(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスタンク内に設置された揚液管内に垂下されたポンプ本体と、前記ポンプ本体の羽根車を回転駆動する回転駆動手段と、前記羽根車により昇圧された液化ガスを前記揚液管へ吐出する複数の吐出孔を有するディフューザとを備えた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置であって、最終段の羽根車の吐出側に設けられたラジアルディフューザの下流側にアキシャルディフューザを設け、前記アキシャルディフューザのさらに下流側に、前記揚液管に昇圧された液化ガスを導く複数の吐出孔が形成された吐出部材を設けると共に、前記複数の吐出孔は、回転軸の円周方向に傾斜するよう間隔を置いて形成され、かつ軸方向にも下流側へ傾斜するよう形成されていることを特徴とする液化ガスタンク用潜没ポンプ装置。
【請求項２】
液化ガスタンク内に設置された揚液管内に垂下されたポンプ本体と、前記ポンプ本体の羽根車を回転駆動する回転駆動手段と、前記羽根車により昇圧された液化ガスを前記揚液管へ吐出する複数の吐出孔を有するディフューザとを備えた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置であって、最終段の羽根車の吐出側に設けられたラジアルディフューザの下流側にアキシャルディフューザを設け、前記アキシャルディフューザのさらに下流側に複数の吐出孔が形成された吐出部材を設け、前記複数の吐出孔は、回転軸の円周方向に傾斜するよう間隔を置いて形成され、かつ軸方向にも下流側へ傾斜するよう形成されていると共に、前記吐出孔の出口側に連続し、かつ前記回転軸の軸線とほぼ平行する流路を前記揚液管の内周部に形成したことを特徴とする液化ガスタンク用潜没ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主として液化天然ガス（ＬＮＧ）の輸送等に使用する液化ガスタンク用潜没ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のポンプ装置として、例えば特許文献１に記載されたものが公知である。
【特許文献１】特開平６−１８５４８７号（特許第３２３１４５３号）公報  前記特許文献１に記載された「液化ガスタンク用潜没ポンプ装置」は、ポンプが所定の吐出圧力を発生した状態で、スラスト軸受けに付加されるスラスト力をほぼゼロにするように機能することができる軸スラスト平衡装置と、ポンプ吐出流量が過大流量となったときに閉止状態となり、高圧状態のポンプ本体内部とポンプ本体外部の圧力差が小さくなったとき、閉止状態から開状態となる高圧保持弁とを備えている。
【０００３】
また前記特許文献１に記載のポンプ装置では、ポンプ本体から揚液管へ液化ガスを吐出する複数の吐出孔は、回転軸に対して直角方向に形成され、また最終段の羽根車の吐出側に設けられたディフューザは、流路の拡大方向が回転軸ｃに直角なラジアルディフューザが使用されており、しかも液化ガスを吐出する吐出孔の円周方向の傾きがラジアルディフューザの流路方向と一致しない構造となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に液化ガスタンク内に設置されて液化ガスの輸送に使用されている潜没ポンプ装置のポンプ効率は７５％程度であり、２５％が損失となっている。
損失２５％の内訳は、吸込みから最終段羽根車までの水力損失が約１６％、最終段羽根車から吐出孔までの水力損失が約４％、そして漏れ損失が約５％となっており、最終段羽根車から吐出孔までの水力損失が約４％もある。
最終段羽根車から吐出孔までの水力損失の多くは、前記特許文献１に記載の潜没ポンプ装置のように、液化ガスを吐出する吐出孔が回転軸に対して直角に設けられている上、吐出孔の円周方向の傾きがラジアルディフューザの流路方向と一致いないことに起因するものと考えられる。
【０００５】
本発明はかかる従来の問題を改善するためになされたもので、最終段羽根車からディフューザまでの水力損失を低減させることによりポンプ効率を向上させた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置は、液化ガスタンク内に設置された揚液管内に垂下されたポンプ本体と、ポンプ本体の羽根車を回転駆動する回転駆動手段と、羽根車により昇圧された液化ガスを揚液管へ吐出する複数の吐出孔を有するディフューザとを備えた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置であって、最終段の羽根車の吐出側に設けられたラジアルディフューザの下流側にアキシャルディフューザを設け、アキシャルディフューザのさらに下流側に、揚液管に昇圧された液化ガスを導く複数の吐出孔が形成された吐出部材を設けると共に、複数の吐出孔は、回転軸の円周方向に傾斜するよう間隔を置いて形成され、かつ軸方向にも下流側へ傾斜するよう形成したものである。
【０００７】
前記構成により、最終段の羽根車より吐出された液化ガスは、スムーズに各吐出孔へ吐出されるため、最終段羽根車からディフューザまでの水力損失が低減でき、これによって全体的なポンプ効率を向上させることができる。
【０００８】
本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置は、液化ガスタンク内に設置された揚液管内に垂下されたポンプ本体と、ポンプ本体の羽根車を回転駆動する回転駆動手段と、羽根車により昇圧された液化ガスを揚液管へ吐出する複数の吐出孔を有するディフューザとを備えた液化ガスタンク用潜没ポンプ装置であって、最終段の羽根車の吐出側に設けられたラジアルディフューザの下流側にアキシャルディフューザを設け、アキシャルディフューザのさらに下流側に複数の吐出孔が形成された吐出部材を設け、複数の吐出孔は、回転軸の円周方向に傾斜するよう間隔を置いて形成され、かつ軸方向にも下流側へ傾斜して形成されていると共に、吐出孔の出口側に連続し、かつ回転軸の軸線とほぼ平行する流路を前記揚液管の内周部に形成したものである。
【０００９】
前記構成により、最終段の羽根車より吐出された液化ガスは、スムーズに各吐出孔へ吐出されるため、最終段羽根車からディフューザまでの約４％あった水力損失が約２％に低減できるため、全体的なポンプ効率を従来のものに比べて約２％向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置によれば、最終段の羽根車より吐出された液化ガスは、スムーズに各吐出孔へ吐出されるため、最終段羽根車からディフューザまでの水力損失が低減でき、これによって全体的なポンプ効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は液化ガスタンク内に設置した潜没ポンプ装置の断面図、図２は潜没ポンプ装置の拡大断面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う一部切欠斜視図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
ポンプ本体１は、液化ガスタンク２の天井部２ａから液化ガスタンク２内にほぼ垂直に設置された揚液管３の内部に設けられている。
揚液管３は、下端が液化ガスタンク２の底部付近に達していて、下端面に開口された開口部３ａの座面３ｂに、ポンプ本体１の下部に形成されたテーパ状の当接面が上方より液密に当接されている。
【００１２】
揚液管３の上端側開口部３ｃはヘッドプレート４により閉鎖されていて、このヘッドプレート４の下面より垂下した吊り下げ用ワイヤ５によりポンプ本体１が揚液管３内に吊り下げられており、ポンプ本体１の上部に設けられた吐出口より吐出された液化ガスは、揚液管３内を図１の矢印に示すように上昇して、揚液管３の上部に接続された輸送管６へ排出されるようになっている。
ポンプ本体１は、図２に示すように揚液管３より小径な筒状のポンプケーシング１ａを有していて、ポンプケーシング１ａの下端に接続された吸込み部材７のフランジ部７ａに前記当接面７ｂが形成されている。
ポンプ本体１は電動機よりなる回転駆動手段８と一体構造となっていて、ポンプケーシング１ａの上端に回転駆動手段８のモータケーシング８ａが吐出部材９を介して連結されており、ポンプケーシング１ａとモータケーシング８ａの中心を貫通するよう回転軸１０が設けられている。
【００１３】
回転軸１０は、モータケーシング８ａの上端を閉鎖する端板８ｂに設けられた上軸受け１２と、吐出部材９に設けられた中軸受け１３及び吸込み部材７に設けられた下軸受け１４により上部と中間部及び下部が回転自在に支承されている。
上部軸受け１２と中軸受け１３は玉軸受けにより形成されており、中軸受け１３の直下には、最終段羽根車からの高圧吐出圧を導入して、回転軸１０に作用するスラスト力と相殺することにより、回転軸１０のスラスト力をほぼゼロにする軸スラスト平衡手段１５が設けられている。
回転軸１０の下端側を支承する下軸受け１４は、静圧すべり軸受けより形成されていて、回転軸１０の下端の軸振動を抑制するようになっている。
【００１４】
ポンプケーシング１ａ内は複数段に区画されていて、各ポンプケーシング１ａ内に羽根車１ｂがそれぞれ収容されている。
各羽根車１ｂは回転軸１０に固着されていて、回転軸１０の回転とともにポンプケーシング１ａ内で回転するようになっており、回転軸１０の下端には、ポンプケーシング１ａの下端に設けられた吸込み弁１６より吸込まれた液化ガスを昇圧するインデューサ１７が固着されている。
ポンプケーシング１ａの上部に連結された回転駆動手段８は、モータケーシング８ａの内周面に設けられたステータ８ｂと、ステータ８ｂの中心部を貫通する回転軸１０に固着されたロータ８ｃとより構成されていて、ケーブル１８を介して外部より供給される電力により回転軸１０を回転駆動するようになっている。
【００１５】
回転軸１０の回転により吸込み弁１６より吸込まれた液化ガスは、インデューサ１７により吸込み圧力が昇圧された後、ポンプ本体１の各段の羽根車１ｂによる昇圧と、各段の羽根車１ｂの吐出側に設けられたラジアルディフューザ１ｃにより羽根車１ｂからの動圧成分を静圧に変換することにより順次昇圧されて、最終段の羽根車１ｂに達するようになっている。
最終段の羽根車１ｂの吐出側にはアキシャルディフューザ１ｄが、そしてアキシャルディフューザ１ｄの下流側に前記吐出部材９が設けられている。
アキシャルディフューザ１ｄは、複数の吐出口１ｅを有しており、これら吐出口１ｅは、吐出部材９に形成された吐出孔１ｇの入口に接続されている。
吐出部材９は、揚液管３に昇圧された液化ガスを導く複数の吐出孔１ｇが形成されており、これら吐出孔１ｇは回転軸１０の円周方向に傾斜するよう間隔を置いて形成され、かつ軸方向にも下流側へ傾斜するよう形成されている。
そして吐出部材９に形成された各吐出孔１ｇの出口側は、回転軸１０の軸線とほぼ平行するよう揚液管３の内周部に形成された流路１ｆに接続されている。
【００１６】
次に前記構成された液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の作用を説明する。
液化ガスタンク２内に貯蔵されている液化ガスを輸送すべく回転駆動手段８により回転軸１０を回転駆動すると、回転軸１０に設けられたインデューサ１７及びポンプケージ１ａ内の複数の羽根車１ｂが同時に回転されて、液化ガスタンク２内の液化ガスが吸込み弁１６を介して吸込み口１ｈより吸込まれる。
吸込み口１ｈより吸込まれた液化ガスは、インデューサ１７により吸込み圧力が昇圧された後、各段の羽根車１ｂにより順次昇圧されて、最終段の羽根車１ｂに達する。
そして最終段の羽根車１ｂでさらに昇圧された液化ガスは、吐出側に設けられたラジアルディフューザ１ｃよりアキシャルディフューザ１ｄへ流入され、アキシャルディフューザ１ｄに設けられた吐出口１ｅより吐出部材９の吐出孔１ｇへと吐出される。
【００１７】
アキシャルディフューザ１ｄの各吐出口１ｅは、図４に示すように予め円周方向へ傾斜されているため、最終段の羽根車１ｂよりラジアルディフューザ１ｃを介してアキシャルディフューザ１ｄの吐出口１ｅから吐出された液化ガスは、吐出部材９に形成された複数の吐出孔１ｇの入口へスムーズに流入される。
そして円周方向及び軸方向に傾斜された吐出孔１ｇにより回転軸１０の軸線とほぼ平行するよう流れを変えながら吐出孔１ｇの出口側に達し、回転軸１０の軸線とほぼ平行するよう揚液管３の内周部に形成された流路１ｆへと吐出される。
これによって従来の潜没ポンプ装置では、最終段羽根車からディフューザの間で約４％あった圧力損失が約２％に低減できるため、全体的なポンプ効率を従来のものに比べて２％向上させることができる。
また揚液管３内へ吐出された液化ガスは、揚液管３内を上昇して、揚液管３の上部に接続された輸送管６へと吐出され、輸送管６により目的地へ輸送される。
【００１８】
なお前記実施の形態では、最終段の羽根車１ｂの吐出側にアキシャルディフューザ１ｄを設けた場合について説明したが、ラジアルディフューザ１ｃの吐出孔を円周方向へ傾斜させるだけでも水力損失を低減することができる。
また吐出孔１ｅの円周方向の傾斜角は羽根車１ｂの径や回転速度等の条件に応じて適切な値に設定できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の液化ガスタンク用潜没ポンプ装置は、ＬＮＧなどの流体を輸送する産業用ポンプの他に、ロケットの液体燃料供給用ポンプ等の特殊な用途に使用されるポンプにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態になる液化ガスタンク用潜没ポンプ装置を液化ガスタンクに設置した状態の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態になる液化ガスタンク用潜没ポンプ装置の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である
【符号の説明】
【００２１】
１    ポンプ本体
１ｂ    羽根車
１ｃ    ラジアルディフューザ
１ｄ    アキシャルディフューザ
１ｅ    吐出口
１ｆ    流路
１ｇ    吐出孔
２    液化ガスタンク
３    揚液管
８    回転駆動手段
【図１】
0004311200.tif 000002
【図２】
0004311200.tif 000003
【図３】
0004311200.tif 000004
【図４】
0004311200.tif 000005