CN117836553A - 氢气输送系统 - Google Patents

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Abstract

氢气输送系统(S)具有：气体压缩机(15)，其对氢气(HG)进行压缩，在该气体压缩机(15)中封入有对所述氢气(HG)进行密封的密封气体(SG)；气体提供路(11)，其向所述气体压缩机(15)提供所述氢气(HG)；以及加热器(13)，其设置于所述气体提供路(11)，将所述氢气(HG)升温至所述密封气体(SG)的沸点以上的规定温度。

Description

氢气输送系统
技术领域
本公开涉及氢气输送系统。
背景技术
近年来，为了实现所谓的低碳社会，提出了在各种装置的燃料中利用氢的技术，对贮藏和输送氢的系统(例如，参照专利文献1。)的需求提高。
公知氢作为液化氢而被贮藏。液化氢的温度为约-253℃这样的低温，在贮存的期间，由于来自外部的热输入而产生低温的气化气体。该气化气体也能够用作燃料，例如在液化氢运输船中，可以考虑将气化气体用作液化气运输船的推进系统的燃料。但是，在该情况下，需要将气化气体升压至推进系统的动力源所要求的圧力，需要使用用于升压的气体压缩机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-004382号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述气体压缩机中，通常使用用于防止氢从滑动元件的周围泄漏的密封气体。但是，如上所述，液化氢的气化气体的温度为低温，比通常用作密封气体的种类的气体的沸点低。因此，密封气体会被低温的氢气冷却而液化，有可能无法发挥作为密封气体的功能。
本公开的目的在于，为了解决上述的课题，在输送氢的系统中，能够在不损害通常使用的密封气体的功能的情况下利用低温的氢气。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本公开的氢气输送系统是输送氢气的系统，其中，该氢气输送系统具有：气体压缩机，其对所述氢气进行压缩，在该气体压缩机中封入有对所述氢气进行密封的密封气体；气体提供路，其向所述气体压缩机提供所述氢气；以及加热器，其设置于所述气体提供路，将所述氢气升温至所述密封气体的沸点以上的规定温度。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构的任意组合都包含于本发明。特别是权利要求书的各权利要求的2个以上的任意组合都包含于本发明。
附图说明
根据参考了附图的以下优选的实施方式的说明，能够更清楚地理解本发明。然而，实施方式和附图仅用于图示和说明，并非用于限定本公开的范围。本公开的范围由所附的权利要求书来确定。在附图中，多个附图中的相同的标号表示相同或相当的部分。
图1是示出本公开的一个实施方式的氢气输送系统的一例的示意图。
图2是示出图1的氢气输送系统的概略结构的框图。
图3是示意性地示出在图1的氢气输送系统中使用的气体压缩机的一例的纵剖视图。
图4是示意性地示出在图1的氢气输送系统中使用的气体压缩机的另一例的纵剖视图。
图5是示出图1的氢气输送系统的一个变形例的概略结构的框图。
图6是示出图1的氢气输送系统的另一变形例的概略结构的框图。
图7是示出图1的氢气输送系统的又一变形例的概略结构的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的优选的实施方式进行说明。图1示出作为设置有本公开的一个实施方式的氢气输送系统S的设备的液化氢运输船1。在本实施方式中，作为氢气输送系统S，以液化氢运输船1为例进行说明。液化氢运输船1例如具有贮存液化氢的液化氢贮存罐3(以下简称为“贮存罐”)和用于从贮存罐3或者向贮存罐3移送液化氢的移送配管5。液化氢运输船1还具有动力装置7，该动力装置7利用由于液化氢运输船1的内部的液化氢气化而产生的氢气来输出液化氢运输船1的推进动力。
在本说明书中，“氢气输送系统”是指用于从上述例示的贮存罐3那样的氢贮存器向动力装置7那样的氢气消耗设备输送的系统。另外，应用氢气输送系统的设备不限于例示的液化氢运输船1，例如，除了上述的液化氢运输船1那样的用于输送液化氢的船舶、车辆、飞机等输送设备以外，还包含将氢作为燃料而被驱动的输送设备、用于贮存氢的成套设备等各种设备。
在本实施方式中，如图2所示，氢气输送系统S具有气体提供路11、加热器13以及气体压缩机15。
气体提供路11是向气体压缩机15提供氢气HG的通路。具体而言，在本实施方式中，作为气体提供路11，设置有自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19。
自然气化气体提供路17是将由于液化氢在贮存罐3内自然气化而产生的氢气HG向气体压缩机15提供的通路。在图示的例子中，自然气化气体提供路17与贮存罐3连接。具体而言，例如，形成自然气化气体提供路17的配管的上游端延伸设置至贮存罐3内的上部的空间。
在强制气化气体提供路19中设置有使液化氢强制气化的气化器21。由该气化器21产生的气化气体通过强制气化气体提供路19向气体压缩机15提供。在图示的例子中，强制气化气体提供路19与贮存罐3连接。具体而言，形成强制气化气体提供路19的配管的上游端延伸设置到贮存罐3内的底壁的附近。
在本实施方式中，气体提供路11的与气体压缩机15连接的部分构成为兼作自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19的共用气体提供路23。换言之，自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19分别在其上游部分构成为独立的气体提供路11，以在中途相互合流的方式连接而构成单一的上述共用气体提供路23。该共用气体提供路23与气体压缩机15连接。另外，在以下的说明中，在需要特别区分的情况下，有时将自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19各自的、共用气体提供路23的上游侧的独立气体提供路部分分别称为“独立自然气化气体路部17a”、“独立强制气化气体路部19a”。
加热器13设置于气体提供路11，将通过该气体提供路11的氢气HG升温至后述的密封气体SG(图3)的沸点以上的规定温度。作为加热器13，例如能够使用管壳式加热器、板式加热器、延长式加热器、翅片管式加热器、针管式加热器、热追踪式加热器。加热器13也可以用作将从氢气输送系统S内的其他构成要素排出的高温的流体作为加热介质、将氢气HG作为冷却介质的热交换器。
气化器21对通过强制气化气体提供路19的液化氢进行加热而使其气化。在图示的例子中，在独立强制气化气体路部19a中设置气化器21。作为气化器21，能够使用作为加热器13使用的上述的各种加热用装置。
气体压缩机15对从气体提供路11提供的氢气HG进行压缩。具体而言，在该例中，气体压缩机15将氢气HG压缩至作为燃料使用的动力装置7所要求的压力。
如图3所示，在该例中，使用叶轮式的气体压缩机15。在气体压缩机15中封入有用于密封氢气HG的密封气体SG。即，在气体压缩机15中，由于在用于压缩气体的滑动元件(在该例中为叶轮25)的周围存在间隙，因此被压缩的氢气HG有可能经由该间隙而从压缩腔室27泄漏。通过在气体压缩机15中封入密封气体SG来防止这样的泄漏。在图示的例子中，密封气体SG被封入到将使叶轮25旋转的旋转轴29覆盖的旋转轴壳体31的内侧。通过该密封气体SG，防止氢气HG如虚线所示那样从叶轮25的背面向旋转轴29侧泄漏。
另外，气体压缩机15并不限定于该例，只要是能够压缩至上述动力装置7(图2)所要求的压力的装置，则能够使用任意种类的气体压缩机15。例如，如在图4中作为变形例所示，气体压缩机15可以是活塞式的气体压缩机15。在该情况下，密封气体SG被封入到将使活塞33往复运动的活塞杆35覆盖的杆壳体37的内侧。通过该密封气体SG，防止氢气HG如虚线所示那样从活塞33的周面向活塞杆35侧泄漏。
在该例中，作为密封气体SG，使用氮气(沸点：约-196℃，熔点：约-210℃)。作为密封气体SG，除了氮气以外，还能够使用作为惰性气体的氩气等。
另外，虽然在上述的实施方式中省略了说明和图示，但也可以在气体提供路11的适当的部分设置用于控制氢气HG的流动的各种阀。另外，可以在加热器13和/或加热器13的周边适当设置用于测量氢气HG的温度的温度测量装置。
氢气输送系统S的具体的结构形态并不限定于上述的例子。以下，对变更了气体提供路11的结构和加热器13的配置的变形例进行说明。
在氢气输送系统S中设置强制气化气体提供路19不是必须的，如图5所示，也可以仅设置自然气化气体提供路17，在该自然气化气体提供路17中设置加热器13。
在氢气输送系统S中，在与图2的例子同样地设置强制气化气体提供路19、将气体提供路11与气体压缩机15连接的部分构成为共用气体提供路23的情况下，如图6所示，也可以在作为共用气体提供路23的上游侧的部分的独立自然气化气体路部17a和独立强制气化气体路部19a上分别设置加热器13(第1加热器13A和第2加热器13B)。在该例中，设置于独立强制气化气体路部19a的第2加热器13B兼作气化器21。不过，也可以在独立强制气化气体路部19a上分开设置气化器21和加热器13。
在氢气输送系统S中，在设置强制气化气体提供路19的情况下，并非必须如图2所示那样构成共用气体提供路23，如图7所示，自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19也可以分别独立地与气体压缩机15连接。在该情况下，在自然气化气体提供路17和强制气化气体提供路19上分别设置有加热器13(第1加热器13A和第2加热器13B)。在该情况下，设置于强制气化气体提供路19的第2加热器13B既可以与图2的例子同样地兼作气化器21，也可以设置为相对于气化器21独立的加热器13。
另外，在上述的任意的例子中，也可以与图示的例子不同而串联地配置多个加热器13。
另外，在上述的任意的例子中，都示出了如下的结构例：该氢气输送系统S具有液化氢的贮存罐3和作为气体提供路11的至少自然气化气体提供路17，利用气体压缩机15对由于贮存于贮存罐3的液化氢气化而产生的氢气HG进行压缩。根据该结构，在能够贮存液化氢的系统中，能够高效地利用液化氢自然气化而产生的氢气HG。当然，氢气HG也可以从最初就作为温度比密封气体SG的沸点或熔点低的氢气HG而收纳在氢气输送系统S内。
根据以上说明的本实施方式的氢气输送系统S，如图2所示，在向气体压缩机15的气体提供路11中设置加热器13，升温至图3的密封气体SG的沸点以上的规定温度后向气体压缩机15提供氢气HG。因此，防止密封气体被低温的氢气冷却而液化。其结果为，能够在不损害封入到气体压缩机15的密封气体SG的密封功能的情况下将氢气HG用于燃料等用途。另外，能够防止气体压缩机的功能因密封气体的液化而被损害。
如上所述，参照附图对本公开的优选的实施方式进行了说明，但能够在不脱离本公开的主旨的范围内进行各种追加、变更或者删除。因此，这样的结构也包含在本公开的范围内。
标号说明
3：液化氢贮存罐；11：气体提供路；15：气体压缩机；17：自然气化气体提供路；19：强制气化气体提供路；21：气化器；HG：氢气；S：氢气输送系统；SG：密封气体。

Claims (5)

1.一种氢气输送系统，其是输送氢气的系统，其中，
该氢气输送系统具有：
气体压缩机，其对所述氢气进行压缩，在该气体压缩机中封入有对所述氢气进行密封的密封气体；
气体提供路，其向所述气体压缩机提供所述氢气；以及
加热器，其设置于所述气体提供路，将所述氢气升温至所述密封气体的沸点以上的规定温度。
2.根据权利要求1所述的氢气输送系统，其中，
该氢气输送系统具有贮存液化氢的液化氢贮存罐，
所述气体提供路包含将从所述液化氢自然气化后的所述氢气向所述气体压缩机提供的自然气化气体提供路，
在所述自然气化气体提供路中设置有所述加热器。
3.根据权利要求2所述的氢气输送系统，其中，
所述气体提供路包含强制气化气体提供路，该强制气化气体提供路设置有使所述液化氢强制性地气化的气化器，该强制气化气体提供路将由所述气化器气化后的氢气向所述气体压缩机提供。
4.根据权利要求3所述的氢气输送系统，其中，
所述气体提供路的与所述气体压缩机连接的部分是兼作所述自然气化气体提供路和所述强制气化气体提供路的共用气体提供路，
所述加热器设置于所述共用气体提供路。
5.根据权利要求3所述的氢气输送系统，其中，
所述气体提供路的与所述气体压缩机连接的部分是兼作所述自然气化气体提供路和所述强制气化气体提供路的共用气体提供路，
所述加热器包含：
第1加热器，其设置于所述自然气化气体提供路的比所述共用气体提供路靠上游侧的部分；以及
第2加热器，其设置于所述强制气化气体提供路的比所述共用气体提供路靠上游侧的部分，该第2加热器兼作所述气化器。
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