JP2022549509A - 氷の形成を防止するように構成された貯蔵タンク装置 - Google Patents

Abstract

低温貯蔵装置は、低温液体を保持するための液体リザーバと液体リザーバを囲む熱絶縁性空間を規定するように、互いに離間した内側タンク、中間タンク、および外側タンクを有する貯蔵タンクを含む。上蓋は、開放された上部を閉鎖する。入口は、液体リザーバに低温液体を供給する。流体センサは、低温貯蔵装置内の圧力を検出するように構成され、低温貯蔵装置全体を解凍することなく氷の形成を解凍することができるように、流体リザーバ内に取り外し可能に配置される。

Description

本開示は、低温貯蔵タンクに関する。

低温貯蔵タンクは、亜寒帯温度下で物品を貯蔵するために使用される。例えば、低温貯蔵タンクは、－１９６°華氏の温度で物品を貯蔵するように構成されてもよい。低温貯蔵タンクは、十分な低温流体が存在することを確実にするように、タンク内の圧力を検出するように構成された流体センサを含んでもよい。

図１は、貯蔵タンク１０４の真空にされた内部空間に流体センサ１０２が配置されている低温貯蔵装置１００の現在の実施形態を示す。流体センサ１０２は、真空化された内部空間内の圧力を検出するように構成されたセンサユニット１０６に固定して結合された管であり、このようなセンサユニットは、現在知られており、そして使用されており、真空管として例示的に示されている。温度は、低温貯蔵タンクの高さに対して低下し、これにより、流体センサ１０２のチューブ内に氷が形成され、センサが不正確な圧力を検出する原因となることがある。

氷を除去するには、サービスマンが貯蔵タンク１０４を氷の融点以上に暖める必要がある。直接熱を加えても氷が瞬時に凍結するため氷は除去されないからである。従って、貯蔵タンク内の物品は、解凍プロセス中に別の低温貯蔵装置に取り出されなければならない。

このように、タンクの圧力を検出するように構成され、低温タンク全体を暖めることなく氷の形成を除去するように構成された低温貯蔵タンクを有することが依然として望ましい。

本開示の１つ以上の実装の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。他の態様、特徴、および利点は、説明および図面、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

低温環境で物品を貯蔵するための低温貯蔵装置が提供される。低温貯蔵装置は、貯蔵タンクを含む。貯蔵タンクは、内側タンクと、外側タンクとを含む。内側タンクは、低温液体を保持するように構成される。内側タンクは、熱絶縁性空間を形成するように外側タンクから間隔をあけて配置される。

流体入口は、内側タンクの流体リザーバに低温液体を供給するように、貯蔵タンクに取り付けられている。低温液体は、熱絶縁性空間によって熱的に絶縁されている。流体センサは、低温貯蔵装置内の圧力を検出するように構成されている。流体センサは、低温貯蔵装置全体を解凍することなく、氷形成を解凍することができるように、内側タンク内に取り外し可能に配置されている。

一態様では、流体センサは、静電容量センサである。別の態様では、カラーアセンブリは、外側タンクに取り付けられた上部カラーと、内側タンクに取り付けられた下部カラーとを含む。カラーアセンブリは、熱絶縁性空間の完全性を維持するように内側タンクおよび外側タンクに密閉され、流体センサは、上部カラーに取り外し可能に結合される。

カラーアセンブリの一態様では、上部カラーおよび下部カラーはそれぞれ、それぞれの上部カラーおよび下部カラーの半径に沿って延在するスロットを有する。中間管は、それぞれの上部カラーおよび下部カラーのスロット内に置かれている。

１つの態様において、流体センサはヘッドを含み、ヘッドは流体センサに固定的に取り付けられ、カラーアセンブリに取り外し可能に取り付けられる。例えば、ヘッドは、上部カラーを受け入れるように寸法決めされたボアを有するように構成されてもよい。

低温貯蔵装置の一態様では、ヘッドは真空ポートを含み、真空ポートは熱絶縁性空間に対して開放されている。このような態様において、低温貯蔵装置は、空気コンプレッサをさらに含んでもよい。

一態様では、低温貯蔵装置は、制御ハウジングをさらに含む。制御ハウジングは、制御ユニットを収容する。制御ユニットは、内側タンク内の低温液体の量を決定するように、内側タンク内の液体センサによって検出された液体レベルを処理するように構成される。

低温貯蔵装置の他の態様もここで考慮され、例示的に、内側タンク内に回転可能に取り付けられたカルーセル、内側タンク内への低温液体の供給を制御するためのバルブアセンブリ、および／または流体入口を介して内側タンクと流体結合された手動入口が挙げられる。

このように、現在使用されている方法のように低温貯蔵装置全体を解凍させるのではなく、流体センサで発生する氷形成を流体センサの除去によって解凍させることにより、低温貯蔵装置を動作状態に保つのを助ける低温貯蔵装置が提供される。

先行技術の低温貯蔵タンクの記載である。 ここに記載される１つ以上の実施形態にかかる低温貯蔵タンクの斜視図である。 線３－３に沿った切り取られた図２の断面図である。 低温貯蔵タンクの貯蔵空間を示す斜視図である。 図３に示された低温貯蔵タンクの上部の分離図である。 図３に示された低温貯蔵タンクの底部の分離図である。 図２を背面から見た図である。

様々な図面における同様の参照符号は、同様の要素を示す。

流体センサ内の氷の形成を除去するために装置全体を解凍する必要性をなくした低温貯蔵装置が提供される。低温貯蔵装置は、内側タンクを囲む熱絶縁性空間を規定するように、互いに離間された内側タンクおよび外側タンクを有する貯蔵タンクを含む。流体入口は、内側タンクに低温液体を供給する。流体センサは、内側タンク内の液面を検出するように構成されている。このセンサは、貯蔵タンクから取り外し可能に配置され、低温貯蔵装置全体の氷を解凍することなく、氷形成の解凍を可能にする。

まず図２を参照すると、本明細書に記載される１つまたはそれ以上の実施形態にかかる低温貯蔵装置１０が提供される。低温貯蔵装置１０は、生物学的標本などの物品を低温環境で保存するように構成される。低温貯蔵装置１０は、貯蔵タンク１２を含む。貯蔵タンク１２は、上部および下部が閉じられた概ね円筒形の本体である。低温貯蔵装置１０は、車輪およびハンドルを含んでもよい。ハンドルは、例示的には貯蔵タンク１２の外面に固定されて、低温貯蔵装置１０の移動を容易にする。

例示目的のために、２３０リットルを保持するように構成された貯蔵タンク１２は、２００ｐｓｉを超える内部圧力に耐えるように構成された剛性および耐久性のある材料で作られることが好ましく、そのような材料は現在知られており使用されており、例示的にステンレス鋼を含む。貯蔵タンク１２の寸法および圧力能力は、図に示され本明細書に記載された例から逸脱したとしても、添付の請求の範囲からは逸脱しない。

再び図２を参照し、また図３を参照すると、貯蔵タンク１２は、内側タンク１４と外側タンク１６を含む。好ましくは、内側タンク１４および外側タンク１６は、ステンレス鋼のような、低温環境での使用に適した耐久性のある材料で作られる。内側タンク１４は、低温液体および生物学的試料のような物品を保持するように構成される。内側タンク１４は、熱絶縁性空間１８を形成するように外側タンク１６から間隔を空けて配置される。熱絶縁性空間１８は、内側タンク１４の周縁に沿って延び、内側タンク１４を囲む。好ましくは、熱絶縁性空間１８は真空にされる。

再び図３を参照し、また図４を参照すると、低温貯蔵装置１０は、制御ハウジング２０をさらに含んでもよい。それぞれの内側タンク１４および外側タンク１６は、概して丸みを帯びており、制御ハウジング２０は、外側タンク１６の上面に搭載される。好ましくは、制御ハウジング２０は、貯蔵タンク１２の上面に溶接される。

図４は、貯蔵タンク１２の上部と、貯蔵タンク１２の上方にある制御ハウジング２０を示す分解図である。貯蔵タンク１２の上にはネック２２が形成されている。ネック２２は、内側タンク１４へのアクセスを提供するように、外側タンク１６および内側タンク１４を通過する開口部２２ａを含む。ネック２２は、ガラス繊維のような、熱絶縁性を有する複合材料で形成されてもよい。ネック２２は、アクセスを開閉するための蓋２４を含んでもよい。蓋２４は、制御ハウジング２０の開口部内に配置され、ネック２２にロックされてもよい。

流体入口２６は、内側タンク１４内に低温液体を供給するように貯蔵タンク１２に取り付けられる。特に、流体入口２６は、外側タンク１６および内側タンク１４を通って延びる。供給管２８は、低温液体を供給するように流体入口２６に流体的に結合される。供給管２８は、内側タンク１４の底部に向かって延びる。好ましくは、供給管２８は、ステンレス鋼のような低温環境で動作するように構成された剛性かつ耐久性のある材料で形成される。

低温貯蔵装置１０は、内側タンク１４内に配置されるカルーセル３０（図３に示す）をさらに含んでもよい。カルーセル３０は、内側タンク１４内に回転可能に配置されてもよい。カルーセル３０は、好ましくは、ステンレス鋼で形成され、互いに離間された複数のトレイを含み、複数のトレイの各々は、互いに独立して回転してもよい。カルーセル３０は、物品が損傷しないように、内側タンク１４の底部に堆積される低温液体の上の内側タンク１４内に物品を保持する。カルーセル３０の一態様では、複数のトレイは互いに積み重ねられ、互いに独立して回転するように構成され、ユーザが異なるトレイにアクセスできるように開口部を含んでもよい。

図３を再び参照し、今度は図４を参照すると、低温貯蔵装置は、流体センサ３２をさらに含む。流体センサ３２は、低温貯蔵装置１０内の圧力を検出するように構成されている。流体センサ３２は、内側タンク１４内に取り外し可能に配置されているため、低温貯蔵装置１０全体を解凍することなく、氷の形成を解凍できるようにする。

ここで図５Ａを参照すると、低温貯蔵装置１０の１つの態様が提供され、低温貯蔵装置１０は、外側タンク１６および内側タンク１４に取り付けられたカラー３４を含む。カラー３４は、流体センサ３２が配置されるボア３６を含む。カラー３４は、外側タンク１６および内側タンク１４に装着されることにより、熱絶縁性空間内を真空に維持する。

再び図５Ａを参照し、また図５Ｂを参照して、流体センサ３２およびカラー３４の一態様を説明する。一態様において、流体センサ３２は、静電容量センサ３２ａである。静電容量センサ３２ａは、外側スリーブ３２ｃの中に配置された内側ロッド３２ｂを含む。外側スリーブ３２ｃは、低温液体がその中を上昇することを可能にするように、開放された底部を有する。内側ロッド３２ｂは、外側スリーブ３２ｃの内面から離間するように外側スリーブ３２ｃの中心に配置され、内側ロッド３２ｂの外面と外側スリーブ３２ｃの内面との間に均一な隙間を規定するように固定される。流体センサ３２は、電気抵抗の変化を検出して、内側タンク１４の流体レベルを算出するように構成される。

別の態様では、カラー３４は、外側タンク１６に取り付けられた上部カラー３４ａと、内側タンク１４に取り付けられた下部カラー３４ｂとを含む。カラー３４は、熱絶縁性空間１８の完全性を維持するように、内側タンク１４および外側タンク１６に密閉され、流体センサ３２は、上部カラー３４ａに取り外し可能に結合される。

カラー３４の一態様において、上部カラー３４ａおよび下部カラー３４ｂはそれぞれ、それぞれの上部カラー３４ａおよび下部カラー３４ｂの半径に沿って延びるスロット３８を有する。中間管４０は、それぞれの上部カラー３４ａおよび下部カラー３４ｂのスロット３８内に配置されている。一態様では、中間管４０は、Ｇ１０管のように、ガラス強化エポキシで作られ、真空圧下でその形状を保持するように構成される。中間管４０の幅はスロット３８の幅よりも広く、熱絶縁性空間１８の真空圧を保持するように中間管４０と上部カラー３４ａおよび下部カラー３４ｂとの間にピンチフィット係合を形成することを理解されたい。

一態様において、流体センサ３２は、ヘッド４２を含む。ヘッド４２は、流体センサ３２に固定的に取り付けられ、カラー３４に着脱可能に取り付けられる。例えば、ヘッド４２は、上部カラー３４ａを受け入れるように寸法決めされたボア４２ａを有するように構成されてもよい。ヘッド４２を上部カラー３４ａに固定および解除するように、止めネジ（set screw）のような機械的ファスナを上部カラー３４ａのネジ付き開口に螺合させてもよい。

低温貯蔵装置１０の一態様では、ヘッド４２は、真空ポート４４を含む。真空ポート４４は、熱絶縁性空間１８に開放されており、例えば、ヘッド４２にボアが形成されてもよく、上部カラー３４ａに対応するボアが形成されてもよい。上部カラー３４ａのボアは、熱絶縁性空間１８に開口している。真空ポート４４はヘッド４２に流体的に結合され、熱絶縁性空間１８から空気を吸引するように構成される。このような態様において、低温貯蔵装置１０は、真空ポート４４を介して空気を吸引するように構成された空気コンプレッサ（図示せず）をさらに含んでもよい。

図２～４を再び参照すると、制御ハウジング２０は、制御ユニット４６を収容する。制御ユニット４６は、流体レベルおよび圧力制御機能を実行するための命令を実行するように構成される。例えば、制御ユニット４６は、内側タンク１４内の低温液体の量を決定しおよび／または熱絶縁性空間１８内の真空を維持するようにエアコンプレッサを作動させるために、流体センサ３２によって検出された情報に基づいて流体レベルを決定するように構成された命令を実行するためのコンピュータリソース（例えば、データ処理ハードウエア、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）など）を含んでもよい。

低温貯蔵装置１０は、内側タンク１４内への低温液体の供給を制御するためのバルブアセンブリ４８を更に含んでもよい。バルブアセンブリ４８は、貯蔵タンク１２内の圧力を解放するためのベント５０を更に含んでもよい。

低温貯蔵装置１０は、流体入口２６を介して内側タンク１４に流体的に結合された手動入口５２をさらに含んでもよい。図６は、自動入口５４および手動入口５２を有する低温貯蔵装置１０の一例を提供する。自動入口５４は、バルブアセンブリ４８および手動入口５２に流体的に結合され、貯蔵タンク１２が低温液体の供給源に結合される。貯蔵タンク１２内の圧力は、ソースから低温液体を導入するために、バルブアセンブリ４８によって処理される。このように、低温液体は、自動入口５４または手動入口５２を介して自動的にまたは手動的に導入され得る。

運転中、低温液体は内側タンク１４の中に導入される。従って、貯蔵タンク１２は、亜寒帯温度に冷却される。流体センサ３２は、内側タンク１４内に配置され、亜寒帯温度にさらされるため、内側管内に氷が形成され、これが誤った読み取りを引き起こすかもしれない。特に、内側タンク１４内の圧力が所定の圧力以下である場合に、氷の形成によって流体センサ３２が高圧と判定される可能性がある。制御ユニット４６は、高圧の読み取り値をユーザに送信し、これによりサービスコールが行われる。

サービス提供者は、氷を融解させるように、流体センサ３２を単に取り外してもよい。例えば、サービス提供者は、流体センサ３２のヘッド４２にアクセスするために、制御ハウジング２０からパネル５６を単に取り外し、そして機械的ファスナ（止めネジ）を取り外すだけでよい。プラグ５８は、制御ハウジング２０の上面に配置され、開口部６０を閉鎖している。プラグ５８が開口部６０から取り外され、そして流体センサ３２は開口部６０から単に取り外される。次に、流体センサ３２は、氷の形成が排除された室温まで解凍される。次に、流体センサ３２は開口部を通して挿入され、ヘッド４２は機械的ファスナによってカラー３４に固定され、パネル５６およびプラグ５８が取り付けられる。低温貯蔵装置１０は、サービス中に動作していてもよいことを理解されたい。また、この動作の間、カラー３４が熱絶縁性空間１８の真空を維持することも理解されたい。

このように、現在のように低温貯蔵装置１０全体を融解させるのではなく、流体センサ３２で発生した氷形成を流体センサ３２の取り外しによって融解させることによって、低温貯蔵装置１０を動作状態に保つのを助ける低温貯蔵装置１０が提供される。

多くの実施態様について説明してきた。それにもかかわらず、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得ることが理解されよう。したがって、他の実施態様は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。

Claims (17)

1. 貯蔵タンクを有し、貯蔵タンクは、内側タンクと外側タンクとを含み、内側タンクは低温液体を保持するように構成され、内側タンクは外側タンク内に外側タンクの内面から間隔をあけて配置されて熱絶縁性空間を規定する、低温環境で物品を貯蔵するための低温貯蔵装置であって、
   内側タンクの液体リザーバに低温液体を供給するように構成された液体入口と、
   内側タンク内の液体レベルを検出するように構成され、低温貯蔵装置全体を解凍することなく氷の形成を解凍できるように、内側タンク内に取り外し可能に配置された液体センサと、を含む低温貯蔵装置。
2. 流体センサは、静電容量センサである請求項１に記載の低温貯蔵装置。
3. 外側タンクに取り付けられた上部カラーと内側タンクに取り付けられた下部カラーとを有するカラーアセンブリをさらに含み、カラーアセンブリは、熱絶縁性空間の完全性を維持するように内側タンクおよび外側タンクに密閉され、流体センサは上部カラーに取り外し可能に結合された請求項１に記載の低温貯蔵装置。
4. 下部カラーおよび上部カラーは、それぞれ、円筒体の軸方向長さを延長する貫通孔を有する円筒体を有する請求項３に記載の低温貯蔵装置。
5. 上部カラーおよび下部カラーはそれぞれ、上部カラーおよび下部カラーのそれぞれの半径に沿って延びるスロットを有し、カラーアセンブリはさらに、上部カラーおよび下部カラーのそれぞれのスロット内に配置される中間管を含む請求項４に記載の低温貯蔵装置。
6. 流体センサは、カラーアセンブリに着脱可能に取り付けられたヘッドを含む請求項３に記載の低温貯蔵装置。
7. ヘッドは、熱絶縁性空間に開放された真空ポートを含む請求項６に記載の低温貯蔵装置。
8. 制御ユニットを収容するための制御ハウジングをさらに含み、制御ユニットは、内側タンク内の低温液体の量を決定するように、内側タンク内で圧力センサを処理するように構成された請求項１に記載の低温貯蔵装置。
9. 内側タンク内に回転可能に取り付けられたカルーセルをさらに含む請求項１に記載の低温貯蔵装置。
10. バルブアセンブリと、制御入口と、手動入口とをさらに含み、制御入口はバルブアセンブリに流体的に結合され、バルブアセンブリは液体入口に流体的に結合され、手動入口は液体入口に流体的に結合された請求項１に記載の低温貯蔵装置。
11. 内側タンクと、外側タンクとを有し、内側タンクは、外側タンク内に配置され、外側タンクの内面から離間して熱絶縁性空間を規定する、低温環境で物品を貯蔵するための低温貯蔵装置であって、
    低温液体を流体リザーバに供給するように構成された流体入口と、
    低温貯蔵装置内の圧力を検出するように構成された静電容量センサであって、静電容量センサは、熱空間に対して開口した管状部材を有し、低温貯蔵装置全体を解凍する必要なしに氷の形成を解凍できるように、熱絶縁性空間内に取り外し可能に配置された静電容量センサと、を含む低温貯蔵装置。
12. 外側タンクに取り付けられた上部カラーと内側タンクに取り付けられた下部カラーとを有するカラーアセンブリをさらに含み、カラーアセンブリは、熱空間の完全性を維持するように内側タンクおよび外側タンクに密閉され、流体センサは、上部カラーに取り外し可能に結合された請求項１１に記載の低温貯蔵装置。
13. 下部カラーおよび上部カラーは、それぞれ、円筒体の軸方向長さを延長する貫通孔を有する円筒体を有する請求項１２に記載の低温貯蔵装置。
14. 上部カラーおよび下部カラーはそれぞれ、上部カラーおよび下部カラーのそれぞれの半径に沿って延びるスロットを有し、カラーアセンブリは、上部カラーおよび下部カラーのそれぞれのスロット内に配置された中間管をさらに含む請求項１３に記載の低温貯蔵装置。
15. 流体センサは、カラーアセンブリに取り外し可能に取り付けられたヘッドを含む請求項１３に記載の低温貯蔵装置。
16. 流体センサは、カラーアセンブリに取り外し可能に取り付けられたヘッドを含む請求項１３に記載の低温貯蔵装置。
17. ヘッドは、熱空間に開放された真空ポートを含む請求項１６に記載の低温貯蔵装置。

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