｐ０Ｐ２の平方根）としてもよい。
また、等エントロピ線に沿った膨張の割合が高いほうが液化率は高くなるので、図６に示す液化サイクルに係る例示的な実施形態においては、可能な限り低い圧力となるまで第１膨張工程で膨張を行ってもよい。例えば、ドレンアタックに起因したタービンブレードの損傷が実質的に問題にならない範囲内にて、１台の膨張タービンで可能な限り低い圧力になるまで第１膨張工程を行ってもよい。
【００２６】
気液分離工程では、第１膨張工程を経た気液混合状態の原料を第１液相部分と第１気相部分に分離する。図２及び図６に示す液化サイクルに係る例示的な実施形態では、気液分離手段を用いて気液混合状態の原料を気液分離させ、気液混合状態の原料のうち液相部分を第１液相部分とし（図２のラインＳＹ及び図６のラインＲＹ）、気液混合状態の原料のうち気相部分を第１気相部分とする（図２のラインＳＸ及び図６のラインＲＸ）。
【００２７】
第２膨張工程では、気液分離工程によって分離された第１液相部分を等エンタルピ線に沿って膨張させて、第１液相部分よりも低温低圧の第２液相部分を含む気液混合物を得る。図２及び図６に示す液化サイクルに係る例示的な実施形態では、第２膨張工程は、ラインＹＵで示される。第２膨張工程で得られた気液混合物のうち第２液相部分は、製品液体として点Ｈにおいて取り出される。第２膨張工程で得られた気液混合物のうち気相部分は、点Ｄから気体状態の原料の液化サイクルに戻される。
【００２８】
第３膨張工程では、気液分離工程によって分離された第１気相部分を等エントロピ線に沿って膨張させて、第３液相部分を含む気液混合物を得る。図２及び図６に示す液化サイクルに係る例示的実施形態では、第３膨張工程は、ラインＸＴで示される。第３膨張工程で得られた気液混合物のうち第３液相部分は、製造された液体として点Ｈにおいて取り出される。第３膨張工程で得られた気液混合物のうち気相部分は、点Ｄから気体状態の原料の液化サイクルに戻される。
【００２９】
幾つかの実施形態では、気液分離工程とそれ以降の膨張工程（第２膨張工程及び第３膨張工程）を、多段階で行ってもよい。即ち、気液分離工程とそれに続く第２膨張工程及び第３膨張工程という一連の処理を複数回行ってもよい。
図４に示す液化サイクルに係る例示的な実施形態では、超臨界状態の原料を等エンタルピ膨張（ラインＯＳ’）させた後、１回目の気液分離工程で第１液相部分と第１気相部分に分離（それぞれラインＳ’Ｙ’及びラインＳ’Ｘ’）する。
ここで第１液相部分に注目すると、１回目の第２膨張工程で第１液相部分が等エンタルピ線に沿って膨張されて、第２液相部分を含む気液混合物が得られる（ラインＹ’Ｕ’）。そして、第２液相部分を含む気液混合物は、２回目の気液分離工程でさらに第２液相部分と気相部分に分離され（ラインＵ’Ｙ’’とラインＵ’Ｘ’’）、第２液相部分は２回目の第２膨張工程で等エンタルピ膨張され、第２液相部分よりも低温低圧の液相部分を含む気液混合物が得られる（ラインＹ’’Ｕ’’）。さらに前記気相部分も２回目の第３膨張工程で等エントロピ膨張され、液相部分を含む気液混合物が得られる（ラインＸ’’Ｔ’’）。点Ｕ’’及びＴ’’における気液混合物のうちの液相部分は、製品液体として点Ｈにおいて取り出される。
一方、第１気相部分に注目すると、１回目の第３膨張工程で第１気相部分が等エントロピ線に沿って膨張されて、第３液相部分を含む気液混合物が得られる（ラインＸ’Ｔ’）。そして、第３液相部分を含む気液混合物は、２回目の気液分離工程でさらに第３液相部分と気相部分に分離され（ラインＴ’Ｙ’’とラインＴ’Ｘ’’）、第３液相部分は２回目の第２膨張工程で等エンタルピ膨張され、第３液相部分よりも低温低圧の液相部分を含む気液混合物が得られる（ラインＹ’’Ｕ’’）。さらに前記気相部分も２回目の第３膨張工程で等エントロピ膨張され、液相部分を含む気液混合物が得られる（ラインＸ’’Ｔ’’）。点Ｕ’’及びＴ’’における気液混合物のうちの液相部分は、製品液体として点Ｈにおいて取り出される。
このように、気液分離工程及びそれ以降の膨張工程（第２膨張工程及び第３膨張工程）を多段階で行うことで、気体状態の原料からの液化率をさらに向上することができる。
【００３０】
次に、図３及び図７を用いて実施形態に係る液体製造設備について説明する。
図３及び図７は、それぞれ、一実施形態に係る液体製造装置の構成を模式的に示す図である。
【００３１】
図３及び図７に示すように、液体製造設備１は、超臨界化装置１０と、第１膨張器２０と、気液分離器３０と、第２膨張器４０と、第３膨張器５０とを備える。
【００３２】
超臨界化装置１０は、原料を気体状態から超臨界状態に移行させるように構成される。図３及び図７に示す例示的な実施形態では、超臨界化装置１０は、気体状態の原料を超臨界圧以上に圧縮するための圧縮機と、液化サイクルにおいて熱交換により原料を加熱及び冷却するための熱交換器４（４ａ〜４ｅ）と、圧縮された原料を膨張させるための膨張器６（６ａ，６ｂ）とを含む。なお、図３及び図７に示すように、超臨界化装置１０は、膨張器６（６ａ，６ｂ）で膨張され低温気体となった原料が、圧縮機吸入側のラインに戻り、圧縮機で圧縮された高温原料を熱交換により冷却するように構成されてもよい。
【００３３】
第１膨張器２０は、超臨界化装置１０により超臨界状態となった原料が気液混合状態となるように原料を膨張させるための膨張機である。
図３に示す例示的な実施形態では、第１膨張器２０は、等エンタルピ線に沿った膨張を実現可能な膨張弁２０ａである。
一方、図７に示す例示的な実施形態では、膨張器２０は、等エントロピ線に沿った膨張を実現可能な膨張タービン２０ｂである。膨張タービンについては、被膨張流体が気液混合状態で膨張タービンに導入されるとドレンアタックが起こるという問題がある。しかし、被膨張流体が、膨張タービン入口において気体又は超臨界流体であれば、第１膨張器２０として膨張タービン２０ｂを採用可能である。等エントロピ線に沿った膨張を実現可能な膨張器の他の例としては、レシプロ膨張機、スクロール膨張機等の容積型膨張機が挙げられ、他の実施形態では膨張タービン２０ｂに代えてこれらの膨張器を採用してもよい。
【００３４】
気液分離器３０は、第１膨張器２０を経た気液混合状態の原料を第１液相部分と第１気相部分に分離するように構成される。
幾つかの実施形態では、気液分離器３０は、図５に示すように、バッフルプレート３１を用いたバッフル式の気液分離器であり、バッフルプレート３１によって気液混合状態の原料を気相部分と液相部分に分離する。
他の実施形態では、気液分離器３０として、デミスタを備えたデミスタ式の気液分離器を用いる。
【００３５】
第２膨張器４０は、気液分離器３０によって分離された第１液相部分を等エンタルピ線に沿って膨張させるための膨張器である。また、第３膨張器５０は、気液分離器３０によって分離された第１気相部分を等エントロピ線に沿って膨張させるための膨張器である。
幾つかの実施形態では、図３及び図７に示す例示的に実施形態のように、第２膨張器４０は膨張弁であり、第３膨張器５０は膨張タービンである。他の実施形態では、第３膨張機５０としてレシプロ膨張器、スクロール膨張器等の容積型膨張機を用いてもよい。
【００３６】
次に、幾つかの実施形態に係る液体製造方法による液化率の改善効果を、計算により示す。
下記の液体製造方法において、超臨界状態の窒素（圧力：４０ａｔｍ、温度：１３０Ｋ）を圧力：１ａｔｍまで膨張させることで液化させた場合の液化率を計算により求めた。なお、上述した実施形態に係る方法（方法２及び方法３）の場合、第１膨張工程は圧力が１０ａｔｍとなったときに終了することとした。
（方法１）膨張行程は１行程のみで膨張弁を使用した等エンタルピ線に沿った膨張とする、図１に示す液化サイクルに係る液体製造方法（膨張行程は図１のラインＯＰ）。
（方法２）図３に示す液体製造設備を用いる、図２に示す液化サイクルに係る実施形態の液体製造方法（第１膨張工程は図２のラインＯＳ、第２膨張工程は図２のラインＹＵ、第３膨張工程はラインＸＴ）。
（方法３）図７に示す液体製造設備を用いる、図６に示す液化サイクルに係る実施形態の液体製造方法（第１膨張工程は図６のラインＯＲ、第２膨張工程は図６のラインＹＵ、第３膨張工程はラインＸＴ）。ただし、第３膨張器としては、膨張タービンではなく、レシプロ膨張機を使用した。
上記の各液体製造方法による理想状態の液化率を計算した結果、方法１では０．２１であるのに対して、本発明の実施形態に係る方法２及び方法３では、それぞれ０．３０、０．４３であった。
この計算結果により、本発明の実施形態に係る液体製造方法により従来よりも液化率が向上することが確認された。
【符号の説明】
【００３７】
１            液体製造設備
２            圧縮機
４            熱交換器
６            膨張機
１０          超臨界化装置
２０          第１膨張器
２０ａ        膨張弁
２０ｂ        膨張タービン
３０          気液分離器
４０          第２膨張器
５０          第３膨張器
【図１】
2015068512.tif 000003
【図２】
2015068512.tif 000004
【図３】
2015068512.tif 000005
【図４】
2015068512.tif 000006
【図５】
2015068512.tif 000007
【図６】
2015068512.tif 000008
【図７】
2015068512.tif 000009