特許 6784711 液化ガス供給装置及び液化ガス供給方法

(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】6784711

(24)【登録日】2020年10月27日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】液化ガス供給装置及び液化ガス供給方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 7/00 20060101AFI20201102BHJP

【ＦＩ】

   F17C7/00 A

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-16285(P2018-16285)

(22)【出願日】2018年2月1日

(65)【公開番号】特開2019-132371(P2019-132371A)

(43)【公開日】2019年8月8日

【審査請求日】2019年4月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231235

【氏名又は名称】日本酸素ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】曽根 大介

(72)【発明者】

【氏名】今井 建一

【審査官】 植前 津子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２８３８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５２８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公平０６−０３３８５８（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｃ １／００−１３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、前記気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給する液化ガス供給装置であって、
前記液化ガス容器に一端側が接続され、前記液化ガスを外部に向けて供給する液化ガス供給ラインと、
前記液化ガス供給ラインの経路中に設けられ、前記液化ガスの圧力を減圧する減圧弁と、
前記液化ガス供給ラインにおける、前記液化ガス容器と前記減圧弁との間の経路の少なくとも一部に設けられ、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガスを加熱するヒータと、
前記液化ガス供給ラインの経路中における前記液化ガス容器の出口側近傍に設けられ、前記液化ガス容器の内部圧力を検出する圧力検出部と、
前記液化ガス供給ラインの経路中における前記減圧弁の一次側近傍に設けられ、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガス、あるいは、前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度を検出する温度検出部と、
前記圧力検出部で検出された前記液化ガス容器の内部圧力、及び、前記温度検出部で検出された前記液化ガス、あるいは、前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度に基づいて、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガスの温度を、前記液化ガス容器の内部圧力下における前記液化ガスの再液化温度よりも高い温度に保持するように、前記ヒータによる加熱温度を設定するヒータ制御部と、
を備えることを特徴とする液化ガス供給装置。

【請求項2】

前記ヒータ制御部は、前記液化ガス容器の内部圧力、及び／又は、前記液化ガスあるいは前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度の変化に応じて、常時、前記ヒータによる加熱温度を変化させながら、該加熱温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の液化ガス供給装置。

【請求項3】

前記液化ガス容器を加温することで、前記液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液化ガス供給装置。

【請求項4】

液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、前記気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給する液化ガス供給方法であって、
前記液化ガス容器においてガス状とされた前記液化ガスを、前記液化ガス容器に一端側が接続された液化ガス供給ラインによって外部に向けて供給するとともに、前記液化ガス容器の内部圧力、及び、前記液化ガス供給ラインにおける前記液化ガス、あるいは、前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度を検出し、
前記液化ガス容器の内部圧力、及び、前記液化ガス、あるいは、前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度に基づいて加熱温度を設定しながら、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガスを加熱することにより、該液化ガスの温度を、前記液化ガス容器の内部圧力下における前記液化ガスの再液化温度よりも高い温度に保持することを特徴とする液化ガス供給方法。

【請求項5】

前記液化ガス容器の内部圧力、及び／又は、前記液化ガスあるいは前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度の変化に応じて、常時、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガスの加熱温度を変化させながら、該加熱温度を設定することを特徴とする請求項４に記載の液化ガス供給方法。

【請求項6】

前記液化ガス容器を加温することで、前記液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の液化ガス供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液化ガス供給装置及び液化ガス供給方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体、液晶パネル及び太陽光発電パネル等の原料として、例えば、アンモニアや塩化水素等の液化ガスが用いられている。一般的に、これらの液化ガスは、液体の状態（液相）で金属製の容器に充填され、気液混合（気相及び液相）の状態で保管・流通されている。通常、これらの液化ガスを外部に向けて供給する際は、容器内の気相部から気体状態で抜き出すことで、液化ガスを使用する製造装置、例えば、上記のような半導体、液晶パネル及び太陽光発電パネル等の薄膜を製造するデバイス製造装置等に供給する。また、容器内のガス圧が低下した場合、即ち、気相部のガスが減少した場合には、外部から容器を加熱することで液相部から気化ガスを生成させて補充する。

【0003】

上記のような高圧の液化ガスを供給する、例えばシリンダーキャビネット等の液化ガス供給装置においては、液化ガス供給ライン中で液化ガスが再液化するのを防止するため、従来から、液化ガス供給ラインをヒータで加熱し、液化ガスを再液化温度よりも高い温度に保持する構成が採用されている。このヒータの設定温度（加熱温度）は、例えば、液化ガスの設計流量や環境温度等を考慮し、最も劣悪な条件、即ち、再液化し易い条件を考慮して決定され、常時、比較的高めとされた一定温度で加熱するように設定されている（例えば、特許文献１，２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−２８３８１２号公報

【特許文献2】特公平６−３３８５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１，２に示されたような従来の液化ガス供給装置では、上記のように、液化ガスを加熱する際の設定温度が、最も再液化し易い条件を考慮して設定されているため、如何なる条件においても、常時、高温で加熱するような一定温度に設定されている。このため、実際の条件が、高温設定が不要な条件である場合でも、常時、比較的高めの一定温度で液化ガスを加熱することから、ヒータにおける放熱量も大きくなり、無駄な電力を消費する等の問題が生じていた。特に、大規模工場等に液化ガス供給装置を設置する場合には、その設置台数も多くなることから、省エネルギーや製造コストの低減等の観点から、改善が望まれていた。

【0006】

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、外部に供給する液化ガスの加熱に過剰なエネルギーを消費することなく、且つ、液化ガスが供給過程で再液化するのを確実に防止することが可能な液化ガス供給装置及び液化ガス供給方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、前記気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給する液化ガス供給装置であって、前記液化ガス容器に一端側が接続され、前記液化ガスを外部に向けて供給する液化ガス供給ラインと、前記液化ガス供給ラインの経路中に設けられ、前記液化ガスの圧力を減圧する減圧弁と、前記液化ガス供給ラインにおける、前記液化ガス容器と前記減圧弁との間の経路の少なくとも一部に設けられ、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガスを加熱するヒータと、前記液化ガス供給ラインの経路中における前記液化ガス容器の出口側近傍に設けられ、前記液化ガス容器の内部圧力を検出する圧力検出部と、前記液化ガス供給ラインの経路中における前記減圧弁の一次側近傍に設けられ、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガス、あるいは、前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度を検出する温度検出部と、前記圧力検出部で検出された前記液化ガス容器の内部圧力、及び、前記温度検出部で検出された前記液化ガス、あるいは、前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度に基づいて、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガスの温度を、前記液化ガス容器の内部圧力下における前記液化ガスの再液化温度よりも高い温度に保持するように、前記ヒータによる加熱温度を設定するヒータ制御部と、を備えることを特徴とする液化ガス供給装置である。

【0008】

また、請求項２に係る発明は、前記ヒータ制御部が、前記液化ガス容器の内部圧力、及び／又は、前記液化ガスあるいは前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度の変化に応じて、常時、前記ヒータによる加熱温度を変化させながら、該加熱温度を設定することを特徴とする請求項１に記載の液化ガス供給装置である。

【0009】

また、請求項３に係る発明は、前記液化ガス容器を加温することで、前記液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液化ガス供給装置である。

【0010】

また、請求項４に係る発明は、液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、前記気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給する液化ガス供給方法であって、前記液化ガス容器においてガス状とされた前記液化ガスを、前記液化ガス容器に一端側が接続された液化ガス供給ラインによって外部に向けて供給するとともに、前記液化ガス容器の内部圧力、及び、前記液化ガス供給ラインにおける前記液化ガス、あるいは、前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度を検出し、前記液化ガス容器の内部圧力、及び、前記液化ガス、あるいは、前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度に基づいて加熱温度を設定しながら、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガスを加熱することにより、該液化ガスの温度を、前記液化ガス容器の内部圧力下における前記液化ガスの再液化温度よりも高い温度に保持することを特徴とする液化ガス供給方法である。

【0011】

また、請求項５に係る発明は、前記液化ガス容器の内部圧力、及び／又は、前記液化ガスあるいは前記液化ガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度の変化に応じて、常時、前記液化ガス供給ラインを流通する前記液化ガスの加熱温度を変化させながら、該加熱温度を設定することを特徴とする請求項４に記載の液化ガス供給方法である。

【0012】

また、請求項６に係る発明は、前記液化ガス容器を加温することで、前記液化ガス容器内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の液化ガス供給方法である。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る液化ガス供給装置によれば、圧力検出部で検出された液化ガス容器の内部圧力、及び、温度検出部で検出された液化ガスあるいはガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度に基づいて、ヒータに印加する電流を制御することにより、ガス供給ラインを流通する液化ガスの温度を、液化ガス容器の内部圧力下における液化ガスの再液化温度よりも高い温度に保持するように、ヒータによる加熱温度を設定するヒータ制御部を備えた構成を採用している。
即ち、ヒータに印加する電流を、液化ガス容器の内部圧力に応じて、液化ガスを、再液化することの無い温度に加熱できるように制御することで、液化ガスの加熱温度を、空調設備の有無や季節毎の温度変動等に左右されることなく、適切な温度に自動設定することが可能になる。
従って、外部に供給する液化ガスの加熱に過剰なエネルギーを消費することなく、且つ、液化ガスが供給過程で再液化するのを確実に防止することが可能になる。

【0014】

また、本発明に係る液化ガス供給方法によれば、上記のように、液化ガス容器の内部圧力、及び、液化ガス供給ラインにおける液化ガスあるいはガス供給ラインの表面の少なくとも何れかの温度を検出し、これら内部圧力及び液化ガスの温度に基づいて加熱温度を設定しながら、ガス供給ラインを流通する液化ガスを加熱することにより、この液化ガスの温度を、液化ガス容器の内部圧力下における液化ガスの再液化温度よりも高い温度に保持する方法を採用している。
これにより、上記同様、液化ガス容器の内部圧力に応じて、液化ガスの加熱温度を、再液化することの無い適切な温度で自動設定することが可能になる。
従って、上記同様、液化ガスの加熱に過剰なエネルギーを消費することなく、且つ、液化ガスが供給過程で再液化するのを確実に防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明を適用した実施形態である液化ガス供給装置及び液化ガス供給方法を模式的に説明する図であり、液化ガス供給装置の全体構成を示す概略図である。

【図2】本発明を適用した実施形態である液化ガス供給装置及び液化ガス供給方法を用い、ヒータによる液化ガスの加熱温度を設定する一例について説明する図であり、液化ガス容器の内部圧力と液化ガスの再液化温度との関係を表す飽和蒸気圧力曲線、及び、液化ガス容器の内部圧力と液化ガスの加熱温度との関係を表す加熱温度曲線を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を適用した一実施形態である液化ガス供給装置及び液化ガス供給方法について、図面を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0017】

［液化ガス供給装置］
以下、本発明を適用した実施形態である液化ガス供給装置について、図１及び図２を参照しながら詳述する。
図１は、本実施形態で用いられる液化ガス供給装置１０の全体構成を示す概略図であり、図２は、図１に示した液化ガス供給装置１０を用いた液化ガス供給方法における、ヒータ７による液化ガスＧの加熱温度を設定する一例を説明する図で、液化ガス容器１の内部圧力Ｐと液化ガスＧの再液化温度Ｔとの関係を表す飽和蒸気圧力曲線、及び、液化ガス容器１の内部圧力Ｐと液化ガスＧの加熱温度ＨＴとの関係を表す加熱温度曲線（加熱温度ＨＴ曲線）を示したグラフである。

【0018】

図１に示すように、本実施形態で用いられる液化ガス供給装置１０は、液化ガス容器１と、容器弁２と、液化ガス供給ライン３と、ヒータ制御部４と、温度計（温度検出部）５と、圧力計（圧力検出部）６と、容器加熱部７と、ヒータ８と、減圧弁９と、を備えて概略構成される。
液化ガス供給装置１０は、例えば、液化ガス容器１の表面を容器加熱部６で加熱することで、液化ガス容器１内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、気相部を昇圧して、ガス状の液化ガスＧを、液化ガス供給ライン３を通じて外部に向けて供給するための装置である。

【0019】

より具体的には、液化ガス供給装置１０は、液化ガス容器１に一端３ａ側が接続され、液化ガスＧを外部に向けて供給する液化ガス供給ライン３を備え、この液化ガス供給ライン３の経路中に、液化ガスＧの圧力を減圧する減圧弁９が設けられている。また、液化ガス供給ライン３には、液化ガス容器１と減圧弁９との間の経路の少なくとも一部に、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧを加熱するヒータ８が設けられている。さらに、液化ガス供給ライン３の経路中には、液化ガス容器１の出口１ａ側近傍に設けられ、液化ガス容器１の内部圧力Ｐを検出する圧力計６と、減圧弁９の一次側９ａ近傍に設けられ、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧ、あるいは、液化ガス供給ライン３の表面の少なくとも何れかの温度を検出することが可能な温度計５とが備えられている。

【0020】

そして、本実施形態の液化ガス供給装置１０は、圧力計６で検出された液化ガス容器１の内部圧力Ｐ、及び、温度計５で検出された液化ガスＧの温度Ｔに基づいて、ヒータ８に印加する電流Ａを制御することにより、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔを、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ下における液化ガスＧの再液化温度ＲＴよりも高い温度に保持するように、ヒータ８による加熱温度ＨＴを設定するヒータ制御部４を備える。

【0021】

液化ガス供給装置１０においては、図１中では図示を省略するが、液化ガス容器１内には、液化ガスの供給開始時から供給停止時まで常に液相（液相部）が存在する常時液相の範囲と、液化ガスの供給開始時から供給停止時まで常に気相部を含んだ領域である範囲と、液化ガスの供給が進むにつれて、少なくとも一部が液相から気相に相転移する範囲とが存在する。そして、液化ガス供給装置１０においては、液化ガス容器１内における液相の範囲が一定以下となったとき、液化ガス容器１が交換時期に到達したと判断され、内部が液相部で満たされた新たな液化ガス容器１と交換して使用することができる。

【0022】

液化ガス容器１は、液化ガスを充填するための容器である。液化ガス容器１の材質としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、マンガン鋼等が挙げられる。
液化ガス容器１に充填される液化ガスとしても、特に限定されないが、具体的には、例えば、アンモニア、塩化水素、塩素、亜酸化窒素などが挙げられる。

【0023】

容器弁２は、液化ガス容器１の出口１ａに取り付けられた弁であり、弁の開閉により、外部への液化ガスの供給を制御することができる。
容器弁２としては、特に限定されないが、一般的に玉形弁が用いられる。

【0024】

なお、図１においては図示を省略するが、容器弁２は、液化ガス容器１における、常に気相部を含んだ範囲に連通するように設けられる。なお、このような、液化ガス容器１において常に気相部を含んだ範囲の部分は、４０℃以下の温度となるように法律で定められている。

【0025】

液化ガス供給ライン３は、上記のように、液化ガス容器１に一端３ａ側が接続され、液化ガスＧを外部に向けて供給する配管であり、図示例においては、一端３ａが、容器弁２を介して液化ガス容器１の出口１ａに接続されている。図示例の液化ガス供給ライン３には、その経路中に、圧力計６、温度計５、減圧弁９が順次設けられ、他端３ｂから液化ガスＧを外部に向けて供給できるように構成されている。また、液化ガス供給ライン３における液化ガス容器１と減圧弁９との間の経路の少なくとも一部には、詳細を後述するヒータ８が取り付けられており、図示例においては、経路中における圧力計６から減圧弁９にかけてヒータ８が設けられている。

【0026】

液化ガス供給ライン３を構成する配管の材質としては、特に限定されず、内部を流通させる液化ガスに対する耐性等を考慮しながら、適宜選択することができる。

【0027】

ヒータ制御部４は、上記のように、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔを、圧力計６で検出された内部圧力Ｐ下における、液化ガスＧの再液化温度ＲＴよりも高い温度に保持するように、ヒータ８による加熱温度ＨＴを設定する。

【0028】

具体的には、ヒータ制御部４には、詳細を後述する温度計５で検出された液化ガスＧの温度Ｔの測定値信号が信号線Ｃ１を介して入力されるとともに、圧力計６で検出された液化ガス容器１の内部圧力Ｐの測定値信号が信号線Ｃ２を介して入力される。また、ヒータ制御部４は、信号線Ｃ３を介してヒータ８と接続されている。

【0029】

そして、ヒータ制御部４は、詳細については後述するが、液化ガスＧの温度Ｔ、及び、液化ガス容器１の内部圧力Ｐに基づき、信号線Ｃ３を介してヒータ８に印加する電流Ａを制御するか、あるいは、電圧パルスを制御する。これにより、ヒータ制御部４は、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔを、圧力計６で検出された内部圧力Ｐ下における、液化ガスＧの再液化温度ＲＴよりも高い温度に保持するように、ヒータ８による加熱温度ＨＴを設定する。

【0030】

ヒータ制御部４としては、特に限定されるものではないが、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等を用いることができる。

【0031】

温度計５は、上記のように、液化ガス供給ライン３の経路中において、減圧弁９の一次側９ａ近傍に設けられる。本実施形態において、温度計５は、例えば、液化ガス容器１から送出され、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔを検出する。本実施形態における温度計５は、減圧によって断熱膨張する前の液化ガスＧの温度Ｔを検出する必要があることから、液化ガス供給ライン３の経路中における減圧弁９の一次側９ａ近傍に設けられている。

【0032】

温度計５で検出された液化ガスＧの温度Ｔの測定値信号は、上記のように、信号線Ｃ１を介してヒータ制御部４に送信される。そして、ヒータ制御部４は、上記のように、温度計５及び後述の圧力計６から送信される測定値信号に基づいた処理を行い、液化ガスＧの加熱温度ＨＴを設定する。

【0033】

なお、温度計５としては、特に限定されないが、例えば、Ｔ型熱電対等を用いることができる。
また、図１中に示す温度計５の設置位置は、液化ガス供給ライン３の経路中における減圧弁９の一次側９ａ近傍とされているが、これには限定されない。温度計５の設置位置は、例えば、液化ガス供給ライン３の経路中における圧力計６と減圧弁９との間で、適宜変更することが可能である。
また、温度計５は、液化ガス供給ライン３の経路中における圧力計６と減圧弁９との間で、複数で設けられていてもよい。この場合には、複数の温度計５における検出値の平均値を測定値信号として、ヒータ制御部４に送信してもよい。

【0034】

圧力計６は、上記のように、液化ガス供給ライン３の経路中において、液化ガス容器１の出口１ａ側近傍に設けられる。また、圧力計６は、液化ガス容器１の内部圧力Ｐを検出するものであることから、図１に示す例のように、液化ガス容器１の出口１ａに出来るだけ近い位置で設けられる。

【0035】

圧力計６で検出された液化ガス容器１の内部圧力Ｐの測定値信号は、上記のように、信号線Ｃ２を介してヒータ制御部４に送信される。ヒータ制御部４は、温度計５及び圧力計６から送信される測定値信号に基づいた処理を行い、液化ガスＧの加熱温度ＨＴを設定する。

【0036】

圧力計６としては、従来からガスボンベ等の内部圧力の検出に用いられている圧力センサ等を何ら制限無く用いることができる。

【0037】

容器加熱部７は、図示略の容器温度制御部による温度制御により、液化ガス容器１の内部に収容された液相状態の液化ガスを加熱することで、液相の液化ガスを、順次、気相の液化ガスＧに相転移させる。図示例の容器加熱部７は、液化ガス容器１の縦軸方向で概略中心から下側における領域の表面を覆うように設けられている。

【0038】

容器加熱部７としては、液化ガス容器１の表面を加熱することができるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、液化ガス容器１の表面に巻かれた熱交換媒体を流通するための配管であってもよい。熱交換媒体としては、具体的には、例えば、温風、熱風等の気体媒体、又は、温水、熱水、熱油等の液体媒体等が挙げられる。
また、容器加熱部７としては、ハロゲンヒータ等によって赤外線で熱を伝える方法や、電気ヒータ等などによって、熱を直接、容器表面に伝える構成であってもよい。

【0039】

ヒータ８は、上記のように、液化ガス供給ライン３における、液化ガス容器１と減圧弁９との間の経路の少なくとも一部に設けられ、図１に示す例では、液化ガス容器１の出口１ａ近傍から減圧弁９にわたって設けられている。ヒータ８は、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧを加熱するものであり、例えば、電熱ヒータ等からなり、液化ガス供給ライン３の周囲に巻回されるように構成することができる。

【0040】

なお、本実施形態においては、ヒータ８を電熱ヒータ等から構成し、ヒータ制御部４において、ヒータ８に印加する電流Ａを制御する構成を説明しているが、これには限定されない。ヒータ８としては、例えば、ハロゲンヒータ等によって赤外線で熱を伝える方法を採用してもよい。

【0041】

さらに、ヒータ８としては、例えば、液化ガス供給ライン３の表面に巻回された、熱交換媒体を流通するための配管からなる構成であってもよい。この場合の熱交換媒体としては、例えば、温風、熱風等の気体媒体、又は、温水、熱水、熱油等の液体媒体等が挙げられる。このような場合には、ヒータ制御部４において、例えば、配管内を流通する熱交換媒体を加熱するための、図示略の媒体加熱手段の設定温度（加熱温度）を制御する。

【0042】

減圧弁９は、液化ガスＧの圧力を減圧して断熱膨張させるものであり、液化ガス供給ライン３の経路中において、温度計５よりも下流側に設けられる。即ち、減圧弁９の一次側９ａは、液化ガス供給ライン３の経路中において、温度計５に接続されるように配置されており、また、二次側９ｂが、減圧後の液化ガスＧの出口３ｂ側に配置されている。
このような減圧弁９としては、特に限定されず、従来から、液化ガス供給装置の分野で広く使用されているものを何ら制限無く採用することができる。

【0043】

以下に、本実施形態の液化ガス供給装置１０において、ヒータ制御部４により、ヒータ８で気化ガスＧを加熱する加熱温度ＨＴを設定し、液化ガスＧの温度Ｔを再液化温度ＲＴよりも高い温度に保持する制御について、より具体的に説明する。
まず、圧力計６によって検出された、液化ガス容器１の内部圧力Ｐの測定値信号が、信号線Ｃ２を介してヒータ制御部４に入力される。
これとともに、温度計５によって検出された、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔの測定値信号が、信号線Ｃ１を介してヒータ制御部４に入力される。

【0044】

次いで、ヒータ制御部４は、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ、及び、予め入力された再液化データに基づき、当該内部圧力Ｐ下における再液化温度ＲＴを算出したうえで、液化ガスＧの加熱温度ＨＴを設定し、ヒータ８に印加する電流Ａの制御を行う。この際に設定する加熱温度ＨＴは、当該内部圧力Ｐ下における再液化温度ＲＴよりも高い温度である。また、上記のような再液化データとしては、例えば、ガス種に応じた内部圧力Ｐと再液化温度ＲＴの関係を示すデータであり、詳細については後述するが、例えば、図２のグラフ中に示した飽和蒸気圧力曲線で表されるようなデータである。

【0045】

次いで、ヒータ制御部４は、上記で設定した加熱温度ＨＴに基づき、温度計５で検出された液化ガスＧの温度Ｔの測定値と比較のうえ、ヒータ８に印加する電流Ａを制御する。
この結果、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔが、設定された加熱温度ＨＴ未満である場合、ヒータ制御部４は、ヒータ８による加熱温度ＨＴが上記設定値となるように、ヒータ８に印加する電流Ａを引き上げ、より高い温度で液化ガスＧを加熱する。その後、液化ガスＧの温度Ｔが、設定した加熱温度ＨＴよりも高い温度まで昇温したとき、ヒータ制御部４は、ヒータ８に印加する電流Ａを引き下げるか、あるいは停止することで、ヒータ８による加熱温度ＨＴを低くするように制御する。
そして、液化ガスＧの温度Ｔが、再び、上記で設定した加熱温度ＨＴ以下になったときは、再度、ヒータ８に印加する電流Ａを引き上げ、上記で設定した加熱温度ＨＴで液化ガスＧを加熱するように制御する。

【0046】

一方、ヒータ制御部４は、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔが、設定された加熱温度ＨＴよりも高い場合には、ヒータ８に印加する電流Ａを引き下げるか、あるいは停止することにより、ヒータ８による加熱温度ＨＴを低くするように制御する。その後、液化ガスＧの温度Ｔが、設定された加熱温度ＨＴ以下まで降温したとき、ヒータ制御部４は、ヒータ８に印加する電流Ａを引き上げ、加熱温度ＨＴを高くするように制御する。
そして、液化ガスＧの温度Ｔが、再び、上記で設定した加熱温度ＨＴよりも高い温度になったとき、ヒータ制御部４は、再度、ヒータ８に印加する電流Ａを引き下げるか、あるいは停止することで、加熱温度ＨＴを低くするように制御する。

【0047】

ヒータ制御部４は、上記のような制御を繰り返すことにより、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔを、再液化温度ＲＴよりも高い温度に維持する。即ち、液化ガス供給装置１０における実際の条件が、高温設定が不要な条件である場合においてまで、常時、一定温度で液化ガスを加熱するのではなく、液化ガスＧの温度Ｔを再液化温度ＲＴよりも高い温度に維持できる程度に、ヒータ８による加熱温度ＨＴを制御する。これにより、ヒータ８に印加する電流Ａが過剰になって無駄な電力が消費されるのを防止できるので、液化ガスＧの加熱に過剰なエネルギーを消費することなく、且つ、液化ガスＧが供給過程で再液化するのを確実に防止することが可能になる。特に、大規模工場等に液化ガス供給装置１０を設置する場合、その設置台数も多くなるので、省エネルギーや製造コストの低減等の観点から、さらに大きなエネルギー削減効果が得られる。

【0048】

なお、圧力計６によって検出された液化ガス容器１の内部圧力Ｐ、及び、温度計５によって検出された液化ガスＧの温度Ｔに基づく制御方法は、上記方法に限定されるものではなく、例えば、目標温度に対するＰＩＤ制御を行なってもよい。

【0049】

また、液化ガス供給装置１０においては、ヒータ制御部４が、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ、及び／又は、液化ガスＧの温度Ｔの変化に応じて、常時、ヒータ８に印加する電流を制御することにより、ヒータ８による加熱温度ＨＴを変化させながら、この加熱温度ＨＴを設定する構成を採用することがより好ましい。これにより、上述したような、液化ガスＧの温度Ｔを再液化温度ＲＴよりも高い温度に維持する制御を、常時、安定して実施することができるので、より大きなエネルギー削減効果が得られる。

【0050】

上記構成を備える本実施形態の液化ガス供給装置１０においては、液化ガスＧの供給開始時、容器加熱部７によって加熱される、液化ガス容器１の内部は、液体状態の液化ガス（液相部）で満たされた状態である。図１中においては、詳細な図示を省略するが、供給開始時の液相の液化ガスの液面は、容器加熱部７の上端よりも上方に位置している。そして、液化ガス容器１の内部に収容された液相の液化ガスは、容器加熱部７によって加熱されることで、順次、気相の液化ガスＧに相転移した後、出口１ａ及び容器弁２を介して液化ガス供給ライン３に導入され、外部に供給される。

【0051】

その後、液化ガス容器１内の液化ガスが外部に向けて供給されるのに伴い、液化ガス容器１内の液相部（液化ガス）の液面が低下する。そして、液化ガス容器１内における液相部の液面が所定の位置まで低下したとき、例えば、図示略の重量計等によって液相部の残量を検出することで、内部に収容された液化ガスの残量が少なくなったと判断し、液化ガスの供給を停止する。その後、液相部の残量が所定以下となった液化ガス容器１を液化ガス供給装置１０から取り外し、新たな液化ガス容器１と交換する。

【0052】

液化ガスの液相部の液面検出手段として図示略の重量計を採用する場合には、例えば、重量計としてロードセル等を用い、常時、液化ガス容器１全体の重量を測定して内部の液相部の重量を測定し、演算処理することで、液相部の液面の位置を検出することができる。

【0053】

なお、容器温度制御部としても、ヒータ制御部４と同様、特に限定されず例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等を用いることができる。

【0054】

［液化ガス供給方法］
次に、上述したような液化ガス供給装置１０を用いた、本実施形態の液化ガス供給方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。
本実施形態の液化ガス供給方法は、液化ガス容器１の表面を加熱することで、液化ガス容器１内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させるとともに、気相部を昇圧してガス状の液化ガスを外部に向けて供給する方法である。
なお、以下の説明では、上記の液化ガス供給装置１０の説明と重複する構成については、その詳細な説明を省略する。

【0055】

本実施形態の液化ガス供給方法においては、液化ガス容器１においてガス状とされた液化ガスＧを、液化ガス容器１に一端３ａ側が接続された液化ガス供給ライン３によって外部に向けて供給するとともに、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ、及び、液化ガス供給ライン３における液化ガスＧの温度Ｔを検出する。
そして、本実施形態の液化ガス供給方法においては、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ、及び、液化ガスＧの温度Ｔに基づいて加熱温度ＨＴを設定しながら、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧを加熱することにより、この液化ガスＧの温度Ｔを、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ下における、液化ガスＧの再液化温度ＲＴよりも高い温度に保持する。

【0056】

本実施形態の液化ガス供給方法における、ヒータ８による液化ガスＧの加熱温度ＨＴを設定する一例について、図２の、液化ガス容器１の内部圧力Ｐと液化ガスＧの再液化温度ＲＴとの関係を表す飽和蒸気圧力曲線、及び、液化ガス容器１の内部圧力Ｐと液化ガスＧの加熱温度ＨＴとの関係を表す加熱温度曲線（加熱温度ＨＴ曲線）を示したグラフを参照しながら説明する（図１も参照）。
ここで、図２中の横軸は液化ガスＧの再液化温度ＲＴ、及び、液化ガスＧの加熱温度ＨＴを示しており、縦軸は液化ガス容器１の内部圧力Ｐを示している。また、図２のグラフ中に示す飽和蒸気圧力曲線は、液化ガスとして用いられる各種ガスの一般的な特性を表すものであり、図２中において、曲線よりも下側の領域が気相領域であり、曲線及び曲線よりも上側の領域が液相領域である。

【0057】

図２のグラフ中に示す飽和蒸気圧力曲線では、液化ガスＧの再液化温度ＲＴは、液化ガス容器１の内部圧力ＰがＰ４（Ｐａ）である場合にはＲＴ４（℃）であり、内部圧力ＰがＰ４（Ｐａ）よりも低いＰ３（Ｐａ）である場合には、ＲＴ４（℃）よりも低いＲＴ３（℃）となる。さらに、図２においては、液化ガスＧの再液化温度ＲＴは、液化ガス容器１の内部圧力ＰがＰ３（Ｐａ）よりも低いＰ２（Ｐａ）である場合にはＲＴ２（℃）であり、内部圧力ＰがＰ２（Ｐａ）よりも低いＰ１（Ｐａ）である場合には、ＲＴ２（℃）よりも低いＲＴ１（℃）となる。

【0058】

即ち、図２のグラフ中に示す飽和蒸気圧力曲線を基にした、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ（Ｐａ）、及び、設定する液化ガスＧの加熱温度ＨＴ（℃）の各々の関係は、同様に図２のグラフ中に示した加熱温度曲線（加熱温度ＨＴ曲線）で表され、また、以下の（１）式〜（４）式で表すことができる。
Ｐ＜Ｐ１ ： ＨＴ＜ＨＴ１ ・・・・・（１）
Ｐ１≦Ｐ＜Ｐ２ ： ＨＴ１≦ＨＴ＜ＨＴ２ ・・・・・（２）
Ｐ２≦Ｐ＜Ｐ３ ： ＨＴ２≦ＨＴ＜ＨＴ３ ・・・・・（２）
Ｐ３≦Ｐ ： ＨＴ３≦ＨＴ＜ＨＴ４ ・・・・・（４）
なお、上記（１）〜（４）式において、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３：内部圧力（液化ガス容器の内部圧力）、ＨＴ，ＨＴ１，ＨＴ２，ＨＴ３，ＨＴ４：加熱温度（液化ガス供給ラインを流通する液化ガスを加熱する温度）である。

【0059】

本実施形態の液化ガス供給方法においては、液化ガス容器１の内部圧力Ｐに基づいて液化ガスＧの再液化温度ＲＴを算出したうえで、液化ガスＧの加熱温度ＨＴを設定し、ヒータ８に印加する電流Ａの制御を行う。即ち、例えば、液化ガス容器１の内部圧力ＰがＰ３（Ｐａ）以上である場合には、液化ガスＧの加熱温度ＨＴ３を、ＲＴ３（℃）よりも高い温度で設定する。また、液化ガス容器１の内部圧力ＰがＰ１〜Ｐ２（Ｐａ）の範囲である場合には、液化ガスＧの加熱温度ＨＴ１を、ＲＴ１よりも高く、且つ、ＲＴ２（℃）以下の範囲で設定する。

【0060】

そして、本実施形態においては、上記で設定した加熱温度ＨＴに基づき、温度計５で検出された液化ガスＧの温度Ｔの測定値と比較のうえ、ヒータ８に印加する電流Ａを制御する。
具体的には、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔが、設定された加熱温度ＨＴ未満、即ち、上記で算出された再液化温度ＲＴ以下である場合、ヒータ８による加熱温度ＨＴが上記設定値となるように、ヒータ８に印加する電流Ａを引き上げる。その後、液化ガスＧの温度Ｔが、設定した加熱温度ＨＴよりも高い温度まで昇温したとき、ヒータ８に印加する電流Ａを引き下げるか、あるいは停止することで、ヒータ８による加熱温度ＨＴを低くするように制御する。
そして、液化ガスＧの温度Ｔが、再び、上記で設定した加熱温度ＨＴ以下になったときは、再度、ヒータ８に印加する電流Ａを引き上げ、上記で設定した加熱温度ＨＴで液化ガスＧを加熱するように制御する。

【0061】

一方、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔが、設定された加熱温度ＨＴよりも高い場合には、ヒータ８に印加する電流Ａを引き下げるか、あるいは停止することにより、ヒータ８による加熱温度ＨＴを低くするように制御する。その後、液化ガスＧの温度Ｔが、設定された加熱温度ＨＴ以下まで降温したとき、ヒータ８に印加する電流Ａを引き上げ、加熱温度ＨＴを高くするように制御する。
そして、液化ガスＧの温度Ｔが、再び、上記で設定した加熱温度ＨＴよりも高い温度になったときは、再度、ヒータ８に印加する電流Ａを引き下げるか、あるいは停止することで、加熱温度ＨＴを低くするように制御する。

【0062】

本実施形態の液化ガス供給方法においては、上記のような制御を繰り返すことにより、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔを、再液化温度ＲＴよりも高い温度に維持する。これにより、上述したように、ヒータ８に印加する電流Ａが過剰になって無駄な電力が消費されるのを防止でき、液化ガスＧの加熱に過剰なエネルギーを消費することなく、且つ、液化ガスＧが供給過程で再液化するのを確実に防止することが可能になる。

【0063】

なお、液化ガス容器１の取扱性や安全性等の観点から、通常の実使用においては、例えば、図２のグラフ中に表す飽和蒸気圧力曲線に示した、液化ガス容器１の内部圧力ＰがＰ３（Ｐａ）以下の領域が常用領域とされる。

【0064】

本実施形態の液化ガス供給方法においては、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ、及び／又は、液化ガスＧの温度Ｔの変化に応じて、常時、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの加熱温度ＨＴを変化させながら設定することがより好ましい。これにより、上述したような、液化ガスＧの温度Ｔを再液化温度ＲＴよりも高い温度に維持する制御を、常時、安定して実施することができるので、より大きなエネルギー削減効果が得られる。

【0065】

＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の液化ガス供給装置１０によれば、圧力計６で検出された液化ガス容器１の内部圧力Ｐ、及び、温度計５で検出された液化ガスＧの温度Ｔに基づいて、ヒータ８に印加する電流Ａを制御することにより、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔを、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ下における液化ガスＧの再液化温度ＲＴよりも高い温度に保持するように、ヒータ８による加熱温度ＨＴを設定するヒータ制御部４を備えた構成を採用している。即ち、ヒータ８に印加する電流を、液化ガス容器１の内部圧力Ｐに応じて、液化ガスＧを、再液化することの無い温度に加熱できるように制御することで、液化ガスＧの加熱温度ＨＴを、空調設備の有無や季節毎の温度変動等に左右されることなく、適切な温度に自動設定することが可能になる。従って、外部に供給する液化ガスＧの加熱に過剰なエネルギーを消費することなく、且つ、液化ガスＧが供給過程で再液化するのを確実に防止することが可能になる。

【0066】

また、本実施形態の液化ガス供給方法によれば、上記のように、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ、及び、液化ガス供給ライン３における液化ガスＧの温度Ｔを検出し、これら内部圧力Ｐ及び液化ガスＧの温度Ｔに基づいて加熱温度ＨＴを設定しながら、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧを加熱することにより、この液化ガスＧの温度Ｔを、液化ガス容器１の内部圧力Ｐ下における液化ガスＧの再液化温度ＲＴよりも高い温度に保持する方法を採用している。これにより、上記同様、液化ガス容器１の内部圧力Ｐに応じて、液化ガスＧの加熱温度ＨＴを、再液化することの無い適切な温度で自動設定することが可能になる。従って、上記同様、液化ガスＧの加熱に過剰なエネルギーを消費することなく、且つ、液化ガスＧが供給過程で再液化するのを確実に防止することが可能になる。

【0067】

＜本発明の変形例＞
本発明の実施の形態について、図面を参照して上記のように説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を施すことが可能である。
例えば、本実施形態においては、さらに、液化ガス供給ライン３を長さ方向で複数の加熱領域に区分し、それぞれの加熱領域に対応して複数のヒータを設けることで、液化ガス供給ライン３の長さ方向の部位毎に、それぞれ最適化された温度制御を行う構成を採用してもよい。

【0068】

また、本実施形態で説明する例においては、ヒータ８による加熱温度制御を、ヒータ８に印加する電流Ａを引き上げるか、あるいは引き下げることで行っているが、これには限定されず、例えば、ヒータ８に印加するパルス電圧を制御することで行ってもよい。

【0069】

また、本実施形態では、温度計５によって検出する温度を、液化ガス供給ライン３を流通する液化ガスＧの温度Ｔとしているが、これには限定されない。例えば、温度計５によって、液化ガス供給ライン３の表面、即ち、配管の表面の温度を検出し、この値をヒータ制御部４に送信して、ヒータ８による液化ガスＧの加熱温度ＨＴの制御を行う構成としてもよい。このように、温度計５で測定する温度を、液化ガス供給ライン３の配管表面の温度とすることで、温度計５をシンプルな構造とすることができる。

【0070】

例えば、液化ガス供給ライン３の配管表面の温度が、圧力計６で検出された圧力下における再液化温度ＲＴよりも高ければ、液化ガスＧからの外部への放熱が無くなるので、液化ガスＧが再液化することは無い。このため、液化ガス供給ライン３の配管表面の温度を温度計５で検出してヒータ制御部４に送信し、ヒータ８による液化ガスＧの加熱温度ＨＴの制御を行う場合であっても、液化ガスＧの温度Ｔを直接検出する場合と同様、液化ガスＧの再液化を確実に防止できる。

【0071】

また、本実施形態では、液化ガス容器１を容器加熱部７によって加温することで、この液化ガス容器１内に収容された液相部を気化して気相部に相転移させて液化ガスＧとし、液化ガス供給ライン３に送出する例を説明しているが、これには限定されない。本実施形態の液化ガス供給装置１０は、例えば、液化ガスの種類や液化ガス容器１内の圧力に応じて、液化ガス容器１を加温しない場合にも適用可能なものである。即ち、例えば、本実施形態の液化ガス供給装置１０を用いて非加熱タイプのガスを取り扱うことも可能である。また、上記のような加熱タイプの液化ガスＧを用いる場合であっても、液化ガス容器１の内部圧力Ｐや流量が、需要（必要量）に対して十分な場合には、必ずしも液化ガス容器１を加熱する必要は無い。従って、液化ガス容器１を加熱するか否かは、液化ガスの種類や液化ガス容器１の内部圧力Ｐに応じて適宜判断すればよい。

【0072】

なお、上記のような非加熱タイプのガスとしては、例えば、ＮＨ_３、Ｎ_２Ｏ、Ｃｌ_２、ＳＦ_６等を挙げることができる。

【産業上の利用可能性】

【0073】

本発明の液化ガス供給装置及び液化ガス供給方法は、液化ガスの加熱に過剰なエネルギーを消費することなく、且つ、液化ガスが供給過程で再液化するのを確実に防止できるものなので、例えば、半導体、液晶パネル、又は太陽光発電パネル等の製造に用いられる液化ガスを大量に供給する用途において非常に好適である。

【符号の説明】

【0074】

１０…液化ガス供給装置
１…液化ガス容器
１ａ…出口
２…容器弁
３…液化ガス供給ライン
３ａ…一端
３ｂ…他端
４…ヒータ制御部
５…温度計（温度検出手段）
６…圧力計（圧力検出手段）
７…容器加熱部
８…ヒータ
９…減圧弁
９ａ…一次側
９ｂ…二次側
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…通信線
Ｇ…液化ガス（気相）
Ａ…電流

【図1】

【図2】