| 【発明の名称】 |
ガスを充填する容器 |
| 【発明者】 |
【氏名】ロバート・マイケル・リー
【氏名】グラハム・シドニー・ローレンス
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| 【要約】 |
【課題】容器に加圧ガスまたはガス混合物を充填するための方法および装置の提供。
【解決手段】ガス容器充填システムは最初に圧力制御器によって極めて正確に１リットルの容量を満たす。この圧力制御器は下流の熱的質量流量制御器による制御下にあって、５０ｃｃ／分の一定漏出を生じさせる。これは圧力制御器の最小絞りに釣り合い、そのために弁がいかなるときにも完全には閉じず、そして制御器が限界に達しないことは確かである。充填は、充填弁を開いて定容量槽（設定圧力において正確に保持される）からミクロボンベ（ｍｉｃｒｏ−ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）へ静かに移行させるタッチスクリーン（ｔｏｕｃｈ ｓｃｒｅｅｎ）によって開始される。これは０．１５秒未満という一定充填時間および４０ｂａｒｇにおける±０．３５％（すなわち３９．９−４０．１ｂａｒｇ）という一定精度をもたらす。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも１つの容器にあらかじめ選択された圧力のガスを充填するための装置であって、圧力Ｐ1の該ガスを含有する定容量槽（ｆｉｘｅｄ ｖｏｌｕｍｅ ｖｅｓｓｅｌ）、該定容量槽からバッファ容量槽（ｂｕｆｆｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｖｅｓｓｅｌ）に延びる管路、前記ガスが圧力Ｐ2（ここにＰ2はＰ1よりも低い）において該バッファ容量槽に達するように前記管路中のガスの圧力をモニターして制御するための圧力制御器、該バッファ容量槽から少なくとも１つの充填ノズルに延びる後続管路、該バッファ容量槽から、充填されるガスカプセルへのガスの流れを制御するための該後続管路内に配設された弁を含み、さらに該バッファ容量槽が、充填される該容器の容量または総容量よりも大きい容量を有する装置。
【請求項２】 該圧力制御器の最小絞り（ｔｕｒｎｄｏｗｎ）に釣り合う一定漏出を生じさせるために、該圧力制御器の下流に質量流量制御器（ｍａｓｓｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を備える請求項１記載の装置。
【請求項３】 圧力Ｐ0の該ガスの源をさらに後続の管路によって該定容量槽に接続し、そして前記管路内の圧力制御器が該定容量槽に達するガスの圧力をＰ1（ここにＰ1はＰ0よりも低い）に制御する請求項１または２記載の装置。
【請求項４】 少なくとも１つの容器にあらかじめ選択された圧力のガスを充填する方法であって、最初に定容量槽中に圧力Ｐ1の該ガスを保持し；該定容量槽からバッファ容量槽への該ガスの流れを、該バッファ容量槽中の該ガスの圧力がＰ2（ここにＰ2はＰ１よりも低い）となるようにモニターして制御し；そして該圧力Ｐ2の該ガスを該バッファ容量槽から、該容器（単数または複数）に充填するための少なくとも１つのノズルに送る工程を含む方法。
【請求項５】 該ガスを圧力Ｐ0に保たれる前記ガスの源から該定容量槽に送り、該源から該定容量槽への該ガスの流れを、Ｐ1がＰ0よりも低いように制御する請求項４記載の方法。
【請求項６】 該容器が容量５ｍｌのガスカプセルであり該ガスがヘリウムである請求項４または５記載の方法。
【請求項７】 前記源におけるガスの圧力Ｐ0が１００ｂａｒｇ、該定容量槽中のガスの圧力Ｐ1が８０ｂａｒｇ；該バッファ容量槽中のガスの圧力Ｐ2が４５ｂａｒｇそして該容器中の該ガスの圧力が４０ｂａｒｇ±０．３５％である請求項５または６記載の方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は容器に加圧ガスまたはガス混合物を充填するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】疑いを起こさせないように、本明細書中における「ガス」という用語には単一ガスのみならずガス混合物をも含ませるつもりである。
【０００３】ガスは産業の至る所および医療において多くの用途がある。鋼鉄の製造において多量のガス、例えば酸素を必要とする場合に、その酸素は空気分離装置から炉への専用配管に沿って直接供給することができる。しかし、極めて多くの用途では、ガスは最終使用者にボンベで配送される。たとえば、医療用ガスは病院、薬局または最終使用者の家にボンベで配送されることが多い。
【０００４】溶接用ガス混合物は常に種々の組成のガス混合物がボンベに充填される第１の場所から溶接作業が行われる場所までの間に特殊なガスボンベで輸送される。
【０００５】ガスの種類およびその用途、ボンベの材料ならびにその構造および設計により、それぞれに応じてボンベ中のガス圧が変わる。
【０００６】用途により、たとえばＰＣＴ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＷＯ９４／２４２６３に記載されているように、患者の皮膚からの薬剤の無針注入においては、たとえば最高８０ｂａｒｇの高圧でガスカプセル中に保持されているヘリウムによってその推進力がもたらされる。このような医療用の場合には、ヘリウムの圧力を極めて厳密な許容値まで熟知していることが重要である。さらに、何百万ではないにしても何千というガスカプセルを充填する場合には、充填作業をやがてはぎりぎりの最小限まで縮小させることが工業的に重要である。
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、容器中のガスの圧力の精度と再現性を向上させる装置および方法を提供し、さらに充填作業を完了するのに要する時間を短縮することにある。本発明の１つの態様によれば、少くとも１つの容器にあらかじめ選択された圧力のガスを充填する装置は、圧力Ｐ1のガスを含有する定容量槽、該定容量槽からバッファ容量槽に延びる管路、前記ガスが圧力Ｐ2（ここにＰ2はＰ1よりも低い）で該バッファ容量槽に到達するように前記管路中のガスの圧力をモニターして制御するための圧力制御器、該バッファ容量槽から少くとも１つの充填ノズルまで延びる後続管路、バッファ容量槽から、充填されるガスカプセルへのガスの流れを制御するために該後続管路内に配設された弁を含み、さらに該バッファ容量槽は充填される容器の容量または総容量よりも大きい容量を有する。
【０００７】好ましい態様では、圧力制御器の最小の絞りに釣り合う一定の漏出を生じさせるために圧力調整器の下流に質量流量制御器を備えている。これによって、いかなるときにも圧力制御器が完全には閉じないこともまた不動帯（ｄｅａｄ ｂａｎｄ）に入らないことも確かである。
【０００８】本発明の別の態様によれば、少くとも１つの容器にあらかじめ選択された圧力のガスを充填する方法は、最初に定容量槽中に圧力Ｐ1のガスを保持し；該定容量槽からバッファ容量槽へのガスの流れを、該バッファ容量槽中のガスの圧力がＰ2になるようにモニターして制御し；そして圧力Ｐ2のガスを容器（単数または複数）に充填するためにバッファ容量槽から少くとも１つのノズルに向かって通す工程を含む。
【０００９】１つの態様では、容器が５ｍｌ容量のガスカプセルでガスがヘリウムである。ここで、添付線図の図面を参照しながら実施例によって本発明の態様を説明する。
【００１０】図示のように、１つ以上の容器２に加圧ガスを充填するための装置１は圧力槽４の形をしたガスの源を包含し、該ガスはＰ0の圧力で槽４中に保持されている。管路６は圧力槽４から定容量槽８に延びる。管路６内の圧力槽４と定容量槽８との間に圧力制御器１０が配設されている。
【００１１】第２管路１４が定容量槽８からバッファ容量槽１２までの間に延びて管路１４内に圧力制御器１６が配設されている。
【００１２】第３管路１８がバッファ容量槽１２から１つ以上の充填ノズル２０に向って延びる。第３管路１８内に弁２２が配設されている。
【００１３】第４管路２４が第３管路１８からバッファ容量槽１２と弁２２との間の位置に向かって延びて、前記第４管路２４内に質量流量制御器２６が配設されている。
【００１４】使用時には、ガスを管路６に沿って圧力槽４から定容量槽８へ送出して定容量槽８に達するガスが圧力Ｐ1（ここにＰ1はＰ0よりも低い）となるように、圧力制御器１０を設定する。
【００１５】圧力制御器１６は第２管路１４中のガスの圧力をモニターし、フィードバック制御装置（ｆｅｅｄｂａｃｋ ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いて管路１４に沿ってバッファ容量槽１２へと流れるガスの圧力を制御する。実際には、圧力制御器１６が設定圧力値に達するように閉塞器（ｃｌｏｓｅｒ）を絞る。これによって最終圧力が得られ、バッファ容量槽１２は正確に圧力Ｐ2（ここにＰ2はＰ1よりも低い）に保持される。
【００１６】容器２をそれぞれのノズル２０と結合させてから弁２２を開くと、バッファ容量槽１２中に保持されたガスはほとんど瞬間的に移行して管路１８を経て容器２（単数または複数）を満たす。
【００１７】バッファ容量槽１２が、充填される容器２の総容量よりも大きい容量を有することが重要な特徴である。
【００１８】圧力制御器１６がいかなるときにも完全には閉じないことを確実にもたらすことによって該制御器の精度が維持される。これは、熱的質量流量制御器２６を介してバッファ容量槽１２からの、圧力制御器１６の最小の絞りに釣り合う微細な漏出を生じさせることによって達成される。この機構によって圧力制御器１６がいかなるときにも不動帯に入らないことは確かである。
【００１９】例として、医療用に、たとえば患者の皮膚からの薬剤の無針注入に用いるためのガスカプセル状容器２に充填することが必要な場合には、５ｍｌの容量を有する各ガスカプセルにヘリウムガスを４０ｂａｒｇの圧力まで充填する。
【００２０】圧力容器４は約１００ｂａｒｇの圧力のヘリウムガスを供給する。圧力制御器１０は、容量が１リットルの定容量槽８に圧力８０ｂａｒｇのヘリウムを充填することが可能なように設定される。ついで圧力制御器１６は４５ｂａｒｇの圧力でバッファ容量槽１２にヘリウムを供給し、そして毎分５０ｃｃの一定の漏出を生じるように質量流量制御器２６を設定する。この準備によって、ガスカプセルに０．１５秒で、圧力が４０ｂａｒｇ±０．３５％のヘリウムを充填することができる。
【００２１】変更態様として、定容量槽８はそれ自体槽である必要はなく、管路６と１４との間に挿入される拡大管部分であることもできよう。上記態様および特に実施例において、ガスカプセル／容器２に、圧力の精度が極めて僅かな公差内にあるヘリウムのようなガスを極めて高速で充填できることは明らかであろう。
【００２２】前記装置および方法が、一定の圧力において迅速かつ高精度で実質的に任意の容量のガスボンベに充填するのに適することは明らかである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１００９６５７
【氏名又は名称】ザ・ビーオーシー・グループ・ピーエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＢＯＣ ＧＲＯＵＰ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月２４日（１９９９．１１．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８９７０５
【弁理士】
【氏名又は名称】社本 一夫 （外５名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２６６２９１（Ｐ２０００−２６６２９１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２６日（２０００．９．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３３２８３５ |
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