(57)【要約】  様々な実施形態によれば、凝固点抑制サイクル制御の方法、システム、及び装置が提供される。例えば、幾つかの実施形態は、凝固点抑制サイクル制御の方法を含む。本方法は、液体を第１のセンサに流すステップを含んでよく、液体は、融解した固体と凝固点抑制剤の混合物を含んでよい。本方法は、液体の凝固点抑制剤特性の指標値を、第１のセンサを利用して測定するステップを含んでよい。本方法は、少なくとも液体の凝固点抑制剤特性の測定された指標値に基づき、流れ制御装置を利用して、分離器への液体の流れを制御するステップを含んでよく、分離器は液体から濃縮凝固点抑制剤を形成してよい。凝固点抑制サイクル制御システムも提供される。
2021515172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝固点抑制サイクル制御の方法であって、
液体を第１のセンサに流すステップであって、前記液体は、融解した固体と凝固点抑制剤の混合物を含む、前記流すステップと、
前記液体の凝固点抑制剤特性の指標値を、前記第１のセンサを利用して測定するステップと、
少なくとも前記液体の前記凝固点抑制剤特性の前記測定された指標値に基づき、流れ制御装置を利用して、分離器への前記液体の流れを制御するステップであって、前記分離器は前記液体から濃縮凝固点抑制剤を形成する、前記制御するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記液体の前記凝固点抑制剤特性の前記測定された指標値に基づいて、前記濃縮凝固点抑制剤のターゲット特性値を測定するステップと、
前記濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を、第２のセンサを利用して測定するステップと、
少なくとも、前記濃縮凝固点抑制剤の前記凝固点抑制剤特性の前記測定された指標値、及び前記濃縮凝固点抑制剤の前記測定されたターゲット特性値に基づき、前記流れ制御装置を利用して、前記分離器への前記液体の流れを更に制御するステップと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体の前記凝固点抑制剤特性の前記指標値を測定する前記ステップは、前記第１のセンサを利用して、前記液体の温度値を測定することを含み、
前記濃縮凝固点抑制剤の前記凝固点抑制剤特性の前記指標値を測定する前記ステップは、前記第２のセンサを利用して、前記濃縮凝固点抑制剤の温度値を測定することを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記液体の前記凝固点抑制剤特性の前記指標値を測定する前記ステップは、前記第１のセンサを利用して、前記液体の分光的特徴を測定することを含み、
前記濃縮凝固点抑制剤の前記凝固点抑制剤特性の前記指標値を測定する前記ステップは、前記第２のセンサを利用して、前記濃縮凝固点抑制剤の屈折率を測定することを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記液体の前記凝固点抑制剤特性の前記指標値を測定する前記ステップは、前記第１のセンサを利用して、前記液体の温度を測定することを含み、
前記濃縮凝固点抑制剤の前記凝固点抑制剤特性の前記指標値を測定する前記ステップは、前記第２のセンサを利用して、前記濃縮凝固点抑制剤の屈折率を測定することを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記液体をタンクから前記第１のセンサにポンピングするステップであって、前記液体は、前記タンクにおいて、前記凝固点抑制剤と固体とを組み合わせて前記融解した固体を形成することによって形成される、前記ポンピングするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記分離器を利用して前記液体から前記濃縮凝固点抑制剤を形成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記濃縮凝固点抑制剤と固体とを組み合わせて前記液体の一部を形成するステップを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記分離器は蒸留容器を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記分離器は少なくともメカニカル分離器又はサーマル分離器を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記液体の前記凝固点抑制剤特性の前記指標値として、少なくとも、前記液体の濃度値、前記液体の密度値、前記液体の伝導率値、前記液体のキャパシタンス値、前記液体の屈折率値、前記液体の温度値、前記液体の圧力値、前記液体の熱容量値、前記液体の凝固点値、又は前記液体の沸点値がある、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記濃縮凝固点抑制剤の前記ターゲット特性値として、少なくとも、前記濃縮凝固点抑制剤の濃度値、前記濃縮凝固点抑制剤の密度値、前記濃縮凝固点抑制剤の伝導率値、前記濃縮凝固点抑制剤のキャパシタンス値、前記濃縮凝固点抑制剤の屈折率値、前記濃縮凝固点抑制剤の温度値、前記濃縮凝固点抑制剤の圧力値、前記濃縮凝固点抑制剤の熱容量値、前記濃縮凝固点抑制剤の凝固点値、又は前記濃縮凝固点抑制剤の沸点値がある、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記濃縮凝固点抑制剤の前記凝固点抑制剤特性の前記指標値として、少なくとも、前記濃縮凝固点抑制剤の濃度値、前記濃縮凝固点抑制剤の密度値、前記濃縮凝固点抑制剤の伝導率値、前記濃縮凝固点抑制剤のキャパシタンス値、前記濃縮凝固点抑制剤の屈折率値、前記濃縮凝固点抑制剤の温度値、前記濃縮凝固点抑制剤の圧力値、前記濃縮凝固点抑制剤の熱容量値、前記濃縮凝固点抑制剤の凝固点値、又は前記濃縮凝固点抑制剤の沸点値がある、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記分離器を利用して前記液体から前記濃縮凝固点抑制剤を形成する前記ステップは、少なくとも、
前記液体から前記凝固点抑制剤の少なくとも一部を分離すること、又は
前記液体から前記融解した固体の少なくとも一部を分離すること
を含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
前記流れ制御装置は、前記蒸留容器に対して吸引を発生させる可変速度圧縮機を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記制御装置と結合された制御弁に前記濃縮凝固点抑制剤を流すステップを更に含み、前記制御装置は、前記融解した固体を再形成する為に、少なくとも、前記蒸留容器からの前記濃縮凝固点抑制剤の流れ、又は前記蒸留容器からの液体の流れを制御する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
凝固点抑制サイクル制御システムであって、
液体の凝固点抑制剤特性の指標値を測定する為に配置された第１のセンサであって、前記液体は、融解した固体と凝固点抑制剤の混合物を含む、前記第１のセンサと、
分離器への前記液体の流れを制御する流れ制御装置と、
前記第１のセンサと前記流れ制御装置とに結合された制御装置であって、前記制御装置は、少なくとも前記液体の凝固点抑制剤特性の前記測定された指標値に基づき、前記流れ制御装置を利用して、前記分離器への前記液体の流れを制御する、前記制御装置と、
を含むシステム。
【請求項１８】
濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定する為に配置された第２のセンサであって、前記制御装置と結合されている前記第２のセンサ
を更に含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１のセンサは温度センサを含み、前記第２のセンサは温度センサを含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１のセンサは分光計を含み、前記第２のセンサは屈折計を含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１のセンサは温度センサを含み、前記第２のセンサは屈折計を含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記液体を少なくとも前記第１のセンサ又は前記流れ制御装置に送達するポンプを更に含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記分離器を更に含み、前記分離器は前記液体から前記濃縮凝固点抑制剤を形成する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
前記濃縮凝固点抑制剤と固体とを組み合わせて前記液体の一部を形成する混合タンクを更に含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記分離器は蒸留容器を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記分離器は少なくともメカニカル分離器又はサーマル分離器を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記制御装置は、前記液体の前記凝固点抑制剤特性の前記測定された指標値を利用して、前記濃縮凝固点抑制剤のターゲット特性値を測定する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２８】
前記制御装置は、少なくとも、前記濃縮凝固点抑制剤の前記凝固点抑制剤特性の前記測定された指標値、又は前記濃縮凝固点抑制剤の前記測定されたターゲット特性値に基づき、前記流れ制御装置を利用して、前記分離器への前記液体の流れを制御する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記分離器は、少なくとも、
前記液体から前記凝固点抑制剤の少なくとも一部を分離すること、又は
前記液体から前記融解した固体の少なくとも一部を分離すること
によって前記液体から前記濃縮凝固点抑制剤を形成する、
請求項２３に記載のシステム。
【請求項３０】
前記流れ制御装置は、前記蒸留容器に対して吸引を発生させる可変速度圧縮機を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３１】
前記流れ制御装置は更に、前記制御装置と結合された制御弁を含み、前記制御装置は、前記融解した固体を再形成する為に、少なくとも、前記蒸留容器からの前記濃縮凝固点抑制剤の流れ、又は前記蒸留容器からの液体の流れを制御する、請求項３０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国政府のライセンス権
本発明は、全米科学財団により授与された契約1533939に基づく米国政府の支援によりなされましたものである。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
本発明は、凝固点抑制サイクル制御のシステム、方法、及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷却及び／又はヒートポンプには様々なツール及び技術が利用可能である。性能及び／又は効率を高めることが可能な新しいツール及び技術が必要であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記従来の技術における問題点を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
様々な実施形態によれば、凝固点抑制サイクル制御の方法、システム、及び装置が提供される。幾つかの実施態様は、冷却及びヒートポンプの分野で適用可能である。幾つかの実施形態は、凝固点抑制サイクルの制御に関係する。特に、幾つかの実施形態は、凝固点抑制サイクルが熱吸収可能になりうる温度を制御することに重点を置く。
【０００５】
例えば、幾つかの実施形態は、凝固点抑制サイクル制御の方法を含む。本方法は、液体を第１のセンサに流すステップを含んでよく、液体は、融解した固体と凝固点抑制剤の混合物を含んでよい。本方法は、液体の凝固点抑制剤特性の指標値を、第１のセンサを利用して測定するステップを含んでよい。本方法は、少なくとも液体の凝固点抑制剤特性の測定された指標値に基づき、流れ制御装置を利用して、分離器への液体の流れを制御するステップを含んでよく、分離器は液体から濃縮凝固点抑制剤を形成してよい。
【０００６】
幾つかの実施形態では、本方法は更に、液体の凝固点抑制剤特性の測定された指標値に基づいて濃縮凝固点抑制剤のターゲット特性値を測定するステップ、第２のセンサを利用して、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップ、及び／又は、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の測定された指標値、及び濃縮凝固点抑制剤の測定されたターゲット特性値に基づき、流れ制御装置を利用して、分離器への液体の流れを更に制御するステップを含んでよい。
【０００７】
幾つかの実施形態では、液体の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第１のセンサを利用して液体の温度値を測定することを含み、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第２のセンサを利用して濃縮凝固点抑制剤の温度値を測定することを含み、第１のセンサとして温度センサがあってよく、第２のセンサとして温度センサがあってよい。幾つかの実施形態では、液体の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第１のセンサを利用して液体の分光的特徴を測定することを含み、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第２のセンサを利用して濃縮凝固点抑制剤の屈折率を測定することを含み、第１のセンサとして分光計があってよく、第２のセンサとして屈折計があってよい。幾つかの実施形態では、液体の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第１のセンサを利用して液体の温度を測定することを含み、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第２のセンサを利用して濃縮凝固点抑制剤の屈折率を測定することを含み、第１のセンサとして温度センサがあってよく、第２のセンサとして屈折計があってよい。
【０００８】
幾つかの実施形態は、液体をタンクから第１のセンサにポンピングするステップを含んでよく、液体は、タンクにおいて、凝固点抑制剤と固体とを組み合わせて融解した固体を形成することによって形成されてよい。幾つかの実施形態は、分離器を利用して液体から濃縮凝固点抑制剤を形成するステップを含んでよい。幾つかの実施形態は、濃縮凝固点抑制剤と固体とを組み合わせて液体の一部を形成するステップを含む。
【０００９】
幾つかの実施形態では、分離器は蒸留容器を含む。分離器は、少なくともメカニカル分離器又はサーマル分離器を含んでよい。
【００１０】
幾つかの実施形態では、液体の凝固点抑制剤特性の指標値として、少なくとも、液体の濃度値、液体の密度値、液体の伝導率値、液体のキャパシタンス値、液体の屈折率値、液体の温度値、液体の圧力値、液体の熱容量値、液体の凝固点値、又は液体の沸点値がある。幾つかの実施形態では、濃縮凝固点抑制剤のターゲット特性値として、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の濃度値、濃縮凝固点抑制剤の密度値、濃縮凝固点抑制剤の伝導率値、濃縮凝固点抑制剤のキャパシタンス値、濃縮凝固点抑制剤の屈折率値、濃縮凝固点抑制剤の温度値、濃縮凝固点抑制剤の圧力値、濃縮凝固点抑制剤の熱容量値、濃縮凝固点抑制剤の凝固点値、又は濃縮凝固点抑制剤の沸点値がある。幾つかの実施形態では、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値として、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の濃度値、濃縮凝固点抑制剤の密度値、濃縮凝固点抑制剤の伝導率値、濃縮凝固点抑制剤のキャパシタンス値、濃縮凝固点抑制剤の屈折率値、濃縮凝固点抑制剤の温度値、濃縮凝固点抑制剤の圧力値、濃縮凝固点抑制剤の熱容量値、濃縮凝固点抑制剤の凝固点値、又は濃縮凝固点抑制剤の沸点値がある。
【００１１】
幾つかの実施形態では、分離器を利用して液体から濃縮凝固点抑制剤を形成するステップは、少なくとも、液体から凝固点抑制剤の少なくとも一部を分離すること、又は液体から、融解した固体の少なくとも一部を分離することを含む。幾つかの実施形態では、流れ制御装置は、蒸留容器に対して吸引を発生させる可変速度圧縮機を含む。幾つかの実施形態は、制御装置と結合された制御弁に濃縮凝固点抑制剤を流すステップを含み、制御装置は、融解した固体を再形成する為に、少なくとも、蒸留容器からの濃縮凝固点抑制剤の流れ、又は蒸留容器からの液体の流れを制御する。
【００１２】
幾つかの実施形態は、凝固点抑制サイクル制御システムを含む。本システムは第１のセンサを含んでよく、第１のセンサは、液体の凝固点抑制剤特性の指標値を測定する為に配置されており、液体は、融解した固体と凝固点抑制剤の混合物を含んでよい。本システムは流れ制御装置を含んでよく、流れ制御装置は、分離器への液体の流れを制御する。本システムは、第１のセンサと流れ制御装置とに結合された制御装置を含んでよく、制御装置は、少なくとも液体の凝固点抑制剤特性の測定された指標値に基づき、流れ制御装置を利用して、分離器への液体の流れを制御してよい。本システムの幾つかの実施形態は第２のセンサを含んでよく、第２のセンサは、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定する為に配置されており、第２のセンサは制御装置と結合されてよい。
【００１３】
本システムの幾つかの実施形態では、第１のセンサは温度センサを含み、第２のセンサは温度センサを含む。幾つかの実施形態では、第１のセンサは分光計を含み、第２のセンサは屈折計を含む。幾つかの実施形態では、第１のセンサは温度センサを含み、第２のセンサは屈折計を含む。
【００１４】
本システムの幾つかの実施形態は、少なくとも第１のセンサ又は流れ制御装置に液体を送達するポンプを含む。幾つかの実施形態は分離器を含み、分離器は、液体から濃縮凝固点抑制剤を形成することが可能である。分離器は蒸留容器を含んでよい。分離器は、少なくともメカニカル分離器又はサーマル分離器を含んでよい。本システムの幾つかの実施形態は、濃縮凝固点抑制剤と固体とを組み合わせて液体の一部を形成する混合タンクを含む。
【００１５】
本システムの幾つかの実施形態では、制御装置は、液体の凝固点抑制剤特性の測定された指標値を利用して、濃縮凝固点抑制剤のターゲット特性値を測定する。幾つかの実施形態では、制御装置は、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の測定された指標値、及び濃縮凝固点抑制剤の測定されたターゲット特性値に基づき、流れ制御装置を利用して、分離器への液体の流れを制御する。
【００１６】
本システムの幾つかの実施形態では、分離器は、少なくとも、液体から凝固点抑制剤の少なくとも一部を分離すること、又は液体から、融解した固体の少なくとも一部を分離することによって、液体から濃縮凝固点抑制剤を形成する。幾つかの実施形態では、流れ制御装置は、蒸留容器に対して吸引を発生させる可変速度圧縮機を含む。流れ制御装置は更に、制御装置と結合された制御弁を含んでよく、制御装置は、融解した固体を再形成する為に、少なくとも、蒸留容器からの濃縮凝固点抑制剤の流れ、又は蒸留容器からの液体の流れを制御する。
【００１７】
幾つかの実施形態は、本明細書に記載され、且つ／又は図面に示される方法、システム、及び／又は装置を含む。
【００１８】
上記では、この後の詳細説明がよりよく理解されるように、本開示による実施形態の特徴及び技術的利点について、どちらかと言えば大まかに概説した。以下では更なる特徴及び利点について説明する。開示される概念及び具体的な実施形態は、本開示の同じ目的を実施する為の修正や他の構造の設計のベースとして容易に利用可能である。そのような等価な構築物は、添付の特許請求項の趣旨及び範囲から逸脱するものではない。本明細書に開示の概念の特徴であると考えられる各特徴については、それらの構成及び動作方法の両面に関して、関連付けられる利点とともに、以下の説明を添付図面と関連させて考察することにより、よりよく理解されるであろう。各図面は例示及び説明のみを目的としており、特許請求項の範囲を規定するものではない。
【００１９】
以下の図面を参照することで、様々な実施形態の特性及び利点の更なる理解が可能であろう。添付図面では、類似の構成要素又は特徴に同じ参照ラベルを付けている場合がある。更に、同じタイプの様々な構成要素を、参照ラベルの後にダッシュと、類似構成要素同士を区別する第２のラベルとを付けて区別している場合がある。本明細書では、第１の参照ラベルのみを使用する場合、その記述は、第２の参照ラベルに関係なく、第１の参照ラベルが同じである全ての類似構成要素に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】様々な実施形態による一システムを示す図である。
【図２Ａ】様々な実施形態による一システムを示す図である。
【図２Ｂ】様々な実施形態による一システムを示す図である。
【図２Ｃ】様々な実施形態による制御ロジックを示す図である。
【図３Ａ】様々な実施形態による一システムを示す図である。
【図３Ｂ】様々な実施形態による制御ロジックを示す図である。
【図４Ａ】様々な実施形態による一システムを示す図である。
【図４Ｂ】様々な実施形態による制御ロジックを示す図である。
【図５Ａ】様々な実施形態による一システムを示す図である。
【図５Ｂ】様々な実施形態による一システムを示す図である。
【図５Ｃ】様々な実施形態による制御ロジックを示す図である。
【図６Ａ】様々な実施形態による特性アルゴリズムグラフを示す図である。
【図６Ｂ】様々な実施形態による特性アルゴリズムグラフを示す図である。
【図６Ｃ】様々な実施形態による特性アルゴリズムグラフを示す図である。
【図６Ｄ】様々な実施形態による特性アルゴリズムグラフを示す図である。
【図７Ａ】様々な実施形態による一方法のフロー図である。
【図７Ｂ】様々な実施形態による一方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本明細書は実施形態を提供するが、本開示の範囲、適用可能性、又は構成を限定するものではない。むしろ、以下の説明は、本開示の実施形態の実施を可能にする説明を当業者に提供する。各要素の機能及び配置において様々な変更がなされてよい。
【００２２】
従って、様々な実施形態が、必要に応じて様々な手続きや構成要素を省略したり、置き換えたり、追加したりしてよい。例えば、当然のことながら、方法は、説明された順序と異なる順序で実施されてよく、様々な段階が追加されたり、省略されたり、組み合わされたりしてよい。更に、特定の実施形態に関して説明された態様及び要素が、他の様々な実施形態において組み合わされてよい。更に当然のことながら、以下のシステム、装置、及び方法は、個別又は集合的に、より大きなシステムの構成要素であってよく、その場合は、他の手続きがそれらの適用よりも優先されてよく、そうでなければそれらの適用を変更してよい。
【００２３】
様々な実施形態によれば、凝固点抑制サイクル制御の方法、システム、及び装置が提供される。幾つかの実施態様は、冷却及びヒートポンプの分野で適用可能である。幾つかの実施形態は、凝固点抑制サイクルの制御に関係する。特に、幾つかの実施形態は、凝固点抑制サイクルが熱吸収可能になりうる温度を制御することに重点を置く。
【００２４】
幾つかの実施形態は、凝固点抑制サイクル内の低温の制御を提供する。幾つかの実施形態は、制御装置と結合された複数の構成要素の統合を含み、制御装置は、電子信号及び自動制御ループによりサイクル温度を自動制御することが可能である。
【００２５】
幾つかの実施形態は、低濃度側センサ、流れ変調器、及び制御装置を含む。幾つかの実施形態は更に、高濃度側センサ及び１つ以上のポンプを含んでよい。
【００２６】
制御装置（例えば、プロセッサ）は、１つ以上の構成要素から１つ以上の信号を受信してよく、１つ以上の構成要素に信号を送信してよく、それらの信号によって、例えば、凝固点抑制サイクルの混合タンク内の有効温度が維持されることが可能である。この温度は、具体的には、凝固点抑制サイクルで使用される固体の融点を下回っていれば有効であるとされてよい。幾つかの実施形態では、制御装置の目標は、ユーザ入力される、サイクルで使用される固体の純粋凝固点よりはるかに低い温度を維持することであってよく、これによって、純粋凝固点と、固体及び凝固点抑制剤の混合物によって与えられる凝固点との温度差による有効な冷却が行われることが可能である。
【００２７】
制御装置によって用いられる物理プロセスは、分離システムを通る流れを変調することを含んでよく、これによって、混合タンク内の濃度を維持する為に凝固点抑制剤を濃縮することが可能である。これを目的として、制御装置は、（例えば、分離システムを適切に動作させて低温を維持する為の）サイクルの低濃度側及び高濃度側の条件を取り込んでよい。
【００２８】
ここで図１を参照すると、様々な実施形態によるシステム１００が示されている。システム１００は、凝固点抑制サイクル制御システムと呼ばれることがある。システム１００は第１のセンサ１０８を含んでよく、第１のセンサ１０８は、液体１１３の凝固点抑制剤特性の指標値を測定する為に配置されており、液体１１３は、融解した固体と凝固点抑制剤の混合物を含んでよい。システム１００は流れ制御装置１１０を含んでよく、流れ制御装置１１０は、分離器１１７への液体１１３の流れを制御することに利用されてよい。システム１００は、第１のセンサ１０８と流れ制御装置１１０とに結合された制御装置１１２を含んでよく、制御装置１１２は、少なくとも液体１１３の凝固点抑制剤特性の測定された指標値に基づき、流れ制御装置１１０を利用して、分離器１１７への液体１１３の流れを制御してよい。幾つかの実施形態では、制御装置１１２は１つ以上のプロセッサを含んでよい。制御装置１１２は、様々な構成で（例えば、物理接続又は無線接続を介して）信号の送信及び／又は受信を行うことが可能なように、第１のセンサ１０８及び流れ制御装置１１０と結合されてよい。流れ制御装置１１０は、センサ１０８と分離器１１７の間に配置されているように図示されてよいが、システム１００の他の場所に配置されてもよく、例えば、（例えば、分離器１１７に関連付けられた流れを制御する為に）分離器１１７とセンサ１０６の間に配置されてよく、分離器１１７の一部として配置されてもよい。
【００２９】
システム１００の幾つかの実施形態は第２のセンサ１０６を含み、第２のセンサ１０６は、濃縮凝固点抑制剤１１４の凝固点抑制剤特性の指標値を測定する為に配置されており、第２のセンサ１０６は制御装置１１２と結合されてよい。幾つかの実施形態では、第１のセンサ１０８は温度センサを含み、第２のセンサ１０６は温度センサを含む。幾つかの実施形態では、第１のセンサ１０８は分光計を含み、第２のセンサ１０６は屈折計を含む。幾つかの実施形態では、第１のセンサ１０８は温度センサを含み、第２のセンサ１０６は屈折計を含む。幾つかの実施形態では、第１のセンサ１０８及び／又は第２のセンサ１０６として利用可能なセンサとして、例えば、温度、スペクトル、屈折率、密度、濃度、伝導率、キャパシタンス、圧力、熱容量、凝固点、及び／又は沸点を測定するか測定することを推進するように構成されたセンサの組み合わせ又は順列があってよい。
【００３０】
システム１００の幾つかの実施形態は、少なくとも第１のセンサ１０８又は流れ制御装置１１０に液体１１３を送達するように構成されたポンプを含む。液体１１３は、希釈凝固点抑制剤と呼ばれることもある。幾つかの実施形態は、液体１１３から濃縮凝固点抑制剤１１４を形成するように構成された分離器１１７を含んでよい。幾つかの実施形態では、分離器１１７は、少なくともサーマル分離器又はメカニカル分離器を含む。幾つかの実施形態では、分離器１１７は蒸留容器を含み、例えば、分離器１１７は蒸留塔を含んでよい。幾つかの実施形態では、分離器として、開放ケトルボイラ、再循環プレートボイラ及び分離器、及び／又は不規則充填式蒸留塔等が利用されてよい。
【００３１】
分離器１１７は様々な分離ツール及び分離技術を利用してよく、そのようなものとして、逆浸透、ナノ濾過、フォトニック駆動沈殿、化学反応による沈殿、溶解度変化による沈殿、界面活性剤吸収、イオン交換、活性炭吸収、フラッシュ分離、蒸留、多重効用蒸留、蒸気圧縮蒸留、蒸発、膜蒸留、及び／又はガス透過性膜分離があり、これらに限定されない。幾つかの実施形態は、濃縮凝固点抑制剤１１４と固体とを組み合わせて液体１１３の一部を形成するように構成された混合タンクを含む。
【００３２】
幾つかの実施形態では、制御装置１１２は更に、液体１１３の凝固点抑制剤特性の測定された指標値を利用して、濃縮凝固点抑制剤１１４のターゲット特性値を測定するように構成されている。幾つかの実施形態では、制御装置１１２は、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤１１４の凝固点抑制剤特性の測定された指標値、及び／又は濃縮凝固点抑制剤１１４の測定されたターゲット特性値に基づき、流れ制御装置１１０を利用して、分離器１１７への液体１１３の流れを制御するように構成される。
【００３３】
システム１００の幾つかの実施形態では、液体１１３の凝固点抑制剤特性の指標値として、少なくとも、液体の濃度値、液体の密度値、液体の伝導率値、液体のキャパシタンス値、液体の屈折率値、液体の温度値、液体の圧力値、液体の熱容量値、液体の凝固点値、又は液体の沸点値がある。幾つかの実施形態では、濃縮凝固点抑制剤１１４のターゲット特性値として、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の濃度値、濃縮凝固点抑制剤の密度値、濃縮凝固点抑制剤の伝導率値、濃縮凝固点抑制剤のキャパシタンス値、濃縮凝固点抑制剤の屈折率値、濃縮凝固点抑制剤の温度値、濃縮凝固点抑制剤の圧力値、濃縮凝固点抑制剤の熱容量値、濃縮凝固点抑制剤の凝固点値、又は濃縮凝固点抑制剤の沸点値がある。幾つかの実施形態では、濃縮凝固点抑制剤１１４の凝固点抑制剤特性の指標値として、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の濃度値、濃縮凝固点抑制剤の密度値、濃縮凝固点抑制剤の伝導率値、濃縮凝固点抑制剤のキャパシタンス値、濃縮凝固点抑制剤の屈折率値、濃縮凝固点抑制剤の温度値、濃縮凝固点抑制剤の圧力値、濃縮凝固点抑制剤の熱容量値、濃縮凝固点抑制剤の凝固点値、又は濃縮凝固点抑制剤の沸点値がある。幾つかの実施形態では、これらの特性に関して他の指標値を利用してよい。
【００３４】
一般に、凝固点抑制剤として、水、アルコール、イオン液体、アミン、アンモニア、塩、非塩可溶固体、有機液体、無機液体、トリエチルアミン、シクロヘクソプリジン、混和性物質の混合物、及び／又は不混和性物質の界面活性剤安定化混合物があってよく、これらに限定されない。融解した固体は、全体又は一部が固形である水、有機物質、イオン液体、無機物質、及び／又はＤＭＳＯ等であってよい固体（これらに限定されない）から形成されてよい。
【００３５】
当業者であれば理解されるように、この実施形態は、制御アーキテクチャのシンプルな実施形態を表すものと考えられてよい。様々な実施形態によれば、複数タイプのセンサ、重複センサ、及び／又は重複する流れ変調方法を追加することによって、全体性能を向上させることが可能である。更に、提示される実施形態は、全般的には、制御アーキテクチャが様々なタイプのセンサ及び様々なタイプの分離機器とともにどのように動作しうるかを示している。従って、実施形態は、１つのタイプの分離機器、又は１つのタイプのセンサだけを有するシステムに限定されない。
【００３６】
図２Ａは、様々な実施形態によるシステム１００−ａを示す。図２Ａのシステム１００−ａは、図１のシステム１００の一例であってよい。混合容器１０１が固体１０２及び液体１０３を保持してよく、これは、融解した固体と凝固点抑制剤との混合物であってよい。液体１０３は、混合容器１０１（概してタンクと呼ばれることもある）からポンプ１０４によって希釈混合物１１３−ａ（概して液体、又は希釈凝固点抑制剤と呼ばれることがある）として抽出されてよい。ポンプ１０４は、制御装置１１２−ａからの電子信号１０５に基づいて液体１１３−ａの流れを生成してよい。液体１１３−ａがこの管路を流れていてよい場合、液体１１３−ａはセンサ１０８−ａを通って流れてよく、センサ１０８−ａの役割は、液体１１３−ａの凝固点特性の指標値を制御装置１１２−ａに報告することであってよい。この指標値は電子信号１０９によって送信されてよく、電子信号１０９は有線信号でも無線信号でもよい。液体１１３−ａは、その後、分離システム１１５に流れてよく、そこでは、液体１１３−ａは流れ制御装置１１０−ａと相互作用してよく、流れ制御装置１１０−ａは、電子信号１１１による制御装置１１２−ａの制御下でその流れを規定してよい。なお、流れ制御装置１１０−ａは分離システム１１５の一部として図示されてよいが、実施形態によっては分離システム１１５とは別個であってよい。この規定された流れにおいて、分離システム１１５は、分離器１１７−ａにより、混合物１１３−ａを、純粋な、又はより高純度の液体１１６と濃縮凝固点抑制剤１１４−ａとに適切に分離することが可能であってよく、液体１１６は、実施形態によっては、再凝固して固体１０２になってよく、濃縮凝固点抑制剤１１４−ａは分離システム１１５から出て第２のセンサ１０６−ａに流入してよく、第２のセンサ１０６−ａは、濃縮凝固点抑制剤１１４−ａの凝固点特性の指標値を電子信号１０７によって制御装置１１２−ａに報告してよい。幾つかの実施形態では、液体１１６は希釈凝固点抑制剤であってよい。濃縮凝固点抑制剤１１４−ａは、高濃度側センサ１０６−ａを通過した後、タンク１０１に戻ってよい。一般に、電子信号１０５、１０７、１０９、及び／又は１１１は、有線信号でも無線信号でもよい。
【００３７】
図２Ｂは、凝固点抑制制御アーキテクチャの一特定実施形態であってよいシステム１００−ｂを示しており、これは、単一速度ポンプ１０４−ａ、２つの温度センサ１０８−ｂ、１０６−ｂ、及び制御弁１１０−ｂを含んでよい。図２Ｂのシステム１００−ｂは、図１のシステム１００又は図２Ａのシステム１００−ａの一例であってよい。混合容器１０１−ａが固体１０２−ａ及び液体１０３−ａを保持してよく、これは、融解した固体と凝固点抑制剤との混合物であってよい。液体１０３−ａは、混合容器１０１−ａ（タンクと呼ばれることもある）から単一速度ポンプ１０４−ａによって希釈混合物１１３−ｂ（液体と呼ばれることがある）として抽出されてよい。ポンプ１０４−ａは、制御装置１１２−ｂからの電子信号１０５−ａに基づいて液体１１３−ｂ（液体１０３−ａと考えられてもよい）の流れを生成してよい。液体がこの管路を流れていてよい場合、液体は温度センサ１０８−ｂを通って流れてよく、温度センサ１０８−ｂの役割は、液体１１３−ｂの温度を制御装置１１２−ｂに報告することであってよい。この、液体１１３−ｂの凝固点抑制剤特性の指標値は、電子信号１０９−ａによって送信されてよい。液体１１３−ｂは、その後、分離システム１１５−ａに流れてよく、そこでは、液体１１３−ｂは制御弁１１０−ｂと相互作用してよく、制御弁１１０−ｂは、電子信号１１１−ａによる制御装置１１２−ｂの制御下でその流れを規定してよい。この規定された流れにおいて、分離システム１１５−ａ（この実施形態では蒸留容器１１７−ｂを含んでよい）は、混合物を、純粋な、又はより高純度の液体１１６−ａと濃縮凝固点抑制剤１１４−ｂとに適切に分離することが可能であってよく、液体１１６−ａは、実施形態によっては、再凝固して固体１０２−ａになってよく、実施形態によっては、液体１１６−ａは希釈凝固点抑制剤を含んでよい。濃縮凝固点抑制剤１１４−ｂは蒸留容器１１７−ｂから出て第２の温度センサ１０６−ｂに流入してよく、第２のセンサ１０６−ｂは、温度を電子信号１０７−ａによって制御装置１１２−ｂに報告してよく、この温度は、濃縮凝固点抑制剤１１４−ｂの凝固点抑制剤特性の指標値であってよい。濃縮凝固点抑制剤１１４−ｂは、高濃度側センサ１０６−ｂを通過した後、タンク１０１−ａに戻ってよい。
【００３８】
図２Ｃは、様々な実施形態（例えば、図２Ｂのシステム１００−ｂ）の凝固点抑制サイクルを制御する為に制御アーキテクチャによって使用可能な制御ロジック１５０を示す。例えば、図２Ｂのシステム１００−ｂに関して実施された場合、温度センサ１０８−ｂは、温度値を電子信号１０９−ａによって制御装置１１２−ｂに報告してよい。受信された温度信号は、ポンプ１０４−ａが動作しているべきかどうかを判断する為に使用されてよい。この判断の結果として電子信号１０５−ａがポンプ１０４−ａに送信されてよい。温度信号は、制御装置１１２−ｂが、濃度値１２１を返すことが可能な特性ベースアルゴリズム１２２を使用して解釈してもよい。この濃度値１２１は、その後、第２の特性ベースアルゴリズム１２３にフィードされてよく、アルゴリズム１２３は主比例積分形微分制御ループ１１８にターゲット情報１２０を返すことが可能である。このループは、第２の温度センサ１０６−ｂからのフィードバック制御を利用してよく、フィードバック制御は、電子信号１０７−ａによって送信されてよく、特性ベースアルゴリズム１１９を使用して解釈されてよい。この制御ループの結果として電子信号１１１−ａが制御弁１１０−ｂに送信されてよく、これによって、混合容器の入口においてターゲット濃度を達成する為に、蒸留容器への希釈凝固点抑制剤の流れが変調されてよく、その設備の正常動作が維持されることが可能である。
【００３９】
図３Ａは、凝固点抑制制御アーキテクチャの為のシステム１００−ｃを示しており、これは、可変速度ポンプ１０４−ｂ、分光計１０８−ｃ、屈折計１０６−ｃ、及び制御装置１１２−ｃを含んでよい。図３Ａのシステム１００−ｃは、図１のシステム１００及び／又は図２Ａのシステム１００−ａの一例であってよい。混合容器１０１−ｂ（タンクと呼ばれることもある）が固体１０２−ｂ及び液体１０３−ｂを保持してよく、これは、融解した固体と凝固点抑制剤との混合物であってよい。液体１０３−ｂは、タンク１０１−ｂから可変速度ポンプ１０４−ｂによって希釈混合物１１３−ｃ（液体と呼ばれることがある）として抽出されてよい。ポンプ１０４−ｂは、制御装置１１２−ｃからの電子信号１０５−ｂに基づいて液体１１３−ｂの流れを生成してよく、或いは生成しなくてよいが、この信号１０５−ｂはポンプの速度の設定を必ずしも行わなくてよい。液体１１３−ｃがこの管路を流れていてよい場合、液体１１３−ｃは分光計センサ１０８−ｃを通って流れてよく、分光計センサ１０８−ｃの役割は、液体１１３−ｃの分光的特徴を制御装置１１２−ｃに報告することであってよい。この指標値は電子信号１０９−ｂによって送信されてよい。液体１１３−ｃは、その後、分離システム１１５−ｂに流れてよく、そこでは液体１１３−ｃの流量がモータ速度制御装置１１０−ｃによって規定されてよく、モータ速度制御装置１１０−ｃは、電子信号１３０をポンプ１０４−ｂの可変速度モータに送信してよく、分離システム１１５−ｂを通る液体１１３−ｃの流量を設定してよい。この流れ制御において、分離システム１１５−ｂ（この実施形態では蒸留容器１１７−ｃを含んでよい）は、混合物を、純粋な、又はより高純度の液体１１６−ｂと濃縮凝固点抑制剤１１４−ｃとに適切に分離することが可能であってよく、液体１１６−ｂは、実施形態によっては、再凝固して固体１０２−ｂになってよく、実施形態によっては、液体１１６−ｂは希釈凝固点抑制剤を含んでよい。濃縮凝固点抑制剤１１４−ｃは、蒸留容器１１７−ｃから出て屈折計１０６−ｃに流入してよく、屈折計１０６−ｃは屈折率を電子信号１０７−ｂによって制御装置１１２−ｃに報告してよい。濃縮凝固点抑制剤１１４−ｃは、高濃度側センサ１０６−ｃを通過した後、タンク１０１−ｂに戻ってよい。
【００４０】
図３Ｂは、様々な実施形態（例えば、図３Ａのシステム１００−ｃ）の凝固点抑制サイクルを制御する為に制御アーキテクチャによって使用可能な制御ロジック１５０−ａを示す。例えば、図３Ａのシステム１００−ｃに関して実施された場合、分光計１０８−ｃは、分光信号を電子信号１０９−ｂによって制御装置１１２−ｃに報告してよい。受信された分光信号は、特性ベースアルゴリズム１２２−ａを使用して解釈されてよく、濃度値１２１−ａを生成してよい。この濃度値１２１−ａは、混合容器の温度、並びにポンプ１０４−ｂをオンにすべきかオフにすべきかを判定する為に、別の特性ベースアルゴリズム１２６によって使用されてよい。この判定は、電子信号１０５−ｂに取り込まれてよく、ポンプ１０４−ｂに送信されてよい。更に、この濃度値１２１−ａは、その後、第２の特性ベースアルゴリズム１２３−ａにフィードされてよく、アルゴリズム１２３−ａは主比例積分形微分制御ループ１１８−ａにターゲット情報１２０−ａを返すことが可能である。このループ１１８−ａは、屈折計センサ１０６−ｃからのフィードバック制御を含んでよく、フィードバック制御は、電子信号１０７−ｂによって送信されてよく、特性ベースアルゴリズム１１９−ａを使用して解釈されてよい。この制御ループ１１８−ａの結果として電子信号１１１−ｂが速度制御装置１１０−ｃに送信されてよく、これによって、混合容器の入口においてターゲット濃度を達成する為に、蒸留容器への希釈凝固点抑制剤の流れが可変速度ポンプ１０４−ｂによって変調されてよく、その設備の正常動作が維持されることが可能である。
【００４１】
図４Ａは、凝固点抑制制御アーキテクチャの為のシステム１００−ｄの一実施形態を示しており、これは、単一速度ポンプ１０４−ｃ、温度センサ１０８−ｄ、屈折計１０６−ｄ、及び制御弁１１０−ｄを含んでよい。図４Ａのシステム１００−ｄは、図１のシステム１００及び／又は図２Ａのシステム１００−ａの一例であってよい。混合容器１０１−ｃ（タンクと呼ばれることがある）が固体１０２−ｃ及び液体１０３−ｃを保持してよく、これは、融解した固体と凝固点抑制剤との混合物であってよい。液体１０３−ｃは、タンク１０１−ｃから単一速度ポンプ１０４−ｃによって希釈混合物１１３−ｄ（液体１０３−ｃの一部であってよい）として抽出されてよい。ポンプ１０４−ｃは、制御装置１１２−ｄからの電子信号１０５−ｃに基づいて液体１１３−ｄの流れを生成してよい。液体１１３−ｄがこの管路を流れている場合、液体１１３−ｄは温度センサ１０８−ｄを通って流れてよく、温度センサ１０８−ｄの役割は、液体１１３−ｄの温度を制御装置１１２−ｄに報告することであってよい。この指標値は電子信号１０９−ｃによって送信されてよい。液体１１３−ｄは、その後、分離システム１１５−ｃに流れてよい。液体１１３−ｄは、制御弁１１０−ｄと相互作用する前にまず逆浸透膜１１７−ｄを通ってよく、逆浸透膜１１７−ｄでは高圧下で液体１１３−ｄが、適切に濃縮された凝固点抑制剤１１４−ｄと、純粋な、又はより高純度の液体１１６−ｃとに分離されてよく、凝固点抑制剤１１４−ｄは、実施形態によっては、再凍結されて固体１０２−ｃを形成してよく、液体１１６−ｃは、実施形態によっては、希釈凝固点抑制剤を含んでよい。圧力は制御弁１１０−ｄによって維持されてよく、制御弁１１０−ｄは電子信号１１１−ｃによって制御されてよい。適切に濃縮された凝固点抑制剤１１４−ｄは、その後、屈折計１０６−ｄを通り抜けて混合容器１０１−ｃに戻ってよく、屈折計１０６−ｄは、その屈折率を電子信号１０７−ｃによって制御装置１１２−ｄに報告してよい。
【００４２】
図４Ｂは、様々な実施形態（例えば、図４Ａのシステム１００−ｄ）の凝固点抑制サイクルを制御する為に制御アーキテクチャによって使用可能な制御ロジック１５０−ｂを示す。例えば、図４Ａのシステム１００−ｄに関して実施された場合、温度センサ１０８−ｄは、温度値を電子信号１０９−ｃによって制御装置１１２−ｄに報告してよい。受信された温度信号は、ポンプ１０４−ｃが動作しているべきかどうかを判断する為に使用されてよい。この判断の結果として電子信号１０５−ｃがポンプ１０４−ｃに送信されてよい。温度信号は、制御装置１１２−ｄが、濃度値１２１−ｂを返すことが可能な特性ベースアルゴリズム１２２−ｂを使用して解釈してもよい。この濃度値１２１−ｂは、その後、第２の特性ベースアルゴリズム１２３−ｂにフィードされてよく、アルゴリズム１２３−ｂは主比例積分形微分制御ループ１１８−ｂにターゲット情報１２０−ｂを返すことが可能である。このループ１１８−ｂは、屈折計センサ１０６−ｄからのフィードバック制御を含んでよく、フィードバック制御は、電子信号１０７−ｃによって送信されてよく、特性ベースアルゴリズム１１９−ｂを使用して解釈されてよい。この制御ループ１１８−ｂの結果として電子信号１１１−ｃが制御弁１１０−ｄに送信されてよく、これによって、混合容器の入口においてターゲット濃度を達成する為に、逆浸透膜への希釈凝固点抑制剤の流れが変調されてよく、その設備の正常動作が維持されることが可能である。
【００４３】
図５Ａは、凝固点抑制制御アーキテクチャの為の様々な実施形態によるシステム１００−ｅを示しており、これは、単一速度ポンプ１０４−ｄ、２つの温度センサ１０８−ｅ、１０６−ｅ、及び可変速度圧縮機１１０−ｅを含んでよい。図５Ａのシステム１００−ｅは、図１のシステム１００及び／又は図２Ａのシステム１００−ａの一例であってよい。混合容器１０１−ｄ（タンクと呼ばれることがある）が固体１０２−ｄ及び液体１０３−ｄを保持してよく、これは、融解した固体と凝固点抑制剤との混合物であってよい。液体１０３−ｄは、タンク１０１−ｄから単一速度ポンプ１０４−ｄによって希釈混合物１１３−ｅ（液体１０３−ｄの一部であってよい）として抽出されてよい。ポンプ１０４−ｄは、制御装置１１２−ｅからの電子信号１０５−ｄに基づいて液体１１３−ｅの流れを生成してよい。液体１１３−ｅがこの管路を流れていてよい場合、液体１１３−ｅは温度センサ１０８−ｅを通って流れてよく、温度センサ１０８−ｅの役割は、液体１１３−ｅの温度を制御装置１１２−ｅに報告することであってよい。この指標値は電子信号１０９−ｄによって送信されてよい。液体１１３−ｅは、その後、分離システム１１５−ｄに流れてよく、そこでは、液体１１３−ｅは、可変速度圧縮機１１０−ｅが発生させる吸引によって蒸留容器１１７−ｅに入ってよく、可変速度圧縮機１１０−ｅは、流れ制御装置として動作可能であり、制御装置１１２−ｅからの電子信号１１１−ｄによって制御されてよい。この規定された流れにおいて、分離システム１１５−ｄ（この実施形態では蒸留容器１１７−ｅを含んでよい）は、混合物を、純粋な、又はより高純度の液体１１６−ｄと濃縮凝固点抑制剤１１４−ｅとに適切に分離することが可能であってよく、液体１１６−ａは、実施形態によっては、再凝固して固体１０２−ｄになってよく、実施形態によっては、液体１１６−ｄは希釈凝固点抑制剤を含んでよい。濃縮凝固点抑制剤１１４−ｅは、蒸留容器１１７−ｅ内の第２のパスを通り、第２の温度センサ１０６ｅを通って流れてよく、第２の温度センサ１０６ｅは別の温度を電子信号１０７−ｄによって制御装置１１２−ｅに報告してよく、制御弁１１０−ｆは、濃縮凝固点抑制剤１１４−ｅの流れを促進することが可能である。濃縮凝固点抑制剤１１４−ｅは、高濃度側センサ１０６−ｅを通過した後、タンク１０１−ｄに戻ってよい。
【００４４】
図５Ｂは、図５Ａのシステム１００−ｅの一変形形態をシステム１００−ｅ−１として示しており、これは、凝固点抑制制御アーキテクチャの別の特定実施形態を実現するものであり、単一速度ポンプ１０４−ｄ、２つの温度センサ１０８−ｅ、１０６−ｅ、及び可変速度圧縮機１１０−ｅ−１を含んでよい。混合容器１０１−ｄが固体１０２−ｄ及び液体１０３−ｄを保持してよく、これは、融解した固体と凝固点抑制剤との混合物であってよい。液体は、タンク１０１−ｄから単一速度ポンプ１０４−ｄによって希釈混合物１１３−ｄとして抽出されてよい。ポンプ１０４−ｄは、制御装置１１２−ｅからの電子信号１０５−ｄに基づいて液体の流れを生成してよい。液体がこの管路を流れている場合、液体は温度センサ１０８−ｅを通って流れてよく、温度センサ１０８−ｅの役割は、液体の温度を制御装置１１２−ｅに報告することであってよい。この指標値は電子信号１０９−ｄによって送信されてよい。液体は、その後、分離システム１１５−ｄ−１に流れてよく、そこでは、液体は、可変速度圧縮機１１０−ｅ−１が発生させる吸引によって蒸留容器１１７−ｅ−１に入ってよく、可変速度圧縮機１１０−ｅ−１は、制御装置１１２−ｅからの電子信号１１１−ｄ−１によって制御されてよい。この規定された流れにおいて、分離システム（この実施形態では蒸留容器の形態であってよい）は、混合物を、純粋な液体１１６−ｄ−１と濃縮凝固点抑制剤１１４−ｅ−１とに適切に分離することが可能であってよく、液体１１６−ｄ−１は再凝固して固体１０２−ｄになってよい。濃縮凝固点抑制剤１１４−ｅ−１は第２の温度センサ１０６−ｅを通って流れてよく、第２の温度センサ１０６−ｅは別の温度を電子信号１０７−ｄによって制御装置１１２−ｅに報告してよい。濃縮凝固点抑制剤１１４−ｅ−１は、高濃度側センサ１０６−ｅを通過した後、タンク１０１−ｄに戻ってよい。可変速度圧縮機１１０−ｅ−１は、第２のパスで蒸留容器１１７−ｅ−１を通過する流れを生成してよい。これにより、このパスから出て制御弁１１０−ｆ−１を通って流れる純粋な液体１１６−ｄ−１が形成されてよい。
【００４５】
図５Ｃは、様々な実施形態（例えば、図５Ａのシステム１００−ｅ及び／又は図５Ｂのシステム１００−ｅ−１）の凝固点抑制サイクルを制御する為に制御アーキテクチャによって使用可能な制御ロジック１５０−ｃを示す。例えば、図５Ａのシステム１００−ｅ又は図５Ｂのシステム１００−ｅ−１に関して実施された場合、温度センサ１０８−ｅは、温度値を電子信号１０９−ｄによって制御装置１１２−ｅに報告してよい。受信された温度信号は、ポンプ１０４−ｄが動作しているべきかどうかを判断する為に使用されてよい。この判断の結果として電子信号１０５−ｄがポンプ１０４−ｄに送信されてよい。温度信号は、制御装置１１２−ｅが、濃度値１２１−ｃを返すことが可能な特性ベースアルゴリズム１２２−ｃを使用して解釈してもよい。この濃度値１２１−ｃは、その後、第２の特性ベースアルゴリズム１２３−ｃにフィードされてよく、アルゴリズム１２３−ｃは主比例積分形微分制御ループ１１８−ｃにターゲット情報１２０−ｃを返すことが可能である。このループ１１８−ｃは、第２の温度センサ１０６−ｅからのフィードバック制御を含んでよく、フィードバック制御は、電子信号１０７−ｄによって送信されてよく、特性ベースアルゴリズム１１９−ｃを使用して解釈されてよい。この制御ループ１１８−ｃの結果として電子信号１１１−ｄ（又はシステム１００−ｅ−１の場合は１１１−ｄ−１）が可変速度圧縮機１１０−ｅ（又はシステム１００−ｅ−１の場合は１１０−ｅ−１）に送信されてよく、これによって、混合容器の入口においてターゲット濃度を達成する為に、蒸留容器１１７−ｅ（又はシステム１００−ｅ−１の場合は１１７−ｅ−１）への希釈凝固点抑制剤の流れが変調されてよく、その設備の正常動作が維持されることが可能である。電子信号１１１−ｄ（又は１１１−ｄ−１）は、制御弁１１０−ｆ（又は１１０−ｆ−１）にも送信されてよい。
【００４６】
これらの実施形態は全般的に、複数のセンサタイプ及び複数の分離技術に対して一貫した、制御用ハードウェア及びソフトウェアの適用を示している。この制御ロジック及びハードウェアインテグレーションストラテジは、センサタイプや分離技術の如何に関わらず、混合容器内の濃度及び温度の特性を維持して、固体の凝固点より低い温度で有効な冷却を実施することに適用可能である。
【００４７】
次に図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、及び図６Ｄを参照すると、図２Ｃ、図３Ｂ、図４Ｂ、及び／又は図５Ｃに大まかに関連付けられた様々な実施形態による特性アルゴリズムグラフの例が示されている。例えば、図６Ａに示されたグラフ６１０は、凝固点を濃度に関連付けることが可能であり、このグラフは、図２Ｃの特性アルゴリズム１２２、図４Ｂの特性アルゴリズム１２２−ｂ、及び／又は図５Ｃの特性アルゴリズム１２２−ｃを表すものであってよい。グラフ６２０は濃度を飽和点に関連付けることが可能であり、このグラフは、図２Ｃの特性アルゴリズム１２３、図２Ｃの特性アルゴリズム１１９、図５Ｃの特性アルゴリズム１１９−ｃ、及び／又は図５Ｃの特性アルゴリズム１２３−ｃを表すものであってよい。図６Ｂに示されたグラフ６３０は、透過率を波長に関連付けることが可能であり、このグラフは、図３Ｂの特性アルゴリズム１２２−ａを表すものであってよい。グラフ６４０は、濃度を飽和点に関連付けることが可能であり、このグラフは、図３Ｂの特性アルゴリズム１２３−ａを表すものであってよい。図６Ｃに示されたグラフ６５０は、濃度を凝固点に関連付けることが可能であり、このグラフは、図３Ｂの特性アルゴリズム１０９−ｂを表すものであってよい。グラフ６６０は、屈折率を濃度に関連付けることが可能であり、このグラフは、図３Ｂの特性アルゴリズム１１９−ａ及び／又は図４Ｂの特性アルゴリズム１１９−ｂを表すものであってよい。図６Ｄに示されたグラフ６７０は、濃度を浸透圧に関連付けることが可能であり、このグラフは、図４Ｂの特性アルゴリズム１２３−ｂを表すものであってよい。グラフ６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０、及び６７０は、様々な実施形態において利用可能な特性アルゴリズムの例を示しているに過ぎず、実施形態によっては別の特性アルゴリズムが利用されてよい。
【００４８】
次に図７Ａを参照すると、様々な実施形態による一方法７００のフロー図が示されている。方法７００は、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、及び／又は図６Ｄに関して図示及び／又は説明されたような様々なシステム、制御ロジック、及び／又は装置を利用して実施可能である。方法７００は、凝固点抑制サイクル制御方法と呼ばれることがある。
【００４９】
ブロック７１０で、液体が第１のセンサに流れてよく、液体は、融解した固体と凝固点抑制剤の混合物を含んでよい。ブロック７２０で、液体の凝固点抑制剤特性の指標値が、第１のセンサを利用して測定されてよい。ブロック７３０で、少なくとも液体の凝固点抑制剤特性の測定された指標値に基づき、流れ制御装置を利用して、分離器への液体の流れが制御されてよく、分離器は液体から濃縮凝固点抑制剤を形成してよい。幾つかの実施形態では、分離器は、液体から凝固点抑制剤の少なくとも一部を分離することによって液体から濃縮凝固点抑制剤を形成してよく、これによって、希釈凝固点抑制剤も形成されてよい。幾つかの実施形態では、分離器は、液体から、融解した固体の少なくとも一部を分離することによって液体から濃縮凝固点抑制剤を形成してよく、実施形態によっては、これによって、純粋な、又はより高純度の融解した固体が形成されてよい。
【００５０】
幾つかの実施形態では、方法７００は、液体の凝固点抑制剤特性の測定された指標値に基づいて濃縮凝固点抑制剤のターゲット特性値を測定するステップ、第２のセンサを利用して、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップ、及び／又は、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の測定された指標値、及び濃縮凝固点抑制剤の測定されたターゲット特性値に基づき、流れ制御装置を利用して、分離器への液体の流れを更に制御するステップを含んでよい。
【００５１】
方法７００の幾つかの実施形態では、液体の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第１のセンサを利用して液体の温度値を測定することを含み、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第２のセンサを利用して濃縮凝固点抑制剤の温度値を測定することを含み、第１のセンサとして温度センサがあってよく、第２のセンサとして温度センサがあってよい。幾つかの実施形態では、液体の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第１のセンサを利用して液体の分光的特徴を測定することを含み、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第２のセンサを利用して濃縮凝固点抑制剤の屈折率を測定することを含み、第１のセンサとして分光計があってよく、第２のセンサとして屈折計があってよい。幾つかの実施形態では、液体の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第１のセンサを利用して液体の温度を測定することを含み、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値を測定するステップは、第２のセンサを利用して濃縮凝固点抑制剤の屈折率を測定することを含み、第１のセンサとして温度センサがあってよく、第２のセンサとして屈折計があってよい。
【００５２】
方法７００の幾つかの実施形態において第１のセンサ及び第２のセンサとして利用可能なセンサとして、例えば、温度、スペクトル、屈折率、密度、濃度、伝導率、キャパシタンス、圧力、熱容量、凝固点、又は沸点を測定するか測定することを推進するように構成されたセンサの組み合わせ又は順列があってよい。
【００５３】
方法７００の幾つかの実施形態は、液体をタンクから第１のセンサにポンピングするステップを含んでよく、液体は、タンクにおいて、凝固点抑制剤と固体とを組み合わせて融解した固体を形成することによって形成されてよい。幾つかの実施形態は、分離器を利用して液体から濃縮凝固点抑制剤を形成するステップを含んでよい。幾つかの実施形態は、濃縮凝固点抑制剤と固体とを組み合わせて液体の一部を形成するステップを含む。
【００５４】
幾つかの実施形態では、分離器は蒸留容器を含み、例えば、幾つかの実施形態は蒸留塔を利用してよい。分離器は、少なくともメカニカル分離器又はサーマル分離器を含んでよい。幾つかの実施形態では、分離器として、開放ケトルボイラ、再循環プレートボイラ及び分離器、及び／又は不規則充填式分配塔等が利用されてよい。
【００５５】
様々な分離技術が方法７００において利用されてよく、そのような技術として、逆浸透、ナノ濾過、フォトニック駆動沈殿、化学反応による沈殿、溶解度変化による沈殿、界面活性剤吸収、イオン交換、活性炭吸収、フラッシュ分離、蒸留、多重効用蒸留、蒸気圧縮蒸留、蒸発、膜蒸留、及び／又はガス透過性膜分離があり、これらに限定されない。
【００５６】
方法７００の幾つかの実施形態では、液体の凝固点抑制剤特性の指標値として、少なくとも、液体の濃度値、液体の密度値、液体の伝導率値、液体のキャパシタンス値、液体の屈折率値、液体の温度値、液体の圧力値、液体の熱容量値、液体の凝固点値、又は液体の沸点値がある。幾つかの実施形態では、濃縮凝固点抑制剤のターゲット特性値として、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の濃度値、濃縮凝固点抑制剤の密度値、濃縮凝固点抑制剤の伝導率値、濃縮凝固点抑制剤のキャパシタンス値、濃縮凝固点抑制剤の屈折率値、濃縮凝固点抑制剤の温度値、濃縮凝固点抑制剤の圧力値、濃縮凝固点抑制剤の熱容量値、濃縮凝固点抑制剤の凝固点値、又は濃縮凝固点抑制剤の沸点値がある。幾つかの実施形態では、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値として、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の濃度値、濃縮凝固点抑制剤の密度値、濃縮凝固点抑制剤の伝導率値、濃縮凝固点抑制剤のキャパシタンス値、濃縮凝固点抑制剤の屈折率値、濃縮凝固点抑制剤の温度値、濃縮凝固点抑制剤の圧力値、濃縮凝固点抑制剤の熱容量値、濃縮凝固点抑制剤の凝固点値、又は濃縮凝固点抑制剤の沸点値がある。
【００５７】
方法７００の幾つかの実施形態では、分離器を利用して液体から濃縮凝固点抑制剤を形成するステップは、少なくとも、液体から凝固点抑制剤の少なくとも一部を分離すること、又は液体から、融解した固体の少なくとも一部を分離することを含む。幾つかの実施形態では、流れ制御装置は、蒸留容器に対して吸引を発生させる可変速度圧縮機を含む。幾つかの実施形態は、制御装置と結合された制御弁に濃縮凝固点抑制剤を流すステップを含み、制御装置は、融解した固体を再形成する為に、少なくとも、蒸留容器からの濃縮凝固点抑制剤の流れ、又は蒸留容器からの液体の流れを制御する。
【００５８】
次に図７Ｂを参照すると、様々な実施形態による一方法７００−ａのフロー図が示されている。方法７００−ａは、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、及び／又は図６Ｄに関して図示及び／又は説明されたような様々なシステム、制御ロジック、及び／又は装置を利用して実施可能である。システム７００−ａは、図７Ａの方法７００の一例であってよい。
【００５９】
ブロック７１０−ａで、液体が第１のセンサに流れてよく、液体は、融解した固体と凝固点抑制剤の混合物を含む。ブロック７２０−ａで、液体の凝固点抑制剤特性の指標値が、第１のセンサを利用して測定されてよい。ブロック７４０で、濃縮凝固点抑制剤のターゲット特性値が、液体の凝固点抑制剤特性の測定された指標値に基づいて測定されてよい。ブロック７５０で、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の指標値が、第２のセンサを利用して測定されてよい。ブロック７３０−ａで、少なくとも、濃縮凝固点抑制剤の凝固点抑制剤特性の測定された指標値、及び濃縮凝固点抑制剤の測定されたターゲット特性値に基づき、流れ制御装置を利用して、分離器への液体の流れが制御されてよい。
【００６０】
これらの実施形態は、材料及びプロセス設備の全ての組み合わせ及び順列を取り込む必要はない。但し、これらの実施形態は、方法、装置、及び／又はシステムの適用可能性の範囲を示してよい。様々な実施形態が、記載された段階より多い段階又は少ない段階を利用してよい。
【００６１】
当然のことながら、上述の方法、システム、及び装置は単なる例であるものとする。強調されるべきこととして、様々な実施形態が、必要に応じて様々な手続きや構成要素を省略したり、置き換えたり、追加したりしてよい。例えば、当然のことながら、代替実施形態では、方法は、説明された順序と異なる順序で実施されてよく、様々な段階が追加されたり、省略されたり、組み合わされたりしてよい。更に、特定の実施形態に関して説明された特徴が、他の様々な実施形態において組み合わされてよい。実施形態の様々な態様及び要素も同様に組み合わされてよい。更に、強調されるべきこととして、技術は進化しており、従って、要素の多くは本質的に例示的であり、実施形態の範囲を限定するように解釈されるべきではない。
【００６２】
本明細書では、実施形態が十分理解されるように、具体的な詳細を示している。しかしながら、当業者であれば理解されるように、実施形態は、これらの具体的な詳細がなくても実施可能である。例えば、よく知られた回路、プロセス、アルゴリズム、構造、及び技術については、実施形態が不明瞭にならないように、不要な詳細を省略して示した。
【００６３】
更に又、実施形態は、フロー図又はブロック図又は段階として描かれることが可能なプロセスとして記載されてよい。各実施形態は動作を順次プロセスとして示しているが、動作の多くは並行して又は同時に実施されてよい。更に、動作の順序は並べ替えられてよい。プロセスは、図面に含まれない更なる段階を有してよい。
【００６４】
幾つかの実施形態を説明してきたが、当業者であれば理解されるように、様々な実施形態の趣旨から逸脱しない限り、様々な修正形態、代替構造、及び等価物が用いられてよい。例えば、上述の各要素は、単に、より大きなシステムの構成要素であってよく、その場合は、他のルールが様々な実施形態の適用よりも優先されてよく、そうでなければそれらの実施形態の適用を変更してよい。又、上述の要素の考慮前、考慮中、又は考慮後に幾つかの段階が開始されてよい。従って、上述の説明は、様々な実施形態の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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