JP2003184684A

JP2003184684A - モバイル燃料供給システムのための自然発生吸い上げ極低温用ポンプ

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Publication number: JP2003184684A
Application number: JP2002342435A
Authority: JP
Inventors: Lewis Tyree Jr; ルイス・タイラー，ジュニアー
Original assignee: Chart Inc
Current assignee: Chart Inc
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2003-07-03
Also published as: US20030097847A1; EP1314886A3; US6663350B2; EP1314886A2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】多岐に亘る液体供給条件の下で作動することの
できる極低温ポンプシステムを提供する。【解決手段】ＬＮＧ貯蔵に関連し、天然ガスで駆動する
トラック及びバスに適するが、他の低温液体燃料にも適
している高圧ポンプ及び配給システムに関する。往復ポ
ンプは、液体ポンプ部分１１と、蒸気圧縮部分１２から
構成され、飽和ＬＮＧの源の上方にポンプを配置して高
圧ＬＮＧを確実に供給することを可能にするように作動
する。配給システムは、ディーゼル型式の燃料注入シス
テムで、汲み上げられたＬＮＧ及び圧縮されたＮＧの両
方を利用すると共に、その貯蔵寿命を延長するようにＬ
ＮＧ貯蔵コンテナからＮＧ蒸気を掃気するための方法を
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多岐に亘る液体供
給条件の下で作動することのできる、モバイル型又は静
止固定型のいずれかの非常に低い有効吸込ヘッド（ＮＰ
ＳＨ）の極低温（及び他の低温沸点液体）ポンプシステ
ムに適した装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来技術】上記液体供給条件は、ポンプが液体源の上
方又は下方のいずれにあるか、低圧、中間圧又は高圧の
いずれかにポンプ作用するか、吐出圧力に対して開始す
るか又は停止するかのいずれかであるか、及び、ポンプ
の吸引部でゼロ乃至低いＮＰＳＨ又は高いＮＰＳＨのい
ずれであるか、を含んでいる。かくして、それは、使用
中にＮＰＳＨが全く変動しない状態から僅かにしか変動
しない状態へ、又は、ポンプ作用の間には大きく変動す
る場合を含む条件下で作動することができる。そのよう
なポンプの適用が困難なゼロのＮＰＳＨの一例は、ポン
プが、車両に配置された小型タンクに搭載された飽和低
温液体源の上方若しくは近傍に配置されている場合（車
両／モーターの振動が液体層を破壊するか圧力上昇の結
果をもたらす傾向にある）であり、かくして、ポンプの
吸引部が入口導管であるところでゼロ近傍若しくはそれ
以下の有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨ）を提供する。これ
は、ほとんどの既知の低温用ポンプが、特にタンクがほ
とんど空になるとき、確実に作動することができない条
件である。更には、多くの理由のため、低温若しくは液
化したガス貯蔵システムから大気蒸気へ排気することは
望ましくない。従って、プライム若しくはＮＰＳＨをポ
ンプに提供するための圧力上昇技術若しくは類似の技術
を組み込んだ、低温用ポンプ産業で利用される多くの従
来の方法／技術は、不適切となる。更なる問題は、その
ような多数の低温システムは、システムの冷凍の必要性
を満たすための低温液体冷却剤の繰り返しの配給に依存
して、自己冷却状態であり、かくして、そのような圧力
上昇法は、それらがシステムに熱を加えるが故に望まし
くないものとなる。

【０００３】これらのポンプ能力の全てが望ましくなる
であろう一つの特定の用途は、ＬＮＧ燃料式エンジンを
使用した多くのトラック又はバス（又は他の大型モバイ
ル動力ユニット）のための内蔵型燃料として、ＬＮＧ
（液化天然ガス）を使用するときである。典型的には、
ＬＮＧは、ＬＮＧタンクトラック又はレイル車両によ
り、生産箇所から大型のＬＮＧ貯蔵容器を有する積荷配
給ステーションまで配給されなければならない。該ＬＮ
Ｇ貯蔵容器からＬＮＧは各トラックの内蔵型燃料タンク
に送られる。低圧燃料貯蔵タンクは、それらの重量及び
コストを最小にすることが望まれる。次に、トラックの
エンジンが燃料を必要とするとき、ＬＮＧは蒸発され、
所定の圧力でエンジンに供給される。このとき所望の圧
力は、エンジンの特定の設計に関係する。幾つかのエン
ジンは、約１３７９ｋＰａ（約２００ｐｓｉｇ）より低
い圧力で作動するように設計されるが、他のエンジンで
は約１３７９０ｋＰａ（約２，０００ｐｓｉｇ）を超
え、更に他のエンジンではそれらの中間圧力となる。Ｌ
ＮＧ大型ステーションで与えられる一つの特別の困難さ
は、しばしば、安全のためＬＮＧ貯蔵容器を地下に配置
することが望ましく、かくして、地上の容器に貯蔵され
るとき多くの冷却剤に関して慣例であるように、その下
方に輸送ポンプを配置することが非常に不便であるとい
うことである。幾つかの個別の作動因子（及び容器設
計）に依存して、地下容器のＬＮＧを、準冷却し及び／
又は加圧し、その容器をほとんど一杯にすることがで
き、かくして、実質的なＮＰＳＨを（一旦用意された）
地上ポンプに提供する。或いはその逆に、平衡状態で容
器をほとんど空にし、かくして、地上ポンプにＮＰＳＨ
を提供しないことにする。従って、ポンプは、様々な連
続的変化を受けるが、通常の作動条件となる。

【０００４】ほとんど類似した型の困難さ及び条件は、
ＮＧをエンジンに提供する際に、ＬＮＧが燃料供給され
たトラックそれ自身に関して与えられる。内蔵型燃料タ
ンクのための、トラック又はバス上の最も好ましい位置
は、下方位置であり、これではＮＰＳＨをポンプに提供
しようとする際にタンクの下方にポンプを配置すること
は、不便であり安全でもないであろう。加えて、トラッ
ク又はバス（及びその結果、ＬＮＧ燃料タンク）のほと
んど一定した運動は、タンクを通して、ＬＮＧを平衡近
傍状態にさせ、再び、ＮＰＳＨの設置を困難にする。

【０００５】更には、タンク内のほとんど全てのＬＮＧ
を燃料として利用することができることが望ましく、か
くして、ほとんど空に近い燃料タンクからくみ出す能力
があることが望ましい。冷却剤及び液化ガスシステムの
特別の困難さは、燃料が使用されているとき又はトラッ
クが静止しているときのいずれかであっても、冷却剤又
は液化ガスの排出が生じないように、貯蔵液体の冷凍ポ
テンシャルを最大範囲にまで可能に保存することが望ま
しいということである。従って、ポンプへのいかなる熱
伝導接続部も、該ポンプにより引き起こされる熱の漏れ
が最小となるようになっていなければならない。なお更
なる困難さは、トラック又はバスにより要求される燃料
（ＬＮＧ）供給率の幅広い範囲であり、かくして、車両
エンジンが不使用状態からアイドル状態へ中間速度及び
高速度へと至るとき、ポンプ能力は、非常な可変シーケ
ンスで必要に応じて要求される。異なるエンジンは、異
なる所望の供給／注入圧力を持っているが、現在の一つ
の要求は、効率の増大及びエンジン排気ガス中の汚染物
質の減少のため、より高い圧力で注入することが好まし
いということである。ＬＮＧを、液体状態（ディーゼル
燃料に関して）にあるうちにエンジンに注入することは
理論的には可能であるが、冷却剤ポンプと連係した可変
の容積効率、並びに、その飽和圧力と連係したＬＮＧの
密度の変動といった問題が、このことを実現不可能にす
る。従って、設計者はＬＮＧをくみ出した後に所望圧力
に蒸発させ、次に、その天然ガス（ＮＧ）を圧縮天然ガ
ス（ＣＮＧ）としてエンジンに供給／注入することを好
む。これは、典型的に、新しく加圧されたＬＮＧを暖め
てＣＮＧを形成するための（大気及び／又は浪費エンジ
ン熱又は他の熱源を使用した）蒸発器を必要とし、該Ｃ
ＮＧは２つの圧力の間で維持された小型圧力容器内に蓄
えられる。この小型圧力容器の低い方の圧力は、最小の
供給／注入圧力であり、高い方の圧力は、システム能力
又は他の因子により決定される。ＣＮＧは所望の圧力で
圧力レギュレータを介して配給される。全ては、圧力を
監視するため装置により制御され、ポンプを作動させ
る。

【０００６】米国エネルギー省（ＤＯＥ）は、小ビジネ
ス革新調査プログラム請願Ｎｏ．ＤＯＥ／ＥＲ０６８６
において、ＤＯＥがＲ＆Ｄミッションを持つ技術的トピ
ックとして、「重車両のための液体天然ガスの貯蔵」を
同定した。この請願では、ＬＮＧ燃料車両のための搭載
媒体圧力（約３４４７．４ｋＰａ（約５００ｐｓｉ
ｇ））及び高圧（約２０６８４ｋＰａ（約３，０００ｐ
ｓｉｇ））の極低温用ポンプが、革新が特に望まれてい
る特定領域として同定された。関連するポンプの使用
は、トラックの小型圧力容器を充填するため大型配給ス
テーションでＣＮＧ又はＬＮＧを提供することもできる
こと、及び、類似の使用が望まれている場合であり、か
くして、高圧力輸送ポンプは、それ自身より低いところ
（地下）にあるＬＮＧ源からくみ出すことができること
が必要とされる。

【０００７】液体の平衡圧力以下への圧力の減少又は液
体中への熱の侵入といった条件下で貯蔵場からほとんど
あらゆる低温液体がくみ出される一例として、モバイル
用途でＬＮＧが使用される間、吸引液体の一部分を蒸発
させることは、同様の困難さを与えるであろう。これ
は、熱侵入から容易に蒸発する冷却剤と、熱侵入には敏
感でないが圧力減少で容易に蒸発する液化ガスと、を含
んでいる。

【０００８】これらの問題は、「低いＮＰＳＨ」ポンプ
という用語により特徴付けられたポンプにより取り組ま
れてきた。以前の低いＮＰＳＨ設計に含まれるものは、
１２／５／６１に発行された米国特許番号３，０１１，
４５０号、３／６／６２に発行された米国特許番号３，
０２３ｆ７ＩＯ、８／２／６６に発行された米国特許番
号３，２６３，６２２号、１０／１１／６６に発行され
た米国特許番号３，２７７，７９７号、及び、１２／２
９／９９に発行された米国特許番号６、ＯＯ６ｆ５２５
号である。これらは全て本願発明者に付与された。ま
た、Ｉ．Ｓ．スパルギーによる２／２３／９９に発行さ
れた米国特許番号５，１８８，５１９号もこれに含まれ
る。特に、これらの特許は、吸引バルブが、中空ピスト
ン内の中央開口から引っ込むピストンロッドの機械的作
用により開放されるところの一型式の往復ポンプ機構を
開示しており、この型式の作用はピストンロッドが移動
するほど遠くにはピストンが移動しないとき、一般に、
「失われた運動（lost motion）」作用と称されてい
る。吸引バルブのこの機械的開放は、ＮＰＳＨのための
一つの主要な必要性を減じる。即ち、吸引バルブを該バ
ルブに亘る圧力の減少により開放させるという必要性で
ある。加えて、吸引バルブが圧縮チャンバーの上方に配
置されている場合、圧縮チャンバー内の蒸気は、開いた
吸引バルブを通って上昇することにより後方に逃げるこ
とができる。これらの設計は、ポンプチャンバーが、最
適な低いＮＰＳＨサービスのための液体源と一緒に或い
はそれよりも低い位置にさえ配置されるべきことを必要
とする。

【０００９】Ａ．グラムに５／２／９５に付与された米
国特許番号５，４１１，３７４は、「負の供給圧力」と
してグラムにより説明された条件で、供給コンテナの情
報に配置することができ、且つ、該コンテナの底部から
飽和液体をくみ出すことができるポンプ設計を表してい
る。このポンプは、グラムが、「液体が熱を吸収するこ
とにより蒸発することができるよりも速く、入口導管内
の液体から蒸気を除去することによって．．．」と述べ
ている通り、液体がポンプ内を上昇するのに十分に速い
率でポンプの入口導管内の蒸気を除去する二重作用のピ
ストンを事実上持っている。しかし、平衡液体が、その
圧力が減少されたとき、ほとんど瞬間的に蒸気を解放す
る（及び、蒸発冷却によりそれ自身を冷却する）ので、
吸収熱は、蒸気源内の一つの要素にしか過ぎない。いず
れにしても、グラムのポンプは、事実上、例えば全て蒸
気、又は、蒸気及び液体の混合物、又は、全て液体とい
った流体をくみ上げるときに遭遇される、様々に異なる
条件下で間欠的に取り扱う、ポンプ及び／又はコンプレ
ッサである。全てが蒸気の状態を取り扱うとき、それは
単一ステージのコンプレッサとなる。このとき、単一ス
テージのポンプと比較すると、単一ステージのコンプレ
ッサの全ての制限事項が課せられることになる。即ち、
非常に増大されたパワー、非常に増大した熱発生（圧縮
熱）、非常に減少した容量、及び、非常に減少した、可
能となる圧力差である。蒸気及び液体の混合物を取り扱
う場合（及び低いＮＰＳＨ即ち「負の供給圧力」の場
合）、キャビテーションが生じ、特に圧縮率が約１０以
上で作動するときに、時折、蒸気のロッキング及びくみ
上げ不能が生じる程度に、ポンプの容積効率（及び出
力）が予測不能に減少するようになる。

【００１０】ブラウンらに１１／１９／９６に付与され
た米国特許番号５，５７５，６２６号は、コンテナ内に
頂部から底部まで浸漬されたポンプである。しかし、こ
の機構は、重大な一定の熱漏れがあり、当該ポンプが、
そのスプリング負荷がかけられた入口バルブを開放する
ため正のＮＰＳＨを必要とすることを示している。

【００１１】ボンらに８／４／９８に付与された米国特
許番号５，７８７，９４０号は、貯蔵容器に取り付けら
れた別個の貯蔵器の頂部から底部まで浸漬されたポンプ
であり、作動していないときの熱漏れを減少させるた
め、当該ポンプがポンプ使用中には液体であふれること
ができ、又は、使用していないときはあふれないように
している。しかし、システムへの熱ゲインは、貯蔵器及
びポンプへの熱漏れ、貯蔵器及びポンプの両方の熱量、
並びに、該貯蔵器及びポンプを適切な作動温度に戻すこ
とが望まれるとき結果的な液体の温め工程に起因して、
液体で満たされていないときでさえ、実質的なものとな
る。

【００１２】チョップに１／１９／９９に付与された米
国特許番号５，８６０，７９８号は、スプリング負荷さ
れた、入口バルブ及び出口バルブの両方を備えた、より
一般的な型式の極低温用ポンプを表している。このポン
プは、その供給コンテナの下方に配置され、供給コンテ
ナへの２つの接続部は、重力に起因して、液体が該ポン
プへと下って流れ、蒸気が流れ戻ることを可能にする。
しかし、この型式のポンプは、それ自身よりも低い液体
源からくみ上げることができず、非常に低いＮＰＳＨで
は満足がいく結果をもたらさない。

【００１３】本願発明者に３／４／６９に付与された米
国特許番号３，４３０，５７６号は、スプリング負荷さ
れた入口バルブを有する低いＮＰＳＨ液化ガス（液体二
酸化炭素）ポンプのためのものであるが、吸引ストロー
クの間に、入口バルブのところで吸引圧力（ＮＰＳＨ）
において一時的な増加をもたらし、スプリング負荷入口
バルブを開放するため十分なＮＰＳＨを一時的に提供す
るようにしている。この変形例は、‘６２６、‘９４
０、‘７９８特許においても見出される。これらの全て
は、液体がポンプに供給されるべきことを要求してい
る。

【００１４】キクタニに１／１４／９７に付与された米
国特許番号５，５９３，２８８号は、貯蔵容器の頂部に
取り付けられ、底部へと浸漬された、モバイルＬＮＧ用
途で示された液化ガスポンプである。これは、該圧縮ス
トロークの初期段階の間に圧縮チャンバーから蒸気（液
体中の泡）が逃げ、かくしてキャビテーションを回避す
ることを可能にするように意図された、貯蔵タンクへと
戻る圧縮ストロークの初期段階の間の漏れ経路を有す
る。しかし、蒸気又は泡の量は、幾つかの因子により変
動し得る。かくして、過剰の泡（及び液体）又は不十分
な泡が逃げることを可能にされ、望ましいポンプ作動に
干渉しかねない。静止した低温液体用のコンテナは、容
器と称することができ、モバイル型である当該コンテナ
は、タンクと称することができ、これらのタンクは容器
より小さいと考えられるが、これらの用語は交換可能に
使用してもよい。

【００１５】本明細書で使用されるような低温液体の定
義は、１９５９年、ヴァンノストランド社のＲ．Ｂ．ス
コットによる「極低温技術」に見出されたものに相当
し、その臨界温度が約２１６．５Ｋ（−７０°Ｆ）と把
握される地上温度より低下した液体である。これらの例
は、液体状態にあるときの、窒素、酸素、アルゴン、メ
タン、水素及び天然ガスを含んでいる。

【００１６】本明細書で使用される液化ガスの定義は、
冷却剤を含んでいるが、ガスが液相状態にあり、貯蔵温
度が当該箇所／現在の周囲条件よりも低い条件下で貯蔵
するときの物質（ガス）も含んでいる。それは、飽和温
度及び飽和圧力の両方にあるときの飽和液体、液体温度
が現存する圧力に対する飽和温度よりも低い場合の準低
温液体、並びに、圧力がそのときの温度に対する飽和圧
力より大きい場合の圧縮液体のいずれであってもよい。
これらの例は、二酸化炭素、アンモニア、及び、他の低
温冷却剤を含んでいる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポンプが、そ
の液体の上方又は離れたところにさえ配置されていよう
が、及び、該液体が飽和していようがいまいが、低温液
体を、低圧、中間圧又は高圧に確実に汲み上げるための
システム及び装置を提供する。本発明の低いＮＰＳＨポ
ンプシステム及び方法は、飽和液体（しかし、より少な
い要求条件の液体も）を当該ポンプにまでもってくるの
に必要とされる吸引１０吸い上げ量を提供し、ＮＰＳＨ
がポンプ作動の間に様々に変動する、ゼロ、極低い、中
間又は高いＮＰＳＨ条件の下で、等しく汲み上げること
が可能である。本システム及び方法は、ポンプ作動によ
り形成された蒸気を除去することもでき、これにより、
蒸気ロッキング又はポンプの損害キャビテーションを防
止する。本システム及び方法は、除去された蒸気を利用
するための幾つかの望ましいオプションも提供する。こ
のようにして、それらは、多数のポンプ用途で遭遇する
様々な条件に合致するのに必要となる独自の多用途を提
供する。ポンプがその一部分であるシステム全体の必要
性に応じて、蒸気は、源のコンテナの液体レベルの下方
又は上方のいずれにあるにしても該源コンテナに戻すこ
とができ、或いは、タンク又は容器（例えば、エンジン
若しくは他に必要とするところにＮＧ等を）の外部にあ
る、蒸気の使用を必要とするところに供給することがで
きる。

【００１８】本システムの一つのキーとなる要素は、そ
のような液体をポンプにもってきて該ポンプの圧縮チャ
ンバーを低温液体又は液化ガスで充填するとき出くわす
蒸気の量は、非常に変わり得る（増減のいずれか）とい
う認識である。この変動は、ポンプ作動の間でさえ、幾
つかの要因から生じ得る。それらが多数の因子の関数で
あるからである。それらの因子のうち幾つかは、貯蔵特
性若しくは入口導管の流れ特性又は他の理由から生じる
入口液体、並びに、暖められたポンプチャンバー要素と
接触するか、又は、摩擦の結果で蒸発する流入液体の状
態若しくは利用可能なＮＰＳＨである。別の因子は、圧
縮熱の結果として吸引ストロークに伴う減圧時に蒸気に
まで膨張する（より高い吐出圧力ではもっと大きい）、
クリアランス体積中の残余の液体であり、全てポンプの
入口側で蒸気を生じさせる。該蒸気は、飽和低温液体の
確実に高いポンプ圧力をもたらすためには、除去する必
要がある。

【００１９】別のキーとなる要素は、ポンプの入口導管
内にある、飽和冷却流体又は液化ガスからの目的をもっ
た蒸気除去である。これは、吸引の吸い上げをもたらす
ように、蒸発冷却により導管内に残っている冷却剤若し
くは液化ガスを冷却させることによってなされ、これに
より、液体源の上方、横、又は、離れたところにあるポ
ンプのための吸引液体吸い上げのため必要となる圧力差
を提供し、液体源を事実上空にする。このプロセスは、
入口導管内の液体が上昇し続けるとき、進行し、また、
新しい液体が入口導管に入るときにも進行する。冷却さ
れた冷却剤または液化ガスは、蒸気が除去され、その結
果として生じる蒸発冷却が、導管内の蒸発冷却された液
体の暖め作用より速く起こる限り、冷却され続けられ、
吸い上げ作用を提供することができる。これらの液体の
多くがガスとなるときに生じる体積増加率は、通常の貯
蔵条件の下では、典型的には、約４０対１より大きく、
その結果、蒸気となる比較的小さい体積の液体が、大き
な体積の蒸気を生じさせることができる。それが、各々
の液体及び貯蔵条件に対して幾ばくか変動する間に、飽
和冷却剤に対して約約３．０５ｍ（１０フィート）を超
える吸い上げ量は、液体よりもより大きい体積の蒸気を
生じさせることができる。

【００２０】従って、幅広くばらつく条件の下で満足の
いくように機能することができるポンプシステムが、該
条件がポンプが適切に作動する上で厳密でなければなら
ないという正反対の状況とは対照的に、提供される。こ
れは、低温液体及び液化ガス、特により低温の低温液体
のためのポンプ設置で過去に直面した多数の特別の条件
及び制限を無くしてしまう。加えて、このポンプの二重
圧縮／ポンプの性質は、二重注入圧力ディーゼル型式エ
ンジンのためのモバイルＬＮＧ燃料供給の要求を比類な
く満足し、更に、搭載されたＬＮＧ貯蔵手段の貯蔵寿命
を延ばす能力を有する。

【００２１】本発明は、幾つかのＬＮＧ用途のため特に
有用なものと説明されたが、ＬＮＧ及び他の低温液体若
しくは液化ガスを含む多数の他の用途が存在しており、
これらの用途では、液体を供給し、汲み上げると共に、
ポンプの吸引側及び吸引液体コンテナから蒸気を除去す
るための本発明の二重経路構成、並びに、本発明の他の
構成要素が、価値のある使用を見出すであろうことが理
解されるべきである。

【００２２】

【発明の実施の形態】図面において、矢印は、超低温液
体（又は液化ガス）を表し、そのヘッドに続いて円を備
えた矢印は、超低温液体の気相を表し、二重ヘッドの矢
印は、冷却された超低温液体を表し、そのヘッドに続い
て円を備えた二重ヘッドの矢印は、蒸気及びそれを冷却
した液体の混合物を表し、三重ヘッドの矢印は、圧縮液
体を表し、そのヘッドに続いて円を備えた三重ヘッドの
矢印は、圧縮蒸気を表している。

【００２３】図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄに示されたも
のは、本発明のポンプ１０である。ポンプ１０は、往復
機械開放式吸引バルブ／運動損失型式（二重損失運動型
式として説明する）の低温用ポンプ作動部分１１を有し
ており、ポンプ作動部分１１の吸引側に接続された別個
の蒸気除去部分１２と、駆動部分１３とを組み込み、該
ポンプより下にある源からの低温液体又は液化ガスを平
衡状態又は飽和状態の近傍に高圧でくみ上げることを可
能にしている。これは、他の任意の液体状態及びくみ上
げ位置及び貯蔵位置に対しても有用である。図１Ａ及び
図１Ｂに示された本発明の実施形態は、ポンプ作動部分
１１として、本願発明者に付与された米国特許番号６，
００６，５２５号に記載された型式のポンプを組み込ん
でいる。

【００２４】図１Ａに最も良く示されているように、ポ
ンプ１０は、典型的な絶縁低温液体貯蔵タンク１６（又
は容器１６’）上に設置することができるように、一端
部で暖端部プレート１５に取り付けられた円柱ケース１
４から構成される。該暖端部プレート１５上には、往復
駆動及び駆動制御部１３が取り付けられている。単一の
作用ポンプ部分１１は、その吸引ストロークの開始時点
を越えたところであり、二重作用蒸気除去圧縮部分１２
は、吸引ストロークの開始時点を越えたところであると
共に、吐出ストロークの開始時点を越えたところでもあ
る。様々な駆動構成を本発明で使用することができる
が、図示の駆動装置１３は、典型的な往復液圧型式であ
る。駆動装置１３は、その往復運動をピストンロッド１
８に伝達するように構成されている。プレート１５の近
傍に、且つ、ケース１４の内側とロッド１８との間に適
切に取り付けられているものは、暖端部パッキング２０
と、暖端部案内ブッシング２２と、である。ケース１４
の反対側端部では、ポンプ作用円柱ハウジング２４が、
貯蔵器２８を形成するように接続され、下側ケース２６
内部に収容されている。液体入口ポート３０及び蒸気出
口ポート３２は、超低温液体３４の流れのためシリンダ
ー２４内に開口を形成し、液相３４の上方の空間を占め
るその蒸気相３５を提供する。このとき、ポート３０及
びポート３２は、貯蔵器２８と、ポンプ吸引チャンバー
３６との間の導管として機能している。超低温液体３４
は、貯蔵器２８及びチャンバー３６内の容器１６の底部
に示されている。ここで、ポンプ１０が作動するとき
の、液体及び蒸気の流れを適切な矢印が示している。ポ
ンプ１０は、概して、垂直又は傾斜のいずれかの態様で
取り付けられる。このとき、暖端部は冷端部よりも高い
位置にあり、一旦、貯蔵器２８が少なくともポート３０
及び３２の間のレベルにまで液体３４を含むと、全て重
力に起因して、液体３４は、容易に貯蔵器２８から下り
ポート３０を通ってチャンバー３６へと流れ、蒸気３５
は、チャンバー３６から貯蔵器２８へと上がりポート３
２を通って容易に流れるようにしている。

【００２５】第１の円柱及び中空ポンプ作用ピストン３
７は、ロッド１８の外側とピストン３７の内側との間に
導管を形成するように、ロッド１８の冷端部に亘って緩
く適合する。ピストン３７に固定されたピン３８は、ロ
ッド１８のスロット３９と摺動可能に係合し、該スロッ
トを通る。ブッシング４０は、ピストン３７を緩く案内
するように、ロッド１８に固定されており、ロッド１８
とピストン３７との間の導管を通る蒸気３５又は液体３
４の流れが妨げられないように、図１Ｂに示されるよう
にセレーション３１を含んでいる。

【００２６】第２の円柱及び中空ポンプ作用ピストン４
２は、ピストン３７の外側とピストン４２の内側との間
に導管を形成するように、ピストン３７の冷端部に亘っ
て緩く適合する。ピストン４２に固定され、且つ、ピス
トン３７及びブッシング４０内に形成されたスロット内
に摺動可能に配置された、ピン４４は、ロッド１８のス
ロット４６と係合する。ロッド１８の冷端部ノーズは、
部分１１がその圧縮ストローク上にあるとき、それが、
ノーズ端部シール部４７を圧縮することにより、ピスト
ン３７のテーパー形成内側ノーズ区分ともシール部を形
成するようにテーパーが形成されている。第１のピスト
ン３７の冷端部外側ノーズは、ポンプ部分１１がその圧
縮ストロークにあるとき、それが、ポストン４２のテー
パー形成内側ノーズでノーズシール端部４８を圧縮する
ことによりシール部を形成するように、同様にテーパー
が形成されている。

【００２７】示された液体吸引ストロークが開始すると
き、スロット３９及びスロット４６は、ピン４４がスロ
ット４６により係合される前にピン３８がスロット３９
により係合されるように構成されている。従って、開放
するための吸引バルブの初期部分の作用は、シール部４
７で位置決めする作用である。これは、ポンプチャンバ
ー４９内の蒸気３５が、主要な液体吸引作用が別個の経
路を通って開始する前に、専用経路により貯蔵器２８に
戻って逃げることを可能にする。一旦、ピン３８がスロ
ット３９の底部と係合すると、ロッド１８及びピストン
３７が同時に移動する。この作用は、開放するための次
の吸引バルブ作用がシール部４８で位置決めされる作用
であるようにピストン３７をピストン４２に対して上昇
させ、一旦両方の吸引バルブ作用が生じ、ピン４４がス
ロット４６の底部と係合すると、ピストン３７及びピス
トン４２は、吸引ストロークの残りの部分を通して一ユ
ニットとして移動する。次に、液体冷却剤３４は、ピス
トン３７及び４２の間を自在に流れ、蒸気３５により事
実上妨げられないチャンバー４９へと至り、ピストン３
７及びロッド１８の間でチャンバー４９から出て行く。
ロッド１８、ピン３８及び４４により影響されるよう
に、ピストン３７及び４２は、同時に上死中心点へと移
動する。該上死中心点では、吸引ストロークが終了し、
圧縮ストロークが開始する。

【００２８】上死中心点が通過された後、両方の吸引バ
ルブ機構が順次に閉じる。即ち、最初に、ロッド１８の
テーパー形成端部及びピストン３７のテーパー形成内側
ノーズ区分により形成されたものを閉じ、次に、ピスト
ン３７のテーパー形成ノーズ端部及びピストン４２のテ
ーパー形成内側ノーズ区分により形成されたものを閉じ
る。それから、液体３４の実際の圧縮及びこれに付随す
る蒸気３５がチャンバー４９内で生じる。ポンプチャン
バー４９は、ブッシング及び高圧摺動シール部５０の組
み合わせによりピストン４２の外側に沿ってシールされ
る。上側吐出端部プレート５２及び下側吐出端部プレー
ト５４は、チャンバー４９に近いところにあり、吐出逆
止バルブ５６を含んでいる。ロッド１８、ピストン３７
及び４２が圧縮ストロークで同時に移動するとき、加圧
液体３４は、バルブ５６を通って流れ、吐出ライン５８
を通って流れ、使用するためプレート１５を通ってポン
プ１０から出る。

【００２９】ポンプ１０の蒸気除去圧縮部分１２は、蒸
気除去ハウジング６１内に摺動可能に配置された蒸気除
去ピストン６０から構成される。ピストン６０は、摺動
シール部６２を特徴とし、それが、ポンプ部分１１と同
様に、駆動手段１３の作用に応答して往復するように、
リテイナーリング６３によってロッド１８の両側に装着
されている。往復の一方の方向では、蒸気を下側チャン
バー６４に流入させる吸引ストロークと、上側チャンバ
ー６５（図示）の蒸気を吐出させるための圧縮ストロー
クの両方があり、反対の方向に移動するときは、その逆
になる。ポンプチャンバー３６は、下側チャンバープレ
ート６６によりチャンバー６４から分離され、上側チャ
ンバー６８は、チャンバー６５をポンプ１０の暖端部か
ら分離させる。下側チャンバーシール部６９は、プレー
ト６６内に配置され、上側チャンバーシール部７０はプ
レート６８内に配置される。ハウジング６１に全て取り
付けられた、下側吸引逆止バルブ７１、上側吸引逆止バ
ルブ７２、下側吐出逆止バルブ７３及び上側吐出逆止バ
ルブ７４により制御されたときに、部分１２による蒸気
３５の圧縮が起こる。図１Ｃは、振り逆止バルブ７５
が、リテイナー７８に対するスプリング７７の作用によ
りシート７６に対して保持された状態でバルブ７１及び
７２を表している。リテイナー７８は、磁石により吸着
器インされる材料から作られており、リテイナー７８が
磁石により側方に吸引されるならば、振り逆止バルブ７
５は、上反り位置に保持され、接近することはできなく
なり、これにより、（破線中心線により示されたよう
に）それが働くチャンバーの圧縮作用を不能にする（負
荷をおろす）。圧縮部分１２の負荷をおろす他の方法
が、コンプレッサ産業では周知されており、本発明から
逸脱することなく、置換されることができる。

【００３０】図１Ｄは、図１ＡのラインＡ−Ａ’に沿っ
た簡単化された図であり、十分な液体３４が貯蔵器２８
内にあるが、幾らかの蒸気３５がチャンバー４９から解
放される時点における、ポンプ１０の蒸気除去部分１２
の制御エレメント及びバルブを示している。バルブ７２
は、貯蔵器２８と連通した吸引空洞部７９と連通してい
る。バルブ７４は、吐出空洞部８０と、吐出蒸気ライン
８１と順に連通している。従って、バルブ７２は、貯蔵
器２８の上側部分と連通し、フロート式のレベル制御部
８２を含んでいる。このレベル制御部は、磁石８４を備
え付けており、制御部８２が上昇したとき、磁石８４も
上昇し、吸引バルブ７２を引き付け、それが、制御部８
２の磁気作用により、図１Ｃに示された態様で開放状態
に保持されるようにしている。磁石８４は、バルブ７１
及びバルブ７２を順々に不能化することにより圧縮部分
１２の作用を次第に不能にするように配置されている。
かくして、ポンプ部分１１の温度低下の間の蒸気の全て
から、タンク１６（又は容器１６’）が一杯になったと
き又は利用可能なＮＰＳＨが存在するときの蒸気の無い
状態まで、ポンプ部分１１に形成され又は分離部８８を
通って貯蔵器２Ｂに到達する蒸気３５の変動する量を補
償する。バルブ７１を持ち上げて開放状態（不能化）の
ままとするように、制御部８２が磁石８４がバルブ７１
を引き付けるポイントまで上昇するが、バルブ７２につ
いてはそうしない場合、これによって、圧縮部分１２の
部分的な負荷低下が引き起こされる。制御部８２が上昇
し続ける場合、バルブ７２も、開放状態を維持するよう
に磁石８４によって引き付けられ、蒸気３５は貯蔵器２
８から除去されない。この状態では、圧縮部分１２が蒸
気３５を捕捉するようになり、その結果、液体３４はバ
ルブ７１及びバルブ７２には到達しなくなる。制御部８
２が沈下する場合、磁石８４は、バルブ７１及び７２の
両方を通常通り機能することを可能にさせ、蒸気３５が
圧縮部分１２の完全な容量状態で貯蔵器２８から除去さ
れることを可能にする。所望ならば、磁石８４を、２つ
の半分部分に分割し、その半分の各々を、バルブ７１及
び７２が不能化される順が逆になるように制御部８２内
に配置することができる。その代わりに、バルブ７１及
び７２が同時に不能化されるようになってもよい（図示
せず）。本発明から逸脱することなく他の型式の既知の
レベル制御部に置換することもできる。

【００３１】図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに示されるよう
に、吐出蒸気ライン８１、即ち８１ａ、８１ｂ、８１ｃ
を延長してもよく、これにより供給部並びにポンプ１０
の設備全体がその一部分である使用環境に依存して、圧
縮蒸気３５が最も有用であるところまで該蒸気を差し向
けることができる。

【００３２】図２Ａは、貯蔵タンク１６（又は容器１
６’）の上方に配置されたポンプ１０を示しており、該
ポンプ１０は、取り付け用のプレート１５を利用して、
タンク１６（又は容器１６’）内にその頂部内の開口を
通して挿入されている。タンクは、概して、幾つかの態
様ではモバイル式である（又はモバイル式とすることが
できる）液体コンテナに言及しており、容器は、静止し
ている液体コンテナに言及している。ライン５８は、圧
縮液体３４を使用手段（図示せず）へ送る。入口ライン
８６は、タンク１６（又は容器１６’）の底部の近傍ま
で延在し、それにより、タンク１６（又は容器１６’）
を、ポンプ１０によりほとんど空にすることができ、蒸
気戻りライン８１は、ライン８６が延びているほど延在
しておらず、それにより、戻っていく蒸気３５は、貯蔵
液体３４をむやみには攪拌せず、ライン８６の入口にお
いてＮＰＳＨを分散させない。タンク１６（又は容器１
６’）がＬ−２より上のレベル、例えばＬ−１まで液体
３４を含んでいるとき、戻り蒸気３５は、それが、タン
ク１６（又は容器１６’）内の蒸気空間に戻るように、
液体３４を通って泡立てるとき冷却される傾向にある。
この作用は、泡立てるとき、蒸気３５及び暖かい液体３
４の両方の体積を減少させ、並びに、液体３４の温度依
存の層状配列及びその結果としてのタンク１６（又は容
器１６’）の高圧を減少させる。さらには、液体３４の
このウォーミングは、ポンプ１０及びタンク１６（又は
容器１６’）の熱ゲインの大部分が、汲み上げられた液
体３４を用いて除去される傾向にあるので、タンク１６
（又は容器１６’）の充填寿命を延ばす。液体３４のレ
ベルがレベルＬ−２に落ちるとき、そのような作用は、
もはや生じない。ポンプ１０及びタンク１６（又は容器
１６’）は、あたかもタンク１６（又は容器１６’）が
大きいかのように、同じスケールでは示されていない。
ポンプ１０は、タンク１６（又は容器１６’）の空槽体
積部分内に配置されることにより利益を受け、これによ
って、未使用の間に冷たいままである傾向にあり、シス
テムに対してそれほど大きな熱漏洩を課すことがない。
タンク１６（又は容器１６’）の頂部の小さな延長部
は、ポンプ１０を受け取るため設けることができる（図
示せず）。

【００３３】次に、典型的により大きな容器１６’のた
めに使用される、図２Ｂを参照すると、容器の外部にポ
ンプを取り付けるのが、しばしば望ましくなる場合が示
され、ポンプ１０は、ポンプ１０が、たとえ液体３４が
その中にあったとしても、容器１６’を減圧することな
く容器１６’から取り外すことができる態様で接続され
ている。この場合には、ポンプ１０を、絶縁覆い９０の
内部に傾斜して（又は好ましい場合には垂直）取り付け
ることができ、蒸気ライン８１ｂは、容器１６’のため
の安全充填ラインより下に部分的に延在するだけであっ
てもよい。ライン５８は、圧縮液体３４を使用手段（図
示せず）へと吸引する。噴霧ヘッダー９２は、低温の低
圧液体３４が典型的に提供された状態で、蒸気３５を凝
結させて、容器１６’の圧力を減少させ、かくして蒸気
３５の排気を防止するように、典型的には液体補給の間
に使用される。所望ならば、ポンプ１０は、容器１６’
の外部に入口ライン８６を備え、トラップ（図示せず）
を含んで、容器１６’から離れたところにあってもよ
い。

【００３４】次に、図２Ｃを参照すると、ポンプ１０が
図２Ａに表されている。これは、タンク１６又は容器１
６’の外側で、１つの使用手段又は２つの使用手段のい
ずれかにライン８１Ｃで圧縮蒸気３５を、ライン５８
で、汲み上げられた液体３４の両方を供給することが異
なる点である。

【００３５】図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃから理解することが
できるように、ライン８６の事実上の入口が、貯蔵器２
８内で所望される液体レベルで有効となるところの、タ
ンク１６又は容器１６’のポイントから所定の距離にあ
る吸い上げ量は、タンク１６又は容器１６’の寸法に関
して変わり得る。ポンプ１０を、タンク１６又は容器１
６’に取り付けるように選択された方法についても同様
である。同じ条件の飽和又は飽和近傍にある液体に対し
て、この吸い上げ距離がより大きくなるほど、これに伴
いポンプ１０の圧縮部分１２の容量も大きくなるべきで
ある。このことは、吸い上げ距離が大きくなるほど、必
要とされる吸い上げ距離を形成するように、圧力を減少
させることにより飽和液体を吸い上げる際に形成される
蒸気のパーセンテージも高くなるために起こる。また、
ポンプ１０の周囲、摩擦により引き起こされる残余の
熱、及び、圧縮又は他の理由の残余の熱からの熱漏洩に
よって引き起こされるように、ポンプそれ自体の中にも
蒸気が形成される。かくして、ポンプ１１の吐出圧力が
より高くなればなるほど、及び、それが、より低い度合
いの圧縮部分１２にいくほど、より大きい量の蒸気３５
が形成される。より大きい量の除去されるべき蒸気３５
を結果として生じさせる、そのようなより高い吸い上げ
量及びより高い圧力に適合するため、圧縮部分１２の容
量は、これに合致するように、チャンバー６４及びチャ
ンバー６５、ピストン６０及びケース１４、ケース２６
の直径を大きくすることにより増加させることができ
る。圧縮部分１２によりタンク１６又は容器１６’に戻
される蒸気３５は、個々の状況が、使用手段（図示せ
ず）に至るライン８１ｃを介して、戻り内部タンク１６
若しくは容器１６’、又は、外部のタンク１６若しくは
容器１６’の任意の所望の位置へと指令するとき、タン
ク１６又は容器１６’の、頂部付近、中間付近又は底部
付近へとライン８１ａ又は８１ｂにより戻すことができ
る。ポンプ１０が作動しているときライン８４内の液体
３４の逆流を防止するように、寸法及び流れのダイナミ
ックスが要求する場合には、ライン８６に備えたフット
バルブ（図示せず）を使用することができる。

【００３６】図３Ａ及び図３Ｂは、ポンプ１０’の代替
となる圧縮部分１２’の簡単化された図である。これ
は、蒸気３５が、貯蔵器２８から除去され、一旦十分な
蒸気３５が貯蔵器から除去されると、タンク１６（又は
容器１６’）の空槽体積部分から蒸気３５を除去し、圧
縮蒸気３５が、汲み上げられた液体３４と共に、図２Ｃ
に表された吐出構成を用いてタンク１６（又は容器１
６’）外部の使用手段に供給される構成を有する。タン
ク１６（又は容器１６’）の空槽体積部分からの蒸気３
５の除去は、タンク１６又は容器１６’の充填寿命を延
長するという望ましい効果を有する。

【００３７】図３Ａは、貯蔵器２８の頂部からタンク１
６（又は容器１６’）の空槽体積部分へ供給される蒸気
３５の源を変化させるように構成された圧縮部分１２’
の代替のフロート式液体レベル制御部９６を表してい
る。これは、貯蔵器２８の液体３４が望ましいレベルに
あるときはいつでも、圧縮部分１２’がタンク１６（又
は容器１６’）の空槽体積部分から蒸気３５を除去する
ように、制御部９６に応答してライン９８内の開口部を
調整する、ライン９８及びバルブ１００を利用する。か
くして、一旦液体３４の望ましいレベルが貯蔵器２８内
に存在するならば、制御部９６の作用は、タンク１６
（又は容器１６’）の空槽体積部分の間に導管を提供
し、除去部分１２’に十分な蒸気３５を提供するよう
に、制御部９６により検出されたとき貯蔵器２８内の液
体３４のレベルに応答して、ライン９８を通る蒸気３５
の流れを調整する。望ましい場合（図示せず）には、バ
ルブは、タンク１６又は容器１６’の空槽体積部分から
の蒸気の流れを遮蔽することができるようにバルブをラ
イン９８に設置することができる。また、ライン９８を
通る蒸気３５の流れが終わりにされた場合に、バルブ７
１及びバルブ７２が図１Ａ、１Ｃ及び１Ｄに表されたの
と同じ手段により不能にされるように、制御部９２及び
制御部９６の機能を組み合わすことができる。

【００３８】図３Ｂは、貯蔵器２８と空槽体積部分のタ
ンク１６（又は容器１６’）の間にあるライン９８の通
路のサイズを調整する、バルブ１００を表している。ス
リーブ１０２は、制御部９６と協働しており、ライン９
８に摺動可能に取り付けられている。制御部９６が上昇
せず、スリーブ１０２内の開口が開口１０４と整列する
程度にスリーブ１０２も上昇させないならば、ライン９
８の開口１０４はスリーブ１０２により閉じられる。こ
れにより、蒸気３５がライン９８を通ってタンク１６
（又は容器１６’）の空槽体積部分から貯蔵器２８に流
れることを可能にする。

【００３９】次に図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、トラ
ック１０８のエンジン１１０へのガス状燃料（ＮＧ）と
して、冷却剤（ＬＮＧ）を供給するためポンプ１０’が
利用されるときの特定の使用形態が示されている。圧縮
蒸気３５及び加圧液体３４は、エンジン１１０又は周囲
からの浪費熱のいずれかで、おおよそ周囲温度まで暖め
られ、次に、ＮＧ燃料としてトラック１０８のエンジン
１１０に供給される。タンク１６は、フレーム１１２か
らトラクター式のトラック１０８に、及び、運転席１１
４及びタイヤ１１６の間に、サドルタンク態様で、取り
付けられている状態で示されている。

【００４０】図４Ａは、エンジン１１０が、約３４４
７．４ｋＰａ（約５００ｐｓｉｇ）より高い圧力で供給
されたＮＧ燃料を必要としない場合を表している、一般
化された図である。ポンプ１０’は、ライン５８及び８
１ｃがプレート１５を通ってタンク１６から出て行く状
態で、図２Ｃに示されたものに類似した態様で、タンク
１６の上方に配置され、該タンクに取り付けられてい
る。ポンプ１０’は、図３Ａ及び図３Ｂに従って変形さ
れており、この代替の制御部９６は、タンク１６の空槽
体積部分からライン９８を通って蒸気３５を掃気させる
ことを可能にする。タンク１６から出た後は、ライン５
８及び８１Ｃは、結合されてもよく（図示せず）、又
は、蒸発器及びトラック１０８のエンジン１１０の使用
手段に別々に回送してもよい。この場合には、エンジン
１１０により要求された燃料（ＮＧ）供給圧力は、圧縮
部分１２’が、タンク１６内の圧力が約３４４．７４ｋ
Ｐａ（約５０ｐｓｉｇ）を超える通常の条件の場合、容
易に提供することができる圧力である、約３４４７．４
ｋＰａ（約５００ｐｓｉｇ）より低下する。従って、汲
み上げられた液体３４を運搬するライン５８は、蒸発器
１２０を通ってＮＧ貯蔵手段１２２へと至る。貯蔵手段
の圧力は制御部１２４により監視されており、貯蔵手段
１２２内の圧力が約５１７１ｋＰａ（約７５０ｐｓｉ
ｇ）の圧力より下がった場合には、ポンプ１０’が作動
され、ポンプ１０’がそれを供給するよりもゆっくりと
した率でエンジン１１０がＮＧ燃料を必要としているこ
とを示す、より高い圧力値（約６８９４．８ｋＰａ（約
１，０００ｐｓｉｇ））に貯蔵手段の圧力が達したとき
は、ポンプ１０’を停止させる。圧力レギュレータ１２
６は、エンジン燃料制御部１３０に至るライン１２８を
所望の供給圧力に維持し、次に該エンジン燃料制御部
は、ＮＧ燃料をエンジン１１０に供給する。圧縮蒸気３
５を運搬するライン８１Ｃは、蒸発器１３２を通して貯
蔵手段１３４まで延び、該貯蔵手段の圧力も、制御部１
２４により監視されており、圧力が過剰となる場合には
ポンプ１０’の作動を停止させるか又はライン９８を閉
鎖させる。それ自身によりライン１３６を利用する貯蔵
手段１３４は、ライン１２８の圧力が圧力レギュレータ
１２６の設定値より落ちるまで、ライン１２８に燃料
（ＮＧ）を提供する。これが生じると、圧力レギュレー
タ１２６は、ライン１２８内の圧力が適切なレベルに戻
るように、貯蔵手段１２２からのＮＧが貯蔵手段１３４
からのＮＧを増補するように開放される。ＮＧは、貯蔵
手段１２２内の圧力が約５１７１．１ｋＰａ（約７５０
ｐｓｉｇ）より低下するまで、両方の貯蔵手段１３４及
び１２２からライン１２８を通って燃料制御部１３０に
供給される。この時点で、ポンプ１０’は、両方の貯蔵
手段１３４及び１２２を充満させるように作動させられ
る。貯蔵手段１３４は、レギュレータ１２６が閉じた
後、ライン１２８のためのＮＧの単独源である状態に戻
る。ライン１３６は、ライン１２８と共に貯蔵手段１３
４に接続されており、それにより圧縮蒸気３５及び汲み
上げられた液体３４の両方が、エンジン１１０に必要な
燃料を供給する。その代わりに、ポンプ１０’を、図２
Ｂに示された態様でタンク１６に取り付けることができ
る。

【００４１】図４Ｂは、加圧され且つ蒸発されたＬＮＧ
を車両搭載燃料として利用する特定の応用を表してお
り、本発明の独自の性能が示されている。ポンプ１１３
７、タンク１３８、圧力制御部１４０、燃料注入制御ブ
レーキ１４２及びエンジン１４４は、大型で重量のある
トラック若しくはトラクタートラック１０８、又は、市
内バス（図示せず）に設置されており、これらの車両
は、例えば、より大きなロスアンジェルスエリア等、そ
の走行の一部分のため高速道路を使用しつつ、大きくて
人口密度の高い大都市エリアで多数回、停車する。ポン
プ１３７は、図３Ａ及び図３Ｂに示されており、タンク
１３８からの、ポンプ液体３４を高圧にする能力、及
び、所望時に、タンク１３８のため非常に高圧の能力を
要することなく内部のＬＮＧのための保持時間を延長す
るように、タンク１３８の空槽体積部分からの蒸気３５
を掃気する能力の両方を持っている。タンク１３８の内
部圧力及びエンジン１４４への供給圧力の管理は、シス
テムガス（ＮＧ）貯蔵手段及び制御部１４０によってな
される。これらは、ポンプ１３７の速度を変化させ（駆
動部分１３にその機能が備えられているとき）、又は、
ポンプ１３７を停止若しくは始動させ、ライン９８を遮
蔽し、ライン８１ａ若しくは８１ｂを開放し（図示せ
ず）、及び、エンジン１４４内の燃料として即時の使用
のため適した圧力でガス貯蔵手段内に少量のＮＧを蓄え
ることができる。この例という目的のために、エンジン
１４４が重い負荷の下で作動するとき、該エンジンは、
約２０６８４ｋＰａ（約３，０００ｐｓｉｇ）を要求
し、該エンジンが軽い負荷の下若しくはアイドル状態に
あるとき、約３４４７．４ｋＰａ（約５００ｐｓｉｇ）
を要求して、ディーゼルサイクルで燃料注入される。オ
ペレータの入力に対する応答は迅速であるべきである。
ポンプ１３７は、図４Ａで表されたものと類似の態様で
タンク１６に取り付けることができる。しかし、スペー
ス上の便利さ及び熱的絶縁のため、タンク１３８と並ん
で配置されてもよく、絶縁貯蔵器１４５を接続するため
タンク１３８内のヘッド端部開口を利用し、該貯蔵器の
頂部内にはポンプ１３７が挿入される。ポンプ１３７
は、図３Ａ及び図３Ｂに従って変形される。貯蔵器１４
５を出た後、高圧にまで汲み上げられたライン５８が運
搬する液体３４は、蒸発器１２０’を通過し、ＮＧ貯蔵
手段１２２’に至る。該ＮＧ貯蔵手段１２２’の圧力
は、制御部１４０により監視される。該制御部は、貯蔵
手段１２２’内の圧力が選択された高い注入圧力の最小
値（約２２７５３ｋＰａ（約３，３００ｐｓｉｇ））の
約１１０％より低下したとき、ポンプ１３７を作動さ
せ、貯蔵手段１２２’内の圧力が、選択された最小の高
い注入圧力（約２４８２１ｋＰａ（約３，６００ｐｓｉ
ｇ））より約１２０％高い圧力に到達したとき、ポンプ
１３７の作動を停止させる。後者は、ポンプ１３７が供
給するよりもゆっくりとした率でエンジン１４４が燃料
を要求していることを示している。圧力レギュレータ１
２６１は、エンジン燃料制御部１４２に対して選択され
た高い注入圧力にライン１２８’を維持し、次に、要求
されたときにディーゼルエンジン１４４内への注入のた
め高圧ＮＧ燃料を供給する。圧縮蒸気３５を運搬するラ
イン８１ｃは、蒸発器１３２’を通過して貯蔵手段１３
４’に至る。該貯蔵手段１３４’の圧力は、制御部１４
０により監視される。レギュレータ１５０は、制御部１
４２に供給するライン１５１を、選択された低い注入圧
力に維持する。貯蔵手段１３４’で利用可能となる量よ
りもより大きな量の低圧ＮＧ燃料が要求されている場合
には、ライン１５３内に配置されたレギュレータ１５２
は、貯蔵手段１３４’からのＮＧの供給が不十分である
ならば貯蔵手段１２２’からの低圧ＮＧ燃料を供給す
る。

【００４２】より低い圧力の流れの圧力を上昇させるた
めより高い圧力の流れを利用し、それを結合する、ガス
増圧装置は、貯蔵手段１３４及びライン１２８の間のい
ずれかのライン１３６に追加することができる。これに
より、より高い圧力圧縮ＮＧがポンプ１０’が提供する
よりも望まれている場合に（図示せず）、貯蔵手段１２
２（図４Ａ）から高圧ガスが供給される。同様に、増圧
装置は、貯蔵手段１３４’と、ライン１５３の接合部と
の間でライン１５１内に追加することができる。これに
より、より高い圧力圧縮ＮＧがポンプ１３７が提供する
よりも望まれている場合に（図示せず）、貯蔵手段１２
２’（図４Ａ）から高圧ガスが供給される。

【００４３】本願発明者に付与された、米国特許番号
３，０２３，７１０号及び３，２６３，６２２号等の単
一の運動損失ポンプは、ただ一つのピストンが存在する
という点を除いて、図示された二重損失運動ポンプに類
似した特性を持っている。吸引バルブの慣性、又は、吸
引バルブへの入口でより高い圧力領域の瞬間的な形成に
より、又は、磁力により、又は、これらの組み合わせに
より、吸引バルブを開放することを援助する、幾つかの
低いＮＰＳＨ往復ピストンポンプが、市販されている。
そのようなポンプは、ポンプの吸引部分が液体で覆わ
れ、逃げることのできる蒸気が存在し得る限り、低いＮ
ＰＳＨ、又は、非常に低いＮＰＳＨ低温液体を確実に汲
み上げることができる。これらは全て、本発明の目的に
対して表された二重損失運動ポンプと同じ利点があるも
のと考えられる。

【００４４】低温液体及び液化ガスは、典型的に大気圧
よりも高い圧力下で蓄えられるということにより特徴付
けられる。そのうちのあるもの（冷却剤）は、大気圧よ
りも僅かに高い圧力で製造され、該冷却剤が分配及び使
用手段の鎖に沿って進行するとき（暖められることによ
り）段階的に圧力を増加させることを可能にされてい
る。従って、ポンプ１０、１０’又は１３７は、貯蔵器
２８内の圧力が、タンク１６、容器１６’又はタンク１
３８の圧力に関連するので、様々に変動する数値の吸引
圧力で作動することができる。

【００４５】本発明は、好ましい実施形態と考えられる
ものに関して説明されたが、ポンプ設計、冷却剤及び液
化ガス技術、圧縮ガスの使用手段のいずれにおいても当
業者には明らかとなろう変形及び変更を、本発明の範囲
から逸脱すること無しになすことができる。特定の特徴
が請求に範囲で強調される。請求の範囲における導管と
いう用語は、液体又は蒸気の輸送で使用される、パイ
プ、チューブ、バルブ及び他の装置を含むものとして幅
広く解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】図１Ａは、低圧、中間圧又は高圧の運動損失
型式の往復ピストンポンプ及びガス／蒸気コンプレッサ
の両方を組み込んだ、本発明の簡単な線図／断面図であ
り、ポンプの入口領域で生じる蒸気を除去し、任意の圧
縮蒸気を源液体コンテナ又はコンテナ外部で使用する手
段に戻すように構成されている。

【図１Ｂ】図１Ｂは、低圧、中間圧又は高圧の運動損失
型式の往復ピストンポンプ及びガス／蒸気コンプレッサ
の両方を組み込んだ、本発明の簡単な線図／断面図であ
り、ポンプの入口領域で生じる蒸気を除去し、任意の圧
縮蒸気を源液体コンテナ又はコンテナ外部で使用する手
段に戻すように構成されている。

【図１Ｃ】図１Ｃは、低圧、中間圧又は高圧の運動損失
型式の往復ピストンポンプ及びガス／蒸気コンプレッサ
の両方を組み込んだ、本発明の簡単な線図／断面図であ
り、ポンプの入口領域で生じる蒸気を除去し、任意の圧
縮蒸気を源液体コンテナ又はコンテナ外部で使用する手
段に戻すように構成されている。

【図１Ｄ】図１Ｄは、低圧、中間圧又は高圧の運動損失
型式の往復ピストンポンプ及びガス／蒸気コンプレッサ
の両方を組み込んだ、本発明の簡単な線図／断面図であ
り、ポンプの入口領域で生じる蒸気を除去し、任意の圧
縮蒸気を源液体コンテナ又はコンテナ外部で使用する手
段に戻すように構成されている。

【図２Ａ】図２Ａは、液体源の上方に設置された、図１
Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄのポンプの簡単化された
線図／断面図であり、（大型のＬＮＧ貯蔵タンクがグラ
ンドレベルよりも下にあり得る）大型のＬＮＧステーシ
ョンで、圧縮蒸気が供給されるところの様々な位置を示
している。

【図２Ｂ】図２Ｂは、液体源の上方に設置された、図１
Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄのポンプの簡単化された
線図／断面図であり、（大型のＬＮＧ貯蔵タンクがグラ
ンドレベルよりも下にあり得る）大型のＬＮＧステーシ
ョンで、圧縮蒸気が供給されるところの様々な位置を示
している。

【図２Ｃ】図２Ｃは、液体源の上方に設置された、図１
Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄのポンプの簡単化された
線図／断面図であり、（大型のＬＮＧ貯蔵タンクがグラ
ンドレベルよりも下にあり得る）大型のＬＮＧステーシ
ョンで、圧縮蒸気が供給されるところの様々な位置を示
している。

【図３Ａ】図３Ａは、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１
Ｄのポンプの線図／部分断面図であるが、該ポンプは、
源液体コンテナの漏洩量体積からの蒸気及びポンプの入
口領域で生じた蒸気を除去することができるように、並
びに、圧縮蒸気を源液体コンテナの外部の使用手段に供
給することができるように変形されたものである。

【図３Ｂ】図３Ｂは、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１
Ｄのポンプの線図／部分断面図であるが、該ポンプは、
源液体コンテナの漏洩量体積からの蒸気及びポンプの入
口領域で生じた蒸気を除去することができるように、並
びに、圧縮蒸気を源液体コンテナの外部の使用手段に供
給することができるように変形されたものである。

【図４Ａ】図４Ａは、燃料源としてＬＮＧを使用するト
ラック又はバス（図示せず）上に設置された、図３Ａ及
び図３Ｂに従って変形されたポンプの簡単化された線図
／断面図であり、このとき内蔵ＬＮＧタンクの上方又は
横にポンプが配置され、該ポンプからの圧縮蒸気が、ト
ラック又はバスのエンジン内への供給又は注入のため単
一圧力又は二重圧力のいずれかで、ＮＧを供給するため
蒸発され／くみ上げられた液体と一緒にＬＮＧ燃料エン
ジンに供給されている。

【図４Ｂ】図４Ｂは、燃料源としてＬＮＧを使用するト
ラック又はバス（図示せず）上に設置された、図３Ａ及
び図３Ｂに従って変形されたポンプの簡単化された線図
／断面図であり、このとき内蔵ＬＮＧタンクの上方又は
横にポンプが配置され、該ポンプからの圧縮蒸気が、ト
ラック又はバスのエンジン内への供給又は注入のため単
一圧力又は二重圧力のいずれかで、ＮＧを供給するため
蒸発され／くみ上げられた液体と一緒にＬＮＧ燃料エン
ジンに供給されている。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低温液体のためのポンプであって、
（ａ）上方にヘッド空間を備えた低温液体の供給部を
含むように、入口を有する貯蔵器を画成するケースと、
（ｂ）前記貯蔵器に配置され、且つ、低温液体の前記
供給部と連通する入口と、出口と、を有するポンプシリ
ンダーを画成する、ポンプシリンダーハウジングと、
（ｃ）前記ポンプシリンダー内に摺動可能に配置され
たポンプピストンと、（ｄ）前記ポンプピストンに接
続されたロッドと、（ｅ）前記貯蔵器の上方に配置さ
れ、且つ、前記ヘッド空間と連通するための入口と、出
口と、を有する蒸気除去チャンバーを画成する、蒸気除
去ハウジングと、（ｆ）前記蒸気除去チャンバー内に
摺動可能に配置された前記ロッドに接続された蒸気除去
ピストンと、（ｇ）前記蒸気除去ハウジングの入口に
設けられた吸引バルブと、（ｈ）前記蒸気除去ハウジ
ングの出口に設けられた吐出バルブと、（ｉ）低温液
体のレベルを決定するため前記貯蔵器に関して配置され
たレベル制御部と、（ｊ）前記蒸気除去ピストン、前
記吸引バルブ及び前記前記吐出バルブのうちいずれかの
圧縮作用を不能にし、これにより蒸気が前記貯蔵器から
除去されないようにするため、前記レベル制御部に応答
する手段と、を含む、ポンプ。
【請求項２】前記蒸気除去ピストンは、前記蒸気除去
チャンバーを上側チャンバーと、下側チャンバーとに分
割し、これらのチャンバーの各々が吸引バルブ及び吐出
バルブを有する、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】前記レベル制御部は、前記貯蔵器内の低
温液体中で浮かび上がるように配置されたフロート式制
御部であり、該フロート式制御部は、該制御部に取り付
けられた磁石を有し、該磁石は、該磁石が前記吸引バル
ブの近傍に配置されたとき該吸引バルブを不能にする、
請求項１に記載のポンプ。
【請求項４】前記ポンプの入口は、入口導管を備えて
いる、請求項１に記載のポンプ。
【請求項５】前記貯蔵器内に配置され且つ前記入口導
管と連通する蒸気液体分離手段を更に含む、請求項４に
記載のポンプ。
【請求項６】前記ロッドに接続された駆動機構を更に
含み、該駆動機構は、前記ポンプピストンと前記蒸気除
去ピストンとが往復されるように、前記ロッドを往復作
動する、請求項１に記載のポンプ。
【請求項７】前記ケースは、前記蒸気除去吸引バルブ
と連通した、前記貯蔵器の上方にある吸引空洞部を更に
画成する、請求項１に記載のポンプ。
【請求項８】前記ケースは、前記吐出バルブと前記吐
出ラインと連通する吐出空洞を更に画成する、請求項１
に記載のポンプ。
【請求項９】前記ポンプシリンダーハウジングの出口
は、前記ヘッド空間及び前記ポンプシリンダーと連通す
る、蒸気出口ポートである、請求項１に記載のポンプ。
【請求項１０】前記ポンプシリンダーハウジングの入
口は、前記ヘッド空間及び前記ポンプシリンダーと連通
する、蒸気入口ポートである、請求項１に記載のポン
プ。
【請求項１１】前記ポンプピストンと前記ポンプシリ
ンダーハウジングとにより、ポンプチャンバーが前記ポ
ンプシリンダー内に画成され、前記ポンプシリンダーハ
ウジング内で前記ポンプチャンバー及び使用手段へのラ
インと連通している逆止バルブを更に含む、請求項１０
に記載のポンプ。
【請求項１２】前記ポンプピストンは、前記ロッドが
内部に収容された中空部分を有し、該ロッドにはスロッ
トが形成され、前記ポンプピストンに接続されたピンを
更に含み、該ピンは該ロッドの前記スロット内に収容さ
れており、該スロットは、該ロッドが前記ポンプピスト
ンから独立して限定された範囲に移動することができ、
蒸気がポンプチャンバーから出、該ポンプピストンの吸
引ストロークの開始時にロッド及びポンプピストンが分
離されるときにロッド及びポンプピストンの間から蒸気
が出ていき、次に液体が前記ポンプチャンバーに入るよ
うに、該スロットのサイズが定められている、請求項１
１に記載のポンプ。
【請求項１３】低温用ポンプを備え、上方にヘッド空
間がある状態で低温液体を含んでいる貯蔵器から蒸気を
除去する装置であって、（ａ）前記貯蔵器の上方に位
置決めされた蒸気除去ハウジングと、（ｂ）上側及び
下側チャンバーが内部で画成されるように、前記蒸気除
去ハウジング内に摺動可能に配置された蒸気除去ピスト
ンと、（ｃ）前記ピストンに接続されたロッドと、
（ｄ）前記蒸気除去ピストンが往復態様で前記ロッド
により移動されるように、該ロッドに接続された駆動機
構と、（ｅ）前記上側チャンバー及び下側チャンバー
と各々連通し、前記貯蔵器のヘッド空間と連通するよう
になっている、上側及び下側吸引バルブと、（ｆ）前
記上側チャンバー及び下側チャンバーと各々連通すると
共に、前記蒸気除去ピストンが前記ロッドにより往復さ
れるとき前記ヘッド空間からの蒸気が吐出ラインを通っ
て流れるように該吐出ラインとも連通する、上側及び下
側吐出バルブと、（ｇ）前記貯蔵器内の低温液体のレ
ベルを検出するレベル制御手段、及び、該低温液体のレ
ベルが前記吸引バルブに達する前に該吸引バルブを不能
にするためのバルブ不能化手段と、を含む、装置。
【請求項１４】前記レベル制御部は、任意の低温液体
で浮かび上がるように前記貯蔵器内に配置されたフロー
ト式制御部であり、該フロート式制御部は、磁石が取り
付けられており、該磁石は、該磁石が前記吸引バルブの
近傍に位置したとき該吸引バルブを不能にさせる、請求
項１３に記載の装置。
【請求項１５】前記貯蔵器の入口は、入口導管を備え
ている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】前記貯蔵器内に配置され且つ前記入口
導管と連通している、蒸気液体分離手段を更に含む、請
求項１５に記載の装置。
【請求項１７】前記上側及び下側吸引バルブと連通し
且つ前記貯蔵器のヘッド空間と連通するように構成され
た吸引空洞部を画成するケースを更に含む、請求項１３
に記載の装置。
【請求項１８】前記ケースは、前記上側及び下側吐出
バルブと前記吐出ラインと連通する吐出空洞部を更に画
成する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】貯蔵器の入口導管を通して低温液体を
吸い上げるための方法であって、該入口導管は上側端部
及び下側端部を有し、（ａ）低温液体が前記入口導管
に入るように、低温液体を前記入口導管の下側端部を通
して差し向け、（ｂ）蒸気が入口導管内の低温液体か
ら形成されるように該導管の上側端部で圧力を減少し、
該入口導管の上側端部に最も近い低温液体の一部分が、
蒸発冷却により冷却され、低温液体の冷却された部分と
該冷却部分の下方にある低温液体のより暖かい部分との
間で圧力差が形成され、入口導管を通る低温液体のため
の吸い上げ作用が形成されるように、該導管の上側端部
から蒸気を除去する、各工程を含む、方法。
【請求項２０】前記入口導管から除去された蒸気と前
記ポンプから除去された蒸気とを合流させ、該入口導管
から除去された蒸気と該ポンプから除去された蒸気とを
使用装置に差し向ける工程を更に含む、請求項１９に記
載の方法。
【請求項２１】前記入口導管から除去された蒸気を、
該入口導管に低温液体を提供している低温液体源へと差
し向ける工程を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】エンジンへの供給用の貯蔵タンクから
液体冷却燃料のガス相及び液相の流体を別々に引き出す
方法であって、（ａ）蒸気除去圧縮装置を用意し、
（ｂ）入口導管と、入口を備えた低い有効吸込ヘッド
の往復ピストンポンプと、を有する、液体ポンプ装置を
用意し、（ｃ）前記液体ポンプ装置を用いて前記貯蔵
タンクから液相の流体を引き出し、（ｄ）前記タンク
の液相の流体が、前記入口導管を通って前記ポンプの少
なくとも入口へと流れるように、前記蒸気除去圧縮装置
を用いて、前記貯蔵タンクからガス相の流体を引き出
す、各工程を含む、方法。
【請求項２３】前記貯蔵タンク内の圧力が減少され、
これにより該貯蔵タンクの貯蔵寿命が延長されるよう
に、前記蒸気除去圧縮装置を用いて、該貯蔵タンクのヘ
ッド空間からガス相の流体を除去する工程を更に含む、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】前記液体冷却燃料のガス相及び液相の
流体の両方をそれがエンジンに供給される前に暖め、こ
れにより、それが予想された密度で該エンジンに供給さ
れる工程を更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】前記エンジンへの燃料として引き続く
供給のため望まれる最小の圧力よりも高い圧力で、ガス
として前記暖められた冷却流体を蓄え、これにより燃料
が迅速に利用可能となる工程を更に含む、請求項２４に
記載の方法。
【請求項２６】前記液相よりも低い圧力で前記エンジ
ンにガス相の流体を供給し、これにより液体冷却燃料の
両方の相を燃料として燃焼することができるようにする
工程を更に含む、請求項２５に記載の方法。