(57)【要約】【課題】ポンプケーシング内設置の吐出管を有するタイプの液化ガス用ポンプについて、液化ガスにおける温度条件下でもその吐出管のシール性を十分なものに保てるようにする。【解決手段】液化ガス用ポンプは、羽根車で昇圧された液化ガスを吐出口へ導く吐出管９を備え、その吐出管は、モータ側ケーシング３ａに形成の吐出管組付け部７を介して組み付けられている。このような液化ガス用ポンプについて、吐出管の熱膨張係数をαｓ、吐出管組付け部の熱膨張係数をαａ、そして吐出管の吐出管組付け部への組付け時における吐出管の外周面と吐出管組付け部の内周面との間の隙間をＧとするとして、吐出管に液化ガスが流れる状態での吐出管の外径のαｓによる縮小と吐出管組付け部の内径のαａによる縮小の差により隙間Ｇを解消して吐出管の外周面と吐出管組付け部の内周面を押圧接触状態にさせるような関係でαａがαｓよりも大きくなる組合せとしている。【選択図】図３
2006046160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車で昇圧された液化ガスを吐出口へ導く吐出管を備え、前記吐出管は、当該吐出管の一端部を嵌合させて保持するようにしてポンプケーシングに形成の吐出管組付け部を介して組み付けられている液化ガス用ポンプにおいて、
前記吐出管の熱膨張係数をαｓ、前記吐出管組付け部が形成されるポンプケーシングの熱膨張係数をαａ、そして前記吐出管の前記吐出管組付け部への嵌合組付け作業に際して前記吐出管の外周と前記吐出管組付け部の内周との間に必要となる隙間の大きさをＧとするとして、前記吐出管に前記液化ガスが流れる状態での前記吐出管の外径の前記αｓによる縮小と前記吐出管組付け部の内径の前記αａによる縮小の差により前記隙間Ｇを解消して前記吐出管の外周と前記吐出管組付け部の内周を押圧接触状態にさせるような関係で前記αａが前記αｓよりも大きくなる組合せとされていることを特徴とする液化ガス用ポンプ。
【請求項２】
前記吐出管の外周または前記吐出管組付け部の内周に突条を形成し、前記押圧接触状態は前記突条を介して得るようにされている請求項１に記載の液化ガス用ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガスなどの液化ガスに用いられる液化ガス用ポンプに関し、特に羽根車で昇圧された液化ガスを吐出口に導く吐出管をポンプケーシング内に備えたタイプの液化ガス用ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガス用ポンプには、例えば特許文献１に開示の例のように、羽根車で昇圧された液化ガスを吐出する吐出口がポンプケーシングの外周部に円環状に配列して設けられているタイプと、例えば特許文献２に開示の例のように、ポンプケーシング内に吐出管を有し、この吐出管で羽根車による昇圧の液化ガスを吐出口に導く構造とされたタイプがある。後者のタイプでは、ポンプケーシングに形成の吐出管組付け部に一端部を嵌合・保持されるようにして吐出管を組み付けるようにするのが一般的である。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５７５８３号公報
【特許文献２】特開平４−３３４７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポンプケーシングに形成の吐出管組付け部に嵌合・保持させて吐出管を組み付ける構造には、吐出管組付け部における吐出管のシール性の問題がある。従来では、吐出管の外周に例えばＮＢＲなどのゴム製のＯ−リングを装着して吐出管組付け部における吐出管のシールをなすようにされている。しかしゴム製のＯ−リングは、例えば液化天然ガスにおける−１６０度といった極低温の温度条件下では硬化してシール性能を大幅に低下させてしまい、健全なシール性を確保することが困難になる場合がある。そこで極低温下でもシール性能を損なうことのない金属製のＯ−リングの使用が考えられる。しかし実際的には金属製のＯ−リングを吐出管に適用することは困難である。
【０００５】
吐出管組付け部における吐出管の健全なシール性が損なわれると、そこから高圧の液化ガスが漏れ出し、その結果、液化ガス用ポンプにおけるポンプ効率が低下することになる。このためポンプケーシング内設置の吐出管を有するタイプの液化ガス用ポンプについては、液化天然ガスでの−１６０度といった極低温の温度条件下でも健全なシール性をその吐出管に安定して確保できるようにすることが強く望まれる。
【０００６】
本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、ポンプケーシング内設置の吐出管を有するタイプの液化ガス用ポンプについて、液化ガスにおける温度条件下でもその吐出管のシール性を常に十分なものに保てるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的のために本発明では、羽根車で昇圧された液化ガスを吐出口へ導く吐出管を備え、前記吐出管は、当該吐出管の一端部を嵌合させて保持するようにしてポンプケーシングに形成の吐出管組付け部を介して組み付けられている液化ガス用ポンプにおいて、前記吐出管の熱膨張係数をαｓ、前記吐出管組付け部が形成されるポンプケーシングの熱膨張係数をαａ、そして前記吐出管の前記吐出管組付け部への嵌合組付け作業に際して前記吐出管の外周と前記吐出管組付け部の内周との間に必要となる隙間の大きさをＧとするとして、前記吐出管に前記液化ガスが流れる状態での前記吐出管の外径の前記αｓによる縮小と前記吐出管組付け部の内径の前記αａによる縮小の差により前記隙間Ｇを解消して前記吐出管の外周と前記吐出管組付け部の内周を押圧接触状態にさせるような関係で前記αａが前記αｓよりも大きくなる組合せとされていることを特徴としている。
【０００８】
また本発明では上記のような液化ガス用ポンプについて、前記吐出管の外周または前記吐出管組付け部の内周に突条を形成し、前記押圧接触状態は前記突条を介して得るようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、吐出管の熱膨張係数と吐出管組付け部の熱膨張係数に所定の関係を与えることにより、吐出管に液化ガスが流れる状態において吐出管の外周と吐出管組付け部の内周に押圧接触状態を生じさせるようにしている。この吐出管と吐出管組付け部の押圧接触は、低温条件下において高いシール性を発揮するシール構造として機能する。したがって本発明によれば、例えば液化天然ガスにおける−１６０度といった温度条件下でも吐出管に十分なシール性を安定的に確保することができようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施する上で好ましい形態について説明する。図１に一実施形態による液化ガス用ポンプの構成を示す。まず全体的な構成について説明する。本実施形態における液化ガス用ポンプは、ポット型と呼ばれ、筒状に形成のポット１の内部にポンプ本体部２が設けられており、ポット１の側面に設けられている吸込み口３を介してポット１の内部に流入する液化ガスをポンプ本体部２で昇圧すようにされている。このような液化ガス用ポンプは、二次昇圧、すなわち液化ガスの貯蔵タンクに潜没させて用いられる液化ガス用ポンプで貯蔵タンクからポンプアップされた圧送されてくる液化ガスを二次的に昇圧するのに用いられるのが通常である。
【００１１】
ポンプ本体部２は、全体として筒状に形成のポンプケーシング３で覆われている。ポンプケーシング３は、モータ側ケーシング３ａと羽根車側ケーシング３ｂからなり、モータ側ケーシング３ａの内部には駆動用の電動モータ４が組み込まれ、羽根車側ケーシング３ｂの内部には、モータ４に接続の回転軸５に複数段（図の例では７段）で固定装着された羽根車６（６ａ〜６ｇ）が組み込まれている。
【００１２】
またポンプケーシング３のモータ側ケーシング３ａにはその下端部において吐出管組付け部７が複数箇所（通常は４箇所）で設けられている。吐出管組付け部７は、円形の断面を有する凹部状に形成されており、その底部には羽根車６で昇圧された液化ガスを羽根車６の側から導く吐出流路８が連通している。この吐出管組付け部７には、吐出管９がその一端部を嵌合・保持されるようにして組み付けられている。吐出管９は、モータ側ケーシング３ａの外側面に沿って延在するようにして設けられており、その他端を、モータ側ケーシング３ａの上部を覆うマニホールド構造のヘッドカバー１１に形成の吐出流路１２に接続させている。
【００１３】
このような液化ガス用ポンプでは、吸込み口３からポット１の内部に流入した液化ガスが最下段の羽根車６ａにより吸い込まれて各段の羽根車６ａ〜６ｇにより順次昇圧される。最上段の羽根車６ｇまで昇圧された液化ガスは、吐出流路８から吐出して吐出管９により吐出流路１２に導かれ、さらに吐出流路１２に接続の外部吐出管１３を経てその先端における吐出口１４から図示せぬ液化ガス輸送管などへ吐出される。
【００１４】
以下では本発明で特徴とする構成について説明する。図２に、吐出管９の組付け部分の構造を拡大して示し、また図２中のＡ部をさらに拡大して図３に示す。本実施形態における吐出管９は、ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４ステンレス材によるＪＩＳ規格サイズ１００Ａ−Ｓｃｈ８０の配管材（外径１１４．３ｍｍ、厚さ８．６ｍｍ）を用いて形成されている。また吐出管９は、その一端部が切削加工され、吐出管組付け部７へ嵌合させる嵌合部１５とされている。嵌合部１５には、Ｏ−リング装着溝１６（図３）が形成され、このＯ−リング装着溝１６に例えばＮＢＲ製のＯ−リング１７が装着されており、図に示すように吐出管組付け部７に嵌合させた状態でＯ−リング１７が吐出管組付け部７の内周面に押接してシール機能を発揮するようにされている。
【００１５】
また嵌合部１５にはその周囲を回るようにした突条１８が形成されている。突条１８は、例えば液化天然ガスによる−１６０度といった温度条件下で吐出管９と吐出管組付け部７のそれぞれに収縮が生じた際に、後述のようなそれぞれの熱膨張係数差により吐出管９と吐出管組付け部７の間に発生する締付け状態にあって、吐出管組付け部７の内周面に押接してシール機能を発する。そのシール機能は、吐出管組付け部７の内周面への押接が線状であることで、より有効に発揮される。そのため突条１８、線状の押接を可能とするように、例えば円弧状の断面を有するように形成されている。このような突条１８は、高さｈを０．５ｍｍ程度、幅ｗを５〜１０ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００１６】
吐出管９を吐出管組付け部７に嵌合させて組み付けるには、吐出管９における嵌合部１５の外周、より具体的には嵌合部１５における突条１８の外周と吐出管組付け部７の内周の間に適切な大きさの隙間Ｇを必要とする。したがって突条１８の外径と吐出管組付け部７の内径は、吐出管９の組付け作業時において吐出管９を吐出管組付け部７に嵌合させた状態で両者の間に隙間Ｇを生じるサイズ関係とされている。本実施形態では、突条１８の外径ｄを１１０ｍｍとし、公差０〜＋０．０３５で加工している。一方、吐出管組付け部７はその内径Ｄを１１０ｍｍとし、公差−０．０１２〜−０．０３４で加工している。したがって隙間Ｇは０．００６〜０．０３４５ｍｍとなっている。
【００１７】
以上のような吐出管の組付け構造にあって、モータ側ケーシング３ａの熱膨張係数αａと吐出管９の熱膨張係数αｓを適切な組合せで設定する。すなわち、吐出管９に液化ガスが流れる状態、つまり吐出管９が例えば液化天然ガスによる−１６０度といった温度条件にさらされた状態における吐出管９の外径、より具体的には突条１８が与える外径の熱膨張係数αｓによる縮小と吐出管組付け部７の内径の熱膨張係数αａによる縮小の差により隙間Ｇを解消して突条１８の外周を吐出管組付け部７の内周に押圧接触状態にさせるような関係で熱膨張係数αａが熱膨張係数αｓよりも大きくなる組合せとする。
【００１８】
本実施形態の場合、ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４ステンレス材で吐出管９を形成していることから、吐出管９の熱膨張係数αｓは１４．２×１０−６／°Cである。一方、本実施形態では、液化天然ガスに使用することを前提に、モータ側ケーシング３ａをＪＩＳ規格ＡＣ４Ａ−Ｔ６の鋳物用アルミ材で鋳造により形成し、吐出管組付け部７の熱膨張係数αａが１８．３×１０−６／°Cとなるようにしている。このようなαａとαｓの組合せにおいて、液化天然ガスに使用した際に吐出管９と吐出管組付け部７の間で熱収縮により生じようとする隙間の減少量Ｓは下記となる。
【００１９】
Ｓ≒変化温度×吐出管組付け部内径（または突条外径）×（αａ−αｓ）×１／２＝１８０×１１０×４．１×１０−６×１／２＝０．０４６（ｍｍ）。ここで、変化温度は、吐出管９の吐出管組付け部７への組付け時における温度条件を２０度、液化天然ガスの温度を−１６０度として求めている。
【００２０】
このＳ≒０．０４６ｍｍはＧ＝０．００６〜０．０３４５ｍｍより少なくとも０．０１２ｍｍ大きく、平均的には０．０４０５ｍｍだけ大きい。すなわち隙間減少量Ｓにより隙間Ｇを解消し、さらに平均的に０．０４０５ｍｍの圧縮歪を生じさせるような締付け力で吐出管９の突条１８を吐出管組付け部７の内周面に押圧接触させる状態を得ることができる。そしてこの突条１８の吐出管組付け部７への押圧接触は、低温条件下において高いシール性を発揮するシール構造として機能する。このため、−１６０度の温度条件下でＮＢＲ製のＯ−リング１７が硬化してそのシール機能が低下した場合でも、吐出管９に十分なシール性を安定的に確保することができ、したがって吐出管９の組付け部から高圧の液化ガスが漏れ出して液化ガス用ポンプにおけるポンプ効率を低下させる、といった事態を有効に防止することができる。
【００２１】
以上の実施形態では、吐出管に突条を設けていた。この突条は、吐出管と吐出管組付け部の熱収縮でもたらされる押圧接触によるシール機能をより有効に発揮させるために働く。しかし突条は必ずしも必要でなく、突条を設けない構造での吐出管と吐出管組付け部の押圧接触によってもそれなりのシール機能を得ることができる。したがってそのような形態も可能である。また以上の実施形態のように突条を吐出管に設ける構造に代えて、吐出管組付け部に突条を設ける構造あるいは吐出管と吐出管組付け部の両方に突条を設ける構造も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、ポンプケーシング内設置の吐出管を有するタイプの液化ガス用ポンプについて、その性能を向上させる技術として広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施形態による液化ガス用ポンプの全体構成を示す図である。
【図２】吐出管の組付け部分を拡大して示す図である。
【図３】図２中のＡ部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
３    ポンプケーシング
６    羽根車
７    吐出管組付け部
９    吐出管
１４    吐出口
１８    突条
【図１】
2006046160.tif 000003
【図２】
2006046160.tif 000004
【図３】
2006046160.tif 000005