JP2023517802A - 極低温流体を格納する及び移送するためのデバイス及び方法 - Google Patents

Abstract

極低温流体を格納する及び移送するためのデバイスであって、液化ガスタンク（２）を含む少なくとも１つの基本容器を含み、タンク（２）には流体を移送するための第１パイプ（３）が設けられ、このパイプがタンク（２）の上端に接続された第１端を有し、タンク（２）には流体を移送するための第２パイプ（４）が設けられ、このパイプがタンク（２）の下端に接続された第１端を有し、第１（３）及び第２（４）移送パイプが各々それぞれの弁の組立体を含むデバイスにおいて、第１移送パイプ（３）が第１移送パイプ（３）の第１端に並列に接続された２つの第２端を形成する２つのアームを含み、第１移送パイプ（３）の２つの第２端には各々それぞれの流体接続金具（９、１１）が設けられること、及び、第２移送パイプ（４）が第２移送パイプ（４）の第１端に並列に接続された２つの第２端を形成する２つのアームを含み、第２移送パイプ（４）の２つの第２端には各々それぞれの流体接続金具（１０、１２）が設けられることを特徴とするデバイス。
【選択図】図１

Description

本発明は、極低温流体を格納する及び移送するためのデバイス及び方法に関する。

本発明はより具体的には、極低温流体を格納する及び移送するためのデバイスであって、液化ガスのタンクを含む少なくとも１つの基本容器を含み、タンクにはタンクの上端に接続された第１端を有する第１流体移送パイプが設けられ、タンクにはタンクの下端に接続された第１端を有する第２流体移送パイプが設けられ、第１移送パイプ及び第２移送パイプが各々それぞれの弁のセットを含むデバイスに関する。

本発明は特に、液化水素又はヘリウムを格納するためのタンクに関する。

そのより大きい密度のために、多量の製品が長い距離にわたって輸送される必要がある場合には液体水素が気体水素よりも好ましい。液体水素の別の利点はその純度であり、その理由は、２０Ｋの温度で、これは、事実上、（この温度では個体である）全ての不純物をガスから取り除き、それによりそれを使用している燃料セルの動作を最適化するからである。

水と比較した液体水素の低密度は、例えば、静水頭を通じて利用可能な圧力を限定する。したがって、低温で、これは移送中の蒸発によるかなり高い損失をもたらし得る。水素供給ステーションでの積載トラック及びタンクのためのシステムはしたがって、製造の最大で１５％に及び得る損失をもたらし得る。

これらのトラック加圧損失は、当然のことながら、各ステーションで廃棄され得るか、損失再循環システムに投資がなされる場合及び液化システムがそれに応じて寸法決めされる場合、回復され得る、再加熱され得る、再圧縮され得る、及び液化装置へ再注入され得る。

固定された又は可動の格納施設の動作原理は同一であるが、その製造は、異なる規制及びパフォーマンス関連の制約のために異なっている。

サービスステーションで、格納施設は固定されるとともに、選択されたモデルにより設定された大きさを有する。ステーションの入場者数に応じたその大きさの変更は、大きな用地が無いと可能ではない。

可動の格納施設は有効搭載量を最大化するように設計されるが、都市の中心部におけるサービスステーションに供給するには大き過ぎるときもある。それらは、空のものと満杯のものとの（ｆｕｌｌ－ｆｏｒ－ｅｍｐｔｙ）交換のための一時的な固定された格納設備に容易には変換可能ではない。

さらに、可動の液化ガス格納施設を設備（液化装置及び／又はサービスステーション）に接続する、及び設備（液化装置及び／又はサービスステーション）から除くための時間は概して長く、複雑であり、有資格者を必要とする。

物流のために、多量の液化ガスを同じ車両で輸送することがより有利であるが、蒸発（「蒸発損」）ガスの管理のためには、連続的加圧操作を限定するために量を分けることが好ましい。

本発明のねらいは、上で挙げられた先行技術の欠点の全て又は一部を克服することである。

この目的のために、通常は上記の序文において与えられたその一般的な定義に従う本発明によるデバイスは、本質的に、第１移送パイプが第１移送パイプの第１端に並列に接続された２つの第２端を形成する２つの枝部を含み、第１移送パイプの２つの第２端には各々、それぞれの流体接続金具が設けられること、及び第２移送パイプが第２移送パイプの第１端に並列に接続された２つの第２端を形成する２つの枝部を含み、第２移送パイプの２つの第２端には各々、それぞれの流体接続金具が設けられることを特徴とする。

さらに、本発明の実施形態は以下の特徴の１つ又は複数を含み得る、すなわち、
－ 第１移送パイプがその第１端の近傍に位置する第１弁と２つの第２端のうちの一方に位置する第２弁とを含む、
－ 第２移送パイプがその第１端の近傍に位置する第１弁と２つの第２端のうちの一方に位置する第２弁（８）とを含む、
－ 移送パイプの第２端に位置する流体接続金具がクイックコネクションタイプの金具である、
－ 基本容器が、タンクの上端に接続された第１端とタンクの下部に接続された第２端とを有する第３接続パイプを含み、前記第３接続パイプが弁のセットを含む、
－ 第３接続パイプの第１端が第１移送パイプの第１端に接続される、
－ 第３接続パイプの第２端が第１移送パイプの第１端に接続される、
－ デバイスが互いに流体接続された少なくとも２つの基本容器を含む、
－ デバイスが第１基本容器を含み、その第１移送パイプの第２端が第２基本容器の第１移送パイプの第２端に接続され、第１基本容器の第２移送パイプの第２端が第２基本容器の第２移送パイプの第２端に接続される、
－ デバイスが第１基本容器を含み、その第１移送パイプの第２端が第２基本容器の第２移送パイプの第２端に接続され、第１基本容器の第２移送パイプの第２端が第２基本容器の第１移送パイプの第２端に接続される、
－ デバイスが液化ガスを輸送するための可動タンクと基本容器とを含み、その第１移送パイプの第２端が可動タンクの上端に接続され、前記基本容器の第２移送パイプの第２端が可動タンクの下端に接続される。

本発明はまた、上記又は下記の特徴の任意の１つによる流体を格納及び移送するためのデバイスにより、極低温流体を格納する及び移送するための方法に関し、流体を格納及び移送するためのデバイスは少なくとも１つの基本容器を含み、そのタンクは気相と平衡状態にある液化ガスを含み、方法は、第１移送パイプの第２端を介してガスをタンクから引き出すステップ、及び第２移送パイプの第２端を介して液化ガスをタンクにおける液化ガス源から移送するステップのうちの少なくとも１つを含む。

他の可能な特定の特徴によると、
－ 方法は、第２移送パイプの第２端を介して液化ガスをタンクにおける液化ガス源から移送するステップを含み、前記源は、液化装置、及び液化ガスを輸送するための可動タンクの少なくとも１つを含む。

本発明はまた、クレームの範囲内の上記又は下記の特徴の任意の組み合わせを含む任意の代替的デバイス又は方法に関連し得る。

さらなる特定の特徴及び利点は、図を参照して与えられる以下の説明を読むことから明らかになる。

単一の基本容器を含む格納及び移送デバイスの構造及び作動の一例を示す概略部分図を示す。 ２つの接続された基本容器を含む格納及び移送デバイスの構造及び作動の一例を示す概略部分図を示す。 可動の送達タンクに接続された［図４］からの格納及び移送デバイスを示す概略部分図を示す。 ［図５］からの格納及び移送デバイスを、それを構成する２つの容器の一方を交換するための操作と共に示す概略部分図を示す。 単一の基本容器を含む格納及び移送デバイスの構造及び作動の別の例を示す概略部分図を示す。

極低温流体を格納する及び移送するためのデバイスは、［図１］において一例として示された１つ又は複数の基本容器１から構成される。

基本容器１は好ましくは、単一の液化ガスタンク２、例えば真空絶縁された二重壁の極低温タンクを含む。このタンク２には、タンク２の上端に（すなわちタンクの、格納された極低温流体の気相を収容する部分に）接続された第１端を有する第１流体移送パイプ３が設けられる。

この第１移送パイプ３は、第１端から反対側の端に、２つの第２端を形成する２つの個別の枝部を含む。これらの２つの第２端は、第１移送パイプ３の第１端に並列に接続される。

これは、流体が、一方又は両方の第２端をタンク２の気相に向かって又はタンクの気相から一方又は両方の第２端に向かって通過し得ることを意味する。

第１移送パイプ３の２つの第２端には各々、好ましくはそれぞれの流体接続金具９、１１が設けられる。

タンク２はまた、タンク２の下端に（すなわち、タンクの、格納された極低温流体の液相を収納する部分に）接続された第１端を有する第２流体移送パイプ４を含む。

第２移送パイプ４は、同様に、第２移送パイプ４の第１端に並列に接続された２つの第２端を形成する２つの枝部を含む。これは、流体が一方又は両方の第２端を、タンク２の液相に向かって、又はタンクの液相から一方又は両方の第２端に向かって通過し得ることを意味する。

第２移送パイプの２つの第２端４には各々、好ましくはそれぞれの 流体接続金具１０、１２が設けられる。移送パイプの第２端に位置するこれらの流体接続金具９、１０、１１、１２はクイックコネクションタイプの金具であり得る。

第１移送パイプ３及び第２移送パイプ４は各々、それぞれの弁４、５、６、７であって、それらの開放又は閉鎖状態に依存して、流体が２つの第２端９、１１若しくは１０、１２の間又は１つ又は複数の第２端９、１１、１０、１２とタンク２との間を通過することを可能にするか可能にしないそれぞれの弁４、５、６、７のセットを含む。１つ又は複数の弁は、例えば、手動で作動させられるかシステムにより作動させられる遮断弁である。これらの弁は、流体の移送を可能にする又は可能にしない（充填する又は引き出す）ために開放又は閉鎖され得る。これらの弁は、「全か無か」の開放タイプであっても徐々に開放するタイプであってもよい。

例えば、第１移送パイプ３は、その第１端の近傍に位置する第１弁５と２つの第２端のうちの一方に位置する第２弁７とを含み得る。

閉位置において、その第１端の近傍に位置する第１弁５は、タンク２の上部分を第１移送パイプ３の２つの第２端から隔離する。閉位置において、第２端１１の近傍に位置する第２弁７は、流体が２つの第２端９、１１の間及び問題になっている第２端とタンク２との間を通過するのを防ぐ。この第２弁７は、適切な場合、基本容器１のガス部分を別の容器又は外部アプリケーションから隔離することを可能にする。

同様に、第２移送パイプ４は、その第１端の近傍に位置する第１弁６と２つの第２端のうちの一方に位置する第２弁８とを含み得る。

閉位置において、その第１端の近傍に位置する第１弁６は、タンク２の下部を第２移送パイプ４の２つの第２端から隔離する。閉位置において、第２端１２の近傍に位置する第２弁８は、流体が２つの第２端１０、１２の間及び問題となっている第２端１２とタンク２との間を通過するのを防ぐ。この第２弁８は、適切な場合、基本容器１の液体部分を別の容器１又は外部アプリケーションから隔離することを可能にする。

これは、液化ガスの格納のモジュール方式を可能にする基本容器１を形成する。

このアーキテクチャにより、（ステーションの大きさ、並列なローディング、空のものと満杯のものとの交換など）必要に応じて異なるアーキテクチャのいくつかの組み合わせを可能にするいくつかの基本容器１を接続することが可能となる。

これはまた、アーキテクチャが同じであるが大きさが異なる固定された格納施設を移動させる／交換するための単純な解決策を可能にする。

このアーキテクチャにより、製造地又は源（例えば液化装置）又は液化ガスを使用するための場所（例えばサービスステーション）へ／からの１つ又は複数の容器１の迅速な接続／分離が可能となる。

好ましくは、モジュール式容器１は可動であるとともに輸送に好適である。

図示のとおり、このアーキテクチャによりいくつかの基本容器１を直列に又は並列に接続することを可能となる。

［図２］の例において、デバイスは第１基本容器１（左側）を含み、その第１移送パイプ３の第２端１１は、第２基本容器１（右側）の第１移送パイプ３の第２端９に接続される。さらに、第１基本容器１の第２移送パイプ４の第２端１２は、第２基本容器１の第２移送パイプ４の第２端１０に接続される。

２つの基本容器１は、したがって、第１基本容器１の自由端（左側）に接続された源１４及び／又はレシーバ１５に並列に接続され得る。

したがって、第１基本容器１の弁４、５、６、７が開放され、第２基本容器１の第１弁５、６が開放され（白色）第２基本容器１の第２弁７、８が閉鎖（黒色）された状態で、２つのタンク２の上端は、例えば、１つ又は複数のタンク２における圧力を下げるために加圧ガスを回収するために、加圧ガスレシーバ１５に並列に接続され得る。さらに、この構成において、２つのタンク２の下端は、例えばそれらを充填するために、源１５に並列に接続され得る。

［図３］の例において、デバイスは第１基本容器１（左側）を含み、その第１移送パイプ３の第２端１１は第２基本容器１（右側）の第２移送パイプ４の第２端１０に接続される。さらに、第１基本容器１の第２移送パイプ４の第２端１２は第２基本容器１の第１移送パイプ３の第２端９に接続される。

２つの容器１の第２パイプ４の第２弁８が閉鎖される（黒色）一方で、他の弁５、６、７は開放される（白色）。

２つの基本容器１は、したがって、第１基本容器１の自由端（左側）に接続された源及び／又はレシーバに直列に接続され得る。

第１基本容器１（左側）のタンク２のガス部分は、したがって、第２基本容器１のタンク２の液体部分に接続され得る。第１基本容器１のタンク２からの加圧ガスは、したがって、第２基本容器１のタンク２の液体部分へ移送させられ得る。

さらに、源１４により提供された液体は第１基本容器１のタンク２の液体部分へ移送させられ得、第１容器１の液体に押されたガスは、第２基本容器１のタンク２の液体部分内へ（第１基本容器１の第２パイプ４、次いで第１パイプ３を介して、次いで第２基本容器１の第２パイプ４を介して）移送させられ得る。これは、第２基本容器１のタンク２が液体でよりむしろガスで冷却されることを確実にする。

［図４］における例において、デバイスは、液化ガスを輸送するための可動タンク１３（例えば、気相の液化ガスを輸送するセミトレーラー）を含む。２つの基本容器１は［図２］における配置構成により接続される。

第２基本容器１（右側）は、可動タンク１３の上端に接続されたその第１移送パイプ３の自由第２端１１と、可動タンク１３の下端に接続されたその第２移送パイプ４の自由第２端１２とを有する。

第２基本容器１の弁４、５、６、７（右側）は開放されている（白色）。第１基本容器（左側）の第２弁７、８は閉鎖されている（黒色）一方で、第１基本容器１の他の弁５、６は開いている（白色）。これは、可動タンク１３との圧力の同等化を可能にしながら第２容器１を可動タンク１３からの液体で充填することを可能にする。さらに、同時に又は同時にではなく、液体は第２パイプ４を介して第１可動容器１のタンク２からユーザに向かって引き出され得、加圧ガスはこの同じタンクに入ることを許可され得る（第１パイプ３を介して）。

［図６］は基本容器の可能な実施形態変形形態を示す。これは、これがまた例えば第１移送パイプ３を介してタンク２の上部分に接続された第１端を有する第３接続パイプ１３０、及び例えば第２移送パイプ４を介してタンク２の下部に接続された第２端を含むという点のみで［図１］のものと異なり、この第３接続パイプ１３０は弁のセット１４、例えば１つの弁を含む。図示のとおり、第３接続パイプ１３０の第１端は、例えば第１弁５とタンク２の上端との間で、第１移送パイプ３の第１端に接続され得る。同様に、第３接続パイプ１３０の第２端は、例えば第１弁６とこの第２移送パイプ４の２つの第２端との間で、第２移送パイプ４の第１端に接続され得る。

これは、必要な場合は、（対応する弁１４、６の適切な開放を介して）タンク２の上端及び下端の間の直接的な流体接続を提供することを可能にする。この第３接続パイプ１３０は、特に、第２移送パイプ４を介して頂部でタンクから充填する若しくは引き出すこと及び／又は第１移送パイプ３を介してタンクの底部で充填する若しくは引き出すことを可能にする。これは、接続部を変更すること無しに頂部のタンク２を充填することを可能にする。［図１］及び［図６］における基本容器は、必要な場合は直列に又は並列にリンクされ得る。

［図５］の例において、デバイスは、［図２］における配置構成により接続された２つの基本容器１を含む。２つの容器２の一方のタンク２が空であるとき、これは、問題となっている容器１を満タンのタンク２を有する容器１と交換することにより交換され得る。本例において、第２基本容器１（右側）は弁を適切に作動させることにより交換され得る。例えば、第１基本容器（左側）の第２弁７、８は、第２容器１（右側）を隔離するために閉鎖（黒色）され得る。この第２基本容器１は第１容器１から分離され得るとともに新たな基本容器１と交換され得る。

これにより、接続された基本容器１のチェーンにおいて空のものと満杯のものとの交換を実施することが可能になる。

本発明は、２つの基本容器１を有するアーキテクチャにおいて説明されたが、当然のことながら、特に３つ又は４つ以上の基本容器１を有する他のアーキテクチャも想定され得る。

Claims (13)

1. 極低温流体を格納する及び移送するためのデバイスであって、液化ガスの二重壁の極低温タンク（２）を含む少なくとも１つの基本容器を含み、前記タンク（２）には前記タンク（２）の上端に接続された第１端を有する第１流体移送パイプ（３）が設けられ、前記タンク（２）には前記タンク（２）の下端に接続された第１端を有する第２流体移送パイプ（４）が設けられ、前記第１移送パイプ（３）及び前記第２移送パイプ（４）が各々それぞれの弁のセットを含むデバイスにおいて、
   前記第１移送パイプ（３）が前記第１移送パイプ（３）の前記第１端に並列に接続された２つの第２端を形成する２つの枝部を含み、前記第１移送パイプ（３）の前記２つの第２端には各々それぞれの流体接続金具（９、１１）が設けられること、及び、前記第２移送パイプ（４）が前記第２移送パイプ（４）の前記第１端に並列に接続された２つの第２端を形成する２つの枝部を含み、前記第２移送パイプ（４）の前記２つの第２端には各々それぞれの流体接続金具（１０、１２）が設けられることを特徴とするデバイス。
2. 前記第１移送パイプ（３）が、その第１端の近傍に位置する第１弁（５）と前記２つの第２端のうちの一方に位置する第２弁（７）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記第２移送パイプ（４）が、その第１端の近傍に位置する第１弁（６）と前記２つの第２端のうちの一方に位置する第２弁（８）とを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のデバイス。
4. 前記移送パイプの前記第２端に位置する前記流体接続金具（９、１０、１１、１２）がクイックコネクションタイプの金具であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記基本容器が、前記タンクの前記上端に接続された第１端と前記タンク（２）の下部に接続された第２端とを有する第３接続パイプ（１３０）を含み、前記第３接続パイプ（１３０）が弁（１４）のセットを含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記第３接続パイプ（１３０）の前記第１端が前記第１移送パイプ（３）の前記第１端に接続されることを特徴とする、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記第３接続パイプ（１３０）の前記第２端が前記第２移送パイプ（４）の前記第１端に接続されることを特徴とする、請求項５又は６に記載のデバイス。
8. 前記デバイスが、互いに流体接続された少なくとも２つの基本容器（１）を含むことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のデバイス。
9. 前記デバイスが第１基本容器（１）を含み、その前記第１移送パイプ（３）の第２端（１１）が第２基本容器（１）の前記第１移送パイプ（３）の第２端（９）に接続されること、及び前記第１基本容器（１）の前記第２移送パイプ（４）の第２端（１２）が前記第２基本容器（１）の前記第２移送パイプ（４）の第２端（１０）に接続されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のデバイス。
10. 前記デバイスが第１基本容器（１）を含み、その前記第１移送パイプ（３）の第２端（１１）が第２基本容器（１）の前記第２移送パイプ（４）の第２端（１０）に接続されること、及び前記第１基本容器（１）の前記第２移送パイプ（４）の第２端（１２）が前記第２基本容器（１）の前記第１移送パイプ（３）の第２端（９）に接続されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のデバイス。
11. 前記デバイスが、液化ガスを輸送するための可動タンク（１３）と基本容器（１）とを含み、その前記第１移送パイプ（３）の第２端（１１）が前記可動タンク（１３）の上端に接続され、前記基本容器（１）の前記第２移送パイプ（４）の第２端（１２）が前記可動タンク（１３）の下端に接続されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の流体を格納及び移送するためのデバイスにより極低温流体を格納する及び移送するための方法であって、流体を格納及び移送するための前記デバイスが、少なくとも１つの基本容器（１）を含み、そのタンク（２）が気相と平衡状態にある液化ガスを含み、前記方法が、第１移送パイプ（３）の第２端を介して前記タンク（２）からガスを引き出すステップ、及び液化ガスを第２移送パイプ（４）の第２端を介して前記タンク（２）における液化ガス源から移送するステップの少なくとも１つを含む、方法。
13. 前記方法が、液化ガスを前記第２移送パイプ（４）の第２端を介して前記タンク（２）における液化ガス源から移送するステップを含み、前記源が、液化装置、及び液化ガスを輸送するための可動タンク（１３）の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
    

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