特表 2024-516529 低温流体を貯蔵及び供給するための装置、車両、並びに、対応する方法

(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】2024-04-16

(54)【発明の名称】低温流体を貯蔵及び供給するための装置、車両、並びに、対応する方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 7/00 20060101AFI20240409BHJP

   F17C 13/00 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

F17C7/00 B

F17C13/00 301A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023560788

(86)(22)【出願日】2022-03-31

(85)【翻訳文提出日】2023-09-30

(86)【国際出願番号】 EP2022058637

(87)【国際公開番号】W WO2022233507

(87)【国際公開日】2022-11-10

(31)【優先権主張番号】2104614

(32)【優先日】2021-05-03

(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】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】アロリデール，ローラン

(72)【発明者】

【氏名】クリスペル，サイモン

(72)【発明者】

【氏名】フェイヤー，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ジラール，クレア

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172BA04

3E172BB05

3E172BB12

3E172BD04

3E172DA90

3E172EB03

3E172EB20

3E172GA11

3E172KA03

(57)【要約】

【解決手段】 低温流体を貯蔵及び供給するための装置、特に、液化水素を貯蔵及び供給するための車載装置が開示され、この装置（１）は、液状流体を貯蔵するための極低温貯蔵タンク（２）と、ブリードオフ回路（１０）と、タンク（２）の上部及び下部にそれぞれ接続された２つの端部、並びに、液体をタンク（２）から抜き出し、熱交換器（４）内で加熱し、タンク（２）に戻すことを可能にするように構成された、蒸発熱交換器（４）及び１つ又は複数の弁（５、６）の組を有する加圧ダクト（３）を備える、タンク（２）を加圧するためのシステムとを備え、タンク（２）を加圧するためのシステムは、タンク（２）から流体の所定の容積を抜き出し、流体の容積のタンク（２）への再注入前に流体の容積が所定の温度及び／又は圧力状態に到達するまで、蒸発熱交換器（４）内にこの容積を貯蔵及び隔離するように構成され、加圧ダクト（３）は、再注入される流体の容積の流量及び／又は圧力を制限するための部材（７、６）を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

低温流体を貯蔵及び供給するための装置、特に、液化水素を貯蔵及び供給するための車載装置であって、
液状流体を貯蔵するための極低温タンク（２）と、
引出回路（１０）と
を備え、
前記装置（１）が、前記タンク（２）の上部及び下部にそれぞれ接続された２つの端部と、液体が、前記タンク（２）から引き出され、蒸発熱交換器（４）内で加熱され、前記タンク（２）に再導入されることを可能にするように構成され、前記蒸発熱交換器（４）と前記タンク（２）の上端との間に位置する隔離弁（６）を備える、前記蒸発熱交換器（４）及び弁（５、６）の組とを有する加圧ライン（３）を備える、前記タンク（２）を加圧するためのシステムを備え、
前記タンク（２）を加圧するための前記システムが、前記タンク（２）から流体の決められた容積を引き出し、流体のこの容積の前記タンク（２）への再注入の前に流体の前記容積が決められた温度及び／又は圧力状態に到達するまで、前記蒸発熱交換器（４）内にこの容積を貯蔵及び隔離するように構成され、
及びここで前記加圧ライン（３）が、流体の前記再注入される容積の流量及び／又は圧力を制限するための要素（７、６）を備える
装置において、
前記流量及び／又は前記圧力を制限するための前記要素（７）が、前記蒸発熱交換器（４）と前記タンク（２）の前記上端との間に位置する隔離弁（６）と並列に配設される
ことを特徴とする、
装置。

【請求項2】

前記加圧ライン（３）の弁（５、６）の組が、前記蒸発熱交換器（４）の両側に配設された２つの隔離弁を備える
ことを特徴とする、
請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記流量及び／又は前記圧力を制限するための前記要素（７）が、固定された又は調整可能である決められたレベルに圧力を調整するための弁を備える
ことを特徴とする、
請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記流量及び／又は前記圧力を制限するための前記要素が、前記２つの隔離弁のうちの１つ（６）、及び／又は、前記２つの隔離弁（５、６）から離れた弁（７）で構成される
ことを特徴とする、
組み合わせて考慮される請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記加圧ライン（３）が、前記熱交換器（４）の出口と連通し、流体の前記容積の一部を収容するように構成されたバッファストレージリザーバ（１８）を備える
ことを特徴とする、
請求項１～４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項6】

前記バッファストレージリザーバ（１８）が、１つの部分については、前記蒸発熱交換器（４）と前記タンク（２）の前記上端との間に位置する前記隔離弁（６）の上流に、及び、他の部分については、前記蒸発熱交換器（４）の下流に、取り付けられる
ことを特徴とする、
請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記加圧ライン（３）が、前記蒸発熱交換器（４）の出口と連通する第１の端部と、大気などの放出ゾーン又は前記タンク（２）に接続された第２の放出端とを有する圧力感応性安全弁（８）を備える
ことを特徴とする、
請求項１～６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記加圧ライン（３）が、並列に配設された２つの蒸発熱交換器（４）を備える
ことを特徴とする、
請求項１～７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項9】

前記弁の組（５、６）の全部又は一部、及び、場合によっては、前記流量及び／又は前記圧力を制限するための前記要素（６、７）を、たとえば、前記タンク（２）内の前記圧力の関数として制御するように構成されたプログラム可能な電子制御装置（９）を備える
ことを特徴とする、
請求項１～８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の装置（１）を輸送する車両、特に、トラック。

【請求項11】

請求項１～９のいずれか一項に記載の低温流体を貯蔵及び供給するための装置又は請求項１０に記載の車両の、極低温タンク内の圧力を調整するための方法であって、
前記タンク（２）から流体の決められた容積を引き出すステップと、
前記蒸発熱交換器（４）内にこの容積を貯蔵及び隔離するステップと、
流体の前記容積が、自然加熱によって、所定の温度及び／又は所定の圧力に到達したときに、流体のこの容積を前記タンク（２）に再注入するステップと
を含む、
方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低温流体を貯蔵及び供給するための装置、そのような装置を備える車両、並びに、対応する方法に関する。

【0002】

本発明は、より詳細には、液状流体を貯蔵するための極低温タンクと、引出回路とを備える、低温流体を貯蔵及び供給するための装置、特に、液化水素を貯蔵及び供給するための車載装置に関し、装置は、タンクの上部及び下部にそれぞれ接続された２つの端部と、液体が、タンクから引き出され、蒸発熱交換器（４）内で加熱され、タンクに再導入されることを可能にするように構成された、蒸発熱交換器及び弁（単数又は複数）の組とを有する加圧ラインを備える、タンクを加圧するためのシステムを備える。

【背景技術】

【0003】

特に液化水素セミトレーラの極低温タンクの加圧は、一般に、液体の引き出し、低い点での蒸発、及び、熱サイホン現象によるタンクの高い点での加熱された気体の再注入によって実行される。

【0004】

この加圧は、システムの内部エネルギを増加させ、液体の飽和圧力（及び、温度）の増加をもたらす。これは、クライアントが流体の最大送達温度を指定する応用において問題になることがある。

【0005】

タンクに注入される気体の温度は、重要な最適化パラメータである。加圧ユニットによって提供されるエネルギを制限するために、気体を可能な限り最高の温度で注入すること、及び、タンクの高い垂直温度勾配（層別）を可能な限り最低の可能な温度で下部の液体を保持するように保証することは有利である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、上で概説された先行技術の欠点の全部又は一部を克服することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的のために、本発明によるか、上記の序文で与えられたその包括的な定義による装置は、本質的に、タンクを加圧するためのシステムが、タンクから流体の決められた容積を引き出し、流体のこの容積のタンクへの再注入の前に流体の容積が決められた温度及び／又は圧力状態に到達するまで、蒸発熱交換器内にこの容積を貯蔵及び隔離するように構成され、加圧ラインが、流体の再注入される容積の流量及び／又は圧力を制限するための部材を備えることを特徴とする。

【0008】

さらにまた、本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を備えてもよい。
－ 加圧ラインの弁（単数又は複数）の組は、蒸発熱交換器の両側に配設された２つの隔離弁を備える。
－ 流量及び／又は圧力を制限するための要素は、蒸発熱交換器とタンクの上端との間に位置する隔離弁と並列に配設される。
－ 流量及び／又は圧力を制限するための要素は、固定された又は調整可能である決められたレベルに圧力を調整するための弁を備える。
－ 流量及び／又は圧力を制限するための要素は、２つの隔離弁のうちの１つ、及び／又は、２つの隔離弁から離れた弁で構成される。
－ 加圧ラインは、熱交換器の出口と連通し、流体の容積の一部を収容するように構成されたバッファストレージリザーバを備える。
－ バッファストレージリザーバは、１つの部分については、蒸発熱交換器とタンクの上端との間に位置する隔離弁の上流に、及び、他の部分については、蒸発熱交換器の下流に、取り付けられる。
－ 加圧ラインは、蒸発熱交換器の出口と連通する第１の端部と、大気などの放出ゾーン又はタンクに接続された第２の放出端とを有する圧力感応性安全弁を備える。
－ 加圧ラインは、並列に配設された２つの蒸発熱交換器を備える。
－ 装置は、弁の組の全部又は一部、並びに、場合によっては、流量及び／又は圧力を制限するための要素を、たとえば、タンクの圧力の関数として制御するように構成されたプログラム可能な電子制御装置を備える。

【0009】

本発明はまた、上記又は下記の特徴のうちの任意の１つにおいて主張されるような装置を輸送する車両、特に、トラックに関する。

【0010】

本発明はまた、低温流体を貯蔵及び供給するための装置又はそのような車両の極低温タンク内の圧力を調整するための方法に関し、この方法は、タンクから流体の決められた容積を引き出すステップと、蒸発熱交換器内にこの容積を貯蔵及び隔離するステップと、流体の容積が、自然加熱によって、所定の温度及び／又は所定の圧力に到達したときに、流体のこの容積をタンクに再注入するステップとを含む。

【0011】

本発明はまた、特許請求の範囲内で上記又は下記の特徴の任意の組合せを備える任意の代替的な装置又は方法に関するものであってもよい。

【0012】

さらなる特定の特徴及び利点は、図を参照して提供されてい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】

【0013】

【図1】図１は、本発明による装置の構造及び動作の第１の例を示す概略部分断面図を示す。

【図2】図２は、本発明による装置の構造及び動作の第２の例が設けられた車両を示す概略部分断面図を示す。

【図3】図３は、本発明による装置の構造及び動作の第３の例を示す概略部分断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0014】

低温流体を貯蔵及び供給するための示される装置１は、液化水素を貯蔵及び供給するための車載装置であってもよい。

【0015】

装置１は、液状流体を貯蔵するための極低温タンク２（たとえば、真空絶縁二重壁タンク）と、引出回路１０とを備える。示される概略的な例では、引出回路は液体を引き出すためのラインを備えるが、当然のことながら、変形形態又は組合せにおいて、気体を引き出すためのラインが想定されてもよい。同じことは、充填にも当てはまる（引出又は分離回路に関するものと同じ回路）。

【0016】

装置１はさらに、タンク２を加圧するためのシステムを備え、前記システムには、タンク２の上部及び下部にそれぞれ接続された２つの端部を有する加圧ライン３が設けられている。この加圧ライン３は、液体が、タンク２から引き出され、蒸発熱交換器４内で加熱され、タンク２に再導入されることを可能にするように構成された、蒸発熱交換器４及び弁（単数又は複数）５、６の組を備える。

【0017】

１つの有利な特定の特徴によると、熱サイホン形循環を介した加熱の代わりに、タンク２を加圧するためのシステムは、タンク２から流体の決められた容積を引き出し、流体のこの容積のタンク２への再注入の前に流体の容積が決められた温度及び／又は圧力状態に到達するまで、蒸発熱交換器４内にこの容積を貯蔵及び隔離するように構成される。さらに、加圧ライン３は、流体の再注入される容積の流量及び／又は圧力を制限するための要素７を備える。

【0018】

たとえば、捕捉された流体は、その圧力がその初期状態に対して１０ｂａｒ増加したとき、及び／又は、その圧力レベルが２５ｂａｒに到達したとき、及び／又は、温度が５０度上昇したとき、及び／又は、その温度は絶対温度１００度に到達したとき、タンク２に再注入される。

【0019】

すなわち、加圧系統は、エネルギの入力を制限しながらタンク２を加圧するように、蒸発熱交換器４内の流体の熱圧縮を保証する。加熱された流体は、タンク内の流体の温度成層破壊を制限するノズルを介して、タンク２のガスブランケットに注入されてもよい。

【0020】

これは、その中へのエネルギの入力を制限しながら、タンク２の加圧を最大化することを可能にする。

【0021】

これは、流体の気化のみ行う既知の解決方法よりも良好な結果を可能にし、再注入された低温流体を加熱しない（既知のシステムでは、タンク２を加圧するために、大量の流体を気化しなければならない）。

【0022】

このために、加圧ライン３の弁（単数又は複数）５、６の組は、蒸発熱交換器４の両側に配設された２つの隔離弁を備えてもよい。

【0023】

この自動加圧は、２つの対応する弁５、６を開けて、次いで、それらを閉じることによって蒸発熱交換器４を液体で満たすことで実行されてもよい。交換器４（又は、交換器４が含む液体）が所定の温度（たとえば、通常は３０～４０Ｋより小さい）に到達すると、加熱された流体は、熱交換器４の圧力を上昇させる。この圧力が（計算又は調整によって予め定められてもよい）目標値に到達すると、流体をタンク２に再注入することができる。

【0024】

流量及び／又は圧力を制限するための要素７は、蒸発熱交換器４とタンク２の上端との間に位置する隔離弁６と並列に配設されてもよい。さらに、流量及び／又は圧力を制限するためのこの要素７は、固定又は調整可能である決められたレベルに圧力を調整するための弁を備えてもよく、又は、その弁で構成されてもよい。この調整弁７は、たとえば、蒸発交換器４の圧力が目標値に到達したときに、（自動的に、たとえば、受動的に、又は、制御された方法で）開くように構成されてもよい。次いで、この調整弁７は、高温流体をタンク２に送る。

【0025】

隔離弁６は、必要に応じて、開いてもよい、又は、制御されてもよい。

【0026】

加圧ライン３は好ましくは、タンク２の上端、蒸発熱交換器４の出口のうちの少なくとも１つと連通する第１の端部と、装置１のまわりの大気などの放出ゾーン又はタンク２のガスブランケットに接続された第２の放出端とを有する圧力感応性安全弁８を備える。

【0027】

この弁は、蒸発熱交換器４に損傷を与えることがある過圧からシステムを保護する。

【0028】

図２の例に示されるように、装置１は、車両、特に、セミトレーラ上に取り付けられてもよい。

【0029】

同様に示されるように、追加のバッファストレージリザーバ１８には、ライン３が設けられてもよい。このストレージリザーバは、タンク２の容積に対して少ない容積容量を形成し、熱交換器４の出口と連通してもよい。このストレージリザーバは、（単一の熱交換器４の容積を超えてこの容積を増加させるために）捕捉されている流体の容積の一部を収容するように構成される。

【0030】

たとえば、バッファストレージリザーバ１８は、蒸発熱交換器４とタンク２の上端との間に位置する隔離弁６の上流に取り付けられる。したがって、これは、利用できる加圧された気体容積を増加させることを可能にする。

【0031】

変形形態において、又は、組み合わせて、２つの（又は、２つより多い）蒸発熱交換器４（たとえば、単一の蒸発熱交換器４を有する変形形態よりそれぞれ２倍強力ではない、たとえば、等しい能力又は容積を有する２つの交換器）を有する装置を想定することが可能であることに注目すべきである。これは、並列の２つの熱交換器４の連続的な使用を可能にしてもよく、そのため、タンクに対する減圧サイクルの頻度の増加を可能にしてもよい。これは、たとえば、第１のレベルの加圧動作のための２つの交換器及び（特に、液面がタンク２内で比較的低いときの）同時のより高い加圧動作のための２つの交換器のうちの１つを使用して、加圧システムのモジュール性も改善することができる。この変形形態は、高温流体の再注入のために流量を平滑化することも可能にする。特に、高温流体の高い流量は、タンク２のガスブランケットの温度成層を崩壊させることがある。

【0032】

弁の組の全部又は一部、及び、場合によっては、流量及び／又は圧力を制限するための要素７は、マイクロプロセッサを備え、この目的のために構成されたプログラム可能な電子制御装置９によって制御されてもよい。

【0033】

１つの可能な実施形態の変形形態において、流量又は圧力を制限するための示された要素７が、蒸発熱交換器４の出口とタンク２の上部との間に配置された隔離弁６によって構成されてもよいことに注目すべきである。たとえば、この弁は、漸進的に開くタイプであってもよく、その開度は、蒸発熱交換器４の圧力の関数として制御されてもよい。この場合、図３に示されるように、図１及び図２に示される流量を制限するための追加の分離要素７は、省略することができる。

【0034】

本発明は、単純且つ安価な構造である一方で、効果的な加圧を可能にし、加圧ヒータの使用を最適化する。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】