(57)【要約】【課題】  比較的容量が大きく小型軽量で再使用可能な空圧源を提供すること。【解決手段】  常温常圧では気体である物質を、低温の固体や液体の状態で圧力容器内の断熱容器に格納し、圧力容器内の圧力が設定圧力より低下した際は、その物質を加熱し気化させて圧力を回復させ、空圧源として機能させる。加熱は物質全体ではなく、気化させる分量だけを断熱容器から取り出して加熱する。物質は断熱容器内に格納されているので使用する時以外の気化は防止されている。気化させる物質としてドライアイス１を用い、それが液化しない圧力範囲で使用する場合、圧力容器２内にある断熱容器３にこれを格納する。圧力容器内の圧力が圧力スイッチ９のＯｎ／Ｏｆｆ圧力以下になると電動モータ４が駆動し、押し板５を介してばね６で削り刃７に軽く押しつけられたドライアイス１は削られて加熱板８上に落下し、直ちに気化して素早く圧力を回復する。圧力制御弁１０の設定圧力をドライアイスが液化しない範囲に設定するため、最高圧力０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）までの圧力源が実現できる。【選択図】  図２
2005054975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型軽量な携帯用空圧源。
【請求項２】
常温常圧では気体である物質を低温の固体あるいは液体の状態で圧力容器内の断熱容器に格納しておき、圧力容器内の圧力が設定圧力より低下した際は、その物質を加熱し、気化させることで圧力を設定圧力に回復させるように機能する空圧源。
【請求項３】
気化させる物質を加熱する際、断熱容器に格納した物質全体を加熱するのではなく、圧力回復に使用する分量だけを断熱容器から取り出して加熱し気化させることにより気化速度を早め、圧力の回復速度を早くした空圧源。
【請求項４】
気化させる物質は、圧力容器内の断熱容器に断熱に近い状態で格納しておき、圧力回復に使用する時以外の気化を防止することにより、気化させる物質を有効に使用することができる空圧源。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、空圧源に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来より液化炭酸ガスを充填した高圧ボンベが携帯用の小型空圧源として使用されている。液化炭酸ガスはその物理的特性により気液混合の状態で常温では約６ＭＰａ（ａｂｓ）の圧力があるため、それより低圧の空圧を得たい場合はボンベ内の高圧ガスをレギュレータで減圧して使用する必要がある。【０００３】  また、高圧の液化炭酸ガスを充填しているボンベは約６ＭＰａ以上の高い耐圧性能が要求されるので、充填した炭酸ガスの重量に比べてボンベ全体の重量が重い。【０００４】  さらに、使用者は使用後に自分で高圧の液化炭酸ガスを再充填できないため、繰り返し使用することは不可能である。【０００５】  従来使用されている液化炭酸ガスボンベおよび圧力調整を行うレギュレータの従来例を図１に示す。（例えば、非特許文献１を参照。）右側は総重量３０７グラムの液化炭酸ガスボンベ、左側は重量２５０グラムのレギュレータである。合計した全重量５５７グラムのうち充填されている炭酸ガス量は７４グラムであり、全重量に比べて非常に小さい。液化炭酸ガスは、耐圧６ＭＰａ以上の頑丈な金属製ボンベに充填してあり、ボンベの首部分のねじをレギュレータのねじにねじ込んで使用する。ねじ込む際、ボンベの出口蓋が破られるので、一度ねじ込むとガスがなくなるまで外さない方がよい。空気圧機器の作動圧力は通常０．７ＭＰａ（ａｂｓ）以下であるが、このレギュレータは圧力６ＭＰａ（ａｂｓ）の炭酸ガスを、０．５ＭＰａ（ａｂｓ）以下の圧力に減圧することができる。【０００６】
【非特許文献１】    日本炭酸瓦斯株式会社製品案内０３０２−３Ｋ−ＸＩＤ
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  こうした従来の携帯用の小型空圧源は、ボンベ内の高圧の液化炭酸ガスをレギュレータで低圧に調整して使用しており、液化炭酸ガスが約６ＭＰａ（ａｂｓ）という高圧を有するため充填されたガスの容量に比べてボンベとレギュレータの重量が大きく、また再使用ができないという問題がある。
【０００８】  本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、比較的容量が大きく小型軽量で再使用可能な空圧源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明の空圧源は、常温常圧では気体である物質を低温の固体あるいは液体の状態で圧力容器内の断熱容器に格納しておき、圧力容器内の圧力が設定圧力より低下した際は、その物質を加熱し、気化させることで圧力を設定圧力に回復させるように機能する空圧源である。
【００１０】  また、本発明の空圧源は、気化させる物質を加熱する際、断熱容器に格納した物質全体を加熱するのではなく、圧力回復に使用する分量だけを断熱容器から取り出して加熱し気化させることにより気化速度を早め、圧力の回復速度を早くした空圧源である。
【００１１】  さらに、本発明の空圧源は、気化させる物質は、圧力容器内の断熱容器に断熱に近い状態で格納しておき、圧力回復に使用する時以外の気化を防止することにより、気化させる物質を有効に使用することができる空圧源である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  以下、本発明の実施の形態について説明する。
まず、空圧源にかかる第１の発明の実施の形態を説明する。この実施の形態では気化させる物質としてドライアイスを使用し、このドライアイスが液化しない圧力範囲で使用する。【００１３】  図２は本発明の第１の実施の形態の一例を示すものである。ドライアイス１は圧力容器２内に設置された断熱容器３に格納されている。この断熱容器３は、ステンレス、あるいは２重ステンレス板でその間をほぼ真空にしたもの、あるいは硬質プラスチックのように外部からの熱の流入の少ない材料で作成した断熱壁の容器とし、内部に格納されたドライアイス１の気化を防止する。【００１４】  電動モータ４はドライアイス１を断熱容器３ごと動かす。ドライアイス１は押し板５を介してばね６によって削り刃７に軽く押し付けられているので電動モータ４を駆動させることにより削り刃７で削られ、熱伝導性の良いアルミニウムや銅やそれらの合金で作成した加熱板８上に落下し、直ちに気化する。なお、ドライアイス１を削り刃７に押し付ける方法として、ばね６のかわりに重りを用いてもよい。削り刃７は小さな突起や刃が板上に刻まれたもので、突起や刃の部分以外には多数の穴が開いているものが、削り取ったドライアイスが下に落下するうえで好ましい。【００１５】  加熱板８の加熱は、空圧の使用量が少なくドライアイスの気化量が少ない場合は、外部からの特別な加熱は必要なく外気からの自然な伝熱でも良いが、空圧の使用量が多くドライアイスの気化量が多い場合は外部からのより強い加熱が必要である。外部からのより強い加熱方法としては、人間の体熱、携帯カイロ、電気ヒーター、太陽熱、湯や水を入れた容器に浸す、流水に浸す、発熱する化学反応に接するなどあらゆる熱源が利用できる。温度はあまり高い必要はなく人間の体温程度で十分であるが、熱容量が大きく直ぐに冷えないものの方がよい。【００１６】  以上では、削り刃７を固定しドライアイス１を断熱容器３ごと回転させる方法を説明したが、逆にドライアイス１を固定して削り刃７を回転させたり、振動させたりして、ドライアイス１を削っても良い。要は、固体であるドライアイスの一部を断熱容器から取り出すためにドライアイスを削るのであり、これができれば良い。【００１７】  また、ドライアイス１をあらかじめ粉末状に粉砕し、これを断熱容器３に詰め込んでおき、ドライアイス粉末を削り刃７でこそげ取るようにしても良い。このようにするとドライアイス粉末をこそげ取るだけで良いので、ドライアイスを削る場合よりも電動モータ４の駆動力が少なくて済む。【００１８】  電動モータ４の駆動は圧力スイッチ９によって制御されており、圧力容器２の内部圧力が圧力スイッチ９のＯｎ／Ｏｆｆ圧力以下では電動モータ４が駆動し、以上では停止する。これにより気化させる分量のドライアイスを断熱容器３から取り出すことができる。【００１９】  なお、電動モータ４を使わず、人力によってレバーを回すなどして、ドライアイス１あるいは削り刃７を動かしても良い。この場合は圧力スイッチ９によってインジケータランプやブザーなどがＯｎ／Ｏｆｆし、駆動を止めるように人間に知らせれば良い。【００２０】  圧力容器２の内部圧力は圧力制御弁（リリーフ弁）１０によって上限が制御されている。す��わち、内部圧力が圧力制御弁１０の設定圧力を越えようとすると、圧力制御弁１０を通じて空圧が外部に排出（リリーフ）されるため、内部圧力は圧力制御弁１０の設定圧力を越えることはない。【００２１】  ドライアイスの無駄な消費を防止するため、圧力スイッチ９のＯｎ／Ｏｆｆ圧力は圧力制御弁１０の設定圧力より若干小さく設定しておく。これは、削られたドライアイスが全部気化するには若干の時間が必要であるから、圧力回復が進んで圧力容器内の圧力が設定圧力に近づいた場合、設定圧力に達する少し手前で削り刃を止めておけば、削られたドライアイスが全て気化したところでちょうど圧力が設定圧力に達するからである。【００２２】  気化用の物質としてドライアイスを使用する場合、圧力が０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）を境界として取り扱いが異なる。二酸化炭素の三重点［−５６．６℃、０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）］以上の圧力・温度ではドライアイスが液化し始めるためである。一方、ドライアイスは０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）以下の圧力ではどのような温度でも液化しない。本実施例は、ドライアイスが固体の状態を保つ場合を想定しており、圧力制御弁１０の設定圧力は０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）以下にする。【００２３】  以上のように、本実施例ではドライアイスを気化させる物質とした最高圧力が０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）の空圧源が実現され、出力ポート１１より空圧を得ることが出来る。【００２４】  なお本発明は、上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他の種々の構成を採り得ることはもちろんである。【００２５】  つぎに、空圧源にかかる第２の発明の実施の形態を説明する。この実施の形態では気化させる物質として液化したドライアイスあるいは液体窒素を使用する。【００２６】  図３は本発明の第２の実施の形態の一例を示すものである。液化したドライアイスあるいは液体窒素１は圧力容器２内に設置された断熱容器３に格納されている。この断熱容器３は、外部からの熱の流入の少ない断熱壁の容器とし、内部に格納された物質の気化を防止する。【００２７】  電動モータ４はその回転軸に垂直な平面内にあるシリンダ１３を電動モータの回転軸まわりに回転させる。シリンダ１３の内部には、ばね１４で支持されたピストン１５がある。シリンダ１３が回転した場合、遠心力によってピストン１５はばね１４を押し縮める方向に移動する。このため、断熱容器内の液体１２は細管１６を通して吸い上げられ、シリンダ１３に流入する。ピストン１５がシリンダ１３の側面に開いた穴１７を越えるまで移動すると液体は穴１７から飛散して熱伝導性の良い加熱板８上に落下し、直ちに気化する。【００２８】  液体１２を吸い上げて加熱板上に落下させる方法としてはこれだけでなく、ピストンポンプのようにピストンをクランク機構を用いて往復運動させて吸い上げる、小さなギアポンプを回転して吸い上げる、小さな空圧ポンプを駆動してその出力圧で霧吹き作用をさせることで吸い上げるなどの方法もある。【００２９】  電動モータ４の駆動は圧力スイッチ９によって制御されており、圧力容器２の内部圧力が圧力スイッチ９のＯｎ／Ｏｆｆ圧力以下では電動モータ４が駆動し、以上では停止する。これにより気化させる分量の液体��断熱容器３から取り出すことができる。【００３０】  圧力容器２の内部圧力は圧力制御弁（リリーフ弁）１０によって上限が制御されている。すなわち、内部圧力が圧力制御弁１０の設定圧力を越えようとすると、圧力制御弁１０を通じて空圧が外部に排出（リリーフ）されるため、内部圧力は圧力制御弁１０の設定圧力を越えることはない。【００３１】  気化させる液体の無駄な消費を防止するため、圧力スイッチ９のＯｎ／Ｏｆｆ圧力は圧力制御弁１０の設定圧力より若干小さく設定しておく。【００３２】  以上のように、本実施例では液化したドライアイスあるいは液体窒素を気化させる物質とする空圧源が実現され、出力ポート１１より空圧を得ることが出来る。この場合は第１の実施の形態のように最高圧力が０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）に限定されず、より高い圧力が得られる。【００３３】  なお、液化したドライアイスを気化させる物質として使用する場合は、圧力が０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）以下では固体のドライアイスに戻ってしまうので、圧力制御弁１０の設定圧力は０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）以上にする必要がある。また、液化させるドライアイスを最初に断熱容器に格納する際、加熱板８の上にも若干のドライアイスを散らせておき、これが気化することによって圧力容器２の内部圧力が早く０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）を越え、断熱容器内のドライアイスが早く液化するようにするのが好ましい。【００３４】  なお本発明は、上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他の種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【発明の効果】
【００３５】  本発明の空圧源は、常温常圧では気体である物質を低温の固体あるいは液体の状態で圧力容器内の断熱容器に断熱に近い状態で格納したものを空圧のもととしており、再利用可能な空圧源である。気化させる物質として例えばドライアイスを用い、液化しない圧力範囲で使用した場合、最高圧力が０．５２ＭＰａ（ａｂｓ）の空圧源として使用できる。また例えば液化したドライアイスや液体窒素を使用する場合は、それより高圧を得ることができる。また従来の液化炭酸ガスボンベのように圧力が高くはなく、小型軽量で比較的大容量なものを実現することができ、携帯用として使うことができる。必要な動力としては、ドライアイスを削るあるいは粉末ドライアイスをこそげ取るため、あるいは液体を吸い上げるための電動モータの動力だけであり、これは電動モータで空圧ポンプを直接駆動するコンプレッサーの動力に比べれば非常に僅かなものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】  従来より販売されている液化炭酸ガスボンベとレギュレータである。
【図２】  本発明の空圧源においてドライアイスを使用した実施例の概略図である。
【図３】  本発明の空圧源において液化したドライアイスあるいは液体窒素を使用した実施例の概略図である。
【符号の説明】
【００３７】１‥‥‥‥‥ドライアイス
２‥‥‥‥‥圧力容器
３‥‥‥‥‥断熱容器
４‥‥‥‥‥電動モータ
５‥‥‥‥‥押し板
６‥‥‥‥‥ばね
７‥‥‥‥‥削り刃
８‥‥‥‥‥加熱板
９‥‥‥‥‥圧力スイッチ
１０‥‥‥‥‥圧力制御弁（リリーフ弁）
１１‥‥‥‥‥出力ポート
１２‥‥‥‥‥液化したドライアイスあるいは液体窒素
１３‥‥‥‥‥シリンダ
１４‥‥‥‥‥ばね
１５‥‥‥‥‥ピストン
１６‥‥‥‥‥細管
１７‥‥‥‥‥穴
【図１】
2005054975.tif 000003
【図２】
2005054975.tif 000004
【図３】
2005054975.tif 000005