(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化水素を貯留可能な陸側の第１タンクと、液化水素を貯留可能な液化水素輸送船側の第２タンクとの間で液化水素を移送する液化水素移送システムにおいて、
前記第１タンクと第２タンクとの間でローディングアームを介して液化水素を移送可能な第１移送系統と、
前記第１タンクと第２タンクとの間でローディングアームを介して水素ガスを移送可能な第２移送系統と、
前記第１移送系統のうちローディングアームよりも第１タンク側部位にヘリウムガスを供給可能なヘリウムガス供給系統と、
前記第２移送系統のうちローディングアームよりも第１タンク側部位からガスを回収可能なガス回収系統と、
液化水素輸送船側において第１，第２移送系統を接続する接続通路であって開閉弁が介装された接続通路とを備え、
前記ヘリウムガス供給系統は、ヘリウムガスを貯留可能なヘリウムガスタンクと、このヘリウムガスタンクを第１移送系統に接続するヘリウムガス用接続通路と、ヘリウムガス用接続通路に介装された第１の開閉弁とを有し、
前記ガス回収系統は、前記第２移送系統を前記ヘリウムガスタンクに接続するガス回収用接続通路と、このガス回収用接続通路に介装され且つガス中の空気を分離除去可能な空気分離器と、ガス回収用接続通路に介装され且つヘリウムガスと水素ガスの混合ガスから水素ガスを分離してヘリウムガスのみを回収可能なガス分離器と、前記ガス回収用接続通路のうちの前記ヘリウムガスタンクに隣接する部位に介装されたコンプレッサーと、ガス回収用接続通路に介装された第２の開閉弁とを有する
ことを特徴とする液化水素移送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化水素を貯留可能な陸側の第１タンクと、液化水素を貯留可能な液化水素輸送船側の第２タンクとの間で液化水素を移送する液化水素移送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ等の液化ガスを海上輸送する液化ガス輸送船と、陸上の液化ガス貯蔵タンクとの間で、液化ガスを移送する液化ガス移送システムは実用に供されている。
特許文献１に記載のＬＮＧ受入れ装置においては、陸側に地下タンクと地上タンクとが設けられ、ＬＮＧ輸送船が桟橋に接岸した状態で、船側ＬＮＧタンクから陸側タンクに
ＬＮＧを移送するローディングアームを含むＬＮＧ移送系統が接続状態とされ、ＬＮＧの気化ガス（天然ガス）を移送するガス移送系統が接続状態とされ、ＬＮＧをアンローディングする際には、気化器でＬＮＧから生成した気化ガスを船側ＬＮＧタンクへ供給しながら、船側ＬＮＧタンクからＬＮＧを陸側タンクにアンローディングする。
【０００３】
図６は、ＬＮＧを移送するＬＮＧ系統１００の継手部と、ＬＮＧの気化ガス（天然ガス）を移送するガス系統２００の継手部とを接続する直前状態を示すものである。
陸側のＬＮＧ系統とガス系統には、ローディングアーム１０１，２０１、盲フランジコック１０２，２０２、アーム下ドレン弁１０３，２０３、エアモータ弁１０４，２０４等が設けられ、船側のＬＮＧ系統には、遠隔操作緊急遮断弁兼高液面自動閉鎖弁１０５、ブローオフ弁１０６等が設けられている。船側のガス系統には、遠隔操作緊急遮断弁２０５、ブローオフ弁２０６等が設けられている。
【０００４】
ＬＮＧ輸送船の着桟時に、陸側のＬＮＧ系統１００とガス系統２００のローディングアーム１０１，２０１の先端の継手部を船側の継手部に接続する際には、ローディングアーム１０１，２０１の周辺部や継手部の周辺部に残留している空気をＮ2 ガスで置換する必要がある。このＮ2 ガスパージの際、陸側のＬＮＧ系統とガス系統において、アーム下ドレン弁１０３，２０３からＮ2 ガスを供給して盲フランジコック１０２，２０２までのＮ2 ガスパージを行う。
【０００５】
その後ローディングアーム１０１，２０１の先端の盲フランジコック１０２，２０２を取り外して継手部を接続し、アーム下ドレン弁１０３，２０３からＮ2 ガスを供給して船側のブローオフ弁１０６，２０６からガスを排出することによりローディングアーム１０１，２０１の周辺部分に対するＮ2 ガスパージを行う。Ｎ2 ガスの沸点（−１９６℃）はＬＮＧの温度（約−１６２℃）よりも低いため、パージガスが残っていた場合でもＮ2 ガスが液化したり固体化したりすることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２１０９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液化水素輸送船の着桟時に、前記のように液化水素移送系統のうちのローディングアーム周辺部分や継手部の周辺部をＮ2 ガスでパージする場合には、液化水素の沸点が−２５３℃で、Ｎ2 ガスの融点が−２１０℃であるため、液化水素で冷却されるＮ2 ガスが凍結して、バルブ類が固着したり、配管が閉塞したり、タンク内へ固体窒素が流入する等の虞がある。
【０００８】
本発明の目的はヘリウムを利用した高い信頼性を有する液化水素移送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の液化水素移送システムは、液化水素を貯留可能な陸側の第１タンクと、液化水素を貯留可能な液化水素輸送船側の第２タンクとの間で液化水素を移送する液化水素移送システムにおいて、前記第１タンクと第２タンクとの間でローディングアームを介して液化水素を移送可能な第１移送系統と、前記第１タンクと第２タンクとの間でローディングアームを介して水素ガスを移送可能な第２移送系統と、前記第１移送系統のうちローディングアームよりも第１タンク側部位にヘリウムガスを供給可能なヘリウムガス供給系統と、前記第２移送系統のうちローディングアームよりも第１タンク側部位からガスを回収可能なガス回収系統と、液化水素輸送船側において第１，第２移送系統を接続する接続通路であって開閉弁が介装された接続通路とを備え、
前記ヘリウムガス供給系統は、ヘリウムガスを貯留可能なヘリウムガスタンクと、このヘリウムガスタンクを第１移送系統に接続するヘリウムガス用接続通路と、ヘリウムガス用接続通路に介装された第１の開閉弁とを有し、前記ガス回収系統は、前記第２移送系統を前記ヘリウムガスタンクに接続するガス回収用接続通路と、このガス回収用接続通路に介装され且つガス中の空気を分離除去可能な空気分離器と、ガス回収用接続通路に介装され且つヘリウムガスと水素ガスの混合ガスから水素ガスを分離してヘリウムガスのみを回収可能なガス分離器と、前記ガス回収用接続通路のうちの前記ヘリウムガスタンクに隣接する部位に介装されたコンプレッサーと、ガス回収用接続通路に介装された第２の開閉弁とを有することを特徴としている。
【００１０】
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、前記第１タンクと第２タンクとの間でローディングアームを介して液化水素を移送可能な第１移送系統と、前記第１タンクと第２タンクとの間でローディングアームを介して水素ガスを移送可能な第２移送系統と、前記第１移送系統のうちローディングアームよりも第１タンク側部位にヘリウムガスを供給可能なヘリウムガス供給系統と、前記第２移送系統のうちローディングアームよりも第１タンク側部位からガスを回収可能なガス回収系統と、液化水素輸送船側において第１，第２移送系統を接続する接続通路であって開閉弁が介装された接続通路とを備えたため、次の効果を奏する。
【００１２】
液化水素輸送船の着桟時、第１，第２移送系統のローディングアームの先端側の継手部を接続後、接続通路の開閉弁を開弁状態にし、ヘリウムガス供給系統からヘリウムガスを第１，第２移送系統に供給し、第２移送系統のガスをガス回収系統に回収することで、第１，第２移送系統のローディングアームの周辺部分の内部の空気をヘリウムガスで置換するヘリウムガスパージを行うことができる。
【００１３】
尚、ヘリウムの沸点（−２６９℃）は、液化水素の沸点（−２５３℃）よりも十分に低温であるためヘリウムが固体化する虞がないので、バルブ類への悪影響が生じることもない。また、ヘリウムガスパージ実行後、第１タンクから水素ガスを第１，第２移送系統に供給し、第２移送系統のガスをガス回収系統に回収することで、第１，第２移送系統のローディングアームの周辺部分の内部のヘリウムガスを水素ガスで置換する水素ガスパージを行うことができる。
【００１４】
更に、上記の構成に加えて、前記ガス回収系統は、前記第２移送系統を前記ヘリウムガスタンクに接続するガス回収用接続通路と、このガス回収用接続通路に介装され且つガス中の空気を分離除去可能な空気分離器と、ガス回収用接続通路に介装され且つヘリウムガスと水素ガスの混合ガスから水素ガスを分離してヘリウムガスのみを回収可能なガス分離器と、前記ガス回収用接続通路のうちの前記ヘリウムガスタンクに隣接する部位に介装されたコンプレッサーと、ガス回収用接続通路に介装された第２の開閉弁とを有するため、ヘリウムガスパージの際にはヘリウムガスと空気の混合ガスから空気を分離除去し、ヘリウムガスのみをヘリウムガスタンクに回収することができ、また、水素ガスパージの際にはヘリウムガスと水素ガスの混合ガスから水素ガスを分離し、ヘリウムガスのみをヘリウムガスタンクに回収することができる。高価なヘリウムガスを大気中へ放出することなく回収して繰り返して使用できるため、コスト的に有利である。
また、コンプレッサーで加圧したヘリウムガスをヘリウムガスタンクに貯留できるため
ヘリウムガスタンクの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る液化水素移送システムの概略構成図である。
【図２】液化水素輸送船の着桟時の動作を説明する動作説明図である。
【図３】ヘリウムガスパージ終了後の水素ガスパージの動作説明図である。
【図４】液化水素積荷開始時の動作説明図である。
【図５】液化水素積荷終了後のヘリウムガスパージの動作説明図である。
【図６】従来技術に係るＬＮＧ輸送船側のＬＮＧ移送系統と陸側のＬＮＧ移送系統に対するＮ2ガスパージを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１に係る液化水素移送システム１を示すものであり、この液化水素移送システム１は、液化水素を貯留可能な陸側の第１タンク２と、液化水素を貯留可能な液化水素輸送船側の第２タンク３との間で液化水素を移送する液化水素移送システムである。  この液化水素移送システム１は、第１移送系統４と、第２移送系統５と、接続通路６と、ヘリウムガス供給系統７と、ガス回収系統８とを備えている。
尚、以下の説明と図面において、Ｈｅガスはヘリウムガス、ＧＨ2は水素ガス、ＬＨ2は液化水素を意味する。また、「開閉弁」としては、原則として自動開閉弁が採用されるが、一部の開閉弁には手動式の開閉弁を採用場合もある。
【００１８】
前記第１移送系統４は、第１タンク２と第２タンク３との間でローディングアーム４ａを介して液化水素を移送可能なものであり、その大部分が真空断熱二重管で構成され、一端が第１タンク２に接続され、他端が第２タンク３に接続されている。第１移送系統４の途中部にはローディングアーム４ａが介装され、ローディングアーム４ａには緊急離脱装置４ｂと開閉弁４ｃとが介装されている。第１移送系統４の陸側と船側の境界部はバヨネット継手４ｄで接続される。第１移送系統４のうちのローディングアーム４ａの付近（第１タンク２側の付近）には開閉弁４ｅが介装され、第１移送系統４のうちの第２タンク３の付近には開閉弁４ｆが介装され、バヨネット継手４ｄと開閉弁４ｆの間にも開閉弁４ｇが介装されている。
【００１９】
前記第２移送系統５は、第１タンク２と第２タンク３との間でローディングアーム５ａを介して水素ガスを移送可能なものであり、その大部分が一重管で構成され、一端が第１タンク２に接続され、他端が第２タンク３に接続されている。第２移送系統５の途中部にはローディングアーム５ａが介装され、ローディングアーム５ａには緊急離脱装置５ｂと開閉弁５ｃとが介装されている。第２移送系統５の陸側と船側の境界部はフランジ継手５ｄで接続される。
【００２０】
第２移送系統５のうちのローディングアーム５ａの付近（第１タンク２側の付近）には開閉弁５ｅが介装され、第２移送系統５のうちの第２タンク３の付近には開閉弁５ｆが介装され、フランジ継手５ｄと開閉弁５ｆの間にも開閉弁５ｇが介装されている。
【００２１】
接続通路６は、液化水素輸送船側において第１，第２移送系統４，５を接続するもので、開閉弁６ａが介装されている。接続通路６の一端は第１移送系統４のうちの開閉弁４ｇ，４ｆの間の部位に接続され、接続通路６の他端は第２移送系統５のうちの開閉弁５ｇ，５ｆの間の部位に接続されている。
【００２２】
ヘリウムガス供給系統７は、第１移送系統４のうちローディングアーム４ａよりも第１タンク側部位にヘリウムガスを供給可能なものである。このヘリウムガス供給系統７は、ヘリウムガスを貯留可能なヘリウムガスタンク７ａと、このヘリウムガスタンク７ａを第１移送系統４に接続するヘリウムガス用接続通路７ｂと、ヘリウムガス用接続通路７ｂの下流部に介装された開閉弁７ｄを有する。ヘリウムガス用接続通路７ｂの下流端は第１移送系統４のうちの開閉弁４ｅとローディングアーム４ａの間の部位に接続されている。
【００２３】
ガス回収系統８は、第２移送系統５のうちローディングアーム５ａよりも第１タンク側部位であって開閉弁５ｅとローディングアーム５ａの間の部位からガスを回収可能なものである。このガス回収系統８は、第２移送系統５をヘリウムガスタンク７ａに接続するガス回収用接続通路８ａと、このガス回収用接続通路８ａに介装され且つガス中の空気を分離除去可能な空気分離器８ｂと、ガス回収用接続通路８ａに介装され且つヘリウムガスと水素ガスの混合ガスから水素ガスを分離してヘリウムガスのみを回収可能なガス分離器８ｃと、ガス回収用接続通路８ａのうちの前記ヘリウムガスタンク７ａに隣接する部位に介装されたコンプレッサー８ｅと、ガス回収用接続通路８ａに介装された開閉弁８ｄを有する。
【００２４】
上記の空気分離器８ｂは、ガスを空気の沸点以下の温度まで強制的に冷却して空気を液体化もしくは固体化して空気を除去するものである。前記ガス分離器８ｃは水素ガスを吸着剤に吸着させることで水素ガスを除去するものである。
但し、前記ガス分離器８ｃとして、ヘリウムガスと水素ガスの混合ガスを酸素に接触させた後に、水素ガスを燃焼させて除去するものを採用することが可能であり、この場合は、ガス分離器８ｃの下流側に空気分離器８ｂを配置することになる。
【００２５】
次に、液化水素輸送船が積出し基地の桟橋に到着した着桟時に、第１タンク２から第２タンク３へ液化水素をローディングする例について説明する。この場合、ヘリウムガスタンク７ａには加圧状態のヘリウムガスが充填されており、第１タンク２には液化水素が充填されており、第２タンク３には僅少量の液化水素と水素ガスが収容されている。
最初に、第１，第２移送系統４，５のバイヨネット継手４ｄとフランジ継手５ｄを接続してから第１，第２移送系統４，５のうちのローディングアーム周辺部分をヘリウムガス（不活性ガス）でパージ（置換）する手順について図２に基づいて説明する。
このヘリウムガスパージは第１，第２移送系統４，５内に残留する空気をヘリウムガスで完全に置換する為に行うものである。
【００２６】
図２に示すように、開閉弁４ｅ，５ｅ，４ｆ，５ｆが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、ヘリウムガス供給系統７から第１移送系統４にヘリウムガスが供給され、そのヘリウムガスは第１移送系統４を流れてから接続通路６を介して第２移送系統５に流れ、ヘリウムガスと空気の混合ガスが第２移送系統５内を移送されてガス回収系統８に移送され、その混合ガス中の空気が空気分離器８ｂで分離除去され、ヘリウムガスのみがガス分離器８ｃを経てコンプレッサー８ｅで加圧されてヘリウムガスタンク７ａへ回収される。このヘリウムガスパージを所定時間実行後に終了する。このヘリウムガスパージの結果、第１，第２移送系統４，５のうちの開閉弁４ｅ，５ｅと開閉弁４ｆ，５ｆの間にはヘリウムガスが充填される。
【００２７】
次に、上記のヘリウムガスパージ終了後に、第１，第２移送系統４，５のうちのローディングアーム周辺部分をＧＨ2 （水素ガス）でパージする手順について説明する。このＧＨ2 パージは、液化水素のローディングの際に、ヘリウムガスが第２タンク３へ流入するのを防止すると共にヘリウムガスの回収率を高める為に行うものである。
【００２８】
図３に示すように、開閉弁５ｅ，７ｄ，４ｆ，５ｆが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、第１タンク２から第１移送系統４へＧＨ2が供給され、第１移送系統４のヘリウムガスとＧＨ2の混合ガスは接続通路６から第２移送系統５へ移送され、第２移送系統５のヘリウムガスとＧＨ2 の混合ガスはガス回収系統８へ移送され、その混合ガス中のＧＨ2はガス分離器８ｃで分離除去され、ヘリウムガスのみがコンプレッサー８ｅで加圧されてヘリウムガスタンク７ａへ回収される。
【００２９】
次に、液化水素を第１タンク２から第２タンク３へローディングする場合には、図４に示すように、開閉弁７ｄ，８ｄ，６ａが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、第１タンク２から第１移送系統４を介して第２タンク３へ液化水素が移送され、第２タンク３内のＧＨ2が第２移送系統５を介して第１タンク２へ移送される。こうして、第２タンク３内の高純度のＧＨ2を第１タンク２へ回収することができる。
【００３０】
次に、液化水素のローディング終了後に、ローディングアーム周辺部分をヘリウムガス（不活性ガス）でパージ（置換）する手順について説明する。
このヘリウムガスパージは、離桟に際してバイヨネット継手４ｄとフランジ継手５ｄを分離する際に、ＧＨ2が空気中の酸素と接触して爆発するのを防止する為に行う。図５に示すように、開閉弁４ｅ，５ｅ，４ｆ，５ｆが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、ヘリウムガス供給系統７から第１移送系統４にヘリウムガスが供給され、第１移送系統４から接続通路６を介してヘリウムガスとＧＨ2の混合ガスが第２移送系統５に移送され、第２移送系統５からガス回収系統８に移送され、その混合ガス中のＧＨ2はガス分離器８ｃにおいて分離除去され、ヘリウムガスのみがヘリウムガスタンク７ａへ回収される。このヘリウムガスパージを所定時間実行後に終了する。
【００３１】
このヘリウムガスパージの結果、第１，第２移送系統４，５のうちの開閉弁４ｅ，５ｅと開閉弁４ｆ，５ｆの間にはヘリウムガスが充填される。その後、バイヨネット継手４ｄとフランジ継手５ｄを分離して液化水素輸送船が離桟する。
【００３２】
上記は、第１タンク２から第２タンク３へ液化水素をローディングする場合を例にして説明したが、第２タンク３から第１タンク２へ液化水素をアンローディングする場合も上記と同様に、バイヨネット継手４ｄとフランジ継手５ｄの接続、第１，第２移送系統４，５に対するヘリウムガスパージ、第１，第２移送系統４，５に対するＧＨ2 パージ、液化水素のアンローディング、第１，第２移送系統４，５に対するヘリウムガスパージ、バイヨネット継手４ｄとフランジ継手５ｄの分離の順に行うことができる。
【００３３】
以上の液化水素移送システム１の作用、効果について説明する。
第１，第２移送系統４，５により、第１タンク２と第２タンク３間で液化水素を移送することができ、このとき、液化水素が充填される方の第１タンク２又は第２タンク３から抜き取る水素ガスは高純度のまま第２移送系統５を介して移送し、第２タンク又は第１タンク２へ回収することができる。
【００３４】
液化水素輸送船の着桟時、第１，第２移送系統４，５のローディングアーム４ａ，５ａの先端側の継手部を接続後、接続通路６の開閉弁６ａを開弁状態にし、ヘリウムガス供給系統７からヘリウムガスを第１移送系統４に供給し、第２移送系統５のガスをガス回収系統８に回収することで、第１，第２移送系統４，５のローディングアーム４ａ，５ａの周辺部分の内部の空気をヘリウムガスで置換するヘリウムガスパージを行うことができる。ヘリウムガスの沸点は液化水素の沸点よりも低いため、ヘリウムガスの凍結の虞がないから、バルブ類が固着するとか、固体ヘリウムが第１，第２タンク２，３へ侵入するという問題は発生しない。
【００３５】
ガス回収系統８に空気分離器８ｂと、ガス分離器８ｃを介装し、パージ後の混合ガス中の空気を分離除去してヘリウムガスのみをヘリウムガスタンク７ａへ回収することができるだけでなく、パージ後の混合ガス中のＧＨ2を分離除去してヘリウムガスのみをヘリウムガスタンク７ａへ回収することができるから、ヘリウムガスを繰り返し再利用することができるため、高価なヘリウムガスの消費量を僅少にすることができる。
尚、前記実施例では、ヘリウムガス供給系統７とガス回収系統８を陸側に設置するため、それらを液化水素輸送船に装備する場合よりも種々有利である。
【００３６】
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）前記バイヨネット継手４ｄとフランジ継手５ｄは一例を示すものであり、これらの継手以外の継手で接続することも可能である。
２）第１，第２移送系統４，５のローディングアーム４ａ，５ａの大部分をフレキシブルな二重管で構成する場合もある。
３）その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、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ることは勿論である。
４）第２移送系統５に関しては、冷熱の利用や、圧損の削減などの目的のため、２重管で構成される場合もある。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、陸上の液化水素貯留可能な第１タンクと、液化水素輸送船側の第２タンクと間で液化水素を移送可能にする液化水素移送システムを提供する。
【符号の説明】
【００３８】
１            液化水素移送システム
２            第１タンク
３            第２タンク
４            第１移送系統
４ａ          ローディングアーム
５            第２移送系統
５ａ          ローディングアーム
７            ヘリウムガス供給系統
７ｂ          ヘリウムガス用接続通路
７ｄ          開閉弁
８            ガス回収系統
８ａ          接続通路
８ｂ          空気分離器
８ｃ          ガス分離器
８ｄ          開閉弁
８ｅ         コンプレッサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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