特許 6136971 貯留槽内低温液体の混合方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6136971

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】貯留槽内低温液体の混合方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/00 20060101AFI20170522BHJP

   B65D 90/22 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   F17C13/00 302B

   B65D90/22 Z

【請求項の数】8

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-28351(P2014-28351)

(22)【出願日】2014年2月18日

(65)【公開番号】特開2015-152136(P2015-152136A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年2月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004123

【氏名又は名称】ＪＦＥエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100127845

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 壽彦

(72)【発明者】

【氏名】松本 繁則

(72)【発明者】

【氏名】山口 以昌

(72)【発明者】

【氏名】林 謙年

【審査官】 吉澤 秀明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０６３３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１７５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０９５３９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−２０３５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９３１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｃ １３／００

Ｂ６５Ｄ ９０／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯留槽内に貯留された低温液体を混合する貯留槽内低温液体の混合方法であって、
前記貯留槽から抜き出した低温液体に前記貯留槽で発生した蒸発ガスを混合することで前記蒸発ガスを凝縮させる蒸発ガス凝縮混合工程と、該蒸発ガス凝縮混合工程によって前記貯留槽内よりも温度上昇した低温液体を液ポンプで圧送して前記貯留槽内の低温液体中に噴出することで減圧沸騰させて気液二相流として噴出させる気液二相流噴出工程とを有し、
前記蒸発ガス凝縮混合工程は、混合済み低温液体の圧力及び温度を検知し、これに基づいて気液二相流噴出工程で減圧沸騰するように混合する蒸発ガス流量を調整することを特徴とする貯留槽内低温液体の混合方法。

【請求項2】

前記蒸発ガス凝縮混合工程は、前記混合済み低温液体の圧力及び温度を検知し、これに基づいて前記混合済み低温液体が飽和温度以下になるように前記蒸発ガスの流量を調節することを特徴とする請求項１記載の貯留槽内低温液体の混合方法。

【請求項3】

前記蒸発ガス凝縮混合工程を、ベンチュリ型混合ノズルを用いて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の貯留槽内低温液体の混合方法。

【請求項4】

蒸発ガス凝縮混合工程は、蒸発ガスをガス圧縮機によって圧力を高めて低温液体に混合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の貯留槽内低温液体の混合方法。

【請求項5】

前記貯留槽で発生した蒸発ガスのすべて、または一部を抜き出す蒸発ガス抜出し管と、前記貯留槽の低温液体を抜き出す低温液体抜出し管と、該低温液体抜出し管に設けられて貯留槽内の低温液体を圧送する液ポンプと、前記蒸発ガス抜出し管から抜き出された蒸発ガスを前記低温液体抜出し管から抜き出された低温液体に接触させて前記蒸発ガスを凝縮させて前記低温液体に混合する凝縮混合部と、該凝縮混合部に供給する蒸発ガスの流量を調整する流量調整弁と、前記凝縮混合部によって前記貯留槽内よりも温度上昇した低温液体を前記貯留槽内の低温液体中に導入する低温液体導入管と、該低温液体導入管に設けられて該低温液体導入管によって導入された低温液体を噴出することで減圧沸騰させて気液二相流として噴出させる気液二相流噴出ノズルと、前記低温液体導入管に設けられて混合済み低温液体の圧力を検知する圧力計と、該低温液体導入管に設けられて混合済み低温液体の温度を検知する温度計と、該温度計及び前記圧力計の検知情報を入力して前記気液二相流噴出ノズルの噴出の際に減圧沸騰するように前記流量調整弁を調整する制御部とを備えたことを特徴とする貯留槽内低温液体の混合装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記混合済み低温液体の圧力及び温度を検知し、これに基づいて前記混合済み低温液体が飽和温度以下になるように前記流量調整弁を調節することを特徴とする請求項５記載の貯留槽内低温液体の混合装置。

【請求項7】

前記凝縮混合部は、ベンチュリ型混合ノズルによって構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の貯留槽内低温液体の混合装置。

【請求項8】

前記蒸発ガス抜出し管に蒸発ガスの圧力を高めるガス圧縮機を設けたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の貯留槽内低温液体の混合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」と言う場合あり）をはじめとする低温液化ガス（以下、低温液体）が貯留された貯留槽内で発生する低温液体の層状化を防止・解消する技術に関し、特に、貯留槽内低温液体を攪拌混合することで前記層状化を防止・解消する貯留槽内低温液体の混合方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、低温液体は複数の成分が混合したものである。例えばＬＮＧは、主成分であるメタンの他にエタン、プロパン、ブタン等のメタンより重質成分が含まれており、その比率はＬＮＧの産地や精製プロセスに依存し一定ではない。そのため、同種の低温液体であっても、その組成の違いによって密度が異なるものとなる。
貯留槽中の低温液体に、成分の違いから密度が異なる低温液体を混入すると、密度の高い方の低温液体はタンクの下層に沈降し、一方、密度の低い方の低温液体は上層に遊離することになり、貯留槽内の低温液体が比重の軽い液（上層）と、比重の重い液（下層）とに層状化される。

【0003】

貯留槽内に貯留されている低温液体は、貯留槽周囲からの入熱により常に加熱される状態にあるが、低温液体の温度は、その自由液面からの蒸発作用によって、上昇することなくバランスしている。なお、この時の蒸発成分は、主として沸点の低い軽質成分である。
しかし、貯留槽内で低温液体に層状化が生じた場合、上層の液は自由液面から蒸発できるため温度上昇しないが、下層の液は蒸発できる自由液面を持たないため入熱分が層内に蓄積され温度が上昇していく。すなわち、上層は軽質成分が蒸発して密度が大きくなっていき、逆に下層は温度上昇により密度が小さくなっていく。この上層と下層の密度差がある限界値より小さくなった時、層状化が保てなくなり上層と下層の液が混合しつつ、下層の液が自由液面に達するようになる。下層の液が自由液面に達すると、それまで蓄積されていた入熱分のエネルギーが解放され、蒸発量が急増する。

【0004】

低温液体の貯留槽は、低温液体から蒸発する蒸発ガスを処理する設備を備えているが、蒸発ガス量がその処理能力を上回ると安全弁から放散することになる。低温液体がＬＮＧの場合、その蒸発ガスは可燃性ガスであり、大量の放散は安全上避けるべきである。また、蒸発量が安全弁の処理能力をも上回るほど多くなると、貯留槽内圧が上昇し続け、最悪の場合、貯留槽の破壊にもつながりかねない。
このように、貯留槽内での低温液体の層状化は、蒸発量の急増という危険な現象を伴うため、層状化を確実に防止できる手段が求められている。その手段の一つとして、貯留槽内の低温液体を攪拌して均一に混合することが行われている。

【0005】

このような、撹拌混合を行う技術としては、特許文献１には、以下に示すような低温液化ガスタンク内の層状化防止装置が提案されている。
「低温液化ガスタンクの内底面上方位置に、下端を液吸込口とし上端を液流出口とする液上昇管を直立状態に且つタンク内底面と液吸込口との間に空間部が形成されるようにして設置し、該液上昇管の下端部に、低温液化ガスタンクに備えられているＢＯＧ圧縮機の下流側より分岐させた圧縮ＢＯＧ配管を連通させ、圧縮ＢＯＧを液上昇管内に下端部より噴出させて該液上昇管内に液を導搬させるようにした構成を有することを特徴とする低温液化ガスタンク内の層状化防止装置。」（特許文献１の請求項１参照）

【0006】

また、特許文献２には、「受入れ液の物理的性状が変わることにより貯槽内に液の層状化を生じる貯槽に備えられる貯槽内液の層状化解消装置であって、側壁の貯槽底部に近い位置に貯槽内部上方に向けて液を噴出する下部ミキシングノズルを配設すると共に、側壁の上下方向中間位置に貯槽内部上方に向けて液を噴出する中間部ミキシングノズルを配設し、前記貯槽内の液を貯槽外部に取り出して前記下部ミキシングノズルと中間部ミキシングノズルに循環供給する循環ポンプを備えたことを特徴とする貯槽内液の層状化解消装置。」（特許文献２の請求項１参照）が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開2000-193196号公報

【特許文献2】特開平9-203500号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１の層状化防止装置は、圧縮した気相を低温液化ガスタンク内に鉛直に設置した液上昇管の底部に吹き込み、気泡ポンプとして作用させて低温液化ガスタンク内の低温液化ガスを混合するものである。
しかし、低温液化ガスタンク内の液位は一定ではない。満液時の液位に対して大きく変化するものであり、大きいタンクではその変化量は数十メートルにも達する。液上昇管の上端を満液時の高さ近傍にないように設置すると、低液位の状態では液上昇管の下端部にＢＯＧを吹き込んだとしても、液上昇管の上端から液を流出させることができず、吹き込んだＢＯＧのみが液上昇管内を上昇していくこととなる。すなわち、循環混合効果が発揮できなくなる。

【0009】

特許文献２の層状化解消装置においては、貯槽内の液を循環ポンプによって下部ミキシングノズルと中間部ミキシングノズルに供給して貯槽内に噴射しているが、噴流は周囲の液体を巻き込んで拡散していくので、到達高さには限界がある。この到達高さは、噴流液密度（重）と周囲液密度（軽）との密度差にも影響を受け、密度差が大きくなるに従って低くなる。
貯槽内の液位が高い場合、噴流が到達しない領域の混合が不十分となるため、中間高さに他のノズルを設置している。
しかし、貯槽の高さが高い場合や密度差が大きい場合には、噴流の到達高さを確保するために循環ポンプの所要動力が大きくなると同時に、ノズルを２本設けても十分でない場合もあり得、また、液位や成層界面位置に応じてノズルを切り替える複雑な制御が必要となるという問題がある。

【0010】

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、簡易な設備で、貯留槽内の低温液体を効果的に撹拌混合できる貯留槽内低温液体の混合方法及び装置を得ることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

（１）本発明に係る貯留槽内低温液体の混合方法は、貯留槽内に貯留された低温液体を混合する貯留槽内低温液体の混合方法であって、
前記貯留槽から抜き出した低温液体に前記貯留槽で発生した蒸発ガスを混合することで前記蒸発ガスを凝縮させる蒸発ガス凝縮混合工程と、該蒸発ガス凝縮混合工程によって前記貯留槽内よりも温度上昇した低温液体を液ポンプで圧送して前記貯留槽内の低温液体中に噴出することで減圧沸騰させて気液二相流として噴出させる気液二相流噴出工程とを有し、
前記蒸発ガス凝縮混合工程は、混合済み低温液体の圧力及び温度を検知し、これに基づいて気液二相流噴出工程で減圧沸騰するように混合する蒸発ガス流量を調整することを特徴とするものである。
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記蒸発ガス凝縮混合工程は、前記混合済み低温液体の圧力及び温度を検知し、これに基づいて前記混合済み低温液体が飽和温度以下になるように前記蒸発ガスの流量を調節することを特徴とするものである。

【0012】

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記蒸発ガス凝縮混合工程を、ベンチュリ型混合ノズルを用いて行うことを特徴とするものである。

【0013】

（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、蒸発ガス凝縮混合工程は、蒸発ガスをガス圧縮機によって圧力を高めて低温液体に混合することを特徴とするものである。

【0014】

（５）本発明に係る貯留槽内低温液体の混合装置は、前記貯留槽で発生した蒸発ガスのすべて、または一部を抜き出す蒸発ガス抜出し管と、前記貯留槽の低温液体を抜き出す低温液体抜出し管と、該低温液体抜出し管に設けられて貯留槽内の低温液体を圧送する液ポンプと、前記蒸発ガス抜出し管から抜き出された蒸発ガスを前記低温液体抜出し管から抜き出された低温液体に接触させて前記蒸発ガスを凝縮させて前記低温液体に混合する凝縮混合部と、該凝縮混合部に供給する蒸発ガスの流量を調整する流量調整弁と、前記凝縮混合部によって前記貯留槽内よりも温度上昇した低温液体を前記貯留槽内の低温液体中に導入する低温液体導入管と、該低温液体導入管に設けられて該低温液体導入管によって導入された低温液体を噴出することで減圧沸騰させて気液二相流として噴出させる気液二相流噴出ノズルと、前記低温液体導入管に設けられて混合済み低温液体の圧力を検知する圧力計と、該低温液体導入管に設けられて混合済み低温液体の温度を検知する温度計と、該温度計及び前記圧力計の検知情報を入力して前記気液二相流噴出ノズルの噴出の際に減圧沸騰するように前記流量調整弁を調整する制御部とを備えたことを特徴とするものである。
（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、前記制御部は、前記混合済み低温液体の圧力及び温度を検知し、これに基づいて前記混合済み低温液体が飽和温度以下になるように前記流量調整弁を調節することを特徴とするものである。

【0015】

（７）また、上記（５）又は（６）に記載のものにおいて、前記凝縮混合部は、ベンチュリ型混合ノズルによって構成されていることを特徴とするものである。

【0016】

（８）また、上記（５）乃至（７）のいずれかに記載のものにおいて、前記蒸発ガス抜出し管に蒸発ガスの圧力を高めるガス圧縮機を設けたことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る貯留槽内低温液体の混合方法は、貯留槽から抜き出した低温液体に前記貯留槽で発生した蒸発ガスを混合することで前記蒸発ガスを凝縮させる蒸発ガス凝縮混合工程と、該蒸発ガス凝縮混合工程によって前記貯留槽内よりも温度上昇した低温液体を前記貯留槽内の低温液体中に噴出することで減圧沸騰させて気液二相流として噴出させる気液二相流噴出工程とを有することにより、貯留槽内の低温液体中に気液二相状態の気泡含有液体が貯留槽内の液中に噴流として吐出されるので、貯留槽内の低温液体の撹拌効果が高い。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施の形態における貯留槽内低温液体混合装置の説明図である。

【図2】図１の一部である凝縮混合部の一態様の説明図である。

【図3】図１の一部である凝縮混合部の他の態様の一部断面を含む説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本実施の形態の貯留槽内低温液体の混合方法を説明するのに先立って、該方法に用いられる貯留槽内低温液体混合装置について図１に基づいて説明する。
本実施の形態に係る貯留槽内低温液体混合装置１（以下、単に「混合装置１」という）は、貯留槽３で発生した蒸発ガス（ＢＯＧ）を抜き出す蒸発ガス抜出し管５と、貯留槽３の低温液体７を抜き出す低温液体抜出し管９と、低温液体抜出し管９に設けられて貯留槽３内の低温液体７を圧送する液ポンプ１１と、蒸発ガス抜出し管５から抜き出された蒸発ガスを低温液体抜出し管９から抜き出された低温液体７に接触させて蒸発ガスを凝縮させて低温液体７に混合する凝縮混合部１３と、凝縮混合部１３によって貯留槽３内よりも温度上昇した低温液体（混合済み低温液体）を貯留槽３内の低温液体７中に導入する低温液体導入管１５と、低温液体導入管１５に設けられて低温液体導入管１５によって導入された混合済み低温液体を噴出することで減圧沸騰させて気液二相流として噴出させる気液二相流噴出ノズル１７とを備えたものである。
以下、各構成を詳細に説明する。

【0020】

＜貯留槽＞
貯留槽３は、例えば液化天然ガス（ＬＮＧ）等の低温液体７を貯留するものである。

【0021】

＜蒸発ガス抜出し管＞
蒸発ガス抜出し管５は、貯留槽３で発生した蒸発ガスのすべて、または一部を抜き出して凝縮混合部１３に供給する管であって、一端側が貯留槽３で発生した蒸発ガスを外部に送出する蒸発ガス送出管２１から分岐し、他端が凝縮混合部１３に連通している。
蒸発ガス送出管２１には、図１に示されるように、蒸発ガスを圧縮して圧力を高めるガス圧縮機１９が設けられており、蒸発ガス送出管２１から抜き出される蒸発ガスはガス圧縮機１９によって高圧化された後、そのすべて、または一部が蒸発ガス抜き出し管５を介して凝縮混合部１３に供給される。
また、蒸発ガス抜出し管５には、流量調整弁２０が設けられ、凝縮混合部１３に供給する蒸発ガスの流量を調整できるようになっている。流量調整弁２０による流量調整は、後述するように制御部２２によって行われる。

ガス圧縮機１９による高圧化は必須ではなく、貯留槽３から発生する蒸発ガスをそのまま凝縮混合部１３に供給するようにしてもよい。その場合、蒸発ガス抜き出し管５は蒸発ガス送出管２１のガス圧縮機１９の手前から分岐して設けても良いし、一端側が貯留槽３の低温液体７の液面上方に開口するように、蒸発ガス送出管２１とは別に別途設けても良い。

【0022】

＜低温液体抜出し管＞
低温液体抜出し管９は、貯留槽３の低温液体７を抜き出す管である。低温液体抜出し管９には、凝縮混合部１３に低温液体７を圧送するための液ポンプ１１が設けられている。
低温液体抜出し管９は、図１に示すように、低温液体７を外部へ供給するための低温液体送出管２７から分岐させるようにしてもよいし、低温液体送出管２７とは別に設けてもよい。
低温液体抜出し管９を低温液体送出管２７から分岐させる場合には、図１に示すように、分岐部の近傍に第１開閉弁２９を設けるようにする。

【0023】

＜凝縮混合部＞
凝縮混合部１３は、蒸発ガス抜出し管５から抜き出された蒸発ガスを低温液体抜出し管９から抜き出された低温液体７に接触させて蒸発ガスを凝縮させて低温液体７に混合するものである。
凝縮混合部１３の態様としては、例えば図２に示すように、低温液体７及び／又は混合済み低温液体を一時的に貯留できるヘッダ３１によって構成し、該ヘッダ３１の下部側に蒸発ガスの導入口を設けるようにしてもよい。
ヘッダ３１に導入された蒸発ガスは、低温液体７に接触して熱交換によって凝縮して低温液体７に混合され、他方、低温液体７は蒸発ガスから熱を受けて温度が上昇する。

【0024】

凝縮混合部１３の別の態様としては、例えば図３に示すようなベンチュリ型混合ノズル３３を用いてもよい。
ベンチュリ型混合ノズル３３は、低温液体７が流入する低温液体流入路３５と、低温液体流入路３５における下流側にあって流路が縮径する縮径部３７と、該縮径部３７の近傍にあって蒸発ガスが吸入される蒸発ガス吸入部３９と、蒸発ガス吸入部３９の下流側にあって凝縮した蒸発ガスが混合された混合済み低温液体が吐出する吐出口４１とを備えてなるものである。

【0025】

ベンチュリ型混合ノズル３３においては、流入した低温液体７が縮径部３７で流速が増し、いわゆるベンチュリ効果によって蒸発ガス吸入部３９から蒸発ガスを吸入して低温液体７に巻き込む。ベンチュリ型混合ノズル３３を用いることにより、ガス圧縮機１９の昇圧幅を低減したり、場合によってはガス圧縮機１９そのものを省略することも可能となる。
一方、ガス圧縮機１９により蒸発ガスを昇圧することにより、ベンチュリ型混合ノズル３３においては、ベンチュリ効果により気相を巻き込むために必要な流速は、気液二相流噴出ノズル１７における噴出速度に比べて十分に小さくて済む。すなわち、ベンチュリ効果を発揮するために必要な流路断面積の縮小拡大は比較的小さくて済むことになり、ベンチュリ型混合ノズル３３における圧力損失が低減される。

【0026】

＜低温液体導入管＞
低温液体導入管１５は、凝縮混合部１３によって貯留槽３内よりも温度上昇した混合済み低温液体を貯留槽３内の低温液体７中に導入するものである。
低温液体導入管１５における凝縮混合部１３の近傍には、内部を通流する混合済み低温液体の圧力を検知する圧力計４３と、内部を通流する混合済み低温液体の温度を検知する温度計４５が設けられている。
また、低温液体導入管１５には第２開閉弁４７が設けられている。さらに、凝縮混合部１３の上流側と第２開閉弁４７の下流側とを短絡するバイパス管４９が設置され、バイパス管４９には第３開閉弁５１が設けられている。

【0027】

＜気液二相流噴出ノズル＞
気液二相流噴出ノズル１７は、低温液体導入管１５に設けられて低温液体導入管１５によって導入された混合済み低温液体を噴出することで減圧沸騰させて気液二相流として噴出させるものである。
気液二相流噴出ノズル１７は低温液体導入管１５から供給される混合済み低温液体を高速で噴出するために、吐出口１７ａの口径が縮径されている。

【0028】

＜制御部＞
制御部２２は、圧力計４３及び温度計４５の検知情報を入力して、これに基づいて流量調整弁２０を制御することで凝縮混合部１３に供給される蒸発ガス流量を調整する。
凝縮混合部１３における気相の巻き込み量が多いほど、気液二相流噴出ノズル１７から吐出される際の気相の量が多くなり、貯留槽３内の混合撹拌力は向上する。そこで、貯留槽３の混合の様子を監視しながら、気相の巻き込み量を調整するのが好ましい。貯留槽３の混合の様子を監視する方法としては、貯留槽３内の高さ方向に複数点設置された温度計もしくは密度計（図示せず）により貯留槽３内の高さ方向の温度分布や密度分布を計測するのが一例である。

【0029】

もっとも、本発明では気液二相流噴出ノズル１７のコンパクト化、凝縮混合部１３を出た流体の気液二相流噴出ノズル１７への安定供給、液ポンプ動力の低減等の理由から、凝縮混合部１３において蒸発ガスを巻き込んだ後は液相になるようにしている。凝縮混合部１３から気液二相流噴出ノズル１７へ向かう低温液体導入管１５は下降流となる場合が多く、気液二相流の状態での下降流は、流動が不安定となったり、圧力損失が大きくなったりするためである。そのため、蒸発ガスの巻き込み量は凝縮混合部１３で飽和液の状態になるまでが上限となる。
このような蒸発ガスの流量は、凝縮混合部１３の出口側に設けた圧力計４３によって混合済み低温液体の圧力を検出し、該検出した圧力に基づいて飽和温度を求め、凝縮混合部１３の出口側の低温流体の温度がこの飽和温度以下になっているかを確認し、飽和温度超の場合には蒸発ガスの流量が少なくなるように流量調整弁２０を調整して飽和温度以下になるようにすればよい。

【0030】

また、制御部２２は、貯留槽３内の低温液体７の混合を行うか、低温液体７の通常の送出を行うかを、流量調整弁２０、第１開閉弁２９、第２開閉弁４７及び第３開閉弁５１の開閉制御によって切り替える。

【0031】

以上のように構成された貯留槽内低温液体混合装置１を用いた貯留槽内低温液体の混合方法を説明する。
貯留槽内低温液体の混合を行わない場合には、流量調整弁２０を閉、第１開閉弁２９を開、第２開閉弁４７と第３開閉弁５１を閉にする。これによって、貯留槽３内の低温液体７は液ポンプ１１によって低温液体送出管２７を介して使用側に必要量が供給され、また蒸発ガスはガス圧縮機１９で圧縮されて蒸発ガス送出管２１を介して、使用側に供給される。

【0032】

貯留槽３内の混合を行う際には、第２開閉弁４７を開、第３開閉弁５１を閉にして、流量調整弁２０を所定の開度にする。第１開閉弁２９は使用側の需要に応じて適宜開度を調整する。
これによって、貯留槽３内の低温液体７は液ポンプ１１によって低温液体抜出し管９を介して凝縮混合部１３に供給される。他方、蒸発ガスはガス圧縮機１９によって圧縮されて蒸発ガス抜出し管５を介して凝縮混合部１３に供給される。
凝縮混合部１３では、低温の低温液体７に高温の蒸発ガスが接触することで蒸発ガスは凝縮して液体となって低温液体７に混合され、他方、凝縮ガスが混合された低温液体（混合済み低温液体）は貯留槽３内の温度よりも高い温度になる（蒸発ガス凝縮混合工程）。
混合済み低温液体は、液相状態で低温液体導入管１５を介して気液二相噴出ノズルに供給される。
気液二相噴出ノズルに供給された混合済み低温液体は気液二相噴出ノズルから高速で噴出することで減圧沸騰して気液二相流として低温液体７中に噴出される（気液二相流噴出工程）。

【0033】

図１に示すように、貯留槽３内に吐出された気液二相流は、噴流に含まれる気泡の上昇効果によって、液相単相の噴流よりも到達高さが高くなり、撹拌混合効果が向上する。
また、噴流が拡散した後でも、気泡の上昇流に随伴される液相の上昇流が形成され、攪拌混合効果が増大する。
また、攪拌混合能力があまり要求されないような条件においては、第２開閉弁４７を閉、第３開閉弁５１を開、流量調整弁２０を閉にすることによって、液単相噴流により貯留槽３内を攪拌混合することも可能である。

【0034】

以上のように、本実施の形態によれば、気液二相噴出ノズルから気液二相流が貯留槽３内の液中に噴流として吐出されるので、貯留槽３内の低温液体７の撹拌効果が高い。
また、本実施の形態では、本実施の形態の蒸発ガス抜出し管５、低温液体抜出し管９を既設の蒸発ガス送出管２１、低温液体送出管２７から分岐して設けたので、既設の配管に容易に取り付けることができ、改造費用等を低減することができる。
また、本実施の形態では、凝縮混合部１３において低温液体７に接触した蒸発ガスが液相になるようにしているので、凝縮混合部１３から気液二相流噴出ノズル１７への供給を安定して行うことができ、また気液二相流噴出ノズル１７へ供給するための液ポンプ１１の動力を小さくすることができる。
さらに、蒸発ガスの一部を凝縮して貯留槽３に戻すことになるため、蒸発ガス送出管２１から送出される、他のプロセスによって処理されるべき蒸発ガス量を低減する効果も得られる。

【0035】

なお、上記の説明では制御部２２を用いて第１開閉弁２９、第２開閉弁４７、第３開閉弁５１及び流量調整弁２０を自動開閉するようにしたが、本発明においては、制御部２２を有することなく、これらの弁関係を個別に手動等によって開閉する場合も含む。

【符号の説明】

【0036】

１ 貯留槽内低温液体混合装置
３ 貯留槽
５ 蒸発ガス抜出し管
７ 低温液体
９ 低温液体抜出し管
１１ 液ポンプ
１３ 凝縮混合部
１５ 低温液体導入管
１７ 気液二相流噴出ノズル
１７ａ 吐出口
１９ ガス圧縮機
２０ 流量調整弁
２１ 蒸発ガス送出管
２２ 制御部
２７ 低温液体送出管
２９ 第１開閉弁
３１ ヘッダ
３３ ベンチュリ型混合ノズル
３５ 低温液体流入路
３７ 縮径部
３９ 蒸発ガス吸入部
４１ 吐出口
４３ 圧力計
４５ 温度計
４７ 第２開閉弁
４９ バイパス管
５１ 第３開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】