(57)【要約】  流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するデュワーシステムが構成される。デュワーシステムは単一の可搬なハウジング内に配置される。デュワーシステムの構成部品を単一のハウジング内に配置することは、液化流体が、流体を液化するよう構成される熱交換組立体と液化流体を貯蔵するよう構成される貯蔵組立体との間で、強化された方法で移転されることを可能にする。１つの実施態様において、デュワーシステムによって液化され且つ貯蔵される流体の流れは、酸素(例えば、純酸素)、窒素、及び／又は、何らかの他の流体である。
2013519041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を液化し且つ該液化される流体を貯蔵するよう構成されるシステムであって、
ハウジングと、該ハウジング内に配置される熱交換器と、前記ハウジング内に配置される流体貯蔵組立体とを含み、
前記ハウジングは、前記ハウジングの内部を大気から実質的に封止するよう構成され、
前記熱交換組立体は、前記ハウジングの内側から前記ハウジングの外側に通じる流体導管を含み、該流体導管は、前記ハウジングの外側に配置される流体流生成器から、流体の流れを、その気体状態において受け入れるよう構成され、前記熱交換組立体は、前記流体導管を介して、前記熱交換組立体内に受け入れられる前記流体の流れを液化するよう構成され、
前記流体貯蔵組立体は、前記熱交換組立体と流体連絡し、前記流体貯蔵組立体は、前記熱交換組立体によって液化される流体を貯蔵するよう構成される、
システム。
【請求項２】
前記ハウジングは、第一ピースと、第二ピースとを含み、前記第一ピース及び前記第二ピースは選択的に連結されて、前記ハウジングの内部を大気から実質的に封止するよう構成され、前記熱交換組立体は、前記ハウジングの前記第一ピースと一体的に又は固定的に形成され、前記流体貯蔵組立体は、前記ハウジングの前記第二ピースと一体的に又は固定的に形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ハウジングの前記第二ピースは、前記ハウジングの前記第二ピースの縁部によって形成される開口を有するキャビティを形成し、前記ハウジングの前記第一ピースは蓋であり、該蓋は、前記ハウジングの前記第二ピースの前記縁部に選択的に結合されて、前記ハウジングの前記第一ピースによって形成される前記キャビティを大気から実質的に封止する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記貯蔵組立体は、貯蔵貯槽から前記ハウジングに延びる貯槽ネックを含み、前記液化される流体が前記貯蔵貯槽から放出されることを可能にし、前記ハウジングと前記貯蔵組立体との間に真空空間が形成され、前記熱交換組立体は、前記真空空間内に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記流体は、酸素である、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
流体を液化し且つ該液化される流体を貯蔵する方法であって、
キャビティを大気から実質的に封止すること、
流体導管を通じて前記キャビティの外側から前記キャビティ内に気体状態にある流体の流れを受け入れること、
前記流体導管を介して前記キャビティ内に受け入れられる前記流体の流れを液化すること、
前記液化される流体を前記キャビティ内に配置される貯槽内に方向付けること、及び
前記液化される流体を前記貯槽内に貯蔵することを含み、
前記流体の流れは、気体状態において前記キャビティ内に受け入れられる、
方法。
【請求項７】
前記キャビティを大気から実質的に封止することは、前記ハウジングの内部に形成される前記キャビティを大気から実質的に封止するよう、ハウジングの第二ピースに選択的に結合される前記ハウジングの第一ピースによって行われ、前記流体の流れの液化を行う熱交換組立体が、前記ハウジングの前記第一ピースと一体的に又は固定的に形成され、前記貯蔵貯槽は、前記ハウジングの前記第二ピースと一体的又は固定的に形成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ハウジングの前記第二ピースは、前記キャビティが前記ハウジングの前記第二ピースの縁部によって形成される開口を有するように前記キャビティを形成し、前記ハウジングの前記第一ピースは蓋であり、該蓋は、前記蓋を前記ハウジングの前記第二ピースの前記縁部に選択的に結合させることが、前記ハウジングの前記第一ピースによって形成される前記キャビティを大気から実質的に封止するように形成される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記流体の流れの液化を行う熱交換組立体が真空の下にある前記キャビティの一部の内に配置され、且つ、前記貯蔵貯槽の外部にある、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記流体は、酸素である、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
流体を液化し且つ該液化される流体を貯蔵するよう構成されるシステムであって、
キャビティを大気から実質的に封止する手段と、
前記キャビティの外側から前記キャビティ内に気体状態にある流体の流れを受け入れる手段と、
前記キャビティ内に受け入れられる前記流体の流れを液化する手段と、
前記液化される流体を前記キャビティ内に貯蔵する手段とを含み、
前記流体の流れは、気体状態において、前記受け入れる手段によって前記キャビティ内に受け入れられ、
前記流体の流れを液化する手段は、前記キャビティ内に配置される、
システム。
【請求項１２】
前記キャビティを大気から封止する手段は、第一ピースと、第二ピースとを含み、前記第一ピース及び前記第二ピースは選択的に結合されて、前記キャビティを大気から封止し、前記液化する手段は、前記実質的に封止する手段の前記第一ピースと一体的又は固定的に形成され、前記貯蔵する手段は、前記実質的に封止する手段の前記第二ピースと一体的又は固定的に形成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記実質的に封止する手段の前記第二ピースは、前記キャビティが前記実質的に封止する手段の前記第二ピースの縁部によって形成される開口を有するように前記キャビティを形成し、前記実質的に封止する手段の前記第一ピースは蓋であり、該蓋は、前記蓋を前記実質的に封止する手段の前記第二ピースの前記縁部に選択的に結合させることが、前記キャビティを大気から実質的に封止するように形成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記貯蔵する手段の外部にある前記キャビティの前記部分は真空の下にあり、それによって、真空空間を創成し、前記液化する手段は、前記真空空間内に配置される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記流体は、酸素である、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、２００９年９月２９日に出願された米国仮特許出願番号第６１／２４６，５５８号の３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下の優先権の利益を主張し、その全文を参照としてここに組み込む。
【０００２】
本発明は、流体の液化に関し、液化される流体（液化流体）の貯蔵に関する。具体的には、本発明は、一体的且つ統合的な方法で液化及び貯蔵をもたらすシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
液化流体の温度を下げ且つ圧力を上げることによって酸素、窒素、及び／又は、他の流体のような流体を液化するよう構成されるシステムが知られている。同様に、液化流体を貯蔵するよう構成されるシステムも知られている。しかしながら、これらのシステムは、一般的には、別個の課題に対する別個の解決策として構成されている。結果的に、流体を別々に液化し且つ貯蔵するよう構成される従来的な装置は、液化システムから貯蔵システムへの流体の移動に依存するが、それは非効率的であり、誤作動及び故障の傾向がある。更に、液化及び貯蔵のための別個のシステムを実施することは、そのような便利な解決策の可搬性、入手可能性、及び／又は、有用性を抑制し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は従来技術の問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの特徴は、流体を液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるシステムに関する。１つの実施態様において、システムは、ハウジングと、熱交換器と、流体貯蔵組立体とを含む。ハウジングは、ハウジングの内部を大気から実質的に封止するよう構成される。熱交換組立体は、ハウジング内に配置される。熱交換組立体は、ハウジングの内側からハウジングの外側に通じる流体導管を含み、流体導管は、ハウジングの外側に配置される流体流生成器から、気体状態にある流体の流れを受け入れるよう構成される。熱交換組立体は、流体導管を介して熱交換組立体内に受け入れられる流体の流れを液化するよう構成される。流体貯蔵組立体は、ハウジング内に配置される。流体貯蔵組立体は、熱交換組立体と流体連絡し、熱交換組立体によって液化される流体を貯蔵するよう構成される。
【０００６】
本発明の他の特徴は、流体を液化し且つ液化流体を貯蔵する方法に関する。１つの実施態様において、方法は、キャビティを大気から実質的に封止すること、流体導管を通じてキャビティの外側からキャビティ内に気体状態にある流体の流れを受け入れること、流体導管を介してキャビティ内に受け入れられる流体の流れを液化すること、液化される流体をキャビティ内に配置される貯槽内に方向付けること、及び、液化流体を貯槽内に貯蔵することを含み、流体の流れは気体状態においてキャビティ内に受け入れられる。
【０００７】
本発明の更に他の特徴は、流体を液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるシステムに関する。１つの実施態様において、システムは、キャビティを大気から実質的に封止する手段と、キャビティの外側からキャビティ内に気体状態にある流体の流れを受け入れる手段と、キャビティ内に受け入れられる流体の流れを液化する手段と、液化流体を貯槽内に貯蔵する手段とを含み、流体の流れは、気体状態において、受け入れる手段によってキャビティ内に受け入れられ、流体の流れを液化する手段は、キャビティ内に配置される。
【０００８】
本発明のこれらの及び他の目的、機能及び特徴、並びに、操作の方法、構造の関連素子の機能、部品の組み合わせ、及び、製造の経済は、添付の図面を参照して以下の記載及び付属の請求項の考察した後、明らかになるであろう。それらの全ては本明細書の一部であり、同様な番号は様々な図面中の対応する部品を指している。本発明の１つの実施態様において、ここに例示される構造的な構成部品は比例的に描写されている。しかしながら、図面は例示及び記載の目的のためだけであり、本発明を限定するものではないことが明示的に理解されるべきである。加えて、ここにおける任意の１つの実施態様に示され或いは記載される構造的な機能を他の実施態様においても同様に使用し得ることが理解されなければならない。しかしながら、図面は例示及び記載の目的のためだけであり、本発明の限界の定義として意図されていないことが明示的に理解されるべきである。明細書及び請求項中で使用されるとき、文脈が他のことを明確に示さない限り、不定冠詞の単一形態は、複数の指示物を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視図である。
【図２】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視断面図である。
【図３】本発明の１つ又はそれよりも多くのの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視図である。
【図４】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視断面図である。
【図５】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視図である。
【図６】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視断面図である。
【図７】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視図である。
【図８】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視断面図である。
【図９】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視断面図である。
【図１０】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従ってインターフェース組立体を貯蔵組立体から封止するためにデュワーシステム内で実施される封止を示す断面図である。
【図１１】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステム内の熱交換組立体とインターフェース組立体とを示す斜視断面図である。
【図１２】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステム内のインターフェース組立体を示す斜視断面図である。
【図１３】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを収容するハウジングの蓋と一体的に又は固定的に形成される熱交換組立体を示す斜視図である。
【図１４】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視断面図である。
【図１５】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステム内のインターフェース組立体を示す斜視断面図である。
【図１６】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化するよう構成される熱交換組立体からの冷ヘッドを示す斜視図である。
【図１７】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを収容するハウジングの蓋と一体的に又は固定的に形成される熱交換組立体を示す斜視図である。
【図１８】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視断面図である。
【図１９】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステム内の熱交換組立体とインターフェース組立体とを示す斜視断面図である。
【図２０】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステム内のインターフェース組立体と熱交換組立体との間の封止を示す斜視断面図である。
【図２１】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを収容するハウジングの蓋と一体的に又は固定的に形成される熱交換組立体を示す斜視図である。
【図２２】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視断面図である。
【図２３】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステムを示す斜視断面図である。
【図２４】本発明の１つ又はそれよりも多くの実施態様に従って流体の流れを液化し且つ液化流体を貯蔵するよう構成されるデュワーシステム内のインターフェース組立体を示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１及び２は、流体の流れを液化し且つ液化される流体（液化流体）を貯蔵するよう構成されるデュワーシステム(Dewar  system)１０を例示している。デュワーシステム１０は、単一の可搬なハウジング１２内に配置される。デュワーシステム１０の構成部品を単一ハウジング内に配置することは、流体を液化するよう構成される熱交換組立体１４と液化流体を貯蔵するよう構成される貯蔵組立体１６との間で、液化流体が強化された方法で移動されることを可能にする。例えば、ハウジング１２内に熱交換組立体１４と貯蔵組立体１６とを密閉することの故に、流体は、周囲環境に対して個別に絶縁される必要のある導管又はライン（線）を必要とせずに、熱交換組立体１４と貯蔵組立体１６との間で移動される。他の例として、ハウジング１２内での熱交換組立体１４及び貯蔵組立体１６の密閉は、デュワーシステム１０の可搬性及び／又は有用性を強化し得る。１つの実施態様において、デュワーシステム１０によって液化され且つ貯蔵される流体の流れは、酸素（例えば、純酸素）、窒素、及び／又は、何らかの他の流体である。
【００１１】
ハウジング１２は、ハウジング１２の内部を大気から実質的に封止するよう構成される。よって、ハウジング１２の内部は、周囲環境から実質的に封止されたキャビティ（空洞）１８を形成する。これは、ハウジング１２のキャビティ１８内に配置されるデュワーシステム１０の構成部品のために、周囲環境からの幾らかの隔離をもたらす。この隔離を強化するために、ハウジング１２を絶縁材料で形成し得る。非限定的な実施例として、ハウジング１２をステンレス鋼及び／又は他の材料で形成し得る。熱交換組立体１４及び貯蔵組立体１６を環境から更に絶縁するために、１つの実施態様では、ハウジング１２と熱交換組立体１４及び／又は貯蔵組立体１６が配置されるキャビティ１８の部分との間で、ハウジング１２を排気し得る。創成される真空は、熱交換組立体１４及び／又は貯蔵組立体１６のための絶縁及び／又は保護の強化層をもたらし得る。絶縁をもたらすことに加えて、ハウジング１２は、その中に配置される構成部品のための構造的保護も提供する。よって、ハウジング１２は、落下、衝突、及び／又は、デュワーシステム１０が受ける他の力によって引き起こされる破壊に抗するよう剛的である。加えて、追加的な１つ又はそれよりも多くの層の放射線バリアとしてハウジング１２の内部及び／又はハウジング内に収容される構成部品を塗工するよう絶縁ラップ（図示せず）も使用し得る。
【００１２】
１つの実施態様において、ハウジング１２は、第一ピース２０と、第二ピース２２とで形成される。第一ピース２０は、キャビティ１８が縁部２４によって形成される開口を有するよう、ハウジング１２のキャビティ１８を形成する。第二ピース２２は蓋であり、キャビティ１８を環境から実質的に封止するよう、キャビティ１８の縁部２４で第一ピース２０に選択的に結合される。図１及び２に示されるように、解放可能な締結具２６（例えば、ボルト及びナット）を介して、第一ピース２０と第二ピース２２との間の選択可能な結合を達成し得る。他の実施態様では、第一ピース２０を第二ピース２２と選択的に結合するための代替的な機構を実施し得る。例えば、解放可能なキャッチ及び／又はラッチ、ネジ嵌め、摩擦嵌め、プレス嵌め、スナップ嵌め、回止め機構、及び／又は、構成部品を選択的に結合するための他の機構を介して、第一ピース２０を第二ピース２２に選択的に結合し得る。図１及び２に例示される実施態様では、第一ピース２０と第二ピース２２とを互いに完全に分離し得るが、これに限定されることは意図されていない。むしろ、１つ又はそれよりも多くの場所で、取り外し不能な方法において、第一ピース２０と第二ピース２２とを互いに結合し得る。例えば、蝶番を介して第一ピース２０と第二ピース２２とを１つ又はそれよりも多くの場所で結合し得る。第一ピース２０を第二ピースから部分的に分離し、互いに離れる方向に旋回して、ハウジング１２のキャビティ１８を大気に晒し得る。１つの実施態様において、第一ピース２０及び第二ピース２２は、取り外し不能な方法で結合される（例えば、溶接される）。
【００１３】
熱交換組立体１４は、気体状態にある流体の流れを受け入れ、受け入れた流体の流れを液化するよう構成される。熱交換組立体１４は、ハウジング１２の外部の流体源（図示せず）から流体の流れを受け入れる。流体源は、例えば、流体流生成器（例えば、圧力揺動吸着生成器）、貯蔵キャニスタ、壁ガス接続、及び／又は、他の流体源を含み得る。
【００１４】
熱交換組立体１４は、流体の温度を下げることによって流体の流れを液化するよう構成される。これは流体を１気圧で約１００°Ｋ以下に過冷却することを含み得る。以下に議論するように、１つの実施態様において、熱交換組立体１４は、圧縮器冷却冷媒の循環によって動作する。しかしながら、これに限定されることは意図されず、流体流を液化するために、他の種類の熱交換システムをハウジング１２内に（全体的に又は部分的に）配置し得る。例えば、圧縮器冷却冷媒（例えば、液体窒素）よりもむしろ、何らかの他の種類の過冷却流体を熱交換組立体１４内で循環し得る。
【００１５】
貯蔵組立体１６は、熱交換組立体１４によって液化される液体を貯蔵するよう構成される。１つの実施態様において、貯蔵組立体１６は、貯蔵貯槽２８を含む。貯蔵貯槽２８は、熱交換組立体１４によって液化される流体が貯蔵貯槽２８内に向けられるよう、熱交換組立体１４と流体連絡する。次に、液化流体は、必要とされるまで、貯蔵貯槽２８内に保持される。液化流体が貯蔵貯槽２８内に貯蔵されると、貯蔵貯槽２８内の温度は、流体の一部が沸騰し始めて気体状態になる地点まで上昇し得る。この沸騰流体の少なくとも一部をハウジングから排出して、貯蔵貯槽２８内の圧力を管理可能なレベルに維持する。
【００１６】
１つの実施態様において、ハウジング１２はシリンダとして形成される。ハウジング１２のこの実施態様は、第二ピース２２によって形成される頂部３０と、第一ピース２０によって形成される底部３２とを有する。ハウジング１２が、図１及び２に示される実施態様における底部３２の上に位置付けられるとき、熱交換組立体１４及び貯蔵組立体１６は、熱交換組立体１４が貯蔵組立体１６の上に位置付けられる垂直構造において、ハウジング１２内に配置される。
【００１７】
１つの実施態様において、貯蔵組立体１６は、第一ピース２０と一体的に又は固定的に形成される。ここで使用されるとき、第一ピース２０と一体的又は固定的な貯蔵組立体１６の形成は、標準的な使用及び／又は保守の間に、これらの２つの構成部品が分離されることが意図されないような貯蔵組立体１６及び第一ピース２０の構造を指す。貯蔵組立体１６及び第一ピース２０の分離を達成し得るが、これらの構成部品の間の確実な又は統合的な取付けへの言及は、典型的な使用の間のこの取付けの相対強度及び耐久性を反映している。
【００１８】
１つの実施態様において、熱交換器組立体１４は、第二ピース２２と一体的に又は固定的に形成される。ここで使用されるとき、第二ピースと一体的又は固定的な熱交換組立体の形成への言及は、標準的な使用及び／又は保守の間に、これらの２つの構成部品が分離されることが意図されないような熱交換組立体１４及び第二ピース２２の構造を指す。熱交換組立体１４及び第二ピース２２の分離を達成し得るが、これらの構成部品の間の固定的な及び／又は一体的な取付けへの言及は、典型的な使用の間のこの取付けの相対強度及び耐久性を反映している。
【００１９】
図１及び２に例示される実施態様における貯蔵組立体１６と第一ピース２０との一体的且つ固定的な形成、及び、熱交換組立体１４と第二ピース２２との一体的且つ固定的な形成の故に、第一ピース２０と第二ピース２２とを分離して、第二ピース２２を第一ピース２０から取り外すことは、ハウジング１２のキャビティ１８からの熱交換組立体１４の引き抜きをもたらす。しかしながら、この分離は、貯蔵組立体１６をキャビティ１８内に残す。よって、ハウジング１２の第二ピース２２がハウジング１２の第一ピース２０から分離されるとき、熱交換組立体１４を貯蔵組立体１６との流体連絡に置くインターフェース組立体３４は、熱交換組立体１４が流体連絡貯蔵組立体１６から選択的に解放されることを可能にする。
【００２０】
図３及び４は、ハウジング１２が底部３２の上に位置付けられるとき、（一方が他方の上に位置するよりもむしろ）熱交換組立体１４及び貯蔵組立体１６がハウジング１２内に並んで配置される、デュワーシステム１０の１つ又はそれよりも多くの実施態様を例示している。図３及び４に描写される１つ又はそれよりも多くの実施態様では、熱交換組立体１４を熱交換組立体１４と一体的に且つ固定的に形成し得るよう、ハウジング１２の第二ピース２２は、熱交換組立体１４の上に配置される。
【００２１】
図４に示されるデュワーシステム１０の図面では、流体出口３６が貯蔵組立体１６とハウジング１２の外部との間の選択的な流体連絡をもたらす。流体出口３６は、貯蔵貯槽２８内の圧力維持のために及び／又は使用のために、貯蔵組立体１６内に貯蔵される流体が貯蔵貯槽２８から放出されることを可能にする。流体出口３６は、出口導管３８と、出口弁４０とを含む。出口導管３８は、貯蔵貯槽２８内からの流体をハウジング１２の外部に運ぶ。出口弁４０は、貯蔵貯槽２８からの流体を貯蔵貯槽２８から制御可能な方法で放出し得るよう、出口導管３８を選択的に封止するよう構成される。１つの実施態様では、出口弁４０よりもむしろ、流体出口３６は、インターフェース組立体３４が貯蔵貯槽２８からの流体の放出を可能にする弁組立体と確実にインターフェース接続されることを可能にする、インターフェース（例えば、ネジ山付き構成部品、回止め付き機構を備える構成部品等）を含み得る。貯蔵貯槽２８からの流体を（例えば、圧力維持のために）気体状態において及び／又は（例えば、使用のために）液体状態において放出するように流体出口３６を構成し得る。
【００２２】
図５及び６は、デュワーシステム１０の１つ又はそれよりも多くの実施態様を例示している。図５及び６に例示される実施態様において、第二ピース２２は、第一ピース２０の縁部２４に選択的に結合される実質的に平坦な蓋として形成されていない。その代わり、第二ピース２２自体がハウジング１２のキャビティ１８の一部を形成している。図５及び６中に見ることができるように、熱交換組立体１４は、第二ピース２２によって形成されるキャビティ１８の一部の内側に入れ子状に構成されているのに対し、貯蔵組立体１６は、第一ピース２０によって形成されるキャビティ１８の一部の内側に入れ子状に構成されている。
【００２３】
１つの実施態様では、ガスケット４２が第一ピース２０と第二ピース２２との間に配置されている。１つ又はそれよりも多くの開口４４がガスケット４２内に形成されている。ハウジング１２内に収容されるデュワーシステム１０の構成部品は、１つ又はそれよりも多くの開口４４を通じてハウジング１２の外部と連絡する。例えば、開口４４を通じて流体源からの流体を熱交換組立体に連絡し、開口４４を通じて貯蔵貯槽２８内に貯蔵される流体をハウジングの外部に連絡し、且つ／或いは、１つ又はそれよりも多くの開口４４を通じてハウジング１２内のデュワーシステム１０の他の構成部品をハウジング１２の外部と連絡し得る。
【００２４】
図７及び８は、デュワーシステム１０の１つ又はそれよりも多くの実施態様を例示している。図７及び８に例示される実施態様において、貯蔵貯槽１６は熱交換組立体１４内に配置されている。図７及び８に示されるデュワーシステム１０の描写において、貯蔵貯槽１６は、熱交換組立体１４内に完全に位置付けられるように示されている。これに限定されることは意図されていない。１つの実施態様において、熱交換組立体１４は貯蔵組立体１６を部分的にだけ取り囲んでいる。
【００２５】
図９乃至１３は、デュワーシステム１０の１つ又はそれよりも多くの実施態様を例示しており、熱交換組立体１４は、図１及び２に示される方法において貯蔵組立体１６の上に位置付けられている。図９を特に参照すると、熱交換組立体１４は、ハウジング１２内に配置される熱交換ハウジング４６によって包まれるように示されている。熱交換ハウジング４６は、熱交換組立体１４と周囲環境との間の他の絶縁層をもたらし、ハウジング１２と熱交換ハウジング４６との間に気体（又は真空）のポケットを創成し、それは熱交換組立体１４を更に絶縁する。
【００２６】
１つの実施態様において、熱交換組立体１４は、冷媒導管４８を含む。冷媒導管４８は（例えば、第二ピース２２で）ハウジング１２を通過し、熱交換組立体１４をハウジング１２の外部と連絡する。冷媒導管４８は、冷却冷媒の流れを受け入れ且つ循環するよう構成される。冷却冷媒の流れを、例えば、ハウジング１２の外側に配置され且つ冷媒を冷却するコンプレッサ（図示せず）から受け取り得る。冷媒導管４８の長さを通過した後、冷媒導管４８によってハウジング１２から外に冷媒を運搬し得る（例えば、更なる冷却及び再循環のためにコンプレッサに戻し得る）。１つの実施態様では、冷媒導管４８をコイル内に配置し、或いは、全体的に熱交換組立体１４の容積を最小限化しながら、その内部に含められる冷媒導管４８の長さを増大するよう設計される、何らかの他のラビリンス構造内に配置し得る。
【００２７】
図９に見ることができるように、１つの実施態様において、熱交換組立体１４は、熱交換組立体１４と熱連絡して配置される流体導管５０を含む。１つの実施態様では、冷媒導管４８が流体導管５０の長さに沿ってヒートシンクを形成するよう、流体導管５０は、冷媒導管４８の隣に及び／又は冷媒導管４８と接触して配置される。流体導管５０は、（例えば、第二ピース２２で）ハウジング１２を通過し、ハウジング１２の外部と連絡する。流体導管５０は、流体源から気体状態において流体の流れを受け取るように構成される。受け取られる流体の流れは、流体導管５０を通じて方向付けられる。流体の流れが流体導管５０を通過すると、熱が冷媒導管４８によって流体から除去される。これは流体の流れの温度を流体が気体状態から液体状態に変換される地点まで減少する。流体導管５０内の流体からの熱の除去は、流体の流れの温度を過冷レベルまで減少し得る。
【００２８】
１つの実施態様において、熱交換組立体１４は、冷ヘッド(cold  head)５２を含む。冷媒導管４８の長さに沿って流体の流れを方向付けた後、流体導管５０は、流体の流れを冷ヘッド５２内にもたらし得る。冷ヘッド５２は、流体導管５０内で液化されない如何なる流体も冷ヘッド５２内で液化されるよう、流体の流れの温度を更に減少するよう構成される。図９に例示される１つの実施態様において、冷ヘッド５２は、二次冷媒導管５４と、凝結チャンバ５６とを含む。
【００２９】
二次冷媒導管５４は、（例えば、冷媒導管４８、外部源等から）冷却冷媒を受け取り、冷媒を循環するよう構成される。二次冷媒導管５４は、冷ヘッド５２と熱連絡する。１つの実施態様において、二次冷媒導管５４、冷ヘッド５２の外側の周りに配置され、冷ヘッド５２のためのヒートシンクをもたらす。
【００３０】
凝結チャンバ５６は、冷ヘッド５２の本体によって形成される。凝結チャンバ５６は、流体入口５８と、流体出口６０とを含む。流体入口５８は流体導管５０と連絡し、冷却され且つ少なくとも部分的に液化された流体を流体導管から受け取る。流体出口６０は貯蔵貯槽２８と連絡し、貯蔵のために液化流体を貯蔵貯槽にもたらす。１つの実施態様では、１つ又はそれよりも多くの融合構造(coalescing  structure)６２が凝結チャンバ５６内に形成される。融合構造６２は過冷表面を形成するよう構成され、未だ液化されていない流体を過冷表面の上で凝結し得る。融合構造６２は、二次冷媒導管５４によって冷ヘッド５２にもたらされるヒートシンクによって冷却される。１つの実施態様において、凝結チャンバ５６は、銅、アルミニウム、又は、二次冷媒導管５４による融合構造６２からの熱の除去を増大する他の材料のような、熱伝導性材料で形成される。
【００３１】
運転中、少なくとも部分的に液化された流体は、流体入口５８を通じて冷ヘッド５２内に導入され、流体出口６０に向かって移動する。流体が流体入口５８から流体出口６０に凝結チャンバ５６を通過するとき、液化されていない流体は融合構造６２の上で凝結されるようになる。よって、貯蔵及び／又は使用のために冷ヘッド５２から貯蔵貯槽２８にもたらされる流体は、実質的に完全に液化される。
【００３２】
図９は、トランスフィル管６４(transfill  tube)と、流体通気口６６とを更に例示している。トランスフィル管６４は、（例えば、使用のために）貯蔵貯槽２８内の液化流体をハウジング１２の外部と連絡するよう構成される。流体通気口６６は、貯蔵貯槽２８内に貯蔵される流体が排気されるのを可能にする。例えば、流体通気口６６を通じて（沸騰後に）気体状態にある流体を貯蔵貯槽２８から選択的に排気することによって、貯蔵貯槽２８内に貯蔵される液化流体が沸騰することによって引き起こされる貯蔵貯槽２８内の高圧を規制し得る。
【００３３】
図９に見ることができるように、１つの実施態様において、インターフェース組立体３４は、貯槽ネック６８と、貯槽蓋７０とを含む。貯槽ネック６８は、熱交換組立体１４に向かって面する貯蔵組立体１６の貯蔵貯槽２８内の開口に設けられる。貯槽ネック６８は、概ね円筒形の形状を有する。デュワーシステム１０が組み立てられ且つ運転可能であるとき、貯蔵ネック６８は、貯蔵貯槽２８と反対側の貯槽ネック６８の端部で、熱交換ハウジング４６内に形成される開口７２内に取り外し可能に位置付けられる。図９に例示される１つの実施態様において、デュワーシステム１０が組み立てられ且つ運転可能であるとき、冷ヘッド５２は貯蔵ネック６８の内側に配置されるよう構成される。
【００３４】
貯槽蓋７０は、貯槽ネック６８によって貯蔵貯槽２８内の開口を充填するよう構成され、それによって、貯蔵貯槽２８を取り囲む。１つの実施態様において、貯槽蓋７０は、貯蔵貯槽２８を封止する。例えば、図１０は、貯槽蓋７０によって支持されるシール７４の拡大図を提供している。シール７４は、Ｏリング７６と、貯槽蓋７０上の所定位置にＯリング７６を保持するバネバッカ(spring  backer)７８とを含む。デュワーシステム１０が組み立てられ且つ運転可能であるとき、Ｏリング７６は、貯蔵貯槽２８の開口に形成されるリップ(lip)８０と接触し、貯蔵貯槽２８を封止する。
【００３５】
図１１は、熱交換組立体１４とインターフェース組立体３４との一体的な拡大図を提供し、図１２は、インターフェース組立体３４のみの拡大図を提供している。これらの拡大図に見ることができるように、１つの実施態様において、冷ヘッド５２内に形成される融合構造６２は、スペーサ８４によって分離される複数のスクリーンメッシュ８２を含む。熱伝導を通じた二次冷媒導管５４による融合構造６２からの熱の除去を増大するために、スクリーンメッシュ８２及び／又はスペーサ８４を銅、アルミニウム、又は、他の材料で形成し得る。
【００３６】
図１３は、第二ピース２２と一体的に又は固定的に形成された熱交換組立体１４の図面を提供している。具体的には、図１３に示される図面において、ハウジング１２を開放するために第一ピース２０から第二ピース２２を分離することは、熱交換組立体１４がハウジング１２から取り外されることをもたらす。図１３に見ることができるように、熱交換組立体１４に加えて、１つの実施態様において、第二ピース２２は、インターフェース組立体３４の少なくとも一部（例えば、リップ８０）を支持する。
【００３７】
図１４乃至１７は、熱交換組立体１４が図１及び２に示される方法において貯蔵組立体１６の頂部の上に位置付けられる、デュワーシステム１０の１つ又はそれよりも多くの実施態様を例示している。図１４乃至１７に例示される１つ又はそれよりも多くの実施態様において、熱交換組立体１４は、二次冷媒導管又は凝結チャンバを含まない。その代わり、流体導管５０から放出される流体は、貯槽ネック６８によって形成されるチャンバ内にもたらされる。例えば、図１５の拡大図に見ることができるように、このチャンバ内には冷ヘッド５２も配置される。
【００３８】
冷ヘッド５２は、冷ヘッド５２上の表面積の量を増大する傾向を有する断面を有して形成される。流体が流体導管５０から貯槽ネック６８によって形成されるチャンバ内に進入すると、依然として気体状態にある流体は、冷ヘッド５２と接触するようになる。これは流体を凝結させ、次に、貯蔵のために貯蔵貯槽２８内に流下させる。
【００３９】
図１５に見ることができるように、貯槽ネック６８内のチャンバは、部分的に蓋８６によって形成される。蓋８６は貯槽ネック６８と協働してチャンバを形成するが、蓋８６はチャンバを熱交換組立体１４から封止しない。その代わり、気体状態にある貯蔵貯槽２８内の流体は、蓋８６を通じて及び／又は蓋８６を回って、貯蔵貯槽２８から熱交換組立体１４内に漏れ得る。例えば、蓋８６と貯槽ネック６８との間の係合を封止し得ず、且つ／或いは、蓋８６は図１６に示される通気開口８８を形成し得る。図１４に戻ると、貯蔵貯槽２８から気体状態において熱交換組立体１４内に漏れ出す流体を、流体出口９０を通じてハウジング１２から（例えば、大気に）放出し得る。
【００４０】
図１７は、熱交換組立体１４と、第二ピース２２との一体的及び／又は固定的な形成の故にデュワーシステム１０から分離される、インターフェース組立体３４の一部（例えば、蓋８６）との図面を提供している。図１７に見ることができるように、図１４乃至１７に例示される１つの実施態様において、第一ピース２０から分離する第二ピース２２は、（冷ヘッド５２を備える）熱交換組立体１４及び蓋８６がハウジング１２のキャビティ１８から取り外されることを可能にする。
【００４１】
図１８乃至２１は、熱交換組立体１４が図１及び２に示される方法において貯蔵組立体１６の頂部の上に位置付けられる、デュワーシステム１０の１つ又はそれよりも多くの実施態様を例示している。図１８乃至２１に例示される１つの実施態様において、冷ヘッド５２は、貯槽ネック６８内に配置されておらず、その代わり、熱交換組立体１４の残部と共に熱交換ハウジング４６内に位置付けられている。
【００４２】
図１９及び２０に見ることができるように、インターフェース組立体３４は、貯槽ネック６８と貯蔵貯槽２８とを熱交換ハウジング４６から封止する蓋９２を含む。図２１に示されるように、ハウジング１２の第二ピース２２がハウジング１２の第一ピース２０から分離されるとき、蓋９２は、熱交換組立体１４と共にキャビティ１８から取り外される。
【００４３】
図２２は、熱交換組立体１４が図１及び２に示される方法において貯蔵組立体１６の頂部の上に位置付けられる、デュワーシステム１０の１つ又はそれよりも多くの実施態様を例示している。しかしながら、図２２に例示される１つの実施態様において、貯槽ネック６８は、貯槽貯蔵２８からキャビティ１８内の開口までハウジング１２を貫通して延在し、デュワーシステム１０が完全に組み立てられるとき、ハウジング１２の第二ピース２２と係合するよう構成される。よって、ハウジング１２の内部が排気(pump  down)され、内部に真空を形成するならば、真空空間は、貯蔵貯槽２８及び貯槽ネック６８を取り囲む。
【００４４】
図２２に例示される１つの実施態様において、熱交換組立体１４は、熱交換ハウジング４６内に収容されず、その代わり、ハウジング１２の内側の真空空間内で貯槽ネック６８の少なくとも一部を取り囲むよう構成される。例えば、冷媒導管４８及び流体導管５０を、ハウジング１２内に形成される真空空間内で、貯槽ネック６８の周りに巻き付け得る。一部の実施態様では、流体導管５０を冷媒導管４８の周りに巻き付け得る。これは冷媒導管４８を通じて流れる冷媒によって流体導管５０内の流体から除去される熱の量を増大し得る。
【００４５】
図２２に例示される１つの実施態様において、熱交換組立体１４は、ハウジング１２の第二ピース２２と一体的に及び／又は固定的に形成される。よって、第一ピース２０から第二ピース２２を取り外すことによってハウジング１２が分解されるならば、熱交換組立体１４はキャビティ１８から引き抜かれる。しかしながら、これに限定されることは意図されず、１つの実施態様では、第二ピース２２が第一ピース２０から取り外されるならば、熱交換組立体１４がキャビティ１８内に位置付けられたままの状態であるように、熱交換組立体１４は、ハウジング１２の第一ピース２０と共に一体的に又は固定的に形成される。
【００４６】
図２３及び２４は、熱交換組立体１４及び貯蔵組立体１６が図３及び４に示されるような方法においてハウジング１２内に並んで位置付けられる、デュワーシステム１０の１つ又はそれよりも多くの実施態様を例示している。１つの実施態様において、流体は流体導管５０によって熱交換組立体１４内に受け入れられ、図９乃至１３に関して上述した方法と殆ど同じ方法で、熱が流体導管５０内の流体から除去される。次に、流体は冷ヘッド５２内に計量分配され、冷ヘッド５２自体は、熱交換組立体１４の残部と共に熱交換ハウジング４６内に配置される。
【００４７】
図２３及び２４に例示される１つの実施態様では、熱交換組立体１４によって液化された後、流体がインターフェース組立体３４によって冷ヘッド５２から貯蔵貯槽２８に供給される。この実施態様では、インターフェース組立体３４は、冷ヘッド５２を貯蔵貯槽２８と連絡するサイフォン導管９４を含む。ハウジング１２からの取り外しのために熱交換組立体１４を貯蔵組立体１６から選択的に分離し得るよう、サイフォン導管９４を解放可能な二個（ツーピース）構造で形成し得る。或いは、サイフォン導管９４を、冷ヘッド５２の出口から貯蔵貯槽２８の入口まで走る、単一の又は少なくとも実質的に解放不能な導管として形成し得る。
【００４８】
図２４の拡大図に具体的に見ることができるように、熱交換ハウジング４６と貯蔵貯槽２８との間で、サイフォン導管９４を形成する材料の厚みは、熱交換組立体１４内の材料の厚みよりも大きくあり得る。これはサイフォン導管９４によって形成される流路を絶縁し、且つ／或いは、ハウジング１２の内部が真空下にある実施態様において、サイフォン導管９４がその構造的完全性を維持するのを可能にし得る。
【００４９】
現時点で最も実用的且つ好適であると考えられる実施態様に基づき本発明を例示の目的のために詳細に記載したが、そのような詳細は専らその目的のためであること、並びに、本発明は開示の実施態様に限定されず、逆に、付属の請求項の精神及び範囲内にある変更及び均等構成をカバーすることが意図されることが理解されるべきである。例えば、本発明は、可能な限り、任意の実施態様の１つ又はそれよりも多くの機能を任意の他の実施態様の１つ又はそれよりも多くのの機能と組み合わせ得ることを想定することが理解されなければならない。
【図１】
2013519041.tif 000003
【図２】
2013519041.tif 000004
【図３】
2013519041.tif 000005
【図４】
2013519041.tif 000006
【図５】
2013519041.tif 000007
【図６】
2013519041.tif 000008
【図７】
2013519041.tif 000009
【図８】
2013519041.tif 000010
【図９】
2013519041.tif 000011
【図１０】
2013519041.tif 000012
【図１１】
2013519041.tif 000013
【図１２】
2013519041.tif 000014
【図１３】
2013519041.tif 000015
【図１４】
2013519041.tif 000016
【図１５】
2013519041.tif 000017
【図１６】
2013519041.tif 000018
【図１７】
2013519041.tif 000019
【図１８】
2013519041.tif 000020
【図１９】
2013519041.tif 000021
【図２０】
2013519041.tif 000022
【図２１】
2013519041.tif 000023
【図２２】
2013519041.tif 000024
【図２３】
2013519041.tif 000025
【図２４】
2013519041.tif 000026