JPH0441276Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は極低温液化ガス移送装置に係り、特に
液体ヘリウム等の極低温レベルの液化ガス移送に
好適な極低温液化ガス移送装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の液化ガス移送装置は、液体窒素の温度域
の低温ポンプが実用化されている段階である。従
来の低温ポンプは液体窒素温度レベルであつたた
め、常温部からの熱侵入が問題になるといつても
技術的に解決できていた。

例えば、特開昭58−10194号公報、特公昭46−
32899号公報等に記載のように、ポンプ駆動用の
モータを容器上部の常温部に取り付け、容器内の
駆動軸を断熱したり、ポンプ駆動用のモータを容
器上部の常温部に取り付けるとともにモータ部を
ケーシングで囲み、駆動軸を液化ガスで冷却する
とともに気化したガスでケーシング内を満たすよ
うになつていた。

また、ポンプ装置からの熱侵入が防げるものと
して、特公昭50−30281号公報、実開昭58−63394
号公報等に記載のように、ポンプおよびポンプ駆
動用のモータを一体にして液化ガス中に浸漬した
ものがある。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、液化ガスとして液体ヘリウム
のような極低温液化ガスを移送する場合について
の配慮はされておらず、特開昭58−10194号公報、
特公昭46−32899号公報等に記載のものの場合、
液体ヘリウム温度レベルでは、モータが容器上部
の常温部にあると、液体窒素温度レベルに比べ侵
入熱による気化量が大幅に増えることになり、こ
のため、液化ガス移送効率に対して熱の侵入が大
きな問題となる。

また、特公昭50−30281号公報、実開昭58−
63394号公報等に記載のもののようにモータまで
液化ガス中に浸漬したものでは、液体ヘリウム等
の極低温温度で直接にモータ部が冷却され、機器
の破損が生じるという恐れがある。

本考案の目的は、ポンプ部の損傷を防止すると
ともに極低温液化ガスの移送効率を向上できる極
低温液化ガス移送装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、極低温液化ガスを
収納する極低温容器に、極低温容器の上部を貫通
し内部が常温で極低温液化ガス液面より下方の極
低温容器内の底部近傍まで伸びる筒状の断熱され
たケースを設け、ケース内の下方端部に、極低温
液化ガスに接するインペラ、該インペラを一端に
設けたシヤフト、該シヤフトをモータ軸として駆
動するモータおよび該モータ部をはさんでシヤフ
トを支持する軸受から成るポンプ部を組み込み、
極低温容器内の極低温液化ガスがポンプ部のイン
ペラ背面側から侵入してインペラと軸受との間で
気化しモータ部およびケース内を順次介して極低
温容器外に放出される流路を形成し、該流路の放
出部に気化した蒸発ガスの圧力を調節する調節弁
を設けたものである。

〔作用〕

内部が常温の筒状の断熱されたケースの先端部
にポンプを設け、該ポンプを極低温液化ガス内に
浸漬させて用い、極低温液化ガスがポンプ部のイ
ンペラ背面側から侵入してインペラと軸受との間
でシヤフト部を冷却しながら気化するようにし、
気化した蒸発ガスをモータ部およびケース内を順
次介して極低温容器外に放出させ、該放出させる
蒸発ガスの圧力を調整できるようにしているの
で、軸受側の蒸発ガスの圧力調整ができ、ポンプ
部のインペラ背面側から軸受側に侵入する液化ガ
スの軸受への侵入が防げ、軸受等ポンプ部の損傷
を防止できる。また、これとともに、ポンプ部を
断熱された筒状のケースに設け、常温部に位置す
るポンプ部分を極力少なくし、インペラと軸受と
の間のシヤフト部で熱侵入を抑えるようにしてい
るので、極低温液化ガスへの熱侵入が抑えられ極
低温液化ガスの移送効率を向上できる。

〔考案の実施例〕

以下本考案の一実施例を第１図及び第２図によ
り説明する。

第１図は、本考案の極低温液化ガス移送装置を
示し、この場合、液体ヘリウムポンプを用いた移
送装置である。液体ヘリウムポンプは、第２図に
示すように、筒状のケース１４内に取り付けられ
て、液体ヘリウム容器１１内に浸漬される。この
場合、簡略図示を用いているが、液体ヘリウム容
器１１は内部を極低温に保持するための断熱構
造、例えば、真空断熱となつている。また、ケー
ス１４も液体ヘリウムポンプの軸受室１２を常温
に保持し、液体ヘリウムとの断熱をとるための断
熱構造、例えば、真空断熱となつている。

液体ヘリウムポンプは、この場合、第１図に示
す構成となつている。モータ６は軸受室１２内に
組み込まれ、ジヤーナル軸受７，８およびスラス
ト軸受９，１０により支持される。モータ６のモ
ータ軸であるシヤフト１の下方の端部には、イン
ペラ２が取り付けてある。また、シヤフト１の周
囲には、モータ部の軸受７部側からの軸方向の輻
射熱を防止するケース５が設けてある。シヤフト
１とケース５との間には、インペラ２の背面空間
につながり、また、モータ部の内空間につながる
小さな隙間を有している。モータ部の内空間は、
スラストプレートに対面した上部ケースの図示を
省略した小さな貫通穴から第２図に示すケース１
４内の内側空間につながり、さらに蒸発ガス調節
弁２１につながる。また、インペラ２の外周部に
つながる空間は、ケースの内面の〓間を介して第
２図に示すケース１４内の外側空間につながり、
さらに蒸発ガス調節弁２０につながる。これら蒸
発ガス調節弁２０および２１を調節することによ
つて、ケース１４内の蒸発ガスの放出流量が調整
可能である。

また、この場合は、さらに第２図に示すよう
に、シヤフト１のインペラ２の側の軸方向の温
度、すなわち、液体ヘリウムの液面位置が検出可
能なように温度調節計１５，１６を軸方向に間隔
を明けて設けてある。インペラ２による吐出側に
は、吐出圧力計１７が設けてある。ケース１４の
外空間と蒸発ガス調節弁２０とがつながる空間に
は、軸受室圧力調節計１８が設けてあり、また、
ケース１４の内空間と蒸発ガス調節弁２１とがつ
ながる空間には、軸受室圧力調節室１９が設けて
ある。軸受室圧力調節室１８，１９は、吐出圧力
計１７との圧力関係でそれぞれの蒸発ガス調節弁
２０，２１を制御する。また、軸受室圧力調節計
１８，１９は、温度調節計１５，１６の温度によ
つてそれぞれ蒸発ガス調節弁２０，２１を制御す
る。

上記のように構成された液体ヘリウムポンプで
は、ジヤーナル軸受７，８、スラスト軸受９，１
０及びモータ６は常温にて設計されており、液体
ヘリウムに接するインペラ２の部分にシヤフト１
を介して伝導により熱侵入がある。

この熱侵入を低減させることはポンプ効率を決
定するもので、重要な要素である。常温域より低
温域への熱伝導はその温度差により必然的に決定
されてくるが、ここでは、その熱伝導を低減させ
るために、インペラ２の上部に保持されている液
体ヘリウムの一部をガス化させ、その顕熱分を利
用してシヤフト１を冷却し、そのシヤフト１の熱
伝導を減少させて侵入熱を減少させる。

この場合、液体ヘリウム容器１１内の液体ヘリ
ウム中に侵されたヘリウムポンプのインペラ２
を、シヤフト１を介してモータ６により駆動させ
ることによつて、液体ヘリウム容器１１内の液体
ヘリウムは、インペラ２の軸方向から吸入され、
円周方向に吐出され輸送される。このとき、イン
ペラ２の背面に廻り込んだ液体ヘリウムは常温部
からの熱を受けて気化し、シヤフト１部の〓間に
入り込む。シヤフト１を冷却して温度回復した冷
却ガスは矢印のように流れて常温のガスとなり、
軸受室内へ入る。

また一方、インペラ２の周囲から吐出された液
体ヘリウムの一部は、気化してケース５を取り囲
むケース４とケース３との〓間を矢印の方向に通
つて、ケース３，４を冷却しながら温度回復して
軸受室部では常温になつたガスが軸受室とケース
との〓間を矢印の方向に流れる。

なお、これら軸受室内に入つた常温ガス及び、
軸受室とケースとの〓間部に入つた常温ガスは、
それぞれ入つた部分から前記の流路を介して抜き
出し、気化した冷却ガスが流れるようにする必要
がある。この場合、常温ガスの抜き出しは大気中
への放出により行われる。軸受室内に入つた常温
ガスは、ケース１４内の内側空間に出し、軸受室
とケースとの〓間部に入つた常温ガスは、ケース
１４内の外側空間に出す。

これら常温ガス（冷却ガス）の放出量は、軸受
室の圧力とポンプの吐出圧とのバランス、すなわ
ち、差圧により決定される。この場合、ポンプ側
の圧力をやや高く、軸受室側の圧力をやや低くす
る。このバランスが乱れる。例えば、軸受室側が
低くなり過ぎると、液体ヘリウムが軸受室へ入り
込み、軸受の破損が生じて危険である。また、逆
に軸受室側が高くなつて、気化したガスが流れず
にシヤフト１部が良く冷えなかつたら、熱侵入量
が多くなつて液体ヘリウムの移送効率、すなわ
ち、ポンプ効率が低下する。そこで、蒸発ガス調
節弁２０，２１を調節し放出量を調整して、蒸発
ガスを大気に放出するようにしている。この場
合、これらの調整を吐出圧力計１７と軸受室圧力
調節計１８，１９とにより圧力バランスを検知
し、蒸発ガス調節弁２０，２１を調節して蒸発ガ
スの放出量を調整して大気に放出する。また、最
悪、ポンプの損傷を防止するために、液体ヘリウ
ムが軸受室１２へ入り込まないように、液体ヘリ
ウムの液面位置を温度調節計１５，１６により検
知し、圧力バランス制御へフイードバツクして蒸
発ガス調節弁２０，２１を制御する。

以上、本実施例によれば、液体ヘリウムを収納
する液体ヘリウム容器の上部を貫通し、内部が常
温で液体ヘリウム液面より下方の液体ヘリウム容
器内の底部近傍まで伸びる筒状の断熱されたケー
スを設け、ケースの下方端部に、液体ヘリウムと
接するポンプ部を組み込み、液体ヘリウムがポン
プ部のインペラ背面側から侵入してインペラと軸
受との間で気化し、モータ部およびケース内を順
次介して液体ヘリウム容器外に放出される流路を
形成し、該流路の放出部に気化したガスの圧力を
調節する調節弁を設けているので、放出するガス
の圧力を調節して軸受側の気化したガスの圧力調
整をでき、ポンプ部のインペラ背面側から軸受側
に侵入する液体ヘリウムの軸受への侵入が防げ、
軸受等ポンプ部の損傷を防止できる。これととも
に、ポンプ部を断熱された筒状のケースに設け、
常温部に位置するポンプ部分を極力少なくし、イ
ンペラと軸受との間のシヤフト部で熱侵入を抑え
るようにしているので、極低温液化ガスへの熱侵
入が抑えられ極低温液化ガスの移送効率を向上で
きる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、内部が常温で断熱された筒状
のケース内に設けて極低温液化ガス内に浸漬され
たモータ部を極低温液化ガスの蒸発ガスによつて
冷却でき、該冷却後に放出される気化ガスの圧力
を調整するようにしてあるので、液化ガスの侵入
を防いでポンプ部の損傷を防止できるとともに、
ポンプ部を断熱された筒状のケースに設けて常温
部に位置するポンプ部分を極力少なくし、インペ
ラと軸受との間のシヤフト部で熱侵入を抑えるよ
うにしているので、極低温液化ガスへの熱侵入が
抑えられ極低温液化ガスの移送効率を向上できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による極低温液化ガス移送装置
の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図のポ
ンプの制御システムを示す図である。 １……シヤフト、２，１３……インペラ、３，
４，５，１４……ケース、６……モータ、７，８
……ジヤーナル軸受、９，１０……スラスト軸
受、１１……液体ヘリウム容器、１２……軸受
室、１５，１６……温度調節計、１７……吐出圧
力計、１８，１９……軸受室圧力調節計、２０，
２１……蒸発ガス調節弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 極低温液化ガスを収納する極低温容器と、 該極低温容器の上部を貫通し内部が常温で前
   記極低温液化ガス液面より下方の該極低温容器
   内の底部近傍まで伸びた筒状の断熱されたケー
   スと、 前記極低温液化ガスに接するインペラ、該イ
   ンペラを一端に設けたシヤフト、該シヤフトを
   モータ軸として駆動するモータおよび該モータ
   部をはさんで前記シヤフトを支持する軸受から
   成り前記ケース内部の下方端部に組み込まれた
   ポンプ部とから構成され、 前記極低温容器内の前記極低温液化ガスが前
   記ポンプ部の前記インペラ背面側から侵入して
   前記インペラと前記ケース内の常温部に位置す
   る前記軸受との間で気化し前記モータ部および
   前記ケース内を順次介して前記極低温容器外に
   放出される流路を形成し、該流路の放出部に前
   記気化した蒸発ガスの圧力を調節する調節弁を
   設けたことを特徴とする極低温液化ガス移送装
   置。 ２ 前記気化ガスの放出部に設けた調節弁は、前
   記ポンプ部の前記軸受と前記インペラとの間に
   設けた温度検出手段からの信号によつて調節さ
   れる実用新案登録請求の範囲第１項記載の極低
   温液化ガス移送装置。 ３ 前記気化ガスの放出部に設けた調節弁は、前
   記ポンプ部の前記極低温液化ガスの吐出側と前
   記気化ガスの放出部とに設けた圧力計からの信
   号による前記極低温液化ガスの吐出圧力と前記
   気化ガスの圧力との圧力差によつて調節される
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の極低温液
   化ガス移送装置。