特開 2024-94711 極低温流体の輸送システムおよび輸送方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024094711

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】極低温流体の輸送システムおよび輸送方法

(51)【国際特許分類】

   F02M 21/02 20060101AFI20240703BHJP

   F28D 7/00 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

F02M21/02 G

F28D7/00 Z

F02M21/02 U

F02M21/02 301A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022211432

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100127797

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 晴洋

(72)【発明者】

【氏名】滝田 将弘

(72)【発明者】

【氏名】前田 厚史

(72)【発明者】

【氏名】小林 泰三

(72)【発明者】

【氏名】野村 宗充

【テーマコード（参考）】

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L103AA05

(57)【要約】

【課題】液化水素またはその気化ガスを輸送する輸送システムにおいて、システム構成の複雑化を回避しコストダウンを図る。
【解決手段】極低温流体の輸送システム１は、水素ガスを供給する極低温流体供給源１１と、極低温流体供給源１１から需要家設備１４へ水素ガスを輸送する輸送管路２と、輸送管路２に配置され、水素ガスを昇圧する圧縮機１２と、輸送管路２において圧縮機１２よりも下流側に配置され、水素ガスを昇温する熱交換器１３と、圧縮機１２と熱交換器１３との間において輸送管路２から分岐されるバイパス管路２２と、水素ガスの輸送先を、圧縮機１２の初期使用時にはバイパス管路２２とし、需要家設備１４へ水素ガスを供給する通常時には圧縮機１２よりも下流側の輸送管路２とするよう切り替える第１自動弁３１および第２自動弁３２と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化水素またはその気化ガスからなる極低温流体の供給源と、
前記供給源から需要家へ前記極低温流体を輸送する輸送管路と、
前記輸送管路に配置され、前記極低温流体の圧力を昇圧する昇圧機器と、
前記輸送管路において前記昇圧機器よりも下流側に配置され、前記極低温流体の温度を昇温する昇温機器と、
前記昇圧機器と前記昇温機器との間において前記輸送管路から分岐されるバイパス管路と、
前記極低温流体の輸送先を、前記昇圧機器の初期使用時には前記バイパス管路とし、前記需要家へ前記極低温流体を供給する通常時には前記昇圧機器よりも下流側の前記輸送管路とするよう切り替える切り替え装置と、
を備える極低温流体の輸送システム。

【請求項2】

請求項１に記載の輸送システムにおいて、
前記輸送管路の前記昇圧機器の出口における前記極低温流体の温度を検出するセンサを備え、
前記切り替え装置は、前記センサが検出する温度が所定の閾値よりも高温であるとき、前記極低温流体の輸送先を前記昇圧機器よりも下流側の前記輸送管路とする、極低温流体の輸送システム。

【請求項3】

請求項１に記載の輸送システムにおいて、
前記昇圧機器が、前記極低温流体を加圧して送り出す回転機器である、極低温流体の輸送システム。

【請求項4】

請求項１に記載の輸送システムにおいて、
前記昇温機器が、前記極低温流体と熱交換する熱媒が流通する熱交換器である、極低温流体の輸送システム。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の輸送システムにおいて、
前記切り替え装置は、前記輸送管路、前記バイパス管路、もしくは前記輸送管路と前記バイパス管路との分岐点に配置された弁装置である、極低温流体の輸送システム。

【請求項6】

請求項１～３のいずれか１項に記載の輸送システムにおいて、
前記バイパス管路の終端部に配置され、前記極低温流体を処理または回収するターミナル設備をさらに備える、極低温流体の輸送システム。

【請求項7】

液化水素またはその気化ガスからなる極低温流体を輸送する輸送管路に順次配置された昇圧機器、昇温機器により、前記極低温流体の圧力の昇圧、温度の昇温を順次行った上で、需要家へ前記極低温流体を輸送するにあたり、
前記昇圧機器の初期使用時には、前記極低温流体を、前記昇圧機器と前記昇温機器との間において前記輸送管路から分岐されるバイパス管路へ輸送し、
前記初期使用時以降の通常時には、前記極低温流体を、前記昇圧機器よりも下流側の前記輸送管路を用いて前記需要家に前記極低温流体を輸送する、極低温流体の輸送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液化水素またはその気化ガスを輸送する輸送システムおよび輸送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

極低温流体を使用する需要家設備と、極低温流体の貯蔵タンク等の供給源との間には、当該極低温流体を輸送する輸送システムを設置する必要がある。特許文献１には、ＬＮＧ（液化天然ガス）の輸送システムとして、ＬＮＧの輸送管路に加え、ＬＮＧを圧送する昇圧機器としてのポンプと、前記ポンプの下流側に配置されＬＮＧを昇温する熱交換器と、を備えるシステムが開示されている。極低温流体を圧送する昇圧機器は、無用なボイルオフガスの発生を抑制する、所定の圧送特性を発現させること等を目的として、輸送システムを起動させるスタートアップ時に所定温度までクールダウンを図る必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２０９９２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、需要家設備で利用される極低温流体として、液化水素が活用されつつある。液化水素を輸送する輸送システムの場合、前記スタートアップ時には、昇圧機器のクールダウンのため、－２５３℃近傍の水素ガスを輸送管路に流すことになる。この場合、前記輸送管路が周囲の空気を液化させるような極低温に冷却されるため、液体空気が周辺機器に悪影響を与えないように処置を施す必要が生じる。また、昇圧機器の下流側に配置される熱交換器などの昇温機器についても、上掲の極低温に耐性を備える構造体とせねばならない。これらの処置は、輸送システムのコストアップを招来する。

【0005】

本開示の目的は、液化水素またはその気化ガスを輸送する輸送システムおよび輸送方法において、システム構成の複雑化を回避しコストダウンを図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面に係る極低温流体の輸送システムは、液化水素またはその気化ガスからなる極低温流体の供給源と、前記供給源から需要家へ前記極低温流体を輸送する輸送管路と、前記輸送管路に配置され、前記極低温流体の圧力を昇圧する昇圧機器と、前記輸送管路において前記昇圧機器よりも下流側に配置され、前記極低温流体の温度を昇温する昇温機器と、前記昇圧機器と前記昇温機器との間において前記輸送管路から分岐されるバイパス管路と、前記極低温流体の輸送先を、前記昇圧機器の初期使用時には前記バイパス管路とし、前記需要家へ前記極低温流体を供給する通常時には前記昇圧機器よりも下流側の前記輸送管路とするよう切り替える切り替え装置と、を備える。

【0007】

本開示の他の局面に係る極低温流体の輸送方法は、液化水素またはその気化ガスからなる極低温流体を輸送する輸送管路に順次配置された昇圧機器、昇温機器により、前記極低温流体の圧力の昇圧、温度の昇温を順次行った上で、需要家へ前記極低温流体を輸送するにあたり、前記昇圧機器の初期使用時には、前記極低温流体を、前記昇圧機器と前記昇温機器との間において前記輸送管路から分岐されるバイパス管路へ輸送し、前記初期使用時以降の通常時には、前記極低温流体を、前記昇圧機器よりも下流側の前記輸送管路を用いて前記需要家に前記極低温流体を輸送する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、液化水素またはその気化ガスを輸送する輸送システムおよび輸送方法において、システム構成の複雑化を回避しコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、比較例に係る極低温流体の輸送システムの構成を簡略的に示す構成図である。

【図2】図２は、本開示の実施形態に係る極低温流体の輸送システムの構成を示す構成図である。

【図3】図３は、前記輸送システムの制御構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本開示に係る極低温流体の輸送システムの実施形態を詳細に説明する。本開示の輸送システムは、液化水素または水素ガスの供給源から需要家の水素ガス利用設備へ、水素ガスを輸送する各種の設備の適用できる。例えば、液化水素の受け入れ施設の液化水素貯蔵タンクから、水素ガスを燃料として用いる発電設備へ水素ガスを送ガスする輸送システムに、本開示の輸送システムは好適に適用できる。

【0011】

［本開示の比較例の説明］
本開示に係る極低温流体の輸送システムの説明に先立ち、本開示の前段技術である比較例に係る輸送システムについて説明する。図１は、比較例に係る極低温流体の輸送システム１００の構成を簡略的に示す構成図である。輸送システム１００は、極低温流体供給源１０１、圧縮機１０２、熱交換器１０３および輸送管路２００を含み、需要家設備１０４へ水素ガスを送ガスする輸送システムである。

【0012】

極低温流体供給源１０１は、液化水素貯蔵タンク等の何らかの水素ガス供給源である。輸送管路２００は、極低温流体供給源１０１から需要家設備１０４へ水素ガスを輸送する管路である。圧縮機１０２は、輸送管路２００に配置され、水素ガスの圧力を昇圧する昇圧機器である。熱交換器１０３は、圧縮機１０２よりも下流側において輸送管路２００に配置され、輸送される水素ガスを需要家のデマンド温度に加温する昇温機器である。これらの機器の詳細については、後述の実施形態の説明の際に述べる。

【0013】

輸送システム１００の通常運転時、極低温流体供給源１０１から－２５３℃近傍の極低温の水素ガスが、輸送管路２００を通して圧縮機１０２へ導入される。圧縮機１０２は、輸送管路２００において水素ガスを圧送するため、導入された水素ガスを昇圧して下流側へ送り出す。この昇圧により、水素ガスの温度は－２００℃～－１０℃程度に昇温される。その後、水素ガスは熱交換器１０３に導入され、前記デマンド温度に加温されて需要家設備１０４へ送られる。

【0014】

輸送システム１００を起動させるスタートアップ時には、常温状態の圧縮機１０２や輸送管路２００を所定温度まで予冷するクールダウンが行われる。クールダウンの際には、圧縮機１０２を稼働させず、極低温流体供給源１０１が持つ供給圧で、－２３０℃クラスの極低温の水素ガスが輸送管路２００に供給される。つまり、通常運転時には流れることのない、液体空気を生じさせるような極低温の流体が、圧縮機１０２の下流側の輸送管路２００および熱交換器１０３を流れることになる。このため、液体空気が周辺機器に悪影響を与えないように、輸送管路２００の下方に液受けトレイを配置する等の処置を施す必要が生じる。また、熱交換器１０３についても、－２３０℃クラスの極低温に耐性を備える構造体；例えば脆化が生じないステンレスなどの高級素材を用い、なおかつ液体空気対策を備えた構造体とせねばならない。これらの処置は、輸送システム１００のコストアップを招来する。

【0015】

［本開示の実施形態の説明］
図２は、本開示の実施形態に係る極低温流体の輸送システム１の構成を示す構成図である。輸送システム１は、機器構成として極低温流体供給源１１、圧縮機１２（昇圧機器）熱交換器１３（昇温機器）、ターミナル設備１５および輸送管路２を含み、需要家設備１４へ水素ガスを送ガスする輸送システムである。また、輸送システム１は、管路構成として、輸送管路２およびその下流管路２１と、輸送管路２から分岐されたバイパス管路２２と、第１自動弁３１および第２自動弁３２（切り替え装置／弁装置）とを含む。

【0016】

極低温流体供給源１１は、液化水素またはその気化ガスである水素ガスの供給源である。例えば、地上に設置された液化水素貯蔵タンク、液化水素の輸送船または輸送車、液化水素の生産設備に付設された貯蔵タンク、液化水素のＢＯＧ（ボイルオフガス）の回収設備などを、極低温流体供給源１１として例示することができる。

【0017】

圧縮機１２は、輸送管路２に配置され、水素ガスを加圧して送り出す回転機器である。圧縮機１２としては、圧縮室およびピストンを備えたレシプロ式圧縮機などの容積型圧縮機、羽根車を備えた遠心型圧縮機などを例示できる。圧縮機１２は、輸送管路２の上流側から水素ガスを取り入れ、当該水素ガスの圧力を昇圧して下流側に送り出すことが可能な他の昇圧機器に置き換えることができる。例えば、水素ガスを圧送可能なポンプや、ブロワー等の他の回転機器を、圧縮機１２に代替して配置しても良い。

【0018】

熱交換器１３は、圧縮機１２よりも下流側において輸送管路２に配置され、水素ガスの温度を昇温する。熱交換器１３は、水素ガスと熱交換する熱媒が流通する昇温機器である。熱交換器１３としては、低温流体を対象とする汎用の熱交換器を用いることができる。例えば、輸送管路２に接続され水素ガスが流される蛇行管と、前記蛇行管を収容するシェルと、前記シェルを通して熱交換媒体を循環させる循環系統とを備える機器を、熱交換器１３として使用できる。熱交換媒体としては、水、温水、不凍液などの液体を用いることができる。前記蛇行管に空気を送風する空冷式の熱交換器や、大気と熱交換する大気加熱式の熱交換器を、熱交換器１３として使用しても良い。

【0019】

需要家設備１４は、水素ガスを燃焼用途として用いる設備や、水素ガスを電気化学的用途として用いる設備である。燃焼用途の設備としては、発電所の水素ガスタービンや、工場等で使用される水素ガスボイラーを例示できる。電気化学的用途としては、水素と酸素の化学反応で発電を行う大規模燃料電池設備を例示できる。

【0020】

ターミナル設備１５は、水素ガスの処理設備または回収設備である。例えば、水素ガスを大気中に放散させるベントスタックや、水素ガスを燃焼させる設備を、ターミナル設備１５として設置できる。あるいは、ターミナル設備１５を水素ガスの回収タンクとしても良い。前記回収タンクに回収した水素ガスは、他の水素ガス輸送管路のパージ用に用いる、水素ガスを燃料とする機器や燃料電池設備へ送ガスする、などの再利用が可能である。

【0021】

輸送管路２は、極低温流体供給源１１から需要家設備１４へ水素ガスを輸送する管路である。輸送管路２において、特に極低温の水素ガスが流れることが想定される領域は、真空断熱層を有する二重管構造とする、他の断熱処理を施す、あるいは液体空気を受け取る液受けトレイを配置する、などの処置を施すことが望ましい。

【0022】

バイパス管路２２は、圧縮機１２と熱交換器１３との間に設けられた分岐部Ｂｒにおいて、輸送管路２から分岐されている管路である。すなわち、分岐部Ｂｒよりも下流において輸送管路２は、当該輸送管路２の分岐部Ｂｒより下流側に位置する下流管路２１と、バイパス管路２２とに分岐している。バイパス管路２２の終端部は、ターミナル設備１５に接続されている。バイパス管路２２に対しても、断熱処理や液受けトレイの配置などを行っても良い。

【0023】

第１自動弁３１は、下流管路２１（輸送管路２）において分岐部Ｂｒと熱交換器１３との間に配置され、下流管路２１を開閉する弁装置である。第２自動弁３２は、バイパス管路２２に配置され、バイパス管路２２を開閉する弁装置である。第１自動弁３１および第２自動弁３２を、手動操作の弁装置としても良い。また、第１自動弁３１および第２自動弁３２に代えて、分岐部Ｂｒに三方弁を配置しても良い。

【0024】

分岐部Ｂｒの上流側であって圧縮機１２の出口付近には、温度センサ４（センサ）が配置されている。温度センサ４は、圧縮機１２の出口付近において、輸送管路２内を流れる水素ガスの温度を検出する。

【0025】

輸送システム１から需要家設備１４へ水素ガスを送ガスする当該輸送システム１の通常時、輸送管路２には－２５３℃近傍の極低温の水素ガスが流れる。一方、未使用または休止中の輸送システム１では、圧縮機１２や輸送管路２は常温である。このため、輸送システム１の起動または再起動から前記通常運転に至るまでの間の初期使用時には、圧縮機１２や輸送管路２を所定温度まで予冷するクールダウンが行われる。次述の制御構成は、上記の「通常時」と「初期使用時」とで、水素ガスの輸送先を切り替える制御を行わせるための構成である。

【0026】

［制御構成および動作］
図３は、輸送システム１の制御構成を示すブロック図である。輸送システム１は、第１自動弁３１および第２自動弁３２の開閉動作を制御する開閉制御装置５（切り替え装置）を備える。開閉制御装置５は、所定のプログラムで動作するプロセッサを含み、機能的に情報取得部５１を備えている。情報取得部５１は、温度センサ４から圧縮機１２の出口を流れる流体温度情報を取得し、圧縮機１２の動作を制御する圧縮機コントローラ６から当該圧縮機１２の動作情報を取得する。

【0027】

開閉制御装置５は、第１自動弁３１を「開」とする一方で、第２自動弁３２を「閉」とすることで、極低温流体供給源１１から供給される水素ガスを、輸送管路２およびその下流管路２１を通して需要家設備１４に供給させる。この開閉モードは、輸送システム１の通常運転時における自動弁３１、３２の開閉状態である。これに対し開閉制御装置５は、第１自動弁３１を「閉」とする一方で、第２自動弁３２を「開」とすることで、極低温流体供給源１１から供給される水素ガスを、バイパス管路２２を通してターミナル設備１５に供給させる。この開閉モードは、圧縮機１２の初期使用時、つまり輸送システム１のスタートアップ時に用いられる自動弁３１、３２の開閉状態である。

【0028】

図２を参照して、需要家設備１４に送ガスを行う通常運転時には、極低温流体供給源１１から－２３０℃～－２５０℃程度の水素ガスが、圧縮機１２へ供給される。極低温流体供給源１１が大規模の液化水素貯蔵タンクである場合、当該タンクの上層の気相部からＢＯＧ（水素ガス）が輸送管路２へ送り出される。この場合、圧縮機１２を稼働させずとも、タンク内圧力に基づき水素ガスは輸送管路２を流れる。圧縮機１２が稼働すれば、当該圧縮機１２の吸引圧により水素ガスの積極的な流動が輸送管路２に生じる。

【0029】

圧縮機１２へ導入された水素ガスは、需要家設備１４に求められている供給圧に加圧され、送り出される。圧縮機１２の出口における水素ガスの温度は、昇圧によって－１０℃～－２００℃程度の範囲、例えば－１１０℃に昇温する。その後、水素ガスは、分岐部Ｂｒから下流管路２１に入り、熱交換器１３に導入される。熱交換器１３における熱交換媒体との熱交換により、水素ガスは需要家設備１４のデマンド温度まで昇温される。

【0030】

これに対し、スタートアップ時には、圧縮機１２を停止させた状態で、極低温流体供給源１１から－２３０℃～－２５０℃程度の水素ガスが輸送管路２へ送り出される。これにより、圧縮機１２および輸送管路２のクールダウンが図られる。圧縮機１２を通過した水素ガスは、分岐部Ｂｒからバイパス管路２２に入り、ターミナル設備１５へ送られる。従って、液体空気を発生させるような極低温の水素ガスは、下流管路２１および熱交換器１３を流れない。

【0031】

第１自動弁３１および第２自動弁３２の開閉制御の最もシンプルな態様は、輸送システム１の使用フェーズに基づく制御である。この態様では、開閉制御装置５は、輸送システム１のスタートアップフェーズとして予め定められた期間、第１自動弁３１を「閉」、第２自動弁３２を「開」とする。この制御により、極低温の水素ガスがバイパス管路２２に逃がされる。そして、前記期間の経過後、開閉制御装置５は、第１自動弁３１を「開」、第２自動弁３２を「閉」として、需要家設備１４への送ガスを行わせる。

【0032】

第１自動弁３１および第２自動弁３２の開閉制御のより緻密な態様の一つは、情報取得部５１が温度センサ４から取得する流体温度情報に基づく制御である。下流管路２１および熱交換器１３への流通を回避すべきは、空気を液化させる－１９６℃以下の温度を持つ水素ガスである。換言すると、水素ガスの温度が－１９６℃よりも十分高くなれば、下流管路２１および熱交換器１３へ当該水素ガスを流しても差し支えない。

【0033】

この点に鑑み、開閉制御装置５は、温度センサ４が検出する水素ガスの温度が所定の閾値（例えば－１６０℃）よりも低温であるとき、第１自動弁３１を「閉」、第２自動弁３２を「開」として、水素ガスをバイパス管路２２に逃がす。一方、温度センサ４の検出温度が前記閾値よりも高いとき、開閉制御装置５は第１自動弁３１を「開」、第２自動弁３２を「閉」として、送ガスを行わせる。この態様によれば、水素ガスが下流管路２１および熱交換器１３に流しても差し支えない温度であることを確認した上で、水素ガスの輸送先をバイパス管路２２から輸送管路２の下流管路２１に切り替える運用が行える。

【0034】

第１自動弁３１および第２自動弁３２の開閉制御のより緻密な態様の他の一つは、情報取得部５１が圧縮機コントローラ６から取得する動作情報に基づく制御である。既述の通り、圧縮機１２をクールダウンするスタートアップ時には、圧縮機１２は停止状態とされる。クールダウンが済んで圧縮機１２が動作を開始すれば、水素ガスが昇圧されることに伴い、水素ガスの温度も上昇する。すなわち、下流管路２１および熱交換器１３へ水素ガスを流せるようになる。

【0035】

この点に鑑み、開閉制御装置５は、スタートアップの開始後、情報取得部５１が圧縮機コントローラ６から圧縮機１２の動作開始を示す動作情報を取得するまで、第１自動弁３１を「閉」、第２自動弁３２を「開」として、水素ガスをバイパス管路２２に逃がす。一方、情報取得部５１が圧縮機１２の動作開始を示す動作情報を取得すると、開閉制御装置５は第１自動弁３１を「開」、第２自動弁３２を「閉」に切り替えて、送ガスを行わせる。この態様によれば、圧縮機１２の動作に連動して水素ガスの輸送先をバイパス管路２２から輸送管路２の下流管路２１に切り替えるので、センサ類に依存しない制御が可能となる。

【0036】

以上説明した本実施形態の輸送システム１によれば、輸送管路２に昇温機器としての熱交換器１３が配置されているので、輸送する水素ガスを需要家設備１４のデマンドに応じた温度に昇温させることができる。また、昇圧機器としての圧縮機１２の初期使用時には、クールダウン用の極低温の水素ガスをバイパス管路２２へ逃がすことができるので、圧縮機１２の下流側の輸送管路２（下流管路２１）や熱交換器１３には極低温の水素ガスを流さずに済む。このため、下流管路２１に対する液体空気発生対策や、熱交換器１３の極低温耐性化を回避することができる。従って、極低温流体の輸送システム１の大幅なコストダウンを図ることができる。

【0037】

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するように構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

【0038】

［本開示のまとめ］
以上説明した具体的実施形態には、以下の構成を有する開示が含まれている。

【0039】

本開示の第１の態様に係る極低温流体の輸送システムは、液化水素またはその気化ガスからなる極低温流体の供給源と、前記供給源から需要家へ前記極低温流体を輸送する輸送管路と、前記輸送管路に配置され、前記極低温流体の圧力を昇圧する昇圧機器と、前記輸送管路において前記昇圧機器よりも下流側に配置され、前記極低温流体の温度を昇温する昇温機器と、前記昇圧機器と前記昇温機器との間において前記輸送管路から分岐されるバイパス管路と、前記極低温流体の輸送先を、前記昇圧機器の初期使用時には前記バイパス管路とし、前記需要家へ前記極低温流体を供給する通常時には前記昇圧機器よりも下流側の前記輸送管路とするよう切り替える切り替え装置と、を備える。

【0040】

第１の態様によれば、輸送管路に昇温機器が配置されているので、輸送する極低温流体を需要家のデマンドに応じた温度に昇温させることができる。また、昇圧機器の初期使用時には、クールダウン用の極低温流体をバイパス管路へ逃がすことができるので、前記昇圧機器の下流側の輸送配管や前記昇温機器には前記極低温流体は流れない。このため、前記輸送配管に対する液体空気発生対策や、前記昇温機器の極低温耐性化を回避することができる。従って、極低温流体の輸送システムのコストダウンを図り得る。

【0041】

第２の態様に係る極低温流体の輸送システムは、第１の態様の輸送システムにおいて、前記輸送管路の前記昇圧機器の出口における前記極低温流体の温度を検出するセンサを備え、前記切り替え装置は、前記センサが検出する温度が所定の閾値よりも高温であるとき、前記極低温流体の輸送先を前記昇圧機器よりも下流側の前記輸送管路とする。

【0042】

第２の態様によれば、昇圧機器の出口温度に基づき、極低温流体の輸送先が輸送管路もしくはバイパス管路に切り替えられる。これにより、例えば、極低温流体が昇圧機器よりも下流側の輸送管路や昇温機器に流しても差し支えない温度であることを確認した上で、輸送先をバイパス管路から前記輸送管路に切り替えるといった運用が可能となる。

【0043】

第３の態様に係る極低温流体の輸送システムは、第１または第２の態様の輸送システムにおいて、前記昇圧機器が、前記極低温流体を加圧して送り出す回転機器である。

【0044】

第３の態様によれば、回転機器のクールダウンの際に、輸送管路および昇温機器を保護することができる。

【0045】

第４の態様に係る極低温流体の輸送システムは、第１～第３の態様の輸送システムにおいて、前記昇温機器が、前記極低温流体と熱交換する熱媒が流通する熱交換器である。

【0046】

第４の態様によれば、回転機器のクールダウンの際において、熱交換器には極低温流体が流れない。このため、例えば熱交換部分の構造を簡素化し、また構成材料としても安価な材料を用いることが可能となる。

【0047】

第５の態様に係る極低温流体の輸送システムは、第１～第４の態様の輸送システムにおいて、前記切り替え装置は、前記輸送管路、前記バイパス管路、もしくは前記輸送管路と前記バイパス管路との分岐点に配置された弁装置である。

【0048】

第５の態様によれば、弁装置の操作により、極低温流体の輸送先を輸送管路またはバイパス管路へ容易に切り替えることができる。

【0049】

第６の態様に係る極低温流体の輸送システムは、第１～第６の態様の輸送システムにおいて、前記バイパス管路の終端部に配置され、前記極低温流体を処理または回収するターミナル設備をさらに備える。

【0050】

第６の態様によれば、バイパス管路に逃がした極低温流体を、ターミナル設備により、無害化する、廃棄する、もしくは再利用するなど、適宜処理することができる。

【0051】

第７の態様に係る極低温流体の輸送方法は、液化水素またはその気化ガスからなる極低温流体を輸送する輸送管路に順次配置された昇圧機器、昇温機器により、前記極低温流体の圧力の昇圧、温度の昇温を順次行った上で、需要家へ前記極低温流体を輸送するにあたり、前記昇圧機器の初期使用時には、前記極低温流体を、前記昇圧機器と前記昇温機器との間において前記輸送管路から分岐されるバイパス管路へ輸送し、前記初期使用時以降の通常時には、前記極低温流体を、前記昇圧機器よりも下流側の前記輸送管路を用いて前記需要家に前記極低温流体を輸送する。

【0052】

第７の態様によれば、昇圧機器の初期使用時には、クールダウン用の極低温流体をバイパス管路へ逃がすことができるので、前記昇圧機器の下流側の輸送配管や前記昇温機器には前記極低温流体は流れない。このため、前記輸送配管に対する液体空気発生対策や、前記昇温機器の極低温耐性化を回避することができる。

【符号の説明】

【0053】

１ 輸送システム
１１ 極低温流体供給源
１２ 圧縮機（昇圧機器／回転機器）
１３ 熱交換器（昇温機器）
１４ 需要家設備
１５ ターミナル設備
２ 輸送管路
２１ 下流管路（昇圧機器よりも下流側の輸送管路）
２２ バイパス管路
３１ 第１自動弁（切り替え装置／弁装置）
３２ 第２自動弁（切り替え装置／弁装置）
４ 温度センサ（センサ）
５ 開閉制御装置（切り替え装置）
Ｂｒ 分岐部（輸送管路とバイパス管路との分岐点）

【図1】

【図2】

【図3】