JP5634733B2 - Liquefied gas distributor - Google Patents
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Description
本発明は、低温の液化ガスを少量ずつ取り出すことのできる液化ガス分配装置に関するものである。 The present invention relates to a liquefied gas distribution device capable of taking out low-temperature liquefied gas little by little.
従来、工業や産業分野において、可搬式極低温密閉容器やコールドエバポレーター等に貯蔵されている液化ガスを、効率良く、デュワー容器やデュワー瓶等の保温式開放容器に、取り出す場合は、例えば特許文献１，２に示すような気液分離器が使用されている。 Conventionally, in the industrial and industrial fields, when the liquefied gas stored in a portable cryogenic sealed container, a cold evaporator or the like is efficiently taken out into a heat insulating open container such as a Dewar container or a Dewar bottle, for example, patent document Gas-liquid separators as shown in Figs.
これら液化ガス用の気液分離器は、一般に、外筒と内筒からなる二重構造を有し、上記密閉容器から供給された液化ガスを、液化ガス導入管等を通じて上記内筒の天井部からその内部に導入し、この内筒の内部を縦方向に通過させてガスを底面等に衝突させ、この衝突により気化したガスを上記外筒の上部空間に集めて、この外筒に設けられた排気口等から外部に放出するとともに、上記内筒の底部から流下した液状の液化ガスを、上記外筒の底部に一旦貯留し、この外筒の底部に設けられた液化ガス導出管等を通じて、デュワー瓶等の保温式開放容器に取り出す。 These gas-liquid separators for liquefied gas generally have a double structure consisting of an outer cylinder and an inner cylinder, and the liquefied gas supplied from the sealed container is passed through the liquefied gas introduction pipe or the like to the ceiling portion of the inner cylinder. The gas is caused to collide with the bottom surface etc. by passing through the inside of the inner cylinder in the vertical direction, and the gas vaporized by this collision is collected in the upper space of the outer cylinder, and is provided in the outer cylinder. The liquid liquefied gas discharged from the exhaust port or the like and flowing down from the bottom of the inner cylinder is temporarily stored in the bottom of the outer cylinder, and then passed through a liquefied gas outlet pipe or the like provided at the bottom of the outer cylinder. Take out into a warm open container such as a dewar.
ところで、液化ガスは、近年、工業や学術分野以外にも、料理（調理）や美容，医療等の分野において利用される機会が増えてきている。例えば、料理の分野においては、ジェラートやシャーベット等の冷菓の調理や、フランス料理等の調理などに、液化ガスを少量ずつ取り出して用いる例がある。また、美容・医療等の分野においては、痩身や美容整形、あるいは皮膚病の治療等に使用される場合がある。このような利用においては、低温の液化ガスの１回あたりの使用量が、工業分野等に比べて極めて少量（数十〜数百ｍｌ）で、その利用頻度もまちまちであるという特色がある。 By the way, in recent years, liquefied gas has been increasingly used in fields such as cooking (cooking), beauty, and medicine in addition to the industrial and academic fields. For example, in the field of cooking, there are examples in which liquefied gas is taken out and used little by little for cooking frozen desserts such as gelato and sherbet or cooking for French cuisine. In the fields of beauty and medical care, it may be used for slimming, cosmetic surgery, or treatment of skin diseases. In such use, the amount of low-temperature liquefied gas used per time is very small (several tens to several hundred ml) compared to the industrial field, and the use frequency varies.
また、液化ガスを密閉容器等から開放容器に移し換える際に使用する気液分離器は、先に述べたような構造の大型の汎用品しか市販されておらず、上記のような少量の利用においても、このような汎用品が用いられる。 In addition, the gas-liquid separator used when transferring the liquefied gas from an airtight container or the like to an open container is only available on a large-scale general-purpose product with the structure as described above, and it is used in a small amount as described above. Such general-purpose products are also used.
しかしながら、上記のような工業等以外の分野で、液化ガスを少量ずつ取り出して利用しようとする場合、上記汎用的な気液分離器が、一回の操作で大量（約１０Ｌ以上）の液化ガスを取り出すことを前提に設計されているため、所要の少量の液化ガスを抜き出すまでに、この気液分離器で気化してロスするガスが多く、その少ない必要量に対して多くの無駄なガス消費が生じるという問題があった。また、気液分離器が冷えきって液化ガスが出液するまでにある程度時間がかかるため、出液まで時間がかかるとともにそのロスも増大してしまうという問題もある。 However, when the liquefied gas is taken out and used little by little in the fields other than the industry as described above, the general-purpose gas-liquid separator is a large amount (about 10 L or more) of liquefied gas in one operation. Since it is designed on the assumption that the gas is taken out, there is a lot of gas that is vaporized and lost by this gas-liquid separator before extracting the required small amount of liquefied gas. There was a problem of consumption. In addition, since it takes some time for the gas-liquid separator to cool down and the liquefied gas to come out, there is a problem that it takes time until the liquid comes out and the loss increases.
そこで、上記液化ガスのロスを減らして出液を早めるために、上記気液分離器を小形化して熱容量を減らす手段が考えられる。しかしながら、上記特許文献１，２に記載されているような、汎用的な気液分離器は、この気液分離器内（外筒内）に液溜まりを作ることで、液状の液化ガスと気化したガスとを分離しているため、ある程度の容量が必要とされる。そのため、このような構成の液化ガス用気液分離器をそのままの形で小形化するのは困難である。
Therefore, in order to reduce the loss of the liquefied gas and expedite the liquid discharge, means for reducing the heat capacity by reducing the size of the gas-liquid separator can be considered. However, the general-purpose gas-liquid separator as described in the above-mentioned
また、上記液化ガスのロスを減らすために、気液分離器を使用せず、上記密閉容器等に繋がるパイプ等から、開放容器に直に液化ガスを取り出す方法も考えられる。しかしながら、この方法では、上記パイプ等の中で一部の液化ガスが気化するため、この気化により液化ガス全体の流速が増し、開放容器内に既に溜まっている液化ガスを吹き上げてしまったり、液化ガスが霧状となって気化してしまったりする現象が起こり、効率良く液化ガスを貯めることができない。しかも、気化したガスが白煙として吹き上げられるため、この開放容器内の液位を視認することが難しく、液位を確認するために供給を途中で何度も止める必要が生じるため、逆に時間がかかってしまうこともある。 In order to reduce the loss of the liquefied gas, a method of taking out the liquefied gas directly from the pipe connected to the hermetic container or the like directly into the open container without using a gas-liquid separator is also conceivable. However, in this method, a part of the liquefied gas is vaporized in the pipe or the like, and this vaporization increases the flow rate of the entire liquefied gas, and the liquefied gas already accumulated in the open container is blown up or liquefied. A phenomenon occurs in which the gas is vaporized and vaporizes, and the liquefied gas cannot be stored efficiently. Moreover, since the vaporized gas is blown up as white smoke, it is difficult to visually check the liquid level in the open container, and it is necessary to stop the supply several times in the middle to check the liquid level. Sometimes it takes.
特に、料理人や医療従事者等、液化ガスの取扱いに慣れていない人が操作する際は、その不慣れのために、供給し過ぎて液化ガスを溢れさせてしまうおそれもあり、液化ガスは取扱いが難しいというイメージと相俟って、その改善が望まれている。 In particular, when a person who is not used to handling liquefied gas, such as a chef or medical worker, operates it, there is a possibility that the liquefied gas may overflow due to oversupply, and the liquefied gas is handled. In combination with the image that is difficult, improvement is desired.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、誰でも簡単かつ安全に、少量の液化ガスを無駄なく取り出すことのできる液化ガス分配装置の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquefied gas distribution apparatus that allows anyone to easily and safely take out a small amount of liquefied gas without waste.
上記の目的を達成するため、本発明の液化ガス分配装置は、密閉容器に貯留された低温の液化ガスを、液化ガス注出管を通じて気液分離器に導き、気化ガスを大気に放出して、液化ガスを開放容器に所定量供給する液化ガス分配装置であって、上記気液分離器が、それ自体有天筒状で、その上部に上記液化ガス注出管挿入用の貫通穴を有し、上記液化ガス注出管の先端部が、上記貫通穴から挿入されて気液分離器内に配置され、この先端部に、上記液化ガスを気液分離器の内壁面に向かって吐出するガス吐出口が形成され、上記有天筒状の気液分離器の底部開口が、液化ガス供給用の供給口と上記気化ガスの放出口となっており、上記有天筒状の気液分離器の天井部の縁部近傍で、かつ、この天井部の周方向等配となる位置に、複数の液化ガス排気用貫通孔が形成されているという構成をとる。 In order to achieve the above object, the liquefied gas distribution apparatus of the present invention introduces the low-temperature liquefied gas stored in the sealed container to the gas-liquid separator through the liquefied gas discharge pipe, and releases the vaporized gas to the atmosphere. A liquefied gas distribution apparatus for supplying a predetermined amount of liquefied gas to an open container, wherein the gas-liquid separator is itself a cylindrical tube and has a through-hole for inserting the liquefied gas outlet pipe above it. The distal end portion of the liquefied gas discharge pipe is inserted from the through hole and disposed in the gas-liquid separator, and the liquefied gas is discharged toward the distal end portion toward the inner wall surface of the gas-liquid separator. gas discharge port is formed, the bottom opening of the closed Tezutsu shaped gas-liquid separator, has a supply port and the discharge port of the vaporized gas of the liquefied gas supply, the chromatic Tezutsu shaped gas-liquid separation Near the edge of the ceiling of the vessel and at a position that is equidistant in the circumferential direction of the ceiling. A configuration that exhaust through holes are formed.
すなわち、本発明者らは、従来の液化ガスの気液分離器において、液化ガスの液溜まりを作るための外筒が、この気液分離器の熱容量の大半を占めていることに鑑み、その内筒に着目した。その結果、従来の気液分離器は、液化ガスを内筒の天井部（頂部）から縦方向に導入して内筒の底部から抜く構成を採用しているため、この内筒内における液化ガスの流速の低下が不充分であることを突き止めた。そして、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ね、液化ガスを内筒の中に導入する配管の導入位置とその形状等を適切に設計し、上記液化ガスをこの内筒内で略水平方向に吐出させて内壁面に衝突させることにより、上記外筒を使用せず、この内筒だけで液化ガスの流速を充分に低下させることができることを見出し、本発明に到達した。 That is, in view of the fact that in the conventional gas-liquid separator for liquefied gas, the outer cylinder for making a liquid gas reservoir occupies most of the heat capacity of the gas-liquid separator. Focused on the inner cylinder. As a result, the conventional gas-liquid separator employs a configuration in which the liquefied gas is introduced from the ceiling (top) of the inner cylinder in the vertical direction and extracted from the bottom of the inner cylinder. It was found that the decrease in the flow rate was insufficient. Then, the present inventors have intensively studied in order to solve the above-mentioned problems, and appropriately design the introduction position and shape of the pipe for introducing the liquefied gas into the inner cylinder, and the liquefied gas is supplied to the inner cylinder. It was found that the flow rate of the liquefied gas can be sufficiently reduced by using only the inner cylinder without using the outer cylinder by causing the inner cylinder to discharge in a substantially horizontal direction and colliding with the inner wall surface. .
本発明の液化ガス分配装置は、気液分離器を有天筒状体のみで構成されており、ここに液化ガス注出管の先端部が、上記有天筒状体の貫通穴を通って内部に挿入され、この先端部に、上記液化ガスを気液分離器の内壁面に向かって吐出するガス吐出口が設けられている。そのため、上記ガス吐出口から吐出された液化ガスが、気液分離器の内壁面に直接当たり、少量の液化ガスによって、気液分離器自身の温度が素早く低下する。このことにより、上記気液分離器との接触（温度）に起因する液化ガスのロスを抑えることができる。 In the liquefied gas distribution device of the present invention, the gas-liquid separator is composed only of the celestial cylindrical body, and the tip of the liquefied gas outlet pipe passes through the through hole of the celestial cylindrical body. A gas discharge port that is inserted inside and discharges the liquefied gas toward the inner wall surface of the gas-liquid separator is provided at the tip. Therefore, the liquefied gas discharged from the gas discharge port directly hits the inner wall surface of the gas-liquid separator, and the temperature of the gas-liquid separator itself is quickly lowered by a small amount of liquefied gas. Thereby, the loss of the liquefied gas resulting from the contact (temperature) with the gas-liquid separator can be suppressed.
さらに、この液化ガス分配装置は、液化ガスの流速が充分に下がるため、上記底部の供給口から液化ガスや気化したガスが、勢いよく吹き出すことがない。また、この液化ガスを受けた開放容器の中で発生する白煙を巻き揚げることが少なく、その開放容器中の液位（液量）の確認も容易である。しかも、上記有天筒状の気液分離器の天井部の縁部近傍で、かつ、この天井部の周方向等配となる位置に、複数の液化ガス排気用貫通孔が形成されているため、液化ガスがこの貫通孔から上方向に放出され、この放出された液化ガスにより、気液分離器が外側から冷却される。これにより、この気液分離器の温度がより素早く低下し、気化によるロスが低減され、気液分離器からの液化ガスの出液が早くなるとともに、この液化ガス排気用貫通孔から排出された低温の液化ガスが、気液分離器の外側で気化してその外側面に沿ってカーテン状に下降し、開放容器から立ち上る白煙を押さえこみ、開放容器内側の液面の視認性を向上させる。 Further, in this liquefied gas distribution device, the flow rate of the liquefied gas is sufficiently lowered, so that the liquefied gas or the vaporized gas does not blow out from the bottom supply port vigorously. In addition, the white smoke generated in the open container that has received the liquefied gas is rarely rolled up, and the liquid level (liquid amount) in the open container can be easily confirmed. In addition, a plurality of through holes for liquefied gas exhaust are formed in the vicinity of the edge of the ceiling portion of the above-described celestial cylindrical gas-liquid separator and at positions that are equally spaced in the circumferential direction of the ceiling portion. The liquefied gas is discharged upward from the through hole, and the gas-liquid separator is cooled from the outside by the discharged liquefied gas. As a result, the temperature of the gas-liquid separator decreases more quickly, loss due to vaporization is reduced, liquefied gas from the gas-liquid separator is discharged faster, and discharged from the liquefied gas exhaust through-hole. The low-temperature liquefied gas is vaporized outside the gas-liquid separator and descends like a curtain along the outer surface, suppressing white smoke rising from the open container, and improving the visibility of the liquid level inside the open container .
そして、上記ガス吐出口の形成位置が、上記有天筒状の気液分離器の円筒部の中心付近に位置決めされ、上記ガス吐出口が、液化ガスを略水平方向に吐出して気液分離器の内壁面に当てるように設けられているものは、上記液化ガスが、気液分離器の内壁面（円筒部の内周面）に当たった後、周方向に沿って均一に分散される。そのため、この気液分離器下部の供給口から流下する液化ガスの広がり（流束の直径）を小さくすることができる。 The formation position of the gas discharge port is positioned in the vicinity of the center of the cylindrical portion of the gas-liquid separator with the dome-shaped cylinder, and the gas discharge port discharges the liquefied gas in a substantially horizontal direction to perform gas-liquid separation. As for what is provided so that it may touch the inner wall surface of a vessel, after the said liquefied gas hits the inner wall surface (inner peripheral surface of a cylindrical part) of a gas-liquid separator, it is disperse | distributed uniformly along the circumferential direction . Therefore, the spread (flux diameter) of the liquefied gas flowing down from the supply port below the gas-liquid separator can be reduced.
また、上記ガス吐出口が複数個形成され、各ガス吐出口は、上記液化ガス注出管先端部の管路方向中心軸に対して、水平方向に等配になる位置に形成されているものは、周方向異なる方向に吐出された各液化ガスの流れが、上記円筒部の壁面に沿って流れて互いに衝突することになる。そのため、これらの液化ガスの流れが互いに相殺され、上記ガス吐出口から吐出された液化ガスの勢いを、より抑えることができる。 A plurality of the gas discharge ports are formed, and each gas discharge port is formed at a position that is evenly distributed in the horizontal direction with respect to the central axis in the pipe direction of the liquefied gas discharge pipe tip. In this case, the flows of the liquefied gases discharged in different circumferential directions flow along the wall surface of the cylindrical portion and collide with each other. Therefore, these liquefied gas flows cancel each other, and the momentum of the liquefied gas discharged from the gas discharge port can be further suppressed.
また、上記液化ガス分配装置が基台に設けられ、この基台から立設されて垂直方向の軸中心に回転自在に設けられた第１の軸体と、この第１の軸体から水平方向に延設され、その先端に配設された計量カップを水平方向の軸中心に回転自在に支持する第２の軸体と、を備えるものは、液化ガスの供給作業がより簡単になる。また、液化ガスの供給作業の自動化か可能になるとともに、液化ガスの取扱いに慣れていない人が操作する場合でも、取り出し量の制御が容易になり、液化ガスは取扱いが難しいというイメージを払拭できる。 Further, the liquefied gas distribution device is provided on a base, a first shaft body which is erected from the base and is rotatable about a vertical axis, and a horizontal direction from the first shaft body. And the second shaft body that rotatably supports the measuring cup disposed at the tip of the measuring cup so as to be rotatable about the horizontal axis, the liquefied gas supply operation becomes easier. In addition, it is possible to automate the operation of supplying liquefied gas, and even when a person who is not used to handling liquefied gas operates it, the amount of extraction can be easily controlled, and the image that liquefied gas is difficult to handle can be wiped out. .
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。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態における液化ガス分配装置は、図１のように、密閉式の極低温容器Ｔに貯蔵された液化ガス（液体窒素：ＬＮ2）を、少量ずつ小型の開放容器（デュワー瓶Ｄ）に分配して取り出すのに用いられる装置であり、装置の基台となる箱状のハウジング１０の上面（作業台）の左側には、上記液化ガス注出管２の先端部２ａと、有天円筒状の気液分離器１とからなる液体窒素供給部１１が形成され、この気液分離器１の真下に載置台３が設けられている。また、その右側には、第１シャフト４，第２シャフト５，計量カップ６およびモータＭ２からなる液体窒素計量部１２が形成されている。なお、上記ハウジング１０内には、上記第１シャフト４を回転させるＭ１と、制御部１３、上記極低温容器Ｔから延びる液化ガス注出管２の一部等が配設されている。
As shown in FIG. 1, the liquefied gas distribution apparatus according to the present embodiment is configured such that the liquefied gas (liquid nitrogen: LN 2 ) stored in the sealed cryogenic container T is gradually added to a small open container (Dewar bottle D). A device used for distributing and taking out, on the left side of the upper surface (work table) of a box-shaped
上記液体窒素供給部１１について、より詳しく説明すると、この液体窒素供給部１１は、図２（参考の形態）のように、液化ガス注出管２の先端部２ａと、この先端部２ａを覆う有天筒状の気液分離器１とで構成されている。
The liquid
上記液化ガス注出管２の先端部２ａは、極低温容器Ｔから延びる液化ガス注出管２の末端（ガス吐出側）とその近傍を、折り曲げて水平に形成したものであり、上記液化ガス注出管２のその他の部位と同様、液体窒素等の極低温に耐えることのできるステンレススチール等を用いて構成されている。
The
そして、先端部２ａの先端開口は、上記と同じステンレススチール等からなる蓋部材により閉じられており、図２（ｂ）示すように、液体窒素を吐出するためのガス吐出口２ｂ，２ｂが、この先端部２ａの管路方向中心軸（一点鎖線）に対して、水平方向に等配になる位置（本実施形態においては、この管路方向中心軸を挟んで水平に対向する位置）の管路側面に、それぞれ１個ずつ、合計２個形成されている。なお、これらガス吐出口２ｂ，２ｂは、上記中心軸を挟んだ対称位置に同形状（開口形状が全く同じ）に形成されており、この例では、図２（ｃ）に示すように、角の丸い長方形状である。
And the front-end | tip opening of the front-end | tip
また、上記先端部２ａを覆う気液分離器１は、それ自身、底部が下に向けて開口する有天筒状体であり、上面を構成する天井部１ａと、側面を構成する円筒部１ｂとは、上記液化ガス注出管２と同様、極低温に耐えるステンレススチール等を用いて形成され、その下面の底部開口は、上記開放容器等に液体窒素を供給するための供給口１ｃと、気化したガスの放出口を兼用する。この円筒部１ｂには、図２（ａ）に示すように、その天井部１ａ寄りの位置に、貫通穴（液化ガス注出管挿入口１ｄ）が設けられており、この挿入口１ｄから上記液化ガス注出管２の先端部２ａが挿通されている。なお、この参考の形態（図２）の気液分離器１では、図５に示すような、天井部１ａの液化ガス排気用貫通孔（１ｅ）が設けられていない。
Further, the gas-
そして、上記先端部２ａと気液分離器１との位置関係は、図２（ｂ）のように、先端部２ａの側部に設けられたガス吐出口２ｂ，２ｂが、上記気液分離器１の円筒部１ｂの中心付近にくるように配置されており、この状態で、上記気液分離器１が先端部２ａに固定されている。なお、これら気液分離器１と液化ガス注出管２の先端部２ａとの固定は、溶接や接着等、極低温でもこれらの間の気密性が損なわれない方法で行うことが望ましい。また、気液分離器１および液化ガス注出管２を構成する材料としては、上記ステンレスの他、他の金属や樹脂等でもよい。しかしながら、使用する極低温に耐えうるものでなくてはならない。
The positional relationship between the
つぎに、本実施形態における液化ガス分配装置を用いた液体窒素の供給方法について説明する。 Next, a method for supplying liquid nitrogen using the liquefied gas distribution apparatus in the present embodiment will be described.
上記液化ガス分配装置において、開放容器中の液量を目視で確認しながら、少量の液体窒素を注出する場合は、まず、図１に示すように、載置台３上に、デュワー瓶Ｄ等の開放容器を、その開口（注入口）が上記気液分離器１の真下にくるように載置する。そして、制御部１３等の配設された操作盤を操作して、電磁弁Ｖ2を開き、一次圧力調整弁ＲＶで、液体窒素の供給圧力を制御しながら、液化ガス注出管２を通じて、気液分離器１に液体窒素を導入する。
In the above liquefied gas distribution apparatus, when a small amount of liquid nitrogen is poured out while visually confirming the amount of liquid in the open container, first, as shown in FIG. The open container is placed so that its opening (injection port) is directly below the gas-
気液分離器１に導入された液体窒素は、上記先端部２ａに設けられたガス吐出口２ｂ，２ｂのそれぞれから同時に噴出し、この気液分離器１内に充満する。このとき、これらガス吐出口２ｂ，２ｂが、上記気液分離器１の円筒部１ｂの中心付近にくるように位置決めされていることから、上記ガス吐出口２ｂから吐出された液体窒素の流れ〔図２（ｂ）の２点鎖線参照〕は、最初に気液分離器１の天井部１ａ寄りの側面円筒部１ｂに衝突し、その流速が低下する。そして、上記円筒部１ｂに衝突後、左右に分かれてこの円筒部１ｂに沿って円周方向に移動した液体窒素の流れは、反対側のガス吐出口２ｂから吐出された液体窒素の流れと正面から衝突し、その勢いが互いに相殺される。
The liquid nitrogen introduced into the gas-
これにより、液体窒素の流速が充分に低下するため、上記気液分離器１の底部の供給口１ｃから、液体窒素が横に広がらないように真下に流れ落ちる。また、液体窒素の流速が充分に低いことから、この供給口１ｃで液状の液体窒素と気化した窒素ガスとがほぼ分離され、この液体窒素の流れに乗って上記デュワー瓶Ｄの注入口に向かう気化ガスの量が少ない。そのため、上記デュワー瓶Ｄの中で発生する白煙等が巻き揚げられることが少なく、そのデュワー瓶Ｄ内の液位（液量）の視認も容易となる。
As a result, the flow rate of the liquid nitrogen is sufficiently reduced, so that the liquid nitrogen flows down from the
目視により、上記デュワー瓶Ｄの中に貯留される液体窒素の量が、所望量に達したら、制御部１３等の操作盤を操作して、電磁弁Ｖ2を閉じ、液体窒素の供給を停止する。このように、液体窒素の供給を終了する際も、本実施形態における液化ガス分配装置は、先に述べたように、デュワー瓶Ｄ内の液位（液面）が視認し易いことから、余分な液体窒素を消費することなく、適量だけ取り出した時点で、供給をストップすることができる。そのため、液体窒素の取扱いに慣れていない人でも、取り出す液体窒素量の制御が容易で、誰でも簡単かつ安全に操作することができる。
When the amount of liquid nitrogen stored in the dewar bottle D reaches a desired amount by visual inspection, the operation panel such as the
また、上記液化ガス分配装置は、液体窒素計量部１２を備えているため、これを利用して、液体窒素を供給することもできる。図３は、本実施形態の液化ガス分配装置において、液体窒素計量部１２を使用する際の概略構成を示す図である。
Moreover, since the said liquefied gas distribution apparatus is provided with the liquid
上記液体窒素計量部１２の構成は、既に述べたとおりであるが、より詳しく述べると、第１シャフト４は、第２シャフト５を支承するともにこの第２シャフト５を支承した状態で、モータＭ１の駆動により、垂直方向の軸中心に回転することができるようになっている。また、第２シャフト５は、計量カップ６を水平方向の軸中心に回転自在に支持しており、モータＭ２の駆動により、上記計量カップ６内の液体窒素を容器に移し替える動作を行う。
The configuration of the liquid
この液体窒素計量部１２を使用する場合は、まず、計量カップ６が上記気液分離器１の真下にくるようにセットする。そして、気液分離器１の供給口１ｃから流れ出た液体窒素を、上記計量カップ６で受け、目視等により液体窒素の量が所定量に達したことを確認したら、上記制御部１３の操作により、液体窒素の供給を停止する。そして、モータＭ２の駆動により上記計量カップ６を回転させ、その中の液体窒素をデュワー瓶Ｄ等に注ぎ込む。さらに量が必要なときは、この操作を繰り返す。
When using this liquid
上記計量カップ６を使用する利点は、液体窒素を、上部が比較的大きく開口した計量カップ６で受けることである。そのため、上記デュワー瓶Ｄで直接受ける場合に比べ、その液量（液位）の視認性が格段に向上する。また、計量回数をカウントすることで、気液分離器１から注出された液体窒素の総量を、正確に把握することができる。さらに、液体窒素の供給の終了とともに上記モータＭ２が連動して稼働し、計量カップ６の中の液体窒素が、その下のデュワー瓶Ｄ等の開放容器に自動的に移し換えられるようにすれば、より簡単に操作することもできる。
The advantage of using the
このように、液体窒素計量部１２を利用した場合は、供給された液体窒素量を知ることが容易で、料理人や医療従事者等、液化ガスの取扱いに慣れていない人が操作する際も、必要なだけの少量の液体窒素を、無駄なく安全に取り出して利用することができる。
As described above, when the liquid
なお、上記参考の形態では、有天筒状で、かつ、その側面の円筒部１ｂの直径が上から下まで変わらないストレート形状の気液分離器１を例示したが、この気液分離器１の形状は、供給する液化ガスの種類，性状や、供給を受ける容器の形状（注入口形状）に合わせて、適宜変更することができる。例えば、図４（ａ）〔同じく、参考の形態〕のように、円筒部１ｂの上部（天井部１ａ側）より下部（供給口１ｃ側）の直径が小さい、裾窄まりの形状にすれば、この供給口１ｃから流出する液化ガスの広がりをより抑えることができ、注入口の狭い開放容器への供給がし易くなる。
In the above-described reference embodiment , the gas-
反対に、図４（ｂ）〔同じく、参考の形態〕のように、円筒部１ｂの上部（天井部１ａ側）より下部（供給口１ｃ側）の直径が大きい、裾広がりの形状とすれば、この供給口１ｃ近傍における液化ガスの流速がより低下し、液状の液化ガスと気化したガスとをさらに効果的に分離することができる。また、この液化ガスの流速の低下により、開放容器中で発生する白煙等を巻き揚げることがなく、その容器内の液位の視認もより容易となる。もちろん、外径はストレート状のまま、その内側（内径）形状のみを、裾窄まりや裾広がりとしてもよい。また、円筒部１ｂの横断面形状は、真円状に限らず、楕円状や多角形状としてもよい。
On the contrary, as shown in FIG. 4 (b) [same as a reference form] , if the diameter of the lower part (
そして、上記気液分離器１の実施形態（ベストモード）として、有天筒状の気液分離器１の天井部１ａの縁部近傍で、かつ、この天井部１ａの周方向等配となる位置に、複数の液化ガス排気用貫通孔（１ｅ）が設けられているもの（図５）を採用することができる。図５の例では、天井部１ａの中心を挟んで対向する位置に、２つの液化ガス排気用貫通孔１ｅ，１ｅが設けられている。
And as embodiment (best mode) of the said gas-
このように、液化ガス排気用貫通孔１ｅが形成されている本発明の気液分離器１では、液化ガスの一部がこの貫通孔１ｅから上方向に放出される。この液化ガス排気用貫通孔１ｅから排出された液化ガスは、低温であるため、上記気液分離器１自身を外側から冷却する（濡らす）作用がある。そのため、この気液分離器１の温度がより素早く低下し、この気液分離器１との接触（温度）に起因する液化ガスのロスを、さらに抑制することができるとともに、気液分離器１からの液化ガスの出液が早くなる。
Thus, in the gas-
さらに、先にも述べたように、この液化ガス排気用貫通孔１ｅから排出された低温の液化ガスは、上記のように気液分離器１自身を冷却するだけではなく、気液分離器１の外側で気化して、その外側面に沿ってカーテン状に下降し、上記開放容器から立ち上る白煙を押さえこみ、上昇させないようにする。これにより、開放容器内側の液面の視認性が向上する。
Further, as described above, the low-temperature liquefied gas discharged from the liquefied gas exhaust through-
なお、気液分離器１の天井部１ａを、上に盛り上がる凸状としてもよい。このようにすれば、気化したガスが上に抜けやすくなる。また、上記液化ガス排気用貫通孔１ｅは、そこを通じて排出する液化ガスで外面から気液分離器１自身を冷却することから、その沸点が液体空気（約−１９４℃）より高い液化ガス、例えば、液体酸素（沸点：−１８３℃），液体アルゴン（沸点：−１８６℃），液化天然ガス（沸点：約−１６０℃）等を使用する場合に、冷却されたガスが白煙を押さえこみ、上昇させないようにするため、有利である。
Note that the
さらに、気液分離器１を、ステンレススチール以外の、比熱の高い材料、例えば、硬質樹脂等を用いて気液分離器１を作製する場合なども、上記液化ガス排気用貫通孔１ｅを設けることが望ましい。液化ガス排気用貫通孔１ｅの直径は、供給するガス種やその他の条件により、適宜調整される。
Furthermore, when the gas-
そして、液化ガス注出管２の先端部２ａに設けるガス吐出口２ｂの形状も、先に述べた角の丸い方形状〔図２（ｃ）参照〕や、円形あるいは楕円状等の他、その中心点で対称となる形状であれば、どのような形状でもよい。また、上記先端部２ａの先端を蓋する蓋部材を使用せず、この先端部２ａの先端開口をそのままガス吐出口として使用してもよい。いずれの場合も、ガス吐出口２ｂは、上記有天筒状の気液分離器１の円筒部１ｂの中心付近にくるように位置決めされる。そして、上記液化ガス注出管２の周りに、水平方向に均等にガスを吐出できる個数設けることが望ましい。
And the shape of the
また、液化ガス注出管２は、図２のように、上記先端部２ａとその近傍が略水平となっているが、上記気液分離器１から外に出ている液化ガス注出管２の部位を、緩やかに曲がる曲線状とすれば、この部分に付着する水滴や液体空気等を、この液化ガス注出管２の根元方向に集めることができ、好適である。
Further, as shown in FIG. 2, the liquefied
さらに、上記液化ガス注出管２は、図６（ａ）〔参考の形態〕に示すように、有天筒状の気液分離器１の天井部１ａに貫通穴（液化ガス注出管挿入口１ｄ）を設け、この貫通穴から下向きに挿入するようにしてもよい。なお、この場合も、図６（ｂ）〔参考の形態〕のように、液化ガス注出管先端部２ａのガス吐出口２ｂ，２ｂは、上記気液分離器１の円筒部１ｂの中心付近にくるように配置される。また、これらガス吐出口２ｂ，２ｂは、吐出後の液化ガスが気液分離器１の内壁面（円筒部１ｂの内周面）に当たるように、その開口が円筒部１ｂの内周面に向けられている。
Further, as shown in FIG. 6 (a) [reference form] , the liquefied
つぎに、本発明の液化ガス分配装置を用いて、液体窒素の供給操作を行った参考実験について述べる。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Next, a reference experiment in which liquid nitrogen is supplied using the liquefied gas distribution apparatus of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following examples.
この参考実験においては、上記液化ガス分配装置の性能を検証するために、天井部および円筒部の直径が４０ｍｍφ，円筒部の高さが６０ｍｍの気液分離器を用いて、この気液分離器に供給する液体窒素の圧力の影響を調べた（参考実験１）。また、気液分離器の円筒部の直径を一定にして、その円筒部の高さを変化させ、供給口から出る液体窒素の流れの形状（流束直径）を調べた（参考実験２）。 In this reference experiment , in order to verify the performance of the liquefied gas distribution apparatus, a gas-liquid separator having a ceiling part and a cylinder part with a diameter of 40 mmφ and a cylinder part with a height of 60 mm was used. The effect of the pressure of liquid nitrogen supplied to the sample was examined ( Reference Experiment 1). Further, the diameter of the cylindrical portion of the gas-liquid separator was made constant, the height of the cylindrical portion was changed, and the shape (flux diameter) of the liquid nitrogen flowing out from the supply port was examined ( Reference Experiment 2).
使用した気液分離器の寸法を以下に示す。
［気液分離器の寸法］
材質：ＳＵＳ３０４（ステンレススチール）０．５ｍｍ厚
天井部および円筒部の外径：４０ｍｍφ
円筒部の上下方向高さ：６０ｍｍ（円筒部の高さを変えるときは、６０ｍｍのものに加え、２０ｍｍ，４０ｍｍのものを使用した。）
The dimensions of the gas-liquid separator used are shown below.
[Dimensions of gas-liquid separator]
Material: SUS304 (stainless steel) 0.5 mm thick Outer diameter of ceiling and cylinder: 40 mmφ
Vertical height of the cylindrical portion: 60 mm (When changing the height of the cylindrical portion, 20 mm and 40 mm were used in addition to 60 mm.)
使用した液化ガス分配装置は、図１に記載の液化ガス分配装置と同等のものであり、以下に示す条件で操作を行った。 The liquefied gas distribution apparatus used was the same as the liquefied gas distribution apparatus shown in FIG. 1 and was operated under the following conditions.
［液化ガス分配装置］
使用液化ガス：液体窒素
気液分離器への液体窒素供給圧力：５０〜１２０ｋＰａ
液化ガス注出管：外径９．５２ｍｍ， 管厚１ｍｍ（ステンレススチール製）
液化ガス注出管のガス吐出口形状：略方形状（長辺８ｍｍ，短辺４ｍｍ）
液化ガス注出管のガス吐出口個数：管側面の水平位置に各１箇所
気液分離後の液化ガスの回収容器：デュワー瓶
[Liquefied gas distributor]
Liquefied gas used: Liquid nitrogen Liquid nitrogen supply pressure to gas-liquid separator: 50 to 120 kPa
Liquefied gas injection pipe: outside diameter 9.52mm, pipe thickness 1mm (made of stainless steel)
Gas discharge port shape of liquefied gas outlet pipe: almost square shape (long side 8mm, short side 4mm)
Number of gas outlets of the liquefied gas outlet pipe: One in each horizontal position on the side of the pipe Recovery container for liquefied gas after gas-liquid separation: Dewar
（参考実験１）
まず、液化ガス（液体窒素）の供給圧力を変化させて、気液分離器の性能の１つである「液化ガス回収率」を測定，比較した。その結果を後記の「表１」に示す。なお、測定には、円筒部の上下方向高さが６０ｍｍの気液分離器を用い、気液分離器に液体窒素を供給して、上記デュワー瓶に対して１分間液体窒素を出し続ける操作を行った。液化ガス回収率は、以下の式（１）により計算した。
( Reference Experiment 1)
First, by changing the supply pressure of liquefied gas (liquid nitrogen), the “liquefied gas recovery rate” which is one of the performances of the gas-liquid separator was measured and compared. The results are shown in “Table 1” below. For the measurement, an operation in which liquid nitrogen is supplied to the gas-liquid separator and liquid nitrogen is continuously given out to the Dewar bottle for 1 minute using a gas-liquid separator having a vertical height of 60 mm in the cylindrical portion. went. The liquefied gas recovery rate was calculated by the following formula (1).
（参考実験２）
また、気液分離器の円筒部（天井部）の直径を一定（４０ｍｍ）にし、その円筒部の高さが２０，４０，６０ｍｍの気液分離器をそれぞれ用いて、上記と同じように液体窒素を供給し、この気液分離器の底部開口（内径３９ｍｍφ）から流下する液体窒素の広がり具合（流束の直径）を比較し、上記円筒部の直径に対する高さの比率の影響を調べた。その結果を下記の「表２」に示す。
( Reference Experiment 2)
Further, the diameter of the cylindrical part (ceiling part) of the gas-liquid separator is made constant (40 mm), and the liquid-liquid separator is used in the same manner as described above, using the gas-liquid separator whose height of the cylindrical part is 20, 40, 60 mm. Nitrogen was supplied, and the spread of liquid nitrogen (flux diameter) flowing down from the bottom opening (inner diameter 39 mmφ) of this gas-liquid separator was compared, and the effect of the ratio of the height to the diameter of the cylindrical portion was examined. . The results are shown in “Table 2” below.
これらの参考実験の結果より、液体窒素を用いた場合、その液体窒素の供給圧力が高いほど、液体窒素の回収率が上昇することがわかる。しかしながら、液体窒素の供給圧力が高いほど、気液分離器の底部開口の供給口で、液体窒素が横に広がってしまう傾向にあるため、これらの間に、バランスの良い最適な条件があると思われる。したがって、本実施例の気液分離器を用いて液体窒素を供給する場合は、液体窒素の供給圧力を、５０〜８５ｋＰａとすることが好ましい。
From the results of these reference experiments, it can be seen that when liquid nitrogen is used, the recovery rate of liquid nitrogen increases as the supply pressure of the liquid nitrogen increases. However, the higher the supply pressure of liquid nitrogen, the more liquid nitrogen tends to spread laterally at the supply opening at the bottom opening of the gas-liquid separator. Seem. Therefore, when supplying liquid nitrogen using the gas-liquid separator of a present Example, it is preferable that the supply pressure of liquid nitrogen shall be 50-85 kPa.
また、液体窒素を用いた場合、気液分離器における「円筒部の直径：円筒部の高さ」は、円筒部が高い（長い）ほど、注出される液体窒素の広がりが小さい。そのため、上記比率は少なくとも１：１以上（円筒部の直径＜円筒部の高さ）であることが好ましい。なお、円筒部をあまり高く（長く）し過ぎると、その重量増加に起因して気液分離器の熱容量が増大し、液体窒素のロスが多くなるため、液体窒素を用いる場合における、気液分離器の「円筒部の直径：円筒部の高さ」の好適な比率は、１：１〜１：１．５程度である。 In addition, when liquid nitrogen is used, the “diameter of the cylindrical portion: the height of the cylindrical portion” in the gas-liquid separator has a smaller spread of liquid nitrogen to be poured out as the cylindrical portion is higher (longer). Therefore, the ratio is preferably at least 1: 1 or more (the diameter of the cylindrical portion <the height of the cylindrical portion). If the cylindrical portion is too high (long), the heat capacity of the gas-liquid separator increases due to the increase in weight, and the loss of liquid nitrogen increases. Therefore, gas-liquid separation in the case of using liquid nitrogen A suitable ratio of “diameter of cylindrical part: height of cylindrical part” of the vessel is about 1: 1 to 1: 1.5.
本発明の液化ガス分配装置は、低温の液化ガスを少量ずつ取り出す必要のある分野に適する。料理（調理）や美容，医療分野等における、痩身や美容整形、あるいは皮膚病の治療等の利用のために、液化ガスを少量ずつ、無駄なく安全に取り出すことができる。 The liquefied gas distribution device of the present invention is suitable for a field where low temperature liquefied gas needs to be taken out little by little. A liquefied gas can be taken out little by little and safely for slimming, cosmetic surgery, skin disease treatment, etc. in cooking (cooking), beauty, and medical fields.
１ 気液分離器
１ａ 天井部
１ｂ 円筒部
１ｃ 供給口
１ｄ 液化ガス注出管挿入口
２ 液化ガス注出管
２ａ 先端部
２ｂ ガス吐出口
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