液化水素供給設備及び液化水素供給用のタンクローリー
【課題】加圧蒸発ラインに加圧蒸発器をバイパスするバイパスラインを設けて、加圧蒸発器及びバイパスラインを流通する液化水素のそれぞれの流量を制御することにより、液化水素収納槽内の上方のガス相の温度が設定温度となるようにした液化水素供給設備及び液化水素供給用のタンクローリーである。
【解決手段】液化水素収納槽２の下部と上部とを接続した加圧蒸発ライン４における加圧蒸発器４ａの入口側に第一開閉弁４ｃを設け、第一開閉弁４ｃの入口側から分岐し加圧蒸発器４ａの出口側に合流するバイパスライン４ｄを設け、バイパスライン４ｄに第二開閉弁４ｅを設け、液化水素収納槽２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５の検出温度が設定温度となるように、第一開閉弁４ｃ及び第二開閉弁４ｅの弁開度を制御することにより、液化水素の充填時に液化水素収納槽２内の圧力の上昇が小さくなるようにした。
【解決手段】液化水素収納槽２の下部と上部とを接続した加圧蒸発ライン４における加圧蒸発器４ａの入口側に第一開閉弁４ｃを設け、第一開閉弁４ｃの入口側から分岐し加圧蒸発器４ａの出口側に合流するバイパスライン４ｄを設け、バイパスライン４ｄに第二開閉弁４ｅを設け、液化水素収納槽２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５の検出温度が設定温度となるように、第一開閉弁４ｃ及び第二開閉弁４ｅの弁開度を制御することにより、液化水素の充填時に液化水素収納槽２内の圧力の上昇が小さくなるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化水素供給設備及び液化水素供給用のタンクローリーに係り、加圧蒸発ラインに加圧蒸発器をバイパスするバイパスラインを設けて、加圧蒸発器及びバイパスラインを流通する液化水素のそれぞれの流量を制御することにより、液化水素収納槽内の上方のガス相の温度が設定温度となるようにした液化水素供給設備及び液化水素供給用のタンクローリーに関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３に示す低温液化ガス供給設備及び図４に示す低温液化ガス供給用のタンクローリーが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
図３において、２１は天然ガス等の低温液化ガスを収納する液化ガス収納槽であり、液化ガス収納槽２１の底部に液化ガスを供給する液化ガス供給ライン２２が接続されている。
【０００３】
液化ガス供給ライン２２には、供給用開閉弁２３及び低温液化ガスを蒸発させる供給用蒸発器２４を設けて、液化ガス収納槽２１内に収納されている低温液化ガスを供給用蒸発器２４で蒸発させて使用ポイントに供給するようにしている。
液化ガス供給ライン２２から液化ガス収納槽２１内の液化ガスが供給されることにより、液化ガス収納槽２１内の液化ガスの液面が下降する。
【０００４】
液化ガス収納槽２１内の液化ガスの液面が下降したときに液化ガス収納槽２１内の圧力が低下しないように補償し、液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持するために、加圧蒸発器２５及び加圧調節弁２６を介設した加圧蒸発ライン２７を備えている。
加圧蒸発ライン２７は、液化ガス収納槽２１の底部に一端を接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器２５及び加圧調節弁２６を介設するとともに液化ガス収納槽２１内の上方位置におけるガス相に他端を開口することにより構成している。
【０００５】
加圧蒸発ライン２７の加圧調節弁２６は加圧調節弁２６の出口側の圧力が設定値となるように弁開度を調節することにより、液化ガス収納槽２１内の液化ガスの液面が低下したときに液化ガス収納槽２１内にガスを押し込むことにより液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持して、液化ガス供給ライン２２から供給する使用ポイントにおけるガス圧が一定となるようにしている。
なお、図３において、２８は圧力逃し弁２８ａを設けた圧力逃しライン、２９は開閉弁２９ａを設けた液化ガスを液化ガス収納槽２１内に充填する充填ラインである。
【０００６】
図４は低温液化ガス供給用のタンクローリーの部分図であり、図４において、３１はタンクローリーに設けた液化窒素、液化酸素等の低温液化ガスを収納する液化ガス収納槽であり、液化ガス収納槽３１の底部に液化ガス充填・供給ライン３２が接続されている。
液化ガス充填・供給ライン３２は液化ガス収納槽３１内への液化ガスの充填機能及び液化ガス収納槽３１内の液化ガスを低温液化ガス供給設備（図示せず）へ供給する機能を備えている。
【０００７】
また、液化ガス充填・供給ライン３２には、開閉弁３２ａ、３２ｂを介設するとともに、両開閉弁３２ａ、３２ｂの途中から分岐して充填・供給ノズル３２ｃを設けている。
液化ガス充填・供給ライン３２の充填・供給ノズル３２ｃから低温液化ガス供給設備（図示せず）に液化ガスを供給（充填）することにより、液化ガス収納槽３１内の液化ガスの液面が下降する。
【０００８】
液化ガス収納槽３１内の液化ガスの液面が下降したときに液化ガス収納槽３１内の圧力が低下しないように補償し、液化ガス収納槽３１内の圧力を所定値に保持するために、加圧蒸発器３３及びその出入口の開閉弁３４ａ、３４ｂを介設した加圧蒸発ライン３５を備えている。
加圧蒸発ライン３５は、液化ガス収納槽３１の底部に一端を接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器３３及び加圧蒸発器３３の出入口に開閉弁３４ａ、３４ｂを介設するとともに液化ガス収納槽３１内の上方位置におけるガス相に他端を開口することにより構成している。
【０００９】
なお、図４において、３２ｄは液化ガス収納槽３１の頂部に接続した液化酸素及び液化窒素の場合に使用する上部充填管、３６は加圧蒸発ライン３５に設けた開閉弁３４ｂの出口側から分岐し開閉弁３６ａを介設したガス放出管、３７は内槽安全弁３７ａを設けた圧力逃しライン、３８ａ、３８ｂは圧力・液面測定管、３８ｃ、３８ｄは開閉弁、３８ｅは圧力計、３８ｆは液面計、３９は外槽、４０は断熱材を充填した真空断熱層である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２５２９９４号公報
【特許文献２】特開平９−１４２５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載された従来技術について、低温液化ガスの一例を液化水素としてその課題を以下に説明する。
水素ガスは、ガスのなかで最も軽く、拡散性、還元性に優れ、有機化合物の不飽和結合部分に浸透して飽和させる性質を持っていることから、これらの性質を活かして、電子、化学、油脂、金属、硝子、食品など広汎な分野に使用され、さらに、クリーンエネルギーとして企業、研究機関で研究活動が活発に行われている。
【００１２】
このように、水素ガスの需要は増大しているが、水素ガスは密度が小さいため、液化水素にして貯蔵や輸送されている。
そして、図３に示すように、使用ポイントにおいて、水素ガスを使用するときには、液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持するために、液化ガス収納槽２１内の液化水素を加圧蒸発ライン２７の加圧蒸発器２５で外気と熱交換して蒸発させ水素ガスとして、加圧調節弁２６の開度調節により液化ガス収納槽２１に押し込むのである。
【００１３】
加圧蒸発ライン２７を流通する液化水素流量は、加圧蒸発ライン２７を流通する際の圧力損失と液化ガス収納槽２１内の液化水素ヘッドとが等しくなる値であり、液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持するために加圧蒸発ライン２７を流通する液化水素流量を加圧調節弁２６の開度調節による圧力損失の調節で行っているのである。
また、液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持するために加圧蒸発ライン２７を流通する液化水素流量と液化ガス供給ライン２２から供給される液化水素流量とは、下記（１）式で示す関係がある。
Ｍ＝Ｗρg／（ρl−ρg） …（１）
ここで、
Ｍ：加圧蒸発ライン２７の液化水素流量（kg/s）
Ｗ：液化ガス供給ライン２２の液化水素流量（kg/s）
ρl：液化水素の密度（kg/m3）
ρg：水素ガスの密度（kg/m3）
なお、上記（１）式は下記のようにして導くことができる。
液化ガス供給ライン２２の液化水素流量Ｗ（kg/s）と、Ｗ（kg/s）に起因する液化ガス収納槽２１内の液化水素容積の減少量Ｖ1（m3/s）とは、下記（２）式で示す関係がある。
Ｖ1＝Ｗ／ρl …（２）
液化ガス収納槽２１内の液化水素容積の減少量Ｖ1（m3/s）と、Ｖ1（m3/s）を補充するために必要な水素ガス量Ｎ1（kg/s）とは、下記（３）式で示す関係がある。
Ｎ1＝ρgＶ1＝Ｗρg／ρl …（３）
水素ガス量Ｎ1（kg/s）に起因する液化ガス収納槽２１内の液化水素容積の減少量Ｖ2（ｍ3／ｓ）は下記（４）式で表わされる。
Ｖ2＝Ｎ1／ρl＝Ｗρg／ρl2 …（４）
液化ガス収納槽２１内の液化水素容積の減少量Ｖ2（m3/s）と、Ｖ2（m3/s）を補充するために必要な水素ガス量Ｎ2（kg/s）とは、下記（５）式で示す関係がある。
Ｎ2＝ρgＶ2＝Ｗρg2／ρl2 …（５）
上記（３）〜（５）式と同様にして、加圧蒸発ライン２７の液化水素流量Ｍ（kg/s）と、液化ガス供給ライン２２の液化水素流量Ｗ（kg/s）とは、下記（６）式で表わされる。
Ｍ＝Ｎ1＋Ｎ2＋Ｎ3＋・・・＋Ｎn＋・・・＝（Ｗρg／ρl）（１＋ρg／ρl＋（ρg／ρl）2＋・・・（ρg／ρl）(n-1)＋・・・）＝（Ｗρg／ρl）（１／（１−ρg／ρl）＝Ｗρg／（ρl−ρg） …（６）
【００１４】
そして、加圧蒸発ライン２７における液化水素流量Ｍ（kg/s）は、上記（１）式（（６）式）で示されるように、液化ガス供給ライン２２の液化水素流量Ｗ（kg/s）と、液化水素の密度ρl（kg/m3）と、水素ガスの密度ρg（kg/m3）とで定まるのであり、外気を熱源とする加圧蒸発器２５で蒸発した水素ガスは、例えば０℃（２７３Ｋ）程度の過熱（スーパーヒート）状態となって、液化ガス収納槽２１内に押し込まれるのである。
また、供給用蒸発器２４からユーザーの使用ポイントまでの配管による圧力損失を考慮して、液化ガス収納槽２１内を例えば０．７MPaGに保持するように加圧蒸発ライン２７の加圧調節弁２６が設定されてその開度調節を行うようになっている。
【００１５】
液化水素の大気圧における飽和液温度は２０．３Ｋであり、上記液化ガス収納槽２１内が０．７MPaGである場合の液化水素の飽和温度は約３０Ｋであるから、加圧蒸発ライン２７から液化ガス収納槽２１の上部に押し込まれる水素ガスの密度と、液化ガス収納槽２１の液面近くの水素ガスの密度とは、上部の過熱水素ガスの密度が下部の飽和水素ガスの密度の十数分の一と、非常に小さい（軽い）のである。
したがって、液化ガス収納槽２１内の液化水素が使用ポイントで使用されて液化水素の液面が低下すると、液化水素供給用のタンクローリーから液化水素を充填するのであるが、液化ガス収納槽２１内の水素ガスの温度は上方が高く、下方が低いという大きな温度勾配、すなわち、水素ガスの密度は上方が小さく、下方が大きいという密度勾配がついており、水素ガスの対流が生じ難い状態である。
【００１６】
液化ガス収納槽２１に液化水素をタンクローリーから充填するには、充填ライン２９に液化水素供給用のタンクローリーの充填ホース（図示せず）を接続し、充填ホース内の空気を水素ガスに置換した後に開閉弁２９ａを開いて液化水素を液化ガス収納槽２１内に充填するのである。
この充填の初期に、液化水素を充填するため液化水素の充填容積に起因する液化ガス収納槽２１内の圧力上昇要因と、充填ホースが外気温度であり、タンクローリーからの液化水素が蒸発すること、液化ガス収納槽２１内の水素ガスの温度が高いことによる充填液化水素の蒸発などにより、液化ガス収納槽２１内の圧力が上昇して圧力逃しライン２８の圧力逃し弁２８ａの設定圧以上となり、圧力逃し弁２８ａが開いて水素ガスを大気に放出することが生ずるのである。
【００１７】
また、液化ガス収納槽２１の下部より液化水素を充填することもあるが、充填の初期に、液化ガス収納槽２１の上部より液化水素を充填する場合と同様に、液化水素を充填するため液化水素の充填容積に起因する液化ガス収納槽２１内の圧力上昇要因と、液化ガス収納槽２１内の水素ガスの温度が高いこと、タンクローリーから送られた液化水素が充填ホース等で気化し、高温になった水素ガスが液化水素と混合して液化水素が沸騰することなどにより、液化ガス収納槽２１内の圧力が圧力逃し弁２８ａの設定圧力以上となり、圧力逃し弁２８ａが開いて水素ガスを大気に放出することが生ずるのである。
このため、特許文献１に記載の従来の低温液化ガス供給設備においては、製造に費用のかかった水素ガスを大気に放出するという大きな損失が生じるという課題があり、また、水素は可燃性であるため、大気に放出することは好ましくないなどの課題があったのである。
【００１８】
また、特許文献２に記載された従来技術について、低温液化ガスの一例を液化水素としてその課題を以下に説明する。
図４に示す低温液化ガス供給用のタンクローリーは、水素液化装置を設置した液化水素の製造所において、水素液化装置で液化した液化水素を充填供給ノズル３２ｃ、充填・供給ライン３２、開閉弁３２ａを介して大気圧に近い圧力で液化ガス収納槽３１内に充填されるのである。
【００１９】
次に、液化水素を充填されたタンクローリーは、例えば、図３で示した低温液化ガス供給設備の設置場所まで走行し、低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１内に、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の液化水素を充填するのである。
低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１内に、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の液化水素を充填するに当たっては、充填ホース内を水素ガスで置換し、液化ガス収納槽２１内の圧力が例えば０．７MPaGの場合、液化ガス収納槽２１内の水素ガスによりタンクローリーの液化ガス収納槽３１内の圧力を０．７MPaGに昇圧し、さらに、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の圧力を０．９５MPaGに昇圧するのである。
【００２０】
タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の０．７MPaGから０．９５MPaGへの昇圧は、オペレータが圧力計３８ｅを監視して加圧蒸発ライン３５に介設した開閉弁３４ａ、３４ｂの操作により行うのである。
そして、タンクローリーの液化ガス収納槽３１の液化水素を低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１に供給するのであり、この供給時、オペレータは上記昇圧時と同様に、圧力計３８ｅを監視して加圧蒸発ライン３５に介設した開閉弁３４ａ、３４ｂの操作により、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の圧力を０．９５MPaGに保持するのである。
【００２１】
タンクローリーの液化ガス収納槽３１から低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１への液化水素の充填終了時には、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の圧力は低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１内の圧力と同様の０．７MPaGとなる。
また、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内には、液化ガス充填・供給ライン３２の設置上の制約のために、数十リットルの液化水素が残留することとなる。
【００２２】
この状態で、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内を密閉して、タンクローリーを水素液化装置が設置された液化水素の製造所まで走行させると、液化ガス収納槽３１内の上方部に滞留する、例えば、２００Ｋ〜３００Ｋの高温の過熱水素ガスと底部の残留した液化水素が混合して、液化ガス収納槽３１内の圧力が、内槽安全弁３７ａの設定圧力を超えて圧力逃しライン３７から水素ガスが噴出することとなる。
タンクローリーが走行する公道において、可燃性の水素ガスが放出されることは安全上、許されない。
【００２３】
そこで、従来、タンクローリーの公道走行中に水素ガスが噴出しないように、タンクローリーの液化ガス収納槽３１から低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１への液化水素の充填終了後であって走行前に、低温液化ガス供給設備の設置場所において、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の水素ガスを開閉弁３６ａを開いてガス放出管３６から大気に放出していたのである。
このため、特許文献２に記載の従来の低温液化ガス供給用のタンクローリーにおいては、製造に費用のかかった水素ガスを大気に放出するという大きな損失が生じるという課題があり、また、水素は可燃性であるため、大気に放出することは好ましくないなどの課題があったのである。
【００２４】
本発明は、このような従来の構成が有していた課題を解決しようとするものであり、液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーにおける加圧蒸発ラインに加圧蒸発器をバイパスするバイパスラインを設けて、加圧蒸発器及びバイパスラインを流通する液化水素のそれぞれの流量を制御することにより、液化水素収納槽内の上方のガス相の温度を設定温度にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１に係る本発明の液化水素供給設備は、液化水素を収納する液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器を設けた加圧蒸発ラインと、前記加圧蒸発ラインの水素の流量を調節する調節弁と、前記液化水素収納槽の上部に接続し圧力逃し弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給設備において、
前記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るとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたものである。
【００２６】
請求項２に係る本発明の液化水素供給設備は、液化水素を収納するとともに使用ポイントに供給するようにした液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を使用ポイントに供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器及び加圧調節弁を設けた加圧蒸発ラインと、前記液化水素収納槽の上部に接続し圧力逃し弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給設備において、
前記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であって加圧調節弁の入口側に合流するバイパスラインを設けるとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたものである。
【００２７】
請求項３に係る本発明の液化水素供給用のタンクローリーは、タンクローリーに設けた液化水素を収納する液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器を設けた加圧蒸発ラインと、前記加圧蒸発ラインの水素流量を調節する手動調節弁と、前記液化水素収納槽内の圧力を表示する圧力計と、前記液化水素収納槽の上部に接続し内槽安全弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給用のタンクローリーにおいて、
前記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るとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたものである。
【００２８】
請求項４に係る本発明の液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーは、請求項１若しくは２又は請求項３に係る本発明の構成に加え、弁開度制御装置は、前記温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁の弁開度を全開に、前記第二開閉弁の弁開度を全閉に制御するとともに、前記温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁の弁開度を全閉に、前記第二開閉弁の弁開度を全開に制御したものである。
【００２９】
請求項５に係る本発明の液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーは、請求項１若しくは２又は請求項３に係る本発明の構成に加え、前記弁開度制御装置は、前記温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、前記第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、前記温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、前記第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御したものである。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１に係る本発明の液化水素供給設備は、液化水素収納槽内の上方の液化水素のガス相の検出温度が設定温度となるように、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器を流通する液化水素とバイパスラインを流通する液化水素の流量を制御するようにしたから、液化水素供給設備が使用ポイントに液化水素を供給する定置式の設備である場合に、液化水素収納槽の液面が液化水素を充填する必要のある液面まで低下した時に、液化水素収納槽内の水素ガスの温度を例えば１００Ｋ程度に制御することができるのである。
したがって、液化水素供給用のタンクローリーや移動式の液化水素供給用のコンテナから、液化水素収納槽内に液化水素を充填する際に、液化水素収納槽内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、液化水素の充填に伴う液化水素収納槽内の圧力上昇が圧力逃し弁の設定圧力を超えることがないようにしたり、あるいは、充填初期に少量の水素ガスを放出する程度の圧力上昇としたりすることができ、液化水素供給設備の水素収納槽に液化水素を充填する際に、水素ガスの放出を無くしたり、あるいは、少なくしたりすることができるのである。
また、請求項１に係る本発明の液化水素供給設備は、液化水素収納槽内の上方の液化水素のガス相の検出温度が設定温度となるように、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器を流通する液化水素とバイパスラインを流通する液化水素の流量を制御するようにしたから、液化水素供給設備が移動式の液化水素供給用のコンテナである場合に、液化水素供給用のコンテナから定置式の液化水素供給設備の液化水素収納槽に液化水素を充填後に、移動式の液化水素供給用のコンテナの液化水素収納槽を密閉して、水素液化装置を設置した液化水素の製造所まで公道を輸送しても、液化水素供給用のコンテナの液化水素収納槽内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、輸送に伴う液化水素収納槽内の残留液化水素と水素ガスの輸送に伴う混合による液化水素収納槽内の圧力上昇が圧力逃し弁(この場合、内槽安全弁)の設定圧力を超えることがないから、充填終了後であって輸送前に、移動式の液化水素供給用のコンテナの液化水素収納槽内の水素ガスを大気に放出しなくてすむのである。
したがって、可燃性の水素ガスを大気に放出するという危険性及び経済的損失を回避できるのである。
【００３１】
請求項２に係る本発明の液化水素供給設備は、請求項１に係る本発明と同様に、液化水素収納槽内の上方の液化水素のガス相の検出温度が設定温度となるように、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器を流通する液化水素とバイパスラインを流通する液化水素の流量を制御するようにしたから、液化水素収納槽の液面が液化水素を充填する必要のある液面まで低下した時に、液化水素収納槽内の水素ガスの温度を例えば１００Ｋ程度に制御することができるのである。
しかも、請求項２に係る本発明の液化水素供給設備は、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器の出口側に加圧調節弁を設けているから、液化水素収納槽内の圧力を自動的に設定圧力に保持しながら液化水素収納槽内の水素ガスの温度を例えば１００Ｋ程度に制御することができるのである。
したがって、液化水素供給設備が使用ポイントに液化水素を供給して液化水素収納槽内の液面が低下して、液化水素供給用のタンクローリーや移動式の液化水素供給用のコンテナから液化水素収納槽内に液化水素を充填する際に、液化水素収納槽内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、液化水素の充填に伴う液化水素収納槽内の圧力上昇が圧力逃し弁の設定圧力を超えることがないようにしたり、あるいは、充填初期に少量の水素ガスを放出する程度の圧力上昇としたりすることができ、液化水素供給設備の水素収納槽に液化水素を充填する際に、水素ガスの放出を無くしたり、あるいは、少なくしたりすることができるのである。
【００３２】
請求項３に係る本発明の液化水素供給用のタンクローリーは、タンクローリーに設けた液化水素収納槽内の上方の液化水素のガス相の検出温度が設定温度となるように、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器を流通する液化水素とバイパスラインを流通する液化水素の流量を制御するようにしたから、タンクローリーから液化水素供給設備の液化水素収納槽に液化水素を充填後に、タンクローリーの液化水素収納槽を密閉して、水素液化装置を設置した液化水素の製造所まで公道を走行しても、タンクローリーの液化水素収納槽内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、走行に伴う液化水素収納槽内の残留液化水素と水素ガスの走行に伴う混合による液化水素収納槽内の圧力上昇が内槽安全弁の設定圧力を超えることがないから、充填終了後であって走行前に、タンクローリーの液化水素収納槽内の水素ガスを大気に放出しなくてすむのである。
したがって、可燃性の水素ガスを大気に放出するという危険性及び経済的損失を回避できるのである。
【００３３】
請求項４に係る本発明の液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーは、請求項１若しくは２又は請求項３に係る本発明の効果に加え、弁開度制御装置は、温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁の弁開度を全開に、第二開閉弁の弁開度を全閉に制御するとともに、温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁の弁開度を全閉に、第二開閉弁の弁開度を全開に制御したものであるから、第一開閉弁及び第二開閉弁を安価で構造の簡単な空気作動式開閉弁で構成することができるのである。
【００３４】
請求項５に係る本発明の液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーは、請求項１若しくは２又は請求項３に係る本発明の効果に加え、弁開度制御装置は、温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御したものであるから、液化水素収納槽内の水素ガスの温度を精度よく制御することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る液化水素供給設備の概略図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態に係る液化水素供給用のタンクローリーの概略図である。
【図３】従来の低温液化ガス供給設備の概略図である。
【図４】従来の低温液化ガス供給用のタンクローリーの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を添付した図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る液化水素供給設備の配管系統などを示す概略図である。
図１において、１は、液化水素供給設備であり、液化水素収納槽２と、液化水素供給ライン３と、加圧蒸発ライン４とを備えている。
【００３７】
前記液化水素収納槽２は、内部に液化水素を収納するとともに液化水素を使用ポイントに供給する内槽２ａと断熱用真空を保持する外槽２ｂとから形成した二重殻断熱構造としており、図示しないが、前記内槽２ａは低熱伝導率で高強度のＦＲＰからなるバンド状荷重支持体を用いて前記外槽２ｂの中央部に支持するとともに前記内槽２ａの外周部を断熱層により囲繞している。
前記液化水素供給ライン３は前記液化水素収納槽２の内槽２ａの下部（底部）に接続して供給用開閉弁３ａ及び外気を熱源とする供給用蒸発器３ｂを介設し水素ガスの使用ポイントに延びている。
【００３８】
前記加圧蒸発ライン４は、前記液化水素収納槽２の内槽２ａの下部（底部）と上部（頂部）とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器４ａ及び加圧調節弁４ｂを設け、前記加圧蒸発器４ａの入口側に第一開閉弁４ｃを設けている。
また、前記加圧蒸発ライン４には、前記第一開閉弁４ｃの入口側から分岐し前記加圧蒸発器４ａの出口側であって前記加圧調節弁４ｂの入口側に合流するバイパスライン４ｄを設けるとともに、前記バイパスライン４ｄに第二開閉弁４ｅを設けている。
【００３９】
前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器５を設け、前記温度検出器５で検出した前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内の上方の水素ガスの検出温度信号を弁開度制御装置５ａに送り、前記弁開度制御装置５ａは前記温度検出器５で検出した検出温度が設定温度となるように前記加圧蒸発ライン４に設けた前記第一開閉弁４ｃの弁開度及び前記バイパスライン４ｄに設けた前記第二開閉弁４ｅの弁開度を制御するようにしている。
この実施の形態では、前記第一開閉弁４ｃ及び前記第二開閉弁４ｅをそれぞれ空気作動式開閉弁としており、前記弁開度制御装置５ａは、前記温度検出器５の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁４ｃの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に、前記第二開閉弁４ｅの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に制御するとともに、前記温度検出器５の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁４ｃの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に、前記第二開閉弁４ｅの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に制御することにより、前記温度検出器５で検出した検出温度が設定温度、例えば１００Ｋとなるように、前記加圧蒸発ライン４における前記加圧蒸発器４ａを流通する液化水素と前記バイパスライン４ｄを流通する液化水素の流量を制御するようにしている。
【００４０】
また、前記加圧蒸発ライン４の第一開閉弁４ｃの入口側には第三開閉弁４ｆを設け、前記加圧調節弁４ｂの出口側には第四開閉弁４ｇ及び第五開閉弁４ｈを設け、前記バイパスライン４ｄの前記第二開閉弁４ｅの入口側から分岐して液化水素を前記液化水素収納槽２の内槽２ａに充填する充填ライン６を設けている。
前記充填ライン６の端部には、液化水素充填用の第六開閉弁６ａを設け、前記第一開閉弁４ｃと前記第三開閉弁４ｆとの中間と、前記第四開閉弁４ｇと前記第五開閉弁４ｈとの中間とを結ぶ液化水素の充填ライン６ｂに液化水素充填用の第七開閉弁６ｃを設けている。
【００４１】
前記第一開閉弁４ｃ、前記第二開閉弁４ｅ、前記第三開閉弁４ｆ、前記第四開閉弁４ｇ、前記第五開閉弁４ｈ、前記第六開閉弁６ａ及び前記第七開閉弁６ｃは、纏めて前記液化水素収納槽２の外槽２ｂの下方に配設するのであるが、図示の関係から、一点鎖線７で示す枠内に拡大して示している。
前記充填ライン６の端部に設けた前記第六開閉弁６ａには、充填ホース６ｄを接続して液化水素供給用のタンクローリー８からの液化水素を前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内に充填するようにしている。
【００４２】
また、前記液化水素収納槽２の内槽２ａの頂部に、圧力逃し弁９を介設した圧力逃しライン９ａと、内槽安全弁９ｂを介設した安全弁ライン９ｃとを接続している。
前記圧力逃し弁９の弁体が開く設定圧力を前記内槽安全弁９ｂの吹出圧力よりも低く、かつ、前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力よりも高くしており、前記圧力逃し弁９の弁体が開いたときの水素ガス吹出量は前記内槽安全弁９ｂの弁体が開いたときの水素ガス吹出量よりも非常に少ない値としており、仮に、圧力逃し弁９が作動しても前記内槽２ａ内の圧力の急激な低下が生じないようにしている。
【００４３】
前記圧力逃し弁９を設けているので、連休等の長期間にわたり前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内の液化水素を使用ポイントで使用しない場合でも、前記内槽２ａ内の圧力が侵入熱により上昇して前記圧力逃し弁９の弁体が開く設定圧力となれば自動的に弁体が開いて前記内槽２ａ内の圧力上昇を防いで、安全性を確保しているのである。
前記内槽安全弁９ｂは、通常作動することはないのであるが、前記圧力逃し弁９の万一の作動不良があっても、この内槽安全弁９ｂが作動して前記内槽２ａの破壊を防止している。
【００４４】
なお、１０ａ、１０ｂ及び１０ｃはコンクリート製の床であり、床１０ｃは図１において床１０ａ、１０ｂよりも下方に位置しているが、これら床１０ａ、１０ｂ、１０ｃは面一である。
【００４５】
次に、上記のように構成した液化水素供給設備１の作用について説明する。
液化水素収納槽２の内槽２ａ内の液化水素は、液化水素供給ライン３から出て供給用蒸発器３ｂに入り外気で加熱されて蒸発し、水素ガスの状態で使用ポイントに供給されるのである。
【００４６】
液化水素収納槽２の内槽２ａ内の液化水素が使用ポイントに供給されるに伴い、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力を所定の圧力に保つために、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した（１）式に示す流量関係で、加圧蒸発ライン４を液化水素が流れるのである。
使用ポイントにおいて水素ガスを使用中は、液化水素供給ライン３の供給用開閉弁３ａを開き、加圧蒸発ライン４の第三開閉弁４ｆ、第四開閉弁４ｇ及び第五開閉弁４ｈを開くのである。
【００４７】
そして、加圧蒸発ライン４における加圧蒸発器４ａを流通する液化水素とバイパスライン４ｄを流通する液化水素の量とを、弁開度制御装置５ａにより、温度検出器５の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁４ｃの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に、第二開閉弁４ｅの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に制御するとともに、温度検出器５の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁４ｃの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に、第二開閉弁４ｅの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に制御して、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の上方の液化水素のガス相の温度が例えば１００Ｋになるようにするのである。
このとき、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力は、加圧調節弁４ｃの弁開度が自動的に所定の圧力、例えば０．７MPaGとなるように調節されて、使用ポイントでの水素ガスの必要圧力を確保するようにしている。
【００４８】
使用ポイントでの水素ガスの利用により、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の液化水素の液面が低下してくるが、液化水素供給設備１の監視者又はオペレータにより、液化水素の液面が所定位置まで低下すると、液化水素の販売者に液化水素の充填の要求がなされる。
液化水素の販売者は、液化水素の充填要求を受けると、水素液化装置を設置した液化水素の製造所において液化水素供給用のタンクローリー８に液化水素を充填した後に、タンクローリー８を液化水素供給設備１の設置場所に走行させる。
【００４９】
液化水素供給設備１の設置場所においては、充填ホース６ｄによりタンクローリー８と第六開閉弁６ａを接続し、充填ホース６ｄ内を水素ガスで置換する。液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力が例えば０．７MPaGの場合、従来のタンクローリーと同様の手順に従ってタンクローリー８の液化ガス収納槽内の圧力を０．９５MPaGに昇圧する。
第七開閉弁６ｃを開、第三開閉弁４ｆを閉、第六開閉弁６ａを開にすると、タンクローリー８の液化ガス収納槽内の液化水素は液化水素収納槽２の内槽２ａの上部から充填される。
【００５０】
液化水素の充填が始まると、液化水素収納槽２の内槽２ａのガス相の圧力は０．７MPaGよりも高くなるため、加圧調節弁４ｂは自動的に閉になり、加圧蒸発ライン４への液化水素の流れは止まる。しかし液化水素収納槽２の内槽２ａのガス相の圧力は０．７MPaGよりも高いため、液化水素供給ライン３への液化水素の供給は停止しない。すなわち、使用ポイントでの水素ガスの利用には支障はない。
タンクローリー８から液化水素収納槽２の内槽２ａに液化水素を充填するときに、内槽２ａ内の水素ガスの温度は、例えば１００Ｋに制御しているため、液化水素の充填に伴う液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力上昇が圧力逃し弁９の設定圧力を超えることがない。状態、あるいは、充填初期に少量の水素ガスを放出する程度の圧力上昇の状態にでき、液化水素収納槽２の内槽２ａに液化水素を充填する際に、水素ガスの放出を無くしたり、あるいは、少なくしたりすることができるのである。
【００５１】
以上の第一の実施の形態では、液化水素供給ライン３に供給用蒸発器３ｂを設けているが、使用ポイントにおいて液化水素を利用する場合には供給用蒸発器３ｂを無くして直接液化水素を使用ポイントに供給するようにするのである。
また、以上の第一の実施の形態では、第一開閉弁４ｃ及び第二開閉弁４ｅをそれぞれ空気作動式開閉弁としたが、これら第一開閉弁及び第二開閉弁を弁開度を段階的又は連続的に調節できる開閉弁として、弁開度制御装置５ａにより、温度検出器５の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、温度検出器５の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御するようにしてもよく、このようにすれば、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の水素ガスの温度を精度よく制御することができる。
【００５２】
第一の実施の形態では、加圧蒸発ライン４に加圧調節弁４ｂを設けて、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力を所定値に保持するようにしたが、加圧調節弁４ｂに代えて、加圧蒸発ライン４の水素の流量を調節する調節弁を設けてオペレータが内槽２ａ内の圧力を表示する圧力計を監視しながら調節弁の弁開度を調節するようにしてもよい。
第一の実施の形態では、液化水素供給設備１への液化水素の充填を液化水素供給用のタンクローリー８により行ったが、液化水素供給用のコンテナにより行ってもよい。
【００５３】
次に、本発明の第二の実施の形態に係る液化水素供給用のタンクローリーについて、図２に基づき説明する。
図２は、本発明の第二の実施の形態に係る液化水素供給用のタンクローリーの配管系統などを示す概略図であり、図示の都合上、配管系統を拡大するとともに液化水素収納槽を縮小している。
【００５４】
図２において、１１は、液化水素供給用のタンクローリーであり、液化水素収納槽１２と、液化水素供給ライン１３と、加圧蒸発ライン１４とを備えている。
前記液化水素収納槽１２は、内部に液化水素を収納する内槽１２ａと断熱用真空を保持する外槽１２ｂとから形成した二重殻断熱構造としており、図示しないが、前記内槽１２ａは低熱伝導率で高強度のＦＲＰからなるバンド状荷重支持体を用いて前記外槽１２ｂの中央部に支持するとともに前記内槽１２ａの外周部を断熱層により囲繞している。
【００５５】
前記液化水素供給ライン１３は前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａの下部（底部）に接続して供給用開閉弁１３ａを介設し、端部１３ｂに充填ホースを接続して液化水素供給設備に液化水素を供給するのである。
また、液化水素供給ライン１３は、液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の液化水素を液化水素供給設備に充填し、内槽１２ａ内が空になったときに、水素液化装置を設置した液化水素の製造所において、水素液化装置で液化した液化水素を端部１３ｂから液化水素供給ライン１３を利用して充填するようにしている。
【００５６】
前記加圧蒸発ライン１４は、前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａの下部（底部）と上部（頂部）とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器１４ａ及び水素流量を調節する手動調節弁１４ｂを設け、前記加圧蒸発器１４ａの入口側に第一開閉弁１４ｃを設けている。
また、前記加圧蒸発ライン１４には、前記第一開閉弁１４ｃの入口側から分岐し前記加圧蒸発器１４ａの出口側であって前記手動調節弁１４ｂの入口側に合流するバイパスライン１４ｄを設けるとともに、前記バイパスライン１４ｄに第二開閉弁１４ｅを設けている。
【００５７】
前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器１５を設け、前記温度検出器１５で検出した前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の上方の水素ガスの検出温度信号を弁開度制御装置１５ａに送り、前記弁開度制御装置１５ａは前記温度検出器１５で検出した検出温度が設定温度となるように前記加圧蒸発ライン１４に設けた前記第一開閉弁１４ｃの弁開度及び前記バイパスライン１４ｄに設けた前記第二開閉弁１４ｅの弁開度を制御するようにしている。
この実施の形態では、前記第一開閉弁１４ｃ及び前記第二開閉弁１４ｅをそれぞれ空気作動式開閉弁としており、前記弁開度制御装置１５ａは、前記温度検出器１５の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁１４ｃの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に、前記第二開閉弁１４ｅの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に制御するとともに、前記温度検出器１５の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁１４ｃの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に、前記第二開閉弁１４ｅの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に制御することにより、前記温度検出器１５で検出した検出温度が設定温度、例えば１００Ｋとなるように、前記加圧蒸発ライン１４における前記加圧蒸発器１４ａを流通する液化水素と前記バイパスライン１４ｄを流通する液化水素の流量を制御するようにしている。
【００５８】
また、前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａの上部（頂部）に、水素ガス放出ライン１６を設け、水素ガス放出ライン１６に内槽安全弁１７を介設した圧力逃しライン１７ａを接続している。
内槽安全弁１７ｂの吹出圧力は前記水素収納槽１２の内槽１２ａの液化水素収納設備への液化水素の充填時の圧力、例えば０．９５MPaGよりも高くしてある。
【００５９】
なお、１６ａは前記水素ガス放出ライン１６に設けた水素ガス放出弁、１８ａは前記内槽１２ａの底部の液化水素に連通する圧力・液面測定管、１８ｂは前記内槽１２ａの頂部の水素ガスに連通する圧力・液面測定管、１８ｃは圧力計、１８ｄは液面計である。
【００６０】
次に、上記のように構成した液化水素供給用のタンクローリー１１の作用について説明する。
図示しない液化水素供給設備において、使用ポイントでの水素ガスの利用により、液化水素収納槽内の液化水素の液面が低下してくるが、液化水素供給設備の監視者又はオペレータにより、液化水素の液面が所定位置まで低下すると、液化水素の販売者に液化水素の充填の要求がなされる。
【００６１】
液化水素の販売者は、液化水素の充填要求を受けると、水素液化装置を設置した液化水素の製造所において、液化水素供給用のタンクローリー１１を走行させる。
そして、タンクローリー１１の液化水素供給ライン１３の端部１３ｂに充填ホースを接続して充填ホースから供給用開閉弁１３ａまでの液化水素供給ライン１３内を水素ガスで置換した後に、供給用開閉弁１３ａ及び水素ガス放出ライン１６の水素ガス放出弁１６ａを開いて、液化水素を液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内にほぼ大気圧で充填する。
【００６２】
液化水素収納槽１２の内槽１２ａの所定の液面まで液化水素を充填して、供給用開閉弁１３ａ及び水素ガス放出弁１６ａを閉じ、タンクローリー１１を液化水素供給設備の設置場所に走行させる。
液化水素供給設備の設置場所において、タンクローリー１１の液化水素供給ライン１３の端部１３ｂと液化水素供給設備の充填口とを充填ホースで接続し、充填ホースを含む充填経路を水素ガスで置換したのち、液化水素供給設備の液化水素収納槽内の圧力が例えば０．７MPaGの場合、液化水素供給設備の液化水素収納槽内の水素ガスによりタンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力を０．７MPaGに昇圧する。
【００６３】
そして、オペレータは、圧力・液面測定管１８ｂに設けた圧力計１８ｃをみながら、加圧蒸発ライン１４の手動調節弁１４ｂの弁開度を調節して液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力を例えば０．９５MPaGに保持して、液化水素供給設備の液化水素収納槽に液化水素を充填するのである。
タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の液化水素が液化水素供給設備の液化水素収納槽に充填されるに伴い、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力を所定の充填圧力に保つために、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した（１）式に示す流量関係で、加圧蒸発ライン１４を液化水素が流れるように手動調節弁１４ｂの弁開度を調節するのである。
【００６４】
そして、加圧蒸発ライン１４における加圧蒸発器１４ａを流通する液化水素とバイパスライン１４ｄを流通する液化水素の量とを、弁開度制御装置１５ａにより、温度検出器１５の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁１４ｃの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に、第二開閉弁１４ｅの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に制御するとともに、温度検出器１５の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁１４ｃの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に、第二開閉弁１４ｅの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に制御して、液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の上方の液化水素のガス相の温度が例えば１００Ｋになるようにするのである。
このとき、液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力は、オペレータにより手動調節弁１４ｂの弁開度を調節して例えば０．９５MPaGとなるようにしている。
【００６５】
タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内から液化水素供給設備の液化水素収納槽への液化水素の充填終了時には、タンクローリー１１の液化ガス収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力は液化水素供給設備の液化水素収納槽内の圧力と同様の０．７MPaGとなる。
また、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内には、液化水素供給ライン１３の設置上の制約のために、数十リットルの液化水素が残留することとなる。
【００６６】
そして、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａから液化水素供給設備の液化水素収納槽に液化水素を充填後に、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａを密閉して、水素液化装置を設置した液化水素の製造所まで公道を走行するのである。
しかし、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、走行に伴う液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の残留液化水素と水素ガスとの走行に伴う混合による液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力上昇が内槽安全弁１７ｂの設定圧力を超えることがないから、充填終了後であって走行前に、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の水素ガスを大気に放出しなくてすむのであり、可燃性の水素ガスを大気に放出するという危険性及び経済的損失を回避できるのである。
【００６７】
以上の第二実施の形態では、液化水素供給用のタンクローリー１１としたが、自走のできない、同様の構成を備えた液化水素供給用のコンテナとすることもできる。
また、以上の第二の実施の形態では、第一開閉弁１４ｃ及び第二開閉弁１４ｅをそれぞれ空気作動式開閉弁としたが、これら第一開閉弁及び第二開閉弁を弁開度を段階的又は連続的に調節できる開閉弁として、弁開度制御装置１５ａにより、温度検出器１５の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、温度検出器１５の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御するようにしてもよく、このようにすれば、液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の水素ガスの温度を精度よく制御することができる。
【００６８】
また、以上の第二の実施の形態では、加圧蒸発ライン１４の手動調節弁１４ｂを、バイパスライン１４ｄの合流点よりも出口側に設けたが、バイパスラインの分岐点よりも入口側に設けてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 液化水素供給設備
２、１２ 液化水素収納槽
２ａ、１２ａ 内槽
３、１３ 液化水素供給ライン
４、１４ａ 加圧蒸発ライン
４ａ、１４ａ 加圧蒸発器
４ｂ 加圧調節弁
４ｃ、１４ｃ 第一開閉弁
４ｄ、１４ｄ バイパスライン
４ｅ、１４ｅ 第二開閉弁
５、１５ 温度検出器
５ａ、１５ａ 弁開度制御装置
９ 圧力逃し弁
９ａ、１７ａ 圧力逃しライン
１１ 液化水素供給用のタンクローリー
１４ｂ 手動調節弁
１７ 内槽安全弁
１８ｃ 圧力計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化水素供給設備及び液化水素供給用のタンクローリーに係り、加圧蒸発ラインに加圧蒸発器をバイパスするバイパスラインを設けて、加圧蒸発器及びバイパスラインを流通する液化水素のそれぞれの流量を制御することにより、液化水素収納槽内の上方のガス相の温度が設定温度となるようにした液化水素供給設備及び液化水素供給用のタンクローリーに関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３に示す低温液化ガス供給設備及び図４に示す低温液化ガス供給用のタンクローリーが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
図３において、２１は天然ガス等の低温液化ガスを収納する液化ガス収納槽であり、液化ガス収納槽２１の底部に液化ガスを供給する液化ガス供給ライン２２が接続されている。
【０００３】
液化ガス供給ライン２２には、供給用開閉弁２３及び低温液化ガスを蒸発させる供給用蒸発器２４を設けて、液化ガス収納槽２１内に収納されている低温液化ガスを供給用蒸発器２４で蒸発させて使用ポイントに供給するようにしている。
液化ガス供給ライン２２から液化ガス収納槽２１内の液化ガスが供給されることにより、液化ガス収納槽２１内の液化ガスの液面が下降する。
【０００４】
液化ガス収納槽２１内の液化ガスの液面が下降したときに液化ガス収納槽２１内の圧力が低下しないように補償し、液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持するために、加圧蒸発器２５及び加圧調節弁２６を介設した加圧蒸発ライン２７を備えている。
加圧蒸発ライン２７は、液化ガス収納槽２１の底部に一端を接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器２５及び加圧調節弁２６を介設するとともに液化ガス収納槽２１内の上方位置におけるガス相に他端を開口することにより構成している。
【０００５】
加圧蒸発ライン２７の加圧調節弁２６は加圧調節弁２６の出口側の圧力が設定値となるように弁開度を調節することにより、液化ガス収納槽２１内の液化ガスの液面が低下したときに液化ガス収納槽２１内にガスを押し込むことにより液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持して、液化ガス供給ライン２２から供給する使用ポイントにおけるガス圧が一定となるようにしている。
なお、図３において、２８は圧力逃し弁２８ａを設けた圧力逃しライン、２９は開閉弁２９ａを設けた液化ガスを液化ガス収納槽２１内に充填する充填ラインである。
【０００６】
図４は低温液化ガス供給用のタンクローリーの部分図であり、図４において、３１はタンクローリーに設けた液化窒素、液化酸素等の低温液化ガスを収納する液化ガス収納槽であり、液化ガス収納槽３１の底部に液化ガス充填・供給ライン３２が接続されている。
液化ガス充填・供給ライン３２は液化ガス収納槽３１内への液化ガスの充填機能及び液化ガス収納槽３１内の液化ガスを低温液化ガス供給設備（図示せず）へ供給する機能を備えている。
【０００７】
また、液化ガス充填・供給ライン３２には、開閉弁３２ａ、３２ｂを介設するとともに、両開閉弁３２ａ、３２ｂの途中から分岐して充填・供給ノズル３２ｃを設けている。
液化ガス充填・供給ライン３２の充填・供給ノズル３２ｃから低温液化ガス供給設備（図示せず）に液化ガスを供給（充填）することにより、液化ガス収納槽３１内の液化ガスの液面が下降する。
【０００８】
液化ガス収納槽３１内の液化ガスの液面が下降したときに液化ガス収納槽３１内の圧力が低下しないように補償し、液化ガス収納槽３１内の圧力を所定値に保持するために、加圧蒸発器３３及びその出入口の開閉弁３４ａ、３４ｂを介設した加圧蒸発ライン３５を備えている。
加圧蒸発ライン３５は、液化ガス収納槽３１の底部に一端を接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器３３及び加圧蒸発器３３の出入口に開閉弁３４ａ、３４ｂを介設するとともに液化ガス収納槽３１内の上方位置におけるガス相に他端を開口することにより構成している。
【０００９】
なお、図４において、３２ｄは液化ガス収納槽３１の頂部に接続した液化酸素及び液化窒素の場合に使用する上部充填管、３６は加圧蒸発ライン３５に設けた開閉弁３４ｂの出口側から分岐し開閉弁３６ａを介設したガス放出管、３７は内槽安全弁３７ａを設けた圧力逃しライン、３８ａ、３８ｂは圧力・液面測定管、３８ｃ、３８ｄは開閉弁、３８ｅは圧力計、３８ｆは液面計、３９は外槽、４０は断熱材を充填した真空断熱層である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２５２９９４号公報
【特許文献２】特開平９−１４２５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載された従来技術について、低温液化ガスの一例を液化水素としてその課題を以下に説明する。
水素ガスは、ガスのなかで最も軽く、拡散性、還元性に優れ、有機化合物の不飽和結合部分に浸透して飽和させる性質を持っていることから、これらの性質を活かして、電子、化学、油脂、金属、硝子、食品など広汎な分野に使用され、さらに、クリーンエネルギーとして企業、研究機関で研究活動が活発に行われている。
【００１２】
このように、水素ガスの需要は増大しているが、水素ガスは密度が小さいため、液化水素にして貯蔵や輸送されている。
そして、図３に示すように、使用ポイントにおいて、水素ガスを使用するときには、液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持するために、液化ガス収納槽２１内の液化水素を加圧蒸発ライン２７の加圧蒸発器２５で外気と熱交換して蒸発させ水素ガスとして、加圧調節弁２６の開度調節により液化ガス収納槽２１に押し込むのである。
【００１３】
加圧蒸発ライン２７を流通する液化水素流量は、加圧蒸発ライン２７を流通する際の圧力損失と液化ガス収納槽２１内の液化水素ヘッドとが等しくなる値であり、液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持するために加圧蒸発ライン２７を流通する液化水素流量を加圧調節弁２６の開度調節による圧力損失の調節で行っているのである。
また、液化ガス収納槽２１内の圧力を所定値に保持するために加圧蒸発ライン２７を流通する液化水素流量と液化ガス供給ライン２２から供給される液化水素流量とは、下記（１）式で示す関係がある。
Ｍ＝Ｗρg／（ρl−ρg） …（１）
ここで、
Ｍ：加圧蒸発ライン２７の液化水素流量（kg/s）
Ｗ：液化ガス供給ライン２２の液化水素流量（kg/s）
ρl：液化水素の密度（kg/m3）
ρg：水素ガスの密度（kg/m3）
なお、上記（１）式は下記のようにして導くことができる。
液化ガス供給ライン２２の液化水素流量Ｗ（kg/s）と、Ｗ（kg/s）に起因する液化ガス収納槽２１内の液化水素容積の減少量Ｖ1（m3/s）とは、下記（２）式で示す関係がある。
Ｖ1＝Ｗ／ρl …（２）
液化ガス収納槽２１内の液化水素容積の減少量Ｖ1（m3/s）と、Ｖ1（m3/s）を補充するために必要な水素ガス量Ｎ1（kg/s）とは、下記（３）式で示す関係がある。
Ｎ1＝ρgＶ1＝Ｗρg／ρl …（３）
水素ガス量Ｎ1（kg/s）に起因する液化ガス収納槽２１内の液化水素容積の減少量Ｖ2（ｍ3／ｓ）は下記（４）式で表わされる。
Ｖ2＝Ｎ1／ρl＝Ｗρg／ρl2 …（４）
液化ガス収納槽２１内の液化水素容積の減少量Ｖ2（m3/s）と、Ｖ2（m3/s）を補充するために必要な水素ガス量Ｎ2（kg/s）とは、下記（５）式で示す関係がある。
Ｎ2＝ρgＶ2＝Ｗρg2／ρl2 …（５）
上記（３）〜（５）式と同様にして、加圧蒸発ライン２７の液化水素流量Ｍ（kg/s）と、液化ガス供給ライン２２の液化水素流量Ｗ（kg/s）とは、下記（６）式で表わされる。
Ｍ＝Ｎ1＋Ｎ2＋Ｎ3＋・・・＋Ｎn＋・・・＝（Ｗρg／ρl）（１＋ρg／ρl＋（ρg／ρl）2＋・・・（ρg／ρl）(n-1)＋・・・）＝（Ｗρg／ρl）（１／（１−ρg／ρl）＝Ｗρg／（ρl−ρg） …（６）
【００１４】
そして、加圧蒸発ライン２７における液化水素流量Ｍ（kg/s）は、上記（１）式（（６）式）で示されるように、液化ガス供給ライン２２の液化水素流量Ｗ（kg/s）と、液化水素の密度ρl（kg/m3）と、水素ガスの密度ρg（kg/m3）とで定まるのであり、外気を熱源とする加圧蒸発器２５で蒸発した水素ガスは、例えば０℃（２７３Ｋ）程度の過熱（スーパーヒート）状態となって、液化ガス収納槽２１内に押し込まれるのである。
また、供給用蒸発器２４からユーザーの使用ポイントまでの配管による圧力損失を考慮して、液化ガス収納槽２１内を例えば０．７MPaGに保持するように加圧蒸発ライン２７の加圧調節弁２６が設定されてその開度調節を行うようになっている。
【００１５】
液化水素の大気圧における飽和液温度は２０．３Ｋであり、上記液化ガス収納槽２１内が０．７MPaGである場合の液化水素の飽和温度は約３０Ｋであるから、加圧蒸発ライン２７から液化ガス収納槽２１の上部に押し込まれる水素ガスの密度と、液化ガス収納槽２１の液面近くの水素ガスの密度とは、上部の過熱水素ガスの密度が下部の飽和水素ガスの密度の十数分の一と、非常に小さい（軽い）のである。
したがって、液化ガス収納槽２１内の液化水素が使用ポイントで使用されて液化水素の液面が低下すると、液化水素供給用のタンクローリーから液化水素を充填するのであるが、液化ガス収納槽２１内の水素ガスの温度は上方が高く、下方が低いという大きな温度勾配、すなわち、水素ガスの密度は上方が小さく、下方が大きいという密度勾配がついており、水素ガスの対流が生じ難い状態である。
【００１６】
液化ガス収納槽２１に液化水素をタンクローリーから充填するには、充填ライン２９に液化水素供給用のタンクローリーの充填ホース（図示せず）を接続し、充填ホース内の空気を水素ガスに置換した後に開閉弁２９ａを開いて液化水素を液化ガス収納槽２１内に充填するのである。
この充填の初期に、液化水素を充填するため液化水素の充填容積に起因する液化ガス収納槽２１内の圧力上昇要因と、充填ホースが外気温度であり、タンクローリーからの液化水素が蒸発すること、液化ガス収納槽２１内の水素ガスの温度が高いことによる充填液化水素の蒸発などにより、液化ガス収納槽２１内の圧力が上昇して圧力逃しライン２８の圧力逃し弁２８ａの設定圧以上となり、圧力逃し弁２８ａが開いて水素ガスを大気に放出することが生ずるのである。
【００１７】
また、液化ガス収納槽２１の下部より液化水素を充填することもあるが、充填の初期に、液化ガス収納槽２１の上部より液化水素を充填する場合と同様に、液化水素を充填するため液化水素の充填容積に起因する液化ガス収納槽２１内の圧力上昇要因と、液化ガス収納槽２１内の水素ガスの温度が高いこと、タンクローリーから送られた液化水素が充填ホース等で気化し、高温になった水素ガスが液化水素と混合して液化水素が沸騰することなどにより、液化ガス収納槽２１内の圧力が圧力逃し弁２８ａの設定圧力以上となり、圧力逃し弁２８ａが開いて水素ガスを大気に放出することが生ずるのである。
このため、特許文献１に記載の従来の低温液化ガス供給設備においては、製造に費用のかかった水素ガスを大気に放出するという大きな損失が生じるという課題があり、また、水素は可燃性であるため、大気に放出することは好ましくないなどの課題があったのである。
【００１８】
また、特許文献２に記載された従来技術について、低温液化ガスの一例を液化水素としてその課題を以下に説明する。
図４に示す低温液化ガス供給用のタンクローリーは、水素液化装置を設置した液化水素の製造所において、水素液化装置で液化した液化水素を充填供給ノズル３２ｃ、充填・供給ライン３２、開閉弁３２ａを介して大気圧に近い圧力で液化ガス収納槽３１内に充填されるのである。
【００１９】
次に、液化水素を充填されたタンクローリーは、例えば、図３で示した低温液化ガス供給設備の設置場所まで走行し、低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１内に、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の液化水素を充填するのである。
低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１内に、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の液化水素を充填するに当たっては、充填ホース内を水素ガスで置換し、液化ガス収納槽２１内の圧力が例えば０．７MPaGの場合、液化ガス収納槽２１内の水素ガスによりタンクローリーの液化ガス収納槽３１内の圧力を０．７MPaGに昇圧し、さらに、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の圧力を０．９５MPaGに昇圧するのである。
【００２０】
タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の０．７MPaGから０．９５MPaGへの昇圧は、オペレータが圧力計３８ｅを監視して加圧蒸発ライン３５に介設した開閉弁３４ａ、３４ｂの操作により行うのである。
そして、タンクローリーの液化ガス収納槽３１の液化水素を低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１に供給するのであり、この供給時、オペレータは上記昇圧時と同様に、圧力計３８ｅを監視して加圧蒸発ライン３５に介設した開閉弁３４ａ、３４ｂの操作により、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の圧力を０．９５MPaGに保持するのである。
【００２１】
タンクローリーの液化ガス収納槽３１から低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１への液化水素の充填終了時には、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の圧力は低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１内の圧力と同様の０．７MPaGとなる。
また、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内には、液化ガス充填・供給ライン３２の設置上の制約のために、数十リットルの液化水素が残留することとなる。
【００２２】
この状態で、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内を密閉して、タンクローリーを水素液化装置が設置された液化水素の製造所まで走行させると、液化ガス収納槽３１内の上方部に滞留する、例えば、２００Ｋ〜３００Ｋの高温の過熱水素ガスと底部の残留した液化水素が混合して、液化ガス収納槽３１内の圧力が、内槽安全弁３７ａの設定圧力を超えて圧力逃しライン３７から水素ガスが噴出することとなる。
タンクローリーが走行する公道において、可燃性の水素ガスが放出されることは安全上、許されない。
【００２３】
そこで、従来、タンクローリーの公道走行中に水素ガスが噴出しないように、タンクローリーの液化ガス収納槽３１から低温液化ガス供給設備の液化ガス収納槽２１への液化水素の充填終了後であって走行前に、低温液化ガス供給設備の設置場所において、タンクローリーの液化ガス収納槽３１内の水素ガスを開閉弁３６ａを開いてガス放出管３６から大気に放出していたのである。
このため、特許文献２に記載の従来の低温液化ガス供給用のタンクローリーにおいては、製造に費用のかかった水素ガスを大気に放出するという大きな損失が生じるという課題があり、また、水素は可燃性であるため、大気に放出することは好ましくないなどの課題があったのである。
【００２４】
本発明は、このような従来の構成が有していた課題を解決しようとするものであり、液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーにおける加圧蒸発ラインに加圧蒸発器をバイパスするバイパスラインを設けて、加圧蒸発器及びバイパスラインを流通する液化水素のそれぞれの流量を制御することにより、液化水素収納槽内の上方のガス相の温度を設定温度にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１に係る本発明の液化水素供給設備は、液化水素を収納する液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器を設けた加圧蒸発ラインと、前記加圧蒸発ラインの水素の流量を調節する調節弁と、前記液化水素収納槽の上部に接続し圧力逃し弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給設備において、
前記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るとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたものである。
【００２６】
請求項２に係る本発明の液化水素供給設備は、液化水素を収納するとともに使用ポイントに供給するようにした液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を使用ポイントに供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器及び加圧調節弁を設けた加圧蒸発ラインと、前記液化水素収納槽の上部に接続し圧力逃し弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給設備において、
前記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であって加圧調節弁の入口側に合流するバイパスラインを設けるとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたものである。
【００２７】
請求項３に係る本発明の液化水素供給用のタンクローリーは、タンクローリーに設けた液化水素を収納する液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器を設けた加圧蒸発ラインと、前記加圧蒸発ラインの水素流量を調節する手動調節弁と、前記液化水素収納槽内の圧力を表示する圧力計と、前記液化水素収納槽の上部に接続し内槽安全弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給用のタンクローリーにおいて、
前記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るとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたものである。
【００２８】
請求項４に係る本発明の液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーは、請求項１若しくは２又は請求項３に係る本発明の構成に加え、弁開度制御装置は、前記温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁の弁開度を全開に、前記第二開閉弁の弁開度を全閉に制御するとともに、前記温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁の弁開度を全閉に、前記第二開閉弁の弁開度を全開に制御したものである。
【００２９】
請求項５に係る本発明の液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーは、請求項１若しくは２又は請求項３に係る本発明の構成に加え、前記弁開度制御装置は、前記温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、前記第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、前記温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、前記第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御したものである。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１に係る本発明の液化水素供給設備は、液化水素収納槽内の上方の液化水素のガス相の検出温度が設定温度となるように、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器を流通する液化水素とバイパスラインを流通する液化水素の流量を制御するようにしたから、液化水素供給設備が使用ポイントに液化水素を供給する定置式の設備である場合に、液化水素収納槽の液面が液化水素を充填する必要のある液面まで低下した時に、液化水素収納槽内の水素ガスの温度を例えば１００Ｋ程度に制御することができるのである。
したがって、液化水素供給用のタンクローリーや移動式の液化水素供給用のコンテナから、液化水素収納槽内に液化水素を充填する際に、液化水素収納槽内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、液化水素の充填に伴う液化水素収納槽内の圧力上昇が圧力逃し弁の設定圧力を超えることがないようにしたり、あるいは、充填初期に少量の水素ガスを放出する程度の圧力上昇としたりすることができ、液化水素供給設備の水素収納槽に液化水素を充填する際に、水素ガスの放出を無くしたり、あるいは、少なくしたりすることができるのである。
また、請求項１に係る本発明の液化水素供給設備は、液化水素収納槽内の上方の液化水素のガス相の検出温度が設定温度となるように、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器を流通する液化水素とバイパスラインを流通する液化水素の流量を制御するようにしたから、液化水素供給設備が移動式の液化水素供給用のコンテナである場合に、液化水素供給用のコンテナから定置式の液化水素供給設備の液化水素収納槽に液化水素を充填後に、移動式の液化水素供給用のコンテナの液化水素収納槽を密閉して、水素液化装置を設置した液化水素の製造所まで公道を輸送しても、液化水素供給用のコンテナの液化水素収納槽内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、輸送に伴う液化水素収納槽内の残留液化水素と水素ガスの輸送に伴う混合による液化水素収納槽内の圧力上昇が圧力逃し弁(この場合、内槽安全弁)の設定圧力を超えることがないから、充填終了後であって輸送前に、移動式の液化水素供給用のコンテナの液化水素収納槽内の水素ガスを大気に放出しなくてすむのである。
したがって、可燃性の水素ガスを大気に放出するという危険性及び経済的損失を回避できるのである。
【００３１】
請求項２に係る本発明の液化水素供給設備は、請求項１に係る本発明と同様に、液化水素収納槽内の上方の液化水素のガス相の検出温度が設定温度となるように、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器を流通する液化水素とバイパスラインを流通する液化水素の流量を制御するようにしたから、液化水素収納槽の液面が液化水素を充填する必要のある液面まで低下した時に、液化水素収納槽内の水素ガスの温度を例えば１００Ｋ程度に制御することができるのである。
しかも、請求項２に係る本発明の液化水素供給設備は、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器の出口側に加圧調節弁を設けているから、液化水素収納槽内の圧力を自動的に設定圧力に保持しながら液化水素収納槽内の水素ガスの温度を例えば１００Ｋ程度に制御することができるのである。
したがって、液化水素供給設備が使用ポイントに液化水素を供給して液化水素収納槽内の液面が低下して、液化水素供給用のタンクローリーや移動式の液化水素供給用のコンテナから液化水素収納槽内に液化水素を充填する際に、液化水素収納槽内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、液化水素の充填に伴う液化水素収納槽内の圧力上昇が圧力逃し弁の設定圧力を超えることがないようにしたり、あるいは、充填初期に少量の水素ガスを放出する程度の圧力上昇としたりすることができ、液化水素供給設備の水素収納槽に液化水素を充填する際に、水素ガスの放出を無くしたり、あるいは、少なくしたりすることができるのである。
【００３２】
請求項３に係る本発明の液化水素供給用のタンクローリーは、タンクローリーに設けた液化水素収納槽内の上方の液化水素のガス相の検出温度が設定温度となるように、加圧蒸発ラインにおける加圧蒸発器を流通する液化水素とバイパスラインを流通する液化水素の流量を制御するようにしたから、タンクローリーから液化水素供給設備の液化水素収納槽に液化水素を充填後に、タンクローリーの液化水素収納槽を密閉して、水素液化装置を設置した液化水素の製造所まで公道を走行しても、タンクローリーの液化水素収納槽内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、走行に伴う液化水素収納槽内の残留液化水素と水素ガスの走行に伴う混合による液化水素収納槽内の圧力上昇が内槽安全弁の設定圧力を超えることがないから、充填終了後であって走行前に、タンクローリーの液化水素収納槽内の水素ガスを大気に放出しなくてすむのである。
したがって、可燃性の水素ガスを大気に放出するという危険性及び経済的損失を回避できるのである。
【００３３】
請求項４に係る本発明の液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーは、請求項１若しくは２又は請求項３に係る本発明の効果に加え、弁開度制御装置は、温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁の弁開度を全開に、第二開閉弁の弁開度を全閉に制御するとともに、温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁の弁開度を全閉に、第二開閉弁の弁開度を全開に制御したものであるから、第一開閉弁及び第二開閉弁を安価で構造の簡単な空気作動式開閉弁で構成することができるのである。
【００３４】
請求項５に係る本発明の液化水素供給設備又は液化水素供給用のタンクローリーは、請求項１若しくは２又は請求項３に係る本発明の効果に加え、弁開度制御装置は、温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御したものであるから、液化水素収納槽内の水素ガスの温度を精度よく制御することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る液化水素供給設備の概略図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態に係る液化水素供給用のタンクローリーの概略図である。
【図３】従来の低温液化ガス供給設備の概略図である。
【図４】従来の低温液化ガス供給用のタンクローリーの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を添付した図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る液化水素供給設備の配管系統などを示す概略図である。
図１において、１は、液化水素供給設備であり、液化水素収納槽２と、液化水素供給ライン３と、加圧蒸発ライン４とを備えている。
【００３７】
前記液化水素収納槽２は、内部に液化水素を収納するとともに液化水素を使用ポイントに供給する内槽２ａと断熱用真空を保持する外槽２ｂとから形成した二重殻断熱構造としており、図示しないが、前記内槽２ａは低熱伝導率で高強度のＦＲＰからなるバンド状荷重支持体を用いて前記外槽２ｂの中央部に支持するとともに前記内槽２ａの外周部を断熱層により囲繞している。
前記液化水素供給ライン３は前記液化水素収納槽２の内槽２ａの下部（底部）に接続して供給用開閉弁３ａ及び外気を熱源とする供給用蒸発器３ｂを介設し水素ガスの使用ポイントに延びている。
【００３８】
前記加圧蒸発ライン４は、前記液化水素収納槽２の内槽２ａの下部（底部）と上部（頂部）とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器４ａ及び加圧調節弁４ｂを設け、前記加圧蒸発器４ａの入口側に第一開閉弁４ｃを設けている。
また、前記加圧蒸発ライン４には、前記第一開閉弁４ｃの入口側から分岐し前記加圧蒸発器４ａの出口側であって前記加圧調節弁４ｂの入口側に合流するバイパスライン４ｄを設けるとともに、前記バイパスライン４ｄに第二開閉弁４ｅを設けている。
【００３９】
前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器５を設け、前記温度検出器５で検出した前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内の上方の水素ガスの検出温度信号を弁開度制御装置５ａに送り、前記弁開度制御装置５ａは前記温度検出器５で検出した検出温度が設定温度となるように前記加圧蒸発ライン４に設けた前記第一開閉弁４ｃの弁開度及び前記バイパスライン４ｄに設けた前記第二開閉弁４ｅの弁開度を制御するようにしている。
この実施の形態では、前記第一開閉弁４ｃ及び前記第二開閉弁４ｅをそれぞれ空気作動式開閉弁としており、前記弁開度制御装置５ａは、前記温度検出器５の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁４ｃの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に、前記第二開閉弁４ｅの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に制御するとともに、前記温度検出器５の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁４ｃの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に、前記第二開閉弁４ｅの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に制御することにより、前記温度検出器５で検出した検出温度が設定温度、例えば１００Ｋとなるように、前記加圧蒸発ライン４における前記加圧蒸発器４ａを流通する液化水素と前記バイパスライン４ｄを流通する液化水素の流量を制御するようにしている。
【００４０】
また、前記加圧蒸発ライン４の第一開閉弁４ｃの入口側には第三開閉弁４ｆを設け、前記加圧調節弁４ｂの出口側には第四開閉弁４ｇ及び第五開閉弁４ｈを設け、前記バイパスライン４ｄの前記第二開閉弁４ｅの入口側から分岐して液化水素を前記液化水素収納槽２の内槽２ａに充填する充填ライン６を設けている。
前記充填ライン６の端部には、液化水素充填用の第六開閉弁６ａを設け、前記第一開閉弁４ｃと前記第三開閉弁４ｆとの中間と、前記第四開閉弁４ｇと前記第五開閉弁４ｈとの中間とを結ぶ液化水素の充填ライン６ｂに液化水素充填用の第七開閉弁６ｃを設けている。
【００４１】
前記第一開閉弁４ｃ、前記第二開閉弁４ｅ、前記第三開閉弁４ｆ、前記第四開閉弁４ｇ、前記第五開閉弁４ｈ、前記第六開閉弁６ａ及び前記第七開閉弁６ｃは、纏めて前記液化水素収納槽２の外槽２ｂの下方に配設するのであるが、図示の関係から、一点鎖線７で示す枠内に拡大して示している。
前記充填ライン６の端部に設けた前記第六開閉弁６ａには、充填ホース６ｄを接続して液化水素供給用のタンクローリー８からの液化水素を前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内に充填するようにしている。
【００４２】
また、前記液化水素収納槽２の内槽２ａの頂部に、圧力逃し弁９を介設した圧力逃しライン９ａと、内槽安全弁９ｂを介設した安全弁ライン９ｃとを接続している。
前記圧力逃し弁９の弁体が開く設定圧力を前記内槽安全弁９ｂの吹出圧力よりも低く、かつ、前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力よりも高くしており、前記圧力逃し弁９の弁体が開いたときの水素ガス吹出量は前記内槽安全弁９ｂの弁体が開いたときの水素ガス吹出量よりも非常に少ない値としており、仮に、圧力逃し弁９が作動しても前記内槽２ａ内の圧力の急激な低下が生じないようにしている。
【００４３】
前記圧力逃し弁９を設けているので、連休等の長期間にわたり前記液化水素収納槽２の内槽２ａ内の液化水素を使用ポイントで使用しない場合でも、前記内槽２ａ内の圧力が侵入熱により上昇して前記圧力逃し弁９の弁体が開く設定圧力となれば自動的に弁体が開いて前記内槽２ａ内の圧力上昇を防いで、安全性を確保しているのである。
前記内槽安全弁９ｂは、通常作動することはないのであるが、前記圧力逃し弁９の万一の作動不良があっても、この内槽安全弁９ｂが作動して前記内槽２ａの破壊を防止している。
【００４４】
なお、１０ａ、１０ｂ及び１０ｃはコンクリート製の床であり、床１０ｃは図１において床１０ａ、１０ｂよりも下方に位置しているが、これら床１０ａ、１０ｂ、１０ｃは面一である。
【００４５】
次に、上記のように構成した液化水素供給設備１の作用について説明する。
液化水素収納槽２の内槽２ａ内の液化水素は、液化水素供給ライン３から出て供給用蒸発器３ｂに入り外気で加熱されて蒸発し、水素ガスの状態で使用ポイントに供給されるのである。
【００４６】
液化水素収納槽２の内槽２ａ内の液化水素が使用ポイントに供給されるに伴い、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力を所定の圧力に保つために、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した（１）式に示す流量関係で、加圧蒸発ライン４を液化水素が流れるのである。
使用ポイントにおいて水素ガスを使用中は、液化水素供給ライン３の供給用開閉弁３ａを開き、加圧蒸発ライン４の第三開閉弁４ｆ、第四開閉弁４ｇ及び第五開閉弁４ｈを開くのである。
【００４７】
そして、加圧蒸発ライン４における加圧蒸発器４ａを流通する液化水素とバイパスライン４ｄを流通する液化水素の量とを、弁開度制御装置５ａにより、温度検出器５の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁４ｃの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に、第二開閉弁４ｅの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に制御するとともに、温度検出器５の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁４ｃの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に、第二開閉弁４ｅの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に制御して、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の上方の液化水素のガス相の温度が例えば１００Ｋになるようにするのである。
このとき、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力は、加圧調節弁４ｃの弁開度が自動的に所定の圧力、例えば０．７MPaGとなるように調節されて、使用ポイントでの水素ガスの必要圧力を確保するようにしている。
【００４８】
使用ポイントでの水素ガスの利用により、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の液化水素の液面が低下してくるが、液化水素供給設備１の監視者又はオペレータにより、液化水素の液面が所定位置まで低下すると、液化水素の販売者に液化水素の充填の要求がなされる。
液化水素の販売者は、液化水素の充填要求を受けると、水素液化装置を設置した液化水素の製造所において液化水素供給用のタンクローリー８に液化水素を充填した後に、タンクローリー８を液化水素供給設備１の設置場所に走行させる。
【００４９】
液化水素供給設備１の設置場所においては、充填ホース６ｄによりタンクローリー８と第六開閉弁６ａを接続し、充填ホース６ｄ内を水素ガスで置換する。液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力が例えば０．７MPaGの場合、従来のタンクローリーと同様の手順に従ってタンクローリー８の液化ガス収納槽内の圧力を０．９５MPaGに昇圧する。
第七開閉弁６ｃを開、第三開閉弁４ｆを閉、第六開閉弁６ａを開にすると、タンクローリー８の液化ガス収納槽内の液化水素は液化水素収納槽２の内槽２ａの上部から充填される。
【００５０】
液化水素の充填が始まると、液化水素収納槽２の内槽２ａのガス相の圧力は０．７MPaGよりも高くなるため、加圧調節弁４ｂは自動的に閉になり、加圧蒸発ライン４への液化水素の流れは止まる。しかし液化水素収納槽２の内槽２ａのガス相の圧力は０．７MPaGよりも高いため、液化水素供給ライン３への液化水素の供給は停止しない。すなわち、使用ポイントでの水素ガスの利用には支障はない。
タンクローリー８から液化水素収納槽２の内槽２ａに液化水素を充填するときに、内槽２ａ内の水素ガスの温度は、例えば１００Ｋに制御しているため、液化水素の充填に伴う液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力上昇が圧力逃し弁９の設定圧力を超えることがない。状態、あるいは、充填初期に少量の水素ガスを放出する程度の圧力上昇の状態にでき、液化水素収納槽２の内槽２ａに液化水素を充填する際に、水素ガスの放出を無くしたり、あるいは、少なくしたりすることができるのである。
【００５１】
以上の第一の実施の形態では、液化水素供給ライン３に供給用蒸発器３ｂを設けているが、使用ポイントにおいて液化水素を利用する場合には供給用蒸発器３ｂを無くして直接液化水素を使用ポイントに供給するようにするのである。
また、以上の第一の実施の形態では、第一開閉弁４ｃ及び第二開閉弁４ｅをそれぞれ空気作動式開閉弁としたが、これら第一開閉弁及び第二開閉弁を弁開度を段階的又は連続的に調節できる開閉弁として、弁開度制御装置５ａにより、温度検出器５の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、温度検出器５の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御するようにしてもよく、このようにすれば、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の水素ガスの温度を精度よく制御することができる。
【００５２】
第一の実施の形態では、加圧蒸発ライン４に加圧調節弁４ｂを設けて、液化水素収納槽２の内槽２ａ内の圧力を所定値に保持するようにしたが、加圧調節弁４ｂに代えて、加圧蒸発ライン４の水素の流量を調節する調節弁を設けてオペレータが内槽２ａ内の圧力を表示する圧力計を監視しながら調節弁の弁開度を調節するようにしてもよい。
第一の実施の形態では、液化水素供給設備１への液化水素の充填を液化水素供給用のタンクローリー８により行ったが、液化水素供給用のコンテナにより行ってもよい。
【００５３】
次に、本発明の第二の実施の形態に係る液化水素供給用のタンクローリーについて、図２に基づき説明する。
図２は、本発明の第二の実施の形態に係る液化水素供給用のタンクローリーの配管系統などを示す概略図であり、図示の都合上、配管系統を拡大するとともに液化水素収納槽を縮小している。
【００５４】
図２において、１１は、液化水素供給用のタンクローリーであり、液化水素収納槽１２と、液化水素供給ライン１３と、加圧蒸発ライン１４とを備えている。
前記液化水素収納槽１２は、内部に液化水素を収納する内槽１２ａと断熱用真空を保持する外槽１２ｂとから形成した二重殻断熱構造としており、図示しないが、前記内槽１２ａは低熱伝導率で高強度のＦＲＰからなるバンド状荷重支持体を用いて前記外槽１２ｂの中央部に支持するとともに前記内槽１２ａの外周部を断熱層により囲繞している。
【００５５】
前記液化水素供給ライン１３は前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａの下部（底部）に接続して供給用開閉弁１３ａを介設し、端部１３ｂに充填ホースを接続して液化水素供給設備に液化水素を供給するのである。
また、液化水素供給ライン１３は、液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の液化水素を液化水素供給設備に充填し、内槽１２ａ内が空になったときに、水素液化装置を設置した液化水素の製造所において、水素液化装置で液化した液化水素を端部１３ｂから液化水素供給ライン１３を利用して充填するようにしている。
【００５６】
前記加圧蒸発ライン１４は、前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａの下部（底部）と上部（頂部）とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器１４ａ及び水素流量を調節する手動調節弁１４ｂを設け、前記加圧蒸発器１４ａの入口側に第一開閉弁１４ｃを設けている。
また、前記加圧蒸発ライン１４には、前記第一開閉弁１４ｃの入口側から分岐し前記加圧蒸発器１４ａの出口側であって前記手動調節弁１４ｂの入口側に合流するバイパスライン１４ｄを設けるとともに、前記バイパスライン１４ｄに第二開閉弁１４ｅを設けている。
【００５７】
前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器１５を設け、前記温度検出器１５で検出した前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の上方の水素ガスの検出温度信号を弁開度制御装置１５ａに送り、前記弁開度制御装置１５ａは前記温度検出器１５で検出した検出温度が設定温度となるように前記加圧蒸発ライン１４に設けた前記第一開閉弁１４ｃの弁開度及び前記バイパスライン１４ｄに設けた前記第二開閉弁１４ｅの弁開度を制御するようにしている。
この実施の形態では、前記第一開閉弁１４ｃ及び前記第二開閉弁１４ｅをそれぞれ空気作動式開閉弁としており、前記弁開度制御装置１５ａは、前記温度検出器１５の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁１４ｃの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に、前記第二開閉弁１４ｅの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に制御するとともに、前記温度検出器１５の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁１４ｃの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に、前記第二開閉弁１４ｅの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に制御することにより、前記温度検出器１５で検出した検出温度が設定温度、例えば１００Ｋとなるように、前記加圧蒸発ライン１４における前記加圧蒸発器１４ａを流通する液化水素と前記バイパスライン１４ｄを流通する液化水素の流量を制御するようにしている。
【００５８】
また、前記液化水素収納槽１２の内槽１２ａの上部（頂部）に、水素ガス放出ライン１６を設け、水素ガス放出ライン１６に内槽安全弁１７を介設した圧力逃しライン１７ａを接続している。
内槽安全弁１７ｂの吹出圧力は前記水素収納槽１２の内槽１２ａの液化水素収納設備への液化水素の充填時の圧力、例えば０．９５MPaGよりも高くしてある。
【００５９】
なお、１６ａは前記水素ガス放出ライン１６に設けた水素ガス放出弁、１８ａは前記内槽１２ａの底部の液化水素に連通する圧力・液面測定管、１８ｂは前記内槽１２ａの頂部の水素ガスに連通する圧力・液面測定管、１８ｃは圧力計、１８ｄは液面計である。
【００６０】
次に、上記のように構成した液化水素供給用のタンクローリー１１の作用について説明する。
図示しない液化水素供給設備において、使用ポイントでの水素ガスの利用により、液化水素収納槽内の液化水素の液面が低下してくるが、液化水素供給設備の監視者又はオペレータにより、液化水素の液面が所定位置まで低下すると、液化水素の販売者に液化水素の充填の要求がなされる。
【００６１】
液化水素の販売者は、液化水素の充填要求を受けると、水素液化装置を設置した液化水素の製造所において、液化水素供給用のタンクローリー１１を走行させる。
そして、タンクローリー１１の液化水素供給ライン１３の端部１３ｂに充填ホースを接続して充填ホースから供給用開閉弁１３ａまでの液化水素供給ライン１３内を水素ガスで置換した後に、供給用開閉弁１３ａ及び水素ガス放出ライン１６の水素ガス放出弁１６ａを開いて、液化水素を液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内にほぼ大気圧で充填する。
【００６２】
液化水素収納槽１２の内槽１２ａの所定の液面まで液化水素を充填して、供給用開閉弁１３ａ及び水素ガス放出弁１６ａを閉じ、タンクローリー１１を液化水素供給設備の設置場所に走行させる。
液化水素供給設備の設置場所において、タンクローリー１１の液化水素供給ライン１３の端部１３ｂと液化水素供給設備の充填口とを充填ホースで接続し、充填ホースを含む充填経路を水素ガスで置換したのち、液化水素供給設備の液化水素収納槽内の圧力が例えば０．７MPaGの場合、液化水素供給設備の液化水素収納槽内の水素ガスによりタンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力を０．７MPaGに昇圧する。
【００６３】
そして、オペレータは、圧力・液面測定管１８ｂに設けた圧力計１８ｃをみながら、加圧蒸発ライン１４の手動調節弁１４ｂの弁開度を調節して液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力を例えば０．９５MPaGに保持して、液化水素供給設備の液化水素収納槽に液化水素を充填するのである。
タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の液化水素が液化水素供給設備の液化水素収納槽に充填されるに伴い、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力を所定の充填圧力に保つために、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した（１）式に示す流量関係で、加圧蒸発ライン１４を液化水素が流れるように手動調節弁１４ｂの弁開度を調節するのである。
【００６４】
そして、加圧蒸発ライン１４における加圧蒸発器１４ａを流通する液化水素とバイパスライン１４ｄを流通する液化水素の量とを、弁開度制御装置１５ａにより、温度検出器１５の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁１４ｃの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に、第二開閉弁１４ｅの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に制御するとともに、温度検出器１５の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁１４ｃの弁開度を全閉（空気作動式開閉弁を閉）に、第二開閉弁１４ｅの弁開度を全開（空気作動式開閉弁を開）に制御して、液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の上方の液化水素のガス相の温度が例えば１００Ｋになるようにするのである。
このとき、液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力は、オペレータにより手動調節弁１４ｂの弁開度を調節して例えば０．９５MPaGとなるようにしている。
【００６５】
タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内から液化水素供給設備の液化水素収納槽への液化水素の充填終了時には、タンクローリー１１の液化ガス収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力は液化水素供給設備の液化水素収納槽内の圧力と同様の０．７MPaGとなる。
また、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内には、液化水素供給ライン１３の設置上の制約のために、数十リットルの液化水素が残留することとなる。
【００６６】
そして、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａから液化水素供給設備の液化水素収納槽に液化水素を充填後に、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａを密閉して、水素液化装置を設置した液化水素の製造所まで公道を走行するのである。
しかし、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の水素ガスの温度が例えば１００Ｋであるから、走行に伴う液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の残留液化水素と水素ガスとの走行に伴う混合による液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の圧力上昇が内槽安全弁１７ｂの設定圧力を超えることがないから、充填終了後であって走行前に、タンクローリー１１の液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の水素ガスを大気に放出しなくてすむのであり、可燃性の水素ガスを大気に放出するという危険性及び経済的損失を回避できるのである。
【００６７】
以上の第二実施の形態では、液化水素供給用のタンクローリー１１としたが、自走のできない、同様の構成を備えた液化水素供給用のコンテナとすることもできる。
また、以上の第二の実施の形態では、第一開閉弁１４ｃ及び第二開閉弁１４ｅをそれぞれ空気作動式開閉弁としたが、これら第一開閉弁及び第二開閉弁を弁開度を段階的又は連続的に調節できる開閉弁として、弁開度制御装置１５ａにより、温度検出器１５の検出温度が設定温度以下のとき、第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、温度検出器１５の検出温度が設定温度を超えるとき、第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御するようにしてもよく、このようにすれば、液化水素収納槽１２の内槽１２ａ内の水素ガスの温度を精度よく制御することができる。
【００６８】
また、以上の第二の実施の形態では、加圧蒸発ライン１４の手動調節弁１４ｂを、バイパスライン１４ｄの合流点よりも出口側に設けたが、バイパスラインの分岐点よりも入口側に設けてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１ 液化水素供給設備
２、１２ 液化水素収納槽
２ａ、１２ａ 内槽
３、１３ 液化水素供給ライン
４、１４ａ 加圧蒸発ライン
４ａ、１４ａ 加圧蒸発器
４ｂ 加圧調節弁
４ｃ、１４ｃ 第一開閉弁
４ｄ、１４ｄ バイパスライン
４ｅ、１４ｅ 第二開閉弁
５、１５ 温度検出器
５ａ、１５ａ 弁開度制御装置
９ 圧力逃し弁
９ａ、１７ａ 圧力逃しライン
１１ 液化水素供給用のタンクローリー
１４ｂ 手動調節弁
１７ 内槽安全弁
１８ｃ 圧力計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化水素を収納する液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器を設けた加圧蒸発ラインと、前記加圧蒸発ラインの水素の流量を調節する調節弁と、前記液化水素収納槽の上部に接続し圧力逃し弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給設備において、
前記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るとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたことを特徴とする液化水素供給設備。
【請求項２】
液化水素を収納するとともに使用ポイントに供給すようにした液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を使用ポイントに供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器及び加圧調節弁を設けた加圧蒸発ラインと、前記液化水素収納槽の上部に接続し圧力逃し弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給設備において、
前記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であって加圧調節弁の入口側に合流するバイパスラインを設けるとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたことを特徴とする液化水素供給設備。
【請求項３】
タンクローリーに設けた液化水素を収納する液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器を設けた加圧蒸発ラインと、前記加圧蒸発ラインの水素流量を調節する手動調節弁と、前記液化水素収納槽内の圧力を表示する圧力計と、前記液化水素収納槽の上部に接続し内槽安全弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給用のタンクローリーにおいて、
前記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るとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたことを特徴とする液化水素供給用のタンクローリー。
【請求項４】
前記弁開度制御装置は、前記温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁の弁開度を全開に、前記第二開閉弁の弁開度を全閉に制御するとともに、前記温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁の弁開度を全閉に、前記第二開閉弁の弁開度を全開に制御したことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の液化水素供給設備又は請求項３に記載の液化水素供給用のタンクローリー。
【請求項５】
前記弁開度制御装置は、前記温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、前記第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、前記温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、前記第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御したことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の液化水素供給設備又は請求項３に記載の液化水素供給用のタンクローリー。
【請求項１】
液化水素を収納する液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器を設けた加圧蒸発ラインと、前記加圧蒸発ラインの水素の流量を調節する調節弁と、前記液化水素収納槽の上部に接続し圧力逃し弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給設備において、
前記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るとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたことを特徴とする液化水素供給設備。
【請求項２】
液化水素を収納するとともに使用ポイントに供給すようにした液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を使用ポイントに供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器及び加圧調節弁を設けた加圧蒸発ラインと、前記液化水素収納槽の上部に接続し圧力逃し弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給設備において、
前記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であって加圧調節弁の入口側に合流するバイパスラインを設けるとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたことを特徴とする液化水素供給設備。
【請求項３】
タンクローリーに設けた液化水素を収納する液化水素収納槽と、前記液化水素収納槽の下部に接続した液化水素を供給する液化水素供給ラインと、前記液化水素収納槽の下部と上部とを接続し途中に外気を熱源とする加圧蒸発器を設けた加圧蒸発ラインと、前記加圧蒸発ラインの水素流量を調節する手動調節弁と、前記液化水素収納槽内の圧力を表示する圧力計と、前記液化水素収納槽の上部に接続し内槽安全弁を設けた圧力逃しラインとを備えた液化水素供給用のタンクローリーにおいて、
前記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るとともに、バイパスラインに第二開閉弁を設け、
前記液化水素収納槽内の上方に、液化水素のガス相の温度を検出する温度検出器を設け、
前記温度検出器の検出温度が設定温度となるように前記第一開閉弁及び第二開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を設けたことを特徴とする液化水素供給用のタンクローリー。
【請求項４】
前記弁開度制御装置は、前記温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁の弁開度を全開に、前記第二開閉弁の弁開度を全閉に制御するとともに、前記温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁の弁開度を全閉に、前記第二開閉弁の弁開度を全開に制御したことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の液化水素供給設備又は請求項３に記載の液化水素供給用のタンクローリー。
【請求項５】
前記弁開度制御装置は、前記温度検出器の検出温度が設定温度以下のとき、前記第一開閉弁の弁開度を大きくする方向に、前記第二開閉弁の弁開度を小さくする方向に制御するとともに、前記温度検出器の検出温度が設定温度を超えるとき、前記第一開閉弁の弁開度を小さくする方向に、前記第二開閉弁の弁開度を大きくする方向に制御したことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の液化水素供給設備又は請求項３に記載の液化水素供給用のタンクローリー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１９９２（Ｐ２０１１−１９９２Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４４２５８（Ｐ２００９−１４４２５８）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００１５８３１２）岩谷産業株式会社 (137)
【出願人】（０００１５８３０１）岩谷瓦斯株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００１５８３１２）岩谷産業株式会社 (137)
【出願人】（０００１５８３０１）岩谷瓦斯株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
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