JP2000146095A - 極低温液体用貯槽 - Google Patents
極低温液体用貯槽Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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Abstract
速く冷却可能として、極低温液体Lの充填時における蒸
発損失を低減させて省エネルギー型とし、充填時間を短
縮可能として操作性を向上させ、外部からの侵入熱量を
低減させ、さらに注入後の蒸発による極低温液体Lの損
失を低減可能として性能を向上させた極低温液体用貯槽
を提供すること。 【解決手段】 極低温液体用貯槽を二層構造とするこ
と、この間に蒸発ガス層13を形成することに着目した
もので、極低温液体Lの液体出入口3およびその蒸発ガ
ス出口4を有する貯槽本体2と、貯槽本体2内部に圧力
開放して設けるとともに前記極低温液体Lを貯留可能な
内槽11と、を設けるとともに、貯槽本体2と内槽11
との間に極低温液体Lの蒸発ガス層13を形成したこと
を特徴とする。
Description
かかるもので、とくに液体水素、液体窒素、液体ヘリウ
ムなどの極低温液体を一時的に蓄えるための極低温液体
用貯槽に関するものである。
にもとづき概説する。図2は、従来の極低温液体用貯槽
1の概略断面図であって、極低温液体用貯槽1は、貯槽
本体2と、液体出入口3と、蒸発ガス出口4と、を有す
る。
水素その他任意の極低温液体Lを蓄えるもので、ステン
レスなどの厚肉材料によりこれを二層構造として耐高圧
性とし、その間に多孔質材料などによる断熱層6を設け
る。断熱層6の代わりに真空室を形成することもでき
る。
貯槽本体2などに接触してガス化し吸熱した極低温液体
Lの蒸発ガスを蒸発ガス出口4から排出する。なお蒸発
ガス出口4は、これを閉鎖することにより加圧口として
機能する。
て、液体出入口3から極低温液体Lを内部貯槽空間5内
に注入すると、通常状態のままでは常温である貯槽本体
2の熱により極低温液体Lが蒸発してガス化し、内部に
充満しつつ貯槽本体2を冷却してゆき、貯槽本体2が所
定の液化温度にまで冷却されると、極低温液体Lが液体
として貯留される。なお、蒸発ガス出口4を適宜開放あ
るいは閉鎖することにより、内部貯槽空間5内を所定の
高圧に維持する。
ては、貯槽本体2自体を極低温にまで冷却するために充
填時に多量の蒸発ガスが発生し、したがって、極低温液
体Lの損失が多い。しかも、この蒸発にともなう損失に
加えて、多量かつ急激に発生する蒸発ガスにより液体極
低温液体Lが吹きとばされるという問題がある。したが
って、蒸発ガスにより充填流量が制限されて、極低温液
体Lの内部貯槽空間5への充填時間がかかる。しかも、
蒸発ガス出口4から排出される蒸発ガス量が限定される
ため、内部貯槽空間5にはこの排出量に見合った量の液
体極低温液体Lしか蓄えることができない。
構造としてあり、熱容量が多く、充填後も貯槽本体2が
完全に冷却されるまで蒸発損失が続くことになって、場
合によっては再注入が必要になる。また、貯槽本体2、
断熱層6および極低温液体Lが互いに直接接触している
ため、貯槽本体2および断熱層6から極低温液体Lに直
接熱侵入があり、この熱侵入による熱損失も大きいとい
う問題がある。
諸問題にかんがみなされたもので、極低温液体の充填時
における蒸発損失を低減させて省エネルギー型とした極
低温液体用貯槽を提供することを課題とする。
槽)を速く冷却可能とした極低温液体用貯槽を提供する
ことを課題とする。
操作性を向上させた極低温液体用貯槽を提供することを
課題とする。
させ、さらに注入後の蒸発による極低温液体の損失を低
減可能として性能を向上させた極低温液体用貯槽を提供
することを課題とする。
温液体用貯槽を二層構造とすること、この間に蒸発ガス
層を形成することに着目したもので、極低温液体を一時
的に蓄えるための極低温液体用貯槽であって、上記極低
温液体の液体出入口およびその蒸発ガス出口を有する貯
槽本体と、この貯槽本体内部に圧力開放して設けるとと
もに前記極低温液体を貯留可能な内槽と、を設けるとと
もに、上記貯槽本体とこの内槽との間に上記極低温液体
の蒸発ガス層を形成したことを特徴とする極低温液体用
貯槽である。
材あるいはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、
さらにはステンレス材など、熱侵入を抑制可能な材料か
らこれを構成することができる。
脂などの複合材あるいはPTFE(ポリテトラフルオロ
エチレン)その他の断熱材で覆うことができる。
当接する寸法とすることができる。
うにこれを設けて、上記極低温液体を上記内槽に直接充
填することができる。
は、貯槽本体の内部に内槽を設け、貯槽本体との間に蒸
発ガス層を設けたので、液体出入口から内槽に注入され
た液体は、内槽に貯蔵されるとともに、蒸発して貯槽本
体の内部に充満し、蒸発ガス層を通った上で蒸発ガス出
口から外部に排出される。したがって、蒸発ガス自体が
内槽および貯槽本体を冷却しつつ排出されてゆき、しか
も、内槽は、これを薄肉に構成可能で熱容量を小さくす
ることができ、すぐ冷却され、蒸発ガスの発生も少な
く、短時間で液体が貯まることになり、蒸発損失を低減
可能である。さらに、低温の蒸発ガスが充満している蒸
発ガス層が外層の貯槽本体との間で断熱層として機能
し、断熱効果が向上し、外部からの熱侵入による蒸発損
失を低減させることができる。
極低温液体用貯槽10を図1にもとづき説明する。ただ
し、図2と同様の部分には同一符号を付し、その詳述は
これを省略する。図1は、極低温液体用貯槽10の概略
断面図であり、極低温液体用貯槽10は、前記貯槽本体
2、液体出入口3および蒸発ガス出口4と、内槽11
と、を有する。
し、内槽11はその上部を貯槽本体2内部に圧力開放状
態として、内部貯槽空間12を有し、貯槽本体2との間
に蒸発ガス層13を形成している。さらに内槽11は、
液体出入口3にその底部が連通しているとともに、液体
出入口3の配管構造14により、その底部を支持してい
る。液体出入口3は、貯槽本体2には連通しておらず、
気密構造である。蒸発ガス出口4は、蒸発ガス層13の
底部に連通している。
た貯槽本体2の内壁面には、たとえば三本(あるいは四
本)の振止め片15を等角度間隔で取り付けてある。こ
の振止め片15は、その固定端15Aを貯槽本体2の内
壁面側に固定してあり、その自由端15Bを内槽11の
外周面に通常温度で当接状態としてある。振止め片15
は、常温時における輸送その他の間の内槽11の振れに
よる破損を防止し、極低温液体Lの注入により内槽11
が冷却され熱収縮するにともなって内槽11は振止め片
15から離れ(図中、部分拡大部における仮想線を参
照)、振止め片15を伝わってくる外部からの熱侵入を
防止可能とする。
用があるように、これを構成することが望ましく、たと
えば、アルミニウム、ステンレス、PTFE(ポリテト
ラフルオロエチレン)、FRP(繊維強化合成樹脂)な
どを採用可能である。FRPは、たとえば基材としてエ
ポキシ樹脂を、繊維としてガラス、カーボンなどを用い
る。アルミニウムは、熱伝導性が良好であるが機械的に
弱いため、これを厚く構成する必要があり、一方ステン
レスは、アルミニウムより熱伝導性はよくないが、薄く
構成することができるため、極低温液体Lの注入による
全冷却時間自体はそれほど変わらないため、適宜選択可
能である。
て断熱部材16(図中、仮想線)を設けることができ
る。断熱部材16の材料としては、上記PTFEやFR
Pなどを採用することができる。
いて、液体出入口3から内槽11の内部貯槽空間12に
極低温液体Lを注入し、極低温液体Lは内部貯槽空間1
2のみに貯蔵される。極低温液体Lは注入にともなって
蒸発し、その蒸発ガスは、蒸発ガス層13をその上部か
ら下部を通って蒸発ガス出口4から外部に排出される。
この通過時に、蒸発ガスは内槽11および貯槽本体2全
体と効率的に熱交換し、これらを冷却してゆく。内槽1
1の方が薄いので、貯槽本体2より早く冷却される。
本体2内部が所定の高圧になったとき、蒸発ガス出口4
を随時開放するが、その間貯槽本体2を冷却し続けると
ともに、蒸発ガス層13が断熱層となって外部からの熱
侵入をより効果的に抑制可能である。
く、早く冷却されて液体状態の極低温液体Lを貯留可能
で、無駄なく、短時間で、より多くの極低温液体Lを貯
めることができる。
1)の全体内容量が1200リットル、設計圧力が6.
0MPa(60Kg/cm2G)、内槽11の重量が1
07Kg、同等な量の従来の極低温液体用貯槽1(図
2)の設計重量が1142Kgとすると、極低温液体L
(たとえば液体水素)の蒸発量は、顕熱を50%利用し
たとして、ステンレス1Kgを常温から液体水素温度
(20K)に冷却するために必要な液体水素の量は1.
68リットル/Kgである。液体水素の蒸発損失は、従
来の極低温液体用貯槽1では1919リットル、本発明
の極低温液体用貯槽10では180リットルで、損失低
減量は1739リットルである。また送液速度を20リ
ットル/分とすると、内部貯槽空間12に液体水素を充
填する時間としては、従来の極低温液体用貯槽1が96
分、本発明の極低温液体用貯槽10が9分で、87分も
早く注入することができた。
内に内槽を設けて蒸発ガス層を形成したので、蒸発損失
を減らし、短時間に無駄なく極低温液体を貯留すること
ができる。
0の概略断面図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 極低温液体を一時的に蓄えるための極
低温液体用貯槽であって、 前記極低温液体の液体出入口およびその蒸発ガス出口を
有する貯槽本体と、 この貯槽本体内部に圧力開放して設けるとともに前記極
低温液体を貯留可能な内槽と、 を設けるとともに、 前記貯槽本体とこの内槽との間に前記極低温液体の蒸発
ガス層を形成したことを特徴とする極低温液体用貯槽。 - 【請求項2】 前記内槽は、熱侵入を抑制可能な材料
からこれを構成したことを特徴とする請求項1記載の極
低温液体用貯槽。 - 【請求項3】 前記内槽は、その外面を断熱材で覆っ
たことを特徴とする請求項1記載の極低温液体用貯槽。 - 【請求項4】 前記内槽は、常温でその外面を振止め
片に当接する寸法としたことを特徴とする請求項1記載
の極低温液体用貯槽。 - 【請求項5】 前記液体出入口は、前記内槽に連通す
るようにこれを設けて、前記極低温液体を前記内槽に直
接充填することを特徴とする請求項1記載の極低温液体
用貯槽。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32754098A JP3612661B2 (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 極低温液体用貯槽 |
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JP3612661B2 JP3612661B2 (ja) | 2005-01-19 |
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JP32754098A Expired - Fee Related JP3612661B2 (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 極低温液体用貯槽 |
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-
1998
- 1998-11-04 JP JP32754098A patent/JP3612661B2/ja not_active Expired - Fee Related
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