特表 2022-513763 液化ガスのための支持装置及び貯蔵容器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-09

(54)【発明の名称】液化ガスのための支持装置及び貯蔵容器

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/08 20060101AFI20220202BHJP

【ＦＩ】

F17C13/08 302A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021532927

(86)(22)【出願日】2019-12-04

(85)【翻訳文提出日】2021-06-09

(86)【国際出願番号】 FR2019052923

(87)【国際公開番号】W WO2020120877

(87)【国際公開日】2020-06-18

(31)【優先権主張番号】1872652

(32)【優先日】2018-12-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591036572

【氏名又は名称】レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】フォーネル、ジャンリュック

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA05

3E172AA06

3E172AB15

3E172BA06

3E172BB05

3E172BB12

3E172BB17

3E172BC07

3E172BC10

3E172CA09

3E172CA10

3E172CA24

3E172DA04

3E172DA06

(57)【要約】

第２の機器部分（３）内で第１の低温機器部分（２）を支持するための装置であって、第１の機器部分（２）は、低温に維持されるように意図される一方、第２の機器部分（３）は、第１の機器部分（２）の温度より高い温度に維持されるように意図され、支持装置（１５）は、第２の機器部分（３）の１つの端部と、第１の機器部分（２）の隣接する端部との間で長手方向（Ａ）に延在する固定された剛性リンクを含み、固定された剛性リンクは、第２の機器部分（３）と第１の機器部分（２）との間に熱絶縁経路を構成するために、長手方向（Ａ）において往復して配置された壁（４、５、６、７）の組を含む、装置において、固定された剛性リンクの、長手方向（Ａ）において往復して配置された壁の組は、チタンから作られる少なくとも１つの壁（６）を含むことを特徴とする装置が開示される。このような装置を含む容器も開示される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガス、特にヘリウムなどの低温流体のための貯蔵容器であって、水平長手方向（Ａ）に延在し、且つ前記液化ガスを貯蔵するように意図された第１の内側タンク（２）、第２の外側タンク（３）であって、前記第１のタンク（２）と前記第２のタンク（３）との間に真空絶縁間隔を有して前記第１のタンク（２）の周りに配設された第２の外側タンク（３）を含み、前記第２のタンク（３）内で前記第１のタンク（２）を支持するための装置（１５）を含み、前記第１のタンク（２）は、低温に維持されるように意図される一方、前記第２の機器（３）は、前記第１の機器（２）の前記温度より高い温度に維持されるように意図され、前記支持装置（１５）は、一方では前記第２のタンク（３）の１つの端部と、他方では前記第１のタンク（２）の隣接する端部との間で長手方向（Ａ）に延在する固定された剛結合部を含み、前記固定された剛結合部は、一方では前記第２のタンク（３）と、他方では前記第１のタンク（２）との間に熱絶縁経路を構成するために、前記長手方向（Ａ）において往復を形成する壁（４、５、６、７）の組を含む、貯蔵容器において、前記固定された剛結合部の、前記長手方向（Ａ）において往復を形成する前記壁の組は、チタンから作られる少なくとも１つの壁（６）を含むことを特徴とする貯蔵容器。

【請求項2】

前記チタンから作られる少なくとも１つの壁（６）は、１ｍｍ～５ｍｍ、特に３ｍｍに等しい厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の容器。

【請求項3】

前記チタンから作られる少なくとも１つの壁（６）は、筒状壁であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の容器。

【請求項4】

前記長手方向（Ａ）において往復を形成する前記壁（４、５、６、７）の組は、ステンレス鋼から作られる少なくとも１つの壁（４、５）、特に連続して配置され、且つそれぞれ前記長手方向（Ａ）において往復を形成するステンレス鋼の２つの壁（４、５）を含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の容器。

【請求項5】

前記チタンから作られる少なくとも１つの壁（６）は、ＴＡ６Ｖ ＥＬＩ、Ｔｉ－５Ａｌ－２．５Ｓｎ ＥＬＩ、Ｔｉ ６Ａｌ ２Ｚｎ ４Ｚｒ ２Ｍｏ及びＴＡ６Ｖのうちの材料の少なくとも１つからなることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の容器。

【請求項6】

前記チタンから作られる少なくとも１つの壁（６）の端部は、前記固定された結合部のそれぞれの隣接する要素（２５、１６）にねじ止め又は溶接によって固定されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の容器。

【請求項7】

前記第２のタンク（３）内で前記第１のタンク（２）を保持するための前記装置（１５）は、前記２つのタンク（２、３）間の前記熱経路に連続して配置され、且つそれぞれ前記長手方向（Ａ）において往復を形成する２つのステンレス鋼壁（４、５）を含み、前記２つのステンレス鋼壁（４、５）は、前記第２のタンク（３）と前記容器の中間要素（８、２５）との間に連続して配置され、前記第２のタンク（３）内で前記第１のタンク（２）を保持するための前記装置（１５）は、前記容器の前記中間要素（８、２５）と前記第１のタンク（２）又は前記第１のタンク（２）に固定された構造要素（７）との間に連続して配置された少なくとも１つのチタン壁（６）をさらに含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の容器。

【請求項8】

前記少なくとも１つのチタン壁（６）の前記２つの長手方向端部は、前記容器の前記中間要素（８、２５）及び前記第１のタンク（２）に固定された構造要素（７）にそれぞれ固定されることを特徴とする、請求項７に記載の容器。

【請求項9】

前記少なくとも１つのチタン壁（６）の長手方向端部は、前記第１のタンク（２）に固定された前記構造要素（７）に固定され、前記構造要素（７）は、前記第１のタンク（２）に固定された筒状首部であることを特徴とする、請求項８に記載の容器。

【請求項10】

前記容器の前記中間要素（８、２５）は、前記第１のタンク（２）と前記第２のタンク（３）との間に配置された熱シールドを含むことを特徴とする、請求項７～９のいずれか一項に記載の容器。

【請求項11】

前記熱シールド（８、２５）は、特に低温流体の貯蔵物を含む低温流体によって冷却されることを特徴とする、請求項１０に記載の容器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低温流体のための支持装置及び貯蔵容器に関する。

【0002】

本発明は、より詳細には、第２の機器内で第１の低温機器を支持するための装置であって、第１の機器は、低温に維持されるように意図される一方、第２の機器は、第１の機器の温度より高い温度に維持されるように意図され、支持装置は、一方では第２の機器の１つの端部と、他方では第１の機器の隣接する端部との間で長手方向に延在する固定された剛結合部を含み、固定された剛結合部は、一方では第２の機器と、他方では第１の機器との間に熱絶縁経路を構成するために、長手方向において往復を形成する壁の組を含む、装置に関する。

【背景技術】

【0003】

低温機器の固定された内側支持部は、一般的に、固定低温槽若しくは移動型低温槽の分野では「固定首部」又はクライオスタット（バルブボックス、コールドボックス、移送真空ラインなど）の分野では「固定点」若しくは「真空バリア」と呼ばれる。

【0004】

本発明は、特に、ヘリウムなどの低温流体を貯蔵（及び必要に応じて輸送）するための容器に適用される。しかしながら、本発明は、他の機器、特に上記の機器にも適用される。

【0005】

これらの固定された内側支持部は、より温かい外側構造要素に対する冷たい要素（タンク若しくはパイプ又は任意の他の機器）の移動を阻止する。これらの支持部は、この内側機器に加えられる力（自重、圧力による底部効果、輸送、取扱い及び／又は地震による加速度など）を吸収する。これらの固定された内側支持部の設計は、高い機械的強度と最小限の熱損失との間の妥協案である。

【0006】

例えば、ダブルエンベロープ低温タンクは、外側タンク内で内側貯蔵タンク（及び窒素ガードなどの可能な熱シールド）を支持することを可能にする固定首部を有する。固定首部は、動的力も吸収する。固定首部は、内側タンク（及び場合により窒素ガード）の軸方向移動を阻止する。

【0007】

固定された支持部（固定首部）は、例えば、輸送モードにおける２ｇの軸方向加速度及び取扱時の４ｇの垂直加速度を受け入れるように寸法決めされなければならない。鉄道輸送が認められる容器について、固定された支持部は、貨車を安定させるとき、４．５ｇの軸方向加速度に耐えるようにも寸法決めされなければならない。この荷重の場合、固定された支持部は、７４トンの力を受ける。

【0008】

固定された支持部は、従来、異なる温度の２つの要素間でより長い熱経路を得ることを可能にする、薄い同心のフェルール（管）を有する真空バリアのように設計される。

【0009】

一般に、固定された支持部による許容できる熱損失は、窒素ガードによって形成される熱シールドの場合には１０Ｗ程度、ヘリウムを含む内側タンクについて０．５Ｗ程度である。

【0010】

非常に高い負荷及び低い熱損失の極端な条件に対して、一般に使用される設計は、エポキシ／ガラス複合材から作られる熱経路のフェルールの１つを有する。エポキシ／ガラス複合材料から作られるこの壁は、良好な機械的特性、低い伝導率及び良好な低温挙動を有する。

【0011】

知られているアーキテクチャでは、内側タンク及び可能な熱シールドは、外側タンクに接続される放射方向タイロッドによって支持される。この構成では、固定された結合部は、軸方向力にのみ対応する。

【0012】

エポキシ／ガラスフェルールは、接着結合によって隣接する部分に固定される。しかしながら、この接着結合は、製造中に習得することが難しい。

【0013】

さらに、この複合壁は、延性又は伸長能力がほとんど又は全くない（弾性限度が破損に非常に近い）。従って、衝撃又は偶発的な過負荷を受けた場合、複合シェルは、塑性変形によってこの過負荷を吸収することができない。この適合性の欠如は、シェルの破損につながり、機器の信頼性に悪影響を及ぼす。

【0014】

さらに、この構造は、大きい曲げモーメントに対応することができず（表皮応力の限界）、追加の支持システム（例えば、容器の場合にはタイロッド）を有することが必要となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明の目的は、従来技術の上述の欠点のすべて又はいくつかを克服することである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

そのために、本発明による、さらに上記の前提部で与えられた一般的な定義による装置は、固定された剛結合部の、長手方向において往復を形成する壁の組が、チタンから作られる少なくとも１つの壁を含むことを本質的に特徴とする。

【0017】

さらに、本発明の実施形態は、以下の特徴の１つ又は複数を含むことができる。
－ チタンから作られる少なくとも１つの壁は、１ｍｍ～５ｍｍ、特に３ｍｍに等しい厚さを有し、
－ チタンから作られる少なくとも１つの壁は、筒状壁であり、
－ 長手方向において往復を形成する壁の組は、ステンレス鋼から作られる少なくとも１つの壁、特に連続して配置され、且つそれぞれ長手方向において往復を形成するステンレス鋼の２つの壁を含み、
－ チタンから作られる少なくとも１つの壁は、ＴＡ６Ｖ ＥＬＩ、Ｔｉ－５Ａｌ－２．５Ｓｎ ＥＬＩ、Ｔｉ ６Ａｌ ２Ｚｎ ４Ｚｒ ２Ｍｏ及びＴＡ６Ｖのうちの材料の少なくとも１つからなる。

【0018】

本発明は、液化ガス、特にヘリウムなどの低温流体を貯蔵するための容器であって、長手方向に延在し、且つ液化ガスを貯蔵するように意図された第１の内側タンク、第２の外側タンクであって、第１のタンクと第２のタンクとの間に真空絶縁間隔を有して第１のタンクの周りに配置された第２の外側タンクを含み、第２のタンク内で第１のタンクを支持するための装置を含み、前記支持装置は、上記又は下記の特徴の任意の１つに適合する、容器にも関する。

【0019】

他の可能な際立った特徴によると、
－ 第２のタンク内で第１のタンクを保持するための装置は、２つのタンク間の熱経路に連続して配置され、且つそれぞれ長手方向において往復を形成する２つのステンレス鋼壁を含み、２つのステンレス鋼壁は、第２のタンクと容器の中間要素との間に連続して配置され、第２のタンク内で第１のタンクを保持するための装置は、容器の中間要素と第１のタンク又は第１のタンクに固定された構造要素との間に連続して配置された少なくとも１つのチタン壁をさらに含み、
－ 少なくとも１つのチタン壁の２つの長手方向端部は、容器の中間要素及び第１のタンクに固定された構造要素にそれぞれ固定され、
－ 少なくとも１つのチタン壁の長手方向端部は、第１のタンクに固定された構造要素に固定され、前記構造要素は、第１のタンクに固定された筒状首部であり、
－ 容器の中間要素は、第１のタンクと第２のタンクとの間に配置された熱シールドを含み、
－ 熱シールドは、特に低温流体の貯蔵物を含む低温流体によって冷却され、
－ 容器は、第２のタンクに接続された第１の端部と、第１のタンク及び／又は中間要素に堅固に接続された第２の端部とを有するタイロッドの組を含む（又は含まない）。

【0020】

本発明は、特許請求の範囲において、上記又は下記の特徴の任意の組合せを含む任意の代替的な装置又は方法にも関し得る。

【0021】

さらなる際立った特徴及び利点は、図面を参照して提供される以下の説明を読むと明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】容器の場合の支持装置構造の例を示す概略図及び部分断面図である。

【図2】図１の図と同様の図を簡略版で示す。

【図3】概略部分図を長手方向断面で表し、このような支持装置を含むことがある容器又はタンクの例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0023】

ここで、支持装置の例は、低温容器又はタンクの用途で説明される。上記のように、本例は、完全に非限定的である。説明される支持構造のすべて又は一部は、第２の機器内又は第２の機器上に第１の機器を支持するための他の用途で使用することができる。

【0024】

図３に示される液化ガス貯蔵容器は、例えば、ヘリウムなどの低温流体を貯蔵するように構成される。

【0025】

容器は、長手方向Ａに延在し、且つ液化ガスを貯蔵するように意図された、例えば円筒状である第１の内側タンク２と、第２の外側タンク３であって、第１のタンク２と第２のタンク３との間に真空絶縁間隔を有して第１のタンク２の周りに配置された第２の外側タンク３とを含む。使用位置では、容器の長手方向は、水平である。すなわち、容器は、横型である。

【0026】

容器１は、その長手方向端部の１つにおいて、第２の外側タンク３内で第１の内側タンク２を支持するための装置１５を含む。

【0027】

支持装置１５は、一方では外側タンクの１つの端部と、他方では内側タンク２の隣接する端部との間で長手方向Ａに延在する固定された剛結合部を含む。すなわち、容器１を使用する構成では、支持装置１５は、長手方向端部において第２のタンク３内で第１のタンク２を（例えば、片持式に）保持する水平な機械的結合部を形成する。

【0028】

この固定された剛結合部は、一方では第２のタンク３と、第１のタンク２との間に、長手方向Ａにおいて往復を形成する熱絶縁経路を構成する、例えば筒状である壁４、５、６、７の組を含む。

【0029】

固定された剛結合部１５の、長手方向Ａにおいて往復を形成する壁の組は、チタンから作られる少なくとも１つの壁６を含む。すなわち、従来技術の（エポキシ／ガラス複合材料から作られる）壁（フェルール））は、チタンから作られる壁６と置き換えることができる。

【0030】

使用されるチタンの等級は、ＴＡ６Ｖ ＥＬＩであり得る。他の等級、例えばＴｉ－５Ａｌ－２．５Ｓｎ ＥＬＩ、Ｔｉ ６Ａｌ ２Ｚｎ ４Ｚｒ ２Ｍｏ、及びＴＡ６Ｖを使用することができる（しかし、これらは、好ましくは、８０Ｋまでの使用に制限される）。

【0031】

このチタン壁６は、１ｍｍ～５ｍｍ、特に３ｍｍの厚さを有し得る。

【0032】

ＴＡ６Ｖ ＥＬＩの等級では、４Ｋの温度でチタン壁６に約５％の可能な伸長を与えることが可能である。

【0033】

図１及び図２の例では、容器は、第１のタンク２と第２のタンク３との間に配置される熱シールド８、２５を含む。熱シールド８、２５は、低温流体（例えば、窒素）の貯蔵物によって冷却される壁であり得る。同様に、熱シールド８は、低温冷却流体を含む中空壁であり得る（例えば、２つの筒状壁によって区切られた貯蔵容積）。

【0034】

図１及び図２の例では、支持装置は、ステンレス鋼から作られる２つの壁又はフェルール４、５を含む。これらの２つの壁４、５は、１ｍｍ～６ｍｍ、特に５ｍｍの厚さを有し得る。これらの２つの壁４、５は、（例えば、約３００Ｋの外気温度の）第２のタンク３と、（例えば、約８０Ｋの温度の）熱シールド８、２５との間に熱経路の第１の部分を形成する。

【0035】

以下のチタン壁６（フェルール）は、熱シールド８、２５を第１の内側タンク２（温度が４Ｋ程度であり得る）に接続する。

【0036】

２つの鋼フェルール４、５の端部は、それらの端部のそれぞれに溶接されたリング又はフランジ１４、２４を介して結合部の他の部分に固定することができる。例えば、第１のフランジ１４は、第１の壁４の第１の端部（「外側」）の、第１のフランジ１４に固定される第２の外側タンク３又は要素との結合を保証する。第２のフランジ２４は、第１の壁４の第２の（「内側」）端部を、鋼から作られる第２の壁５の第１の（「内側」）端部と接続する。

【0037】

第２の壁５の第２の（「外側」）端部は、フランジ２５を介してチタン壁６の第１の（「外側」）端部に接続することができる。

【0038】

最後に、チタン壁６の第２の（「内側」）端部は、第１のタンク２に固定される筒状首部７の（「内側」）端部に接続することができる。

【0039】

修飾語「外側」及び「内側」は、長手方向Ａにおける、容器の中心に対する相対位置をそれぞれ指す。支持装置の壁４、５、６、７は、２つのタンク３及び２間に熱絶縁経路を構成するために、同心状の内側／外側往復を形成する。

【0040】

チタン壁６の端部は、螺合された組立体及び／又は溶接によって固定することができる。

【0041】

チタンは、ステンレス鋼の２倍小さい熱伝導率で非常に高い機械的特性を有する。支持装置のアーキテクチャと組み合わされるこれらの２つの特性により、複合材料から作られるフェルールを使用する装置に等しい熱的性能を有する支持装置を設計することが可能になる。

【0042】

このアーキテクチャは、第２のタンク３内の第１のタンク２に十分な強度を与え、特に支持装置１５の反対側にある容器の長手方向端部におけるタイロッド１７を省くことを可能にする（図３を参照されたい）。

【0043】

すなわち、保持装置１５は、軸方向移動（長手方向Ａ）及び側方移動の両方に対する第１のタンク２（及び熱シールド８）の保持及び完全性も保証することができる。

【0044】

タイロッド１７のこの可能な除去により、設計を簡略化し、コストを低減し、（特に内部取付けゾーンにおける絶縁欠陥を排除することによって）タンクの絶縁を改善することが可能となる。

【0045】

本発明によると、衝撃又は偶発的な過負荷の場合の脆性破壊の危険性は、排除されるか又はかなり減少される（容器の信頼性をより高くする）。

【0046】

当然のことながら、本発明は、上記の例示的な実施形態に限定されない。特に、支持装置は、往復を介して熱経路を形成する異なる数の壁を含み得る。例えば、支持装置は、１つ、２つ又は３つ以上の鋼壁と、１つ、２つ又は３つ以上のチタン壁とを含み得る。往復の数は、より高い絶縁性能に応じて増加させることができる。同様に、２つの接続される機器間の壁（鋼及びチタン）の配置の順序は、変えることができる。

【0047】

従って、有利な特徴によると、剛結合部は、好ましくは、ステンレス鋼及びチタンから構成され、樹脂、特にエポキシを含まない。

【0048】

支持装置１５は、図３に示されるように、容器の中心長手方向軸上で長手方向に延在することができる。

【0049】

当然のことながら、支持装置１５は、容器１の中心長手方向軸の平面以外の平面において水平に長手方向に延在することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】