JP2022523602A - 二酸化炭素を送達するための方法および組成物 - Google Patents

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カイル，ケヴィン
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Abstract

本明細書に提供されるのは、二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素の混合物として目的地まで送達するための方法、装置およびシステムである。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１２月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／７７９，０２０号に付与された優先権を主張する。前記米国仮特許出願は参照により完全な形で本明細書に組み入れられる。本出願は、２０１７年７月１４日に出願された米国特許出願第１５／６５０，５２４号、および２０１７年７月２５日に出願された米国特許出願第１５／６５９，３３４号に関連付けられる。前記米国特許出願の両方は参照により本明細書に組み入れられる。
スノーホーンを使用して、液体二酸化炭素から気体と固体の二酸化炭素の混合物を生成することはよく知られている。スノーホーンは、典型的に、比較的大量の適用量の二酸化炭素を固体二酸化炭素として送達するために使用され、スノーホーンから二酸化炭素の正確な、または再現可能な適用量を、固体二酸化炭素対気体二酸化炭素の望ましい比率で、特に低適用量および／または断続的な条件下で達成することは、通常、必要でもなければ可能でもない。
一態様では、本明細書で提供されるのは方法である。
特定の実施形態において、本明細書で提供されるのは、固体および気体形態の二酸化炭素の適用量を目的地に断続的に送達する方法であり、方法は（ｉ）液体二酸化炭素を液体二酸化炭素の供給源から第１の導管を介してオリフィスに運ぶことであって、ここで、（ａ）第１の導管は液体二酸化炭素の温度と圧力に耐えることができる材料を含み、（ｂ）オリフィスを介した圧力降下とオリフィスの構成は、二酸化炭素がオリフィスを出るときに固体と気体の二酸化炭素が生成されるようなものであることと、（ｉｉ）第２の導管を通して固体と気体の二酸化炭素を運ぶことであって、ここで第２の導管の長さ対第１の導管の長さの比が少なくとも１：１であることと、（ｉｉｉ）第２の導管を出る二酸化炭素を目的地に向けることと、を含む。特定の実施形態では、第１の導管の長さ、直径、および材料は、移行期間後、第１の導管に入る液体二酸化炭素が、周囲温度が３０℃未満の場合、少なくとも９０％の液体二酸化炭素としてオリフィスに到達するようなものである。特定の実施形態では、第２の導管は滑らかな内腔を有する。特定の実施形態では、第１の導管は絶縁されていない。特定の実施形態では、方法は、固体と気体の二酸化炭素を第２の導管の端部から第３の導管内に向けることをさらに含み、第３の導管は、固体二酸化炭素が開口部を介して第３の導管を出る前に固体二酸化炭素を凝集させるように十分に第３の導管のその部分を通る二酸化炭素の流れを遅くするように構成された部分を含む。特定の実施形態では、二酸化炭素の流れを遅くするように構成された第３の導管の部分は、第２の導管と比較して拡張された部分である。特定の実施形態では、第３の導管の長さ対第２の導管の長さの比は、０．１：１未満である。特定の実施形態では、第３の導管は、１から１０フィートの間の長さを有する。特定の実施形態では、第３の導管は、１インチと３インチの間の内径を有する。特定の実施形態では、第２の導管の長さ対第１の導管の長さの比は、少なくとも２：１である。特定の実施形態では、第１の導管は、１５フィート未満の長さを有する。特定の実施形態では、第１の導管は、０．２５から０．７５インチの間の内径を有する。特定の実施形態では、第１の導管は編組ステンレス鋼の内部材料を含む。特定の実施形態では、第２の導管は、少なくとも３０フィートの長さを有する。特定の実施形態では、第２の導管は、０．５から０．７５インチの間の内径を有する。特定の実施形態では、第２の導管は、ＰＴＦＥの内部材料を含む。特定の実施形態では、第３の導管は剛性材料を含み、可撓性材料を含む第４の導管に動作可能に接続される。特定の実施形態では、第３および第４の導管の合計長さは、２から１０フィートの間である。特定の実施形態において、第１の導管は、二酸化炭素の流れを調節するためのバルブを含み、方法は、バルブとオリフィスとの間の圧力および温度を決定することと、温度および圧力に基づいて二酸化炭素の流量を決定することとをさらに含む。特定の実施形態では、流量は、圧力および温度を、複数の温度および圧力における流量の較正曲線のセットと比較することによって決定される。特定の実施形態では、二酸化炭素が向けられる目的地は、ミキサー内にある。特定の実施形態では、ミキサーはコンクリートミキサーである。特定の実施形態では、二酸化炭素は、ミキサーがコンクリートミックスを混合しているときに、コンクリートの波が混合コンクリート上に折り重なるミキサー内の場所に向けられる。特定の実施形態では、コンクリートミキサーは固定ミキサーである。特定の実施形態では、ミキサーは、移動式ミキサーである。特定の実施形態では、ミキサーは、レディミックストラック（ｒｅａｄｙ－ｍｉｘ ｔｒｕｃｋ）のドラムである。特定の実施形態では、第１および／または第２の導管の合計熱容量は、液体二酸化炭素が導管を通って流れるときに３０秒未満で周囲温度まで冷却し得る熱容量以下である。特定の実施形態では、オリフィスは、固体と気体の二酸化炭素が少なくとも４０％の固体二酸化炭素を含む混合物においてオリフィスを出るようなものである。特定の実施形態では、導管は二酸化炭素をコンクリートミキサーに添加するように向けられ、セメントがセメント導管を介してミキサーに添加され、前記セメント導管は、ブーツがホッパ内にドサリと下ろされるようにレディミックストラックがレディミックス上のホッパをブーツにのめり込ませることを可能にするように構成された可撓性ブーツを含む第２の部分に接続された剛性シュートを含む第１の部分を含み、それによりセメントおよび他の原料がブーツを介してレディミックストラックのドラム内に落ちることが可能になり、ここで第３の導管はセメント導管の第１の部分に沿って配置され、第４の導管は、セメント導管の第２の部分と共に移動してそれ自体を方向付けるように配置される。特定の実施形態では、骨材が、セメントシュートに隣接する骨材シュートを介してミキサーに添加され、ここで第３の導管の第１の部分は、骨材が骨材シュートを出るときに骨材との接触を減らすように配置される。特定の実施形態では、第３の導管の第１の部分は、セメントシュートの第１の部分の底部まで延び、第４の導管は、第３の導管の端部に取り付けられ、ゴム製ブーツがレディミックストラックのホッパ内に配置されているときに、第３の導管の端部からゴム製ブーツの底部まで、またはゴム製ブーツの底部の近くまで延びる。特定の実施形態では、第４の導管は平均してゴム製ブーツの中心からｘｃｍ以内に配置され、ここで、ゴム製ブーツがコンクリート材料をレディミックストラックのドラムに積み込むように配置されている場合、ｘ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、または９０ｃｍである。
別の態様では、本明細書で提供されるのは装置である。
特定の実施形態において、本明細書で提供されるのは、固体と気体の二酸化炭素を送達するための装置であって、装置は（ｉ）液体二酸化炭素の供給源、（ｉｉ）第１の導管であって、第１の導管は液体二酸化炭素の供給源に動作可能に接続された近位端と、オリフィスに動作可能に接続された遠位端とを含み、圧力下で液体二酸化炭素をオリフィスまで運ぶように構成され、オリフィスは大気圧または大気圧近くに開放されており、液体二酸化炭素がオリフィスを通過するときに、液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素の混合物に変換するように構成されている、第１の導管、（ｉｉｉ）気体と固体の二酸化炭素の混合物を所望の目的地に向けるためのオリフィスに動作可能に接続された第２の導管であって、ここで第２の導管は滑らかな内腔を有し、第１の導管の長さ対第２の導管の長さの比は１：１未満である、第２の導管を備える。特定の実施形態では、第１の導管の長さ対第２の導管の長さの比は１：２未満である。特定の実施形態では、第１の導管の長さ対第２の導管の長さの比は１：５未満である。特定の実施形態では、第１の導管は、２０フィート未満の長さである。特定の実施形態では、第１の導管は１５フィート未満の長さである。特定の実施形態では、第１の導管は１２フィート未満の長さである。特定の実施形態では、第１の導管は５フィート未満の長さである。特定の実施形態では、第１の導管は、液体二酸化炭素の流れを調節するためにオリフィスの前にバルブを含む。特定の実施形態では、装置は、バルブとオリフィスとの間に第１の圧力センサをさらに含む。特定の実施形態では、装置は、液体二酸化炭素の供給源とバルブとの間に第２の圧力センサをさらに含む。特定の実施形態では、装置は、オリフィスの後に第３の圧力センサをさらに含む。特定の実施形態では、装置は、バルブとオリフィスとの間に温度センサをさらに含む。特定の実施形態では、装置は、第１の圧力センサおよび温度センサに動作可能に接続された制御システムをさらに含む。特定の実施形態では、コントローラは、第１の圧力センサから圧力を、温度センサから温度を受け取り、圧力および温度からシステム内の二酸化炭素の流量を計算する。特定の実施形態では、コントローラは、装置の較正曲線のセットに基づいて流量を計算する。特定の実施形態では、較正曲線のセットは、液体二酸化炭素の供給源、第１の導管、オリフィス、オリフィスの前の第１の導管内のバルブ、バルブとオリフィスとの間の圧力センサ、およびバルブとオリフィスとの間の温度センサを含む較正の設定を用いて作成され、ここで第１の導管の材料、第１の導管の長さおよび直径、ならびにオリフィスの材料および構成は、装置のそれと同じまたは同様である。特定の実施形態では、較正曲線のセットは、温度センサで測定された複数の温度および圧力センサで測定された複数の圧力で二酸化炭素の流れを決定することによって作成される。特定の実施形態では、装置は、第２の導管に動作可能に取り付けられた第３の導管をさらに含み、第３の導管は第２の導管よりも大きい内径を有し、第３の導管の直径および長さは気体と固体の二酸化炭素の流れを遅くするように、および固体二酸化炭素の凝集を引き起こすように構成される。特定の実施形態では、第１の導管は絶縁されていない。
特定の実施形態において、本明細書で提供されるのは、固体と気体の二酸化炭素の反復的な適用量の断続的な方法で、固体と気体の二酸化炭素を低適用量で送達するための装置であって、装置は（ｉ）液体二酸化炭素の供給源、（ｉｉ）第１の導管であって、第１の導管は液体二酸化炭素の供給源に動作可能に接続された近位端と、オリフィスに動作可能に接続された遠位端とを含み、第１の導管は、圧力下で液体二酸化炭素をオリフィスまで運ぶように構成され、オリフィスは大気圧に対して開放されており、液体二酸化炭素がオリフィスを通過するときに、液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素の混合物に変換するように構成されている、第１の導管、（ｉｉｉ）液体二酸化炭素の流れを調整するための、二酸化炭素の供給源とオリフィスとの間の導管内のバルブ、（ｉｖ）バルブとオリフィスの間の導管のセクション、およびオリフィスに動作可能に接続された熱源であって、熱源は、液体または固体の二酸化炭素をオリフィスから排出される気体に変換するために適用と適用の間に導管およびオリフィスを温めるように構成された熱源を含む。特定の実施形態では、装置は、熱源に動作可能に接続されたヒートシンクをさらに含む。特定の実施形態では、装置はさらに、（ｖ）気体と固体の二酸化炭素の混合物を所望の目的地に向けるための、オリフィスに動作可能に接続された第２の導管を備える。特定の実施形態では、第２の導管は滑らかな内腔を有する。特定の実施形態では、第１の導管の長さ対第２の導管の長さの比は、１：１未満である。
別の態様において、本明細書で提供されるのはシステムである。
特定の実施形態において、本明細書で提供されるのは、少なくとも５分の適用間隔で、６０ポンド未満の二酸化炭素の適用量で固体と気体の二酸化炭素を断続的に送達するシステムであり、システムは、３５℃以下の周囲温度で、適用量あたり６０秒未満で、各適用量において平均で少なくとも１：１．５の固体二酸化炭素対気体二酸化炭素の比率で、反復的な適用量を送達するように構成されている。特定の実施形態では、システムは、１０％未満の変動係数で二酸化炭素の反復的な適用量を送達するように構成される。特定の実施形態では、システムは、５％未満の変動係数で二酸化炭素の反復的な適用量を送達するように構成される。特定の実施形態では、システムは、液体二酸化炭素の供給源と、供給源から液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素に変換するように構成された装置までの導管とを含み、導管は絶縁する必要がない。特定の実施形態では、導管は絶縁されていない。特定の実施形態では、システムは、液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素に変換する装置に接続された第２の導管をさらに含み、第２の導管は、固体と気体の二酸化炭素を所望の場所に送達する。特定の実施形態では、第１の導管の長さ対第２の導管の長さの比は、１：１未満である。
参照による組み込み
本明細書で言及された全ての刊行物、特許、および特許出願は、各個別の刊行物、特許、または特許出願が具体的かつ個別に参照により組み込まれることが示されたのと同じ程度に参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の新規の特徴が、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されている。本発明の特徴および利点のより深い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を示す以下の詳細な記載および添付の図面を参照することによって得られるであろう。
実行と実行の間にアセンブリをドライアイスのない状態に維持するためのガスラインを必要としない二酸化炭素の直接注入アセンブリを示す。
本発明の方法および組成物は、プロセス中に二酸化炭素の顕著な損失をもたらす装置および方法を使用することなく、断続的な条件下で、および低適用量および短い送達時間で、固体と気体の二酸化炭素の再現可能な適用を提供する。本明細書で提供される方法および装置は、非常に正確な適用、例えば、１０％未満、８％未満、６％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、または１％未満の反復的な適用量にわたる変動係数（ＣＶ）での適用を可能にすることができ、例えば、例えば、バッチあたり２００、１５０、１００、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、または１０ポンド未満の二酸化炭素の反復バッチを適用する場合、ここで二酸化炭素はシステムの第１の導管内の液体として送達され、オリフィスを通ってシステムの第２の導管内に入り、そこでそれは固体と気体の二酸化炭素の混合物として目的地まで流れる。特に、本発明の方法および組成物は、二酸化炭素の適用量が少なく、注入時間が短い場合に有用であるが、実行と実行の間にかなりの休止があっても、および比較的高い周囲温度でも、固体と気体の二酸化炭素の混合物を高い固体／気体比で送達することが望まれる。例えば、本発明の方法および組成物は、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０、１００、または１２０ポンド、および／または１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０、１００、または１２０以下、例えば５～１２０ポンド、または５～９０ポンド、または５～６０ポンド、または５～４０ポンド、または１０～１２０ポンド、または１０～９０ポンド、または１０～６０ポンド、または１０～４０ポンドの二酸化炭素の適用量を断続的に送達するために使用可能であり、ここで適用間の平均時間は少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０、８０、１００、または１２０分であり、適用のための送達時間は、１８０、１５０、１２０、１００、９０、８０、７０、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、または１０秒未満である。ターゲットに送達される固体二酸化炭素／気体二酸化炭素の比率は、少なくとも０．３、０．３２、０．３４、０．３６、０．３８、０．４０、０．４１、０．４２、０．４３、０．４４、０．４５、０．４６、０．４７、０．４８、または０．４９であり得る。実行と実行の間の適用量の再現性は、変動係数（ＣＶ）が２０、１５、１２、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１％未満であるようなものであり得る。これらの値は、１０、１５、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、または４０℃を超える平均温度など、比較的高い周囲温度でも維持することができる。
例えば、本発明の方法および組成物を使用すると、５～６０ポンドの二酸化炭素の断続的な適用量を、少なくとも０．４の平均固体／気体比、６０秒未満の送達時間、および少なくとも２、４、５、７、または１０分の実行間隔で送達することが可能であり、ここで周囲温度は少なくとも２５℃であり、ＣＶは１０％未満、またはＣＶは５％、４％、３％、２％、または１％未満でさえある。断続的な低適用量の間に達成されるこのような短い送達時間、高い固体／気体比、および高い再現性は、現在の装置では、例えば、実行と実行の間に形成された気体二酸化炭素をラインから連続的に排出することによる、二酸化炭素のかなりの無駄があって初めて可能になる。本明細書で提供される方法およびシステムは、例えば上述のように、低適用量の二酸化炭素の精密、正確かつ再現性のある適用を可能にすることができ、ここで液体二酸化炭素は、液体二酸化炭素を運搬するライン内での気体二酸化炭素の排出なしに、固体および気体二酸化炭素の混合物に変換される。
二酸化炭素が固体および気体に変換される現在の従来型の設定では、液体二酸化炭素の供給源は、導管を介してオリフィスに接続され、オリフィスは大気に開放されている。一般に、オリフィスを超えて、導管は、１～４フィートなどの比較的短い距離にわたり拡張して、固体と気体の二酸化炭素の組み合わせを所望の目的地に向ける。典型的な現在の動作では、液体二酸化炭素の供給源からオリフィスにつながる導管は十分に絶縁されている。それにもかかわらず、断続的な動作では、導管は周囲温度と使用間隔に応じてある程度温まる。使用間隔が十分に長い場合、液体二酸化炭素の新しいバーストが導管に放出されたとき、導管内の二酸化炭素は実行と実行の間にガスに変換されており、導管に放出された二酸化炭素の一部が気体二酸化炭素に変換されるのに十分に導管は温まる場合があり、オリフィスを出る最初の二酸化炭素はしばしば気体二酸化炭素だけである。これは、液体二酸化炭素がその供給源からオリフィスまで液体形態で維持され、この地点で固体と気体の二酸化炭素の所望の混合物が送達されるのに十分な低温まで液体二酸化炭素が導管を冷却するまで続く。しかしながら、二酸化炭素の最初の部分は、完全にまたはほぼ完全に気体二酸化炭素であり、比較的大量である。それというのも、導管の長さは二酸化炭素の供給源から使用地点まで延びるためである。例えば、食品製造や他のそのようなプロセスで使用する場合、この気体二酸化炭素の初期バーストは問題にならない。それというのも、固体／気体混合物の正確な適用量は必要でなく、また導管が外気温と平衡化する時間をほとんど認めない間隔で適用が実行されるためである。
しかしながら、固体二酸化炭素と気体二酸化炭素の望ましい比率で、低適用量で断続的に送達される二酸化炭素の正確な適用量が望まれる利用がある。これは、供給源からオリフィスに到達する二酸化炭素が、それが適用に大きな影響を与えない十分に少量の気体が形成された状態で液体形態に維持されることを必要とする。これは、ライン内の液ガス分離器などの扱いにくい装置、または二酸化炭素がオリフィスに到達する前に二酸化炭素を液体の状態に維持するスノーホーン自体の向流機構（例えば、米国特許第３，６６７，２４２号明細書）を通じて行うことができる。しかしながら、そのような方法は、気体の排出または再液化を必要とし、それらはいずれも無駄が多く、非効率的であり、実装に費用がかかる。二酸化炭素の供給源から、一般にスノーホーンによって生成される雪の望ましいターゲットの近くに配置されているオリフィスまでの距離が長い場合、特に無駄が多い。これは液体二酸化炭素が気体に変換する十分な機会を提供するためである。現場での様々な装置の構成が、液体二酸化炭素の供給源（例えば、液体二酸化炭素のタンク）と二酸化炭素の最終目的地との間の短い距離を許容しない多くの適用がある。例えば、レディミックスコンクリート作業やプレキャスト作業などのコンクリート作業において、ミキサー内のコンクリート混合に二酸化炭素の適用量を送達することが必要な場合、液体二酸化炭素タンクは送達地点から距離をとって、例えば多くの場合送達地点から５０フィート以上の距離をとって配置しなければならない。
本明細書で提供されるのは、１）液体二酸化炭素をタンクなどの供給源からオリフィスまで移送し、そこで固体と気体の二酸化炭素に変換することを可能にし、同時に二酸化炭素を排出する必要も絶縁ラインを使用する必要もなくオリフィスに到達する液体である二酸化炭素の割合を最大化し、２）オリフィスからその使用地点に移動するときに固体のままである二酸化炭素の量を最大化し、および３）様々な周囲条件下および低適用量の二酸化炭素で、繰り返し可能で再現可能な適用を可能にする方法および組成物である。
本明細書で提供される方法および組成物において、本明細書で移送導管または移送ラインとも呼ばれる第１の導管は、液体二酸化炭素を、保持タンクから大気圧またはほぼ大気圧に開放され、液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素へ変換するように構成されたオリフィスに搬送する。第１の導管は、実行中、および実行の過程で最初に生成される気体二酸化炭素の量を最小限にするように構成されている。したがって、液体二酸化炭素の供給源から固体と気体の二酸化炭素の混合物を生成するオリフィスまでの第１の導管の長さは、短く、好ましくはできるだけ短く、および／または設定された較正長さに維持され、直径は、導管内で液体二酸化炭素を気体二酸化炭素に変換するのに十分な圧力降下を引き起こすほど狭くなることなく、第１の導管内の小さな総体積を可能にする値に維持される。第１の導管は一般に絶縁されておらず、液体二酸化炭素の温度および圧力に耐えることができる編組ステンレス鋼などの材料で作られる。長さが短いため、第１の導管の総熱容量は低く、導管は、液体二酸化炭素が最初に導管に入るとき、液体二酸化炭素の温度と急速に平衡化する。以下のことを認識されたい、すなわち、非常に低い周囲温度、すなわち（タンク内の圧力に応じて変化し得る）貯蔵タンク内の二酸化炭素の温度未満の周囲温度では、導管は実行の開始時に液体二酸化炭素が気体に実質的に変換されない十分に低い温度であるが、二酸化炭素が導管内で液体のまま維持される温度を超える周囲温度では、必然的に気体が発生し、形成されるガスの量は、導管が実行と実行の間に到達した温度および導管の熱容量に依存する。しかしながら、周囲温度が比較的高く（例えば３０℃超）、実行間隔が、導管が周囲温度と平衡状態になるのに十分な場合でさえ、中を流れる液体二酸化炭素の温度まで導管を冷却するのに必要な時間はごくわずかであり、例えば、１０、８、７、６、５、４、３、２、または１秒未満である。液体二酸化炭素が導管を通って流れるとき、流れの時間中、（液体二酸化炭素の温度を超える周囲温度を想定すると）導管の壁を通して外気へさらなる熱が失われるが、導管の直径および長さは低く保たれるので、流れは速く、二酸化炭素がオリフィスまで流れるときに失われる熱は比較的少ない。したがって、数秒以内、例えば、１０秒以内、または８秒以内、または５秒以内に、少なくとも８０、９０、９２、９５、９６、９７、９８、または９９％など、二酸化炭素の大部分は、オリフィスに到達するときに液体のままである。オリフィスを出る固体二酸化炭素対気体二酸化炭素の比率は、少なくとも部分的に、オリフィスに到達するときに液体である二酸化炭素の比率に関連しているため、数秒以内に１：１の固体：気体（重量基準）に近づく比率が到達され得る。
第１の導管は、任意の適切な長さであり得るが、かなりの量の気体が導管に蓄積しない（そして液体二酸化炭素がオリフィスに到達できる前に除去する必要がない）ほど十分に短くなければならない。したがって、第１の導管の長さは、３０、２５、２０、１７、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５または０．２５フィート未満、および／または２５、２０、１７、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５、０．２５、０．１、または０．０１フィート以下、例えば、０．１～２５フィート、０．１～１５フィート、または０．１～１０フィート、または１～１５フィートであり得る。異なるシステム、例えば、異なる顧客に提供されるシステムが全て第１の導管の同じ長さ、直径、および／または材料、例えば、１０フィートの長さまたは他の任意の適切な長さの導管を含むことができ、それにより、同じ長さと種類の導管を使用して作成された較正曲線を異なるシステムに適用することができる。
第１の導管の内径（Ｉ．Ｄ．）は、任意の適切な直径であってよく、一般に、質量およびオリフィスまでの移動時間を減らすには、直径が小さい方が好ましいが、直径が液体二酸化炭素を気体に変換させるのに十分な圧力低下を導管の長さにわたって引き起こすほど小さくすることはできない。したがって、第１の導管のＩ．Ｄ．は、少なくとも０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または１．０インチ、および０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．５、または２インチ以下、例えば０．１～０．８、または０．１～０．６、または０．２～０．７、または０．２～０．６、または０．２～０．５インチ、例えば、約０．２５インチ、または０．３０インチ、または０．３７５インチ、または０．５インチであり得る。二酸化炭素をオリフィスまで送達する第１の導管は、高度に絶縁する必要はなく、実際には、熱伝導率の高い材料、例えば、薄い壁の金属導管で作ることができる。例えば、真空ジャケットライン（ただし真空ジャケットなし）の内部に見られるものなどの編組ステンレス鋼ラインを使用することができる。導管は剛性でも可撓性でもよい。導管は短く、直径が小さいため、熱容量が低く、したがって、液体二酸化炭素が導管に放出されると、液体二酸化炭素の温度まで急速に冷却され、液体二酸化炭素も急速にその長さを通過し、それにより、二酸化炭素の送達の開始から、オリフィスに送達された二酸化炭素が実質的に全て液体二酸化炭素になる、または少なくとも８０、８５、９０、９５、９６、９７、９８、または９９％の液体二酸化炭素になるまでのラグタイムは短い。ラグタイムは、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１秒未満であり得る。ラグタイムは周囲温度と実行間隔に依存し、周囲温度が低い場合、および／または実行間隔が短い場合、第１の導管を液体二酸化炭素の温度にするのに必要な時間はほとんどまたは全くない。十分に低い周囲温度では、すなわち、使用されている圧力における液体二酸化炭素の温度以下の周囲温度では、第１の導管を平衡化するのに実質的に時間は必要ない。それというのも、液体二酸化炭素が通過するときに第１の導管は気体二酸化炭素を生成しない温度にすでになっているからである。例示的な導管は、各端部がＯＡ ３２１ＳＳ編組ホースＣ／Ｗステンレス鋼ＭｎＰｔ Ａｔｔｄの３／８インチＸ１２０である。
典型的には、第１の導管は、オリフィスへの二酸化炭素の流れを開始および停止するためのバルブを含み、バルブはオリフィスの近くに配置される。バルブとオリフィスの間の導管のセクション、および／またはオリフィスの後に位置する導管は、実行と実行の間で氷結する可能性がある。特定の実施形態では、別個のガス導管が、二酸化炭素供給源からバルブとオリフィスの間の第１の導管のセクションまで延ばされ、二酸化炭素ガスがこのセクションとオリフィスを通して送られ、実行と実行の間で残留液体二酸化炭素が除去される。
代替の実施形態では、ガス導管は必要ない。これらの実施形態では、熱源が配置され、その結果、バルブとオリフィスの間の導管のセクション、オリフィス自体、および／またはオリフィスの後の導管のセクションが、実行と実行の間に、これらのセクションおよび／またはオリフィス内のあらゆる液体または固体が気体に変換されるように十分に加熱され得るようにする（これは通常、ソレノイドが閉じられて圧力が低下したときにのみ必要となり得、それにより二酸化炭素が相ダイアグラムの気／固相部分まで落とされ、結果としていくらかの気体および、次のサイクルの前に熱を導入することによって気体に変換する必要がある固体の雪がもたらされる）。さらに、十分な適切な材料を熱源に含めることができるため、サイクル間でバルブとオリフィスの間に形成されるドライアイスを昇華させるのに十分な容量のヒートシンクが形成される。液体二酸化炭素がバルブを通過すると、バルブ温度は液体の平衡温度に近づき、バルブを閉じると、ソレノイドとオリフィスの間に閉じ込められた液体が、例えば－７８．５℃のドライアイスと約１：１の比率で気体とドライアイスに変化する。これにより、バルブがさらに幾分冷却されるが、機能するためには、この冷却を利用し、－７８．５℃に到達する前に５７１ｋＪ／ｋｇ（２５．２ｋＪ／モル）の昇華エンタルピーを有するドライアイスを昇華させる能力を依然有するのに十分な質量がヒートシンクに必要である。例示的なヒートシンクは、フィン付き設計で構築され得、そして任意の適切な材料、例えばアルミニウムを含み得る。フィンはヒートシンクが周囲から熱を素早く得るのを助け、アルミニウムはその急速な熱伝導特性により使用することができ、熱がバルブに素早く移動してドライアイスを昇華することを可能にする。特定の実施形態では、誘導加熱を使用することができる。この設計は、短い間隔、例えば、１０、８、７、６、５、４、３、２、または１分の最小間隔、例えば約５分の最小間隔時間のサイクルを可能にする。加熱バンドが、より低温の領域で、冗長性を与えるために使用することができ、それはバンドクレームヒータ（ｂａｎｄ ｃｌａｉｍ ｈｅａｔｅｒ）などであり、例えば液体バルブの下にあるヒートシンクの周りに巻かれた第１のバンドクレームヒータと、オリフィスの周りに巻かれた第２のバンドクレームヒータである。特定の実施形態では、１つまたは複数の誘導ヒータが使用されてもよい。特定の実施形態では、例えば１つまたは複数（例えば２つ）の冗長圧力センサを含めることができ、例えば、それにより一方が故障した場合に他方が読み取りを開始できるようにする。
これらの実施形態では、ガスラインの必要性が取り除かれ、システム内の材料が削減される。さらに、液体二酸化炭素の供給源に加えて気体二酸化炭素の供給源が必要ないため、システムは、非常に高いガス流量を出力するようには設計されていないマイザータンク（ｍｉｚｅｒ ｔａｎｋ）または携帯用デュワー、例えばソーダ噴水タンクなど、気体二酸化炭素を排出するように構成されていないより小さいタンクで実行することができる。これらは、そのような設備にすぐに設置するために容易に入手可能であり、したがって、その動作のために十分に小さいカスタムタンクを取り付ける必要がなくなり、ガスラインを取り付ける必要もなくなる。
別個のガスラインを必要としないシステムの例が図１に示されている。ＣＯ２配管アセンブリ１００は、継手１０２（例えば、１／２インチＭＮＰＴ対１／４インチＦＮＰＴ）、バルブ１０４（例えば、１／２インチＦＮＰＴステンレス鋼ソレノイドバルブ、低温液体定格）、継手１０６（例えば、１／２インチＭＮＰＴ×１／２インチ２ＦＮＰＴ Ｔ型）、ノズル１０８（例えば、ステンレス鋼オリフィス）、ヒータ１１０、継手１１２（例えば、１／２インチＭＮＰＴサーモウェル）、プローブ１１４（例えば、１／２インチＭＮＰＴ温度プローブ）、トランスミッタ１１６（例えば、１／４インチＭＮＰＴ圧力センサおよびトランスミッタ）、継手１１８（例えば、１／２インチＭＮＰＴ×４インチニップル）、継手１２０（例えば、１／２インチＦＮＰＴ×３／４インチＦＮＰＴ）、トランスミッタ１２２（例えば、プローブが０℃未満の温度を読み取ることができる温度トランスミッタ）、およびヒートシンク１２４を含む。
装置は、圧力および／または温度センサを含み得る様々なセンサを含み得る。例えば、タンク圧力を示す、バルブの前の第１の圧力センサ、バルブの後、オリフィスの前の第２の圧力センサ、および／またはオリフィスの直後の第３の圧力センサが存在し得る。１つまたは複数の温度センサが、例えば、バルブの後であるがオリフィスの前、および／またはオリフィスの後に使用されてもよい。これらのセンサの１つまたは複数からのフィードバックは、例えば、二酸化炭素の流量を決定するために使用されてもよい。流量は、圧力値または温度値の１つまたは複数を使用した計算によって決定することができる。例えば、米国特許第９，７５８，４３７号明細書を参照されたい。
追加または代替として、流量は較正曲線との比較によって決定することができ、このような曲線は、例えば、様々な周囲温度とタンク圧力において、その動作で使用されるものと類似または同一の導管とオリフィスを使用して、流れを測定することによって、例えば液体二酸化炭素タンクの重量の変化を測定することによって、または任意の他の適切な方法によって得ることができる。どちらの場合でも、システム内の適切な圧力および／または温度の測定値は、少なくとも０．０１、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、１．５、２、３、４、または５秒ごと、および／または０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、１．５、２、３、４、５、または６秒ごと以下などの間隔で取得され得る。制御システムはまた、流量および時間に基づいて、送達される二酸化炭素の量を計算し得る。コンクリート作業などの特定の実施形態では、制御システムは、一定量の二酸化炭素がシステムを通って流れるたびに、信号をコンクリート作業のための中央コントローラに送信するように構成することができ、中央コントローラは、例えば、信号をカウントし、二酸化炭素の所望の適用量に対応する所定の数の信号が受信された後、二酸化炭素の流れを停止するように構成され得る。これは、そのようなコントローラがコンクリートミックスに追加される混和材の量を調整できる方法に似ている。いくつかのシステムでは、混和材は細孔加重（ｐｏｒｅ ｗｅｉｇｈｔｅｄ）され、この場合、システムはロードセルの出力を模倣することにより、所定の重量までバッチングをシミュレートし、次に、二酸化炭素をミキサーにドロップするように通知されると、システムは、実際の排出二酸化炭素を用いて標的適用量から逆にカウントする。これには、信号の受信と、シミュレートされた（ゴースト）スケールの重みに基づくフィードバック電圧の提供が含まれる。
あるいは、システムの温度および圧力は、１つまたは複数の適切な較正曲線、または注入方程式を作成するために補間された一連の曲線に適合されてもよく、所与の適用量について、その適用量を送達する時間は適切な注入方程式に基づく。制御システムは、適切な時間が経過した後、二酸化炭素の流れを遮断し得る。いずれかの所与の時間に使用されている較正曲線は、その時間の温度および／または圧力の読み取り値に応じて変化し得る。
特定の実施形態では、液体二酸化炭素温度の瞬時またはほぼ瞬時のフィードバックを提供し、計量時の精度の向上を可能にする温度センサが使用される。それはまた、システム内にガスのみが流れている場合や、タンクが空に近い場合も素早く検出することができる。理論にとらわれることなく、－７０℃未満の温度でオリフィスの雪の形成が発生した後、固体形成の領域がオリフィスの前の液体の温度に影響を及ぼし始め、したがって流量を増加していると考えられる。この温度センサフローモデルは、貯蔵タンクが平衡状態から外れたとき（例えば、タンク充填後、周囲温度が液体温度より低いとき、タンクの圧力ビルダーがオフにされたとき等）を示すこともできる。このモデルは、非常に低いＣＶ、例えば５％未満、または３％未満、または２％未満、または１％未満を可能にし得る。このモデルでは、二酸化炭素タンクの仮定と、液体二酸化炭素の圧力と温度の間の平衡を取り除くことができる。このモデルは、注入開始時のタンクの圧力を読み取り、二酸化炭素の相ダイアグラムから導出された沸騰曲線方程式に基づいて、液体二酸化炭素の予想温度を計算する。また、システムは初期温度の読み取り値を取得し、液体バルブが開いてから液体が流れるまでの時間である移行時間を計算する。移行時間中、気体と液体の二酸化炭素の混合物と気体／液体の流れの方程式が使用されることが予想され、その後、液体の流れの方程式を使用して二酸化炭素の流れを計算する。モデルは、タンク圧力の範囲全体にわたる複数回の注入（例えば、１０回、１００回、５００回を超える、または１０００回を超える注入）から導出された線形方程式を使用し、上流圧力に依存する。また、モデルには圧力マルチプライヤがあり、入口の液体圧力センサから上流の圧力センサへのドロップイン圧力を計算し、これら２つのセンサ間の差が逸脱するにつれて流れを修正する。システムの配管に障害物がある場合、マルチプライヤはそれに応じて流れを調整する。温度マルチプライヤは温度センサを読み取り、計算された液体二酸化炭素温度と比較した。センサが計算値よりも低い、または高い温度を読み取ると、温度マルチプライヤはそれに応じて流れを修正する。既存のシステムは、新しい圧力センサ、迅速で簡単な修理のためのより高いバルブエンクロージャを有し得、また耐久性を高めるために、下流の圧力センサに新しいチェックおよび油圧フィッティングスタンドを有し、オリフィス後の雪形成の低温領域からセンサを取り外す。油圧スタンドは、下流の圧力センサの故障率を大幅に低減することが証明されている。
二酸化炭素は、オリフィスで気体二酸化炭素と固体二酸化炭素の混合物に変換され、オリフィスで生成された固体対気体の比率は、液体であるオリフィスに到達する二酸化炭素の割合に依存する。オリフィスに到達する二酸化炭素が１００％液体である場合、オリフィスを出る固体と気体の二酸化炭素の混合物中の固体二酸化炭素対気体二酸化炭素の割合は５０％に近付き得る。オリフィスは、少なくとも１／６４、２／６４、３／６４、４／６４、５／６４、６／６４、または７／６４インチ、および／または２／６４、３／６４、４／６４、５／６４、６／６４、７／６４、８／６４、９／６４、１０／６４、１１／６４、または１２／６４インチ以下、例えば約５／６４インチまたは約７／６４インチなどの任意の適切な直径であり得る。オリフィスの長さは、通過する液体二酸化炭素が凍結しないように十分でなければならず、加えて、オリフィスは詰まりを防ぐためにフレア状にすることができる。特定のシステムでは、１つのバルブが２つのオリフィスと２つの排出ラインに供給することを可能にする二重オリフィスマニホールドブロックが使用される。
二重オリフィスシステムでは、所与の二酸化炭素の流れをより短い時間で目的地に送ることができ、および／または流れを２つの異なる目的地に送ることができ、および／または流れを目的地の２つの異なる地点（例えば、コンクリートミキサーなどのミキサー内の２つの異なる地点）で単一の目的地に送ることができ、これは目的地での二酸化炭素のより効率的な取り込みを可能にすることができる。これにより、特定のシステム、例えば、コンクリート用のツインシャフトまたはローラミキサー、またはサイクルタイムが非常に短い他のシステムの信頼性と精度の問題を回避することができる。したがって、二重オリフィスシステムは、所与の時間でのより多量の送達（例えば、単一オリフィスシステムの最大１．８倍；システム内の熱力学的変化により、理論的な２倍に到達しない）と、例えば取り込み効率の向上を可能にする（例えば、ミキサー内の２つの異なる地点への）より的を絞った送達の両方を可能にすることができる。二重オリフィスシステムは、任意の適切な方法で製造および使用され得る。例えば、圧延された鋼またはステンレス鋼マニホールドなどの鋼マニホールドは、完全に機械加工することができ、適切なオリフィス、例えば７／６４インチオリフィスなど、本明細書に記載したサイズのオリフィスを備えた１つの入口と２つの出口を含むことができる。マニホールドには、システムの質量および液体と金属が接触する時間を減らすために、２つの下流圧力センサ用の接続と、温度センサおよび上流圧力センサ用のＴ型接続とを有し得る。二重注入システムは、両方のオリフィスを通る流量を計算する。二重注入システムは、追加の滑らかな内腔（ｂｏａｒｅ）の排出ホース（本明細書に記載される際、第２の導管）、追加の注入ノズル、スタンド付きの追加の下流圧力センサ、および／またはミキサーへの２つの排出地点を有することもできる。
次に、気体と固体の二酸化炭素の混合物は、オリフィスからその使用場所、例えば、レディミックス作業またはプレキャスト作業などのコンクリート作業の場合、本明細書において送達導管または送達ラインとも呼ばれる第２の導管により、レディミックストラックのドラムまたは中央ミキサーなどの水硬性セメントおよび水を含むセメント混合物を含むミキサーに混合物を送達する位置に導かれる。第２の導管は、固体と気体の二酸化炭素の混合物をその使用場所に送達するように構成されており、この際固体二酸化炭素から気体二酸化炭素への変換はほとんどないため、使用地点に送達される固体と気体の二酸化炭素の混合物は依然として固体対気体の高い比率にあり、例えば、混合物中の固体二酸化炭素の割合は、全体の少なくとも３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、または４９％であり得る。
第２の導管は、その長さに沿った摩擦を最小限に抑えるように、周囲大気との熱交換を最小限に抑えるように、そして流量が最大になるように総体積を小さくするように典型的に構成される。例えば、第２の導管は、比較的小さな直径の滑らかな内腔の導管であり得る。導管の内面にでこぼこが生じないこと、および導管の螺旋状の溝がないことを保証するなど、任意の適切な手段を使用して、第２の導管に滑らかな内腔を提供することができる。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのコーティングを有する材料を使用することができ、これは、実質的なでこぼこまたは螺旋状の溝がない限り、導管ボアを滑らかに保つのに役立つ。薄いＰＴＦＥと少量のステンレス鋼の編組により、ホースの熱質量は低い。これは、例えば、従来のパイプ断熱材で絶縁することができる。導管は通常、滑らかな流れを可能にするために滑らかである（螺旋状の溝をつけられない）必要があり、またそれは低温に耐えることができなければならない、すなわち、ホースを通過するドライアイス（雪）の温度は－７８℃になる。例示的な第２の導管は、ＰｕｒｅＦｌｅｘ（Ｋｅｎｔｗｏｏｄ，ＭＩ）によって製造されたＳｍｏｏｔｈＦｌｅｘシリーズである。ＳｍｏｏｔｈＦｌｅｘシリーズで使用される材料と重量は、これらシリーズを、オリフィスから目的地へ移る間の昇温を最小限に抑えることを保証する優れた候補とする。これにより、昇華速度が低く抑えられるため、固体二酸化炭素の割合が最大になる。第２の導管は、可撓性または剛性またはそれらの組み合わせであってもよく、特定の実施形態において、少なくとも一部は、容易に位置決めされるため、または位置を変えるために、可撓性であり得る。第２の導管は固体から気体への変換がほとんどない状態で固体と気体の二酸化炭素の混合物を長い距離にわたって導くことができる。それというのも、ガスと固体の混合物を強制的に導管に流す、液体二酸化炭素の気体への急激な変換から発生する力と、それに続く５００倍以上の膨張により、導管を通る移送時間が比較的短いからである。第２の導管の内径は、二酸化炭素の迅速な通過を可能にする任意の適切な内径、例えば、少なくとも０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または１．０インチ、および／または０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．５、または２インチ以下、例えば０．５インチ、または０．６２５インチ、または０．７５０インチであり得る。第２の導管は、二酸化炭素が使用される最終地点に到達するために、例えば、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、８０、９０、または１００フィートの長さであり得；第２の導管の長さは、一般に、二酸化炭素が使用されている特定の動作設定に依存する。通常、第１の導管は可能な限り短く保たれ、第２の導管は、使用地点（注入オリフィスから離れていることが多い）に到達するのに適した長さである必要があり、第１の導管に対する第２の導管の長さの比率は、少なくとも０．５、０．７、１．０、１．２、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、６、７、８、９、または１０、あるいは１０を上回ることができる。例えば、第１の導管の長さは１０フィート以下とすることができる一方、第２の導管の長さは少なくとも２０、３０、４０、または５０フィートであり得る。第２の導管は、例えば、取り付け中のねじれを防止するために、緩く取り付けられたプラスチックホースなどの別の導管の内側に配置されてもよい。第２の導管は、外部供給源からの注入と注入の間の熱利得をさらに最小限に抑えるために、例えばパイプ絶縁材でさらに絶縁されてもよい。
特定の実施形態では、混和材は、それが送達されるときに二酸化炭素流に添加されてもよい。混和材は例えば液体であり得る。少量の液体混和材がオリフィスの後ろの排出ラインに流れ得る。液体は急速に凍結して固体になり、二酸化炭素と共にミキサー中に搬送され得る。凍結した混和材は、二酸化炭素と共にコンクリート混合物中に搬送され、コンクリート混合物の中で溶ける、または昇華する。この方法は、二酸化炭素と相乗効果のある混和材および／または二酸化炭素の鉱化反応に影響を与える可能性のある混和材を添加する場合に特に有用である。例えば、混和材ＴＩＰＡはごく少ない適用量で効果を発揮するが、通常は液体カクテルの形態で添加されるため、低適用量は大量のキャリア流体によって同伴される。有効成分のみを添加した場合、少ない量が二酸化炭素の適用量全体に分布する可能性がある。化学物質を希釈溶液に添加する必要がない場合は、混和システムはより小さくなり得る。
第２の（送達）導管は、本明細書中で標的化導管とも呼ばれる第３の導管に取り付けることができる。第３の導管は、第２の導管よりも大きな直径であり得、固体／気体二酸化炭素が減速および混合することを可能にし、その結果、固体二酸化炭素は、より大きなペレットに凝集する。これは、例えば、二酸化炭素が混合セメント混合物に添加されるコンクリート作業において有用であり、その結果、ペレットは、かなりの程度まで昇華する前に混合セメントに包含されるのに十分な大きさになる。第３の導管は、それが所望の使用のために十分な減速および凝集を可能にする限り、任意の適切な内径であり得、例えば、少なくとも０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３、３．２、３．４、３．８、または４インチ、および／または０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３、３．２、３．４、３．８、４、または４．５インチ以下、例えば０．５～４インチ、または０．５～３インチ、または０．５～２．５インチ、または約２インチであり得る。第３の導管は、二酸化炭素を著しく、または非常に長い間減速して、材料が壁に付着するか、またはかなりの程度まで昇華することなく、望ましい凝集を可能にする任意の適切な長さであり得、例えば少なくとも６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２８、３２、３６、４０、４４、または４８インチ、および／または８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２８、３２、３６、４０、４４、４８、５４、６０、７２、８４インチ以下、例えば、２～８フィート、または２～６フィート、または３～６フィート、または３～５フィートであり得る。第３の導管は通常、剛性のある材料で作られ、使用される条件に耐えるのに十分な耐久性がある。例えば、コンクリート混合作業では、第３の導管は、骨材を含む材料がミキサーに注がれるシュートに配置されることが多く、移動する骨材と繰り返し接触するため、骨材との繰り返しの接触に毎日耐えるように十分な強度と耐久性を備えているべきである。これは、トラック１台あたり２０トンもの材料、および１か月あたり４００～５００台ものトラックになる可能性がある。従来のスノーホーン材料は、このような環境には耐えられない。適切な材料は１／８から１／４インチなどの適切な直径のステンレス鋼である。場合によっては、例えば高摩耗の場所に装甲を設置して、厚さを、例えば１／２インチまたはそれ以上に厚くすることが望ましい場合がある。第３の導管は、典型的には摩耗の激しいアイテムであり、定期的に、例えば生産に応じて３～６ヶ月ごとに点検されてもよい。特定の作業では、例えば、第３の導管が動かされない、またはめったに動かされない、または実行と実行の間にわずかに動かされる作業では、第３の導管はシステムの最後の導管になる場合がある。これは、例えば、レディミックス作業で使用される中央ミキサーなどの固定ミキサーの場合である。
混合材料がレディミックストラックのドラムに落とされるコンクリート混合作業などのいくつかの作業では、材料は、可撓性部分で終わるシュートを介して落とされ、シュートはドラムのホッパ内に配置され、その後取り外されることが可能になる。そのような状況では、本明細書中で端部導管とも呼ばれる可撓性材料の第４の導管が、コンクリート材料を落下させるために使用される可撓性シュートと共に移動するために第３の導管に取り付けられ得る。可撓性導管の内径は、第３の導管の外径にぴったりと合うようなものである。シリコーンなど、適切な可撓性および耐久性のある任意の材料を第４の導管で使用することができる。
特定の実施形態では、トークンシステムがセキュリティ手段として使用される。例えば、顧客に未払いの料金がない場合、一定の間隔（例えば毎月）で一意のキー（または「トークン」）が生成され、顧客に配布される。未払いの料金またはその他の不正行為がある場合、トークンは保留され得る。顧客は、例えばタッチスクリーンまたはウェブインターフェイスディスプレイ（タッチスクリーンと同じように機能するが、バッチコンピュータに表示される、すなわち、タッチスクリーンなしのシステムの潜在的なインストールに適している）を介して、トークンをシステムに入力する。時間間隔（例えば月）の終わりに、一意のキーが入力されなかった場合に限り、システムプログラムはシステムを無効にし、例えば、一意のキーがない場合、システムはアイドルモードになり、開始注入信号がシステムに送信されても無視される。同じことが、例えば、システムのネットワーク接続が一定期間失われた場合（例えば、一意のキーなしでシステムを実行しようとして顧客がネットワーク信号を無効にした場合）にも起こり得る。追加的または代替的に、外部コネクタを入出力用にエンクロージャ上で使用してもよく、これにより、プロバイダは、エンクロージャを変更しようする試みがなされた場合に、手動または自動でシステムを無効にすることが可能になる。顧客またはインストーラがエンクロージャを開ける理由はなく、ユニットに障害が発生した場合、顧客は外部コネクタを外すように要求でき、障害のあるユニットと交換するために交換用ユニットが送られる。
実施例１
レディミックスコンクリートプラントは、そのトラック内にドライバッチングを提供する。すなわち、乾燥したコンクリート原料が水と一緒にトラックのドラムに入れられ、コンクリートはトラック内で混合される。コンクリートが混合している間に二酸化炭素をトラックに送達することが望まれ、ここで二酸化炭素は、固体二酸化炭素の比率が高い、例えば少なくとも４０％の固体二酸化炭素の固体と気体の二酸化炭素の混合物である。バッチ処理施設には、ラインをトラックに供給する液体二酸化炭素のタンクのスペースがないため、最終目的地から５０フィート以上離れた場所に液体二酸化炭素タンクがある。１日の間に、セメントの重量基準（ｂｗｃ）で１％の二酸化炭素の適用量を、異なるトラックのコンクリートの連続するバッチに送達することが望まれる。トラックは、１０立方ヤードのコンクリートの全荷重、または１立方ヤードのコンクリートの部分荷重であり得る。コンクリートの典型的なバッチは１５重量％のセメントを使用し、コンクリートの典型的な立方ヤードは４０００ポンドの重量があるため、コンクリートの立方ヤードには６００ポンドのセメントが含まれる。したがって、二酸化炭素の最低の適用量は６ポンド、最高の適用量は６０ポンドになる。適用間の時間は平均して少なくとも１０分である。
液体二酸化炭素は、タンクから、３／８インチＩＤ編組ステンレス鋼の１０フィートラインを介して大気圧に放出されると、液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素に変換するように構成されたオリフィスに導かれる。オリフィスから放出されると、固体と気体の二酸化炭素の混合物は、５／８インチＩＤの滑らかな内腔の絶縁された５０フィートのラインを介して、レディミックストラックのドラムに導かれる。このラインは、コンクリートの原料をそれぞれの保管コンテナからトラックのドラムに導くシュートの内部に含まれる、１／４インチ厚さおよび２フィート長さの２インチＩＤのステンレス鋼管で終端し、；ステンレス鋼ラインは、鋼管上に取り付けられた可撓性セクションで終端し、このセクションは、レディミックストラックのホッパ内にドサリと下ろされるシュートの端部のゴム製ブーツと一緒に動く。
システムは、最初の導管と同じ長さ、直径、および材料を使用しかつ様々な温度および圧力条件下での流量について試験された較正システムに対して較正される。所与のバッチに対してシステムの動作中に適切な圧力と温度が取得され、適切な１つまたは複数の較正曲線と照合されて、所望の適用量を送達するために必要な流量と時間の長さが決定され、１％ｂｗｃの適用量がトラックに送達されたとシステムが判断した場合、二酸化炭素の流れは停止される。
１日の周囲温度は、１０～２５℃の範囲である。材料が最大９０秒間積み込まれている間、各トラックは積み込みエリアにとどまり、二酸化炭素の送達時間は４５秒未満である。
システムは、少なくとも０．４の固体／合計二酸化炭素の比率で、８時間にわたって、１時間あたり平均５回の積み込み（合計４０回の積み込み）で、１０％未満の変動係数の精度で、１％二酸化炭素ｂｗｃを達成するために適切な適用量を送達する。
本発明の好ましい実施形態を本明細書に示し、記載してきたが、そのような実施形態は例としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。当業者は、本発明から逸脱することなく、数多くの変形、変更、および置換を思いつくであろう。本明細書に記載されている本発明の実施形態の様々な代替形態が、本発明を実施する際に使用されてもよいことが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲内の方法および構造ならびにそれらの均等物がそれによってカバーされることが意図されている。

Claims (63)

  1. 固体および気体形態の二酸化炭素の適用量を目的地に断続的に送達する方法であって、
    （ｉ）液体二酸化炭素を液体二酸化炭素の供給源から第１の導管を介してオリフィスに運ぶことであって、
    （ａ）前記第１の導管は前記液体二酸化炭素の温度と圧力に耐えることができる材料を含み、
    （Ｂ）前記オリフィスを介した圧力降下と前記オリフィスの構成は、前記二酸化炭素が前記オリフィスを出るときに固体と気体の二酸化炭素が生成されるようなものである、
    液体二酸化炭素を運ぶことと、
    （ｉｉ）第２の導管を通して前記固体と気体の二酸化炭素を運ぶことであって、前記第２の導管の長さ対前記第１の導管の長さの比が少なくとも１：１である、前記固体と気体の二酸化炭素を運ぶことと、
    （ｉｉｉ）前記第２の導管を出る前記二酸化炭素を目的地に向けることと
    を含む方法。
  2. 前記第１の導管の長さ、直径、および材料は、移行期間後、前記第１の導管に入る前記液体二酸化炭素が、周囲温度が３０℃未満の場合、少なくとも９０％の液体二酸化炭素として前記オリフィスに到達するようなものである、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第２の導管が滑らかな内腔を有する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記第１の導管が絶縁されない、請求項１に記載の方法。
  5. 前記固体と気体の二酸化炭素を前記第２の導管の端部から第３の導管内に向けることをさらに含み、前記第３の導管は、前記固体二酸化炭素が開口部を介して前記第３の導管を出る前に前記固体二酸化炭素を凝集させるように十分に前記第３の導管のその部分を通る前記二酸化炭素の流れを遅くするように構成された部分を含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記二酸化炭素の流れを遅くするように構成された前記第３の導管の前記部分が、前記第２の導管と比較して拡張された部分である、請求項５に記載の方法。
  7. 前記第３の導管の長さ対前記第２の導管の長さの比が０．１：１未満である、請求項５に記載の方法。
  8. 前記第３の導管が１から１０フィートの間の長さを有する、請求項５に記載の方法。
  9. 前記第３の導管が１インチと３インチの間の内径を有する、請求項５に記載の方法。
  10. 前記第２の導管の長さ対前記第１の導管の長さの比が少なくとも２：１である、請求項１に記載の方法。
  11. 前記第１の導管が１５フィート未満の長さを有する、請求項１に記載の方法。
  12. 前記第１の導管が０．２５から０．７５インチの間の内径を有する、請求項１に記載の方法。
  13. 前記第１の導管が編組ステンレス鋼の内部材料を含む、請求項１に記載の方法。
  14. 前記第２の導管が少なくとも３０フィートの長さを有する、請求項１に記載の方法。
  15. 前記第２の導管が０．５から０．７５インチの間の内径を有する、請求項１に記載の方法。
  16. 前記第２の導管がＰＴＦＥの内部材料を含む、請求項１に記載の方法。
  17. 前記第３の導管が剛性材料を含み、可撓性材料を含む第４の導管に動作可能に接続される、請求項５に記載の方法。
  18. 前記第３および第４の導管の合計長さが２から１０フィートの間である、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記第１の導管が、二酸化炭素の流れを調節するためのバルブを含み、前記方法が、前記バルブと前記オリフィスとの間の圧力および温度を決定することと、前記温度および圧力に基づいて前記二酸化炭素の流量を決定することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  20. 前記流量が、前記圧力および温度を、複数の温度および圧力における流量の較正曲線のセットと比較することによって決定される、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記二酸化炭素が向けられる前記目的地がミキサー内にある、請求項１に記載の方法。
  22. 前記ミキサーがコンクリートミキサーである、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記二酸化炭素は、前記ミキサーがコンクリートミックスを混合しているときに、コンクリートの波が前記混合コンクリート上に折り重なる前記ミキサー内の場所に向けられる、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記コンクリートミキサーが固定ミキサーである、請求項２２に記載の方法。
  25. 前記ミキサーが移動式ミキサーである、請求項２２に記載の方法。
  26. 前記ミキサーがレディミックストラックのドラムである、請求項２５に記載の方法。
  27. 前記第１および／または第２の導管の合計熱容量がＸ以下である、請求項１に記載の方法。
  28. 前記オリフィスの構造およびは、前記オリフィスを通る二酸化炭素の前記適用量がＸ重量／質量未満である場合、および前記第１の導管が液体二酸化炭素を前記第１の導管に導入する前に少なくともＹ℃の温度に達する場合、固体と気体の二酸化炭素が、少なくとも４０％の固体二酸化炭素を含む混合物で前記オリフィスを出るようなものである、請求項１に記載の方法。
  29. 前記導管が二酸化炭素をコンクリートミキサーに添加するように向けられ、セメントがセメント導管を介して前記ミキサーに添加され、前記セメント導管は、ブーツがホッパ内にドサリと下ろされるようにレディミックストラックが前記レディミックス上の前記ホッパを前記ブーツにのめり込ませることを可能にするように構成された可撓性ブーツを含む第２の部分に接続された剛性シュートを含む第１の部分を含み、それによりセメントおよび他の原料が前記ブーツを介して前記レディミックストラックのドラム内に落ちることが可能になり、ここで前記第３の導管は前記セメント導管の前記第１の部分に沿って配置され、前記第４の導管は、前記セメント導管の前記第２の部分と共に移動してそれ自体を方向付けるように配置される、請求項１７に記載の方法。
  30. 骨材が、前記セメントシュートに隣接する骨材シュートを介して前記ミキサーに添加され、前記第３の導管の前記第１の部分は、骨材が前記骨材シュートを出るときに骨材との接触を減らすように配置される、請求項２９に記載の方法。
  31. 前記第３の導管の前記第１の部分が、前記セメントシュートの前記第１の部分の底部まで延び、前記第４の導管が前記第３の導管の端部に取り付けられ、前記ゴム製ブーツが前記レディミックストラックの前記ホッパ内に配置されているときに、前記第３の導管の前記端部から前記ゴム製ブーツの底部まで、または前記ゴム製ブーツの底部の近くまで延びる、請求項２９に記載の方法。
  32. 前記第４の導管が平均して前記ゴム製ブーツの中心からｘｃｍ以内に配置され、ここで、前記ゴム製ブーツがコンクリート材料を前記レディミックストラックの前記ドラムに積み込むように配置されている場合、ｘ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、または９０ｃｍである、請求項２９に記載の方法。
  33. 固体と気体の二酸化炭素を送達するための装置であって、
    （ｉ）液体二酸化炭素の供給源、
    （ｉｉ）第１の導管であって、前記第１の導管は前記液体二酸化炭素の供給源に動作可能に接続された近位端と、オリフィスに動作可能に接続された遠位端とを含み、前記第１の導管は圧力下で液体二酸化炭素を前記オリフィスまで運ぶように構成され、前記オリフィスは大気圧または大気圧近くに開放されており、前記液体二酸化炭素が前記オリフィスを通過するときに、前記液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素の混合物に変換するように構成されている、第１の導管、
    （ｉｉｉ）気体と固体の二酸化炭素の前記混合物を所望の目的地に向けるための前記オリフィスに動作可能に接続された第２の導管であって、前記第２の導管は滑らかな内腔を有し、前記第１の導管の長さ対前記第２の導管の長さの比は１：１未満である、第２の導管、
    を備える装置。
  34. 前記第１の導管の長さ対前記第２の導管の長さの比が１：２未満である、請求項３３に記載の装置。
  35. 前記第１の導管の長さ対前記第２の導管の長さの比が１：５未満である、請求項３３に記載の装置。
  36. 前記第１の導管が２０フィート未満の長さである、請求項３３に記載の装置。
  37. 前記第１の導管が１５フィート未満の長さである、請求項３３に記載の装置。
  38. 前記第１の導管が１２フィート未満の長さである、請求項３３に記載の装置。
  39. 前記第１の導管が５フィート未満の長さである、請求項３３に記載の装置。
  40. 前記第１の導管が、前記液体二酸化炭素の流れを調節するために前記オリフィスの前にバルブを含む、請求項３３に記載の装置。
  41. 前記バルブと前記オリフィスとの間に第１の圧力センサをさらに含む、請求項４０に記載の装置。
  42. 前記液体二酸化炭素の供給源と前記バルブとの間に第２の圧力センサをさらに含む、請求項４０に記載の装置。
  43. 前記オリフィスの後ろに第３の圧力センサをさらに含む、請求項４０に記載の装置。
  44. 前記バルブと前記オリフィスとの間に温度センサをさらに含む、請求項４１に記載の装置。
  45. 前記第１の圧力センサおよび前記温度センサに動作可能に接続された制御システムをさらに含む、請求項４４に記載の装置。
  46. 前記コントローラが、前記第１の圧力センサから圧力を、前記温度センサから温度を受け取り、前記圧力および温度から前記システム内の二酸化炭素の流量を計算する、請求項４４に記載の装置。
  47. 前記コントローラが、前記装置の較正曲線のセットに基づいて前記流量を計算する、請求項４６に記載の装置。
  48. 前記較正曲線のセットが、液体二酸化炭素の供給源、第１の導管、オリフィス、前記オリフィスの前の前記第１の導管内のバルブ、前記バルブと前記オリフィスとの間の圧力センサ、および前記バルブと前記オリフィスとの間の温度センサを含む較正の設定を用いて作成され、ここで前記第１の導管の材料、前記第１の導管の長さおよび直径、ならびに前記オリフィスの材料および構成は、前記装置のそれと同じまたは同様である、請求項４７に記載の装置。
  49. 前記較正曲線のセットが、前記温度センサで測定された複数の温度および前記圧力センサで測定された複数の圧力における二酸化炭素の流れを決定することによって作成される、請求項４８に記載の装置。
  50. 前記第２の導管に動作可能に取り付けられた第３の導管をさらに含み、前記第３の導管は前記第２の導管よりも大きい内径を有し、前記第３の導管の直径および長さは、前記気体と固体の二酸化炭素の流れを遅くするように、および前記固体二酸化炭素の凝集を引き起こすように構成される、請求項３３に記載の装置。
  51. 前記第１の導管が絶縁されない、請求項３３に記載の装置。
  52. 少なくとも５分の適用間隔で、６０ポンド未満の二酸化炭素の適用量で、固体と気体の二酸化炭素を断続的に送達するシステムであって、前記システムは、３５℃以下の周囲温度で、適用量あたり６０秒未満で、各適用量において平均で少なくとも１：１．５の固体二酸化炭素対気体二酸化炭素の比率で、反復的な適用量を送達するように構成されている、システム。
  53. 前記システムが、１０％未満の変動係数で二酸化炭素の前記反復的な適用量を送達するように構成される、請求項５２に記載のシステム。
  54. 前記システムが、５％未満の変動係数で二酸化炭素の反復的な適用量を送達するように構成される、請求項５２に記載のシステム。
  55. 液体二酸化炭素の供給源と、前記供給源から前記液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素に変換するように構成された装置までの導管とを含み、前記導管は絶縁する必要がない、請求項５２に記載のシステム。
  56. 前記導管が絶縁されない、請求項５５に記載のシステム。
  57. 前記液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素に変換する前記装置に接続された第２の導管をさらに含み、前記第２の導管は、前記固体と気体の二酸化炭素を所望の場所に送達する、請求項５５に記載のシステム。
  58. 前記第１の導管の長さ対前記第２の導管の長さの比が１：１未満である、請求項５７に記載のシステム。
  59. 固体と気体の二酸化炭素の反復的な適用量の断続的な方法で、固体と気体の二酸化炭素を低適用量で送達するための装置であって、
    （ｉ）液体二酸化炭素の供給源、
    （ｉｉ）第１の導管であって、前記第１の導管は前記液体二酸化炭素の供給源に動作可能に接続された近位端と、オリフィスに動作可能に接続された遠位端とを含み、前記第１の導管は、圧力下で液体二酸化炭素を前記オリフィスまで運ぶように構成され、前記オリフィスは大気圧に開放されており、前記液体二酸化炭素が前記オリフィスを通過するときに、前記液体二酸化炭素を固体と気体の二酸化炭素の混合物に変換するように構成されている、第１の導管、
    （ｉｉｉ）液体二酸化炭素の流れを調整するための、前記二酸化炭素の供給源と前記オリフィスとの間の前記導管内のバルブ、
    （ｉｖ）前記バルブと前記オリフィスの間の導管のセクション、および前記オリフィスに動作可能に接続された熱源であって、前記熱源は、液体または固体の二酸化炭素を前記オリフィスから排出される気体に変換するために適用と適用の間に前記導管および前記オリフィスを温めるように構成された熱源、
    を含む装置。
  60. 前記熱源に動作可能に接続されたヒートシンクをさらに含む、請求項５９に記載の装置。
  61. （ｖ）気体と固体の二酸化炭素の前記混合物を所望の目的地に向けるための前記オリフィスに動作可能に接続された第２の導管をさらに含む、請求項５９に記載の装置。
  62. 前記第２の導管が滑らかな内腔を有する、請求項６１に記載の装置。
  63. 前記第１の導管の長さ対前記第２の導管の長さの比が１：１未満である、請求項６１に記載の装置。
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