(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外槽の内部に液体窒素内槽タンク及び液体アルゴン内槽タンクを設け、液体窒素内槽タンクからの外部への配管を液体アルゴン内槽タンクに通し、液体アルゴンの外部への配管の周囲を液体窒素で冷却する構成を有し、外槽と内槽タンクの間を断熱材で詰められそして内槽タンクと外槽との間は真空にされており、さらに液体酸素タンクがその外槽の中に存在する一体型・コールドエバポレーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液化ガス充填所等の複数の液化ガスを消費する事業所において、各々のガスの沸点（温度）差を利用することにより、総合的にコスト低減を計ることを目的とする。
【０００２】
【従来技術】
従来において、図１に示されるように液体Ｎ2，Ｏ2及びＡｒのタンクをそれぞれ設置していた。各タンクには外槽と内槽タンクが存在し、そのためタンク設置のスペースが大となる。又各タンクを個別に設置しているため、タンク設置の基礎が各々必要である。液化ガスタンクを常温に放置するだけで、液化ガスが徐々に気化し、液化ガスタンクを長期間放置すると液化ガスがどんどん浪費していく。特にアルゴンは空気中に約１．３％（重量基準）しか含まれないので、非常に高価である。アルゴンの気化による損失は各種の生産コストの上昇を紹く。
【０００３】
【問題点を解決すべき手段】
本発明者は、液化窒素ガスのコストが液化アルゴンガスのコストに比べて1/10であること及び窒素の沸点がアルゴンの沸点に比べて１０℃だけ低いことに着目した。従って本発明者は液化窒素ガスにより液化アルゴンガスの蒸発を防止し、そして液化アルゴンを常時、過冷却の状態に維持し、ＬＧＣ（可般式・液化ガス貯蔵容器）への充填ロスを節減し、そして充填作業による液化ポンプ・メカニカルシールの寿命を延ばすことを発見し、本発明に至った。
【０００４】
本発明は、外槽の内部に液体窒素内槽タンク及び液体アルゴン内槽タンクを設け、液体窒素内槽タンクからの外部への配管を液体アルゴン内槽タンクに通し、液体アルゴンの外部への配管の周囲を液体窒素で冷却する構成を有し、外槽と内槽タンクの間を断熱材で詰められそして内槽タンクと外槽との間は真空にされている一体型・コールドエバポレーターに関する。
【０００５】
本発明の外槽には、さらに液化酸素タンクを設けても良い。
【０００６】
本発明は、液化アルゴンタンクの内面に接するように、タンクの全周にわたって、又はタンクの全周の１部にわたって２つ以上の環状の液化窒素充填室を設け、アルゴン蒸発によるタンクの圧力の変化を検知する検知器、検知器の作動により１個又はそれ以上の充填室に液化窒素を充填する機構を含む液化アルゴン用タンクに関する。
【０００７】
【発明の実施態様】
図２は第１番目の発明の好ましい態様を示す。図２において１は外槽、２はＬＯ2 （沸点−１８３℃）用タンク、３はＬＮ2 （沸点−１９６℃）用タンク、４はＬＡｒ（沸点−１８６℃）用タンク、５は真空パーライト断熱層、６は外槽安全弁（ＲＤ）、７はＬＮ2 からの配管、８，９は凝縮器、１０は真空測定端子（ＴＨＰ）、１１はバルブ、１２はバルブ、１３はポンプ、１４はバルブ、１５は圧力調節弁、１６はバルブ、１７はバルブ、１８はバルブ、１９はアルゴン用ポンプ、２０はバルブ、２１はＬＮ2 で冷却されているＬＡｒの充填配管、２２はＡｒ用加圧蒸発器、２３は圧力調整弁、２４は Ｎ2用加圧蒸発器、２５はＡｒ用液面計、２６はＡｒ用圧力計、２７はＡｒ用液面計元弁、２８はＡｒ用加圧弁であり、３０，３１はバルブである。
【０００８】
ＬＮ2 は管からＬＡｒ用タンクに入り、タンク４中の気体ＡｒはＬＮ2 の冷熱により凝縮され、ＬＡｒのロスが防止される。図２に示される装置の作用
ア．ＬＮ2，ＬＯ2，ＬＡｒ（又は、ＬＮ2，ＬＡｒ）を同一外槽内に包含する。
イ．払出し、及び加圧時に於けるＬＮ2 の冷熱を利用し、ＬＡｒを常時過冷液となる様にバルブにより制御する。
【０００９】
(1) 払出し時（ＰＭ２によるＬＧＣへの充填等）
バルブ１１，１２及び１４（開）、ポンプ１３（稼働）により、凝縮器９が作動して、Ａｒガスを再液化する。
【００１０】
(2) 加圧時
加圧系統のバルブ１６，１８，３０（開）により、凝縮器８が作動して、Ａｒガスを再液化する。
【００１１】
(i) ポンプ１９（停止）、ＬＮ2 タンク３の加圧を必要としない場合
バルブ１６（開）により、凝縮器８が作動して、Ａｒガスを再液化する。
【００１２】
(ii) ポンプ１９（停止）、ＬＮ2タンク３の加圧を必要とする場合
弁１８(開)により、凝縮器８が作動して、Ａｒガスを再液化する。
【００１３】
(iii) ポンプ１９（稼働）の場合
バルブ３０（開）により、凝縮器８が作動して、Ａｒガスを再液化する。
【００１４】
ウ．バルブ３０（開）により、ポンプ１９の予冷時間の短縮、及び稼働時に於けるキャビテーションの抑制により、ポンプのメカニカルシールの寿命を延ばす。
【００１５】
エ．ＬＮ2 の使用量が多いために、ＬＡｒタンクの内圧が低下し過ぎた場合は、バルブ２８（開）により内圧を上昇させる。但し、昇圧調整弁２３は、任意の圧力に設定しておき、必要以上に上昇しない様にする。
【００１６】
オ．ＬＮ2 の使用量が少ないために、ＬＡｒタンク４の内圧が上昇する場合、又はＬＮ2タンク３の内圧が上昇する場合は、上項 イ．(i) を実施してＬＡｒタンクの内圧を低下させると伴に、バルブ３１（開）によりＮ2 を放出し、ＬＮ2 タンクの内圧を低下させる。
【００１７】
第１の態様の効果
ア．Ｎ2，Ｏ2，Ａｒ（又は、Ｎ2，Ａｒ）のタンクを同一外槽内に包含して、タンク設置のスペースを節減する。
【００１８】
イ．Ｎ2，Ｏ2，Ａｒ（又は、Ｎ2，Ａｒ）のタンクを同一外槽内に包含して、タンク設置の設置基礎数を節減する。
【００１９】
ウ．コストの安いＬＮ2 の冷熱を利用し、コストの高いＬＡｒのロスを節減する。
【００２０】
(1) ＬＡｒを常時、過冷液の状態に維持し、ＬＧＣ（可般式・液化ガス貯蔵容器）への充填ロスを節減する。
【００２１】
(2) ＬＡｒを常時、過冷液の状態に維持し、充填作業による液化ポンプ・メカニカルシールの寿命を延ばす。
【００２２】
第２の発明の好ましい態様を示す図３について説明する。
【００２３】
図３において、５１はＬＡｒ用タンク、５２は安全弁、５３，５４及び５５はＬＮ2充填室、５７は真空測定端子、５８，５９及び６０は安全弁、６１，６２及び６３はコントロール弁、６４，６５及び６６はコントロール弁、６７は弁、６８は圧力センサー・ＰＳ−１〜３、６９は圧力計、７０は液面計、７１及び７２は弁、７３は弁である。
【００２４】
図３に示される装置の作用
変形例 ・・・・・ 系統図（図３参照）
ア．ＬＡｒを備蓄等の際、ＬＡｒの生産・出荷の状況に於いて、内圧の上昇（液温の上昇）が、発生し、Ａｒガスの放出を余儀なくされた場合、当該設備により内圧を低下（液温を低下）せしめ、ＬＡｒのロスを『零』にする。
【００２５】
イ．圧力センサー・ＰＳ−１〜３（６８）で、圧力を任意に設定する。
【００２６】
例：ＰＳ−１ ・・・・ ３kg/cm2
ＰＳ−２ ・・・・ ５kg/cm2
ＰＳ−３ ・・・・ ７kg/cm2
ＬＡｒタンク設計圧力 ・・・・ ８kg/cm2
ウ．ＬＡｒタンク内圧が３kg/cm2未満である場合は、ＬＮ2を充填しない。
【００２７】
エ．ＬＡｒタンク内圧が３kg/cm2になった場合は、圧力センサー・ＰＳ−１が圧力を感知し、コントロール弁６１（開）となり、ＬＮ2をＬＮ2充填室５５に充填する。充填されたＬＮ2は、ＬＮ2充填室５５の内壁を−１９６℃に冷却し、ＬＡｒタンクの内圧を低下せしめる。
【００２８】
蒸発したは、Ｎ2ガスは、コントロール弁６１（１kg/cm2 にて開に設定）を経て、大気に放出する。
【００２９】
オ．受入れるＬＡｒの液状態により、ＬＮ2 充填室５５の冷却だけで内圧を低下出来ない(ＬＡｒタンク内圧が５kg/cm2 になった）場合に、圧力センサー・ＰＳ−２が圧力を感知し、コントロール弁６２（開）となり、ＬＮ2をＬＮ2充填室５９に充填する。充填されたＬＮ2 は、ＬＮ2 充填室５４の内壁を−１９６℃に冷却し、ＬＡｒタンクの内圧を低下せしめる。
【００３０】
蒸発したＮ2 ガスは、コントロール弁６２（１kg/cm2 にて開に設定）を経て、大気に放出する。当然その場合は、前項エの動作も実行されている。
【００３１】
又、ＬＡｒタンク内圧が７kg/cm2になった場合も同様である。
【００３２】
以上の通り、ＬＮ2 の冷熱を利用してＬＡｒのロスを０にする。
【００３３】
発明の効果
当該発明は、液化ガスの製造プラント又は、液化ガスを消費する高圧ガス充填所等・高圧ガス製造事業所に於ける活用範囲は広い。
【００３４】
又、より安価でより低温のＬＮ2 の冷熱で、高価なＬＡｒのロスを節減する高圧ガス供給設備を製造・販売することは、機器製造会社の新しい市場を創造することになると共に、省資源・高付加価値への効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のタンクの設置の状態を示す。
【図２】本発明の第１の好ましい態様を示す概略図。
【図３】本発明の第２の好ましい態様を示す概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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