JP2023027976A - Liquefied gas transfer system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯留タンク内に貯留されている、液化天然ガス(LNG)や液体水素などの液化ガスを移送するための液化ガス移送システムに関し、特に、液化ガスおよびボイルオフガスを圧送するためのポンプ装置を含む液化ガス移送システムに関する。 The present invention relates to a liquefied gas transfer system for transferring liquefied gas, such as liquefied natural gas (LNG) or liquid hydrogen, stored in a storage tank, in particular a pump for pumping liquefied gas and boil-off gas. It relates to a liquefied gas transfer system including an apparatus.
天然ガスは、火力発電や化学原料として広く利用されている。また、水素は、地球温暖化の原因となる二酸化炭素を発生しないエネルギーとして期待されている。エネルギーとしての水素の用途には、燃料電池およびタービン発電などが挙げられる。天然ガスおよび水素は、常温では気体の状態であるため、これらの貯蔵および運搬のために、天然ガスおよび水素は冷却され、液化される。液化天然ガス(LNG)や液体水素などの液化ガスは、運搬車によって発電所や水素ステーションなどに移送される。 Natural gas is widely used for thermal power generation and as a raw material for chemicals. Moreover, hydrogen is expected as an energy that does not generate carbon dioxide that causes global warming. Applications of hydrogen for energy include fuel cells and turbine power generation. Since natural gas and hydrogen are in a gaseous state at normal temperature, natural gas and hydrogen are cooled and liquefied for their storage and transportation. Liquefied gases such as liquefied natural gas (LNG) and liquid hydrogen are transported to power plants, hydrogen stations, and the like by trucks.
水素ステーションには、貯蔵された液体水素を気化させ、圧縮機で加圧し燃料電池自動車等に水素を供給するものと、貯蔵された液体水素をポンプで加圧した後に、気化させ燃料電池自動車等に水素を供給するものがある。後者は、前者よりも大量の水素を増圧できるので、水素ステーション全体での機器構成が少なく済む。 Hydrogen stations include those that vaporize stored liquid hydrogen, pressurize it with a compressor, and supply hydrogen to fuel cell vehicles, etc., and those that vaporize stored liquid hydrogen, pressurize it with a pump, and then vaporize it to fuel cell vehicles, etc. There are some that supply hydrogen to The latter can increase the pressure of a larger amount of hydrogen than the former, so the entire hydrogen station requires less equipment.
図10は、水素ステーションの一例を示す模式図である。液体水素は、図示しない運搬車によって水素ステーションに運ばれ、貯留タンク200内に貯留される。ポンプ装置201は、貯留タンク200内の液体水素を蒸発器202に送り、液体水素は蒸発器202により水素ガスになる。水素ガスは蓄圧器203に送られ、高圧の水素ガスは蓄圧器203内に保持される。さらに水素ガスはディスペンサー204に送られ、ディスペンサー204から燃料電池自動車等に供給される。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a hydrogen station. Liquid hydrogen is transported to a hydrogen station by a vehicle (not shown) and stored in a
しかしながら、水素ステーションでは、配管、貯留タンク200への外部からの入熱、ポンプ装置201の運転に伴う入熱により、気化水素(ボイルオフガス:BOG)が発生する。ボイルオフガスはほぼ大気圧のため、再度水素ステーション内で利用することは難しく、通常は空気中に廃棄されている。発生したボイルオフガスを再利用する方法としては、燃料電池での回収利用や、圧縮機でボイルオフガスを圧縮しシステム内で蓄圧する方法が挙げられるが、どちらも高価な設備投資が必要であること、システムの設置面積が増えることが問題となる。このような問題は、液体水素のみならず、液化天然ガスなどの他の種類の液化ガスにも起こりうる。
However, in the hydrogen station, vaporized hydrogen (boil-off gas: BOG) is generated due to heat input from the outside to the piping and
そこで、本発明は、液化ガスから発生するボイルオフガスを簡易な構成で有効利用することができる液化ガス移送システムを提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a liquefied gas transfer system capable of effectively utilizing boil-off gas generated from liquefied gas with a simple configuration.
一態様では、貯留タンク内の液化ガスを移送するための液化ガス移送システムであって、前記貯留タンク内の前記液化ガスおよびボイルオフガスを加圧するための往復ポンプ装置を備え、前記往復ポンプ装置は、気体加圧室および液体加圧室を内部に有するシリンダと、前記シリンダ内に配置されたピストンと、前記ピストンに連結され、前記ピストンを往復移動させるためのアクチュエータを備えており、前記ピストンは、前記気体加圧室と前記液体加圧室との間に位置しており、前記ピストンは、前記気体加圧室に面する気体加圧面と、前記液体加圧室に面する液体加圧面を有する、液化ガス移送システムが提供される。 In one aspect, a liquefied gas transfer system for transferring liquefied gas in a storage tank, comprising a reciprocating pumping device for pressurizing said liquefied gas and boil-off gas in said holding tank, said reciprocating pumping device comprising: , a cylinder having a gas pressurization chamber and a liquid pressurization chamber therein; a piston arranged in the cylinder; and an actuator connected to the piston for reciprocating the piston, wherein the piston is , the piston is located between the gas pressurizing chamber and the liquid pressurizing chamber, and the piston has a gas pressurizing surface facing the gas pressurizing chamber and a liquid pressurizing surface facing the liquid pressurizing chamber. A liquefied gas transfer system is provided, comprising:
一態様では、前記ピストンは、前記気体加圧面を有する気体加圧用ピストンと、前記液体加圧面を有する液体加圧用ピストンを有しており、前記往復ポンプ装置は、前記気体加圧用ピストンと前記液体加圧用ピストンとを連結し、前記気体加圧用ピストンと前記液体加圧用ピストンを一体に往復移動させる連結部材と、前記気体加圧用ピストンと前記液体加圧用ピストンとの間に位置し、かつ前記シリンダ内に位置する中間室をさらに備えている。
一態様では、前記往復ポンプ装置は、前記中間室と前記気体加圧室とを連通させる連通流路と、前記連通流路に配置された逆止弁をさらに備えており、前記逆止弁は、前記中間室から前記気体加圧室への一方向の流れを許容するように構成されている。
一態様では、前記シリンダは、前記中間室に連通するボイルオフガス導入口を有している。
一態様では、前記連通流路は、前記気体加圧用ピストンを貫通して延びている。
一態様では、前記連通流路は、前記シリンダの外側に配置されている。
一態様では、前記シリンダは、前記気体加圧室に連通するボイルオフガス導入口を有している。
一態様では、前記アクチュエータの少なくとも一部は、前記シリンダ内に配置されている。
一態様では、前記アクチュエータが前記ピストンに連結される位置は、前記シリンダ内である。
一態様では、前記往復ポンプ装置は、前記中間室に連通するリリーフ弁をさらに備えている。
In one aspect, the piston includes a gas pressurizing piston having the gas pressurizing surface and a liquid pressurizing piston having the liquid pressurizing surface, and the reciprocating pump device includes the gas pressurizing piston and the liquid pressurizing surface. a connecting member that connects the pressurizing piston and reciprocally moves the gas pressurizing piston and the liquid pressurizing piston integrally; It further comprises an intermediate chamber located within.
In one aspect, the reciprocating pump device further includes a communication passage for communicating the intermediate chamber and the gas pressurization chamber, and a check valve arranged in the communication passage, wherein the check valve is , to allow unidirectional flow from the intermediate chamber to the gas pressurization chamber.
In one aspect, the cylinder has a boil-off gas inlet communicating with the intermediate chamber.
In one aspect, the communication channel extends through the gas pressurizing piston.
In one aspect, the communication channel is arranged outside the cylinder.
In one aspect, the cylinder has a boil-off gas introduction port that communicates with the gas pressurization chamber.
In one aspect, at least part of the actuator is located within the cylinder.
In one aspect, the location where the actuator is coupled to the piston is within the cylinder.
In one aspect, the reciprocating pump device further includes a relief valve communicating with the intermediate chamber.
一態様では、前記液化ガス移送システムは、前記気体加圧室に接続された第1吐出しラインと、前記液体加圧室に接続された第2吐出しラインと、前記第1吐出しラインに接続された冷却装置をさらに備えている。
一態様では、前記冷却装置は、互いに隣接する加熱流路と冷却流路を有する熱交換器であり、前記加熱流路は前記第1吐出しラインに接続されており、前記冷却流路は前記第2吐出しラインに接続されている。
一態様では、前記液化ガス移送システムは、前記第1吐出しラインに接続され、かつ前記冷却装置の下流側に配置された減圧装置をさらに備えている。
一態様では、前記液化ガス移送システムは、前記減圧装置から前記貯留タンクまで延びる戻りラインをさらに備えている。
In one aspect, the liquefied gas transfer system includes a first discharge line connected to the gas pressurization chamber, a second discharge line connected to the liquid pressurization chamber, and a It further comprises a connected cooling device.
In one aspect, the cooling device is a heat exchanger having a heating channel and a cooling channel adjacent to each other, the heating channel being connected to the first discharge line, and the cooling channel being the It is connected to the second discharge line.
In one aspect, the liquefied gas transfer system further comprises a pressure reducing device connected to the first discharge line and arranged downstream of the cooling device.
In one aspect, the liquefied gas transfer system further comprises a return line extending from the pressure reducing device to the holding tank.
本発明によれば、シリンダ内に配置されたピストンは、液化ガスとボイルオフガスを交互に加圧することができる。したがって、ボイルオフガスを加圧するための専用の圧縮機を設ける必要がなく、設置面積も増えることがない。ボイルオフガスは、ピストンにより加圧されて超臨界流体となる。超臨界流体は、冷却することで、再利用することができる。さらに、冷却された超臨界流体を減圧することで、超臨界流体を気液混合流体にすることができ、気液混合流体から液化ガスを回収することができる。 According to the invention, a piston arranged in a cylinder can alternately pressurize a liquefied gas and a boil-off gas. Therefore, there is no need to provide a dedicated compressor for pressurizing the boil-off gas, and the installation area does not increase. The boil-off gas is pressurized by the piston into a supercritical fluid. A supercritical fluid can be reused by cooling it. Further, by reducing the pressure of the cooled supercritical fluid, the supercritical fluid can be made into a gas-liquid mixed fluid, and the liquefied gas can be recovered from the gas-liquid mixed fluid.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、液化ガス移送システムの一実施形態を示す模式図である。図1に示す実施形態の液化ガス移送システムは、液化ガスの一例として、液体水素を移送するシステムである。本発明は液体水素用の移送システムに限らず、液化天然ガス(LNG)、液化アンモニア、液体窒素、液化エチレンガス、液化石油ガスなどの他の種類の液化ガスの移送システムにも適用することができる。液体水素は、貯留タンク1に貯留されている。貯留タンク1内の水素のほとんどは液状であるが、周囲雰囲気の熱はわずかに貯留タンク1の壁を通じて液体水素に伝わる。その結果、液体水素の一部はガス化して、ボイルオフガス(BOG)を形成する。したがって、図1に示すように、貯留タンク1内には、液化ガス(液体水素)とボイルオフガス(水素ガス)が存在する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating one embodiment of a liquefied gas transfer system. The liquefied gas transfer system of the embodiment shown in FIG. 1 is a system for transferring liquid hydrogen as an example of liquefied gas. The present invention is not limited to transfer systems for liquid hydrogen, but can also be applied to transfer systems for other types of liquefied gases such as liquefied natural gas (LNG), liquefied ammonia, liquid nitrogen, liquefied ethylene gas, and liquefied petroleum gas. can. Liquid hydrogen is stored in a
液化ガス移送システムは、貯留タンク1内に存在するボイルオフガスと液体水素の両方を吸引し、別々に加圧するように構成された往復ポンプ装置3と、往復ポンプ装置3と貯留タンク1とを連結する気体移送ライン5および液体移送ライン6を備えている。貯留タンク1内のボイルオフガス(BOG)は、気体移送ライン5を通じて往復ポンプ装置3に移送され、貯留タンク1内の液体水素は、液体移送ライン6を通じて往復ポンプ装置3に移送される。気体移送ライン5および液体移送ライン6には、気体逆止弁7および液体逆止弁8がそれぞれ取り付けられている。これら逆止弁7,8は、貯留タンク1から往復ポンプ装置3への一方向の流れのみを許容するように構成されている。
The liquefied gas transfer system includes a reciprocating
往復ポンプ装置3は、気体加圧室10および液体加圧室11を内部に有するシリンダ14と、シリンダ14内に配置されたピストン17と、ピストン17に連結され、ピストン17をシリンダ14内で往復移動させるためのアクチュエータ18を備えている。ピストン17は、気体加圧室10と液体加圧室11との間に位置している。アクチュエータ18の全体は、シリンダ14内に配置されている。したがって、ピストン17からシリンダ14の外部に延びるピストンロッドは設けられていない。本実施形態のアクチュエータ18は、永久磁石18Aとコイル18Bを備えたリニアモータであるが、アクチュエータ18の具体的構成は本実施形態に限定されるものではない。例えば、アクチュエータ18は、油圧シリンダ、クランク機構と電動機との組み合わせなどであってもよい。
The reciprocating
シリンダ14は、密閉容器であり、内部に導入された水素の漏洩を許容しない構成を有している。ピストン17の全体は、シリンダ14内に位置している。ピストン17は、気体加圧室10に面する気体加圧面21と、液体加圧室11に面する液体加圧面22を有する。より具体的には、ピストン17は、気体加圧面21を有する気体加圧用ピストン24と、液体加圧面22を有する液体加圧用ピストン25を有している。気体加圧用ピストン24と液体加圧用ピストン25は連結部材30によって連結されており、気体加圧用ピストン24と液体加圧用ピストン25は一体に往復移動する。
The
往復ポンプ装置3は、ピストン17の側面に取り付けられたシールを備えている。より具体的には、気体加圧用ピストン24の側面には第1シール26が取り付けられており、液体加圧用ピストン25の側面には第2シール27が取り付けられている。第1シール26は、気体加圧用ピストン24の側面とシリンダ14の内面との間の隙間を塞ぎ、第2シール27は、液体加圧用ピストン25の側面とシリンダ14の内面との間の隙間を塞ぐ機能を有している。
The
往復ポンプ装置3は、シリンダ14内に位置する中間室32を有している。この中間室32は、気体加圧用ピストン24と液体加圧用ピストン25との間に位置しており、気体加圧用ピストン24と液体加圧用ピストン25と一体に往復移動する。中間室32は、気体加圧室10と液体加圧室11との間に位置している。シリンダ14は、中間室32に連通するボイルオフガス導入口33を有している。ボイルオフガス導入口33は、中間室32を形成するシリンダ14の壁部に形成されている。気体移送ライン5は、ボイルオフガス導入口33を通じて中間室32に連通している。すなわち、気体移送ライン5の一端は、貯留タンク1の上部に接続され、気体移送ライン5の他端は、シリンダ14のボイルオフガス導入口33に接続され、かつ中間室32に連通している。
The
アクチュエータ18の全体は、シリンダ14内に配置されている。より具体的には、アクチュエータ18の全体は、中間室32内に配置されている。アクチュエータ18の永久磁石18Aは、中間室32内にある連結部材30に固定されており、永久磁石18Aは連結部材30およびピストン17と一体に往復移動する。アクチュエータ18のコイル18Bはシリンダ14の内側に固定されている。
The
中間室32は、気体加圧室10と液体加圧室11との間に位置している。往復ポンプ装置3は、中間室32と気体加圧室10とを連通させる連通流路35と、連通流路35に配置された逆止弁36をさらに備えている。本実施形態では、連通流路35は、気体加圧用ピストン24内に形成されており、気体加圧用ピストン24を貫通して延びている。連通流路35の一端は中間室32に連通し、連通流路35の他端は気体加圧室10に連通している。逆止弁36は、気体加圧用ピストン24内に配置されている。連通流路35および逆止弁36は、気体加圧用ピストン24と一体に往復移動する。逆止弁36は、中間室32から気体加圧室10への一方向の流れのみを許容するように構成されている。
The
シリンダ14は、液体加圧室11に連通する液化ガス導入口38を有している。液化ガス導入口38は、液体加圧室11を形成するシリンダ14の壁部に形成されている。液体移送ライン6は、液化ガス導入口38を通じて液体加圧室11に連通している。すなわち、液体移送ライン6の一端は、貯留タンク1の下部に接続され、液体移送ライン6の他端は、シリンダ14に接続され、かつ液体加圧室11に連通している。
The
液化ガス移送システムは、気体加圧室10に接続された第1吐出しライン41と、液体加圧室11に接続された第2吐出しライン42と、第1吐出しライン41に取り付けられた第1吐出側逆止弁44と、第2吐出しライン42に取り付けられた第2吐出側逆止弁45をさらに備えている。往復ポンプ装置3によって加圧されたボイルオフガス(水素ガス)と液体水素は、第1吐出しライン41および第2吐出しライン42を通って排出される。第1吐出側逆止弁44および第2吐出側逆止弁45は、往復ポンプ装置3から流出する方向の流れのみを許容するように構成されている。
The liquefied gas transfer system includes a
以下、往復ポンプ装置3の動作について説明する。気体加圧用ピストン24および液体加圧用ピストン25を含むピストン17がシリンダ14内で移動すると、貯留タンク1内のボイルオフガス(水素ガス)と液体水素は、気体移送ライン5および液体移送ライン6を通って中間室32および液体加圧室11にそれぞれ導入される。より具体的には、ピストン17が図1において下向きに移動すると、気体加圧室10内に負圧が形成され、中間室32内の流体は連通流路35を通って気体加圧室10に移動する。その結果、貯留タンク1内のボイルオフガスは気体移送ライン5を通って中間室32内に導入される。
The operation of the
ピストン17が図1において上向きに移動すると、貯留タンク1内の液体水素は液体移送ライン6を通って液体加圧室11内に導入される。その後、ピストン17が図1において下向きに移動すると、中間室32内のボイルオフガスは連通流路35を通って気体加圧室10に移動するとともに、貯留タンク1内のボイルオフガスは気体移送ライン5を通って中間室32内に導入される。同時に、液体加圧室11内の液体水素は、液体加圧用ピストン25によって加圧される。さらに、ピストン17が図1において上向きに移動すると、気体加圧室10内のボイルオフガスは、気体加圧用ピストン24によって加圧され、その一方で、貯留タンク1内の液体水素は液体移送ライン6を通って液体加圧室11内に導入される。
When
このようにして、ピストン17の往復移動に伴い、ボイルオフガスと液体水素は、交互にピストン17によって加圧され、交互にシリンダ14から排出される。気体加圧室10内の圧力は、ピストン17の往復移動に伴って大きく変動するが、中間室32内の圧力は逆止弁36の設定圧力によって圧力が維持される。結果として、中間室32に連通する貯留タンク1内の圧力が調整できる。
In this manner, as the
液体加圧用ピストン25が液体加圧室11内の液体水素を加圧しているとき、第2シール27に接する液体水素の一部がガス化してボイルオフガスとなり、ボイルオフガスは中間室32に流入する。このボイルオフガスは、貯留タンク1から導入されたボイルオフガスと中間室32内で混合され、連通流路35を通じて気体加圧室10に流入する。このように、シリンダ14内で発生したボイルオフガスはシリンダ14から外部に漏洩することがなく、ボイルオフガスを回収することができる。
When the
特に、アクチュエータ18の全体はシリンダ14内に配置されており、アクチュエータ18がピストン17に連結される位置はシリンダ14内である。したがって、シリンダ14を貫通するピストンロッドが不要であり、ピストンロッドとシリンダ14との隙間を封止するシールも不要である。さらに、ピストンロッドとシリンダ14との隙間からボイルオフガスが漏洩することがない。
In particular, the
液化ガス移送システムは、第1吐出しライン41および第2吐出しライン42に接続された冷却装置としての熱交換器50をさらに備えている。往復ポンプ装置3により加圧されたボイルオフガスおよび液体水素は、第1吐出しライン41および第2吐出しライン42を通って熱交換器50に送られる。熱交換器50は、互いに隣接する加熱流路51と冷却流路52を有している。加熱流路51は第1吐出しライン41に接続されており、冷却流路52は第2吐出しライン42に接続されている。熱交換器50内では、加圧されたボイルオフガスは加熱流路51を流れ、加圧された液体水素は冷却流路52を流れる。加熱流路51内の加圧されたボイルオフガスと冷却流路52内の加圧された液体水素との間で熱交換が行われ、その結果加圧されたボイルオフガスは冷却され、液体水素は加熱される。加熱された液体水素は、蒸発器(例えば図10に示す蒸発器202)などに送られる。
The liquefied gas transfer system further comprises a
本実施形態では、加圧されたボイルオフガスを冷却するための冷却装置として熱交換器50が設けられているが、加圧されたボイルオフガスを冷却することができる限りにおいて、冷却装置のタイプは特に限定されない。例えば、内部を冷媒が循環する冷凍機を冷却装置として用いてもよい。
In this embodiment, the
液化ガス移送システムは、第1吐出しライン41に接続された減圧装置55をさらに備えている。減圧装置55は、冷却装置としての熱交換器50の下流側に配置されている。減圧装置55は、冷却装置として熱交換器50を通過した、加圧および冷却されたボイルオフガスの圧力を大気圧まで下げるための装置であり、その具体的構成はその意図した機能が発揮できる限りにおいて特に限定されない。例えば、減圧装置55の例としては、膨張機、ジュールトムソン弁が挙げられる。
The liquefied gas transfer system further comprises a
液化ガス移送システムは、減圧装置55から貯留タンク1の上部まで延びる戻りライン60をさらに備えている。加圧および冷却されたボイルオフガスの圧力が減圧装置55により大気圧まで下げられると、ボイルオフガスは気液混合流体となる。この気液混合流体は、戻りライン60を通って貯留タンク1に戻される。気液混合流体に含まれる液体水素(液化ガス)は、貯留タンク1内に保持されている液体水素と混合される。気液混合流体に含まれる水素ガスは、貯留タンク1内に保持されているボイルオフガス(水素ガス)と混合される。
The liquefied gas transfer system further comprises a
このようにして、貯留タンク1から往復ポンプ装置3に送られたボイルオフガスの一部は、液体水素(液化ガス)を形成し、貯留タンク1内に回収される。本実施形態によれば、従来のシステムでは大気中に廃棄されていたボイルオフガスの一部を液化ガスに再生することができる。また、単一のシリンダ14内に配置されたピストン17は、液化ガスとボイルオフガスを交互に加圧することができる。したがって、ボイルオフガスを加圧するための専用の圧縮機を設ける必要がなく、設置面積も増えることがない。
In this way, part of the boil-off gas sent from the
図2は、図1に示す液化ガス移送システム内を循環する水素の状態を示すモリエル線図である。縦軸は水素の圧力を表し、横軸は水素の比エンタルピーを表している。図2中のA点からB点までの工程は、往復ポンプ装置3によりボイルオフガス(水素ガス)を圧縮する工程である。この圧縮工程の結果、ボイルオフガスは、気相から超臨界状態に移行する。以下、超臨界状態のボイルオフガスを超臨界流体と称する。 FIG. 2 is a Mollier diagram showing the state of hydrogen circulating in the liquefied gas transfer system shown in FIG. The vertical axis represents the pressure of hydrogen, and the horizontal axis represents the specific enthalpy of hydrogen. A process from point A to point B in FIG. As a result of this compression step, the boil-off gas is transferred from the gas phase to the supercritical state. The boil-off gas in a supercritical state is hereinafter referred to as a supercritical fluid.
図2中のB点からC点までの工程は、冷却装置としての熱交換器50により超臨界流体を冷却する工程である。この冷却工程の結果、超臨界流体の圧力は維持されたまま、超臨界流体の温度が低下する。図2中のC点からD点までの工程は、減圧装置55により超臨界流体の圧力を低下させる工程である。この減圧工程の結果、超臨界流体は気液混合流体となる。気液混合流体中の液体水素(液化ガス)と水素ガス(ボイルオフガス)との質量の割合は、図2に示す長さL2とL1との比に相当する。
The process from point B to point C in FIG. 2 is a process of cooling the supercritical fluid with a
上述したように、ボイルオフガスは、ピストン17により加圧されて超臨界流体となる。超臨界流体は、冷却することで、再利用することができる。さらに、冷却された超臨界流体を減圧させることで、超臨界流体を気液混合流体にすることができ、気液混合流体から液化ガスを回収することができる。
As described above, the boil-off gas is pressurized by
図3および図4に示すように、減圧装置55は省略してもよい。図3に示す実施形態では、冷却装置としての熱交換器50により加圧および冷却されたボイルオフガス(超臨界流体)は、戻りライン60を通って貯留タンク1内に戻され、貯留タンク1内の圧力維持に寄与する。図4に示す実施形態では、冷却装置としての熱交換器50により加圧および冷却されたボイルオフガス(超臨界流体)は、水素ステーションのディスペンサーまたは蓄圧器(例えば図10に示すディスペンサー204または蓄圧器203)などに送られ、ディスペンサーを介して燃料電池自動車などに供給される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図5は、往復ポンプ装置3の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図1を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図5に示す実施形態では、連通流路35は、シリンダ14の外側に配置されている。逆止弁36もシリンダ14の外側に配置されている。連通流路35の一端は、中間室32を形成するシリンダ14の壁部に接続され、連通流路35の他端は、気体加圧室10を形成するシリンダ14の壁部に接続されている。図1を参照して説明した実施形態と同様に、貯留タンク1内のボイルオフガスは、ピストン17の往復移動に伴って、中間室32に導入され、連通流路35を流れて、気体加圧室10に流入する。
FIG. 5 is a schematic diagram showing another embodiment of the
図6は、往復ポンプ装置3のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図1を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図6に示す実施形態では、アクチュエータ18の一部は、シリンダ14内に配置され、他の部分はシリンダ14の外に配置されている。具体的には、アクチュエータ18は、気体加圧用ピストン24と液体加圧用ピストン25とを連結する連結部材30に固定された永久磁石18Aと、シリンダ14の外側に配置されたコイル18Bを備えている。永久磁石18Aはシリンダ14の中間室32内に配置されており、ピストン17および連結部材30と一体に往復移動する。コイル18Bは、永久磁石18Aの外側に位置している。
FIG. 6 is a schematic diagram showing still another embodiment of the
図6に示す実施形態でも、アクチュエータ18がピストン17に連結される位置はシリンダ14内である。したがって、シリンダ14を貫通するピストンロッドが不要であり、ピストンロッドとシリンダ14との隙間を封止するシールも不要である。さらに、ピストンロッドとシリンダ14との隙間からボイルオフガスが漏洩することがない。
In the embodiment shown in FIG. 6, the position where the
図7は、往復ポンプ装置3のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図1を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図7に示す実施形態では、シリンダ14は、気体加圧室10に連通するボイルオフガス導入口33を有している。ボイルオフガス導入口33は、気体加圧室10を形成するシリンダ14の壁部に形成されている。気体移送ライン5は、ボイルオフガス導入口33に接続されている。したがって、貯留タンク1内のボイルオフガスは、気体移送ライン5を通って気体加圧室10に直接導入される。
FIG. 7 is a schematic diagram showing still another embodiment of the
図7に示す実施形態では、貯留タンク1内のボイルオフガスは中間室32内には導入されないが、それ以外のボイルオフガスの流れは図1に示す実施形態と同じである。連通流路35および逆止弁36は、図7に示す実施形態でも同様に設けられる。これは、液体加圧室11から漏洩した水素ガスを、連通流路35を通じて気体加圧室10に導くためである。
In the embodiment shown in FIG. 7, the boil-off gas in the
図8は、往復ポンプ装置3のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図7を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図8に示す実施形態では、往復ポンプ装置は、中間室32に連通するリリーフ弁61を備えている。本実施形態では、連通流路35および逆止弁36は設けられていない。
FIG. 8 is a schematic diagram showing still another embodiment of the
液体加圧室11から第2シール27を通じて中間室32に漏洩した液体水素は水素ガスとなり、中間室32内の圧力が上昇する。リリーフ弁61は、中間室32内の圧力が設定値を超えたときに開き、中間室32内の水素ガスをシリンダ14の外部に放出するように構成されている。
The liquid hydrogen that has leaked from the
図9は、往復ポンプ装置3のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図1を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図9に示す実施形態では、アクチュエータ18は、シリンダ14の外部に配置されている。ピストン17は、シリンダ14を貫通するピストンロッド63によりアクチュエータ18に連結されている。往復ポンプ装置3は、ピストンロッドとシリンダ14との間の隙間を封止するシール64を備えている。
FIG. 9 is a schematic diagram showing still another embodiment of the
本実施形態の往復ポンプ装置3は、シリンダ14からのボイルオフガスの微量の漏洩が許容される場合に適用可能である。
The
図1乃至図9を参照して説明した実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、図5乃至図9を参照して説明した実施形態のうちのいずれかは、図3または図4を参照して説明した実施形態に適用してもよい。 The embodiments described with reference to FIGS. 1 to 9 can be combined as appropriate. For example, any of the embodiments described with reference to FIGS. 5-9 may be applied to the embodiments described with reference to FIGS. 3 or 4. FIG.
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments are described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiments can be made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in its broadest scope in accordance with the technical spirit defined by the claims.
1 貯留タンク
3 往復ポンプ装置
5 気体移送ライン
6 液体移送ライン
7 気体逆止弁
8 液体逆止弁
10 気体加圧室
11 液体加圧室
14 シリンダ
17 ピストン
18 アクチュエータ
18A 永久磁石
18B コイル
21 気体加圧面
22 液体加圧面
24 気体加圧用ピストン
25 液体加圧用ピストン
26 第1シール
27 第2シール
30 連結部材
32 中間室
33 ボイルオフガス導入口
35 連通流路
36 逆止弁
38 液化ガス導入口
41 第1吐出しライン
42 第2吐出しライン
44 第1吐出側逆止弁
45 第2吐出側逆止弁
50 熱交換器(冷却装置)
51 加熱流路
52 冷却流路
55 減圧装置
60 戻りライン
61 リリーフ弁
63 ピストンロッド
64 シール
200 貯留タンク
201 ポンプ装置
202 蒸発器
203 蓄圧器
204 ディスペンサー
1
51
Claims (14)
前記貯留タンク内の前記液化ガスおよびボイルオフガスを加圧するための往復ポンプ装置を備え、
前記往復ポンプ装置は、
気体加圧室および液体加圧室を内部に有するシリンダと、
前記シリンダ内に配置されたピストンと、
前記ピストンに連結され、前記ピストンを往復移動させるためのアクチュエータを備えており、
前記ピストンは、前記気体加圧室と前記液体加圧室との間に位置しており、
前記ピストンは、前記気体加圧室に面する気体加圧面と、前記液体加圧室に面する液体加圧面を有する、液化ガス移送システム。 A liquefied gas transfer system for transferring liquefied gas in a storage tank, comprising:
a reciprocating pumping device for pressurizing the liquefied gas and boil-off gas in the storage tank;
The reciprocating pump device comprises:
a cylinder having therein a gas pressurization chamber and a liquid pressurization chamber;
a piston disposed within the cylinder;
an actuator connected to the piston for reciprocating the piston;
The piston is positioned between the gas pressurization chamber and the liquid pressurization chamber,
The liquefied gas transfer system, wherein the piston has a gas pressurization surface facing the gas pressurization chamber and a liquid pressurization surface facing the liquid pressurization chamber.
前記往復ポンプ装置は、
前記気体加圧用ピストンと前記液体加圧用ピストンとを連結し、前記気体加圧用ピストンと前記液体加圧用ピストンを一体に往復移動させる連結部材と、
前記気体加圧用ピストンと前記液体加圧用ピストンとの間に位置し、かつ前記シリンダ内に位置する中間室をさらに備えている、請求項1に記載の液化ガス移送システム。 The piston has a gas pressurizing piston having the gas pressurizing surface and a liquid pressurizing piston having the liquid pressurizing surface,
The reciprocating pump device comprises:
a connecting member that connects the gas pressurizing piston and the liquid pressurizing piston and reciprocates the gas pressurizing piston and the liquid pressurizing piston together;
2. The liquefied gas transfer system of claim 1, further comprising an intermediate chamber positioned within said cylinder and between said gas pressurizing piston and said liquid pressurizing piston.
前記中間室と前記気体加圧室とを連通させる連通流路と、
前記連通流路に配置された逆止弁をさらに備えており、
前記逆止弁は、前記中間室から前記気体加圧室への一方向の流れを許容するように構成されている、請求項2に記載の液化ガス移送システム。 The reciprocating pump device comprises:
a communication channel that communicates between the intermediate chamber and the gas pressurization chamber;
further comprising a check valve arranged in the communication channel,
3. The liquefied gas transfer system of claim 2, wherein the check valve is configured to allow unidirectional flow from the intermediate chamber to the gas pressurization chamber.
前記液体加圧室に接続された第2吐出しラインと、
前記第1吐出しラインに接続された冷却装置をさらに備えている、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の液化ガス移送システム。 a first discharge line connected to the gas pressurization chamber;
a second discharge line connected to the liquid pressurizing chamber;
11. The liquefied gas transfer system of any one of claims 1-10, further comprising a cooling device connected to the first discharge line.
前記加熱流路は前記第1吐出しラインに接続されており、前記冷却流路は前記第2吐出しラインに接続されている、請求項11に記載の液化ガス移送システム。 the cooling device is a heat exchanger having a heating channel and a cooling channel adjacent to each other;
12. The liquefied gas transfer system of claim 11, wherein said heating channel is connected to said first discharge line and said cooling channel is connected to said second discharge line.
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JP2021133377A JP2023027976A (en) | 2021-08-18 | 2021-08-18 | Liquefied gas transfer system |
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