JPS59203896A - 極低温液化ガスポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、極低温液化ガスを供給するポンプに係り、特
に液体ヘリウムを供給するのに好適なポンプに関するも
のである。

〔発明の背景〕

従来の極低温液化ガスポンプでは、液化ガス貯槽あるい
は、クライオスタット上部督こモータを設置し、駆動軸
を槽内に挿入し、その下端に羽根車を接続しており、軸
受には玉軸受を使用している。

その−例を第１図で説明する。モータ４を上部に置き、
駆動軸２を介して羽根車１を回転する。駆動軸２は汎用
の玉軸受３で支持する。極低温の液化ガスは、吸込口８
より入り、吐出口９より送り出される。ポンプのハウジ
ング６は不銹鋼のパイプで形成され、フランジでクライ
オスタットの上部フランジ５に固着され、さらにモータ
４のカバー７を止めている。ポンプのハウジング６には
、コイル１０を巻き付け、液化ガス１１を通して冷却す
る。

常温のモータ４と極低温の羽根車ｌとは、不銹鋼の駆動
軸２やハウジング６Ｉこよる伝熱抵抗で温度差を保って
いる。

従来の極低温液化ガスポンプはこのような構造となって
いるため、駆動軸２が長−なり、高速回転することがで
きず構造が複雑になる。

また、羽根車ｌの軸受３は極低温で使用されるため、液
化ガスによる潤滑となり、摩耗が大きいなどの欠点があ
った。

一方、浸漬型のモータを使用した液化ガスポンプが発表
されているが、このポンプでは駆動軸は短いが、全体が
極低温となり、軸受に玉軸受を使用しているので、摩耗
が太き（て信頼性が低く、また、モータの発熱が液化ガ
スの損失になるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来の極低温液化ガスポンプにおける
欠点を解決して、コンパクトで信頼性の高い極低温液化
ガスポンプを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、液化ガス貯槽暦こ挿入して取付けられた外部
断熱槽内に内部断熱槽を設置し、かつ、内部断熱槽の先
端部を外部断熱槽より突出させ、両断熱槽開音こ真空層
を形成し、内部断熱槽の先端部こ液化ガスの吸込口およ
び吐出口を設け、羽根１４Ｉ。

駆動軸２回転子よりなる回転体と、軸受および固定子よ
りなる駆動部で構成されたポツプ本体をハウジング内に
収容し、該ハウジングを内部断熱槽内に着脱可能昏こ挿
入し、前記ハウジングの先端に前記液化ガスの吸込口Ｇ
こ接するシールリノグを着脱可能に装着して、ポンプ本
体の内部断熱槽への取（＝Ｊけ、取外しならびに保守を
簡略化すると共に、前記内部断熱槽の上部に内部断熱槽
内で気化した液化ガスを抜き出す排気管を設けて、低温
域で気化したガスを内部断熱槽上部より取出すことによ
り、気化ガスの顕熱を利用して低温域への熱侵入を減少
させてポンプ効率を向上させるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図、第３図により説明す
る。第２図において、外部断熱槽１３の内部に内部断熱
槽１４を先端部を外部断熱槽１３より突出させて設け、
さらをこ、この内部断熱槽１４内にポの吸込口８および
吐出口９が設けられている。ポンプ本体は羽根車１．駆
動軸２．モータ４．軸受冴、２５および列からなる。外
部断熱槽１３と内部断熱槽１４の１一部はフランジ１７
に固定され、下端はベロー１９を介して熱収縮Ｇこよる
位置ずれを吸収できるよう１こ固定する。両断熱槽ｉａ
、１４間には輻射ソールド板２１を設け、その下部はス
ペーサ２２により保持する。また、外部断熱槽１３の内
表面、および内部断熱槽１４の外表面１こは、積層断熱
材刀を取付け、さらに、フランジ咀に真空排気管４０を
設けて、両断熱槽１３．１４は真空層を形成し断熱する
。ポツプ本体を収納したハウジング１５は、支持管１６
１こより、上部フランジ１８に固定する。上部フランジ
１８には気化したガス抜き用の排気管６１．６２および
モータ４のリード線祠の導管４５を設ける。断熱槽１３
゜１４組込み用のフランジ１７は、液化ガス貯槽あるい
は、クライオスタットなどの上部プレート５に取付けら
れ、ポンプ本体を収容したハウジング１５４１込み用の
フランジ１Ｂは、さらに断熱槽組込みフランジ１７に取
付けられる。

ポンプ本体を第３図により詳細に説明する。駆動軸２の
下端１こ羽根車１を取付け、上部中央）こモータ４の回
転子蜀を取付け、上端督こはスラスト軸受用のディスク
四が取付けられている。モータ４の固定子３１を回転子
菊に相対する位置に設置し、その上、下両側にジャーナ
ル軸受冴および乙を設厘する。本実施例では、ティルテ
ィングパッド型の動圧ガス軸受を使用しており、ティル
ティングパッド加をピボット２７″ｃ支持する。スラス
ト軸受別も動圧ガス軸受を使用する。羽根車ｌと下部の
ジャーナル軸受Ｕ間の駆動軸２の周囲には固形の断熱材
３６を取付ける。しかして、羽根車ｌを除くポンプ本体
部分はハウジング１５内に収容されている。

モータ４の固定子３１１こ通電してポンプを回転すると
、液体ヘリウムは羽根車ｌの回転音こより吸込口８より
吸入され、吐出口９より送り出される。

ポンプ本体を一体構造としたことにより、この吸込口８
と吐出口９の流体の圧力差に耐えるシール構造を必要と
する。本実施例では、このシールにハウジング１５の先
端に着脱可能にテフロンリング５１を装着して、ポンプ
本体を収容したハウジング１５上部より内部断熱槽１４
内に挿入して据付ける際の据付誤差、加工上の寸法誤差
を補償できるような構造とし、据付時の調整が容易なも
のとした。

また、本構造によれば、シール部の劣化による手直１ノ
も、シールリングの取換えが簡単であるため、メンテナ
ンスが容易である。

また、常温部に位置するハウジング１５．軸受Ｍより、
液体ヘリウムに接する極低温部の羽根用ｌへの熱侵入経
路は、駆動軸２．ソヤフトケース５２の伝導、および外
ケース田、内ケースヌの伝導が主なものであるが、この
伝導による侵入熱は、内部断熱槽１４内で気化したヘリ
ウムガスの顕熱を利用して１／２ｏ　　程度に減少させ
ることができる。本実施例では、羽根車１の出口圧力と
、テ゛イフユーザの出口圧力が異なるため、それぞれに
ガス流れを考慮する必要がある。

したがって、ガス抜き出し経路としては、駆動軸２とシ
ャフトケース５２の間のガス抜き、および外ケース５３
と内ケースヌとの間のガス抜きの二つの経路を分離させ
る。この内側ガス抜き経路５５と外側ガス抜き経路間は
、それぞれ内側ガス抜き経路５５は駆動軸２外周部の空
間３７．）ヤーナル軸受２４、２５．モータ４の回転子
（資）と固定子３１の空間およびハウジング１５上部の
連通孔３２を介して支持管１６の内側に連通され、外側
ガス抜き経路（資）はハウジング１５の外側と内部断熱
槽１４内側との空間あを介して支持管１６の外側督こ連
通されている。

しかして、内側ガス抜き経路５５および外側ガス抜き経
路５６内の低温部で気化したヘリウムガスは両ガス抜き
経路５５．５６内を上昇する過程でポンプ本体およびハ
ウジング１５を有効に冷却した後、排気管６１．　６２
より取出される。

なお、上述の実施例では、内側ガス抜き経路５５および
外側ガス抜き経路関内のガスをそれぞれ別個に取出す場
合について説明したが、合流させて１個所より取出すこ
ともできる。

〔発明の効果〕

本発明は以上述べたように、液化ガス貯槽に挿入して取
付けられた外部断熱槽内に内部断熱槽を設置し、かつ、
内部断熱槽の先端部を外部断熱槽より突出させ、両断熱
槽間に真空層を形成し、内部断熱槽の先端に液化ガスの
吸込口および吐出口を設け、羽根車、駆動軸２回転子よ
りなる回転体と、軸受および固定子よりなる駆動部で構
成されたポンプ本体をハウジング内部こ収容し、該ハウ
ジングを内部断熱槽内に着脱可能に挿入し、前記ハウジ
ングの先端に前記液化ガスの吸込口に接するシールリン
グを着脱可能嘗こ装着したものであるから、ポンプ本体
の内部断熱槽内への取付け、取外しならびに保守を簡略
化することができると共に、前記内部断熱槽の上部に内
部断熱槽内で気化した液化ガスを抜き出す排気管を設け
て、低温域で気化したガスを内部断熱槽上部より取出す
ことにより、気化ガスの顕熱を利用してポンプ本体およ
びハウジング等をガス冷却するようにしたものであるか
ら、低温域への熱侵入を低減させることができ、ポンプ
効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図は従来の極低温液化ガスポンプの縦断面図、第２
図は本発明による極低温液化ガスポンプの一実施例を示
す縦断面図、第３図は同じくポンプ本体部分の拡大詳細
図である。 ｌ・・・・・・羽根車、２　・・・駆動軸、３・・・　
玉軸受、４・・・・・・モータ、５　・・・上部プレー
ト、６．１５　・ハウジング、７・・・・・・カバー、
８・・・・・・吸込口、９・・・吐出口、１０・・・・
・・コイル、１１・・・・・・液化ガス、１３・・・・
・外側断熱槽、１４・・・・・・内側断熱槽、１６・・
・・・・支持管、１７・・・・・・フランジ、１８・・
・・・・上部フランジ、１９・・・・・・ベロー、２１
・・・・・・輻射シールド板、ｎ・・・・・・スペーサ
、器・・・・・・積層断熱材、冴、２５・・・・・・ジ
ャーナル軸受、が・・・・・ティルティングパッド、ｎ
・・・・・ピボット、Ｚ・・・・・・スラスト軸受、四
・・・・・・ディスク、（資）・・・・・・回転子、３
１・・・・・・固定子、諺・・・・・・連通孔、３７．
３８・・・・・・空間、４０・・・・・真空排気管、躬
・・・・・・リード線、朽・・・導管、５１・・・・・
・テフロンリング、５２・・・・・・シャフトケース、
団・・・・・・外ケース、Ｍ・・・・・・内ケース、５
５・・・・・・内側ガス抜き経路、％・・・・外側ガス
抜き経路、６１゜才１図 才３０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ！　液化ガス貯槽ｉこ挿入して取付けられた外部断熱槽
   内に内部断熱槽を設置し、かつ、内部断熱槽の先端部を
   外部断熱槽より突出させ、両断熱槽間に真空層を形成し
   、内部断熱槽の先端に液化ガスの吸込口および吐出口を
   設け、羽根車。 駆動軸９回転子よりなる回転体と、軸受および固定子よ
   りなる駆動部で構成されたポンプ本体をハウジング肉量
   こ収容し、該ハウジングを内部断熱層内蚤こ着脱可能に
   挿入し、前記ハウジングの先端に前記液化ガスの吸込口
   に接するシールリングを着脱可能に装着したことを特徴
   とする極低温液化ガスポンプ。 ２　前記シールリングをテフロンで形成した特許請求の
   範囲第１項記載の極低温液化ガスポンプ０３　液化ガス
   貯槽に挿入して取付けられた外部断熱槽内に内部断熱槽
   を設置し、かつ、内部断熱槽の先端部を外部断熱槽より
   突出させ、両断熱槽間に真空層を形成し、内部断熱槽の
   先端ｆこ液化ガスの吸込口および吐出口を設け、羽根車
   。 駆動軸２回転子よりなる回転体と、軸受および固定子よ
   りなる駆動部で構成されたポンプ本体とハウジング内に
   収容し、該ハウジングを内部断熱層内に着脱可能に挿入
   し、前記内部断熱槽の上部に内部断熱層内で気化した液
   化ガスを抜き出す排気管を設けたことを特徴とする極低
   温液化ガスポンプ。