JP7341193B2

JP7341193B2 - 船舶用ガス充填装置

Info

Publication number: JP7341193B2
Application number: JP2021139570A
Authority: JP
Inventors: 隆昌 ▲はま▼浦; 哲平岡野谷; 晃齊藤; 玲奈藤井
Original assignee: Tatsuno Corp; Iwatani Corp
Current assignee: Tatsuno Corp; Iwatani Corp
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2023-09-08
Anticipated expiration: 2041-08-30
Also published as: JP2023033711A

Description

本発明は、船舶に水素ガス等のガスを供給する船舶用ガス充填装置に関する。

昨今の環境問題に対して脱炭素社会の実現に向けてカーボンニュートラルへの挑戦が産業構造や経済社会の変革をもたらしている。本出願人は、水素ガスを燃料として走行する燃料電池車に水素ガスを充填する水素充填装置を特許文献１で提案している。

また、近年では船舶燃料に対する国際的な環境規制が強化され、ＣＯ_２等の大気汚染物質が排出されるため、それを抑制するための制御や設備投資が必要となる。さらに、衝突や座礁により燃料が海上に流出した場合には重大な環境破壊を起こすおそれがある。

そこで、世界的に脱炭素化に向けた取り組みが広がる中、地球環境への配慮から船舶燃料として水素ガスが注目されている。

特開２０１４－１０９３５０号公報

しかし、海上に停泊中の船舶に対して水素ガスを充填する場合には、１９ＭＰａ程度の圧力で水素ガスを充填しているため、航続可能距離が短く遠出することができないばかりか、充填頻度が多くなり煩わしいという問題があった。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、航続可能距離を延ばし、充填頻度を少なくすることができ、安全性で利便性のよい船舶用ガス充填装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、船舶用ガス充填装置であって、ガス供給源に接続される供給ノズルと、一端が前記供給ノズルに接続され、他端が緊急離脱接手に接続される供給配管を備えた供給ユニットと、前記緊急離脱接手と船舶用燃料タンクに通じる充填口との間に直列に複数配置される充填ホースと、隣接する充填ホース同士を接続する連結部を備え、該連結部は、両端に円形凹部と、該２つの円形凹部を連通させる流路と、該２つの円形凹部の各々と外部とを連通させる気密確認用孔を有する本体部と、前記隣接する充填ホースの各々の端部が接続されて前記本体部の各々の円形凹部に挿入される円筒状のホース金具と、該ホース金具の各々の外表面に形成された雄ねじ部に各々螺合する押圧部材と、該押圧部材の各々を端部に収容した状態で前記本体部の前記円形凹部の各々の内周面に形成された雌ねじ部と螺合する締付け部材とで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、供給ユニットの供給配管に緊急離脱接手を備えるため、８２ＭＰａ程度の高圧のガスを供給している際に充填ホースに大きな負荷がかかった場合でも緊急離脱接手が離脱して高圧ガスが噴き出すようなことがなく安全に高圧ガスを充填することができる。また、８２ＭＰａ程度の高圧でガスを供給することで航続可能距離を延ばし、充填頻度を少なくすることができる。
また、充填ホースを複数本備え、隣接する充填ホース同士を接続することで、供給ユニットと船舶との距離が変化した場合でも容易に対応することができると共に、供給ユニットと船舶との距離が短くなったような場合でも充填ホース長さを調整することで圧力損失を少なくすることができる。
さらに、気密確認用孔によって連結部の気密状態を確認することができる。

上記船舶用ガス充填装置において、前記隣接する充填ホースの接続部を規定トルクで接続することで漏洩リスクを低減することができる。

上記船舶用ガス充填装置において、前記充填口の近傍に緊急停止スイッチを設け、該緊急停止スイッチからの出力でガス充填を停止することができ、緊急時にガス充填を停止できるので安全である。

以上のように、本発明によれば、航続可能距離を延ばし、充填頻度を少なくすることができ、安全性で利便性のよい船舶用ガス充填装置を提供することができる。

本発明に係る船舶用ガス充填装置の一実施の形態を示す全体構成図である。図１に示す船舶用ガス充填装置の供給ユニットを示す全体斜視図である。図１に示す船舶用ガス充填装置の充填ホース連結部を示す縦断面図である。図１に示す船舶用ガス充填装置の動作説明図である。図１に示す船舶用ガス充填装置の動作説明図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る船舶用ガス充填装置の一実施の形態を示し、この船舶用ガス充填装置１は、ガス供給源としてのガス供給ユニット２から桟橋１３に停泊している船舶３に水素ガスを供給するために設けられ、ガス供給ユニット２より供給ホース２ａを介してガス供給ユニット５に接続される供給ノズル４と、一端が供給ノズル４に接続され、他端が緊急離脱接手６に接続される供給配管５ａを備える供給ユニット５と、緊急離脱接手６と船舶３の燃料タンク（不図示）に通じる充填口３ａに接続される複数本の充填ホース７（７Ａ～７Ｃ）と、緊急停止スイッチ９ｂを備える機器ユニット９等で構成される。

供給ユニット５は、図２に示すように、使用していない際には全体がカバー５ｂで覆われ、取っ手５ｃ、キャスタ５ｄを用いて移動可能に構成される。充填ホース７は供給ユニット５の側面に巻回され、複数本の充填ホース７が吊り下げられている。また、供給配管５ａには、第１温度計５ｅ、第１圧力計５ｆ、置換弁５ｈ、脱圧弁５ｊが配置され、置換弁５ｈを介して供給配管５ａに窒素（Ｎ_２）を供給するための窒素供給装置５ｇが設けられる。第１温度計５ｅ及び第１圧力計５ｆは充填状態の監視のために設けられる。

緊急離脱接手６は、内部を高圧の水素ガスが流れる充填ホース７が無理に引張られた時に充填ホース７が切断せず、かつガス供給ユニット２側、船舶３の燃料タンク側から高圧の水素ガスが漏出しないようにするために設けられる。この緊急離脱接手６は、充填ホース７や充填ホース７の連結部８（８Ａ、８Ｂ）の引張り強度よりも弱い脆弱部として形成され、充填ホース７が引張られたときには、脆弱な緊急離脱接手６の部分から分離し、分離したときに水素ガスが漏れ出さないように、ソケット、プラグの通路に各々遮断弁（不図示）を有する。

連結部８は、図３に示すように、内部に流路８ｂと、上下方向に貫通する気密確認用孔８ｃ、８ｄとを有し、左右両端に円形凹部を有する本体部８ａと、充填ホース７の端部が接続されて本体部８ａの左右両凹部に挿入される円筒状のホース金具８ｅ、８ｆと、ホース金具８ｅ、８ｆの外表面に形成された雄ねじ部に各々螺合する押圧部材８ｍ、８ｎと、押圧部材８ｍ、８ｎを端部に収容した状態で本体部８ａと螺合する締付け部材８ｊ、８ｋとで構成される。

連結部８を組み立てる際には、締付け部材８ｊ、８ｋをホース金具８ｅ、８ｆに挿入し、ホース金具８ｅ、８ｆに押圧部材８ｍ、８ｎを取付けた後に本体部８ａに挿入して締付け部材８ｊ、８ｋを締め付ける。締付け部材８ｊ、８ｋにより押圧部材８ｍ、８ｎに本体部８ａ方向への力が加わり、ホース金具８ｅ、８ｆの各々のテーパ部８ｇ、８ｈと、本体部８ａの円錐状凹部８ｐ、８ｑとが当接してシール部が形成され、締付け部材８ｊ、８ｋが規定トルクで締付けられると気密が確保される。気密状態の確認は、気密確認用孔８ｃ、８ｄにガス検知器を接続したり、発泡液を塗布して行う。

船舶３の充填口３ａの近傍には、機器ユニット９が配置され、機器ユニット９から充填口３ａに向かう配管１２の端部には充填ノズル１１が設けられ、充填ノズル１１を充填口３ａに接続することでバルブ（不図示）が開き、水素ガスが船舶３の燃料タンクに導入される。

機器ユニット９には、第２温度計９ａ、緊急停止スイッチ９ｂが設けられ、緊急停止スイッチ９ｂは、有線又は無線によりガス供給ユニット２に接続され、緊急停止スイッチ９ｂからの出力でガス供給ユニット２からのガス充填を停止することができる。第２温度計９ａは充填状態の監視のために設けられる。

次に、上記構成を有する船舶用ガス充填装置１の動作について、図１を中心に参照しながら説明する。

まず、前準備１として、充填ホース７（７Ａ～７Ｃ）等の内部に存在する空気を窒素ガスで置換する。新規に充填ホース７を連結して船舶３にガス充填を行う場合には、ガス供給ユニット２からの供給ノズル４を供給ユニット５の接続口５ｋに接続せず、また充填ノズル１１を充填口３ａに接続せずに、置換弁５ｈを開いて窒素供給装置５ｇから供給配管５ａに窒素ガスを供給し、供給ユニット５の接続口５ｋから充填ノズル１１まで（図４の黒塗り部分）窒素ガスを充満させた後、脱圧弁５ｊを開いて空気を放出する。この操作を例えば５回位行って充填ホース７等の内部を窒素ガスで満たす。これにより、充填ホース７等の内部の空気を不活性ガス（窒素ガス）と置換し、燃焼や爆発等を防止する。

次に、前準備２として、充填ホース７等の内部を水素ガスで置換する。上記の状態でさらにガス供給ユニット２からの供給ノズル４を供給ユニット５の接続口５ｋに接続して水素ガスを供給後（図５の黒塗り部分に水素ガスが供給される）、脱圧弁５ｊを開いて充填ホース７等の内部のガスを放出する。この操作を例えば５回位行って充填ホース７等の内部を水素ガスで満たす。これによって、供給する水素ガスの高純度化を図ることができる。

次に、前準備３として、上記の状態で使用圧力(８２ＭＰａ)まで水素ガスを供給し、漏れのないことを確認する。これらの前準備１、２、３が終了すると、充填ノズル１１を船舶３の充填口３ａに接続し、ガス供給ユニット２から船舶３の燃料タンクに水素ガスを供給する。

尚、上記実施の形態においては、本発明に係る船舶用ガス充填装置によって水素ガスを充填する場合について説明したが、水素ガスに代えてＬＮＧ、アンモニア等を充填することもできる。また、図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術範囲を限定する趣旨の記述ではない。

１船舶用ガス充填装置
２ガス供給ユニット
３船舶
４供給ノズル
５供給ユニット
６緊急離脱接手
７充填ホース
８連結部
９機器ユニット
１１充填ノズル
１２配管
１３桟橋

Claims

ガス供給源に接続される供給ノズルと、
一端が前記供給ノズルに接続され、他端が緊急離脱接手に接続される供給配管を備えた供給ユニットと、
前記緊急離脱接手と船舶用燃料タンクに通じる充填口との間に直列に複数配置される充填ホースと、
隣接する充填ホース同士を接続する連結部を備え、
該連結部は、
両端に円形凹部と、該２つの円形凹部を連通させる流路と、該２つの円形凹部の各々と外部とを連通させる気密確認用孔を有する本体部と、
前記隣接する充填ホースの各々の端部が接続されて前記本体部の各々の円形凹部に挿入される円筒状のホース金具と、
該ホース金具の各々の外表面に形成された雄ねじ部に各々螺合する押圧部材と、
該押圧部材の各々を端部に収容した状態で前記本体部の前記円形凹部の各々の内周面に形成された雌ねじ部と螺合する締付け部材とで構成されることを特徴とする船舶用ガス充填装置。
前記隣接する充填ホースの接続部は、規定トルクで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の船舶用ガス充填装置。
前記充填口の近傍に緊急停止スイッチを備え、該緊急停止スイッチからの出力でガス充填を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用ガス充填装置。