極低温流体用金属配管の設置構造
【課題】液体水素などの沸点の低い極低温流体を安全に流すことのできる安価な極低温流体用配管の設置構造を提供する。
【解決手段】金属配管は固定台から離間した位置に配置される。固定台上に固定された外装部材はその長手方向に沿って頂部近傍に複数の貫通穴を有するとともに、金属配管の外周から離間した位置でこれを囲繞している。
【解決手段】金属配管は固定台から離間した位置に配置される。固定台上に固定された外装部材はその長手方向に沿って頂部近傍に複数の貫通穴を有するとともに、金属配管の外周から離間した位置でこれを囲繞している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温流体の流れる配管の設置構造に関し、特に液体水素などの沸点の低い液化ガスを流すための極低温流体用配管の設置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体水素製造工場から液体水素ローリーによって搬送された液体水素を液体水素貯槽に貯蔵しておき、要望に応じて液体又は圧縮ガスの状態で燃料電池自動車に燃料充填することのできる水素供給ステーションが知られている。ここで、液体水素の供給時にあっては、液体水素貯槽から直接、燃料電池自動車に液体水素を供給する。一方、所定の圧力（例えば、２５ＭＰａ若しくは３５ＭＰａ）の圧縮水素ガスの供給時にあっては、二系統の供給方法が併用される。まず、液体水素貯槽において自然気化したボイルオフガスを回収タンクに回収しておき、燃料供給動作に応じてこのボイルオフガスを所定の圧力まで圧縮機ユニットで昇圧して圧縮水素ガスとして燃料電池自動車に供給する。また、液体水素貯槽内の液体水素を液体水素昇圧ユニットで液体水素のまま所定の圧力まで昇圧した後に気化器で気化して、あるいは液体水素貯槽内の液体水素を気化器で気化した後に水素ガス圧縮機にて所定の圧力まで昇圧して、この圧縮水素ガスをボイルオフガスからの圧縮水素ガスと混合若しくはこれと切り替えて燃料電池自動車に供給する。
【０００３】
ところで上記した水素供給ステーションにおいて、液体水素貯槽から気化器に液体水素を供給する配管の如きは、液体水素が通る金属配管の周囲に断熱層を設けて液体水素の気化を防止した断熱多重配管が用いられている。例えば、特許文献１では、真空層とヘリウム層によって液体水素配管をその外部と断熱した多重配管の構造が開示されている。このような断熱多重配管は、断熱性能に優れるとともに、同心円状の多重管構造により外部から与えられる力に対する液体水素配管の保護にも優れている。
【０００４】
一方、断熱性能は大幅に劣化するが、例えば特許文献１に開示の如き断熱多重配管は高価なため、金属配管の周囲に保冷材を巻き付けた単配管も場合によって利用され得る。例えば、特許文献２では、ＬＮＧやＬＰＧ等の液化ガスを配送する単配管の周囲に保冷材を与えた配管構造が開示されている。液化ガスが流れる金属配管はその長手方向に沿って保冷材で被覆されている。また金属配管は、保冷材を介して下半分を液受樋によって、また上半分を保冷カバーによって上下から強固に保持されている。かかる配管構造は、金属配管を液受樋及び保冷カバーで保護しているため、外部から与えられる力に対する金属配管の保護にも優れている。
【０００５】
ここで上記した液体水素ステーションにおいて、気化器では液体水素昇圧ユニット、または直接、液体水素貯槽から運ばれる液体水素を熱交換により水素ガスに気化させている。つまり、気化器の手前の配管では、液体水素の温度を液体状体を維持できるような低温に保持する必要はないのである。故に、同配管は、多重断熱配管よりも、特許文献２に開示の如き安価な単配管を使用することが望まれている。
【特許文献１】特開２００４−１９８１３号公報
【特許文献２】特開平１０−８２４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、気化器までの上述した配管では、燃料電池自動車への圧縮水素ガスの供給時にのみ、液体水素や液体水素の蒸発により生じた極低温の水素ガスが流れて、それ以外のときは内部が常温程度の水素ガスで充満している。つまり、同配管は繰り返し大きな熱履歴を受け、特に、液体水素の流入時には急激にマイナス２５３℃まで温度が低下する。かかる低温では、金属配管の靱性が大きく低下するため、外部から与えられる力、特に衝撃力に対して金属配管を保護する必要がある。
【０００７】
ここで特許文献２に開示の配管構造は、保冷材を介して金属配管を上下から金属部材によって強固に保持している。かかる構造では、金属部材に衝撃力が与えられると直ちに金属配管に衝撃力が伝達してしまう。また、ＬＮＧ（沸点：−１６２℃）やＬＰＧ（沸点：−４２℃）よりも沸点の低い液体水素（沸点：−２５３℃）や液体ヘリウム（沸点：−２６９℃）を配管に流すと、空気中の窒素（沸点：−１９６℃）や酸素（沸点：−１８３℃）が金属配管の外壁面で液化し、保冷材との間に滞留してしまうのである。特に、強い酸化作用を持つ液体酸素は、保冷材やこれに付着したゴミなどの可燃物と接触すると化学反応を生じ、発火するおそれがある。
【０００８】
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、液体水素などの沸点の低い極低温流体を安全に流すことのできる安価な極低温流体用配管の設置構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による極低温流体を流すための金属配管を固定台上に設置するための設置構造では、前記金属配管は前記固定台から離間した位置に配置され、前記固定台上に固定された外装部材はその長手方向に沿って頂部近傍に複数の貫通穴を有するとともに、前記金属配管の外周から離間した位置でこれを囲繞していることを特徴とする。
【００１０】
本発明による設置構造によれば、液体水素などの沸点の低い極低温流体を流すための金属配管は、その外周から離間した位置でこれを囲繞する外装部材によって保護されているので、外部から与えられる力、特に衝撃力が負荷されても、外装部材と金属配管との間の間隔がこれを吸収して金属配管への影響を大幅に低減することができるのである。また、金属配管に液体水素などの沸点の低い極低温流体が流れても、外装部材が金属配管から離間しているので、外装部材と金属配管の間に空気が液化して生ずる液体酸素などが滞留しない。また、強い酸化作用を持つ液体酸素は、外装部材の内部で気化してその頂部近傍の複数の貫通穴から外部に拡散するので安全である。また、仮に、液体水素のような極低温流体が金属配管から漏出しても外装部材の内部で気化してその頂部近傍の複数の貫通穴から外部に拡散するので外装部材の内部に滞留することなく安全である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、液体水素などの沸点の低い極低温流体を流すための金属配管を固定台上に設置するための設置構造である。まず、長い筒状の外装部材が固定台から上方に離間した位置において略水平になるようにして固定されている。外装部材の内部には金属配管が挿入されて、外装部材は金属配管の外周から離間した位置でこれを囲繞している。かかる構造により、外部から与えられる力、特に衝撃力が負荷されても、外装部材と金属配管との間の間隔がこれを吸収して、金属配管への影響を大幅に低減することができるのである。また、金属配管に液体水素などの沸点の低い極低温流体が流れても、外装部材が金属配管から離間しているので、外装部材と金属配管の間に空気が液化して生ずる強い酸化作用を持つ液体酸素が滞留しない。
【００１２】
ここで、金属配管は、外装部材の長手方向に離間した２カ所以上の位置において支持されている。かかる構造により、外部から与えられる力、特に衝撃力が外装部材に負荷されても、金属配管の支持箇所の間の撓みによってこれらの力を吸収できて、金属配管への影響を低減することができるのである。また、金属配管は固定台上において直接、支持されていてもよい。かかる構造により、外部から与えられる力、特に外装部材に負荷された衝撃力は、金属配管へは全く伝達しないのである。
【００１３】
外装部材の頂部近傍にはその長手方向に沿って複数の貫通穴を有している。かかる構造により、金属配管に液体水素などの沸点の低い極低温流体が流れても、空気が液化して生ずる強い酸化作用を持つ液体酸素は、外装部材の内部で直ちに気化して拡散し、頂部近傍の複数の貫通穴から更に外部へも拡散するので安全である。また、仮に、液体水素が金属配管から漏出しても外装部材の内部で気化してその頂部近傍の複数の貫通穴から外部に拡散するので外装部材の内部に滞留することなく安全である。
【００１４】
ここで、外装部材の頂部近傍はメッシュ体、すなわち「貫通穴」がメッシュ体からなる穴であってもよい。かかる構造によれば、外装部材の内部に貫通穴からゴミなどの可燃物が侵入することを大幅に防止できるのである。更に、メッシュ体は着脱自在であることが好ましい。かかる構造によれば、メッシュ体の穴から外装部材の内部に不可避的に侵入した細かいゴミなどの可燃物を取り除くことが容易になる。
【００１５】
更に、金属配管は２本の配管を直列に繋ぐ、若しくは配管の分岐する連結部を有する場合がある。連結部は極低温流体の流れる下流側に設けられることが好ましい。かかる構造により、連結部に与えられる熱履歴を小さくすることが出来て連結部のゆるみ等が防止できるのである。連結部近傍、好ましくはその上部に水素センサーが位置するように外装部材に水素センサーが取り付けられる。かかる構造によれば、仮に、水素が連結部からわずかに漏出した場合にあってもこれを即、検知することが可能である。
【００１６】
更に、外装部材は、その底部近傍に一定の間隔で永久磁石、特にネオジム磁石が埋め込まれていることが好ましい。かかる構造によれば、強い酸化作用を持つ液体酸素を一定の箇所に集めて気化させることが出来るのである。
以上の如き構成によれば、液体水素などの沸点の低い極低温流体を安全に流すことのできる安価な極低温流体用配管の設置構造が得られるのである。
【実施例１】
【００１７】
更に本発明による第１の実施例について図１乃至図５を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように、１つのタイプの水素供給ステーション１００では、液体水素及び圧縮水素ガスのそれぞれが液体水素ディスペンサー１０１及び圧縮水素ディスペンサー１０２を介して供給可能である。詳細には、液体水素製造工場から液体水素ローリー１２０によって搬送される液体水素は、水素供給ステーションの液体水素貯槽１０４に貯蔵される。
【００１９】
ここで、燃料電池自動車１２２への液体水素の供給時にあっては、液体水素貯槽１０４から液体水素ディスペンサー１０１を介して直接、液体水素が供給される。
【００２０】
一方、燃料電池自動車１２１への所定の圧力（例えば、２５ＭＰａ若しくは３５ＭＰａ）の圧縮水素ガスの供給時にあっては、二系統の供給方法が併用される。まず、液体水素貯槽１０４において自然気化したボイルオフガス（ＢＯＧ）は、ＢＯＧ回収タンク１０５に回収される。燃料供給動作に応じてＢＯＧ回収タンク１０５内のボイルオフガスは、所定の圧力まで圧縮機ユニット１０６で昇圧されて圧縮水素ガスとして蓄圧器ユニット１０７に送られる。蓄圧器ユニット１０７内の圧力が一定の圧力よりも高いときは、圧縮水素ディスペンサー１０２を介して燃料電池自動車１２１に圧縮水素ガスが供給される。また、蓄圧器ユニット１０７内の圧力が一定の圧力よりも低下したときは、液体水素貯槽１０４内の液体水素を液体水素昇圧ユニット１０８で液体水素のまま所定の圧力まで昇圧した後に、気化器１０９で気化させる。（または、液体水素昇圧ユニット１０８を用いずに、液体水素貯槽１０４から液体水素を直接、気化器１０９に導き、気化させた後に昇圧ユニットで昇圧しても良い。）気化器１０９で気化した圧縮水素ガスは、ボイルオフガスからの圧縮水素ガスと混合若しくはこれと切り替えて圧縮水素ディスペンサー１０２を介して燃料電池自動車１２１に供給される。
【００２１】
ところで上記した水素供給ステーション１００において、気化器１０９は、圧縮水素ガスの燃料電池自動車１２１への燃料供給時にあって、ボイルオフガスからの圧縮水素ガスによる蓄圧器ユニット１０７内の圧力が一定の圧力よりも低下したときにのみ動作する。気化器１０９は、液体水素昇圧ユニット１０８で所定の圧力まで昇圧された液体水素を圧力を保ったまま熱交換して水素ガスに気化させるのである。一方、気化器１０９の非動作時にあっては、液体水素昇圧ユニット１０８及び気化器１０９はともに自然気化した液体水素によって充たされているのである。
【００２２】
ここで液体水素昇圧ユニット１０８及び気化器１０９の間を連結する金属配管１では、気化器１０９の動作時及び非動作時にかかわらず、内部を流れる液体水素及び水素ガスの温度を一定温度に維持する必要はない。そこで以下に述べる如き配管の設置構造を用いることで、多重断熱配管ではない単配管を金属配管１に用いることが出来るのである。
【００２３】
特に、図２及び図３に示すように、整地されて小石を敷き詰めた地面やコンクリート台などの水平面を有する固定台１０の上には、ボルト１１等で支持金具１２が固定されている。支持金具１２の上方端部近傍は、半環状の取付部１２ａ及び１２ｂに分岐している。取付部１２ａ及び１２ｂの間には、筒状の金属管からなる外装部材２が位置しており、取付部１２ａ及び１２ｂの上方端部近傍のボルト１３を締めることによって固定されている。なお、図２では、１つの支持金具１２のみを示したが、支持金具１２は金属配管１及び外装部材２の長手方向に沿って固定台１０の上に互いに離間して複数個設けられている。
【００２４】
外装部材２は、その長手方向に沿って頂部近傍に細長い貫通穴である換気孔２ａを複数有している。換気孔２ａのいくつかには、上方から配管留め金具１５がはめ込まれている。配管留め金具１５は、断面略Ｕ字状に屈曲せしめた金属等からなる板状部材であって、その両端部１５ａは外側へ向けて屈曲して脱落が防止されている（特に、図３参照）。配管留め金具１５の屈曲部１５ｂが外装部材２の内部の略中央部に位置するようにして、その両端部１５ａは換気孔２ａから外部に向けて突出しており、外装部材２の外周に沿って位置している。
【００２５】
金属配管１は、配管留め金具１５の屈曲部１５ｂの内側にはめ込まれて、外装部材２の筒状内部に収容されている。すなわち、外装部材２は、金属配管１の外周から離間した位置でこれを囲繞するとともに、金属配管１と長手方向を一致させているのである。なお、図２では、１つの配管留め金具１５のみを示したが、配管留め金具１５は、外装部材２の長手方向に沿った複数の換気孔２ａにおいて、適当な間隔で複数だけ設けられている。つまり金属配管１は配管留め金具１５によって所定間隔で外装部材２上に支持されているのである。
【００２６】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、外装部材２の外部から与えられる力、特に衝撃力が外装部材２に負荷されても、外装部材２と金属配管１との間の空間がこれを吸収して、金属配管１への力の影響を大幅に低減することができるのである。また、配管留め金具１５は、間隔を空けて設けられているので、外装部材２に与えられた力が配管留め金具１５を介して金属配管１に伝達しても、隣り合う配管留め金具１５の間にある金属配管１が可撓であるため、これを吸収することができて、金属配管１の狭い範囲への応力の集中を防止できるのである。特に、金属配管１内に液体水素の如き、極低温流体が流れているときには金属配管１の靱性が低下するため、金属配管１への応力の集中を防止できる本取り付け構造は特に好ましい。
【００２７】
更に、変形例として図４及び図５に示すように、外装部材２の固定台１０への取り付け構造は上記した構造と同様である。外装部材２の側面には、窓２ｂが設けられている。また、固定台１０の上には、ボルト２１等で配管支持金具２２が固定されている。配管支持金具２２の上方端部近傍からは水平に配管取付ステージ２３が伸びており、その先端部２３ａが窓２ｂを介して外装部材２内部に位置している。配管取付ステージ２３上には金属配管１が載置されて、取付金具２４によって軽く固定されている。
【００２８】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、外装部材２の外部から与えられる力、特に衝撃力が外装部材２に負荷されても金属配管１には力が伝達しないのである。
【００２９】
以上において、金属配管１に液体水素や液体ヘリウムの如き、極低温流体が流れているときには、金属配管１の表面において空気が液化して液体窒素や液体酸素が生じる。これらの液化ガスは、金属配管１から外装部材２内の底部に落下して直ちに気化して空気中に拡散するのである。特に、液体酸素のような強い酸化作用を持つ液化ガスは、固定台１０上に落下せず固定台１０上のゴミなどの可燃物との接触を防止できるとともに、外装部材２の底部で直ちに気化して金属配管１の周囲及び外装部材２の内部に滞留しないため安全である。また、仮に、液体水素が金属配管１から漏出したとしても外装部材２の内部で気化して、換気孔２ａから外装部材２の外部に拡散することができる。故に、外装部材２の内部に水素ガスが滞留することなく安全である。
【実施例２】
【００３０】
更に本発明による第２の実施例について図６乃至８を参照しつつ、詳細に説明する。
【００３１】
固定台１０の上に固定された支持金具１２’の上方端部は、湾曲した取付部１２ａ’及び１２ｂ’に分岐している。取付部１２ａ’及び１２ｂ’の上には後述するように組み合わされて筒状の金属管からなる外装部材２がビス３１により固定されている。
【００３２】
外装部材２は、上部包囲部材３２ａと樋状部材３２ｂとの２つの部材を組み合わせた筒状体である。側部に設けられたヒンジ３３によって上部包囲部材３２ａが樋状部材３２ｂに対して回動自在である（特に、図８参照）。外装部材２の上部包囲部材３２ａの頂部には、上部包囲部材３２ａと樋状部材３２ｂを組み合わせた状態（図７参照）で、鉛直方向Ａから傾斜して窄孔された貫通穴である換気孔３４がある。換気孔３４は、外装部材２の長手方向に沿って細長く、外装部材２の円周方向に沿って互いに平行に複数本形成されている。
【００３３】
外装部材２の樋状部材３２ｂの内面には、配管取付金具３６が立設されている。配管取付金具３６の上方端部近傍は、半環状の取付部３６ａ及び３６ｂに分岐している。取付部３６ａ及び３６ｂの間には、金属配管１が位置しており、取付部３６ａ及び３６ｂの上方端部近傍のねじ３７を締めることによって固定されている。なお、図６では、１つの配管取付金具３６のみを図示したが、配管取付金具３６は外装部材２の樋状部材３２ｂの上にその長手方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
【００３４】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、外装部材２の外部から与えられる力、特に衝撃力が外装部材２に負荷されても、外装部材２と金属配管１との間の空間がこれを吸収して、金属配管１への影響を大幅に低減することができるのである。また、配管取付金具３６は、金属配管１の長手方向に間隔を空けて設けられているので、外装部材２に与えられた力が配管取付金具３６を介して金属配管１に伝達しても、隣り合う配管取付金具３６の間にある金属配管１が撓んでこれを吸収して、金属配管１の狭い範囲への応力集中を防止できるのである。特に、金属配管１内に液体水素の如き、極低温流体が流れているときには金属配管１の靱性が低下するため、金属配管１への応力集中を防止できる本取り付け構造は特に好ましい。
【００３５】
また、金属配管１に極低温流体が流れているときには、金属配管１の表面に空気が液化して液体窒素や液体酸素が生じる。これらの液化ガスは、金属配管１から外装部材２の樋状部材３２ｂの底部に落下して直ちに気化して拡散するのである。特に、液体酸素のような強い酸化作用を持つ液化ガスが滞留しないので安全である。ここで外装部材２の上部包囲部材３２ａの換気孔３４は、鉛直方向Ａから傾斜するようにして形成されているので、外装部材２の直上から落下してくる落ち葉などの可燃物であるゴミ等が外装部材２の内部に入りづらく、ゴミなどの可燃物と液体酸素の接触を防止できるのである。更に、外装部材２はヒンジ３３を中心に上部包囲部材３２ａを回動せしめて内部を露出させることが出来るので、外装部材２の内部を清掃することが容易である。
【００３６】
更に、仮に、液体水素が金属配管１から漏出しても、外装部材２の内部で気化して水素ガスとなり、空気よりも軽い水素ガスは、傾斜して形成された複数の換気孔３４から外部に拡散できる。故に、外装部材２の内部に水素ガスが滞留することなく安全である。
【実施例３】
【００３７】
更に本発明による第３の実施例について図９及び図１２を参照しつつ、詳細に説明する。
【００３８】
水平面を有する固定台１０の上には、ボルト１１等で支持金具４１が固定されている。支持金具４１は正面から見て略Ｔ字状（図１０参照）であり、両側端部４１ａが上方に向けて屈曲している。側端部４１ａの間に挟まれるようにして、支持金具４１の上には樋状部材４２がビス４３によって側方から固定されている。樋状部材４２は、短冊状の金属板の両側部４２ａを上方に屈曲させた断面略コ状の金属板である。
【００３９】
樋状部材４２の上には、金属製のメッシュ網などの多くのエアー抜きの貫通穴を有する網状体４４がその長手方向に沿って着脱自在に取り付けられている。樋状部材４２及び網状体４４により、後述する金属配管１を包囲する外装部材２を構成している。網状体４４のメッシュの大きさ（間隔）については、落ち葉などの可燃性のゴミがその内部に入らない程度であることが好ましい。なお、図９では１つの支持金具４１のみを図示したが、支持金具４１は樋状部材４２及び網状体４４の長手方向に沿って固定台１０の上に互いに離間して複数設けられている。
【００４０】
金属配管１は、樋状部材４２の上面に立設された配管取付金具４５の上方端部の取付部４５ａに固定されている。なお、図９では１つの配管取付金具４５のみを図示したが、配管取付金具４５は樋状部材４２の上面にその長手方向に互いに離間して複数設けられている。
【００４１】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、外装部材２としての樋状部材４２及び網状体４４の外部から与えられる力、特に衝撃力がこれらに負荷されても、樋状部材４２及び網状体４４と金属配管１との間の空間がこれを吸収して、金属配管１への影響を大幅に低減することができるのである。また、配管取付金具４５は、金属配管１の長手方向に間隔を空けて設けられているので、樋状部材４２及び網状体４４に与えられた力が配管取付金具４５を介して金属配管１に伝達しても、隣り合う配管取付金具４５の間の金属配管１がこれを吸収して、金属配管１の狭い範囲への応力集中を防止できるのである。特に、金属配管１内に液体水素の如き、極低温流体が流れているときには金属配管１の靱性が低下するため、金属配管１への応力集中を防止できる本取り付け構造は特に好ましい。
【００４２】
更に、変形例として図１１及び図１２に示すように、樋状部材４２の固定台１０への取り付け構造は、上記した実施例と同様である。網状体４４の側面には、窓４４ｂが設けられている。また、固定台１０の上には、ボルト２１等で配管支持金具２２が固定されている。配管支持金具２２の上方端部近傍には配管取付ステージ２３がその先端部２３ａが窓４４ｂを介して網状体４４内に位置するようにして固定されている。配管取付ステージ２３上には金属配管１が載置されて取付金具２４によって軽く固定されている。
【００４３】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、樋状部材４２及び網状体４４の外部から与えられる力、特に衝撃力が樋状部材４２及び網状体４４に負荷されても金属配管１には力が全く伝達しないのである。
【００４４】
以上において、金属配管１に極低温流体が流れているときには、金属配管１の表面に空気が液化して液体窒素や液体酸素が生じる。これらの液化ガスは、金属配管１から樋状部材４２内に落下して直ちに気化して拡散するのである。特に、液体酸素のような強い酸化作用を持つ液化ガスが滞留しないので安全である。更に、金属配管１の直上から落下してくる落ち葉などの可燃性のゴミが網状体４４の内部に入りづらく、可燃性のゴミと液体酸素の接触を防止できるのである。また、仮に、液体水素が金属配管１から漏出しても直ちに気化して、網状体４４から外部に拡散できる。故に、水素ガスが滞留することなく安全である。
【実施例４】
【００４５】
更に本発明による新たな実施例について図１３を参照しつつ、詳細に説明する。
【００４６】
水素供給ステーション１００（図１参照）において、液体水素昇圧ユニット１０８と（もしくは、先述したように液体水素昇圧ユニット１０８を設けないときにあっては、液体水素貯槽１０４と）気化器１０９とを繋ぐ上記した実施例の要部である金属配管１は、通常は水素ガスで充たされておりほぼ外気の温度と同一である。一方、液体水素が流れるときにあっては、金属配管１は断熱されていないため、液体水素昇圧ユニット１０８から気化器１０９へ向けて正の温度勾配が生ずる。すなわち、金属配管１は、液体水素昇圧ユニット１０８の出口近傍では、液体水素の沸点である−２５３℃に近く、気化器１０９側ではそれよりも高い温度である。よって金属配管１が受ける熱履歴は、液体水素昇圧ユニット１０８側でより大であり、気化器１０９側でより小である。
【００４７】
ところで、金属配管１は、その長さ調整及び分岐などのために接続部３を設けることがある。かかる接続部３には応力が集中しやすいため、熱履歴のより小である気化器１０９側に接続部３が設けられる。
【００４８】
一方、上記した実施例１乃至３の極低温流体用配管の設置構造では、金属配管１は、その長手方向に離間した位置にある取り付け部（配管留め金具１５、取付金具２４等）で支持されており、ある程度の撓みが許容されている。故に、不連続部である接続部３に応力が集中しやすく、接続部３以外では金属配管１の劣化が少ないのである。そこで応力集中部の接続部３の劣化の測定により金属配管１全体の劣化の推定をすることが出来る。
【００４９】
金属配管１には液体水素昇圧ユニット１０８から高圧の液化水素が流入し得るため、微細な劣化で液体水素が漏れたとしても直ちにこれを測定できることが望ましい。
【００５０】
また、上述した熱履歴により、接続部３に設けられるコネクターなどではゆるみが生じやすく、金属配管１内部の水素が少しでも漏れた時点でこれを発見することが望まれる。
【００５１】
そこで外装部材２の内部であって、接続部３の上部には水素センサー４を設けて、その出力を警報機に導くのである。
【００５２】
本実施例によれば、接続部３の水素漏れのみを検出することで金属配管１全体の劣化を予測できるので、金属配管１全体を定期的に検査する必要が減ぜられるのである。また、接続部３において水素が少しでも漏れた時点でこれを発見することができて、迅速な対処が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による配管の設置構造を含むシステムの図である。
【図２】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図４】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図６】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図８】図７の一態様における図である。
【図９】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図１１】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図１３】本発明による配管の設置構造の要部の図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 金属配管
２ 外装部材
２ａ 換気孔
２ｂ 窓
３ 接続部
４ 水素センサー
１０ 固定台
１１ ボルト
１５ 配管留め金具
２２ 配管支持金具
２３ 配管取付ステージ
３２ａ 上部包囲部材
３２ｂ 樋状部材
３３ ヒンジ
３４ 換気孔
３６ 配管取付金具
４１ 支持金具
４２ 樋状部材
４４ 網状体
４５ 配管取付金具
１００ 水素供給ステーション
１０１ 液体水素ディスペンサー
１０２ 圧縮水素ディスペンサー
１０４ 液体水素貯槽
１０８ 液体水素昇圧ユニット
１０９ 気化器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温流体の流れる配管の設置構造に関し、特に液体水素などの沸点の低い液化ガスを流すための極低温流体用配管の設置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体水素製造工場から液体水素ローリーによって搬送された液体水素を液体水素貯槽に貯蔵しておき、要望に応じて液体又は圧縮ガスの状態で燃料電池自動車に燃料充填することのできる水素供給ステーションが知られている。ここで、液体水素の供給時にあっては、液体水素貯槽から直接、燃料電池自動車に液体水素を供給する。一方、所定の圧力（例えば、２５ＭＰａ若しくは３５ＭＰａ）の圧縮水素ガスの供給時にあっては、二系統の供給方法が併用される。まず、液体水素貯槽において自然気化したボイルオフガスを回収タンクに回収しておき、燃料供給動作に応じてこのボイルオフガスを所定の圧力まで圧縮機ユニットで昇圧して圧縮水素ガスとして燃料電池自動車に供給する。また、液体水素貯槽内の液体水素を液体水素昇圧ユニットで液体水素のまま所定の圧力まで昇圧した後に気化器で気化して、あるいは液体水素貯槽内の液体水素を気化器で気化した後に水素ガス圧縮機にて所定の圧力まで昇圧して、この圧縮水素ガスをボイルオフガスからの圧縮水素ガスと混合若しくはこれと切り替えて燃料電池自動車に供給する。
【０００３】
ところで上記した水素供給ステーションにおいて、液体水素貯槽から気化器に液体水素を供給する配管の如きは、液体水素が通る金属配管の周囲に断熱層を設けて液体水素の気化を防止した断熱多重配管が用いられている。例えば、特許文献１では、真空層とヘリウム層によって液体水素配管をその外部と断熱した多重配管の構造が開示されている。このような断熱多重配管は、断熱性能に優れるとともに、同心円状の多重管構造により外部から与えられる力に対する液体水素配管の保護にも優れている。
【０００４】
一方、断熱性能は大幅に劣化するが、例えば特許文献１に開示の如き断熱多重配管は高価なため、金属配管の周囲に保冷材を巻き付けた単配管も場合によって利用され得る。例えば、特許文献２では、ＬＮＧやＬＰＧ等の液化ガスを配送する単配管の周囲に保冷材を与えた配管構造が開示されている。液化ガスが流れる金属配管はその長手方向に沿って保冷材で被覆されている。また金属配管は、保冷材を介して下半分を液受樋によって、また上半分を保冷カバーによって上下から強固に保持されている。かかる配管構造は、金属配管を液受樋及び保冷カバーで保護しているため、外部から与えられる力に対する金属配管の保護にも優れている。
【０００５】
ここで上記した液体水素ステーションにおいて、気化器では液体水素昇圧ユニット、または直接、液体水素貯槽から運ばれる液体水素を熱交換により水素ガスに気化させている。つまり、気化器の手前の配管では、液体水素の温度を液体状体を維持できるような低温に保持する必要はないのである。故に、同配管は、多重断熱配管よりも、特許文献２に開示の如き安価な単配管を使用することが望まれている。
【特許文献１】特開２００４−１９８１３号公報
【特許文献２】特開平１０−８２４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、気化器までの上述した配管では、燃料電池自動車への圧縮水素ガスの供給時にのみ、液体水素や液体水素の蒸発により生じた極低温の水素ガスが流れて、それ以外のときは内部が常温程度の水素ガスで充満している。つまり、同配管は繰り返し大きな熱履歴を受け、特に、液体水素の流入時には急激にマイナス２５３℃まで温度が低下する。かかる低温では、金属配管の靱性が大きく低下するため、外部から与えられる力、特に衝撃力に対して金属配管を保護する必要がある。
【０００７】
ここで特許文献２に開示の配管構造は、保冷材を介して金属配管を上下から金属部材によって強固に保持している。かかる構造では、金属部材に衝撃力が与えられると直ちに金属配管に衝撃力が伝達してしまう。また、ＬＮＧ（沸点：−１６２℃）やＬＰＧ（沸点：−４２℃）よりも沸点の低い液体水素（沸点：−２５３℃）や液体ヘリウム（沸点：−２６９℃）を配管に流すと、空気中の窒素（沸点：−１９６℃）や酸素（沸点：−１８３℃）が金属配管の外壁面で液化し、保冷材との間に滞留してしまうのである。特に、強い酸化作用を持つ液体酸素は、保冷材やこれに付着したゴミなどの可燃物と接触すると化学反応を生じ、発火するおそれがある。
【０００８】
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、液体水素などの沸点の低い極低温流体を安全に流すことのできる安価な極低温流体用配管の設置構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による極低温流体を流すための金属配管を固定台上に設置するための設置構造では、前記金属配管は前記固定台から離間した位置に配置され、前記固定台上に固定された外装部材はその長手方向に沿って頂部近傍に複数の貫通穴を有するとともに、前記金属配管の外周から離間した位置でこれを囲繞していることを特徴とする。
【００１０】
本発明による設置構造によれば、液体水素などの沸点の低い極低温流体を流すための金属配管は、その外周から離間した位置でこれを囲繞する外装部材によって保護されているので、外部から与えられる力、特に衝撃力が負荷されても、外装部材と金属配管との間の間隔がこれを吸収して金属配管への影響を大幅に低減することができるのである。また、金属配管に液体水素などの沸点の低い極低温流体が流れても、外装部材が金属配管から離間しているので、外装部材と金属配管の間に空気が液化して生ずる液体酸素などが滞留しない。また、強い酸化作用を持つ液体酸素は、外装部材の内部で気化してその頂部近傍の複数の貫通穴から外部に拡散するので安全である。また、仮に、液体水素のような極低温流体が金属配管から漏出しても外装部材の内部で気化してその頂部近傍の複数の貫通穴から外部に拡散するので外装部材の内部に滞留することなく安全である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、液体水素などの沸点の低い極低温流体を流すための金属配管を固定台上に設置するための設置構造である。まず、長い筒状の外装部材が固定台から上方に離間した位置において略水平になるようにして固定されている。外装部材の内部には金属配管が挿入されて、外装部材は金属配管の外周から離間した位置でこれを囲繞している。かかる構造により、外部から与えられる力、特に衝撃力が負荷されても、外装部材と金属配管との間の間隔がこれを吸収して、金属配管への影響を大幅に低減することができるのである。また、金属配管に液体水素などの沸点の低い極低温流体が流れても、外装部材が金属配管から離間しているので、外装部材と金属配管の間に空気が液化して生ずる強い酸化作用を持つ液体酸素が滞留しない。
【００１２】
ここで、金属配管は、外装部材の長手方向に離間した２カ所以上の位置において支持されている。かかる構造により、外部から与えられる力、特に衝撃力が外装部材に負荷されても、金属配管の支持箇所の間の撓みによってこれらの力を吸収できて、金属配管への影響を低減することができるのである。また、金属配管は固定台上において直接、支持されていてもよい。かかる構造により、外部から与えられる力、特に外装部材に負荷された衝撃力は、金属配管へは全く伝達しないのである。
【００１３】
外装部材の頂部近傍にはその長手方向に沿って複数の貫通穴を有している。かかる構造により、金属配管に液体水素などの沸点の低い極低温流体が流れても、空気が液化して生ずる強い酸化作用を持つ液体酸素は、外装部材の内部で直ちに気化して拡散し、頂部近傍の複数の貫通穴から更に外部へも拡散するので安全である。また、仮に、液体水素が金属配管から漏出しても外装部材の内部で気化してその頂部近傍の複数の貫通穴から外部に拡散するので外装部材の内部に滞留することなく安全である。
【００１４】
ここで、外装部材の頂部近傍はメッシュ体、すなわち「貫通穴」がメッシュ体からなる穴であってもよい。かかる構造によれば、外装部材の内部に貫通穴からゴミなどの可燃物が侵入することを大幅に防止できるのである。更に、メッシュ体は着脱自在であることが好ましい。かかる構造によれば、メッシュ体の穴から外装部材の内部に不可避的に侵入した細かいゴミなどの可燃物を取り除くことが容易になる。
【００１５】
更に、金属配管は２本の配管を直列に繋ぐ、若しくは配管の分岐する連結部を有する場合がある。連結部は極低温流体の流れる下流側に設けられることが好ましい。かかる構造により、連結部に与えられる熱履歴を小さくすることが出来て連結部のゆるみ等が防止できるのである。連結部近傍、好ましくはその上部に水素センサーが位置するように外装部材に水素センサーが取り付けられる。かかる構造によれば、仮に、水素が連結部からわずかに漏出した場合にあってもこれを即、検知することが可能である。
【００１６】
更に、外装部材は、その底部近傍に一定の間隔で永久磁石、特にネオジム磁石が埋め込まれていることが好ましい。かかる構造によれば、強い酸化作用を持つ液体酸素を一定の箇所に集めて気化させることが出来るのである。
以上の如き構成によれば、液体水素などの沸点の低い極低温流体を安全に流すことのできる安価な極低温流体用配管の設置構造が得られるのである。
【実施例１】
【００１７】
更に本発明による第１の実施例について図１乃至図５を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように、１つのタイプの水素供給ステーション１００では、液体水素及び圧縮水素ガスのそれぞれが液体水素ディスペンサー１０１及び圧縮水素ディスペンサー１０２を介して供給可能である。詳細には、液体水素製造工場から液体水素ローリー１２０によって搬送される液体水素は、水素供給ステーションの液体水素貯槽１０４に貯蔵される。
【００１９】
ここで、燃料電池自動車１２２への液体水素の供給時にあっては、液体水素貯槽１０４から液体水素ディスペンサー１０１を介して直接、液体水素が供給される。
【００２０】
一方、燃料電池自動車１２１への所定の圧力（例えば、２５ＭＰａ若しくは３５ＭＰａ）の圧縮水素ガスの供給時にあっては、二系統の供給方法が併用される。まず、液体水素貯槽１０４において自然気化したボイルオフガス（ＢＯＧ）は、ＢＯＧ回収タンク１０５に回収される。燃料供給動作に応じてＢＯＧ回収タンク１０５内のボイルオフガスは、所定の圧力まで圧縮機ユニット１０６で昇圧されて圧縮水素ガスとして蓄圧器ユニット１０７に送られる。蓄圧器ユニット１０７内の圧力が一定の圧力よりも高いときは、圧縮水素ディスペンサー１０２を介して燃料電池自動車１２１に圧縮水素ガスが供給される。また、蓄圧器ユニット１０７内の圧力が一定の圧力よりも低下したときは、液体水素貯槽１０４内の液体水素を液体水素昇圧ユニット１０８で液体水素のまま所定の圧力まで昇圧した後に、気化器１０９で気化させる。（または、液体水素昇圧ユニット１０８を用いずに、液体水素貯槽１０４から液体水素を直接、気化器１０９に導き、気化させた後に昇圧ユニットで昇圧しても良い。）気化器１０９で気化した圧縮水素ガスは、ボイルオフガスからの圧縮水素ガスと混合若しくはこれと切り替えて圧縮水素ディスペンサー１０２を介して燃料電池自動車１２１に供給される。
【００２１】
ところで上記した水素供給ステーション１００において、気化器１０９は、圧縮水素ガスの燃料電池自動車１２１への燃料供給時にあって、ボイルオフガスからの圧縮水素ガスによる蓄圧器ユニット１０７内の圧力が一定の圧力よりも低下したときにのみ動作する。気化器１０９は、液体水素昇圧ユニット１０８で所定の圧力まで昇圧された液体水素を圧力を保ったまま熱交換して水素ガスに気化させるのである。一方、気化器１０９の非動作時にあっては、液体水素昇圧ユニット１０８及び気化器１０９はともに自然気化した液体水素によって充たされているのである。
【００２２】
ここで液体水素昇圧ユニット１０８及び気化器１０９の間を連結する金属配管１では、気化器１０９の動作時及び非動作時にかかわらず、内部を流れる液体水素及び水素ガスの温度を一定温度に維持する必要はない。そこで以下に述べる如き配管の設置構造を用いることで、多重断熱配管ではない単配管を金属配管１に用いることが出来るのである。
【００２３】
特に、図２及び図３に示すように、整地されて小石を敷き詰めた地面やコンクリート台などの水平面を有する固定台１０の上には、ボルト１１等で支持金具１２が固定されている。支持金具１２の上方端部近傍は、半環状の取付部１２ａ及び１２ｂに分岐している。取付部１２ａ及び１２ｂの間には、筒状の金属管からなる外装部材２が位置しており、取付部１２ａ及び１２ｂの上方端部近傍のボルト１３を締めることによって固定されている。なお、図２では、１つの支持金具１２のみを示したが、支持金具１２は金属配管１及び外装部材２の長手方向に沿って固定台１０の上に互いに離間して複数個設けられている。
【００２４】
外装部材２は、その長手方向に沿って頂部近傍に細長い貫通穴である換気孔２ａを複数有している。換気孔２ａのいくつかには、上方から配管留め金具１５がはめ込まれている。配管留め金具１５は、断面略Ｕ字状に屈曲せしめた金属等からなる板状部材であって、その両端部１５ａは外側へ向けて屈曲して脱落が防止されている（特に、図３参照）。配管留め金具１５の屈曲部１５ｂが外装部材２の内部の略中央部に位置するようにして、その両端部１５ａは換気孔２ａから外部に向けて突出しており、外装部材２の外周に沿って位置している。
【００２５】
金属配管１は、配管留め金具１５の屈曲部１５ｂの内側にはめ込まれて、外装部材２の筒状内部に収容されている。すなわち、外装部材２は、金属配管１の外周から離間した位置でこれを囲繞するとともに、金属配管１と長手方向を一致させているのである。なお、図２では、１つの配管留め金具１５のみを示したが、配管留め金具１５は、外装部材２の長手方向に沿った複数の換気孔２ａにおいて、適当な間隔で複数だけ設けられている。つまり金属配管１は配管留め金具１５によって所定間隔で外装部材２上に支持されているのである。
【００２６】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、外装部材２の外部から与えられる力、特に衝撃力が外装部材２に負荷されても、外装部材２と金属配管１との間の空間がこれを吸収して、金属配管１への力の影響を大幅に低減することができるのである。また、配管留め金具１５は、間隔を空けて設けられているので、外装部材２に与えられた力が配管留め金具１５を介して金属配管１に伝達しても、隣り合う配管留め金具１５の間にある金属配管１が可撓であるため、これを吸収することができて、金属配管１の狭い範囲への応力の集中を防止できるのである。特に、金属配管１内に液体水素の如き、極低温流体が流れているときには金属配管１の靱性が低下するため、金属配管１への応力の集中を防止できる本取り付け構造は特に好ましい。
【００２７】
更に、変形例として図４及び図５に示すように、外装部材２の固定台１０への取り付け構造は上記した構造と同様である。外装部材２の側面には、窓２ｂが設けられている。また、固定台１０の上には、ボルト２１等で配管支持金具２２が固定されている。配管支持金具２２の上方端部近傍からは水平に配管取付ステージ２３が伸びており、その先端部２３ａが窓２ｂを介して外装部材２内部に位置している。配管取付ステージ２３上には金属配管１が載置されて、取付金具２４によって軽く固定されている。
【００２８】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、外装部材２の外部から与えられる力、特に衝撃力が外装部材２に負荷されても金属配管１には力が伝達しないのである。
【００２９】
以上において、金属配管１に液体水素や液体ヘリウムの如き、極低温流体が流れているときには、金属配管１の表面において空気が液化して液体窒素や液体酸素が生じる。これらの液化ガスは、金属配管１から外装部材２内の底部に落下して直ちに気化して空気中に拡散するのである。特に、液体酸素のような強い酸化作用を持つ液化ガスは、固定台１０上に落下せず固定台１０上のゴミなどの可燃物との接触を防止できるとともに、外装部材２の底部で直ちに気化して金属配管１の周囲及び外装部材２の内部に滞留しないため安全である。また、仮に、液体水素が金属配管１から漏出したとしても外装部材２の内部で気化して、換気孔２ａから外装部材２の外部に拡散することができる。故に、外装部材２の内部に水素ガスが滞留することなく安全である。
【実施例２】
【００３０】
更に本発明による第２の実施例について図６乃至８を参照しつつ、詳細に説明する。
【００３１】
固定台１０の上に固定された支持金具１２’の上方端部は、湾曲した取付部１２ａ’及び１２ｂ’に分岐している。取付部１２ａ’及び１２ｂ’の上には後述するように組み合わされて筒状の金属管からなる外装部材２がビス３１により固定されている。
【００３２】
外装部材２は、上部包囲部材３２ａと樋状部材３２ｂとの２つの部材を組み合わせた筒状体である。側部に設けられたヒンジ３３によって上部包囲部材３２ａが樋状部材３２ｂに対して回動自在である（特に、図８参照）。外装部材２の上部包囲部材３２ａの頂部には、上部包囲部材３２ａと樋状部材３２ｂを組み合わせた状態（図７参照）で、鉛直方向Ａから傾斜して窄孔された貫通穴である換気孔３４がある。換気孔３４は、外装部材２の長手方向に沿って細長く、外装部材２の円周方向に沿って互いに平行に複数本形成されている。
【００３３】
外装部材２の樋状部材３２ｂの内面には、配管取付金具３６が立設されている。配管取付金具３６の上方端部近傍は、半環状の取付部３６ａ及び３６ｂに分岐している。取付部３６ａ及び３６ｂの間には、金属配管１が位置しており、取付部３６ａ及び３６ｂの上方端部近傍のねじ３７を締めることによって固定されている。なお、図６では、１つの配管取付金具３６のみを図示したが、配管取付金具３６は外装部材２の樋状部材３２ｂの上にその長手方向に沿って互いに離間して複数設けられている。
【００３４】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、外装部材２の外部から与えられる力、特に衝撃力が外装部材２に負荷されても、外装部材２と金属配管１との間の空間がこれを吸収して、金属配管１への影響を大幅に低減することができるのである。また、配管取付金具３６は、金属配管１の長手方向に間隔を空けて設けられているので、外装部材２に与えられた力が配管取付金具３６を介して金属配管１に伝達しても、隣り合う配管取付金具３６の間にある金属配管１が撓んでこれを吸収して、金属配管１の狭い範囲への応力集中を防止できるのである。特に、金属配管１内に液体水素の如き、極低温流体が流れているときには金属配管１の靱性が低下するため、金属配管１への応力集中を防止できる本取り付け構造は特に好ましい。
【００３５】
また、金属配管１に極低温流体が流れているときには、金属配管１の表面に空気が液化して液体窒素や液体酸素が生じる。これらの液化ガスは、金属配管１から外装部材２の樋状部材３２ｂの底部に落下して直ちに気化して拡散するのである。特に、液体酸素のような強い酸化作用を持つ液化ガスが滞留しないので安全である。ここで外装部材２の上部包囲部材３２ａの換気孔３４は、鉛直方向Ａから傾斜するようにして形成されているので、外装部材２の直上から落下してくる落ち葉などの可燃物であるゴミ等が外装部材２の内部に入りづらく、ゴミなどの可燃物と液体酸素の接触を防止できるのである。更に、外装部材２はヒンジ３３を中心に上部包囲部材３２ａを回動せしめて内部を露出させることが出来るので、外装部材２の内部を清掃することが容易である。
【００３６】
更に、仮に、液体水素が金属配管１から漏出しても、外装部材２の内部で気化して水素ガスとなり、空気よりも軽い水素ガスは、傾斜して形成された複数の換気孔３４から外部に拡散できる。故に、外装部材２の内部に水素ガスが滞留することなく安全である。
【実施例３】
【００３７】
更に本発明による第３の実施例について図９及び図１２を参照しつつ、詳細に説明する。
【００３８】
水平面を有する固定台１０の上には、ボルト１１等で支持金具４１が固定されている。支持金具４１は正面から見て略Ｔ字状（図１０参照）であり、両側端部４１ａが上方に向けて屈曲している。側端部４１ａの間に挟まれるようにして、支持金具４１の上には樋状部材４２がビス４３によって側方から固定されている。樋状部材４２は、短冊状の金属板の両側部４２ａを上方に屈曲させた断面略コ状の金属板である。
【００３９】
樋状部材４２の上には、金属製のメッシュ網などの多くのエアー抜きの貫通穴を有する網状体４４がその長手方向に沿って着脱自在に取り付けられている。樋状部材４２及び網状体４４により、後述する金属配管１を包囲する外装部材２を構成している。網状体４４のメッシュの大きさ（間隔）については、落ち葉などの可燃性のゴミがその内部に入らない程度であることが好ましい。なお、図９では１つの支持金具４１のみを図示したが、支持金具４１は樋状部材４２及び網状体４４の長手方向に沿って固定台１０の上に互いに離間して複数設けられている。
【００４０】
金属配管１は、樋状部材４２の上面に立設された配管取付金具４５の上方端部の取付部４５ａに固定されている。なお、図９では１つの配管取付金具４５のみを図示したが、配管取付金具４５は樋状部材４２の上面にその長手方向に互いに離間して複数設けられている。
【００４１】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、外装部材２としての樋状部材４２及び網状体４４の外部から与えられる力、特に衝撃力がこれらに負荷されても、樋状部材４２及び網状体４４と金属配管１との間の空間がこれを吸収して、金属配管１への影響を大幅に低減することができるのである。また、配管取付金具４５は、金属配管１の長手方向に間隔を空けて設けられているので、樋状部材４２及び網状体４４に与えられた力が配管取付金具４５を介して金属配管１に伝達しても、隣り合う配管取付金具４５の間の金属配管１がこれを吸収して、金属配管１の狭い範囲への応力集中を防止できるのである。特に、金属配管１内に液体水素の如き、極低温流体が流れているときには金属配管１の靱性が低下するため、金属配管１への応力集中を防止できる本取り付け構造は特に好ましい。
【００４２】
更に、変形例として図１１及び図１２に示すように、樋状部材４２の固定台１０への取り付け構造は、上記した実施例と同様である。網状体４４の側面には、窓４４ｂが設けられている。また、固定台１０の上には、ボルト２１等で配管支持金具２２が固定されている。配管支持金具２２の上方端部近傍には配管取付ステージ２３がその先端部２３ａが窓４４ｂを介して網状体４４内に位置するようにして固定されている。配管取付ステージ２３上には金属配管１が載置されて取付金具２４によって軽く固定されている。
【００４３】
かかる金属配管１の取り付け構造によれば、樋状部材４２及び網状体４４の外部から与えられる力、特に衝撃力が樋状部材４２及び網状体４４に負荷されても金属配管１には力が全く伝達しないのである。
【００４４】
以上において、金属配管１に極低温流体が流れているときには、金属配管１の表面に空気が液化して液体窒素や液体酸素が生じる。これらの液化ガスは、金属配管１から樋状部材４２内に落下して直ちに気化して拡散するのである。特に、液体酸素のような強い酸化作用を持つ液化ガスが滞留しないので安全である。更に、金属配管１の直上から落下してくる落ち葉などの可燃性のゴミが網状体４４の内部に入りづらく、可燃性のゴミと液体酸素の接触を防止できるのである。また、仮に、液体水素が金属配管１から漏出しても直ちに気化して、網状体４４から外部に拡散できる。故に、水素ガスが滞留することなく安全である。
【実施例４】
【００４５】
更に本発明による新たな実施例について図１３を参照しつつ、詳細に説明する。
【００４６】
水素供給ステーション１００（図１参照）において、液体水素昇圧ユニット１０８と（もしくは、先述したように液体水素昇圧ユニット１０８を設けないときにあっては、液体水素貯槽１０４と）気化器１０９とを繋ぐ上記した実施例の要部である金属配管１は、通常は水素ガスで充たされておりほぼ外気の温度と同一である。一方、液体水素が流れるときにあっては、金属配管１は断熱されていないため、液体水素昇圧ユニット１０８から気化器１０９へ向けて正の温度勾配が生ずる。すなわち、金属配管１は、液体水素昇圧ユニット１０８の出口近傍では、液体水素の沸点である−２５３℃に近く、気化器１０９側ではそれよりも高い温度である。よって金属配管１が受ける熱履歴は、液体水素昇圧ユニット１０８側でより大であり、気化器１０９側でより小である。
【００４７】
ところで、金属配管１は、その長さ調整及び分岐などのために接続部３を設けることがある。かかる接続部３には応力が集中しやすいため、熱履歴のより小である気化器１０９側に接続部３が設けられる。
【００４８】
一方、上記した実施例１乃至３の極低温流体用配管の設置構造では、金属配管１は、その長手方向に離間した位置にある取り付け部（配管留め金具１５、取付金具２４等）で支持されており、ある程度の撓みが許容されている。故に、不連続部である接続部３に応力が集中しやすく、接続部３以外では金属配管１の劣化が少ないのである。そこで応力集中部の接続部３の劣化の測定により金属配管１全体の劣化の推定をすることが出来る。
【００４９】
金属配管１には液体水素昇圧ユニット１０８から高圧の液化水素が流入し得るため、微細な劣化で液体水素が漏れたとしても直ちにこれを測定できることが望ましい。
【００５０】
また、上述した熱履歴により、接続部３に設けられるコネクターなどではゆるみが生じやすく、金属配管１内部の水素が少しでも漏れた時点でこれを発見することが望まれる。
【００５１】
そこで外装部材２の内部であって、接続部３の上部には水素センサー４を設けて、その出力を警報機に導くのである。
【００５２】
本実施例によれば、接続部３の水素漏れのみを検出することで金属配管１全体の劣化を予測できるので、金属配管１全体を定期的に検査する必要が減ぜられるのである。また、接続部３において水素が少しでも漏れた時点でこれを発見することができて、迅速な対処が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による配管の設置構造を含むシステムの図である。
【図２】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図４】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図６】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図８】図７の一態様における図である。
【図９】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図１１】本発明による配管の設置構造を表す側面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図１３】本発明による配管の設置構造の要部の図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 金属配管
２ 外装部材
２ａ 換気孔
２ｂ 窓
３ 接続部
４ 水素センサー
１０ 固定台
１１ ボルト
１５ 配管留め金具
２２ 配管支持金具
２３ 配管取付ステージ
３２ａ 上部包囲部材
３２ｂ 樋状部材
３３ ヒンジ
３４ 換気孔
３６ 配管取付金具
４１ 支持金具
４２ 樋状部材
４４ 網状体
４５ 配管取付金具
１００ 水素供給ステーション
１０１ 液体水素ディスペンサー
１０２ 圧縮水素ディスペンサー
１０４ 液体水素貯槽
１０８ 液体水素昇圧ユニット
１０９ 気化器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温流体を流すための金属配管を固定台上に設置するための設置構造であって、前記金属配管は前記固定台から離間した位置に配置され、前記固定台上に固定された外装部材はその長手方向に沿って頂部近傍に複数の貫通穴を有するとともに、前記金属配管の外周から離間した位置でこれを囲繞していることを特徴とする極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項２】
前記外装部材の頂部近傍はメッシュ体からなることを特徴とする請求項１記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項３】
前記メッシュ体は着脱自在であることを特徴とする請求項２記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項４】
前記金属配管は、前記外装部材の前記長手方向に離間した２カ所以上の位置で支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１に記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項５】
前記金属配管は、前記固定台上の前記長手方向に離間した２カ所以上の位置で支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１に記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項６】
前記金属配管は連結部を有し、水素センサーが前記外装部材に取り付けられて前記連結部近傍に位置することを特徴とする請求項１乃至５のうちの１に記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項７】
前記外装部材は、その底部近傍に永久磁石が埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至６のうちの１に記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項１】
極低温流体を流すための金属配管を固定台上に設置するための設置構造であって、前記金属配管は前記固定台から離間した位置に配置され、前記固定台上に固定された外装部材はその長手方向に沿って頂部近傍に複数の貫通穴を有するとともに、前記金属配管の外周から離間した位置でこれを囲繞していることを特徴とする極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項２】
前記外装部材の頂部近傍はメッシュ体からなることを特徴とする請求項１記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項３】
前記メッシュ体は着脱自在であることを特徴とする請求項２記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項４】
前記金属配管は、前記外装部材の前記長手方向に離間した２カ所以上の位置で支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１に記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項５】
前記金属配管は、前記固定台上の前記長手方向に離間した２カ所以上の位置で支持されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１に記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項６】
前記金属配管は連結部を有し、水素センサーが前記外装部材に取り付けられて前記連結部近傍に位置することを特徴とする請求項１乃至５のうちの１に記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【請求項７】
前記外装部材は、その底部近傍に永久磁石が埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至６のうちの１に記載の極低温流体用金属配管の設置構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−６３１３５（Ｐ２００９−６３１３５Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３３４０３（Ｐ２００７−２３３４０３）
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（０００１８６９１３）昭和シェル石油株式会社 (322)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（０００１８６９１３）昭和シェル石油株式会社 (322)
【Ｆターム（参考）】
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