JP2023096340A - ポンプシステム及びメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンテナからのガスの漏洩を遮断する。【解決手段】中空のコラムと、当該コラムの上部に設けられたコンテナと、当該コラム内に設けられた液化ガスポンプと、当該液化ガスポンプの上部に接続されたケーブルと、当該コンテナ内に設けられた複数のインフレータブルバッグと、を備え、当該複数のインフレータブルバッグの内部にガスが供給されることによって当該コンテナ内に設けられた当該ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、当該インフレータブルバッグが構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ポンプシステム及びメンテナンス方法に関する。

液化ガスポンプのうち、従来の液化天然ガス（LNG：Liquefied Natural Gas）ポンプではコラムトップのフランジの上に仮板を置いてＬＮＧが外部に漏れてくることに対応していた（例えば特許文献１参照）。ＬＮＧが低温領域で空気よりも重いため、大気に放出されることはなかった。一方、水素、アンモニアなどの極低温流体の場合はガス化した気体の比重が空気よりも軽いため、水素またはアンモニアが放出される危険性がある。

液化水素のメンテナンスの場合、液化水素に対して空気（主に酸素や窒素）は－２５３℃領域で液化および凝固する。空気が液化すると液体酸素が生じて爆発の危険、凝固すると窒素、酸素ともにポンプにダメージが考えられる。またアンモニアのメンテナンスの場合、アンモニアが外部に漏れだすと毒性があるため、人への健康被害が考えられる。

特開２０１８－８０８０１号公報

メンテナンス時、極低温のポンプを引き上げた際またはポンプを据付の際に、空気の侵入や本液の外部への放出を避けるためには、バリアゾーンを形成するバッファコンテナ及びパージコンテナが必要である。しかしバリアゾーンを大気側と仕切るため、またはタンク側と仕切るために扉が必要となるが、扉が曲がったり凍結でヒンジが効かなくなったりした際、またはバリア用のガスがなんらかの影響で供給できないまたは効果的に供給できなくなった際、緊急的に各コンテナ（例えば、バッファコンテナまたはパージコンテナ）からのガスの漏洩を遮断する必要がある。しかし、ポンプ引抜用のワイヤが中心を貫通しているため、ガスの漏洩を遮断することが困難である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、コンテナからのガスの漏洩を遮断することを可能とするポンプシステム及びメンテナンス方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るポンプシステムは、中空のコラムと、当該コラムの上部に設けられたコンテナと、前記コラム内に設けられた液化ガスポンプと、前記液化ガスポンプの上部に接続されたケーブルと、前記コンテナ内に設けられた複数のインフレータブルバッグと、を備え、前記複数のインフレータブルバッグの内部にガスが供給されることによって前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記インフレータブルバッグが構成されている。

本発明の第２の態様に係るポンプシステムは、第１の態様に係るポンプシステムであって、前記複数のインフレータブルバッグは第１のバッグと第２のバッグを有し、前記第１のバッグと前記第２のバッグは前記ケーブルを挟んで対向する位置に設けられており、前記第１のバッグと前記第２のバッグに緊急時にガスが供給されることによって前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルを前記第１のバッグと前記第２のバッグで挟み込むことによって前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記第１のバッグと前記第２のバッグが構成されていてもよい。

本発明の第３の態様に係るポンプシステムは、中空のコラムと、当該コラムの上部に設けられたコンテナと、前記コラム内に設けられた液化ガスポンプと、前記液化ガスポンプの上部に接続されたケーブルと、前記コンテナ内に設けられたチョーク弁と、を備え、前記チョーク弁のバルブを絞ることによって前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記チョーク弁が構成されている。

本発明の第４の態様に係るポンプシステムは、第３の態様に係るポンプシステムであって、前記コンテナの側面の一部には貫通孔が設けられており、当該貫通孔を前記コンテナの内部から覆うグローブであって前記コンテナの外部から人の手が挿入可能なグローブが設けられていてもよい。

本発明の第５の態様に係るメンテナンス方法は、中空のコラムと、当該コラムの上部に設けられたコンテナと、前記コラム内に設けられた液化ガスポンプと、前記液化ガスポンプの上部に接続されたケーブルと、前記コンテナ内に設けられたインフレータブルバッグと、を備えるポンプシステムをメンテナンスするメンテナンス方法であって、前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記インフレータブルバッグの内部にガスを供給する手順を有する。

本発明の第６の態様に係るメンテナンス方法は、中空のコラムと、当該コラムの上部に設けられたコンテナと、前記コラム内に設けられた液化ガスポンプと、前記液化ガスポンプの上部に接続されたケーブルと、前記コンテナ内に設けられたチョーク弁と、を備えるポンプシステムをメンテナンスするメンテナンス方法であって、前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記チョーク弁のバルブを絞る手順を有する。

本発明の一態様によれば、インフレータブルバッグにガスを供給することによって、コンテナ内に設けられたケーブルの水平方向の周囲を密閉することができるので、コラム内のガスまたはコンテナ内のガスの漏洩を遮断することができる。
また本発明の別態様によれば、チョーク弁のバルブを絞ることによって、コンテナ内に設けられたケーブルの水平方向の周囲を密閉することができるので、コラム内のガスまたはコンテナ内のガスの漏洩を遮断することができる。

第１の実施形態に係るポンプシステムの一部斜視図である。 バッファコンテナ１２とパージコンテナ１３の概略縦断面図である。 図２ＡのＡ－Ａ断面図である。 インフレータブルバッグ２１、２２がしぼんだ状態における概略縦断面図とＢ－Ｂ断面図である。 インフレータブルバッグ２１、２２が膨らんだ状態における概略縦断面図とＣ－Ｃ断面図である。 液化ガスポンプの引き抜き工程の一例の一部を示す模式図である。 第２の実施形態に係るバッファコンテナ１２とパージコンテナ１３の概略縦断面図である 図５ＡのＤ－Ｄ断面の一部を示す図である。 チョーク弁が閉まっている場合における概略縦断面図と当該概略縦断面図のＥ－Ｅ断面を示す図である。 チョーク弁が開いている場合における概略縦断面図と当該概略縦断面図のＦ－Ｆ断面を示す図である。

以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係るポンプシステムの一部斜視図である。図１に示すように、更にポンプシステム１は、液化ガスポンプＰの周囲に設けられた中空のコラム１１と、コラム１１の上部に設けられた中空のバッファコンテナ１２と、コラム１１の上方に設けられ且つバッファコンテナ１２の上部に設けられた中空のパージコンテナ１３とを備える。ここで、バッファコンテナ１２とパージコンテナ１３を総称してコンテナともいい、このコンテナは液化ガスポンプの周囲に設けられた中空のコラムの上方に設けられる中空のものである。
各実施形態では、ガスの漏洩を防止する対象のコンテナを一例としてバッファコンテナとして説明するが、パージコンテナなどの他のコンテナにも適用可能である。

本実施形態に係るポンプシステム１は、コラム１１内に設けられた液化ガスポンプＰ（図４参照）を備える。ここで一態様の液化ガスポンプＰは極低温液化ガス用ポンプであり、例えば液体水素・アンモニアポンプなどである。

図２Ａは、バッファコンテナ１２とパージコンテナ１３の概略縦断面図である。図２Ｂは、図２ＡのＡ－Ａ断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、バッファコンテナ１２には、バッファゾーンを構成するバッファ管２３が設けられ、バッファ管２３の内側面に例えば接着材などでインフレータブルバッグ２１、２２が固定されている。図２においては、インフレータブルバッグ２１、２２が膨らんだ場合が示されている。緊急時にヘリウムもしくは窒素ガスによりインフレータブルバッグ２１、２２を膨らませることで、部屋を隔離することが可能である。またバッファコンテナ１２の中心にケーブル１４（図４参照）が貫通していても、インフレータブルバッグ２１、２２がケーブル１４の形状にあわせてケーブルの周囲を密閉することによって、シールすることができる。

図３Ａは、インフレータブルバッグ２１、２２がしぼんだ状態における概略縦断面図とＢ－Ｂ断面図である。図３Ｂは、インフレータブルバッグ２１、２２が膨らんだ状態における概略縦断面図とＣ－Ｃ断面図である。図３Ａに示すように、インフレータブルバッグ２１に一端が連通する吐出管３１、真空ポンプ３０、及び吐出管３１の他端に一端が連通し他端が真空ポンプ３０に連通する配管３３が設けられている。これにより、インフレータブルバッグ２１内のガス（例えば、ヘリウムもしくは窒素ガス）が、吐出管３１、配管３３を介して真空ポンプ３０に吸い取られる。

同様に図３Ａに示すように、インフレータブルバッグ２２に一端が連通する吐出管３２、及び吐出管３２の他端に一端が連通し他端が真空ポンプ３０に連通する配管３４が設けられている。これにより、インフレータブルバッグ２２内のガス（例えば、ヘリウムもしくは窒素ガス）が、吐出管３２、配管３４を介して真空ポンプ３０に吸い取られる。

図３Ｂに示すように、インフレータブルバッグ２１に一端が連通する供給管４１が設けられている。これにより、供給管４１の他端からガス（例えば、ヘリウムもしくは窒素ガス）が供給されることで、インフレータブルバッグ２１が膨らむ。
同様に図３Ｂに示すように、インフレータブルバッグ２２に一端が連通する供給管４２が設けられている。これにより、供給管４２の他端からガス（例えば、ヘリウムもしくは窒素ガス）が供給されることで、インフレータブルバッグ２２が膨らむ。

続いて図４を用いて、インフレータブルバッグ２１、２２を膨らませてバッファコンテナ１２内のガスが外部に漏れることを防止する緊急遮断プロセスの一例について説明する。図４は、液化ガスポンプの引き抜き工程の一例の一部を示す模式図である。液化ガスポンプの引き抜き工程のうち次の時刻Ｔ１～Ｔ２の期間、時刻Ｔ３～Ｔ４の期間において、インフレータブルバッグ２１、２２が膨らんだ状態にすることによって、バッファコンテナ１２内のガスが外部に漏れることを防ぐことができる。

ここで液化ガスポンプＰの上部に接続されたケーブル１４が設けられており、このケーブル１４がトッププレート５５に接続されている。図４の時刻Ｔ１において、インフレータブルバッグ２１、２２の内部にガスが供給されることによってバッファコンテナ１２内に設けられたケーブル１４の水平方向の周囲を密閉するように、インフレータブルバッグ２１、２２が構成されている。

また図４に示すように、インフレータブルバッグ２１（第１のバックともいう）とインフレータブルバッグ２２（第２のバッグともいう）はケーブル１４を挟んで対向する位置に設けられている。インフレータブルバッグ２１（第１のバック）とインフレータブルバッグ２２（第２のバッグ）に緊急時にガスが供給されることによってバッファコンテナ１２内に設けられたケーブル１４をインフレータブルバッグ２１（第１のバック）とインフレータブルバッグ２２（第２のバッグ）で挟み込むことによってケーブル１４の水平方向の周囲を密閉するように、インフレータブルバッグ２１（第１のバック）とインフレータブルバッグ２２（第２のバッグ）が構成されている。

図４の時刻Ｔ１において、トッププレート５５に取り付けられたスリングワイヤ５６にホイストワイヤ１８を接続し、ホイストドラム１９によってホイストワイヤ１８を巻き取ることによって、矢印Ａ４に示すようにトッププレート５５を持ち上げる。トッププレート５５がバッファーロアープレート２１ａ、２１ｂより上方に持ち上げられたら、バッファーロアープレート２１ａ、２１ｂを閉じ、トッププレート５５がコンテナロアープレート２２ａ、２２ｂより上方に持ち上げられたらコンテナロアープレート２２ａ、２２ｂを閉じる。

図４の時刻Ｔ２において、扉２３ａ、２３ｂを開放してトッププレート５５を取り出す。その後、扉２３ａ、２３ｂを閉じる。

その後、時刻Ｔ３において、バッファーロアープレート２１ａ、２１ｂを開き、コンテナロアープレート２２ａ、２２ｂを開き、液化ガスポンプＰを持ち上げる。また矢印Ａ５に示すようにコラム１１に連通するガス供給管５２を介してガス（例えば水素）を供給し、矢印Ａ６に示すようにバッファコンテナ１２に連通するガス供給管５４を介してガス（例えばヘリウム）を供給してパージする。

図４の時刻Ｔ４において、液化ガスポンプＰがバッファーロアープレート２１ａ、２１ｂより上方に持ち上がったらバッファーロアープレート２１ａ、２１ｂを閉じ、液化ガスポンプＰがコンテナロアープレート２２ａ、２２ｂより上方に持ち上がったらコンテナロアープレート２２ａ、２２ｂを閉じる。

第１の実施形態に係るポンプシステム１は、中空のコラム１１と、当該コラム１１の上部に設けられたバッファコンテナ１２と、コラム１１内に設けられた液化ガスポンプＰと、前記液化ガスポンプＰの上部に接続されたケーブル１４と、バッファコンテナ１２内に設けられたインフレータブルバッグ２１、２２と、を備える。インフレータブルバッグ２１、２２の内部にガスが供給されることによってバッファコンテナ１２内に設けられたケーブル１４の水平方向の周囲を密閉するように、インフレータブルバッグ２１、２２が構成されている。

また第１の実施形態に係るポンプシステム１をメンテナンスするメンテナンス方法であって、バッファコンテナ１２内に設けられたケーブル１４の水平方向の周囲を密閉するように、インフレータブルバッグ２１、２２の内部にガスを供給する手順を有する。

これにより、インフレータブルバッグ２１、２２にガスを供給することによって、バッファコンテナ１２内に設けられたケーブル１４の水平方向の周囲を密閉することができるので、コラム１１内のガスまたはバッファコンテナ１２内のガスの漏洩を遮断することができる。

＜第２の実施形態＞
続いて第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、バッファコンテナ１２内にインフレータブルバッグ２１、２２が設けられており、インフレータブルバッグ２１、２２の内部にガスが供給されることによってバッファコンテナ１２内に設けられたケーブル１４の水平方向の周囲を密閉するように、インフレータブルバッグ２１、２２が構成されている。

一方、第２の実施形態では、図５Ａに示すように、インフレータブルバッグ２１、２２に替えて、チョーク弁６０がバッファコンテナ１２内に設けられている。図５Ａは、第２の実施形態に係るバッファコンテナ１２とパージコンテナ１３の概略縦断面図である。図５Ｂは、図５ＡのＤ－Ｄ断面の一部を示す図である。図５Ａに示すように、チョーク弁６０には、当該チョーク弁６０の開閉を操作するためのレバー６１が設けられている。

図５Ａに示すように、バッファコンテナ１２の側面の一部には貫通孔６２が設けられており、この貫通孔６２をバッファコンテナ１２の内部から覆うグローブ７１であってバッファコンテナ１２の外部から人の手が挿入可能なグローブ７１が設けられている。これにより、バッファコンテナ１２は、外気と遮断された状況下で作業が可能となるように内部に手だけが入れられるよう設計された密閉容器（いわゆるグローブボックス）として機能する。このグローブは例えばゴム手袋である。これにより、外部から手をグローブにはめて、外気と遮断された状況下でレバー６１を操作することができるので、レバー６１操作時にバッファコンテナ１２内のガスが外部に漏れることを防ぐことができる。またバッファコンテナ１２の側板１２ａは、外部からレバー６１を視認可能なように透明性を有することが好ましい。

緊急時にチョーク弁６０を絞ることで、バッファコンテナ１２及びコラム１１を外部から隔離することが可能である。またバッファコンテナ１２の内部中央にケーブル１４（図４参照）が、ケーブル１４の形状にあわせてケーブル１４の周囲を密閉することによって、シールすることができる。

図６Ａは、チョーク弁が閉まっている場合における概略縦断面図と当該概略縦断面図のＥ－Ｅ断面を示す図である。図６Ａに示すように、一例としてレバー６１が矢印Ａ１１のように操作されることによって、チョーク弁６０が閉まる。図６Ｂは、チョーク弁が開いている場合における概略縦断面図と当該概略縦断面図のＦ－Ｆ断面を示す図である。図６Ｂに示すように、一例としてレバー６１が矢印Ａ１２のように操作されることによって、チョーク弁６０が開く。

なお、本実施形態では、バッファコンテナ１２をグローブボックスとしたが、これに限らず、レバー６１の位置を移動させる駆動機械またはロボットハンドをバッファコンテナ１２内に設けて、リモートコントローラを用いて外部から駆動機械またはロボットハンドを遠隔操作してレバー６１の位置を移動させるようにしてもよい。

以上、第２の実施形態に係るポンプシステムは、中空のコラム１１と、当該コラム１１の上部に設けられたバッファコンテナ１２と、前記コラム１１内に設けられた液化ガスポンプＰと、前記液化ガスポンプＰの上部に接続されたケーブル１４と、前記バッファコンテナ１２内に設けられたチョーク弁６０と、を備える。チョーク弁６０のバルブを絞ることによってバッファコンテナ１２内に設けられたケーブル１４の水平方向の周囲を密閉するように、チョーク弁６０が構成されている。

また第２の実施形態に係るポンプシステム１をメンテナンスするメンテナンス方法であって、バッファコンテナ１２内に設けられたケーブル１４の水平方向の周囲を密閉するように、前記チョーク弁のバルブを絞る手順を有する。

これにより、チョーク弁６０のバルブを絞ることによって、バッファコンテナ１２内に設けられたケーブル１４の水平方向の周囲を密閉することができるので、コラム１１内のガスまたはバッファコンテナ１２内のガスの漏洩を遮断することができる。

以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
なお、実施例では、コラム１１の上部に設けられた中空のバッファコンテナ１２と、コラム１１の上方に設けられ且つバッファコンテナ１２の上部に設けられた中空のパージコンテナ１３とを備え、バッファコンテナ１２にインフレータブルバッグ２１やチョーク弁６０が備えられているが、これに限らず、コラム１１の上部に設けられ、中空で上下方向に開口のある角柱管内の所定の位置に、インフレータブルバッグ２１やチョーク弁６０を備えさせ、インフレータブルバッグ２１やチョーク弁６０よりも下側の空間を、バッファコンテナ１２と名付け、インフレータブルバッグ２１やチョーク弁６０よりも上側の空間をパージコンテナ１３と名付けても良い。すなわちバッファコンテナ１２とパージコンテナ１３は中空で上下方向に開口のある角柱管として一体に構成されたものとしてとらえても良い。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ ポンプシステム
１１ コラム
１２ バッファコンテナ
１２ａ 側板
１３ パージコンテナ
１４ ケーブル
１８ ホイストワイヤ
１９ ホイストドラム
２１ インフレータブルバッグ
２１ａ、２１ｂ バッファーロアープレート
２２ インフレータブルバッグ
２２ａ、２２ｂ コンテナロアープレート
２３ バッファ管
２３ａ、２３ｂ 扉
３０ 真空ポンプ
３１、３２ 吐出管
３３、３４ 配管
４１、４２ 供給管
５２、５４ ガス供給管
５５ トッププレート
５６ スリングワイヤ
６０ チョーク弁
６１ レバー
６２ 貫通孔
７１ グローブ

Claims (6)

1. 中空のコラムと、
   当該コラムの上部に設けられたコンテナと、
   前記コラム内に設けられた液化ガスポンプと、
   前記液化ガスポンプの上部に接続されたケーブルと、
   前記コンテナ内に設けられた複数のインフレータブルバッグと、
   を備え、
   前記複数のインフレータブルバッグの内部にガスが供給されることによって前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記インフレータブルバッグが構成されている
   ポンプシステム。
2. 前記複数のインフレータブルバッグは第１のバッグと第２のバッグを有し、
   前記第１のバッグと前記第２のバッグは前記ケーブルを挟んで対向する位置に設けられており、
   前記第１のバッグと前記第２のバッグに緊急時にガスが供給されることによって前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルを前記第１のバッグと前記第２のバッグで挟み込むことによって前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記第１のバッグと前記第２のバッグが構成されている
   請求項１に記載のポンプシステム。
3. 中空のコラムと、
   当該コラムの上部に設けられたコンテナと、
   前記コラム内に設けられた液化ガスポンプと、
   前記液化ガスポンプの上部に接続されたケーブルと、
   前記コンテナ内に設けられたチョーク弁と、
   を備え、
   前記チョーク弁のバルブを絞ることによって前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記チョーク弁が構成されている
   ポンプシステム。
4. 前記コンテナの側面の一部には貫通孔が設けられており、
   当該貫通孔を前記コンテナの内部から覆うグローブであって前記コンテナの外部から人の手が挿入可能なグローブが設けられている
   請求項３に記載のポンプシステム。
5. 中空のコラムと、
   当該コラムの上部に設けられたコンテナと、
   前記コラム内に設けられた液化ガスポンプと、
   前記液化ガスポンプの上部に接続されたケーブルと、
   前記コンテナ内に設けられたインフレータブルバッグと、
   を備えるポンプシステムをメンテナンスするメンテナンス方法であって、
   前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記インフレータブルバッグの内部にガスを供給する手順
   を有するメンテナンス方法。
6. 中空のコラムと、
   当該コラムの上部に設けられたコンテナと、
   前記コラム内に設けられた液化ガスポンプと、
   前記液化ガスポンプの上部に接続されたケーブルと、
   前記コンテナ内に設けられたチョーク弁と、
   を備えるポンプシステムをメンテナンスするメンテナンス方法であって、
   前記コンテナ内に設けられた前記ケーブルの水平方向の周囲を密閉するように、前記チョーク弁のバルブを絞る手順
   を有するメンテナンス方法。

Images