(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液化ガスを貯蔵する貯槽と、前記貯槽の下端に接続され、前記貯槽から低温液化ガスを取り出して使用点に供給する供給ラインと、前記供給ラインに設けられた除菌フィルタ装置とを備え、前記除菌フィルタ装置におけるフィルタ要素を前記貯槽の下端よりも低い位置に配置したことを特徴とする低温液化ガス供給設備。
【請求項２】
前記除菌フィルタ装置に供給された低温液化ガスの一部を前記貯槽に戻すリターンラインを備えることを特徴とする請求項１に記載の低温液化ガス供給設備。
【請求項３】
前記除菌フィルタ装置内で気化したガスを前記貯槽に戻すガスラインと、該ガスラインに設けられた圧力調整弁とを備えることを特徴とする請求項１に記載の低温液化ガス供給設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体窒素等の低温液化ガスに含まれている微生物やその芽胞を除去する除菌設備に関し、特に、低温液化ガスの輸送中に除菌を行う除菌設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品や飲料、薬品等の加工・製造分野においては、瞬間冷凍や容器内の酸素パージのために液体窒素が利用されている。かかる目的で使用される液体窒素は、貯槽から液相のままで使用点まで供給されるのが一般的である。
【０００３】
ところで、液体窒素は極めて低温であるにも拘わらず、その中に微生物やその芽胞が生存していることがある。このような微生物及び芽胞は、食品等を取り扱う分野においては、衛生面や安全面等の観点から除去されることが好ましく、また除去しなければならないケースもある。このため、液体窒素の供給ライン中に除菌フィルタ装置を配置することが従来から考えられている。
【０００４】
しかしながら、除菌フィルタ装置におけるフィルタ要素は非常に目が細かいため、液体窒素の流れに大きな圧力損失（圧力降下）を生じ、これがために、液体窒素の一部が気化するという問題があった。
【０００５】
そこで、例えば特開平９−１６６２９４号公報に示されているように、除菌フィルタ装置の出口部に凝縮コイルを接続すると共に、除菌フィルタ装置及び凝縮コイルを過冷却槽内の液体窒素に浸漬させた除菌設備が開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この除菌設備では、除菌フィルタを通過し一部が気化した窒素を凝縮コイルにおいて冷却し、凝縮（液化）することができる。
【０００７】
しかしながら、気化した窒素を低温液槽内で凝縮するためには、多量の過冷却状態の液体窒素又は他の極低温液体が必要であり、装置が大型化する傾向があり、また、エネルギ効率が悪いという問題点があった。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、除菌フィルタ装置を備える低温液化ガス供給設備であって、凝縮用の過冷却槽を必須とすることなく、液体窒素等の低温液化ガスの気化を最小限に抑制することのできるものを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、低温液化ガスを貯蔵する貯槽と、この貯槽の下端に接続され、当該貯槽から低温液化ガスを取り出して使用点に供給する供給ラインと、供給ラインに設けられた除菌フィルタ装置とを備える低温液化ガス供給設備において、除菌フィルタ装置におけるフィルタ要素を貯槽（二重殻型貯槽の場合は内槽）の下端よりも低い位置に配置したことを特徴としている。
【００１０】
貯槽の底部における低温液化ガスは過冷却状態にあるが、前述したように貯槽の下端よりも低い位置にフィルタ要素を配置することで、低温液化ガスは過冷却状態を保ったままフィルタ要素に送られることになる。低温液化ガスが過冷却状態にある場合、フィルタ要素を通過する際に圧力損失が生じても、気化は抑制される。かかる観点に基づき、貯槽に対する除菌フィルタ装置の位置を適宜定めることで、除菌フィルタ装置の通過時に生ずる低温液化ガスの気化を最小限に抑制することが可能となる。
【００１１】
また、除菌フィルタ装置に供給された低温液化ガスの一部を貯槽に戻すリターンラインを設けた場合、除菌フィルタ装置に流入される低温液化ガスの流量を増加させることができる。これは、過冷却状態の維持に役立つ。
【００１２】
上記構成を採っても除菌フィルタ装置内では極く僅かに低温液化ガスは気化する。従って、このガスを貯槽に戻すガスラインを設け、且つ、このガスラインに圧力調整弁を設けることで、貯槽内の圧力を当該ガスによって調整することが可能となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１は、本発明による低温液化ガス供給設備の一実施形態を示す概略説明図である。なお、この実施形態では液体窒素を低温液化ガスとして説明するが、他の低温液化ガスについても本発明は適用可能である。
【００１４】
図１において、符号１０は、液体窒素１２を貯蔵する真空断熱式の二重殻型貯槽である。この貯槽１０における内槽１４の底部鏡板１４ａには供給ラインである配管１６が接続されており、外槽１８の底部鏡板１８ａを貫通して外部に延びている。配管１６は、貯槽１０の外部において断熱構造となっており、液体窒素１２を液相のまま使用点（図示せず）まで輸送することができるようになっている。
【００１５】
また、貯槽１０における内槽１４の底部鏡板１４ａと頂部鏡板１４ｂとの間には圧力調整用の配管２０が接続されている。この配管２０には蒸発器２２及び圧力調整弁２４が介設されており、内槽１４の内部圧力が一定となるよう構成されている。
【００１６】
貯槽１０から使用点まで延びる配管１６には除菌フィルタ装置２６が介設されている。この除菌フィルタ装置２６は、液体窒素１２中で生存する微生物及びその芽胞を除去するためのフィルタ要素２８を有するものである。かかるフィルタ要素２８としては、孔の大きさが０．２μｍ以下の限外濾過膜から構成されたものが好適である。また、除菌フィルタ装置２６の型式としては中空糸型やスパイラル型等、種々あるが、圧力損失を抑制するためには、図示するように、限外濾過膜により円筒形に構成されたフィルタ要素２８を円筒形容器３０に収容したいわゆるチューブ型が好ましい。
【００１７】
図示のチューブ型除菌フィルタ装置２６において、円筒形容器３０の一端には液体窒素の入口３２が形成され、他端には出口３４が形成されている。出口３４はフィルタ要素２８の内部空間に連通されている。従って、入口３２から導入された液体窒素１２は、容器３０とフィルタ要素２８との間の空間を経て、フィルタ要素２８の内部空間に流れ、この際に微生物等がフィルタ要素２８によって除去される。そして、その後、無菌となった液体窒素は出口３４から排出される。
【００１８】
本発明において、除菌フィルタ装置２６は、少なくともフィルタ要素２８の全体が貯槽１０の内槽１４の下端、すなわち配管１６との接続点よりも低い位置となるように、配置されている。より好ましくは、図示の如く、除菌フィルタ装置２６の全体が内槽１４の下端よりも低い位置に配置される。このような位置関係で除菌フィルタ装置２６を配置した場合、除菌フィルタ装置２６の入口３２における液体窒素１２の圧力は内槽１４の下端における圧力よりも高くなる。
【００１９】
内槽１４内及び配管１６内の液体窒素１２の温度はほぼ一定に保たれている。一方、内槽１４内の液体窒素１２は底部ほど高圧となっている。このため、内槽１４の底部における液体窒素１２の飽和温度は内槽上部よりも高いが、液体窒素１２の実際の温度は内槽１４全体でほぼ一定となっているため、内槽底部の液体窒素１２は過冷却の状態にある。前述したように、図示実施形態では除菌フィルタ装置２６が内槽１４の下端よりも下方に配置されているため、内槽１４内の液体窒素１２は過冷却状態を維持したまま、除菌フィルタ装置２６に供給されることになる。
【００２０】
液体窒素１２が除菌フィルタ装置２６のフィルタ要素２８を通過する際、従来と同様に液体窒素１２に圧力損失が生ずるが、フィルタ要素２８全体が内槽１４よりも低い位置にあり且つ入口３２での液体窒素１２が過冷却状態を保っているため、前記圧力損失による気化は抑制されることになる。これにより、液体窒素１２は、その大部分が液相を保ったまま、除菌フィルタ装置２６を通過することができ、無菌の液体窒素１２が効率よく使用点に供給される。
【００２１】
なお、除菌フィルタ装置２６における圧力損失、すなわち入口３２と出口３４における圧力差は予め求めておくことができるため、この圧力差を考慮して、除菌フィルタ装置２６の出口３４においても液体窒素が十分に過冷却状態を維持するよう、除菌フィルタ装置２６の設置位置を定めることが好ましい。
【００２２】
除菌フィルタ装置２６と貯槽１０との間の配管１６の長さについても、その部分での圧力損失を小さくするために、可能な限り短いものとすることが好ましい。
【００２３】
また、配管１６及び除菌フィルタ装置２６における流路断面積が大きく、液体窒素１２の流量が多いほど、過冷却状態を維持しやすい。従って、配管１６の管径を大きくすると共に、除菌フィルタ装置２６の容器３０から濾過前の液体窒素の一部を取り出し、配管（リターンライン）３６により貯槽１０の内槽１４に戻すことが有効である。ここで、図１において配管３６の内槽１４内での端部が貯槽１４の下端よりも高い位置にあるよう示されているが、これは、配管１６、除菌フィルタ装置２６及び配管３６を通しての液体窒素１２の循環が円滑に行われるようにするためである。
【００２４】
更に、除菌フィルタ装置２６に液体窒素１２を供給する前に比較的大きな異物を除去し、フィルタ要素２８の目詰まりを防止するために、貯槽１０と除菌フィルタ装置２６との間の配管１６にプレフィルタ装置３８を設けてもよい。かかる場合、プレフィルタ装置３８を流れる液体窒素１２の一部を貯槽１４に戻すことが好ましい。なお、プレフィルタ装置３８は、液体窒素１２を貯槽１０に充填するための配管４０に設けてもよい。
【００２５】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す概略説明図であり、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
この第２の実施形態においては、チューブ型除菌フィルタ装置２６の入口３２と出口３４が逆向きに配置されている点で第１の実施形態と異なっている。すなわち、この図２の構成では、フィルタ要素２８の内部空間に微生物等を含む液体窒素１２が導入され、フィルタ要素２８と容器３０との間の空間には無菌となった液体窒素１２が流入する。
【００２７】
前述したように、本発明に従って除菌フィルタ装置２６を位置決めした場合、除菌フィルタ装置２６内での液体窒素１２の気化は最小限に抑制されるが、極く少量の気化は避けられない。図２の構成において、この気化した窒素は容器３０とフィルタ要素２８との間の空間に蓄積される。従来、このような窒素ガスは大気に放出していたが、図２の実施形態では、容器３０の上板にガス配管（ガスライン）４２を接続すると共に、ガス配管４２の他端を貯槽１０における内槽１４の頂部鏡板１４ａに接続し、除菌フィルタ装置２６内で発生した窒素ガスを内槽１４に戻すようにしている。また、このガス配管４２の途中には圧力調整弁４４が設けられており、これにより内槽１４の内部圧力が一定に調整されるようになっている。従って、図１において符号２０，２２，２４で示した圧力調整用の配管系統は不要となり、設備のコンパクト化に寄与することになる。
【００２８】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、上でも述べたように、除菌フィルタ装置の型式はチューブ型以外のものであってもよく、また、除菌フィルタ装置を過冷却槽に浸漬させてもよい。但し、本発明によれば除菌フィルタ装置内での気化量は少ないため、過冷却槽は従来のものに比して極めて小型のもので足る。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、液体窒素等の低温液化ガスの輸送中に除菌フィルタ装置を用いて除菌を行う場合に、除菌フィルタ装置内部での気化を抑制することが可能となる。従って、この気化の問題を回避するために従来必要であって過冷却槽が必須ではなくなり、これに伴って過冷却槽で用いられる極低温液体も不要となり又は低減される。よって、低温液化ガス供給設備の小型化が可能となり、また、エネルギ効率も向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による低温液化ガス供給設備の第１の実施形態を示す概略説明図である。
【図２】本発明による低温液化ガス供給設備の第２の実施形態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１０…貯槽、１２…液体窒素（低温液化ガス）、１４…内槽、１６…配管（供給ライン）、２６…除菌フィルタ装置、２８…フィルタ要素、３０…容器、３６…配管（リターンライン）、４２…ガス配管（ガスライン）。
【図１】
0004246292.tif 000002
【図２】
0004246292.tif 000003