JP5783801B2 - 液化水素貯蔵供給設備 - Google Patents

Description

本発明は、液化水素貯蔵供給設備に関するものであって、より詳しくはタンクローリーからの液化水素充填時における水素ガスの大気放散ロスを低減することの可能な液化水素貯蔵供給設備に関する。

水素の利用形態が液体である場合、現地にて水素ガスを液化することは、非常に大容量な場合を除き、設備の複雑度から非現実的である。この場合、液化水素貯槽を需要先近傍に設置した上で、液化水素貯蔵供給設備から払い出された液化水素を、そのまま需要先まで断熱配管にて供給する。

また、水素の利用形態がガスである場合であって、使用量が極端に多い場合は、現地に水素製造装置を建設することが多い。また、使用量が比較的少ない場合には、カードルやトレーラー等の移動容器で供給することが多い。

また、水素の使用量がこの中間にある場合、需要先近傍に液化水素貯槽（低温液化ガス貯槽）を有した液化水素貯蔵供給設備を設けることが行なわれている。
この場合、液化水素貯槽から払い出された液化水素は、送ガス蒸発器で気化され、配管により需要先に供給される。なお、液化水素貯槽から液化水素と水素ガスとを同時に供給する場合もある。

液化窒素や、液化水素を含む低温液化ガス貯槽は、一般的に、低温液化ガスを貯蔵する内槽と、該内槽を収容する外槽と、を有した二重殻構造とされており、内槽と外槽との間は真空断熱空間とされている。また、一般的に、上記低温液化ガス貯槽は、自身の圧力と需要先の圧力との間に適正な圧力差を保つことで、内蔵液の抜き出しを行なう。

また、需要先において液化水素或いは水素ガスを使用し、内槽内の液化水素が払い出されると、内槽内の液化水素の液面が低下して、内槽内に存在するガス相の空間が増大するため、内槽内の圧力が低下してしまう。

このため、従来、内槽内の圧力低下を補償するため、液化水素貯槽では、内蔵液である液化水素を加圧蒸発器で蒸発させて水素ガスを生成し、該水素ガスを内槽内のガス相の最上部に導入することで内槽内の圧力を所望の圧力（一定の圧力）に保つことが行なわれている。
上記加圧蒸発器は、通常、大気や温水との熱交換を行なうことで、液化水素を蒸発させ、常温に近い温度とされた水素ガスを発生させる。

液化水素は、０．７ＭＰａＧの圧力において飽和温度が約３０Ｋと非常に低く、ガス相のうち、液化水素と接する部分（ガス相の最下部）の温度も液化水素の温度と同程度となる。
しかし、前述の加圧蒸発器を通った水素ガスは、３００Ｋ程度の温度であることから、ガス相の最下部のガス密度の１／１０程度の軽いガスがガス相の最上部に供給されることとなる。

上記ガス密度の関係からは、自然対流によるガス相の攪拌は期待できず、ガス相の下部には高い密度のガスが安定して存在し、ガス相の上部には低い密度のガスが安定して存在することとなる。

ただし、内槽からの液化水素の抜き出し速度が十分に遅い場合、すなわち、加圧蒸発器を介して供給される加圧ガスの流量が小さい場合には、前述の対流が期待できなくても、下部に残る液化水素による輻射伝熱により内槽の上部を構成する部材が冷却される。
このため、ガス相の上部に位置する比較的温度の高いガスも内槽の上部を構成する部材との対流熱伝達にて間接的に冷却される。これにより、ガス相内での自然対流が長時間掛けて継続するため、ガス相全体の冷却が期待できる。

しかしながら、内槽からの液化水素の抜き出し速度が速い場合、すなわち、加圧蒸発器を介して供給される加圧ガスの流量が大きい場合には、液化水素による内槽の上部を構成する部材の輻射冷却を介したガス相の冷却が時間的に十分でない場合がある。

ところで、内槽内の液化水素量がある一定量を下回ると、タンクローリーより新たな液化水素を内槽内に充填する。通常、内槽内に液化水素を充填する場合、内槽の下部に貯蔵された液相（液化水素）に液化水素を流し込むライン（配管）と、内槽のガス相の上部に液化水素を流し込むラインとの２系統を併用する。

上記２系統のラインの使い分けは、理想的には、概して以下の通りである。液相に流し込むラインを使用して液化水素を供給すると、内槽内の液化水素の液面が徐々に上昇するため、内槽内のガス相が圧迫されることで内槽内の圧力が上昇する。

一方、ガス相に流し込むラインを使用して液化水素を供給すると、内槽の上部に存在し、かつ液化水素との平衡温度よりも高温のガス相が、タンクローリーからの液化水素に触れて冷却されることで容積が収縮し、内槽内の圧力が低下することが期待できる。

タンクローリーからの液化水素の供給が安定すれば、液相に流し込むラインとガス相に流し込むラインとの両系統をバランスよく使用して、内槽内の圧力を適正な範囲内で制御して、水素ガスを大気に放散することなく、液化水素の充填を行なうことができる。

しかしながら、現実の運用においては、内槽内のガス相の温度が高い場合、ガス相に流しこむラインを使用開始してしばらくの時間は、相当量の水素ガスを大気放散せざるを得ない場合がある。

これは、流し込まれる液化水素により、上部のガス相が冷却される効果よりも、内槽の上部に位置する比較的高温の水素ガスに触れることで、流し込まれた液化水素が蒸発する現象が勝る結果、大気放散を行なわないと内槽内の圧力が許容圧力の範囲を超過することに起因する。

この傾向は、需要先に向けて内槽から液化水素を抜き出す速度が大きいほど、すなわち、加圧ガスの時間当たりの流量が大きいほど（言い換えれば、タンクローリーからの液化水素の充填頻度が多いほど）顕著に現れる。

特許文献１には、加圧蒸発器出口からの加圧ガス配管を内槽頂部で開口し、加圧ガス配管を内槽内に貯蔵された液化水素に浸漬して加圧ガスを冷却し、冷却した加圧ガスを内槽内の上部に位置するガス相に供給する液化水素貯蔵供給設備が開示されている。

また、特許文献２には、内槽の下部と上部とを接続した加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器の入口側に第一開閉弁を設け、第一開閉弁の入口側から分岐し加圧蒸発器の出口側に合流するバイパスラインを設け、バイパスラインに第二開閉弁を設け、液化水素収納槽内の上方における液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器の検出温度が設定温度となるように、第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する液化水素貯蔵供給設備が開示されている。

特開２０１１−００１９９３号公報 特開２０１１−００１９９２号公報

しかしながら、特許文献１記載の液化水素貯蔵供給設備では、内槽内の液化水素の液面の位置が低い場合、液化水素に浸漬される加圧ガス配管の長さが短くなるため、加圧ガス配管を流れる加圧ガスを十分に冷却することができないという問題があった。

また、特許文献２記載の液化水素貯蔵供給設備では、内槽内のガス相全体の熱容量が非常に大きいため、加圧蒸発器をバイパスするラインを設置し、液化水素を加圧ガスに混合することで内槽内のガス温度を制御しようとしても、温度制御を十分に行なうことは困難であり、また、内槽の加圧制御と干渉する恐れがあった。

つまり、上記特許文献１，２記載の設備では、タンクローリーから内槽内に液化水素を充填する際、内槽内の圧力を一定に保つための水素ガスの大気放散量を低減させて、内槽内に効率よく液化水素を充填することが困難であった。

そこで、本発明は、内槽内の液化水素の液面の位置に依存することなく、内槽内の圧力を一定に保つための水素ガスの大気放散量を低減させて、内槽内に効率よく液化水素を充填することのできる液化水素貯蔵供給設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、液化水素を貯留する内槽、該内槽を収容する外槽、及び前記内槽と前記外槽との間に設けられた真空断熱空間よりなる真空断熱二重殻貯槽を有し、前記液化水素あるいは水素ガスを需要先に供給する液化水素貯蔵供給設備であって、前記内槽に貯留された前記液化水素を前記真空断熱二重殻貯槽の外部に抜き出す液化水素抜き出し用配管と、圧力調整用配管と、を備え、前記液化水素抜き出し用配管は、前記液化水素抜き出し用配管を介して抜き出される前記液化水素により、前記内槽内のガス相のうち前記内槽内の上部に位置するガス相を冷却するガス相冷却部を有し、前記圧力調整用配管の一方の端は、前記内槽の下部と接続され、かつ加圧蒸発器が設けられた液化水素下部充填及び加圧抜き出し用配管と接続されており、前記圧力調整用配管の他方の端は、前記内槽の上部と接続されていることを特徴とする液化水素貯蔵供給設備が提供される。

また、請求項２に係る発明によれば、前記液化水素抜き出し用配管は、前記内槽の上部を貫通すると共に、前記内槽の下部に延在しており、かつ前記内槽の下部に位置する前記液化水素を抜き出す液化水素抜き出し口を有することを特徴とする請求項１記載の液化水素貯蔵供給設備が提供される。

また、請求項３に係る発明によれば、前記液化水素抜き出し用配管は、前記真空断熱空間を、前記内槽の下部から前記内槽の上部に引き回されており、かつ前記内槽の下部を貫通し、前記内槽の下部に配置された液化水素を抜き出す液化水素抜き出し口を有することを特徴とする請求項１記載の液化水素貯蔵供給設備が提供される。

また、請求項４に係る発明によれば、前記液化水素抜き出し用配管は、前記真空断熱空間から、前記内槽の上部を貫通して、前記内槽内に導入され、再度前記内槽の上部を貫通することを特徴とする請求項３記載の液化水素貯蔵供給設備が提供される。

また、請求項５に係る発明によれば、前記ガス相冷却部は、前記内槽内の上部に配置され、前記液化水素抜き出し用配管の一部をらせん形状にした配管であること、または前記液化水素抜き出し用配管の一部の配管の外周にフィンを設けた配管であること、あるいは前記らせん形状にした配管と前記フィンを設けた配管の両方を有する配管であることを特徴とする請求項１、２、４のうち、いずれか１項記載の液化水素貯蔵供給設備が提供される。

また、請求項６に係る発明によれば、前記らせん形状にした配管の一部は、前記内槽の内壁に密着されていることを特徴とする請求項５記載の液化水素貯蔵供給設備が提供される。

また、請求項７に係る発明によれば、前記ガス相冷却部は、前記内槽の上部の外壁と接触するように配置され、前記液化水素抜き出し用配管の一部をらせん形状にした配管であることを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか１項記載の液化水素貯蔵供給設備が提供される。

また、請求項８に係る発明によれば、前記らせん形状にした配管の一部は、前記内槽の外壁に密着されていることを特徴とする請求項７記載の液化水素貯蔵供給設備が提供される。
上記課題を解決するため、請求項９に係る発明によれば、液化水素を貯留する内槽、該内槽を収容する外槽、及び前記内槽と前記外槽との間に設けられた真空断熱空間よりなる真空断熱二重殻貯槽を有し、前記液化水素あるいは水素ガスを需要先に供給する液化水素貯蔵供給設備であって、前記内槽に貯留された前記液化水素を前記真空断熱二重殻貯槽の外部に抜き出す液化水素抜き出し用配管を備え、前記液化水素抜き出し用配管は、前記液化水素抜き出し用配管を介して抜き出される前記液化水素により、前記内槽内のガス相のうち前記内槽内の上部に位置するガス相を冷却するガス相冷却部を有し、前記液化水素抜き出し用配管は、前記真空断熱空間を、前記内槽の下部から前記内槽の上部に引き回されており、かつ前記内槽の下部を貫通し、前記内槽の下部に配置された液化水素を抜き出す液化水素抜き出し口を有し、前記液化水素抜き出し用配管は、前記真空断熱空間から、前記内槽の上部を貫通して、前記内槽内に導入され、再度前記内槽の上部を貫通することを特徴とする液化水素貯蔵供給設備が提供される。

本発明の液化水素貯蔵供給設備によれば、内槽に貯留された液化水素を真空断熱二重殻貯槽の外部に抜き出す液化水素抜き出し用配管を備え、液化水素抜き出し用配管が、液化水素抜き出し用配管を介して抜き出される液化水素により、内槽内のガス相のうち、内槽内の上部に位置するガス相を冷却するガス相冷却部を有することにより、タンクローリーから内槽内に液化水素を充填する前段階において、内槽内の上部に位置するガス相（液化水素に接するガス相よりも温度の高いガス相）を十分に冷却することが可能となる。

また、内槽内の液化水素の液面（上面）の位置が低い場合（液化水素の残量が少ない場合）においても内槽内の上部に位置するガス相を十分に冷却することが可能となる。
したがって、内槽内の液化水素の液面の位置に依存することなく、内槽内の圧力を一定に保つための水素ガスの大気放散量を低減させて、内槽内に効率よく液化水素を充填することができる。

本発明の第１の実施形態に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。 図２に示すガス相冷却部のＡ−Ａ線方向の断面図である。 本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。
図１を参照するに、第１の実施形態の液化水素貯蔵供給設備１０は、真空断熱二重殻貯槽１１と、液化水素下部充填及び加圧抜き出し用配管１３と、加圧弁１４と、加圧蒸発器１５と、圧力調整用配管１７と、圧力逃がしライン１８と、圧力逃がし弁１９と、第１の接続部２２と、分岐ライン２３と、下部充填弁２４と、液化水素上部充填用配管２６と、上部充填弁２７と、液化水素抜き出し用配管３１と、液化水素供給ライン３３と、水素ガス供給ライン３４と、送ガス蒸発器３５と、を有する。

液化水素貯蔵供給設備１０は、液化水素３８−１を液化水素需要先に供給、或いは、液化水素３８−１を蒸発させた際に発生する水素ガスを水素ガス需要先に供給する設備である。
真空断熱二重殻貯槽１１は、液化水素３８−１を貯留する内槽５１、内槽５１を収容する外槽５２、及び内槽５１と外槽５２との間に設けられた真空断熱空間５３により構成されている。

液化水素下部充填及び加圧抜き出し用配管１３は、一方の端が、タンクローリー４１に貯留された液化水素３８−２を内槽５１内に充填可能、及び内槽５１内に貯留された液化水素３８−１を真空断熱二重殻貯槽１１の外部に加圧用として引き出し可能な状態で、内槽５１の下部５１Ｂと接続されている。

加圧蒸発器１５は、液化水素下部充填及び加圧抜き出し用配管１３に設けられており、液化水素下部充填及び加圧抜き出し用配管１３を介して、内槽５１の下部５１Ｂから液化水素３８−１を抜き出して蒸発させることで、加圧ガスである水素ガスを発生させる。
圧力調整用配管１７は、一方の端が液化水素下部充填及び加圧抜き出し用配管１３と接続されており、他方の端が内槽５１の上部５１Ａと接続されている。

加圧弁１４は、圧力調整用配管１７に設けられ、内槽５１の圧力が所定の圧力より低下したときに開き、加圧蒸発器１５により発生された加圧ガス（水素ガス）を、圧力調整用配管１７を介して、内槽５１内のガス相に供給することでガス相の圧力（内槽５１内の圧力）が所望の圧力となるように調整する。

圧力逃がしライン１８は、圧力調整用配管１７から分岐して設けられている。圧力逃がし弁１９は、圧力逃がしライン１８に設けられている。圧力逃がし弁１９は、内槽５１内の圧力が所定の閾値を超えた際に開くことで、圧力調整用配管１７を介して、内槽５１内に存在する水素ガスを大気放散する。

第１の接続部２２は、分岐ライン２３の一端に設けられておりフレキホース４３の一方の端が接続される。分岐ライン２３の他方の端は、下部充填弁２４を介して、液化水素充填及び加圧抜き出し用配管１３に接続されている（液化水素充填及び加圧抜き出し用配管１３から分岐している。）。

フレキホース４３は、第１の接続部２２とタンクローリー４１に設けられた第２の接続部４２とを接続する液化水素チャージ用ホースである。内槽５１内の液化水素３８−１の液面３８ａ−１の位置が低下した際、フレキホース４３を介して、タンクローリー４１内に充填された液化水素３８−２が第１の接続部２２に導入される。
液化水素３８−２は、液化水素３８−１と同じ種類の液化水素である。本実施形態では、説明の便宜上、液化水素３８−１と液化水素３８−２とを用いて以下の説明を行う。

下部充填弁２４は、内槽５１内の液化水素３８−１の液面３８ａ−１が低下し、フレキホース４３を介して、第１の接続部２２とタンクローリー４１とが接続された状態で開くことにより、分岐ライン２３及び液化水素下部充填及び加圧抜き出し用配管１３を介して、内槽５１の下部５１Ｂから内槽５１内にタンクローリー４１内の液化水素３８−２を充填する際に使用される。

液化水素上部充填用配管２６は、一方の端が分岐ライン２３と接続されており、他方の端が内槽５１の上部５１Ａと接続されている。液化水素上部充填用配管２６は、内槽５１内の液化水素３８−１の液面３８ａ−１が低下し、フレキホース４３により第１の接続部２２とタンクローリー４１とが接続され、上部充填弁２７を開けて、内槽５１の上部５１Ａから内槽５１内に液化水素３８−２を充填する際に使用される。
下部充填弁２４及び上部充填弁２７は、タンクローリー４１内の液化水素３８−２を内槽５１に充填する際、ガス相の圧力が所望の圧力となるように、それぞれの開度が調整される。

液化水素抜き出し用配管３１は、内槽５１に貯留された液化水素３８−１を真空断熱二重殻貯槽１１の外部に抜き出す配管である。液化水素抜き出し用配管３１は、内槽５１の上部５１Ａを貫通すると共に、液化水素３８−１が貯留された内槽５１の下部５１Ｂに延在している。また、液化水素抜き出し用配管３１は、真空断熱空間５３において、内槽５１の上部５１Ａから外槽５２の下部５２Ａに引き回されており、かつ外槽５２の下部５２Ａを貫通している。

液化水素抜き出し用配管３１は、液化水素抜き出し口５６と、液化水素供給口５８と、ガス相冷却部５９と、を有する。
液化水素抜き出し口５６は、液化水素抜き出し用配管３１のうち、内槽５１内に配置された端部（液化水素抜き出し用配管３１の一方の端部）に設けられている。液化水素抜き出し口５６は、内槽５１の下部５１Ｂに位置する液化水素３８−１を抜き出し可能な状態で、液化水素３８−１に浸漬されている。

液化水素供給口５８は、真空断熱二重殻貯槽１１の外部に配置されている。液化水素供給口５８は、液化水素供給ライン３３を介して、液化水素需要先と接続されると共に、水素ガス供給ライン３４を介して、水素ガス需要先と接続されている。

ガス相冷却部５９は、内槽５１内の上部５１Ａに配置されている。ガス相冷却部５９は、液化水素抜き出し用配管３１の一部をらせん形状にした配管である。また、該らせん形状にした配管の一部（ガス相冷却部５９の一部）は、内槽５１の上部５１Ａの内壁５１ａに溶接などによって密着固定してもよい。

上記構成とされたガス相冷却部５９は、液化水素抜き出し用配管３１を介して抜き出される液化水素３８−１の冷熱により、直接熱交換あるいは内壁５１ａからの間接伝熱によって、内槽５１内のガス相３９のうち、内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相を冷却する。

このように、第１の実施形態の液化水素貯蔵供給設備によれば、内槽５１に貯留された液化水素３８−１を真空断熱二重殻貯槽１１の外部に抜き出す液化水素抜き出し用配管３１が、液化水素抜き出し用配管３１を介して抜き出される液化水素３８−１により、内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９を冷却するガス相冷却部５９を有することにより、タンクローリー４１から内槽５１内に液化水素３８−２を充填する前段階において、内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相（液化水素に接するガス相よりも温度の高いガス相）を十分に冷却することが可能となる。

また、内槽５１内の液化水素３８−１の液面３８ａ−１の位置が低い場合（液化水素の量の残量が少ない場合）においても内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９を十分に冷却することが可能となる。

したがって、内槽５１内の液化水素３８−１の液面３８ａ−１の位置に依存することなく、内槽５１内の圧力を一定に保つための水素ガスの大気放散量を低減させて、内槽５１内に効率よく液化水素３８−２を充填することができる。

液化水素供給ライン３３は、一端が液化水素供給口５８と接続され、他端が液化水素需要先と接続されている。液化水素抜き出し用配管３１により内槽５１から抜き出された液化水素３８−１は、液化水素供給ライン３３を介して、液化水素需要先に供給される。

水素ガス供給ライン３４は、一端が液化水素供給口５８と接続され、他端が水素ガス需要先と接続されている。
送ガス蒸発器３５は、水素ガス供給ライン３４に設けられている。送ガス蒸発器３５は、内槽５１内から抜き出された液化水素３８−１を蒸発させることで、水素ガスを発生させる。該水素ガスは、水素ガス供給ライン３４を介して、水素ガス充填先に供給される。

図２は、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。図２において、図１に示す液化水素貯蔵供給設備１０と同一構成部分には、同一符号を付す。

図２を参照するに、第１の実施形態の第１変形例に係る液化水素貯蔵供給設備６０は、第１の実施形態の液化水素貯蔵供給設備１０に設けられた液化水素抜き出し用配管３１の替わりに、液化水素抜き出し用配管６１を設けた以外は、液化水素貯蔵供給設備１０と同様な構成とされている。

液化水素抜き出し用配管６１は、図１に示す液化水素抜き出し用配管３１に設けられたガス相冷却部５９の替わりに、ガス相冷却部６７を設けた以外は、液化水素抜き出し用配管３１と同様な構成とされている。ガス相冷却部６７は、液化水素抜き出し用配管６１の一部の配管の外周にフィン７４を設けた配管６６である。

図３は、図２に示す液化水素抜き出し用配管のＡ−Ａ線方向の断面図である。
図２及び図３を参照するに、ガス相冷却部６７は、内槽５１内の上部５１Ａに配置され、液化水素抜き出し用配管６１の一部の配管６６の外周に設けられた複数のフィン７４を有する。

第１の実施の形態の第１変形例に係る液化水素貯蔵供給設備によれば、内槽５１内の上部５１Ａに配置され、液化水素抜き出し用配管６１の一部の配管６６の外周に設けられた複数のフィン７４を備えたガス相冷却部６７を有することにより、複数のフィン７４を介して、内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９を冷却することが可能となる。

これにより、図１に示すらせん形状とされた配管のみで構成されたガス相冷却部５９を用いて、内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９を冷却する場合（第１の実施形態の構成の場合）と比較して、効率よく内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９を冷却することができる。
つまり、第１の実施の形態の液化水素貯蔵供給設備１０よりも、さらに効率よく、内槽５１内に液化水素３８−２を充填することができる。

なお、図２では、ガス相冷却部６７の一例として、上下方向に屈曲した液化水素抜き出し用配管６１の一部の配管６６の外周部に、放射状に８個のフィン７４を設けた場合について図示したが、水平方向に屈曲あるいはらせん形状とした液化水素抜き出し用配管６１の一部の配管６６の外周部に設けてもよいことは当然である。
また、フィン７４の数、及びフィン７４の形状は、図３に限定されない。また、エロフィンチューブも含まれることは言うまでもない。
ガス相冷却部６７の材料としては、熱伝導性に優れた材料を用いることが好ましい。具体的には、ガス相冷却部６７の材料としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。

このような形状とされたガス相冷却部６７を備えた第１の実施形態の第１変形例に係る液化水素貯蔵供給設備６０は、第１の実施形態の液化水素貯蔵供給設備１０と同様な効果を得ることができる。
具体的には、内槽５１内の液化水素３８−１の液面３８ａ−１の位置に依存することなく、内槽５１内の圧力を一定に保つための水素ガスの大気放散量を低減させて、内槽５１内に効率よく液化水素３８−２を充填することができる。

図４は、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。図４において、図１に示す液化水素貯蔵供給設備１０と同一構成部分には、同一符号を付す。

図４を参照するに、第１の実施形態の第２変形例に係る液化水素貯蔵供給設備７０は、第１の実施形態の液化水素貯蔵供給設備１０に設けられた液化水素抜き出し用配管３１の替わりに、液化水素抜き出し用配管７１を設けた以外は、液化水素貯蔵供給設備１０と同様な構成とされている。

液化水素抜き出し用配管７１は、図１に示す液化水素抜き出し用配管３１に設けられたガス相冷却部５９の替わりに、ガス相冷却部７２を設けた以外は、液化水素抜き出し用配管３１と同様な構成とされている。ガス相冷却部７２は、液化水素抜き出し用配管７１の一部をらせん形状にした配管７３と、液化水素抜き出し用配管７１の一部の配管の外周にフィン７４を設けた配管７５との両方の配管が接続されて構成されている。

液化水素抜き出し用配管７１の一部をらせん形状にした配管７３は、第１の実施形態で説明したガス相冷却部５９と同様な構成とされている。また、らせん形状にした配管７３の一部は、内槽５１の上部５１Ａの内壁５１ａに溶接などによって密着固定してもよい。

なお、液化水素抜き出し用配管７１の一部の配管の外周にフィン７４を設けた配管７５は、第１の実施形態の第１変形例で説明したガス相冷却部６７と同様な構成としてもよい。
また、液化水素抜き出し用配管７１の一部の配管の外周にフィン７４を設けた配管７５の材料としては、熱伝導性に優れた材料を用いることが好ましい。具体的には、液化水素抜き出し用配管７１の一部の配管の外周にフィン７４を設けた配管７５の材料としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。

これにより、図１で示す液化水素抜き出し用配管３１の一部をらせん形状とした配管よりなるガス相冷却部５９のみ、あるいは図２に示す液化水素抜き出し用配管６１の一部の配管６６の外周にフィン７４を備えたガス相冷却部６７のみを用いて、内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９を冷却する場合（第１の実施形態あるいは第１の実施形態の第１変形例の構成の場合）と比較して、効率よく内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９を冷却することができる。

つまり、第１の実施形態の液化水素貯蔵供給設備１０あるいは第１の実施形態の第１変形例に係る液化水素貯蔵供給設備６０よりも、さらに効率よく、内槽５１内に液化水素３８−２を充填することができる。
このような形状とされたガス相冷却部７２を備えた第１の実施形態の第２変形例に係る液化水素貯蔵供給設備７０は、第１の実施形態の液化水素貯蔵供給設備１０と同様な効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。図５において、図１に示す液化水素貯蔵供給設備１０と同一構成部分には、同一符号を付す。

図５を参照するに、第２の実施形態の液化水素貯蔵供給設備８０は、第１の実施形態の液化水素貯蔵供給設備１０に設けられた液化水素抜き出し用配管３１の替わりに、液化水素抜き出し用配管８１を設けた以外は、液化水素貯蔵供給設備１０と同様な構成とされている。

液化水素抜き出し用配管８１は、図１に示す液化水素抜き出し用配管３１に設けられたガス相冷却部５９の替わりに、ガス相冷却部８３を設けた以外は、液化水素抜き出し用配管３１と同様な構成とされている。

液化水素抜き出し用配管８１は、内槽５１の上部５１Ａを貫通した後、真空断熱空間５３において、ガス相冷却部８３を設けている。
ガス相冷却部８３は、内槽５１の上部５１Ａの外壁５１ｂと接触するように配置されている。ガス相冷却部８３の一方の端８３Ａは、液化水素抜き出し口５６と接続されており、ガス相冷却部８３の他方の端８３Ｂは、液化水素供給口５８と接続されている。

ガス相冷却部８３は、液化水素抜き出し用配管８１の一部をらせん形状にした配管である。該らせん形状にした配管の一部（ガス相冷却部８３の一部）は、外壁５１ｂに溶接などによって密着固定してもよい。

これにより、上記構成とされたガス相冷却部８３は、液化水素抜き出し用配管８１を介して抜き出される液化水素３８−１の冷熱により、内槽５１の上部５１Ａの外壁５１ｂを介して伝熱によって、内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９を冷却する。

このように、内槽５１内に貯留された液化水素３８−１を真空断熱二重殻貯槽１１の外部に抜き出す液化水素抜き出し用配管８１が、液化水素抜き出し用配管８１を介して抜き出される液化水素３８−１により、内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９を冷却するガス相冷却部８３を有することにより、タンクローリー４１から内槽５１内に液化水素３８−２を充填する前段階において、ガス相冷却部８３内を通過する液化水素３８−１の冷熱により、内槽５１の上部５１Ａの外壁５１ｂを介して、内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相３９（液化水素に接するガス相よりも温度の高いガス相）を十分に冷却することが可能となる。

また、内槽５１内の液化水素３８−１の液面３８ａ−１の位置が低い場合（液化水素の量の残量が少ない場合）においても内槽５１内の上部５１Ａに位置するガス相を十分に冷却することが可能となる。

したがって、内槽５１内の液化水素３８−１の液面３８ａ−１の位置に依存することなく、内槽５１内の圧力を一定に保つための水素ガスの大気放散量を低減させて、内槽５１内に効率よく液化水素３８−２を充填することができる。

なお、図５に示すガス相冷却部８３と、図１，図２，図４にそれぞれ示すガス相冷却部５９，６７，７２と、を組み合わせてもよい。
この場合、内槽５１の内側及び外側から内槽５１の上部５１Ａに位置するガス相３９をより冷却することが可能となるので、内槽５１内に、さらに効率よく液化水素３８−２を充填することができる。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。図６において、図５に示す液化水素貯蔵供給設備８０と同一構成部分には、同一符号を付す。

図６を参照するに、第３の実施形態の液化水素貯蔵供給設備９０は、第２の実施形態の液化水素貯蔵供給設備８０に設けられた液化水素抜き出し用配管８１の替わりに、液化水素抜き出し用配管９１を設けた以外は、液化水素抜き出し用配管８１と同様な構成とされている。

液化水素抜き出し用配管９１は、図５に示す液化水素抜き出し用配管８１のうち、液化水素抜き出し口５６とガス相冷却部８３の一方の端８３Ａとの間に位置する部分を、真空断熱空間５３において内槽５１の下部５１Ｂから上部５１Ａに引き回し、かつ液化水素抜き出し口５６を内槽５１の下部５１Ｂを貫通させた以外は、液化水素抜き出し用配管８１と同様な構成とされている。

つまり、液化水素抜き出し用配管９１は、真空断熱空間５３に配置された部分の配管により、内槽５１の下部５１Ｂに貯留された液化水素３８−１を抜き出す構成とされている。
さらに、液化水素抜き出し用配管９１を構成するガス相冷却部８３の両方の端８３Ａ，８３Ｂは、内槽５１の上部５１Ａの外壁５１ｂと接触するように配置されている。
ガス相冷却部８３は、液化水素抜き出し用配管９１の一部をらせん形状にした配管である。該らせん形状にした配管の一部（ガス相冷却部８３の一部）は、内槽５１の上部５１Ａの外壁５１ｂに溶接などによって密着固定してもよい。

第３の実施形態の液化水素貯蔵供給設備９０は、第２の実施形態の液化水素貯蔵供給設備８０と同様な効果を得ることができる。具体的には、内槽５１内の液化水素３８−１の液面３８ａ−１の位置に依存することなく、内槽５１内の圧力を一定に保つための水素ガスの大気放散量を低減させて、内槽５１内に効率よく液化水素３８−２を充填することができる。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係る液化水素貯蔵供給設備の概略構成を示す図である。図７において、図６に示す液化水素貯蔵供給設備９０と同一構成部分には、同一符号を付す。

図７を参照するに、第４の実施形態の液化水素貯蔵供給設備１００は、第３の実施形態の液化水素貯蔵供給設備９０に設けられた液化水素抜き出し用配管９１の替わりに、液化水素抜き出し用配管１０１を設けた以外は、液化水素貯蔵供給設備９０と同様に構成される。

液化水素抜き出し用配管１０１は、図６に示す液化水素抜き出し用配管９１が真空断熱空間５３に配置された配管のみから構成されているのに対し、真空断熱空間５３において内槽５１の下部５１Ｂから上部５１Ａに引き回した後、内槽５１の上部５１Ａの側壁を貫通して内槽内に導入した構成とされている。

つまり、液化水素抜き出し用配管１０１は、内槽５１の下部５１Ｂから真空断熱空間５３に抜き出した後、真空断熱空間内を内槽の上部５１Ａまで引き回し、内槽５１の上部５１Ａの側壁を貫通して内槽５１内に導入し、ガス相冷却部５９を経由した後、再度内槽５１の上部５１Ａを貫通して真空断熱空間５３に配置された配管により、内槽５１の下部５１Ｂに貯留された液化水素３８−１を抜き出す構成とされている。
さらに、液化水素抜き出し用配管１０１を構成するガス相冷却部５９の一方の端５９Ａは、内槽５１の上部５１Ａを貫通しており、他方の端５９Ｂは、一方の端５９Ａとは異なる位置において内槽５１の上部５１Ａを貫通している。

このような構成とされた液化水素抜き出し用配管１０１を備えた第４の実施形態の液化水素貯蔵供給設備１００は、第３の実施形態の液化水素貯蔵供給設備９０と同様な効果を得ることができる。

なお、図７に示すガス相冷却部５９を、図２及び図４に示すガス相冷却部６７，７２のように変形例とすることもできる。さらに、これらの第４の実施形態及びその変形例に係るガス相冷却部５９、６７、７２と、図６に示すガス相冷却部８３とをそれぞれ組み合わせてもよい。
この場合、内槽５１の内側及び外側から内槽５１の上部５１Ａに位置するガス相３９を冷却することが可能となるので、内槽５１内に、さらに効率よく液化水素３８−２を充填することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明は、内槽内の液化水素の液面の位置に依存することなく、内槽内の圧力を一定に保つための水素ガスの大気放散量を低減させて、内槽内に効率よく液化水素を充填することの可能な液化水素貯蔵供給設備に適用可能である。

１０，６０，７０，８０，９０，１００…液化水素貯蔵供給設備、１１…真空断熱二重殻貯槽、１３…液化水素下部充填及び加圧抜き出し用配管、１４…加圧弁、１５…加圧蒸発器、１７…圧力調整用配管、１８…圧力逃がしライン、１９…圧力逃がし弁、２２…第１の接続部、２３…分岐ライン、２４…下部充填弁、２６…液化水素上部充填用配管、２７…上部充填弁、３１，６１，７１，８１，９１，１０１…液化水素抜き出し用配管、３３…液化水素供給ライン、３４…水素ガス供給ライン、３５…送ガス蒸発器、３８−１，３８−２…液化水素、３８ａ−１…液面、３９…ガス相、４１…タンクローリー、４２…第２の接続部、４３…フレキホース、５１…内槽、５１ａ…内壁、５１ｂ…外壁、５１Ａ…上部、５１Ｂ…下部、５２…外槽、５２Ａ…下部、５３…真空断熱空間、５６…液化水素抜き出し口、５８…液化水素供給口、５９，６７，７２，８３，９１…ガス相冷却部、５９Ａ，８３Ａ…一方の端、５９Ｂ，８３Ｂ…他方の端、７３…らせん形状にした配管、７４…フィン、６６，７５…配管

Claims (9)

1. 液化水素を貯留する内槽、該内槽を収容する外槽、及び前記内槽と前記外槽との間に設けられた真空断熱空間よりなる真空断熱二重殻貯槽を有し、前記液化水素あるいは水素ガスを需要先に供給する液化水素貯蔵供給設備であって、
   前記内槽に貯留された前記液化水素を前記真空断熱二重殻貯槽の外部に抜き出す液化水素抜き出し用配管と、
   圧力調整用配管と、
   を備え、
   前記液化水素抜き出し用配管は、前記液化水素抜き出し用配管を介して抜き出される前記液化水素により、前記内槽内のガス相のうち前記内槽内の上部に位置するガス相を冷却するガス相冷却部を有し、
   前記圧力調整用配管の一方の端は、前記内槽の下部と接続され、かつ加圧蒸発器が設けられた液化水素下部充填及び加圧抜き出し用配管と接続されており、
   前記圧力調整用配管の他方の端は、前記内槽の上部と接続されていることを特徴とする液化水素貯蔵供給設備。
2. 前記液化水素抜き出し用配管は、前記内槽の上部を貫通すると共に、前記内槽の下部に延在しており、かつ前記内槽の下部に位置する前記液化水素を抜き出す液化水素抜き出し口を有することを特徴とする請求項１記載の液化水素貯蔵供給設備。
3. 前記液化水素抜き出し用配管は、前記真空断熱空間を、前記内槽の下部から前記内槽の上部に引き回されており、かつ前記内槽の下部を貫通し、前記内槽の下部に配置された液化水素を抜き出す液化水素抜き出し口を有することを特徴とする請求項１記載の液化水素貯蔵供給設備。
4. 前記液化水素抜き出し用配管は、前記真空断熱空間から、前記内槽の上部を貫通して、前記内槽内に導入され、再度前記内槽の上部を貫通することを特徴とする請求項３記載の液化水素貯蔵供給設備。
5. 前記ガス相冷却部は、前記内槽内の上部に配置され、前記液化水素抜き出し用配管の一部をらせん形状にした配管であること、または前記液化水素抜き出し用配管の一部の配管の外周にフィンを設けた配管であること、あるいは前記らせん形状にした配管と前記フィンを設けた配管の両方を有する配管であることを特徴とする請求項１、２、４のうち、いずれか１項記載の液化水素貯蔵供給設備。
6. 前記らせん形状にした配管の一部は、前記内槽の内壁に密着されていることを特徴とする請求項５記載の液化水素貯蔵供給設備。
7. 前記ガス相冷却部は、前記内槽の上部の外壁と接触するように配置され、前記液化水素抜き出し用配管の一部をらせん形状にした配管であることを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか１項記載の液化水素貯蔵供給設備。
8. 前記らせん形状にした配管の一部は、前記内槽の外壁に密着されていることを特徴とする請求項７記載の液化水素貯蔵供給設備。
9. 液化水素を貯留する内槽、該内槽を収容する外槽、及び前記内槽と前記外槽との間に設けられた真空断熱空間よりなる真空断熱二重殻貯槽を有し、前記液化水素あるいは水素ガスを需要先に供給する液化水素貯蔵供給設備であって、
   前記内槽に貯留された前記液化水素を前記真空断熱二重殻貯槽の外部に抜き出す液化水素抜き出し用配管を備え、
   前記液化水素抜き出し用配管は、前記液化水素抜き出し用配管を介して抜き出される前記液化水素により、前記内槽内のガス相のうち前記内槽内の上部に位置するガス相を冷却するガス相冷却部を有し、
   前記液化水素抜き出し用配管は、前記真空断熱空間を、前記内槽の下部から前記内槽の上部に引き回されており、かつ前記内槽の下部を貫通し、前記内槽の下部に配置された液化水素を抜き出す液化水素抜き出し口を有し、
   前記液化水素抜き出し用配管は、前記真空断熱空間から、前記内槽の上部を貫通して、前記内槽内に導入され、再度前記内槽の上部を貫通することを特徴とする液化水素貯蔵供給設備。

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