(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物を浸漬して冷却するための浸漬槽内に低温液化ガスを供給する方法であって、前記浸漬槽内の低温液化ガスより高い圧力の高圧低温液化ガスを、前記浸漬槽内の低温液化ガスと同じ圧力の低圧低温液化ガスと熱交換させて前記高圧低温液化ガスを冷却した後、該冷却された高圧低温液化ガスを前記低圧低温液化ガスと同じ圧力に降圧して前記浸漬槽内に供給する低温液化ガス供給方法。
【請求項２】
前記冷却された高圧低温液化ガスを前記低圧低温液化ガスと同じ圧力に降圧して液供給槽内に導入し、該液供給槽内の前記低圧低温液化ガスを前記浸漬槽内に供給する請求項１記載の低温液化ガス供給方法。
【請求項３】
前記高圧低温液化ガスの降圧を多孔質ノズルで行う請求項１又は２記載の低温液化ガス供給方法。
【請求項４】
前記液供給槽と前記浸漬槽との間に設けた仕切板の下端部と前記低温液化ガス貯留槽の底板との間に形成した隙間を通して前記液供給槽から前記浸漬槽内に前記低圧低温液化ガスを供給する請求項１乃至３のいずれか１項記載の低温液化ガス供給方法。
【請求項５】
前記液供給槽と前記浸漬槽との間に設けた仕切板の上縁を越えて前記液供給槽から前記浸漬槽内に前記低圧低温液化ガスを供給する請求項１乃至３のいずれか１項記載の低温液化ガス供給方法。
【請求項６】
前記液供給槽と前記浸漬槽との間に設けた仕切板に形成した多数の通孔を通して前記液供給槽から前記浸漬槽内に前記低圧低温液化ガスを供給する請求項１乃至３のいずれか１項記載の低温液化ガス供給方法。
【請求項７】
浸漬槽内に貯留した低温液化ガス中に被冷却物を浸漬して該被冷却物を冷却する低温液化ガス浸漬装置において、前記浸漬槽内の低温液化ガスより高い圧力の高圧低温液化ガスを供給する高圧低温液化ガス供給経路と、該高圧低温液化ガス供給経路から供給される前記高圧低温液化ガスと前記浸漬槽内の低温液化ガスと同じ圧力の低圧低温液化ガスとを熱交換させて前記高圧低温液化ガスを冷却する熱交換器と、該熱交換器で冷却された高圧低温液化ガスを降圧して前記浸漬槽内に供給する降圧手段とを備えている低温液化ガス浸漬装置。
【請求項８】
前記降圧手段が多孔質ノズルである請求項７記載の低温液化ガス浸漬装置。
【請求項９】
前記降圧手段で降圧した低温液化ガスを貯留する液供給槽と、該液供給槽と前記浸漬槽とを連通して液供給槽内の低温液化ガスを浸漬槽内に供給する液供給路とを備えている請求項７又は８記載の低温液化ガス浸漬装置。
【請求項１０】
低温液化ガス貯留槽の内部に仕切板を設け、該仕切板によって前記低温液化ガス貯留槽内を前記浸漬槽と前記液供給槽とに区画するとともに、前記仕切板の下端部と前記低温液化ガス貯留槽の底板との間に前記液供給路となる隙間を設けた請求項９記載の低温液化ガス浸漬装置。
【請求項１１】
低温液化ガス貯留槽の内部に仕切板を設け、該仕切板によって前記低温液化ガス貯留槽内を前記浸漬槽と前記液供給槽とに区画するとともに、前記仕切板の上縁を前記液供給路とし、仕切板を越えて液供給槽から浸漬槽に低温液化ガスを供給するように形成した請求項９記載の低温液化ガス浸漬装置。
【請求項１２】
低温液化ガス貯留槽の内部に仕切板を設け、該仕切板によって前記低温液化ガス貯留槽内を前記浸漬槽と前記液供給槽とに区画するとともに、前記仕切板として、前記液供給路となる多数の通孔が形成された多孔板を用いた請求項９記載の低温液化ガス浸漬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温液化ガス供給方法及び低温液化ガス浸漬装置に関し、詳しくは、被冷却物を浸漬して冷却するための浸漬槽内に低温液化ガス、例えば液化窒素を供給するための低温液化ガス供給方法及び浸漬槽内に貯留した低温液化ガス中に被冷却物を浸漬して該被冷却物を冷却するために用いる低温液化ガス浸漬装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浸漬槽に貯留した低温液化ガス、例えば液化窒素中に被冷却物となる食品や金属部材などの各種物品を浸漬して急速に冷却することが行われている。前記浸漬槽への低温液化ガスの供給方法としては、浸漬槽の底部に設けた低温液化ガス供給管から浸漬槽内に低温液化ガスを供給する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２４５７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、低温液化ガス供給管から浸漬槽内に供給される低温液化ガスは、低温液化ガス供給管内で気液二相流になっていることが多いため、低温液化ガス供給管から浸漬槽内に吐出した低温液化ガス中のガスが気泡となって浮上する。このため、浸漬槽内に貯留した低温液化ガスの液面が不安定になり、浸漬槽内の液面を検出して低温液化ガスの供給を制御するものでは、液面が不安定になることから液面の検知精度が低下し、目標とする液面高さに対して大きな誤差を生じることがあった。また、低温液化ガスを断続的に供給する場合、供給開始時には比較的ガス量が多い状態の低温液化ガスが浸漬槽内に吐出されることから、大量に噴出するガスが液面に勢いよく衝突して液面が大きく波立ち、低温液化ガスが浸漬槽から溢れ出ることもあった。
【０００５】
浸漬槽に低温液化ガスを供給する別の方法として、気液分離器を設置してガスを分離し、液状の低温液化ガスのみを浸漬槽に供給することもできるが、浸漬槽とは別の気液分離器を浸漬槽の直近に設置する必要があるため、設置場所に問題があり、全体的な設備コストが上昇するなどの問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、低温液化ガスを浸漬槽内に安定した状態で供給することができる低温液化ガス供給方法及び低温液化ガス浸漬装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の低温液化ガス供給方法は、被冷却物を浸漬して冷却するための浸漬槽内に低温液化ガスを供給する方法であって、前記浸漬槽内の低温液化ガスより高い圧力の高圧低温液化ガスを、前記浸漬槽内の低温液化ガスと同じ圧力の低圧低温液化ガスと熱交換させて前記高圧低温液化ガスを冷却した後、該冷却された高圧低温液化ガスを前記低圧低温液化ガスと同じ圧力に降圧して前記浸漬槽内に供給することを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の低温液化ガス供給方法は、前記冷却された高圧低温液化ガスを前記低圧低温液化ガスと同じ圧力に降圧して液供給槽内に導入し、該液供給槽内の前記低圧低温液化ガスを前記浸漬槽内に供給すること、前記高圧低温液化ガスの降圧を多孔質ノズルで行うことを特徴としている。加えて、前記液供給槽から前記浸漬槽への前記低圧低温液化ガスの供給は、前記液供給槽と前記浸漬槽との間に設けた仕切板の下端部と前記低温液化ガス貯留槽の底板との間に形成した隙間を通して、あるいは、前記液供給槽と前記浸漬槽との間に設けた仕切板の上縁を越えて、あるいは、前記液供給槽と前記浸漬槽との間に設けた仕切板に形成した多数の通孔を通して行うことができる。
【０００９】
また、本発明の低温液化ガス浸漬装置は、浸漬槽内に貯留した低温液化ガス中に被冷却物を浸漬して該被冷却物を冷却する低温液化ガス浸漬装置において、前記浸漬槽内の低温液化ガスより高い圧力の高圧低温液化ガスを供給する高圧低温液化ガス供給経路と、該高圧低温液化ガス供給経路から供給される前記高圧低温液化ガスと前記浸漬槽内の低温液化ガスと同じ圧力の低圧低温液化ガスとを熱交換させて前記高圧低温液化ガスを冷却する熱交換器と、該熱交換器で冷却された高圧低温液化ガスを降圧して前記浸漬槽内に供給する降圧手段とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の低温液化ガス浸漬装置は、前記降圧手段が多孔質ノズルであること、前記降圧手段で降圧した低温液化ガスを貯留する液供給槽と、該液供給槽と前記浸漬槽とを連通して液供給槽内の低温液化ガスを浸漬槽内に供給する液供給路とを備えていることを特徴とし、さらに、低温液化ガス貯留槽の内部に仕切板を設け、該仕切板によって前記低温液化ガス貯留槽内を前記浸漬槽と前記液供給槽とに区画するとともに、前記仕切板の下端部と前記低温液化ガス貯留槽の底板との間に前記液供給路となる隙間を設けたこと、あるいは、前記仕切板の上縁を前記液供給路とし、仕切板を越えて液供給槽から浸漬槽に低温液化ガスを供給するように形成したこと、あるいは、前記仕切板として、前記液供給路となる多数の通孔が形成された多孔板を用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の低温液化ガス供給方法及び低温液化ガス浸漬装置によれば、低温液化ガスを安定した状態で浸漬槽内に供給することができ、浸漬槽内の液面変動を小さく抑えることができる。これにより、浸漬槽内の液面制御を確実に行えるとともに、浸漬槽から低温液化ガスが溢れ出ることを防止できる。また、気化による低温液化ガスの損失を少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の低温液化ガス浸漬装置の第１形態例を示す説明図である。
【図２】本発明の低温液化ガス浸漬装置の第２形態例を示す説明図である。
【図３】本発明の低温液化ガス浸漬装置の第３形態例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１の第１形態例に示す低温液化ガス浸漬装置は、断熱構造を有し、上方が開口した低温液化ガス貯留槽１１の内部に液供給路１２を有する仕切板１３を設け、該仕切板１３によって低温液化ガス貯留槽１１内を浸漬槽１４と液供給槽１５とに区画するとともに、液供給槽１５に、低温液化ガス供給経路１６、熱交換器１７及び降圧手段１８を設けた構成となっている。
【００１４】
浸漬槽１４は、上部開口から低温液化ガス中に被冷却物を挿入して被冷却物を低温液化ガス中に浸漬することで被冷却物を低温液化ガスで冷却するものであって、槽内の低温液化ガスは大気に開放されており、浸漬槽１４内の低温液化ガスは大気圧となっている。また、浸漬槽１４に対して液供給路１２で連通した液供給槽１５内の低温液化ガスも大気圧となっている。一方、図示しない低温液化ガス貯槽などの低温液化ガス供給源から前記低温液化ガス供給経路１６を通して供給される低温液化ガスは、大気圧より高い圧力、例えば、０．２〜０．８ＭＰａ（ゲージ圧）で供給される。
【００１５】
以下、大気圧状態の低温液化ガスを低圧低温液化ガス、大気圧より高い圧力の低温液化ガスを高圧低温液化ガスとして説明する。
【００１６】
前記熱交換器１７は、液供給槽１５内に貯留された低圧低温液化ガス中に熱交換用のコイル管などからなる熱交換部を浸漬したものであって、低温液化ガス供給経路（高圧低温液化ガス供給経路）１６の供給弁１９を通って供給される高圧低温液化ガスは、熱交換器１７を通る際に、周囲の低圧低温液化ガスと熱交換を行い、低圧低温液化ガスの温度に近い温度、すなわち、大気圧より高い圧力を有する高圧低温液化ガスにおける飽和温度よりも低い温度に冷却されて過冷却状態となる。
【００１７】
熱交換器１７で冷却されて過冷却状態となった高圧低温液化ガスは、降圧手段１８で低圧低温液化ガスの圧力、すなわち、大気圧に降圧されて液供給槽１５内に導入される。降圧手段１８は、降圧後の低温液化ガスが穏やかな状態で流出する構造のもの、例えば、濾過度が１０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１２０μｍであって、空隙率が２０〜６０％好ましくは３５〜５０％の多孔質体、例えば燒結金属を流出部に用いた多孔質ノズルを用いることが好ましい。
【００１８】
このように、熱交換器１７で過冷却状態とした高圧低温液化ガスを多孔質ノズルを用いた降圧手段１８で大気圧に降圧させて液供給槽１５内に導入することにより、低温液化ガスの気化量を少なく抑えることができるとともに、ガスの噴出による液供給槽１５内の液面の乱れも抑えることができ、液供給槽１５に低温液化ガスを安定した状態で導入することができる。
【００１９】
また、降圧手段１８を、液供給槽１５内の液面の直上に配置することにより、液面の乱れ、波立ちを最小とすることができる。さらに、多孔質ノズルを用いることにより、降圧手段１８からガスのみが流出する場合でも、液面へのガスの衝突力を弱めることができ、液面の乱れや、これに伴う低温液化ガスの飛散を抑えることができる。
【００２０】
液供給槽１５に導入された低温液化ガスは、浸漬槽１４内の低温液化ガスの消耗に伴い、仕切板１３の液供給路１２を通って液供給槽１５から浸漬槽１４内に供給される。仕切板１３は、降圧手段１８から液供給槽１５に導入される低温液化ガスによって液供給槽１５内の液面が大きく波打ったとしても、該液供給槽１５内の波立ちが浸漬槽１４に伝達されることを防止するものであって、仕切板１３及び液供給路１２の構造は、浸漬槽１４の大きさや低温液化ガスの供給量などの条件に応じて適宜に選択することができる。本形態例に示すように、仕切板１３の下端部と低温液化ガス貯留槽１１の底板との間に液供給路１２を設ける場合、液供給路１２の高さ（隙間の高さ）は、１０〜５０ｍｍの範囲とすることが好ましく、隙間を高くしすぎると液供給槽１５内の波立ちが浸漬槽１４に伝達されてしまうおそれがあり、隙間を小さくしすぎると低温液化ガスの供給量が不足するおそれがある。
【００２１】
また、図２の第２形態例に示すように、仕切板として、液供給路１２ａとなる通孔を多数形成した多孔板１３ａや金網などを用いることができる。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示した低温液化ガス浸漬装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。このように、仕切板として多孔板１３ａを使用する場合は、孔径５〜２０ｍｍで、開口率２０〜６０％の多孔板を使用することが好ましい。この場合も、前記同様に、口径が大きすぎたり、開口率が大きすぎると波立ちが伝達されるおそれがあり、これらが小さすぎると低温液化ガスの供給量が不足するおそれがある。
【００２２】
また、液供給槽１５内の液面の波立ちを浸漬槽１４に伝達しないためには、第１形態例に示すように、液供給路１２を仕切板１３の下方に設けることが好ましいが、図３の第３形態例に示すように、仕切板１３ｂを越えて液供給槽１５から浸漬槽１４に低温液化ガスを供給するように、仕切板１３ｂの上縁部に液供給路１２ｂを形成することも可能である。このように、液供給槽１５から仕切板１３ｂを越えて浸漬槽１４に低温液化ガスを供給する場合、浸漬槽１４の液面より仕切板１３ｂの上縁を１０〜４０ｍｍ、好ましくは１５〜３０ｍｍ高くしておくことにより、浸漬槽１４での波立ちを効果的に抑えることができる。
【００２３】
なお、熱交換器１７及び降圧手段１８の構造や低温液化ガスの供給量、低温液化ガス貯留槽１１の形状などの条件を適切に選定し、降圧手段１８から液供給槽１５に導入される低温液化ガスによる液面の変動を十分に抑えることができれば、液供給路１２を有する仕切板１３を省略することができる。逆に、液供給路１２を有する仕切板１３を複数枚設置することもでき、各形態例に示した仕切板１２，１２ａ，１２ｂを適宜組み合わせて使用することもできる。さらに、図示は省略するが、一つの液供給槽１５から複数の浸漬槽１４に低温液化ガスを供給するように形成することも可能であり、液供給槽１５と浸漬槽１４とを分離してそれぞれ独立した槽とし、両槽を液供給路１２となる配管で接続することもできる。
【００２４】
このように、低温液化ガス供給源から供給される高圧低温液化ガスを、熱交換器１７で液供給槽１５内あるいは浸漬槽１４内の低圧低温液化ガスと熱交換させ、過冷却状態に冷却してから液供給槽１５あるいは浸漬槽１４に供給することにより、浸漬槽１４内の液面変動を小さく抑えることができ、低温液化ガス中への被冷却物の浸漬を確実に行えるとともに、浸漬槽１４内の液面を検知して高圧低温液化ガスを断続的に供給する制御も確実に行うことができる。さらに、液面の波立ちによって槽外に低温液化ガスが溢れ出ることもなくなり、低温液化ガス供給経路から槽内に低温液化ガスを供給する際の気化も抑えることができるので、低温液化ガスの損失を抑えることができるとともに、低温液化ガスの気化による装置周囲の環境を悪化、たとえば、低温液化ガスとして液化窒素を使用した場合の周囲環境の酸素濃度を低下させることもなくなる。また、高価な気液分離器やこれに付随する配管などの設備を必要とせず、熱交換用コイルの追加などの簡単な構成で実施できるので、設備コストの上昇も抑えることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１１…低温液化ガス貯留槽、１２，１２ａ，１２ｂ…液供給路、１３，１３ａ，１３ｂ…仕切板、１４…浸漬槽、１５…液供給槽、１６…低温液化ガス供給経路、１７…熱交換器、１８…降圧手段、１９…供給弁
【図１】
0005719189.tif 000002
【図２】
0005719189.tif 000003
【図３】
0005719189.tif 000004