【手続補正書】
【提出日】平成17年6月30日(2005.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  低温装置の制御方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  低温流体の供給源を有し、蒸発コイル内での低温液体の蒸発を用いる温度調節システムにおいて、蒸発コイルが、該蒸発コイルからの蒸気を受け取るように接続された蒸気入口を有する蒸気駆動ブロアーによって通気され、改良点が、該ブロアーに該蒸発コイルとは別個に動力を供給する蒸気を供給するために、該低温流体供給源と該ブロアー蒸気入口とを相互接続する手段を含むシステム。
【請求項２】  該相互接続手段が、該システムの立上げの際に、該ブロアー蒸気入口に蒸気を供給する、請求項１に記載の温度調節システム。
【請求項３】  低温流体の供給源を有し、蒸発コイル内での低温液体の蒸発を用いる温度調節システムにおいて、蒸発コイルが、該蒸発コイルからの蒸気を受け取るように接続された蒸気入口を有する蒸気駆動ブロアーによって通気され、改良点が、システムの立上げの間に該ブロアーに動力を供給する補助蒸気を供給するために、該低温流体供給源と該ブロアー蒸気入口とを相互接続する手段を含むシステム。
【請求項４】  蒸発コイル内での低温液体の蒸発を用いる温度調節方法であって：
該蒸発コイルからの蒸気を受け取るように接続された蒸気入口を有する蒸気駆動ブロアーによって、蒸発コイルを通気する工程；および
該ブロアーに該蒸発コイルとは別個に動力を供給するために蒸気を供給する工程
を含む方法。
【請求項５】  該供給工程が、システムの立上げの際に該ブロアー蒸気入口に蒸気を供給する、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（同時継続出願の引用）
本発明は、１９９５年７月１２日に出願され、本出願人に譲渡された「ＡＩＲ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＧ  ＡＮＤ  ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮ  ＵＮＩＴＳ  ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ  Ａ  ＣＲＹＯＧＥＮ」という名称の米国特許出願第０８／５０１，３７２号、ならびに１９９５年１１月２０日に出願され、本出願人に譲渡された「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＶＡＰＯＲＩＺＩＮＧ  Ａ  ＬＩＱＵＩＤ  ＣＲＹＯＧＥＮ  ＡＮＤ  ＳＵＰＥＲＨＥＡＴＩＮＧ  ＴＨＥ  ＲＥＳＵＬＴＩＮＧ  ＶＡＰＯＲ」という名称の米国特許出願第０８／５６０，９１９号であって、現在は米国特許第５，５９８，７０９号であるものに関連し、これらは、引用することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（発明の背景）
本発明は、概して調節空間（conditioned space）を温度制御する装置および方法に関し、より詳細には、寒剤（cryogen）を用いるシステムの温度制御に関する。
【０００３】
温度に敏感な物質、例えば食料品などを運搬するための閉ざされた空間を温度調節することが長い間知られている。現在最も一般的に行われている手法は、化石燃料で動力が供給される圧縮機を用いる機械的な凝縮／蒸発システムによって、運搬可能な調節空間（例えば、冷蔵トラック、トレーラ、または貨車）を冷却および／または加熱することである。
【０００４】
残念ながら、そのような多くの機械的システムは、望ましい蒸発熱および蒸発温度／圧力の理由から、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）類の冷媒を用いている。そのような冷媒は地球のオゾン層の不適当な劣化をもたらし得ることが、ある研究により指摘されている。このため、そのような冷媒の大気への放出を制御するために、種々の法律および規則が定められている。
【０００５】
ＣＦＣ冷媒を用いる機械的システムの比較的新しく、興味深い代替物は、低温液体の運搬可能な貯蔵庫からのエネルギーの制御放出に基づく温度調節システムである。最も環境上認容される手法においては、これは、液化不活性ガス、例えば窒素または二酸化炭素ＣＯ２の使用を伴い、この不活性ガスは、その低温状態における冷却能力を制御空間の温度調節を提供するために用いた後に、周囲の温度および圧力にて簡単に、かつ無害に大気へ排出され得る。
【０００６】
理想的には、全体としての低温（cryogenic、または寒剤を用いる）温度制御システムには、更なる動力源を最小限とするか、または更なる動力源無しで、低温液体によって蓄えられた圧力の放出によって可能な最大限の程度にまで動力が供給される。この高度に統合された構成によって、信頼性および低コストでの製造が促進され、ならびに騒音および化学汚染の問題をなくす。
【０００７】
例えば制御弁は、外部の電気的な、あるいはその他の動力源よりも、好ましくは寒剤のエネルギーによって動力が供給される。同様に、低温流体から機械的動力を供給するという試みは、蒸気駆動（vapor powered、または蒸気で動力が供給される）モーターの使用を通じて著しく促進されて来ている。しかし、寒剤エネルギーの機械的エネルギーへのそのような変換は、低温液体動力源が早く消耗されることを防止することが可能な、最も効果的な手段において達成されなければならない。これに対して、個々の構成要素の構成に関して鋭意検討がなされているが、低温液体エネルギーの利用効率もまた、システムレベルの構成の問題である。
【０００８】
例えば従来のアプローチにおいては、蒸気モーターは、蒸発コイルの低い圧力端部から取り出される蒸気によって動力が供給される。これは、連続操作の間に蒸気コイルに通気を提供するのに特に効果的な方法であるが、システムの立上げ（スタートアップ）の際には、蒸気モーターへの蒸気の到達に実質的な遅れが存在し得、よって、不均一な蒸発およびドライアイスによる蒸発コイルの詰まりを助長する。
【０００９】
（発明の要旨）
本発明は、寒剤エネルギーを用いて、低温温度調節システムが、必要な機能を果たす程度を上昇させ、また、寒剤エネルギーの利用効率を上昇させる方法論およびシステムを提供することによって、従来技術に在る欠点を克服する。
【００１０】
本発明の好ましい態様においては、低温（または極低温）液体に蓄えられたエネルギーは、温度に関連する基本的な熱の吸収／放出に加えて、３つのシステム機能を果たすのに利用される。これらの第１の機能は、事実上全ての弁（またはバルブ）の動力の供給である。加えて、低温流体エネルギーによって、蒸気駆動通気ブロアー・モーターが予め始動され（prestart）、操作される。第３の機能は、運搬車のメンテナンスに必要とされ得る補助手段に動力を供給するための圧縮蒸気の取り出しである。
【００１１】
寒剤エネルギーの効率は、過剰な加圧蒸気を蒸気モーターを介して再利用するためのバルブ・ブリーダー（または吹き出し）回路を提供することによって増強される。次に、貯蔵タンクから蒸気モーターへ直接的に別の蒸気を供給することにより、効率が更に増強される。これは、システムの立上げの際に、蒸発コイルの低い圧力端部にて蒸気が生成されるまで遅れることなく、蒸気モーターが迅速に始動し、蒸発コイルに直ちに通気することを確保する。この遅れをなくすことは、システムの立上げにおける均一な蒸発をも確保し、よって、低温液体の不均一な蒸発による蒸発コイルの詰まりを防止する。
【００１２】
（好ましい実施態様の詳細な説明）
添付の図面は、本発明の好ましい実施態様の概略図を提供する。寒剤タンク・サブシステム１０は、隔離（または断熱）された貯蔵容器１２を含む。好ましい実施態様においては、貯蔵容器１２は、液体の二酸化炭素を約−５０°Ｆの温度にて貯蔵する。システムの総括効率は、貯蔵容器１２が隔離される程度によって大きく左右される。
【００１３】
サブシステムの操作の間、貯蔵容器１２は、第１の体積の液体二酸化炭素１４と、第２の体積の二酸化炭素蒸気１６とを含む。もちろん、貯蔵容器１２の充填により、第１の体積１４が増加し、第２の体積１６が減少する。同様に、システムの操作により、第１の体積１４が減少し、第２の体積１６が増加する。
【００１４】
貯蔵容器１２は、２つの蒸気アウトプット（または出力）および２つの液体アウトプットを有する。第１の蒸気アウトプット４０は、調節器３８および標準的な圧縮空気装置の取付け具（または継手）４０を介して、標準的な圧縮空気装置に動力を供給するのに適している。この様式においては、標準的な圧縮空気装置は、寒剤（または低温）システム運搬車を必要に応じて維持（maintain）するように使用され得る。蒸気ライン４６に在る蒸気アウトプットは、寒剤タンク・サブシステム１０の調節されていないアウトプットとして提供される。背圧調節器４２は、空間１６における蒸気圧力が設計限界値を超えると、蒸気を吹き出す。通常、この過剰蒸気は、大気中に放出される。本発明において、ライン４４は、この過剰蒸気を弁５６および５８の下流のシステムに供給する。これは、冷却ユニットがオフにされた場合、システムをわずかな正の圧力に維持する。正の圧力は、マフラー７６の開口した端部からシステム内に逆流して供給され得る塵（またはほこり）および水分を締め出して中に入れない。
【００１５】
背圧調節器９０は、ドライアイスの形成を防止するために、システムの圧力を二酸化炭素の三重点より大きく維持する。ＣＯ2の熱力学的特性は、システムのマイクロプロセッサ（図示せず）にプログラムされる。流体圧力センサ１９６および流体温度センサ１９４からの出力は、プログラムされたデータと比較されて、ＣＯ2流体がドライアイス領域にどの程度近いかが決定される。また、これは、ＣＯ2蒸気の過熱の程度を決定する。従ってマイクロプロセッサは、弁５４を幾らか開き、あるいは幾らか閉じさせ、よって、約１００°Ｆの望ましい過熱レベルに維持することによって応答する。これは、ＣＯ2蒸気の過熱状態を決定する好ましい方法である（過熱を決定するために流体の圧力および温度の両方を知る必要がある）が、このシステムは、圧力センサ１９６が無くても満足のいく性能を示すことができる。コイル６２、６４、およびライン７４内の流体圧力は、実質的に同じ圧力であり、この圧力は、温度センサ１９２の対応する飽和温度値出力についての飽和圧力を（プログラムしたデータから）探索（またはルックアップ）することによって決定される。従って、決定された圧力値は、圧力センサ１９６によって測定されるであろう実際の流体の圧力に合理的に近い。
【００１６】
主要な液体アウトプットライン３０は、閉止弁（または締切り弁もしくは遮断弁）３２、過剰圧力開放弁３４を通って送られ、液体ライン４８を介して寒剤タンク・サブシステムを出る。ライン１８は、貯蔵容器１２の隔離壁を介して加熱され、内部圧力形成手段（builder）として使用される。ライン１８は、貯蔵容器１２のクリーニングおよびメンテナンスのためのドレン・プラグ２０を含む。閉止弁５０、圧力調節器２２、圧力ゲージ２４、圧力開放弁２８、および閉止弁２６を介するライン１８は、貯蔵容器１２内の圧力を所望のレベルに維持するために用いられる。
【００１７】
主要な液体ライン４８によって供給される低温液体は、フィルター５２で濾過され、閉止弁５４を通って流れ、その後、冷却または加熱モードを選択するための二方弁５６および５８に流れる。加熱モードが選択される場合、上記で引用し、本明細書に組み込まれた同時継続出願に教示されるように、過熱のために、弁５６によって低温液体がプロパン・ヒーター６０に供給される。冷却モードが選択される場合、同じく上記で引用した出願にてより詳細に説明されるように、弁５８および６６が蒸発コイル６２および６４を通して低温液体を送る。
【００１８】
同じく上記で引用し、本出願人に譲渡された特許出願によれば、ライン７４は、蒸気モーター発動機（または発電機）６８に動力を供給するように、蒸発コイル６２および６４の低い圧力端部から蒸気を送り、その後、マフラー７６を介して大気に開放される。しかし、上述したように、蒸発コイル６２および６４からの蒸発は、システムの立上げの際に不均一になり易い。それは、モーター発動機６８が、回転を始めるのに十分な蒸気をまだ受け取っていないためである。従って、システムの立上げの間に、蒸発コイル６２および６４に通気は起こらない。
【００１９】
本発明の好ましい実施態様においては、二酸化炭素蒸気は、素早い通気を提供するように、システムの立上げ（スタートアップ）の際にライン４６および閉止弁７０を介し、ライン７２を介してモーター発動機６８に送られる。これは、システムの立上げの際に均一な蒸発を確保し、蒸発コイル６２および６４の詰まりを防止する。
【００２０】
更に効率を増強するために、ライン７８は、図示するように、弁６６からの蒸気のリークをモーター発動機６８に送る。
【００２１】
以上のように、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明してきたが、当業者は、添付の請求項の範囲内で更なる実施態様の構成および使用を容易に理解し得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  添付の図面は本発明の低温制御システムの概略ダイヤグラムであり、詳細な説明と組合せて見た場合、本発明の好ましい実施態様の顕著な特徴を説明するものであるが、添付の請求項の範囲を制限するものではない。