JP2002195497A

JP2002195497A - 液位制御装置

Info

Publication number: JP2002195497A
Application number: JP2000395669A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Miyamoto; 篤宮本; Shingo Kuniya; 晋吾國谷; Naoko Takagi; 直子高木
Original assignee: Air Water Inc
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑な制御システムを必要とせず、設備費が安
価な液化装置を提供する。【解決手段】容器１と、この容器１にガス（気化ＬＰ
Ｇ）を供給する供給手段と、この供給手段により上記容
器１内に供給されたガスをその液化温度以下に冷却して
液化しこのＬＰＧ５を上記容器１内に溜めるパルスチュ
ーブ冷凍機６の熱交換器７等とを備えている。そして、
上記容器１内に溜まるＬＰＧ５の液位を所望の液位に保
持するように、上記所望の液位に対応する上記容器１の
部分に上記熱交換器７等を配設している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の液化ガス製
造装置や液化ガス貯蔵装置等に用いる液位制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、各種の液化ガス製造装置等で
は、冷熱源として、液化するガスの液化温度よりも低い
流体や冷凍機を使用し、その冷熱を、液化室内に設けた
凝縮器や熱交換器等を介して、液化室に供給されるガス
に伝熱して凝縮，液化させ、液化ガスを製造するように
している。また、液化室と、ここで凝縮させた液化ガス
を溜める貯留室とが一体になっている（例えば、１つの
容器で液化室と貯留室とが兼用されている）場合には、
液化ガスが容器内に所定の容量以上に製造・貯留されな
いように、上記容器に液位制御装置を設けるのが一般的
である。このような液位制御装置には、種々のものがあ
る。

【０００３】例えば、図１５に示す液位制御装置では、
液化室と貯留室とを兼用する容器５１内の上部空間（容
器５１内で凝縮させた液化ガス５２を所望の液位に保持
する場合に、その液位より上側空間の気相部）に、液化
するガスの液化温度よりも低い低温流体を冷熱源として
使用する凝縮器５３を配設している。この凝縮器５３へ
の低温流体の供給量は制御弁５３ａで調整されている。
また、容器５１の頂部にガス供給管５４が接続されてお
り、容器５１の底部にガス取出管５５が接続されてい
る。そして、このガス取出管５５に設けた開閉弁５５ａ
を閉弁した状態でガス供給弁５４ａを開弁すると、ガス
供給管５４から容器５１内にガスが供給され、このガス
に凝縮器５３を介して上記冷熱源からの冷熱が伝熱され
て上記ガスが凝縮，液化し、容器５１内に溜まる。ま
た、容器５１には、液化ガス５２の液位を検知するセン
サ５６が取り付けられており、液化ガス５２の液位が所
定の液位に到達すると信号を発し、制御弁５３ａを閉弁
する。これにより、凝縮器５３への低温流体の供給が停
止され、液化ガス５２が凝縮しなくなり、液化ガス５２
の液位の上昇が止まる。図において、５３ｂは開閉弁で
ある。

【０００４】上記センサ５６は差圧式液面指示調節計で
あり、容器５１の気相部と底部との液重量による差圧を
検知するもので、液面検知用のセンサとしては一般的で
あるが、容器５１の運転圧力によって液化ガス５２の液
密度が変動する関係上、液化ガス５２を所定の液位に制
御しようとする場合には、圧力センサ５７によりガス供
給弁５４ａを調整し、容器５１の気相部を所定の圧力に
保圧する構造をとる。なお、運転圧力が一定である場合
には、ガス供給弁５４ａは２次圧力調整弁で代用でき、
その場合に圧力センサ５７は不要になる。

【０００５】また、図１６に示す液位制御装置では、容
器５１内の上部空間にパルスチューブ冷凍機５８の冷端
部５８ａおよびこの冷端部５８ａに連結する熱交換器５
９を配設している。このパルスチューブ冷凍機５８は、
圧縮機６０に代表される付属設備により駆動されてい
る。この液位制御装置も、図１５に示す液位制御装置と
同様に、容器５１内にガスが供給されると、このガスに
上記冷端部５８ａおよび熱交換器５９を介してパルスチ
ューブ冷凍機５８で発生する冷熱が伝熱されて上記ガス
が凝縮，液化し、容器５１内に溜まる。また、この液位
制御装置にも、図１５に示す液位制御装置と同様に、容
器５１に、差圧式液面指示調節計からなるセンサ５６が
取り付けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
両液位制御装置のように、差圧式液面指示調節計からな
るセンサ５６を使用する場合には、容器５１の上部空間
（すなわち、気相部）の圧力調整が必要不可欠である。
しかも、液化ガス５２の液位を保持するためには凝縮器
５３もしくはパルスチューブ冷凍機５８の駆動を停止す
る必要があり、上記センサ５６による凝縮器５３もしく
はパルスチューブ冷凍機５８の制御が必要不可欠とな
る。このため、制御弁５３ａもしくはパルスチューブ冷
凍機５８を制御するシステムが必要となり、複雑で、高
価なものとなる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、複雑な制御システムを必要とせず、設備費の安
価な液位制御装置の提供をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、液化室と、この液化室にガスを供給する
供給手段と、この供給手段により上記液化室内に供給さ
れたガスをその液化温度以下に冷却して液化しこの液化
ガスを上記液化室内に溜める冷却手段とを備え、上記液
化室内に溜まる液化ガスの液位を所望の液位に保持する
ように、上記所望の液位に対応する上記液化室の部分に
上記冷却手段を配設した液位制御装置を第１の要旨と
し、外部から供給される液化ガスを溜める貯留室と、こ
の貯留室内の液化ガスが気化して溜まる気相部のガスを
その液化温度以下に冷却して液化し上記液化ガス中に戻
す冷却手段とを備え、上記貯留室内に溜まる液化ガスの
液位を所望の液位に保持するように、上記所望の液位に
対応する上記貯留室の部分に上記冷却手段を配設した液
位制御装置を第２の要旨とする。

【０００９】すなわち、本発明の第１の液位制御装置
は、液化室と、この液化室にガスを供給する供給手段
と、この供給手段により上記液化室内に供給されたガス
をその液化温度以下に冷却して液化しこの液化ガスを上
記液化室内に溜める冷却手段とを備えている。そして、
上記液化室内に溜まる液化ガスの液位を所望の液位に保
持するように、上記所望の液位に対応する上記液化室の
部分に上記冷却手段を配設している。このように、液化
室内に供給されたガスを冷却手段の冷熱で凝縮，液化し
て液化室内に溜め、かつ、この液化室に上記冷却手段を
配設する構造である場合には、上記凝縮，液化された液
化ガスの液位が液化室内で次第に上昇し、やがて上記冷
却手段が液化ガス中に浸漬する。その状態では、冷却手
段の冷熱が液化ガスの液位より上側空間のガス（すなわ
ち、液化室の上部空間に溜まるガス）に全く伝わらなく
なるか、もしくは殆ど伝わらなくなり、それ以上液化ガ
スの液位の上昇は起こらなくなるか、もしくは実用上支
障のない程度の微小な液位の上昇しか起こらなくなる。
そして、上記冷却手段が浸漬する位置を上記所望する液
位に予め設定しておくことにより、上記所望の液位に液
化ガスの液位を保持することが可能になる。したがっ
て、本発明の第１の液位制御装置では、従来例のような
複雑な制御システムを必要とせず、設備が簡略化し、設
備コストが低減される。

【００１０】また、本発明の第２の液位制御装置は、外
部から供給される液化ガスを溜める貯留室と、この貯留
室内の液化ガスが気化して溜まる気相部のガスをその液
化温度以下に冷却して液化し上記液化ガス中に戻す冷却
手段とを備えている。そして、上記貯留室内に溜まる液
化ガスの液位を所望の液位に保持するように、上記所望
の液位に対応する上記貯留室の部分に上記冷却手段を配
設している。このように、貯留室内の液化ガスが気化し
て溜まる気相部のガスを冷却手段の冷熱で凝縮，液化し
て上記液化ガス中に戻し、かつ、上記所望の液位に対応
する上記貯留室の部分に上記冷却手段を配設する構造で
ある場合には、液化ガスの液位が上記所望の液位より下
側である間は、上記冷却手段が液化ガスの液位より上側
に位置しているため、上記気相部のガスを冷却手段の冷
熱で凝縮，液化して上記液化ガス中に戻すことができる
が、液化ガスの液位が上記所望の液位と同じになると、
液化ガス中に冷却手段が浸漬する。その状態では、冷却
手段の冷熱が上記気相部のガスに全く伝わらなくなる
か、もしくは殆ど伝わらなくなり、それ以上液化ガスの
液位の上昇は起こらなくなるか、もしくは実用上支障の
ない程度の微小な液位の上昇しか起こらなくなり、上記
所望の液位に液化ガスの液位を保持することが可能にな
る。したがって、本発明の第２の液位制御装置でも、従
来例のような複雑な制御システムを必要とせず、設備が
簡略化し、設備コストが低減される。

【００１１】なお、本発明において、「液化ガス」は、
例えば、ＬＮＧ，ＬＰＧ，液化空気のように複数成分で
構成されていてもよいし、例えば、窒素，アルゴン，酸
素のように単一成分で構成されていてもよい。また、
「冷却手段」とは、例えば、液化ガスの液化温度よりも
低い流体を使用する凝縮器，熱交換器もしくはパルスチ
ューブ冷凍機等の冷凍機の冷熱発生部分（凝縮器，熱交
換器の伝熱面等およびパルスチューブ冷凍機の冷端部や
これに接続する熱交換器等）や、この冷熱発生部分に液
化室内もしくは貯留室内のガスを供給する供給手段（液
化室外もしくは貯留室外に配設した冷熱発生部分に対
し、液化室内もしくは貯留室内のガスを供給するため
に、このガスを液化室外もしくは貯留室外に取り出す取
り出し路のガス取り出し口等）が挙げられる。

【００１２】また、本発明の液位制御装置は、各種の液
化ガス製造装置や液化ガス貯蔵装置等に用いられる。上
記液化ガス製造装置としては、例えば、常温では気体状
態にあるガスを所定の温度に冷却して液化し液化ガスを
製造する液化ガス製造装置等が挙げられる。この場合
に、液化室で製造した液化ガスを液化室に溜めるタイプ
の液化ガス製造装置では、液化室に本発明の液位制御装
置を設け、液化室で製造した液化ガスを液化室とは別の
貯留室に溜めるタイプの液化ガス製造装置では、貯留室
に本発明の液位制御装置を設ける。また、液化ガス貯蔵
装置としては、例えば、自動車用燃料タンク等の、各種
の液化ガス貯蔵装置が挙げられる。

【００１３】本発明の第１の液位制御装置において、上
記所望の液位に対応する上記液化室の部分に冷却手段の
冷熱発生部を配設している場合には、液化室内のガスを
液化室外に取り出す取り出し路や、この取り出し路で取
り出したガスを液化して液化室内に戻す戻し路を設ける
必要がなく、構造が簡素化する。一方、本発明の第２の
液位制御装置において、上記所望の液位に対応する上記
貯留室の部分に冷却手段の冷熱発生部を配設している場
合にも、本発明の第１の液位制御装置と同様の作用・効
果を奏する。

【００１４】本発明の第１の液位制御装置において、上
記液化室内のガスを液化室外に取り出す取り出し路と、
上記取り出し路で取り出したガスを冷却手段により得ら
れる冷熱で液化する液化手段と、上記液化手段で液化し
た液化ガスを液化室内に戻す戻し路とを備え、上記所望
の液位に対応する上記液化室の部分に上記取り出し路の
ガス取り出し口を配設している場合には、上記冷却手段
や液化手段を液化室外に設けているため、これらのメン
テナンスが容易になる。一方、本発明の第２の液位制御
装置において、上記貯留室内の気相部のガスを貯留室外
に取り出す取り出し路と、上記取り出し路で取り出した
ガスを冷却手段により得られる冷熱で液化する液化手段
と、上記液化手段で液化した液化ガスを貯留室内に戻す
戻し路とを備え、上記所望の液位に対応する上記貯留室
の部分に上記取り出し路のガス取り出し口を配設してい
る場合にも、本発明の第１の液位制御装置と同様の作用
・効果を奏する。

【００１５】また、本発明の第１の液位制御装置におい
て、上記所望の液位が、液化ガスが液化室内にその内容
積の９０％溜まったときの液位である場合には、この液
位に液化ガスの液位を保持することができる。一方、本
発明の第２の液位制御装置において、上記所望の液位
が、液化ガスが貯留室内にその内容積の９０％溜まった
ときの液位である場合にも、本発明の第１の液位制御装
置と同様の作用・効果を奏する。なお、高圧ガス保安法
では、貯蔵タンク内への液体の充填は最大９０％までで
ある、と規定されている。

【００１６】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて詳しく説明する。

【００１７】図１は本発明の液位制御装置の一実施の形
態を示している。図において、１は液化ガス製造装置の
液化室と貯留室とを兼用する容器（図１５の容器５１参
照）であり、その周壁２は、内部が真空に保持された内
外二重壁３，４で構成されている（図２参照）。また、
上記容器１には、その周壁２の側壁部分２ａの所定部分
（図１のＢ部）にパルスチューブ冷凍機６（この実施の
形態では、アクティブバッファ型のパルスチューブ冷凍
機が用いられている）が固定されており、このパルスチ
ューブ冷凍機６の冷端部６ａおよびこの冷端部６ａに連
結する熱交換器７（この熱交換器７も、冷端部６ａの一
部を構成する）が容器１内に配設されている（この実施
の形態では、圧縮機に代表される付属設備等は図示せ
ず。以下の各実施の形態においても、同じ）。そして、
上記冷端部６ａおよび熱交換器７の上端面の位置が、Ｌ
ＮＧ５を容器１内にその内容積の９０％収容したとき
の、ＬＮＧ５の液面Ａと面一になるように、もしくはＬ
ＮＧ５の液面Ａで塞がれるように、位置決めされてい
る。その理由は、高圧ガス保安法で、容器１内への液体
の充填は最大９０％までである、と規定されていること
から、容器１内にＬＮＧ５を９０％を超えて収容した場
合には、容器１の上部空間（すなわち、気相部）のガス
（気化ＬＮＧ）を液化できないようにするためであり、
一方、９０％以下であれば、容器１の上部空間のガスを
液化できるようになる。図２において、３ａ，４ａは周
壁２を構成する内外二重壁３，４の側壁部分である。

【００１８】また、上記容器１には、その頂部にガス供
給弁８ａ付きガス供給管８が接続されているとともに、
底部に開閉弁９ａ付きガス取出管９が接続されている。
上記ガス供給弁８ａとしては、所定圧力のＬＮＧ５をガ
ス取出管９から送出することができるように、容器１の
上部空間に所定圧力のガスを導入する２次圧力調整弁を
用いている。上記所定圧力は、ＬＮＧ５を容器１内にそ
の内容積の９０％収容したときの、容器１の上部空間の
圧力に設定されている。また、上記開閉弁９ａ付きガス
取出管９は、図１５に示す開閉弁５５ａ付きガス取出管
５５と同様構造としている。

【００１９】また、上記容器１には、図１５に示す液位
制御装置におけるセンサ５６に代えて液面センサ（液面
指示計）１０ａが取り付けられており、圧力センサ５７
に代えて圧力センサ（圧力指示計）１０ｂが取り付けら
れている。これら両センサ１０ａ，１０ｂは確認用であ
って、制御に要する信号を発するものではない。

【００２０】上記構成において、開閉弁９ａを閉弁した
状態でガス供給弁８ａを開弁すると、ガス供給管８から
容器１内にガスが供給され、このガスにパルスチューブ
冷凍機６の冷端部６ａおよび熱交換器７を介してパルス
チューブ冷凍機６で発生した冷熱が伝熱され凝縮，液化
してＬＮＧ５を製造する。製造されたＬＮＧ５は容器１
内に溜まり、次第にＬＮＧ５の液位が上昇し、やがて容
器１の内容積の９０％に到達して容器１の上部空間が上
記所定圧力になると、ガス供給弁８ａが閉弁して容器１
内へのガスの供給が止まる。また、その状態では、上記
冷端部６ａおよび熱交換器７がＬＮＧ５中に埋没し（図
２参照）、上記冷端部６ａおよび熱交換器７の冷熱でガ
スを冷却して液化することができなくなる。これによ
り、ＬＮＧ５の液位の上昇が止まり、ＬＮＧ５の液位が
所望の液位（ＬＮＧ５を容器１内にその内容積の９０％
収容したときの液位）に設定される。

【００２１】この設定ののち、容器１内でＬＮＧ５が蒸
発して気化ガスが生成されると、ＬＮＧ５の液位が低下
する（一方、容器１の上部空間の圧力は上昇する）が、
この液位の低下に伴い、上記冷端部６ａおよび熱交換器
７がＬＮＧ５の液面から露呈し、上記生成された気化ガ
スを上記冷端部６ａおよび熱交換器７の冷熱で冷却して
液化し、容器１内のＬＮＧ５に戻す。これにより、ＬＮ
Ｇ５の液位が上昇し、上記所望の液位に戻る。そして、
上記所望の液位に戻ると、上記冷端部６ａおよび熱交換
器７がＬＮＧ５中に埋没してＬＮＧ５の液位の上昇が止
まる。このようにして、ＬＮＧ５の液位を上記所望の液
位に保持することができる。

【００２２】上記のように、この実施の形態では、液化
ガス製造装置の一部を構成する容器１内のＬＮＧ５の液
位を一定に制御することができる。しかも、従来例のよ
うな複雑な制御システムを必要とせず、設備が安価にな
る。さらに、所望の液位に対応する容器１の部分にパル
スチューブ冷凍機６の冷端部６ａおよび熱交換器７を配
設しただけの簡単構造である。

【００２３】図３は本発明の液位制御装置の他の実施の
形態を示している。図において、１１は内部にＬＮＧ５
が収容された貯蔵タンク（貯留室）であり、上記実施の
形態と同様に、その周壁２は、内部が真空に保持された
内外二重壁３，４で構成されている。１０ａは液面セン
サであり、１０ｂは圧力センサであり、両センサ１０
ａ，１０ｂは、上記実施の形態で用いた両センサ１０
ａ，１０ｂと同様構造をしている。１５は貯蔵タンク１
１の周壁２の天井壁部分２ｂの上方に配設された液化手
段であり、上記貯蔵タンク１１に取り付けられた載置台
１５ａに載置されている。図において、３ｂ，４ｂは周
壁２を構成する内外二重壁３，４の天井壁部分である。

【００２４】上記液化手段１５は、断熱箱１６と、この
断熱箱１６の天井壁に設けたパルスチューブ冷凍機１２
（この実施の形態でも、アクティブバッファ型のパルス
チューブ冷凍機が用いられている）と、上記断熱箱１６
もしくはパルスチューブ冷凍機１２に取り付けられた温
度検出器（図示せず）とからなり、上記パルスチューブ
冷凍機１２の冷端部１２ａが断熱箱１６の内部に配設さ
れている。そして、上記パルスチューブ冷凍機１２を作
動させた状態では、上記パルスチューブ冷凍機１２の冷
端部１２ａの温度が気化ガスの液化温度以下になるよう
に設定されており、これにより、後述する取り出しパイ
プ１３を通って断熱箱１６の上部空間に送られてきた気
化ガスを上記冷端部１２ａの冷熱で液化して断熱箱１６
の下部に溜めるとともに、後述する戻しパイプ１４を通
して貯蔵タンク１１内に戻すようにしている。また、上
記パルスチューブ冷凍機１２の冷端部１２ａの温度が気
化ガスの凝固点以下になると、これを温度検出器で検出
してパルスチューブ冷凍機１２の作動を止めるようにし
ている。

【００２５】上記載置台１５ａは、図４に示すように、
その脚部１５ｂが貯蔵タンク１１の周壁２の天井壁部分
２ｂに支受，固定されている。また、上記載置台１５ａ
に断熱箱１６，コンプレッサー１７等が載置されてい
る。

【００２６】１３は上記貯蔵タンク１１の上部空間に溜
まる気化ガスを取り出して断熱箱１６の上部空間に送る
取り出しパイプであり、その一端開口は断熱箱１６の上
部空間に連通している。また、図５に示すように、上記
取り出しパイプ１３の他端部は上記貯蔵タンク１１の周
壁２の天井壁部分２ｂを貫通して貯蔵タンク１１の上部
空間に突入しており、その他端開口（ガス取り出し口）
１３ａの位置が、ＬＮＧ５を貯蔵タンク１１内にその内
容積の９０％収容したときの、ＬＮＧ５の液面Ａと面一
になるように、もしくはＬＮＧ５の液面Ａで塞がれるよ
うに、位置決めされている。これにより、貯蔵タンク１
１内にその内容積の９０％を超えてＬＮＧ５を収容した
場合には、取り出しパイプ１３から気化ガスを取り出し
て液化することができなくなり、一方、９０％以下であ
れば、取り出しパイプ１３から気化ガスを取り出して液
化できるようになる。

【００２７】１４は上記断熱箱１６の下部に溜まるＬＮ
Ｇ５を貯蔵タンク１１の上部空間に戻す戻しパイプであ
り、断熱箱１６の底壁から垂下している。そして、戻し
パイプ１４の一端開口が断熱箱１６の下部のＬＮＧ５に
連通している。また、戻しパイプ１４の他端部が貯蔵タ
ンク１１の周壁２の天井壁部分２ｂを貫通して貯蔵タン
ク１１の上部空間に突入しており、その他端開口１４ａ
の位置が、上記取り出しパイプ１３の他端開口１３ａと
同様に、ＬＮＧ５を貯蔵タンク１１内にその内容積の９
０％収容したときの、ＬＮＧ５の液面Ａと面一になるよ
うに、もしくはＬＮＧ５の液面Ａで塞がれるように、位
置決めされている。このような両パイプ１３，１４と断
熱箱１６とは切り離し可能に連結されている。

【００２８】上記構成において、ＬＮＧ５を貯蔵タンク
１１内にその外部から供給し、ＬＮＧ５が貯蔵タンク１
１内にその内容積の９０％収容されるようにする。ＬＮ
Ｇ５が上記９０％収容されるまでは（図５参照）、貯蔵
タンク１１内でＬＮＧ５が蒸発して生成された気化ガス
は、両パイプ１３，１４を通って断熱箱１６内に流入
し、ここでパルスチューブ冷凍機１２の冷端部１２ａの
冷熱で冷却されて液化したのち、重力落下により戻しパ
イプ１４を通って貯蔵タンク１１内のＬＮＧ５に戻る
（図５において、戻しパイプ１４内のＬＮＧ５を斜線で
表わす。以下、同じ）。

【００２９】つぎに、ＬＮＧ５が上記９０％収容される
と、両パイプ１３，１４の他端開口１３ａ，１４ａがＬ
ＮＧ５の液面Ａで塞がれるため、貯蔵タンク１１の上部
空間に溜まる気化ガスは、両パイプ１３，１４に流入し
なくなり、断熱箱１６および戻しパイプ１４内のＬＮＧ
５は戻しパイプ１４を通って貯蔵タンク１１のＬＮＧ５
に少し戻る（図６参照）。

【００３０】一方、断熱箱１６内では、ＬＮＧ５が上記
９０％収容されたのちも、パルスチューブ冷凍機１２の
冷端部１２ａの冷熱で気化ガスが液化されており、これ
により、断熱箱１６内が徐々に減圧され、所定値まで減
圧されると、断熱箱１６の上部空間と貯蔵タンク１１の
上部空間との差圧により貯蔵タンク１１内のＬＮＧ５が
両パイプ１３，１４を介して断熱箱１６内に少し吸い上
げられる（図７参照。この図７において、取り出しパイ
プ１３内のＬＮＧ５を斜線で表わす。以下、同じ）。そ
して、ついには断熱箱１６内に吸い上げられたＬＮＧ５
中に上記冷端部１２ａが埋没するようになる（図８参
照。この図８に示すように、断熱箱１６内のＬＮＧ５中
に上記冷端部１２ａが埋没するとき、貯蔵タンク１１内
のＬＮＧ５の液位が上記液面Ａでの液位と同じになるよ
うに、貯蔵タンク１１へのＬＮＧ５の供給量が設定され
ている）と、上記冷端部１２ａの冷熱で断熱箱１６内の
気化ガスを冷却して液化することができなくなる。これ
により、貯蔵タンク１１のＬＮＧ５の液位が上下動しな
くなり、所望の液位（ＬＮＧ５を容器１内にその内容積
の９０％収容したときの液位）に設定される。

【００３１】この設定ののち、貯蔵タンク１１内でＬＮ
Ｇ５が気化してその液位が低下すると、両パイプ１３，
１４の他端開口１３ａ，１４ａが貯蔵タンク１１内のＬ
ＮＧ５の液面から離間し、取り出しパイプ１３内のＬＮ
Ｇ５が取り出しパイプ１３を通って落下するとともに、
断熱箱１６および戻しパイプ１４内のＬＮＧ５が戻しパ
イプ１４を通って落下し、それぞれ貯蔵タンク１１内の
ＬＮＧ５に戻る。これに伴い、断熱箱１６内のＬＮＧ５
の液位が低下し、このＬＮＧ５中に埋没していた上記冷
端部１２ａが外部に露呈し、取り出しパイプ１３を通っ
て断熱箱１６内に流入する気化ガスを上記冷端部１２ａ
の冷熱で冷却，液化して断熱箱１６内に溜めるととも
に、戻しパイプ１４を通して貯蔵タンク１１内のＬＮＧ
５に戻す。これにより、貯蔵タンク１１および断熱箱１
６内のＬＮＧ５の液位が上昇し、貯蔵タンク１１内のＬ
ＮＧ５の液位が上記所望の液位に戻るとともに、上記冷
端部１２ａが断熱箱１６内のＬＮＧ５中に埋没し、貯蔵
タンク１１および断熱箱１６内のＬＮＧ５の液位の上昇
が止まる。このようにして、貯蔵タンク１１内のＬＮＧ
５の液位を上記所望の液位に保持することができる。

【００３２】上記のように、この実施の形態では、取り
出しパイプ１３および戻しパイプ１４によりＬＮＧ５の
液面Ａを一定に制御することができる。しかも、液化手
段１５を上記両パイプ１３，１４から切り離し、その状
態で液化手段１５のメンテナンスを行うことができ、メ
ンテナンスが簡単になる。

【００３３】図９は本発明の貯蔵タンク装置のさらに他
の実施の形態を示している。この実施の形態では、液化
手段１５が貯蔵タンク１１の周壁２の側壁部分２ａ上部
の横側方に配設されており、その脚部（図示せず）は貯
蔵タンク１１の周壁２の側壁部分２ａに支受，固定され
ている。また、取り出しパイプ１８の一端開口は断熱箱
１６の上部空間に連通しており、他端部は貯蔵タンク１
１の周壁２の側壁部分２ａの外側壁４ａを貫通して内側
壁３ａに開口している。そして、取り出しパイプ１８の
他端開口（ガス取り出し口）１８ａの位置が、ＬＮＧ５
を貯蔵タンク１１内にその内容積の９０％収容したとき
の、ＬＮＧ５の液面Ａと面一になるように、もしくはＬ
ＮＧ５の液面Ａで塞がれるように、位置決めされてい
る。

【００３４】一方、戻しパイプ１９は、断熱箱１６のＬ
ＮＧ５が重力落下により貯蔵タンク１１の上部空間に戻
るように、下向き傾斜状に取り付けられており、その一
端開口が断熱箱１６の下部のＬＮＧ５に連通している。
また、戻しパイプ１９の他端部は貯蔵タンク１１の周壁
２の側壁部分２ａの外側壁４ａを貫通して内側壁３ａに
開口しており、その他端開口１９ａの位置は、上記取り
出しパイプ１８の他端開口１８ａの下側に位置決めされ
ている。それ以外の部分は上記実施の形態と同様であ
り、同様の部分には同じ符号を付している。

【００３５】上記構成において、ＬＮＧ５を貯蔵タンク
１１内にその外部から供給し、ＬＮＧ５が貯蔵タンク１
１内にその内容積の９０％収容されるようにする。ＬＮ
Ｇ５が上記９０％収容されるまでは（図１０参照）、貯
蔵タンク１１内でＬＮＧ５が蒸発して生成された気化ガ
スは、両パイプ１８，１９を通って断熱箱１６内に流入
し、ここでパルスチューブ冷凍機１２の冷端部１２ａの
冷熱で冷却されて液化したのち、重力落下により戻しパ
イプ１９を通って貯蔵タンク１１内のＬＮＧ５に戻る
（図１０において、戻しパイプ１９内のＬＮＧ５を斜線
で表わす。以下、同じ）。

【００３６】つぎに、ＬＮＧ５が上記９０％収容される
と、取り出しパイプ１８の他端開口１８ａがＬＮＧ５の
液面Ａで塞がれるため、貯蔵タンク１１の上部空間に溜
まる気化ガスは、取り出しパイプ１８に流入しなくな
る。また、ＬＮＧ５が上記９０％収容されるまでに、戻
しパイプ１９の下端開口１９ａがＬＮＧ５で塞がれ、貯
蔵タンク１１の上部空間に溜まる気化ガスは、戻しパイ
プ１９に流入しなくなるが、貯蔵タンク１１内のＬＮＧ
５が戻しパイプ１９を通って断熱箱１６内に侵入してく
る。

【００３７】一方、断熱箱１６内では、ＬＮＧ５が上記
９０％収容されたのちも、上記冷端部１２ａの冷熱で気
化ガスが液化されており、これにより、断熱箱１６内が
徐々に減圧され、所定値まで減圧されると、断熱箱１６
の上部空間と貯蔵タンク１１の上部空間との差圧により
貯蔵タンク１１内のＬＮＧ５が両パイプ１８，１９を介
して断熱箱１６内に少し吸い上げられる（図１１参照。
この図１１において、取り出しパイプ１８内のＬＮＧ５
を斜線で表わす。以下、同じ）。そして、ついには断熱
箱１６内に吸い上げられたＬＮＧ５中に上記冷端部１２
ａが埋没するようになる（図１２参照。この図１２に示
すように、断熱箱１６内のＬＮＧ５中に上記冷端部１２
ａが埋没するとき、貯蔵タンク１１内のＬＮＧ５の液位
が上記液面Ａでの液位と同じになるように、貯蔵タンク
１１へのＬＮＧ５の供給量が設定されている）と、上記
冷端部１２ａの冷熱で断熱箱１６内の気化ガスを冷却し
て液化することができなくなる。これにより、貯蔵タン
ク１１のＬＮＧ５の液位が上下動しなくなり、所望の液
位（ＬＮＧ５を容器１内にその内容積の９０％収容した
ときの液位）に設定される。

【００３８】この設定ののち、貯蔵タンク１１内でＬＮ
Ｇ５が気化してその液位が低下すると、取り出しパイプ
１８の他端開口１８ａが貯蔵タンク１１内のＬＮＧ５の
液面から離間するとともに、断熱箱１６内のＬＮＧ５の
液位も低下し、このＬＮＧ５中に埋没していた上記冷端
部１２ａが外部に露呈する。そして、取り出しパイプ１
８を通って断熱箱１６内に流入する気化ガスを上記冷端
部１２ａの冷熱で冷却，液化して断熱箱１６内に溜める
とともに、戻しパイプ１９を通して貯蔵タンク１１内の
ＬＮＧ５に戻す。これにより、貯蔵タンク１１および断
熱箱１６内のＬＮＧ５の液位が上昇して上記所望の液位
に戻るとともに、上記冷端部６ａが断熱箱１６内のＬＮ
Ｇ５中に埋没して貯蔵タンク１１および断熱箱１６内の
ＬＮＧ５の液位の上昇が止まる。このようにして、貯蔵
タンク１１内のＬＮＧ５の液位を上記所望の液位に保持
することができる。

【００３９】上記のように、この実施の形態でも、上記
実施の形態と同様の作用・効果を奏する。

【００４０】図１３は本発明の貯蔵タンク装置のさらに
他の実施の形態を示している。この実施の形態では、貯
蔵タンク１１の下端部（貯蔵タンク１１の設置面の近
傍）に液化手段２０と、加圧手段２２を設けた断熱貯蔵
箱２１とが配設されている。上記液化手段２０は、上記
両実施の形態で用いた液化手段１５と同様の構造であ
り、断熱箱２５と、この断熱箱２５の側壁に設けたパル
スチューブ冷凍機２６と、上記断熱箱２５もしくはパル
スチューブ冷凍機２６に取り付けられた温度検出器（図
示せず）とからなっている。これら液化手段２０，断熱
貯蔵箱２１等は、貯蔵タンク１１もしくは他の部材に固
定されている。

【００４１】上記断熱貯蔵箱２１の上部空間は液化手段
２０の断熱箱２５の下部のＬＮＧ５に開閉弁２７ａ付き
連結パイプ２７を介して連通しており、開閉弁２７ａの
開弁時には、液化手段２０の断熱箱２５の下部に溜まる
ＬＮＧ５が連結パイプ２７を通って断熱貯蔵箱２１の上
部空間に流入してくる。また、加圧手段２２は、上記断
熱貯蔵箱２１の底壁と天井壁とを接続する接続パイプ２
８に、底壁側から順にヒータ等の加熱手段２９と開閉弁
３０とを設けたもので構成されている。そして、断熱貯
蔵箱２１内を加圧する場合には、開閉弁３０を開弁し、
断熱貯蔵箱２１の下部に溜まるＬＮＧ５を加熱手段２９
で加熱してガス化したのち断熱貯蔵箱２１の上部空間に
供給し、この上部空間の内圧を高めることを行う。

【００４２】取り出しパイプ３１は、その一端開口が断
熱箱２５の上部空間に連通し、他端部が貯蔵タンク１１
の周壁２の側壁部分２ａの外側壁４ａを貫通して内側壁
３ａに開口している。そして、取り出しパイプ３１の他
端開口（ガス取り出し口）３１ａの位置が、ＬＮＧ５を
貯蔵タンク１１内にその内容積の９０％収容したとき
の、ＬＮＧ５の液面Ａと面一になるように、もしくはＬ
ＮＧ５の液面Ａで塞がれるように、位置決めされてい
る。

【００４３】一方、戻しパイプ３２は、断熱貯蔵箱２１
の底壁からＬ字状に延びたのち上向きに延びており、そ
の一端開口が断熱貯蔵箱２１の下部のＬＮＧ５に連通し
ている。また、戻しパイプ３２の他端部が貯蔵タンク１
１の周壁２の側壁部分２ａの外側壁４ａを貫通して内側
壁３ａに開口しており、その他端開口３２ａの位置が取
り出しパイプ３１の他端開口３１ａの上側に位置決めさ
れている。また、この戻しパイプ３２には、開閉弁３２
ｂが取り付けられている。それ以外の部分は図９に示す
実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付
している。

【００４４】上記構成において、ＬＮＧ５を貯蔵タンク
１１内にその外部から供給し、ＬＮＧ５が貯蔵タンク１
１内にその内容積の９０％収容されるようにする。ＬＮ
Ｇ５が上記９０％収容されるまでは、貯蔵タンク１１内
でＬＮＧ５が蒸発して生成された気化ガスは、取り出し
パイプ３１を通って断熱箱２５内に流入し、ここでパル
スチューブ冷凍機２６の冷端部２６ａの冷熱で冷却され
て液化したのち、断熱箱２５の下部に溜められる。

【００４５】つぎに、ＬＮＧ５が上記９０％収容された
状態で、開閉弁２７ａを開弁し、開閉弁３０，３２ｂを
閉弁すると、断熱箱２５の下部のＬＮＧ５は重力落下に
より接続パイプ２７を通って断熱貯蔵箱２１内に流入し
断熱貯蔵箱２１の下部に溜まる。つぎに、開閉弁２７ａ
を閉弁し、開閉弁３０，３２ｂを開弁すると、加圧手段
２２が作動して断熱貯蔵箱２１の内圧が高まり、その内
圧が、ＬＮＧ５を戻しパイプ３２の他端開口３２ａにま
で押し上げることのできる圧力に到達すると、ＬＮＧ５
が戻しパイプ３２を通って貯蔵タンク１１の上部空間に
送られ、貯蔵タンク１１内のＬＮＧ５に戻される。

【００４６】上記のように、この実施の形態でも、上記
両実施の形態と同様の作用・効果を奏する。しかも、貯
蔵タンク１１の設置面の近傍に液化手段２０と、加圧手
段２２を設けた断熱貯蔵箱２１とが配設されているた
め、貯蔵タンク１１の設置面にいながらメンテナンスを
行うことができ、メンテナンスが非常に楽になる。

【００４７】図１４は本発明の貯蔵タンク装置のさらに
他の実施の形態を示している。この実施の形態では、断
熱箱１６の底壁から大径パイプ３５を垂下している。こ
の大径パイプ３５は、貯蔵タンク１１の上部空間に溜ま
る気化ガスを取り出して断熱箱１６に送る（この断熱箱
１６の下部にＬＮＧ５が溜まっている場合には、このＬ
ＮＧ５を気泡となって通したのち断熱箱１６の上部空間
に送る）とともに、断熱箱１６内のパルスチューブ冷凍
機１２の冷端部１２ａの冷熱で冷却，液化されたＬＮＧ
５を貯蔵タンク１１内のＬＮＧ５に戻す大径パイプであ
り、その一端開口は断熱箱１６の底壁に開口している。

【００４８】また、上記大径パイプ３５の他端部は貯蔵
タンク１１の周壁２の天井壁部分２ｂを貫通して貯蔵タ
ンク１１の上部空間に突入しており、その他端開口（ガ
ス取り出し口）３５ａの位置が、ＬＮＧ５を貯蔵タンク
１１内にその内容積の９０％収容したときの、ＬＮＧ５
の液面Ａと面一になるように、もしくはＬＮＧ５の液面
Ａで塞がれるように位置決めされている。すなわち、上
記大径パイプ３５は、図３に示す実施の形態における、
取り出しパイプ１３と戻しパイプ１４とを兼用したもの
である。それ以外の部分は図３に示す実施の形態と同様
であり、同様の部分には同じ符号を付している。また、
この実施の形態でも、図３に示す実施の形態と同様の作
用・効果を奏する。しかも、１本の大径パイプ３５だけ
でよく、構造が簡素化する。

【００４９】なお、図３，図９，図１３および図１４に
示す実施の形態では、断熱箱１６を載置する載置台１５
ａを貯蔵タンク１１に取り付けているが、これに限定す
るものではなく、他の部材に取り付けてもよい。また、
パルスチューブ冷凍機１２，２６の冷端部１２ａ，２６
ａを断熱箱１６，２５の内部に配設しているが、断熱箱
１６，２５の周壁の内部や断熱箱１６，２５の外部に配
設してもよい。この場合には、上記冷端部１２ａ，２６
ａに接続する熱交換器７等を断熱箱１６，２５の内部に
配設したり、断熱箱１６，２５の周壁の内周面に露呈さ
せたりすることを行う。また、貯蔵タンク１１は燃料タ
ンクであってもよく、貯蔵タンク１１の大きさ，形状等
は、特に限定されるものではない。また、貯蔵タンク１
１は、液化室で製造した液化ガスを液化室とは別の貯留
室に溜めるタイプの液化ガス製造装置の上記貯留室であ
ってもよいし、液化ガス貯蔵装置の貯留室であってもよ
い。

【００５０】また、図１３に示す実施の形態において、
戻しパイプ３２を貯蔵タンク１１の底壁から貯蔵タンク
１１内に突入させ、これにより、断熱貯蔵箱２１の下部
に溜まるＬＮＧ５を貯蔵タンク１１内のＬＮＧ５中に戻
すようにしてもよい。また、連結パイプ２７を取り除
き、液化手段２０と断熱貯蔵箱２１とを１つの断熱箱等
の内部に設けるようにしてもよい。この場合には、取り
出しパイプ３１に開閉弁２７ａを取り付けることを行
う。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１および第２
の液位制御装置によれば、従来例のような複雑な制御シ
ステムを必要とせず、設備が簡略化し、設備コストが低
減される。

【００５２】本発明の第１の液位制御装置において、上
記所望の液位に対応する上記液化室の部分に冷却手段の
冷熱発生部を配設している場合には、液化室内のガスを
液化室外に取り出す取り出し路や、この取り出し路で取
り出したガスを液化して液化室内に戻す戻し路を設ける
必要がなく、構造が簡素化する。一方、本発明の第２の
液位制御装置において、上記所望の液位に対応する上記
貯留室の部分に冷却手段の冷熱発生部を配設している場
合にも、本発明の第１の液位制御装置と同様の作用・効
果を奏する。

【００５３】本発明の第１の液位制御装置において、上
記液化室内のガスを液化室外に取り出す取り出し路と、
上記取り出し路で取り出したガスを冷却手段により得ら
れる冷熱で液化する液化手段と、上記液化手段で液化し
た液化ガスを液化室内に戻す戻し路とを備え、上記所望
の液位に対応する上記液化室の部分に上記取り出し路の
ガス取り出し口を配設している場合には、上記冷却手段
や液化手段を液化室外に設けているため、これらのメン
テナンスが容易になる。一方、本発明の第２の液位制御
装置において、上記貯留室内の気相部のガスを貯留室外
に取り出す取り出し路と、上記取り出し路で取り出した
ガスを冷却手段により得られる冷熱で液化する液化手段
と、上記液化手段で液化した液化ガスを貯留室内に戻す
戻し路とを備え、上記所望の液位に対応する上記貯留室
の部分に上記取り出し路のガス取り出し口を配設してい
る場合にも、本発明の第１の液位制御装置と同様の作用
・効果を奏する。

【００５４】また、本発明の第１の液位制御装置におい
て、上記所望の液位が、液化ガスが液化室内にその内容
積の９０％溜まったときの液位である場合には、この液
位に液化ガスの液位を保持することができる。一方、本
発明の第２の液位制御装置において、上記所望の液位
が、液化ガスが貯留室内にその内容積の９０％溜まった
ときの液位である場合にも、本発明の第１の液位制御装
置と同様の作用・効果を奏する。なお、高圧ガス保安法
では、貯蔵タンク内への液体の充填は最大９０％までで
ある、と規定されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液位制御装置の一実施の形態を示す説
明図である。

【図２】上記液位制御装置の要部の説明図である。

【図３】本発明の液位制御装置の他の実施の形態を示す
説明図である。

【図４】載置台の説明図である。

【図５】液化手段の作用を示す説明図である。

【図６】上記液化手段の作用を示す説明図である。

【図７】上記液化手段の作用を示す説明図である。

【図８】上記液化手段の作用を示す説明図である。

【図９】本発明の液位制御装置のさらに他の実施の形態
を示す説明図である。

【図１０】液化手段の作用を示す説明図である。

【図１１】上記液化手段の作用を示す説明図である。

【図１２】上記液化手段の作用を示す説明図である。

【図１３】本発明の貯蔵タンク装置のさらに他の実施の
形態を示す説明図である。

【図１４】本発明の貯蔵タンク装置のさらに他の実施の
形態を示す説明図である。

【図１５】従来例を示す説明図である。

【図１６】他の従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１容器５ＬＮＧ６パルスチューブ冷凍機７熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高木直子大阪府堺市築港新町２丁６番地40 エア・ウォーター株式会社堺工場内Ｆターム(参考） 3E070 AA03 AB32 CA03 CB03 CC07 DA01 EA04 QA05 RA02 RA30 3E073 AA01 BB00 DA02 5H309 BB11 BB12 CC09 DD02 EE04 FF13 FF20 GG04 KK08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液化室と、この液化室にガスを供給する
供給手段と、この供給手段により上記液化室内に供給さ
れたガスをその液化温度以下に冷却して液化しこの液化
ガスを上記液化室内に溜める冷却手段とを備え、上記液
化室内に溜まる液化ガスの液位を所望の液位に保持する
ように、上記所望の液位に対応する上記液化室の部分に
上記冷却手段を配設したことを特徴とする液位制御装
置。
【請求項２】上記所望の液位に対応する上記液化室の
部分に冷却手段の冷熱発生部を配設している請求項１記
載の液位制御装置。
【請求項３】上記液化室内のガスを液化室外に取り出
す取り出し路と、上記取り出し路で取り出したガスを冷
却手段により得られる冷熱で液化する液化手段と、上記
液化手段で液化した液化ガスを液化室内に戻す戻し路と
を備え、上記所望の液位に対応する上記液化室の部分に
上記取り出し路のガス取り出し口を配設している請求項
１記載の液位制御装置。
【請求項４】上記所望の液位が、液化ガスが液化室内
にその内容積の９０％溜まったときの液位である請求項
１〜３のいずれか一項に記載の液位制御装置。
【請求項５】外部から供給される液化ガスを溜める貯
留室と、この貯留室内の液化ガスが気化して溜まる気相
部のガスをその液化温度以下に冷却して液化し上記液化
ガス中に戻す冷却手段とを備え、上記貯留室内に溜まる
液化ガスの液位を所望の液位に保持するように、上記所
望の液位に対応する上記貯留室の部分に上記冷却手段を
配設したことを特徴とする液位制御装置。
【請求項６】上記所望の液位に対応する上記貯留室の
部分に冷却手段の冷熱発生部を配設している請求項５記
載の液位制御装置。
【請求項７】上記貯留室内の気相部のガスを貯留室外
に取り出す取り出し路と、上記取り出し路で取り出した
ガスを冷却手段により得られる冷熱で液化する液化手段
と、上記液化手段で液化した液化ガスを貯留室内に戻す
戻し路とを備え、上記所望の液位に対応する上記貯留室
の部分に上記取り出し路のガス取り出し口を配設してい
る請求項５記載の液位制御装置。
【請求項８】上記所望の液位が、液化ガスが貯留室内
にその内容積の９０％溜まったときの液位である請求項
５〜７のいずれか一項に記載の液位制御装置。
【請求項９】上記冷却手段の冷熱源として、液化ガス
の液化温度よりも低い流体を使用している請求項１〜８
のいずれか一項に記載の液位制御装置。
【請求項１０】上記冷却手段の冷熱源として冷凍機を
使用している請求項１〜８のいずれか一項に記載の液位
制御装置。
【請求項１１】上記冷凍機がパルスチューブ冷凍機で
ある請求項１０記載の液位制御装置。