JP2023153101A - 極低温流体用の流体導管を回転可能に結合するための流体装填カップリング - Google Patents

Abstract

【課題】極低温流体用の流体導管を回転可能に結合する流体装填カップリングの提供。【解決手段】互いに対して回転可能な環状外側体２及び環状内側体３、その間の軸受リング１４、１５、環状内側体に接続し第１流体導管７に接続する第１フランジ５、環状外側体に接続し第２流体導管８に接続する第２フランジ６を備え、第１フランジが回転軸に平行にかつ第２フランジに向かって環状内側体内に延びる第１流体導管部２５を備え、第２フランジが回転軸に平行にかつ第１フランジに向かって環状内側体内に延びる第２流体導管部３０を備え、第１流体導管部及び第２流体導管部が、環状内側体を通って延びる流体チャネルを画定し、第１流体導管部及び第２流体導管部の向かい合う端部の周りに環状シール５３が設けられ、環状シールが、少なくとも第１流体導管部及び第２流体導管部の材料の収縮率よりも高い収縮率を有する材料によって製造される流体装填カップリング１。【選択図】図２

Description

本発明は、極低温流体用の流体導管を回転可能に結合するための流体負荷カップリングに関する。

周知のように、現在、エネルギー転換が進んでおり、エネルギー転換とは、世界のエネルギー部門において、化石由来のエネルギーの生産および消費から、ゼロカーボンエネルギーの生産および消費へと移行するプロセスとされている。気候変動を抑制するために、エネルギー転換の主な側面は、エネルギー生成に関わる二酸化炭素排出量の削減であり、エネルギー部門における脱炭素化とも呼ばれている。したがって、エネルギー転換とは、世界のエネルギー部門を、風力や太陽光などの再生可能エネルギーや水素（Ｈ2）などに移行することを指している。

エネルギー部門では、水素を利用したパイロットプロジェクトが行われていることが知られている。このパイロットプロジェクトは、水素の完全な供給連鎖（サプライチェーン）を立ち上げるものである。この供給連鎖は、特に、亜炭としても知られる褐炭から水素を発生させる工程と、その工程で発生する二酸化炭素を回収および貯蔵することが望ましいとされている。発生した水素は、ガス状でトラックにより港に輸送される。港では、水素は液化され、陸上貯蔵タンクに貯蔵され、そこから液化水素は、いわゆる装填（ローディング）アーム、特に海上用装填アームにより輸送船舶に積み込まれる。輸送船舶は、液化水素を他国へ輸送し、そこで、輸送船舶から、いわゆる装填アームによって荷揚げが行われる。その後、液化水素はエネルギーの生成に使用することができる。

装填アームの各々は、輸送船舶の流体装填導管に結合されるための少なくとも１つの流体装填導管を備えている。流体装填カップリングは、装填アームの少なくとも１つの流体装填導管と輸送船舶の流体装填導管とのカップリングを実現するために使用される。

このような流体装填カップリングは、例えば、流体荷役継手としても知られており、米国特許出願２０２１／００７１７９５号が知られている。米国特許出願２０２１／００６１６４０号には、以下を含む流体荷役継手が記載されている：流体荷役継手は、第１内管、第１外管および第１内管と第１外管との間を閉塞する第１閉塞部材を含む、第１真空二重管の先端に設けられる第１ハーフと、第２内管、第２外管および第２内管と第２外管との間を閉塞する第２閉塞部材を含む、第２真空二重管の先端に設けられる第２ハーフと、第１内管と第２内管との間に介在する環状の内側絶縁材と、第１閉塞部材と第２閉塞部材との間に形成されるガス空間を隔てて内側絶縁材を取り囲む、第１外管と第２外管との間に介在する環状の外側絶縁材と、を備える。

上述のように、流体装填カップリングは、液化した水素を陸上貯蔵タンクから輸送船舶に装填することによって、またはその逆にも使用することができる。水素を液化するためには、液体として存在する臨界点である－２４０℃（３３Ｋ）以下に冷却する必要がある。この臨界点は、水素の液体と気体が共存しうる条件を示す圧力－温度曲線の端点に相当する「液体－蒸気臨界点」と考えられている。例えば、圧力が一定のまま温度が臨界点である－２４０℃以上に上昇すると、水素は気体としてしか存在しなくなる。大気圧で完全に液体になるには、水素を絶対零度に近い－２５２．８７℃（２０．２８Ｋ）まで冷却する必要がある。

流体装填カップリングによって液化水素を装填している間、流体装填カップリングの少なくとも一部は液化水素と接触しているため、液化水素の温度に相当するか非常に近い温度まで冷却される。－２５２．８７℃という非常に低い温度は、原子の運動エネルギーが劇的に減少するため、流体装填カップリングの材料の原子をほとんど停止させる。原子の運動量が激減することにより、材料が高温である場合と比較して、原子が必要とする空間が小さくなる。その結果、流体装填カップリングの冷却された部分の材料は収縮する。さらに、温度が低下すると、材料の剛性が増加する。

米国特許出願２０２１／００６１６４０号の流体荷役継手は、第１ハーフと第２ハーフとの間の隙間を通って、液化水素が漏れるのを防止するために、環状のシール部材を適用している。このシール部材は、断面が実質的にＵ字形であり、Ｕ字形の開いた頂部は流体荷役継手の回転軸に向けられているが、これにより、液化水素がシール部材に侵入し得る。液化水素の温度が非常に低いため、シール部材は実質的に液化水素の温度を得る。シール部材の温度が非常に低いため、シール部材は収縮し、その剛性は増加し、その結果、シール部材は流体荷役継手の第１ハーフと第２ハーフとの間の隙間を密閉することができなくなる。公知の流体装填カップリングの欠点は、使用中に水素の漏れが発生する可能性があることである。

本発明の目的は、公知の流体装填カップリングの１つまたは複数の欠点を改善または解消し、改善された流体装填カップリングを提供し、または少なくとも代替の流体装填カップリングを提供することである。

第１の態様によれば、本発明は、極低温流体用の流体導管を回転可能に結合するための流体装填カップリングであって、以下の構成を備える流体装填カップリングを提供する：
回転軸回りに互いに対して回転可能な環状外側体および環状内側体と、
前記環状外側体と前記環状内側体との間に設けられた軸受リングと、
前記環状内側体に接続され、第１流体導管に接続されるように構成された第１フランジと、前記環状外側体に接続され、第２流体導管に接続されるように構成された第２フランジとを備え、
前記第１フランジが、前記回転軸に平行に、かつ、前記第２フランジに向かって、前記環状内側体内に延びる第１流体導管部を備え、
前記第２フランジが、前記回転軸に平行に、かつ、前記第１フランジに向かって、前記環状内側体内に延びる第２流体導管部を備え、前記第１流体導管部および前記第２流体導管部が、前記環状内側体を通って延びる流体チャネルを画定し、
前記第１流体導管部および前記第２流体導管部の向かい合う端部の周りに環状シールが設けられ、該環状シールが、少なくとも前記第１流体導管部および前記第２流体導管部の材料の収縮率よりも高い収縮率を有する材料によって製造されている流体装填カップリング。

本発明による流体装填カップリングの使用中、流体装填カップリングは、液化水素を液化水素の供給源から輸送船舶に輸送するため、すなわち、液化水素を輸送船舶に装填するための港湾内に設けられた装填アームに配置することができる。流体装填カップリングは、少なくともその外面が環境に曝され、外面が環境と同じ、またはほぼ同じ温度を有するようにする。液化水素は、約－２５２．８７℃の温度を有し、第１および第２の流体導管部によって画定される流体チャネルを流れる液化水素が、流体装填カップリングの少なくとも内部、特に第１および第２流体導管部を冷却するようになっている。流体装填カップリング内の熱伝導率により、流体装填カップリングの更なる構成要素も冷却されることになる。さらなる構成要素の１つは、第１および第２流体導管部の向かい合う端部の周りに設けられた環状シールである。冷却により、環状シールと第１および第２流体導管部の材料が収縮する。環状シールの材料は、少なくとも第１および第２流体導管部の材料よりも収縮率が高いので、環状シールは、第１および第２流体導管部よりも収縮することになる。これは、環状シールが第１および第２流体導管部の向かい合う端部の周りを締め付け、それによって流体装填カップリングを通る流体チャネルを確実な方法で密閉するので有利である。

環状シールが第１および第２流体導管部の向かい合う端部の周りに配置されていることは、本特許出願の文脈では、環状シールが第１および第２流体導管部の外周に配置され、その周方向において第１および第２流体導管部の向かい合う端部を周回していると理解しなければならない。

本特許出願の文脈では、材料の収縮率は、その冷却中のそれぞれの材料の体積収縮と理解することができる。

一実施形態では、第１および第２導管部の向かい合う端部の間に隙間が設けられる。この隙間は、液化水素の装填開始時に、液化水素が環状シールに向かって流れ、環状シールに接触することを可能にし、環状シールが液化水素によって急速に冷却されるようにする。その結果、限られた時間の間、環状シールに向かって液化水素のわずかな漏れが許容されることになる。これにより、液体水素の装填開始直後に、環状シールが流体チャネルを確実に密閉する効果が得られる。

一実施形態では、環状内側体が、回転軸に向かう内周面を有し、第１および第２流体導管部が、それぞれ、回転軸から離れかつ環状内側体の内周面に向かう外周面を有する。その実施形態においては、環状内側体の内周面と、第１および第２流体導管部の外周面との間に、空間が設けられる。好ましくは、第１および第２導管部の向かい合う端部の間には、隙間が設けられている。流体装填カップリングによる液化水素の装填の開始時に、隙間を通って液化水素の微量な漏れが許容され、漏れた液化水素は空間に流入する。空間内では、漏れた液化水素が温められ、少なくとも部分的に、あるいは完全に蒸発する。漏れた液化水素が空間内で蒸発することにより、空間内の圧力が上昇する。増大した圧力は、環状シールに力を加え、それによって環状シールを第１および第２流体導管部の外周に対して有利に押圧し、環状シールが流体導管を確実に密閉する。

一実施形態では、第１流体導管部が、第２フランジに向かう端部近傍または端部から離れた位置に第１保持部を備え、第２流体導管部が、第１フランジに向かう端部近傍または端部から離れた位置に第２保持部を備え、第１保持部および第２保持部が、環状シールを所定の位置に保持するための保持空間を一緒に画定している。好ましくは、第１保持部および第２保持部の各々は、実質的にエルボー形状であるか、または半径方向外方に延びる隆起したエッジである。この実施形態によれば、環状シールは、第１保持部および第２保持部によって保持空間内に保持される。これは、環状シールがそれにより、向かい合う端部の一方または両方から離れるように移動することが防止されるため、有利である

一実施形態では、環状内側体が、第１外径および第１内径を有する第１内側体部分と、第１内側体部分の側面から回転軸に実質的に平行に延び、第１外径、および第１内径よりも小さい第２外径を有する第２内側体部分とを備え、第２内側体部分が、環状外側体の内部に配置されている。その実施形態においては、第１フランジが、第２内側体部分から離れる方向に向かう側面において、第１内側体部分に配置され、第２内側体部分が、第２フランジまで延びている。好ましくは、環状外側体が、第１内側体部分に隣接して配置され、第２外径よりも大きく第１外径よりも小さい第３外径と、第２外径よりもわずかに大きい第２内径とを有する第１外側体部分を備え、第１内側体部分から離れる方向に向かう側面において、第１外側体部分が、第１外径に対応する外径および第２内径に対応する内径を有する第２外側体部分内を通る。さらなる実施形態では、第１内側部分が、第１フランジに面する側面に第１シール凹部を有し、第１シール凹部が、第１内側体部分の内周面から半径方向外方に延び、第２内側体部分が、第２フランジに面する側面に第２シール凹部を有し、第２シール凹部が、第２内側体部分の内周面から半径方向外方に延び、第１シール凹部内には第１シールが配置され、第２シール凹部内には第２シールが配置されている。上述したように、第１流体導管部および第２流体導管部の向かい合う端部の間で、液化水素の微量な漏れが許容される。この場合、漏れた液化水素は、第１流体導管部および第２流体導管部の外周面と環状内側体の内周面との間の空間（チャンバとも呼ばれる）に入る。第１内側体部分と第１フランジとの間に第１シールを設け、第２内側体部分と第２フランジとの間に第２シールを設けることにより、そこに存在する可能性のある隙間は、密閉されることになる。その結果、第１流体導管部および第２流体導管部の外周面と環状内側体の内周面との間の空間内の漏れた水素が、環境中に漏れ出すことが有利に防止される。

一実施形態において、第２の内側本体部分が、第２のフランジに面する側面に第３シール凹部を有し、第３シール凹部が、第２内側体部分の外周面から半径方向内方に延び、第３シール凹部内には第３シールが配置され、かつ／または第１フランジと環状内側体との間に追加のシールを提供するために、環状内側体に向かう側面において第１フランジ内に追加のシールが提供され、かつ／または、第２フランジと環状外側体との間に追加のシールを提供するために、環状外側体に向かう側面において、第２フランジ内に追加のシールが提供されている。その実施形態においては、第２フランジが、そこを通って延びる漏れ検出チャネルを備え、漏れ検出チャネルが、その一端において、第２シール凹部および第３シール凹部との間に存在する空間へ、かつ、反対端において、環境へ開口し、その端部において漏れ検出チャネルが、好ましくは漏れ検出シールによって閉じられ、好ましくはその漏れ検出シールが、漏れ検出装置を漏れ検出チャネルに接続できるよう構成されている。この実施形態は、有利には、第１または第２のシールを超えて水素が漏れるかどうかを検出するために、ユーザが流体装填カップリングに漏出検出装置を接続することを可能にする。

一実施形態では、第１流体導管部が、環状の第１外側流体壁と、環状の第１外側流体壁内に位置し、環状の第１外側流体壁から距離を置いた環状の第１内側流体壁とを備え、それによって、第１流体導管部内に第１隔離空間を画定し、かつ、第２流体導管部が、環状の第２外側流体壁と、環状の第２外側流体壁内に位置し、環状の第２外側流体壁から距離を置いた環状の第２内側流体壁とを備え、それによって、第２流体導管部内に第２隔離空間を画定し、第１流体導管部および第２流体導管部のそれぞれが二重壁の流体導管部である。また、一実施形態では、環状の第１外側流体壁と環状の第１内側流体壁とが、第２フランジに向かう端部において互いに接続され、環状の第２外側流体壁と環状の第２内側流体壁とが、第１フランジに向かう端部において互いに接続されている。上述したように、水素は－２５２．８７℃の温度によって完全に液体となる。流体導管部を介して液体水素を輸送すると、流体導管部の外周面が同じ温度－２５２．８７℃に冷却される場合がある。流体導管部の外周面が周囲の空気に、つまり空気中の周囲の酸素と接触していることにより、酸素は－１８２．９６℃以下の温度で液体となるため、周囲の空気中の酸素が液体となる場合がある。その結果、流体導管部の外周面に液体酸素が存在することもあり、液体酸素の性質上、危険な状態となることがある。二重壁の流体導管部を設けることで、流体導管部の内部を環境から隔離、例えば真空隔離することができる。これは、流体導管部の外周面での液化ガスによる危険な状況の発生を防止することができるため、有利である。

第２の態様によれば、本発明は、極低温流体を装填するための、船舶用装填アームなどの装填アームを提供し、装填アームは、本発明の第１の態様による流体装填カップリング、を備える。

装填アームは、少なくとも、本発明の第１の態様による流体装填カップリングに関連し説明されたものと同様の利点を有する。

注目すべきは、例えば、本発明の第２の態様による装填アームは、最大６個の本発明の第１の態様による流体装填カップリングを備えることができ、それにより、装填アームに高い移動の自由度を付与することができることである。

第３の態様によれば、本発明は、本発明の第１の態様による流体装填カップリングによって、または本発明の第２の態様による装填アームによって、液化水素などの極低温流体を装填する方法を提供し、この方法は、以下のステップを含む：
－ 一側において、流体装填カップリングを極低温流体の供給源の流体導管に接続するステップと、
－ 他側において、流体装填カップリングを極低温流体の供給先の流体導管に接続するステップと、
－ 極低温流体の供給源から流体装填カップリングを介して極低温流体の供給先への極低温流体の装填を開始するステップと、
－ 流体装填カップリングの環状シールに向かって一定量の極低温流体が流れることを許容するステップとを含む方法。

この方法は、少なくとも、本発明の第１の態様による流体装填カップリングに関連して説明したものと同様の利点を有する。

本明細書に記載され、示された様々な態様および特徴は、可能な限り、個別に適用することができる。これらの個々の態様、特に添付の従属請求項に記載された態様および特徴は、分割特許出願の対象とすることができる。

本発明は、添付の図面に示される例示的な実施形態に基づいて説明される。

本発明の第1の実施形態に係る流体装填カップリングの等角図である。 図１の流体装填カップリングの断面図である。

本発明の実施形態による、旋回継手（スイベルジョイント）または流体装填継手（ジョイント）とも呼ばれる流体装填カップリング１の等角図を図１に示し、同じ流体装填カップリング１の断面図を図２に示している。図示の流体装填カップリング１は、例えば港湾に設置された装填アームに設けられるか、またはその中に組み込まれ、例えば、一方では液化水素を輸送する輸送船舶、他方では液化水素を輸送するトラック、気体水素を液化する液化器または液化水素を貯蔵する海岸貯蔵タンクの間に流体接続を設けるために使用することができる。このような流体装填カップリング１は、使用中に、装填アームのリーチや風力により、高い曲げ荷重と軸荷重とが組み合わされることがあり、これらの荷重に耐えられるように意図されている。

図示の流体装填カップリング１は、回転軸Ｃの周りに互いに対して回転可能に配置された環状内側体２と環状外側体３とを備え、図２に最もよく示されるように、環状内側体２は、第１外径Ｄ１および第１内径Ｄ２を有する第１内側体部分１０と、第１内側体部分１０の側面から回転軸Ｃに実質的に平行に延び、第１外径Ｄ１よりも小さい第２外径Ｄ３を有すると共に、第１内径Ｄ２を有する第２内側体部分１１とを備える。第２内側本体部分１１が、環状外側体３の内部に配置され、第１内側体部分１０が、環状外側体３に隣接して配置されている。

環状外側体３は、第２内側体部分１１の周囲に延び、第１内側体部分１０に隣接して配置され、第２外径Ｄ３よりも大きく第１外径Ｄ１よりも小さい第３外径Ｄ４と、第２外径Ｄ３よりもわずかに大きい第２内径Ｄ５とを有する第１外側体部分１２を備える。第１内側体部分１０から離れる方向に向かう側面において、第１外側体部分１２は、第１外径Ｄ１に対応する外径および第２内径Ｄ５に対応する内径を有する第２外側体部分１３を通過する。

図２に示すように、第２内側体部分１１の外径と第１外側体部分１２との間には、環状のベアリングボールケージ（玉軸受の保持器）１７内に複数のベアリングボール１６が配置されて構成される第１軸受リング１４および第２軸受リング１５がそれぞれ設けられる。第１および第２の軸受リング１５，１６は、環状内側体２および環状外側体３が互いに対して回転することを可能にする。

図１および図２に示すように、第１フランジ５は、環状内側体２、特に第２内側体部分１１から離れる方向に向かう側面において、ボルト１８によって配置されている。さらに、第２フランジ６は、環状外側体３、特に、第１外側本体部分１２から離れる方向に向かう側面において、ボルト１８によって配置されている。第１フランジ５および第２フランジ６の各々が、二重壁のエルボー形状の第１流体導管７および二重壁のエルボー形状の第２流体導管８にそれぞれ接続されており、このエルボー形状の第１および第２流体導管７、８はそれぞれ二重壁のさらなる流体導管９に接続されている。

第１フランジ５は、ボルト１８を受けるための受け穴を有する環状の第１外側部分２０と、環状の第１外側部分２０の回転軸Ｃに向かう側面において、環状の第１内側部分２１とが配置されており、断面において、環状の第１外側部分２０は、実質的に直方体形状であり、環状の第１内側部分２１は実質的に円錐台形の形状で、回転軸Ｃから径方向外方に向かって細くなっている。

図２に最もよく示されているように、第１流体導管部２５は、第１フランジ５、特に回転軸Ｃに向かう環状の第１内側部分２１の側面に配置されており、好ましくは、環状の第１内側部分２１および第１流体導管部２５は、その間に隙間が生じることなく互いに合流している。第１流体導管部２５は、エルボー形状の第１導管７が第１フランジ５において、流体装填カップリング１に接続され得るように、回転軸Ｃに実質的に平行に、第２フランジ６から離れる方向に延びている。さらに、第１流体導管部２５は、第２フランジ６に向かって回転軸Ｃに実質的に平行に、好ましくは回転軸Ｃに沿って見たときに環状内側体２のほぼ中央まで延びている。

第１流体導管部２５は、第１内径Ｄ２よりも小さい流体導管外径Ｄ６を有する環状の第１外側流体壁２６と、第1流体導管部２５内に第１隔離空間２８を画定するように、環状の第１外側流体壁２６内に位置し、環状の第１外側流体壁２６から距離を置いて配置されている環状の第１内側流体壁２７とを備えている。したがって、第１流体導管部２５は、二重壁の第１流体導管部２５である。環状の第１外側流体壁２６と環状の第１内側流体壁２７とが、第２フランジ６に向かう端部２９において互いに接続されている。

同様に、第２フランジ６は、ボルト１８を受けるための受け穴を有する環状の第２外側部分２２と、環状の第２外側部分２２の回転軸Ｃに向かう側面において配置された環状の第２内側部分２３とを備え、断面において、環状の第２外側部分２２は実質的に直方体形状であり、環状の第２内側部分２２は実質的に円錐台形の形状で、回転軸Ｃから径方向外方に向かって細くなっている。

図２に最もよく示されているように、第２流体導管部３０は、第２フランジ６、特に回転軸Ｃに向かう環状の第２内側部分２３の側面に配置されており、好ましくは、環状の第２内側部分２３および第２流体導管部３０は、その間に隙間が生じることなく互いに合流している。第２の流体導管部３０は、エルボー形状の第２導管８が第２フランジ６において流体装填カップリング１に接続され得るように、回転軸Ｃに実質的に平行に、第１フランジ５から離れる方向に延びている。さらに、第２流体導管部３０は、第１フランジ５に向かって回転軸Ｃに実質的に平行に、好ましくは回転軸Ｃに沿って見たときに環状内側体２のほぼ中央まで延びており、第２流体導管部３０は、第１流体導管部２５と共に、流体装填カップリング１を通る流体チャネルを画定する。

第２流体導管部３０は、第１内径Ｄ２よりも小さい第１流体導管外径Ｄ６を同様に有する環状の第２外側流体壁３１と、第２流体導管部３０内に第２隔離空間６０を画定するように、環状の第２外側流体壁３１内に位置し、そこから距離を置いた環状の第２内側流体壁３２とを備えている。したがって、第２流体導管部３０は、二重壁の第２流体導管部３０である。環状の第２外側流体壁３１と環状の第２内側流体壁３２とは、第１フランジ５に向かう端部３３において互いに接続されている。

第１および第２の流体導管部２５，３０の向かい合う端部２９，３３の間には、少量の液化水素を通過させるために、小さな隙間３４が存在する。

第１および第２の流体導管部２５，３０には、それぞれ第１および第２の隔離空間２８，６０が設けられており、液体水素を環境から隔離するために真空隔離を行うことができるように、またその逆もできるように配置されている。隔離空間２８，６０を第１および第２の流体導管部２５，３０内に配置することにより、流体装填カップリング１内に可能な限り真空隔離が及ぶ。その結果、流体装填カップリング１を通る流体流路は、ほぼ完全に真空隔離することができる。さらに、第１および第２の流体導管部２５，３０がそれぞれ第１および第２のフランジ５，６に配置されているので、流体装填カップリング１のメンテナンス、特に環状内側体２、環状外側体３、またはそれらの構成要素に関連するメンテナンスを、真空隔離を壊すことなく実行することができる。

図２に最もよく示されているように、環状内側体２と、第１および第２の流体導管部２５，３０との間には空間３５が存在し、空間３５は、環状の第１外側流体壁２６および環状の第２外側流体壁３１の流体導管外径Ｄ６より大きい第１内径Ｄ２が形成されている環状の第１内側部分２１によって形成されている。空間３５が、小さな隙間３４を介して流体装填カップリング１を通る流体管路と流体連通しており、小さな隙間３４を通過する液化水素が空間３５内に受容されるようになっている。

第１内側体部分１０が、第１フランジ５に面する側面に第１シール凹部３６を有し、その第１シール凹部３６が、第１内側体部分１０の内周面から半径方向外方に延びている。第１シール４０が第１シール凹部３６内に受容される。さらに、第２内側体部分１１が、第２フランジ６に面する側面に第２シール凹部３７を有し、この第２シール凹部３７が、第２内側体部分１１の内周面から半径方向外方に延び、第２フランジ６に面する側面に第３シール凹部３８を有し、この第３シール凹部３８が、第２内側体部分１１の外周面から半径方向内方に延びている。第２シール凹部３７および第３シール凹部３８内には、それぞれ第２シール４１および第3シール４２が配置されている。

さらに、図２に示すように、第１内側体部分１０と第１外側体部分１２との間、特に第１外側体部分１２の外周面には、第４シール４３が配置されている。

例えば、第１、第２、第３および／または第４シール４０，４１，４２，４３は、断面Ｕ字型の高分子量ポリエチレン製の被膜と、被膜に軸方向の力を作用させる断面Ｕ字型のオーステナイト系超合金のスプリングと、被膜に径方向の力を作用させる断面矩形の耐食性ステンレス鋼（ＡＩＳＩ）のスペーサから形成された環状のシールである。

さらに、第１フランジ５と第１内側本体部１０との間に追加のシールを提供するために、第１内側本体部１０に向かう側面において第１フランジ５内に、および／または第２フランジ６と第２外側本体部１３との間に追加のシールを提供するために、第２外側本体部１３に向かう側面において第２フランジ６内に、グラフイトシールなどの追加のシール４４が提供される。

図２に示すように、第２フランジ６が、少なくとも環状の第２外側部分２２を通って延びる漏れ検出チャネル４５を備え、漏れ検出チャネル４５が、一端において、第２シール凹部３７と第３シール凹部３８との間に存在する空間へ、かつ、反対端において、環境へ開口し、その端において漏れ検出チャネル４５が漏れ検出シール４６で閉じられている。空間３５から水素が漏れているか否かを検出できるようにするために、図示しない漏れ検出装置が漏れ検出シールによって漏れ検出チャネル４５に接続されてもよい。

環状外側体３は、第２外側体部分１３を通って延びるパージチャネル４７をさらに備え、その一端において、環状内側体２、特にその第２内側体部分１１と、環状外側体３との間に存在する空間へ、かつ、反対端において、環境へ開口し、その端においてパージシール４８によって閉じられている。パージチャネル４７は、第１および第２の軸受リング１４，１５に向かってガスを流し出すために使用することができる。

図２に示すように、第１流体導管部２５の外周面には、第２フランジ６に向かう端部２９の近傍に、第１の環状保持部５０が設けられている。第２の環状保持部５１は、第１のフランジ５に向かう端部３３の近傍の第２流体導管部３０の外周面に設けられている。第１および第２の環状保持部分５０，５１の各々は、それぞれの流体導管部２５，３０から半径方向外方に延びる隆起したエッジとして形成されており、第１および第２の環状保持部分５０，５１が共に保持空間５２を画定している。

保持空間５２内には、第２フランジ６に向かう第１流体導管部２５の端部２９の周り、および第１フランジ５に向かう第２流体導管部３０の端部３３の周りに延び、それによって第１および第２流体導管部２５，３０の向かい合う端部の間の隙間３４に重なる環状シール５３が設けられている。第１および第２の環状保持部５０，５１が、回転軸Ｃと平行な軸方向の環状シール５３の移動を制限するか、あるいは阻止する。環状シール５３は、特に第１および第２流体導管部２５，３０、および任意に流体装填カップリング１の他の部分の材料の収縮率より高い収縮率を有する材料で製造されている。

使用中、流体装填カップリング１は、例えば、液化水素の供給源および輸送船舶に流体接続され、約－２５２．８７℃の温度を有する液化水素が液化水素の供給源から輸送船舶に輸送され得るようにする。液化水素の供給源から輸送船舶への液化水素の輸送が開始されると、液化水素は流体導管９を通って流体装填カップリング１に向かって流れる。流体装填カップリング１を流れる際、液化水素は、隙間３４を通って空間３５に入り、それによって環状シール５３に沿って流れるようになる。液化水素の温度が非常に低いため、流体装填カップリング１のすべての構成要素、少なくとも液化水素と接触する流体装填カップリング１の構成要素が冷却されることになる。上述したように、環状シール３５の収縮率は、特に、第１および第２流体導管部２５，３０の収縮率よりも高い。その結果、環状シール３５の収縮率は、特に第１および第２流体導管部２５，３０の収縮率より大きくなる。したがって、環状シール３５は、第１および第２流体導管部２５，３０の周りを締め付け、それによって、第１および第２流体導管部２５，３０の向かい合う端部２９，３３の間の隙間３４を塞ぐ。

さらに、液化水素が空間３５内に流入すると、空間３５内の液化水素の温度は上昇する。水素が完全に液体となる温度と臨界温度が非常に近いため、空間３５内の水素は少なくとも部分的に蒸発し、空間３５内に気体状の水素が存在するようになる。空間３５内に気体状の水素が存在するため、空間３５内の圧力も上昇する。本発明者らは、増大した圧力が環状シール５３に作用し、それによって環状シール５３が第１および第２流体導管部２５，３０の外周面に押し付けられることを発見した。これは、第１および第２流体導管部２５，３０の向かい合う端部２９，３３の間の隙間３４を塞ぐことに寄与している。

上記の説明は、好ましい実施形態の動作を説明するために記載されたものであり、本発明の範囲を限定することを意味するものではないことが理解されよう。上記の説明から、当業者には、本発明の範囲にさらに包含されるであろう多くの変形例が明らかであろう。

Claims (16)

1. 極低温流体用の流体導管を回転可能に結合するための流体装填カップリングであって、
   回転軸回りに互いに対して回転可能な環状外側体および環状内側体と、
   前記環状外側体と前記環状内側体との間に設けられた軸受リングと、
   前記環状内側体に接続され、第１流体導管に接続されるように構成された第１フランジと、
   前記環状外側体に接続され、第２流体導管に接続されるように構成された第２フランジとを備え、
   前記第１フランジが、前記回転軸に平行に、かつ、前記第２フランジに向かって、前記環状内側体内に延びる第１流体導管部を備え、
   前記第２フランジが、前記回転軸に平行に、かつ、前記第１フランジに向かって、前記環状内側体内に延びる第２流体導管部を備え、前記第１流体導管部および前記第２流体導管部が、前記環状内側体を通って延びる流体チャネルを画定し、
   前記第１流体導管部および前記第２流体導管部の向かい合う端部の周りに環状シールが設けられ、該環状シールが、少なくとも前記第１流体導管部および前記第２流体導管部の材料の収縮率よりも高い収縮率を有する材料によって製造されている流体装填カップリング。
2. 前記第１流体導管部および前記第２流体導管部の向かい合う前記端部の間に隙間が設けられている請求項１に記載の流体装填カップリング。
3. 前記環状内側体が、前記回転軸に向かう内周面を有し、前記第１流体導管部および前記第２流体導管部が、それぞれ、前記回転軸から離れかつ前記環状内側体の前記内周面に向かう外周面を有する請求項１または請求項２に記載の流体装填カップリング。
4. 前記環状内側体の前記内周面と前記第１流体導管部および前記第２流体導管部の前記外周面との間に空間が設けられている請求項３に記載の流体装填カップリング。
5. 前記第１流体導管部が、前記第２フランジに向かう前記端部近傍または該端部から離れた位置に第１保持部を備え、
   前記第２流体導管部が、前記第１フランジに向かう前記端部近傍または該端部から離れた位置に第２保持部を備え、
   前記第１保持部および前記第２保持部が、前記環状シールを所定の位置に保持するための保持空間を一緒に画定している請求項３または請求項４に記載の流体装填カップリング。
6. 前記第１保持部および前記第２保持部の各々が、実質的にエルボー形状または半径方向外方に延びる隆起したエッジである請求項５に記載の流体装填カップリング。
7. 前記環状内側体が、第１外径および第１内径を有する第１内側体部分と、該第１内側体部分の側面から前記回転軸に実質的に平行に延び、前記第１外径および前記第１内径よりも小さい第２外径を有する第２内側体部分とを備え、
   該第２内側体部分が、前記環状外側体の内部に配置されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の流体装填カップリング。
8. 前記第１フランジが、前記第２内側体部分から離れる方向に向かう側面において、前記第１内側体部分に配置され、前記第２内側体部分が、前記第２フランジまで延びている請求項７に記載の流体装填カップリング。
9. 前記環状外側体が、前記第１内側体部分に隣接して配置され、前記第２外径よりも大きく前記第１外径よりも小さい第３外径と、前記第２外径よりもわずかに大きい第２内径とを有する第１外側体部分を備え、
   前記第１内側体部分から離れる方向に向かう側面において、前記第１外側体部分が、前記第１外径に対応する外径および前記第２内径に対応する内径を有する第２外側体部分内を通る請求項７または請求項８に記載の流体装填カップリング。
10. 前記第１内側体部分が、前記第１フランジに面する側面に第１シール凹部を有し、
    該第１シール凹部が、前記第１内側体部分の内周面から半径方向外方に延び、
    前記第２内側体部分が、前記第２フランジに面する側面に第２シール凹部を有し、
    該第２シール凹部が、前記第２内側体部分の内周面から半径方向外方に延び、
    前記第１シール凹部内には第１シールが配置され、前記第２シール凹部内には第２シールが配置されている請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の流体装填カップリング。
11. 前記第２内側体部分が、前記第２フランジに面する側面に第３シール凹部を有し、該第３シール凹部が、前記第２内側体部分の外周面から半径方向内方に延び、前記第３シール凹部内には第３のシールが配置され、
    かつ／または、前記第１フランジと前記環状内側体との間に追加のシールを提供するために、前記環状内側体に向かう側面において前記第１フランジ内に追加のシールが提供され、
    かつ／または、前記第２フランジと前記環状外側体との間に追加のシールを提供するために、前記環状外側体に向かう側面において前記第２フランジ内に追加のシールが提供されている請求項１０に記載の流体装填カップリング。
12. 前記第２フランジが、そこを通って延びる漏れ検出チャネルを備え、
    該漏れ検出チャネルが、その一端において、前記第２シール凹部と前記第３シール凹部との間に存在する空間へ、かつ、反対端において、環境へ開口し、その端部において前記漏れ検出チャネルが好ましくは漏れ検出シールによって閉じられ、
    好ましくは該漏れ検出シールが、漏れ検出装置を前記漏れ検出チャネルに接続できるよう構成されている請求項１１に記載の流体装填カップリング。
13. 前記第１流体導管部が、環状の第１外側流体壁と、該環状の第１外側流体壁内に位置し、該環状の第１外側流体壁から距離を置いた環状の第１内側流体壁とを備え、それによって、前記第１流体導管部内に第１隔離空間を画定し、
    かつ、前記第２流体導管部が、環状の第２外側流体壁と、該環状の第２外側流体壁内に位置し、該環状の第２外側流体壁から距離を置いた環状の第２内側流体壁とを備え、それによって、前記第２流体導管部内に第２隔離空間を画定し、前記第１流体導管部および前記第２流体導管部のそれぞれが二重壁の流体導管部である請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の流体装填カップリング。
14. 前記環状の第１外側流体壁と前記環状の第１内側流体壁とが、前記第２フランジに向かう端部において互いに接続され、前記環状の第２外側流体壁と前記環状の第２内側流体壁とが、前記第１のフランジに向かう端部において互いに接続されている請求項１３に記載の流体装填カップリング。
15. 極低温流体を装填するための、船舶用装填アームなどの装填アームであって、
    請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の流体装填カップリングを備える装填アーム。
16. 請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の流体装填カップリングによって、または請求項１５に記載の装填アームによって、液化水素などの極低温流体を装填するための方法であって、
    － 一側において、前記流体装填カップリングを前記極低温流体の供給源の流体導管に接続するステップと、
    － 他側において、前記流体装填カップリングを前記極低温流体の供給先の流体導管に接続するステップと、
    － 前記極低温流体の前記供給源から前記流体装填カップリングを介して前記極低温流体の前記供給先への前記極低温流体の装填を開始するステップと、
    － 前記流体装填カップリングの前記環状シールに向かって一定量の前記極低温流体が流れることを許容するステップとを含む方法。

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