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JP4918532B2 - Low temperature slush fluid production equipment - Google Patents
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JP4918532B2 - Low temperature slush fluid production equipment - Google Patents

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Description

本発明は、スラッシュ状の低温流体(例えば、スラッシュ水素(固体水素と液体水素とがシャーベット状に混合したものであり、液体水素に比べて密度が大きく、保有する寒冷量が大きいもの))を製造する低温スラッシュ状流体製造装置に関するものである。   The present invention relates to a slush-like low-temperature fluid (for example, slush hydrogen (solid hydrogen and liquid hydrogen mixed in a sherbet shape, having a higher density than liquid hydrogen and a large amount of cold). The present invention relates to a low temperature slush fluid manufacturing apparatus.

スラッシュ状の低温流体を製造する装置としては、例えば、特許文献1に開示されたものが知られている。
特開2007−333264号公報
As an apparatus for producing a slush-like cryogenic fluid, for example, an apparatus disclosed in Patent Document 1 is known.
JP 2007-333264 A

低温スラッシュ状流体製造装置を用いて製造されたスラッシュ状の低温流体は、潜熱および顕熱の利用と貯蔵密度の向上の観点から、容器の底部に一旦溜められ、固化率が高められた後に、容器から取り出されて(抜き出されて)利用される。
しかしながら、容器の底部に溜められたスラッシュ状の低温流体は、長時間そのままの状態で放置されると、エイジング現象(スラッシュ水素中の固体水素が外部からの侵入熱により一部融解し、再度凝結する際に周囲の固体水素と結合してその粒径が大きくなる現象(Liquid-solid mixtures of hydrogen near the triple point:Advances in cryogenic engineering Vol.11 P207参照。))を起こし、スラッシュ状の低温流体が取り出せなくなってしまうおそれがある。
The slush-like cryogenic fluid produced using the low-temperature slush-like fluid production device is once stored in the bottom of the container from the viewpoint of utilization of latent heat and sensible heat and improvement of storage density, and after the solidification rate is increased, It is taken out (extracted) from the container and used.
However, when the slush-like low-temperature fluid stored in the bottom of the container is left as it is for a long time, the aging phenomenon (solid hydrogen in slush hydrogen partially melts due to intrusion heat from the outside and condenses again. Causing a phenomenon (Liquid-solid mixture of hydrogen near the triple point: Advances in cryogenic engineering Vol.11 P207)), causing a slush-like cryogenic fluid May not be able to be removed.

そこで、容器の底部に溜められたスラッシュ状の低温流体がエイジング現象を起こさないよう、容器の底部に溜められたスラッシュ状の低温流体を攪拌装置を使って攪拌することが提案されている。
しかしながら、伝熱面の表面に生成した低温固体(例えば、固体水素)をオーガで掻き落とす(削り落とす)ことによりスラッシュ状の低温流体を製造する装置では、攪拌によって伝熱面の表面に生成される低温固体の成長速度が所望の速度よりも速くなり、伝熱面の表面に生成された低温固体によってオーガが回らなくなるオーガロックが発生し、スラッシュ状の低温流体を製造できなくなってしまうおそれがある。
Therefore, it has been proposed to stir the slush-like low temperature fluid stored in the bottom of the container using a stirrer so that the slush-like low temperature fluid stored in the bottom of the container does not cause an aging phenomenon.
However, in a device that produces a slush-like low-temperature fluid by scraping (scraping off) a low-temperature solid (for example, solid hydrogen) generated on the surface of the heat transfer surface with an auger, it is generated on the surface of the heat transfer surface by stirring. The growth rate of low-temperature solids becomes faster than desired, and the auger lock that prevents the auger from rotating due to the low-temperature solids generated on the surface of the heat transfer surface may occur, making it impossible to produce a slush-like low-temperature fluid. is there.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、容器内に貯蔵されたスラッシュ状の低温流体のエイジング現象を防止することができ、かつ、伝熱面の表面に生成された低温固体によってオーガが回らなくなるオーガロックを防止することができる低温スラッシュ状流体製造装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, can prevent the aging phenomenon of a slush-like low-temperature fluid stored in a container, and is produced by a low-temperature solid generated on the surface of a heat transfer surface. An object of the present invention is to provide a low-temperature slush fluid production apparatus that can prevent an auger lock that prevents an auger from rotating.

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。
本発明に係る低温スラッシュ状流体製造装置は、容器の内部に貯留された液体状の低温流体の中に配置された、伝熱面を有する熱交換器と、前記伝熱面の表面に生成した低温固体を掻き落とすオーガと、前記容器の底部に堆積したスラッシュ状の低温流体を攪拌翼によって攪拌する攪拌装置とを備えたスラッシュ状流体製造部を具備した低温スラッシュ状流体製造装置であって、前記攪拌翼により、前記容器の底部に堆積したスラッシュ状の低温流体を攪拌する攪拌工程と、前記オーガにより、前記伝熱面の表面に生成した低温固体を掻き落とす製造工程とが交互に行われるように制御する制御装置を備えている。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The low-temperature slush fluid production device according to the present invention is arranged in a liquid low-temperature fluid stored in a container, and is generated on the surface of the heat exchanger and a heat exchanger having a heat exchanger surface. A low-temperature slush fluid production device comprising a slush fluid production unit comprising an auger for scraping low-temperature solids and a stirring device for stirring the slush-like low-temperature fluid deposited on the bottom of the container by a stirring blade, The stirring step of stirring the slush-like low-temperature fluid deposited on the bottom of the container by the stirring blade and the manufacturing step of scraping off the low-temperature solid generated on the surface of the heat transfer surface by the auger are alternately performed. The control apparatus which controls is provided.

本発明に係る低温スラッシュ状流体製造装置によれば、攪拌工程と製造工程とが交互に行われることとなるので、容器内に貯蔵されたスラッシュ状の低温流体のエイジング現象を防止することができ、かつ、伝熱面の表面に生成された低温固体によってオーガが回らなくなるオーガロックを防止することができる。   According to the low-temperature slush fluid production apparatus according to the present invention, the agitation process and the production process are alternately performed, so that the aging phenomenon of the slush-like low-temperature fluid stored in the container can be prevented. In addition, it is possible to prevent an auger lock that prevents the auger from rotating due to the low-temperature solid generated on the surface of the heat transfer surface.

上記低温スラッシュ状流体製造装置において、前記攪拌翼は、樹脂からなり、その下端と前記容器の底面との間にわずかな隙間が形成され、かつ、回転してその先端が前記容器の内周面に最も接近した時に、その先端と前記容器の内周面との間にわずかな隙間が形成されるように設計・製作されている。   In the low temperature slush fluid production apparatus, the stirring blade is made of resin, a slight gap is formed between the lower end of the stirring blade and the bottom surface of the container, and the tip of the stirring blade is rotated on the inner peripheral surface of the container. Is designed and manufactured so that a slight gap is formed between the tip of the container and the inner peripheral surface of the container.

このような低温スラッシュ状流体製造装置によれば、容器の底部に堆積したスラッシュ状の低温流体は、その下端と容器の底面との間にわずかな隙間が形成され、かつ、回転してその先端が容器の内周面に最も接近した時に、その先端と容器の内周面との間にわずかな隙間が形成されるように設計・製作された翼面積の大きい攪拌翼によって攪拌されることとなるので、エイジング現象をより確実に防止することができる。
また、攪拌翼は樹脂製であり、万が一、その下端が容器の底面と接触しても容器の底面を傷つけることがなく、また、その先端が容器の内周面と接触しても容器の内周面を傷つけることがないので、容器の損傷を防止することができる。
さらに、攪拌翼は樹脂製とされ、攪拌翼の軽量化が図られることとなるので、駆動用モータの回転を攪拌翼に伝達する駆動軸の軸振れを低減させることができて、その下端と容器の底面との接触、その先端と容器の内周面との接触を低減させることができる。
According to such a low-temperature slush fluid production apparatus, the slush cryogenic fluid deposited on the bottom of the container has a slight gap formed between its lower end and the bottom of the container, and rotates to its tip. Is stirred by a stirring blade with a large blade area designed and manufactured so that a slight gap is formed between the tip of the container and the inner peripheral surface of the container. Therefore, the aging phenomenon can be prevented more reliably.
Also, the stirring blade is made of resin, so that the bottom surface of the container will not be damaged even if the lower end of the stirring blade contacts the bottom surface of the container. Since the peripheral surface is not damaged, damage to the container can be prevented.
Furthermore, since the stirring blade is made of resin, and the weight of the stirring blade is reduced, the shaft runout of the drive shaft that transmits the rotation of the drive motor to the stirring blade can be reduced, Contact with the bottom surface of the container and contact between the tip of the container and the inner peripheral surface of the container can be reduced.

上記低温スラッシュ状流体製造装置において、前記攪拌翼は、樹脂からなる複数枚の翼を備え、各翼は、回転時の遠心力によって長手方向に伸び、回転時、その先端が前記容器の内周面と当接することによって長手方向に縮むように構成されている。   In the low-temperature slush fluid production apparatus, the stirring blade includes a plurality of blades made of resin, and each blade extends in the longitudinal direction due to centrifugal force during rotation, and at the time of rotation, the tip thereof is the inner periphery of the container. It is configured to contract in the longitudinal direction by contacting the surface.

このような低温スラッシュ状流体製造装置によれば、容器の底部に堆積したスラッシュ状の低温流体は、回転時の遠心力によって長手方向に伸びる翼面積の大きい攪拌翼によって攪拌されることとなるので、より広範囲のスラッシュ状の低温流体を攪拌することができて、エイジング現象をより確実に防止することができる。
また、攪拌翼の各翼は樹脂製であり、万が一、その先端が容器の内周面と接触しても容器の内周面を傷つけることがないので、容器の損傷を防止することができる。
さらに、攪拌翼は樹脂製とされ、攪拌翼の軽量化が図られることとなるので、駆動用モータの回転を攪拌翼に伝達する駆動軸の軸振れを低減させることができて、その先端と容器の内周面との接触を低減させることができる。
According to such a low-temperature slush fluid production apparatus, the slush-like low-temperature fluid deposited on the bottom of the container is agitated by the agitating blade having a large blade area extending in the longitudinal direction by the centrifugal force during rotation. A wider range of slush-like low-temperature fluid can be stirred, and the aging phenomenon can be prevented more reliably.
Further, each blade of the stirring blade is made of resin, and even if the tip of the blade is in contact with the inner peripheral surface of the container, the inner peripheral surface of the container is not damaged, so that the container can be prevented from being damaged.
Furthermore, since the stirring blade is made of resin and the weight of the stirring blade is reduced, the shaft runout of the drive shaft that transmits the rotation of the drive motor to the stirring blade can be reduced, Contact with the inner peripheral surface of the container can be reduced.

上記低温スラッシュ状流体製造装置において、前記攪拌翼が、前記容器の底面に設置された、超伝導モータからなる駆動用モータにより駆動されるように構成されているとさらに好適である。   In the low-temperature slush fluid production apparatus, it is more preferable that the stirring blade is configured to be driven by a driving motor that is a superconducting motor installed on the bottom surface of the container.

このような低温スラッシュ状流体製造装置によれば、駆動用モータが容器の底面に設置され、駆動用モータの回転を攪拌翼に伝達する駆動軸が、容器の頂部に形成された貫通穴を貫通することを回避することができるので、貫通穴の内径を小さくすることができて、容器内への侵入熱を低減させることができる。   According to such a low temperature slush fluid production apparatus, the drive motor is installed on the bottom surface of the container, and the drive shaft that transmits the rotation of the drive motor to the stirring blade penetrates the through hole formed in the top of the container. Since this can be avoided, the inner diameter of the through hole can be reduced, and the intrusion heat into the container can be reduced.

本発明に係る低温スラッシュ状流体製造装置によれば、容器内に貯蔵されたスラッシュ状の低温流体のエイジング現象を防止することができ、かつ、伝熱面の表面に生成された低温固体によってオーガが回らなくなるオーガロックを防止することができるという効果を奏する。   According to the low temperature slush fluid production apparatus according to the present invention, it is possible to prevent the aging phenomenon of the slush cryogenic fluid stored in the container, and the auger is formed by the low temperature solid generated on the surface of the heat transfer surface. It is possible to prevent an auger lock that does not rotate.

以下、本発明に係る低温スラッシュ状流体製造装置(以下「製造装置」という。)の第1実施形態について、図1を参照しながら説明する。図1は本実施形態に係る製造装置の概略構成図である。
製造装置1は、例えば、図1に示すスラッシュ状の低温流体(例えば、スラッシュ水素)を製造するスラッシュ状流体製造部2と、このスラッシュ状流体製造部2に供給される極低温流体(例えば、13Kの気体ヘリウム)を発生させる極低温流体発生部(図示せず)とを主たる要素として構成されている。
A first embodiment of a low temperature slush fluid manufacturing apparatus (hereinafter referred to as “manufacturing apparatus”) according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a manufacturing apparatus according to the present embodiment.
The production apparatus 1 includes, for example, a slush fluid production unit 2 that produces a slush fluid (for example, slush hydrogen) shown in FIG. 1 and a cryogenic fluid (eg, slush fluid production unit 2). A cryogenic fluid generator (not shown) that generates 13K gaseous helium) is the main element.

極低温流体発生部は、極低温流体貯蔵タンク(図示せず)と、流量・温度調整装置(図示せず)とを備えている。
極低温流体貯蔵タンクの内部には、液体状の極低温流体(例えば、4Kの液体ヘリウム)が貯留されている。また、この極低温流体貯蔵タンクと、スラッシュ状流体製造部2の熱交換器3とは、極低温流体供給管4を介して接続(連結)されている。
流量・温度調整装置は、極低温流体供給管4の途中に配置されるとともに、極低温流体貯蔵タンクから送られてきた(圧送されてきた)液体状の極低温流体を加熱してガス化(気化)させる加熱器(図示せず)と、この加熱器の上流側に位置する極低温流体供給管4に配置されるとともに、極低温流体貯蔵タンクから加熱器に流入する液化された極低温流体の流量を調整する第1のバルブ(図示せず)と、加熱器の下流側に位置する極低温流体供給管4に配置されるとともに、加熱器からスラッシュ状流体製造部2の熱交換器3に流入する気体状の極低温流体(例えば、13Kの気体ヘリウム)の流量を調整する第2のバルブ(図示せず)とを備えている。
The cryogenic fluid generator includes a cryogenic fluid storage tank (not shown) and a flow rate / temperature adjusting device (not shown).
A liquid cryogenic fluid (for example, 4K liquid helium) is stored inside the cryogenic fluid storage tank. The cryogenic fluid storage tank and the heat exchanger 3 of the slush fluid production unit 2 are connected (coupled) via a cryogenic fluid supply pipe 4.
The flow rate / temperature adjusting device is disposed in the middle of the cryogenic fluid supply pipe 4 and heats and gasifies the liquid cryogenic fluid sent (pressurized) from the cryogenic fluid storage tank. A heater (not shown) to be vaporized) and a liquefied cryogenic fluid which is disposed in the cryogenic fluid supply pipe 4 located upstream of the heater and flows into the heater from the cryogenic fluid storage tank The first valve (not shown) for adjusting the flow rate of the heat exchanger 3 and the cryogenic fluid supply pipe 4 located on the downstream side of the heater and the heat exchanger 3 of the slush fluid production unit 2 from the heater And a second valve (not shown) for adjusting the flow rate of the gaseous cryogenic fluid (for example, 13K gaseous helium) flowing into the.

スラッシュ状流体製造部2は、液体状の低温流体(例えば、13.9Kの液体水素)Lおよびスラッシュ状の低温流体(例えば、13.8Kのスラッシュ水素)Sを貯留する容器5と、この容器5内に配置された円筒状の伝熱面6を有する熱交換器3と、伝熱面6の表面に生成した図示しない低温固体(例えば、固体水素)を掻き落とす(削り落とす)オーガ(掻き落とし手段)7と、攪拌装置8とを備えている。   The slush fluid production unit 2 includes a container 5 that stores a liquid cryogenic fluid (for example, 13.9K liquid hydrogen) L and a slush cryogenic fluid (for example, 13.8K slush hydrogen) S, and the container. 5 is a heat exchanger 3 having a cylindrical heat transfer surface 6 disposed in 5 and an auger (scraping) that scrapes off (cuts off) a low-temperature solid (not shown) generated on the surface of the heat transfer surface 6 (for example, solid hydrogen). Dropping means) 7 and a stirring device 8.

容器5は、その内部が真空とされ、かつ、その内面に、例えば、銅板等の輻射シールド板(図示せず)が貼られた断熱真空容器9の中に収容されており、これにより、容器5の外部から内部へ侵入する熱の低減化が図られるようになっている。   The container 5 is housed in a heat insulating vacuum container 9 whose inside is evacuated and whose inner surface is provided with a radiation shield plate (not shown) such as a copper plate, for example. Thus, the heat entering from the outside to the inside can be reduced.

熱交換器3の内部には、極低温流体発生部(図示せず)で発生した極低温流体(容器5内に貯留された液体状の低温流体Lよりも温度の低い流体)が極低温流体供給管4を介して供給されるようになっている。熱交換器3の内部に供給された極低温流体は、容器5内に貯留された液体状の低温流体Lと熱交換させられて伝熱面6の表面に低温固体を生成させた後、極低温流体戻り管10を通って貯蔵タンク(図示せず)に一旦貯留され、液化装置(図示せず)により液化されてから、極低温流体発生部の極低温流体貯蔵タンク(図示せず)に戻されるようになっている。   Inside the heat exchanger 3, a cryogenic fluid (fluid having a temperature lower than the liquid cryogenic fluid L stored in the container 5) generated by a cryogenic fluid generator (not shown) is contained in the cryogenic fluid. It is supplied via the supply pipe 4. The cryogenic fluid supplied to the inside of the heat exchanger 3 is subjected to heat exchange with the liquid cryogenic fluid L stored in the container 5 to generate a cryogenic solid on the surface of the heat transfer surface 6. After being stored in a storage tank (not shown) through the cryogenic fluid return pipe 10 and liquefied by a liquefaction device (not shown), it is stored in a cryogenic fluid storage tank (not shown) of the cryogenic fluid generating section. It is supposed to be returned.

オーガ7は、その回転軸(中心軸)11の両端部がベアリング(図示せず)によって軸受け支持されるとともに、伝熱面6に沿って回転可能に収容された円筒状の部材であり、その外周面(すなわち、伝熱面6と対向する面)には、長手方向に沿って螺旋状に形成された刃12が設けられている。
また、回転軸11と、駆動用モータ13から下方に延びる駆動軸14とは、ユニバーサルジョイント15を介して接続(連結)されており、駆動用モータ13が回転すると、その回転に伴ってオーガ7も同じように(例えば、図1の上方から見て時計方向)に回転し、伝熱面3に生成した低温固体が、オーガ7の刃12によって掻き落とされ、所望の大きさ(例えば、1μm〜10μm)の粒(例えば、固体水素の粒)となって、容器5の底部へ落下し、スラッシュ状の低温流体Sを形成するようになっている。
The auger 7 is a cylindrical member that is supported by bearings (not shown) at both ends of the rotating shaft (center shaft) 11 and is rotatably accommodated along the heat transfer surface 6. A blade 12 formed in a spiral shape along the longitudinal direction is provided on the outer peripheral surface (that is, the surface facing the heat transfer surface 6).
The rotating shaft 11 and the driving shaft 14 extending downward from the driving motor 13 are connected (coupled) via a universal joint 15, and when the driving motor 13 rotates, the auger 7 is rotated along with the rotation. In the same manner (for example, clockwise when viewed from above in FIG. 1), the low-temperature solid generated on the heat transfer surface 3 is scraped off by the blade 12 of the auger 7 and has a desired size (for example, 1 μm). To 10 μm) particles (for example, solid hydrogen particles) and drops to the bottom of the container 5 to form a slush-like low-temperature fluid S.

駆動用モータ13、極低温流体発生部の加熱器、第1のバルブ、および第2のバルブはそれぞれ、電気的に接続された制御装置19により、ON状態(運転状態)とOFF状態(停止状態)とを繰り返すように(例えば、50分〜55分間、オーガ7および駆動軸14を回転させたら、つぎの10分〜5分間、オーガ7および駆動軸14を回転させないように)制御される。これにより、低温固体は、間歇的に製造されることとなる。   The drive motor 13, the heater of the cryogenic fluid generation unit, the first valve, and the second valve are respectively turned on (operating state) and off (stopped) by an electrically connected control device 19. (For example, if the auger 7 and the drive shaft 14 are rotated for 50 minutes to 55 minutes, the auger 7 and the drive shaft 14 are not rotated for the next 10 minutes to 5 minutes). Thereby, a low-temperature solid will be manufactured intermittently.

攪拌装置8は、駆動用モータ16と、駆動軸17と、攪拌翼18とを備えている。
駆動用モータ16は、その下端から容器5の底面に向かって延びる駆動軸17を、例えば、図1の上方から見て時計方向に回転させるものである。
駆動軸17の一端部(図1において上側の端部)は、駆動用モータ16の回転軸(図示せず)の一端部と連結されており、駆動軸17の他端部(図1において下側の端部)には、攪拌翼18が取り付けられている。
The stirring device 8 includes a drive motor 16, a drive shaft 17, and a stirring blade 18.
The drive motor 16 rotates a drive shaft 17 extending from the lower end toward the bottom surface of the container 5, for example, in the clockwise direction when viewed from above in FIG. 1.
One end of the drive shaft 17 (the upper end in FIG. 1) is connected to one end of a rotation shaft (not shown) of the drive motor 16 and the other end of the drive shaft 17 (the lower end in FIG. 1). A stirring blade 18 is attached to the end portion on the side.

攪拌翼18は、樹脂(例えば、PTFE)からなり、その下端と容器5の底面との間にわずかな隙間(例えば、5mm〜10mm程度の隙間)が形成され、かつ、回転してその先端が容器5の内周面に最も接近した時に、その先端と容器5の内周面との間にわずかな隙間(例えば、5mm〜10mm程度の隙間)が形成されるように設計・製作されている。   The stirring blade 18 is made of resin (for example, PTFE), a slight gap (for example, a gap of about 5 mm to 10 mm) is formed between the lower end of the stirring blade 18 and the bottom surface of the container 5, and the tip of the stirring blade 18 is rotated. Designed and manufactured so that a slight gap (for example, a gap of about 5 mm to 10 mm) is formed between the tip of the container 5 and the inner peripheral surface of the container 5 when it is closest to the inner peripheral surface of the container 5. .

また、駆動用モータ16は、電気的に接続された制御装置19により、ON状態(運転状態)とOFF状態(停止状態)とを繰り返すように(例えば、5分〜10分間、駆動軸17および攪拌翼18を回転させたら、つぎの55分〜50分間、駆動軸17および攪拌翼18を回転させないように)制御される。これにより、攪拌翼18は、間歇的に回転させられることとなる。   Further, the drive motor 16 is repeatedly switched between an ON state (running state) and an OFF state (stopped state) by the electrically connected control device 19 (for example, for 5 minutes to 10 minutes, the drive shaft 17 and When the stirring blade 18 is rotated, control is performed so that the drive shaft 17 and the stirring blade 18 are not rotated for the next 55 to 50 minutes. Thereby, the stirring blade 18 will be rotated intermittently.

本実施形態に係る製造装置1によれば、攪拌工程と製造工程とが交互に行われることとなるので、容器5内に貯蔵されたスラッシュ状の低温流体Sのエイジング現象を防止することができ、かつ、伝熱面6の表面に生成された低温固体の成長速度を所望の速度内で制御することによってオーガ7が回らなくなるオーガロックを防止することができる。
また、容器5の底部に堆積したスラッシュ状の低温流体Sは、その下端と容器5の底面との間にわずかな隙間が形成され、かつ、回転してその先端が容器5の内周面に最も接近した時に、その先端と容器5の内周面との間にわずかな隙間が形成されるように設計・製作された翼面積の大きい攪拌翼18によって攪拌されることとなるので、エイジング現象をより確実に防止することができる。
さらに、攪拌翼18は樹脂製であり、万が一、その下端が容器5の底面と接触しても容器5の底面を傷つけることがなく、また、その先端が容器5の内周面と接触しても容器5の内周面を傷つけることがないので、容器5の損傷を防止することができる。
さらにまた、攪拌翼18は樹脂製とされ、攪拌翼18の軽量化が図られることとなるので、駆動軸17の軸振れを低減させることができて、その下端と容器5の底面との接触、その先端と容器5の内周面との接触を低減させることができる。
According to the manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment, the agitation process and the manufacturing process are alternately performed, so that the aging phenomenon of the slush-like low temperature fluid S stored in the container 5 can be prevented. In addition, by controlling the growth rate of the low-temperature solid generated on the surface of the heat transfer surface 6 within a desired rate, it is possible to prevent an auger lock that prevents the auger 7 from rotating.
In addition, the slush-like low-temperature fluid S deposited on the bottom of the container 5 is formed with a slight gap between its lower end and the bottom surface of the container 5, and rotates so that its tip is on the inner peripheral surface of the container 5. The aging phenomenon is caused when the blade is agitated by the agitating blade 18 having a large blade area that is designed and manufactured so that a slight gap is formed between the tip of the container 5 and the inner peripheral surface of the container 5 when approaching closest. Can be prevented more reliably.
Further, the stirring blade 18 is made of resin, and even if the lower end of the stirring blade 18 contacts the bottom surface of the container 5, the bottom surface of the container 5 is not damaged, and the tip of the stirring blade 18 contacts the inner peripheral surface of the container 5. Since the inner peripheral surface of the container 5 is not damaged, damage to the container 5 can be prevented.
Furthermore, since the stirring blade 18 is made of resin and the weight of the stirring blade 18 is reduced, the shaft runout of the drive shaft 17 can be reduced, and the lower end and the bottom surface of the container 5 are in contact with each other. The contact between the tip and the inner peripheral surface of the container 5 can be reduced.

本発明の第2実施形態に係る製造装置について、図2および図3を参照しながら説明する。図2は本実施形態に係る製造装置の概略構成図、図3は図2に示す攪拌翼の挙動を説明するための図であって、攪拌翼を上方から見た平面図である。
図2に示すように、本実施形態に係る製造装置21は、撹拌翼18の代わりに攪拌翼22を備えたスラッシュ状流体製造部23を具備しているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
A manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the manufacturing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 3 is a diagram for explaining the behavior of the stirring blade shown in FIG. 2, and is a plan view of the stirring blade as viewed from above.
As shown in FIG. 2, the manufacturing apparatus 21 according to the present embodiment includes the slush fluid manufacturing unit 23 including the stirring blades 22 instead of the stirring blades 18 according to the first embodiment described above. Different from the one. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.

図2および図3に示すように、攪拌翼22を構成する翼24はそれぞれ、樹脂(例えば、PTFE)からなり、その長手方向に対して伸縮自在な入れ子構造になっている。すなわち、攪拌翼22の各翼24は、回転時の遠心力によって長手方向に伸び、回転時、その先端が容器5の内周面と当接することによって長手方向に縮むようになっている。また、製造時(組立時)には、各翼24が長手方向に最も縮められた状態で、容器5内に納められる。   As shown in FIGS. 2 and 3, each of the blades 24 constituting the stirring blade 22 is made of resin (for example, PTFE) and has a nested structure that can expand and contract in the longitudinal direction. That is, each blade 24 of the stirring blade 22 extends in the longitudinal direction due to centrifugal force during rotation, and contracts in the longitudinal direction when the tip abuts against the inner peripheral surface of the container 5 during rotation. Further, at the time of manufacturing (assembling), each blade 24 is stored in the container 5 in a state of being most contracted in the longitudinal direction.

本実施形態に係る製造装置21によれば、攪拌工程と製造工程とが交互に行われることとなるので、容器5内に貯蔵されたスラッシュ状の低温流体Sのエイジング現象を防止することができ、かつ、伝熱面6の表面に生成された低温固体の成長速度を所望の速度内で制御することによってオーガ7が回らなくなるオーガロックを防止することができる。
また、容器5の底部に堆積したスラッシュ状の低温流体Sは、回転時の遠心力によって長手方向に伸びる翼面積の大きい攪拌翼によって攪拌されることとなるので、より広範囲のスラッシュ状の低温流体Sを攪拌することができて、エイジング現象をより確実に防止することができる。
さらに、攪拌翼22の各翼24は樹脂製であり、万が一、その先端が容器5の内周面と接触しても容器5の内周面を傷つけることがないので、容器5の損傷を防止することができる。
さらにまた、攪拌翼22は樹脂製とされ、攪拌翼22の軽量化が図られることとなるので、駆動軸17の軸振れを低減させることができて、その先端と容器5の内周面との接触を低減させることができる。
According to the manufacturing apparatus 21 according to the present embodiment, the agitation process and the manufacturing process are performed alternately, so that the aging phenomenon of the slush-like low-temperature fluid S stored in the container 5 can be prevented. In addition, by controlling the growth rate of the low-temperature solid generated on the surface of the heat transfer surface 6 within a desired rate, it is possible to prevent an auger lock that prevents the auger 7 from rotating.
Further, the slush-like cryogenic fluid S deposited on the bottom of the container 5 is agitated by a stirring blade having a large blade area extending in the longitudinal direction due to the centrifugal force during rotation, and thus a wider range of slush-like cryogenic fluid. S can be stirred, and the aging phenomenon can be prevented more reliably.
Further, each blade 24 of the stirring blade 22 is made of resin, and even if the tip of the blade 24 comes into contact with the inner peripheral surface of the container 5, the inner peripheral surface of the container 5 is not damaged. can do.
Furthermore, since the stirring blade 22 is made of resin and the weight of the stirring blade 22 is reduced, the shaft runout of the drive shaft 17 can be reduced, and the tip thereof and the inner peripheral surface of the container 5 can be reduced. Can be reduced.

本発明の第3実施形態に係る製造装置について、図4を参照しながら説明する。図4は本実施形態に係る製造装置の概略構成図である。
図4に示すように、本実施形態に係る製造装置31は、攪拌装置8を備えたスラッシュ状流体製造部2の代わりに攪拌装置32を備えたスラッシュ状流体製造部33を具備しているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
A manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the manufacturing apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 4, the manufacturing apparatus 31 according to this embodiment includes a slush fluid production unit 33 including a stirring device 32 instead of the slush fluid manufacturing unit 2 including the stirring device 8. This is different from the first embodiment described above. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.

攪拌装置32は、回転しても発熱しない超伝導モータからなる駆動用モータ34と、駆動軸35と、攪拌翼36とを備えている。
駆動用モータ34は、その上端から容器5の頂部に向かって延びる駆動軸35を、例えば、図4の上方から見て時計方向に回転させるものであり、容器5の底面に設置されている。
駆動軸35の一端部(図4において下側の端部)は、駆動用モータ34の回転軸(図示せず)の一端部と連結されており、駆動軸35の他端部(図4において上側の端部)には、攪拌翼36が取り付けられている。
The stirring device 32 includes a drive motor 34 formed of a superconducting motor that does not generate heat even when rotated, a drive shaft 35, and a stirring blade 36.
The drive motor 34 rotates a drive shaft 35 extending from its upper end toward the top of the container 5, for example, in the clockwise direction when viewed from above in FIG. 4, and is installed on the bottom surface of the container 5.
One end of the drive shaft 35 (the lower end in FIG. 4) is connected to one end of a rotating shaft (not shown) of the drive motor 34, and the other end of the drive shaft 35 (in FIG. 4). A stirring blade 36 is attached to the upper end portion.

攪拌翼36は、樹脂(例えば、PTFE)からなり、回転してその先端が容器5の内周面に最も接近した時に、その先端と容器5の内周面との間にわずかな隙間(例えば、5mm〜10mm程度の隙間)が形成されるように設計・製作されている。   The stirring blade 36 is made of a resin (for example, PTFE), and when the tip of the stirring blade 36 is rotated closest to the inner peripheral surface of the container 5, a slight gap (for example, the inner peripheral surface of the container 5 (for example, Designed and manufactured so that a gap of about 5 mm to 10 mm is formed.

また、駆動用モータ34は、電気的に接続された制御装置19により、ON状態(運転状態)とOFF状態(停止状態)とを繰り返すように(例えば、5分〜10分間、駆動軸35および攪拌翼36を回転させたら、つぎの55分〜50分間、駆動軸35および攪拌翼36を回転させないように)制御される。これにより、攪拌翼36は、間歇的に回転させられることとなる。   Further, the drive motor 34 is repeatedly switched between an ON state (running state) and an OFF state (stopped state) by the electrically connected control device 19 (for example, for 5 minutes to 10 minutes, the drive shaft 35 and When the stirring blade 36 is rotated, control is performed so that the drive shaft 35 and the stirring blade 36 are not rotated for the next 55 to 50 minutes. As a result, the stirring blade 36 is intermittently rotated.

本実施形態に係る製造装置31によれば、攪拌工程と製造工程とが交互に行われることとなるので、容器5内に貯蔵されたスラッシュ状の低温流体Sのエイジング現象を防止することができ、かつ、伝熱面6の表面に生成された低温固体の成長速度を所望の速度内で制御することによってオーガ7が回らなくなるオーガロックを防止することができる。
また、容器5の底部に堆積したスラッシュ状の低温流体Sは、回転してその先端が容器5の内周面に最も接近した時に、その先端と容器5の内周面との間にわずかな隙間が形成されるように設計・製作された翼面積の大きい攪拌翼36によって攪拌されることとなるので、エイジング現象をより確実に防止することができる。
さらに、攪拌翼36は樹脂製であり、万が一、その先端が容器5の内周面と接触しても容器5の内周面を傷つけることがないので、容器5の損傷を防止することができる。
さらにまた、攪拌翼36は樹脂製とされ、攪拌翼36の軽量化が図られることとなるので、駆動軸35の軸振れを低減させることができて、その先端と容器5の内周面との接触を低減させることができる。
さらにまた、駆動用モータ34が容器5の底面に設置され、駆動用モータ34の回転を攪拌翼36に伝達する駆動軸35が、容器5の頂部に形成された貫通穴37を貫通することを回避することができるので、貫通穴37の内径を小さくすることができ、エイジング現象の要因である容器5内への侵入熱を低減させることができる。
According to the manufacturing apparatus 31 according to the present embodiment, the agitation process and the manufacturing process are alternately performed, so that the aging phenomenon of the slush-like low-temperature fluid S stored in the container 5 can be prevented. In addition, by controlling the growth rate of the low-temperature solid generated on the surface of the heat transfer surface 6 within a desired rate, it is possible to prevent an auger lock that prevents the auger 7 from rotating.
In addition, the slush-like low-temperature fluid S deposited on the bottom of the container 5 is slightly rotated between the tip and the inner peripheral surface of the container 5 when the tip is closest to the inner peripheral surface of the container 5 by rotating. Since the agitating blade 36 is designed and manufactured so as to form a gap and has a large blade area, the aging phenomenon can be prevented more reliably.
Further, the stirring blade 36 is made of resin, and even if the tip of the stirring blade 36 contacts the inner peripheral surface of the container 5, the inner peripheral surface of the container 5 is not damaged, so that the container 5 can be prevented from being damaged. .
Furthermore, since the stirring blade 36 is made of resin and the weight of the stirring blade 36 is reduced, the shaft runout of the drive shaft 35 can be reduced, and the tip thereof and the inner peripheral surface of the container 5 can be reduced. Can be reduced.
Furthermore, the drive motor 34 is installed on the bottom surface of the container 5, and the drive shaft 35 that transmits the rotation of the drive motor 34 to the stirring blade 36 passes through the through hole 37 formed at the top of the container 5. Since it can avoid, the internal diameter of the through-hole 37 can be made small, and the invasion heat | fever into the container 5 which is a factor of an aging phenomenon can be reduced.

本発明の第1実施形態に係る低温スラッシュ状流体製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the low-temperature slush fluid manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る低温スラッシュ状流体製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the low temperature slush fluid manufacturing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図2に示す攪拌翼の挙動を説明するための図であって、攪拌翼を上方から見た平面図である。It is a figure for demonstrating the behavior of the stirring blade shown in FIG. 2, Comprising: It is the top view which looked at the stirring blade from upper direction. 本発明の第3実施形態に係る低温スラッシュ状流体製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the low temperature slush fluid manufacturing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 低温スラッシュ状流体製造装置
2 スラッシュ状流体製造部
3 熱交換器
5 容器
6 伝熱面
7 オーガ
8 攪拌装置
18 攪拌翼
19 制御装置
21 スラッシュ状流体製造装置
22 攪拌翼
23 スラッシュ状流体製造部
24 翼
31 低温スラッシュ状流体製造装置
32 攪拌装置
33 スラッシュ状流体製造部
34 駆動用モータ
36 攪拌翼
L 液体状の低温流体
S スラッシュ状の低温流体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low temperature slush fluid production apparatus 2 Slush fluid production part 3 Heat exchanger 5 Container 6 Heat transfer surface 7 Auger 8 Stirrer 18 Stirring blade 19 Control device 21 Slash fluid production apparatus 22 Stirring blade 23 Slush fluid production part 24 Blade 31 Low temperature slush fluid production device 32 Stirrer 33 Slash fluid production unit 34 Drive motor 36 Stir blade L Liquid low temperature fluid S Slush low temperature fluid

Claims (4)

容器の内部に貯留された液体状の低温流体の中に配置された、伝熱面を有する熱交換器と、前記伝熱面の表面に生成した低温固体を掻き落とすオーガと、前記容器の底部に堆積したスラッシュ状の低温流体を攪拌翼によって攪拌する攪拌装置とを備えたスラッシュ状流体製造部を具備した低温スラッシュ状流体製造装置であって、
前記攪拌翼により、前記容器の底部に堆積したスラッシュ状の低温流体を攪拌する攪拌工程と、前記オーガにより、前記伝熱面の表面に生成した低温固体を掻き落とす製造工程とが交互に行われるように制御する制御装置を備えていることを特徴とする低温スラッシュ状流体製造装置。
A heat exchanger having a heat transfer surface, disposed in a liquid cryogenic fluid stored inside the vessel, an auger for scraping off the low-temperature solid generated on the surface of the heat transfer surface, and the bottom of the vessel A low-temperature slush fluid production device comprising a slush fluid production section equipped with a stirring device that stirs the slush-like low-temperature fluid accumulated in
The stirring step of stirring the slush-like low-temperature fluid deposited on the bottom of the container by the stirring blade and the manufacturing step of scraping off the low-temperature solid generated on the surface of the heat transfer surface by the auger are alternately performed. A low-temperature slush fluid production apparatus characterized by comprising a control device for controlling as described above.
前記攪拌翼は、樹脂からなり、その下端と前記容器の底面との間にわずかな隙間が形成され、かつ、回転してその先端が前記容器の内周面に最も接近した時に、その先端と前記容器の内周面との間にわずかな隙間が形成されるように設計・製作されていることを特徴とする請求項1に記載の低温スラッシュ状流体製造装置。   The stirring blade is made of resin, and a slight gap is formed between the lower end of the stirring blade and the bottom surface of the container, and when the tip of the stirring blade comes closest to the inner peripheral surface of the container, The low-temperature slush fluid manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the low-temperature slush fluid manufacturing apparatus is designed and manufactured so that a slight gap is formed between the inner peripheral surface of the container. 前記攪拌翼は、樹脂からなる複数枚の翼を備え、各翼は、回転時の遠心力によって長手方向に伸び、回転時、その先端が前記容器の内周面と当接することによって長手方向に縮むように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の低温スラッシュ状流体製造装置。   The stirring blade is provided with a plurality of blades made of resin, and each blade extends in the longitudinal direction due to centrifugal force during rotation, and when rotated, the tip thereof contacts the inner peripheral surface of the container in the longitudinal direction. The apparatus for producing a low temperature slush fluid according to claim 1, wherein the apparatus is configured to shrink. 前記攪拌翼が、前記容器の底面に設置された、超伝導モータからなる駆動用モータにより駆動されるように構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の低温スラッシュ状流体製造装置。   The said stirring blade is comprised so that it may drive with the motor for a drive which consists of a superconducting motor installed in the bottom face of the said container, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Low temperature slush fluid production equipment.
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