JP2024041519A - 流体循環ポンプおよび流体移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多くの工程を経ることなく一工程のみで、インペラへのアクセスおよび容器の外側に配置される部品の取り外しが可能な流体循環ポンプ、およびそれを備える流体移送装置を提供する。【解決手段】筐体は、第１筐体部６と、第２筐体部７とを含む。第１筐体部６は、主軸９の外側面を直接囲む内側ケーシング部６Ａと、内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８を収納するように内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８の外周側に配置される外側ケーシング部６Ｂ，６Ｃとを有する。内側ケーシング部６Ａの上方端部は、第２筐体部７の下方端部と固定される。主軸９の中心に対する内側ケーシング部６Ａの第１外径およびインペラ８の第２外径は、外側ケーシング部６Ｂ，６Ｃの内側ケーシング部６Ａを収納する内側面６Ｃｆの内径よりも小さい。【選択図】図２

Description

本開示は、流体循環ポンプおよび流体移送装置に関する。

低温液化ガスなどの流体を送るためのポンプは、容器の内部に配置されるポンプ部と、容器の外部に配置される回転機構部とを含んでいる。このうちポンプ部はインペラと、インペラに接続された回転軸と、インペラおよび回転軸を保持する筐体とを有している。ポンプ部の当該筐体の一部はポンプケーシングと呼ばれ、流体を吸入および吐出する。以上のような構成を有する低温液化ガスポンプが、たとえば特開２０１３－０５７２５０号公報（特許文献１）および特開２０２１－００１５７５号公報（特許文献２）に開示されている。

特開２０１３－０５７２５０号公報 特開２０２１－００１５７５号公報

特開２０１３－０５７２５０号公報および特開２０２１－００１５７５号公報に開示される低温液化ガスポンプ（流体循環ポンプ）を含む低温流体移送装置（流体移送装置）において、異常が発生することがある。異常が発生した際には、たとえばインペラの確認または交換が必要となる場合がある。しかしインペラまでアクセスするためには、まずポンプ部を収容する容器を解体し、次にポンプ部に締結される配管を取り外し、最後にポンプ部を分解する必要がある。このためインペラの確認または交換の際には、非常に多くの分解工程を経る必要があり、非効率である。

上記のインペラへのアクセス以外にも、たとえば回転機構部の軸受を交換する場合には、回転機構部を容器から取り外す必要がある。この場合も特に特開２０２１－００１５７５号公報のような構造の場合には、インペラを回転軸から取り外した後に、回転機構部を容器から引き抜く必要がある。このためやはり多くの分解工程を有し、非効率である。

本開示は上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、多くの工程を経ることなく一工程のみで、インペラへのアクセスおよび容器の外側に配置される部品の取り外しが可能な流体循環ポンプ、およびそれを備える流体移送装置を提供することである。

本開示に従った流体循環ポンプは、インペラと、回転軸と、筐体と、軸受とを備える。回転軸はインペラに接続される。筐体は回転軸およびインペラを内部に保持する。軸受は回転軸を筐体に対して回転可能に支持する。筐体は、インペラおよび回転軸を収納する第１筐体部と、軸受を収納する第２筐体部とを含む。第１筐体部は、回転軸の外側面を直接囲む内側ケーシング部と、内側ケーシング部およびインペラを収納するように内側ケーシング部およびインペラの外周側に配置される外側ケーシング部とを有する。内側ケーシング部の上方端部は、第２筐体部の下方端部と固定される。回転軸の中心に対する、内側ケーシング部の第１外径およびインペラの第２外径は、外側ケーシング部の内側ケーシング部を収納する内側面の内径よりも小さい。

本開示に従った流体移送装置は、容器と、上記の流体循環ポンプと、断熱配管とを備える。容器は低温流体を収容する。上記の流体循環ポンプはインペラが容器の内部に配置されるように、容器に設置される。断熱配管は容器と接続されており、上記の流体循環ポンプにより運動エネルギーが付与された低温流体を流通させるためのものである。

本開示によれば、多くの工程を経ることなく一工程のみで、インペラへのアクセスおよび容器の外側に配置される部品の取り外しが可能な流体循環ポンプ、およびそれを備える流体移送装置を提供できる。

本実施の形態に係る流体移送装置の例として、低温流体移送装置の構成を示す模式図である。 実施の形態１に係る流体移送装置に用いられる低温液化ガス用ポンプの全体の構成を示す第１例の概略断面図である。 実施の形態１に係る流体移送装置に用いられる低温液化ガス用ポンプの全体の構成を示す第２例の概略断面図である。 実施の形態１に係る流体移送装置の概略断面図である。 比較例における流体移送装置の概略断面図である。 比較例におけるインペラへのアクセスのための分解工程のうちの第１工程を示す概略断面図である。 比較例におけるインペラへのアクセスのための分解工程のうちの第２工程を示す概略断面図である。 比較例におけるインペラへのアクセスのための分解工程のうちの第３工程を示す概略断面図である。 比較例における図８の工程に続く、回転機構部を取り外す工程を示す概略断面図である。 実施の形態１におけるインペラへのアクセスおよび第２筐体部の取り外しのための分解工程を示す概略断面図である。 実施の形態２に係る流体移送装置に用いられる低温液化ガス用ポンプの全体の構成を示す概略断面図である。 実施の形態３に係る低温液化ガス用ポンプに含まれる第２外側ケーシング部の概略断面図である。 実施の形態３に係る低温液化ガス用ポンプに含まれる内側ケーシング部の概略断面図である。 実施の形態３における低温液化ガス用ポンプにおいて図１２および図１３の部材が組みつけられた態様を示す概略断面図である。

以下、図面に基づいて本実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
最初に、本実施の形態の流体循環ポンプの特徴について簡単に説明する。図２を参照して、本実施の形態に係る低温液化ガス用ポンプ１００は、インペラ８と、主軸９と、モータ１０と、第１筐体部６と、第２筐体部７と、ラジアル磁気軸受１１と、スラスト磁気軸受１２とを備える。第１筐体部６は、内側ケーシング部６Ａと、外側ケーシング部６Ｂ，６Ｃとを有する。内側ケーシング部６Ａの上方端部は、第２筐体部７の下方端部と固定される。主軸９の中心に対する、内側ケーシング部６Ａの第１外径およびインペラ８の第２外径は、外側ケーシング部（第２外側ケーシング部６Ｃ）の内側ケーシング部６Ａを収納する内側面の内径よりも小さい。以下、これについて詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る流体移送装置の例として、低温流体移送装置の構成を示す模式図である。まず図１を用いて、本実施の形態に係る低温流体移送装置の構成について説明する。

図１を参照して、低温流体移送装置１は、低温液化ガス用ポンプ１００と、容器２と、流入部３と、流出部４とを主に備える。低温液化ガス用ポンプ１００は流体循環ポンプの一種であり、容器２の外部に配置されている部分と、容器２の内部に配置されている部分とを含む。低温液化ガス用ポンプ１００は、容器２の圧力壁５に取り付けられている。低温液化ガス用ポンプ１００の詳細は後述する。

容器２は、低温液化ガスなどの低温流体を内部に貯留するためのものである。低温流体は、例えば液体窒素（ＬＮ₂）である。容器２は、耐圧容器として構成されており、内部に低温流体を貯留する本体部と、圧力壁５とを含む。本体部はたとえば上部に開口部が形成されている。圧力壁５は本体部の開口部を塞ぐように、本体部に接続されている。圧力壁５は、容器２において低温流体を貯留する内部空間に面している。圧力壁５は、図１に示すように例えば容器２の上方に配置されている。

後述の図２に示すように、圧力壁５には、貫通孔５ａが形成されている。圧力壁５の当該貫通孔５ａには、低温液化ガス用ポンプ１００において内周面５ｃの外部に配置されている部分が挿通されている。貫通孔５ａの中心軸は、例えば後述する低温液化ガス用ポンプ１００の主軸９の中心軸と同軸状に配置されている。圧力壁５を構成する材料は、法令等によって高圧ガスの収容容器の構成材料としての使用が認められている材料であり、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む。

図１の流入部３は、容器２の上記内部空間と接続されている管路を含む。低温流体は、流入部３の当該管路を通って容器２内に流入する。流出部４は、容器２の上記内部空間と接続されている管路を含む。低温流体は、流出部４の当該管路を通って容器２内から流出する。

流入部３および流出部４は、低温流体が流通する後述の断熱配管の一部として構成されている。管路としての当該断熱配管は、図示しないリザーバタンクおよび図示しない冷凍機を含む。流入部３は、例えばリザーバタンクに接続されている。流出部４は、例えば冷凍機と接続されている。

また異なる観点から言えば、上述した流体移送装置は、低温流体を収容する容器２と、上記低温液化ガス用ポンプ１００と、流入部３および流出部４を含む断熱配管とを備える。低温液化ガス用ポンプ１００は、後述の図２に示すようにインペラ８が容器２の内部に配置されるように、容器２に設置される。断熱配管は流入部３が容器２と接続され、流出部４が後述の図２に示すポンプ部の流出口６Ｂｂに接続されている。断熱配管は、低温液化ガス用ポンプ１００により運動エネルギーが付与された低温流体ＬＧを流通させる。

図２は、実施の形態１に係る流体移送装置に用いられる低温液化ガス用ポンプの全体の構成を示す第１例の概略断面図である。図２を参照して、低温流体移送装置１に用いられるポンプの第１例としての低温液化ガス用ポンプ１００は、図１に示した低温流体移送装置１に適用されたものであって、容器２の圧力壁５に配置された貫通孔５ａを塞ぐように配置される。低温液化ガス用ポンプ１００は、外郭部材である筐体として、容器２の内部に配置される第１筐体部６と、容器２の外部に配置される第２筐体部７とを備えている。ここで、容器２の内部とは、容器２の圧力壁５の内周面５ｃに対して内側に位置する部分を意味する。また、容器２の外部とは、容器２の圧力壁５の内周面５ｃに対して外側に位置する部分を意味する。第１筐体部６および第２筐体部７は、容器２の圧力壁５と別体として構成されている。

第１筐体部６は、インペラ８、および主軸９の一部（後述の第１部９ａ）を内部に収容している。第１筐体部６は、内側ケーシング部６Ａと、外側ケーシング部としての第１外側ケーシング部６Ｂおよび第２外側ケーシング部６Ｃとを有している。内側ケーシング部６Ａは、主軸９（第１部９ａ）の外側面を直接囲む部分である。つまり主軸９(第１部９ａ）と内側ケーシング部６Ａとの間には何も挟まれない。外側ケーシング部は、内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８を収納するように、内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８の外周側に配置される部分である。なお外側ケーシング部は、少なくとも主軸９の延びる方向についてインペラ８と同じ位置およびそれより圧力壁５側（図の上側）の領域においては（インペラ８より図の下側の領域を除き）、内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８の外周側の領域のみにその全体が配置される。内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８の全体が、外側ケーシング部と間隔（隙間）を有している。つまり内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８は、外側ケーシング部とは接触されておらず、固定もされていない。

第１外側ケーシング部６Ｂは第２外側ケーシング部６Ｃよりも容器２の内側に配置されている。第２外側ケーシング部６Ｃの下方端部（フランジ部６Ｃｅ）は、その真下に配置される第１外側ケーシング部６Ｂ（ポンプケーシング６Ｂｅ）の上方を向く面と接続、固定されている。第２外側ケーシング部６Ｃの上方端部は、貫通孔５ａに隣接する圧力壁５の内周面５ｃの部分に、接続、固定されている。

第１外側ケーシング部６Ｂはインペラ８を外側から取り囲むように収納する。第２外側ケーシング部６Ｃは内側ケーシング部６Ａを外側から取り囲むように収納する。第１外側ケーシング部６Ｂは、内側ケーシング部６Ａと第２外側ケーシング部６Ｃとの双方の真下に配置される。第１外側ケーシング部６Ｂには、開口部として流入口６Ｂａおよび流出口６Ｂｂが形成されている。流入口６Ｂａは、第１筐体部６の下方端部に配置され、下方に開口している。流出口６Ｂｂは、インペラ８の中心軸の延在方向（主軸９の中心軸の延在方向）から見たインペラ８の外周面の接線方向に開口している。

内側ケーシング部６Ａは、フランジ部６Ａｃと、筐体部分６Ａｄと、フランジ部６Ａｅとを有する。フランジ部６Ａｃは筐体部分６Ａｄの上方端部に接続されている。フランジ部６Ａｅは筐体部分６Ａｄの下方端部に接続されている。筐体部分６Ａｄは筒状の形状を有する。第１外側ケーシング部６Ｂは、流入口６Ｂａ、流出口６Ｂｂの他に、ポンプケーシング６Ｂｅを有する。第２外側ケーシング部６Ｃは、フランジ部６Ｃｃと、筐体部分６Ｃｄと、フランジ部６Ｃｅとを有する。フランジ部６Ｃｃは筐体部分６Ｃｄの上方端部に接続されている。フランジ部６Ｃｅは筐体部分６Ｃｄの下方端部に接続されている。筐体部分６Ｃｄは筒状の形状を有する。ポンプケーシング６Ｂｅはフランジ部６Ｃｅに接続されるとともに、インペラ８を囲むように配置されている。ポンプケーシング６Ｂｅに上記の流入口６Ｂａおよび流出口６Ｂｂが形成されている。

内側ケーシング部６Ａの上方端部は、第２筐体部７の下方端部と接続され、固定されている。具体的には、内側ケーシング部６Ａのフランジ部６Ａｃの上方端部の上面が、第２筐体部７の次に述べる筐体部７ａの下方端部に接続され、固定されている。第２筐体部７の下方端部は、容器２の圧力壁５に配置された貫通孔５ａ下に配置される。第２筐体部７の下方端部は、貫通孔５ａの大部分を塞ぐように構成されている。

第１筐体部６の上方端部に接続、固定される第２筐体部７は、筐体部７ａと筐体部７ｂとを有する。筐体部７ａは筒状の形状を有する。筐体部７ｂは、筐体部７ａの上方端部を塞ぐように形成された蓋状の形状を有する。

なお、圧力壁５の外周面５ｂと第２筐体部７との間には一般公知のＯリングなどのシール部材が配置され、両者間がねじ止めされていてもよい。

第２筐体部７は、主軸９の一部（後述の第２部９ｂ）、モータ１０、ラジアル磁気軸受１１、およびスラスト磁気軸受１２を内部に収容している。第２筐体部７の外周面は、例えば大気に曝されている。

第１筐体部６および第２筐体部７を構成する材料は、法令等によって高圧ガスの収容容器の構成材料としての使用が認められている材料であり、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む。

インペラ８は、主軸９が回転することにより回転し、容器２内の低温流体ＬＧに運動エネルギーを付与する。すなわち本開示においてインペラ８の回転により移送される低温流体ＬＧは低温液化ガス（液体窒素など）であることが好ましいが、それ以外の種類の流体であってもよい。インペラ８は、例えば遠心羽根車として構成されている。インペラ８は、回転軸としての主軸９の一端に接続されている。

主軸９は、第１部９ａおよび第２部９ｂを含む。上記延在方向において、第１部９ａの一端はインペラ８に接続されており、第１部９ａの他端は第２部９ｂの一端に接続されている。第１部９ａの中心軸は、第２部９ｂの中心軸と同軸状に配置されている。主軸９の中心軸は、第１部９ａおよび第２部９ｂの中心軸であって、インペラ８の中心軸と同軸状に配置されている。主軸９は、モータ１０により回転駆動される。主軸９の第２部９ｂは、ラジアル磁気軸受１１およびスラスト磁気軸受１２により非接触で支持されている。主軸９は、その中心軸がモータ１０の回転軸と同軸となるように支持されている。主軸９の中心軸の上記延在方向は、例えば鉛直方向に沿っている。

ラジアル磁気軸受１１は、例えば上記延在方向においてモータ１０の両側に２つ配置されている。スラスト磁気軸受１２は、主軸９の第２部９ｂの他端よりも上方に配置されている。このため図２においては、下側から上側へ、ラジアル磁気軸受１１、モータ１０、ラジアル磁気軸受１１、スラスト磁気軸受１２の順に配置されている。

低温液化ガス用ポンプ１００は、長時間連続運転が要求され、故障時およびメンテナンス時にポンプを停止できない用途に用いられる場合がある。このため低温液化ガス用ポンプ１００では、軸受としてメンテナンスが不要な磁気軸受が用いられることが好ましい。

さらに第２部９ｂは、回転部９ｂａと、回転部９ｂｂと、回転部９ｂｃと、回転部９ｂｄとを有している。回転部９ｂｂは回転部９ｂａの上方端部に接続される。回転部９ｂｃは回転部９ｂｂの上方端部に接続される。回転部９ｂｄは回転部９ｂｃの上方端部に接続される。回転部９ｂａ，９ｂｂ，９ｂｃの延在方向に交差する（図２の左右方向の）幅はほぼ等しくてもよい。回転部９ｂｄの上記幅は、回転部９ｂａ，９ｂｂ，９ｂｃの上記幅より大きくても小さくてもよい。回転部９ｂａの下方端部と第１部９ａの上方端部に接続されるように、両者間には回転部９ｃが配置されてもよい。回転部９ｃも主軸９の一部であり、第２部９ｂの一部である。ただし回転部９ｃの上記幅は、回転部９ｂａ，９ｂｂ，９ｂｃの幅よりも小さくてもよい。回転部９ｃは貫通孔５ａ内に配置され、たとえば筐体部７ａの下部に囲まれる態様とされてもよい。回転部９ｂａ、９ｂｂ，９ｂｃは筐体部７ａ内に収納され、回転部９ｂｄは筐体部７ｂに囲まれる（筐体部７ｂ内に収納される）ように配置されてもよい。回転部９ｂｂを囲むようにモータ１０が配置される。回転部９ｂａおよび回転部９ｂｃのそれぞれを囲むように、２つのラジアル磁気軸受１１が配置される。回転部９ｂｄの径方向に延びる部分を挟むように、スラスト磁気軸受１２が配置される。

低温液化ガス用ポンプ１００においては、主軸９の中心に対する、内側ケーシング部６Ａの第１外径およびインペラ８の第２外径は、外側ケーシング部の内側ケーシング部６Ａを収納する内側面の内径よりも小さい。つまり内側ケーシング部６Ａのフランジ部６Ａｃ，６Ａｅの外周面６Ａｆの径である第１外径、およびインペラ８の第２外径が、外側ケーシング部のうち特に第２外側ケーシング部６Ｃが内側ケーシング部６Ａを収納する内側面６Ｃｆの内径よりも小さい。なお外側ケーシング部のうち特に第１外側ケーシング部６Ｂがインペラ８を収納する領域の内側面は、上記内側面６Ｃｆの内径と等しいかそれよりも大きい。当該内側面はそのまま流出口６Ｂｂに通じる分だけ、空洞部の平面視におけるサイズが内側面６Ｃｆよりも大きくなるためである。このため第１外径、第２外径は、第１外側ケーシング部６Ｂの内側面の内径よりも小さい。

図３は、実施の形態１に係る流体移送装置に用いられる低温液化ガス用ポンプの全体の構成を示す第２例の概略断面図である。図３を参照して、低温流体移送装置１に用いられるポンプの第２例としての低温液化ガス用ポンプ２００は流体循環ポンプの一種である。図３の低温液化ガス用ポンプ２００は大筋で図２の低温液化ガス用ポンプ１００と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図３の低温液化ガス用ポンプ２００は、第２筐体部７が、ラジアル磁気軸受１１およびスラスト磁気軸受１２の代わりに、転がり軸受１５を内部に収容している。また図３では、第２筐体部７のうち最上部の筐体部７ｂの形状が図２とはやや異なり、平板形状に近い形状を有している。さらに図３では、第２筐体部７が、筐体部７ａと筐体部７ｂと、接続部７ｃとを有する。接続部７ｃは、筐体部７ａの下方端部を覆うように配置される。接続部７ｃの下方部分は、貫通孔５ｃの少なくとも一部を塞ぐように構成されている。内側ケーシング部６Ａの上方端部は、接続部７ｃの下方端部と接続され、固定されている。

転がり軸受１５は、たとえば主軸９の中心軸の上記延在方向においてモータ１０の両側に２つ配置されている。なお低温液化ガス用ポンプ２００の回転部９ｂａは、低温液化ガス用ポンプ１００の回転部９ｂａと回転部９ｃとが一体として接続された態様に近い形状を有している。低温液化ガス用ポンプ２００の回転部９ｂａは、回転部９ｂｂと同じ幅の領域と、回転部９ｂｂよりも幅が小さい（回転部９ｃに相当する）領域とが、一体として形成されてもよい。回転部９ｂｃについても同様である。

次に、本実施の形態の背景について説明しつつ、本実施の形態の作用効果について説明する。

図４は、実施の形態１に係る流体移送装置の概略断面図である。つまり図４には、図１に示す流体移送装置の内部の態様が示される。図４を参照して、当該流体移送装置は、インラインタイプの低温流体移送装置１である。低温流体移送装置１は、リザーバタンクとは別体として構成される。低温流体移送装置１は、たとえば本実施の形態の低温液化ガス用ポンプ１００，２００を備える。本実施の形態に係るたとえば図２の低温液化ガス用ポンプ１００の中で比較的下方であり、容器２の内部に配置される領域であり、第１筐体部６およびインペラ８が配置された領域をポンプ部６０と定義する。ポンプ部６０は、第１筐体部６の流入口６Ｂａ側において、断熱配管３４で流入部３に接続される。より具体的には、流入口６Ｂａ側と断熱配管３４の配管フランジ部３０とが接続される。またポンプ部６０は、第１筐体部６の流出口６Ｂｂ側において、断熱配管３４で流出部４に接続される。より具体的には、流出口６Ｂｂ側と断熱配管３４の配管フランジ部４０とが接続される。容器２内を真空状態とすれば、ポンプ部６０の周囲は真空断熱構造となる。

図５は、比較例における流体移送装置の概略断面図である。つまり図５は図４と対比すべきものである。図５を参照して、本実施の形態とは異なる比較例においては、低温流体移送装置に低温液化ガス用ポンプ９００が備えられる。低温液化ガス用ポンプ９００は、第１筐体部６の構造において、本実施の形態と相違点を有する。具体的には、低温液化ガス用ポンプ９００の第１筐体部６は、第１ケーシング部６ａと、第２ケーシング部６ｂとを含んでいる。第１ケーシング部６ａは、フランジ部６ａｃと、筐体部分６ａｄと、フランジ部６ａｅとを有する。それら各部分の形状および位置関係については概ね内側ケーシング部６Ａと同様である。第２ケーシング部６ｂには、開口部としての流入口６ｂａおよび流出口６ｂｂが配置されている。第１ケーシング部６ａのフランジ部６ａｅと第２ケーシング部６ｂとが固定されている。

図６は、比較例におけるインペラへのアクセスのための分解工程のうちの第１工程を示す概略断面図である。図６を参照して、比較例にてインペラ８および第２筐体部７を取り外すためには、まず容器２内を開放する必要がある。具体的には、たとえば圧力壁５の内周面５ｃが容器２の固定部２ａから分離するように持ち上げられる。

図７は、比較例におけるインペラへのアクセスのための分解工程のうちの第２工程を示す概略断面図である。図７を参照して、次にポンプ部６０に締結されている流入口６ｂａ側と配管フランジ部３０とが互いに切り離される。また流出口６ｂｂ側と配管フランジ部４０とが互いに切り離される。

図８は、比較例におけるインペラへのアクセスのための分解工程のうちの第３工程を示す概略断面図である。図８を参照して、互いに固定された第１ケーシング部６ａのフランジ部６ａｅと第２ケーシング部６ｂとが分解される。以上の各工程を経ることにより初めてインペラ８の確認および取り外しが可能となる。

図９は、比較例における図８の工程に続く、回転機構部を取り外す工程を示す概略断面図である。図９を参照して、さらにたとえば軸受の交換等の目的で第２筐体部７を取り外す場合には、図５～図８の工程を経た後、図９の（Ａ）のように第２筐体部７の下面から、ここに固定されている内側ケーシング部６Ａが取り外される。これにより、図９の（Ｂ）のように圧力壁５の外周面５ｂに固定された第２筐体部７を圧力壁５から取り外すことができる。再組立の際には、図５～図９の逆の手順で組み付けがなされる。ただしたとえば図４のようなインラインタイプの構成例であり、容器２の内部を真空断熱構造とする場合には、再び容器２内を真空状態とする工程も生じる。

以上のように比較例によれば、インペラ８へのアクセスおよび第２筐体部７の取り外しのための工数が非常に多いため、作業が非効率である。

そこで本開示に従った流体循環ポンプ（低温液化ガス用ポンプ１００，２００）は、インペラ８と、回転軸（主軸９）と、筐体と、軸受とを備える。主軸９はインペラ８に接続される。筐体は主軸９およびインペラ８を内部に保持する。軸受は主軸９を筐体に対して回転可能に支持する。筐体は、インペラ８および主軸９を収納する第１筐体部６と、軸受（ラジアル磁気軸受１１、スラスト磁気軸受１２）を収納する第２筐体部７とを含む。第１筐体部６は、主軸９の外側面を直接囲む（間に何も挟まない）内側ケーシング部６Ａと、内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８を収納するように内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８の外周側に配置される外側ケーシング部（第１外側ケーシング部６Ｂ、第２外側ケーシング部６Ｃ）とを有する。内側ケーシング部６Ａの上方端部は、第２筐体部７の下方端部と固定される。主軸９の中心に対する、内側ケーシング部６Ａの第１外径およびインペラ８の第２外径は、外側ケーシング部（第１外側ケーシング部６Ｂ、第２外側ケーシング部６Ｃ）の内側ケーシング部６Ａを収納する内側面６Ｃｆの内径よりも小さい。

図５～図９の比較例の分解工程において多数の工程を経る必要がある第１の理由は以下の通りである。主軸９の中心に対する第１ケーシング部６ａのフランジ部６ａｃ，６ａｅの外径が、インペラ８の収容される部分の内径よりも大きく、インペラ８の外周の外側（第２ケーシング部６ｂ）から内側までフランジ部６ａｅで覆われているためである。このためインペラ８を上方から抜き取ろうとしてもフランジ部６ａｃの干渉を受けるため抜き取れない。比較例にてインペラ８を取りだすためには第２ケーシング部６ｂを第１ケーシング部６ａのフランジ部から取り外す必要が生じ、このためには圧力壁５を容器２から取り外す必要が生じる。このため上方から単一工程でインペラ８を抜き取ることができない。

図１０は、実施の形態１におけるインペラへのアクセスおよび第２筐体部の取り外しのための分解工程を示す概略断面図である。図１０を参照して、本実施の形態においては内側ケーシング部６Ａのフランジ部６Ａｃの上方端部が、第２筐体部７の下方端部と固定される。また、内側ケーシング部６Ａとインペラ８の外径が、第２外側ケーシング部６Ｃ（少なくともインペラ８およびそれより圧力壁５側の第１外側ケーシング部６Ｂを含む）の内径よりも小さい。これらの特徴を有するため、図１０のように容器２から圧力壁５を外すことなく、単一の工程でインペラ８を含む回転機構部の全体を容器２から取り外すことができる。本実施の形態の低温液化ガス用ポンプ１００，２００を用いれば、多くの工程を経ることなく、第２筐体部７を圧力壁５から取り外す一工程のみ行なえば十分である。これにより、インペラ８および容器２の外側に配置される部分（回転機構部）を容易に上方へ抜き取るように取り外しできる。本開示によれば、特に図６のようにポンプ部６０を収容している容器２が開放されない。このため本開示によれば、分解工程時においても容器２の内部は真空状態が保たれる。したがって分解工程後の組立時に再度真空引きを行なう必要がなくなる。

上記低温液化ガス用ポンプ１００，２００において、内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８は、外側ケーシング部との間に隙間を有してもよい。

図５～図９の比較例の分解工程において多数の工程を経る必要がある第２の理由は以下の通りである。比較例における第１ケーシング部６ａは機能上、本実施の形態の内側ケーシング部６Ａに相当し、第２ケーシング部６ｂは本実施の形態の外側ケーシング部に相当する。比較例では第１ケーシング部６ａのフランジ部６ａｅと第２ケーシング部６ｂとが接触固定されているため、インペラ８にアクセスするためには、まず容器２を開放して第１ケーシング部６ａを第２ケーシング部６ｂから取り外す必要が生じるためである。しかし本実施の形態においては内側ケーシング部６Ａと外側ケーシング部とは固定されない。つまり両者間に隙間を有し、両者間は自由に動ける状態となっている。したがって図１０のように単一の工程で容易にインペラ８および回転機構部を取り外しできる。

上記低温液化ガス用ポンプ１００，２００において、外側ケーシング部は、インペラ８を収納する第１外側ケーシング部６Ｂと、内側ケーシング部６Ａを収納する第２外側ケーシング部６Ｃとを有する。第２外側ケーシング部６Ｃの下方端部は第１外側ケーシング部６Ｂと固定される。第１外側ケーシング部６Ｂは、流体が流入される流入口６Ｂａおよび上記流体が流出される流出口６Ｂｂを有する。第２外側ケーシング部６Ｃの上方端部は、インペラ８が収納される容器２に含まれる圧力壁５に固定される。このような構成を有してもよい。たとえば第２外側ケーシング部６Ｃの上方端部がネジにより圧力壁５に固定される場合、このネジを外すだけで容易に図１０のようにインペラ８へのアクセスおよび第２筐体部の取り外しができる。言い換えれば、第２筐体部７、内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８からなるセットを、圧力壁５を含む容器２から容易に取り外しできる。

本開示に従った流体移送装置（低温流体移送装置１）は、容器２と、上記の流体循環ポンプ（低温液化ガス用ポンプ１００，２００）と、断熱配管３４とを備える。容器２は低温流体ＬＧを収容する。低温液化ガス用ポンプ１００，２００は容器２に配置され、インペラ８が容器２の内部に配置される。断熱配管３４は容器２と接続されており、低温液化ガス用ポンプ１００，２００により運動エネルギーが付与された低温流体ＬＧを流通させる。

本開示の低温流体移送装置１によれば、大気からポンプ部６０内への熱の侵入を遮断できる。このためポンプ部６０内の低温流体ＬＧの温度上昇を防ぐことができる。その結果、キャビテーションが発生しにくくなり、低温液化ガス用ポンプ１００の動作中の圧力低下を回避できる。

図５～図９の比較例の分解工程においてこのように多数の工程を経る必要がある第３の理由は以下の通りである。比較例では、第１部９ａを囲む第１筐体部６の第１ケーシング部６ａ（内側ケーシング部６Ａに相当）が断熱配管３４に固定される。このため第１ケーシング部６ａから低温液化ガス用ポンプ９００の容器２外の回転機構部を取り外すためには第１ケーシング部６ａを断熱配管３４から取り外す必要が生じ、このためには圧力壁５を容器２から取り外す必要が生じる。このため上方から単一工程でインペラ８を抜き取ることができない。

一方、本開示によれば、外側ケーシング部は断熱配管３４に固定されるが、内側ケーシング部６Ａは断熱配管３４に固定されない。またインペラ８も断熱配管３４に固定されない。つまり内側ケーシング部６Ａおよびインペラ８は断熱配管３４に対して隙間を有し、内側ケーシング部６Ａは断熱配管３４に対して自由に動ける状態となっている。このことから、図１０に示すように容易にインペラ８へのアクセスおよび第２筐体部７の取り外しができる。

再度図１０を参照して、ポンプ部６０においては、第１外側ケーシング部６Ｂおよび第２外側ケーシング部６Ｃには、圧力容器としての圧力が加わる。このため、第２外側ケーシング部６Ｃ内に挿入される内側ケーシング部６Ａの外周面６ＡｆにはＯリング等が設けられてもよい。このＯリングにより、たとえば第２外側ケーシング部６Ｃの内側面６Ｃｆとの間に簡易的なシール性を生じさせることができる。あるいは外周面６Ａｆと内側面６Ｃｆとは単純に隙間嵌めされてもよい。

（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２に係る流体移送装置に用いられる低温液化ガス用ポンプの全体の構成を示す概略断面図である。図１１には図２などと同様に、全体の断面態様が示される。図１１を参照して、本実施の形態の低温液化ガス用ポンプ３００は、大筋で図２の低温液化ガス用ポンプ１００と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図１１の低温液化ガス用ポンプ３００は、下側から上側へ、ラジアル磁気軸受１１、スラスト磁気軸受１２、モータ１０、ラジアル磁気軸受１１の順に配置されている。これによりスラスト磁気軸受１２は、主軸９の第２部９ｂの延在方向の中央よりも下側（第１筐体部６側）に配置される。このようにスラスト磁気軸受１２が実施の形態１よりも下方に配置される点において、本実施の形態は実施の形態１とは異なる。

主軸９が軸受に対して浮上するように回転する動作中は、モータ１０、ラジアル磁気軸受１１およびスラスト磁気軸受１２のロータ、ステータは、鉄損および銅損のため発熱する。この発熱は、主軸９の第２部９ｂに熱膨張を生じさせ、その軸長さを変化させる。その結果、たとえばインペラ８と第１筐体部６との隙間が変化する。これにより、低温液化ガス用ポンプの流体循環ポンプとしての駆動効率が低下したり、著しい場合にはインペラ８と第１筐体部６とが接触してインペラ８などが破損したりする可能性が懸念される。

そのような可能性をなるべく小さくする観点から、スラスト方向（図１１の上下方向）について容器２内との温度差が少ない範囲にスラスト磁気軸受１２が配置されることが好ましい。つまり、最も温度が低いインペラ８からスラスト磁気軸受１２までの範囲に熱源が少ないほど、両者間の温度差が小さくなり、インペラ８などの熱膨張による変形量を最小限にできる。

（実施の形態３）
図１２は、実施の形態３に係る低温液化ガス用ポンプに含まれる第２外側ケーシング部の概略断面図である。図１３は、実施の形態３に係る低温液化ガス用ポンプに含まれる内側ケーシング部の概略断面図である。図１４は、実施の形態３における低温液化ガス用ポンプにおいて図１２および図１３の部材が組みつけられた態様を示す概略断面図である。

図１２～図１４を参照して、以上に述べた各実施の形態の低温液化ガス用ポンプ１００～３００においては、圧力壁５側（上側すなわちフランジ部６Ａｃ，６Ｃｃ側）よりも、それと反対側であるインペラ８側（下側すなわちフランジ部６Ａｅ，６Ｃｅ側）の方が、内側ケーシング部６Ａと外側ケーシング部との隙間を小さくすることが望まれる。

この観点から、第２外側ケーシング部６Ｃの内側面６Ｃｆの径が、圧力壁５と反対側（インペラ８に近い側）において、圧力壁５側（インペラ８から離れた側）よりも小さくなってもよい。このためにたとえば図１２に示すように内側面６Ｃｆに段差が設けられてもよい。段差の段数は任意であり、図１２のように径が変化する部分が１か所のみの段であってもよいが、径が変化する段を複数有する態様であってもよい。

一方、内側ケーシング部６Ａのフランジ部の外周面６Ａｆの径が、圧力壁５と反対側（インペラ８に近い側）において、圧力壁５側（インペラ８から離れた側）よりも大きくなってもよい。このためにたとえば図１３に示すようにフランジ部６Ａｃの外周面６Ａｆとフランジ部６Ａｅの外周面６Ａｆとの大きさに差異が設けられてもよい。

このようにすれば、図１４のように、圧力壁５と反対側（インペラ８に近い側）において、圧力壁５側（インペラ８から離れた側）よりも、内側ケーシング部６Ａと第２外側ケーシング部６Ｃとの隙間が小さくなる。インペラ８に近い領域は、他の領域に比べて特に高度な温度管理が必要であり、この領域の低温流体ＬＧを液体の状態に保つことが望ましい。そこで、インペラ８に近い領域は特に内側ケーシング部６Ａと第２外側ケーシング部６Ｃとの隙間を小さくする。これにより、ポンプ効率の低下を抑制できる。

以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（付記）
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
インペラと、
前記インペラに接続された回転軸と、
前記回転軸および前記インペラを内部に保持する筐体と、
前記回転軸を前記筐体に対して回転可能に支持する軸受とを備え、
前記筐体は、前記インペラおよび前記回転軸を収納する第１筐体部と、前記軸受を収納する第２筐体部とを含み、
前記第１筐体部は、前記回転軸の外側面を直接囲む内側ケーシング部と、前記内側ケーシング部および前記インペラを収納するように前記内側ケーシング部および前記インペラの外周側に配置される外側ケーシング部とを有し、
前記内側ケーシング部の上方端部は、前記第２筐体部の下方端部と固定され、
前記回転軸の中心に対する、前記内側ケーシング部の第１外径および前記インペラの第２外径は、前記外側ケーシング部の前記内側ケーシング部を収納する内側面の内径よりも小さい、流体循環ポンプ。

（付記２）
前記内側ケーシング部および前記インペラは、前記外側ケーシング部との間に隙間を有する、付記１に記載の流体循環ポンプ。

（付記３）
前記外側ケーシング部は、前記インペラを収納する第１外側ケーシング部と、前記内側ケーシング部を収納する第２外側ケーシング部とを有し、
前記第２外側ケーシング部の下方端部は前記第１外側ケーシング部と固定され、
前記第１外側ケーシング部は、流体が流入される流入口および前記流体が流出される流出口を有し、
前記第２外側ケーシング部の上方端部は、前記インペラが収納される容器に含まれる圧力壁に固定される、付記１または２に記載の流体循環ポンプ。

（付記４）
前記インペラの回転により移送される流体は低温液化ガスである、付記１～３のいずれか１項に記載の流体循環ポンプ。

（付記５）
低温流体を収容する容器と、
前記インペラが前記容器の内部に配置されるように、前記容器に設置された付記１～４のいずれか１項に記載の流体循環ポンプと、
前記容器と接続されており、前記流体循環ポンプにより運動エネルギーが付与された前記低温流体を流通させるための断熱配管とを備える、流体移送装置。

（付記６）
前記外側ケーシング部は前記断熱配管に固定され、
前記内側ケーシング部は前記断熱配管に固定されない、付記５に記載の流体移送装置。

１ 低温流体移送装置、２ 容器、３ 流入部、４ 流出部、５ 圧力壁、５ａ 貫通孔、５ｂ 外周面、５ｃ 内周面、６ 第１筐体部、６Ａ 内側ケーシング部、６ａ 第１ケーシング部、６Ａｃ，６ａｃ，６Ａｅ，６ａｅ，６Ｃｃ，６Ｃｅ フランジ部、６Ａｄ，６ａｄ，６Ｃｄ 筐体部分、６Ａｆ 外周面、６Ｂ 第１外側ケーシング部、６Ｂａ，６ｂａ 流入口、６Ｂｂ，６ｂｂ 流出口、６Ｂｅ ポンプケーシング、６Ｃ 第２外側ケーシング部、６Ｃｆ 内側面、７ 第２筐体部、７ａ，７ｂ 筐体部、７ｃ 接続部、８ インペラ、９ 主軸、９ａ 第１部、９ｂ 第２部、９ｂａ，９ｂｂ，９ｂｃ，９ｂｄ，９ｃ 回転部、１０ モータ、１１ ラジアル磁気軸受、１２ スラスト磁気軸受、１５ 転がり軸受、３０，４０ 配管フランジ部、３４ 断熱配管、１００，２００，３００，９００ 低温液化ガス用ポンプ、ＬＧ 低温流体。

Claims (6)

1. インペラと、
   前記インペラに接続された回転軸と、
   前記回転軸および前記インペラを内部に保持する筐体と、
   前記回転軸を前記筐体に対して回転可能に支持する軸受とを備え、
   前記筐体は、前記インペラおよび前記回転軸を収納する第１筐体部と、前記軸受を収納する第２筐体部とを含み、
   前記第１筐体部は、前記回転軸の外側面を直接囲む内側ケーシング部と、前記内側ケーシング部および前記インペラを収納するように前記内側ケーシング部および前記インペラの外周側に配置される外側ケーシング部とを有し、
   前記内側ケーシング部の上方端部は、前記第２筐体部の下方端部と固定され、
   前記回転軸の中心に対する、前記内側ケーシング部の第１外径および前記インペラの第２外径は、前記外側ケーシング部の前記内側ケーシング部を収納する内側面の内径よりも小さい、流体循環ポンプ。
2. 前記内側ケーシング部および前記インペラは、前記外側ケーシング部との間に隙間を有する、請求項１に記載の流体循環ポンプ。
3. 前記外側ケーシング部は、前記インペラを収納する第１外側ケーシング部と、前記内側ケーシング部を収納する第２外側ケーシング部とを有し、
   前記第２外側ケーシング部の下方端部は前記第１外側ケーシング部と固定され、
   前記第１外側ケーシング部は、流体が流入される流入口および前記流体が流出される流出口を有し、
   前記第２外側ケーシング部の上方端部は、前記インペラが収納される容器に含まれる圧力壁に固定される、請求項１または２に記載の流体循環ポンプ。
4. 前記インペラの回転により移送される流体は低温液化ガスである、請求項１または２に記載の流体循環ポンプ。
5. 低温流体を収容する容器と、
   前記インペラが前記容器の内部に配置されるように、前記容器に設置された請求項１または２に記載の流体循環ポンプと、
   前記容器と接続されており、前記流体循環ポンプにより運動エネルギーが付与された前記低温流体を流通させるための断熱配管とを備える、流体移送装置。
6. 前記外側ケーシング部は前記断熱配管に固定され、
   前記内側ケーシング部は前記断熱配管に固定されない、請求項５に記載の流体移送装置。

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