JP3904239B2 - 加圧システムを充填するための方法及び装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は加圧流体システムの分野に関している。さらに特に、本発明は加圧流体システムを適当な流体で充填するための方法及び装置に関している。さらになお特に、本発明は加圧流体システム中にカートリッジの内容物を導入するための分配銃における非加圧カートリッジの使用に関している。
加圧流体システムは工業界ではごく普通のものである。流体は、ガス、例えば空気調和用冷媒、窒素、アルゴン及びそれらの類似物であり、液体、例えば作動液、油、含水及び非含水溶液及びそれらの類似物であり、また、粘性物、例えば膠質であり、そして非粘性物である。しかしながら、そのようなシステムはすべて加圧可能な閉鎖システムである点で類似している。そのようなものとして、これらのシステムは一般に或圧力範囲内で最適状態にて運転される。もし内圧がこの範囲以下に低下したら、そのシステムは適当な流体で再充填する必要がある。
或システムは流体の混合物を含んでいる。例えば、空気調和及び冷蔵システムは一般に圧縮機用潤滑油（第二流体）及び他の臨界成分と組み合わせた冷媒（第一流体）を含んでいる。潤滑油は一般にかなり低い量で、通常全流体の５％以下の量で存在する。本発明はこれらの第二流体を第一流体で充填されたシステムに導入するためになされている。
或システム、例えば空気調和／冷蔵用冷媒ラインは使用中閉鎖状態であるよう設計される。理論的にはこれらのシステムは内容物を失う、または消費すべきではないため再充填を必要とすべきではない。しかしながら、実際は、そのようなシステムの内圧はわずかではあるが漏洩のため、または加圧材料の分解のため、長時間の間に低下する傾向がある。したがって、これらのシステムは通常周期的な再充填を必要とする。
既知の充填方法に関しては、選択される特定の方法は適用分野によって変化する。例えば、上記のようなガス含有システムは一般に充填されるシステムの圧力より高い圧力であるコンテナーにより充填される。充填コンテナーは、基本的に組合せ閉鎖システムを形成する、充填されるシステムに接続されており、その二つのシステムの間の接続は通常は弁により開かれる。充填コンテナーが充填されるシステムより高い分圧を持つため、その接続部を開くとその組合せシステムが平衡、すなわち、最初の二つのシステム圧力の中間の最終圧力に向かって動く原因となる。充填されるシステムが適当なレベルに到達した時、または組合せシステムが平衡に達した時、接続弁は閉じ、そして充填コンテナーは接続を解除される。この充填方法では、充填コンテナーの圧力が充填されるシステムの圧力より高いことが基本である。非加圧充填コンテナーの使用は高価性、不便性及び高圧コンテナーに付き物の安全装置を回避し、その結果技術上重要な改良を示すだろう。
システムが閉鎖状態で加圧された上記の充填方法を使用するよりもむしろ高い粘性材料に対しては、１）システムを開放し、それにより減圧すること、２）添加材料を添加すること、３）システムを閉鎖すること、そして、４）システムを再加圧することがより普通である。この方法は、充填流体が例えば非揮発液体、例えば作動液である時、容易に使用することができる。ガス含有システムと違って、これらのシステムが開放している時、閉じ込められた材料は加圧されないでいることができる。この方法では、充填コンテナーと充填されるシステムの両方が一般に周囲の圧力と同じである。
高粘性材料、例えば膠質またはコーキングは、開放された非加圧雰囲気中で最も普通に使用される。分配銃装置によりチャンバーから流体を分配するという一般概念は古くから知られており、種々のタイプの材料、最も普通には粘性流体及びペーストを分配するための分配銃の幅広い多様性を持つ効果的な実施例を蓄えてきた。典型的な例は非加圧粘性流体で満たされた使い捨て可能なカートリッジを使用する標準コーキング銃である。これらの銃は一般に、押込み可能なハンドルと、運転中カートリッジ中にピストンを挿入するために機械的利点を利用し、それによりその内容物に小径の分配ノズルを通り抜けさせるトリガー組立品とを含んでいる。
発明の開示
本発明は非加圧閉鎖充填カートリッジにより充填を必要とする加圧閉鎖システムを充填するための方法及び装置に関している。その方法は、１）組合わされた閉鎖システムを形成するために充填されるべきシステムに充填カートリッジを接続すること、２）充填されるシステム中に充填カートリッジの内容物を機械的に送り込むこと、及び、３）充填されるシステムから充填カートリッジの接続を外すことにより構成されている。
したがって、本発明の目的は適当な流体を含有する閉鎖非加圧カートリッジで閉鎖加圧流体システムを充填するための方法及び装置である。
本発明の今一つの目的は、そのシステムを非加圧充填カートリッジと接続することにより加圧流体システムを充填し、それにより組合わされた閉鎖加圧システムを形成し、続いて再充填されるシステム中に充填カートリッジの内容物を機械的に送り込むための方法に関している。
さらに今一つの本発明の目的は、充填カートリッジを介してピストンを機械的に駆動することにより加圧流体システムを充填し、それにより充填されるシステム中にカートリッジの内容物を送り込むための方法及び装置を提供することである。
再充填可能か、使い捨て可能な非加圧充填カートリッジで加圧流体システムを充填するための方法及び装置を提供することも一つの目的である。
あらかじめ決められた量の流体で非加圧充填カートリッジから加圧流体システムを充填するための方法及び装置を提供することも本発明の今一つの目的である。
あらかじめ決められた量の潤滑油及び／又は染料を含有する閉鎖非加圧充填カートリッジからの潤滑油及び／又は染料で加圧空気調和／冷蔵ラインを充填するための方法及び装置を提供することもさらに本発明の今一つの目的である。
本発明のその他の目的は以下の説明で明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
類似の参照番号が全図にわたって同一又は類似の部品を指すようにした、そして以下に示す添付図面と照合して考える時、本発明がよりょく理解されるので、本発明のその他の種々の目的、特徴及び付随的な利点がより充実して認識されるだろう。
第１図は本発明の方法の基本的要素のフロー線図である。
第２図は充填カートリッジと充填されるシステムとの接続を開いたり閉じたりするための分割ステップを示す本発明の方法のフロー線図である。
図面中の参照番号リスト
１０：充填が必要な加圧システム（４０）が確認され、充填のために選択される。
１２：充填されるべきシステム（４０）が選択された後、周囲と同程度の圧力の適当量の適当な充填流体（４４）を含有する充填カートリッジ（４２）が選択される。
１４：次にカートリッジ（４２）から充填流体（４４）を充填されるべきシステム（４０）中に移すための機械的手段（４８）を有するカートリッジ受け槽（４６）の中にカートリッジ（４２）が注入される。
１６：次にカートリッジ（４２）と充填されるシステム（４０）が適当に適合した充填流路（５０）により互いに接続される。
１７：カートリッジ（４２）と充填されるシステム（４０）が充填流路（５０）により互いに接続された後、接続部が開き、かくして事実上単一の組合わせ閉鎖加圧システム（５２）が生まれる。
１８：機械的手段（４８）が使用され、かくしてカートリッジ（４２）から充填流体（４４）を充填されるシステム（４０）中に移す。
１９：上記ステップ１７の逆。カートリッジ（４２）の内容物（４４）が充填されるシステム（４０）中に送り込まれた後、充填されるシステム（４０）とカートリッジ（４２）の接続部が閉じる。
２０：上記ステップ１６の逆。充填流路（５０）が充填されるシステム（４０）から接続を外される。
４０：充填が必要な加圧システム。
４２：充填カートリッジ。あらかじめ選択された量の充填流体（４４）で周囲と同程度の圧力の下でこれが充填される。
４４：充填流体。これは加圧システム（４０）中に導入されるべき流体である。
４６：カートリッジ受け槽。この構成要素はカートリッジ（４２）と結合したり結合を解かれたりするのに適合しており、カートリッジ（４２）から充填流体（４４）を移すための機械的手段を含んでいる。
４８：カートリッジ（４２）から充填流体（４４）を移すための機械的手段。
５０：充填流路。この構成要素は基本的に、一端において確実にカートリッジ（４２）と結合したり結合を解かれたりし、他端において確実に充填されるシステム（４０）と結合したり結合を解かれたりするのに適合する通路であり、これら二つの項目は効果的に単一の閉鎖システム（５２）として組合わされる。
５２：充填流路（５０）により充填されるシステム（４０）にカートリッジ（４２）を接続した結果生まれる組合わせ閉鎖システム。
好ましい実施例の詳細な説明
前述の定義において「流体」という用語はガスと液体を含むことを意味している。「非加圧」は周囲の圧力（大気圧）と同じか同程度を意味する。「充填が必要なシステム」は、加圧状態以下であるシステム及び第一の流体ですでに加圧されてはいるが、第二の流体の導入を必要とするシステムの両方を指す。例は、冷媒で十分充填されてはいるが、潤滑剤及び／又は染料のような第二の流体の添加を必要とする空気調和及び冷蔵システムを含んでいる。
本発明は非加圧コンテナーからの適当な流体で閉鎖加圧可能流体システムを充填するための新規な方法及び装置に関している。その新規な方法は、ａ）システムとコンテナーが二部分から成る単一の閉鎖システムを形成するために組合わされるように、あらかじめ決められた量の適当な流体を含んでいる閉鎖非加圧コンテナーを、充填する必要のあるシステムに密封可能に、そして取外し可能に接続すること、ｂ）コンテナーから内容物を、充填されるシステムに機械的に送り込むこと、及びｃ）そのシステムからコンテナーの接続を解除することにより構成されている。
好ましくは、コンテナーは、充填されるシステムに接続する第一開放端及び中にピストンを密封可能に配置させている第二開放端の二つの端部を持つ円筒形のカートリッジである。一度カートリッジが充填されるシステムに接続されると、カートリッジの長さに沿ってピストンが滑り降りることによりその内容物を移動させ、第一開放端から充填されるシステム中へ送り込む。このステップの間、カートリッジとその接続部は充填されるシステムの圧力より大きいか等しい圧力の下に置かれる。したがって、このことにより継手と材料を選ばなければならない。ほとんどの用途においては、特にピストン壁とカートリッジ壁の接触面とのシール接続部に効果的なＯリングを持つ単純なねじ継手で十分であろう。ピストンの外面の円周方向の溝に複数のＯリングを備えた標準的な継手と接続部を使用して、本発明の方法及び装置は約−３０〜約３００ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）の圧力範囲でシステムを使用するのに容易に適合することが分かっている。
カートリッジに関しては、それがカートリッジ把持装置とピストン駆動装置を持つカートリッジ受け装置の中に受け止められることが望ましい。カートリッジ中の流体は、順次ピストン駆動装置によりカートリッジに沿って駆動されるピストンによる移動を経由してカートリッジから機械的に送り出される。ピストン駆動装置の正確な性質は、システムの圧力に抗してピストンをカートリッジに沿って駆動するための十分機械的な利点をそれが展開する限り、クリティカルではない。典型的な例はコーキング銃のような装置に普通に使用される上記の押込み可能なハンドルとトリガーの組立品を含んでいる。例えば、ピストン駆動装置は、ａ）押込み可能なハンドル組立品、ｂ）ラチェット・ピストン駆動ロッド、及び、ｃ）ハンドルを押し込むことがロッドをピストンの中へ、そしてカートリッジの長さに沿って下方に駆動し、かくしてその内容物を移動させることを可能にするハンドル組立品を駆動ロッドと機能的に結合する二重爪機構を含むことができよう。
充填カートリッジに関しては、そのようなカートリッジは単純使用（使い捨て可能）か、再充填可能のどちらかとすることができる。
一般の使用において、本発明の方法及び装置は、カートリッジの第一開放端に密封可能に固定される第一端部と充填されるシステムに密封可能に接続される第二端部の二つの端部を持つ充填流路をさらに含むことが期待される。そのような取外し可能な流路は標準サイズのカートリッジが非常に多種類の加圧システムを再充填するのに使用されることを可能にするだろう。人が必要とするすべてのものは通路が再充填されるシステムと接続することを可能にするアダプター継手であろう。

Claims (17)

1. 閉鎖型の加圧空気調節または冷却冷却システムを第二流体で充填するにおいて、
   （ａ）前記システムに、予め決められた量の前記流体を入れた閉鎖型の非加圧コンテナーを密封でき且つ、取外しできるように接続するステップを含み、前記コンテナーの第一端部が、充填導管の第一端部に密封して固定され、前記充填導管の第二端部が、前記システムに密封して固定され、
   （ｂ）機械的に前記第二流体を前記導管を介して前記コンテナーの外に押し出し、前記コンテナー内で前記ピストンを移動することによって前記流体システム中に送り込むステップを含み、
   （ｃ）前記システムから前記コンテナーの接続を取外すステップを含む、
   方法において、
   前記コンテナーが、ピストン駆動手段を有するカートリッジ受け装置によって受容される円筒形のカートリッジであること、前記ピストン駆動手段を機械的に作動して、前記ピストンを前記カートリッジを介して動かし、そして前記第二流体を前記システムの中に押し入れることことを特徴とする方法。
2. 前記第二流体が、染料を含むことを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
3. 前記流体が、油から成ることを特徴とする請求の範囲１または２に記載の方法。
4. 請求の範囲１〜３のいずれか一つによる方法を実行する装置であり、
   ａ．予定量の前記第二流体を入れる閉鎖型非加圧コンテナーを備え、前記コンテナーが二つの端部を有し、且つ内部に密封して配置されたピストンを有し、前記コンテナーの第一端部が前記システムを接続するためのもので、前記システムと前記コンテナーの前記第一端部が、二つの端部を有する充填導管によって密封且つ解放可能に接続でき、充填導管の第一端部が前記コンテナーの前記第一開口端部に密封して固定可能で、第二反歩が前記システムに密封して接続可能であり、
   ｂ．前記第二流体を、前記導管を介して前記コンテナーの外へ機械的に押し出し前記コンテナー内で前記ピストンを移動させることによって、前記システムの中に入れる手段を備えた、
   方法において：
   前記コンテナーが、ピストン駆動手段を有したカートリッジ受け装置によって受容される円筒形のカートリッジであること、前記ピストン駆動手段を機械的に作動して、前記ピストンを前記カートリッジを介して動かし、そして前記第二流体を前記システムの中に押し込むことことを特徴とする装置。
5. 前記ピストン駆動手段が、
   ｉ．押し込み可能なハンドル組立品と
   ii．前記ピストンから伸びるラチェット式ピストン駆動ロッドと、
   iii．前記ハンドル組立品を前記駆動ロッドと機能的に結合する二重爪機構とを備え、前記ハンドルを前記ピストンの中に押し込み、前記カートリッジの長さを減らすこと、
   を特徴とする請求の範囲４に記載の装置。
6. 前記ピストン駆動装置が、押し込み可能なハンドルとトリガーの組立体を備えることを特徴とする請求の範囲４に記載の装置。
7. カートリッジ内の第二流体が、染料を含むことを特徴とする請求の範囲４〜６のいずれか一つに記載の装置。
8. カートリッジ内の第二流体が、油を含むことを特徴とする請求の範囲４〜７のいずれか一つに記載の装置。
9. 前記カートリッジ及び前記カートリッジの接続部が、-30psi〜300pi(-2×10²N/m²〜2×10⁶N/m²)の範囲の圧力に耐えることができることを特徴とする請求の範囲４〜８のいずれか一つに記載の装置。
10. 前記カートリッジが、使い捨て可能であることを特徴とする請求の範囲４〜９のいずれか一つに記載の装置。
11. 前記カートリッジが、再充填できることを特徴とする請求の範囲４〜９のいずれか一つに記載の装置。
12. 閉鎖型加圧流体システムを流体染料で充填する方法であり：
    ａ．前記システムに、予定量の前記染料を入れた閉鎖型非加圧コンテナーを密封且つ解放可能に接続して、前記システムと前記コンテナーを組み合わせて閉鎖型バイナリシステムを形成するステップを含み、前記コンテナーがカートリッジ保持手段及びピストン駆動手段を有したカートリッジ受け装置内に受容される円筒形のカートリッジであり、前記カートリッジが二つの端部を有し、前記カートリッジの第一開口端部が前記システムに接続し、第二開口端部がその中に密封して配置されたピストンを有し、前記システムと前記コンテナーが二つの端部を有した充填導管によって、密封且つ解放可能に接続され、前記充填導管の第一端部が前記カートリッジの第一開口端部に密封して固定され、第二端部が前記システムに密封して接続され；
    ｂ．前記ピストン駆動手段によって、ピストンの移動がカートリッジを押し下げることによって、前記染料を前記コンテナーから出して、前記流体システムの中に機械的に押し込むステップを含み、前記ピストン駆動手段が：
    ｉ．押し込み可能なハンドル組立品と
    ii．前記ピストンから伸びるラチェット式ピストン駆動ロッドと、
    iv．前記ハンドル組立品を前記駆動ロッドと機能的に結合する二重爪機構とを備え、前記ハンドルを前記ピストンの中に押し込み、前記カートリッジの長さを減らし
    ｃ．前記システムから前記システムを取り外すこと、を特徴とする方法。
13. 閉鎖型加圧流体システムを適切な流体染料で充填する装置であり：
    ａ．予定量の前記流体染料を入れた閉鎖型非加圧コンテナーを備え、前記コンテナーが前記システムに密封且つ解放可能に接続して、適切に閉鎖型バイナリシステムを形成し、前記コンテナーがカートリッジ保持手段及びピストン駆動手段を有したカートリッジ受け装置内に受容される円筒形のカートリッジであり、前記カートリッジが二つの端部を有し、前記カートリッジの第一開口端部が前記システムに接続し、第二開口端部がその中に密封して配置されたピストンを有し、前記システムと前記コンテナーが二つの端部を有した充填導管によって、密封且つ解放可能に接続され、前記充填導管の第一端部が前記カートリッジの第一開口端部に密封して固定され、第二端部が前記システムに密封して接続され；
    ｂ．前記ピストン駆動手段によって、ピストンの移動がカートリッジを押し下げることによって、前記染料を前記コンテナーから出して、前記流体システムの中に機械的に押し込む手段を備え、前記ピストン駆動手段が：
    ｉ．押し込み可能なハンドル組立品と
    ii．前記ピストンから伸びるラチェット式ピストン駆動ロッドと、
    iii．前記ハンドル組立品を前記駆動ロッドと機能的に結合する二重爪機構とを備え、前記ハンドルを前記ピストンの中に押し込み、前記カートリッジの長さを減らすこと、
    を特徴とする装置。
14. 閉鎖型の加圧空気調節または冷却システムを流体で充填するカートリッジであり：
    ａ．閉鎖型の非加圧円筒形カートリッジを備え、前記カートリッジが二つの端部、充填されるシステムに接続する第一開口端部と、第二開口端部とを有し、
    ｂ．予定量の前記流体を含み、前記流体が前記空気調節または冷却システム用の潤滑剤と流体染料から成り、前記流体が前記カートリッジにほぼ周囲圧で保持され、
    ｃ．前記カートリッジの前記第二開口端部と密封して配置されたピストンを備え、前記カートリッジが、前記加圧空気調節または冷却システムに密封且つ解放可能に接続し、閉鎖型のバイナリシステムを適切に形成すること、
    を特徴とするカートリッジ。
15. 前記カートリッジ及び前記カートリッジの接続部が、-30psi〜300pi(-2×10²N/m²〜2×10⁶N/m²)の範囲の圧力に耐えることができることを特徴とする請求の範囲１４に記載のカートリッジ。
16. 前記カートリッジが、使い捨て可能であることを特徴とする請求の範囲１４〜１５のいずれか一つに記載のカートリッジ。
17. 前記カートリッジが、再充填できることを特徴とする請求の範囲１４〜１６のいずれか一つに記載のカートリッジ。

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