JPH09203498A - 液化ガス容器及び人工空気の供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】目的の混合ガスを構成する各ガスを混合比率に
応じて液化させた液化ガスの状態で収容し、所望の時期
に所望の場所で混合ガスを発生させる。 【解決手段】外槽１の内部に内槽２を配置し、この内槽
２を仕切部材３によって分割して混合ガスの混合比率に
応じた容量を持った容器５，７を形成する。各容器５，
７毎に液化ガスを充填し或いは排出する配管９，10を構
成すると共に各安全空間５ａ，７ａを気層連通管13によ
って接続する。蒸発温度の低い液化ガスを容器７から管
14ａに流通させて気化させると共に圧力調整器14ｃによ
って所定圧力に調整し、蒸発温度の高い液化ガスの安全
空間５ａに作用させる。前記圧力は気層連通管13を通っ
て蒸発温度の低い液化ガスの安全空間に作用し、両液化
ガスを同時に排出して蒸発，気化させ混合器15で混合さ
せて目的の混合ガスを発生させる。供給装置をトラック
に搭載して所望の場所に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の比率で混合
した少なくとも２種類のガスからなる混合ガスを構成す
る各ガスを液化ガスの状態で収容すると共に、各液化ガ
スを排出して気化させることで混合ガスを発生させるこ
とが出来る液化ガス容器と、所定の容積を持った容器に
液化酸素と液化窒素を収容し、前記各容器から各液化ガ
スを排出して人工空気を供給する人工空気の供給装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鉄系金属や非鉄金属を溶接する
際にアルゴン−水素，アルゴン−炭酸ガス，アルゴン−
酸素等の混合ガスを用いることがある。この混合ガスは
アルゴンガスと水素，炭酸ガス等のガスを目的の溶接金
属に対応させた所定の比率で混合したものであり、ボン
ベに所定の圧力を持って圧縮充填して供給される。また
スキューバダイビングではダイバーはボンベに充填した
圧縮空気を利用するのが一般であり、潜函工事やトンネ
ル工事等の現場では地上からブロワーによって空気を圧
送するのが一般である。

【０００３】このように、目的に応じて少なくとも２種
類のガスを所定の比率で混合した混合ガスは極めて広く
利用されている。

【０００４】上記の如く、混合ガスは予めボンベに圧縮
充填され必要に応じてボンベの状態で供給されるか、或
いはブロワー，ファン等の送風機によって送風されるの
が一般である。しかし、ガスを貯蔵したり運搬する場
合、効率の点から気体よりも液体の状態である方が好ま
しい。このため、酸素や窒素は液化酸素や液化窒素の状
態で夫々独立したコールドエバポレーター或いはベッセ
ルと呼ばれる超低温容器に収容されて貯蔵或いは運搬さ
れる。

【０００５】混合ガスが少なくとも２種類のガスからな
る場合、各ガスに対応させて少なくとも２つの超低温容
器が用いられる。このため、超低温容器を設置するため
に大きな面積が必要となるという問題が生じる虞があ
る。この問題を解決することを目的として実用新案登録
第3003616 号に開示された技術が提案されている。この
技術は、外槽の内部に少なくとも２つの内槽を配置した
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記技術は少なくとも
２つの内槽を上下方向に配置して構成されるのであっ
て、各内槽に貯蔵された液化ガスは夫々独立した加圧蒸
発器によって加圧されて外部に供給されるように構成さ
れている。このため、各液化ガスの蒸発は独立して制御
されることとなり、目的の混合ガスに於ける混合比率を
正確に制御することが困難であるという問題を生じる虞
がある。

【０００７】一方、地崩れや地震に伴う建物の崩壊等に
よって生き埋め等の重大な事故が発生した場合、事故現
場に新鮮な空気を供給して呼吸を確保することが必要と
なる。またタンク内部で作業を実施したり或いは船倉内
部で作業を実施するような場合、作業員が酸欠状態を惹
起することのないよう、タンクや船倉の内部に新鮮な空
気を供給することが必要となる。

【０００８】特に、事故現場では電源等がないことが多
く、送風機を使用し得ない。このような現場であって
も、必要な箇所に新鮮な空気を供給し得る装置の開発が
要求されている。また地下作業やタンク作業或いは船倉
内作業であって送風機を使用して空気を供給する場合で
あっても、送風経路が長くなると抵抗が大きくなって風
量が少なくなるという問題が生じる。

【０００９】本発明の目的は、混合ガスを構成する各ガ
スの混合比率に応じた容量を持った容器を有し、且つ各
容器に収容された液化ガスを安定した状態で外部に排出
して気化，供給することが出来る液化ガス容器を提供
し、合わせて前記液化ガス容器を応用した人工空気の供
給装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る液化ガス容器は、所定の比率で混合する
少なくとも２種類のガスからなる混合ガスを構成する各
ガスを夫々液化させた状態で収容する液化ガス容器であ
って、混合ガスを構成する少なくとも２種類のガスを液
化させた液化ガスを個別に収容する少なくとも２つの容
器と、前記少なくとも２つの容器を収容する外槽と、前
記各容器毎に構成され該容器に対し液化ガスの供給及び
排出を行う配管系とを有し、前記少なくとも２つの容器
の容積を混合ガスを構成する各ガスの混合比率に応じて
設定したこものである。

【００１１】上記液化ガス容器では、外槽に収容された
液化ガスを収容する容器の容積が、混合ガスを構成する
各ガスの混合比率に応じて設定されるため、各容器毎に
構成された配管系を介して液化ガスの容器に対して供給
し、その後、混合ガスの使用に伴って各容器から液化ガ
スを排出すると、各容器内の液化ガスは混合に於ける混
合比率に応じて減少し同時に空になる。このため、合理
的に使用することが出来る。

【００１２】上記液化ガス容器に於いて、外槽の内部に
内槽を配置し、該内槽の内部を仕切部材によって混合ガ
スを構成する各ガスの混合比率に応じた容積に分割して
少なくとも２つの容器を形成することが好ましい。この
場合、外槽の容積を小さくすると共に容器を簡単な構造
にすることが出来る。

【００１３】上記各液化ガス容器に於いて、少なくとも
２つの容器の安全空間を気層連通管によって接続すると
共に何れか一方の容器の安全空間に予め設定された圧力
を作用させて液化ガスを排出させることが好ましい。こ
の場合、各容器の安全空間には同一の圧力が作用するこ
ととなり、各容器に収容された液化ガスは同一の圧力に
基づいて排出される。従って、各液化ガスの排出量を各
容器毎に形成された配管系の仕様に応じて正確に設定す
ることが出来る。

【００１４】特に、少なくとも２つの容器に収容された
液化ガスの中から蒸発温度の低い液化ガスを選択して該
液化ガスの一部を気化させると共に予め設定された圧力
に設定して蒸発温度の高い液化ガスを収容した容器の安
全空間に作用させることで、各容器に収容された液化ガ
スに安定した圧力を作用させることが出来る。

【００１５】また本発明に係る人工空気の供給装置（以
下、単に「供給装置」という）は、酸素ガスと窒素ガス
を略１対４の比率で混合させて供給する装置であって、
液化酸素を収容する酸素容器及び液化窒素を収容する窒
素容器と、前記酸素容器及び窒素容器を断熱的に収容す
る外槽と、前記酸素容器及び窒素容器に夫々独立して構
成されこれらの容器に対応する液化ガスを充填し或いは
排出する配管系とを有し、前記酸素容器及び窒素容器の
容積を人工空気に於ける酸素ガスと窒素ガスの混合比率
に応じて設定したものである。

【００１６】上記の如く構成した供給装置では、略１対
４の容量比率を持って形成された酸素容器，窒素容器に
収容された液化酸素と液化窒素を各容器毎に構成された
配管系を介して排出することで、酸素と窒素の混合比率
が略１対４の混合ガスを構成し、この混合ガスを人工空
気として利用することが出来る。

【００１７】上記供給装置に於いて、該供給装置を移動
可能なフレームに搭載することによって、所望の場所に
移動して利用することが可能となり、電源の有無に関わ
らず、人工空気を供給することが出来る。

【００１８】特に、移動可能なフレームを運送用トラッ
クのフレームとすることによって、電源のない場所で災
害や事故が発生した場合であっても、人工空気を供給す
ることが出来る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、少なくとも２種類のガスを
混合させた混合ガスを人工空気とし、且つ液化ガス容器
を液化酸素と液化窒素を収容する容器として構成した場
合について説明し、合わせて供給装置について説明す
る。図１は液化酸素と液化窒素を収容した供給装置の構
成を説明する模式図、図２はトラックに搭載して移動可
能に構成した供給装置を説明する模式図である。

【００２０】図１に示す供給装置Ａは、酸素ガスと窒素
ガスを略１対４の比率で混合させることで人工的な空気
を構成して供給することを可能としたものであり、例え
ば病院に於ける定置式の供給装置、或いは比較的小型で
患者が自ら牽引することが可能なカート式の移動装置に
搭載し得る供給装置に適用し得るように構成されたもの
である。

【００２１】供給装置Ａは、目的の供給装置に対応させ
て予め設定された容積を持った外槽１と内槽２を有して
構成されており、内槽２の内部が仕切部材３によって人
工空気に於ける混合比率に後述する安全空間を含んだ容
積比率で分割され、液化酸素４を収容する酸素容器５と
液化窒素６を収容する窒素容器７が形成されている。ま
た外槽１及び内槽２は立てた状態を維持し得るように構
成されており、内槽２の上方に酸素容器５が形成され、
下方に窒素容器７が形成されている。

【００２２】尚、外槽１と内槽２は通常の超低温容器と
同様に構成されており、前記各槽１，２の間に形成され
た室８には断熱材が充填されると共に真空状態に保持さ
れている。

【００２３】酸素容器５と窒素容器７の容積の比率は、
目的の人工空気に於ける酸素ガスと窒素ガスの比率に応
じて設定されている。しかし、各容器５，７の容積比率
は人工空気に於ける各ガスの混合比率である略１対４に
設定されるものではなく、高圧ガス取締り法によって規
制される安全空間５ａ，７ａや加圧用液化ガスの消費量
を含んだ容積比率で設定される。

【００２４】特に本実施形態では、後述するように人工
空気を使用する際に液化酸素４と液化窒素６を排出する
場合、液化窒素６の一部を気化させて所定圧に調整し、
この調整した圧力を酸素容器５及び窒素容器７に作用さ
せるようにしている。このように、液化窒素６は人工空
気を構成するガス以外にも消費される。このため、窒素
容器７は酸素容器５の４倍の容積に前記液化窒素の消費
量を考慮した容積を持って設定されている。

【００２５】酸素容器５には該容器５に液化酸素４を充
填し、或いは排出する配管系となる酸素配管９が構成さ
れている。酸素配管９はバルブ９ａ及び蒸発器９ｂを有
して構成され、該配管９の一端は酸素容器５の底面近傍
に配置されて開口し、他端は外槽１の周囲に配置されて
固定されている。

【００２６】窒素容器７には該容器７に液化窒素６を充
填し、或いは排出する配管系となる窒素配管10が構成さ
れている。この窒素配管10はバルブ10ａ及び蒸発器10ｂ
を有しており、上記酸素配管９と略同様に構成されてい
る。

【００２７】尚、酸素配管９と窒素配管10は必ずしも等
しい径である必要はない。即ち、酸素容器５及び窒素容
器７に同一圧力を作用させた場合、液化酸素４，液化窒
素６の排出量は各配管９，10の径に比例する。従って、
前記各配管９，10の径を混合ガスに於ける混合比率に応
じて適宜設定することが必要である。

【００２８】各容器５，７には夫々バルブ11ｃを有する
検液管11ａ，11ｂが設けられている。検液管11ａ，11ｂ
の一端は各容器５，７に於ける予め設定された液化酸素
４，液化窒素６の液面レベルに対応する位置に開口し、
他端は大気に開口している。このように構成された検液
管11ａ，11ｂでは、各容器５，７に充填された液化酸素
４，液化窒素６が予め設定された量に達すると、検液管
11ａ，11ｂの大気側の開口から液化ガスが流出して液面
レベルを維持することが可能である。

【００２９】また各容器５，７には現在の収容量を示す
液量計12ａ，12ｂが設けられている。液量計12ａ，12ｂ
の構造は特に限定するものではなく、フロート式液量計
等の公知の計器を用いることが可能である。

【００３０】酸素容器５の安全空間５ａと窒素容器７の
安全空間７ａは気層連通管13によって接続され、両安全
空間５ａ，７ａに後述する加圧装置14によって調整され
た圧力が同時に作用し得るように構成されている。この
気層連通管13は両端が開放したパイプによって構成さ
れ、内槽２を酸素容器５と窒素容器７に分割する仕切部
材３を貫通して配置されている。尚、仕切部材３と気層
連通管13は溶接等の手段によって液密性を維持して接合
されている。

【００３１】加圧装置14は、各容器５，７の安全空間５
ａ，７ａに圧力を作用させて収容された液化酸素４及び
液化窒素６を夫々の配管９，10から排出させる機能を有
するものである。特に、本実施形態では、蒸発温度の低
い液化窒素６を気化させて所定の圧力に調整した後、こ
の窒素ガスを蒸発温度の高い液化酸素４を収容した酸素
容器５の安全空間５ａに作用させることで窒素ガスの再
液化を防止し得るように構成している。

【００３２】加圧装置14は、一端が窒素容器７の底部に
開口すると共に外層１の内周面と接触して配置され他端
が酸素容器５の安全空間５ａに開口する管14ａと、管14
ａを開閉するバルブ14ｂと、バルブ14ｂの下流側に設け
た圧力調整器14ｃと、によって構成されており、圧力調
整器14ｃの下流側にはブロー用のバルブ14ｄ及び安全弁
14ｅが設けられている。

【００３３】上記の如く構成された加圧装置14では、窒
素容器７に収容された液化窒素６の一部が管14ａを流通
し、該管14ａと外層１との接触部位で気化する。気化し
た窒素ガスは圧力調整器14ｃによって予め設定された圧
力に調整され、酸素容器５の安全空間５ａに供給され、
同時に窒素容器７の安全空間７ａに作用する。このた
め、液化酸素４が配管９から排出され、同時に液化窒素
６が配管10から排出される。従って、供給装置Ａから供
給すべき部位までの距離や配管等の条件に応じて圧力調
整器14ｃによって所望の圧力に調整することで、配管中
の圧力降下に関わらず円滑に供給することが可能であ
る。

【００３４】ここで、液化窒素の蒸発温度は大気圧下で
は摂氏−196 度であり、液化酸素の蒸発温度は大気圧下
では摂氏−183 度である。このため、加圧装置14に於い
て窒素ガスを酸素容器５の安全空間５ａに供給しても再
液化する虞はない。また内層２を分割する仕切部材３を
介して液化酸素４と液化窒素６の間で熱交換が行われる
が、両者の蒸発温度差が小さいため悪影響を及ぼす虞は
ない。しかし、各容器に収容される液化ガスの蒸発温度
の差が大きく、仕切部材３を介しての熱交換によって互
いに悪影響を及ぼす虞が生じるような場合には、仕切部
材３を充分な断熱性を有する材料を用いて構成すること
が好ましい。

【００３５】上記の如く構成された供給装置Ａでは、酸
素容器５及び窒素容器７に液化酸素４，液化窒素６を充
填し、検液管11ａ，11ｂによって液面レベルを設定した
とき、液化酸素４と液化窒素６の容量の比率は略１対４
となる。そして、人工空気を使用する箇所の環境条件に
応じて設定された圧力を加圧装置14によって調整して調
整圧を酸素容器５の安全空間５ａに作用させ、各容器
５，７に設けた配管９，10のバルブ９ａ，10ａを開放す
ると、液化酸素４及び液化窒素６は夫々対応する配管
９，10を通って気化しつつ等しい圧力を持って排出さ
れ、混合器15に於いて互いに混合して人工空気が構成さ
れる。

【００３６】供給装置Ａに於いて、酸素容器５及び窒素
容器７の容積を限定するものではない。即ち、供給装置
Ａの使用目的（例えば定置式使用或いは移動式使用）に
応じて適宜設計される。従って、病院に於いて使用する
場合には各容器５，７を数立方メートル単位で設定する
ことが可能であり、また家庭医療用として使用する場合
には数リットル単位で設定される。

【００３７】図２に示す供給装置Ｂは、外槽１を長手方
向を横方向に配置すると共に該外槽１の内部に設けた内
槽２も横方向に配置し、更に、トラック16に搭載して所
望の場所に移動し得るように構成したものである。尚、
図に於いて、供給装置Ａと同一部分及び同一の機能を有
する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【００３８】供給装置Ｂは基本的な構成は前述した供給
装置Ａと同一であるが、内槽２が横置き配置されるのに
伴って、酸素容器５に収容された液化酸素４と窒素容器
７に収容された液化窒素６が仕切部材３に直接接するた
め、該部材３を高い断熱性を有するように構成すること
が好ましい。

【００３９】上記の如く構成された供給装置Ｂでは、人
工空気を必要とする場所に移動し、酸素容器５と窒素容
器７から液化酸素４と液化窒素６を排出して気化させる
と共に混合器15によって混合させることで、地下工事現
場や高熱作業現場或いはタンク内作業現場等の所望の場
所に所定の圧力に調整した人工空気を供給することが可
能である。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
液化ガス容器では、目的の混合ガスを構成するガスを混
合比率に応じて液化させた状態で外槽の内部に収容され
た容器に収容することが出来る。このため、各液化ガス
を蒸発，気化させると共に混合させることで、目的の混
合ガスを構成することが出来る。

【００４１】特に、各容器の安全空間を気層連通管によ
って接続し、蒸発温度の低い液化ガスを気化させて所定
の圧力に調整して蒸発温度の高い液化ガスに作用させる
ことで、気層連通管によって接続された各容器に収容さ
れた液化ガスを同時に排出することが出来る。このた
め、安定した混合比率を持った混合ガスを供給すること
が出来る。

【００４２】また本発明に係る人工空気の供給装置で
は、酸素ガスと窒素ガスを１対４の比率で混合させた人
工空気を安定した状態で供給することが出来る。特に、
供給装置を移動可能なフレームに搭載した場合には、患
者と共に所望の場所に移動し得る家庭医療用の人工空気
の供給装置として使用することが出来、またトラックに
搭載した場合には、事故現場や地下工事或いはタンク内
作業時等の人工空気の供給装置として使用することが出
来る。

【００４３】更に、本発明に係る人工空気の供給装置は
電源やエンジン等によるエネルギーを必要としないた
め、緊急時或いは臨時に空気を必要とする場所に適宜移
動して人工空気を供給することが出来る等の特徴を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】液化酸素と液化窒素を収容した供給装置の構成
を説明する模式図である。

【図２】トラックに搭載して移動可能に構成した供給装
置を説明する模式図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ 供給装置 １ 外槽 ２ 内槽 ３ 仕切部材 ４ 液化酸素 ５ 酸素容器 ５ａ，７ａ 安全空間 ６ 液化窒素 ７ 窒素容器 ９ 酸素配管 ９ａ，10ａ バルブ ９ｂ，10ｂ 蒸発器 10 窒素配管 11ａ，11ｂ 検液管 12ａ，12ｂ 液量計 13 気層連通管 14 加圧装置 15 混合器 16 トラック

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の比率で混合する少なくとも２種類
   のガスからなる混合ガスを構成する各ガスを夫々液化さ
   せた状態で収容する液化ガス容器であって、混合ガスを
   構成する少なくとも２種類のガスを液化させた液化ガス
   を個別に収容する少なくとも２つの容器と、前記少なく
   とも２つの容器を収容する外槽と、前記各容器毎に構成
   され該容器に対し液化ガスの供給及び排出を行う配管系
   とを有し、前記少なくとも２つの容器の容積を混合ガス
   を構成する各ガスの混合比率に応じて設定したことを特
   徴とする液化ガス容器。
2. 【請求項２】 前記外槽の内部に内槽を配置し、該内槽
   の内部を仕切部材によって混合ガスを構成する各ガスの
   混合比率に応じた容積に分割して少なくとも２つの容器
   を形成したことを特徴とする請求項１記載の液化ガス容
   器。
3. 【請求項３】 前記少なくとも２つの容器の安全空間を
   気層連通管によって接続すると共に何れか一方の容器の
   安全空間に予め設定された圧力を作用させて液化ガスを
   排出させることを特徴とする請求項１又は２に記載した
   液化ガス容器。
4. 【請求項４】 前記少なくとも２つの容器に収容された
   液化ガスの中から蒸発温度の低い液化ガスを選択して該
   液化ガスの一部を気化させると共に予め設定された圧力
   に設定し、且つ前記圧力を蒸発温度の高い液化ガスを収
   容した容器の安全空間に作用させることを特徴とする請
   求項３記載の液化ガス容器。
5. 【請求項５】 酸素ガスと窒素ガスを略１対４の比率で
   混合させた人工空気の供給装置であって、液化酸素を収
   容する酸素容器及び液化窒素を収容する窒素容器と、前
   記酸素容器及び窒素容器を断熱的に収容する外槽と、前
   記酸素容器及び窒素容器に夫々独立して構成されこれら
   の容器に対応する液化ガスを充填し或いは排出する配管
   系とを有し、前記酸素容器及び窒素容器の容積を人工空
   気に於ける酸素ガスと窒素ガスの混合比率に応じて設定
   したことを特徴とする人工空気の供給装置。
6. 【請求項６】 前記人工空気の供給装置が移動可能なフ
   レームに搭載されたものであることを特徴とする請求項
   ５記載の人工空気の供給装置。
7. 【請求項７】 前記移動可能なフレームが運送用トラッ
   クのフレームであることを特徴とする請求項６記載の人
   工空気の供給装置。
8. 【請求項８】 前記酸素容器に構成された配管系と窒素
   容器に構成された配管系をガス混合器を介して接続した
   ことを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載された
   人工空気の供給装置。