JP2014231890A - 低温液化ガス充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】親容器から子容器に液体酸素を移充填する場合のように、低温液化ガスを移充填する際の移充填の完了を確実に知ることができる機能を備えた低温液化ガス充填装置を提供する。【解決手段】低温液化ガス充填装置は、親容器（第１低温液化ガス容器）１１内の液体酸素を子容器（第２低温液化ガス容器）２１内に移充填する際に、子容器２１から外部に放出される流体の温度を温度センサ３６で測定し、測定した温度があらかじめ設定された温度に到達したとき、あるいは、測定した温度に基づいて算出した温度勾配が、あらかじめ設定された温度勾配になったときに移充填完了通知を行う通知部を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、低温液化ガス充填装置に関し、特に、在宅酸素療法用液体酸素気化式供給装置における親容器から子容器に液体酸素を移充填する際に用いられる低温液化ガス充填装置に関する。

在宅酸素療法用液体酸素気化式供給装置は、室内に設置される親容器と、携帯型の子容器とを備えており、子容器を使用する際には、親容器から液体酸素を移充填している。親容器から子容器への液体酸素の移充填は、親容器と子容器とにそれぞれ設けられているに移充填用連結部を利用者が連結することにより行われており、移充填用連結部に設けられているガス放出部からのガス噴出音の変化や、ガス放出部から放出されるガスが液体酸素に変わったことを、利用者が耳や目で確認して移充填の完了を判断するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

特表２０１０−５２５２６０号公報

しかし、使用者が耳や目で移充填の完了を判断する場合、使用者の状況によっては、規定量まで完全に移充填したか否かを正確に判断することが困難であり、子容器内の液体酸素量が規定量より少ないまま使用してしまい、子容器の使用時間が短くなってしまったり、子容器内の液体酸素が規定量以上になってガス放出部から液体酸素が噴出し、液体酸素が無駄に放出されてしまったりしていた。

そこで本発明は、親容器から子容器に液体酸素を移充填する場合のように、低温液化ガスを移充填する際の移充填の完了を確実に知ることができる機能を備えた低温液化ガス充填装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の低温液化ガス充填装置は、第１の構成として、第１低温液化ガス容器内の低温液化ガスを第２低温液化ガス容器内に移充填するための低温液化ガス充填装置において、前記第１低温液化ガス容器から前記第２低温液化ガス容器に前記低温液化ガスを移充填しているときに、前記第２低温液化ガス容器内のガスを外部に放出する経路に、該経路の温度を測定する温度測定手段を設けるとともに、該温度測定手段が測定した温度があらかじめ設定された温度に到達したときに移充填完了通知を行う通知部を設けたことを特徴としている。

また、本発明の低温液化ガス充填装置は、第２の構成として、第１低温液化ガス容器内の低温液化ガスを第２低温液化ガス容器内に移充填するための低温液化ガス充填装置において、前記第１低温液化ガス容器から前記第２低温液化ガス容器に前記低温液化ガスを移充填しているときに、前記第２低温液化ガス容器内のガスを外部に放出する経路に、該経路の温度を測定する温度測定手段を設けるとともに、該温度測定手段が測定した温度があらかじめ設定された温度勾配になったとき移充填完了通知を行う通知部を設けたことを特徴としている。

さらに、本発明の低温液化ガス充填装置は、第３の構成として、第１低温液化ガス容器内の低温液化ガスを第２低温液化ガス容器内に移充填するための低温液化ガス充填装置において、前記第１低温液化ガス容器から前記第２低温液化ガス容器に前記低温液化ガスを移充填しているときに、前記第２低温液化ガス容器内のガスを外部に放出する経路に、該経路の温度を測定する温度測定手段を設けるとともに、該温度測定手段が測定した温度があらかじめ設定された温度に到達し、該温度をあらかじめ設定された時間継続したときに移充填完了通知を行う通知部を設けたことを特徴としている。

加えて、本発明の低温液化ガス充填装置は、前記第１の構成乃至第３の構成において、前記第１低温液化ガス容器と前記第２低温液化ガス容器とが移充填用連結部を介して連結されること、前記移充填用連結部が前記第１低温液化ガス容器に固着され、前記前記第２低温液化ガス容器が前記移充填用連結部に着脱可能に連結されること、前記温度測定手段及び前記通知部が前記移充填用連結部に設けられていること、前記移充填用連結部が、前記第１低温液化ガス容器内の低温液化ガスを前記第２低温液化ガス容器内に導入する導入部と、低温液化ガス導入中の前記第２低温液化ガス容器内のガスを外部に放出するガス放出部とを備え、前記温度測定手段が前記ガス放出部を流れる流体の温度を測定可能に設けられ、前記通知部が前記第１低温液化ガス容器、前記第２低温液化ガス容器及び前記移充填用連結部のいずれかに設けられていることを特徴としている。

さらに、本発明の低温液化ガス充填装置は、前記第１の構成乃至第３の構成において、前記温度測定手段及び前記通知部が前記第１低温液化ガス容器、あるいは、前記第２低温液化ガス容器に設けられていることを特徴としている。

また、本発明の低温液化ガス充填装置は、前記通知部が前記温度測定手段で測定した温度が、あらかじめ設定された時間を経過しても、あらかじめ設定された温度に到達しなかったときに、移充填の異常状態を通知する異常通知部を備えていること、さらに、前記通知部は、前記温度測定手段で測定した温度に基づいて算出した温度勾配が、あらかじめ設定された温度勾配で温度が低下しているときに、移充填中であることを通知する移充填中通知部を備えていることを特徴としている。

本発明の低温液化ガス充填装置によれば、温度測定手段で測定した温度があらかじめ設定された温度に到達したときや、あらかじめ設定された温度勾配になったときに移充填の完了を通知部にて使用者に通知するので、使用者は、移充填が完了したことを確実に知ることができる。また、温度が変化しなかったときには、通知部から異常を通知することにより，何らかの異常が発生して移充填が行われていないことを知ることができる。さらに、移充填中の通知を行うことにより、移充填が正常に進行していることを知ることができる。

本発明の低温液化ガス充填装置の一形態例を示す説明図である。 通知部の一例を示す説明図である。 液体酸素移充填中の温度変化の一例を示す図である。

図１に示すように、本形態例に示す低温液化ガス充填装置は、在宅酸素療法用液体酸素気化式供給装置における親容器（第１低温液化ガス容器）１１内の液体酸素を子容器（第２低温液化ガス容器）２１内に移充填する際に、親容器１１と子容器２１との間に配置される移充填用連結部３１を備えるものであって、移充填時に、親容器１１と子容器２１とを連結するとともに、親容器１１から子容器２１に液体酸素を移充填する機能と、子容器２１内からガスを排出する機能とを有している。

親容器１１は、室内に設置される比較的大型の断熱容器であって、液体酸素を蒸発させて酸素ガスとする蒸発器１２と、該蒸発器１２で蒸発した酸素ガスを供給する酸素ガス供給弁１３と、親容器１１内の圧力を保つための保圧弁１４と、親容器１１内の圧力が異常に上昇したときに親容器１１内からガスを放出する安全弁１５と、前記移充填用連結部３１に連結される親側移充填経路１６と、該親側移充填経路１６に設けられた移充填弁１７と、親容器１１内に液体酸素を充填する際に使用する充填弁１８と、親容器１１内の圧力を表示する圧力計１９とを備えている。

子容器２１は、外出時に携行可能な大きさ、重量を有する断熱容器であって、親容器１１と同様に、液体酸素を蒸発させて酸素ガスとする蒸発器２２と、該蒸発器２２で蒸発した酸素ガスを供給する酸素ガス供給弁２３と、子容器２１内の圧力を保つための保圧弁２４と、子容器２１内の圧力が異常に上昇したときに子容器２１内からガスを放出する安全弁２５と、前記充填用連結部３１に連結される子側移充填経路２６と、該子側移充填経路２６に設けられた移充填弁２７と、移充填時に子容器２１内からガスを排出するためのガス排出経路２８と、該ガス排出経路２８に設けられたガス排出弁２９とを備えている。

移充填用連結部３１は、親容器１１の親側移充填経路１６と子容器２１の子側移充填経路２６とを接続する移充填接続経路３２と、該移充填接続経路３２に設けられた移充填弁３３と、子容器２１のガス排出経路２８に接続されるガス放出経路３４と、該ガス放出経路３４に設けられたガス放出弁３５と、ガス放出経路３４を流れる流体の温度を測定するための温度測定手段である温度センサ３６とを備えている。

通常は、親容器１１の親側移充填経路１６と移充填用連結部３１の移充填接続経路３２とを親側連結固定部４１で連結固定して親容器１１と移充填用連結部３１とを一体化した状態とし、子容器２１の子側移充填経路２６及びガス排出経路２８と移充填用連結部３１の移充填接続経路３２及びガス放出経路３４とを着脱可能な状態として使用される。このとき、親容器１１の酸素ガス供給弁１３及び充填弁１８は閉弁状態、移充填弁１７は開弁状態に設定されている。

子容器２１の子側移充填経路２６に設けられた移充填弁２７と移充填用連結部３１の移充填接続経路３２に設けられた移充填弁３３には、両経路２６，３２を移充填側連結部４２で連結したときに自動的に開弁し、連結を解除したときに自動的に閉弁するセルフシール式のカップリングが用いられ、同様に、子容器２１のガス排出経路２８に設けられたガス排出弁２９と移充填用連結部３１のガス放出経路３４に設けられたガス放出弁３５にも、両経路２８，３４をガス排出側連結部４３で連結したときに自動的に開弁し、連結を解除したときに自動的に閉弁するセルフシール式のカップリングが用いられている。

図２に示すように、前記ガス放出経路３４に設けられた温度センサ３６には、該温度センサ３６で測定した温度に基づいて各種通知を行う通知部５１が設けられている。この通知部５１は、市販の乾電池５２を電源として作動する制御手段５３と、該制御手段５３を作動させるスイッチ５４と、温度センサ３６の測定温度に基づいて制御手段５３で判定した結果に応じて点灯又は点滅する３個のランプ５５，５６，５７とを備えている。

前記スイッチ５４は、親容器１１内の液体酸素を子容器２１内に移充填する際に、子容器２１と移充填用連結部３１とを各連結部４２，４３で連結したときに、連結部４２，４３の連結状態を検出して自動的にＯＮとなり、制御手段５３を作動させて温度センサ３６からの温度信号の取り込みやタイマのカウント開始を含む各種演算処理を開始し、連結部４２，４３の連結状態を解除したときに自動的にＯＦＦとなるように設定されている。

前記第１のランプ５５は、前記温度センサ３６で測定した温度があらかじめ設定された温度に到達したとき、又は、前記温度センサ３６で測定した温度に基づいて算出した温度勾配があらかじめ設定された温度勾配になったときに点灯し、移充填完了通知を行う移充填完了通知ランプとして用いられている。第２のランプ５６は、前記温度センサ３６で測定した温度があらかじめ設定された時間を経過しても、あらかじめ設定された温度に到達しなかったときに、移充填の異常状態を通知する異常通知部となる異常通知ランプとして用いられている。また、第３のランプ５７は、前記温度センサ３６で測定した温度に基づいて算出した温度勾配があらかじめ設定された温度勾配で温度が低下しているときに、移充填中であることを通知する移充填中通知部となる移充填中通知ランプとして用いられている。

図３は、親容器１１内の液体酸素を子容器２１内に移充填しているときのガス放出経路３４を流れる流体の温度変化を示すもので、連結部４２，４３を連結すると、移充填弁２７，３３、ガス排出弁２９及びガス放出弁３５が開弁状態となり、親容器１１と子容器２１との圧力差により、親容器１１内の液体酸素が、親側移充填経路１６、移充填接続経路３２及び子側移充填経路２６を通って子容器２１内に導入される。同時に、スイッチ５４がＯＮとなり、温度センサ３６で測定した温度が制御手段５３に取り込まれる。

移充填開始直後は、各経路１６，３２，２６が室温状態のため、親容器１１内から流出した液体酸素は、これらの経路を冷却しながら流れ、蒸発して酸素ガスとなり、子容器２１内に流入する。したがって、子容器２１からガス排出経路２８及びガス放出経路３４を通って外部に放出される流体は酸素ガスであり、温度は室温付近となっている。各経路１６，３２，２６の冷却が終了し、子容器２１内に液体酸素が流入すると、液体酸素は、子容器２１内を冷却して一部が蒸発しながら残部が液体状態で子容器２１内に蓄積されていく。このとき、ガス放出経路３４内を流れる流体は、子容器２１内で蒸発した酸素ガスであり、子容器２１内の冷却の進行に伴って次第に温度が低下していく。子容器２１内を冷却しながら液体酸素が蓄積される段階でガス放出経路３４を流れる流体の温度は、図３に第１段階Ａで示すように、子容器２１の容積や液体酸素の流量などの条件に応じて一定の温度勾配で温度が低下する状態になる。

したがって、温度センサ３６で測定した温度に基づいて制御手段５３で算出した温度勾配があらかじめ設定された温度勾配で温度が低下しているときに、前記移充填中通知ランプである第３のランプ５７を点灯させることにより、液体酸素の移充填が正常に進行していることを通知できる。一方、あらかじめ設定された時間を経過しても、温度センサ３６で測定した温度があらかじめ設定された温度に低下しない場合は、異常通知ランプである第２のランプ５６を点灯させることにより、異常状態、例えば、親容器１１内の液体酸素量の不足などの異常状態が発生していることを通知できる。

そして、子容器２１内の液体酸素の液面が上昇してガス排出経路２８に流入した液体酸素は、ガス排出経路２８を冷却して一部が蒸発しながらガス放出経路３４に向かって流れる。このとき、子容器２１の内径に比べて口径の小さいガス排出経路２８が液体酸素によって急速に冷却されるため、ガス放出経路３４を流れる流体の温度は、図３に第２段階Ｂで示すように、前記第１段階Ａの温度低下状態に比べて急激に温度が低下する状態になる。さらに、ガス排出経路２８が冷却されてガス放出経路３４に液体酸素が流入すると、ガス放出経路３４を流れる流体が酸素ガスから液体酸素に変化し、ガス放出経路３４を流れる流体の温度は液体酸素の温度となるので、図３に第３段階Ｃで示すように、一定の温度となる。

したがって、温度センサ３６が測定した温度が、第１段階Ａから第２段階Ｂに進行する際の温度、例えば−１２０℃に到達した時点で移充填完了と判定したり、温度センサ３６が測定した温度に基づいて算出した温度勾配が、第１段階Ａの温度勾配から第２段階Ｂの温度勾配に変化した時点で移充填完了と判定したり、温度センサ３６が測定した温度が第３段階Ｃの一定の温度、例えば−１５０℃に到達した時点で移充填完了と判定したりすることができる。このようにして移充填完了と判定したときに、移充填完了通知ランプである第１のランプ５５を点灯させることにより、親容器１１内から子容器２１内への液体酸素の移充填が完了したことを通知できる。このとき、あらかじめ設定された温度に到達した時点で移充填完了と判定してもよいが、あらかじめ設定された温度に到達した後、この温度があらかじめ設定された時間継続されたときに移充填完了と判定することにより、測定誤差などによる誤判定を回避することができる。

本形態例に示す通知部５１は、移充填完了通知を行う第１のランプ５５と、移充填の異常状態を通知する第２のランプ５６と、移充填中であることを通知する第３のランプ５７とを設けているので、親容器１１内から子容器２１内に液体酸素を移充填する際に、各ランプ５５，５６，５７の点灯状態を確認することにより、子容器２１への液体酸素の移充填を確実にかつ効率よく行うことができる。すなわち、第３のランプ５７が点灯していることで移充填が正常に進行していることを確認することができ、第１のランプ５５が点灯したことで移充填が正常に終了したことを確認することができる。第１のランプ５５が点灯した後、連結部４２，４３の連結状態を解除して子容器２１を取り外すことにより、あらかじめ設定された量の液体酸素が充填された状態の子容器２１が使用可能な状態となる。

また、第２のランプ５６が点灯したときには、何らかの異常が発生して液体酸素の移充填が行われていない状態であるから、連結部４２，４３の連結状態を一端解除してから再度連結し、連結状態を確認して移充填を再開したり、あるいは、機器の担当者に連絡したりするなどの対応を取ることができ、充填量が不足した子容器２１を使用するおそれがなくなる。

なお、各ランプ５５，５６，５７の点灯時の色調は任意であり、多色式のランプを用いることもでき、点滅と点灯とを切り替えて通知することもできる。さらに、ランプの設置数は任意であり、例えば、多色式のランプを一つだけ設け、正常に移充填を行っているときに黄色で点滅させ、移充填完了時に緑色で点灯させ、異常発生時に赤色で点灯させるように形成することもできる。

また、異常状態や移充填中の通知を行わず、移充填完了通知のみを行っても、子容器２１への液体酸素の移充填を確実に行うことができるとともに、液体酸素の使用効率を向上させることができる。さらに、断線などによって温度センサ３６から信号が得られないときや、乾電池５２の電圧が低下したときにも、適宜なランプあるいは全てのランプを点滅又は点灯させることにより、これらが原因となる移充填の異常を回避することができる。

さらに、前述の説明では、通知部５１における通知の一例として、異常通知をランプの点滅や点灯等の視覚的な通知を挙げたが、ランプの点滅や点灯に加えて、あるいは、これらに代えて音や振動、さらにはこれらの組合せによって移充填完了や異常状態発生を通知するように形成することもできる。加えて、制御部５３には、温度情報や、移充填時間、移充填回数、エラー情報などの液体酸素の移充填に関する各種情報を記録するメモリ機能を設けたり、これらの情報を伝達する通信機能を設けたりすることもできる。また、電源として乾電池や二次電池等のバッテリーを使用することにより、親容器１１の設置場所に制限がなくなり、低温液化ガス充填装置を装着した状態で親容器１１を搬送し、適宜な場所に設置することが可能となる。さらに、本発明の低温液化ガス充填装置は、液体窒素などの他の低温液化ガスを移充填する際にも使用することが可能である。

また、親容器１１や子容器２１の構成によっては、親容器１１や子容器２１に移充填用連結部を一体に組み込むことができ、温度センサ３６及び通知部５１を親容器１１や子容器２１に設けることもできる。さらに、通知部５１を親容器１１や子容器２１、移充填用連結部３１に着脱可能に設けることも可能であり、温度センサ３６は、子容器２１のガス排出経路２８など、移充填中に子容器２１内のガスを大気に放出する経路の任意の位置に設けることができ、着脱可能に形成することもできる。

１１…親容器、１２…蒸発器、１３…酸素ガス供給弁、１４…保圧弁、１５…安全弁、１６…親側移充填経路、１７…移充填弁、１８…充填弁、１９…圧力計、２１…子容器、２２…蒸発器、２３…酸素ガス供給弁、２４…保圧弁、２５…安全弁、２６…子側移充填経路、２７…移充填弁、２８…ガス排出経路、２９…ガス排出弁、３１…移充填用連結部、３２…移充填接続経路、３３…移充填弁、３４…ガス放出経路、３５…ガス放出弁、３６…温度センサ、４１…親側連結固定部、４２…移充填側連結部、４３…ガス排出側連結部、５１…通知部、５２…乾電池、５３…制御手段、５４…スイッチ、５５…第１のランプ、５６…第２のランプ、５７…第３のランプ

Claims (11)

1. 第１低温液化ガス容器内の低温液化ガスを第２低温液化ガス容器内に移充填するための低温液化ガス充填装置において、前記第１低温液化ガス容器から前記第２低温液化ガス容器に前記低温液化ガスを移充填しているときに、前記第２低温液化ガス容器内のガスを外部に放出する経路に、該経路の温度を測定する温度測定手段を設けるとともに、該温度測定手段が測定した温度があらかじめ設定された温度に到達したときに移充填完了通知を行う通知部を設けた低温液化ガス充填装置。
2. 第１低温液化ガス容器内の低温液化ガスを第２低温液化ガス容器内に移充填するための低温液化ガス充填装置において、前記第１低温液化ガス容器から前記第２低温液化ガス容器に前記低温液化ガスを移充填しているときに、前記第２低温液化ガス容器内のガスを外部に放出する経路に、該経路の温度を測定する温度測定手段を設けるとともに、該温度測定手段が測定した温度があらかじめ設定された温度勾配になったとき移充填完了通知を行う通知部を設けた低温液化ガス充填装置。
3. 第１低温液化ガス容器内の低温液化ガスを第２低温液化ガス容器内に移充填するための低温液化ガス充填装置において、前記第１低温液化ガス容器から前記第２低温液化ガス容器に前記低温液化ガスを移充填しているときに、前記第２低温液化ガス容器内のガスを外部に放出する経路に、該経路の温度を測定する温度測定手段を設けるとともに、該温度測定手段が測定した温度があらかじめ設定された温度に到達し、該温度をあらかじめ設定された時間継続したときに移充填完了通知を行う通知部を設けた低温液化ガス充填装置。
4. 前記第１低温液化ガス容器と前記第２低温液化ガス容器とは、移充填用連結部を介して連結される請求項１乃至３のいずれか１項記載の低温液化ガス充填装置。
5. 前記移充填用連結部は、前記第１低温液化ガス容器に固着され、前記前記第２低温液化ガス容器は、前記移充填用連結部に着脱可能に連結される請求項４記載の低温液化ガス充填装置。
6. 前記温度測定手段及び前記通知部は、前記移充填用連結部に設けられている請求項４又は５記載の低温液化ガス充填装置。
7. 前記移充填用連結部は、前記第１低温液化ガス容器内の低温液化ガスを前記第２低温液化ガス容器内に導入する導入部と、低温液化ガス導入中の前記第２低温液化ガス容器内のガスを外部に放出するガス放出部とを備え、前記温度測定手段は、前記ガス放出部を流れる流体の温度を測定可能に設けられ、前記通知部は、前記第１低温液化ガス容器、前記第２低温液化ガス容器及び前記移充填用連結部のいずれかに設けられている請求項４又は５記載の低温液化ガス充填装置。
8. 前記温度測定手段及び前記通知部は、前記第１低温液化ガス容器に設けられている請求項１乃至４のいずれか１項記載の低温液化ガス充填装置。
9. 前記温度測定手段及び前記通知部は、前記第２低温液化ガス容器に設けられている請求項１乃至４のいずれか１項記載の低温液化ガス充填装置。
10. 前記通知部は、前記温度測定手段で測定した温度が、あらかじめ設定された時間を経過しても、あらかじめ設定された温度に到達しなかったときに、移充填の異常状態を通知する異常通知部を備えている請求項１乃至９のいずれか１項記載の低温液化ガス充填装置。
11. 前記通知部は、前記温度測定手段で測定した温度に基づいて算出した温度勾配が、あらかじめ設定された温度勾配で温度が低下しているときに、移充填中であることを通知する移充填中通知部を備えている請求項１乃至１０のいずれか１項記載の低温液化ガス充填装置。

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