JP2001248963A - 加圧された高純度液体二酸化炭素流を生成する方法及び装置 - Google Patents
加圧された高純度液体二酸化炭素流を生成する方法及び装置Info
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Abstract
方法及び装置を提供する。 【解決手段】二酸化炭素蒸気からなる供給流を精製フィ
ルタ12内で精製し、次いで、コンデンサ18内で凝縮
する。次いで、得られた液体を2個の第1及び第2の蓄
圧チャンバに交互に導入し且つ分配する。第1及び第2
の蓄圧チャンバ28及び30を電気ヒーター32及び3
4によって加熱して、液体を、加圧された液体二酸化炭
素流の所要または所望の送出圧力まで加圧する。かよう
な流は、連続的に第1及び第2の蓄圧チャンバから交互
に抽出される。ここで、第1及び第2の蓄圧チャンバの
いずれか一方が充填されているときに、他方は、分配の
役割を果たす。加圧された液体二酸化炭素流は、さら
に、粒子フィルター内で濾過されてもよい。
Description
る2000年1月5日に出願された仮出願第60/174,531に基づ
く優先権を主張する。
流を、液体に凝縮し、チャンバ内で加熱することによっ
て連続的に加圧し、精製・加圧された液体二酸化炭素流
を生成するための方法及び装置に関する。特に、本発明
は、加圧された液体二酸化炭素流が連続的に分配され得
る2個のチャンバを用いる上述の方法及び装置に関す
る。
素は、種々の産業処理に必要である。かような高圧に加
圧された液体は、産業用液体二酸化炭素を精製すること
によって得られる。すなわち、約13〜23barで得られ、
次いで、約20〜約68barの間の適宜の圧力まで液体をポ
ンピングする。
たは炭化水素が生成物流に機械的ポンプ操作の副産物と
して導入されてしまうことである。論述するように、こ
の問題は、本発明によって解決される。
を生成する方法を提供する。本発明において、二酸化炭
素蒸気からなる供給流を精製フィルタに導入する。精製
された供給流を、液だめを有するコンデンサ内で凝縮
し、中間の液体流をコンデンサの液だめから第1及び第
2の蓄圧チャンバに導入する。第1及び第2の蓄圧チャ
ンバを加熱して、内部に含有されている液体を加圧す
る。加圧された液体二酸化炭素を第1及び第2の蓄圧チ
ャンバから送り出す。
に交互に導入し、第1及び第2の蓄圧チャンバのいずれ
か一方が空になる前に中間液体流が他方のチャンバに導
入されるように、加圧された液体二酸化炭素流を第1及
び第2の蓄圧チャンバから交互に送り出す。こうして、
加圧された液体二酸化炭素流は、連続的に送り出される
ようになる。第1及び第2の蓄圧チャンバの各々は、中
間液体流の導入前にコンデンサの液だめに液体を流出さ
せる。
を電気的に加熱する。冷媒流による間接熱交換を介し
て、供給流をコンデンサ内で凝縮することが好ましい。
加圧された液体二酸化炭素流をさらに粒子フィルタに導
入して処理してもよい。
液体二酸化炭素流を製造するための装置を提供する。こ
の特徴において、精製フィルタは、二酸化炭素蒸気から
なる供給流を精製するために設けられており、液だめを
有するコンデンサは、供給流を凝縮するために用いられ
る。第1及び第2の蓄圧チャンバは、該チャンバを加熱
して、該チャンバ内に含まれている液体を加圧するため
のヒーターと関連している。
クは、コンデンサの液だめを第1及び第2の蓄圧チャン
バと連結する導管を有し、加圧された液体二酸化炭素流
を排出する。フローネットワークは、導管に係合された
バルブを有し、第1及び第2の蓄圧チャンバのいずれか
一方が空になる前に、中間液体流を第1及び第2の蓄圧
チャンバのいずれか他方に導入することを確実にするよ
うに、コンデンサの液だめから第1及び第2の蓄圧チャ
ンバに交互に導入し、加圧された液体二酸化炭素流を第
1及び第2の蓄圧チャンバから交互に送り出すことを可
能にする。こうして、加圧された液体二酸化炭素の連続
的な送り出しを確実にする。導管は、さらに、第1及び
第2の蓄圧チャンバからコンデンサに至る排出ラインを
含み、第1及び第2の蓄圧チャンバの各々が中間液体流
の導入前に液体を排出できるようにする。
らなり、コンデンサは、熱交換器を有する外部冷凍回路
を含み、冷媒流による間接熱交換を介して供給流を凝縮
する。装置は、さらに、フローネットワークに連結され
た粒子フィルタを備えていてもよく、加圧された液体二
酸化炭素を濾過する。
体を加圧するために用いられるので、液体は加圧された
液体二酸化炭素に不純物を導入するかもしれない機械的
ポンプ要素と接触することはない。さらに、ポンプを用
いていないので、本発明の装置のメンテナンス要求は従
来の装置よりも少ない。
要旨を特に記載した特許請求の範囲を含むが、本発明の
方法を実施するための装置の斜視図である添付図面を参
照すれば、本発明はよりよく理解されると確信する。
れている。二酸化炭素蒸気からなる供給流10は、多数の
公知の入手可能な会合(coalescing)及び/または選択
的吸着フィルタであってもよい精製フィルタ12に導入さ
れる。バルブ14及び16は、精製フィルタ12を隔離するた
めに設けられている。
凝縮するために、液だめを有するコンデンサ18に導入さ
れる。かような凝縮は、好ましくはシェル及び管設計か
らなる熱交換器24を介して冷媒流を循環する外部の冷凍
ユニット22によって効果的になされる。これに関して、
コンデンサ18は、別体の液だめに供給する熱交換器から
なるものでもよい。隔離バルブ26及び28は、冷凍ユニッ
ト22を隔離するために設けられてもよい。液体のレベ
ルは、コンデンサ18内の液体と蒸気との圧力差を検出す
る差圧トランスデューサー26によって制御される。図示
されていないが、プログラム可能な論理コンピュータの
形態でのコントローラが、差圧トランスデューサ26から
の信号を受信して、液体20が所定レベルよりも低下した
ときに、冷凍ユニット22を作動させる。
で凝縮されているので、蒸気内に存在するいかなる不純
物も効果的に分離され、より揮発性の不純物は凝縮され
なかった蒸気内に残存し、揮発性の低い不純物は液体内
に凝縮される。図示されていないが、試料ラインがコン
デンサ18に連結されていてもよく、コンデンサ18内の不
純物濃度を低下させることが必要な場合に、液体及び蒸
気をサンプリングし且つ排出する。
及び第2の蓄圧チャンバ28及び30に導入される。第1及
び第2の蓄圧チャンバ28及び30は、好ましくは、電気ヒ
ーター32及び34によって、それぞれ加熱されて、液体
を、装置1によって生成されるべき加圧された液体二酸
化炭素流の送出圧力まで加圧する。
チャンバ28及び30に供給するための入口導管32を有する
フローネットワークによって、第1及び第2の蓄圧チャ
ンバ28及び30に流出入する。加圧された液体二酸化炭素
流は、第1及び第2の蓄圧チャンバ28及び30から出口導
管35を介して送り出される。さらに、第1及び第2の蓄
圧チャンバ28及び30の各々から、排出ライン36を介して
コンデンサ18に液体が排出される。
ク内でフローを制御する。これに関して、制御バルブ38
及び40は、コンデンサ18から第1及び第2の蓄圧チャン
バ28及び30に至る中間液体流のフローを制御する。出口
導管35を介してのフローの制御は、制御バルブ42及び44
によって効果的になされる。第1及び第2の蓄圧チャン
バ28及び30からの排出は、制御バルブ46及び48によって
制御される。
制御バルブ42が開き、制御バルブ44が閉じて、第1の蓄
圧チャンバ28からの加圧された液体二酸化炭素流を分配
する。同時に、第2の蓄圧チャンバ30が電気ヒーター34
によって加圧されているので、制御バルブ48が開いて、
かような圧力をコンデンサ20に逃がすことができる。こ
うして、第2の蓄圧チャンバ30が、入口導管32を介して
の第2の蓄圧チャンバ30への中間液体流の導入によるよ
り多量の液体を受け入れることができるようになる。こ
のために、制御バルブ40は、開位置に設定されている。
差圧センサ52が第2の蓄圧チャンバ30が満たされたこと
を示すと、制御バルブ40及び48は閉じて、第2の蓄圧チ
ャンバ30内の液体は電気ヒーター34によって加熱され
て、液体を加圧する。
ぼ空になることを検知すると、制御バルブ42を閉じて、
制御バルブ44を開いて、加圧された液体二酸化炭素流を
第2の蓄圧チャンバ30から分配可能とする。同時に、制
御バルブ46を開いて、第1の蓄圧チャンバ26から液体を
排出する。制御バルブ38を開いて、中間液体流を第1の
蓄圧チャンバ28に充填可能とする。差圧センサが充填の
完了を検出すると、制御バルブ38及び46を閉じて、液体
は電気ヒーター32によって加熱されて、第1の蓄圧チャ
ンバ28内の液体を加圧する。
素が連続的に分配されるようなサイクルに従って機能す
る。このサイクルは、好ましくは、差圧トランスデュー
サー50及び52に連結されているプログラム可能な論理コ
ントローラ(図示せず)によって制御される。差圧トラ
ンスデューサー50及び52は、第1及び第2の蓄圧チャン
バ28及び30内での液体レベルと考えられる信号を発生
し、この信号に応答して、コントローラは、上述の制御
バルブを遠隔自動操作する。コンデンサ18内の液体のレ
ベルを検出する差圧トランスデューサーもあり、コント
ローラは、コンデンサ容器が満たされる前に、冷凍ユニ
ット22の操作を中止することによって、凝縮プロセスを
中止して、二酸化炭素用のスペースに、充填サイクル中
に第1及び第2の蓄圧チャンバ28及び30から排出可能と
する。
54に連結されていて、かような液体中の粒子状汚染物を
除去する。本発明を好ましい実施形態に関して説明した
が、当業者には明らかなように、本発明の範囲を逸脱し
ない限りにおいて、多くの追加、変更及び削除がなされ
てもよい。
概略図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 加圧された液体二酸化炭素流を生成する
方法であって、 二酸化炭素蒸気からなる供給流を精製フィルターに導入
し、 精製された供給流を液だめを有するコンデンサ内で凝縮
し、 上記液だめからの中間液体流を第1及び第2の蓄圧チャ
ンバに導入し、 上記第1及び第2の蓄圧チャンバを加熱して、その中に
含有されている液体を送出圧力まで加圧し、 加圧された液体二酸化炭素流を上記第1及び第2の蓄圧
チャンバから送り出し、 上記第1及び第2の蓄圧チャンバのいずれか一方が空に
なる前に、上記中間液体流を上記第1及び第2の蓄圧チ
ャンバのいずれか他方に導入し、上記加圧された液体二
酸化炭素流を連続的に送り出すことを確実にするよう
に、上記中間液体流を上記第1及び第2の蓄圧チャンバ
に交互に導入し、上記加圧された液体二酸化炭素流を上
記第1及び第2の蓄圧チャンバから交互に送り出し、 上記中間液体流を導入する前に、上記第1及び第2の蓄
圧チャンバの各々から上記コンデンサに排出する、各工
程を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】請求項1記載の方法であって、前記第1及
び第2の蓄圧チャンバの各々は、電気的に加熱されるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の方法であって、前記供給
流は、冷媒流による間接熱交換を介して、前記コンデン
サ内で凝縮されることを特徴とする方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の方法であって、さらに、
前記加圧された液体二酸化炭素流を粒子フィルタに導入
する工程を備えることを特徴とする方法。 - 【請求項5】 加圧された液体二酸化炭素流を生成する
装置であって、 二酸化炭素蒸気からなる供給流を精製する精製フィルタ
と、 上記供給流を凝縮する液だめを有するコンデンサと、 第1及び第2の蓄圧チャンバと、 上記第1及び第2の蓄圧チャンバを加熱して、該チャン
バ内の液体を送出圧力まで加圧するヒーターと、 上記コンデンサと上記第1及び第2の蓄圧チャンバとを
連結する導管を有し、加圧された液体二酸化炭素流を排
出するフローネットワークと、を備え、 上記フローネットワークは、上記導管と係合しているバ
ルブを有し、該バルブは、上記第1及び第2の蓄圧チャ
ンバの一方が空になってしまう前に、中間液体流を第1
及び第2の蓄圧チャンバのいずれか他方に導入し、加圧
された液体二酸化炭素流を連続的に送り出すことを確実
にするように、中間液体流を上記第1及び第2の蓄圧チ
ャンバに交互に導入し且つ加圧された液体二酸化炭素流
を第1及び第2の蓄圧チャンバから送り出すことを可能
にし、 上記フローネットワークの導管は、上記第1及び第2の
蓄圧チャンバから上記コンデンサに至る排出ラインを含
み、中間液体流を導入する前に、第1及び第2の蓄圧チ
ャンバの各々から排出可能とする、ことを特徴とする装
置。 - 【請求項6】 請求項5記載の装置であって、前記ヒー
ターは、電気ヒーターを含むことを特徴とする装置。 - 【請求項7】 請求項5記載の装置であって、前記コン
デンサは、冷媒流による間接熱交換を介して前記供給流
を凝縮するための熱交換器を有する外部冷凍回路を含む
ことを特徴とする装置。 - 【請求項8】 請求項5記載の装置であって、さらに、
加圧された液体二酸化炭素流を濾過する前記フローネッ
トワークに連結された粒子フィルタを備えることを特徴
とする装置。
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