JP5614983B2 - 一連の容器からの流体の分配及びこれら一連の容器の再充填を行うための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に流体分配装置に関するものであり、さらに詳細には一連の容器からの流体の分配及びこれら一連の容器の再充填を行うための装置及び方法に関するものである。

例えば酸素、天然ガス、プロパン、二酸化炭素などを格納する流体容器を充填するにはいくつかの方法がある。１つの方法は、例えば格納タンクに大量の流体を格納し、移動可能な小型の流体容器を格納タンクに移動し、この容器に充填する方法である。他の方法は、移動可能で大きな格納タンク（例えば、トレーラに構築される格納タンク）に大量の流体を格納し、この格納タンクを顧客の場所に移動し、現場で充填サービスを提供する方法である。

移動可能な小型の容器を頻繁に充填するユーザは、大量の流体を局所的に格納している場合が多い。例えば、消防署は、消防署の装置内に酸素を格納し、消防士のための移動可能な酸素タンクを現場で再充填している。同様に、天然ガス販売業者は、天然ガスを格納し、顧客用の小さな流体容器を再充填している。現場で再充填する方法には、１つの比較的大きな流体格納容器に流体を格納し、この大きな格納容器から流体を充填する容器（例えば、比較的小さな移動可能な容器）に移す方法がある。しかしながら、場合によっては、適切な再充填サービスを提供するのに必要な比較的大きい１つの流体容器を収容できる十分なスペースがないことがある。

スペースの制約に対応するため、複数の小さな格納容器を流体分配縦列システムと組み合わせて用いることがある。一般的に、縦列システムは、複数の流体格納容器を複数のシーケンス弁を介してレギュレータへ接続または連通することで実現される。このような縦列システムによれば、例えば比較的小さな流体容器を格納容器からの流体で補充することができる。この場合、格納容器のうち１つの内部圧力が（例えば、補充動作中に）十分に降下すると、シーケンス弁によって、格納容器のうちの比較的圧力の高い他の格納容器から格納流体が移送される。公知の縦列システムでは、縦列システムにおけるシーケンス弁と他の構成部品とを連通するため、大量の流体配管が不可欠となり複雑な構成になってしまうことが多い。したがって、設置や保全のために公知の縦列システムを組立及び分解しようとすると、時間と費用がかかってしまう。

本明細書に示す装置及び方法は、一連の容器からの流体を分配すること及びこの一連の容器を再充填するためのものである。例示の流体分配システムは、流体を分配するための流体流出ポートを有した連結管と、この連結管に係合する流体弁とを備えている。第１流体格納容器及び第２流体格納容器は連結管に結合されている。この流体弁は、第２流体格納容器と流体流出ポートとの間の第１流体流れ経路を制御するように構成されている。

他の実施形態によれば、弁は、蓋部と、この蓋部に同軸上に並んで結合されている基部とを備えている。蓋部は、蓋部内面を形成する蓋部キャビティと、蓋部外面と、蓋部外面及び蓋部キャビティの間に延設された第１圧力検出通路と、を有している。基部は、基部外面と、基部内面を形成する基部キャビティとを有している。 また、基部は、基部外面及び基部キャビティの間に延設されている流体流入口通路と、基部外面及び基部キャビティの間に延設されている流体流出口通路と、基部外面及び基部キャビティとの間に延設されている第２圧力検出通路と、をさらに有するようにしてもよい。基部及び蓋部キャビティ内の弁要素は、流体流入口通路及び流体流出口通路を通る流体流れ経路を制御するために設けられている。

さらに他の実施形態によれば、連結管は、第１流体弁を受け入れるための第１キャビティを備えている。また、連結管は、第１流体格納容器に結合する第１流体流入ポートと、第２流体格納容器に結合する第２流体流入ポートと、をさらに備えていてもよい。加えて、連結管は、第１流体流入ポート及び第２流体流入ポートを介して受け取った流体を分配するように構成された流出ポートを備えるようにしてもよい。

さらに他の実施形態によれば、デュアル式逆止弁装置は、ハウジングと、このハウジング内の第１逆止弁とを備えている。また、デュアル式逆止弁は、ハウジングに設けられ、第１逆止弁に隣接するとともに、第１逆止弁とほぼ軸に沿うようにして一直線上に並んで設けられた第２逆止弁をさらに備えるようにしてもよい。

本明細書に記載の装置及び方法は、一連の流体容器からの流体を分配するため及びこの一連の流体容器を補充するために用いられる。具体的には、一連の流体容器が縦列システムに接続し、例えば流体供給スタンド用の容器から流体を分配するようにしてもよい。例えば、以下に記載の縦列装置またはシステムは、呼吸可能な酸素、水素、天然ガス、二酸化炭素またはその他の流体を供給するために用いてもよい。実施形態では、容器（例えば、ボトル、タンク、流体消耗容器など）を充填するために、容器は縦列システムに連通または接続され、レギュレータは第１流体格納容器（例えば、圧力が最も低い流体格納容器）から流体を移送するよう作動する。 充填中の容器の圧力が第１格納容器の圧力に近づくと、縦列システムは、自動的に第１格納容器よりも圧力の高い他の格納容器（例えば、シーケンス容器内の次の容器）から流体が流れるようにし、充填中の容器が第１格納容器内の圧力を超えるまで充填中の容器に流体を移送し続ける。このように、この縦列システムは、自動的に次の比較的圧力の高い格納容器（例えば、順次）に繋がっている流体移送流れ経路を使用できるようにする（例えば開く）ことで、ほぼ連続的に流体を充填中の容器へ供給することができる。

複数のシーケンス弁を結合するために多くの流体配管を用いる公知の縦列システムとは異なり、本明細書に記載の縦列システムは、連結管を用いており、シーケンス弁を受け入れてそれらを連通している。これにより、シーケンス弁と縦列システムの他の部品とを結合するのに必要な流体配管の数を著しく削減又は排除することができる。また、流体配管の量を削減することにより、設置作業及び保全作業の組立時間を削減することができる。これに加えて、必要な流体配管の要求量の削減したことで、摩耗、誤動作または故障する構成部品の数が削減され、縦列システムに付随する全体的な保全時間及び保全コストを削減することができる。

本明細書に記載の縦列システムは、複数のシーケンス弁開口部（例えば、ネジ切りされた開口部、ポート、収容部など）を備えており、これらの各々がシーケンス弁を受け入れるように構成されており、このシーケンス弁が対応する流体格納容器に連通している。複数の流体流路または流体流れ経路を連結管で形成し、シーケンス弁の流入ポートと流出ポートを結合して、シーケンス弁の動作を可能とする。そして、このシーケンス弁が流れ経路を有効（例えば、開放）または無効（例えば、閉鎖）にすることで流れ経路を自動的かつ順次制御し、各格納容器からの流体を移送することができる。また、スタンドアロン構造であるがために他のシーケンス弁に結合する流体配管が必要となる公知のシーケンス弁とは異なり、下記のシーケンス弁は、連結管のシーケンス弁開口部の中に差し込まれ、嵌合され、または、他の方法で作用可能に係合されるカートリッジ状の本体によって実現されている。

また、下記の縦列システムは、それに連結された一連の格納容器にも流体を再充填（例えば、補充、継ぎ足すことなど）することも可能である。再充填容器からの再充填流れ経路または各格納容器へ再充填流体の供給を有効（開放）にする再充填回路が形成されているため、縦列システムに結合された格納容器を再充填することができる。一部の実施形態では、格納容器は、シーケンス弁の流体移送動作を干渉または中断することなく再充填することができる。このように、例示の縦列システムを用いて、格納容器を再充填すると同時に一連の格納容器からの流体を移送することができる。

例示の連結管が、逆止弁と連結管との間に中間結合流体配管を用いることなく、逆止弁（例えば、単方向流量弁、一方方向流量弁、流体の流れを一方向に制限する弁など）を直接受け取入れる逆止弁開口部を備えるようにしてもよい。これにより、下記の縦列システムに必要となる流体配管の量をさらに減らすことができる。逆止弁を他の装置（例えば、シーケンス弁、レギュレータなど）に結合するために流体配管が不可欠であった公知の逆止弁とは異なり、下記の逆止弁は、連結管の逆止弁開口部へ差し込まれ、嵌合され、または、他の方法で作用可能に係合されるカートリッジ状の外観またはカートリッジ状の本体を有している。複数の流体流路が連結管に形成され、逆止弁を他の構成部品（例えば、シーケンス弁及び／もしくは他の逆止弁）または連結管の一部分へ結合または接続することにより、流体移送動作及び再充填動作を行うことができる。

下記のデュアル式逆止弁カートリッジは、１つのハウジングに２つの逆止弁が設けられている。各逆止弁は、各デュアル式逆止弁カートリッジを独立して動作させ、２つの機能を発揮するようにしてもよい。具体的には、例示のデュアル式逆止弁カートリッジの逆止弁のうちの一方が格納容器への流体再充填の流れ生成し、他方の逆止弁が格納容器からの流体移送流れを生成するようにしてもよい。

ここで、図１及び図２には、一連の流体格納容器１０２ａ〜ｃから流体（例えば、酸素、天然ガス、プロパン、水素など）を移送するための縦列システム１００の断面図が記載されている。縦列システム１００は、複数の連続区間１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを有する連結管１０４を備えている。各連続区間１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、連結管１０４に結合されたシーケンス弁１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃを有している。シーケンス弁１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは、それぞれ対応して流体格納容器１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのうちの１つに連通している。レギュレータ１１０は、連結管流出ポート１１２に結合され、格納容器１０２ａ〜ｃにより提供される流体で流体容器（例えば、流体消耗容器、再充填可能容器、ボトル、圧力容器など）を充填するように構成されている。

各格納容器１０２ａ〜ｃは、複数の逆止弁１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃのうち対応する１つを介して連結管１０４に結合されている。逆止弁１１４ａ〜ｃは、流体が一方向に向かって流れるようになっており（例えば、連結管流出ポート１１２に向かう流体の流れ）、連結管流出ポート１１２またはその他の供給源から格納容器１０２ａ〜ｃへ流体が逆流するのを防止する構成となっている。実施形態では、逆止弁１１４ａ〜ｃは、それぞれ対応する逆止弁の流体配管１１６ａ〜ｃを介して連結管１０４へ結合されている。ただし、他の実施形態（例えば、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６〜図９に関して以下に記載の縦列システム５００）に示すように、連結管（例えば、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６〜図９の連結管５０４）は、当該連結管に直接結合される逆止弁カートリッジ（例えば、図５Ｂ、図５Ｃ、図６及び図９のデュアル式逆止弁カートリッジ５１２ａ〜ｄ）を受け入れるように構成してもよい。この場合、必要となる流体配管の量を削減しかつ組立体を単純化することができる。

例示の縦列システム１００によれば、格納容器１０２ａ〜ｃは、そこに格納されている流体で容器を充填するに足りる十分な圧力を提供することができる。例えば、容器１１８を充填するにあたって、シーケンス弁１０８ａ〜ｃは、各流体容器１０２ａ〜ｃからの移送を順次作動させることで、連結管１０４から出力される圧力を容器１１８の圧力に比べて十分高くすることができる。これにより、容器１１８に充填することができる。レギュレータ１１０に容器１１８を接続したあと、流体は、動作中に第１容器流体移送経路１２０（図２）を経由して、第１格納容器１０２ａから第１区間の逆止弁１１４ａを通り、連結管流出ポート１１２まで移送される。

容器１１８の圧力を検出するために、容器１１８は圧力検出ポート１２２へ接続または連通されている。圧力検出ポート１２２は、連結管１０４に形成された圧力検出通路１２４に連結されている。圧力検出通路１２４は、各シーケンス弁１０８ａ〜ｃの圧力検出通路１２６ａ〜ｃに接続され、流れ経路１２８（図２）を形成している。容器１１８内の流体圧力は流れ経路１２８を介して取得しており、充填プロセス中、各シーケンス弁１０８ａ〜ｃは容器１１８内の圧力を検出していることになる。

容器１１８内の圧力が第１格納容器１０２ａ内の圧力に対してあるレベルまで上昇すると、第１シーケンス弁１０８ａは、第２格納容器１０２ｂと連結管流出ポート１１２との間の第２容器流体移送経路１３０（図２）を自動的に有効に（例えば、開放）する。そして、第２格納容器１０２ｂは、第２容器流体移送経路１３０を介して容器１１８へ流体を移送し始める。具体的にいえば、図２に示されているように、第２格納容器１０２ｂから流れた流体は、第２区間の逆止弁１１４ｂ、第１区間の流入ポート１３２ａ、及び第１シーケンス弁１０８ａを通り、第１区間流出ポート１３４ａから出て、連結管流出ポート１１２へと流れていく。第２流体移送流れ経路１３０が有効になると、第１容器流体移送流れ経路１２０が実質的に無効に（例えば、閉鎖）なり、第１シーケンス弁１０８ａ及び第１逆止め流量弁１１４ａにより、第２格納容器１０２ｂからの流体が第１格納容器１０２ａの中に流れ込むことができなくなる。

容器１１８内の圧力が第２格納容器１０２ｂ内の圧力に対してあるレベルまで上昇すると、第２シーケンス弁１０８ｂは、第３格納容器１０２ｃと連結管流出ポート１１２との間の第三格納流体移送経路１３６（図２）を自動的に有効にする。そして、第３格納容器１０２ｃが第３容器流体移送経路１３６を介して流体を移送し始める。図２に示されているように、第３容器流体移送経路１３６は、第３区間逆止弁１１４ｃ、第２区間流入ポート１３２ｂ、第２シーケンス弁１０８ｂ、第２区間流出ポート１３４ｂ、第１区間流入ポート１３２ａ、第１シーケンス弁１０８ａ、及び第１区間流出ポート１３４ａを通り、連結管流出ポート１１２へと通り抜けていく。

一部の実施形態においては、さらなる格納容器（例えば、第４格納容器）（図示せず）を連結管１０４に接続してもよい。これにより、第３格納容器１０２ｃの流体圧力よりも比較的高い流体圧力で容器１１８を充填することができる。

流体の移送がレギュレータ１１０により遮断されて、容器１１８が例示の縦列システム１００から切断されると、シーケンス弁１０８ａ〜ｃは、第２容器流体移送流れ経路１３６及び第３容器流体移送流れ経路１３０を無効にする。そすると、第１容器流体移送経路１２０は有効となり、次の容器を縦列システム１００に接続して充填することができる。

上記のプロセスでは第３及び第４格納容器から流体移送を順次始動することになるが、第１格納容器１０２ａでは流体を移送できない程度のレベルに容器１１８内の圧力が達しなければ、第２格納容器１０２ｂまたは第３格納容器１０２ｃに接続されている流体移送経路を動作させることなく容器１１８を充填するようにしてもよい。

図３には、シーケンス弁３００が示されており、この構成によって上述した縦列システム１００のシーケンス弁１０８ａ〜ｃ、及び後述する他のシーケンス弁を実現することができる。シーケンス弁３００の動作は、図１及び図２に記載したシーケンス弁１０８ａ〜ｃの動作とほぼ同じか、または実質的に同一である。実施形態では、シーケンス弁３００は、第１流体格納容器３０２ａと第２流体格納容器３０２ｂとに結合されており、第１格納容器３０２ａ及び／または第２格納容器３０２ｂに格納された流体を容器３０４に充填することができる。

例示のシーケンス弁３００は基部３０６を備えている。この基部３０６は、基部外面３０８と、基部内面３１２を形成する基部キャビティ３１０とを有している。基部３０６は、弁流入口通路３１４（例えば、図２の流入ポート１３２ａ〜ｂ）と、弁流出口通路３１６（例えば、図２の区間流出ポート１３４ａ〜ｂ）とを有しており、これにより流体が第２格納容器３０２ｂと容器３０４との間を流れることが可能となる。弁流入口通路３１４は、基部外面３０８と基部内面３１２との間に延設されており、第２格納容器３０２ｂから基部キャビティ３１０までの流れ経路（例えば、図２の第２容器流体移送経路１３０）を形成している。弁流出口通路３１６は、基部キャビティ３１０から基部外面３０８まで延びており、第２容器３０２ｂからの流体を基部キャビティ３１０から充填容器３０４まで流すための流れ経路（例えば、第２容器流体移送経路１３０）を形成している。

基部３０６は、基部外面３０８と基部内面３１２との間に延設された充填圧力検出通路３１８（例えば、図１の圧力検出通路１２６ａ〜ｃ）を有しており、これによりシーケンス弁３００が容器３０４内の流体圧力を検出することができる。充填圧力検出通路３１８は、容器３０４の流体圧力を基部キャビティ３１０に伝えるための経路（例えば、図２の圧力検出流れ経路１２８）を形成している。

また、例示のシーケンス弁３００は、蓋部外面３２２と、蓋部内面３２６を形成する蓋部キャビティ３２４とを有する蓋部３２０を備えている。蓋部３２０は、蓋部外面３２２と蓋部内面３２６との間に延設された格納圧力検出通路３２８を有しており、これによりシーケンス弁３００は第１格納容器３０２ａ内の圧力を検出することができる。格納圧力検出通路３２８によってシーケンス弁３００が第１格納容器３０２ａに接続または結合することができ、格納圧力検出通路３２８は第１格納容器３０２ａから蓋部キャビティ３２４の格納圧力チャンバ３２９までの流体経路を形成している。

基部３０６は蓋部３２０に結合されており、圧密シールを形成して複数の弁構成部品を密閉している。具体的にいえば、基部３０６及び蓋部３２０はピストン３３０を密閉している。このピストン３３０は、バネ保持部材３３２に結合されるとともに蓋部キャビティ３２４と摺動可能にかつシール状態で係合する。ピストン３３０は、格納圧力検出面３３４と、格納圧力検出面３３４の反対側に位置する充填圧力検出面３３６とを有している。第１格納容器３０２ａ内の圧力は、格納圧力検出面３３４に力を加え、また、容器３０４内の圧力は充填圧力検出面３３６に力を加える。

容器３０４内の圧力を検出するために、シーケンス弁３００は弁棒３３８を有しており、弁棒３３８には弁棒通路３４０が貫通している。容器３０４内の流体圧力は、充填圧力検出通路３１８へ導かれ、弁棒通路３４０を通り、弁棒側面ポート３４２を通って、蓋部キャビティ３２４の圧力チャンバ３４３を充填する。また、この流体圧力は、バネ保持部材側面ポート３４４を通って、バネ保持チャンバ３４６に充填される。これにより、容器３０４内の圧力は、格納圧力検出面３３４に加えられている力（例えば、第１格納容器３０２ａの圧力）と反対の力を充填圧力検出面３３６に加えることになる。シーケンス弁３００は、圧力検出面３３４および３３６に加えられた対抗する力の差に基づいて、第２格納容器３０２ｂから容器３０４までの流れ経路（例えば、図２の第２容器流体流れ経路１２８）を有効にしたり（例えば、開放）、無効にしたりする（例えば、閉鎖）。

弁棒３３８には弁体部３４８が設けられており、第２格納容器３０２ｂからの流体経路を無効にしたり有効にしたりする。弁棒３３８は閉弁位置に置かれた状態で図示されている。閉弁位置では、弁体部３４８は、弁座３５０と当接または係合し、それらの間にシールを形成している。これにより、第２格納容器３０２ｂからの流体経路を無効（閉鎖）することができる。弁座３５０と弁体部３４８との間が圧密シールとなるように、弁座３５０をプラスチックで形成するようにしてもよい。弁棒３３８は、蓋部３２０の方向に向かって開放位置へ移動し、第２格納容器３０２ｂからの流体経路を有効（開放）にする。開放位置にあれば、弁体３４８が弁座３５０から離脱し、流体は弁座３５０と弁体３４８との間を通ることができる。そして、この流体は、弁棒スリーブ３５４の側面ポート３５２を通って、弁流出口通路３１６の方向に流れていく。

弁棒３３８、ひいては弁体３４８の移動は、ピストン３３０により制御されている。すなわち、ピストン３３０が格納圧力検出通路３２８に向かって移動すると、弁棒３３８及び弁体３４８も格納圧力検出通路３２８に向かって第２格納容器３０２ｂからの流れ経路が有効となる開放位置へ移動することになる。ピストン３３０が格納圧力検出通路３２８から離れる方向に移動すると、弁棒３３８も格納圧力検出通路３２８から離れる方向へ移動して閉鎖位置となり、弁体３４８が弁座３５０と係合して第２格納容器３０２ｂからの流れ経路が無効となる。

ピストン３３０は、格納圧力検出面３３４と充填圧力検出面３３６の対向する圧力の差に基づいてまたはそれに応答して移動する。シーケンス弁３００には、バネ保持部材３３２とバネ座３５８との間に狭持される負付勢バネ３５６が設けられており、 容器３０４内の圧力が第１格納容器３０２ａ内の圧力よりも小さいとき、ピストン３３０への付勢圧力を加えてピストン３３０を開放位置に移動させることができる。バネ３５６の付勢圧力が２５０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）である場合、容器３０４が第１格納容器３０２ａ内の圧力よりも２５０ｐｓｉだけ小さい圧力になると、ピストン３３０は、開放弁位置に向かって移動（例えば、格納圧力検出通路３２８の方向に向かって摺動）し始める。換言すれば、負付勢バネ３５６により供給される圧力と容器３０４の圧力との合計が第１格納容器３０２ａの圧力を超えると、ピストン３３０は、格納圧力検出通路３２８の方向に向かって開放位置へ移動する。これにより、第２格納容器３０２ｂと容器３０４との間にある流れ経路が有効、すなわち開放される。バネ３５６の付勢圧力としては、例えば５０ｐｓｉ、１００ｐｓｉ、２５０ｐｓｉ、４００ｐｓｉなどの任意の適切な付勢圧力が選択される。

基部３０６はカートリッジ状の本体を形成することにより、シーケンス弁３００が連結管（例えば、図１及び図２の連結管１０４）に係合することを容易にし、また、縦列システム（例えば、図１及び図２の例示の縦列システム１００）の弁の保全を簡単にすることができる。例示のシーケンス弁３００のカートリッジ状の本体では、弁通路（または、ポート）３１４、３１６、３１８へ複数の流体配管の切断及び／または接続を行うことなく、簡単に連結管に差し込むことができる。

格納圧力検出通路３２８、充填圧力検出通路３１８及びシーケンス弁流入口通路３１４を流れる流体の混合を回避するために、シーケンス弁３００に複数のＯ−リング及び固定シールが設けられている。例えば、ピストン３３０にＯ−リング３６０が設けられており、格納圧力検出ポート３２８を流れる流体が蓋部キャビティ３２４の格納圧力チャンバ３２９の中へ漏洩しないようにしている。また、弁棒３３８に上側Ｏ−リング３６２が設けられ、弁棒スリーブ３５４に固定シール３６４が設けられ、バネ座３５８に固定シール３６６が設けられている。これにより、第２格納容器３０２ｂからの流体が蓋部キャビティ３２４の中へ漏洩しないようにしている。また、弁棒３３８に下側Ｏ−リング３６８が設けられており、充填圧力検出通路３１８から流れる流体が基部キャビティ３１０の他の部分の中へ漏洩しないようにしている。

図４には、一連の流体格納容器４０２ａ〜ｄから流体を分配し、及び一連の流体格納容器４０２ａ〜ｄを再充填するために用いられる他の縦列システム４００が示されている。縦列システム４００の動作は、図１及び図２に記載された縦列システム１００とほぼ同じであるか、または実質的に同一である。また、図３に示すシーケンス弁３００とほぼ同じか、または実質的に同一の複数のシーケンス弁を用いてもよい。ただし、流体を格納容器４０２ａ〜ｄから容器４０４へ移送することに加えて、縦列システム４００は、格納容器４０２ａ〜ｄ内に流体を再充填または補充することもできる。再充填することができることにより、格納容器４０２ａ〜ｄが、例えば空になり、補充または再充填することが必要となったとき、格納容器４０２ａ〜ｄを縦列システム４００から離脱または分離する必要性が少なくなる。例えば、格納容器４０２ａ〜ｄを保全目的に分離することはできるが、格納容器４０２ａ〜ｄが空のとき、流体を補充するためにこれらの容器４０２ａ〜ｄを取り除く必要はない。これに代えて、例えば格納タンク（例えば、移動可能なトレーラタンク、アウトドア用の静止タンクなど）、コンプレッサなどのような流体供給源（図示せず）から移送される流体を用いて格納容器４０２ａ〜ｄを再充填してもよい。

縦列システム４００は、再充填流体配管４０８を有する再充填回路４０６を備えており、再充填流体配管４０８は対応する再充填逆止弁４１０ａ〜ｄを介して格納容器４０２ａ〜ｄの各々に連通している。流体供給源は、再充填流入口４１２を介して再充填回路４０６に接続されている。再充填流入口４１２に供給される流体は、圧力が最も低い容器から始まって順次格納容器４０２ａ〜ｄを充電していく。具体的には、再充填流体は、格納容器４０２ａ〜ｄのうち圧力が最小の格納容器に接続された流れ経路を通り、その容器を最初に充填し始める。最初の格納容器の圧力が二番目に圧力の低い格納容器の圧力と一致するレベルまで上昇すると、再充填流体は、これらの格納容器の両方へ同時に流れ始める。格納容器４０２ａ〜ｄのすべての圧力レベルが等しくなると、再充填流体は、格納容器４０２ａ〜ｄのすべてが所望のレベル及び／または圧力に充填されるまで、これらの格納容器４０２ａ〜ｄのすべてを同時に充填する。動作中では、格納容器４０２ａ〜ｄの圧力レベルがさまざまな割合で降下していくため、再充填逆止弁４１０ａ〜ｄは、高圧の格納容器からの流体が低圧の格納容器の中へ流れ込まないようにしている。

図５Ａには、他の縦列システム５００の正面図が示されており、図５Ｂにはその平面図が示されており、また、図５Ｃにはその端面図が示されている。縦列システム５００は、連結管に一体化された再充填回路を用いて一連の流体格納容器５０２ａ〜ｄからの流体を分配し、また、これらの流体格納容器５０２ａ〜ｄを再充填することができる。縦列システム５００は、図８、図９、及び図１０Ｃに示されているように、連結管５０４を備えており、この連結管５０４の内部には流体再充填回路５０５が形成されており、再充填回路に必要となる流体配管の量を減らすことができる。縦列システム５００の動作は、図４に記載した縦列システム４００とほぼ同じか、または実質的に同一である。

複数のシーケンス弁５０６ａ〜ｃ（図５Ａ〜図５Ｃ及び図６）を受け入れるために、連結管５０４は、図７〜図９に示されているような複数の開口部５０８ａ〜ｃ（すなわち、弁キャビティ）を有している。シーケンス弁５０６ａ〜ｃの各々は、図３の例示のシーケンス弁３００とほぼ同じか、または実質的に同一である。シーケンス弁５０６ａ〜ｃは、開口部５０８ａ〜ｃに差し込まれ、噛み合わされ、または、他の方法で係合されるように構成されたカートリッジ状の本体またはハウジングを有している。

連結管５０４は、逆止弁カートリッジ５１２ａ〜ｄ（図５Ｂ、図５Ｃ、図６、及び図９）を受け入れる複数の逆止弁開口部５１０ａ〜ｄ（すなわち、逆止弁キャビティ）（図５Ａ、図７〜図９、及び図１０Ｃ）を備えている。逆止弁カートリッジ５１２ａ〜ｄは、各々が二つの逆止弁を有している。具体的にいえば、図９に示されているように、逆止弁カートリッジ５１２ａ〜ｄの各々は、それに対応する流体移送逆止弁５１４ａ〜ｄと、それに対応する再充填逆止弁５１６ａ〜ｄとを有している。流体移送逆止弁５１４ａ〜ｄの動作は、図１及び図２の逆止弁１１４ａ〜ｃと実質的に同一である。再充填逆止弁５１６ａ〜ｄの機能は、図４の再充填逆止弁４１０ａ〜ｄと実質的に同一である。逆止弁カートリッジ５１２ａ〜ｄを連結管５０４で直接受け入れ、またはそこに取り付けることにより、縦列システム５００に必要となる流体配管の量を著しく減らすことができる。逆止弁カートリッジ５１２ａ〜ｄについては、以下に図１１で詳細に記載する。

格納容器５０２ａ〜ｄの各々は、連結管５０４内に形成された対応する格納容器流入ポート／流出ポート５２０ａ〜ｄ（図５C、図７、及び図８）に連結されている。格納容器流入ポート／流出ポート５２０ａ〜ｄ（すなわち、格納容器ポート５２０ａ〜ｄ）は、格納容器５０２ａ〜ｄから容器５１８へ流体を移送するとき、流入ポートとして機能する。ただし、再充填中においては、格納容器ポート５２０ａ〜ｄは、以下に記載するように、格納容器５０２ａ〜ｄへ再充填流体を移送するための流出ポートとして機能する。

格納容器５０２ａ〜ｃ内の圧力を検出するために、シーケンス弁５０６ａ〜ｃの格納圧力流入ポート５１７ａ〜ｃ（図５Ａから図５Ｃ、図６）は、それぞれ対応する流体配管５１９ａ〜ｃ（図５Ａ〜５Ｃ）を介して、それぞれ対応する連結管流出ポート５２１ａ〜ｃ（図５Ａ〜図５Ｃ、図６、図７、及び図９）に結合されている。格納容器５０２ａ〜ｃからの流体は、格納容器流入ポート５２０ａ〜ｃを介して連結管５０４内へ流入し、連結管流出ポート５２１ａ〜ｃを介して連結管５０４から流出する。そして、この流体は、流体配管５１９ａ〜ｃを通って、シーケンス弁５０６ａ〜ｃの格納圧力流入ポート５１７ａ〜ｃ内へ流入して、シーケンス弁５０６ａ〜ｃの格納圧力検出チャンバ（例えば、図３の格納圧力検出チャンバ３２９）を充填する。このように、シーケンス弁５０６ａ〜ｃは、それぞれ格納容器５０２ａ〜ｃのうち対応する１つの圧力を検出することができる。

流体を連結管５０４から容器５１８へ移送するために、流体移送配管５２２（図５Ａ）は、連結管５０４の流出ポート５２４（図５Ａ、図７、図８、図１０Ａ、及び図１０Ｂ）へ結合されている。図５Ａ、図８及び図１０Ｂに示されているように、流出口通路５２６が、第１弁開口５０８ａと流出ポート５２４との間に延設されている。この流出口通路５２６は、格納容器５０２ａ〜ｄから容器５１８へ流体を移送させる流れ経路（例えば、図２の容器流体流れ経路１２０、１３０、１３６）を形成する。

第１格納容器５０２ａからの流体移送を可能とするために、第１格納容器ポート５２０ａ（図５Ｃ、図７、図８）は、図８に示されているような第１デュアル式逆止弁カートリッジ５１２ａに連通している。このように、第１格納容器５０２ａからの流体は、流体移送逆止弁５１４ａ、流出口通路５２６、及び流出ポート５２４を通って流れることができる。第２格納容器５０２ｂからの流体移送を可能とするために、第２格納容器ポート５２０ｂ（図５Ｃ、図７及び図８）は、図８に示されているような第２デュアル式逆止弁カートリッジ５１２ｂに連通している。このように、第２格納容器５０２ｂからの流体は、流体移送逆止弁５１４ｂ、逆止弁開口部５１０ｂと第１シーケンス弁開口部５０８ａとの間に延設された流体流路５２８、シーケンス弁５０６ａ、通路５２６、及び流出ポート５２４を通って流れることができる。実施形態では、第３格納容器５０２ｃ及び第４格納容器５０２ｄからの流体は、それぞれ対応する流体移送逆止弁５１４ｃ〜ｄ、通路、及びシーケンス弁５０６ａ〜ｃを介して同じように移送される。

容器５１８内の圧力を検出するために、充填容器圧力配管５３０（図５Ａ）は、充填圧力流入ポート５３２（図５Ａ、図６〜図８、図１０Ａ及び図１０Ｅ）に連結されている。図５Ａ、図８及び図１０Ｅに示されているように、充填圧力通路５３４はシーケンス弁開口部５０８ａ〜ｃ及び充填圧力流入ポート５３２のそれぞれの間に延設されているため、シーケンス弁５０６ａ〜ｃ（図５Ａ〜図５Ｃ、図６）の各々は容器５１８（図５Ａ）内の圧力を検出することができる。

格納容器５０２ａ〜ｂ内の流体を補充するために、再充填配管５３６（図５Ａ）が、連結管５０４の再充填流入ポート５３８（図７〜図９、図１０Ａ、図１０Ｃ）に結合されている。図８、図９及び図１０Ｃに示されているように、再充填通路５４０は、逆止弁開口部５１０ａ〜ｄ及び再充填流入ポート５３８のそれぞれの間に延設されている。再充填プロセス中、再充填流体は、再充填流入ポート５３８を通り、再充填逆止弁５１６ａ〜ｄ（図９）のうち圧力が最も低い格納容器に対応する個所を通って流れるようになっている。例えば、第１格納容器５０２ａが最も低い圧力を有し、第２格納容器５０２ｂが２番目に低い圧力を有している場合、再充填流体は、まず、第１再充填逆止弁５１６ａ（図９）を通り、第１格納容器ポート５２０ａ（図５Ｃ、図７及び図８）を通り、第１格納容器５０２ａを充填するようになっている。第１格納容器５０２ａが第２格納容器５０２ｂの圧力と実質的に等しい圧力に到達すると、再充填流体は、第１及び第２再充填逆止弁５１６ａ、５３６ｂ、並びに、第１及び第２格納容器ポート５２０ａ、５２０ｂを同時に通り、第１及び第２格納容器５０２ｂを同時に充填する。同様に、再充填プロセスは、すべての格納容器５０２ａ〜ｄをこの流体で補充し続ける。

逆止弁カートリッジ５１２ａ〜ｄによれば、容器５１８の充填と格納容器５０２ａ〜ｂの再充填を同時に行うことができる。例えば、再充填流体が、第１再充填逆止弁５１６ａ（図９）を通って格納容器５０２ａを充填するようになっているが、流体が、それと同時に、第１流体移送逆止弁５１４ａを通って容器５１８を充填するようにしてもよい。

連結管５０４は、連結管５０４の端部において、流体移送配管５２２（図５Ａ）、充填容器圧力配管５３０（図５Ａ）、及び再充填配管５３６（図５Ａ）を連通するように構成されている。例えば、他の実施形態では、流体移送配管５２２、充填容器圧力配管５３０、及び再充填配管５３６が、それぞれ対応してポート５４２、５４４、５４６（図７）に連通するようにしてもよく、流体配管５１９ｃ（図５Ｂ）が、連結管流出ポート５２１ｄと連通するようにしてもよく、流体配管５１９ｂ（図５Ｂ）が、連結管流出ポート５２１ｃに連通するようにしてもよく、また、流体配管５１９ａ（図５Ｂ）が連結管流出ポート５２１ｂに連通するようにしていてもよい。このように、連結管５０４は、ポート５４２、５４４、５４６（図７）を有する端部を介して流体を移送するために用いられる。いかなる実施形態であっても、何か（例えば、流体配管、弁など）と連通していないポートは、流体が動作中に連結管５０４から漏洩しないように終端処理または栓がされるべきである。

図示されていないが、ゲージ、アナログセンサ、及び／またはデジタルセンサを用いて格納容器５０２ａ〜ｄの圧力をそれぞれ監視するために、圧力センサ装置の流出口または開口部を連結管５０４に形成してもよい。この圧力センサ装置流出口は、流体配管を介して圧力センサ装置もしくはゲージに接続するようにしてもよく、また中間の流体配管なしで圧力センサ装置もしくはゲージを直接受け入れるようにしてもよい。

図１１は、図５Ｂ、図５Ｃ、図６及び図９に図示したデュアル式逆止弁カートリッジ５１２ａ〜ｄに用いられるデュアル式逆止弁カートリッジ６００の詳細図である。この逆止弁カートリッジ６００は、独立して動作する第１逆止弁６０２と第２逆止弁６０４とを備えている。例えば、図９の流体移送逆止弁５１４ａ〜ｄに第１逆止弁６０２を用い、流体を格納容器５０２ａ〜ｄから容器５１８まで流すようにしてもよい。一方、図９の再充填逆止弁５１６ａ〜ｄに第２逆止弁６０４を用い、再充填プロセス中、再充填通路５４０から格納容器５０２ａ〜ｄまで再充填流体を流すようにしてもよい。

実施形態では、デュアル式逆止弁カートリッジ６００はハウジング６０６を備えており、ハウジング６０６は、第１逆止弁６０２を含む第１逆止弁ハウジング部６０８と、第２逆止弁６０４を含む第２逆止弁ハウジング部６１０と、ネジ切りされた面６１４を具備している締め付けハウジング部６１２とを有している。ネジ切りされた面６１４は、例えば図５Ａ、図７、図８及び図１０Ｃの逆止弁開口部５１０ａ〜ｄのようなキャビティまたは開口部へデュアル式逆止弁カートリッジ６００を固定することができる。

逆止弁６０２、６０４は、端と端とを繋いだ構成を有し、逆止弁カートリッジ６００の長手方向に沿って互いに同軸上に並べられている。具体的には、第１逆止弁ハウジング部６０８は、雄ネジ山の切られた端部６１６を有している。この端部６１６は、逆止弁６０２、６０４が互いにほぼ同軸上に並ぶように、第２逆止弁ハウジング部６１０の雌ネジ山の切られた端部６１８と螺合している。第２逆止弁ハウジング部６１０は、雄ネジ山の切られた端部６２０を有しており、この端部６２０は締め付けハウジング部６１２の雌ネジ山の切られた端部６２２に螺合している。

本明細書では、いくつかの装置、方法及び製品が記載されているが、本発明の技術範囲はこれらの実施形態に限定されない。それどころか反対に、本発明は、文字通りまたは均等論に従って添付の特許請求の範囲に適正に含まれる装置、方法及び製品をすべて包含するものである。

一連の流体容器から流体を移送するために用いられうる縦列システムを示す断面図である。 図１の縦列システムに伴う流体経路が示されている。 本明細書に記載のシステム及び方法をに用いられるシーケンス弁が示されている。 一連の流体格納容器からの流体を分配し及び一連の流体格納容器を再充填するために用いられる他の縦列システムが示されている。 連結管一体型再充填回路を用いて、一連の流体格納容器からの流体を分配し及び一連の流体格納容器を再充填するために用いられる他の縦列システムを示す正面図である。 連結管一体型再充填回路を用いて、一連の流体格納容器からの流体を分配し及び一連の流体格納容器を再充填するために用いられる他の縦列システムを示す平面図である。 連結管一体型再充填回路を用いて、一連の流体格納容器からの流体を分配し及び一連の流体格納容器を再充填するために用いられる他の縦列システムを示す端面図である。 図５Ａ〜図５Ｃの縦列システムに用いられる連結管及び複数の弁を示す斜視図である。 図５Ａ〜図５Ｃ及び図６の連結管に用いられる連結管を示す斜視図である。 連結管内に形成される複数の流体流路を示す図５Ａ〜図５Ｃ、図６及び図７の連結管を示す斜視図である。 複数のデュアル式逆止弁カートリッジを備えた図５Ａ〜図５Ｃ及び図６〜図８の連結管を示す平面図である。 図５Ａ〜図５Ｃ及び図６〜図９の連結管を示す端面図である。 図５Ａ〜図５Ｃ及び図６〜図９の連結管を示す端面図である。 図５Ａ〜図５Ｃ及び図６〜図９の連結管を示す端面図である。 図５Ａ〜図５Ｃ及び図６〜図９の連結管を示す端面図である。 図５Ａ〜図５Ｃ及び図６〜図９の連結管を示す端面図である。 図５Ｂ、図５Ｃ、図６及び図９のデュアル式逆止弁カートリッジのうちの一つを示す詳細図である。

Claims (11)

1. 流体分配システムであって、
   流体を分配するための流体流出ポートを有する連結管と、
   前記連結管に係合されている流体弁と、
   前記連結管に結合されている第１流体格納容器と、
   前記連結管に結合されている第２流体格納容器とを備えており、
   前記流体弁が、前記第２流体格納容器と前記流体流出ポートとの間の第１流体流れ経路を制御するように構成されてなり、
   前記流体弁はバルブハウジングを有し、該バルブハウジングの一部が前記連結管内に受け入れられており、
   第１一方向弁を介して前記第１流体格納容器に結合され、第２一方向弁を介して前記第２流体格納容器に結合されている流体再充填回路をさらに備え、
   前記流体再充填回路は、前記連結管が流体消耗容器に流体を移送している間に前記第１流体格納容器及び前記第２流体格納容器に流体を補充することを可能とするように構成されてなる、システム。
2. 前記第１流体格納容器は、前記第１流体流れ経路が閉鎖されているとき、第２流体流れ経路を介して、流体を流体流出ポートに移送するように構成されてなる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記流体弁が、前記第１流体格納容器に結合され、前記流体弁に前記第１流体格納容器に付随する圧力の検出を可能とするように構成された流体圧力検出ポートを有してなる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記流体弁が、前記第１流体格納容器に付随する圧力に基づいて、前記第１流体流れ経路を制御するように構成されてなる、請求項１に記載のシステム。
5. 前記第１流体格納容器が、一方向弁を介して連結管に結合されてなる、請求項１に記載のシステム。
6. 前記一方向弁は、前記第２流体格納容器からの流体が前記第１流体格納容器の中に流れ込むことを防止するように構成されてなる、請求項５に記載のシステム。
7. 前記流体再充填回路は、まず、前記第１流体格納容器及び前記第２流体格納容器のうちの圧力が最も低い一つに流体を移送し、次いで、前記第１流体格納容器及び前記第２流体格納容器の圧力がほぼ等しいとき、前記第１流体格納容器及び前記第２流体格納容器に前記流体を同時に移送することを可能とするように構成されてなる、請求項１に記載のシステム。
8. 前記第１一方向弁及び第３一方向弁が単一のカートリッジ状のハウジング内に形成されており、前記連結管が前記カートリッジ状のハウジングを受け入れるように構成されており、前記第３一方向弁が、前記第２流体格納容器からの流体の前記第１流体格納容器の中への流入を防止するように構成されてなる、請求項１に記載のシステム。
9. 第１流体弁を受け入れるための第１キャビティと、
   流体流出ポートと、
   第１流体格納容器に結合される第１流体流入ポートと、
   第２流体格納容器に結合される第２流体流入ポートと、
   前記第１流体格納容器と前記第２流体格納容器とに連結する流体再充填流れ経路とを備えており、
   前記流出ポートが、前記第１流体流入ポート及び前記第２流体流入ポートを介して受け取った流体を分配するように構成された連結管であって、
   前記第１流体弁はバルブハウジングを有し、該バルブハウジングの一部が前記連結管内に受け入れられており、
   前記流体再充填流れ経路の少なくとも一部が当該連結管内に延設されている、連結管。
10. 前記流体弁は、第１圧力と付勢圧力の合計が前記第１流体格納容器内の第２圧力を超えると、前記第１流体流れ経路を開放するように構成されてなる、請求項１に記載のシステム。
11. 前記第１圧力が、前記第１流体格納容器または前記第２流体格納容器のうちの少なくとも一つから流体を受け入れるために連結管に結合されている流体消耗容器に付随するものである、請求項１０に記載のシステム。

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