JP6545023B2 - 液化水素用ローディングアーム及び液化水素移送方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液化水素用ローディングアーム及び液化水素移送方法に関するものである。
原油やガソリンや軽油、天然ガス(LNG,LPG)等の化石燃料輸送船と陸上の貯蔵タンクとの間で化石燃料をローディングしたり、アンローディングしたりする場合には通常ローディングアームが用いられる。一般的なローディングアームは、支持構造体として、陸上に立設されたアウタライザ、このアウタライザの頂部に揺動自在に枢支されたインボードブーム、このインボードブームの上端部に上端部が回動自在に連結されたアウトボートブーム、インボードブームの下端側に装備したカウンターウェイト等を備えている。
前記ローディングアームにおける化石燃料輸送管として、アウタライザ内に配設されたインナライザ、このインナライザにスイベルジョイントを介して接続され且つインボードブームに配設されたインボードアーム、このインボードアームの上端部にスイベルジョイントを介して上端部が接続され且つアウトボートブームで支持されるアウトボードアーム、このアウトボードアームの下端部にスイベルジョイントを介して接続されたERS(緊急離脱システム)、このERSにスイベルジョイントを介して又は介さずに接続された継手部等を備えている。
陸上の貯槽とタンクローリーの間で化石燃料を移送する場合にもローディングアームが用いられる。
特許文献1には、タンクローリーと貯槽の間のLNG等の移送に用いるローディングアームであって、シングル管のフレキシブルパイプを採用したローディングアームが開示されている。このローディングアームは、架台と、この架台に支持されたインボードブーム、このインボードブームの先端部に連結されたアウトボードブーム、アウトボードブームの下端に連結された回転ジョイント、この回転ジョイントに支持されたローリー接続ブーム、LNG等の移送用のフレキシブルパイプであって、インボードブームとアウトボードブームの上方空間に配設されて頂上部がインボードブームとアウトボードブームの連結部のフレキ台に支持され且つ先端部がローリー接続アームの先端部に支持されたフレキシブルパイプ等を備えている。
他方、特許文献2に記載の液化ガス受入用ローディングアームにおいては、ローディングアームに接続された液受入管と、この液受入管から分岐する液抜きラインと、この液抜きラインに設けた液抜き自動弁と、ローディングアームの途中部に接続された不活性ガス吹込管と、この不活性ガス吹込管に設けた不活性ガス吹込自動弁と、液抜きラインの液抜き自動弁をバイパスするバイパスラインに介装した第1,第2自動弁及びガス検知器
等を設け、ローディングアーム内のガスを不活性ガスで置換するガス置換動作を自動的に行うように構成している。
特開2006−168781号公報 実用新案登録第2561667号公報
液化水素は−253℃の極低温流体であり、その蒸発の抑制、液化空気や固体空気の生成防止のため断熱性の高い真空断熱二重管を採用する必要がある。従来のLNG用ローディングアームには複数のスイベルジョイントがあり、液化水素に対して既存のLNG用スイベルジョイントを適用できないため、真空断熱二重管用の特殊な構造のスイベルジョイントを開発する必要がある。
特許文献1のローディングアームのフレキシブルパイプは一重管であるため、液化水素のローディングに採用できない。しかし、上記のフレキシブルパイプに代えて可撓性のある真空断熱二重管を採用しようとする場合、ローディングアームの上側空間にフレキシブルパイプを配設するため、フレキシブルパイプの所要長さが長くなり、一重管構造のフレキシブルパイプよりも単位重量も大きくなるため、真空断熱二重管を支持する支持構造が複雑化し、設備費も高価になる。
特許文献2の液化ガス受入用ローディングアームでは、ローディングアーム内の液化ガスを不活性ガスで置換することを前提としている。しかし、液化水素用ローディングアーム内に不活性ガスを充填すると、液化水素の移送に際してローディングアーム内の不活性ガスを水素ガスで置換することが必要になる。
液化水素用ローディングアームに可撓性のある真空断熱二重管を採用した場合に、その真空断熱二重管内のガスを不活性ガスや水素ガスで置換する際には、真空断熱二重管の内管内面に多数の環状のひだが存在するため、通常の鋼管と比較してガス置換に多大の時間がかかる。また、置換する為に多くのガスが必要になる。
特に、液化水素は−253℃の極低温流体であるため、極低温状態ではパージに安価な窒素ガスを用いることができず、高価な水素ガス、場合によっては高価なヘリウムガスをパージに用いる必要がある。
本発明の目的は、液化水素移送用の可撓性の真空断熱二重管を支持フレーム構造体で支持するようにした液化水素用ローディングアーム、ローディングアームによる液化水素移送の前後に行うガス置換を能率的に実行可能な液化水素移送方法を提供することである。
請求項1の液化水素用ローディングアームは、液化水素を移送可能な液化水素用ローディングアームにおいて、地面に立設されたベースライザとインボードブームとアウトボードブームとインボードブームの基端部に取り付けたカウンターウェイトとを有するローディングアーム用の支持フレーム構造体と、金属製の内管と金属製の外管と断熱用真空層とを有し且つ前記支持フレーム構造体の下側空間に配設されて支持フレーム構造体で支持される可撓性の真空断熱二重管と、この真空断熱二重管の先端部に接続され且つアウトボードブームの先端部に連結された真空断熱二重接続管と、前記真空断熱二重接続管に真空断熱二重管側から順に介装されたアーム側開閉弁及び緊急離脱システムと、前記真空断熱二重管に沿って配設されて、基端部が陸側開閉弁を介して陸上の不活性ガス配管と水素ガス配管に選択的に接続可能で且つ先端部が前記アーム側開閉弁と緊急離脱システムとの間で真空断熱二重接続管に接続された可撓性のピギーバックラインとを備えたことを特徴としている。
請求項2の液化水素移送方法は、請求項1に記載の少なくとも2基の第1,第2液化水素用ローディングアームを予め並べて配設し、第1,第2ローディングアームを液化水素輸送船側のマニホールドに接続した状態では第1,第2ローディングアームを前記マニホールドを介して互いに接続/遮断可能に予め構成しておき、前記第1,第2ローディングアームを前記マニホールドに接続する際に、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管に水素ガスを充填した状態で且つピギーバックラインに空気が混入した状態で第1,第2ローディングアームを前記マニホールドに接続する第1工程と、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから不活性ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから不活性ガスと空気の混合ガスを取り込む第2工程と、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから水素ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから水素ガスと不活性ガスの混合ガスを取り込む第3工程と、第1,第2ローディングアームの何れかの真空断熱二重管を介して液化水素を移送する第4工程とを行うことを特徴としている。
請求項3の液化水素移送方法は、請求項2の発明において、前記第4工程の次に、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから水素ガスを供給しつつ、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管を介して液化水素と水素ガスを取り込む第5工程を備えたことを特徴としている。
請求項4の液化水素移送方法は、請求項3の発明において、前記第5工程の次に、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから不活性ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから水素ガスと不活性ガスを取り込んで第1,第2ローディングアームのピギーバックライン内のガスを不活性ガスで置換する第6工程を備えたことを特徴としている。
請求項5の液化水素移送方法は、請求項4の発明において、前記第6工程の次に、第1,第2ローディングアームをマニホールドから分離し、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管に水素ガスを充填した状態で且つ第1,第2ローディングアームのピギーバックラインに空気が混入した状態にする第7工程を備えたことを特徴としている。
請求項6の液化水素移送方法は、請求項1に記載の少なくとも2基の第1,第2液化水素用ローディングアームを予め並べて配設し、第1,第2ローディングアームのピギーバックラインを陸側に設けた接続配管とこの接続配管に介装した開閉弁を介して互いに接続/遮断可能に予め構成しておき、前記第1,第2ローディングアームを前記マニホールドに接続する際に、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管に水素ガスを充填した状態で且つピギーバックラインに空気が混入した状態で第1,第2ローディングアームを前記マニホールドに接続する第1工程と、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから不活性ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから不活性ガスと空気の混合ガスを取り込む第2工程と、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから水素ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから水素ガスと不活性ガスの混合ガスを取り込む第3工程と、第1,第2ローディングアームの何れかの真空断熱二重管を介して液化水素を移送する第4工程とを行うことを特徴としている。
本願の発明は、課題解決手段の欄に記載の構成を有するため、次の効果を奏する。
請求項1の発明(液化水素用ローディングアーム)によれば、液化水素を移送するための可撓性のある真空断熱二重管を採用するため、スイベルジョイントを設ける必要がない。真空断熱二重管を支持フレーム構造体の下側に配設するため、真空断熱二重管の長さを必要最小限の長さにすることができるため、真空断熱二重管を支持する構造が簡単化し、設備費も節減することができる。
真空断熱二重管に沿って配設されて、基端部が陸側開閉弁を介して陸上の不活性ガス配管と水素ガス配管に選択的に接続可能で且つ先端部がアーム側開閉弁と緊急離脱システムとの間で真空断熱二重接続管に接続された可撓性のピギーバックラインを設けるため、このピギーバックラインを介して不活性ガスや水素ガスの供給/取り込みを行うため、真空断熱二重管内に対するガス置換を不要にし、パージを要する配管の容積を少なくし、パージを要する所要時間の短縮、ガス量の削減を図ることができる。
請求項2の発明(液化水素移送方法)用によれば、第1工程において、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管に水素ガスを充填した状態で且つピギーバックラインに空気を充填した状態で第1,第2ローディングアームを液化水素輸送船側のマニホールドに接続し、第2工程において、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから不活性ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから不活性ガスと空気の混合ガスを取り込み、第3工程において、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから水素ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから水素ガスと不活性ガスの混合ガスを取り込み、第4工程において、第1,第2ローディングアームの何れかの真空断熱二重管を介して液化水素を移送する。
それ故、第1,第2ローディングアームのピギーバックラインを有効活用して、ピギーバックライン内の空気を不活性ガスで置換し、次にその不活性ガスを水素ガスで置換してから、第1,第2ローディングアームの一方の真空断熱二重管を介して液化水素を船側の低温タンクと陸上の低温タンクとの間で移送すると共に、第1,第2ローディングアームの他方の真空断熱二重管を介して船側の低温タンクと陸側の低温タンクとの間で水素ガスを移送することができる。こうして、第1,第2ローディングアームのピギーバックラインを有効活用して、置換するガスの供給や置換されるガスの取り込みを行いつつ、空気と液化水素との接触、不活性ガスと液化水素との接触を防止しながら、安全に液化水素を移送することができる。
第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管にパージ用のガスを流さなくてもよいので、製品である液化水素の純度を高く保持することができる。
請求項3の発明によれば、前記第4工程の次の第5工程において、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから水素ガスを供給しつつ、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管を介して液化水素と水素ガスを取り込むため、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管とマニホールドの配管内に液化水素を残すことなく、水素ガスで置換することができる。
請求項4の発明によれば、前記第5工程の次の第6工程において、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから不活性ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから水素ガスと不活性ガスを取り込んで第1,第2ローディングアームのピギーバックライン内のガスを不活性ガスで置換することができる。
請求項5の発明によれば、前記第6工程の次の第7工程において、第1,第2ローディングアームをマニホールドから分離し、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管に水素ガスを充填した状態で且つ第1,第2ローディングアームのピギーバックラインに空気が混入した状態にするため、次回に第1,第2ローディングアームを船側のマニホールドに接続する際に、ガス置換等することなく、円滑に接続することができる。
請求項6の発明によれば、請求項2とほぼ同様の効果が得られる。
本発明の実施例1に係る液化水素用ローディングアームを液化水素運搬船のマニホールドに接続した状態を示す概略斜視図である。 前記ローディングアームの側面図である。 真空断熱二重管の先端に接続された真空断熱二重接続管等の側面図である。 第1,第2ローディングアームの配管系統の接続前状態図である。 第1,第2ローディングアームの配管系統の接続後状態図である。 第1,第2ローディングアームに対する窒素 ガスによる空気パージ後の配管系統の状態図である。 第1,第2ローディングアームに対する水素ガスによる窒素ガスパージ後の配管系統の状態図である。 プレクールと荷役(液化水素移送)状態を示す配管系統の状態図である。 荷役終了状態を示す配管系統の状態図である。 液押し時の配管系統の状態図である。 N2 ガスによる水素ガスパージ後の配管系統の状態図である。 第1,第2ローディングアームの接続解除後の配管系統の状態図である。 図13〜図22は実施例2に係る図面であり、図13は第1,第2ローディングアームの配管系統の接続前状態図である。 第1,第2ローディングアームの配管系統の接続後状態図である。 第1,第2ローディングアームに対する窒素ガスによる空気パージ後の配管系統の状態図である。 第1,第2ローディングアームに対する水素ガスによる窒素ガスパージ後の配管系統の状態図である。 プレクール後の配管系統の状態図である。 荷役時の配管系統の状態図である。 液押し時の配管系統の状態図である。 ホットアップ時の配管系統の状態図である。 N2 ガスによる水素ガスパージ後の配管系統の状態図である。 第1,第2ローディングアームの接続解除後の配管系統の状態図である。
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
図1に示すように、液化水素を移送可能な液化水素用ローディングアーム1(以下、ローディングアームとする)は、液化水素輸送船2が着岸する液化水素貯蔵基地の岸壁付近の陸上に設置され、液化水素輸送船2の低温タンクと液化水素貯蔵用の低温タンクとの間で液化水素をアンローディングしたり、その反対に、液化水素をローディングしたりする為のものである。
図1、図2に示すように、このローディングアーム1は、支持フレーム構造体10と、この支持フレーム構造体10で支持される可撓性の真空断熱二重管30と、この真空断熱二重管30の先端部に接続された真空断熱二重接続管40と、真空断熱二重管30の長さ方向途中部を支持フレーム構造体10に支持させる途中部支持機構50等を備えている。
前記支持フレーム構造体10は、地面に立設されたベースライザ11と、このベースライザ11の上端部に長さ方向途中部が水平軸心回りに回動自在に連結されたインボードブーム12と、このインボードブーム12の先端部に回動自在に連結されたアウトボードブーム15と、インボードブーム12の基端部に取り付けられたカウンターウェイト16とを有する。
前記ベースライザ11は鉛直の円柱状部材であり、上端部にインボードブーム12を連結する為の連結部が形成されている。インボードブーム12は、上下に間隔を空けて平行に配置したストレートの2本の傾斜フレーム13,14と、これら傾斜フレーム13,14の基端部(下端部)を水平軸心を有する1対のピン結合部17a,17bを介して連結する基端連結部材17と、これら傾斜フレーム13,14の基端側の約1/3部分の上端部近傍部位において2本の傾斜フレーム13,14を水平軸心を有する1対のピン結合部18a,18bにて連結する途中連結部材18とを備えている。
2本の傾斜フレーム13,14の上端部がアウトボードブーム15に水平軸心を有する1対のピン結合部19a,19bにより連結され、2本の傾斜フレーム13,14は平行リンクを構成している。途中連結部材18の下端部とそれに対応する下側傾斜フレーム14の部位がベースライザ11の上端部(連結部)に枢支軸20を介して水平軸心回りに回動自在にヒンジ結合されている。
アウトボードブーム15は、ストレートの主フレーム21と、この主フレーム21を補強する補強部材22とを一体的に連結したもので、2本の傾斜フレーム13,14の上端部が主フレーム21の上端部に水平軸心を有する1対のピン結合部19a,19bにて連結されている。
ここで、下側傾斜フレーム14に対して相対的に上側傾斜フレーム13を上方移動させると、ピン結合部17a,18a,19aが上方へ移動するため、インボードブーム12とアウトボードブーム15の間の開角Aが小さくなり、アウトボードブーム15の下端部がベースライザ11側へ移動する。上側傾斜フレーム13を上記と反対方向へ移動させると前記開角が大きくなるため、アウトボードブーム15の下端部がベースライザ11から遠ざかる方向へ移動する。
図3に示すように、アウトボードブーム15は、その先端側に設けられた第1屈曲部材23と、第2屈曲部材24と、真空断熱二重管30の先端部を連結する連結部材25を備えている。アウトボードブーム15の主フレーム21の先端に第1屈曲部材23の上端部が鉛直軸心回りに回転可能な第1回転連結部26aを介して連結され、第1屈曲部材23の下端部に第2屈曲部材24の上端部が傾斜軸心回りに回転可能な第2回転連結部26bを介して連結され、第2屈曲部材24の下端に連結部材25が水平軸心回りに回転可能な第3回転連結部26cを介して連結されている。
そのため、液化水素の移送中に液化水素運搬船2が揺動しても、第1〜第3回転部26a〜26cを介して変位や回転を吸収できるので、支持フレーム構造体10が破損するのを防ぐことができる。尚、第1〜第3回転部26a〜26cをロータリージョンイトで構成してもよい。
前記アウトボードブーム15にその先端から下方へ延ばした延長部材15aを設け、ローディングアーム1が非稼働状態(休止状態)のとき、延長部材15aを載置させる載置台27を地面に立設してある。
前記カウンターウェイト16は、基端連結部材17に付設されている。このカウンターウェイト16は、支持フレーム構造体10に図2において時計回り方向の回転モーメントを付加し、インボードブーム12のうちの途中連結部材18より上側部分とアウトボードブーム15の自重により支持フレーム構造体10に作用する反時計回り方向の回転モーメントにほぼバランスさせるものである。但し、支持フレーム構造体10がその延長部材15aを載置台27に載せた休止状態のときには、反時計回りの回転モーメントが時計回り方向の回転モーメントよりも若干大きくなるように設定されている。
ここで、図2に示すように、インボードブーム12を揺動駆動可能な第1流体圧シリンダ28(例えば、油圧シリンダ)と、インボードブーム12とアウトボードブーム15の間の開角Aを変更可能な第2流体圧シリンダ29(例えば、油圧シリンダ)が設けられている。図1では、これら第1,第2流体圧シリンダ28,29は図示省略されている。
第1流体圧シリンダ28は、ベースライザ11の背面側に鉛直から多少傾斜させた姿勢に配設され、シリンダ本体の基端部がベースライザ11の下部に水平軸心回りに回動可能にピン結合部28aで結合され、ピストンロッドの先端部がインボードブーム12の下側傾斜フレーム14の下端寄り部位に水平軸心回りに回動可能にピン結合部28bで結合されている。
この第1流体圧シリンダ28のピストンロッドを伸長させるとインボードブーム12が図2において反時計回りに揺動し、ピストンロッドを退入させるとインボードブーム12が時計回りに揺動する。第2流体圧シリンダ29は、インボードブーム12の下端寄り部位において2本の傾斜フレーム13,14の間に傾斜姿勢に配設され、シリンダ本体の基端部が下側傾斜フレーム14に水平軸心回りに回動可能にピン結合部29aで結合され、ピストンロッドの先端部が上側傾斜フレーム13に水平軸心回りに回動可能にピン結合部29bで結合されている。
第2流体圧シリンダ29のピストンロッドを伸長させると、下側傾斜フレーム14に対して相対的に上側傾斜フレーム13が上方へ移動するため、インボードブーム12とアウトボードブーム15の間の開角Aが減少し、ピストンロッドを退入させると、下側傾斜フレーム14に対して相対的に上側傾斜フレーム13が下方へ移動するため、インボードブーム12とアウトボードブーム15の間の開角Aが増大する。
可撓性の真空断熱二重管30は、金属(例えばSUS)製のフレキシブル管からなる内管と、この内管に外嵌された金属(例えばSUS)製のフレキシブル管からなる外管と、内管と外管の間の真空層とを有する。内管の口径は例えば150mmφであり、外管の口径は例えば200mmφであり、内管と外管の間には合成樹脂(例えば、フッ素樹脂)製のコイルスプリング状のスペーサが介装されている。尚、内管の外周面にはスーパーインシュレーションが巻装されている。
図1、図2に示すように、真空断熱二重管30の基端部は、液化水素貯蔵用低温タンクに接続されている液化水素配管31A又は31Bに接続され、その接続部において真空断熱二重管30には緩衝部材32が外嵌されている。
図1、図2に示すように、この真空断熱二重管30は、支持フレーム構造体10の下方空間に上方へ凸の湾曲形状(倒立U形形状)に配設され、真空断熱二重管30の先端部には真空断熱二重接続管40が接続され、この真空断熱二重接続管40がアウトボードブーム15の先端部の連結部材25に連結されている。真空断熱二重管30と真空断熱二重接続管40の接続部において真空断熱二重管30には緩衝部材33が外嵌されている。
図3に示すように、真空断熱二重接続管40の上部には開閉弁ユニット34が介装され、真空断熱二重接続管40の途中部には緊急離脱システム35(ERS)が介装され、真空断熱二重接続管40の下端部にはバイヨネット継手の雄側継手36A又は36Bが接続されている。そのため、緊急離脱システム35(ERS)の作動時に、開閉弁ユニット34を閉弁することにより、緊急離脱システム35(ERS)の大気開放側における液化水素の生成量を抑えることができる。
図2、図3に示すように、真空断熱二重管30に沿って小径のピギーバックライン37が配設されている。このピギーバックライン37は例えばSUS製の真空断熱二重管構造を有するフレキシブル管である。ピギーバックライン37の基端部は、複数の切換弁を介して窒素ガス供給配管と、水素ガス供給配管と、水素ガス回収配管と、大気開放配管とに選択的に接続可能に構成されている。ピギーバックライン37の先端部は、真空断熱二重接続管40のうちの開閉弁34と緊急離脱システム35の間の部位に接続されている。
途中部支持機構50は真空断熱二重管30の長さ方向途中部を上方へ凸に湾曲した硬質の湾曲部材51を介して支持フレーム構造体10に支持するもので、鋼板製の円弧状に湾曲した湾曲部材51と、この湾曲部材51に連結された張力索52と、この張力索52を支持フレーム構造体10に支持する複数の遊転ガイド輪53a,53bと、張力索52の基端部に連結された重量バランス用錘体54とを備えている。
図2に示すように、真空断熱二重管30が支持フレーム構造体10を含む鉛直面の面外方向へ揺動しないようにガイドする第1ガイド部材55と、第2ガイド部材56と、流体圧シリンダ57とが設けられている。
次に、第1,第2ローディングアーム1A,1Bを介して、陸側の低温タンクと液化水素輸送船の低温タンクとの間で液化水素を移送する液化水素移送方法について図4〜図12に基づいて説明する。第1ローディングアーム1Aは主に液化水素を移送するものであり、第2ローディングアーム1Bは上記の液化水素の移送中に、液化水素輸送船の低温タンクと陸上の低温タンクとの間で水素ガスを液化水素の移送方向と逆方向に移送するものである。
最初に、図4に基づいて、第1,第2ローディングアーム1A,1Bと、液化水素輸送船2のマニホールド3の配管やバルブ類(配管系統)について説明しておく。
第1,第2ローディングアーム1A,1Bにおける配管等には、図2、図3に基づいて説明した参照符号に、「A」、「B」の添え字を付けて記載した。
第1ローディングアーム1A側には、真空断熱二重管30A、ピギーバックライン37A、真空断熱二重管30Aに付設したバイヨネット継手30Aa、ピギーバックライン37Aに付設したバイヨネット継手37Aa、真空断熱二重管30Aに接続された真空断熱二重接続管40Aに付設された開閉弁34Aと緊急離脱システム35A及び雄側継手36A、真空断熱二重管30Aに接続された陸側の液化水素配管31A、この液化水素配管31Aに付設された開閉弁31Aa、ピギーバックライン37Aに接続されたガス配管38A、このガス配管38Aに付設された開閉弁37Ab等が装備されている。
第2ローディングアーム1B側には、真空断熱二重管30B、ピギーバックライン37B、真空断熱二重管30Bに付設したバイヨネット継手30Ba、ピギーバックライン37Bに付設したバイヨネット継手37Ba、真空断熱二重管30Bに接続された真空断熱二重接続管40Bに付設された開閉弁34Bと緊急離脱システム35B及びバイヨネット継手の雄側継手36B、真空断熱二重管30Bに接続された陸側の水素ガス管31B、この水素ガス配管31Bに付設された開閉弁31Ba、ピギーバックライン37Bに接続されたガス配管38B、このガス配管38Bに付設された開閉弁37Bb等が装備されている。
液化水素輸送船2のマニホールド3には、この輸送船2の低温タンクの液相部に接続された液化水素配管41A、その先端のバイヨネット継手の雌側継手4A、液化水素配管41Aに付設された開閉弁41Aa、この輸送船2の低温タンクの気相部に接続された水素ガス配管41B、その先端のバイヨネット継手の雌側継手4B、水素ガス配管41Bに付設された開閉弁41Ba、液化水素配管41Aと水素ガス配管41Bを接続する接続配管42、この接続配管42に付設された開閉弁42a等が装備されている。
次に、液化水素移送方法について詳しく説明する。
図4は、第1,第2ローディングアーム1A,1Bをマニホールド3に接続する前の状態を示しており、この状態では、真空断熱二重管30A,30Bと液化水素配管31A及び水素ガス配管31Bには水素ガスが収容されており、開閉弁34A,34Bは閉弁状態である。
開閉弁37Ab,37Bbが閉弁状態で、雄側継手36A,36Bが大気開放状態であるため、ピギーバックライン37A,37Bには空気が入っている。雌側継手4A,4Bが大気開放状態であるため、マニホールド3の液化水素配管41Aと水素ガス配管41Bと接続配管42には、空気が入っている。但し、開閉弁41Aa,41Baは閉弁されている。
次に、第1工程において、図5に示すように、第1,第2ローディングアーム1A,1Bの雄側継手36A,36Bをマニホールド3の雌側継手4A,4Bに接続する際に、第1,第2ローディングアーム1A,1Bの真空断熱二重管30A,30Bに水素ガスを充填した状態で且つピギーバックライン37A,37Bに空気を収容した状態で第1,第2ローディングアーム1A,1Bの雄側継手36A,36Bをマニホールド3の雌側継手4A,4Bに接続する。尚、開閉弁34A,34B、開閉弁41Aa,41Ba、開閉弁37Ab,37Bbは閉弁状態に保持される。
次に、第2工程において、図6に示すように、開閉弁37Ab,37Bbを開弁し、ガス配管38Aを窒素ガス供給配管に接続し、第1ローディングアーム1Aのピギーバックライン37Aから窒素ガス(これが不活性ガスに相当する)を供給し、液化水素配管41Aと接続配管42と水素ガス配管41Bを介して、第1ローディングアーム1Aに互いに接続状態の第2ローディングアーム1Bのピギーバックライン37Bから窒素ガスと空気の混合ガスを陸側へ取り込んで、ガス配管38Bとこれに接続された大気開放配管を介して大気中へ放出する。尚、真空断熱二重管30A,30B内には水素ガスが収容されている。但し、第2ローディングアーム1Bを介して窒素ガスを供給し、第1ローディングアーム1Aを介して窒素ガスと空気の混合ガスを陸側へ取り込んでもよい。
次に、第3工程において、図7に示すように、ガス配管38Aを水素ガス供給配管に接続後、第1ローディングアーム1Aのピギーバックライン37Aから水素ガスを供給し、
液化水素配管41Aと接続配管42と水素ガス配管41Bを介して、第1ローディングアーム1Aに互いに接続状態の第2ローディングアーム1Bのピギーバックライン37Bから水素ガスと窒素ガスの混合ガスを取り込んで、ガス配管38Bとこれに接続された水素ガス回収配管を介して水素ガス回収装置へ供給する。但し、第2ローディングアーム1B を介して水素ガスを供給し、第1ローディングアーム1Aを介して水素ガスと窒素ガスの混合ガスを取り込んでもよい。
次に、第1ローディングアーム1Aの真空断熱二重管30Aを水素ガスによりプレクールした状態で、第4工程において、図8に示すように、開閉弁41Aa,41Baを開弁し、開閉弁42aを閉弁し、第1ローディングアーム1Aの真空断熱二重管30Aを介して液化水素(LH2 )を陸側の低温タンクから液化水素輸送船2の低温タンクに移送すると共に、第2ローディングアーム1Bの真空断熱二重管30Bを介して水素ガスを液化水素輸送船2の低温タンクから陸側の低温タンクへ移送する。
図9は荷役終了状態を示しており、荷役終了後に、開閉弁41Aa,41Baは閉弁され、開閉弁42aが開弁されるため、液化水素配管41Aと接続配管42と水素ガス配管41Bとが液化水素で満たされた状態になる。そして、液化水素配管41Aと接続配管42と水素ガス配管41Bにおいては、液化水素の気化が進行していく。尚、開閉弁37Ab,37Bbは閉弁状態に保持される。
第4工程の次の第5工程においては、図10に示すように、マニホールド3を介して第1,第2ローディングアーム1A,1Bを互いに接続状態に維持し、開閉弁34A,34Baを開弁し、開閉弁37Ab,37Bbを開弁し、第1ローディングアーム1Aのピギーバックライン37Aから水素ガスを供給しつつ、第1,第2ローディングアーム1A,1Bの真空断熱二重管30A,30Bを介して液化水素と水素ガスを取り込む。このとき、輸送船2のマルホールド3側において液化水素が気化して発生した水素ガスが真空断熱二重管30Bを介して取り込まれる。
第5工程の次の第6工程においては、図11に示すように、開閉弁34A,34Bを閉弁し、開閉弁37Ab,37Bbh開弁状態に保持し、第1ローディングアーム1Aのピギーバックライン37Aから窒素ガスを供給し、液化水素配管41Aと接続配管42と水素ガス配管41Bを介して、第1ローディングアーム1Aに互いに接続状態の第2ローディングアーム1Bのピギーバックライン37Bから水素ガスと窒素ガスを陸側へ取り込んで、第1,第2ローディングアーム1A,1Bのピギーバックライン37A,37B内のガスを窒素ガスで置換する。但し、第2ローディングアーム1Bを介して窒素ガスを供給し、第1ローディングアーム1Aを介して水素ガスと窒素ガスを陸側へ取り込んでもよい。
第6工程の次の第7工程においては、図12に示すように、開閉弁37Ab,37Bbを閉弁状態にしてから、第1,第2ローディングアーム1A,1Bの雄側継手36A,36Bをマニホールド3側の雌側継手4A,4Bから分離し、第1,第2ローディングアーム1A,1Bの真空断熱二重管30A,30Bに水素ガスを充填した状態で且つ第1,第2ローディングアーム1A,1Bのピギーバックライン37A,37Bに空気を充填した状態にする。なお、図12の状態は、図4の状態と同じである。
以上説明したローディングアーム1の作用、効果について説明する。
このローディングアーム1が非稼働状態(休止状態)のときは、図2に示すように延長部材15aを載置台27に載置して静止状態に保持することができる。
第1流体圧シリンダ28によりインボードブーム12を揺動駆動可能であり、第2流体圧シリンダ29によりインボードブーム12とアウトボードブーム15の間の開角Aを変更可能である。そのため、第1,第2流体圧シリンダ28,29を介してアウトボードブーム15の先端部を所望の位置へ移動させることができる。
液化水素運搬船2が着岸して液化水素をアンローディングする際には、第1,第2流体圧シリンダ28,29を操作してローディングアーム1のアウトボードブーム15の先端部を液化水素運搬船2の配管系のマニホールド3に接近させ、真空断熱二重接続管40の先端のバイヨネット継手の雄側継手36をマニホールド3のバイヨネット継手の雌側継手に接続し、陸上の液化水素貯蔵タンクへの液化水素のアンローディングを行う。
液化水素を移送するための可撓性のある真空断熱二重管30を採用し、その真空断熱二重管30を支持フレーム構造体10により支持するため、液化水素を移送する配管を省略できるため、スイベルジョイントを設ける必要がない。真空断熱二重管30を支持フレーム構造体10の下方空間に上方へ凸の湾曲形状に配設するため、真空断熱二重管30の長さを必要最小限の長さにして設備費を節減することができる。
真空断熱二重管30の先端部に接続された真空断熱二重接続管40をアウトボードブーム15の先端部の連結部材25に連結するため、支持フレーム構造体10によって真空断熱二重管30の先端側部分を支持すると共に、支持フレーム構造体10により真空断熱二重接続管30を移動させることができる。
真空断熱二重管30の長さ方向途中部を上方へ凸に湾曲した湾曲部材51を介して支持フレーム構造体10に支持する途中部支持機構50を設けたため、真空断熱二重管30の途中部が屈曲することなく湾曲部材51に沿う形状に湾曲するため、真空断熱二重管30の損傷を防止できる。
次に、前記の液化水素移送方法の作用、効果について説明する。
第1,第2ローディングアーム1A,1Bのピギーバックライン37A,37Bを有効活用し、液化水素の移送に際しては、ピギーバックライン37A,37B内の空気及びマニホールド3側の配管内の空気を窒素ガスで置換し、その窒素ガスを水素ガスで置換してから、液化水素の移送を行なうため、また、ピギーバックライン37Aから供給する水素ガスで液化水素を押し戻す液押しを行うことができるため、真空断熱二重管30A,30B内のガスを不活性ガスで置換する作業が不要となり、真空断熱二重管30A,30B内に水素ガスを収容したまま次回の荷役まで待機することが可能になる。
特に、真空断熱二重管30A,30Bはフレキシブル管で構成され、内管の内面に多くのひだがあるため、ガス置換する場合には、多くの時間がかかるけれども、前記のように、真空断熱二重管30A,30Bに対するガス置換が不要になるため、作業時間の短縮を図ることができ、非常に有利である。
液化水素の移送(荷役)の前に、ピギーバックライン37A,37B内及びマニホールド3の配管内を水素ガスを置換しておくため、窒素ガスが液化水素に接触する可能性が皆無となり、液化水素へ固体窒素の混入が生じることがない。
実施例2に係る液化水素移送方法について説明する。
最初に、この液化水素移送方法に用いる第1,第2ローディングアーム51A,51Bと、その周辺の配管系統等について図13に基づいて説明する。
第1ローディングアーム51Aは主に液化水素を移送するものであり、第2ローディングアーム51Bは上記の液化水素の移送中に、液化水素輸送船の低温タンクと陸上の低温タンクとの間で水素ガスを液化水素の移送方向と逆方向に移送するものである。液化水素輸送船2のマニホールド3Aの配管やバルブ類(配管系統)は、前記実施例1のものと同様である。但し、液化水素輸送船のマニホールド3における接続配管42と開閉弁42aが省略され、陸側においてガス配管88A,88Bを接続する接続配管95と、この接続配管95に介装された開閉弁95aが設けられている。
第1ローディングアーム51A側には、真空断熱二重管80A、ピギーバックライン87A、真空断熱二重管80Aに接続された真空断熱二重接続管90Aに付設された開閉弁84Aと緊急離脱システム85A及び雄側継手86A、真空断熱二重管80Aに接続された陸側の液化水素配管81A、この液化水素配管81Aに付設された開閉弁81Aa、ピギーバックライン87Aに接続されたガス配管88A、このガス配管88Aに付設された開閉弁87Ab等が装備されている。
第2ローディングアーム51B側には、真空断熱二重管80B、ピギーバックライン87B、真空断熱二重管80Bに接続された真空断熱二重接続管90Bに付設された開閉弁84Bと緊急離脱システム85B及びバイヨネット継手の雄側継手86B、真空断熱二重管80Bに接続された陸側の水素ガス配管81B、この水素ガス配管81Bに付設された開閉弁81Ba、ピギーバックライン87Bに接続されたガス配管88B、このガス配管88Bに付設された開閉弁87Bb等が装備されている。
液化水素輸送船2のマニホールド3Aには、この輸送船2の低温タンクの液相部に接続された液化水素配管91A、その先端のバイヨネット継手の雌側継手54A、液化水素配管91Aに付設された開閉弁91Aa、この輸送船2の低温タンクの気相部に接続された水素ガス配管91B、その先端のバイヨネット継手の雌側継手54B、水素ガス配管91Bに付設された開閉弁91Ba等が装備されている。
次に、液化水素移送方法について図13〜図22に基づいて説明する。
最初、第1工程において、図13、図14に示すように、第1,第2ローディングアーム51A,51Bのバイヨネット継手の雄側継手86A,86Bをマニホールド3Aのバイヨネット継手の雌側継手54A,54Bに夫々接続する。バイヨネット継手を接続する前(図13)と接続直後(図14)は、開閉弁91Aa,91Ba、84A,84B、87Ab,87Bbは閉弁状態である。そして、ピギーバックライン87A,87B、真空断熱二重接続管90A,90B、液化水素配管91A、水素ガス配管91Bには空気が入っており、真空断熱二重管80A,80Bには温度がやや高いホット水素ガスが収容されている。
次に、第2工程において、図15に示すように、ピギーバックライン87A,87B、真空断熱二重接続管90A,90B、液化水素配管91A、水素ガス配管91Bの空気を窒素ガスで置換する。この空気/窒素ガス置換を行う場合、開閉弁87Abを開弁し、開閉弁87Bbを閉弁した状態で、ガス配管88Aから窒素ガスを供給して加圧状態にしてから、開閉弁87Abを閉弁し、開閉弁87Bbを開弁して脱圧(落圧)することを複数回繰り返すプレッシャースイング方式により上記の空気/窒素ガス置換を行う。
但し、第2ローディングアーム51Bを介して窒素ガスを供給し、第1ローディングアーム51Aを介して窒素ガスと空気を陸側へ取り込んでもよい。
次に、第3工程において、図16に示すように、ピギーバックライン87A,87B、真空断熱二重接続管90A,90B、液化水素配管91A、水素ガス配管91Bの窒素ガスを水素ガスで置換する。この窒素ガス/水素ガス置換を行う場合、開閉弁87Abを開弁し、開閉弁87Bbを閉弁した状態で、ガス配管88Aから窒素ガスを供給して加圧状態にしてから、開閉弁87Abを閉弁し、開閉弁87Bbを開弁して脱圧することを複数回繰り返すプレッシャースイング方式により上記の窒素ガス/水素ガス置換を行う。
但し、第2ローディングアーム51Bを介して水素ガスを供給し、第1ローディングアーム51Aを介して窒素ガスと水素ガスを陸側へ取り込んでもよい。
次に、図17に示すように、プレクールを行う。
この場合、開閉弁95aを閉弁状態にし、液化水素配管81Aから低温の水素ガスを供給すると、輸送船2の低温タンクから来る低温の水素ガスが水素ガス配管91B、真空断熱二重接続管90B、真空断熱二重管80Bへ流れ、ピギーバックライン87A,87B内の水素ガスも低温になる。但し、第2ローディングアーム51Bを介して低温の水素ガスを供給してもよい。
次に、第4工程において、図18に示すように、陸側の低温タンクから輸送船側の低温タンクに液化水素を移送する。この場合、開閉弁95aを閉弁状態にし、液化水素配管81Aから真空断熱二重管80Aと液化水素配管91Aを介して液化水素を輸送船側の低温タンクへ移送する。このとき、水素ガス配管91Bと真空断熱二重接続管90Bと真空断熱二重管80Bには低温の水素ガスが流れ、ピギーバックライン87A,87Bには低温の水素ガスが滞留状態となる。
次に、第5工程において、図19に示すように、ピギーバックライン87Aから供給する水素ガスによって真空断熱二重接続管90Aと液化水素配管91A内の液化水素を輸送船側の低温タンクへ押し戻す液押しを行う。この場合、開閉弁95aは閉弁状態にし、ピギーバックライン87Aに水素ガスを供給すると、真空断熱二重接続管90Aと液化水素配管91A内の液化水素が輸送船側の低温タンクへ押し戻され、輸送船側の低温タンクから水素ガスが水素ガス配管91Bと、真空断熱二重接続管90Bとピギーバックライン 87Bに流れる。
次に、第6工程において、図20に示すように、バイヨネット継手(54A,86A;54B,86B)の温度を高める為のホットアップを行う。この場合、開閉弁87Abを開弁し、開閉弁87Bbを閉弁した状態で、ガス配管88Aからホット水素ガスを供給して加圧状態にしてから、開閉弁87Abを閉弁し、開閉弁87Bbを開弁した状態で脱圧するのを複数回繰り返すプレッシャースイング方式にて、ピギーバックライン87A,87Bと、真空断熱二重接続管90A,90Bと、液化水素配管91Aと、水素ガス配管91Bの温度を高める。
次に、第7工程において、図21に示すように、ピギーバックライン87A,87Bと真空断熱二重接続管90A,90Bと、液化水素配管91Aと、水素ガス配管91Bと、接続配管95内の水素ガスを窒素ガスで置換する水素ガス/窒素ガス置換を行う。
この場合、開閉弁87Abを開弁し、開閉弁87Bbを閉弁した状態で、ガス配管88Aから窒素ガスを供給して加圧状態にしてから、開閉弁87Abを閉弁し、開閉弁87Bbを開弁した状態で脱圧するのを複数回繰り返すプレッシャースイング方式にて、水素ガス/窒素ガス置換を行う。
次に、第8工程において、図22に示すように、開閉弁95aを閉弁状態にし、バイヨネット継手(54A,86A;54B,86B)を分離する。その結果、ピギーバックライン87A,87B、真空断熱二重接続管90A,90B内に空気が侵入した状態になる。
以上の液化水素移送方法の作用、効果は実施例1の液化水素移送方法の作用、効果とほぼ同様であるので、その説明を省略する。
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
1)前記支持フレーム構造体10は一例を示すもので、この支持フレーム構造体10以外の種々の支持フレーム構造体を採用可能である。
2)第2流体圧シリンダ29の代わりに、インボードブーム12の傾動動作に連動してアウトボードブーム15を傾動動作させる連動機構を設けてもよい。この場合、インボードブーム12が図2において反時計回り方向に傾動する場合には、アウトボードブーム15が時計回り方向に傾動するものとする。
3)第1,第2流体圧シリンダ28,29を省略し、手動によりインボードブーム12を傾動させたり、インボードブーム12とアウトボードブーム15間の開角Aを変更したりするように構成してもよい。
4)前記液化水素移送方法は、陸側の低温タンクから液化水素輸送船2の低温タンクへ液化水素を移送する場合を例にして説明したが、図8に示す荷役の際、輸送船2側の低温タンクから陸側の低温タンクへ液化水素を移送し、陸側の低温タンクから輸送船2側の低温タンクへ水素ガスを移送することも前記同様に可能である。
5)液化水素輸送船2の複数の低温タンクから陸側の低温タンクへ液化水素を移送するような場合には、複数のローディングアーム1を介して液化水素を移送し、1つのローディングアーム1を介して水素ガスを前記と逆方向へ移送することも可能である。
6)その他、当業者ならば、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態をも包含するものである。
1,1A,1B 51A,51B 液化水素用ローディングアーム
10 支持フレーム構造体
11 ベースライザ
12 インボードブーム
15 アウトボードブーム
15a 延長部材
16 カウンターウェイト
27 載置台
28 第1流体圧シリンダ
29 第2流体圧シリンダ
30,30A,30B,80A,80B 真空断熱二重管
34,34A,34B,84A,84B 開閉弁
37,37A,37B,87A,87B ピギーバックライン

Claims (6)

  1. 液化水素を移送可能な液化水素用ローディングアームにおいて、
    地面に立設されたベースライザとインボードブームとアウトボードブームとインボードブームの基端部に取り付けたカウンターウェイトとを有するローディングアーム用の支持フレーム構造体と、
    金属製の内管と金属製の外管と断熱用真空層とを有し且つ前記支持フレーム構造体の下側空間に配設されて支持フレーム構造体で支持される可撓性の真空断熱二重管と、
    この真空断熱二重管の先端部に接続され且つアウトボードブームの先端部に連結された真空断熱二重接続管と、
    前記真空断熱二重接続管に真空断熱二重管側から順に介装されたアーム側開閉弁及び緊急離脱システムと、
    前記真空断熱二重管に沿って配設されて、基端部が陸側開閉弁を介して陸上の不活性ガス配管と水素ガス配管に選択的に接続可能で且つ先端部が前記アーム側開閉弁と緊急離脱システムとの間で真空断熱二重接続管に接続された可撓性のピギーバックラインとを備えたことを特徴とする液化水素用ローディングアーム。
  2. 請求項1に記載の少なくとも2基の第1,第2液化水素用ローディングアームを予め並べて配設し、第1,第2ローディングアームを液化水素輸送船側のマニホールドに接続した状態では第1,第2ローディングアームを前記マニホールドを介して互いに接続/遮断可能に予め構成しておき、
    前記第1,第2ローディングアームを前記マニホールドに接続する際に、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管に水素ガスを充填した状態で且つピギーバックラインに空気が混入した状態で第1,第2ローディングアームを前記マニホールドに接続する第1工程と、
    第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから不活性ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから不活性ガスと空気の混合ガスを取り込む第2工程と、
    第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから水素ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから水素ガスと不活性ガスの混合ガスを取り込む第3工程と、
    第1,第2ローディングアームの何れかの真空断熱二重管を介して液化水素を移送する第4工程と、
    を行うことを特徴とする液化水素移送方法。
  3. 前記第4工程の次に、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから水素ガスを供給しつつ、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管を介して液化水素と水素ガスを取り込む第5工程を備えたことを特徴とする請求項2に記載の液化水素移送方法。
  4. 前記第5工程の次に、第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから不活性ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから水素ガスと不活性ガスを取り込んで第1,第2ローディングアームのピギーバックライン内のガスを不活性ガスで置換する第6工程を備えたことを特徴とする請求項3に記載の液化水素移送方法。
  5. 前記第6工程の次に、第1,第2ローディングアームをマニホールドから分離し、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管に水素ガスを充填した状態で且つ第1,第2ローディングアームのピギーバックラインに空気が混入した状態にする第7工程を備えたことを特徴とする請求項4に記載の液化水素移送方法。
  6. 請求項1に記載の少なくとも2基の第1,第2液化水素用ローディングアームを予め並べて配設し、第1,第2ローディングアームのピギーバックラインを陸側に設けた接続配管とこの接続配管に介装した開閉弁を介して互いに接続/遮断可能に予め構成しておき、
    前記第1,第2ローディングアームを前記マニホールドに接続する際に、第1,第2ローディングアームの真空断熱二重管に水素ガスを充填した状態で且つピギーバックラインに空気が混入した状態で第1,第2ローディングアームを前記マニホールドに接続する第1工程と、
    第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから不活性ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから不活性ガスと空気の混合ガスを取り込む第2工程と、
    第1,第2ローディングアームの一方のピギーバックラインから水素ガスを供給し、第1,第2ローディングアームの他方のピギーバックラインから水素ガスと不活性ガスの混合ガスを取り込む第3工程と、
    第1,第2ローディングアームの何れかの真空断熱二重管を介して液化水素を移送する第4工程と、
    を行うことを特徴とする液化水素移送方法。
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