(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスホルダからの低圧ガスラインを多段圧縮機の低圧吸入側に接続し、同圧縮機の低圧吐出側からの中圧ガスラインを脱臭装置を介して前記圧縮機の高圧吸入側に接続し、同高圧吐出側からの高圧ガスラインを冷却装置に接続し、同冷却装置からの高圧液ラインを液化二酸化炭素の貯留用タンクに接続し、通常は閉じているが、タンク内の気相圧力が所定の値を超えると開き、同気相圧力が所定の値まで低下すると閉ざされるコントロール弁を前記タンクの気相に一端が臨む戻りガスラインの途中に設け、同戻りガスラインの他端を前記圧縮機の中圧ガスラインに接続し、タンク内の気相圧力が所定の値を超えるとタンク内の炭酸ガスがタンク内の気相圧力によって前記戻りガスラインを経て前記中圧ガスラインに戻されるように構成してなる二酸化炭素の液化装置。
【請求項２】
前記コントロール弁は、オリフィス流量係数が所定の値に定められて制御される構成のものとしてなる請求項１に記載の二酸化炭素の液化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二酸化炭素を液化する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
従来の二酸化炭素の液化装置は、例えば図３に示すような構成のものとしてあって、ガスホルダ２１からの二酸化炭素ガス（以下、炭酸ガスと呼ぶ）は低圧ガスライン２２により水洗筒２３を介して二段圧縮機よりなる炭酸ガス圧縮機２４の低圧側吸入口に送られ、同吐出口から中圧ガスライン２５により脱臭装置２６を経て高圧側吸入口に送られ、さらに同吐出口からの炭酸ガスは高圧ガスライン２７により除湿装置２８を経て冷却装置２９へ送られ、この冷却装置で凝縮、液化されて液化二酸化炭素となり、高圧液ライン３０によりタンク３１へ送られて貯留されるようになっている。
【０００３】
タンク３１内へ液化二酸化炭素を送るとタンク内の液量が増えてタンク内上部の気相が圧縮されるので、タンク内の気相圧力が上昇する。
【０００４】
タンク内の気相圧力が冷却装置２９からの送液圧力より大であるとタンク内への送液ができなくなるので、従来の液化精製装置においては一端がタンク内の炭酸ガスを大気に逃がす放出管３２を設けてあって、圧力調整器３４により検出される気相圧力が所定の値を超えると同放出管の開閉弁３３が開かれて気相圧力が下がるようにしていた。
なお、図中の符号３５は液化二酸化炭素の供給ライン、３６は同ラインの開閉弁を示している。
【０００５】
上述した従来の液化装置では、炭酸ガスを外部に逃がすので、その分の炭酸ガスが無駄になるという問題があった。
また、タンク内の気相に液化用の小型冷凍機を設けて、気相圧力が上昇すると気相の炭酸ガスを冷却して再液化させるようにしたものもあるが、小型冷凍機を設ける分、設備費および運転コストが掛かるという問題があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明が目的とするところは、二酸化炭素を外部に逃すような無駄がなく、しかも設備費や運転コストがあまり掛からない二酸化炭素の液化装置を提供することにある。
【０００７】
【手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係る二酸化炭素の液化装置は、ガスホルダからの低圧ガスラインを多段圧縮機の低圧吸入側に接続し、同圧縮機の低圧吐出側からの中圧ガスラインを脱臭装置を介して前記圧縮機の高圧吸入側に接続し、同高圧吐出側からの高圧ガスラインを冷却装置に接続し、同冷却装置からの高圧液ラインを液化二酸化炭素の貯留用タンクに接続し、通常は閉じているが、タンク内の気相圧力が所定の値を超えると開き、同気相圧力が所定の値まで低下すると閉ざされるコントロール弁を前記タンクの気相に一端が臨む戻りガスラインの途中に設け、同戻りガスラインの他端を前記圧縮機の中圧ガスラインに接続し、タンク内の気相圧力が所定の値を超えるとタンク内の炭酸ガスがタンク内の気相圧力によって前記戻りガスラインを経て前記中圧ガスラインに戻されるようにした構成のものとしてある。
【０００８】
また、本発明に係る二酸化炭素の液化装置は、前記コントロール弁を、オリフィス流量係数が所定の値に定められて制御される構成のものとしてある。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明に係る二酸化炭素の液化精製装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
炭酸ガスを貯留するガスホルダ１からの低圧ガスライン２は炭酸ガス中の不純物を除去する水洗筒３を介して二段圧縮機よりなる炭酸ガス圧縮機４の低圧側吸入口４ａに接続されていて、同圧縮機４の低圧側吐出口４ｂは中圧ガスライン５により脱臭装置６を介して前記圧縮機の高圧側吸入口４ｃに接続され、同吐出口４ｄは高圧ガスライン７により除湿装置８を介して冷却装置９の炭酸ガス入口９ａに接続されている。
【００１０】
冷却装置９は高圧ガスライン７からの炭酸ガスを冷却することにより、凝縮、液化せしめるものとしてあり、例えば図示省略の冷凍機から冷却装置９内の冷媒コイル９ｃ内に送られる冷媒により炭酸ガスを凝縮、液化せしめるものとしてある。
【００１１】
冷却装置９の液化二酸化炭素出口９ｂに一端が接続された高圧液ライン１０の他端は液化二酸化炭素を貯留する真空断熱タンク１１に接続されていて、同タンク１１の下部には開閉弁１２を備える液化二酸化炭素の供給ライン１３の一端が接続されている。
【００１２】
しかして、本発明の装置においては、真空断熱タンク１１内の気相に一端が臨む戻りガスライン１４の他端を前記炭酸ガス圧縮機４の低圧側吐出口４ｂと脱臭装置６間の中圧ガスライン５に接続してある。
【００１３】
前記戻りガスライン１４の途中には、通常は閉じているが、タンク１１内の気相圧力が所定の値を超えると開き、気相圧力が所定の値まで低下すると閉じるコントロール弁１５を設けてあって、このコントロール弁１５は真空断熱タンク１１の気相圧力を検知する圧力調整器１６によって開閉制御されるようになっており、前記コントロール弁１５はオリフィス流量係数が所要の値に定められて運転上支障なく制御できるものとしてあり、このコントロール弁には、例えばリニア制御弁や、あるいはオリフィス等の絞り装置と自動開閉弁を組み合わせたものを使用する。
【００１４】
次に上述した構成による本発明に係る装置の作用を説明する。
ガスホルダ１からの炭酸ガスは低圧ガスライン２により水洗筒３で不純物が除去されて炭酸ガス圧縮機４の低圧側吸入口４ａに送られて同吐出口４ｂから吐出され、中圧ガスライン５により脱臭装置６で脱臭されて圧縮機４の高圧側吸入口４ｃに送られ、同吐出口４ｄから吐出される。
【００１５】
高圧側吐出口４ｄからの炭酸ガスは高圧ガスライン７により除湿装置８で水分が除去され、冷却装置９へ送られて凝縮、液化される。
冷却装置９からの液化二酸化炭素は高圧液ライン１０により真空断熱タンク１１へ送られ、同タンク内に貯留される。
同タンク１１内の液化二酸化炭素はタンクの下部に接続された供給ライン１３から開閉弁１２を操作することにより適宜取り出すことができるようになっている。
【００１６】
タンク１１内の気相圧力は圧力調整器１６によって検出されるようになっていて、液化二酸化炭素が高圧液ライン１０からタンク１１内へに送り込まれることにより気相圧力が所定の値を超えると、圧力調整器１６からの指令によりコントロール弁１５が開成し、タンク内の炭酸ガスは戻りガスライン１４に流れ込んでタンク内の気相圧力が低下する。
気相圧力が所定の値まで低下すると、圧力調整器１６によりコントロール弁が閉ざされる。
【００１７】
タンク１１内から戻りガスライン１４に流れ込んだ炭酸ガスは、中圧ガスライン５に送り返され、圧縮機４の低圧側吐出口４ｂからの炭酸ガスとともに高圧ガスライン７で冷却装置９に送られて液化し、高圧液ライン１０によりタンク１１へ送られる。
【００１８】
なお、上述した実施例ではタンク内の気相からの戻りガスラインを中圧ガスライン５における炭酸ガス圧縮機４の低圧側吐出口４ｂと脱臭装置６間に接続してあるが、図２に示すように脱臭装置６と炭酸ガス圧縮機４の高圧側吸入口４ｃ間の中圧ガスラインに接続してもよい。
【００１９】
【発明の作用、効果】
本発明に係る二酸化炭素の液化装置は上述した構成のものとしてあるので、次の作用、効果を奏し得る。
炭酸ガス圧縮機で圧縮された炭酸ガスは冷却装置で凝縮、液化されて液化二酸化炭素になり、タンクに送られて貯留される。
【００２０】
同タンクに液化二酸化炭素が送り込まれることによりタンク内の気相圧力が所定の値を超えると、圧力調整器からの信号により戻りガスラインに設けられたコントロール弁が開成され、戻りガスラインにより炭酸ガスが圧縮機の吸入側へ送り返され、タンク内の気相圧力が低下する。
【００２１】
したがって、タンク内の気相圧力が低下した分、液化二酸化炭素をタンク内に送り込むことができ、より詳しくは−２０℃における飽和二酸化炭素の液化重量が１０３０ｋｇ／ｍ３  であるのに対してガス比重が５１．４ｋｇ／ｍ３  であるから、例えば、タンク内から戻りガスラインにより１ｍ３  （５１．４ｋｇ）の炭酸ガスを圧縮機へ送り返すと、１，０３０ｋｇの液化二酸化炭素をタンク内に送り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液化装置の実施例を示す系統図。
【図２】本発明に係る液化装置の他の実施例を示す系統図。
【図３】従来の液化装置の一例を示す系統図。
【符号の説明】
１  ガスホルダ
２  低圧ガスライン
３  水洗筒
４  炭酸ガス圧縮機
４ａ  低圧側吸入口
４ｂ  低圧側吐出口
４ａ  高圧側吸入口
４ｂ  高圧側吐出口
５  中圧ガスライン
６  脱臭装置
７  高圧ガスライン
８  除湿装置
９  冷却装置
１０  高圧液ライン
１１  真空断熱タンク
１２  開閉弁
１３  液化二酸化炭素の供給ライン
１４  戻りガスライン
１５  コントロール弁
１６  圧力調整器
【図１】
0003608882.tif 000002
【図２】
0003608882.tif 000003
【図３】
0003608882.tif 000004