JP4969532B2

JP4969532B2 - 低温液化ガス昇圧ポンプ

Info

Publication number: JP4969532B2
Application number: JP2008207648A
Authority: JP
Inventors: 憲治中道; 誠一郎木村; 勇一木原; 博古賀; 裕幸山口; 純一宮川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2028-08-12
Also published as: JP2010043594A

Description

本発明は、低温液化ガス（例えば、液体水素や液化天然ガス）を圧送するために用いられる低温液化ガス昇圧ポンプに関するものである。

低温液化ガスを圧送するために用いられる低温液化ガス昇圧ポンプとしては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特許第３４９９９４４号公報

また、ポンプ効率を向上させる観点から、できるだけ多くの低温液化ガスが液体のままシリンダ内へ吸入され、圧縮されることが望ましい。そのため、近年では、液状の低温液化ガスがその内部に供給される円筒状の容器内にシリンダを収容し、シリンダが液状の低温液化ガスに浸漬した状態で運転されるシリンダ浸漬方式の低温液化ガス昇圧ポンプが提案されている。

しかしながら、低温液化ガス昇圧ポンプをシリンダ浸漬方式にした場合、運転時にシリンダ全体が液状の低温液化ガスに浸漬した状態にしなければならず、円筒状の容器を直立または斜めの状態に配置しなければならない。また、メンテナンス時には円筒状の容器を軸方向に抜き出す必要がある。そのため、円筒状の容器を直立の状態に配置した場合には、円筒状の容器の下方に作業用のスペースを確保しておかなければならず、高さ方向の寸法が大きくなってしまうといった問題点があった。一方、円筒状の容器を斜めの状態に配置した場合、メンテナンス時における作業性は向上するが、横方向あるいは幅方向の寸法が大きくなってしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、装置全体の小型化を図ることができ、かつ、メンテナンス時における作業性を向上させることができる高効率の低温液化ガス昇圧ポンプを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る低温液化ガス昇圧ポンプは、シリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、その内部に前記シリンダを収容するとともに、液状の低温液化ガスが供給される容器とを備えたポンプ本体と、設置面上に固定されるベースと、このベースの上面から鉛直上方に延びて前記ポンプ本体を回動可能に支持するフレームとを備えた架台とを具備し、運転時には、前記ポンプ本体が直立の状態に保たれて、前記シリンダが液状の低温液化ガス中に浸漬された状態に保たれ、メンテナンス時には、前記ポンプ本体が斜めの状態に保たれるように構成されている。

本発明に係る低温液化ガス昇圧ポンプによれば、ポンプ本体は、垂直に立てられ、低温の液化したガス中にシリンダ全体が浸漬した状態で運転され、斜め（例えば、４５度斜め）にして、ポンプ本体の底部とベースの上面との間に作業用のスペースを確保し、かつ、ポンプ本体の底部が作業員の腰の位置に上がった状態でメンテナンスされることとなるので、低温の液化したガスを確実に圧縮することができ、メンテナンス性を向上させることができる。

上記低温液化ガス昇圧ポンプにおいて、前記ポンプ本体が、複数個のシリンダ、ピストン、および容器を備えているとさらに好適である。

このような低温液化ガス昇圧ポンプによれば、一のピストンが圧縮工程にあるとき、他のピストンが吸入工程にあり、一のピストンが吸入工程にあるとき、他のピストンが圧縮工程にあるように構成されているので、回生エネルギーを利用することができ、電動モータ６の動力を低減させることができて、ランニングコストを低減させることができる。

上記低温液化ガス昇圧ポンプにおいて、一のシリンダ内で圧縮された液状の低温液化ガスが、他のシリンダ内でさらに圧縮される多段圧縮構造とされているとさらに好適である。
すなわち、液状の低温液化ガスを大気圧から高圧に一気に昇圧しようとするのではなく、液状の低温液化ガスを一旦中間圧に加圧した後、その液状の低温液化ガスを所望の圧力（高圧）に加圧するように構成されているとさらに好適である。

このような低温液化ガス昇圧ポンプによれば、ピストンのストロークを小さくすることができ、ポンプ全体の高さ方向の大きさを短縮することができて、ポンプをさらに小型化することができる。

本発明に係る低温液化ガス昇圧ポンプによれば、装置全体の小型化を図ることができ、かつ、メンテナンス時における作業性を向上させることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る低温液化ガス昇圧ポンプ（以下「昇圧ポンプ」という。）の一実施形態について、図１から図１１を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る昇圧ポンプの斜視図であって、運転時の状態を示す図、図２は図１に示す昇圧ポンプの正面図、図３は図１に示す昇圧ポンプの背面図、図４は図１に示す昇圧ポンプの右側面図、図５は図１に示す昇圧ポンプの左側面図、図６は図１に示す昇圧ポンプの平面図、図７は図１に示す昇圧ポンプの底面図、図８は本実施形態に係る昇圧ポンプの斜視図であって、メンテナンス時の状態を示す図、図９は図８に示す昇圧ポンプの正面図、図１０は図８に示す昇圧ポンプの右側面図、図１１は図８に示す昇圧ポンプの底面図である。

図１および図１１に示すように、本実施形態に係る昇圧ポンプ１は、ポンプ本体２と、架台３とを主たる要素として構成されている。
ポンプ本体２は、複数個（本実施形態では２個）のシリンダ（図示せず）と、各シリンダ内を往復動する複数個（本実施形態では２個）のピストン（図示せず）とを備えている。また、各シリンダは、各シリンダに対応して設けられたサンプ（容器）４内に収容されている。そして、運転時、サンプ４内には、低温の液化したガス（例えば、液体水素）が溜められ、低温の液化したガス中にシリンダが浸漬した状態で、シリンダ内に吸入された低温の液化したガスが圧縮されることとなる。

各ピストンは、各ピストンに対応して設けられたピストンロッド（図示せず）の一端部（下端部）と連結されており、ピストンロッドの他端部（上端部）は、コネクティングロッド（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）のアーム部に取り付けられている。
なお、クランクシャフトのアーム部は、一のアーム部が他のアーム部と反対側に突出するように、すなわち、一のピストンが下死点にあるとき、他のピストンが上死点にあるように、そして、一のピストンが上死点にあるとき、他のピストンが下死点にあるように形成されている。

クランクシャフトは、その中央部およびその両端部が、複数個（本実施形態では３個）の自由偏心コロ軸受（図示せず）を介してケーシング５に軸受け支持されている。クランクシャフトの一端部の先端には、Ｖプーリ（図示せず）が取り付けられており、このＶプーリと、駆動源となる電動モータ５の回転軸の一端部の先端に取り付けられたＶプーリ（図示せず）との間には、Ｖベルト（図示せず）が巻き回されている。そして、電動モータ６に電力が供給されて、電動モータ６の回転軸およびＶプーリが回転すると、Ｖベルトおよびクランクシャフトの一端部の先端に取り付けられたＶプーリがともに回転し、クランクシャフトが回転するとともに、各ピストンが対応するシリンダ内を往復動し、シリンダ内に吸入された低温の液化したガスを圧縮する。
なお、図中の符号７および８はそれぞれ、サンプ４内に低温の液化したガスを供給する供給管、およびサンプ４内で蒸発（気化）したボイルオフガス（BOG）をサンプ４外に排出する排気管である。
また、クランクシャフトの一端部の先端に取り付けられたＶプーリ、電動モータ５の回転軸の一端部の先端に取り付けられたＶプーリ、およびこれらＶプーリの間に巻き回されたＶベルトは、ポンプ本体２の一側部（図２において左側の側部、図６において上側の側部）を回動可能に支持する、フレームを兼ねたケーシング１０内に収容されている。

架台３は、設置面（図示せず）上に固定されるベース９と、このベース９の上面から鉛直上方に延びてポンプ本体２の一端部を回動可能に支持するフレームを兼ねたケーシング１０と、ベース９の上面から鉛直上方に延びてポンプ本体２の他端部（図２において右側の側部、図６において下側の側部）を回動可能に支持するフレーム１１とを備えている。
なお、ベース９は、平面視および底面視長方形状を呈し、その上面には、電動モータ６が固定されている。

本実施形態に係る昇圧ポンプ１によれば、ポンプ本体２は、垂直に立てられ、低温の液化したガス中にシリンダ全体が浸漬した状態で運転され、斜め（例えば、４５度斜め）にして、ポンプ本体２の底部とベース９の上面との間に作業用のスペースを確保し、かつ、ポンプ本体２の底部が作業員の腰の位置に上がった状態でメンテナンスされることとなるので、装置全体の小型化を図ることができ、低温の液化したガスを確実に圧縮することができて、メンテナンス性を向上させることができる。
また、一のピストンが圧縮工程にあるとき、他のピストンが吸入工程にあり、一のピストンが吸入工程にあるとき、他のピストンが圧縮工程にあるように構成されているので、回生エネルギーを利用することができ、電動モータ６の動力を低減させることができて、ランニングコストを低減させることができる。

なお、上述した実施形態において、一のシリンダ内で圧縮された液状の低温液化ガスが他のシリンダ内に導かれ、他のシリンダ内でさらに圧縮されるように構成されているとさらに好適である。
すなわち、液状の低温液化ガスを大気圧から高圧に一気に昇圧しようとするのではなく、液状の低温液化ガスを一旦中間圧に加圧した後、その液状の低温液化ガスを所望の圧力（高圧）に加圧するように構成されている。
これにより、ピストンのストロークを小さくすることができ、ポンプ全体の高さ方向の大きさを短縮することができて、ポンプをさらに小型化することができる。

また、上述した実施形態では、シリンダ、ピストン、および容器をそれぞれ２個ずつ備えたポンプ本体２を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ポンプ本体は、シリンダ、ピストン、および容器をそれぞれ１個ずつまたは３個以上ずつ備えたものであってもよい。

本発明の一実施形態に係る低温液化ガス昇圧ポンプの斜視図であって、運転時の状態を示す図である。図１に示す昇圧ポンプの正面図である。図１に示す昇圧ポンプの背面図である。図１に示す昇圧ポンプの右側面図である。図１に示す昇圧ポンプの左側面図である。図１に示す昇圧ポンプの平面図である。図１に示す昇圧ポンプの底面図である。本発明の一実施形態に係る低温液化ガス昇圧ポンプの斜視図であって、メンテナンス時の状態を示す図である。図８に示す昇圧ポンプの正面図である。図８に示す昇圧ポンプの右側面図である。図８に示す昇圧ポンプの底面図である。

符号の説明

１低温液化ガス昇圧ポンプ
２ポンプ本体
３架台
４サンプ（容器）
９ベース
１０ケーシング（フレーム）
１１フレーム

Claims

シリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、その内部に前記シリンダを収容するとともに、液状の低温液化ガスが供給される容器とを備えたポンプ本体と、
設置面上に固定されるベースと、このベースの上面から鉛直上方に延びて前記ポンプ本体を回動可能に支持するフレームとを備えた架台とを具備し、
運転時には、前記ポンプ本体が直立の状態に保たれて、前記シリンダが液状の低温液化ガス中に浸漬された状態に保たれ、メンテナンス時には、前記ポンプ本体が斜めの状態に保たれるように構成されていることを特徴とする低温液化ガス昇圧ポンプ。
前記ポンプ本体が、複数個のシリンダ、ピストン、および容器を備えていることを特徴とする請求項１に記載の低温液化ガス昇圧ポンプ。
一のシリンダ内で圧縮された液状の低温液化ガスが、他のシリンダ内でさらに圧縮される多段圧縮構造とされていることを特徴とする請求項２に記載の低温液化ガス昇圧ポンプ。