JP4918420B2 - 極低温流体貯蔵および送出装置 - Google Patents

Description

本発明は、極低温流体貯蔵および送出装置に関し、例えば、宇宙空間や水中（海中）で人が呼吸するのに用いたり、あるいは病院外で在宅酸素療養者が用いたりして好適な極低温流体貯蔵および送出装置に関するものである。

酸素や燃料用ガスを利用するための貯蔵・供給には従来高圧ボンベを利用した装置が用いられてきた。これらの装置は重く嵩張るため携行性に乏しく、また貯蔵できるガスの量が少なかったため利用が限られていた。近年になってガスを極低温の液体状態で貯蔵・供給する装置が開発されている。この装置の利点は、高圧ボンベに比して小さな容量でガスを貯蔵できることにあり、例えば医療分野において病院外で在宅酸素療養者が用いる酸素供給装置として利用されている。
病院外で在宅酸素療養者が用いるものとしては、例えば、特許文献１に開示された高性能液体酸素貯蔵および送出システムが知られている。
特表２００３−５１２９１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された装置は、液体酸素（極低温流体）を貯蔵する容器内でガス化（気化）した酸素ガスを、容器内の上方に開口する取出管を介して取り出し、患者（在宅酸素療養者）に供給するものである。そのため、容器内部で液層と気層に分かれており、酸素ガスを取り出すためには取り出し口を気層側（即ちボンベ上側）に設ける必要があり、方向性を持つ。このため、例えば、容器が逆さまになったりして、取出管内に液体酸素が流入すると、取出管が液体酸素で閉塞されてしまい、酸素ガスが患者に供給されなくなってしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、極低温流体貯蔵および送出装置がどのような状態（例えば、天地が逆さまになった状態）に置かれたとしても、使用者にガス状流体を供給することができる極低温流体貯蔵および送出装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の第１の態様に係る極低温流体貯蔵および送出装置は、内部に極低温の液状流体を貯蔵するとともに、前記極低温の液状流体に圧力を加えて液体のまま送出する機構を有し、かつ、側部が蛇腹で構成された極低温流体貯蔵槽と、前記極低温流体貯蔵槽から送出された前記極低温の液状流体をガス化する第１のガス化手段とを備えているとともに、前記極低温流体貯蔵槽を収容するケースを備え、このケースの内周面と、前記極低温流体貯蔵槽の外周面との間に形成された空間内に、前記極低温流体貯蔵槽から送出された前記極低温の液状流体の一部をガス化する第２のガス化手段を通過した低温のガス状流体が供給されるように構成され、本発明の第１の態様に係る極低温流体貯蔵および送出装置では、前記空間内に導かれた前記低温のガス状流体により前記蛇腹が縮み、前記極低温流体貯蔵槽内に貯蔵された極低温の液状流体が前記極低温流体貯蔵槽から送出されることになる。

本発明の第２の態様に係る極低温流体貯蔵および送出装置は、内部に極低温の液状流体を貯蔵するとともに、前記極低温の液状流体に圧力を加えて液体のまま送出する機構を有し、かつ、ピストンとシリンダブロックとを備えた極低温流体貯蔵槽と、前記極低温流体貯蔵槽から送出された前記極低温の液状流体をガス化する第１のガス化手段とを備えているとともに、前記極低温流体貯蔵槽を収容するケースを備え、このケースの内周面と、前記極低温流体貯蔵槽の外周面との間に形成された空間内に、前記極低温流体貯蔵槽から送出された前記極低温の液状流体の一部をガス化する第２のガス化手段を通過した低温のガス状流体が供給されるように構成され、本発明の第２の態様に係る極低温流体貯蔵および送出装置では、前記空間内に導かれた前記低温のガス状流体により、前記極低温流体貯蔵槽内に貯蔵された極低温の液状流体が圧縮される方向に前記ピストンが移動し、前記極低温流体貯蔵槽内に貯蔵された極低温の液状流体が前記極低温流体貯蔵槽から送出されることになる。

本発明の第１の態様および第２の態様に係る極低温流体貯蔵および送出装置によれば、極低温流体貯蔵槽からは、極低温の液状流体が送出され、この液状流体を第１のガス化手段によりガス化し、使用者に供給することとしたので、極低温流体貯蔵および送出装置がどのような状態（例えば、極低温流体貯蔵槽の天地が逆さまになった状態、あるいは重力の何倍もの力が作用するような状態、もしくは無重力の状態）に置かれたとしても、使用者にガス状流体を確実に供給することができる。なお第１のガス化手段は例えば熱交換器のようなものでも、あるいはエネルギーを供給して熱を加えるようなものでもよい。
また、本発明に係る極低温流体貯蔵および送出装置によれば、ケースの内周面と、極低温流体貯蔵槽の外周面との間に形成された空間内は、低温のガス状流体で満たされていることとなるので、外部から極低温流体貯蔵槽への熱の伝達を遮断することができて、極低温流体貯蔵槽内に貯蔵された極低温の液状流体のボイルオフ（気化）を防止することができる。

上記極低温流体貯蔵および送出装置において、前記空間内を通過した前記低温のガス状流体を加熱する加熱手段を備えているとさらに好適である。

このような極低温流体貯蔵および送出装置によれば、極低温流体貯蔵槽から送出された液状流体のすべてが、ガス化された後に使用者に供給されることとなるので、極低温流体貯蔵槽に貯蔵された液状流体を無駄なく消費することができて、装置全体の小型化を図ることができるとともに、長時間携行して使用することができる。

本発明によれば、極低温流体貯蔵および送出装置がどのような状態（例えば、天地が逆さまになった状態）に置かれたとしても、使用者にガス状流体を供給することができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る極低温流体貯蔵および送出装置の第１実施形態について、図１を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置の概略構成図である。

図１に示すように、極低温流体貯蔵および送出装置１は、貯蔵タンク２と、第１の供給ライン３と、加圧ライン４と、第２の供給ライン５と、第１のガス供給ライン６と、本体ケース（図示せず）とを主たる要素として構成されたものであり、貯蔵タンク２、第１の供給ライン３、加圧ライン４、第２の供給ライン５、および第１のガス供給ライン６は、本体ケース（筐体）の内部に収容されて（収められて）いる。

貯蔵タンク２は、極低温流体貯蔵槽２ａと、内部（内側）ケース２ｂと、外部（外側）ケース２ｃとを有するものである。
極低温流体貯蔵槽２ａは、例えば中空円筒状を有する密閉容器で、その内部に極低温の液状流体（例えば、液体酸素、液体窒素、液体アセチレン等）を貯蔵するものであり、その材料としては、例えば、ステンレス等の金属材料が使用されている。また、極低温流体貯蔵槽２ａは、その側部が蛇腹（ベローズ：bellows）で構成されている。この極低温流体貯蔵槽２ａの頂部側面には、極低温流体充填ライン７の一端部が接続（連結）されており、この極低温流体充填ライン７の他端部（極低温流体貯蔵槽２ａに接続されている一端部と反対側の端部）には、カプラ８が接続（連結）されている構成としてもよい。このカプラ８を、極低温流体供給源（図示せず）から延びる極低温流体充填ライン（図示せず）の一端部に接続（連結）されたカプラ（図示せず）と接続（連結）できるように構成することで、極低温流体供給源から極低温流体貯蔵槽２ａ内に、極低温の液状流体を充填（補充）できる。一方、この極低温流体貯蔵槽２ａの頂部上面には、第１の供給ライン３の一端部（より詳しくは、配管９の一端部）が接続（連結）されており、極低温流体貯蔵槽２ａの蛇腹が縮むことによって、極低温流体貯蔵槽２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体が、第１の供給ライン３（より詳しくは、配管９）内に押し出され（送出され：吐出され）るようになっている。

内部ケース２ｂは、例えば中空円筒状を有する密閉容器で、その内部に極低温流体貯蔵槽２ａを収容するものであり、その材料としては、例えば、ステンレス等の金属材料が使用されている。また、この内部ケース２ｂの頂部上面には、加圧ライン４の一端部（より詳しくは、配管１０の一端部）と、第２の供給ライン５の一端部（より詳しくは、配管１１の一端部）とが接続されており、加圧ライン４から極低温流体貯蔵槽２ａの外表面と内部ケース２ｂの内表面との間に形成された空間Ｓ１内に、低温のガス状流体（例えば、酸素ガス、窒素ガス、アセチレンガス等）が流入するようになっているとともに、空間Ｓ１内の低温のガス状流体は、第２の供給ライン５（より詳しくは、配管１１）内に流入するようになっている。

外部ケース２ｃは、中空円筒状を有する密閉容器で、その内部に内部ケース２ｂを収容するものであり、その材料としては、例えば、高強度アルミニウム合金や、カーボンステンレス等の金属材料が使用されている。また、この外部ケース２ｃは、その内部が真空とされており、かつ、その内表面には、例えば、銅板等の輻射シールド板（図示せず）や、断熱材（図示せず）が貼られている。

第１の供給ライン３は、配管９と、第１の熱交換器（第１のガス化手段）１２とを有するものである。
配管９は、その一端部が外部ケース２ｃおよび内部ケース２ｂを板厚方向に貫通して、極低温流体貯蔵槽２ａの頂部上面に接続されているとともに、その他端部が三方弁（安全弁）１３に接続（連結）されている。また、配管９の他端部側（三方弁１３の側の端部）には、第１の熱交換器１２が接続（連結）されている。この第１の熱交換器１２よりも上流側に位置する配管９（すなわち、貯蔵タンク２と第１の熱交換器１２との間に位置し、かつ、加圧ライン４の他端部（より詳しくは、配管１０の他端部）との接続部１４よりも下流側に位置する配管９）に、ベントバルブ（リリーフバルブ）１５が接続されて（取り付けられて）いてもよい。このベントバルブ１５は、極低温流体充填ライン７およびカプラ８を介して、極低温流体供給源から極低温流体貯蔵槽２ａ内に極低温の液状流体を充填する際に開放されるものであり、これにより、極低温流体供給源から極低温流体貯蔵槽２ａ内への極低温の液状流体の充填が、短時間で（よりスムーズに）行えるようになる。

第１の熱交換器１２は、極低温流体貯蔵槽２ａから送出され、配管９を介して導かれた極低温の液状流体を気化（あるいは加熱）してガス化（気化）するものであり、第１の熱交換器１２でガス化された常温のガス状流体（例えば、酸素ガス、窒素ガス、アセチレンガス等）は、配管９を介して三方弁１３に導かれる（供給される）ようになっている。

加圧ライン４は、配管１０と、第２の熱交換器（第２のガス化手段）１６とを有するものである。
配管１０は、その一端部が外部ケース２ｃを板厚方向に貫通して、内部ケース２ｂの頂部上面に接続されているとともに、その他端部が接続部１４のところで配管９に接続（連結）されている。また、第２の熱交換器１６よりも上流側に位置する配管１０（すなわち、第２の熱交換器１６と接続部１４との間に位置する配管１０）には、チェックバルブ（逆止弁）１７が接続されて（取り付けられて）いる。このチェックバルブ１７は、第２の熱交換器１６から接続部１４への流体（より詳しくは、低温のガス状流体（例えば、酸素ガス、窒素ガス、アセチレンガス等））の逆流を防止するものである。さらに、第２の熱交換器１６よりも下流側に位置する配管１０（すなわち、第２の熱交換器１６と貯蔵タンク２との間に位置する配管１０）には、バルブ（開閉弁）１８が接続されて（取り付けられて）いる。このバルブ１８は、使用者の要求（すなわち、使用者が常温のガス状流体をどれくらい必要としているか）に応じて、制御装置（図示せず）により自動的に開閉されるものである。

第２の熱交換器１６は、極低温流体貯蔵槽２ａにより昇圧され、配管１０を介して導かれた極低温の液状流体を気化（あるいは加熱）してガス化（気化）するものであり、第２の熱交換器１６でガス化された低温のガス状流体は、配管１０を介して空間Ｓ１内に導かれる（供給される）ようになっている。低温のガス状流体は、例えば極低温の液状流体と同程度（好適例として温度差５度以下）とすることによりさらに好ましい結果を得られる。

第２の供給ライン５は、配管１１と、第３の熱交換器（加熱手段）１９とを有するものである。
配管１１は、その一端部が外部ケース２ｃを板厚方向に貫通して、内部ケース２ｂの頂部上面に接続され、その他端部が三方弁１３に接続（連結）されているとともに、配管１１の他端部側（三方弁１３の側の端部）には、第３の熱交換器１９が接続（連結）されている。また、第３の熱交換器１９よりも上流側に位置する配管１１（すなわち、第３の熱交換器１９と貯蔵タンク２との間に位置する配管１１）には、チェックバルブ１７が接続されて（取り付けられて）いる。このチェックバルブ１７は、第３の熱交換器１９から空間Ｓ１内への流体（より詳しくは、常温のガス状流体（例えば、酸素ガス、窒素ガス、アセチレンガス等））の逆流を防止するものである。

第３の熱交換器１９は、空間Ｓ１内から配管１１を介して導かれた（供給された）低温のガス状流体を昇温（あるいは加熱）して常温のガス状流体にするものであり、第３の熱交換器１９で昇温された常温のガス状流体は、配管１１を介して三方弁１３に導かれる（供給される）ようになっている。

三方弁１３は、配管９と第１のガス供給ライン６（より詳しくは、配管２０）とを連通する第１の流路（図示せず）と、この第１の流路を開閉する第１のバルブ（図示せず）と、配管１１と第１のガス供給ライン６（より詳しくは、配管２０）とを連通する第２の流路（図示せず）と、この第２の流路を開閉する第２のバルブ（図示せず）とを備え、これら第１のバルブおよび第２のバルブはそれぞれ、使用者の要求（すなわち、使用者が常温のガス状流体をどれくらい必要としているか）に応じて、制御装置（図示せず）により自動的に開閉されるようになっている。例えば、使用者が常温のガス状流体を多量に必要としてる場合には、第１のバルブが全開、第２のバルブが全閉（または微開）となり、使用者が常温のガス状流体をあまり必要としていない場合には、第１のバルブが全閉、第２のバルブが全開となるように調整される。

第１のガス供給ライン６は、例えば、以下に説明する配管２０と、流量調整弁（図示せず）とを備えていてもよい。
配管２０は、その一端部が三方弁１３に接続（連結）されているとともに、その他端部が流量調整弁に接続（連結）されている。また、配管２０の途中には、接続部（図示せず）を介して第２のガス供給ライン（図示せず）の一端部が接続（連結）されており、この第２のガス供給ラインの他端部には、コネクタ（図示せず）が接続（連結）されている。このコネクタは、ガス状流体貯蔵槽（図示せず）から延びるガス状流体供給ライン（図示せず）の一端部に接続（連結）されたコネクタ（図示せず）と接続（連結）できるように構成されており、ガス状流体貯蔵槽から使用者に直接、常温のガス状流体（例えば、酸素ガス、窒素ガス、アセチレンガス等）を供給できるようになっている。

流量調整弁は、使用者に供給される常温のガス状流体の流量を調整するバルブであり、使用者の要求（すなわち、使用者が常温のガス状流体をどれくらい必要としているか）に応じて、制御装置（図示せず）により自動的に開閉されるものである。

本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置１によれば、空間Ｓ１内に導かれた低温のガス状流体により極低温流体貯蔵槽２ａの蛇腹が縮み、極低温流体貯蔵槽２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体が第１の供給ライン３内に送出されて、第１の熱交換器１２、または第２の熱交換器１６および第３の熱交換器１９で完全にガス化された後、使用者に供給されることとなる。すなわち、極低温流体貯蔵槽２ａから第１の供給ライン３には、極低温の液状流体が送出され、使用者には、常温のガス状流体が供給されることとなる。
これにより、極低温流体貯蔵および送出装置１がどのような状態（例えば、極低温流体貯蔵槽２ａの天地が逆さまになった状態、あるいは重力の何倍もの力が作用するような状態、もしくは無重力の状態）に置かれたとしても、極低温流体貯蔵槽２ａから第１の供給ライン３に極低温の液状流体を送出することができるとともに、使用者に常温のガス状流体を供給することができる。

また、外部ケース２ｃの内部は真空とされ、かつ、空間Ｓ１内は低温のガス状流体で満たされていることとなるので、外部ケース２ｃから極低温流体貯蔵槽２ａへの熱の伝達を遮断することができて、極低温流体貯蔵槽２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体のボイルオフ（気化）を防止することができる。

さらに、空間Ｓ１内に供給された低温のガス状流体のガス圧が、極低温流体貯蔵槽２ａから前記極低温の液状流体に圧力を加えて液体のまま送出する際の動力として利用されるので、極低温流体貯蔵槽２ａから前記極低温の液状流体に圧力を加えて液体のまま送出する際の動力源を不要とすることができて、装置全体の小型化を図ることができる。

さらにまた、空間Ｓ１内を通過した低温のガス状流体が、第３の熱交換器１９を通って使用者に供給されることとなる。すなわち、極低温流体貯蔵槽２ａから送出された液状流体のすべてが、ガス化された後に使用者に供給されることとなる。
これにより、極低温流体貯蔵槽２ａに貯蔵された液状流体を無駄なく消費することができて、装置全体の小型化を図ることができるとともに、長時間携行して使用することができる。

さらにまた、極低温流体貯蔵槽２ａ内には、極低温の液状流体が貯蔵され、使用者は、この極低温の液状流体をガス化して使用することとなるので、装置全体の小型化を図ることができるとともに、長時間携行して使用することができる。

本発明に係る極低温流体貯蔵および送出装置の第２実施形態について、図２を参照しながら説明する。
図２は本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置の概略構成図である。
本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置３１は、貯蔵タンク２の代わりに貯蔵タンク３２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

貯蔵タンク３２は、極低温流体貯蔵槽３２ａと、内部（内側）ケース２ｂと、外部（外側）ケース２ｃとを有するものである。
極低温流体貯蔵槽３２ａは、ピストン３３と、シリンダブロック３４と有し、ピストンポンプとしても機能する密閉容器で、その内部（すなわち、ピストン３３の一端面（図２において上側の端面）とシリンダ３４ａとで囲まれた空間内）に極低温の液状流体（例えば、液体酸素、液体窒素、液体アセチレン等）を貯蔵するものであり、その材料としては、例えば、ステンレス等の金属材料が使用されている。
ピストン３３は、シリンダブロック３４の内部に形成されたシリンダ３４ａ内に往復動可能に収容された概略円筒状を呈する部材であり、ピストン３３の外周面（すなわち、シリンダ３４ａの内周面（シリンダ壁）と対向する面）には、リング溝（図示せず）が形成されているとともに、このリング溝内にはピストンリング（図示せず）が配置されている。
シリンダブロック３４は、その内部に概略中空円筒状のシリンダ３４ａを有する部材である。シリンダブロック３４の頂部側面には、極低温流体充填ライン７の一端部が接続（連結）されており、この極低温流体充填ライン７の他端部（シリンダブロック３４に接続されている一端部と反対側の端部）には、カプラ８が接続（連結）されている。また、このカプラ８は、極低温流体供給源（図示せず）から延びる極低温流体充填ライン（図示せず）の一端部に接続（連結）されたカプラ（図示せず）と接続（連結）できるように構成されており、極低温流体供給源から極低温流体貯蔵槽３２ａ内に、極低温の液状流体を充填（補充）できるようになっている。一方、このシリンダブロック３４の頂部上面には、第１の供給ライン３の一端部（より詳しくは、配管９の一端部）が接続（連結）されており、加圧ライン４から極低温流体貯蔵槽３２ａの外表面と内部ケース２ｂの内表面との間に形成された空間Ｓ１内に、低温のガス状流体（例えば、酸素ガス、窒素ガス、アセチレンガス等）が流入することによりピストン３３が移動して（押し上げられて）、極低温流体貯蔵槽３２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体が、第１の供給ライン３（より詳しくは、配管９）内に押し出され（送出され：吐出され）るようになっている。
なお、図２中の符号３５は、ピストン３３を一方向（図２において上方向）または他方向（図２において下方向）に付勢する付勢部材（例えば、バネ）である。

本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置３１によれば、空間Ｓ１内に導かれた低温のガス状流体により、極低温流体貯蔵槽３２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体が圧縮（加圧）される方向にピストン３３が移動し、極低温流体貯蔵槽３２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体が第１の供給ライン３内に送出されて、第１の熱交換器１２、または第２の熱交換器１６および第３の熱交換器１９で完全にガス化された後、使用者に供給されることとなる。すなわち、極低温流体貯蔵槽３２ａから第１の供給ライン３には、極低温の液状流体が送出され、使用者には、常温のガス状流体が供給されることとなる。
これにより、極低温流体貯蔵および送出装置３１がどのような状態（例えば、極低温流体貯蔵槽３２ａの天地が逆さまになった状態、あるいは重力の何倍もの力が作用するような状態、もしくは無重力の状態）に置かれたとしても、極低温流体貯蔵槽３２ａから第１の供給ライン３に極低温の液状流体を送出することができるとともに、使用者に常温のガス状流体を供給することができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明に係る極低温流体貯蔵および送出装置の第１参考実施形態について、図３を参照しながら説明する。
図３は本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置の概略構成図である。
本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置４１は、貯蔵タンク２の代わりに貯蔵タンク４２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

貯蔵タンク４２は、極低温流体貯蔵槽４２ａと、内部（内側）ケース２ｂと、外部（外側）ケース２ｃとを有するものである。
極低温流体貯蔵槽４２ａは、中空円筒状を有する容器で、その内部に極低温の液状流体（例えば、液体酸素、液体窒素、液体アセチレン等）を貯蔵するものであり、その材料としては、例えば、ステンレス等の金属材料が使用されている。また、極低温流体貯蔵槽４２ａの内部には、その内部空間を上下に二分する（区画する）膜４３が設けられており、この膜４３よりも下方に位置する極低温流体貯蔵槽４２ａの側面および底面には、板厚方向に貫通する孔４４が多数設けられて（形成されて）いる。そして、膜４３よりも下方に位置する極低温流体貯蔵槽４２ａの側面には、極低温流体充填ライン７の一端部が接続（連結）されており、この極低温流体充填ライン７の他端部（極低温流体貯蔵槽４２ａに接続されている一端部と反対側の端部）には、カプラ８が接続（連結）されている。また、このカプラ８は、極低温流体供給源（図示せず）から延びる極低温流体充填ライン（図示せず）の一端部に接続（連結）されたカプラ（図示せず）と接続（連結）できるように構成されており、極低温流体供給源から極低温流体貯蔵槽４２ａ内に、極低温の液状流体を充填（補充）できるようになっている。一方、内部ケース２ｂおよび外部ケース２ｃの頂部側面には、第１の供給ライン３の一端部（より詳しくは、配管９の一端部）が接続（連結）されており、加圧ライン４から極低温流体貯蔵槽４２ａ内の膜４３よりも上方に位置する空間Ｓ３内に、低温のガス状流体（例えば、酸素ガス、窒素ガス、アセチレンガス等）が流入することにより膜４３が膨らんで（押し下げられて）、貯蔵タンク４２内に貯蔵された極低温の液状流体が、孔４４および空間Ｓ２内を通って第１の供給ライン３（より詳しくは、配管９）内に押し出され（送出され：吐出され）るようになっている。

本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置４１によれば、空間Ｓ３内に導かれた低温のガス状流体により、極低温流体貯蔵槽４２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体が圧縮（加圧）される方向に膜４３が膨らんで、極低温流体貯蔵槽４２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体が孔４４および空間Ｓ２内を通って第１の供給ライン３内に送出されて、第１の熱交換器１２、または第２の熱交換器１６および第３の熱交換器１９で完全にガス化された後、使用者に供給されることとなる。すなわち、貯蔵タンク４２から第１の供給ライン３には、極低温の液状流体が送出され、使用者には、常温のガス状流体が供給されることとなる。
これにより、極低温流体貯蔵および送出装置４１がどのような状態（例えば、貯蔵タンク４２の天地が逆さまになった状態、あるいは重力の何倍もの力が作用するような状態、もしくは無重力の状態）に置かれたとしても、貯蔵タンク４２から第１の供給ライン３に極低温の液状流体を送出することができるとともに、使用者に常温のガス状流体を供給することができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明に係る極低温流体貯蔵および送出装置の第２参考実施形態について、図４を参照しながら説明する。
図４は本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置の概略構成図である。
本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置５１は、貯蔵タンク２の代わりに貯蔵タンク５２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

貯蔵タンク５２は、極低温流体貯蔵槽５２ａと、内部（内側）ケース２ｂと、外部（外側）ケース２ｃとを有するものである。
極低温流体貯蔵槽５２ａは、中空円筒状を有する密閉容器で、その内部に極低温の液状流体（例えば、液体酸素、液体窒素、液体アセチレン等）を貯蔵するものであり、その材料としては、例えば、ステンレス等の金属材料が使用されている。また、極低温流体貯蔵槽５２ａの内部には、その内部空間を上下に二分する（区画する）膜５３が設けられており、この膜５３よりも下方に位置する極低温流体貯蔵槽５２ａの内部には、中空糸膜からなる複数本のチューブ（管）５４が設けられている。そして、膜５３よりも下方に位置する極低温流体貯蔵槽５２ａの側面には、極低温流体充填ライン７の一端部が接続（連結）されており、この極低温流体充填ライン７の他端部（極低温流体貯蔵槽５２ａに接続されている一端部と反対側の端部）には、カプラ８が接続（連結）されている。また、このカプラ８は、極低温流体供給源（図示せず）から延びる極低温流体充填ライン（図示せず）の一端部に接続（連結）されたカプラ（図示せず）と接続（連結）できるように構成されており、極低温流体供給源から極低温流体貯蔵槽５２ａ内に、極低温の液状流体を充填（補充）できるようになっている。一方、極低温流体貯蔵槽５２ａの側面には、第１の供給ライン３の一端部（より詳しくは、配管９の一端部）が接続（連結）されており、加圧ライン４から極低温流体貯蔵槽５２ａ内の膜５３よりも上方に位置する空間Ｓ３内に、低温のガス状流体（例えば、酸素ガス、窒素ガス、アセチレンガス等）が流入することにより膜５３が膨らんで（押し下げられて）、極低温流体貯蔵槽５２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体が、チューブ５４内に押し込まれた後、第１の供給ライン３（より詳しくは、配管９）内に押し出され（送出され：吐出され）るようになっている。

本実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置５１によれば、空間Ｓ３内に導かれた低温のガス状流体により、極低温流体貯蔵槽５２ａ内に貯蔵された極低温の液状流体が圧縮（加圧）される方向に膜５３が移動し、貯蔵タンク５２内に貯蔵された極低温の液状流体が第１の供給ライン３内に送出されて、第１の熱交換器１２、または第２の熱交換器１６および第３の熱交換器１９で完全にガス化された後、使用者に供給されることとなる。すなわち、貯蔵タンク５２から第１の供給ライン３には、極低温の液状流体が送出され、使用者には、常温のガス状流体が供給されることとなる。
これにより、極低温流体貯蔵および送出装置５１がどのような状態（例えば、貯蔵タンク５２の天地が逆さまになった状態、あるいは重力の何倍もの力が作用するような状態、もしくは無重力の状態）に置かれたとしても、貯蔵タンク５２から第１の供給ライン３に極低温の液状流体を送出することができるとともに、使用者に常温のガス状流体を供給することができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、上述した実施形態では、貯蔵タンクと、第１の供給ラインと、加圧ラインと、第２の供給ラインと、第１のガス供給ラインとが、本体ケース内にそれぞれ一つずつ収容されたものについて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、貯蔵タンクと、第１の供給ラインと、加圧ラインと、第２の供給ラインと、第１のガス供給ラインとを、本体ケース内にそれぞれ二つ以上備え、各貯蔵タンク内に別の極低温流体を貯蔵して使用することもできる。例えば、一つの貯蔵タンクに液体酸素が貯蔵され、もう一つの貯蔵タンクに液体窒素が貯蔵されている場合には、使用者に空気と略同じ成分の混合ガスを供給することができることとなる。また、一つの貯蔵タンクに液体酸素が貯蔵され、もう一つの貯蔵タンクに液体アセチレンが貯蔵されている場合には、使用者にガス溶接に必要な混合ガスを供給することができることとなる。

本発明の第１実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置の概略構成図である。 本発明の第１参考実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置の概略構成図である。 本発明の第２参考実施形態に係る極低温流体貯蔵および送出装置の概略構成図である。

１ 極低温流体貯蔵および送出装置
２ａ 極低温流体貯蔵槽
２ｂ 内部ケース（ケース）
１２ 第１の熱交換器（第１のガス化手段）
１６ 第２の熱交換器（第２のガス化手段）
１９ 第３の熱交換器（加熱手段）
３１ 極低温流体貯蔵および送出装置
３２ａ 極低温流体貯蔵槽
４１ 極低温流体貯蔵および送出装置
４２ａ 極低温流体貯蔵槽
５１ 極低温流体貯蔵および送出装置
５２ａ 極低温流体貯蔵槽
Ｓ１ 空間

Claims (3)

1. 内部に極低温の液状流体を貯蔵するとともに、前記極低温の液状流体に圧力を加えて液体のまま送出する機構を有し、かつ、側部が蛇腹で構成された極低温流体貯蔵槽と、
   前記極低温流体貯蔵槽から送出された前記極低温の液状流体をガス化する第１のガス化手段とを備えているとともに、
   前記極低温流体貯蔵槽を収容するケースを備え、このケースの内周面と、前記極低温流体貯蔵槽の外周面との間に形成された空間内に、前記極低温流体貯蔵槽から送出された前記極低温の液状流体の一部をガス化する第２のガス化手段を通過した低温のガス状流体が供給されるように構成され、
   前記空間内に導かれた前記低温のガス状流体により前記蛇腹が縮み、前記極低温流体貯蔵槽内に貯蔵された極低温の液状流体が前記極低温流体貯蔵槽から送出されることを特徴とする極低温流体貯蔵および送出装置。
2. 内部に極低温の液状流体を貯蔵するとともに、前記極低温の液状流体に圧力を加えて液体のまま送出する機構を有し、かつ、ピストンとシリンダブロックとを備えた極低温流体貯蔵槽と、
   前記極低温流体貯蔵槽から送出された前記極低温の液状流体をガス化する第１のガス化手段とを備えているとともに、
   前記極低温流体貯蔵槽を収容するケースを備え、このケースの内周面と、前記極低温流体貯蔵槽の外周面との間に形成された空間内に、前記極低温流体貯蔵槽から送出された前記極低温の液状流体の一部をガス化する第２のガス化手段を通過した低温のガス状流体が供給されるように構成され、
   前記空間内に導かれた前記低温のガス状流体により、前記極低温流体貯蔵槽内に貯蔵された極低温の液状流体が圧縮される方向に前記ピストンが移動し、前記極低温流体貯蔵槽内に貯蔵された極低温の液状流体が前記極低温流体貯蔵槽から送出されることを特徴とする極低温流体貯蔵および送出装置。
3. 前記空間内を通過した前記低温のガス状流体を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の極低温流体貯蔵および送出装置。

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