JP6515713B2 - Liquefied gas injection system - Google Patents

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Description

本発明は、液化ガス噴射装置に関するものである。   The present invention relates to a liquefied gas injection device.

例えば、液化窒素ガス(液体窒素)や液化炭酸ガス(液化二酸化炭素)などの低温高圧の液化ガスを被洗浄物に噴射することにより、この被洗浄物を洗浄する液化ガス噴射装置が提案されている。液化ガス噴射装置は、被洗浄物の表面を傷付けることなく、被洗浄物の表面に付着した汚れなどの付着物を除去することができる。また、液化ガスは、噴射後の気化するため、処理後に被洗浄物の表面に残留することがない。特許文献1には、液化ガスをプランジャポンプにより昇圧し、噴射する液化ガス噴射装置が公開されている。   For example, a liquefied gas injection device is proposed that cleans the object to be cleaned by injecting a liquefied gas at low temperature and high pressure such as liquefied nitrogen gas (liquid nitrogen) or liquefied carbon dioxide gas (liquefied carbon dioxide) onto the object to be cleaned. There is. The liquefied gas injection device can remove deposits such as dirt adhering to the surface of the object to be cleaned without damaging the surface of the object to be cleaned. Further, since the liquefied gas is vaporized after the injection, it does not remain on the surface of the object to be cleaned after the treatment. Patent Document 1 discloses a liquefied gas injection device which pressurizes liquefied gas by a plunger pump and injects the liquefied gas.

米国特許第7310955号明細書U.S. Pat. No. 7,310,955

ところで、液化ガス噴射装置に利用されるプランジャポンプには、プランジャとシリンダとの摺動部に液化ガスが漏洩しないためにシール部が設けられている。プランジャポンプの駆動には一般的に油圧シリンダが用いられており、当該シール部は、油圧シリンダからの放熱やプランジャとの摩擦によって加熱されると共に、液化ガスと接触することによって冷却されている。このため、シール部は、温度差によって劣化し易く、短時間での交換作業等が必要となる。   By the way, the plunger pump used for a liquefied gas injection device is provided with a seal part in order not to leak liquefied gas to the sliding part of a plunger and a cylinder. A hydraulic cylinder is generally used to drive the plunger pump, and the seal portion is heated by heat dissipation from the hydraulic cylinder and friction with the plunger, and is cooled by contact with liquefied gas. For this reason, the seal portion is easily deteriorated due to the temperature difference, and replacement work or the like in a short time is required.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、液化ガス噴射装置において、プランジャポンプのシール部の劣化を抑制することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress deterioration of a seal portion of a plunger pump in a liquefied gas injection device.

上記目的を達成するために、本発明では、第1の解決手段として、昇圧により昇温された液化ガスである噴射用液化ガスを、冷媒として用いる液化ガスである冷却用液化ガスとの熱交換により冷却する熱交換器と、シリンダ端部のプランジャ入出開口に設置されるシール部を有すると共に前記噴射用液化ガスを昇圧させるプランジャポンプとを備える液化ガス噴射装置であって、前記シリンダ端部に接続されると共にプランジャの一部を囲うプランジャカバーと、気化された前記冷却用液化ガスを含む前記熱交換器からの排気を前記プランジャカバーの内部に供給する排気供給手段とを備える、という手段を採用する。   In order to achieve the above object, according to the present invention, as a first solution, heat exchange with a liquefied gas for cooling, which is a liquefied gas that uses liquefied gas for injection that is liquefied gas heated by pressure increase, as a refrigerant A liquefied gas injection device comprising: a heat exchanger for cooling by the heat exchanger; a seal portion installed at a plunger inlet / outlet opening of a cylinder end; and a plunger pump for pressurizing the liquefied gas for injection; A plunger cover connected and surrounding a portion of the plunger, and exhaust supply means for supplying the exhaust from the heat exchanger containing the vaporized liquefied gas for cooling to the inside of the plunger cover; adopt.

第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記シール部の周囲に配置される冷却ジャケットを備え、前記排気供給手段は、前記冷却ジャケットにも前記排気を供給する、という手段を採用する。   As a second solution means, in the first solution means, there is provided a cooling jacket disposed around the seal portion, and the exhaust gas supply means adopts means for supplying the exhaust gas also to the cooling jacket. Do.

第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記熱交換器として、前記プランジャポンプに供給される前の前記噴射用液化ガスを予備昇圧する予備昇圧部に設置される予備昇圧用熱交換器と、前記プランジャポンプで昇圧された前記噴射用液化ガスの温度調整を行うチラーとを備える、という手段を採用する。   As a third solution means, in the first or second solution means, as the heat exchanger, a spare pressure-rising unit installed in a preliminary pressure-boosting portion for preliminarily pressure-raising the liquefied gas for injection before being supplied to the plunger pump. A means is provided that includes a pressure raising heat exchanger and a chiller that adjusts the temperature of the liquefied gas for injection pressurized by the plunger pump.

第4の解決手段として、上記第3の解決手段において、前記予備昇圧部から前記チラーに前記冷却用液化ガスを案内する送液管を備え、前記排気供給手段は、内部に前記送液管が挿通されると共に前記排気を案内する送液管用排気管を備える、という手段を採用する。   As a fourth solution means, in the third solution means, a liquid feed pipe for guiding the liquefied gas for cooling to the chiller from the preliminary pressure increaser, the exhaust gas supply means includes the liquid feed pipe inside. A means is provided that includes a liquid feed pipe exhaust pipe that is inserted and guides the exhaust gas.

第5の手段として、上記第3または第4の解決手段において、前記チラーから噴射部に前記噴射用液化ガスを案内する噴射管を備え、前記排気供給手段は、内部に前記噴射管が挿通されると共に前記排気を案内する噴射管用排気管を備える、という手段を採用する。   As a fifth means, in the third or fourth solution means, an injection pipe for guiding the liquefied gas for injection from the chiller to the injection part is provided, and the exhaust gas supply means has the injection pipe inserted therein. And means for providing an injection pipe exhaust pipe for guiding the exhaust gas.

第6の手段として、上記第1〜第5いずれかの解決手段において、前記プランジャポンプを駆動するサーボモータを備える、という手段を採用する。   As a sixth means, in any one of the above first to fifth solutions, a means is provided which comprises a servomotor for driving the plunger pump.

本発明によれば、シール部が設置されるシリンダ端部に接続されるプランジャカバーの内部に、気化された液化ガスを含む熱交換器からの排気が供給される。このため、シール部の昇温が抑制され、シール部の温度の変化は小さくなる。したがって、本発明によれば、液化ガス噴射装置において、プランジャポンプのシール部の劣化を抑制することができる。   According to the present invention, the exhaust from the heat exchanger containing the vaporized liquefied gas is supplied to the inside of the plunger cover connected to the cylinder end where the seal portion is installed. For this reason, the temperature rise of the seal portion is suppressed, and the change in the temperature of the seal portion is reduced. Therefore, according to the present invention, in the liquefied gas injection device, deterioration of the seal portion of the plunger pump can be suppressed.

本発明の一実施形態に係る液化ガス噴射装置の装置構成を示すフロー図である。It is a flow figure showing the apparatus configuration of the liquefied gas injection device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る液化ガス噴射装置が備える昇圧部の模式図である。It is a schematic diagram of a pressure rising part with which the liquefied gas injection device concerning one embodiment of the present invention is provided. 本発明の一実施形態に係る液化ガス噴射装置の制御系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the control system of the liquefied gas injection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る液化ガス噴射装置が備えるプランジャポンプの圧力と時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the pressure of the plunger pump with which the liquefied gas injection device concerning one embodiment of the present invention is equipped, and time.

以下、図面を参照して、本発明に係る液化ガス噴射装置1の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の液化ガス噴射装置1を示す概略図である。なお、この図1では、本実施形態に係る液化ガス噴射装置の特徴点に直接関係しない構成要素、例えば各種の配管や弁については、便宜的に省略している。
Hereinafter, an embodiment of a liquefied gas injection device 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a liquefied gas injection device 1 of the present embodiment. In FIG. 1, components that are not directly related to the feature of the liquefied gas injection device according to the present embodiment, for example, various pipes and valves are omitted for convenience.

本実施形態の液化ガス噴射装置1は、液化ガスとして、例えば液体窒素を用い、この液化ガスを昇圧して噴射する装置である。図1に示すように、液化ガス噴射装置1は、液化ガス供給部10と、予備昇圧部20と、昇圧部30と、チラー40(熱交換器)と、噴射部50と、排気供給部60(排気供給手段)と、コントローラ70(図3参照)を備えている。   The liquefied gas injection device 1 of the present embodiment is a device that uses, for example, liquid nitrogen as the liquefied gas, and pressurizes and injects the liquefied gas. As shown in FIG. 1, the liquefied gas injection device 1 includes a liquefied gas supply unit 10, a preliminary pressure increase unit 20, a pressure increase unit 30, a chiller 40 (heat exchanger), an injection unit 50, and an exhaust gas supply unit 60. (Exhaust supply means) and a controller 70 (see FIG. 3).

液化ガス供給部10は、液化ガスX1を供給しているタンクであり、配管p1を介して予備昇圧部20に接続されている。この液化ガス供給部10から予備昇圧部20に供給された液化ガスX1は、噴射用液化ガスX2及び冷却用液化ガスX3(冷媒)として予備昇圧部20に供給される。なお、噴射用液化ガスX2は、噴射の用途に用いられる液化ガスX1である。また、冷却用液化ガスX3は、噴射用液化ガスX2の冷却の用途に用いられる液化ガスX1である。また、後述の配管p5により予備昇圧部20とチラー40とが接続されており、冷却用液化ガスX3の一部がチラー40に供給される。つまり、液化ガス供給部10は、予備昇圧部20及び配管p5を通じてチラー40に冷却用液化ガスX3を供給している。   The liquefied gas supply unit 10 is a tank that supplies the liquefied gas X1, and is connected to the preliminary pressure increasing unit 20 via a pipe p1. The liquefied gas X1 supplied from the liquefied gas supply unit 10 to the preliminary pressurizing unit 20 is supplied to the preliminary pressurizing unit 20 as the liquefied gas for injection X2 and the liquefied gas for cooling X3 (refrigerant). In addition, the liquefied gas X2 for injection is liquefied gas X1 used for the use of injection. Moreover, the liquefied gas X3 for cooling is liquefied gas X1 used for the use of cooling of liquefied gas X2 for injection. Moreover, the preliminary | backup pressurizing part 20 and the chiller 40 are connected by the below-mentioned piping p5, and a part of liquefied gas X3 for cooling is supplied to the chiller 40. As shown in FIG. That is, the liquefied gas supply unit 10 supplies the cooling liquefied gas X3 to the chiller 40 through the preliminary pressurizing unit 20 and the pipe p5.

予備昇圧部20は、昇圧部30に供給される前の噴射用液化ガスX2を予備昇圧するものであり、予備昇圧用熱交換器21と、予備昇圧ポンプ22と、不図示の循環用ポンプを備えている。予備昇圧用熱交換器21は、液化ガス供給部10から供給された噴射用液化ガスX2を冷却用液化ガスX3との熱交換によって冷却する熱交換器であり、不図示の内部配管により予備昇圧ポンプに接続されている。予備昇圧ポンプ22は、液化ガスX1を予備的に昇圧するポンプである。予備昇圧ポンプ22は、配管p2により昇圧部30へと接続されている。このような予備昇圧部20では、循環ポンプで噴射用液化ガスX2を循環させながら予備昇圧ポンプ22で昇圧すると共によび予備昇圧用熱交換器21で冷却する。   The preliminary pressure-boosting section 20 preliminarily pressure-boosts the liquefied gas for injection X2 before being supplied to the pressure-boosting section 30, and comprises a preliminary pressure-boosting heat exchanger 21, a preliminary pressure-boosting pump 22, and a circulation pump (not shown). Have. The preliminary pressurizing heat exchanger 21 is a heat exchanger for cooling the liquefied gas for injection X2 supplied from the liquefied gas supply unit 10 by heat exchange with the liquefied gas for cooling X3, and the preliminary pressurization is performed by an internal pipe (not shown). Connected to the pump. The pre-boost pump 22 is a pump that pre-boosts the liquefied gas X1. The preliminary booster pump 22 is connected to the booster 30 by a pipe p2. In such a preliminary pressure-boosting unit 20, while the liquefied gas for injection X2 is circulated by the circulation pump, the pressure is raised by the preliminary pressure-boosting pump 22 and is cooled by the heat exchanger 21 for preliminary pressure-boosting.

昇圧部30は、予備昇圧された噴射用液化ガスX2をさらに昇圧する装置である。昇圧部30は、図1に加えて、図2及び図3にも示すように、2つのプランジャポンプ31と、2つのポンプ駆動部32を備えている。プランジャポンプ31には、配管p2より分岐した配管p21及び配管p22を介して噴射用液化ガスX2が供給される。また、プランジャポンプ31により昇圧された噴射用液化ガスX2は、プランジャポンプ31に接続された配管p31及び配管p32と、これらの配管p31及び配管p32が集約された配管p3を介して、チラー40へと送られる。   The booster unit 30 is a device that further boosts the pre-boosted liquefied gas for injection X2. As shown in FIGS. 2 and 3 in addition to FIG. 1, the pressure booster 30 includes two plunger pumps 31 and two pump drivers 32. The injection liquefied gas X2 is supplied to the plunger pump 31 via a pipe p21 and a pipe p22 branched from the pipe p2. Further, the liquefied gas for injection X2 boosted by the plunger pump 31 is supplied to the chiller 40 through the pipe p31 and the pipe p32 connected to the plunger pump 31, and the pipe p3 in which the pipe p31 and the pipe p32 are integrated. Will be sent.

続いて、図2を参照して、プランジャポンプ31及びポンプ駆動部32のより詳細な構成について説明する。各々のプランジャポンプ31は、2つのシリンダ(シリンダ3a及びシリンダ3b)と、これらのシリンダに端部が挿入された1つのプランジャ3cとを有している。また、プランジャポンプ31は、シール部3dと、プランジャカバー3eと、冷却ジャケット3fとを備えている。   Subsequently, more detailed configurations of the plunger pump 31 and the pump drive unit 32 will be described with reference to FIG. Each plunger pump 31 has two cylinders (a cylinder 3a and a cylinder 3b) and one plunger 3c whose end is inserted into these cylinders. Further, the plunger pump 31 includes a seal portion 3d, a plunger cover 3e, and a cooling jacket 3f.

シリンダ3a及びシリンダ3bは、プランジャポンプ31の端部に各々配置されている。シリンダ3a及びシリンダ3bは、内部に予備昇圧部20で予備昇圧された噴射用液化ガスX2が供給される円筒部材である。これらのシリンダ3a及びシリンダ3bは、プランジャ3cが出し入れされるプランジャ入出開口を端部に有している。プランジャ3cは、一端3c1側がシリンダ3aに挿入され、他端3c2側がシリンダ3bに挿入される棒部材である。このプランジャ3cは、ポンプ駆動部32によって軸芯に沿う方向に往復動され、シリンダ3a及びシリンダ3bの内部の噴射用液化ガスX2を昇圧する。   The cylinder 3 a and the cylinder 3 b are respectively disposed at the end of the plunger pump 31. The cylinder 3a and the cylinder 3b are cylindrical members to which the liquefied gas for injection X2 pre-boosted by the pre-pressure boosting unit 20 is supplied. The cylinder 3a and the cylinder 3b have a plunger in / out opening at the end, through which the plunger 3c is taken in and out. The plunger 3c is a rod member whose one end 3c1 side is inserted into the cylinder 3a and whose other end 3c2 side is inserted into the cylinder 3b. The plunger 3 c is reciprocated by the pump drive unit 32 in the direction along the axis to pressurize the injection liquefied gas X 2 in the cylinder 3 a and the cylinder 3 b.

なお、以下の説明では、必要に応じて、一方のプランジャポンプ31のシリンダ3aをシリンダAと称し、同じプランジャポンプ31のシリンダ3bをシリンダBと称する。また、他方のプランジャポンプ31のシリンダ3aをシリンダCと称し、同じプランジャポンプ31のシリンダ3bをシリンダDと称する。   In the following description, the cylinder 3a of one plunger pump 31 is referred to as a cylinder A, and the cylinder 3b of the same plunger pump 31 is referred to as a cylinder B, as necessary. The cylinder 3a of the other plunger pump 31 is referred to as a cylinder C, and the cylinder 3b of the same plunger pump 31 is referred to as a cylinder D.

シール部3dは、シリンダ3a及びシリンダ3bのプランジャ入出開口が形成された端部に埋設されている。このシール部3dは、プランジャ入出開口から噴射用液化ガスX2が漏出することを防止するための接触型のシール部である。このようなシール部3dは、プランジャ3cを囲うように環状とされており、内周面がプランジャ3cと摺動される。   The seal portion 3d is embedded at an end of the cylinder 3a and the cylinder 3b where the plunger entry and exit openings are formed. The seal portion 3d is a contact type seal portion for preventing leakage of the liquid gas for injection X2 from the plunger inlet / outlet opening. Such a seal portion 3d is annular so as to surround the plunger 3c, and the inner peripheral surface thereof is slid with the plunger 3c.

プランジャカバー3eは、プランジャ入出開口が形成されたシリンダ3a及びシリンダ3bの端部(シリンダ端部)の各々に接続され、シリンダ3a及びシリンダ3bの外部にてプランジャ3cの一部を覆っている。このプランジャカバー3eは、シリンダ3a及びシリンダ3b側に壁面を有していない。このため、シリンダ3a及びシリンダ3bの端部に設けられたシール部3dは、プランジャカバー3eの内部に露出されている。本実施形態においては、このプランジャカバー3eには、排気供給部60の後述する第5配管65が接続されており、排気供給部60からプランジャカバー3eの内部に後述の排気X4が供給される。   The plunger cover 3e is connected to each of the cylinder 3a and the end (cylinder end) of the cylinder 3b in which the plunger inlet / outlet opening is formed, and covers a part of the plunger 3c outside the cylinder 3a and the cylinder 3b. The plunger cover 3e has no wall surface on the cylinder 3a and cylinder 3b side. For this reason, the seal part 3d provided at the end of the cylinder 3a and the cylinder 3b is exposed to the inside of the plunger cover 3e. In the present embodiment, a fifth pipe 65 of the exhaust gas supply unit 60, which will be described later, is connected to the plunger cover 3e. Exhaust gas X4 described later is supplied from the exhaust gas supply unit 60 to the inside of the plunger cover 3e.

冷却ジャケット3fは、シール部3dを径方向外側から覆うようにシリンダ3a及びシリンダ3bの端部に配置されている。この冷却ジャケット3fは、シール部3dの周囲に設置される円環状の管路であり、排気供給部60の後述する第5配管65と接続されている。この冷却ジャケット3fは、排気供給部60から内部に後述の排気X4が供給されることによって、シール部3dの冷却を行っている。   The cooling jacket 3 f is disposed at the end of the cylinder 3 a and the cylinder 3 b so as to cover the seal portion 3 d from the outer side in the radial direction. The cooling jacket 3 f is an annular pipe installed around the seal portion 3 d and is connected to a fifth pipe 65 described later of the exhaust gas supply unit 60. The cooling jacket 3 f cools the seal portion 3 d by the exhaust gas supply unit 60 supplying exhaust gas X 4 described later to the inside.

ポンプ駆動部32は、サーボモータ32aと、駆動ギア32bと、従動ギア32cと、ねじ軸32dと、ナット32eとを備えている。サーボモータ32aは、外部電源等に接続されており、コントローラ70(図3参照)の制御の下、回転動力を発生させる。駆動ギア32bは、サーボモータ32aの出力軸に固定されており、サーボモータ32aにより回転駆動される。従動ギア32cは、駆動ギア32bと噛合されており、駆動ギア32bが回転駆動されることによって従動的に回転される。ねじ軸32dは、従動ギア32cと固定されており、従動ギア32cが回転駆動されることによって回動される。このねじ軸32dは、軸芯がプランジャ3cと平行となるように配置されている。ナット32eは、ねじ軸32dと螺合されており、ねじ軸32dが回動することによって、ねじ軸32dの軸芯に沿う方向に移動される。また、ナット32eは、プランジャ3cに固定されている。このため、プランジャ3cはナット32eがねじ軸32dの軸芯に沿って移動されることによって、ねじ軸32dの軸芯に沿う方向(すなわちプランジャ3cの軸芯に沿う方向)に移動される。   The pump drive unit 32 includes a servomotor 32a, a drive gear 32b, a driven gear 32c, a screw shaft 32d, and a nut 32e. The servomotor 32a is connected to an external power supply or the like, and generates rotational power under the control of the controller 70 (see FIG. 3). The drive gear 32b is fixed to the output shaft of the servomotor 32a, and is rotationally driven by the servomotor 32a. The driven gear 32c is in mesh with the drive gear 32b, and is driven to rotate as the drive gear 32b is rotationally driven. The screw shaft 32d is fixed to the driven gear 32c, and is rotated as the driven gear 32c is rotationally driven. The screw shaft 32d is disposed such that its axial center is parallel to the plunger 3c. The nut 32e is screwed with the screw shaft 32d, and is moved in the direction along the axial center of the screw shaft 32d by the rotation of the screw shaft 32d. The nut 32e is fixed to the plunger 3c. Therefore, the plunger 3c is moved in a direction along the axial center of the screw shaft 32d (that is, a direction along the axial center of the plunger 3c) by moving the nut 32e along the axial center of the screw shaft 32d.

このような昇圧部30では、ポンプ駆動部32のサーボモータ32aによって回転動力が生成され、この回転動力が駆動ギア32b、従動ギア32c、ねじ軸32d及びナット32eを介してプランジャ3cに伝達され、この結果、プランジャ3cが駆動される。   In such a pressure boosting unit 30, rotational power is generated by the servomotor 32a of the pump drive unit 32, and this rotational power is transmitted to the plunger 3c via the drive gear 32b, the driven gear 32c, the screw shaft 32d and the nut 32e. As a result, the plunger 3c is driven.

また、サーボモータ32aの回転方向は、コントローラ70によって一定周期で回転方向が変更される。このため、プランジャ3cは一定周期で往復動を繰り返す。この結果、シリンダ3aとシリンダ3bとにおいて順に噴射用液化ガスX2が昇圧される。   Further, the rotational direction of the servomotor 32a is changed by the controller 70 in a constant cycle. For this reason, the plunger 3c repeats reciprocating motion at a constant cycle. As a result, the liquefied gas for injection X2 is boosted in order in the cylinder 3a and the cylinder 3b.

図1に戻り、チラー40は、配管p3を介して昇圧部30と接続されている。また、チラー40は、配管p5を介して予備昇圧部20と接続されている。配管p5は、予備昇圧部20からチラー40に冷却用液化ガスX3を案内するための送液管である。このチラー40は、配管p3を通じて昇圧部30から供給される噴射用液化ガスX2を、配管p5を通じて予備昇圧部20から供給される冷却用液化ガスX3と熱交換することによって、噴射用液化ガスX2の温度調整を行う熱交換器である。   Returning to FIG. 1, the chiller 40 is connected to the booster 30 via the pipe p3. Further, the chiller 40 is connected to the preliminary pressure raising unit 20 via a pipe p5. The pipe p5 is a liquid feeding pipe for guiding the liquefied gas for cooling X3 from the preliminary pressure raising unit 20 to the chiller 40. The chiller 40 exchanges the injection liquefied gas X2 supplied from the pressure raising unit 30 through the pipe p3 with the cooling liquefied gas X3 supplied from the preliminary pressure raising unit 20 through the pipe p5, whereby the injection liquefied gas X2 is generated. Heat exchanger to adjust the temperature of the

噴射部50は、配管p4を介してチラー40と接続されている。配管p4は、チラー40から噴射部50に噴射用液化ガスX2を案内する噴射管である。噴射部50は、配管p4を介して供給された噴射用液化ガスX2を、被洗浄物に向けて噴射する。   The injection unit 50 is connected to the chiller 40 via a pipe p4. The pipe p4 is an injection pipe that guides the liquefied gas for injection X2 from the chiller 40 to the injection unit 50. The injection unit 50 injects the injection liquefied gas X2 supplied through the pipe p4 toward the object to be cleaned.

排気供給部60は、予備昇圧用熱交換器21に接続する第1配管61と、チラー40に接続する第2配管62と、配管p5を囲う第3配管63(送液管用排気管)と、配管p4を囲う第4配管64(噴射管用排気管)と、プランジャポンプに接続する第5配管65とを備えている。第1配管61は、一端が予備昇圧部20の予備昇圧用熱交換器21と接続され、他端が第3配管63のチラー40側の端部と接続されている。この第1配管61は、予備昇圧用熱交換器21において熱交換によって気化した冷却用液化ガスX3を含む排気X4を、予備昇圧部20から第3配管63に案内する。第2配管62は、一端がチラー40に接続され、他端が第4配管64の噴射部50側の端部と接続されている。この第2配管62は、チラー40において熱交換によって気化した冷却用液化ガスX3を含む排気X4を、チラー40から第4配管64に案内する。   The exhaust gas supply unit 60 includes a first pipe 61 connected to the preliminary pressurizing heat exchanger 21, a second pipe 62 connected to the chiller 40, and a third pipe 63 (gas-feeding pipe exhaust pipe) surrounding the pipe p5. A fourth pipe 64 (exhaust pipe for injection pipe) surrounding the pipe p4 and a fifth pipe 65 connected to the plunger pump are provided. One end of the first pipe 61 is connected to the preliminary pressurizing heat exchanger 21 of the preliminary pressure raising unit 20, and the other end is connected to the end of the third pipe 63 on the chiller 40 side. The first pipe 61 guides the exhaust X4 containing the cooling liquefied gas X3 vaporized by heat exchange in the preliminary pressure-boosting heat exchanger 21 from the preliminary pressure-boosting section 20 to the third pipe 63. One end of the second pipe 62 is connected to the chiller 40, and the other end is connected to the end of the fourth pipe 64 on the injection unit 50 side. The second pipe 62 guides the exhaust X4 containing the cooling liquefied gas X3 vaporized by heat exchange in the chiller 40 to the fourth pipe 64 from the chiller 40.

第3配管63は、内部に配管p5が挿通された配管であり、予備昇圧部20とチラー40との間に配置されている。つまり、予備昇圧部20とチラー40との間には、配管p5と第3配管63とによって形成される二重管が配置されている。この第3配管63は、第5配管65と接続されており、配管p5の周囲に排気X4を流しながら第5配管65に排気X4を案内する。第4配管64は、内部に配管p4が挿通された配管であり、チラー40と噴射部50との間に配置されている。つまり、チラー40と噴射部50との間には、配管p4と第4配管64とによって形成される二重管が配置されている。この第4配管64は、第5配管65と接続されており、配管p4の周囲に排気X4を流しながら第5配管65に排気X4を案内する。   The third pipe 63 is a pipe through which the pipe p5 is inserted, and is disposed between the preliminary pressure raising unit 20 and the chiller 40. That is, a double pipe formed by the pipe p5 and the third pipe 63 is disposed between the preliminary pressure raising unit 20 and the chiller 40. The third pipe 63 is connected to the fifth pipe 65, and guides the exhaust X4 to the fifth pipe 65 while flowing the exhaust X4 around the pipe p5. The fourth pipe 64 is a pipe through which the pipe p4 is inserted, and is disposed between the chiller 40 and the injection unit 50. That is, a double pipe formed by the pipe p4 and the fourth pipe 64 is disposed between the chiller 40 and the injection unit 50. The fourth pipe 64 is connected to the fifth pipe 65, and guides the exhaust X4 to the fifth pipe 65 while flowing the exhaust X4 around the pipe p4.

第5配管65は、昇圧部30のプランジャカバー3eと冷却ジャケット3fとに接続されており、この第5配管65は、第3配管63及び第4配管64から供給される排気X4をプランジャカバー3eの内部と冷却ジャケット3fの内部とに供給する。   The fifth pipe 65 is connected to the plunger cover 3e and the cooling jacket 3f of the booster 30, and the fifth pipe 65 is a plunger cover 3e for the exhaust X4 supplied from the third pipe 63 and the fourth pipe 64. And the inside of the cooling jacket 3f.

次に、図3を参照して、液化ガス噴射装置1の制御系について説明する。図3に示すように、液化ガス噴射装置1は、コントローラ70と、複数の圧力計71とを備えている。コントローラ70は、圧力計71とサーボモータ32aとに接続されており、圧力計71の検出信号を確認しつつサーボモータ32aを制御する。なお、圧力計71は、シリンダA及びシリンダCに接続された配管p31と、シリンダB及びシリンダDに接続された配管p32と、配管p31と配管p32の集合配管である配管p3とに設置されている。   Next, a control system of the liquefied gas injection device 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the liquefied gas injection device 1 includes a controller 70 and a plurality of pressure gauges 71. The controller 70 is connected to the pressure gauge 71 and the servomotor 32a, and controls the servomotor 32a while confirming the detection signal of the pressure gauge 71. The pressure gauge 71 is installed in a pipe p31 connected to the cylinder A and the cylinder C, a pipe p32 connected to the cylinder B and the cylinder D, and a pipe p3 which is a collective pipe of the pipe p31 and the pipe p32 There is.

ここで、図4に示すように、コントローラ70は、配管p3の圧力が常に一定となるように、シリンダA〜Dの昇圧タイミングが一定期間変位するようにサーボモータ32aを制御する。具体的には、一方のプランジャポンプ31のプランジャ3cの往復周期と、他方のプランジャポンプ31のプランジャ3cの往復周期とが4分の1周期ずれるようにコントローラ70は、昇圧部30を制御する。   Here, as shown in FIG. 4, the controller 70 controls the servomotor 32a so that the pressure increase timings of the cylinders A to D are displaced for a predetermined period so that the pressure of the pipe p3 is always constant. Specifically, the controller 70 controls the pressure raising unit 30 such that the reciprocation cycle of the plunger 3 c of one plunger pump 31 and the reciprocation cycle of the plunger 3 c of the other plunger pump 31 are shifted by a quarter cycle.

このような構成を有する本実施形態の液化ガス噴射装置1においては、液化ガス供給部10から噴射用液化ガスX2として予備昇圧部20に供給された液化ガスX1が、冷却用液化ガスX3との熱交換により冷却されながら予備昇圧される。予備昇圧された噴射用液化ガスX2は、昇圧部30によってさらに昇圧され、チラー40によって冷却用液化ガスX3との熱交換により温度調整された後、噴射部50から噴射される。   In the liquefied gas injection device 1 of the present embodiment having such a configuration, the liquefied gas X1 supplied from the liquefied gas supply unit 10 to the preliminary pressurizing unit 20 as the liquefied gas for injection X2 is the same as the liquefied gas X3 for cooling. It is pre-boosted while being cooled by heat exchange. The pre-pressured injection liquefied gas X2 is further pressurized by the pressure raising unit 30, and temperature-adjusted by heat exchange with the cooling liquefied gas X3 by the chiller 40, and then injected from the injection unit 50.

ここで、本実施形態の液化ガス噴射装置1によれば、シール部3dが設置されるシリンダ3a及びシリンダ3bの端部に接続されるプランジャカバー3eの内部に、気化された液化ガスX1を含む熱交換器(予備昇圧用熱交換器21及びチラー40)からの排気X4が供給される。このため、シール部3dの昇温が抑制され、シール部3dの温度の変化は小さくなる。したがって、本実施形態の液化ガス噴射装置1によれば、シール部3dの劣化を抑制することができる。   Here, according to the liquefied gas injection device 1 of the present embodiment, the vaporized liquefied gas X1 is contained in the inside of the cylinder 3a on which the seal portion 3d is installed and the plunger cover 3e connected to the end of the cylinder 3b. Exhaust X4 from the heat exchanger (pre-boost heat exchanger 21 and chiller 40) is supplied. For this reason, the temperature rise of the seal part 3d is suppressed, and the change of the temperature of the seal part 3d becomes small. Therefore, according to the liquefied gas injection device 1 of the present embodiment, the deterioration of the seal portion 3d can be suppressed.

また、本実施形態の液化ガス噴射装置1においては、シール部3dの周囲に配置される冷却ジャケット3fを備え、この冷却ジャケット3fに排気供給部60から排気X4が供給される。このため、シール部3dの昇温をさらに抑制することができ、シール部3dの劣化をさらに抑制することができる。   Further, in the liquefied gas injection device 1 of the present embodiment, a cooling jacket 3f disposed around the seal portion 3d is provided, and the exhaust X4 is supplied from the exhaust supply unit 60 to the cooling jacket 3f. Therefore, the temperature rise of the seal portion 3d can be further suppressed, and the deterioration of the seal portion 3d can be further suppressed.

また、本実施形態の液化ガス噴射装置1においては、熱交換器として、予備昇圧用熱交換器21とチラー40とを備えている。このため、予備昇圧用熱交換器21とチラー40とから排気X4を得ることができ、十分な流量の排気X4を昇圧部30に供給することができる。   Further, in the liquefied gas injection device 1 of the present embodiment, the preliminary pressure increase heat exchanger 21 and the chiller 40 are provided as heat exchangers. Therefore, the exhaust X4 can be obtained from the preliminary pressure raising heat exchanger 21 and the chiller 40, and the exhaust X4 having a sufficient flow rate can be supplied to the pressure raising unit 30.

また、本実施形態の液化ガス噴射装置1においては、排気供給部60が、配管p5を囲う第3配管63と、配管p4を囲う第4配管64とを備えている。このため、配管p4における冷却用液化ガスX3の吸熱、及び、配管p5における噴射用液化ガスX2の吸熱を抑止することが可能となる。   Further, in the liquefied gas injection device 1 of the present embodiment, the exhaust gas supply unit 60 includes the third pipe 63 surrounding the pipe p5 and the fourth pipe 64 surrounding the pipe p4. For this reason, it is possible to suppress the heat absorption of the cooling liquefied gas X3 in the pipe p4 and the heat absorption of the injection liquefied gas X2 in the pipe p5.

また、本実施形態の液化ガス噴射装置1においては、プランジャポンプ31がサーボモータ32aを動力源として駆動されている。このため、油圧機構を用いる場合と比較して、動力源から発生される熱量を抑制することができ、シール部3dの昇温を抑制することができる。また、動力源の発熱量が小さいことから動力源であるサーボモータ32aをシール部3dに近づけて配置することができ、液化ガス噴射装置1を小型化することが可能となる。   Further, in the liquefied gas injection device 1 of the present embodiment, the plunger pump 31 is driven using the servomotor 32a as a power source. For this reason, compared with the case where a hydraulic mechanism is used, the amount of heat generated from the power source can be suppressed, and the temperature rise of the seal portion 3d can be suppressed. Further, since the calorific value of the motive power source is small, the servo motor 32a which is the motive power source can be disposed close to the seal portion 3d, and the liquefied gas injection device 1 can be miniaturized.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態においては、昇圧部30において2つのプランジャポンプ31を有していた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、1つのプランジャポンプ31あるいは3つ以上のプランジャポンプ31を昇圧部30が備える構成を採用することも可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications are considered.
(1) In the above embodiment, the pressure booster 30 has two plunger pumps 31. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to adopt a configuration in which the pressure raising unit 30 includes one plunger pump 31 or three or more plunger pumps 31.

(2)上記実施形態においては、冷却ジャケット3f、配管p5を囲う第3配管63、及び配管p4を囲う第4配管64を備えていた。しかしながら、これのいずれかあるいは全てを省略する構成を採用することも可能である。 (2) In the said embodiment, the cooling jacket 3f, the 3rd piping 63 which encloses the piping p5, and the 4th piping 64 which encloses the piping p4 were provided. However, it is also possible to adopt a configuration that omits any or all of these.

(3)上記実施形態においては、プランジャポンプ31をサーボモータ32aの動力によって駆動するものとした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、プランジャポンプ31の駆動方法は、油圧ポンプによる駆動、その他の機械式装置による駆動、あるいはサーボモータ32a以外の電気駆動としてもよい。 (3) In the above embodiment, the plunger pump 31 is driven by the power of the servomotor 32a. However, the present invention is not limited to this, and the method of driving the plunger pump 31 may be drive by a hydraulic pump, drive by another mechanical device, or electric drive other than the servomotor 32a.

1 液化ガス噴射装置
3a シリンダ
3b シリンダ
3c プランジャ
3c1 一端
3c2 他端
3d シール部
3e プランジャカバー
3f 冷却ジャケット
10 液化ガス供給部
20 予備昇圧部
21 予備昇圧用熱交換器
22 予備昇圧ポンプ
30 昇圧部
31 プランジャポンプ
32 ポンプ駆動部
32a サーボモータ
32b 駆動ギア
32c 従動ギア
32d ねじ軸
32e ナット
40 チラー
50 噴射部
60 排気供給部(排気供給手段)
61 第1配管
62 第2配管
63 第3配管(送液管用排気管)
64 第4配管(噴射管用排気管)
65 第5配管
70 コントローラ
71 圧力計
A シリンダ
B シリンダ
C シリンダ
D シリンダ
p1 配管
p2 配管
p21 配管
p22 配管
p3 配管
p31 配管
p32 配管
p4 配管(噴射管)
p5 配管(送液管)
X1 液化ガス
X2 噴射用液化ガス
X3 冷却用液化ガス
X4 排気
Reference Signs List 1 liquefied gas injection device 3a cylinder 3b cylinder 3c plunger 3c1 end 3c2 other end 3d seal portion 3e plunger cover 3f cooling jacket 10 liquefied gas supply portion 20 preliminary pressure raising portion 21 preliminary pressure raising heat exchanger 22 preliminary pressure raising pump 30 pressure portion 31 plunger Pump 32 Pump drive unit 32a Servomotor 32b Drive gear 32c Driven gear 32d Screw shaft 32e Nut 40 Chiller 50 Injection unit 60 Exhaust supply unit (exhaust supply means)
61 1st pipe 62 2nd pipe 63 3rd pipe (exhaust pipe for liquid feed pipe)
64 4th piping (exhaust pipe for injection pipe)
65 fifth piping 70 controller 71 pressure gauge A cylinder B cylinder C cylinder D cylinder p1 piping p2 piping p21 piping p22 piping p3 piping p31 piping p32 piping p4 piping (injection pipe)
p5 piping (liquid supply pipe)
X1 liquefied gas X2 liquefied gas for injection X3 liquefied gas for cooling X4 exhaust

Claims (6)

昇圧により昇温された液化ガスである噴射用液化ガスを、冷媒として用いる液化ガスである冷却用液化ガスとの熱交換により冷却する熱交換器と、
シリンダ端部のプランジャ入出開口に設置されるシール部を有すると共に前記噴射用液化ガスを昇圧させるプランジャポンプと
を備える液化ガス噴射装置であって、
前記シリンダ端部に接続されると共にプランジャの一部を囲うプランジャカバーと、
気化された前記冷却用液化ガスを含む前記熱交換器からの排気を前記プランジャカバーの内部に供給する排気供給手段と
を備えることを特徴とする液化ガス噴射装置。
A heat exchanger for cooling the liquefied gas for injection, which is a liquefied gas whose temperature has been raised by pressure increase, by heat exchange with a liquefied gas for cooling, which is a liquefied gas used as a refrigerant;
A liquefied gas injection device comprising: a seal portion installed at a plunger inlet / outlet opening of a cylinder end and a plunger pump for pressurizing the liquefied gas for injection.
A plunger cover connected to the cylinder end and surrounding a portion of the plunger;
An exhaust gas supply means for supplying the exhaust gas from the heat exchanger containing the vaporized liquefied gas for cooling to the inside of the plunger cover.
前記シール部の周囲に配置される冷却ジャケットを備え、
前記排気供給手段は、前記冷却ジャケットにも前記排気を供給する
ことを特徴とする請求項1記載の液化ガス噴射装置。
A cooling jacket disposed around the seal portion;
The liquefied gas injection device according to claim 1, wherein the exhaust supply means also supplies the exhaust to the cooling jacket.
前記熱交換器として、前記プランジャポンプに供給される前の前記噴射用液化ガスを予備昇圧する予備昇圧部に設置される予備昇圧用熱交換器と、前記プランジャポンプで昇圧された前記噴射用液化ガスの温度調整を行うチラーとを備えることを特徴とする請求項1または2記載の液化ガス噴射装置。   As the heat exchanger, there is provided a preliminary pressure raising heat exchanger installed in a preliminary pressure-boosting section for preliminary pressure-raising the liquefied gas for injection before being supplied to the plunger pump, and the liquid for injection pressure boosted by the plunger pump The liquefied gas injection device according to claim 1 or 2, further comprising: a chiller for adjusting the temperature of the gas. 前記予備昇圧部から前記チラーに前記冷却用液化ガスを案内する送液管を備え、
前記排気供給手段は、内部に前記送液管が挿通されると共に前記排気を案内する送液管用排気管を備える
ことを特徴とする請求項3記載の液化ガス噴射装置。
A liquid feed pipe for guiding the liquefied gas for cooling to the chiller from the preliminary pressurizing section;
The liquefied gas injection device according to claim 3, wherein the exhaust gas supply means includes a liquid feed pipe exhaust pipe into which the liquid feed pipe is inserted and which guides the exhaust gas.
前記チラーから噴射部に前記噴射用液化ガスを案内する噴射管を備え、
前記排気供給手段は、内部に前記噴射管が挿通されると共に前記排気を案内する噴射管用排気管を備える
ことを特徴とする請求項3または4記載の液化ガス噴射装置。
And an injection pipe for guiding the liquefied gas for injection from the chiller to the injection unit,
The liquefied gas injection device according to claim 3 or 4, wherein the exhaust gas supply means includes an injection pipe exhaust pipe into which the injection pipe is inserted and which guides the exhaust gas.
前記プランジャポンプを駆動するサーボモータを備えることを特徴とする請求項1〜5いずれか一項に記載の液化ガス噴射装置。
The liquefied gas injection device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a servomotor for driving the plunger pump.
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