JP2023017272A

JP2023017272A - ヘリウムコンテナ

Info

Publication number: JP2023017272A
Application number: JP2021121403A
Authority: JP
Inventors: 寛福山; Hiroshi Fukuyama
Original assignee: University of Tokyo NUC
Current assignee: University of Tokyo NUC
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2023-02-07

Abstract

【課題】輸送後のヘリウムコンテナ内からの液体ヘリウムの取り出し量を多くすると共に大気放出するヘリウムガス量を少なくする。【解決手段】略円筒形状で断熱構造を有する液体ヘリウム貯蔵タンクを収納する輸送用の箱形形状のヘリウムコンテナは、液体水素の冷熱を用いて液体ヘリウム貯蔵タンクからの気体のヘリウムを吸着するヘリウム吸着剤を有するヘリウム吸着装置をヘリウムコンテナ内に備える。液体ヘリウム貯蔵タンクでガス化するヘリウムガスを液体水素の冷熱を用いてヘリウム吸着装置で吸着することにより、輸送期間に亘って液体ヘリウム貯蔵タンクの内圧を０．１３ＭＰａに保ち、輸送後に液体ヘリウム貯蔵タンクから液体ヘリウムを取り出す際に生じるフラッシュロスが減じて液取り効率が向上し、大気放出量を少なくすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘリウムコンテナに関し、詳しくは、液体ヘリウム貯蔵タンクを収納する輸送用のヘリウムコンテナに関する。

ヘリウムは、アメリカ、カタール、アルジェリア、ポーランド、ロシアといった限られた地域でしか生産されないため、液体ヘリウムとして４０フィートサイズのヘリウムコンテナを使用して輸送されている（例えば、非特許文献１参照）。このヘリウムコンテナに収納されるヘリウムタンクは、内部から液化ヘリウム（ＬＨｅ）槽、ガスヘリウム（ＧＨｅ）シールド、液体窒素（ＬＮ２）シールド、外槽の順に組み付けられている。液化ヘリウム（ＬＨｅ）槽へは液化ヘリウムの充填・払い出し、ヘリウムガスの抜き出し、液化ヘリウムの小分け用配管が取り付けられている。さらに、各槽やシールドの間に、アルミ蒸着マイラーとガラス繊維紙の積層から成るスーパーインシュレーション(多層真空断熱)を施工し、断熱性能を向上している。

"コンテナ備忘録液化ヘリウムコンテナについて"，２０２１年６月１５日検索，http://usenoforklifts.web.fc2.com/column3.html

産出国で液化してコンテナ充填した時点での液体ヘリウムの体積は容器全体の９０％程度である (４．２Ｋ，０．１ＭＰａ）。この状態から容器を封止し長距離輸送する間に入熱のためコンテナ内の温度と圧力は単調増加する。例えば、日本到着時には５．１～５．４Ｋで０．３～０．４ＭＰａの一様流体 (超臨界状態) になっており、そこから小分け容器に液体ヘリウムとして取り出せる量は全体の約３０％となる。そのため、液体ヘリウムが供給不足になったり、大量のガス消費者に対しても高コストの圧縮ガスの荷姿で運搬しなければならない。さらに、ガス取り速度が設備のガス圧縮能力を越えて、高価で稀少なヘリウムガスを大気放出してしまう場合もある。配送センターでの大気放出ロスは全輸入量の１割程度にも達している。

本発明のヘリウムコンテナは、輸送後のヘリウムコンテナ内からの液体ヘリウムの取り出し量を多くすると共に大気放出するヘリウムガス量を少なくすることを主目的とする。

本発明のヘリウムコンテナは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のヘリウムコンテナは、
略円筒形状で断熱構造を有する液体ヘリウム貯蔵タンクを収納する輸送用の箱形形状のヘリウムコンテナであって、
液体水素の冷熱を用いて前記液体ヘリウム貯蔵タンクからの蒸発ヘリウム気体を吸着するヘリウム吸着剤を有するヘリウム吸着装置を前記ヘリウムコンテナ内に備える、
ことを特徴とする。

本発明のヘリウムコンテナでは、液体水素の冷熱を用いて液体ヘリウム貯蔵タンクからの蒸発ヘリウム気体を吸着するヘリウム吸着剤を有するヘリウム吸着装置をヘリウムコンテナ内に備える。これにより、液体ヘリウムの輸送中の入熱で蒸発するヘリウムガスを液体水素の冷熱を用いてヘリウム吸着剤に吸着するから、輸送後の液体ヘリウムの取り出し量を多くすることができる。また、輸送後にヘリウム吸着剤に吸着したからヘリウムをガスとして取り出すことができるから、大気放出するヘリウムガス量を少なく（例えば、限りなくゼロに近く）することができる。これらの結果、輸送後のヘリウムコンテナ内からの液体ヘリウムの取り出し量を多くすることができると共に大気放出するヘリウムガス量を少なく（限りなくゼロに近く）することができる。

こうした本発明のヘリウムコンテナにおいて、前記ヘリウム吸着装置は、液体水素を貯蔵する液体水素断熱貯蔵容器と、前記液体水素断熱貯蔵容器内の液体水素中に配置されて前記ヘリウム吸着剤を内蔵するヘリウム吸着容器と、前記液体水素断熱貯蔵容器内に液体水素を導入する水素導入管と、前記液体水素断熱貯蔵容器内で気化した水素を外部に排出する水素排出管と、前記液体ヘリウム貯蔵タンクから前記ヘリウム吸着容器内にヘリウムを流入するヘリウム流入管と、を備え、前記ヘリウム流入管と前記水素排出管は、前記ヘリウム流入路内のヘリウムと前記水素排出流路内の水素とが熱交換可能に配置されているものとしてもよい。この場合、前記ヘリウム流入管は、前記水素排出管の内部に配管されているものとしてもよい。また、前記ヘリウム吸着容器は、前記ヘリウム吸着剤と前記液体水素断熱貯蔵容器内の液体水素と熱交換可能となるように構成されているものとしてもよい。常圧（０．１ＭＰａ）で液体水素の沸点は２０Ｋであるから、液体水素の蒸発潜熱と顕熱とを用いて熱交換により常温のヘリウムを２０Ｋまで冷却すると共にヘリウム吸着剤に吸着させる。このとき、常温常圧（２９３Ｋ、０．１ＭＰａ）のヘリウムガスの密度比を値１とすると、常圧では密度比は３００程度となり、１ＭＰａでは密度比は５００程度となる。なお、体積比とすれば、０．１ＭＰａで１／３００程度、１ＭＰａで１／５００程度となる。これにより、常温常圧のヘリウムガスを、液体ヘリウムとして貯蔵するほどではないが高圧ガスタンクによる貯蔵より貯蔵と運搬に適した形態として貯蔵することができる。しかも、液体ヘリウムとする場合に必要な冷凍機が不要となり、液体ヘリウムとする場合に比して装置も簡易なものとなる。

本発明のヘリウムコンテナにおいて、前記ヘリウム吸着装置は、前記ヘリウムコンテナの長手方向に対して垂直な断面において前記液体ヘリウム貯蔵タンク外の四隅の複数箇所に複数配置されているものとしてもよい。即ち、ヘリウム吸着装置は、四隅に４個や８個、１６個などのように配置してもよい。

実施形態のヘリウムコンテナ２０の構成の概略を示す説明図である。図１におけるヘリウムコンテナ２０のＡ－Ａ面の断面を示す説明図である。ヘリウム吸着装置４０の構成の概略を示す説明図である。図３におけるヘリウ吸着装置４０のＣ－Ｃ面の断面を示す説明図である。ヘリウム（⁴Ｈｅ）とパラ水素（ｐ・Ｈ₂）および平衡水素（ｅｑ－Ｈ₂）の温度と顕熱との関係を示すグラフである。ヘリウムガスが一定圧力（０．１ＭＰａ）の下でヘリウム吸着剤６６に吸着されるとき、吸着剤の表面に吸着したヘリウムの割合（表面被覆率）と温度と顕熱との関係を示すグラフである。ヘリウム吸着剤６６におけるヘリウム吸着質量とヘリウム吸着圧力と温度との関係を示すグラフである。

次に、本発明を実施するための形態について説明する。図１は実施形態のヘリウムコンテナ２０の構成の概略を示す説明図であり、図２は図１におけるヘリウムコンテナ２０のＡ－Ａ面の断面を示す説明図である。なお、図１は、図２におけるヘリウムコンテナ２０のＢ－Ｂ面の断面を示す説明図となる。実施形態のヘリウムコンテナ２０は、４０フィートサイズの液体ヘリウムコンテナとして構成されており、幅が２，４３８ｍｍ、高さが２，５９１ｍｍ、長さが１２，１９２ｍｍのコンテナ容器２２に、直径が２４００ｍｍ程度で長さが１２，００００ｍｍ程度の略円筒形状の液体ヘリウム貯蔵タンク３０と、直径が４２０ｍｍで長さが５４００ｍｍの略円筒形状の１６個のヘリウム吸着装置４０とが収納されている。図示するように、ヘリウム吸着装置４０は、ヘリウムコンテナ２０の長手方向に対して垂直な断面において液体ヘリウム貯蔵タンク３０外の四隅にヘリウムコンテナ２０の長手方向に４個ずつ合計１６個が配置されている。

液体ヘリウム貯蔵タンク３０は、内部から液化ヘリウム（ＬＨｅ）槽、ガスヘリウム（ＧＨｅ）シールド、液体窒素（ＬＮ２）シールド、外槽の順に組み付けられた周知の１１，０００ガロンのヘリウムコンテナ（例えば、大陽日酸社製１１，０００ガロンヘリウムコンテナ）として構成されている。

ヘリウム吸着装置４０は、２０Ｋの液体水素を貯蔵する液体水素断熱貯蔵容器４２と、液体水素断熱貯蔵容器４２内の液体水素中に収納されるヘリウム吸着容器４２とを備える。図３および図４にヘリウム吸着装置４０の構成の概略を示す。図３はヘリウム吸着装置４０の構成の概略を示す説明図であり、図４は図３におけるヘリウム吸着装置４０のＣ－Ｃ面の断面を示す説明図である。なお、図３は図４におけるヘリウム吸着装置４０のＤ－Ｄ面の断面を示す説明図となる。

液体水素断熱貯蔵容器４２は、直径が４２０ｍｍで長さが５，０００ｍｍの略円筒形状の外壁４４と直径が３６０ｍｍで長さが４，８８０の略円筒形状の内壁４５とその間の断熱層４７とにより構成されている。外壁４４および内壁４５は、ステンレスにより形成されている。内壁４５内の収納部４６には、２０Ｋ、０．１ＭＰａの液体水素が貯蔵されており、その液体水素中に直径が２４６ｍｍで長さが４，８００ｍｍの略円筒形状のヘリウム吸着容器６２が収納されている。収納部４６は、水素供給管５０により外部と連通しており、水素供給管５０から液体水素が供給される。収納部４６の鉛直上部の一端側には直径２５ｍｍの水素排出管５２が取り付けられており、気化した水素ガスが排出されるようになっている。断熱層４７は真空に吸引された状態でｎ層のスーパーインシュレーション４８ａ～４８ｎが施されている。断熱層４７側の水素供給管５０および水素排出管５２の外部には、外壁４４から内壁４５に向かって順にｎ個の環状の等温部４９ａ～４９ｎが取り付けられており、このｎ個の等温部４９ａ～４９ｎにはｎ層のスーパーインシュレーション４８ａ～４８ｎが各層を熱的に遮断するように取り付けられている。したがって、水素供給管５０および水素排出管５２は、外壁４４から内壁４５までで室温（例えば２９３Ｋ）から２０Ｋまでの温度勾配を持つようになる。

ヘリウム吸着容器６２は、ステンレスにより形成されており、複数の通気孔６８を有するヘリウム吸着剤６６を収納する。また、ヘリウム吸着容器６２には、ヘリウム吸着剤６６の中央に外部からのヘリウムガスが流入する直径が１５ｍｍのヘリウム流入管６４が取り付けられている。ヘリウム供給管６４は、図示しないが液体ヘリウム貯蔵タンク３０のヘリウムガス排出管に接続されている。また、ヘリウム供給管６４は、水素排出管５２の内部に２重管の内管として配置されており、その内側で流入するヘリウムガスと水素排出管５２内であってヘリウム供給管６４外で排出される水素と熱交換する。ヘリウム吸着容器６２の外壁は厚み１ｍｍ程度の銅板が密着して覆い、液体水素の液面が下がっても、吸着剤６６上部の温度が２０Ｋより大きく上昇しないように容器全体の熱伝導性を高めている。

ヘリウム吸着剤６６は、多孔質の活性炭やゼオライトなどを用いることができるが、活性炭の中でも特に吸着比表面積の大きいアルカリ賦活活性炭を用いるのが好ましい。アルカリ賦活活性炭は、下記の関連文献１や関連文献２にもあるように、以下のように生成することができる。まず前駆体である無煙炭を０．６・１ｍｍの粒状に粉砕する。重量比でおよそ水酸化カリウム：無煙炭＝２：１となるよう水酸化カリウム水溶液中に粒状無煙炭を混ぜて６０℃で２時間攪拌して水酸化カリウムを含浸させ、その懸濁液を１１０℃で一晩乾燥する。その後、窒素ガスのフロー雰囲気中で毎分５・１０℃の速度で昇温し、７００℃の温度に到達したらその温度に１時間保つことで炭化及び賦活させて生成する。こうして生成した活性炭のＢＥＴ比表面積は約１４００ｍ２／ｇ、圧力封入したときのパッキング密度は０．４６ｇ／ｃｍ３程度、空隙率は約８０％である。空隙の孔径は階層構造をもつが、一番小さいミクロ孔径は０．５・１．５ｎｍに分布し中心値は０．８ｎｍである。この状態の活性炭はヘリウム吸着に寄与しないマクロ空隙が多いので、これを重量比で１５％程度の適切なバインダーと混ぜて１３５℃で枠内に圧力封入し、７５０℃で２時間にわたり熱分解処理して活性炭モノリスとする。活性炭モノリスの密度は０．７０ｇ／ｃｍ３まで増加し機械的強度や熱伝導度が向上するが、ＢＥＴ比表面積は約１２００ｍ２／ｇとあまり減少しない。そのため、吸着剤の単位体積（１ｃｍ３）当たりのＢＥＴ表面積は８６０ｍ２と大きい。
関連文献１：D. Lozano-Castello, M.A. Lillo-Rodenas, D. Cazorla-Amoros, and A. Linares-Solano, Carbon 39, 741-749 (2001).
関連文献２：D. Lozano-Castello, M. Jorda-Beneyto, D. Cazorla-Amoros, A. Linares-Solano, J.F. Burger, H.J.M. ter Brake, H.J. Holland, Carbon 48, 123-131 (2010).

ヘリウム吸着装置２０から排出される水素は、水素回収装置によって回収したり、水素を消費（例えば発電）する水素消費装置（例えば燃料電池）などによって消費するのが好ましい。

次に、ヘリウム吸着装置４０によるヘリウムの吸着の際の動作について説明する。ヘリウム流入管６４から流入したヘリウムガスはヘリウム流入管６４を流通する際に水素排出管５２内の水素ガスや収納部４６内の水素ガスの顕熱を用いて熱交換によりその温度を２０Ｋとし、ヘリウム吸着容器６２に収納されたヘリウム吸着剤６６に吸着される。ヘリウム吸着剤６６にヘリウムが吸着する際に必要な冷熱は液体水素の蒸発潜熱により賄われる。一方、液体水素断熱貯蔵容器４２の収納部４６で気化した水素は、水素排出管５２を流通し、水素排出管５２を介して外部に排出される。したがって、ヘリウムをヘリウム流入管６４から流入すると共に水素排出管５２から水素を排出することにより、ヘリウムをヘリウム吸着剤６４に吸着させることができる。

液体水素の蒸発潜熱と顕熱（エンタルピー）とによりヘリウムをヘリウム吸着剤６６に吸着させる際の熱収支について説明する。図５は、ヘリウム（⁴Ｈｅ）とパラ水素（ｐ・Ｈ₂）および平衡水素（ｅｑ－Ｈ₂）の温度と顕熱との関係を示すグラフである。温度の下限はヘリウムと水素の沸点であり、それぞれ４．２Ｋと２０Ｋである。沸点での顕熱の値は、それぞれヘリウムと水素の蒸発の潜熱に等しい値としている。水素のガス状態の顕熱は、点線でパラ水素（ｐ－Ｈ₂）の場合を、破線で平衡水素（ｅｑ－Ｈ₂）の場合をそれぞれ示す。市販の液体水素は平衡状態にあるので、沸点で蒸発したばかりの水素ガスのオルソとパラの割合は０．００２：０．９９８であり、ほぼ純粋なパラ水素である。その後、全くオルソ－パラ変換せずに室温まで昇温する場合の顕熱はパラ水素の顕熱とほぼ等しい。一方、どの温度でも速やかにオルソ－パラ変換が起こる理想的な場合の顕熱は平衡水素の顕熱となる。図６は、ヘリウムガスが一定圧力（０．１ＭＰａ）の下でヘリウム吸着剤６６に吸着されるとき、吸着剤の表面に吸着したヘリウムの割合（表面被覆率）と温度と顕熱との関係を示すグラフである。ここでは、気体の圧力は常に一定（Ｐ＝０．１ＭＰａ）であり、一定の吸着熱（ｑ_ad＝２５５Ｋ）を仮定している。図５から解るように、液体水素１リットル当たりのエンタルピーは２０Ｋ以上のどの温度領域でも液体ヘリウム１リットル当たりのエンタルピーより大きく、その比は温度が高くなるほど大きくなる。図６にあるように、ヘリウム吸着剤６６の吸着熱ｑ_adは６．６×１０⁴（Ｊ／Ｌ）であり、図５にあるように、水素の蒸発潜熱は３．１５×１０⁴（Ｊ／Ｌ）であるから、ヘリウムの吸着熱ｑ_adを液体水素の蒸発潜熱で賄うためには、次式（１）より式（２）となり、液体ヘリウム１リットルに相当するモル数のヘリウムを温度２０Ｋでヘリウム吸着剤６６に吸着させるには液体水素２．１リットルを２０Ｋで気化させて、両者をよく熱交換させればよいことが解る。上述したように、液体水素１リットルに相当する水素ガスのエンタルピーは、オルソ－パラ変換が全く起こらない場合であっても、２０Ｋ以上の全ての温度領域で液体ヘリウム１リットルに相当するヘリウムガスのエンタルピーより大きいことを考慮すると、液体ヘリウム１リットル相当の室温（例えば２９３Ｋ）のヘリウムガスを２０Ｋ近くまで冷却することは容易であり、ヘリウム吸着剤６６に吸着させるには、液体水素Ｖ_H2≒２．１リットルを気化させればよいことが解る。なお、吸着熱を一定とせず、その吸着量依存性まで考慮すれば、Ｖ_H2≒１．８リットルとなり、実際に気化する液体水素は２．１リットルより少ない。また、水素排出管５２がヘリウム供給管６４と２重管を成している箇所の水素排出経路に、オルソ－パラ変換を触媒する磁性体粉末を設置すれば、オルソ－パラ変換のエンタルピーも活用できヘリウムガスとの熱交換も促進するので、ヘリウムの冷却はさらに容易となる。

１×（６．６×１０⁴）＝Ｖ_H2×（３．１５×１０⁴）（１）
Ｖ_H2≒２．１（２）

図７は、ヘリウム吸着剤６６における吸着剤１ｇ当たりのヘリウム吸着質量とヘリウム吸着圧力と温度との関係を示すグラフである。ヘリウム吸着剤６６におけるヘリウム吸着質量は、温度が２０Ｋより高くなると急激に減少し、吸着圧力が大きいほど増加するが吸着圧力が０．５ＭＰａ以上では増加の割合は小さくなる。実施形態で用いたヘリウム吸着剤６６では、吸着圧力が０．１ＭＰａ、温度が２０Ｋのとき、吸着剤１ｇ当たり７０ｍｇのヘリウムを吸蔵できる。このうち、マクロ孔およびメソ孔内に気体として存在するヘリウムは１．３ｍｇと少なく、大部分はミクロ孔内で表面吸着したヘリウムである。吸着圧力が１ＭＰａ、温度が２０Ｋのときは、吸着剤１ｇ当たり９６ｍｇのヘリウムを吸蔵できる。これに対して、温度が７５Ｋになると、吸着圧力が０．１ＭＰａのとき０．９ｍｇしかヘリウムを吸蔵しないので、吸着剤をこの温度まで加熱すれば、逆にヘリウムを取り出すことができる。

いま、４０，０００リットルの液体ヘリウムを輸送する場合を考える。ヘリウムシールドを機能させた液体ヘリウム貯蔵タンク３０への入熱を３Ｗとすると１日で９９リットルの液体ヘリウムが蒸発することになる。輸送期間を１５日とすると、１，４８５リットルの液体ヘリウムが蒸発することになる。ヘリウム吸着装置４０の液体水素断熱貯蔵容器４２の収納部４６の容積（液体水素槽の容積）を２６６リットルとし、ヘリウム吸着容器６２の容積を２３３リットルとすれば、１６個のヘリウム吸着装置４０では、液体水素の満タン量が４，２５０リットル、ヘリウム吸着容器６２の総容量が３，７３０リットル、ヘリウム吸着剤６６が２、６１０ｋｇとなり、最大ヘリウム吸着量は吸着圧力が０．１３ＭＰａで１９１ｋｇ（液体ヘリウムで１，５３０リットル）となる。４０，０００リットルの液体ヘリウムを貯蔵する液体ヘリウム貯蔵タンク３０から１５日間の輸送期間で蒸発する１，４８５リットルの液体ヘリウムは、液体ヘリウムで１，５３０リットルの吸着能力を持つ１６個のヘリウム吸着装置４０でその全てを吸着することができる。このとき、ヘリウム吸着に伴う液体水素の蒸発量は３，０６０リットルとなり、自然入熱による液体水素の蒸発量を１．５％／日とすれば１５日間では９６０リットルとなり、合計４，０２０リットルの液体水素が蒸発することになるが、１６個のヘリウム吸着装置４０の液体水素断熱貯蔵容器４２の収納部４６に貯蔵する４，２５０リットルの液体水素でその全てを賄うことができる。このため、１５日の輸送期間に亘って液体ヘリウム貯蔵タンク３０の内圧を０．１３ＭＰａに保つことができるから、液体ヘリウム貯蔵タンク３０から液体水素を取り出す際に生じるフラッシュロスを低減することができる。なお、実施形態では、液体ヘリウム貯蔵タンク３０から取り出した液体ヘリウム量は出荷時の約８０％程度となり、先行技術における３０％からその量が飛躍的に多くなっている。また、輸送後に１６個のヘリウム吸着装置４０からヘリウムガスを取り出すことができるから、ヘリウムガスの大気への放出量を大幅に少なく（例えば、限りなくゼロに近く）することができる。

以上説明した実施形態のヘリウムコンテナ２０では、コンテナ容器２２に、略円筒形状の液体ヘリウム貯蔵タンク３０と、その四隅の空き空間に液体水素の冷熱を用いてヘリウムガスを吸着する略円筒形状の１６個のヘリウム吸着装置４０とを収納する。これにより、輸送期間に亘って液体ヘリウム貯蔵タンク３０の内圧を０．１３ＭＰａに保つことができ、液体ヘリウム貯蔵タンク３０から液体水素を取り出す際に生じるフラッシュロスを低減することができる。また、輸送後に１６個のヘリウム吸着装置４０からヘリウムガスを取り出すことにより、ヘリウムガスの大気への放出量を大幅に少なく（限りなくゼロに近く）することができる。これらの結果、輸送後のヘリウムコンテナ２０の液体ヘリウム貯蔵タンク３０からの液体ヘリウムの取り出し量を多くすることができると共に大気放出するヘリウムガス量を少なく（限りなくゼロに近く）することができる。なお、ヘリウム吸着装置４０では、ヘリウムガスだけを吸着するから、ヘリウム吸着装置４０からヘリウムガスを取り出すことにより、高純度のヘリウムガスを製造することもできる。

実施形態のヘリウムコンテナ２０では、コンテナ容器２２に、略円筒形状の液体ヘリウム貯蔵タンク３０と、その四隅の空き空間に略円筒形状の１６個のヘリウム吸着装置４０とを収納するものとしたが、コンテナ容器２２と液体ヘリウム貯蔵タンク３０との空き空間にヘリウム吸着装置を収納すればよいから、収納場所は四隅以外の如何なる場所でもよく、配置するヘリウム吸着装置の個数もいくつでも構わない。

実施形態のヘリウムコンテナ２０では、周知の４０フィートサイズの液体ヘリウムコンテナとして構成したが、２０フィートサイズの液体ヘリウムコンテナとして構成したり、その他の如何なるサイズの液体ヘリウムコンテナとして構成したりしてもよい。

実施形態のヘリウムコンテナ２０では、４０フィートサイズの液体ヘリウムコンテナを用いて４０，０００リットルの液体ヘリウムを１５日間で輸送する場合を想定してヘリウム吸着装置４０のサイズや個数を計算したが、液体ヘリウムコンテナのサイズや液体ヘリウム貯蔵タンク３０のサイズ、輸送期間に応じてヘリウム吸着装置４０のサイズや個数を計算してコンテナ容器２２と液体ヘリウム貯蔵タンク３０との空き空間に収納すればよい。

実施形態では、ヘリウム吸着剤としてアルカリ賦活活性炭を用いたが、Ｎａ－Ａ型ゼオライトなどを用いてもよい。実施形態で用いたアルカリ賦活活性炭では吸着剤１ｇ当たりのヘリウム吸蔵量は７０ｍｇであるが、Ｎａ－Ａ型ゼオライトでは吸蔵量はその半分程度と予想されることから、ヘリウム吸着剤としてゼオライトを用いる場合には、実施形態に比べてヘリウムの密度比は小さくなる。逆に、現状のアルカリ賦活活性炭の２倍以上大きな吸着熱（ｑ_ad≧５００Ｋ）をもつ高性能な吸着剤が将来開発されれば、本発明の形態を一切変えることなく、液体水素に代えてより取り扱い易い液体窒素の冷熱を利用して同様な効果を得ることができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ヘリウムコンテナの製造産業などに利用可能である。

２０ヘリウムコンテナ、３０液体ヘリウム貯蔵タンク、４０ヘリウム吸着装置、４２液体水素断熱貯蔵容器、４４外壁、４５内壁、４６収納部、４７断熱層、４８ａ～４８ｎスーパーインシュレーション、４９ａ～４９ｎ等温部、５０液体水素供給管、５２水素排出管、６２ヘリウム吸着容器、６４ヘリウム流入管、６６ヘリウム吸着剤、６８通気孔。

Claims

略円筒形状で断熱構造を有する液体ヘリウム貯蔵タンクを収納する輸送用の箱形形状のヘリウムコンテナであって、
液体水素の冷熱を用いて前記液体ヘリウム貯蔵タンクからの蒸発ヘリウム気体を吸着するヘリウム吸着剤を有するヘリウム吸着装置を前記ヘリウムコンテナ内に備える、
ことを特徴とするヘリウムコンテナ。
請求項１記載のヘリウムコンテナであって、
前記ヘリウム吸着装置は、液体水素を貯蔵する液体水素断熱貯蔵容器と、前記液体水素断熱貯蔵容器内の液体水素中に配置されて前記ヘリウム吸着剤を内蔵するヘリウム吸着容器と、前記液体水素断熱貯蔵容器内に液体水素を導入する水素導入管と、前記液体水素断熱貯蔵容器内で気化した水素を外部に排出する水素排出管と、前記液体ヘリウム貯蔵タンクから前記ヘリウム吸着容器内にヘリウムを流入するヘリウム流入管と、を備え、
前記ヘリウム流入管と前記水素排出管は、前記ヘリウム流入路内のヘリウムと前記水素排出流路内の水素とが熱交換可能に配置されている、
ヘリウムコンテナ。
請求項２記載のヘリウムコンテナであって、
前記ヘリウム流入管は、前記水素排出管の内部に配管されている、
ヘリウムコンテナ。
請求項２または３記載のヘリウムコンテナであって、
前記ヘリウム吸着容器は、前記ヘリウム吸着剤と前記液体水素断熱貯蔵容器内の液体水素と熱交換可能となるように構成されている、
ヘリウムコンテナ。
請求項１ないし４のうちのいずれか１つの請求項に記載のヘリウムコンテナであって、
前記ヘリウム吸着装置は、前記ヘリウムコンテナの長手方向に対して垂直な断面において前記液体ヘリウム貯蔵タンク外の四隅の複数箇所に複数配置されている、
ヘリウムコンテナ。