JP4162488B2

JP4162488B2 - ガス回収システム及び方法

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Publication number: JP4162488B2
Application number: JP2002547595A
Authority: JP
Inventors: エリックジェインズスコット
Original assignee: プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2021-11-09
Also published as: KR20030097794A; JP2004526052A; EP1347816A1; BR0115862A; WO2002045820A1; EP1347816A4; KR100854159B1; US6517791B1; CN1501832A; US7067087B2; US20030129114A1; CA2430812A1; AU2002226890A1

Description

本発明は、ガスの回収、更に詳しくは、冷間溶射成形法においてのヘリウムガスの回収に関する。

ヘリウムは、冷間射出成形（cold spray forming（ＣＳＦ））法のために選択されるガスである。しかし、ヘリウムの使用は、十分なヘリウム回収なしでは、費用が法外に嵩む。

一般に、ＣＳＦ粉末を製造中の加工品に向けて加速するには高い速度が必要である。ヘリウム中の５モル％の窒素で音速は８％低下する。窒素濃度が２０モル％へと高まれば、その際、音速は３３％低下する。二酸化炭素のようなより重い不純物が残部ヘリウムで２０モル％に達すると、その際、音速は４３％低下する。純粋ヘリウムで可能な高いガス速度は、特定のＣＳＦ用途にかかわらず、望ましい物理的特性である。

ＣＳＦは、この記載時点で商用されていない新規開発技術である。ＣＳＦは、溶射（thermal spraying（ＴＳ））と比較され得、主要な違いはノズルガス温度である。ＴＳは、加工品に被膜を形成するため、温熱と組み合わされた粒子速度を用いる。両方法の記述は、ＴＳに関連し、ＣＳＦで解決される問題を示すと共に、何故ヘリウムは以前使用されず、ＣＳＦに選択されるガスであるかを示す。

図１は、ＣＳＦ及びＴＳのための設備エンクロージャの概略を示す。一のＴＳ用途は、プラズマ溶射である。ノズル１４内部の電気アークにガスを通過させるとプラズマが生じる。そのため、ＴＳでは、ノズル１４は、高温を許容するため、水冷されるか又は耐火物を含まなければならない。ノズル１４の平均寿命は、通常、１００時間未満である。ガス及び粉末は、ノズル１４を通過し、溶射（スプレー）パターン１６を形成する。一般のノズルガスは、アルゴンと水素の混合物であり得る。溶射パターン１６において、水素は、燃焼し、粉末に追加の熱を加える。該粉末は、加工品１８に突き当たって加工品１８上に被膜を形成する前に、溶射パターン１６内で部分的に又は完全に溶解する。加工品１８が熱くなり過ぎないように、又は被膜が厚く塗布され過ぎないように注意しなければならない。被膜が熱くなり過ぎたり又は厚くなり過ぎると、該被膜は、冷却するとすぐに亀裂が入る。粉末粒径にも注意しなければならない。粒径が小さすぎると、蒸発による喪失が経済的に大きくなる。溶射パターン１６は、加工品１８にて粒子を加速するガスの速度及び濃度を用いる。溶射パターン１６内に存在する高温は、ガス濃度を低下させ、これは、粒子速度におけるガス速度の衝撃を最小化する。２００ｍ／ｓまでのＴＳ粒子速度が予測され得る。ヘリウムは、より高いガス速度を与え得るが、濃度は実質的に低下するであろう。

ＴＳは、別個の流体が加工品１８を冷却するために使用されることを要求し得る。該別個の流体は、液体二酸化炭素又は水であり得る。空気も、ガス入口２２を通ってエンクロージャ１２を通過される。大容量の空気が加工品１８上を通過し、被膜として付着しなかった余分な粉末を取り去る。空気及び粉末は、排出口２０を通ってエンクロージャ１２から排気される。もしヘリウムがノズル１４に使用されたなら、加工品１８の掃除に空気を使用することが、ヘリウムの回収及び精製（浄化）を困難で高価なものとする。

ＣＳＦは、周囲空気において粉末が加工品１８に対しノズル１４内で約１０００〜約１２００ｍ／ｓまでヘリウムにより加速され得るという点でＴＳと異なる。ノズル１４内のＣＳＦ温度は一般に約４００°Ｆ未満であり、揮発性合金化元素を含有する大きさ２０ミクロン未満の粒子を使用することを許容する。ヘリウムで可能な高速度は、加工品１８に突き当たる際、被膜内へと熔解するのに十分なエネルギーを粒子に与える。結果として生じた被膜は、加工品１８の基体を、これがＴＳ温度にさらされたなら生じ得るようには変化させない。ヘリウムはまた、入口２２に通され、加工品１８上を一掃し、余分な粉末を除去する。ヘリウム及び粉末は、エンクロージャ１２から排気口２０を通ってヘリウム回収及び精製設備へと排出される。ＣＳＦにおいて、ヘリウムは最終的に、二つの役割を果たす。一つは、それが被膜粉末を加速させ、運動エネルギーを与えること。二つ目は、それが、加工品の無関係粒子を浄化する、清浄な清掃ガスとして機能することである。

ＣＳＦのための既知のヘリウム回収システムは存在しないと考えられる。ＣＳＦのためのヘリウム回収システムの存在は、現在のＣＳＦ法が実験規模であり、少量のヘリウムを使用するので、驚きではない。

米国特許第５，３７７，４９１号は、冷却管から冷却ガスを除去し、粒子及び汚染物質を除去し、次いで、冷却ガスを光ファイバー冷却管へと戻す、真空ポンプ／圧縮機を用いた、光ファイバー冷却管のための冷却ガス回収法を開示する。圧力スイング吸着、乾燥機及び膜（メンブレン）のような精製設備は、１〜５０モル％の範囲の最大量の酸素、及び０〜１５０psigの冷却ガスに必要な冷却管による水及び酸素の除去に関して論じられる。

米国特許第４，８４５，３３４号は、プラズマ炉ガス回収システムを開示し、該システムにおいて、ガスは、高温（〜７００℃）及び低圧（＜２psig）で炉を出る。該排出ガスは、冷却され、次に、粒子除去装置に引き継がれる。無粒子ガスは次に圧縮され、再度濾過され、次いで乾燥される。該乾燥圧縮ヘリウムは、次いで、オイル浸けねじ切り盤を介し、ガス流を用いた圧力で、かつ１５０SCFM及び１００psigの圧力で、炉へと戻され再循環される。

米国特許第５，１５８，６２５号は、金属硬化（焼き入れ）室からヘリウムを除去し、該ヘリウムを精製し、かつ該ヘリウムを圧縮するための方法を開示する。該焼き入れ室は、２．５絶対バールにおけるヘリウム（８７５SCFのヘリウム）で、１０Ｍ³と記載された。ヘリウム及び不純物は、真空ポンプを通って硬化室から回収され得る。真空ポンプの下流で、不純物を加えたヘリウムは圧縮され、一の受容部内に貯蔵されるであろう。一度、硬化炉からの全部の所望のヘリウムが移動されると、不純物を伴うヘリウムは、膜、乾燥機、ＰＳＡ又は水素の触媒による酸化に通され、プロセスから酸素及び水が除去される。浄化されたヘリウムは、次いで、再度圧縮され、次の硬化サイクルが始まるまで、別の受容部内の圧力で貯蔵される。上記プロセスは、焼き入れ室内でより高い大気圧を使用し、ヘリウム濃度を高め、従って、熱伝達能力を改善する。

米国特許第５，３７７，４９１号明細書米国特許第４，８４５，３３４号明細書米国特許第５，１５８，６２５号明細書

先行技術は、精製設備の戦略的配置を含む三つの連続的なループから成る回収及び精製システムを教示又は提案していない。更に、各ループは、それ自体の別個の機能を有する。精製及び回収に加えて、本発明は、必須の音速を達成するため、ヘリウムを加圧することができる。

従って、本発明の目的は、受け入れることができる、ＣＳＦノズルにおいてのヘリウム純度（＞８０モル％）、容量及び圧力を与えることができ、また製造中の加工品を横切るクレンジングスイープ（洗浄掃除）のための費用効率が高いヘリウム回収システムを提供することである。

この発明の別の目的は、酸素、窒素、水、二酸化炭素及び微粒子といった汚染物質をヘリウムから除去するヘリウム回収システムを提供することにある。

この発明は、ガスを回収すると共に精製（浄化）するための三段階方法に向けられる。工程は、ａ）ガスを室から粒子除去装置に導入し、無粒子ガスを形成し、かつ、無粒子ガスの第１部分を室へと再循環する工程と、ｂ）無粒子ガスの第２部分を選択的ガス精製膜へ通す前に第１圧縮機へと通し、精製ガス及び排気ガスを形成し、かつ、精製ガスを無粒子ガスの第１部分と混合して室へ通す工程と、ｃ）無粒子ガスの第３部分を液体分離装置及び受容部へと通し、無液体ガスを形成し、かつ、無液体ガスを室へと再循環する工程とを含む。

別の実施形態において、この発明は、ガスを回収及び精製するための三段階システムに向けられる。このシステムは、ａ）ガスを室から粒子除去装置へと導入し、無粒子ガスを形成し、かつ、無粒子ガスの一部を室へと再循環する第１段階と、ｂ）無粒子ガスの第２部分を選択的ガス精製膜の前に第１圧縮機へと通し、精製ガス及び排気ガスを形成し、かつ、精製ガスを無粒子ガスの第１部分と混合し、室へと通す第２段階と、ｃ）無粒子ガスの第３部分を液体分離装置及び受容部へと通し、無液体ガスを形成し、かつ、無液体ガスを室へと再循環する第３段階とを含む。

第２段階は、無粒子ガスの第２部分を第１圧縮機へ通す前に、無粒子ガスの第２部分にヘリウムを付加・混合する工程を含み得る。第１段階は、ガス流の再循環のために再循環ユニットを備え得る。第２段階は、無粒子ガスの第２部分の純度を測定するガス分析器を備え得る。選択的ガス精製膜は、ヘリウムから選択される膜から成り得る。第３段階は、第２圧縮機、冷却器及び液体分離装置を備え得る。回収ユニット及び吸着ユニットも付加され得る。

ＣＳＦヘリウム回収システムのための容積及び圧力要求を用いてヘリウムを再利用及び精製することを開示する開示物は先行技術には無かった。ＣＳＦに対する流量（流速）は、当該技術において知られているものとは実質的に異なる。本発明は、連続的に作動する三つの分離したループを有する。各ループは、異なる機能を有する。第１に、本発明は、ループＡにおいて送風機を使用し、微粒子の移動を通じてＣＳＦ室からヘリウムを回収し、またＣＳＦ室に戻し、クレンジングスイープ（洗浄掃除）を与える（図２）。ループＡにおける流れは、微粒子を室から移動させなければならない。ループＡにおける流量は、好ましくは、１０００SCFM（２８．３２ｍ ³ ／分）か又はそれを上回る。ループＡにおけるガス循環の一部は、移動され、ループＢ及びループＣを与える。本発明は、ループＡからガスを移動させる圧縮機を使用する。移動されるガスの量は、ノズルの数及び純度要求に依存する。もしＣＳＦ室が、少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％の純度を有するヘリウムを要求する一のノズルを含むなら、その際、ループＢ及びループＣにおける流れは、それぞれほぼ８０SCFM（２．２７ｍ ³ ／分）及び１２５SCFM（４．２５ｍ ³ ／分）である。ループＣは、圧力を高め、ノズルへのガス流を制御する圧縮機を使用する。

当業者は、ノズルを提供すること、及びループＡにおける単一の圧縮機からのスイープ流（掃引流）を浄化することを考慮できる。圧縮機を持つことはループＣを無くすであろう。しかし、この例における低圧クレンジングスイープ流は、ノズル流のほぼ８倍である。ノズル圧力は、クレンジングスイープ圧力の少なくとも２０倍又はそれを上回る。そのため、資本経費及び運転費用は、ループＡ及びＣにおいて上述のように組み合わされた送風機及び圧縮機に対するそれぞれの費用の数倍であろう。

本発明は、ヘリウムの望ましい性質を維持し、被膜又は基体を害するであろう不純物を除去するため、精製（浄化）を行わなければならない。

本発明は、不純物を除去するため、ＰＳＡ、ＴＳＡ、膜（メンブレン）、触媒による酸化及び極低温分離をも使用することができる。しかし、ヘリウムにおけるどのような不純物でも、プロセス制限原因物質になり得る。そのため、用途によっては、精製システムは、窒素、酸素、水、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、及びことによると軽い炭化水素を除去しなければならない。不純物の大部分は、部品（加工品）がＣＳＦ室へ入ったり出たりする際に発生する。いくつかのＣＳＦの用途では、ＣＳＦ室に配置されるより大きな部品を一度に一つずつ処理する。該部品がＣＳＦ室に置かれると、ヘリウムは逃げ、空気は該室内に入る。同じことは、部品がＣＳＦ室から取り去られる際に生じる。部品がエンクロージャに置かれる前及び後の室の排気は、ヘリウム喪失の量、及び該エンクロージャに入る空気の量を最小限にする。エンクロージャの排気はヘリウム回収を改善するけれども、及び真空可能設備に必要な周期延長及び資金は、労力を正当化しないかもしれない。

より大きい分子量の不純物は、ヘリウムの音速を著しく低下させる。より重いガスよりも早い音速は、ヘリウムを冷間射出成形のために選択されるガスにするヘリウムのいくつかのユニークな物理的特性の一つである。典型的な商業用途では、約８５％以上、好ましくは約９０％以上、最も好ましくは約９５％以上のヘリウム純度を要求すると予想される。約９０％（ループＣにおける流れに基づく）のヘリウム回収が期待される。

表２は、異なるガス仕様に適合する異なる精製技術を示す。該ガス仕様は、プロセス条件及びコーティングプロセスに使用される材料に依存する。例えば、項目＃１、１０及び１３が論じられる。項目＃１は、設備がほんの少しの酸素が当該プロセスへと漏出することを許容するが、高純度のガスを必要とする当該プロセスを記述する。酸化銅は、低ＰＰＭＶレベルまで効果的に酸素を除去する。項目＃１０のプロセスは、互いに離れて配置された二つの異なる精製技術が最も経済的な精製戦略を与えるプロセスを示す。膜は、ループＢにおいて窒素及び酸素を除去するのに対し、ＴＳＡは、ループＤにおいて水を除去する。

項目＃１３において、ガス仕様は２％未満の空気であり、１０％の空気は、部品がＣＳＦ室に配置された際、ループＡに入ることが許容された。ＣＳＦ法は、ループＡ及びループＢで始まるが、ループＣは、ガス仕様が酸素分析装置６６によって測定されるように達するまで始動しない。酸素分析装置６６が酸素の許容可能レベルを発信したら、ループＣは始動し、ループＢは、ヘリウム純度を高め続ける。

図２は、本発明のシステム、従って本方法の概略を与える。ＣＳＦ法は、ＣＳＦ室３０内の部品に皮膜を適用する工程を含む。該室形状は、部分的に寸法及び幾何学形態に依存する。この発明の実施形態において、部品はＣＳＦ室内に一度に一つずつ装填され、一のノズルが該部品をコートするのに使用される。この発明の実施形態において、エンクロージャの開口は、被覆された部品を取り去り、約８立方フィート（ＣＦ）（０．２２６ｍ ³ ）のヘリウムを放出し、８ＣＦ（０．２２６ｍ ³ ）の空気が該エンクロージャに入ることを許容する。更に、ループＡは、約８０ＣＦ（２．２６４ｍ ³ ）のガスを含む。始動時において、送風機４２はＣＳＦ室３０を誘導し、ダクト３２、弁３４、粒状移動３８及びダクト３６及び４０を通じてガスを吸引する。送風機４２は、１５psia（１０３４２１Ｐａ）よりわずかに高くダクト４４へと排気する。ダクト４４内の流れの一部はダクト４６に入り、一方、残部は、ダクト４６の入口を通ってダクト５６の排気部へと通過し続ける。ダクト５６からの精製されたヘリウムは、ダクト４４に入り、ＣＳＦ室３０へと続く。ループＡからのヘリウムは、加工品を洗浄掃除するために使用される。

ガス流入ダクト４６は、圧縮機４８の吸気を供給する。圧縮機４８は、ほぼ１８０psig（１２４１０５６Ｐａ）にてダクト５０へと排気する。ダクト５０におけるガスの一部は、ダクト６２に入り、調整器６４を通って酸素分析装置６６へと通過する。酸素分析装置６６は、ガスの酸素含有率が仕様を超えているならば、警報を鳴らす。ガスが仕様を超えるならば、オペレータ又はソフトウェアは、コーティング工程が始動すべきか又は継続すべきか（該コーティング工程が既に始動している場合）を決定する。コーティング工程が始動しない場合、設備の最も経済的な操作は、ガスが仕様内になるまでループＣを開始しないことである。しかし、代替設備では、精製がループＣ又はループＤで起こり、次いで圧縮機の操作がループＣで起こる構成が必要とされる。

ダクト６２を通過後のダクト５０における残部は、ダクト５２及びダクト６８へと続く。ダクト５２は、ループＢへの入口である。ガスはダクト５２から膜５４へと通過する。濃縮（残留）部は、背圧調整器５８を通って排気口６０へと膜を去る。浄化されたヘリウムは透過部として（低圧側）膜を去り、ダクト５６を通って上述したようにダクト４４に入る。表３は、ヘリウムにおける１０％乾燥空気が膜に供給される場合の結果を示す。ダクト５６に入る浸透流は、９７.５％の純粋ヘリウムを有する。ダクト５６からのガスは、ダクト４４内のガスと混合し、不純物濃度が低下する。

表４は、膜への供給の純度が高まるにつれ、ダクト５６に入るガスも純度が高まることを示す。加えて、供給ヘリウム純度が高まるにつれ、濃縮流量は低下する。濃縮流量の減少は、ヘリウム回収を改善する。

ダクト６８は、ループＣを始動する。ガスは、約１００psig（６８９４７６Ｐａ）〜約２７０psig（１８６１５８４Ｐａ）、好ましくは約１５５psig（１０６８６８７Ｐａ）〜約１９５psig（１３４４４７８Ｐａ）、最も好ましくは約１７５psig（１２０６５８３Ｐａ）でループＣに入り、圧縮機７０により、用途に応じて２７０psig（１８６１５８４Ｐａ）〜約１１３０psig（７７９１０７６Ｐａ）、好ましくは約３００psig（２０６８４２７Ｐａ）〜約１１００psig（７５８４２３３Ｐａ）まで更に圧縮される。より高い圧力は、ＣＳＦ室３０内のノズルでのより高速に対処する。高圧ガスは、冷却器７２及び水分離器７４を通過し、どのような凝縮水をも除去する。水分離器は、水がガス温度を同一に保つより高い圧力で最初に凝縮するので、圧縮機の後に配置される。追加的な水の除去のため、水分離器は、ガス温度を低下させる冷却機と共に増やされ得る。ダクト７６は、ガスを受容部７８へと送り、これは、振動板（ダイヤフラム）又は圧縮機の往復運動から生じ得る、ガス流におけるいかなる振動をも減衰させるのに十分大きい。ガスは受容部７８からダクト８０へと、また弁８２を通って流れ、該弁は、オペレータがＣＳＦ室３０内の部品の被覆を開始する準備ができた際に開放する。ガスは調整器８６を通ってダクト８４へと流れる。調整器８６は、ダクト８８に入る圧力が望ましいノズル圧力であることを保証する。ここからガスは、加工品の被覆を支援するため、ＣＳＦ室に入る。ヘリウムガスは、粉末を拾い上げて、その速度を上げ、被覆に必要な運動エネルギーを与える。表２で論じられるように、ガス仕様は用途に依存する。

ヘリウム構成は、ヘリウム貯蔵部９０からダクト９２及び弁９６を通ってダクト４６へと達する。弁９６は、圧力表示器９４で測定される圧力が設定点以下に下がると開放する。

この発明はまた、ダクトに膜を配置すること、及び浸透部を圧縮機２０の吸引に供給することを意図する。ダクト６８内に膜を置くことは、不純物が連続的にＣＳＦ室３０からダクト３２に入るならば望ましい。コンベヤーベルト又はいくつかの他の機構によるＣＳＦ室３０への部品の連続供給は、不純物がダクト３２に連続的に入る場合の一例であろう。

ガス仕様がヘリウム中の不純物が２％より著しく下がると、圧力スイング吸着又は極低温吸着ユニットは、随意的に必要とされ得る。ダクト９８は、ダクト６８からガスの一部を得、これを圧力スイング吸着ユニット１００へ通す。純粋ヘリウムは、次に、ダクト１０２に入り、ダクト６８内の不純ガスと混合する。ダクト６８及びダクト１０２からのガスの混合物は、ガス仕様に適合するであろう。調整器１０４は、ガスを圧力スイング吸着ユニット１００へと押しやるため、ダクト６８において必要な圧力低下を作り出すであろう。ガス純度仕様のレベルが高まるにつれ、ループＤを通過するガスの割合も高まる。２ppm未満の仕様では、圧力スイング吸着ユニット又は極低温吸着ユニットは、ダクト６８に配置されるであろう。

ＣＳＦ室３０が、部品が被覆工程のために準備される前に、ヘリウムを回収して空気不純物を除去するために排気を行う場合、ループＢが除去され得、ループＤが高圧ヘリウム用途のために残り得る。ＣＳＦ室３０が排気され、ガス仕様が膜によって維持可能ならば、ループＢが残るであろう。

ＣＳＦ室３０が排気を用い、酸素が低レベルに保たれなければならないなら、酸化銅ゲッターが酸素を制御し得る。膜は、他の不純物を許容可能なレベルに維持するであろう。同様に、酸素又は他の化学的内容物は、皮膜との反応を制御するように、あるレベルに制御されなければならないなら、ゲッター又は触媒酸化が使用され得る。一例は、金属を保護する、アルミニウム被膜上のわずかな酸化層であろう。そのようなシステムは、酸素のいくらかの部分又は全部を反応させるため、水素及び触媒を使用し得る。水素は、あるレベルまでシステムに維持されるか、又は、水素は、特定レベルの酸素にて該システムに導入されるであろう。水素酸素反応からの水は分離器７４において除去されるであろう。

上述の回収システムにおける流量は、ＣＳＦ室内の一つのノズルだと仮定した。しかしながら、特定の用途は、一の室内に、各々約１００SCFM（２．８３ｍ ³ ／分）のヘリウムを要するいくつかのノズルを有し得る。複数ノズル用途では、流れは、上記したものを超えて著しく増加する。

本発明の特定の特徴は、各特徴が本発明に従って他の特徴と組み合わされ得るので、単に便宜のための一又は複数の図面に示される。別の実施形態が当業者には理解され、これらは、請求の範囲内に含まれることが企図される。

この発明に従うＣＳＦ法の概略図である。この発明に従うＣＳＦ法に使用するガスの回収の概略図である。

符号の説明

３０ＣＳＦ室
４２送風機
４８圧縮機
５４膜
５８背圧調整器
６０排気口
６８酸素分析装置
７８受容部
８６調整器
９０ヘリウム貯蔵部

Claims

ヘリウム含有ガスを回収及び精製するための三段階方法であって、
ａ）室から粒子除去装置へとヘリウム含有ガスを導入して無粒子ヘリウム含有ガスを形成し、かつ、該無粒子ヘリウム含有ガスの第１部分を、冷間射出成形（ＣＳＦ）法におけるクレンジングスイープとして使用するため前記室へと再循環させる工程と、
ｂ）選択的ガス精製膜へ通す前に、無粒子ヘリウム含有ガスの第２部分を第１圧縮機へ通して精製ヘリウム含有ガス及び排気ガスを形成し、かつ、該精製ヘリウム含有ガスを前記室へと再循環された無粒子ヘリウム含有ガスの第１部分と混合させる工程と、
ｃ）無粒子ヘリウム含有ガスの第３部分を液体分離装置及び受容部へと通して無液体ヘリウム含有ガスを形成し、かつ、該無液体ヘリウム含有ガスを、前記冷間射出成形法における少なくとも一つのノズルに対するガスとして使用するため前記室へと再循環させる工程とを含むガス回収方法。
前記無粒子ヘリウム含有ガスの第２部分を第１圧縮機へと通す前に、該無粒子ヘリウム含有ガスの第２部分にヘリウムを加えて混合させる工程を更に含む請求項１のガス回収方法。
ガス純度を測定するため、無粒子ヘリウム含有ガスの圧縮された第２部分の一部をガス分析器へと通す工程を含む請求項１のガス回収方法。
選択的ガス精製膜は、ヘリウムを選択する膜から成る請求項１のガス回収方法。
ヘリウム含有ガスを回収及び精製するための三段階システムであって、
ａ）室から粒子除去装置へとヘリウム含有ガスを導入して無粒子ヘリウム含有ガスを形成し、かつ、該無粒子ヘリウム含有ガスの第１部分を、冷間射出成形（ＣＳＦ）法におけるクレンジングスイープとして使用するため前記室へと再循環させる第１段階と、
ｂ）選択的ガス精製膜に通す前に、無粒子ヘリウム含有ガスの第２部分を第１圧縮機へ通して精製ヘリウム含有ガス及び排気ガスを形成し、かつ、該精製ヘリウム含有ガスを前記室へと再循環された無粒子ヘリウム含有ガスの第１部分と混合させる第２段階と、
ｃ）無粒子ヘリウム含有ガスの第３部分を液体分離装置及び受容部へと通して無液体ヘリウム含有ガスを形成し、かつ、該無液体ヘリウム含有ガスを、前記冷間射出成形法における少なくとも一つのノズルに対するガスとして使用するため前記室へと再循環させる第３段階とを備えるガス回収システム。
前記第２段階は、無粒子ヘリウム含有ガスの第２部分を第１圧縮機へと通す前に、該無粒子ヘリウム含有ガスの第２部分にヘリウムを加えて混合させることを含む請求項５のガス回収システム。
前記第２段階は、無粒子ヘリウム含有ガスの第２部分の純度を測定するガス分析器を含む請求項５のガス回収システム。
無粒子ヘリウム含有ガスの第３部分を液体分離装置に通す前に、酸素と反応させるため、該無粒子ヘリウム含有ガスの第３部分に水素を導入する工程を更に含む請求項１のガス回収方法。
前記第３段階は、第２圧縮機、冷却器及び液体分離装置を備える請求項５のガス回収システム。