JP2012163129A

JP2012163129A - 低温液化ガス移送装置

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Publication number: JP2012163129A
Application number: JP2011022480A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nadehara; 浩嗣撫原
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2031-02-04
Also published as: JP5639916B2

Abstract

【課題】フレキシブルチューブの最小曲げ半径を確保できるとともに、低温液化ガスを小分けする際の操作性も良好な低温液化ガス移送装置を提供する。
【解決手段】液化ガス貯槽１１に貯留した低温液化ガスを、真空断熱構造を有するとともに屈曲自在な可撓性を有するフレキシブルチューブ１６を備えた移送管１２を介して小型容器１３に移送する低温液化ガス移送装置において、フレキシブルチューブを、フレキシブルチューブの最小曲げ半径以上の半径を有し、かつ、フレキシブルチューブを軸線方向に移動可能に支持する円弧状のガイド部材２１で支持し、ガイド部材を上方が凸になる状態で装置上方から吊持手段（バランサ２２）で上下動可能に吊持するとともに、上部滑車２３と下部滑車２４とに掛け回され、張力調節手段２７で張力を調節されたガイドロープ２５をガイド部材に連結する。
【選択図】図１

Description

本発明は、低温液化ガス移送装置に関し、詳しくは、液化ガス貯槽に貯留した低温液化ガスを真空断熱構造を有するとともに屈曲自在な可撓性を有するフレキシブルチューブを備えた移送管を用いて小型断熱容器に移送する低温液化ガス移送装置に関する。

研究機関などで低温液化ガスを使用する際には、低温液化ガス貯槽から小型断熱容器に低温液化ガスを小分けして使用している。低温液化ガスを小分けする際には、真空断熱構造を有する移送管、いわゆるトラスファーチューブが広く用いられている。トラスファーチューブとしては、屈曲自在な可撓性を有するものと、可撓性を持たないものとがあるが、一般的には、低温液化ガス貯槽と小型断熱容器との相対位置に制限が少ない可撓性を有するトラスファーチューブ、すなわち、フレキシブルチューブ（通称、フレキ）を採用することが多い。

低温液化ガスの小分けにフレキシブルチューブを使用する場合、スプリングバランサーなどを使用してフレキシブルチューブを吊ることにより、フレキシブルチューブの姿勢を維持するようにしている。また、フレキシブルチューブを上方から吊る場合、１点で吊るとフレキシブルチューブの最小曲げ半径を確保することができず、フレキシブルチューブが破損することがあることから、フレキシブルチューブを２点以上で吊る必要がある（例えば、非特許文献１参照。）。

宗本久弥、"使いやすいトランスファーチューブ"、[online]、国立大学法人琉球大学極低温センター、［平成２３年１月２５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ltc.u-ryukyu.ac.jp/tech/TransferTube.pdf#search=＞

しかし、フレキシブルチューブを２点以上で吊る場合には、吊る位置や吊り上げ力のバランスなどを適正に設定しないと、小型断熱容器の高さによっては、フレキシブルチューブの曲げ半径が小さくなりすぎたり、操作性が悪くなったりするという問題があった。

また、スプリングバランサーで吊り上げる場合、荷重が不変の場合には、軽い力で上下動させて任意の位置で止めておくことができるが、吊り上げる荷重が変動する場合には、ロック機構の付いているスプリングバランサーを使用することである程度任意の位置で止めることはできるが、その位置を微調整することはできなかった。

そこで本発明は、フレキシブルチューブの最小曲げ半径を確保できるとともに、低温液化ガスを小分けする際の操作性も良好な低温液化ガス移送装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の低温液化ガス移送装置は、液化ガス貯槽に貯留した低温液化ガスを、真空断熱構造を有するとともに屈曲自在な可撓性を有するフレキシブルチューブを備えた移送管を介して移送する低温液化ガス移送装置において、前記フレキシブルチューブを、該フレキシブルチューブの最小曲げ半径以上の半径を有し、かつ、フレキシブルチューブを軸線方向に移動可能に支持する円弧状のガイド部材と、該ガイド部材を上方が凸になる状態で装置上方から上下動可能に吊持する吊持手段とを備えていることを特徴としている。

さらに、本発明の低温液化ガス移送装置は、装置上方に設けた上部滑車と装置下方に設けた下部滑車との間に無端状に掛け回されたガイドロープと、該ガイドロープと前記ガイド部材とを連結する連結部材と、前記ガイドロープの張力をあらかじめ設定された張力に調節する張力調節手段とを備えていること、前記ガイドロープの移動範囲を規制する移動範囲規制手段やあらかじめ設定された位置で固定する位置固定手段を備えていることを特徴としている。

また、前記移送管の反液化ガス貯槽の先端に、低温液化ガス移送先の小型容器内に挿入されるノズルの基端側に基部が固定され、先端側で前記ノズルの外周を伸縮可能に覆う蛇腹部材を備えていることを特徴とし、さらに、前記液化ガス貯槽内で気化したガスを、前記ノズルと前記蛇腹部材との間に供給する気化ガス供給管を備えていること、前記吊持手段が定荷重バネを備えていることを特徴としている。

本発明の低温液化ガス移送装置によれば、円弧状のガイド部材によってフレキシブルチューブの最小曲げ半径を確保できるので、フレキシブルチューブの破損を防止でき、長期にわたって移送管を使用することができる。また、ガイド部材を定荷重バネで吊持することにより、移送管の上下動を容易に行うことができる。さらに、上下の滑車に巻回したガイドロープにガイド部材を連結し、ガイドロープの張力を適切に設定することにより、ノズルに触れることなく、ガイドロープの操作でガイド部材を介して移送管先端のノズルを上下動させることができる。また、ガイドロープの移動範囲を規制することによって移送管が装置構成部材や周辺機器に衝突することを防止でき、ガイドロープを適当な位置で固定することによって待機時や液化ガス移送時の移送管を安定した状態に保持することができる。また、先端のノズルを覆う蛇腹部材を設けることにより、低温液化ガスで低温となったノズルに手を触れることなくノズルを小型容器内に挿入することができ、ノズルと蛇腹部材との間に液化ガス貯槽内で気化したガスを供給することにより、ノズル外面が空気に接触して結露や霜が発生したりすることを防止できる。

本発明の低温液化ガス移送装置の一形態例を示す説明図である。低温液化ガス移送時の状態を示す説明図である。ノズルの説明図である。

本形態例に示す低温液化ガス移送装置は、比較的大容量の液化ガス貯槽１１に貯留した低温液化ガス、例えば液体ヘリウムや液体窒素などを移送管１２を用いて比較的小容量の小型容器１３に移送するものであって、移送管１２は、液化ガス貯槽１１に固定される断熱性の固定配管１４と、下部先端側が小型容器１３の内部に挿入される直管状のノズル１５と、固定配管１４とノズル１５とを接続用直管１４ａ，１５ａを介してそれぞれ接続する断熱性のフレキシブルチューブ１６とで形成されている。また、前記固定配管１４には、低温液化ガス移送時に開く供給弁１７が設けられ、前記ノズル１５の外周には伸縮可能な蛇腹部材１８が設けられている。

前記フレキシブルチューブ１６は、屈曲自在な可撓性を有するもので、フレキシブルチューブ１６の中間部分が、低温液化ガス移送装置の上方でガイド部材２１によって支持されている。このガイド部材２１は、フレキシブルチューブ１６に設定されている最小曲げ半径以上の半径を有する半円形の円弧状に形成されており、円弧部を上に向けて上方が凸になる状態で、天井に設けられた吊持手段であるバランサ２２によって上下動可能に吊り下げられている。また、ガイド部材２１には、フレキシブルチューブ１６の軸線方向への移動を円滑に行えるように、複数のガイドローラ２１ａが設けられている。

バランサ２２は、前記ガイド部材２１を、上方の待機位置（図１参照）と下方の使用位置（図２参照）との間の略中間位置、すなわち、ガイド部材２１の両端からそれぞれ下方に向かう部分のフレキシブルチューブ１６の長さが、固定配管１４側とノズル１５側とで略同じとなる位置で、重力による下方に向かう力とバランスできるバネ力を備えたものが用いられている。例えば、一定の回転力を有する定荷重バネを備えたバランサ２２を用いることにより、フレキシブルチューブ１６を支持したガイド部材２１を軽い力で上下動させることができる。

また、ガイド部材２１は、天井に設けられた上部滑車２３と床に設けられた下部滑車２４とに無端状に掛け回されたガイドロープ２５に連結部材２６，２６を介して連結され、ガイドロープ２５を操作することによってガイド部材２１を上下動できるように形成されている。前記下部滑車２４は、ガイドロープ２５の張力をあらかじめ設定された張力に調節するための張力調節手段２７、例えばターンバックルを介して床上に設けられており、この張力調節手段２７でガイドロープ２５の張力を適切に設定することにより、上部滑車２３及び下部滑車２４の軸受部に適度な回転抵抗を付与できるようにしている。

このように各滑車に適度な回転抵抗を与えることにより、ガイド部材２１が上下動してフレキシブルチューブ１６が固定配管１４側あるいはノズル１５側に移動することによってバランサ２２に掛かる荷重が変動しても、ガイド部材２１を任意の位置で止めておくことができる。また、ガイドロープ２５が急激に上下動することを抑制することができ、ガイドロープ２５に連結されたガイド部材２１が急激に上下動してガイド部材２１や移送管１２が周辺部に激しく衝突して損傷することを防止できる。さらに、ガイドロープ２５には、ガイドロープ２５の移動範囲を規制する一対の移動範囲規制手段２８が設けられており、ガイド部材２１の上昇限と下降限とを規制してノズル１５の先端が床面に衝突したり、ガイド部材２１が上部滑車２３に衝突したりすることを防止している。

図３に示すように、ノズル１５側の接続用直管１５ａの先端には、該接続用直管１５ａの先端部とノズル１５の基端部外周とに密着する接続部材３１が設けられており、該接続部材３１の外周部に前記蛇腹部材１８の基部が固定されている。蛇腹部材１８の先端には、中央に前記ノズル１５を気密状態で軸線方向に移動可能に挿通する通孔３２ａを有し、直径が小型容器１３の口部１３ａの直径より大きなスライド部材３２が設けられ、接続部材３１とスライド部材３２のとの間で、蛇腹部材１８の内面とノズル１５の外面との間には、断熱空間３３が形成されている。さらに、前記接続部材３１には、液化ガス貯槽１１内で気化したガスを蛇腹部材１８の基部から前記断熱空間３３内に供給するための気化ガス供給管３４が逆止弁３４ａを介して接続され、蛇腹部材１８の先端部には、断熱空間３３内のガスを排出するための排気管３５が逆止弁３５ａを介して接続されている。

このように、ノズル１５を断熱空間３３を介して蛇腹部材１８で覆うことにより、ガイドロープ２５を操作してガイド部材２１を下げていき、スライド部材３２の先端下面を口部１３ａの上縁に当接させた状態で接続用直管１５ａを持って更に下げていくと、蛇腹部材１８が縮んでノズル１５がスライド部材３２の通孔３２ａから突出することで、ノズル１５を小型容器１３の内部に挿入することができる。ノズル１５を小型容器１３の内部から抜き取る際にも、ガイドロープ２５を操作しながら接続用直管１５ａを持ってガイド部材２１を上昇させればよく、小型容器１３からノズル１５を抜き取った状態では、ノズル１５が蛇腹部材１８で覆われているため、低温液化ガスによって冷却されたノズル１５に人体が接触して凍傷となることを防止でき、安全性を向上することができる。さらに、断熱空間３３に液化ガス貯槽１１の気化ガスを導入する気化ガス供給管３４及び排気管３５を逆止弁３４ａ，３５ａを介して接続することにより、蛇腹部材１８の伸縮による断熱空間３３内の圧力変化で、断熱空間３３内のガスが気化ガス供給管３４に逆流して液化ガス貯槽１１側に不純物となるようなガスが侵入することを防止できるとともに、排気管３５から断熱空間３３に大気が流入することを防止することができ、液化ガス貯槽１１側の汚染や、ノズル１５と大気との接触によるノズル１５への着霜、結露を防止することができる。なお、気化ガス供給管３４や排気管３５は、断熱性を必要としないため、通常の可撓性パイプを使用することができる。

このように形成した低温液化ガス移送装置では、前記フレキシブルチューブ１６の中間部は、ガイド部材２１の円弧面で最小曲げ半径以上の半径で円弧状に支持され、フレキシブルチューブ１６の両側から逆Ｕ字状に、すなわち、フレキシブルチューブ１６の固定配管１４側及びフレキシブルチューブ１６のノズル１５側は、円弧状に支持された中間部の両端から鉛直方向に向かって略同じ長さになるように、接続用直管１４ａ，１５ａを介して固定配管１４及びノズル１５にそれぞれ接続された状態となる。

そして、図１に示すように、ガイド部材２１が最も上昇した待機状態から、ガイドロープ２５を操作してガイド部材２１を下げていくと、ガイド部材２１の下降に伴い、フレキシブルチューブ１６は、図２及び図３（ａ）に示すように、中間部がガイド部材２１の円弧に沿って軸線方向に移動することにより、固定配管１４側の直線部が次第に短くなるとともに、ノズル１５側の直線部が次第に長くなり、蛇腹部材１８のスライド部材３２が小型容器１３の口部１３ａに当接した状態になる。この状態から、接続用直管１５ａを持ってノズル１５を下げていくことにより、図３（ｂ）に示すように、蛇腹部材１８を縮めてノズル１５をスライド部材３２から突出させて小型容器１３の内部に所定位置まで鉛直方向に挿入することができる。小型容器１３にノズル１５を挿入した後、供給弁１７を開くことにより、液化ガス貯槽１１から低温液化ガスを抜き出して各部の予冷から小型容器１３への低温液化ガスの移送までを行うことができる。

小型容器１３への低温液化ガスの移送を終了した後は、供給弁１７を閉じてからガイドロープ２５を操作し、ガイド部材２１を上昇させてノズル１５を小型容器１３から抜き取ればよく、この際にも、フレキシブルチューブ１６は、中間部がガイド部材２１の円弧に沿って下降時とは逆方向の軸線方向に移動し、また、蛇腹部材１８は自身の復元力あるいは先端側の自重によって伸び、図１に示す待機状態に戻る。また、待機状態や低温液化ガスの移送状態でガイドロープ２５が移動しないように、あらかじめ設定された位置でガイドロープ２５を固定する位置固定手段（図示せず）を設けておくことにより、例えば下部滑車２４にブレーキを設け、ガイドロープ２５を固定したい位置でブレーキを作動状態とすることにより、不用意にガイド部材２１が昇降することを防止でき、安全性を更に向上させることができる。

このような低温液化ガス移送装置において、フレキシブルチューブ１６の長さは、ガイド部材２１が最も上昇した状態でノズル１５側に適度な長さ、例えば５０ｃｍ程度の直線部が存在し、ガイド部材２１が最も下降した状態で固定配管１４側に適度な長さの直線部が存在する長さに設定すればよい。また、ガイド部材２１の最大半径は、低温液化ガス移送装置の規模や装置周辺の状況に応じて設定できるが、通常は、フレキシブルチューブ１６の最小曲げ半径と同じ寸法か、僅かに大きな寸法、例えば１０％程度大きな半径に設定することにより、ガイド部材２１の小型軽量化が図れるとともに、フレキシブルチューブ１６を必要以上に長くする必要がなくなり、バランサ２２にも設定荷重の小さなものを使用することができ、装置全体のコスト低減を図ることができる。

さらに、ガイド部材２１は、フレキシブルチューブ１６を挿通可能な丸パイプ状、角パイプ状に形成することにより、フレキシブルチューブ１６をガイド部材２１内に確実に保持することができるが、円弧の外周側が開口したＵ字状溝にフレキシブルチューブ１６を通すだけでもよい。前記ガイドローラ２１ａは、フレキシブルチューブ１６の状態などに応じて設ければよく、フレキシブルチューブ１６が摺接する部分を金属表面に比べて低摩擦係数の材料で被覆したり、低摩擦の表面処理を施したりすることもできる。

また、前述のようなガイドロープ２５を設けておくことにより、ガイド部材２１の上下動範囲が大きな場合でも、低温のノズル１５に触れることなくガイドロープ２５を操作してノズル１５を上下動させることができるとともに、ガイド部材２１を任意の位置で止めておくことができるので、安全性や操作性を向上させることができる。さらに、フレキシブルチューブ１６を持って上下動させる場合に比べて、フレキシブルチューブ１６に負荷が加わらないため、フレキシブルチューブ１６を保護することもできる。なお、低温液化ガス移送装置の構成によっては、上下の滑車を天井や床に固定せず、低温液化ガス移送装置の上下のフレームなどに各滑車をそれぞれ固定することができる。なお、本形態例では、気化ガス供給管３４が蛇腹部材１８の基部に、排気管３５が蛇腹部材１８の先端部にそれぞれ接続されているが、接続部材３１とスライド部材３２とに接続孔をそれぞれ穿孔加工して両管をそれぞれ接続し、断熱空間３３に気化ガスを供給、排気できるようにしてもよい。

なお、ガイド部材２１は、半円形とすることで構造の簡略化や軽量化、下部空間の拡大などを図ることができるが、円形の滑車形状に形成したり、滑車形状のものを回転可能に吊持したりしてフレキシブルチューブを支持することも可能である。

１１…液化ガス貯槽、１２…移送管、１３…小型容器、１３ａ…口部、１４…固定配管、１４ａ…接続用直管、１５…ノズル、１５ａ…接続用直管、１６…フレキシブルチューブ、１７…供給弁、１８…蛇腹部材、２１…ガイド部材、２１ａ…ガイドローラ、２２…バランサ、２３…上部滑車、２４…下部滑車、２５…ガイドロープ、２６…連結部材、２７…張力調節手段、２８…移動範囲規制手段、３１…接続部材、３２…スライド部材、３２ａ…通孔、３３…断熱空間、３４…気化ガス供給管、３４ａ…逆止弁、３５…排気管、３５ａ…逆止弁

Claims

液化ガス貯槽に貯留した低温液化ガスを、真空断熱構造を有するとともに屈曲自在な可撓性を有するフレキシブルチューブを備えた移送管を介して移送する低温液化ガス移送装置において、前記フレキシブルチューブを、該フレキシブルチューブの最小曲げ半径以上の半径を有し、かつ、フレキシブルチューブを軸線方向に移動可能に支持する円弧状のガイド部材と、該ガイド部材を上方が凸になる状態で装置上方から上下動可能に吊持する定荷重バネを備えた吊持手段と、装置上方に設けた上部滑車と装置下方に設けた下部滑車との間に無端状に掛け回されたガイドロープと、該ガイドロープと前記ガイド部材とを連結する連結部材と、前記ガイドロープの張力をあらかじめ設定された張力に調節する張力調節手段とを備えている低温液化ガス移送装置。
前記ガイドロープの移動範囲を規制する移動範囲規制手段を備えている請求項１記載の低温液化ガス移送装置。
前記ガイドロープをあらかじめ設定された位置で固定する位置固定手段を備えている請求項１又は２記載の低温液化ガス移送装置。
前記移送管の反液化ガス貯槽の先端に、低温液化ガス移送先の小型容器内に挿入されるノズルの基端側に基部が固定され、先端側で前記ノズルの外周を伸縮可能に覆う蛇腹部材を備えている請求項請求項１乃至３のいずれか１項記載の低温液化ガス移送装置。
前記液化ガス貯槽内で気化したガスを、前記ノズルと前記蛇腹部材との間に供給する気化ガス供給管を備えている請求項４記載の低温液化ガス移送装置。