特表 2024-523980 極低温流体をポンピングするための設備、及びそのような設備を含む充填ステーション

(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】2024-07-05

(54)【発明の名称】極低温流体をポンピングするための設備、及びそのような設備を含む充填ステーション

(51)【国際特許分類】

   F17C 9/00 20060101AFI20240628BHJP

   F04B 9/02 20060101ALI20240628BHJP

   F04B 15/08 20060101ALI20240628BHJP

   F17C 13/00 20060101ALI20240628BHJP

   F16H 21/18 20060101ALI20240628BHJP

   F16D 3/38 20060101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

F17C9/00 A

F04B9/02 C

F04B15/08

F17C13/00 302D

F16H21/18

F16D3/38 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023571253

(86)(22)【出願日】2022-05-18

(85)【翻訳文提出日】2023-11-16

(86)【国際出願番号】 EP2022063391

(87)【国際公開番号】W WO2022263086

(87)【国際公開日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】2106233

(32)【優先日】2021-06-14

(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】ベニスタンド，ヘクター，シリル

(72)【発明者】

【氏名】グレイサー，マーティン

【テーマコード（参考）】

3E172

3H075

3J062

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172BA06

3E172DA90

3E172EB03

3E172EB10

3E172KA02

3H075AA15

3H075BB03

3H075CC18

3H075CC25

3H075DA03

3H075DA04

3H075DB03

3H075DB29

3J062AA31

3J062AC07

3J062BA16

3J062CB06

3J062CG83

(57)【要約】

【解決手段】 極低温流体の浴を含有することを意図した液密筐体（１３）を含む、極低温流体をポンピングする設備（１）が開示され、筐体（１３）は、浴と連通する圧縮チャンバ（３）と、圧縮チャンバ（３）内の流体を圧縮するための可動ピストン（５）とを収納し、ピストン（５）は、ロッド（５０）の第１の端部に装着され、設備（１）は、ロッド（５０）の第２の端部を縦方向（Ａ）に往復に駆動させるための駆動機構（２１）を更に含み、駆動機構（２１）は、回転シャフト（２１１）を備えたモータ（１２１）と、シャフト（２１１）の回転運動を直線運動に変換するための機械変換システム（２１２）とを含む。設備（１）の作動構成では、ピストンのロッド（５０）の動きの縦方向（Ａ）は垂直であり、モータ（２１）は、上枠（６）に堅固に取り付けられ、回転シャフト（２１１）は、剛性リンク又はジンバルなどの結合システムを介して機械変換システム（２１２）に連結され、筐体（１３）の第１の上端は、機械変換システム（２１２）に接続され、筐体（１３）の第２の下端は、維持力を提供するとともにシャフトを介してモータ（１２１）によって伝達された荷重を支える、支持部材を係合する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

極低温流体の浴を含有することを意図した液密筐体（１３）を含む、極低温流体をポンピングするための設備（１）であって、前記筐体（１３）は、前記浴と連通する圧縮チャンバ（３）と、前記圧縮チャンバ（３）内の前記流体を圧縮するために動くことができるピストン（５）とを収納し、前記ピストン（５）は、ロッド（５０）の第１の端部に装着され、前記設備（１）は、前記ロッド（５０）の第２の端部を進行の縦方向（Ａ）に前後に動かす駆動機構（２１）を含み、前記駆動機構（２１）は、回転シャフト（２１１）を具備したモータ（１２１）と、前記回転シャフト（２１１）の回転運動を並進運動に変換する機械変換システム（２１２）とを含み、前記設備（１）の作動の構成では、前記ピストンロッド（５０）の進行の前記縦方向（Ａ）は垂直であり、前記モータ（１２１）は、上部装着構造（６）に堅固に固定され、前記回転シャフト（２１１）は、剛性接続部又はカルダン継手などの接続システムを介して前記機械変換システム（２１２）に連結され、前記筐体（１３）の第１の上端は、前記機械変換システム（２１２）に接続され、前記筐体（１３）の第２の下端は、前記筐体（１３）の第２の下端を適所に保持し前記シャフト（２１１）を介して前記モータ（１２１）によって伝達された力を吸収する支持体を支え、前記モータ（１２１）は、前記上部装着構造（６）から吊るされ、前記モータ（１２１）及び前記機械変換システム（２１２）は、この水平軸に前記回転シャフト（２１１）と水平に配置される、設備。

【請求項2】

前記機械変換システム（２１２）は、前記接続ロッド／クランクの型からなることを特徴とする、請求項１に記載の設備。

【請求項3】

前記筐体（１３）の前記第２の下端は、前記筐体（１３）の前記第２の下端が前記縦方向（Ａ）と直角の方向に保持されることが確実であるように、地上のハウジング内に支えられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の設備。

【請求項4】

前記設備（１）は、前記筐体（１３）を地面に又は地上の支持体に接続する、１つ又は複数の脚（１８）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設備。

【請求項5】

前記設備（１）は、前記筐体（１３）を地面に接続する可撓性の及び／又は調節可能な接続部（２０１）を含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の設備。

【請求項6】

前記設備（１）は、液化ガス、特に水素のタンク（１７）を含み、前記タンク（１７）は、１組のパイプ（１０、１１）により前記筐体（１３）に流体接続され、これらのパイプは、圧縮される流体を前記圧縮チャンバに供給するように構成されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の設備。

【請求項7】

圧縮されたガスでタンク又はパイプを充填し、液化ガスの源（１７）、特に液化水素のタンクと、前記源に接続された第１の端部、及び充填されるタンク（１９０）に接続することを意図した少なくとも１つの第２の端部を有する放出回路（１８）とを含む、ステーションであって、前記放出回路（１８）は、請求項１～６のいずれか一項に記載のポンピング設備（１）を含む、ステーション。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、極低温流体をポンピングするための設備、及びそのような設備を含む充填ステーションに関する。

【0002】

本発明は、より詳細には極低温流体の浴を含有することを意図した液密筐体を含む、極低温流体をポンピングするための設備に関し、筐体は、浴と連通する圧縮チャンバと、圧縮チャンバ内の流体を圧縮するために動くことができるピストンとを収納し、ピストンは、ロッドの第１の端部に装着され、装置は、ロッドの第２の端部を進行の縦方向に前後に動かす駆動機構を含み、駆動機構は、回転シャフトを具備したモータと、回転シャフトの回転運動を並進運動に変換する機械変換システムとを含み、設備の作動構成では、ピストンロッドの進行の縦方向は垂直であり、モータは、上部装着構造に堅固に固定され、回転シャフトは、剛性接続部又はカルダン継手などの接続システムを介して、機械変換システムに連結される。

【背景技術】

【0003】

往復運動するピストンポンプを作動させるための従来の解決策は、モータの回転シャフトの運動を並進運動に変換するために、モータ及び機械変換システム（接続ロッド／クランク及び／又は減速機及び／又は変速機システム）を使用する。

【0004】

既知の極低温ポンプのほとんどは、ピストン軸を水平にして作動する。これは、真空絶縁の低温端で行うことができる。

【0005】

水素補給ステーションでは、ポンプは、１日に２４時間ポンピングに利用できる必要がある。従って低温端を極低温流体（油だめ）の真空絶縁浴（デュワー容器）内に置いて、低温端を確実に低温に維持することが好ましい。そのような場合、ピストンを垂直に配向することがより適切である。

【0006】

そのような場合、ポンプ及び駆動アクチュエータ（モータ及び関連した機構）を最適に支持するために特定の適応が必要である。カルダンシステムは、モータの変速機の回転出力から、モータによって供給された回転運動をピストンロッドの往復並進運動に変換する機械ユニットのクランクに、トルクを伝達するために利用されてもよい。これにより、過度に精密公差を必要とすることなく、最適な装着が可能になる。

【0007】

しかし、この構成では、トルクは、カルダンの車軸を通して回転運動を並進運動に変換する機構に移動される。事実上、満足できる逆トルクシステムはない。機構のケースは、このトルクに耐える必要がある。トルクは、こうしてポンピング構造全体を通って移動される。これは、特に浴を含有するタンクの機械強度及び構造の全強度に関して許容できるものではない。

【0008】

これらの要素がそれに応じて寸法化された場合であっても、依然として振動及び疲労の潜在的な問題に関する危険があろう。

【0009】

油圧の解決策では、油圧ポンプが比較的小さいので、ポンプを垂直に位置付けることは比較的容易である。巨大な供給ユニットは、それ自体が数メートル遠くに移動されてもよい。しかし、全体的な配置及び有効性は用途にあまり適さない。

【0010】

ローラネジを備えた線形アクチュエータに関与する解決策も、それが小型であるために実装は容易である。しかしこの解決策は、その効率及び信頼性が乏しいので、高圧の極低温の用途にはあまり適さない。本発明の目的は、上に概説した先行技術の欠点の全て又は一部を克服することである。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0011】

この目的で、本発明による設備は、上の前文に与えられたその一般的定義による他の態様では、筐体の第１の上端は、機械変換システムに接続され、筐体の第２の下端は、筐体の第２の下端を適所に保持しシャフトを介してモータによって伝達された力を吸収する支持体を支えることを基本的に特徴とする。

【0012】

更に、本発明の実施形態は、以下の特徴の１つ又は複数を含んでもよく、すなわち
－ 筐体の第２の下端は、筐体の第２の下端が縦方向と直角の方向に保持されることが確実であるように、地上のハウジング内に支えられ、
－ 設備は、地面に筐体を接続する１つ若しくは複数の脚、又は地上の支持体を含み、
－ 設備は、筐体を地面に接続する可撓性の及び／又は調節可能な接続部を含み、
－ 設備は、液化ガス、特に水素のタンクを含み、前記タンクは、１組のパイプにより筐体に流体接続され、これらのパイプは、圧縮される流体を圧縮チャンバに供給するように構成され、
－ 回転シャフトの回転運動をピストンロッドの並進運動に変換する機械変換システムは、接続ロッド／クランク型からなり、
－ モータは、上部装着構造に固定されたケース内に収納され、
－ 設備は、圧縮チャンバ内の入口システムと排出システムとの間に、１つの圧縮段階を有する型からなり、つまり流体が１回だけ圧縮され、
－ 設備は、入口システムと排出システムとの間に、２つの圧縮段階を有する型からなり、つまり流体が２回圧縮され、設備は、２つの圧縮チャンバと、第１の圧縮チャンバと連通する入口システムと、第１及び第２の圧縮チャンバと連通し、第１の圧縮チャンバ内で圧縮された流体を第２の圧縮チャンバに移動できるように構成された移動システムとを含み、可動ピストンは、それが進む方向に依存して第１及び第２の圧縮チャンバ内で流体を交互に圧縮し、排出システムは、第２の圧縮チャンバと連通し、
－ 圧縮チャンバ内の流体の圧縮は、ロッドを引くこと又は圧縮することによってもたらされる。

【0013】

本発明は、圧縮されたガスでタンク又はパイプを充填し、液化ガスの源、特に液化水素のタンクと、源に接続された第１の端部、及び充填されるタンクに接続することを意図した少なくとも１つの第２の端部を有する放出回路とを含むステーションにも関し、放出回路は、上記又は下記の特徴のいずれか１つによるポンピング設備を含む。

【0014】

本発明は、特許請求の範囲内で上記又は下記の特徴のあらゆる組合せを含む、あらゆる代替デバイス又は方法にも関し得る。

【0015】

更なる具体的な特徴及び利点は、図を参照して与えられた以下の記載を読めば明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明によるポンピング設備の第１の可能な実施形態を例示する、概略部分斜視図を示す。

【図2】図２は、設備の詳細、具体的には圧縮チャンバの構造の例を例示する、断面の概略部分図を示す。

【図3】図３は、そのような圧縮装置を使用する充填ステーションの例を例示する、概略部分図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

極低温流体をポンピングするために描かれた設備１は、極低温流体の浴を含有することを意図した液密筐体１３を含む。筐体１３は、真空断熱されてもよく、浴と連通する圧縮チャンバ３と、圧縮チャンバ３内の流体を圧縮するために動くことができる可動ピストン５とを収納する（図２参照）。

【0018】

ピストン５は、ピストンロッド５０の第１の端部に装着される。装置１は、ロッド５０の第２の端部を進行の縦方向Ａに前後に動かすための駆動機構２１を含む。

【0019】

駆動機構２１は、回転シャフト２１１を具備した（該当する場合、変速機などを備えた）モータ１２１と、回転シャフト２１１の回転運動をロッド５０の並進運動に変換する機械変換システム２１２とを含む。回転シャフト２１１の回転運動をピストンロッド５０の並進運動に変換する機械変換システム２１２は、接続ロッド／クランクの型からなってもよく、ケースの内側に収納される。

【0020】

モータ１２１の回転シャフト２１１は、例えば剛性接続部又はカルダン継手などの接続システムを含む車軸を介して、機械変換システム２１２に連結される。

【0021】

カルダン継手を含有する連結具は、組立ての公差をより大きくでき得る。

【0022】

２つの物体の間を連結するカルダン継手も、保守が比較的容易な状態で、「有益な」トルクを最適に移動させることができる。

【0023】

これらの要素（モータ１２１及び機械変換システム２１２）は、それぞれのケース内に収納されてもよい。

【0024】

運動変換システム２１２（及びそのケース）は、機構の下に（特に接続ロッド／クランク機構の場合はクランクシャフトの下に）垂直に位置付けられた低温端に接近するために容易に取り除くことができる。

【0025】

例示されたように、設備１が作動構成にある時に、ピストンロッド５０の進行の縦方向Ａは垂直である。モータ１２１は、例えば横梁を含む、上部装着構造６に堅固に固定される。

【0026】

モータの車軸は、ピストンロッド９の軸と非共線であってもよい。例えばモータの車軸は、ピストンロッド５０と角度を形成し、例えばそれに直角である。つまり伝達は、モータの車軸とピストンロッド５０との間の直角を通して回転し、その直角は、機械変換システム２１２によって確保される。

【0027】

モータ２１及び変換システム２１２は、筐体の上に配置される。

【0028】

モータ２１は、モータの力を吸収する上部装着構造に堅固に接続される一方で、筐体１３は、機械変換システム２１２によって（別の方向に）伝達された力を吸収する。

【0029】

モータ１２１は、特にその上部装着構造６から吊るされてもよい。

【0030】

モータ１２１用の上部装着構造は、横支持梁６の第１のアセンブリを含んでもよく、これらの梁は、地面に置く垂直脚を含む荷重負荷構造６０に接続される。

【0031】

筐体１３の第１の上端は、機械変換システム２１２に接続され、筐体１３の第２の下端は、筐体１３の第２の下端を適所に保持し、シャフト２１１を介してモータ１２１によって伝達された力を吸収する支持体の上にそれ自体を載せる。

【0032】

筐体１３の第２の下端は、筐体１３の第２の下端が縦方向Ａと直角の方向に保持されることが確実であるように、例えば地上のハウジング内に支えられてもよい。

【0033】

例示されたように、設備１は、筐体１３を地面に又は地上の支持体に接続する１つ又は複数の脚２０を含んでもよい。

【0034】

例えば可撓性及び／又は調節可能な接続部２０１は、筐体１３を地面に（例えば脚２０で）接続するために提供されてもよい。

【0035】

筐体を支持体（地面又は何らかの他のもの）の上に載せるこの配置により、構造が車軸２１１を介してモータ１２１によって伝達された力及び／又はトルクを吸収し及び／又は分散することができる。

【0036】

機械変換システム２１２は、こうして車軸２１１を介してモータ１２１に接続され、且つ機械変換システム２１２の下部に取り付けられた容器１３を介して地面に置かれてもよい。

【0037】

例示された例では、設備１は、液化ガス、特に水素のタンク１７を含む。タンク１７は、筐体１３に１組のパイプ１０、１１により流体接続され、これらのパイプは、圧縮される流体を圧縮チャンバ３に供給し、特に筐体１３内で生成されたあらゆるボイルオフガスを回収するように構成される。

【0038】

このタンク１７は、地面に置かれてもよい。パイプ１０、１１は、可撓性部を含んでもよい。

【0039】

詳細には、以下により詳しく記載されるように、この容器１３及び極低温流体のタンク１７を接続する極低温パイプは、熱収縮を緩和し、わずかな誤整列に耐えるように、可撓性のパイプであってもよい。

【0040】

設備の構造は、多くの利点を供給する。

【0041】

モータ１２１と軸５０との間の、不要なトルクのない動きの伝達の他に、構造は、特に（例えば、機構に接近するために垂直に配置された要素、特にケースを取り外すことにより）保守をしやすいようにうまく適合する。

【0042】

駆動機構（モータ及び恐らく減速機又は変速機）は、極低温ポンピング部の低温側の保守の間に取り除く必要がない。モータ部１２１の保守の頻度は、実際には概して低温駆動部より低い。提案された構造により、モータ部１２１を取り除くことなく、低温部２１２に接近することができる（概観検査、清掃、シールの交換、潤滑、その他）。

【0043】

設備１は小型であり、地面まで低く位置付けられる。これは、充填ステーションにそれを統合するようにうまく適合する。

【0044】

モータ１２１及び関連した減速機は、特に防爆構造又は拡張された安全性を備えた標準要素であってもよい。

【0045】

モータ１２１及び変換システム２１２は、様々な相対構成、特に水平、垂直に位置付けられてもよく、シャフト２１１は、使用される減速機システム２１２のモデル（はすば歯車、はすばかさ歯車、ウォームギア、螺旋平行シャフト、直角減速機）に依存して、この軸方向に又は軸に垂直に回転する。

【0046】

モータ２１１、及びもしあれば、例示され、そこから回転車軸２１１が突起することがあるその減速機を含むアセンブリは、該当する場合、トルクモータに置換されることが好都合である（トルクモータは、従って減速機又は変速機を持たない）。このような場合、潤滑に起因する油の問題はない。加えてこのような場合、アセンブリは、より小型で、より軽量である。加えて、そのようなモータ・アセンブリは、速度（速度、特に回転速度、プロファイル）の設定をより柔軟にする。

【0047】

図２は、圧縮チャンバ３と連通し、圧縮される流体を圧縮チャンバ３の中に入れることができるように構成された吸入システム２と、圧縮チャンバ３内の流体を圧縮するために動くことができるピストン５と、圧縮チャンバ３と連通し、圧縮された流体を出すことができるように構成された排出システム７とを備えた、圧縮チャンバ（単一圧縮段階）の例を概略的に例示する。圧縮チャンバ内の流体の圧縮は、ロッド５０を引くこと又は圧縮することによって起きることがある。

【0048】

当然のことながら、本発明は、２つの圧縮段階（例えば２つの圧縮チャンバ、及びピストンの横方向運動の２方向の各々に対する２つの圧縮段階）を有するポンプにも適応する。

【0049】

図３は、圧縮されたガスでタンク又はパイプを充填し、液化ガス、特に液化水素の源１７と、源に接続された第１の端部、及び充填されるタンク１９０に接続することを意図した少なくとも１つの第２の端部を有する放出回路１８とを含む、ステーションの例を描く。圧縮装置１を含む放出回路１８は、上記の特徴のいずれか１つによる設備に一致する。

【0050】

設備の構造は、多くの利点を供給する。

【0051】

不要なトルクのないモータ１２１と車軸５０との間の動きの伝達の他に、構造は、特に（例えば、機構に接近するために吊るされた要素、特にケースを取り外すことにより）保守のしやすいようにうまく適合する。

【0052】

設備１は小型であり、地面まで低く位置付けられる。これは、充填ステーションにそれを統合するようにうまく適合する。

【0053】

モータ１２１及び関連した減速機は、特に防爆構造を備えた標準要素であってもよい。

【0054】

モータ１２１及び変換システム２１２は、様々な相対構成、特に水平、垂直に位置付けられてもよく、シャフト２１１は、公知の減速機システム２１２のモデル（はすば歯車、はすばかさ歯車、ウォームギア、螺旋平行シャフト、直角減速機）に依存して、この軸方向に又は軸に垂直に回転する。

【0055】

モータ１２１、及びもしあれば、例示され、そこから回転車軸２１１が突起することがあるその減速機を含むアセンブリは、該当する場合、トルクモータに置換されることが好都合である（トルクモータは、従って減速機又は変速機を持たない）。このような場合、潤滑に起因する油の問題はない。加えてこのような場合、アセンブリは、より小型で、より軽量である。加えて、そのようなモータ・アセンブリは、速度（速度、特に回転速度、プロファイル）の設定をより柔軟にする。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】