(57)【要約】【課題】移送の際の負圧対策が施された固液二相流体の移送装置を提供する。【解決手段】送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2及び移送配管１を真空に対応したものから構成し、送り側容器Ｔ1の真空度を制御する真空ポンプ６と、受け側容器Ｔ2の真空度を制御する真空ポンプ７とを設け、固液二相流体Ｓ1を移送する際には、真空ポンプ６、７により、送り側容器Ｔ1及び受け側容器Ｔ2を共に負圧とすると共に、一定の差圧で送り側容器Ｔ1の圧力を受け側容器Ｔ2の圧力より大きくして、受け側容器Ｔ2に固液二相流体を圧送する。【選択図】図１
2009204040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記第１の容器、前記第２の容器及び前記移送配管を真空に対応したものから構成し、
前記第１の容器の真空度を制御する第１の真空制御手段と、
前記第２の容器の真空度を制御する第２の真空制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第１の真空制御手段及び前記第２の真空制御手段により、前記第１の容器及び前記第２の容器を共に負圧とすると共に、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器に前記固液二相流体を移送することを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項２】
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記第１の容器内部の前記固液二相流体を、前記固液二相流体と同種の液体の下層に貯蔵しておくと共に、前記固液二相流体が移送される前記第２の容器内部にも、前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記移送配管を前記第１の容器及び前記第２の容器の底部に接続し、
前記第１の容器を加圧する加圧制御手段と、
前記第２の容器の圧力を制御する圧力制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記加圧制御手段により前記第１の容器を加圧すると共に、前記加圧制御手段及び前記圧力制御手段により、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の下層側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記第２の容器内部に、前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の対流を防止する対流防止板を設けたことを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項４】
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記固液二相流体と同種の低温の気体を生成する低温気体生成手段と、
前記低温気体生成手段で生成された気体を用いて、前記第１の容器を加圧する第１の加圧制御手段と、
前記低温気体生成手段で生成された気体を用いて、前記第２の容器を加圧する第２の加圧制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第１の加圧制御手段及び前記第２の加圧制御手段により、前記第１の容器及び前記第２の容器を加圧すると共に、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器に前記固液二相流体を移送することを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記低温気体生成手段は、
前記固液二相流体と同種の気体を冷却して低温の気体を生成する熱交換器、又は、前記固液二相流体と同種の液体を気化して低温の気体を生成する熱交換器から構成したことを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項６】
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記移送配管を分岐する分岐配管と、
前記分岐配管に流れる前記固液二相流体を気化して低温の気体を生成する低温気体生成手段と、
前記低温気体生成手段で生成された気体を用いて、前記第１の容器を加圧する第１の加圧制御手段と、
前記低温気体生成手段で生成された気体を用いて、前記第２の容器を加圧する第２の加圧制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第１の加圧制御手段及び前記第２の加圧制御手段により、前記第１の容器及び前記第２の容器を加圧すると共に、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器に前記固液二相流体を移送することを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記移送配管を前記第１の容器及び前記第２の容器の底部に接続し、
前記第１の容器内部の前記固液二相流体を、前記固液二相流体と同種の液体の下層に貯蔵しておくと共に、前記固液二相流体が移送される前記第２の容器内部にも、前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の下層側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項８】
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記第１の容器内部及び前記第２の容器内部を２つに分離して、前記第１の容器内部の分離された一方側に前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵し、前記第１の容器内部の分離された他方側に前記固液二相流体を貯蔵し、前記第２の容器内部の分離された一方側に前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記第１の容器内部の分離された一方側に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体を気化する第１の加熱手段と、
前記第１の加熱手段で気化された気体を用いて、前記第１の容器を加圧する第１の加圧制御手段と、
前記第２の容器内部の分離された一方側に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体を気化する第２の加熱手段と、
前記第２の加熱手段で気化された気体を用いて、前記第２の容器を加圧する第２の圧力制御手段とを設けて、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第１の加圧制御手段及び前記第２の加圧制御手段により、前記第１の容器及び前記第２の容器を加圧すると共に、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器内部の分離された他方側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項９】
請求項８に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記移送配管を、前記第１の容器内部の分離された他方側の底部と前記第２の容器内部の分離された他方側の底部に接続し、
前記第１の容器内部の分離された他方側の前記固液二相流体を、前記固液二相流体と同種の液体の下層に貯蔵しておくと共に、前記固液二相流体が移送される前記第２の容器内部の分離された他方側にも、前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第２の容器内部の分離された他方側に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の下層側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項１０】
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記第１の容器内部の前記固液二相流体を、前記固液二相流体と同種の液体の下層に貯蔵しておくと共に、前記固液二相流体が移送される前記第２の容器内部にも、前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記移送配管を、前記第１の容器の底部と前記第２の容器の底部に接続し、
前記第１の容器を加圧する加圧制御手段と、
前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の上層を気化する局所加熱手段と、
前記局所加熱手段で気化された気体を用いて、前記第２の容器の圧力を制御する圧力制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記加圧制御手段により前記第１の容器を加圧すると共に、前記加圧制御手段及び前記圧力制御手段により、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の下層側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記局所加熱手段として、超電導体からなるヒータを用いたことを特徴とする固液二相流体の移送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラッシュ水素等、固体と液体とを混合した固液二相流体の移送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来の水素利用社会における水素利用形態として、高密度での保存が可能であることから、液体水素は有力な候補の一つである。この液体水素は、沸点が２０Ｋ（一２５３℃）であることから、蒸発によりボイルオフガス（以下、ＢＯＧと呼ぶ。）が発生し、ロスの発生が考えられる。
【０００３】
一方、液体水素と固体水素を混合したスラッシュ水素は、同体積の大気圧沸点液体水素と比較して、密度が１０％以上、保有寒冷量が３０％以上増加するため、ＢＯＧ発生の抑制と貯蔵密度の更なる向上が可能であり、液体水素より付加価値が高い媒体として、スラッシュ水素を利用する機器（製造装置、供給装置、貯蔵装置、移送装置等）の開発が現在進められている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−７４７７３号公報
【特許文献２】特開２００２−１８９０２４号公報
【特許文献３】特開２００６−１５３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水素の物性上、固体、液体、気体の三状態が共存できる点は三重点（１３．８Ｋ／０．００７Ｍｐａ（≒５３Torr））のみである。そのため、三重点以外の条件下で、気体水素と固体水素が接触した場合、接触点付近では、気体水素の凝縮による圧力の低下と固体水素の融解が発生する。
【０００６】
そして、液体水素と固体水素を混合したスラッシュ水素を移送装置により移送する際には、固体水素と気体水素とが接触する可能性があるため、上述した理由により、容器及び配管内が負圧になるおそれがある。スラッシュ水素の移送には、ポンプ等の使用が困難であるため、移送には容器間の差圧を利用しているが、容器及び配管内が負圧になると、移送時の流量制御を失い、移送装置の運用を困難にしていた。
【０００７】
これを、図９を参照して説明する、なお、図９（ａ）は、従来の移送装置における移送前の状態を示す図であり、図９（ｂ）は、従来の移送装置における移送時の状態を示す図である。
【０００８】
図９（ａ）に示すように、従来の移送装置において、移送前には、送り側容器Ｔ1にスラッシュ水素Ｓ1が貯蔵されており、送り側容器Ｔ1は、空気等が混入しないように、大気圧以上の圧力Ｐ1の気体水素Ｇ1で加圧されている。又、受け側容器Ｔ2も、空気等が混入しないように、大気圧以上の圧力Ｐ2の気体水素Ｇ2で加圧されている。そして、送り側容器Ｔ1と受け側容器Ｔ2との間は、バルブ８２を有する移送配管８１で接続されている。送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1は、受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2より大きいことから、バルブ８２を開くと、その差圧により、移送配管８１を介して、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されることになる。
【０００９】
ところが、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されると、図９（ｂ）に示すように、送り側容器Ｔ2にスラッシュ水素Ｓ2が移送されると共に、移送されたスラッシュ水素Ｓ2中の固体水素と受け側容器Ｔ2中の気体水素Ｇ2とが接触することになる。三重点以外の条件下で気体水素Ｇ2と固体水素が接触すると、気体水素Ｇ2の凝縮Ｃが発生し、それに伴い、受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2が低下してしまう。このとき、受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2は大気圧以下、つまり、負圧になるまで（三重点の圧力０．００７Ｍｐａまで）低下してしまい、その場合、受け側容器Ｔ1の圧力Ｐ1との差圧が大きくなりすぎて、流量制御が失われてしまう問題が発生していた。
【００１０】
又、従来の移送装置においては、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2、移送配管８１、バルブ８２等は、負圧（真空）に対応したものではなく、受け側容器Ｔ2が負圧になった場合には、接続部分等から空気が混入する問題も発生していた。
【００１１】
このような問題は、例えば、受け側容器Ｔ2が負圧にならないように、水素より沸点が低いヘリウムガスにより加圧してやれば解消可能である。しかしながら、燃料電池自動車、液体水素−酸素ロケット等において水素を利用する場合、燃料の液体水素に水素以外の不純物が混入することは好ましくなく、水素単体の利用が求められている。従って、移送装置における負圧対策として、ヘリウムガス等の不純物を用いることは望ましくない。
【００１２】
このように、スラッシュ水素等の固液二相流体の移送装置においては、移送時に負圧が発生する問題があり、負圧対策を施した上で、移送することが望まれている。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、移送の際の負圧対策が施された固液二相流体の移送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する第１の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記第１の容器、前記第２の容器及び前記移送配管を真空に対応したものから構成し、
前記第１の容器の真空度を制御する第１の真空制御手段と、
前記第２の容器の真空度を制御する第２の真空制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第１の真空制御手段及び前記第２の真空制御手段により、前記第１の容器及び前記第２の容器を共に負圧とすると共に、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器に前記固液二相流体を移送することを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第２の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記第１の容器内部の前記固液二相流体を、前記固液二相流体と同種の液体の下層に貯蔵しておくと共に、前記固液二相流体が移送される前記第２の容器内部にも、前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記移送配管を前記第１の容器及び前記第２の容器の底部に接続し、
前記第１の容器を加圧する加圧制御手段と、
前記第２の容器の圧力を制御する圧力制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記加圧制御手段により前記第１の容器を加圧すると共に、前記加圧制御手段及び前記圧力制御手段により、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の下層側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第３の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
上記第２の発明に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記第２の容器内部に、前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の対流を防止する対流防止板を設けたことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第４の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記固液二相流体と同種の低温の気体を生成する低温気体生成手段と、
前記低温気体生成手段で生成された気体を用いて、前記第１の容器を加圧する第１の加圧制御手段と、
前記低温気体生成手段で生成された気体を用いて、前記第２の容器を加圧する第２の加圧制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第１の加圧制御手段及び前記第２の加圧制御手段により、前記第１の容器及び前記第２の容器を加圧すると共に、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器に前記固液二相流体を移送することを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第５の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
上記第４の発明に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記低温気体生成手段は、
前記固液二相流体と同種の気体を冷却して低温の気体を生成する熱交換器、又は、前記固液二相流体と同種の液体を気化して低温の気体を生成する熱交換器から構成したことを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第６の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記移送配管を分岐する分岐配管と、
前記分岐配管に流れる前記固液二相流体を気化して低温の気体を生成する低温気体生成手段と、
前記低温気体生成手段で生成された気体を用いて、前記第１の容器を加圧する第１の加圧制御手段と、
前記低温気体生成手段で生成された気体を用いて、前記第２の容器を加圧する第２の加圧制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第１の加圧制御手段及び前記第２の加圧制御手段により、前記第１の容器及び前記第２の容器を加圧すると共に、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器に前記固液二相流体を移送することを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する第７の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
上記第４から第６のいずれか１つの発明に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記移送配管を前記第１の容器及び前記第２の容器の底部に接続し、
前記第１の容器内部の前記固液二相流体を、前記固液二相流体と同種の液体の下層に貯蔵しておくと共に、前記固液二相流体が移送される前記第２の容器内部にも、前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の下層側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第８の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記第１の容器内部及び前記第２の容器内部を２つに分離して、前記第１の容器内部の分離された一方側に前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵し、前記第１の容器内部の分離された他方側に前記固液二相流体を貯蔵し、前記第２の容器内部の分離された一方側に前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記第１の容器内部の分離された一方側に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体を気化する第１の加熱手段と、
前記第１の加熱手段で気化された気体を用いて、前記第１の容器を加圧する第１の加圧制御手段と、
前記第２の容器内部の分離された一方側に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体を気化する第２の加熱手段と、
前記第２の加熱手段で気化された気体を用いて、前記第２の容器を加圧する第２の圧力制御手段とを設けて、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第１の加圧制御手段及び前記第２の加圧制御手段により、前記第１の容器及び前記第２の容器を加圧すると共に、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器内部の分離された他方側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する第９の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
上記第８の発明に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記移送配管を、前記第１の容器内部の分離された他方側の底部と前記第２の容器内部の分離された他方側の底部に接続し、
前記第１の容器内部の分離された他方側の前記固液二相流体を、前記固液二相流体と同種の液体の下層に貯蔵しておくと共に、前記固液二相流体が移送される前記第２の容器内部の分離された他方側にも、前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記固液二相流体を移送する際には、前記第２の容器内部の分離された他方側に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の下層側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決する第１０の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
固液二相流体を貯蔵する第１の容器から第２の容器に移送配管を通して前記固液二相流体を移送する固液二相流体の移送装置において、
前記第１の容器内部の前記固液二相流体を、前記固液二相流体と同種の液体の下層に貯蔵しておくと共に、前記固液二相流体が移送される前記第２の容器内部にも、前記固液二相流体と同種の液体を貯蔵しておき、
前記移送配管を、前記第１の容器の底部と前記第２の容器の底部に接続し、
前記第１の容器を加圧する加圧制御手段と、
前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の上層を気化する局所加熱手段と、
前記局所加熱手段で気化された気体を用いて、前記第２の容器の圧力を制御する圧力制御手段とを設け、
前記固液二相流体を移送する際には、前記加圧制御手段により前記第１の容器を加圧すると共に、前記加圧制御手段及び前記圧力制御手段により、一定の差圧で前記第１の容器の圧力を前記第２の容器の圧力より大きくして、前記第２の容器内部に貯蔵された前記固液二相流体と同種の液体の下層側に前記固液二相流体を移送することを特徴とする。
【００２４】
上記課題を解決する第１１の発明に係る固液二相流体の移送装置は、
上記第１０の発明に記載の固液二相流体の移送装置において、
前記局所加熱手段として、超電導体からなるヒータを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、固液二相流体、例えば、スラッシュ水素の移送中に負圧が発生しても、安定して移送を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図１〜図８を参照して、本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態のいくつかを説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施例の固液二相流体の移送装置は、固液二相流体であるスラッシュ水素Ｓ1を気体水素Ｇ1の雰囲気下で貯蔵する送り側容器Ｔ1（第１の容器）と、移送されたスラッシュ水素Ｓ2を気体水素Ｇ2の雰囲気下で貯蔵する受け側容器Ｔ2（第２の容器）と、送り側容器Ｔ1と受け側容器Ｔ2との間を接続する移送配管１と、移送配管１に設けられたバルブ２とを有しており、更に、送り側容器Ｔ1の上部に接続された配管３及び配管３に設けられたバルブ４を介して、送り側容器Ｔ1に気体水素を供給する水素ボンベ５と、送り側容器Ｔ1を負圧の圧力に制御する真空ポンプ６（第１の真空制御手段）と、受け側容器Ｔ2を負圧の圧力に制御する真空ポンプ７（第２の真空制御手段）とを有する。そして、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2、移送配管１、バルブ２等は、負圧（真空）に対応したものから構成している。なお、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2等は、断熱構造となっており、これは、後述の実施例２〜８でも同様である。
【００２８】
移送配管１は、送り側容器Ｔ1においては、送り側容器Ｔ1の上部に接続されて、送り側容器Ｔ1の底部の方まで延設されており、その供給口が、送り側容器Ｔ1に貯蔵されたスラッシュ水素Ｓ1中に配置されている。又、移送配管１は、受け側容器Ｔ2においては、送り側容器Ｔ2の上部に接続されて、その排出口が、受け側容器Ｔ2を満たす気体水素Ｇ2中に配置されている。
【００２９】
そして、移送時には、図示しない制御装置の制御下において、送り側容器Ｔ1は、圧力センサ、真空ポンプ６により、内部の圧力Ｐ1が大気圧以下の所定圧力（０．００７Ｍｐａ以上０．１Ｍｐａ（≒７６０torr）以下の範囲）となるように制御され、受け側容器Ｔ2も、圧力センサ、真空ポンプ７により、内部の圧力Ｐ2が大気圧以下の所定圧力（０．００７Ｍｐａ以上０．１Ｍｐａ以下の範囲）となるように制御され、更に、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1が受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2より一定の差圧で大きくなるように制御されている。例えば、受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2が三重点の圧力０．００７Ｍｐａ程度まで低下することを想定する場合には、圧力Ｐ1を０．０２７Ｍｐａ（≒２００torr）程度に制御すればよい。
【００３０】
従って、バルブ２を開くと、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧により、移送配管１を介して、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されることになる。このとき、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2とを大気圧以下の所定圧力に制御すると共に、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を一定に維持するように制御しているため、従来のように、差圧が大きくなりすぎて、流量制御が失われることはない。更に、受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2を三重点の圧力０．００７Ｍｐａに制御する場合には、三重点に近い条件下で、気体水素Ｇ2と固体水素が接触することになり、気体水素Ｇ2が凝縮しても、凝縮による圧力低下の影響は小さくなる。
【００３１】
このように、本実施例の固液二相流体の移送装置では、移送時に送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2を大気圧以下の負圧とし、負圧状況下において、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との間に一定の差圧を設けて、移送を行うので、移送流量の制御を失うことなく、安定して移送を行うことができる。
【実施例２】
【００３２】
図２は、本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
図２に示すように、本実施例の固液二相流体の移送装置は、スラッシュ水素Ｓ1を気体水素Ｇ1の雰囲気下で液体水素Ｌ1の下層に貯蔵する送り側容器Ｔ1（第１の容器）と、移送されたスラッシュ水素Ｓ2を気体水素Ｇ2の雰囲気下で液体水素Ｌ2の下層に貯蔵する受け側容器Ｔ2（第２の容器）と、送り側容器Ｔ1と受け側容器Ｔ2との間を接続する移送配管１１と、移送配管１１に設けられたバルブ１２とを有しており、更に、送り側容器Ｔ1の上部に接続された配管１３及び配管１３に設けられたバルブ１４を介して、送り側容器Ｔ1に気体水素を供給する水素ボンベ１３（加圧制御手段）と、送り側容器Ｔ2の上部に接続された配管１６と、配管１６に設けられ、受け側容器Ｔ2内の気体水素Ｇ2を放出して、内部の圧力Ｐ2を制御するバルブ１７（圧力制御手段）とを有する。なお、本実施例において、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2、移送配管１１、バルブ１２等は、負圧に対応したものでなくてもよい。
【００３３】
移送配管１１は、送り側容器Ｔ1においては、送り側容器Ｔ1の底部に接続されて、その供給口が、送り側容器Ｔ1に貯蔵されたスラッシュ水素Ｓ1中に配置されている。又、移送配管１１は、受け側容器Ｔ2においては、送り側容器Ｔ2の底部に接続されて、その排出口が、受け側容器Ｔ2に移送されるスラッシュ水素Ｓ2中に位置するようにしている。
【００３４】
更に、送り側容器Ｔ1においては、液体水素Ｌ1の下層にスラッシュ水素Ｓ1を貯蔵しており、又、送り側容器Ｔ2においても、液体水素Ｌ2の下層に移送されるスラッシュ水素Ｓ2を貯蔵するようにしている。この液体水素Ｌ1、Ｌ2は、自然に、上層から下層に向かって２０．３Ｋから１３．８Ｋへ温度変化（温度成層化）しており、この温度成層化した液体水素Ｌ1、Ｌ2が、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2と気体水素Ｇ1、Ｇ2との間に存在することによって、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触を避けるようにしている。
【００３５】
そして、移送時には、図示しない制御装置の制御下において、送り側容器Ｔ1は、圧力センサ、配管１３、バルブ１４及び水素ボンベ１５により、内部の圧力Ｐ1が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、受け側容器Ｔ2も、圧力センサ、配管１６及びバルブ１７により、内部の圧力Ｐ2が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、更に、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1が受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2より一定の差圧で大きくなるように制御されている。このとき、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御して、液体水素Ｌ2を対流させないようにすることが望ましい。
【００３６】
従って、バルブ１２を開くと、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧により、移送配管１１を介して、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されることになる。このとき、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧を一定に維持するように制御しているため、従来のように、差圧が大きくなりすぎて、流量制御が失われることはない。又、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御しているので、温度成層化した液体水素Ｌ2を維持したままで、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2へゆっくり移送されることになる。従って、移送されたスラッシュ水素Ｓ2中の固体水素が気体水素Ｇ2と接触する可能性は小さく、従来のように、凝縮による圧力低下が起こる可能性も小さくなる。
【００３７】
このように、本実施例の固液二相流体の移送装置では、温度成層化した液体水素Ｌ2を、スラッシュ水素Ｓ2と気体水素Ｇ2との間に介在させ、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との間に一定の差圧を設けて、移送を行うので、従来のように、負圧になることはなく、又、移送流量の制御を失うこともなく、安定して移送を行うことができる。
【実施例３】
【００３８】
図３は、本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
図３に示すように、本実施例の固液二相流体の移送装置は、スラッシュ水素Ｓ1を気体水素Ｇ1の雰囲気下で液体水素Ｌ1の下層に貯蔵する送り側容器Ｔ1（第１の容器）と、移送されたスラッシュ水素Ｓ2を気体水素Ｇ2の雰囲気下で液体水素Ｌ2の下層に貯蔵する受け側容器Ｔ2（第２の容器）と、送り側容器Ｔ1と受け側容器Ｔ2との間を接続する移送配管２１と、移送配管２１に設けられたバルブ２２とを有しており、更に、送り側容器Ｔ1の上部に接続された配管２３及び配管２３に設けられたバルブ２４を介して、送り側容器Ｔ1に気体水素を供給する水素ボンベ２３（加圧制御手段）と、送り側容器Ｔ2の上部に接続された配管２６と、配管２６に設けられ、受け側容器Ｔ2内の気体水素Ｇ2を放出して、内部の圧力Ｐ2を制御するバルブ２７（圧力制御手段）と、受け側容器Ｔ2内部に設けられた複数枚のバッフル板２８（対流防止板）を有する。なお、本実施例においても、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2、移送配管２１、バルブ２２等は、負圧に対応したものでなくてもよい。
【００３９】
移送配管２１は、実施例２と同様に、送り側容器Ｔ1においては、送り側容器Ｔ1の底部に接続されて、その供給口が、送り側容器Ｔ1に貯蔵されたスラッシュ水素Ｓ1中に配置されており、又、受け側容器Ｔ2においては、送り側容器Ｔ2の底部に接続されて、その排出口が、受け側容器Ｔ2に移送されるスラッシュ水素Ｓ2中に位置するようにしている。
【００４０】
更に、実施例２と同様に、送り側容器Ｔ1においては、温度成層化された液体水素Ｌ1の下層にスラッシュ水素Ｓ1を貯蔵しており、又、送り側容器Ｔ2においても、温度成層化された液体水素Ｌ2の下層に移送されるスラッシュ水素Ｓ2を貯蔵するようにしており、液体水素Ｌ1、Ｌ2により、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触を避けるようにしている。
【００４１】
加えて、受け側容器Ｔ2内部に設けられたバッフル板２８は、複数の開口部２８ａを有し、その面が水平方向に平行に配置されたものであり、又、受け側容器Ｔ2の深さ方向に沿って、複数段配置されている。このバッフル板２８は、温度成層化された液体水素Ｌ2の対流を防止するものであり、特に、スラッシュ水素移送時における液体水素Ｌ2の対流を防止することにより、温度成層化された液体水素Ｌ2を維持して、スラッシュ水素Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ2との接触を効果的に避けるようにしている。
【００４２】
そして、移送時には、実施例２と同様に、図示しない制御装置の制御下において、送り側容器Ｔ1内部の圧力Ｐ1が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、受け側容器Ｔ2内部の圧力Ｐ2が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、更に、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1が受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2より一定の差圧で大きくなるように制御されている。このとき、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御して、液体水素Ｌ2を対流させないようにすることが望ましい。
【００４３】
従って、バルブ２２を開くと、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧により、移送配管２１を介して、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されることになる。このとき、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧を一定に維持するように制御しているため、従来のように、差圧が大きくなりすぎて、流量制御が失われることはない。又、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御するので、温度成層化した液体水素Ｌ2を維持したままで、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2へゆっくり移送されることになる。更に、バッフル板２８が存在するので、温度成層化された液体水素Ｌ2を維持することができる。従って、移送されたスラッシュ水素Ｓ2中の固体水素が気体水素Ｇ2と接触する可能性は小さく、従来のように、凝縮による圧力低下が起こる可能性もより小さくなる。
【００４４】
このように、本実施例の固液二相流体の移送装置では、温度成層化した液体水素Ｌ2を、スラッシュ水素Ｓ2と気体水素Ｇ2との間に介在させると共に、温度成層化した液体水素Ｌ2をバッフル板２８により維持しており、このような状態で、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との間に一定の差圧を設けて、移送を行うので、従来のように、負圧になることはなく、又、移送流量の制御を失うこともなく、より安定して移送を行うことができる。
【実施例４】
【００４５】
図４は、本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
図４に示すように、本実施例の固液二相流体の移送装置は、スラッシュ水素Ｓ1を気体水素Ｇ1の雰囲気下で液体水素Ｌ1の下層に貯蔵する送り側容器Ｔ1（第１の容器）と、移送されたスラッシュ水素Ｓ2を気体水素Ｇ2の雰囲気下で液体水素Ｌ2の下層に貯蔵する受け側容器Ｔ2（第２の容器）と、送り側容器Ｔ1と受け側容器Ｔ2との間を接続する移送配管３１と、移送配管３１に設けられたバルブ３２とを有しており、更に、気体水素を供給する水素ボンベ３３と、水素ボンベ３３からの気体水素を冷却して供給する熱交換器３４（低温気体生成手段）と、送り側容器Ｔ1の上部に接続されて、熱交換器３４で冷却された気体水素を送り側容器Ｔ1へ供給する配管３５と、配管３５に設けられ、送り側容器Ｔ1内部の圧力Ｐ1を制御するバルブ３６（第１の加圧制御手段）と、受け側容器Ｔ2の上部に接続されて、熱交換器３４で冷却された気体水素を受け側容器Ｔ2へ供給する配管３７と、配管３７に設けられ、受け側容器Ｔ2内部の圧力Ｐ2を制御するバルブ３８（第２の加圧制御手段）とを有する。なお、本実施例においても、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2、移送配管３１、バルブ３２等は、負圧に対応したものでなくてもよい。
【００４６】
移送配管３１は、実施例２、３と同様に、送り側容器Ｔ1においては、送り側容器Ｔ1の底部に接続されて、その供給口が、送り側容器Ｔ1に貯蔵されたスラッシュ水素Ｓ1中に配置されており、又、受け側容器Ｔ2においては、送り側容器Ｔ2の底部に接続されて、その排出口が、受け側容器Ｔ2に移送されるスラッシュ水素Ｓ2中に位置するようにしている。
【００４７】
更に、実施例２、３と同様に、送り側容器Ｔ1においては、温度成層化された液体水素Ｌ1の下層にスラッシュ水素Ｓ1を貯蔵しており、又、送り側容器Ｔ2においても、温度成層化された液体水素Ｌ2の下層に移送されるスラッシュ水素Ｓ2を貯蔵するようにしており、液体水素Ｌ1、Ｌ2により、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触を避けるようにしている。
【００４８】
加えて、熱交換器３４は、水素ボンベ３３からの気体水素を室温（≒３００Ｋ）から、例えば、２０Ｋまで冷却して、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2へ供給するようにしている。これは、負圧防止を目的とするものであり、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2の内部圧力を監視し、負圧になりそうな場合には、低温に冷却された気体水素を送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2へ供給することにより、負圧を防止している。又、低温に冷却された気体水素を用いることにより、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素の溶解及び液体水素Ｌ1、Ｌ2の温度上昇を防止している。
【００４９】
そして、移送時には、図示しない制御装置の制御下において、送り側容器Ｔ1は、圧力センサ、水素ボンベ３３、熱交換器３４、配管３５及びバルブ３６により、内部の圧力Ｐ1が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、受け側容器Ｔ2も、圧力センサ、水素ボンベ３３、熱交換器３４、配管３７及びバルブ３８により、内部の圧力Ｐ2が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、更に、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1が受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2より一定の差圧で大きくなるように制御されている。このとき、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御して、液体水素Ｌ2を対流させないようにすることが望ましい。
【００５０】
従って、バルブ３２を開くと、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧により、移送配管３１を介して、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されることになる。このとき、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧を一定に維持するように制御しているため、従来のように、差圧が大きくなりすぎて、流量制御が失われることはない。又、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御するので、温度成層化した液体水素Ｌ2を維持したままで、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2へゆっくり移送されることになる。従って、移送されたスラッシュ水素Ｓ2中の固体水素が気体水素Ｇ2と接触する可能性は小さく、従来のように、凝縮による圧力低下が起こる可能性も小さくなる。
【００５１】
このように、本実施例の固液二相流体の移送装置では、温度成層化した液体水素Ｌ2を、スラッシュ水素Ｓ2と気体水素Ｇ2との間に介在させ、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との間に一定の差圧を設けて、移送を行うので、従来のように、負圧になることはなく、又、移送流量の制御を失うこともなく、安定して移送を行うことができる。
【００５２】
実施例２、３の場合は、負圧防止を液体水素Ｌ1、Ｌ2のみに頼っているが、本実施例の場合、液体水素Ｌ1、Ｌ2の対流が発生して、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触が起こったとしても、外部から低温に冷却された気体水素を供給することにより、負圧を確実に防止することができる。
【００５３】
なお、本実施例の場合には、実施例１（図１参照）に示す移送配管１のように、移送配管を、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2の上部に接続した構成にも適用可能である。この場合、液体水素Ｌ1、Ｌ2は不要となる。
【実施例５】
【００５４】
図５は、本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
図５に示すように、本実施例の固液二相流体の移送装置は、スラッシュ水素Ｓ1を気体水素Ｇ1の雰囲気下で液体水素Ｌ1の下層に貯蔵する送り側容器Ｔ1（第１の容器）と、移送されたスラッシュ水素Ｓ2を気体水素Ｇ2の雰囲気下で液体水素Ｌ2の下層に貯蔵する受け側容器Ｔ2（第２の容器）と、送り側容器Ｔ1と受け側容器Ｔ2との間を接続する移送配管４１と、移送配管４１に設けられたバルブ４２とを有しており、更に、液体水素Ｌ3を貯蔵する貯蔵容器４３と、貯蔵容器４３に貯蔵する液体水素Ｌ3を気化するヒータ４４（低温気体生成手段）と、送り側容器Ｔ1の上部に接続されて、貯蔵容器４３で気化された気体水素Ｇ3を送り側容器Ｔ1へ供給する配管４５と、配管４５に設けられ、送り側容器Ｔ1内部の圧力Ｐ1を制御するバルブ４６（第１の加圧制御手段）と、受け側容器Ｔ2の上部に接続されて、貯蔵容器４３で気化された気体水素Ｇ3を受け側容器Ｔ2へ供給する配管４７と、配管４７に設けられ、受け側容器Ｔ2内部の圧力Ｐ2を制御する圧力制御バルブ４８（第２の加圧制御手段）とを有する。なお、本実施例においても、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2、移送配管４１、バルブ４２等は、負圧に対応したものでなくてもよい。
【００５５】
移送配管４１は、実施例２〜４と同様に、送り側容器Ｔ1においては、送り側容器Ｔ1の底部に接続されて、その供給口が、送り側容器Ｔ1に貯蔵されたスラッシュ水素Ｓ1中に配置されており、又、受け側容器Ｔ2においては、送り側容器Ｔ2の底部に接続されて、その排出口が、受け側容器Ｔ2に移送されるスラッシュ水素Ｓ2中に位置するようにしている。
【００５６】
更に、実施例２〜４と同様に、送り側容器Ｔ1においては、温度成層化された液体水素Ｌ1の下層にスラッシュ水素Ｓ1を貯蔵しており、又、送り側容器Ｔ2においても、温度成層化された液体水素Ｌ2の下層に移送されるスラッシュ水素Ｓ2を貯蔵するようにしており、液体水素Ｌ1、Ｌ2により、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触を避けるようにしている。
【００５７】
加えて、ヒータ４４は、貯蔵容器４３に貯蔵された２０．３Ｋの大気圧沸点の液体水素Ｌ3から気体水素Ｇ3を生成して、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2へ供給するようにしている。これも、実施例４と同様に、負圧防止を目的とするものであり、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2の内部圧力を監視し、負圧になりそうな場合には、ヒータ４４により蒸発量を制御して、蒸発させた気体水素Ｇ3を送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2へ供給することにより、負圧を防止している。この蒸発させた気体水素Ｇ3は低温のままであり、低温の気体水素Ｇ3を用いることにより、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素の溶解及び液体水素Ｌ1、Ｌ2の温度上昇を防止している。つまり、実施例４では、常温の気体水素を熱交換器により冷却することにより、低温の気体水素を得ていたが、本実施例では、液体水素を気化するだけで、低温の気体水素を得ることができる。特に、送り側容器Ｔ1がスラッシュ水素ステーションである場合には、液体水素を貯蔵する貯蔵容器が併用されるため、本実施例の構成機器を低減することができる。
【００５８】
そして、移送時には、図示しない制御装置の制御下において、送り側容器Ｔ1は、圧力センサ、貯蔵容器４３、ヒータ４４、配管４５及びバルブ４６により、内部の圧力Ｐ1が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、受け側容器Ｔ2も、圧力センサ、貯蔵容器４３、ヒータ４４、配管４７及びバルブ４８により、内部の圧力Ｐ2が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、更に、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1が受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2より一定の差圧で大きくなるように制御されている。このとき、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御して、液体水素Ｌ2を対流させないようにすることが望ましい。
【００５９】
従って、バルブ４２を開くと、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧により、移送配管４１を介して、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されることになる。このとき、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧を一定に維持するように制御しているため、従来のように、差圧が大きくなりすぎて、流量制御が失われることはない。又、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御するので、温度成層化した液体水素Ｌ2を維持したままで、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2へゆっくり移送されることになる。従って、移送されたスラッシュ水素Ｓ2中の固体水素が気体水素Ｇ2と接触する可能性は小さく、従来のように、凝縮による圧力低下が起こる可能性も小さくなる。
【００６０】
このように、本実施例の固液二相流体の移送装置では、温度成層化した液体水素Ｌ2を、スラッシュ水素Ｓ2と気体水素Ｇ2との間に介在させ、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との間に一定の差圧を設けて、移送を行うので、従来のように、負圧になることはなく、又、移送流量の制御を失うこともなく、安定して移送を行うことができる。
【００６１】
実施例２、３の場合は、負圧防止を液体水素Ｌ1、Ｌ2のみに頼っているが、本実施例の場合も、液体水素Ｌ1、Ｌ2の対流が発生して、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触が起こったとしても、外部から低温の気体水素を供給することにより、負圧を確実に防止することができる。
【００６２】
なお、本実施例の場合にも、実施例１（図１参照）に示す移送配管１のように、移送配管を、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2の上部から挿入した構成にも適用可能である。この場合も、液体水素Ｌ1、Ｌ2は不要となる。
【実施例６】
【００６３】
図６は、本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
図６に示すように、本実施例の固液二相流体の移送装置は、スラッシュ水素Ｓ1を気体水素Ｇ1の雰囲気下で液体水素Ｌ1の下層に貯蔵する送り側容器Ｔ1（第１の容器）と、移送されたスラッシュ水素Ｓ2を気体水素Ｇ2の雰囲気下で液体水素Ｌ2の下層に貯蔵する受け側容器Ｔ2（第２の容器）と、送り側容器Ｔ1と受け側容器Ｔ2との間を接続する移送配管５１と、移送配管５１に設けられたバルブ５２とを有しており、更に、移送配管５１を分岐する分岐配管５３と、分岐配管５３に設けられたバルブ５４と、分岐配管５３に設けられ、バルブ５４を通過してくるスラッシュ水素を気化して、低温の気体水素を生成する熱交換器５５（低温気体生成手段）と、送り側容器Ｔ1の上部に接続されて、熱交換器５５で気化された気体水素を送り側容器Ｔ1へ供給する配管５６と、配管５６に設けられ、送り側容器Ｔ1内部の圧力Ｐ1を制御するバルブ５７（第１の加圧制御手段）と、受け側容器Ｔ2の上部に接続されて、熱交換器５５で気化された気体水素を受け側容器Ｔ2へ供給する配管５８と、配管５８に設けられ、受け側容器Ｔ2内部の圧力Ｐ2を制御するバルブ５９（第２の加圧制御手段）とを有する。なお、本実施例においても、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2、移送配管５１、バルブ５２等は、負圧に対応したものでなくてもよい。
【００６４】
移送配管５１は、実施例２〜５と同様に、送り側容器Ｔ1においては、送り側容器Ｔ1の底部に接続されて、その供給口が、送り側容器Ｔ1に貯蔵されたスラッシュ水素Ｓ1中に配置されており、又、受け側容器Ｔ2においては、送り側容器Ｔ2の底部に接続されて、その排出口が、受け側容器Ｔ2に移送されるスラッシュ水素Ｓ2中に位置するようにしている。
【００６５】
更に、実施例２〜５と同様に、送り側容器Ｔ1においては、温度成層化された液体水素Ｌ1の下層にスラッシュ水素Ｓ1を貯蔵しており、又、送り側容器Ｔ2においても、温度成層化された液体水素Ｌ2の下層に移送されるスラッシュ水素Ｓ2を貯蔵するようにしており、液体水素Ｌ1、Ｌ2により、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触を避けるようにしている。
【００６６】
加えて、熱交換器５５は、移送配管５１から分岐したスラッシュ水素を蒸発させ、低温の気体水素を生成して、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2へ供給するようにしている。これも、実施例４、５と同様に、負圧防止を目的とするものであり、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2の内部圧力を監視し、負圧になりそうな場合には、バルブ５４を開くと共に熱交換器５５により低温の気体水素を生成して、生成した気体水素を送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2へ供給することにより、負圧を防止している。この蒸発させた気体水素は低温のままであり、低温の気体水素を用いることにより、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素の溶解及び液体水素Ｌ1、Ｌ2の温度上昇を防止している。つまり、実施例４、５では、別途、気体水素、液体水素を用意する必要があったが、本実施例では、送り側容器Ｔ1から移送されるスラッシュ水素の一部を分岐し、分岐したスラッシュ水素を気化することで、低温の気体水素を得ることができ、構成機器を更に低減することができる。
【００６７】
そして、移送時には、図示しない制御装置の制御下において、送り側容器Ｔ1は、圧力センサ、分岐配管５３、バルブ５４、熱交換器５５、配管５６及びバルブ５７により、内部の圧力Ｐ1が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、受け側容器Ｔ2も、圧力センサ、分岐配管５３、バルブ５４、熱交換器５５、配管５８及びバルブ５９により、内部の圧力Ｐ2が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、更に、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1が受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2より一定の差圧で大きくなるように制御されている。このとき、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御して、液体水素Ｌ2を対流させないようにすることが望ましい。
【００６８】
従って、バルブ５２を開くと、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧により、移送配管５１を介して、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されることになる。このとき、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧を一定に維持するように制御しているため、従来のように、差圧が大きくなりすぎて、流量制御が失われることはない。又、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御するので、温度成層化した液体水素Ｌ2を維持したままで、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2へゆっくり移送されることになる。従って、移送されたスラッシュ水素Ｓ2中の固体水素が気体水素Ｇ2と接触する可能性は小さく、従来のように、凝縮による圧力低下が起こる可能性も小さくなる。
【００６９】
このように、本実施例の固液二相流体の移送装置では、温度成層化した液体水素Ｌ2を、スラッシュ水素Ｓ2と気体水素Ｇ2との間に介在させ、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との間に一定の差圧を設けて、移送を行うので、従来のように、負圧になることはなく、又、移送流量の制御を失うこともなく、安定して移送を行うことができる。
【００７０】
実施例２、３の場合は、負圧防止を液体水素Ｌ1、Ｌ2のみに頼っているが、本実施例の場合も、液体水素Ｌ1、Ｌ2の対流が発生して、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触が起こったとしても、外部から低温の気体水素を供給することにより、負圧を確実に防止することができる。
【００７１】
なお、本実施例の場合にも、実施例１（図１参照）に示す移送配管１のように、移送配管を、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2の上部から挿入した構成にも適用可能である。この場合も、液体水素Ｌ1、Ｌ2は不要となる。
【実施例７】
【００７２】
図７は、本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
図７に示すように、本実施例の固液二相流体の移送装置において、送り側容器Ｔ1（第１の容器）の内部は壁６３により分離されており、又、受け側容器Ｔ2（第２の容器）の内部も壁６４により分離されている。そして、壁６３により分離された送り側容器Ｔ1の一方側に液体水素Ｌ3を貯蔵しており、その他方側に、スラッシュ水素Ｓ1を気体水素Ｇ1の雰囲気下で液体水素Ｌ1の下層に貯蔵している。同様に、壁６４により分離された受け側容器Ｔ2の一方側に液体水素Ｌ4を貯蔵しており、その他方側に、移送されたスラッシュ水素Ｓ2を気体水素Ｇ2の雰囲気下で液体水素Ｌ2の下層に貯蔵している。送り側容器Ｔ1の一方側には、ヒータ６５（第１の加熱手段、第１の加圧制御手段）が設けられており、同様に、受け側容器Ｔ2の一方側にも、ヒータ６６（第２の加熱手段、第２の加圧制御手段）が設けられている。又、送り側容器Ｔ1の他方側と受け側容器Ｔ2の他方側との間は、移送配管６１により接続されており、この移送配管６１にバルブ６２が設けられている。なお、本実施例においても、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2、移送配管６１、バルブ６２等は、負圧に対応したものでなくてもよい。
【００７３】
移送配管６１は、実施例２〜６と同様に、送り側容器Ｔ1においては、送り側容器Ｔ1の他方側の底部に接続されて、その供給口が、送り側容器Ｔ1に貯蔵されたスラッシュ水素Ｓ1中に配置されており、又、受け側容器Ｔ2においては、送り側容器Ｔ2の他方側の底部に接続されて、その排出口が、受け側容器Ｔ2に移送されるスラッシュ水素Ｓ2中に位置するようにしている。
【００７４】
更に、実施例２〜６と同様に、送り側容器Ｔ1においては、温度成層化された液体水素Ｌ1の下層にスラッシュ水素Ｓ1を貯蔵しており、又、送り側容器Ｔ2においても、温度成層化された液体水素Ｌ2の下層に移送されるスラッシュ水素Ｓ2を貯蔵するようにしており、液体水素Ｌ1、Ｌ2により、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触を避けるようにしている。
【００７５】
加えて、ヒータ６５は、送り側容器Ｔ1の一方側に貯蔵された液体水素Ｌ4を蒸発させて、低温の気体水素を生成するものであり、送り側容器Ｔ1内部の圧力Ｐ1を監視し、負圧になりそうな場合には、ヒータ６５により低温の気体水素を生成することにより、送り側容器Ｔ1の負圧を防止している。同様に、ヒータ６６は、受け側容器Ｔ2の一方側に貯蔵された液体水素Ｌ5を蒸発させて、低温の気体水素を生成するものであり、受け側容器Ｔ2内部の圧力Ｐ2を監視し、負圧になりそうな場合には、ヒータ６６により低温の気体水素を生成することにより、受け側容器Ｔ2の負圧を防止している。これも、実施例４〜６と同様に、負圧防止を目的とするものである。この蒸発させた気体水素は低温のままであり、低温の気体水素を用いることにより、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素の溶解及び液体水素Ｌ1、Ｌ2の温度上昇を防止している。つまり、実施例４、５では、別途、気体水素、液体水素を用意する必要があったが、本実施例では、送り側容器Ｔ1の液体水素Ｌ4、受け側容器Ｔ2の液体水素Ｌ5を気化するだけで、低温の気体水素を得ることができ、構成機器を更に低減することができる。
【００７６】
そして、移送時には、図示しない制御装置の制御下において、送り側容器Ｔ1は、圧力センサ、ヒータ６５により、内部の圧力Ｐ1が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、受け側容器Ｔ2も、圧力センサ、ヒータ６６により、内部の圧力Ｐ2が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、更に、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1が受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2より一定の差圧で大きくなるように制御されている。このとき、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御して、液体水素Ｌ2を対流させないようにすることが望ましい。
【００７７】
従って、バルブ６２を開くと、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧により、移送配管６１を介して、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されることになる。このとき、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧を一定に維持するように制御しているため、従来のように、差圧が大きくなりすぎて、流量制御が失われることはない。又、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御するので、温度成層化した液体水素Ｌ2を維持したままで、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2へゆっくり移送されることになる。従って、移送されたスラッシュ水素Ｓ2中の固体水素が気体水素Ｇ2と接触する可能性は小さく、従来のように、凝縮による圧力低下が起こる可能性も小さくなる。
【００７８】
このように、本実施例の固液二相流体の移送装置では、温度成層化した液体水素Ｌ2を、スラッシュ水素Ｓ2と気体水素Ｇ2との間に介在させ、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との間に一定の差圧を設けて、移送を行うので、従来のように、負圧になることはなく、又、移送流量の制御を失うこともなく、安定して移送を行うことができる。
【００７９】
実施例２、３の場合は、負圧防止を液体水素Ｌ1、Ｌ2のみに頼っているが、本実施例の場合も、液体水素Ｌ1、Ｌ2の対流が発生して、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触が起こったとしても、容器内部で低温の気体水素を生成する、つまり、自己加圧することにより、負圧を確実に防止することができる。
【００８０】
このように、本実施例では、各々の容器内で個別に自己加圧して、負圧に対応できるので、スラッシュ水素の取り扱いが容易になる。
【００８１】
なお、本実施例の場合にも、実施例１（図１参照）に示す移送配管１のように、移送配管を、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2の上部から挿入した構成にも適用可能である。
【実施例８】
【００８２】
図８は、本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
図８に示すように、本実施例の固液二相流体の移送装置は、スラッシュ水素Ｓ1を気体水素Ｇ1の雰囲気下で液体水素Ｌ1の下層に貯蔵する送り側容器Ｔ1（第１の容器）と、移送されたスラッシュ水素Ｓ2を気体水素Ｇ2の雰囲気下で液体水素Ｌ2の下層に貯蔵する受け側容器Ｔ2（第２の容器）と、送り側容器Ｔ1と受け側容器Ｔ2との間を接続する移送配管７１と、移送配管７１に設けられたバルブ７２とを有しており、更に、送り側容器Ｔ1の上部に接続された配管７３及び配管７３に設けられたバルブ７４を介して、送り側容器Ｔ1に気体水素を供給する水素ボンベ７３（加圧制御手段）と、受け側容器Ｔ2内部に設けられた局所発熱体７６（局所加熱手段、圧力制御手段）とを有する。なお、本実施例においても、送り側容器Ｔ1、受け側容器Ｔ2、移送配管７１、バルブ７２等は、負圧に対応したものでなくてもよい。
【００８３】
移送配管７１は、実施例２〜７と同様に、送り側容器Ｔ1においては、送り側容器Ｔ1の底部に接続されて、その供給口が、送り側容器Ｔ1に貯蔵されたスラッシュ水素Ｓ1中に配置されており、又、受け側容器Ｔ2においては、送り側容器Ｔ2の底部に接続されて、その排出口が、受け側容器Ｔ2に移送されるスラッシュ水素Ｓ2中に位置するようにしている。
【００８４】
更に、実施例２〜７と同様に、送り側容器Ｔ1においては、温度成層化された液体水素Ｌ1の下層にスラッシュ水素Ｓ1を貯蔵しており、又、送り側容器Ｔ2においても、温度成層化された液体水素Ｌ2の下層に移送されるスラッシュ水素Ｓ2を貯蔵するようにしており、液体水素Ｌ1、Ｌ2により、スラッシュ水素Ｓ1、Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ1、Ｇ2との接触を避けるようにしている。
【００８５】
局所発熱体７６は、液体水素Ｌ2の上層部分のみを加熱するものである。このような加熱を行うことにより、スラッシュ水素Ｓ2は加熱することなく、液体水素Ｌ2の上層部分のみを加熱し、気化して、受け側容器Ｔ2内部を自己加圧することができる。このような局所発熱体７６としては、超伝導体や白金等が使用可能である。超伝導体、例えば、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2；臨界温度Ｔｃ＝３９Ｋ）は、超伝導部分では発熱せず、常電導部分では発熱するものであり、スラッシュ水素Ｓ2、液体水素Ｌ2に冷却された部分は超伝導となり、発熱せず、気体水素Ｇ2の部分は冷却されず、常電導となり、発熱が起こり、その発熱が液体水素Ｌ2の上層部分のみを加熱し、気化することになる。白金も、その温度によって、発熱量が大きく変化し、超伝導体と同様に、気体水素Ｇ2の部分では、発熱が起こり、その発熱が液体水素Ｌ2の上層部分のみを加熱し、気化することになる。なお、通常のヒータを用いることも可能であるが、その場合には、ヒータを深さ方向に複数に分割しておき、液体水素Ｌ2の上層部分にあるヒータのみを加熱するようにすればよい。
【００８６】
このような特性を利用して、局所発熱体７６は、受け側容器Ｔ2の液体水素Ｌ2を蒸発させて、低温の気体水素を生成することができるものであり、受け側容器Ｔ2内部の圧力Ｐ2を監視し、負圧になりそうな場合には、局所発熱体７６により低温の気体水素を生成することにより、受け側容器Ｔ2の負圧を防止している。これも、実施例４〜７と同様に、負圧防止を目的とするものである。この蒸発させた気体水素は低温のままであり、低温の気体水素を用いることにより、スラッシュ水素Ｓ2中の固体水素の溶解を防止している。つまり、実施例４、５では、別途、気体水素、液体水素を用意する必要があったが、本実施例でも、受け側容器Ｔ2の液体水素Ｌ2を気化するだけで、低温の気体水素を得ることができ、構成機器を更に低減することができる。
【００８７】
そして、移送時には、図示しない制御装置の制御下において、送り側容器Ｔ1は、圧力センサ、配管７３、バルブ７４及び水素ボンベ７５により、内部の圧力Ｐ1が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、受け側容器Ｔ2は、圧力センサ、局所発熱体７６により、内部の圧力Ｐ2が大気圧以上の所定圧力となるように制御され、更に、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1が受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2より一定の差圧で大きくなるように制御されている。このとき、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御して、液体水素Ｌ2を対流させないようにすることが望ましい。
【００８８】
従って、バルブ７２を開くと、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧により、移送配管７１を介して、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2に移送されることになる。このとき、送り側容器Ｔ1の圧力Ｐ1と受け側容器Ｔ2の圧力Ｐ2との差圧を一定に維持するように制御しているため、従来のように、差圧が大きくなりすぎて、流量制御が失われることはない。又、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との差圧を大きくしないように制御するので、温度成層化した液体水素Ｌ2を維持したままで、スラッシュ水素Ｓ1が受け側容器Ｔ2へゆっくり移送されることになる。従って、移送されたスラッシュ水素Ｓ2中の固体水素が気体水素Ｇ2と接触する可能性は小さく、従来のように、凝縮による圧力低下が起こる可能性も小さくなる。
【００８９】
このように、本実施例の固液二相流体の移送装置では、温度成層化した液体水素Ｌ2を、スラッシュ水素Ｓ2と気体水素Ｇ2との間に介在させ、圧力Ｐ1と圧力Ｐ2との間に一定の差圧を設けて、移送を行うので、従来のように、負圧になることはなく、又、移送流量の制御を失うこともなく、安定して移送を行うことができる。
【００９０】
実施例２、３の場合は、負圧防止を液体水素Ｌ2のみに頼っているが、本実施例の場合も、液体水素Ｌ2の対流が発生して、スラッシュ水素Ｓ2中の固体水素と気体水素Ｇ2との接触が起こったとしても、容器内部で低温の気体水素を生成する、つまり、自己加圧することにより、負圧を確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、スラッシュ水素等の固液二相流体を移送する際に好適なものであり、例えば、水素ステーションを送り側容器、車両やロケットのタンクを受け側容器として、スラッシュ水素を水素ステーションから車両やロケットのタンクへ移送する際に適用する。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の一例（実施例１）を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例（実施例２）を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例（実施例３）を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例（実施例４）を示す概略構成図である。
【図５】本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例（実施例５）を示す概略構成図である。
【図６】本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例（実施例６）を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例（実施例７）を示す概略構成図である。
【図８】本発明に係る固液二相流体の移送装置の実施形態の他の一例（実施例８）を示す概略構成図である。
【図９】（ａ）は、従来の移送装置における移送前の状態を示す図であり、（ｂ）は、従来の移送装置における移送時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１  移送配管
５、１５、２５、３３、７５  ボンベ
６、７  真空ポンプ
１７、２７、３６、３８、４６、４８、５７、５９  バルブ
２８  バッフル板
３４、５５  熱交換器
４３  貯蔵容器
４４、６５、６６  ヒータ
５３  分岐配管
６３、６４  壁
７６  局所発熱体
Ｇ1、Ｇ2、Ｇ3  気体水素
Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4、Ｌ5  液体水素
Ｓ1、Ｓ2  スラッシュ水素
Ｔ1  送り側容器
Ｔ2  受け側容器
【図１】
2009204040.tif 000003
【図２】
2009204040.tif 000004
【図３】
2009204040.tif 000005
【図４】
2009204040.tif 000006
【図５】
2009204040.tif 000007
【図６】
2009204040.tif 000008
【図７】
2009204040.tif 000009
【図８】
2009204040.tif 000010
【図９】
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