(57)【要約】【課題】  光学繊維を冷却するための熱交換器からクーラントガスを回収し且つ再循環させるための装置および方法を提供する。【解決手段】  装置はクーラントガス回収区画(14)と分析区画(16)とクーラントガスブレンディング区画(18)を含む。回収区画(14)は汚染物を含むクーラントガスを熱交換器(12)から回収する。分析区画(16)は回収されたクーラントガスの分析用部分の状態を監視する。ブレンディング区画(18)は、分析区画(16)によって監視される回収されたクーラントガスの状態に基づいて、回収されたクーラントガスの一部分を含む再生クーラントガスとバージンクーラントガスとを含むブレンドクーラントガスを生じさせる。ブレンドクーラントガスは所定の汚染物濃度を有し、これを熱交換器(12)中に再循環させる。従って、クーラントガスを所定の汚染物濃度で熱交換器(12)から回収し且つそれに再循環させる。【選択図】  図１
2004149404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物を含有するクーラントガスを回収し且つ再循環させる方法であって、
熱交換器および分析器であって、機能的に連結している熱交換器および分析器を用い；
該汚染物を含有するクーラントガスを該熱交換器から回収し；
回収されたクーラントガスの分析用部分を該分析器に供給し；
該回収されたクーラントガスの分析用部分を該分析器で分析して、回収されたクーラントガスの状態を決定し；
該状態に基づいて、回収されたクーラントガスの再生部分とバージンクーラントガスをブレンドして、所定の汚染物濃度を有する気体クーラントブレンドを生じさせ；そして
該気体クーラントブレンドを該熱交換器中に導入して、回収されたクーラントガスの少なくとも一部分が再循環されるようにする；
以上の工程を含む方法。
【請求項２】
前記方法が、回収工程の前に、バージンクーラントガスを熱交換器中に導入する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、回収されたクーラントガスの分析用部分を、熱交換器と連結したシールに与えることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、制御システムであって、熱交換器と連結した且つブレンディングを制御するように操作可能な制御システムを用いることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
回収されたクーラントガスの分析用部分が一定の流量で分析器を通過し、そして気体クーラントブレンドを一定の流量で熱交換器中に導入する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、熱交換器中に導入される汚染物の量を制御する手段を用いることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記方法が、気体クーラントブレンド中の汚染物濃度を制御しまた熱交換器中に導入される気体クーラントブレンド中の汚染物濃度を制御する手段を用いることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記方法が、回収されたクーラントガスを分割して、回収されたクーラントガスの分析用部分を含む回収されたクーラントガスの部分および回収されたクーラントガスの再生部分にすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
気体クーラントブレンドの所定の汚染物濃度を使用者が決定する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のように、汚染物を含有するクーラントガスを熱交換器から回収し且つ回収されたクーラントガスの少なくとも一部分を再循環する装置であって、
該クーラントガスを該熱交換器から回収し且つ該回収されたクーラントガスを該装置を通して移送するように操作可能なポンプ；
該回収されたクーラントガスの状態を監視するように操作可能な分析器；
該回収されたクーラントガスの再生部分を混合地点に供給することによって、該回収されたクーラントガスの一部分を再生するように操作可能な第一質量流量制御器；
バージンクーラントガスを該混合地点に与えるように操作可能な第二質量流量制御器；
該装置を通る該回収されたクーラントガスの流量を維持するように操作可能な第三質量流量制御器を含み；
ここにおいて、該回収されたクーラントガスの状態に基づいて、該回収されたクーラントガスの再生部分およびバージンクーラントガスから、気体クーラントブレンドであって、該気体クーラントブレンドが該熱交換器中に導入された場合に所定の汚染物濃度を有するような気体クーラントブレンドを生じるように操作可能である装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載のようにしてクーラントガスを回収するシステムであって、
高温の繊維を冷却するためのクーラントガス；
熱交換器であって、該高温の繊維を該熱交換器中に受け入れるように適合した繊維入口；該高温の繊維を該熱交換器から排出するように適合した繊維出口；該繊維入口と該繊維出口との間に伸長した通路であって、それを介して該高温の繊維が通過するように適合した通路；該クーラントガスを該通路中に導入するための１つまたは２つ以上のクーラントガス入口；および該クーラントガスを該通路から取り出すための１つまたは２つ以上のクーラントガス出口を有する熱交換器；
該システムを介してクーラントガスをポンプ輸送し且つ抜き取るためのポンプ；
該クーラントガス中の不純物濃度を監視するための分析器；
監視された不純物濃度に基づいて、該クーラントガス中の不純物濃度を制御するための第一質量流量制御器および第二質量流量制御器；および
該クーラントガスを用いて該熱交換器にシールを与えるためのおよび該クーラントガスの一定流量を維持して該ポンプの連続作業を確実にするための第三質量流量制御器；
以上の要素を含む、クーラントガス回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、クーラント回収および再循環用装置に関する。一つの側面において、本発明は、熱交換器と連結したヘリウム回収および再循環用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学繊維（光ファイバー）の製造において、光学繊維を製造するために特に製造されるガラス棒または「プレフォーム」は、光学繊維引抜きシステムで加工される。この光学繊維引抜きシステムは、欧州特許出願第００７９１８８号に詳しく説明されているように、概して、炉、熱交換器、塗布装置、乾燥機または硬化炉、およびスプールを含む。最初に、ガラス棒を炉内で溶融して、細い半液体繊維を生じるようにする。次に、この半液体繊維を、空気および熱交換器を介して落下させながら冷却し、凝固させる。その後、この冷却され凝固した繊維は、塗布装置中でコーティングし、硬化炉または乾燥機中で乾燥させ、そしてスプールで引抜くことができる。
【０００３】
光学繊維の引抜き速度は、概して、熱交換器中での光学繊維の冷却速度に依存する。すなわち、繊維を引抜くことができる速度は、繊維を冷却することができる速度が増加するにつれて増加する。光学繊維の冷却速度を増加させるためには、直接的熱交換処理を使う。この直接的熱交換処理では、クーラントガス（たとえば、ヘリウム、窒素、ヘリウム−窒素混合物、ヘリウム−空気混合物、ヘリウム−アルゴン混合物、ヘリウム−水素混合物、ヘリウム−不活性ガス混合物等）を熱交換器中に導入するが、そこにおいて、クーラントガスは、半液体繊維に直接的に遭遇し且つそれを冷却する。
【０００４】
典型的には、この熱交換器は、光学繊維を受け入れ且つ排出するための末端開口部（例えば、繊維入口および繊維出口）を有する通路（例えば、概して円筒形状の）、クーラントガスを受け入れるための１つまたは２つ以上のクーラントガス入口、およびクーラントガスを排出するための１つまたは２つ以上のクーラントガス出口を含む。この通路は、概して、熱交換器の上部に近い一つの末端開口部から熱交換器の底部に近い別の末端開口部へと伸長している。したがって、この通路は、光学繊維が通過することができる回廊を与える。１個（または複数）のクーラントガス入口は、クーラントガスをこの通路中に導入することができるが、１個（または複数）のクーラントガス出口は、この通路からクーラントガスを除去することができる。慣用的なシステムにおいて、熱交換器中へのクーラントガスの流量は、計量バルブおよび流量計で操作されおよび／または制御されている。
【０００５】
使用済みクーラントガスが全て、熱交換器から、典型的には、出口の近くから回収される場合、回収されたクーラントガスは、典型的には、不純物、破壊屑等（包括的には「汚染物」）を連行するおよび／または運ぶであろう。典型的な汚染物には、気体（例えば、窒素、酸素、アルゴン、および大気中に存在する他の気体）、粒状物質（例えば、ダスト）および水分が含まれる。これら汚染物は、熱交換器の通路、クーラントガス入口および／またはクーラントガス出口に侵入することがありうる。これら汚染物は、回収されたクーラントガス中で集合し且つ濃度を増加させることがありうる。回収されたクーラントガス中の汚染物の量および／または濃度は、再循環させ且つ再使用することができるクーラントガスの量を限定するおよび／または制限することがありうる。
【０００６】
回収されたクーラントガス中の汚染物の量および／または濃度を減少させるために、クーラントガスを汚染除去するおよび／または精製するための様々な解決法が提案されてきている。クーラントガス精製の装置、システムおよび／または方法が、しばしば使われる。このような精製装置および／または方法は、回収されたクーラントガスから若干の汚染物を除去するためのものであるので、回収されたクーラントガスの少なくとも一部分は再循環することができる。しかしながら、精製装置の使用は、光学繊維製造工程において実質的な費用となることがありうる。
【０００７】
残念ながら、精製装置を用いなければ、回収されたクーラントガス中に含有される不純物の量は、相当量でありうる。より多くの回収クーラントガスを再循環させることを試みるにつれて、回収されたクーラントガス中の汚染物濃度は、結果として増加することがありうる。したがって、回収されたクーラントガスの漸減量は、再循環に利用可能でありうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、クーラントガスを回収し且つ再循環するための有効で且つあまり複雑でない装置および方法が望まれると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの側面において、本発明は、汚染物を含有するクーラントガスを回収し且つ再循環する方法を提供する。この方法は、熱交換器および分析器であって、機能的に連結している熱交換器および分析器を提供することを含む。汚染物を含有するクーラントガスを、この熱交換器から回収し、そして回収されたクーラントガスの分析用部分を分析器に供給する。その後、この回収されたクーラントガスの分析用部分を分析器で分析して、回収されたクーラントガスの状態を決定する。次に、この状態に基づいて、回収されたクーラントガスの再生部分を、バージンクーラントガスとブレンドして、所定の汚染物濃度を有する気体クーラントブレンドを生じる。この気体クーラントブレンドを、熱交換器中に導入して、回収されたクーラントガスの少なくとも一部分が再循環されるようにする。
【００１０】
一つの態様において、汚染物を含有するクーラントガスを回収し且つ再循環する方法を使う。この方法は、熱交換器および分析器であって、機能的に連結している熱交換器および分析器を提供することを含む。汚染物を含有するクーラントガスを、熱交換器から回収し、そして回収されたクーラントガスの分析用部分を分析器に供給する。その後、この回収されたクーラントガスの分析用部分を分析器で分析して、回収されたクーラントガスの状態を決定する。次に、この状態に基づいて、回収されたクーラントガスの再生部分を、バージンクーラントガスとブレンドして、所定の汚染物濃度を有する気体クーラントブレンドを生じる。この気体クーラントブレンドを、熱交換器中に導入して、再生される回収クーラントガスの少なくとも一部分が再循環されるようにする。この態様において、この再生された回収クーラントガスは、回収されたクーラントガスに対向するものとして再循環される。
【００１１】
別の態様において、熱交換器に与えられる気体クーラントブレンド中の汚染物濃度を制御する方法が示される。この方法は、熱交換器および分析器であって、機能的に連結している熱交換器および分析器を提供することを含む。汚染物を含有するクーラントガスを、熱交換器から回収し、そして回収されたクーラントガスの分析用部分を分析器に供給する。その後、この回収されたクーラントガスの分析用部分を分析器で分析して、回収されたクーラントガス中の汚染物濃度を決定する。次に、この汚染物濃度に基づいて、回収されたクーラントガスの再生部分とバージンクーラントガスとをブレンドして、気体クーラントブレンドを生じる。この気体クーラントブレンドを、熱交換器に与えられる気体クーラントブレンド中の汚染物濃度が制御されるように熱交換器中に導入することにより、回収されたクーラントガスの再生部分が再循環する。
【００１２】
更にもう一つの側面において、本発明は、熱交換器と一緒に用いるための装置を提供する。この装置は、クーラント回収区画、分析区画およびクーラントガスブレンディング区画を含む。このクーラント回収区画は、汚染物を含有するクーラントガスを熱交換器から回収するためにある。分析区画は、回収されたクーラントガスの状態を監視するように操作可能である。このクーラントガス回収区画および分析区画と機能的に連結しているクーラントガスブレンディング区画は、回収されたクーラントガスの状態に基づいて、回収されたクーラントガスの再生部分とバージンクーラントガスから、所定の汚染物濃度を有する気体クーラントブレンドを生じるように操作可能である。
【００１３】
一つの態様において、汚染物を含有するクーラントガスを熱交換器から回収し且つ回収されたクーラントガスの少なくとも一部分を再循環する装置を開示する。この装置は、クーラントガスを熱交換器から回収し且つ回収されたクーラントガスをこの装置を介して輸送するように操作可能なポンプ、および回収されたクーラントガスの状態を監視するように操作可能な分析器を含む。この装置は、更に、回収されたクーラントガスの再生部分を混合地点に供給することによって、回収されたクーラントガスの一部分を再生するように操作可能な第一質量流量制御器、バージンクーラントガスを混合地点に与えるように操作可能な第二質量流量制御器、およびこの装置を介する回収されたクーラントガスの流量を維持するように操作可能な第三質量流量制御器を含む。したがって、この装置は、回収されたクーラントガスの状態に基づいて、回収されたクーラントガスの再生部分およびバージンクーラントガスから気体クーラントブレンドを生じるように操作可能である。したがって、気体クーラントブレンドは、熱交換器中にこの気体クーラントブレンドが導入された場合に所定の汚染物濃度を有する。
【００１４】
さらにもう一つの側面において、本発明は、クーラントガス回収システムであって、高温の繊維を冷却するためのクーラントガス、熱交換器、このシステムを介してクーラントガスをポンプ輸送し且つ取り出すためのポンプ、クーラントガス中の不純物濃度を監視するための分析器、監視された不純物濃度に基づいて、クーラントガス中の不純物濃度を制御するための第一質量流量制御器および第二質量流量制御器、およびクーラントガスを用いて熱交換器にシールを与えるためのおよびクーラントガスの一定流量を維持してポンプの連続作業を確実にするための第三質量流量制御器を含むクーラントガス回収システムを提供する。
【００１５】
この熱交換器には、繊維入口、繊維出口、通路、１つまたは２つ以上のクーラントガス入口、および１つまたは２つ以上のクーラントガス出口が含まれる。繊維入口は、高温の繊維を熱交換器中に受け入れるように適合していて、繊維出口は、高温の繊維を熱交換器から排出するように適合している。通路は、繊維入口と繊維出口との間に延びていて、それを介して高温の繊維が通過するように適合している。クーラントガス入口は、クーラントガスを通路中に導入するためにあり、クーラントガス出口は、クーラントガスを通路から除去するためにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
継手、バルブ、取付物、パイプ、配線等のような、装置の各種品目は、説明を簡単にするために省略されている。しかしながら、このような慣用的な装置およびその使用は、当業者に知られているし、所望するように使うことができる。更に、本発明は、クーラントガスを回収し且つ再循環する下の文脈中に記載されているが、本発明は、多数の異なった回収および／または再循環用装置および方法で使うことができるし且つそれに応用可能である。
【００１７】
図１に関して、ヘリウム、窒素、ヘリウム−窒素混合物、ヘリウム−空気混合物等のようなクーラントガスを回収し且つ再循環するためのシステム１０を示す。システム１０は、熱交換器１２、クーラントガス回収区画１４、分析区画１６およびクーラントガスブレンディング区画１８を含むが、これらは互いに機能的に連結している。
【００１８】
熱交換器１２には、図２に詳細に示されるように、高温の光学繊維、半液体繊維等を許容する、受け入れるおよび／または処理することができる、当該技術分野において知られている種々の熱交換器（例えば、直接的熱交換または同様の装置）が含まれうる。図２に示されるように、熱交換器１２は、クーラントガス入口２０、クーラントガス出口２２、通路２４および末端開口部２６（例えば、繊維入口および繊維出口）を含む。熱交換器１２には、１つまたは２つ以上のクーラントガス入口２０および１つまたは２つ以上のクーラントガス出口２２が含まれうるが、例示の目的のために、１つのクーラントガス入口および１つのクーラントガス出口だけを、図２に示している。
【００１９】
クーラントガス入口２０は、熱交換器１２中へのクーラントガスの供給および／または導入を許容するような形状にされているが、クーラントガス出口２２は、クーラントガスを熱交換器から除去する、排出するおよび／またはその回収を可能にするような形状にされている。通路２４は、熱交換器１２を通して形成され、その熱交換器の対向する両末端２８にある末端開口部２６の間に伸長することができる。両末端開口部２６は、熱交換器１２から高温の光学繊維を受け入れ且つ排出するような構造を与えられている。したがって、通路２４および両末端開口部２６は、熱交換器１２を通過するパス、回廊および／またはルートで高温の光学繊維を与える。したがって、クーラントガスは、クーラントガス入口２０において熱交換器１２中に導入することができ、通路２４を介して流れるまたはその中を循環することができ、そして高温の光学繊維を冷却することができる。その後、このクーラントガスは、クーラントガス出口２２において熱交換器１２から除去される、引取られるおよび／または回収されることができる。
【００２０】
しばしば、熱交換器１２から回収されるクーラントガスは、不純物、破壊屑等のような汚染物（包括的には「汚染物」）を含有する。これら汚染物は、典型的には、気体（例えば、窒素、酸素、アルゴン、および大気中に存在する他の気体）、粒状物質（例えば、ダスト）および水分を含む。しかしながら、汚染物は、クーラントガス以外の何等かの物質を包含することがありうるし、しかも回収されたクーラントガス中にいろいろな量でおよびいろいろな濃度で存在することがありうる。
【００２１】
回収されたクーラントガスとは対照的に、「バージン」クーラントガスは、汚染物を含有するとしても僅かしか含有しないクーラントガスである。例えば、工業用銘柄バージンクーラントガスのようなバージンクーラントガスは、典型的には、約０.００５容量％以下の汚染物しか含有しない。
【００２２】
図１に戻ると、クーラントガス回収区画１４には、ポンプ３０、回収ライン３２、および場合により、オリフィス３４または同様の脱カップリング装置および／またはフローレストリクターが含まれる。ポンプ３０は、システム１０内に負圧も正圧も生じるように操作可能である。例えば、ポンプ３０は、熱交換器１２中のクーラントガスを熱交換器から抜き取り且つ回収することができるように、回収ライン３２ａおよび３２ｂ中で負圧を生じるまたは発することができる。更に、ポンプ３０は、クーラントガスをシステム中で押し進めるまたは流すことができるように、１つまたは２つ以上のライン（すなわち、３２ｃ、３２ｄおよび３２ｅ）でおよびシステム１０内のどこか他のところで正圧を生じるまたは発することができる。上記の負圧および／または正圧を生じることができるポンプはどのようなものでも、ポンプ３０として使うことができる。
【００２３】
ポンプ３０は、負圧も正圧も生じるように操作可能であるので、追加のポンプ、圧縮機等は、システム１０内に必要とされない。ポンプ３０によって生じる正圧のレベルおよび／または量は、システム１０を介して流れるクーラントガスの量および／またはこのシステムの構成成分によって与えられる流動制限に依存することがありうる。
【００２４】
オリフィス３４は、システム１０およびクーラントガス回収区画１４内に配置されて、このオリフィスが、熱交換器１２をポンプ３０から脱カップリングさせることができるようになっている。オリフィス３４は、熱交換器１２内の圧力差の作用を制御するおよび／または減少させることもできる。ポンプ３０がシステム１０内に正圧および負圧の双方を生じるように機能するので、これら圧力差はこのポンプによって生み出される。制御されない場合、これら圧力差（すなわち、圧力の変動）は、望ましくない繊維振動を生じることがありうる。望ましくない繊維振動は、繊維引抜き工程および製造される光学繊維の品質に悪影響を及ぼすことがありうる。
【００２５】
分析区画１６には、分析器３６および分析ライン３８が含まれる。分析器３６は、例えば、酸素分析器、ヘリウム分析器、窒素分析器、水分分析器等のような、当該技術分野において知られている１つまたは２つ以上の種々の分析器または監視器を含むことができる。分析器３６は、回収ライン３２および分析ライン３８を介して、熱交換器１２と連結していることができ、この分析器が、熱交換器から抜き取られる回収クーラントガス（または回収クーラントガスの分析用部分）の状態を監視するように操作可能であるようになっている。監視することができる回収クーラントガスの状態には、回収クーラントガス中の酸素の量および／または濃度、ヘリウムの量および／または濃度、窒素の量および／または濃度、別の不活性ガスの量および／または濃度、および水分の量が含まれるが、これに制限されるわけではない。
【００２６】
好ましくは、分析器３６は、制御システム３７と機能的に連結している。制御システム３７は、分析器によって監視される状態を、システム１０の１つまたは２つ以上の構成要素（例えば、質量流量制御器、流量制御器、バルブ等）に中継するおよび／または伝達するように操作可能である。制御システム３７は、更に、流量および他の作業パラメーターに関して、監視される、中継されるおよび／または伝達される状態に基づいて、１つまたは２つ以上の質量流量制御器に指示するおよび／またはそれを制御するように機能することができる。
【００２７】
クーラントガスブレンディング区画１８には、流量または質量流量制御器４０および４２、バージンライン４４、再生ライン４６、およびブレンドライン４８が含まれる。質量流量制御器４０は、回収されたクーラントガスの流れを可能にするまたは制限するように操作可能である。具体的には、回収されたクーラントガスを、質量流量制御器４０を介して再生ライン４６中へと選択的に通過させることができ、それによって、回収されたクーラントガスは「再生」される。次に、この再生クーラントガスを、再生ライン４６を介して混合地点５０へと流すことができる。
【００２８】
質量流量制御器４２は、バージンクーラントガスの流れを可能にするまたは制限するように操作可能である。具体的には、バージンクーラントガスを、質量流量制御器４２を介してバージンライン４４中へと通過させることができる。次に、このバージンクーラントガスを、バージンライン４４を介して混合地点５０へと流すことができる。
【００２９】
混合地点５０は、図１に示されるように、バージンライン４４、再生ライン４６およびブレンドライン４８の交点にある。混合地点５０において、再生クーラントガスおよびバージンクーラントガスを互いにブレンドして、クーラントガスの混合物および／またはブレンドを所定のおよび／または所望の純度で生じることができる。言い換えると、クーラントガスブレンドは、そのブレンドが、所定の、既知のおよび／または所望の汚染物濃度（包括的には「所定の汚染物濃度」）を有するように生じることができる。
【００３０】
典型的には、ブレンドクーラントガスの所定の汚染物濃度は、ブレンドクーラントガスの約５容量パーセント（％）未満の汚染物である。相応して、システム１０によって再循環されるクーラントガスは、ブレンドクーラントガスの約９５〜約９９容量パーセント（約９５〜約９９％）クーラントガスのクーラントガス濃度（すなわち、純度）を有する。好ましい態様において、ブレンドクーラントガス中の所定の汚染物濃度およびクーラントガス濃度は、使用者が決定しうる。
【００３１】
一つの態様において、所定の汚染物濃度は、質量流量制御器４０および４２を選択的に操作して、いろいろな量の再生クーラントガスおよびバージンクーラントガスを互いに適当な比率でブレンドすることによって達成されうる。バージンクーラントガス中の汚染物濃度は概ね知られているし、しかも分析器は、回収されたクーラントガス中の汚染物濃度を決定することができるので、ブレンドクーラントガスは、この「ブレンディング」法を用いて生じることができる。
【００３２】
ブレンドクーラントガスが混合地点５０で生じたら、このブレンドクーラントガスを、熱交換器１２中に導入するために、ブレンドライン４８を介して通過させる。したがって、このブレンドクーラントガス、より具体的には、回収されたクーラントガスの再生部分は「再生」される。熱交換器は、前に記載されたように、再循環されたクーラントガスを用いて高温の光学繊維を冷却することができるし、しかも回収されたクーラントガスの再生部分が含まれるブレンドクーラントガスは再循環されるおよび／または再使用されることから、かなりの費用節約を実現することができる。
【００３３】
好ましい態様において、システム１０には、バイパス区画５２も含まれる。バイパス区画５２には、質量流量制御器５４および１つまたは２つ以上のシールライン５６ａ−ｂが含まれる。質量流量制御器５４は、回収されたクーラントガスのシールライン５６ａを介する流れを可能にするまたは制限するように操作可能である。この回収されたクーラントガスは、分析器３６、分析ライン３８およびシールライン５６ａ−ｂを介して、シール５８ａ−ｂが形成されるように、熱交換器１２の両末端２８の近くを通過するまで流れることができる。シール５８ａ−ｂは、例えば、慣用的なガスシールを含むことができる。したがって、バイパス区画５２は、熱交換器１２の通路２４内からの望ましくないクーラントガス漏出を阻止するおよび／または防止することができるし、そのような場合、回収されたクーラントガスの一部分を利用することができる。
【００３４】
代表的な態様において、シール５８ａ−ｂは、２００１年１１月３０日出願の、"Cap Assembly and Optical Fiber Cooling Process" という表題の、同一所有者の同時係属米国特許出願第０９／９９８，２８８号に記載されたようなシールを含み、したがって、その出願の内容および開示は、本明細書中で十分に述べられているものとして、この参照により本出願中に援用される。
【００３５】
更に、バイパス区画５２、特に質量流量制御器５４は、システム１０を介する回収されたクーラントガスの少なくとも一部分の一定流量を維持するように機能することができる。この一定流量は、結果として、ポンプ３０が連続的に機能することを確実にすることができる。連続的に機能しているポンプ３０によって生じる正圧は、回収され、再生され、そしてブレンドされたクーラントガスをシステム１０を介して輸送するが、これをこのポンプで維持することができる。システム１０中で正圧を維持することにより、「遅れ時間」を減少させることができる。本明細書中で用いられる遅れ時間とは、本質的には、回収されたクーラントガスがシステム１０を介して（例えば、ライン３２ｄおよび３８を介して分析器３６に達するように）進行する間に経過する時間の量である。
【００３６】
遅れ時間は、しばしば望ましくないことに、システム１０内のラインからラインへ（例えば、５６および４６）のクーラントガス流を進路変更するおよび／または再度方向づける場合に、認められるおよび／または経験される。例えば、質量流量制御器５４が、シールライン５６ａに入る回収されたクーラントガスの一部分の流量を制限し、同時に、質量流量制御器４０が、再生ライン４６を介する回収されたクーラントガスの一部分の増加した流量を可能にする場合、遅れ時間が予想されると考えられる。しかしながら、ポンプ３０は連続的に機能しているので、回収されたクーラントガスを進路変更するおよび／または再度方向づけるのに、正圧の発生は必要がない。したがって、シールライン５６ａに入った回収クーラントガス部分は、再生ライン４６へと速やかに進路変更されうる。システム１０内の正圧を、継続しておよび／または連続的に機能しているポンプの結果として実質的に消失させない場合、遅れ時間を減少させることができる。
【００３７】
好ましくは、バイパス区画５２は、回収されたクーラントガスの漸増濃度で漸減する回収されたクーラントガスの流量によって引き起こされる質量流量制御器４０の上流の汚染物の蓄積を阻止するおよび／または防止することもできる。
【００３８】
作業中に、汚染物を有するクーラントガスは、ポンプ３０を操作することによって熱交換器１２から抜き取られる（すなわち、回収される）。回収されたクーラントガスは、回収ライン３２ａに入り、そしてオリフィス３４、回収ライン３２ｂ、ポンプ３０および回収ライン３２ｃを介して流れる。回収ライン３２ｃを介して進行する間に、汚染物を有するこのクーラントガスは、回収されたクーラントガスの少なくとも一部分が回収ライン３２ｄを介して流れて且つ別の部分が回収ライン３２ｅを介して流れるように分割されるおよび／または分離される。
【００３９】
回収ライン３２ｄを介して流れる回収クーラントガスの部分の内、分析用部分は、分析ライン３８に入り且つ分析器３６中に導入され、そして一部分は、質量流量制御器５４を介して通過する。好ましくは、分析器３６および質量流量制御器５４の各々を介する回収クーラントガスの各部分の流量は、一定または実質的に一定であるが、回収ライン３２ｅおよび質量流量制御器４０を介する回収クーラントガスの流量は変化しうる。
【００４０】
ポンプ３０によって生じる正圧は、分析器３６および質量流量制御器４０および５４を介する回収クーラントガスのそれら流量の組合せに直接的に関係するおよび／または依存することがありうる。言い換えると、ポンプ３０は、分析器３６および質量流量制御器４０および５４によって生じる流動制限の合計に依存して必要とされるのと同程度に大きいまたは小さい正圧を生じるように機能することができる。
【００４１】
回収されたクーラントガスが分割された後、分析器３６は、この回収されたクーラントガスの分析用部分の状態を監視するように機能し、したがって、回収されたクーラントガス中の汚染物濃度を決定することができる。その後、分析器３６および／または制御システム３７は、その濃度情報を、１つまたは２つ以上の質量流量制御器４０、４２および５４に伝達するおよび／または中継する。分析器３６および／または制御システム３７は、所望ならば、１つまたは２つ以上の質量流量制御器４０、４２および５４に指示しておよび／またはそれを制御して、回収されたクーラントガスの流量を操作することもできる。
【００４２】
回収されたクーラントガスの汚染物濃度を分析器３６で決定し、しかもバージンクーラントガス中の汚染物濃度が分かったら、質量流量制御器４０および４２を作動させるおよび／または操作する。質量流量制御器４２を作動させた場合、一定量のバージンクーラントガスは、バージンライン４４を介して移動し且つ混合地点５０に供給される。更に、質量流量制御器４０を作動させた場合、一定量の回収されたクーラントガスは、その量の回収されたクーラントガスが再生されるように、この質量流量制御器を介して通過することが可能になる。この再生されたクーラントガスは、再生ライン４６を介して移動し且つ混合地点５０に供給される。
【００４３】
混合地点５０では、再生クーラントガスおよびバージンクーラントガスを互いにブレンドしおよび／または混合して、所定の汚染物濃度またはクーラントガス純度を有するブレンドクーラントガス（すなわち、気体クーラントブレンド）を生じる。したがって、クーラントガスの品質（すなわち、汚染物濃度または純度）は、クーラントガスの量（すなわち、流量）とは反対に、システム１０、特に質量流量制御器４０および４２によって操作されるおよび／または制御される。
【００４４】
ブレンドクーラントガスが所定の濃度で生じた後、このブレンドクーラントガスを、ポンプ３０の正圧下において熱交換器１２に入るまで、ブレンドライン４８を介して通過させる。したがって、ブレンドクーラントガス、具体的には、再生された回収クーラントガスは、このブレンドクーラントガスおよび／または回収クーラントガスを熱交換器１２中でもう１回用いてまたは使って光学繊維を冷却することにより、「再循環」される。
【００４５】
システム１０を用いてクーラントガスを再循環させるとき、ブレンドクーラントガスの濃度は、予め決定することができるし、そして熱交換器１２中へのブレンドクーラントガスの流量は、実質的に一定のままでありうる。例えば、回収されたクーラントガスが、比較的高い汚染物濃度を含有する場合、より少ない回収クーラントガスおよびより多いバージンクーラントガスを互いにブレンドして、所望のレベルの汚染物を含有する混合物を生じさせる。逆に、回収されたクーラントガスが、比較的低い汚染物濃度を含有する場合、より多い回収クーラントガスおよびより少ないバージンクーラントガスを互いにブレンドして、所望のレベルの汚染物を有する混合物を生じさせる。
【００４６】
更に、クーラントガスを回収し且つ再生する工程は、システム１０内で繰り返し行うことができるので、再生されたクーラントガスの流量が少ないほど、回収されたクーラントガス中で連行される汚染物濃度は少ないということに留意することが重要である。
【００４７】
更に、所定の汚染物濃度を有するブレンドクーラントガスを生じる場合、再生クーラントガス対バージンクーラントガスの比率がどうであれ、熱交換器１２中へのブレンドクーラントガスの流量は、同じまたは実質的に同じままでありうる。したがって、熱交換器１２中へのブレンドクーラントガスの流量は、回収されたまたは再生されたクーラントガス中の汚染物濃度に依存しない。
【００４８】
好ましくは、再生され且つブレンドクーラントガスを生じるのに用いられる回収クーラントガスの量は、最大量の回収クーラントガスが、再生後、再循環されることを確実にするように最適化される。一つの態様において、最適化は、流量式および濃度式の系に解を与えることによって達成されうる。このような最適化を、図１に関して下に記載する。
【００４９】
最初に、回収クーラントガスの不純物濃度ｙrを、分析器３６によって決定する。次に、質量流量制御器４２に、ｆvで流れて且つｙvの不純物濃度を有するバージンクーラントガスを与え、そして質量流量制御器４０に、ｆrで流れて且つｙrの不純物濃度を有する回収クーラントガスを与える。ブレンディング区画１８は、ｙpの不純物でｆpの流量を有するブレンドされたクーラントガスを生じるように機能する。このブレンドされたクーラントガス流量ｆpは、式
【式１】
【００５０】
2004149404.tif 000003
【００５１】
によって決定することができるが、このブレンドされたクーラントガスの不純物濃度ｙpは、式
【式２】
【００５２】
2004149404.tif 000004
【００５３】
によって決定される。
ｆpおよびｙpに望ましい値が得られるかまたは知られ、分析器３６でｙrを確認し、そしてバージンクーラントガス中の不純物濃度ｙvが分かったら、このブレンドされたクーラントガスの流量式（１）および不純物濃度式（２）を用いて、ｆrおよびｆv双方に解を与えることができる。結果として、所望の濃度ｙpでのｆpは、次の式にしたがって、回収クーラントガス流量ｆrおよびバージンクーラントガス流量ｆvを操作することによって得ることができる。
【式３】
【００５４】
2004149404.tif 000005
【００５５】
回収ライン３２ａ中の吸引流量ｆsがｆrより小さい場合、回収クーラントガスの不純物濃度ｙrはｆsに依存することが判明したので、ｆsへのｙr依存性は、次の式になるように、１００％純度である（例えば、汚染物が無いまたは実質的に含まない）バージンクーラントガスを熱交換器１２中に導入することにより、直接的に決定することができる。
【式４】
【００５６】
2004149404.tif 000006
【００５７】
次に、得られた回収クーラントガスの不純物濃度ｙrを、次の式になるように変化するｆs値について測定することができる。
【式５】
【００５８】
2004149404.tif 000007
【００５９】
次に、この回収クーラントガスの不純物濃度ｙrは、次の式を満たす。
【式６】
【００６０】
2004149404.tif 000008
【００６１】
図３に関して、ｙr（ｆs）およびｆr（ｙr）の依存性を詳しく説明する。最大回収速度において、各々の式
【式７】
【００６２】
2004149404.tif 000009
【００６３】
は満たされ、したがって、不純物濃度ｙroptでの最適回収ガス流量ｆroptは、上の式に解が与えられた場合に得られる二つの曲線の交点にある。したがって、最適濃度における最適回収ガス流量を得ることができる。
【００６４】
システム１０を用いると、多数の利点を与えることができる。例えば、システム１０は、増加したまたは上昇したクーラントガス回収速度を連続的に維持することができるし、吸引流量を減少させることによって、回収されたクーラントガス中の濃度を減少させることができる。更に、システム１０は、一定濃度におけるクーラントガスの一定流量ｆpを確保するおよび／または促すことができる。言い換えると、典型的には、バージンガス単独とブレンドされたガスとの間に「トグリング（toggling）」が存在しない。更に、システム１０の使用は、変速ポンプ、送風機、または吸引圧を制御するための他の手段の必要性を免れることができる。システム１０は、繊維冷却処理を制御するためにクーラントガス換気を必要としないし、しかも圧力または真空測定値を得る必要がない。特に、これら利点は各々、システム１０に追加されるまたはシステム１０内で使われる不必要なまたは本質的に無関係の装置を用いることなく達成される。
【００６５】
段階的順序で概説されているいずれの方法にもかかわらず、特定の時間順の行為または工程の達成は、必須のことではない。更に、行為または工程の省略、変更、再配置、組合せ、再追加または類似のものは、本明細書および特許請求の範囲の範囲内と考えられ且つみなされる。
【００６６】
本発明を、好ましい態様に関して記載してきたが、明確に述べられたものとは別に、均等物、代替物および変更物が可能であり且つ特許請求の範囲の範囲内であるということは理解される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一つの態様によるクーラントガス回収および再循環システムの概略的なフローダイヤグラムを示す。
【図２】図１のシステム中で使うことができる熱交換器を示す。
【図３】図１のシステムを用いて、回収されたクーラントガス中の汚染物を最小限にしながら最大の冷却用ガス回収を達成する再循環クーラントガスの最適流量を詳しく示しているグラフを示す。
【図１】
2004149404.tif 000010
【図２】
2004149404.tif 000011
【図３】
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【外国語明細書】
2004149404000001.pdf