JP2013019453A - 低温液体容器の配管構造 - Google Patents

Abstract

【課題】弁操作に係る煩雑な作業をなくし、低温液体容器のクールダウン及び低温液体の充填作業の効率を向上できると共に、ヒューマンエラーを起こす可能性を低減できる低温液体容器の配管構造を提供すること。
【解決手段】遠隔操作弁１を閉止した状態で充填管２２から低温液体を供給すると、低温液体は散布管１３から散布され、低温液体容器１０のクールダウンが行われる。クールダウンが完了すると、遠隔操作弁１は積込施設から遠隔操作されて開弁され、上部充填管２７及び下部充填管２８の二つの系統を使って低温液体が充填される。これによりクールダウンの完了後、低温液体容器１０側の作業者の弁操作に係る煩雑な作業を廃止できる。また、その作業の廃止に伴い、低温液体容器１０のクールダウン及び低温液体の充填作業の効率を向上できる。さらに、人が介在する操作を減らすことでヒューマンエラーを起こす可能性を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、低温液体容器の配管構造に関し、特に、弁操作に係る煩雑な作業をなくし、低温液体容器のクールダウン及び低温液体の充填作業の効率を向上できると共に、ヒューマンエラーを起こす可能性を低減できる低温液体容器の配管構造に関するものである。

ＬＮＧ等の低温液体は、低温液体の積込施設から、タンクローリー、トレーラ、コンテナ等の可搬式の低温液体容器に充填され輸送される。常温の低温液体容器に低温液体が急激に充填されると、低温液体容器が急冷されて低温液体容器内に温度分布が発生し、熱収縮差により応力集中が生じて内壁が破損することがある。これを防止するため、常温の低温液体容器に低温液体を充填するときは、低温液体容器を均一かつ徐々に冷却するための操作（クールダウン）が行われる。

クールダウンは、一般的には、小流量の低温液体を低温液体容器の上部から散布し、低温液体容器内を徐々に冷却していく方法が採られる。一般的な可搬式の低温液体容器（特許文献１参照）におけるクールダウンの方法を、図２を参照して説明する。まず、低温液体容器の従来の配管構造について説明する。図２は低温液体容器１０の従来の配管構造を示す配管図である。なお、図２では、図面を簡略化するため、低温液体容器１０のクールダウンに関係する配管を図示し、その他の配管は図示を省略している。

低温液体が貯蔵される可搬式の低温液体容器１０は、金属製の内容器１１と、その外部全体を覆う金属製の外容器１２と、内容器１１の上部に配設される散布管１３とを備えて構成され、輸送用機器Ｔ（タンクローリー）に搭載されている。内容器１１と外容器１２との間はパーライト等の断熱材が充填されると共に真空断熱構造とされている。

充填口２１は充填管２２の一端部に形成され、低温液体容器１０に低温液体を供給する積込施設（図示せず）側の配管が連結される部位である。充填管２２には遮断弁２３が配設されている。遮断弁２３は、配管系統等に異常が発生した場合など、流路を遮断して事故を未然に防止するため、即座に閉止できる装置である。

作動流体管２４は、遮断弁２３に一端部が接続され、他端部が作動流体タンク２５に接続されている。作動流体タンク２５は、遮断弁２３の作動流体である圧縮空気が貯蔵されるタンクである。作動流体タンク２５は、輸送用機器Ｔに搭載されており、輸送用機器Ｔを制動する空気ブレーキの作動流体である圧縮空気を貯蔵するタンクと兼用されている。作動流体管２４には開閉弁２６が配設されている。開閉弁２６は手動で開閉される弁であり、開閉弁２６が開弁されている状態では作動流体タンク２５から作動流体が遮断弁２３に供給され、遮断弁２３は開弁される。開閉弁２６を閉止すると作動流体の供給が遮断され、遮断弁２３は速やかに閉止される。

上部充填管２７及び下部充填管２８は、充填管２２の他端部から２つに分岐される配管である。上部充填管２７は、小流量の低温液体を低温液体容器１０の上部から導入するための配管であり、外容器１２及び内容器１１を貫通し、内容器１１の上部に配設される散布管１３に接続されている。上部充填管２７には、開度を手動で調整可能に構成される上部弁２９が配設されている。

下部充填管２８は、低温液体容器１０の下部から低温液体を導入したり、低温液体容器１０に貯蔵された低温液体を外部へ送出したりする際に使用される配管であり、外容器１２を貫通し内容器１１の下部に連通されている。下部充填管２８には、開度を手動で調整可能に構成される下部弁３０が配設されている。

通気管３１は、低温液体の気化により発生したガス（ボイルオフガス）が流通する配管であり、一端部が内容器１１の頂部に連通され、他端部にガス回収口３２が形成されている。ガス回収口３２は、積込施設（図示せず）側の配管が連結される部位である。低温液体容器１０で発生したボイルオフガスは、ガス回収口３２に接続される配管（図示せず）を通って積込施設に戻される。通気管３１には、開度を調整可能に構成される通気弁３３が配設されている。

以上のように構成される低温液体容器１０に積込施設から低温液体を充填する場合、低温液体容器１０側の作業者は、充填口２１及びガス回収口３２に積込施設の配管（図示せず）を接続し、通気弁３３を開弁する（遮断弁２３は通常の状態では閉止されている）。さらに低温液体容器１０側の作業者は、手動で、上部弁２９を開弁する一方、下部弁３０を閉止する。下部弁３０を閉止するのは、散布管１３によるクールダウンを効果的に行うためである。即ち、下部弁３０が開弁された状態で充填管２２から低温液体容器１０に低温液体を供給すると、上部充填管２７に接続された散布管１３の配管抵抗が大きいため、ほとんどの低温液体が下部充填管２８から低温液体容器１０に導入されてしまう。この場合は散布管１３によって低温液体容器１０を均一に冷却するよりも先に下部充填管２８から低温液体容器１０に低温液体が送られ、低温液体容器１０が急冷されてしまうので、これを防止するためである。

さて、開閉弁２６を開弁して遮断弁２３を開弁し、充填管２２から低温液体の供給を開始すると、下部弁３０が閉止される一方、上部弁２９が開弁されているので、充填管２２から供給される低温液体は上部充填管２７を流れる。散布管１３の配管抵抗により、低温液体は上部充填管２７を少しずつ流れ、散布管１３から少しずつ散布される。散布された低温液体の蒸発潜熱により内容器１１は均一かつ徐々に冷却される。

散布された低温液体の気化により内容器１１に生じたボイルオフガスは、通気管３１を通ってガス回収口３２から積込施設側の配管（図示せず）に回収される。積込施設では、回収されたボイルオフガスの温度を検出して、低温液体容器１０の温度や冷却速度等を監視する。積込施設は、低温液体容器１０の温度や冷却速度等を監視することで、低温液体容器１０の温度や冷却速度が許容範囲内になるように、充填口２１から供給する低温液体の流量を調整し、低温液体容器１０のクールダウンを行う。

積込施設が低温液体容器１０の温度や冷却速度等を監視した結果、低温液体容器１０（内容器１１）の全体が十分に冷却された（クールダウンが完了した）と判断される場合には、低温液体容器１０側の作業者にその旨を連絡する。連絡を受けた低温液体容器１０側の作業者は下部弁３０を手動で開弁する。これにより、上部充填管２７及び下部充填管２８の二つの系統から低温液体容器１０に低温液体が充填される。

特開２００６−２５５４９５号公報（図２等）

しかしながら上記従来の技術では、クールダウンが完了したと判断される場合に、積込施設はその旨を低温液体容器側の作業者に連絡し、連絡を受けた作業者が下部弁を手動で開弁しなければならなかった。そのため低温液体容器側の弁操作に係る作業が煩雑であるという問題点があった。

また、積込施設から作業者に連絡し、連絡を受けた作業者が下部弁を操作するという連携が不可欠であり、この連携に要する時間が、低温液体容器のクールダウン及び低温液体の充填作業の効率向上の妨げとなっていた。

さらに、これらの一連の操作を行うため、低温液体容器側の作業者に十分な教育を行う必要があると共に、十分な教育を行っても人が介在しているのでヒューマンエラーを起こす可能性があるという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、弁操作に係る煩雑な作業をなくし、低温液体容器のクールダウン及び低温液体の充填作業の効率を向上できると共に、ヒューマンエラーを起こす可能性を低減できる低温液体容器の配管構造を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

この目的を達成するために、請求項１記載の低温液体容器の配管構造によれば、充填管から分岐された下部充填管に配設される遠隔操作弁の流路を閉じた状態では、充填管から供給された低温液体は下部充填管を通過することができない。そのため低温液体は、充填管から分岐された上部充填管を通って散布管に達し、低温液体容器の上部から低温液体容器内へ散布される。これにより低温液体容器のクールダウンが行われる。クールダウンが完了したと判断される場合に、遠隔操作弁は、流路を閉じた状態から開いた状態へ積込施設から遠隔操作される。これにより上部充填管および下部充填管の二つの系統を使って低温液体容器に低温液体が充填される。

以上のようにクールダウンが完了したと判断される場合に、積込施設は、その旨を低温液体容器側の作業者に連絡することなく、流路を閉じた状態から開いた状態へ遠隔操作弁を遠隔操作することによって、下部充填管からの低温液体の充填を開始できる。これにより、低温液体容器側の作業者の下部弁を開弁するという弁操作に係る煩雑な作業を廃止できる効果がある。

また、その作業の廃止に伴い、クールダウンが完了した旨を積込施設から作業者に連絡し、連絡を受けた作業者が下部弁を操作するという連携を不要にできるので、この連携に要する時間をなくすことができる。その結果、低温液体容器のクールダウン及び低温液体の充填作業の効率を向上できる効果がある。

さらに、その作業の廃止に伴い、これらの一連の操作に関する作業者への教育を不要にできると共に、人が介在する操作を減らすことでヒューマンエラーを起こす可能性を低減できる効果がある。

請求項２記載の低温液体容器の配管構造によれば、遠隔操作弁は遮断弁の機能を備えているので、異常が発生した場合など、低温液体容器の下部に連通される下部充填管の流路を即座に遮断できる。これにより請求項１又は２の効果に加え、低温液体容器に貯蔵された低温液体が下部充填管から流出することを防止できる効果がある。

請求項３記載の低温液体容器の配管構造によれば、流体圧により操作される遠隔操作弁は電気火花等の点火エネルギーが発生しないので、請求項１又は２の効果に加え、可燃性物質を貯蔵する低温液体容器においても適用できるように、遠隔操作弁を容易に防爆構造にできる効果がある。

本発明の一実施の形態における低温液体容器の配管構造を示す配管図である。 低温液体容器の従来の配管構造を示す配管図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態における低温液体容器１０の配管構造を示す配管図である。なお、背景技術において説明した従来の配管構造（図２参照）と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図１に示す低温液体容器１０の配管構造が従来の配管構造（図２参照）と異なる点は、充填管２２に遮断弁２３が配設されていない点、下部充填管２８に遠隔操作弁１が配設されている点である。

遠隔操作弁１は、積込施設（図示せず）から発信される流体圧信号（空気圧信号）により操作される弁であり、流路を閉じた状態から開いた状態へ流体圧信号により操作される。加圧流体供給管２は、加圧流体を遠隔操作弁１へ供給する配管であり、一端部が遠隔操作弁１の駆動部（図示せず）に接続されると共に、他端部が継手３に接続されている。継手４は、輸送用機器Ｔが積込施設（図示せず）に進入したときに継手３と連結される部材であり、積込施設側の加圧流体供給管５の一端部が接続されている。

加圧流体供給装置６は、積込施設（図示せず）からの操作に基づいて流体圧信号（空気圧）を発生する装置であり、加圧流体供給管５の他端部が接続されている。これにより、積込施設から加圧流体供給装置６を操作して流体圧信号を発生さると、その流体圧信号が遠隔操作弁１に入力され、遠隔操作弁１は駆動部（図示せず）により流路を閉じた状態から開いた状態へ操作される。

また、遠隔操作弁１は、作動流体タンク２５に接続された作動流体管２４が駆動部（図示せず）に接続されている。開閉弁２６が開弁されている状態では作動流体タンク２５から作動流体が遠隔操作弁１に供給され、遠隔操作弁１は開弁される。開閉弁２６を閉止すると、駆動部（図示せず）の動作により遠隔操作弁１は速やかに閉止される。即ち、遠隔操作弁１は遮断弁の機能を備えている。

以上のように構成される低温液体容器１０に積込施設から低温液体を充填する場合、充填口２１及びガス回収口３２に積込施設の配管（図示せず）を接続し、低温液体容器１０側の作業者は通気弁３３を開弁する（遠隔操作弁１は通常の状態では閉止されている）。さらに低温液体容器１０側の作業者は、上部弁２９及び下部弁３０を手動で開弁する。

充填管２２から低温液体の供給を開始すると、遠隔操作弁１が閉止される一方、上部弁２９が開弁されているので、充填管２２から供給される低温液体は上部充填管２７を流れる。散布管１３の配管抵抗により、低温液体は上部充填管２７を少しずつ流れ、散布管１３から少しずつ散布される。散布された低温液体の蒸発潜熱により内容器１１は均一かつ徐々に冷却される。

散布された低温液体の気化により内容器１１に生じたボイルオフガスは、通気管３１を通ってガス回収口３２から積込施設側の配管（図示せず）に回収される。積込施設では、回収されたボイルオフガスの温度を検出して、低温液体容器１０の温度や冷却速度等を監視する。積込施設が低温液体容器１０の温度や冷却速度等を監視した結果、低温液体容器１０（内容器１１）の全体が十分に冷却された（クールダウンが完了した）と判断される場合には、積込施設は加圧流体供給装置６により流体圧信号（空気圧）を発生する。流体圧信号は加圧流体供給管５、継手４，３、加圧流体供給管２から遠隔操作弁１に入力される。流体圧信号が入力された遠隔操作弁１は、流路を閉じた状態から開いた状態へ操作される。これにより、上部充填管２７及び下部充填管２８の二つの系統から低温液体容器１０に低温液体が充填される。

以上説明したように本発明の一実施の形態における低温液体容器１０の配管構造によれば、クールダウンが完了したと判断される場合に、積込施設は、その旨を低温液体容器１０側の作業者に連絡することなく、流路を閉じた状態から開いた状態へ遠隔操作弁１を遠隔操作することによって、下部充填管２８からの低温液体の充填を開始できる。これにより、低温液体容器１０側の作業者の弁操作に係る煩雑な作業を廃止できる。

また、その作業の廃止に伴い、クールダウンが完了した旨を積込施設から作業者に連絡し、連絡を受けた作業者が弁操作を行うという連携を不要にできるので、この連携に要する時間をなくすことができる。その結果、低温液体容器１０のクールダウン及び低温液体の充填作業の効率を向上できる。

さらに、その作業の廃止に伴い、これらの一連の操作に関する作業者への教育を不要にできると共に、人が介在する操作を減らすことでヒューマンエラーを起こす可能性を低減できる。

また、遠隔操作弁１は遮断弁の機能を備えているので、異常が発生した場合など、低温液体容器１０の下部に連通される下部充填管２８の流路を即座に遮断できる。これにより低温液体容器１０に貯蔵された低温液体が下部充填管２８から流出することを防止でき、事故を未然に防止できる。

なお、上部充填管２７には遮断弁の機能を有する装置は配設されていないが、問題は生じ難い。即ち、上部充填管２７は内容器１１の上部に配設される散布管１３に接続されており、散布管１３が配設される位置は低温液体の最高液面位置より高いので、上部充填管２７から流出する流体はほとんどが低温液体の気化ガスだからである。そのため、上部充填管２７の流路を緊急遮断できなくても安全性を低下させることにはなり難い。

また、従来は充填管２２に配設されていた遮断弁２３（図２参照）を省略し、下部充填管２８に遠隔操作弁１を配設しているので、弁の数量は従来と同じである。そのため設備費を増加させることなく安全性も確保したまま、低温液体容器のクールダウン及び低温液体の充填作業の効率を向上できると共に、ヒューマンエラーを起こす可能性を低減できるという優れた効果を実現できる。

さらに、遠隔操作弁１は流体圧（空気圧）により開閉操作がされるので、電気火花等の点火エネルギーが発生せず、ＬＮＧ、低温ＬＰＧ、液体水素等の可燃性物質を貯蔵する低温液体容器１０においても適用できるように、遠隔操作弁１を容易に防爆構造にできる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施の形態では、遠隔操作弁１が空気圧によって操作される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の流体圧によって操作される遠隔操作弁を採用することも当然可能である。他の流体圧としては、例えば、油圧、水圧を挙げることができる。なお、遠隔操作弁は、油圧シリンダ操作弁、水圧シリンダ操作弁、空気圧シリンダ操作弁、油圧モータ操作弁、空気圧モータ操作弁などの種々の機構を採用できる。

上記実施の形態では、ＬＮＧ等の液化燃料を貯蔵する低温液体容器の配管構造について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の低温液体を貯蔵する低温液体容器の配管構造とすることも当然可能である。他の低温液体としては、例えば、液体窒素、液体酸素、液体アルゴン、液体ヘリウム、液体水素、液化炭酸ガス等を挙げることができる。また、低温ＬＰＧ等の他の液化燃料を取り扱うことも可能である。

上記実施の形態で説明した遠隔操作弁１の作動流体を蓄える作動流体タンク２５は、容器に限るものではなく、コンプレッサや油圧ポンプ等を用いることも当然可能である。

上記実施の形態では、輸送用機器Ｔがタンクローリーである場合について説明したが、必ずしもこれに限るものではなく、低温液体容器１０を可搬できる輸送用機器であれば特に制限なく、他の輸送用機器にも適用できる。他の輸送用機器としては、例えばトレーラ、コンテナ等を挙げることができる。

１ 遠隔操作弁
１０ 低温液体容器
１３ 散布管
２２ 充填管
２７ 上部充填管
２８ 下部充填管

Claims (3)

1. 可搬式の低温液体容器に充填される低温液体が積込施設から供給される充填管と、
   その充填管から分岐されると共に、前記低温液体容器の上部から前記低温液体容器内へ前記低温液体を散布する散布管に接続される上部充填管と、
   前記充填管から分岐されると共に前記低温液体容器の下部に連通される下部充填管とを備える低温液体容器の配管構造において、
   前記下部充填管に配設される遠隔操作弁を備え、
   その遠隔操作弁は、流路を閉じた状態から開いた状態へ前記積込施設から遠隔操作されることを特徴とする低温液体容器の配管構造。
2. 前記遠隔操作弁は、遮断弁の機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の低温液体容器の配管構造。
3. 前記遠隔操作弁は、流体圧により操作されることを特徴とする請求項１又は２に記載の低温液体容器の配管構造。

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