中古液体窒素発生装置の在庫・価格

液体窒素発生装置は、大気を原料として電力（機種によっては冷却水も）だけで液体窒素をつくり、その場で貯めて供給する小型の装置である。工業ガスメーカーの深冷空気分離プラントでつくった液体窒素をローリーや可搬容器で運ぶ方式に比べ、生産量は1日あたり数L〜30L程度と小さい。そのぶん研究室や病院の居室に置ける大きさにまとまっている。少量購入では輸送費が割高になりやすいことや、配送の便が悪い立地で安定して入手しにくいことが導入の主な動機になる。
基本構成は、空気から窒素ガスを分ける窒素ガス発生部と、そのガスを液化して貯める本体に分かれる。窒素ガス発生部には一般にPSA（圧力スイング吸着）方式が使われる。空気圧縮機で0.8MPa前後まで昇圧した空気を冷却・除湿し、吸着材を詰めた2本の吸着筒に交互に通す。酸素や二酸化炭素、水分を吸着させて窒素を取り出し、飽和した側の筒は大気圧へ開放して再生する。供給ガスの典型的な仕様は、純度99%以上、露点-60℃以下である。
本体は、極低温冷凍機、真空断熱の貯蔵容器、液面計、安全弁、制御系で構成される。冷凍機には主にGM（ギフォード・マクマホン）冷凍機が使われ、容器内に差し込んだコールドヘッドの表面で窒素ガスを冷やして凝縮させる。液化量は主に冷凍機の77Kでの冷凍能力で決まる。室温から77Kまでの顕熱と蒸発潜熱の和から見積もると、1日1Lの液化に約4Wの冷凍能力が必要になる。実際には配管からの熱侵入や容器の自然蒸発分を差し引くことになる。貯蔵容量は40〜100L程度が一般的で、消費電力は単相100V機で1kW強、三相200V機で2〜5kW程度である。圧縮機の冷却方式には空冷と水冷があり、生産量の大きい機種は水冷が多い。
運用上の要点として、原料ガスの不純物の影響がある。露点が十分に低くないと、水分が氷になって冷凍機や容器内に付着し、液面計の誤動作や冷凍機の取り外し不良の原因になる。空気中に約1%含まれるアルゴンはPSAで除去されない。77Kでは固体となって冷却面に付着し、熱交換を妨げて液化量を下げる。冷凍機を止めて液を取り出すとアルゴンは蒸発するため液化量は元に戻るが、満液に近づくほど液化速度が落ちる傾向は残る。液面は静電容量式のレベル計で連続的に監視し、設定量に達すると製造を止め、下回ると再開する自動運転が一般的である。
法規面では、日本国内では高圧ガス保安法の規制対象となる。凝縮器として扱われ、多くの機種が第二種製造設備として都道府県知事への届出が必要になる。設計圧力と容器容量の積が一定値を超えると特定設備となり、要求される検査が大幅に増えるため、各機種は安全弁などで一般高圧ガス設備の範囲に収まるよう設計されている。定期点検は年1回程度が推奨され、冷凍機の消耗品は定期的に交換する必要がある。室内に置くため、酸素欠乏を防ぐ換気や酸素濃度計の設置もあわせて検討したい。
用途は、バイオ試料や細胞・精子・卵子の凍結保存容器への補給、NMRやMRIの超伝導磁石の液体窒素シールド、電子顕微鏡のEDS検出器やゲルマニウム半導体放射線検出器の冷却、真空排気系のコールドトラップなどである。トランスファーラインで接続先の機器へ自動供給する機能を使えば、夜間や長期休暇中の補充作業を減らせる。