JP2013531773A5 - - Google Patents

Claims (13)

1. ガスを液化するためのガス液化システム（１）であって、
   ガス供給源に接続されるのに適しており前記システムへガスを提供するように構成されたガス吸気モジュール（２）と、
   熱的に断熱されている容器（８）と、
   前記容器（８）内にあってここから延出する少なくともひとつの首（２０）を備えた少なくともひとつの内部タンク（９）と、
   前記首の内部に配置され前記内部タンクに向かって配管されたコールドフィンガー部分を有する少なくともひとつの冷却コールドヘッド（１８）と、
   前記クライオクーラーの運転のため前記冷却コールドヘッドへ圧縮ガスを提供するように構成されたガスコンプレッサー（２２）とを含み、
   以下を更に含むことを特徴とする：
   ガス吸気モジュールと内部タンクとの間のガス圧とガス流を動的に調整するように構成された少なくともひとつのガス圧制御メカニズム（１９）、
   ガス圧制御メカニズムを用いて前記システム及び前記冷却コールドヘッドの性能を制御するための少なくともひとつの制御装置（２３）を含み、
   前記少なくともひとつのガス圧制御メカニズム及び前記少なくともひとつの制御装置は、
   前記冷却コールドヘッドの最大の冷却力を活用できる液化条件を提供するように、内部タンクの内圧を、液化されるガスの臨界圧力に維持することで、最適の液化能力まで達するように、内部タンクへのガス流及び内圧を制御できるように構成されている
   ことを特徴とするガス液化システム。
   
2. 前記ガス圧制御メカニズム（１９）は、
   前記ガス吸気モジュールから前記内部タンクへ流れるガスの圧力を調節できるように構成された一つ以上の圧力レギュレータ（４）、
   前記圧力レギュレータからのガス容積を測定する一つ以上のマスフローメータ（５）、
   一つ以上の電子制御弁（３）、
   一つ以上の圧力センサー（７）、
   前記圧力レギュレータ、前記マスフローメータ、前記制御バルブ及び前記圧力センサーを前記制御装置に連動させる手段、
   前記少なくとも１つの制御装置からの信号と連動させて、前記前記圧力レギュレータ、前記マスフローメータ、前記制御バルブ及び前記圧力センサーを動的に構成して、前記ガス圧制御メカニズムが、前記内部タンクに入るガス圧力とガス流の調整を可能にする手段、
   を含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載のガス液化システム。
   
3. 前記圧力制御メカニズムを経由するガスの通過を制御するように構成された弁（１２， １３， １４， １５， １６）を更に含む
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス液化システム。
   
4. 前記ガスがヘリウムである
   ことを含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のガス液化システム。
   
5. 液化するガスの前記臨界圧力は、１．０バール（ｂａｒ）を超え、約２．２７バール（ｂａｒ）以下である
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガス液化システム。
   
6. 前記請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のガス液化システム（１）を利用するガス液化方法ガス液化方法であって、以下のステップを含む：
   前記ガス吸気モジュール（２）から前記ガス液化システム（１）へガスを供給するステップ、
   
   前記制御装置を用いて前記冷却コールドヘッド（１８）のパワーを調節して所望する液化速度を達成するステップ、
   前記ガス圧制御メカニズム（１９）及び前記制御装置（２３）を使用して前記内部タンク（９）へ流入するガス流を調整して前記内部タンク（９）内部で一定の圧力を達成するステップ、
   液化が行われている時間の間、前記ガス圧制御・ガス流制メカニズム（１９）及び前記制御装置（２３）により、内部タンク（９）の内部の圧力を、大気圧以上で、液化されるガスの臨界圧未満に維持するステップと、
   前記制御装置でもって、前記冷却クールヘッド、前記内部タンクに流入するガス流、前記内部タンクの内部圧力を動的に変調するステップ、
   
   を含むことを特徴とするガス液化方法
   
7. 前記内部タンク（９）に入っているガスの総質量から前記内部タンク（９）の内部で液化したガスのレベルを決定するステップ、及び／又は熱力学的平衡での圧力又は温度を測定することによるガスと液体の密度を決定するステップ
   を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のガス液化方法。
   
8. 入力弁（３）を作動させて閉じ、システムへのガスのフローを防止するステップ、
   前記内部タンク（９）の圧力を決定し維持するステップ、
   冷却コールドヘッドのオンオフサイクルを実行し、冷却コールドヘッド段（１０，１１）の温度が前記内部タンク（９）の内部に存在する不純物の溶融及び昇華の温度を超えるようにし、当該不純物が前記内部タンク（９）の底部へ沈殿し落下するようにして、前記ガスが予備冷却され液化されるゾーンの浄化を行うステップ、
   を更に含むことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のガス液化方法。
   
9. 液化したガスの容積が前記内部タンク内の蒸気の量と平衡したまま無限に維持されるスタンバイモードをさらに含み、
   前記スタンバイモードは、前記制御装置（２３）が前記圧力制御メカニズム（１９）を用いて入力弁（３）を作動させてガス液化システムへのガス吸気を閉じることで開始される
   ことを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載のガス液化方法。
   
10. 大気圧以上の回収ガスの直接液化を含み、
    大気圧以上でガス吸気モジュール（２）を通過する前にバッファ貯蔵タンク（２４）にガスを貯蔵するステップ、
    前記ガス圧・ガス流制御メカニズム（１９）を用いて大気圧以上の圧力に前記ガス液化システムを維持するステップ
    を含むことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載のガス液化方法。
    
11. 前記ガス圧・ガス流制御メカニズム（１９）、前記ガス吸気モジュール（２）、制御装置（２３）が少なくともひとつのデータストレージ手段にあるソフトウェア／プログラムを用いて管理される
    ことを特徴とする請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載のガス液化方法。
    
12. 前記データストレージ手段は前記ソフトウェア／プログラムの実行を担当するプログラマブル装置へ接続されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載のガス液化システム。
    
13. 前記ガスは、ヘリウム、窒素、酸素、水素、ネオン、カラなるグループから選択されたガスである
    ことを特徴とする請求項６から請求項１２までのいずれか１項に記載のガス液化方法。