JPH0755100A - クライオジェンを供給する方法と装置 - Google Patents

クライオジェンを供給する方法と装置

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JPH0755100A
JPH0755100A JP6143076A JP14307694A JPH0755100A JP H0755100 A JPH0755100 A JP H0755100A JP 6143076 A JP6143076 A JP 6143076A JP 14307694 A JP14307694 A JP 14307694A JP H0755100 A JPH0755100 A JP H0755100A
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ウィリアム・アール・ウエルトマー，ジュニアー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、クライオジェンを供給する方法と
装置を提供する。 【構成】 本発明の方法と装置においては、３つのタン
クを有するクライオジェン貯蔵設備中にクライオジェン
が貯蔵され、そして供給される。各タンクに過冷却液体
状態のクライオジェンを充填して、汚染物をタンクの底
部区域のほうに洗い落とす。次いで、過熱蒸気を含んだ
補助流れを各タンクの底部区域に導入して、各タンクを
加圧する。過熱蒸気の主要流れを各タンク中に導入し
て、タンクのヘッドスペース区域にスクラビングされた
クライオジェン蒸気を形成させる。このスクラビング済
みのクライオジェン蒸気は、生成物流れを形成するのに
使用される。引き続き各タンクを使用して、クライオジ
ェンを気化器に計量分配して過熱蒸気を形成させ、次い
でこの過熱蒸気を主要流れと補助流れに分ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３つのタンクを使用し
てクライオジェンを加圧された飽和液体として貯蔵し、
１つのタンクの底部区域からクライオジェンを気化させ
ることによって、そして気化したクライオジェンを別の
タンクの底部区域に導入することによってクライオジェ
ンを蒸気として計量分配し、これによってタンクの頂部
ヘッドスペース区域にスクラビングされたクライオジェ
ン蒸気を生成させ、スクラビングされたクライオジェン
蒸気から汚染物を実質的に含まない生成物流れを形成さ
せる、というクライオジェンを貯蔵・供給する装置と方
法に関する。３つのタンクの使用は、各タンクの頂部ヘ
ッドスペース区域が汚染物を実質的に含まない状態で保
持されるよう設計された非同調サイクルにて行われる。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】液体
クライオジェンは、１つ以上のタンク（必要に応じて各
タンクからクライオジェンが供給される）からなるクラ
イオジェン貯蔵設備中に貯蔵される。タンクには、タン
ク内に供給圧力を生成させるための圧力生成回路、およ
びタンクの出口に接続していて、生成物を周囲温度にて
供給するための熱交換器が取り付けてられている。
【０００３】クライオジェンは、供給圧力にてタンクか
ら供給される。したがって、タンクを充填するときは、
供給圧力を保持する必要がある。これは、タンクの頂部
区域と底部区域において、頂部入口と底部入口から交互
にタンクを充填することによって行われる。こうした操
作は、高沸点汚染物（例えば水分）がタンクの壁面上に
固化したり、タンクの充填時に引き込まれた空気搬送ダ
ストがタンクの壁面上に付着したりすることによる問題
点を生じる。したがってタンクの充填後、生成物には最
初は高濃度の汚染物が含まれている。この問題は、タン
クの底部からクライオジェンを抜き取り、そしてクライ
オジェン蒸気を汚染物と共にタンクの頂部区域（クライ
オジェンを供給する区域）に戻す圧力生成回路によって
悪化することとなる。汚染物の問題を解消するために、
タンク内タンク、または２つのタンクを使用することが
知られており、この場合、クライオジェン液体を供給す
る前に汚染物を固化させるために、あるいは供給前にク
ライオジェン蒸気を精製するために、ある１つのタンク
からのクライオジェン蒸気が他のタンクの底部を介して
泡立てられる。例えば、米国特許第３,７９８,９１８号
と米国特許第４,５７９,５６６号を参照のこと。
【０００４】クライオジェンの貯蔵と供給に関係したも
う一つの問題は、クライオジェンの物理的特性が均一で
はないという点である。こうした不均一性の原因は、意
図する供給圧力よりかなり低い圧力にてクライオジェン
が貯蔵されているタンクトラックから、クライオジェン
が最初に供給されるということにある。タンクは頂部入
口と底部入口から交互に充填されるので、タンクの頂部
から流入するクライオジェンが飽和すると共に、タンク
の底部から流入するクライオジェンは、増大したタンク
圧力のために過冷却を受ける。最終的には飽和液体の頂
部層（top strata）が生じ、過冷却液体の下側層（unde
rlying layer）が形成される。クライオジェンの性質は
このような層（strata）によって異なり、したがってあ
る時間にわたって、クライオジェンは不均一な性質を有
するようになる。こうした性質の変化は、通常の圧力生
成法を連続的に使用することによって悪化することとな
る。
【０００５】後述するように、本発明は、クライオジェ
ンを供給する方法、および汚染物を実質的に含まない安
定な飽和クライオジェンで構成された生成物流れを供給
するための装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）少なく
とも２つのタンクを有するクライオジェン貯蔵設備の１
つのタンク内にクライオジェンを貯蔵する工程を含む、
クライオジェンを貯蔵・供給する方法を提供する。工程
（ａ）は、クライオジェンがタンクの頂部ヘッドスペー
ス区域を介してタンク中に導入されて、汚染物をタンク
の底部区域のほうに洗い落とすよう、クライオジェンを
飽和液体としてタンクに充填することによって行われ
る。この“洗い落とし”により、タンクの頂部ヘッドス
ペース区域から汚染物が実質的に取り除かれる。工程
（ｂ）においては、補助過熱蒸気流れをタンクの底部区
域に導入することによって、タンクの頂部ヘッドスペー
ス区域を汚染することなく、また前記飽和液体を過冷却
液体に転化させることなく、タンクが加圧される。工程
（ｃ）においては、主要過熱蒸気流れをタンクの底部区
域に導入して、タンク内に収容されている前記飽和液体
で前記過熱蒸気流れをスクラビングする。このスクラビ
ング操作により、タンクの頂部ヘッドスペース区域にス
クラビングされたクライオジェン蒸気が形成される。タ
ンクの頂部ヘッドスペース区域から生成物流れが抜き取
られる。スクラビングされたクライオジェン蒸気から生
成物流れが形成され、したがって生成物流れは汚染物を
実質的に含まない。工程（ｄ）においては、クライオジ
ェンの流れがタンクから計量分配される。この操作は、
タンクの頂部ヘッドスペース区域と底部区域とを連結し
ている圧力発生回路でタンクに対し圧力を発生させるこ
とによって行われる。しかしながら、このようにして圧
力生成させると、これより前に工程（ａ）において底部
区域に洗い落とされていた汚染物で頂部ヘッドスペース
区域が汚染される。この圧力生成の結果、クライオジェ
ンの流れが第１のタンクの底部区域から追い出される。
工程（ｅ）においてクライオジェンの流れが気化されて
過熱蒸気が形成され、工程（ｆ）と工程（ｇ）における
過熱蒸気から補助流れと主要流れが形成される。工程
（ｈ）においては、工程（ｃ）の遂行時に少なくとも１
つの残りのタンク中に導入される主要過熱蒸気流れが、
タンクに関して工程（ｇ）の遂行時に形成される主要流
れを含むよう、ある特定のタンクおよび少なくとも１つ
の残りのタンクに関して工程（ａ）〜（ｇ）が非同調サ
イクルにて連続的にお雛割れる。
【０００７】このような非同調サイクルにて工程を実施
することにより、ある特定のタンクと１つの残りのタン
クのヘッドスペース区域は、工程（ｃ）の継続的な遂行
時に汚染物を実質的に含まない。さらに詳細に言えば、
各タンクの頂部ヘッドスペース区域は充填時に汚染物を
含まず、各タンクの頂部ヘッドスペース区域を汚染する
ことなくタンクが加圧され、次いでタンクを使用して、
他のタンクの底部区域から抜き取られた汚染過熱蒸気を
スクラビングして、生成物流れを生成させる。その後、
タンクが圧力生成回路の使用によって過熱蒸気を生成さ
せるべく作用するときに、各タンクのヘッドスペース区
域が汚染される。しかしながら、タンクが再充填される
ときに、タンクは清浄化される。
【０００８】本発明の方法は、少なくとも２つのタンク
を使用して行われる。このような場合、工程（ｂ）のそ
れぞれの遂行時に、ある特定のタンクおよび少なくとも
１つの残りのタンク中に導入される補助過熱蒸気流れは
それぞれ、少なくとも１つの残りのタンクに対して、次
いである特定のタンクに対して工程（ｆ）の遂行時に生
成される補助流れを含む。この操作の欠点は、補助流れ
の導入によりタンクが加圧されるとともに、運転の中断
が起こるという点である。これを避けるために、本発明
の方法は３つのタンクを使用して行うのが好ましい。こ
のような場合、ある特定のタンクと少なくとも１つの残
りのタンクは、３つのタンクのうちの第１と第２のタン
クを含む。工程（ｆ）と工程（ｇ）は、過熱蒸気を主要
流れと補助流れに分けることによって同時に行われ、工
程（ａ）〜（ｇ）は、第１のタンク、第２のタンク、お
よび第３のタンクに関して非同調サイクルにて連続的に
繰り返される。このようなサイクルにおいては、工程
（ｃ）の個々の遂行時に第１、第２、および第３のタン
ク中に導入される主要過熱蒸気流れはそれぞれ、第２の
タンクに関して工程（ｇ）の、第３のタンクに関して工
程（ｇ）の、および第１のタンクに関して工程（ｇ）の
遂行時に形成される主要流れを含む。工程（ｂ）の個々
の遂行時に第１、第２、および第３のタンク中に導入さ
れる補助過熱蒸気流れはそれぞれ、第３のタンクに関し
て工程（ｆ）の、第１のタンクに関して工程（ｆ）の、
および第２のタンクに関して工程（ｆ）の遂行時に形成
される補助流れを含む。
【０００９】他の態様においては、本発明は、クライオ
ジェンを貯蔵・供給するための装置を提供する。本発明
の装置は、３つのタンクを有するクライオジェン貯蔵設
備を含む。このとき各タンクは、頂部ヘッドスペース区
域および前記頂部ヘッドスペース区域と対向して位置す
る底部区域を有する。クライオジェンが汚染物を前記ヘ
ッドスペース区域から前記底部区域のほうに洗い落とす
よう、３つの各タンクをクライオジェンで選択的に充填
するための充填手段が本発明の装置には含まれている。
３つの各タンクから飽和液体の流れを選択的に気化さ
せ、これによって３つの各タンクの充填時に洗い落とさ
れた汚染物を含有する過熱蒸気を形成させるための気化
手段が３つの各タンクの底部区域に連結されている。本
発明の装置には、過熱蒸気を補助流れと主要流れに分け
るための分配手段が含まれている。この分配手段はさら
に、充填された後の各タンクの底部区域に補助流れを選
択的に導入してクライオジェンを飽和液体に転化させ、
ヘッドスペース区域を汚染することなく３つの各タンク
内に圧力を生成させるために使用される。この分配手段
はさらに、主要流れを３つの各タンクの底部区域に選択
的に導入して、前記主要流れ中に存在する汚染物を前記
飽和液体でスクラビングする。これによってスクラビン
グされた飽和蒸気が頂部ヘッドスペース区域に形成され
る。分配手段は、３つのタンクのうちの第１のタンクの
飽和液体の流れから形成される過熱蒸気を分割し、主要
流れと補助流れをそれぞれ、３つのタンクのうちの第２
と第３のタンク中に導入するよう形づくられている。こ
の分配手段はさらに、３つのタンクのうちの第２のタン
クの飽和液体の流れから形成される過熱蒸気を分割し、
主要流れと補助流れをそれぞれ、３つのタンクのうちの
第１のタンクと第３のタンク中に導入するよう、そして
３つのタンクのうちの第３のタンクの飽和液体の流れか
ら形成される過熱蒸気を分割し、主要流れと補助流れを
それぞれ、３つのタンクのうちの第１のタンクと第２の
タンク中に導入するよう形づくられている。本発明の装
置には、３つの各タンクの頂部ヘッドスペース区域にお
いて形成される、スクラビング済みクライオジェン蒸気
を含んだ生成物流れを選択的に供給するための供給手段
が含まれている。液体クライオジェンの流れが３つの各
タンクの底部区域から前記気化手段に追い出されるよ
う、３つの各タンクにおけるヘッドスペース区域に圧力
を選択的に生成させるための圧力生成手段が、３つの各
タンクのヘッドスペース区域と底部区域に連結されてい
る。
【００１０】これによって充填・加圧された後の各タン
クは、飽和液体をスクラビングするのに、またスクラビ
ンク済みのクライオジェン蒸気をヘッドスペース区域に
形成させるのに使用できる。生成物流れの供給時におけ
るヘッドスペース区域は、充填時に汚染物を実質的に含
まず、したがって生成物流れも汚染物を実質的に含まな
い。タンクの非同調サイクル運転により、生成物をタン
クから連続的に供給できるようになる。
【００１１】図面を参照すると、本発明にしたがってク
ライオジェンを貯蔵・供給するためのクライオジェン貯
蔵設備１０が示されている。本明細書にて使用している
“クライオジェン”とは、いかなる低沸点揮発性物質
（例えば、液化大気ガスや液化天然ガス）をも意味して
いる。
【００１２】クライオジェン貯蔵設備１０は、当業界に
おいて従来の貯蔵設備タンクとしてよく知られている仕
方で設計された３つのタンク、すなわち第１のタンク１
２、第２のタンク１４、および第３のタンク１６を含
む。図面からわかるように、第１、第２、および第３の
タンク（１２〜１６）は、頂部ヘッドスペース区域（１
８、２０、２２）と底部区域（２４、２６、２８）を有
する。３つのタンクのみが示されているけれども、いか
なるときにおいても必要とされる３つだけのタンクとと
もに、後述の説明にしたがって操作される複数のタンク
を有することもできる。
【００１３】第１、第２、および第３のタンク（１２〜
１６）を非同調サイクルにて使用して、クライオジェン
を均一な性質を有する飽和液体として貯蔵し、次いで汚
染物（例えば水分）を実質的に含まないスクラビング済
みクライオジェン蒸気を含んだ生成物流れを供給する。
サイクルのあるフェーズ時においては、第１のタンク１
２と第２のタンク１４にすでにクライオジェンが充填さ
れており、第３のタンク１６が充填されようとしてい
る。第１、第２、および第３のタンク（１２〜１６）の
それぞれに、頂部ヘッドスペース区域（１８〜２２）を
介してクライオジェンを充填して、汚染物を底部区域
（２４〜２８）のほうに洗い落とす。したがって、第３
のタンクが充填されると、汚染物がその底部区域２８の
ほうに洗い落とされる。飽和液体の流れ（汚染物の含量
が高い）が第２のタンク１４の底部区域２６から抜き取
られ、気化されて過熱蒸気が形成される。この過熱蒸気
を主要流れと補助流れに分けることによって、主要過熱
蒸気流れと補助過熱蒸気流れが形成される。主要流れを
第１のタンク１２の底部区域２４に導入して、過熱蒸気
から汚染物をスクラビングし、第１のタンク１２の頂部
ヘッドスペース区域１８にスクラビングされたクライオ
ジェン蒸気を生成させる。汚染物を実質的に含まない生
成物流れが頂部ヘッドスペース１８から取り出される。
なぜなら、頂部ヘッドスペース１８は、第１のタンク１
２の充填時に汚染物が取り除かれているからである。第
３のタンク１６にクライオジェンを飽和液体の状態で充
填したあと、補助流れをタンク１６の底部区域２８に導
入して、補助流れを第３のタンク１６に送り込む圧力で
第３のタンクを加圧する。補助流れがクライオジェンを
通ってバブリングしつつ流入するので、従来技術におい
て見受けられるタイプの層化は見られず、第３のタンク
１６（またはこのような仕方で加圧される他のすべての
タンク）内のクライオジェンは均一な性質を有する。サ
イクルのこのフェーズにて第２のタンク１４の頂部ヘッ
ドスペース区域２０に圧力を生成する圧力生成回路によ
る第２のタンク１４の加圧から、送り込み圧力（drivin
g pressure）が得られる。圧力を生成させる際に、第２
のタンク１４の底部区域２６に存在する汚染物でヘッド
スペース区域２０が汚染されるようになる。
【００１４】上記のことは、計量分配モードで作用して
いる第２のタンク１４として簡単に表すことができる。
すなわち、飽和液体をタンク１２と１６に計量分配し、
第１のタンク１２はスクラビング／供給モード（すなわ
ち、過熱状態に気化され、第２のタンク１４から計量分
配されたクライオジェンをスクラビングしつつ、スクラ
ビング済みのクライオジェン蒸気を含んだ生成物流れを
供給する）にて作用し、第３のタンク１６は充填／加圧
モード（第３のタンク１６が充填され、クライオジェン
が飽和液体に転化され、そして第３のタンク１６が加圧
される）にて作用する。サイクルのこのフェーズ時にお
いては、第２のタンク１４の頂部ヘッドスペース区域２
０が汚染物で汚染されるようになり、第１のタンク１２
の頂部ヘッドスペース区域１８は汚染物を含まず、そし
て第３のタンク１６の頂部ヘッドスペース区域２２は、
その充填モードでの作用時において汚染物が取り除かれ
つつある。
【００１５】第２のタンク１４を空にすることが、サイ
クルの次のフェーズを始動させる。次のフェーズにおい
ては、第１のタンク１２が計量分配モードで作用し、第
２のタンク１４が充填／加圧モードで作用し、そして第
３のタンク１６がスクラビングモードで作用する。第２
のタンク１４にクライオジェンを充填することにより、
汚染物がそのヘッドスペース２０からその底部区域２６
のほうに洗い落とされ、したがって頂部ヘッドスペース
２０から汚染物が取り除かれる。引き続き、第１のタン
ク１２が空になり、第２のタンク１４がスクラビング／
供給モードで作用し、そして第３のタンク１６が計量分
配モードで作用する。タンク１２に再びクライオジェン
を充填して、不純物をその頂部ヘッドスペース区域１８
からその底部２４のほうに洗い落とす。こうしたサイク
ルが、すでに汚染物が取り除かれている頂部ヘッドスペ
ースを有するタンクからスクラビングされたクライオジ
ェン蒸気が連続的に供給されるよう繰り返される。
【００１６】これとは別のモードでは、２つだけのタン
クを使用して行うことができる。このような場合、タン
ク１２と１６がそれぞれ、逐次的に充填／加圧、スクラ
ビング／供給、および計量分配の操作モードにて作用す
る。しかしながら、タンク１２を加圧するのに使用され
る補助流れは、タンク１６内に収容されているクライオ
ジェンから生成される過熱蒸気から得られ、次いでタン
ク１２にてスクラビングすべき主要流れは、タンク１６
内に収容されているクライオジェンから生成される過熱
蒸気から得られる。したがって、主要流れと補助流れ
は、分割を介して同時的に生成されるより、むしろ逐次
的に生成される。タンク１６が加圧され、タンク１２か
ら抜き取られたクライオジェンから得られる補助流れと
主要流れにより、スクラビング／供給の操作モードにて
作用する。このような操作モードの欠点は、本発明を工
業的に適用する上で、タンクの充填と加圧のために、ク
ライオジェン貯蔵設備が半日以上使用できないという点
である。
【００１７】クライオジェン貯蔵設備１０の操作につい
て概略説明してきたので、タンク１２，１４，および１
６についてより詳細に説明する。タンク１２，１４，お
よび１６には、頂部入口３０，３２，および３４が取り
付けられている。頂部入口３０〜３４を開けたり閉めた
りするための弁３６，３８，および４０が設けられてい
る。頂部入口３０〜３４は、第１、第２、および第３の
タンク１２〜１６の頂部ヘッドスペース区域１８〜２２
に設けられている。本明細書で使用している“頂部ヘッ
ドスペース”とは、スクラビングされたクライオジェン
蒸気を収容しているタンクの頂部区域を意味している。
第１、第２、および第３のタンク１２〜１６のそれぞれ
が充填されると、第１のタンク１２に対して弁３６が開
き、第２のタンク１４に対して弁３８が開き、そして第
３のタンク１６に対して弁４０が開く。流入するクライ
オジェンが、流入する汚染物を下方に、そして第１のタ
ンク１２の底部区域２４、第２のタンク１４の底部区域
２６、および第３のタンク１６の底部区域２８のほうに
洗い落とす。したがって、頂部ヘッドスペース区域１
８，２０，および２２は、充填操作時に汚染物が実質的
に取り除かれる。後述するように、頂部ヘッドスペース
区域は、生成物の蓄積時において実質的に汚染物を含ま
ない状態に保持される。
【００１８】あるタンク（第１、第２、および第３のタ
ンク１２〜１６のいずれか）が充填された後、それぞれ
のタンクに対する個々の弁が閉じ（弁３６，３８，およ
び４０）、タンクが加圧される。このため、第１、第
２、および第３のタンク１２〜１６には、底部入口４
１，４２，および４４が設けられている。底部入口４
１，４２，および４４（これらは底部入口マニホルド４
６〜５０に繋がっている）を介して、補助蒸気流れ（過
熱蒸気を含み、後述するような仕方で形成される）が、
第１、第２、および第３のタンク１２〜１６の底部区域
２４〜２８に導入される。底部入口マニホルドは、リン
グ状またはＵ字形に曲げられた有孔チューブである。孔
の数とサイズは、補助流れ中の過熱蒸気がタンク内に収
容されているクライオジェンをバブリングしつつ通過で
きるよう、当業界によく知られている仕方で設計され
る。タンク内に貯蔵されているクライオジェン中に過熱
蒸気を導入することにより、第１、第２、および第３の
タンク１２〜１６のそれぞれが加圧される。補助流れ中
の過熱蒸気のいくらかがその導入により凝縮を起こし、
タンク内のクライオジェンのレベルが上昇する。したが
って、このような凝縮を考慮して、第１、第２、および
第３のタンク１２〜１６のそれぞれに対し、最初はクラ
イオジェンの意図する操作レベルより下に充填しなけれ
ばならない。
【００１９】第１、第２、および第３のタンク１２〜１
６のそれぞれは、加圧された後、使用サイクルの適切な
ポイントにてスクラビング／供給モードで作用する。こ
の目的を達成するには、主要流れを底部入口４１，４
２，および４４に導入して、これによりタンク内に収容
されている飽和液体中に過熱蒸気を導入する。過熱蒸気
中に存在する汚染物（例えば水分）はクライオジェン液
体中で凍結し、他の固体汚染物（例えばダスト）はタン
クのヘッドスペース区域に運ばれない。この結果、汚染
物を実質的に含まないスクラビング済みクライオジェン
蒸気が、第１、第２、および第３のタンク１２〜１６の
ヘッドスペース区域１８〜２２に集まる。
【００２０】第１、第２、および第３のタンク１２〜１
６のそれぞれに主要流れを導入するか、それとも補助流
れを導入するかを制御するために、底部入口４１に対し
ては２つの弁５２と５６が、底部入口４２に対しては弁
５８と６０が、そして底部入口４４に対しては弁６２と
６４が設けられている。弁５２が開くと、第１のタンク
１２に主要流れが導入される。第２のタンク１４に対し
て弁５８を開いたとき、また第３のタンク１６に対して
弁６２を開いたときも同じことが言える。第１、第２、
および第３のタンク１２〜１６のそれぞれに補助流れを
導入しようとする場合、必要に応じて弁５６，６０，及
び６４が開放される。図面からわかるように、弁５２〜
６４は吊り下げ式の（underslung）ディストリビュータ
パイプ６８に接続されており、これを介して過熱蒸気が
第１、第２、および第３のタンク１２〜１６中に導入さ
れる。過熱蒸気の主要流れと補助流れ中への分配は、弁
５２〜６４、および弁５６，６０，および６４と連結し
て使用されているオリフィスプレート７０〜７４によっ
て制御される。例えば、弁５２が開くと、主要流れが第
１のタンク１２に流入し、弁６０または弁６４が開く
と、補助流れがそれぞれタンク１４、１６に流入する。
弁５２を閉じ、そして弁５６を開くと、補助流れが第１
のタンク１２に流入する。したがって弁５２〜６４によ
り、ディストリビュータパイプ６８からの過熱蒸気の分
配が制御される。
【００２１】生成物流れを顧客に供給するためにヘッダ
ーパイプ７６が設けられている。生成物流れは、スクラ
ビングされたクライオジェン蒸気からなる。第１、第
２、および第３のタンク１２〜１６には、スクラビング
されたクライオジェン蒸気を第１、第２、および第３の
タンク１２〜１６の頂部ヘッドスペース区域１８〜２２
から排出するための頂部出口７８〜８２が設けられてい
る。生成物流れの供給源を制御するために、３つ一組の
弁８４，８６，および８８がヘッダーパイプ７６と頂部
出口７８〜８２との間に配置されている。例えば、第１
のタンク１２がスクラビング／供給モードにあるとき
は、弁８４が開き、そうでないときは閉じる。第２のタ
ンク１４の弁８６に対しても、また第３のタンク１６の
弁８８に対しても同じことが言える。
【００２２】各タンクには周囲温度熱交換器（ambient
heat exchanger）９０〜９４が設けられており、頂部出
口７８と弁８４との間、頂部出口８０と弁８６との間、
および頂部出口８２と弁８８との間に配置されている。
このような熱交換器を通過する飽和蒸気により、スクラ
ビングされたクライオジェン蒸気が周囲温度に、したが
ってヘッダーパイプ７６を介して供給される生成物流れ
が周囲温度に加温される。
【００２３】第１、第２、および第３のタンク１２〜１
６のそれぞれは、スクラビング／供給モードで作用した
後、計量分配モードで作用してクライオジェンを計量分
配する。この目的のため、第１、第２、および第３のタ
ンク１２〜１６には、それぞれ底部出口９６〜１００が
設けられており、これらの出口を介して飽和液体の流れ
を、第１、第２、および第３のタンク１２〜１６のそれ
ぞれから抜き取ることができる。底部出口９６，９８，
１００には、気化器１０２，１０４，および１０６が接
続されている。抜き取られたクライオジェンの流れが気
化されて、過熱蒸気が形成される。液体クライオジェン
を気化器１０２，１０４，および１０６に送るために、
気化器１０２，１０４，１０６と底部出口９６，９８，
１００との間にそれぞれ出口弁１０８，１１０，および
１１２が配置されている。計量分配モードで使用されて
いない残りの２つのタンクに対して補助流れおよび主要
流れとして分配するために、上記の気化器がディストリ
ビュータパイプ６８に接続されている。
【００２４】主要流れと補助流れをタンクからタンクへ
送るために、タンク１２、１４，および１６のそれぞれ
に、従来の圧力生成回路１１４，１１６，および１１８
が取り付けられている。各圧力生成回路は、気化器１２
０、圧力計制御器（pressureingicator controller）１
２２、および前記圧力計制御器１２２によって制御され
る弁１２３を含む。タンク１２，１４，および１６のい
ずれかに関して圧力計制御器１２２が始動されると、飽
和液体がそれぞれの出口９６，９８，および１００を通
って気化器１２０中に流入する。こうして得られた蒸気
を、次いで第１、第２、および第３のタンク１２〜１６
の頂部ヘッドスペース区域１８，２０，および２２に送
り込んで、タンクを加圧する。圧力計制御器１２３の指
令にしたがって弁１２３が開閉を行って、圧力を設定圧
力に保持する。
【００２５】いかなるときでも単一の圧力生成回路だけ
が始動される。例えば、第１のタンク１２が計量分配タ
ンクであり、第２のタンク１４が充填／加圧タンクであ
り、そして第３のタンク１６がスクラビング／供給タン
クであると仮定すると、圧力生成回路１１４が始動さ
れ、圧力生成回路１１４に接続された圧力計制御器１２
２が第１のタンク１２内の圧力を制御する（例えば１６
０psig）。このとき同時に弁１０８が開いて、第１のタ
ンク１２からのクライオジェン液体の流れが気化器１０
２を流れることができ、過熱蒸気が生成される。弁５２
と５６が閉じ、弁６０が開き、そして弁６２が開く。最
終的な結果は、過熱蒸気がディストリビュータパイプ６
８中に流入し、補助流れが第２のタンク中に流入し（充
填された後）、そして主要蒸気流れが第３のタンク１６
中に流入する、となる。これによってタンク１４は、ス
クラビング／供給タンクとして最終的に使用できるよう
約１５５psig に加圧される。しかしながら、こうした
作動中、第３のタンク１６はスクラビング／供給モード
で作用している。
【００２６】第２のタンク１４がスクラビング／供給モ
ードで作用するとき、第３のタンク１６から主要流れが
生成し、第３のタンク１６に対し１６０ｐｓｉｇまで圧
力を生成させることによって送られる。パイプと弁によ
る圧力降下があり、また第２のタンク１４がすでに１５
５psig に加圧されているので、主要流れは第２のタン
ク１４中にすぐには流入せず、むしろスクラビングされ
たクライオジェン蒸気が、第２のタンク１４から（頂部
出口８０とヘッダーパイプ７６を介して）１５５psig
の初期供給圧力にて供給される。この圧力は、短い時間
間隔の後に、例えば１５０psig に降下し、次いで主要
流れが第２のタンク１４中に流入する。上記の作動は、
第１、第２、および第３のタンク１２〜１６のいずれが
スクラビング／供給モードで作用するときでも起こる。
【００２７】スクラビング／供給モード時、スクラビン
グ／供給タンク中のクライオジェンのレベルは低下しや
すい。このため、第１、第２、および第３のタンク１２
〜１６の底部出口９６，９８，および１００に液体ディ
ストリビュータパイプ１２４が連結されている。第１、
第２、および第３のタンク１２〜１６のそれぞれの液体
レベルを検知するために、レベルインジケータ制御器１
２６，１２８，および１３０が設けられている。液体レ
ベルが所定のポイントより下に降下すると（レベルイン
ジケータ制御器により検知）、接続されている弁１２
７，１２９，１３１が適切に指令を受けて開き、これに
よって液体はスクラビング／供給モードで作用している
タンクに流れることができる。クライオジェン液体は、
タンクが計量分配モードで作用しようとするときに、計
量分配モードで作用しているタンクから弁１３２，１３
４，１３６の開放により供給される。例えば、第１のタ
ンク１２が計量分配モードであり、第３のタンク１６が
スクラビング／供給モードであり、そして液体レベルが
第３のタンク１６中の所定レベルより下に降下した場合
は（液体レベルはレベルインジケータ制御器１３０によ
り検知）、弁１３１が指令を受けて開放ポジションとな
る。クライオジェン液体が第１のタンク１２から第３の
タンク１６に流入できるように、計量分配モードで作用
しているタンク１２が始動するときには、弁１３２はあ
らかじめ開放ポジションにセットされている。
【００２８】第１、第２、および第３のタンク１２〜１
６のうちの、そのときに計量分配モードで作用している
特定のタンクを空にすることによって、サイクルの他の
フェーズの開始が引き起こされる。具体的に言うと、計
量分配タンク中の液体のレベルが加圧目的に対して十分
ではない場合には、サイクルの次のフェーズが引き起こ
されなければならない。クライオジェンの低いレベル
は、レベルインジケータ制御器１２６，１２８，および
１３０によって検知することができる。これとは別に、
第１、第２、および第３のタンク１２〜１６のそれぞれ
に接続された圧力センサーを使用して、サイクルの種々
のフェーズを起こさせることができる。
【００２９】必要に応じて、気化器１０２，１０４，お
よび１０６はそれぞれ、通気弁１３８，１４０，および
１４２によって、ならびにオリフィスプレート１４４，
１４６，および１４８によって形成される通気弁／オリ
フィスプレート組み合わせ物を有することができる。各
通気弁１３８〜１４６を開放することによって、清浄化
目的のために過熱蒸気流れを個々の気化器１０２〜１０
６に逆流させることができる。オリフィス１４４〜１４
８により、気化される飽和液体の流れが少量のフラクシ
ョンに制限される。
【００３０】クライオジェン貯蔵設備１０に設けられた
弁の操作は、当業界によく知られた仕方で設計される従
来の制御システムにより手動で行うことができ、したが
って上記の弁はいずれも遠隔始動される空気弁であって
もよい。当技術者には周知のことであるが、弁の操作
は、プログラマブル・ロジック・タイプの制御システム
によって、また適切な制御装置やインターロックをさら
に組み込むことによって自動化することができる。
【００３１】好ましい実施態様を挙げて本発明を説明し
てきたが、当技術者にとっては、本発明の精神と範囲を
逸脱することなく、種々の付加形、変形、および改良形
が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の概略図である。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ） タンクの頂部ヘッドスペース区
    域を介してタンク中にクライオジェンが導入されて、汚
    染物が前記タンクの底部区域に洗い落とされ、これによ
    って頂部ヘッドスペース区域から汚染物が実質的に取り
    除かれるよう、クライオジェンを飽和液体としてタンク
    に充填することによって、少なくとも２つのタンクを有
    するクライオジェン貯蔵設備のタンク内にクライオジェ
    ンを貯蔵する工程； （ｂ） 補助過熱蒸気流れをタンクの底部区域に導入す
    ることによって、タンクの頂部ヘッドスペース区域を汚
    染することなく、また前記飽和液体を過冷却液体に転化
    させることなくタンクを加圧する工程； （ｃ） 主要過熱蒸気流れをタンクの底部区域に導入し
    て、タンク内に収容されている前記飽和液体で前記過熱
    蒸気流れをスクラビングし、これによってタンクの頂部
    ヘッドスペース区域にスクラビングされたクライオジェ
    ン蒸気を形成させると共に、スクラビングされたクライ
    オジェン蒸気から形成された、そしてこれによって汚染
    物を実質的に含まない生成物流れをタンクの頂部ヘッド
    スペース区域から抜き取る工程； （ｄ） タンクの頂部ヘッドスペース区域と底部区域と
    を連結している圧力発生回路でタンクに対し圧力を発生
    させることによって、タンクからクライオジェンの流れ
    を計量分配し、これにより工程（ａ）時に底部区域に洗
    い落とされていた汚染物で頂部ヘッドスペース区域を汚
    染すると共に、クライオジェンの流れをタンクの底部区
    域から出す工程； （ｅ） クライオジェンの流れを気化させて過熱蒸気を
    形成させる工程； （ｆ） 前記過熱蒸気から補助流れを形成させる工程； （ｇ） 前記過熱蒸気から主要流れを形成させる工程；
    および （ｈ） 工程（ｃ）の遂行時に少なくとも１つの残りの
    タンク中に導入される前記主要過熱蒸気流れが、タンク
    に関して工程（ｇ）の遂行時に形成される主要流れを含
    み、ある特定のタンクおよび少なくとも１つの残りのタ
    ンクのそれぞれの頂部ヘッドスペース区域が、工程
    （ｃ）の連続遂行時に汚染物を実質的に含まないよう、
    ある特定のタンクおよび少なくとも１つの残りのタンク
    に関して工程（ａ）〜（ｇ）を非同調サイクルにて連続
    的に行う工程； を含む、汚染物を実質的に含まないクライオジェンを貯
    蔵・供給する方法。
  2. 【請求項２】 工程（ｂ）の個々の遂行時にある特定の
    タンクおよび少なくとも１つの残りのタンク中に導入さ
    れる補助過熱蒸気流れがそれぞれ、少なくとも１つの残
    りのタンク、次いである特定のタンクに関して工程
    （ｆ）の遂行時に生成される補助流れを含み；そしてあ
    る特定のタンク中に導入される主要過熱蒸気流れが、少
    なくとも１つの残りのタンクに関して工程（ｇ）の遂行
    時に生成されるた主要流れを含む；請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 クライオジェン貯蔵設備が３つのタンク
    を含み；ある特定のタンクおよび少なくとも１つの残り
    のタンクが、前記３つのタンクのうちの第１と第３のタ
    ンクを含み；工程（ｆ）と工程（ｇ）が、過熱蒸気を主
    要流れと補助流れに分けることによって同時に遂行さ
    れ；そして工程（ｃ）の個々の遂行時に第１、第２、お
    よび第３のタンク中に導入される主要過熱蒸気流れがそ
    れぞれ、第２のタンクに対する工程（ｇ）の遂行時に、
    第３のタンクに対する工程（ｇ）の遂行時に、および第
    １のタンクに対する工程（ｇ）の遂行時に形成される主
    要流れを含み、工程（ｂ）の個々の遂行時に第１、第
    ２、および第３のタンク中に導入される補助過熱蒸気流
    れが、第３のタンクに対する工程（ｆ）の遂行時に、第
    １のタンクに対する工程（ｆ）の遂行時に、および第２
    のタンクに対する工程（ｆ）の遂行時に形成される補助
    流れを含むよう、第１のタンク、第２のタンク、および
    第３のタンクに対して工程（ａ）〜（ｇ）を非同調サイ
    クルにて連続的に繰り返す；請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記生成物流れを周囲温度に加温する工
    程をさらに含む、請求項１、２、または３に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 飽和液体で構成された液体クライオジェ
    ン流れを、３つのタンクのうちの第２のタンクの底部区
    域から第１のタンクの底部区域まで移送することによっ
    て、第１のタンクに対する工程（ｃ）の遂行時に液体ク
    ライオジェンのレベルを保持する工程；液体クライオジ
    ェン流れを３つのタンクのうちの第１のタンクの底部区
    域から第２のタンクまで移送することによって、３つの
    タンクのうちの第２のタンクに対する工程（ｃ）の遂行
    時に液体クライオジェンのレベルを保持する工程；およ
    び液体クライオジェン流れを３つのタンクのうちの第２
    のタンクから第３のタンクまで移送することによって、
    ３つのタンクのうちの第３のタンクに対する工程（ｃ）
    の遂行時に液体クライオジェンのレベルを保持する工
    程；をさらに含む、請求項３記載の方法。
  6. 【請求項６】 （ａ） ３つのタンクを含んだクライオ
    ジェン貯蔵設備、このとき各タンクは、頂部ヘッドスペ
    ース区域および前記頂部ヘッドスペース区域と対向して
    位置する底部区域を有する； （ｂ） クライオジェンが汚染物を前記ヘッドスペース
    区域から前記底部区域のほうに洗い落とすよう、３つの
    各タンクをクライオジェンで選択的に充填するための充
    填手段； （ｃ） ３つの各タンクから飽和液体の流れを選択的に
    気化させ、これによって３つの各タンクの充填時に洗い
    落とされた汚染物を含有する過熱蒸気を形成させるため
    の、３つの各タンクの底部区域に連結された気化手段
    ； （ｄ） 前記過熱蒸気を補助流れと主要流れに分けるた
    めの、および充填された後の各タンクの底部区域に補助
    流れを選択的に導入してクライオジェンを飽和液体に転
    化させ、前記ヘッドスペース区域を汚染することなく３
    つの各タンク内に圧力を生成させるための、および前記
    主要流れを３つの各タンクの底部区域に選択的に導入し
    て、主要流れ中に存在する汚染物を前記飽和液体でスク
    ラビングし、これによってスクラビングされた飽和蒸気
    を頂部ヘッドスペース区域に形成させるための分配手
    段、 このとき前記分配手段は、３つのタンクのうちの第１の
    タンクの飽和液体の流れから形成される過熱蒸気を分割
    し、主要流れと補助流れをそれぞれ、３つのタンクのう
    ちの第２のタンクと、３つのタンクのうちの第３のタン
    ク中に導入するよう形づくられており、３つのタンクの
    うちの第２のタンクの飽和液体の流れから形成される過
    熱蒸気を分割し、主要流れと補助流れをそれぞれ、３つ
    のタンクのうちの第１のタンクと第３のタンク中に導入
    するよう形づくられており、そして３つのタンクのうち
    の第３のタンクの飽和液体の流れから形成される過熱蒸
    気を分割し、主要流れと補助流れをそれぞれ、３つのタ
    ンクのうちの第１のタンクと第２のタンク中に導入する
    よう形づくられている； （ｅ） ３つの各タンクの頂部ヘッドスペース区域にお
    いて形成される、スクラビング済みクライオジェン蒸気
    を含んだ生成物流れを選択的に供給するための供給手
    段；および （ｆ） 液体クライオジェンの流れが３つの各タンクの
    底部区域から前記気化器手段に追い出され、これによっ
    て充填・加圧された後の各タンクが、気化後に飽和液体
    をスクラビングするのに、また充填時に実質的に汚染物
    を含まず、したがって生成物流れが実質的に汚染物を含
    まないスクラビンク済みクライオジェン蒸気をヘッドス
    ペース区域に形成させるのに使用できるよう、３つの各
    タンクに対し選択的に圧力を生成させるための、３つの
    各タンクの頂部ヘッドスペース区域と底部区域とを連結
    している圧力生成手段； を含む、汚染物を実質的に含まないクライオジェンを貯
    蔵・供給するための装置。
  7. 【請求項７】 前記圧力生成手段が、各タンクと繋がっ
    た圧力生成回路を含み、このとき前記圧力生成回路が、
    圧力計制御器と、前記圧力計制御器によって始動されて
    ３つの各タンク内の圧力レベルを制御する弁を有する、
    請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 抜き取られた飽和液体を含む液体クライ
    オジェン流れに、生成物流れを、気化すべき飽和液体の
    流れと共に供給するときに、３つの各タンク内の飽和液
    体の損失を補充するための手段をさらに含む、請求項６
    記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記生成物流れを周囲温度に加温するた
    めの周囲温度熱交換手段をさらに含む、請求項６記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記分配手段が、 （ａ） 前記気化器手段に連結されたディストリビュー
    タパイプ； （ｂ） ３つのタンクの第１、第２、および第３のタン
    クそれぞれに対する２つの弁も含めた、３つの各タンク
    と前記ディストリビュータパイプとを連結している６つ
    一組の弁；および （ｃ） ３つ一組のオリフィス、このとき各オリフィス
    は２つの弁のうちの１つと３つの各タンクとの間に配置
    されており、これによって２つの弁の一方を開放すると
    補助流れの導入を引き起こし、また２つの弁の他方を開
    放すると主要流れの導入を引き起こす； を含む、請求項６記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記気化器手段が、 （ａ） 前記ディストリビュータパイプに連結された３
    つの気化器； （ｂ） ３つのタンクの底部区域と前記気化器とを連結
    している３つ一組の弁； （ｃ） 前記気化器と前記３つ一組の弁との間に配置さ
    れた３つ一組の通気弁； （ｄ） 前記３つ一組の通気弁に連結された３つ一組の
    通気オリフィス、これにより前記通気弁を開放すると、
    前記気化器は前記気化器を介しての過熱蒸気の流れによ
    って汚染物を取り除くことが可能となる； を含む、請求項１０記載の装置。
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