JPS63187068A - 液体寒剤圧縮方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体寒剤、特に液体、ガス状及び超臨界ヘリウ
ムを圧縮する方法に関する０例えばヘリウムなどの液体
寒剤を大量に生産工場から遠い場所に輸送する事は通常
、ガスを液化し、液体を絶縁夕／り内に移し、タンクを
遠い所に輸送して達成され、ここで最終用途の如何で、
液体は液体として保管されるか、別の絶縁液体容器内に
移されるか、又はガスに転換されるか、周辺温度近くま
で回部されもか、シリンダ内で保管するため高圧に圧縮
されるかである。圧縮の場合、ガスを周辺温度まで可温
して、これを高圧に圧縮する工程は、大容量の熱交換器
と、熱源（約１５０８ジユール／グラム、又は約６７０
０ＢＴＵ／標準１０００立方フイート）と、駆動装置（
約５７４０ジユール／グラム、又は約２５５００Ｂπ／
標準１０００立方フイート）を必要とする中間段、後段
冷却段階を持つ通常４又は５段のコンプレッサと、冷却
源（約５７４０ジユール／グラム、又は約２５５００Ｂ
ＴＵ／標準１０００立方フイート）、捕捉された汚染、
即ちコンプレッサを潤滑するのに使われた蒸気の型の油
を取除く装置とを必要とする。

この設備の資本費用は大ぎい。通常不完全な油の除去は
不都合なだけでなり、シばしば危険でありそれはヘリウ
ムが呼吸ガス担持体として潜水工業に使われるからであ
る。この大きさの設備は通常騒音を生じ、はぼ移動する
ことが出来ず、とりわけ絶えず管理を必要とし、一方作
動時には圧縮されたヘリウムの連続的分析としばしば保
守を必要とする。

米国特許第４１５６５８４号は、液化ガスを圧縮、輸送
するのに使われるヘリウムポンプの一例であるが、本来
前記目的を達成出来るものではない。

本発明は先ず、例えばヘリウムなどの液化ガスを圧縮し
、輸送するポンプを達成することで前記問題に打勝って
おり、ここでピスト／はモータで駆動され、駆動装置は
４棒式リンク装置を基とし、モータ又はモータ駆動フラ
イホイールの回転運動は往復運動に変換され、ピストン
をほぼ直線内で駆動する。ピストンは、駆動装置の非直
線性のためのその損失は無視出来るほどで駆動され、非
直線性はほぼ無視出来る。ポンプはさらに、ピストンを
通る寒剤の洩れを最小にするだめの改善されたピストン
リング組立体と、ピストン上のシリンダ内に捕えられた
空気を排出するブーツ組立体と、送出オリフィスを通る
流体の洩れを防ぐための緩衝送出弁とを有する。共同す
る弁と熱交換器とに組合わされた２段ポンプは保管容器
から液化ヘリウムを取出して、液化ヘリウムを約２０５
気圧（３０００ボンド／平方インチ）まで加圧により気
化するだめの方法を提供する。この圧縮を達成するのに
必要な特定のエネルギは約２３０ジユール／グラム（１
０２０ＢＴ（Ｉ／標準１０００立方フィート）である。

なお、単一段ポンプを用いて一挙に高圧とすると、発生
する熱やピストン部分の摺動により液体中にキャビテー
ションを生じ、送出弁の前後において所定の圧力差が得
られず送出弁が開かなかったり、仮りに開いても寒剤槽
への液体が所定圧力まで上昇していないことになる。又
、３段式以上のポンプを用いることは可能であるが、費
用が大幅に高価となり、又設備も大型化せざるを得す、
従って本発明では２段式ポンプを用いた。

第１図を参照すると、本発明の方法の実施に用いるポン
プ組立体１０はペース板１４上に此加Ｊｅ柄ナーメリイ
１りわ☆１　＋ｅ−ツ妬り中閑？ｒチャンネルなど構造
部材で構成されたフレーム１６に取付けられ、フレーム
は通常の技術により、且つ技術上よく知られているよう
すべての付属設備に適応するよう配置され、取付けられ
る。モータ１８はフレーム１６上に装架され、可撓性ベ
ルト２２でフライホイール２゜を駆動し、フライホイー
ル２０は通常の様式で回転するようフレーム１６に保持
される。フライホイール２０は偏心体２４を有し、偏心
体は順にその上にほぼＬ字型の梁２６を装架している。

リンク装置組立体はＪ牢屋にたとえることが出来、駆動
装置を「Ｊ駆動」と呼ぶことが出来る。梁２６は２個の
点２８．３０を持ち、それゆえ偏心体２４の中心及び点
２８．３０　　とは直角三角形の頂点に夫々中心を持つ
直角三角形を形成するような位置にある。点２８は揺動
腕３２に取付けられた回動体２９を有し、この腕はベー
ス板１４とフレーム１６とに順に取付けられた適当な構
造部材３６に取付けられた回動体３４に軸受けされる。

点３ｏはヨーク釦立体４０を受ける回動体３８を持ち、
ヨークは順にねじ接手４２を経てポンプ軸（図示なし）
に取付けられる。駆動装置は、モータが回転すると、フ
ライホイール２００回転運動がポンプ軸の往復運動に転
換されて、ポンプ内のピストンが直線状の往復運動で駆
動されるように作動する。

ピストン用の駆動装置はモータ１８からの回転動力をプ
ーリ１９、ベルト２２を経てフライホイール２０に伝え
る。フライホイール２０はクラ／り軸偏心体２４にキー
付けされる。

クランク軸偏心体２４はテーバローラベアリング（図示
なし）を経て梁２６を駆動する。ばねとして使われるオ
ーリング（図示なし）によりテーパローラベアリング上
の隙間はゼロに維持することが出来る。オーリングは又
クランク軸をシールリングにシールし、ベアリング空所
からのグリースの損失を防ぐ。駆動装置は、揺動腕３２
に結合された梁２６、ベース板１４に取付けられた回動
体支持部材３６、フライホイールクランク軸の偏心体２
４で構成され、４棒式リンク装置を形成する。それゆえ
ピストン駆動端回動体３８における梁２６の結合点曲線
はほぼ直線である。

第２図を参照すると、４棒式リンク装置が図解的に示さ
れ、この装置は連続回転運動からほぼ正しい直線往復運
動を生じる。正しい直線運動からの僅かな偏位は、圧縮
力、引張力の両者を伝えることの出来る寸法の可撓性リ
ンクにより適応される。リンク装置はクランクＡＢの連
続回転運動を４棒式リンク装置ｇ　Ｂｑ　Ｃ”Ｉしのの
棒ＢＣに伝える。棒ＢＣはクランク超と棒ＣＤの抑制と
により、棒ＢＣから延長された点Ｅがほぼ完全な直線状
の運動を示すように動（。直線からの偏位は棒ＥＦの撓
みで適応され、棒汀の長さはもしベアリングがピストン
内に使われていれば駆動装置にはあまり影響がない。ピ
の長さは、本発明のようにビスビン内にベアリングが無
く、棒ＥＦの撓みがその運動方向に直角の運動に適応す
るよう使われている時は撓みに十分なように”作られる
。それゆえリンク装置Ａｌｌ　ＢＱ　ＣＩＩ　ＡＤ内の
延長点Ｅの結合点曲線は直線から±０Ｄ０２０７５はど
の割合（数ａｎ　／　ｃｍ又は数インチ／インチ）しか
偏位な持たず、むしろ大きい力が棒ＥＦ上にその運動方
向に働いても、棒ＥＦの運動方向に直角の極めて小さい
力しかピストンガイド上には働かないことを証明するこ
とが出来る。

表ＩＫ示す寸法又は割合を持つ第２図にグラフ化された
４棒式リンク装置の以前には、４棒式リンク装置を使っ
て直線への最も近い相似例は、マサチューセッツ工科大
学とニューヨークのウィリー出版社との技術評論により
合同出版された１９５１年のジョ／　ヘロンズとジョー
ジネルソンとの表題「４神式リンク装置、その合成装置
への適用の解析」に示されるように、士約０１）１７１
０割合（数ｃｙｔ　／　ｃｍ又は数インチ／インチ）の
偏位な持つと示されている。

表　　！ ＡＢ　　ロ丁γＬ ＢＣＣ２００Ｌ ＣＤ諺２．０Ｌ ＡＤ　　　冒　　２．８１７３Ｌ ＣＥ　−２，ＯＬ α　　謬　　□ ＥＦ≧Ｌ 表１に示される４棒式す／り装置の特定の割合は４棒式
リンク装置とその中に置かれる可撓性棒との組合わせを
可能にするかぎである。

この場合、組合体は棒を挫屈させることなく棒Ｅの運動
方向に加えられる３６３２Ｋｔ（８０００ポンド）の荷
重を都合よく取扱うことが出来、一方運動に直角の方向
には無視出来るほどの小さい力又は運動しか発生しない
。４棒式リンク装置とレバーとを使った既存の往復駆動
装置では、１３６％（３０００ボンド）の力しか許され
ず、駆動装置は小型ではなかった。このような駆動装置
で同様な結果を得るため、梁の長さはストロークＬの３
０倍も必要である。本発明の駆動装置は梁の長さはスト
ロークの２倍、合計長（ＤＣとＣＥとの和）はストロー
クの４倍で同じ目的を達成している。

第３図を参照すると、ポンプ１２は、支持柱５０により
ベース板１４に取付けられ、この柱は順にシリンダ５２
に取付けられる０シリンダ５２の中にピストン５４が置
かれ、ピストンは細長い管状延長部５８に取付けられた
クローム、ニッケルステ／レス鋼棒から機械加工された
中実のヘッド５６を有し、延長部も又クローム、ニッケ
ルステンレス鋼で作られる。ピストン５４はシリンダ５
２の内側で往復し、ピストンライダ６０により位置決め
され、ピストンシール即ちリング組立体６２でシールさ
れ、この組立体は第５図に詳しく示され、特にあとで述
べる。ピストン５４は技術上よく知られるように棒シー
ル組立体６４と、適当な案内装置６６とによりベース板
１４に摺動可能に装架される。ピストンの中にピストン
棒６８が置かれ、ピストン棒は技術上よく知られるよう
にねじボルトとナツト７０とによりヨーク組立体４０に
取付けられる。ピストンはその駆動端でかたいブーツ体
７２と、一対のオーリング７４　、７６とくよりピスト
ン棒にシールされる０ブ一ツ体７２とナツト７０との間
に第４図に示すブーツ止め７８があり、あとで詳しく述
べる。

シリンダ５２に大口弁座８０が結合され、この弁座は大
口弁８２と付属の入口弁ステム８４とを有する。入口弁
座８０は入口管８６とノズル８８とを装架し、ノズルの
上に真空ジャケット付キアキュムレータ９０が取付けら
れる。真空ジャケット付きアキュムレータ９０は外側の
真空ジャケット９２と、内側の製品アキュムレータ９４
（サージ槽）と入口管９６とを有する。

ポンプ出口９８はアキュムレータ９０に必要な真空を得
るために有フーる。ポペット１０２を持つ送出弁１００
は第３図に一般的に、第６図に詳しく示される。

第４図を参照すると第３図のブーツ止め７８が詳しく示
されている。ブーツ止め７８は溝又は凹所７９を有し、
この凹所はブーツ体７２をピストン棒６８にシールする
オーリング７４と組合う面上にくぼみを形成する。もし
ヘリウムがピストン棒６８をピストンヘッド５６に結合
するねじ接手を経て洩れるか、又は空気がブーツシール
を経て空間内に洩れ、一方装置が冷たく、次に温かい時
に膨張するためにガスがピストン棒６８とピストン５４
の内面との間にたまるならば、オーリ／グア４は第４図
のように変形し、それゆえガスをブーツ体７２の外に通
すだめのガス用の通路を作り出す。

その空所の外にはじけるオーリング７４は図示のように
逃し弁として働（ｏ装置が冷える時、オーリング７４は
そのもとの型に戻り、有効なシールになる。ブーツ止め
７８はブーツ体７２がピストン棒とピストンとに関して
軸線方向に動くのを防ぎ、一方ブーツ体７２の捩り運動
（揺動）は出来る。

第５図を参照すると、ピストンシール６２は８個の別々
の組立体で構成されている。第１．１１１．築成１１３
Ｓ第へ１１５及び第六１１７組立体はガス阻止組立体で
あり、割れ目の無い円筒リング（ａ）を有し、これは次
のリング上の圧力変動を減少する。リングとピストンと
の材料の熱収縮差のため、リングは低温でピストン上に
より密着する＠す／グ（ａ）はポリテトラフルオロエチ
レンと、商品名「ルーロンＬＤ及びＦＯＦ−３０４とし
て売られている充填材料との合成体で作られ、この材料
は、ピストン材料に使われるクロームニッケルステンレ
ス鋼ト潤滑無しで摺動接触しても摩耗と摩擦との動作が
低い。ガス阻止リング用のリテイナ（ｂｌは例えば商品
名「インパール３６」として売られている膨張の小さい
特性の金属合金から機械加工される。リテイナは静止し
たシールリング（Ｃ１によりシリンダ壁にシールされ、
このリングはポリテトラフルオロエチレン製の割れ目の
無い円筒リングである。シリンダがクロ−ムニツケルオ
ーステナイトステンレス鋼で作られているから、シリン
ダが冷える時、シリンダは半径方向に内方に収縮する０
リング状のリテイナ（ｂ）はシリンダはど内方収縮を受
けず、それゆえシールリング（ａ）を圧縮し、シリンダ
壁とリテイナとを通る洩れを防ぐ。築成１１λ第嶌１１
４組立体は割れ目の無い斜めの上方リング（ｄ）と割れ
目のある斜めの下方リング（ｅｌとで構成される。リン
グ（ｅ）の割れ目の機能は下方り／グ（ｅｌの摩耗を許
すことであり、一方割れ目の無い上方リング（ｄｉは割
れ目により作られる領域をシールする。リングはばね（
ｆｌにより一緒に保持され、ばねは抑圧板（ｇｌとリン
グそれ自身とに軸線方向の力を働かせる０第６，１１６
．第＆１１８組立体は斜めのリテイナ（ｉ）内の斜めの
リング（ｈ）であり、且つ割れ目を通る洩れを制限する
方向に割れ目がある。これらリング（ｈｌは摩耗を許す
よう割れ目があり、洩れが極めて小さくて比較的長寿命
を持つことが証明されている。第へ第８組立体は合成ピ
ストンシールの中で機械的に最も弱い組立体であり、そ
れゆえ圧力脈動が最小なポンプ室の反対端の近くにある
。

第６図はエネルギ消散匿弁緩衝体即ち緩衝送出弁１００
の詳細である。弁１００はポンプ１２に取付けられ、ボ
ベツ）　１０２が送出オリフィス座１２０を閉じる。弁
１００は弁体１２１を有し、弁体は円筒形弁孔１２２、
円筒型ジャケット壁１２４、ガス圧を屏放する開口１２
６、シールガスケット１２８を有し、弁体１２１は図示
の適当なねじによりシリンダ５２内の弁受け１２５から
取外すことが出来る。ポペット１０２は弁体１２１に取
付けられた一対のブツシュ１３０　、１３２により案内
される。緩衝要素１３４　、１３６は夫々ポペット１０
２と弁体１２１とに取付けられ、その間にばね１３８が
置かれる。緩衝要素１３４゜１３６は、これらが薄い弾
性のある断面を持ち、ポペット弁が開き位置に運動する
時に互に接触するよ５に作られる。緩衝要素１３４，１
３６の薄い断面の弾性的圧縮はポペット弁の開きを緩衝
する。通常、逆上弁が流れ（方向又は大きさ）の速かな
（動的）変化を受ける時、ポペット１０２とばね１３８
とは運動のエネルギを取得する。もし流れの大きさが増
すと、ポペットの運動方向は開き方向と呼ばれる。もし
流れの大きさが減る、即ち反対であると、ポペットの運
動方向は閉じ方向と呼ばれる。流れが安定している時、
ポペットは（最終的に）平衡位ユを取り、この場合他の
作用が無ければ、その面に向かう流体抵抗力はばね１３
８により働く力で釣合う。往復式ポンプとコンプレッサ
とに使われる逆上弁（両者共各シリンダの入口、送出口
用）は各サイクル内で動的の流れを受ける。それゆえポ
ペット１０２は少な（とも各サイクルの一部で動いてい
る。ポペットの加速度、速度は無視出来ない。弁の寸法
がポペットの運動を制限せぬほど十分である場合以外、
ポペットは開く時に要素１３６に打当る。閉じる時ポペ
ットは最終的に座１２０に打当る。問題はポペットが要
素又は座の何れかに打当る時これがはね返り、全体とし
て座、要素、及びポペットの面上に力と応力とを生ずる
事である。座からのはね返りは、ポペットが閉じるべき
時期とポペットが閉じ位置に落付く時期との間におくれ
を生じる。

このおくれは往復式圧縮装置内に反転流を生じる。座、
要素に衝撃応力が生じ又はポペットが十分に大きければ
、弁要素の降伏、変形及び最終的な破違が生じる。それ
ゆえ、本発明の弁は流体緩衝の要らない緩衝を有し、緩
衝は緩衝材料の弾性に依存している。緩衝は弁がほぼ全
開した時だけ働き、それゆえサイクルの開きの部分での
ポペット弁のはね返りを最小にする。

第３図に戻ると、ピストン棒６８は棒の挫屈を防ぐため
十分な断面積の細長い梁であるが、曲げには比較的弱（
、直線運動から±０２２麿（０Ｄ０８３インチ）の偏位
がピストン５４にごく小さい曲げモーメントを生ずる。

ピストン５４は案内装置６０＊６１＋６６により案内さ
れ、シリンダ５２内で往復様式で動く。中空ピストン５
４はかたいブーツ体７２によりピストン棒にシールされ
、ブーツ体はオーリ／グア４　Ｋより棒に、やわらかく
シールされ、且オーリング７６によりピストンにやわら
かくシールされる。

これらオーリングはブーツ体に低い捩り抑制を与え、一
方ピストン棒とブーツ体との間の環状空間に空気が入る
のを防ぐ。第４図に関して述べたように、空気が環状空
間に入ると、空気はブーツ止め７８内の凹所７９内に動
くオーリング７４の作用で温められた時に排出される。

作動時に１真空ジャケット付き人口アキュムレータ９０
は製品（液体又は冷たい超臨界ガス）を収容する液体ヘ
リウムタ／りに１．０７−９５気圧、（１４−１２５ボ
ンド／平方インチ）の圧力で、真空ジイケット付き管、
即ち輸送管（図示なし）によ・り結合される。流体は弁
８２を経て入り、この弁は弁８２を横切って十分な圧力
差がある時に開いて弁ばねな釣合わせ、差がない時はこ
のばねは弁を閉じて保持する。

開いた時、弁の運動要素は運動のエネルギを取得し、こ
のエネルギは大部分弁ばねで吸収され、一部は弁案内内
の流体の圧縮で吸収される。流体の圧縮で吸収されたエ
ネルギは部分的に弁ステム案内リングと弁案内ベアリン
グとを通る流体の洩れで消散される。この緩衝効果は弁
が開閉する夫々の時に弁を遅くするのく有用である。緩
衝のない弁は緩衝のある弁より以上に座から遠くにはね
返り勝ちであり、それゆえ弁の最終の閉鎖を遅らせる。

弁座は平らで、シールを達成するためのガイドの必要を
減らし、それゆえ流体力学的に圧迫されたフィルムの中
に運動のエネルギーをさらに緩衝することが出来る。

送出弁１００は第６図に示すように平らな弁座の弁であ
り、この弁は弁面な横切る圧力がばね１３８により働く
弁と弁の後面を横切る圧力とを越えた時に開く０送出弁
運動エネルギのいくらかはばね１３８内に保存されるが
、残りは緩衝要素１３４，１３６の中に保存される。緩
衝要素保存エネルギの一部は内部摩擦として消散され、
残りは弁をその全開位置からはね返丁よ５に押圧する。

緩衝効果は主として緩衝装置内の内部摩擦へのエネルギ
損失に依存している。弁の閉鎖エネルギのいくらかは、
平らな弁座領域に形成される流体力学的圧迫フィルムに
より消散され、いくらかは弁面材料と弁座材料との内部
摩擦に消散され、残りの消散されないエネルギは弁が閉
じたあとで弁をはね返らせる。

弁の運動エネルギを緩衝するための設置以外、入口弁、
送出弁の両者は通常のばね抑圧、ステム案内、圧力作動
の平らな面の逆止弁である。

液体、液体と飽和ガス、又は超臨界ヘリウムをとり入れ
、これらを３９−７８ｆ／秒（３００００−６００００
標準立方フイ一ト／時）の流速で２０５気圧（３０００
ボンド／平方インチ）の圧力まで上昇するためには、第
７図のように第１段２００と第２段３００から成る２段
式ポンプが使われる◇ポンプの両段２００，３００は図
面に示すよ５同一様式で構成され、装置は第７図に図解
的に示しである。もちろん両段は異なり、第１段が第３
図に示すようなもので、第２段は真空ジャケット付き人
口アキュムレータ９゜の無いものである。高圧ヘリウム
を収容するチューブに向けて駆動される、第７図に示す
ような周辺空気ファンを使った熱交換器４０２は、ヘリ
ウムを周辺温度近くまで温めるのに使うことが出来る。

温められた高圧ヘリウムはシリンダ内に貯えられる。

第７図は本発明の方法が図示され、超臨界、温度及び圧
力で高密度のヘリウムガス又は液体と飽和ガスとの混合
物で構成される流体は真空ジャケット付きアキュムレー
タ１９０（＠３図の９０に相当）に入る。２段式ポンプ
の第１段２００のピストンヘッド２５６（第３図の５６
に相当）が大口弁（第３図の８２に相当）から遠ざかる
よう動く時（上部死点）、ポンプ室内の残りの流体の圧
力は下降する。入口弁面を横切る圧力差が大口弁ばね力
を越えると、大口弁（第３図の８２に相当）は開き、流
体をアキュムレータ１９０から第１段２００のポンプ室
に真空ジャケット（第３図の９２に相当）付き管２８６
（第３図の８６に相当）を経て入れる。

上部死点で、ポンプ室は流体で充たされ、入口弁は閉じ
る。ピストンヘッド２５６が下降する時、ポンプ室内に
捕えられた流体は、ポンプ室内の圧力が第１段２００の
送出圧力を越えるまで圧縮される。送出弁（第３図の１
００に相当）はその時開き、圧縮流体をシリンダを取巻
く環状室（第３図の９７に相当）に入れる。

この冷たい室を熱的に隔離する努力にもかかわらず、圧
縮流体に加わるいくらかの熱が消散され、これが送出流
体の密度を減ら丁。この流体は次に、２段式ポンプの第
２段３００内で圧縮され、この段３００は笑質的に第１
段２００と構成、作動共、同一であり、第２段３００に
入る流体は今や超臨界ガスである。第１段２００の送出
弁は第１段のピストンヘッド２５６が下降ストロークを
する時第１段のポンプ室内の液体を排出出来るような方
向にある。

第２段３００の送出弁は垂直に向けられ、送出弁の組立
てを容易にしており、その結果第１段２００　、第２段
３００の送出弁はその夫々の段を構成するシリンダの底
側に置かれる。

第１段送出の中間における圧力を制限するため、第１段
２００、第２段３００のシリンダ径とストロークとは同
一に作られる。ｇ１段２００はそれゆえ第２段３００用
のブースタであり、中間におゆる圧力は第１段２００の
流体に得られた熱からだけ発生する。両段２００．３０
０は容積的能力で同一であるが、もし低密度の超臨界ガ
スだけが圧縮されるならば、第１段２００は第２段３０
０より容積的に大きく作られる。

代表的に、液体、液体と飽和ガス又は超臨界濃厚ガスが
アキュムレータ１９０に０．１２５−０Ｄ６ｆ／ａｉの
合成密度で入る。本発明の一実施例では、入口圧力は機
械的に９５気圧（１２５ポンド／平方インチ）又はそれ
以下に制限される。流体は第１段２００で圧縮され、第
１段のシリンダに入る時に部分的に１圧縮される時に部
分的に、又シリンダから追放される時に部分的に、加熱
される。第２段３００に入るすぐ前の流体の条件は概算
ですべての供給源から１０００ワツトの熱取得を含み、
これが流体温度を約５広から約８３へまで上昇する。第
２段３００に入る流体の密度は第１段に入る合成密度に
等しく、中間における圧力は、第１段２００内のポンプ
流体に不可避的に入る熱量によりそれ自体調節する。第
２段３００に入る流体は、シリンダ背圧の如何で最大２
０５気圧（３０００ボンド／平方インチ）まで圧縮され
、第１熱交換器４００に追放され、仮定温度は２１１に
である。第１熱交換器４００はピストンリングと第２段
３００からの洩れ（ブローパイ）ガスを再冷却するのに
使われる。この冷たい洩れガスは寒剤槽５００の残量に
圧力を維持するのに使われ、この槽５００から２段式ポ
ンプ即ち第１段２００と第２段３００が流体を取出す〇
この洩れガス流の圧力は槽５００の圧力より僅かに高い
が、１１２気圧（１５０ボンド／平方インチ）を越えな
い◇ ピストン洩れガスの質量流速は通常知られていないが一
般に送出圧の増加と共に増加し、且つピストンリングが
作動により摩耗する時に増加する。目的は次の通りであ
り、即ち（ａ）　　洩れガスを大気に放出しない事、（
ｂｌ　　寒剤槽５００内の液体の液面レベルを一定に維
持する事、 （ｃｌ　　不純ガスを寒剤槽内に噴入させない事〔この
洩れガスは商業的Ａ級シリンダ・ガス（呼称純度９９Ｊ
９５％）よりかなり汚染が少ないと期待される〕、 （ｄ）　　寒剤槽内の液面への熱移動を減らす、即ち全
体として槽に戻る熱エネルギを制限する事、 （ｅｌ　　洩れガスの容積を減らし、その大部分（なる
べく全部）が寒剤槽５００に戻ることが出来るようにす
る事。

約５０時間の作動后、ポンプ送出圧力が１７１気圧（２
５００ボンド／平方インチ）程度の時に洩れガスの質量
割合は約１標準立方フイート／分（６０標準フイ一ト／
時）と見られる。

第１段の洩れガスは無視出来るほど小さく（Ａ標準立方
フィート／分より相当に少ないＸこのガスは第１、第２
（もし必要なら）の逃し弁で簡単に大気に排出される。

送出ガスは今や、ファン−周辺空気蒸発器と呼ばれる第
２熱交換器４０２に入り、このガスはこれが周辺温度と
ほぼ同じく温まるまで大気から熱を受ける。ガスはシリ
ンダ（ガス貯蔵器）内に保管され、その充填工程時の背
圧はポンプ送出圧力を決定する。冷やされた洩れガスは
残りの液体をポンプ入口に結合された檜から外に追放し
、この檜を空にする工程が完了した時、槽内に残るガス
は丁でに少くとも２水まで温められ、それゆえ濃い蒸気
を回収する技術は、再充填のため檜に戻す前には不必要
である。

各段を取巻く送出ガス熱壊＠（シリンダを取巻く環状体
内で）の使用は、熱力学的に騒音であり、シリンダのま
わりの真空ジャケットと、各段の送出流用の別々のアキ
ュムレータ（サージ槽）とを不必要にする◇この事はシ
リンダが周辺より高い温度で作動する周辺空気コンプレ
ッサシリンダに対しては熱力学的に適切でない。この特
徴は市販の寒剤ポンプには今まで見られていない。

本発明の特定の実施例による液体、液体とガス状と超臨
界のヘリウムを圧縮し、輸送するためのポンプは、最大
圧力２０５気圧（３０００ポンド／平方インチ）まで、
３９−７８グラム／秒（３００００−６００００標準立
方フイ一ト／時）のヘリウムを圧縮する。この装置の最
大動力消費量は、ファン−周辺空気蒸発器用５馬カフア
ンを含めて２５馬力である。本発明による装置はそれゆ
え、３８３ジユール／グラム（１７００ＢＴＵ／標準１
０００立方フイート）の最大圧縮動力と、１９６　シ：
ｓ−−ル／／　ラＡ　（４２５ＢＴｕ／標準１０００立
方フイート）の加熱動力とを必要とする。合計の最大動
力消費量は４７８ジユール／グラム（２１２５ＢＴＵ／
標準１０００立方フイート）である。

本発明による方法は熱交換器の冷却と油蒸気除去装置と
が不必要で、保守は小型と使われる段数の減少とのため
目立って減少する。本発明による方法は騒音と管理とで
温かい圧縮装置に匹敵することが証明されるが圧縮され
たガスの連続的分析は必要ない０本発明による方法は台
車上に装架することが出来、且つ２５瞑の電源を液体槽
と充填されるシリンダとに結合する必要だけで容易に移
動することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるポンプ組立体の前面図、第２図
は本発明に用いるポンプ用の４棒式駆動リンク装置の図
解図、第３図は第１因のポンプの拡大長手断面図、第４
図は第３図のポンプの拡大断片図でブーツ止めを示す図
、第５図は第３図のポンプの断片断面図でピストンシー
ルを示す図、第６図は第３図のポンプの緩衝式送出弁の
拡大断片図、第７図は本発明による方法な示す図解図で
ある。 １０・・・ポンプ組立体、１２・・・ポンプ、１４・・
・ベース板、１６・・・フレーム、１８・・・モータ、
１９・・・ヨーク、２０・・・フライホイール、２２・
・・ベルト、２４・・・偏心体、２６・・・梁、２８・
・・点、２９・・・回動体、３ｏ・・・点、３２・・・
腕、３４・・・回動体、３６・・・部材、３８・・・回
動体、４０・・・ヨーク組立体、４２・・・ねじ接手、
５０・・・支持柱、５２・・・シリンダ、５４・・・ピ
ストン、５６・・・ヘッド、５８・・・延長部、６０・
・・ライダ、６１・・・案内装置、６２・・・リング組
立体、６４・・・棒シール組立体、６６・・・案内装置
、６８−・・ピストン棒、７０・・・ナツト、７２・・
・ブーツ体、７４．７６・・・オーリング、７８・・・
止め、７９・・・凹所、８０・・・弁座、８２・・・入
口弁、８４・・・弁ステム、８６・・・管、８８・・・
ノズル、９ｏ・・・アキュムレータ、９２・・・ジャケ
ット、９４川サージ槽、９６・・・管、９７・・・室、
９８・・・出口、１ｏｏ・・・送出弁、１０２・・・ポ
ペット、１１１，１１２，１１３，１１４，１１５゜１
１６，１１７．１１８・・・組立体、１２０・・・座、
１２１・・・弁体、１２２・・・弁孔、１２４・・・壁
、１２５・・・弁受け、１２６・・・開口、１２８・・
・ガスケット、１３０．１３２・・・ブツシュ、１３４
．１３６・・・要素、１３８・・・ばね、１９０・・・
アキュムレータ、２００・・・第１段、２５６・・・ピ
ストンヘッド、２８６・・・管、３００・・・第２段、
３５６・°・ピストンヘッド、４００，４０２・・・熱
交換器、５００・・・寒剤槽、ａ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋１１・
・・リング、ｂ＋＋・・・リテイナ、ｆ・・・ばね、ｇ
・・・抑圧板。 Ｆ／６．４ Ｆ／Ｇ５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）低温高密度の液体寒剤を圧縮する方法において、 流体を保管容器から２段式ポンプの第１段 入口のアキュムレータに抽出し輸送する工程と、 前記第１段で前記流体を、前記保管容器の 圧力と前記流体の送出点における最終圧力との中間の圧
   力まで圧縮する工程と、 前記圧縮された流体を前記第１段から第２ 段に輸送し、前記流体の輸送及び圧縮時に前記流体を加
   温し、且つ前記流体を前記送出点で必要な圧力まで圧縮
   する工程と、 前記第２段を出る前記流体を周辺大気に対 し熱交換し、且つ加温し、前記加温された流体を使用点
   に送出する工程とを有する液体寒剤圧縮方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の液体寒剤圧縮方法に
   おいて、前記第２段式ポンプのピストンからの洩出ガス
   は前記第２段を出る前記圧縮された流体と熱交換する液
   体寒剤圧縮方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の液体寒剤圧縮方法に
   おいて、前記第１段及び第２段圧縮工程を熱的に遮蔽す
   るため前記送出ガスを使用する液体寒剤圧縮方法。