JP7833944B2 - Maintenance methods for liquefied gas tanks and pumps for liquefied gas tanks - Google Patents
Maintenance methods for liquefied gas tanks and pumps for liquefied gas tanksInfo
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Description
本開示は、液化ガスを貯留する液化ガスタンクに関する。 This disclosure relates to a liquefied gas tank for storing liquefied gas.
液化水素や液化天然ガスなどの液化ガスを貯留する液化ガスタンクには、タンク内の液化ガスを払い出すためのポンプが設けられる。タンク屋根を通じて液化ガスの払い出しを行う場合、ポンプはタンク内に配置され、タンク屋根を貫通する筒状のポンプバレルを通して液化ガスが外部に送り出される。 Liquefied gas tanks, which store liquefied gases such as liquefied hydrogen and liquefied natural gas, are equipped with pumps to discharge the liquefied gas from the tank. When discharging the liquefied gas through the tank roof, the pump is located inside the tank, and the liquefied gas is sent to the outside through a cylindrical pump barrel that penetrates the tank roof.
ここで、例えば下記特許文献1に示されるように、タンク内のポンプをメンテナンス等のためにタンクから搬出する作業が行われる場合がある。具体的に、特許文献1では、タンク屋根上に設置されたウィンチを用いてポンプを吊り上げることにより、タンクからポンプバレルを通じてポンプを搬出することが行われている。 Here, as shown in Patent Document 1 below, for example, there are cases where the pump inside the tank needs to be removed from the tank for maintenance or other purposes. Specifically, in Patent Document 1, the pump is lifted using a winch installed on the tank roof and removed from the tank through the pump barrel.
前記のようにポンプをタンク内から搬出する際には、ポンプバレルの上端が開放されるので、この開放された上端を通じて不適切なガスの出入りが生じる可能性がある。例えば、タンク内の液化ガスに対応するガスがポンプバレルを通じて大気に飛散したり、ポンプバレルを通じてタンク内に空気等が混入することが懸念される。このことは、タンク内にポンプを搬入する際にも同様に起こり得る。 As mentioned above, when removing the pump from the tank, the upper end of the pump barrel is opened, which could lead to improper gas inflow or outflow. For example, there is a concern that gas corresponding to the liquefied gas in the tank may be dispersed into the atmosphere through the pump barrel, or that air or other substances may be mixed into the tank through the pump barrel. This can also occur when moving the pump into the tank.
本開示は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、ポンプの搬出入時にポンプバレルを通じて不適切なガスの出入りが生じるのを防止し得る液化ガスタンクを提供することを目的とする。 This disclosure is made in view of the circumstances described above, and aims to provide a liquefied gas tank that can prevent improper gas inflow and outflow through the pump barrel during pump loading and unloading.
前記課題を解決するためのものとして、本開示の一局面に係る液化ガスタンクは、液化ガスを貯留するタンク本体と、前記液化ガスを払い出すために前記タンク本体内に配置されたポンプと、前記ポンプを収容するとともに当該ポンプの収容位置から上方に延びて前記タンク本体の外側へと至る下部室、当該下部室の上方に配置された中間室、及び当該中間室の上方に配置された上部室とを含む筒状のポンプバレルと、前記上部室と前記中間室との間に開閉可能に設けられた第1開閉弁と、前記中間室と前記下部室との間に開閉可能に設けられた第2開閉弁と、前記中間室及び前記上部室内のガスを前記液化ガスに対応するガスと不活性ガスとの間で切り替え可能なガス置換装置とを備えたものである。 To solve the aforementioned problems, a liquefied gas tank according to one aspect of this disclosure comprises a tank body for storing liquefied gas, a pump disposed within the tank body for discharging the liquefied gas, a cylindrical pump barrel including a lower chamber housing the pump and extending upward from its housing position to the outside of the tank body, an intermediate chamber located above the lower chamber, and an upper chamber located above the intermediate chamber, a first on-off valve provided to be openable and closable between the upper chamber and the intermediate chamber, a second on-off valve provided to be openable and closable between the intermediate chamber and the lower chamber, and a gas replacement device capable of switching the gas in the intermediate chamber and the upper chamber between a gas corresponding to the liquefied gas and an inert gas.
本開示の液化ガスタンクによれば、ポンプの搬出入時にポンプバレルを通じて不適切なガスの出入りが生じるのを防止することができる。 The liquefied gas tank of this disclosure can prevent improper gas inflow and outflow through the pump barrel during pump loading and unloading.
以下、図面に基づいて、本開示の実施形態に係る液化ガスタンクを詳細に説明する。本開示の液化ガスタンクは、低温の液化ガスを貯留するタンクである。貯留される液化ガスは、例えば液化水素、液体ヘリウム、液体窒素、液化アンモニア、液化天然ガス又は液化石油ガス等である。とりわけ、本開示に係る液化ガスタンクは、液化水素を貯留するタンクとして好適である。 The liquefied gas tank according to the embodiments of this disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. The liquefied gas tank of this disclosure is a tank for storing low-temperature liquefied gases. The stored liquefied gases include, for example, liquefied hydrogen, liquid helium, liquid nitrogen, liquefied ammonia, liquefied natural gas, or liquefied petroleum gas. In particular, the liquefied gas tank according to this disclosure is suitable as a tank for storing liquefied hydrogen.
[タンクの全体構造]
図1は、本開示の一実施形態に係る液化ガスタンク1の構造を示す概略図である。液化ガスタンク1は、極低温の液化水素LHを貯留するタンクであって、地上据え置き式の多重殻構造を備えた平底タンクである。液化ガスタンク1は、タンク本体10と、ポンプバレル2と、ポンプ3と、吊上げ装置4と、バルブ装置5と、ガス置換装置6とを備える。タンク本体10は、液化水素LHを貯留するドーム型の容器である。ポンプ3は、液化水素LHに浸漬された状態でタンク本体10内に配置される潜没式のポンプである。ポンプバレル2は、ポンプ3によってタンク本体10から払い出される液化水素LHが流通する上下方向に延びる筒状体である。吊上げ装置4は、メンテナンス等の必要時にポンプバレル2を通じてポンプ3を吊り上げる装置である。バルブ装置5は、ポンプバレル2の内部流路を開閉可能に遮断する装置である。ガス置換装置6は、ポンプバレル2の上部(後述する中間室22及び上部室23)内のガスを置換する装置である。
[Overall structure of the tank]
Figure 1 is a schematic diagram showing the structure of a liquefied gas tank 1 according to one embodiment of the present disclosure. The liquefied gas tank 1 is a tank for storing cryogenic liquefied hydrogen LH, and is a flat-bottomed tank with a multi-shell structure that is installed on the ground. The liquefied gas tank 1 comprises a tank body 10, a pump barrel 2, a pump 3, a lifting device 4, a valve device 5, and a gas replacement device 6. The tank body 10 is a dome-shaped container for storing liquefied hydrogen LH. The pump 3 is a submersible pump positioned inside the tank body 10 while immersed in liquefied hydrogen LH. The pump barrel 2 is a cylindrical body extending vertically through which the liquefied hydrogen LH discharged from the tank body 10 by the pump 3 flows. The lifting device 4 is a device for lifting the pump 3 through the pump barrel 2 when necessary for maintenance, etc. The valve device 5 is a device that can open and close the internal flow path of the pump barrel 2. The gas replacement device 6 is a device that replaces the gas in the upper part of the pump barrel 2 (the intermediate chamber 22 and upper chamber 23, which will be described later).
タンク本体10は、液化水素LHを貯留するための空間を内部に画成する密閉体である。図1ではタンク本体10を簡略化して単殻構造のように表現しているが、実際のタンク本体10は、二重殻構造又は三重殻構造などの多重殻構造を備えている。二重殻構造の場合、タンク本体10は、基礎の上に立設される外槽と、この外槽に内包される内槽とで構成される。液化水素LHは、前記内槽の内部に貯留される。前記外槽と前記内槽との間には断熱空間としての保冷層が形成され、当該保冷層には、例えば粒状パーライトのような粉体断熱材と低沸点ガスとが充填される。三重殻構造の場合、タンク本体10は、前記外槽と前記内槽との間にさらに中間槽を備える構造となる。 The tank body 10 is a sealed body that defines a space for storing liquefied hydrogen (LH) internally. While Figure 1 simplifies the tank body 10 to show a single-shell structure, the actual tank body 10 has a multi-shell structure, such as a double-shell or triple-shell structure. In the case of a double-shell structure, the tank body 10 consists of an outer tank erected on a foundation and an inner tank enclosed within the outer tank. The liquefied hydrogen (LH) is stored inside the inner tank. A thermal insulation layer is formed between the outer tank and the inner tank, and this thermal insulation layer is filled with a powdered insulating material, such as granular perlite, and a low-boiling-point gas. In the case of a triple-shell structure, the tank body 10 has an intermediate tank between the outer tank and the inner tank.
図2は、ポンプバレル2及びその周辺構造の詳細を示すための図1の一部拡大図である。図1及び図2に示すように、ポンプバレル2は、タンク本体10の内外を連通するようにタンク屋根11を貫通している。すなわち、ポンプバレル2は、タンク本体10の内部における底面近傍の高さからタンク屋根11の上方の高さまでに亘って、タンク屋根11を貫通しつつ上下方向(鉛直方向)に延びるように形成されている。ポンプバレル2は、タンク本体10内の液化水素LHを外部へ払い出すための導出管として機能する。 Figure 2 is a partially enlarged view of Figure 1, showing details of the pump barrel 2 and its surrounding structure. As shown in Figures 1 and 2, the pump barrel 2 penetrates the tank roof 11, connecting the inside and outside of the tank body 10. That is, the pump barrel 2 is formed to extend vertically, penetrating the tank roof 11, from a height near the bottom of the tank body 10 to a height above the tank roof 11. The pump barrel 2 functions as a discharge pipe for discharging liquefied hydrogen LH from the tank body 10 to the outside.
バルブ装置5は、第1開閉弁51、第2開閉弁52、及び第3開閉弁53を備える。第1~第3開閉弁51~53はそれぞれ、ポンプバレル2の内部流路を開放する開状態と当該内部流路を閉塞する閉状態との間で切り替え可能なバルブである。第1~第3開閉弁51~53は、ポンプバレル2の途中において、上から第1開閉弁51、第3開閉弁53、第2開閉弁52の順に並ぶように配置されている。すなわち、第1開閉弁51の下方に第3開閉弁53が配置され、かつ第3開閉弁53の下方に第2開閉弁52が配置されている。 The valve device 5 comprises a first on-off valve 51, a second on-off valve 52, and a third on-off valve 53. Each of the first to third on-off valves 51 to 53 is a valve that can be switched between an open state, which opens the internal flow path of the pump barrel 2, and a closed state, which closes the internal flow path. The first to third on-off valves 51 to 53 are arranged in the middle of the pump barrel 2, from top to bottom, in the order of the first on-off valve 51, the third on-off valve 53, and the second on-off valve 52. That is, the third on-off valve 53 is positioned below the first on-off valve 51, and the second on-off valve 52 is positioned below the third on-off valve 53.
ポンプバレル2は、第2開閉弁52の下側に位置する下部室21と、第1開閉弁51の上側に位置する上部室23と、下部室21と上部室23との間(換言すれば第1開閉弁51と第2開閉弁52との間)に形成された中間室22とを備える。 The pump barrel 2 comprises a lower chamber 21 located below the second on-off valve 52, an upper chamber 23 located above the first on-off valve 51, and an intermediate chamber 22 formed between the lower chamber 21 and the upper chamber 23 (in other words, between the first on-off valve 51 and the second on-off valve 52).
下部室21は、上下方向に亘って断面が略一定とされたストレート状の円筒体であり、タンク本体10の内部におけるポンプ3に対応する位置から上方に延びてタンク本体10の外側(タンク屋根11の上方)へと至るように形成されている。下部室21は、ポンプ3を収容する下端部21aと、タンク屋根11の上方に突出する上端部21bとを有する。上端部21bには、払い出しポート24が突設されている。払い出しポート24は、ポンプ3の稼働時に払い出される液化水素Lを外部に排出するためのポートである。 The lower chamber 21 is a straight cylindrical body with a substantially constant cross-section in the vertical direction. It extends upward from a position corresponding to the pump 3 inside the tank body 10 to the outside of the tank body 10 (above the tank roof 11). The lower chamber 21 has a lower end 21a that houses the pump 3 and an upper end 21b that protrudes above the tank roof 11. A discharge port 24 is provided protruding from the upper end 21b. The discharge port 24 is a port for discharging liquefied hydrogen L discharged when the pump 3 is operating to the outside.
中間室22は、下部室21と同一の径を有する円筒体であり、下部室21と上部室23との間に同軸に取り付けられている。本実施形態において、中間室22は、第1~第3開閉弁51~53によって2つの部屋に画成されている。すなわち、中間室22は、第1開閉弁51と第3開閉弁53との間に形成された短円筒状の第1中間室221と、第2開閉弁52と第3開閉弁53との間に形成された短円筒状の第2中間室222とを有する。 The intermediate chamber 22 is a cylindrical body having the same diameter as the lower chamber 21 and is coaxially mounted between the lower chamber 21 and the upper chamber 23. In this embodiment, the intermediate chamber 22 is defined into two chambers by the first to third on-off valves 51 to 53. Specifically, the intermediate chamber 22 has a short cylindrical first intermediate chamber 221 formed between the first on-off valve 51 and the third on-off valve 53, and a short cylindrical second intermediate chamber 222 formed between the second on-off valve 52 and the third on-off valve 53.
上部室23は、断面積が途中で拡大するように形成された筒状体である。具体的に、上部室23は、下部室21及び中間室22と同一の径を有する小径部23aと、小径部23aよりも径の大きい大径部23bと、小径部23aと大径部23bとを互いに接続する中間部23cとを有する。小径部23aは、第1中間室221上に第1開閉弁51を介して同軸に接続されている。中間部23cは、大径部23bに近い上方ほど内径が大きくなるように形成されている。大径部23bは、中間部23cの上端から当該上端と同一の径をもって上方に延びるように形成されている。 The upper chamber 23 is a cylindrical body formed so that its cross-sectional area expands midway. Specifically, the upper chamber 23 has a small-diameter section 23a having the same diameter as the lower chamber 21 and the intermediate chamber 22, a large-diameter section 23b having a larger diameter than the small-diameter section 23a, and an intermediate section 23c connecting the small-diameter section 23a and the large-diameter section 23b. The small-diameter section 23a is coaxially connected to the first intermediate chamber 221 via the first on-off valve 51. The intermediate section 23c is formed so that its inner diameter increases towards the upper part closer to the large-diameter section 23b. The large-diameter section 23b is formed to extend upward from the upper end of the intermediate section 23c with the same diameter as that upper end.
上部室23(大径部23b)の上端には、ヘッドプレート25が着脱可能に取り付けられている。すなわち、ヘッドプレート25は、上部室23の上面開口を開閉可能に塞ぐプレートである。ヘッドプレート25の上面には吊り手25aが突設されている。 A head plate 25 is detachably attached to the upper end of the upper chamber 23 (large-diameter section 23b). That is, the head plate 25 is a plate that can be opened and closed to close the upper opening of the upper chamber 23. A hanging handle 25a is provided protruding from the upper surface of the head plate 25.
ポンプ3は、ポンプバレル2(下部室21)の下端部21aに収容されかつ液化水素Lに浸漬された状態でタンク本体10内に配置されている。ポンプバレル2の下端部21aには、その下面開口である取込み口を開閉するためのフート弁26が取り付けられている。フート弁26の上にはポンプ3が載置されており、ポンプ3の自重を受けてフート弁26が下降することにより、ポンプバレル2の前記取込み口が開放されるようになっている。ポンプ3は、このように取込み口が開放された状態で駆動されることにより、タンク本体10内の液化水素LHを前記取込み口から取り込んで上方に圧送し、ポンプバレル2(下部室21)を通じて液化水素LHを外部に払い出す。 Pump 3 is housed in the lower end 21a of the pump barrel 2 (lower chamber 21) and positioned within the tank body 10, immersed in liquefied hydrogen L. A foot valve 26 is attached to the lower end 21a of the pump barrel 2 to open and close the intake port, which is its lower opening. Pump 3 is mounted on the foot valve 26, and the weight of the pump 3 causes the foot valve 26 to descend, opening the intake port of the pump barrel 2. When the pump 3 is driven with the intake port open in this manner, it draws in liquefied hydrogen LH from the tank body 10 through the intake port, pumps it upward, and discharges the liquefied hydrogen LH to the outside through the pump barrel 2 (lower chamber 21).
吊上げ装置4は、ポンプバレル2の上部室23内に配置されている。吊上げ装置4は、ポンプバレル2(下部室21)の下端部21aに収容されたポンプ3を上部室23まで吊り上げることが可能なウィンチである。具体的に、吊上げ装置4は、水平方向の軸回りに回転可能なドラム41と、ドラム41とポンプ3とを連結する吊りワイヤ42とを備える。吊りワイヤ42は、ドラム41に巻回されるとともに、ドラム41から下方に延びてポンプ3まで至るように配索されている。ドラム41は、吊りワイヤ42を巻き取る正転方向の回転と吊りワイヤ42を引き出す反転方向の回転とが可能なドラムであり、ヘッドプレート25の下面に固定された支持部材43により支持されている。すなわち、ドラム41は、支持部材43を介してヘッドプレート25の下面に取り付けられることにより、上部室23の内部において回転可能に支持されている。なお、吊上げ装置4は、ドラム41を正転方向及び反転方向に回転駆動するための駆動源をさらに含み得る。駆動源としては、気体を用いた気動式のものや、電力を用いた電動式のものなど、適宜のものを使用し得る。 The lifting device 4 is located inside the upper chamber 23 of the pump barrel 2. The lifting device 4 is a winch capable of lifting the pump 3, which is housed in the lower end 21a of the pump barrel 2 (lower chamber 21), up to the upper chamber 23. Specifically, the lifting device 4 comprises a drum 41 that is rotatable around a horizontal axis and a lifting wire 42 that connects the drum 41 and the pump 3. The lifting wire 42 is wound around the drum 41 and is routed to extend downward from the drum 41 to the pump 3. The drum 41 is a drum that can rotate in the forward direction to wind up the lifting wire 42 and in the reverse direction to pull out the lifting wire 42, and is supported by a support member 43 fixed to the lower surface of the head plate 25. That is, the drum 41 is rotatably supported inside the upper chamber 23 by being attached to the lower surface of the head plate 25 via the support member 43. Furthermore, the lifting device 4 may further include a drive source for rotating the drum 41 in both forward and reverse directions. As the drive source, an appropriate type may be used, such as a pneumatic type using gas or an electric type using electricity.
第1開閉弁51は、上部室23と第1中間室221との間に配置され、上部室23と第1中間室221とを連通する開状態と両者の連通を遮断する閉状態との間で切り替え可能である。第2開閉弁52は、第2中間室222と下部室21との間に配置され、第2中間室222と下部室21とを連通する開状態と両者の連通を遮断する閉状態との間で切り替え可能である。第3開閉弁53は、第1中間室221と第2中間室222との間に配置され、第1中間室221と第2中間室222とを連通する開状態と両者の連通を遮断する閉状態との間で切り替え可能である。 The first on-off valve 51 is positioned between the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221, and is switchable between an open state that connects the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221 and a closed state that blocks communication between them. The second on-off valve 52 is positioned between the second intermediate chamber 222 and the lower chamber 21, and is switchable between an open state that connects the second intermediate chamber 222 and the lower chamber 21 and a closed state that blocks communication between them. The third on-off valve 53 is positioned between the first intermediate chamber 221 and the second intermediate chamber 222, and is switchable between an open state that connects the first intermediate chamber 221 and the second intermediate chamber 222 and a closed state that blocks communication between them.
図中において、バルブを表す記号が黒塗りされていることは当該バルブが閉じていることを、バルブを表す記号が黒塗りされていないことは当該バルブが開いていることを示す。図1及び図2に示すように、液化ガスタンク1の運用中、第1~第3開閉弁51~53は開状態に維持される。吊りワイヤ42は、この開状態の各開閉弁51~53をそれぞれ通って上部室23から下部室21へと延びるように配索され、下部室21の下端部21aにあるポンプ3と上部室23にあるドラム41とを互いに連結する。一方、メンテナンス等のためにポンプ3をタンク本体10から取り出す際には、吊上げ装置4によってポンプ3が下部室21から上部室23まで吊り上げられる。このとき、第1~第3開閉弁51~53は、ポンプ3の上部室23への移動が完了するまで開状態に維持され、移動完了後に閉状態へと切り替えられる。下部室21と上部室23との間のポンプ3の移動が可能になるように、第1~第3開閉弁51~53は、それぞれ開状態においてポンプ3の通過を許容し得る弁体を有している。そのような開閉弁51~53としては、中空ボール状の弁体を有するボール弁が好適である。 In the diagram, a symbol representing a valve being blacked out indicates that the valve is closed, while a symbol representing a valve not being blacked out indicates that the valve is open. As shown in Figures 1 and 2, during operation of the liquefied gas tank 1, the first to third on-off valves 51 to 53 are kept in the open state. The suspension wire 42 is routed to extend from the upper chamber 23 to the lower chamber 21, passing through each of the open on-off valves 51 to 53, and connects the pump 3 at the lower end 21a of the lower chamber 21 to the drum 41 in the upper chamber 23. On the other hand, when removing the pump 3 from the tank body 10 for maintenance or other purposes, the pump 3 is lifted from the lower chamber 21 to the upper chamber 23 by the lifting device 4. At this time, the first to third on-off valves 51 to 53 are kept in the open state until the pump 3 has moved to the upper chamber 23, and are switched to the closed state after the move is complete. To allow the pump 3 to move between the lower chamber 21 and the upper chamber 23, the first to third on-off valves 51 to 53 each have valve bodies that allow the pump 3 to pass through when open. Ball valves with hollow ball-shaped valve bodies are preferred as such on-off valves 51 to 53.
ガス置換装置6は、ポンプ3の取出し時等の必要時に中間室22(第1及び第2中間室221,222)及び上部室23内のガスを置換する装置である。ガス置換装置6は、水素ガス供給源60と、窒素ガス供給源61と、第1水素ガス導入管62と、第2水素ガス導入管63と、第1窒素ガス導入管64と、第2窒素ガス導入管65と、第1~第4ガス導出管66~69と、第1~第8バルブ70A~70Hとを備える。 The gas replacement device 6 is a device that replaces the gas in the intermediate chamber 22 (first and second intermediate chambers 221, 222) and the upper chamber 23 when necessary, such as when the pump 3 is withdrawn. The gas replacement device 6 comprises a hydrogen gas supply source 60, a nitrogen gas supply source 61, a first hydrogen gas inlet pipe 62, a second hydrogen gas inlet pipe 63, a first nitrogen gas inlet pipe 64, a second nitrogen gas inlet pipe 65, first to fourth gas outlet pipes 66 to 69, and first to eighth valves 70A to 70H.
水素ガス供給源60は、タンク本体10に貯留されている液化ガス(ここでは液化水素LH)に対応するガスつまり水素ガスを供給する供給源であり、例えば水素ガスを圧送可能な送気ポンプ等を含む。窒素ガス供給源61は、不活性ガスとしての窒素ガスを供給する供給源であり、例えば窒素ガスを圧送可能な送気ポンプ等を含む。なお、水素ガス供給源60は本開示における第1供給源に相当し、窒素ガス供給源61は本開示における第2供給源に相当する。 The hydrogen gas supply source 60 is a supply source that supplies the gas corresponding to the liquefied gas (in this case, liquefied hydrogen LH) stored in the tank body 10, i.e., hydrogen gas, and includes, for example, a gas pump capable of pumping hydrogen gas. The nitrogen gas supply source 61 is a supply source that supplies nitrogen gas as an inert gas, and includes, for example, a gas pump capable of pumping nitrogen gas. Note that the hydrogen gas supply source 60 corresponds to the first supply source in this disclosure, and the nitrogen gas supply source 61 corresponds to the second supply source in this disclosure.
第1水素ガス導入管62は、水素ガス供給源60と上部室23とを連結するパイプである。第2水素ガス導入管63は、水素ガス供給源60と第2中間室222とを連結するパイプである。第1窒素ガス導入管64は、窒素ガス供給源61と上部室23とを連結するパイプである。第2窒素ガス導入管65は、窒素ガス供給源61と第1中間室221とを連結するパイプである。第1ガス導出管66及び第2ガス導出管67は、被置換ガスを排出するために上部室23に接続されたパイプである。第3ガス導出管68は、被置換ガスを排出するために第1中間室221に接続されたパイプである。第4ガス導出管69は、被置換ガスを排出するために第2中間室222に接続されたパイプである。なお、第1及び第2水素ガス導入管62,63並びに第1及び第2窒素ガス導入管64,65は、本開示における導入部に相当する。中でも、第1及び第2水素ガス導入管62,63は、本開示における第1ガス導入管に相当し、第1及び第2窒素ガス導入管64,65は、本開示における第2ガス導入管に相当する。また、第1~第4ガス導出管66~69は、本開示における導出部に相当する。 The first hydrogen gas inlet pipe 62 is a pipe connecting the hydrogen gas supply source 60 and the upper chamber 23. The second hydrogen gas inlet pipe 63 is a pipe connecting the hydrogen gas supply source 60 and the second intermediate chamber 222. The first nitrogen gas inlet pipe 64 is a pipe connecting the nitrogen gas supply source 61 and the upper chamber 23. The second nitrogen gas inlet pipe 65 is a pipe connecting the nitrogen gas supply source 61 and the first intermediate chamber 221. The first gas outlet pipe 66 and the second gas outlet pipe 67 are pipes connected to the upper chamber 23 for discharging the replaced gas. The third gas outlet pipe 68 is a pipe connected to the first intermediate chamber 221 for discharging the replaced gas. The fourth gas outlet pipe 69 is a pipe connected to the second intermediate chamber 222 for discharging the replaced gas. The first and second hydrogen gas inlet pipes 62, 63 and the first and second nitrogen gas inlet pipes 64, 65 correspond to the inlet section in this disclosure. In particular, the first and second hydrogen gas inlet pipes 62 and 63 correspond to the first gas inlet pipe in this disclosure, and the first and second nitrogen gas inlet pipes 64 and 65 correspond to the second gas inlet pipe in this disclosure. Furthermore, the first to fourth gas outlet pipes 66 to 69 correspond to the outlet sections in this disclosure.
第1バルブ70Aは、第1水素ガス導入管62に開閉可能に設けられたバルブである。第2バルブ70Bは、第1窒素ガス導入管64に開閉可能に設けられたバルブである。第3バルブ70Cは、第2窒素ガス導入管65に開閉可能に設けられたバルブである。第4バルブ70Dは、第2水素ガス導入管63に開閉可能に設けられたバルブである。第5バルブ70Eは、第1ガス導出管66に開閉可能に設けられたバルブである。第6バルブ70Fは、第2ガス導出管67に開閉可能に設けられたバルブである。第7バルブ70Gは、第3ガス導出管68に開閉可能に設けられたバルブである。第8バルブ70Hは、第4ガス導出管69に開閉可能に設けられたバルブである。 The first valve 70A is a valve that can be opened and closed on the first hydrogen gas inlet pipe 62. The second valve 70B is a valve that can be opened and closed on the first nitrogen gas inlet pipe 64. The third valve 70C is a valve that can be opened and closed on the second nitrogen gas inlet pipe 65. The fourth valve 70D is a valve that can be opened and closed on the second hydrogen gas inlet pipe 63. The fifth valve 70E is a valve that can be opened and closed on the first gas outlet pipe 66. The sixth valve 70F is a valve that can be opened and closed on the second gas outlet pipe 67. The seventh valve 70G is a valve that can be opened and closed on the third gas outlet pipe 68. The eighth valve 70H is a valve that can be opened and closed on the fourth gas outlet pipe 69.
ガス置換装置6は、中間室22(第1及び第2中間室221,222)及び上部室23内のガスを、水素ガス供給源60から供給される水素ガスと、窒素ガス供給源61から供給される窒素ガスとの間で切り替えるガス置換を行うことが可能である。このガス置換の際、第1~第8バルブ70A~70Hは必要に応じて開かれる。一方、液化ガスタンク1の運用中は、図1及び図2に示すように、第1~第8バルブ70A~70Hはいずれも閉状態に維持される。 The gas replacement device 6 is capable of performing gas replacement by switching the gas in the intermediate chambers 22 (first and second intermediate chambers 221, 222) and the upper chamber 23 between hydrogen gas supplied from the hydrogen gas supply source 60 and nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply source 61. During this gas replacement, the first to eighth valves 70A to 70H are opened as needed. On the other hand, during operation of the liquefied gas tank 1, as shown in Figures 1 and 2, the first to eighth valves 70A to 70H are all kept closed.
[ポンプ取出し作業]
上述したとおり、ポンプ3は、例えばメンテナンスのためにタンク本体10から取り出されることがある。この作業の詳細を図3を用いて説明する。
[Pump removal work]
As mentioned above, the pump 3 may be removed from the tank body 10, for example, for maintenance. The details of this procedure will be explained using Figure 3.
ポンプ3の取出し作業(図3)に先立って、まず、ポンプバレル2内の液化水素LHをタンク本体10内へ押し出す作業が行われる。液化ガスタンク1の運用中、ポンプバレル2の内部には液化水素LHが入り込んでいる。一般に、液化水素LHの払い出し時以外は、タンク本体10の液面と同じ高さまでポンプバレル2内に液化水素LHが存在している。ポンプ3の吊り上げ抵抗を小さくする、もしくは液体の抱き込みを抑制する等の観点から、ポンプ3の取出し時にはポンプバレル2内に液体が存在しないことが望ましい。そこで、本実施形態では、ポンプ3を取り出す前の準備として、払い出しポート24からポンプバレル2内に対し、貯留されている液化ガス(ここでは液化水素LH)に対応するガスつまり水素ガスが供給される。このとき、第1~第8バルブ70A~70Hはいずれも閉じておく。すると、払い出しポート24から供給された水素ガスに押されて、ポンプバレル2内の液化水素LHがタンク本体10内へ戻される。これにより、ポンプバレル2内が全体的に水素ガスで満たされた状態が得られる。なお、このような液化水素LHの押出し作業は、必要に応じて実施すればよく、省略することも可能である。 Prior to the removal of pump 3 (Figure 3), the first step is to push the liquefied hydrogen LH in the pump barrel 2 into the tank body 10. During operation of the liquefied gas tank 1, liquefied hydrogen LH is present inside the pump barrel 2. Generally, except when discharging liquefied hydrogen LH, the liquefied hydrogen LH in the pump barrel 2 is present up to the same height as the liquid level in the tank body 10. From the viewpoint of reducing the lifting resistance of pump 3 or suppressing liquid entrapment, it is desirable that there is no liquid in the pump barrel 2 when pump 3 is removed. Therefore, in this embodiment, as preparation before removing pump 3, a gas corresponding to the stored liquefied gas (in this case, liquefied hydrogen LH), i.e., hydrogen gas, is supplied to the pump barrel 2 from the discharge port 24. At this time, the first to eighth valves 70A to 70H are all kept closed. Then, the liquefied hydrogen LH in the pump barrel 2 is pushed back into the tank body 10 by the hydrogen gas supplied from the discharge port 24. This results in the pump barrel 2 being completely filled with hydrogen gas. Note that this extrusion of liquefied hydrogen (LH) can be performed only as needed and can be omitted.
次に、図3のステップ1-1のように、吊上げ装置4を用いてポンプ3を上部室23まで吊り上げる。この吊り上げの際、第1~第3開閉弁51~53は、液化ガスタンク1の運用中と同じく開いておく。吊り上げられたポンプ3は、開状態にある各開閉弁51~53を通過してポンプバレル2の下部室21から上部室23まで移動する。また、上部室23へのポンプ3の移動が完了するまで、第1~第8バルブ70A~70Hはいずれも閉じておく。これにより、上部室23、第1中間室221、及び第2中間室222は、ポンプ3の移動(吊り上げ)が完了するまで水素ガスで満たされた状態に維持される。 Next, as shown in step 1-1 of Figure 3, the pump 3 is lifted to the upper chamber 23 using the lifting device 4. During this lifting, the first to third on-off valves 51 to 53 are kept open, just as they are during operation of the liquefied gas tank 1. The lifted pump 3 moves from the lower chamber 21 to the upper chamber 23 of the pump barrel 2, passing through the open on-off valves 51 to 53. Furthermore, the first to eighth valves 70A to 70H are all kept closed until the pump 3 has completed its movement to the upper chamber 23. This ensures that the upper chamber 23, the first intermediate chamber 221, and the second intermediate chamber 222 remain filled with hydrogen gas until the pump 3 has completed its movement (lifting).
次に、図3のステップ1-2のように、上部室23及び第1中間室221内のガスを水素ガスから窒素ガスに置換する。詳しくは、第1開閉弁51を開状態に維持しつつ、第2及び第3開閉弁52,53を開状態から閉状態に切り替える。また、第1、第2、及び第6バルブ70A,70B,70Fを閉状態に維持しつつ、第3、第4、第5、第7及び第8バルブ70C,70D,70E,70G,70Hを閉状態から開状態に切り替える。これにより、第1中間室221と第2中間室222との連通、及び第2中間室222と下部室21との連通がそれぞれ遮断された状態で、第2窒素ガス導入管65から第1中間室221に窒素ガスが導入されるとともに、第2水素ガス導入管63から第2中間室222に水素ガスが導入される。このことは、上部室23及び第1中間室221内のガスを置換する作用をもたらす。 Next, as shown in step 1-2 of Figure 3, the gas in the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221 is replaced from hydrogen gas to nitrogen gas. Specifically, while keeping the first on-off valve 51 in the open state, the second and third on-off valves 52 and 53 are switched from the open state to the closed state. Also, while keeping the first, second, and sixth valves 70A, 70B, and 70F in the closed state, the third, fourth, fifth, seventh, and eighth valves 70C, 70D, 70E, 70G, and 70H are switched from the closed state to the open state. As a result, with the communication between the first intermediate chamber 221 and the second intermediate chamber 222, and the communication between the second intermediate chamber 222 and the lower chamber 21 respectively blocked, nitrogen gas is introduced into the first intermediate chamber 221 from the second nitrogen gas introduction pipe 65, and hydrogen gas is introduced into the second intermediate chamber 222 from the second hydrogen gas introduction pipe 63. This results in the replacement of the gas in the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221.
すなわち、第2窒素ガス導入管65からの窒素ガスは、第1中間室221に導入されるだけでなく、開状態にある第1開閉弁51を通じて第1中間室221から上部室23にも導入される。このような窒素ガスの導入により、第1中間室221及び上部室23の内部がそれぞれ窒素ガスによって満たされるとともに、第1中間室221及び上部室23に存在していた水素ガスが第1ガス導出管66及び第3ガス導出管68へと押し出される。言い換えると、第1中間室221及び上部室23の内部が、水素ガスで満たされる状態から窒素ガスで満たされる状態へと切り替えられる。一方、第2水素ガス導入管63からの水素ガスは、第2中間室222を通じて第4ガス導出管69へと排出される。これにより、第2中間室222の内部は水素ガスで満たされる状態に維持される。なお、詳細は省略するが、導出管66~69からガスが排出される場合(特に水素ガスが排出される場合)、この排出ガスを回収することが望ましい。このため、導出管66~69には適宜回収器を接続することが望ましい。 In other words, nitrogen gas from the second nitrogen gas inlet pipe 65 is not only introduced into the first intermediate chamber 221, but also into the upper chamber 23 through the first on-off valve 51, which is in an open state. This introduction of nitrogen gas fills the first intermediate chamber 221 and the upper chamber 23 with nitrogen gas, while the hydrogen gas present in the first intermediate chamber 221 and the upper chamber 23 is pushed out to the first gas outlet pipe 66 and the third gas outlet pipe 68. In other words, the state in which the first intermediate chamber 221 and the upper chamber 23 are filled is switched from a state where they are filled with hydrogen gas to a state where they are filled with nitrogen gas. Meanwhile, hydrogen gas from the second hydrogen gas inlet pipe 63 is discharged through the second intermediate chamber 222 to the fourth gas outlet pipe 69. This maintains the second intermediate chamber 222 in a state where it is filled with hydrogen gas. While details are omitted here, if gas is discharged from outlet pipes 66-69 (especially hydrogen gas), it is desirable to recover this exhaust gas. Therefore, it is desirable to connect recovery devices to outlet pipes 66-69 as appropriate.
次に、図3のステップ1-3のように、上部室23からヘッドプレート25を取り外し、当該ヘッドプレート25と共に吊上げ装置4及びポンプ3を搬出する。詳しくは、ヘッドプレート25を固定しているボルト等の固定手段を解除し、予め用意されたウィンチ等の外部搬出装置を用いてヘッドプレート25を搬出する。例えば、外部搬出装置から延びるワイヤWをヘッドプレート25の吊り手25aに掛けた状態で、外部搬出装置を操作してヘッドプレート25を所定の搬出先まで搬出する。当該搬出によりヘッドプレート25が取り外されると、上部室23の上面が開放されるので、当該上部室23内のガス(窒素ガス)は適宜空気に置換される。ここで、ヘッドプレート25には吊上げ装置4が固定されており、かつ吊上げ装置4は吊りワイヤ42によってポンプ3を保持している。このため、ヘッドプレート25が搬出されると、このヘッドプレート25と共に吊上げ装置4及びポンプ3も搬出される。 Next, as shown in step 1-3 of Figure 3, the head plate 25 is removed from the upper chamber 23, and the lifting device 4 and pump 3 are transported out together with the head plate 25. Specifically, the fixing means such as bolts securing the head plate 25 are released, and the head plate 25 is transported out using a pre-prepared external transport device such as a winch. For example, with the wire W extending from the external transport device attached to the lifting handle 25a of the head plate 25, the external transport device is operated to transport the head plate 25 to a predetermined destination. Once the head plate 25 is removed through this transport, the upper surface of the upper chamber 23 is opened, and the gas (nitrogen gas) inside the upper chamber 23 is replaced with air as appropriate. Here, the lifting device 4 is fixed to the head plate 25, and the lifting device 4 holds the pump 3 by a lifting wire 42. Therefore, when the head plate 25 is transported out, the lifting device 4 and pump 3 are also transported out together with the head plate 25.
上述したポンプ3の搬出(ヘッドプレート25の取外し)は、第1~第3開閉弁51~53が全て閉じた状態で行われる。すなわち、先のステップ1-2の後、第2開閉弁52及び第3開閉弁53を閉状態に維持しつつ第1開閉弁51を開状態から閉状態に切り替える操作が行われ、その状態でポンプ3が搬出される。また、ポンプ3の搬出前に、第5バルブ70Eは開状態から閉状態に切り替えられる。一方、第5バルブ70E以外の他のバルブ、つまり第1~第4バルブ70A~70D及び第6~第8バルブ70F~70Hは、先のステップ1-2における状態から変更されない。これにより、ステップ1-2からステップ1-3にかけて、第2窒素ガス導入管65からの窒素ガスの供給と、第2水素ガス導入管63からの水素ガスの供給とがいずれも継続される。このようなガス供給により、ポンプ3の搬出の間、第1中間室221の内部が窒素ガスで満たされる状態に維持されるとともに、第2中間室222の内部が水素ガスで満たされる状態に維持される。 The removal of the pump 3 (removal of the head plate 25) described above is performed with the first to third on-off valves 51 to 53 all closed. That is, after step 1-2, the operation is performed to switch the first on-off valve 51 from the open state to the closed state while maintaining the second on-off valve 52 and the third on-off valve 53 in the closed state, and the pump 3 is removed in that state. Also, before the removal of the pump 3, the fifth valve 70E is switched from the open state to the closed state. On the other hand, the other valves other than the fifth valve 70E, namely the first to fourth valves 70A to 70D and the sixth to eighth valves 70F to 70H, remain unchanged from the state in step 1-2. As a result, from step 1-2 to step 1-3, the supply of nitrogen gas from the second nitrogen gas inlet pipe 65 and the supply of hydrogen gas from the second hydrogen gas inlet pipe 63 are both continued. This gas supply ensures that the first intermediate chamber 221 is filled with nitrogen gas and the second intermediate chamber 222 is filled with hydrogen gas during the discharge of pump 3.
以上により、ポンプ3をタンク本体10から取り出す作業が完了する。取り出されたポンプ3は、搬出先でメンテナンス等の所定の処置に供される。なお、以上のようなポンプ3の搬出作業(図3)において、ポンプ3を下部室21から上部室23に引き上げるステップ1-1の作業は、本開示における第1ステップに相当し、上部室23及び第1中間室221内のガスを水素ガスから窒素ガスに置換しかつ第2中間室222内を水素ガスで満たすステップ1-2の作業は、本開示における第2ステップに相当し、上部室23を開放して当該上部室23からポンプ3を搬出するステップ1-3の作業は、本開示における第3ステップに相当する。 With the above steps completed, the process of removing the pump 3 from the tank body 10 is finished. The removed pump 3 will be subjected to maintenance and other prescribed procedures at the destination. In the pump removal process described above (Figure 3), step 1-1, which involves lifting the pump 3 from the lower chamber 21 to the upper chamber 23, corresponds to the first step in this disclosure; step 1-2, which involves replacing the gas in the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221 from hydrogen gas to nitrogen gas and filling the second intermediate chamber 222 with hydrogen gas, corresponds to the second step in this disclosure; and step 1-3, which involves opening the upper chamber 23 and removing the pump 3 from the upper chamber 23, corresponds to the third step in this disclosure.
[ポンプ据付け作業]
続けて、ポンプ3をタンク本体10に据え付ける作業を図4を用いて説明する。
[Pump installation work]
Next, the process of installing the pump 3 onto the tank body 10 will be explained using Figure 4.
まず、上部室23の上面にヘッドプレート25を固定するとともに、上部室23の内部に吊上げ装置4及びポンプ3を挿入する。この作業は、図3のステップ1-3の逆手順の作業であり、吊上げ装置4及びポンプ3を伴ったヘッドプレート25を上部室23の上面に固定することで実現される。ヘッドプレート25の固定により、上部室23内には空気が閉じ込められる。 First, the head plate 25 is fixed to the upper surface of the upper chamber 23, and the lifting device 4 and pump 3 are inserted into the upper chamber 23. This operation is the reverse of steps 1-3 in Figure 3, and is achieved by fixing the head plate 25, along with the lifting device 4 and pump 3, to the upper surface of the upper chamber 23. The fixing of the head plate 25 traps air inside the upper chamber 23.
次に、図4のステップ2-1のように、上部室23内のガスを空気から窒素ガスに置換する。詳しくは、第1~第3開閉弁51~53並びに第1及び第6バルブ70A,70Fを閉状態に維持しかつ第3、第4、第7及び第8バルブ70C,70D,70G,70Hを開状態に維持しつつ、第2及び第5バルブ70B,70Eを閉状態から開状態に切り替える。これにより、第1窒素ガス導入管64から上部室23に窒素ガスが導入されるとともに、当該上部室23から第1ガス導出管66を通じて空気が排出される。すなわち、上部室23の内部が、空気で満たされる状態から窒素ガスで満たされる状態へと切り替えられる。また、ここでの上部室23のガス置換の間、第2窒素ガス導入管65及び第2水素ガス導入管63からはそれぞれガス(窒素ガス又は水素ガス)の供給が継続される。これにより、第1中間室221の内部が窒素ガスで満たされる状態に維持されるとともに、第2中間室222の内部が水素ガスで満たされる状態に維持される。 Next, as shown in step 2-1 of Figure 4, the gas in the upper chamber 23 is replaced from air to nitrogen gas. Specifically, the first to third on-off valves 51 to 53 and the first and sixth valves 70A and 70F are kept closed, and the third, fourth, seventh, and eighth valves 70C, 70D, 70G, and 70H are kept open, while the second and fifth valves 70B and 70E are switched from closed to open. As a result, nitrogen gas is introduced into the upper chamber 23 from the first nitrogen gas inlet pipe 64, and air is discharged from the upper chamber 23 through the first gas outlet pipe 66. In other words, the inside of the upper chamber 23 is switched from a state filled with air to a state filled with nitrogen gas. During this gas replacement of the upper chamber 23, the supply of gas (nitrogen gas or hydrogen gas) continues from the second nitrogen gas inlet pipe 65 and the second hydrogen gas inlet pipe 63, respectively. This ensures that the first intermediate chamber 221 is filled with nitrogen gas, while the second intermediate chamber 222 is filled with hydrogen gas.
次に、図4のステップ2-2のように、上部室23内のガスを窒素ガスから水素ガスに置換する。詳しくは、第1~第3開閉弁51~53を閉状態に維持しかつ第3、第4、第7及び第8バルブ70C,70D,70G,70Hを開状態に維持しつつ、第1バルブ70A及び第6バルブ70Fを閉状態から開状態に切り替えかつ第2及び第5バルブ70B,70Eを開状態から閉状態に切り替える。これにより、第1水素ガス導入管62から上部室23に水素ガスが導入されるとともに、当該上部室23から第2ガス導出管67を通じて窒素ガスが排出される。すなわち、上部室23の内部が、窒素ガスで満たされる状態から水素ガスで満たされる状態へと切り替えられる。また、ここでの上部室23のガス置換の間、第2窒素ガス導入管65及び第2水素ガス導入管63からはそれぞれガス(窒素ガス又は水素ガス)の供給が継続される。これにより、第1中間室221の内部が窒素ガスで満たされる状態に維持されるとともに、第2中間室222の内部が水素ガスで満たされる状態に維持される。 Next, as shown in step 2-2 of Figure 4, the gas in the upper chamber 23 is replaced from nitrogen gas to hydrogen gas. Specifically, the first to third on-off valves 51 to 53 are kept closed, and the third, fourth, seventh, and eighth valves 70C, 70D, 70G, and 70H are kept open, while the first valve 70A and the sixth valve 70F are switched from closed to open, and the second and fifth valves 70B and 70E are switched from open to closed. As a result, hydrogen gas is introduced into the upper chamber 23 from the first hydrogen gas inlet pipe 62, and nitrogen gas is discharged from the upper chamber 23 through the second gas outlet pipe 67. In other words, the state in which the upper chamber 23 is filled with nitrogen gas is switched to a state in which it is filled with hydrogen gas. During this gas replacement of the upper chamber 23, the supply of gas (nitrogen gas or hydrogen gas) continues from the second nitrogen gas inlet pipe 65 and the second hydrogen gas inlet pipe 63, respectively. This ensures that the first intermediate chamber 221 is filled with nitrogen gas, while the second intermediate chamber 222 is filled with hydrogen gas.
次に、図4のステップ2-3のように、第1中間室221内のガスを窒素ガスから水素ガスに置換する。詳しくは、第2及び第3開閉弁52,53並びに第2及び第5バルブ70B,70Eを閉状態に維持しかつ第1、第4、第7及び第8バルブ70A,70D,70G,70Hを開状態に維持しつつ、第1開閉弁51を閉状態から開状態に切り替えかつ第3及び第6バルブ70C,70Fを開状態から閉状態に切り替える。これにより、開状態にある第1開閉弁51を通じて第1水素ガス導入管62から第1中間室221に水素ガスが導入されるとともに、当該第1中間室221から第3ガス導出管68を通じて窒素ガスが排出される。すなわち、第1中間室221の内部が、窒素ガスで満たされる状態から水素ガスで満たされる状態へと切り替えられる。なお、第2中間室222については、第2水素ガス導入管63からの水素ガスの継続供給により、水素ガスで満たされる状態に維持される。 Next, as shown in step 2-3 of Figure 4, the gas in the first intermediate chamber 221 is replaced from nitrogen gas to hydrogen gas. Specifically, while keeping the second and third on-off valves 52 and 53 and the second and fifth valves 70B and 70E in a closed state and keeping the first, fourth, seventh and eighth valves 70A, 70D, 70G and 70H in an open state, the first on-off valve 51 is switched from a closed state to an open state, and the third and sixth valves 70C and 70F are switched from an open state to a closed state. As a result, hydrogen gas is introduced into the first intermediate chamber 221 from the first hydrogen gas introduction pipe 62 through the first on-off valve 51, which is in an open state, and nitrogen gas is discharged from the first intermediate chamber 221 through the third gas outlet pipe 68. In other words, the state in which the inside of the first intermediate chamber 221 is filled with hydrogen gas is switched from a state in which it is filled with nitrogen gas. Furthermore, the second intermediate chamber 222 is maintained in a state of being filled with hydrogen gas by the continuous supply of hydrogen gas from the second hydrogen gas introduction pipe 63.
次に、吊上げ装置4を用いてポンプ3を上部室23から下部室21の下端部21aまで下降させる。この下降の前に、第1~第8バルブ70A~70Hは全て閉じられるとともに、第1~第3開閉弁51~53は全て開かれる(図1及び図2参照)。ポンプ3は、開状態にある各開閉弁51~53を通過して上部室23から下部室21の下端部21aまで移動する。 Next, the pump 3 is lowered from the upper chamber 23 to the lower end 21a of the lower chamber 21 using the lifting device 4. Before this lowering, the first to eighth valves 70A to 70H are all closed, and the first to third on-off valves 51 to 53 are all opened (see Figures 1 and 2). The pump 3 moves from the upper chamber 23 to the lower end 21a of the lower chamber 21, passing through the open on-off valves 51 to 53.
以上により、ポンプ3がポンプバレル2内の正規の収容位置(下部室21の下端部21a)へと戻され、ポンプ3をタンク本体10に据え付ける作業が完了する。なお、以上のようなポンプ3の搬入作業(図4)において、ポンプ3を上部室23に挿入する作業(ステップ2-1の前段階の作業)は、本開示における第4ステップに相当し、上部室23内のガスを空気から窒素ガスに置換するステップ2-1の作業は、本開示における第5ステップに相当し、上部室23及び第1中間室221内のガスを窒素ガスから水素ガスに置換しかつ第2中間室222内を水素ガスで満たすステップ2-2及び2-3の作業は、本開示における第6ステップに相当し、上部室23から下部室21にポンプ3を下降させる作業(ステップ2-3の後続の作業)は、本開示における第7ステップに相当する。 As a result, the pump 3 is returned to its proper storage position within the pump barrel 2 (the lower end 21a of the lower chamber 21), and the installation of the pump 3 into the tank body 10 is completed. In the pump 3 installation process described above (Figure 4), the operation of inserting the pump 3 into the upper chamber 23 (the operation preceding step 2-1) corresponds to step 4 in this disclosure; the operation of step 2-1, which replaces the gas in the upper chamber 23 from air to nitrogen gas, corresponds to step 5 in this disclosure; the operations of steps 2-2 and 2-3, which replace the gas in the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221 from nitrogen gas to hydrogen gas and fill the second intermediate chamber 222 with hydrogen gas, correspond to step 6 in this disclosure; and the operation of lowering the pump 3 from the upper chamber 23 to the lower chamber 21 (the operation following step 2-3) corresponds to step 7 in this disclosure.
[作用効果]
以上説明したとおり、本実施形態では、ポンプバレル2の下部室21と上部室23との間に、第1~第3開閉弁51~53によって仕切られた第1中間室221及び第2中間室222が形成されるとともに、各中間室221,222及び上部室23の内部を水素ガス又は窒素ガスで満たすことが可能なガス置換装置6がポンプバレル2に適用される。このような構成によれば、ポンプ3の搬出入時にポンプバレル2を通じて不適切なガスの出入りが生じるのを防止できるという利点がある。
[Effects and Effects]
As described above, in this embodiment, a first intermediate chamber 221 and a second intermediate chamber 222 are formed between the lower chamber 21 and the upper chamber 23 of the pump barrel 2, separated by first to third on-off valves 51 to 53. A gas replacement device 6 capable of filling the interiors of each intermediate chamber 221, 222 and the upper chamber 23 with hydrogen gas or nitrogen gas is applied to the pump barrel 2. This configuration has the advantage of preventing improper gas inflow and outflow through the pump barrel 2 when the pump 3 is being loaded or unloaded.
例えば、メンテナンス等のためにポンプ3をタンク本体10から取り出す搬出時には、ポンプ3を下部室21から上部室23へと吊り上げた上で、ガス置換装置6を用いて第1中間室221及び上部室23内のガスを不活性ガスである窒素ガスに置換し、その状態でポンプ3を上部室23から搬出することにより(図3参照)、貯留されている液化ガス(液化水素LH)に対応するガスつまり水素ガスが大気に飛散するのを防止することができる。一方、ポンプ3をポンプバレル2の下部室21に据え付ける搬入時には、ガス置換装置6を用いて第1及び第2中間室221,222並びに上部室23内のガスを水素ガスに置換し、その状態で上部室23から下部室21へとポンプ3を下降させることにより(図4参照)、水素ガスとは異なるガスがタンク本体10内に混入するのを防止することができる。 For example, when removing the pump 3 from the tank body 10 for maintenance or other purposes, the pump 3 is lifted from the lower chamber 21 to the upper chamber 23, and the gas in the first intermediate chamber 221 and the upper chamber 23 is replaced with nitrogen gas, an inert gas, using the gas replacement device 6. In this state, the pump 3 is then removed from the upper chamber 23 (see Figure 3). This prevents the gas corresponding to the stored liquefied gas (liquefied hydrogen LH), i.e., hydrogen gas, from being released into the atmosphere. On the other hand, when installing the pump 3 in the lower chamber 21 of the pump barrel 2, the gas in the first and second intermediate chambers 221, 222, and the upper chamber 23 is replaced with hydrogen gas using the gas replacement device 6. In this state, the pump 3 is then lowered from the upper chamber 23 to the lower chamber 21 (see Figure 4). This prevents gases other than hydrogen gas from entering the tank body 10.
具体的に、本実施形態で用いられるガス置換装置6は、水素ガス供給源60及び窒素ガス供給源61と、各供給源から供給される水素ガス及び窒素ガスを選択的に中間室221,222又は上部室23に導入するための複数の導入管62~65と、中間室221,222及び上部室23からガスを排出するための複数の導出管66~69とを備える。このようなガス置換装置6を用いることにより、本実施形態では、ポンプ3の搬出入時に求められる上述したガス置換を適切に行うことができる。 Specifically, the gas replacement device 6 used in this embodiment comprises a hydrogen gas supply source 60 and a nitrogen gas supply source 61, a plurality of inlet pipes 62 to 65 for selectively introducing hydrogen and nitrogen gas supplied from each source into the intermediate chambers 221, 222 or the upper chamber 23, and a plurality of outlet pipes 66 to 69 for discharging gas from the intermediate chambers 221, 222 and the upper chamber 23. By using such a gas replacement device 6, the aforementioned gas replacement required during the loading and unloading of the pump 3 can be appropriately performed in this embodiment.
例えば、ポンプ3の搬出前に第1中間室221及び上部室23の内部を窒素ガスに置換する際には、第1開閉弁51を開きかつ第3開閉弁53を閉じた状態で、例えば第2窒素ガス導入管65から第1中間室221及び上部室23に窒素ガスを導入し、かつ導入した窒素ガスを第1及び第3ガス導出管66,68から排出することにより(図3のステップ1-2参照)、前記窒素ガスへの置換を適切に行うことができる。そして、当該ガス置換の後にポンプ3を上部室23から搬出することにより(図3のステップ1-3参照)、上部室23から水素ガスが大気に飛散するのを防止することができる。 For example, when replacing the contents of the first intermediate chamber 221 and the upper chamber 23 with nitrogen gas before removing the pump 3, the nitrogen gas can be properly replaced by opening the first on-off valve 51 and closing the third on-off valve 53, introducing nitrogen gas into the first intermediate chamber 221 and the upper chamber 23 from, for example, the second nitrogen gas inlet pipe 65, and then discharging the introduced nitrogen gas from the first and third gas outlet pipes 66 and 68 (see step 1-2 in Figure 3). Then, by removing the pump 3 from the upper chamber 23 after the gas replacement (see step 1-3 in Figure 3), it is possible to prevent hydrogen gas from being released into the atmosphere from the upper chamber 23.
一方、ポンプ3の搬入前に第1及び第2中間室221,222並びに上部室23の内部を水素ガスに置換する際には、第1開閉弁51を開きかつ第2及び第3開閉弁52,53を閉じた状態で、例えば第1及び第2水素ガス導入管62,63から上部室23並びに第1及び第2中間室221,222に水素ガスを導入し、かつ導入した窒素ガスを第3及び第4ガス導出管68,69から排出することにより(図4のステップ2-3参照)、前記水素ガスへの置換を適切に行うことができる。そして、当該ガス置換の後にポンプ3を上部室23から下部室21に移動させることにより、水素ガスとは異なるガスがタンク本体10内に混入するのを防止することができる。 On the other hand, when replacing the contents of the first and second intermediate chambers 221, 222 and the upper chamber 23 with hydrogen gas before bringing in the pump 3, the first on-off valve 51 is opened and the second and third on-off valves 52, 53 are closed. For example, hydrogen gas is introduced into the upper chamber 23 and the first and second intermediate chambers 221, 222 from the first and second hydrogen gas introduction pipes 62, 63, and the introduced nitrogen gas is discharged from the third and fourth gas outlet pipes 68, 69 (see step 2-3 in Figure 4). This allows for proper replacement with hydrogen gas. Then, by moving the pump 3 from the upper chamber 23 to the lower chamber 21 after the gas replacement, it is possible to prevent other gases from entering the tank body 10.
また、本実施形態では、第1中間室221の下側に第2中間室222が形成されるので、ポンプ3の搬出入時に当該第2中間室222の内部を水素ガスで満たすことにより、ポンプバレル2を通じた不適切なガスの出入りが生じる可能性をより低減することができる。 Furthermore, in this embodiment, since a second intermediate chamber 222 is formed below the first intermediate chamber 221, filling the second intermediate chamber 222 with hydrogen gas during the loading and unloading of the pump 3 further reduces the possibility of improper gas inflow and outflow through the pump barrel 2.
例えば、第2開閉弁52及び第3開閉弁53を共に閉じた状態で、第2水素ガス導入管63から第2中間室222に水素ガスを導入し、かつ導入した水素ガスを第4ガス導出管69から排出することにより、第2中間室222の内部を水素ガスで満たされる状態に維持することができる。このように、本実施形態では、下部室21の直ぐ上側の第2中間室222を水素ガスで継続的に満たしつつポンプ3を搬出入できるので、上部室23から水素ガスが大気に飛散すること、及び水素ガス以外のガス(窒素ガス)が下部室21を通じてタンク本体10内に混入するのをそれぞれ効果的に防止することができる。 For example, by closing both the second valve 52 and the third valve 53, introducing hydrogen gas from the second hydrogen gas inlet pipe 63 into the second intermediate chamber 222, and then discharging the introduced hydrogen gas from the fourth gas outlet pipe 69, the inside of the second intermediate chamber 222 can be kept filled with hydrogen gas. In this embodiment, since the pump 3 can be moved in and out while continuously filling the second intermediate chamber 222, located directly above the lower chamber 21, with hydrogen gas, it is possible to effectively prevent hydrogen gas from scattering into the atmosphere from the upper chamber 23, and to prevent other gases (such as nitrogen gas) from mixing into the tank body 10 through the lower chamber 21.
具体的に、ポンプ3の搬入時には、第2中間室222を水素ガスで満たしながら、上部室23及び第1中間室221内のガスを窒素ガスから水素ガスへと置換し(図4参照)、その状態でポンプ3を上部室23から下部室21へと下降させることにより、窒素ガスがタンク本体10内に混入するのを的確に防止することができる。この場合において、第1中間室221と第2中間室222とを仕切る閉状態の第3開閉弁53のシール性が完全でなければ、当該第3開閉弁53を介して第1中間室221から第2中間室222に少量の窒素ガスが漏洩することが想定されるが、漏洩した窒素ガスは、第2中間室222を満たす水素ガスの中で希釈される。これにより、第2中間室221から下部室21へとさらに窒素ガスが漏洩する可能性が可及的に低減されるので、窒素ガスが下部室21を通じてタンク本体10内に混入するのを的確に防止することができる。 Specifically, when pump 3 is brought in, the second intermediate chamber 222 is filled with hydrogen gas, and the gas in the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221 is replaced from nitrogen gas to hydrogen gas (see Figure 4). By lowering pump 3 from the upper chamber 23 to the lower chamber 21 in this state, it is possible to effectively prevent nitrogen gas from mixing into the tank body 10. In this case, if the sealing performance of the closed third on-off valve 53 separating the first intermediate chamber 221 and the second intermediate chamber 222 is not perfect, it is expected that a small amount of nitrogen gas will leak from the first intermediate chamber 221 to the second intermediate chamber 222 through the third on-off valve 53. However, the leaked nitrogen gas will be diluted in the hydrogen gas filling the second intermediate chamber 222. This reduces the possibility of further nitrogen gas leakage from the second intermediate chamber 221 to the lower chamber 21 as much as possible, thus effectively preventing nitrogen gas from mixing into the tank body 10 through the lower chamber 21.
一方、ポンプ3の搬出時には、第2中間室222を水素ガスで満たしながら、上部室23及び第1中間室221内のガスを水素ガスから窒素ガスに置換し(図3のステップ1-2参照)、その状態でポンプ3を上部室23から搬出することにより、当該上部室23から水素ガスが大気に飛散するのを的確に防止することができる。この場合において、第1中間室221と第2中間室222とを仕切る閉状態の第3開閉弁53のシール性が完全でなければ、当該第3開閉弁53を介して第2中間室222から第1中間室221に少量の水素ガスが漏洩することが想定されるが、漏洩した水素ガスは、第1中間室221を満たす窒素ガスの中で希釈される。これにより、第1中間室221から上部室23へとさらに水素ガスが漏洩する可能性が可及的に低減されるので、上部室23から水素ガスが大気に飛散するのを的確に防止することができる。 On the other hand, when removing the pump 3, the gas in the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221 is replaced from hydrogen gas to nitrogen gas while the second intermediate chamber 222 is filled with hydrogen gas (see step 1-2 in Figure 3). By removing the pump 3 from the upper chamber 23 in this state, it is possible to effectively prevent hydrogen gas from being released into the atmosphere from the upper chamber 23. In this case, if the sealing performance of the closed third on-off valve 53 separating the first intermediate chamber 221 and the second intermediate chamber 222 is not perfect, it is expected that a small amount of hydrogen gas will leak from the second intermediate chamber 222 to the first intermediate chamber 221 through the third on-off valve 53. However, the leaked hydrogen gas will be diluted in the nitrogen gas filling the first intermediate chamber 221. This reduces the possibility of further hydrogen gas leakage from the first intermediate chamber 221 to the upper chamber 23 as much as possible, thus effectively preventing hydrogen gas from being released into the atmosphere from the upper chamber 23.
このように、第1中間室221及び第2中間室222からなる中間室22が下部室21と上部室23との間に形成される本実施形態によれば、窒素ガス又は水素ガスによって当該中間室22を選択的に満たすことにより、下部室21と上部室23との間で異種のガスが直接出入りするのを防ぐバッファとして中間室22を有効利用することができる。これにより、水素ガスの大気への飛散、及び水素ガス以外のガスのタンク本体10への混入をそれぞれ効果的に防止することができる。 As described above, in this embodiment, an intermediate chamber 22, consisting of a first intermediate chamber 221 and a second intermediate chamber 222, is formed between the lower chamber 21 and the upper chamber 23. By selectively filling the intermediate chamber 22 with nitrogen gas or hydrogen gas, the intermediate chamber 22 can be effectively utilized as a buffer to prevent the direct exchange of different gases between the lower chamber 21 and the upper chamber 23. This effectively prevents the dispersion of hydrogen gas into the atmosphere and the mixing of gases other than hydrogen gas into the tank body 10.
また、本実施形態では、ポンプバレル2の下部室21から上部室23へとポンプ3を吊り上げ可能な吊上げ装置4が上部室23に配置されるので、タンク本体10内からポンプ3を取り出す作業を比較的簡単に行うことができる。 Furthermore, in this embodiment, a lifting device 4 capable of lifting the pump 3 from the lower chamber 21 to the upper chamber 23 of the pump barrel 2 is positioned in the upper chamber 23, making it relatively easy to remove the pump 3 from inside the tank body 10.
例えば、ポンプ3をタンク本体10から取り出す際には、第1~第3開閉弁51~53をいずれも開いた状態で吊上げ装置4によりポンプ3を吊り上げることで、ポンプバレル2の下部室21から上部室23へとポンプ3を移動させることができ、当該上部室23からポンプ3を搬出することができる。また、ポンプ3を上部室23まで吊り上げた後は、第1~第3開閉弁51~53を開状態から閉状態に切り替えることにより、上部室23と下部室21との連通を遮断することができる。これにより、上部室23から下部室21へと空気が流入するのを防止しながら、上部室23からヘッドプレート25を取り外して上部室23を開放することができ、当該上部室23からポンプ3を容易に搬出することができる。 For example, when removing the pump 3 from the tank body 10, the pump 3 can be lifted by the lifting device 4 with all three valves 51-53 open, allowing the pump 3 to move from the lower chamber 21 to the upper chamber 23 of the pump barrel 2, and then the pump 3 can be removed from the upper chamber 23. Furthermore, after lifting the pump 3 to the upper chamber 23, the communication between the upper chamber 23 and the lower chamber 21 can be blocked by switching the first to third valves 51-53 from the open to the closed state. This prevents air from flowing from the upper chamber 23 to the lower chamber 21, while allowing the head plate 25 to be removed from the upper chamber 23, opening the upper chamber 23 and allowing the pump 3 to be easily removed from the upper chamber 23.
[変形例]
以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示はこれに限定されるわけではなく、例えば次のような変形が可能である。
[Variations]
While preferred embodiments of the present disclosure have been described above, the disclosure is not limited thereto, and variations such as the following are possible.
前記実施形態では、上部室23及び第1中間室221内のガスを水素ガスから窒素ガスに置換する図3のステップ1-2において、第7バルブ70Gを閉状態から開状態に切り替えたが、第7バルブ70Gは閉状態のままとしてもよい。この場合、第1中間室221からの水素ガスの排出は、第3ガス導出管68ではなく第1ガス導出管66を通じて行われることになる。つまり、第1中間室221内の水素ガスは、第2窒素ガス導入管65から導入される窒素ガスに押されることにより、第1中間室221から開状態にある第1開閉弁51を通じて上部室23へと移動し、さらに当該上部室23から第1ガス導出管66を通じて外部に排出される。窒素ガスは水素ガスよりも重いので、このような水素ガスの排出は支障なく行われ得る。 In the above embodiment, in step 1-2 of Figure 3, where the gas in the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221 is replaced from hydrogen gas to nitrogen gas, the seventh valve 70G is switched from a closed state to an open state. However, the seventh valve 70G may remain in a closed state. In this case, the hydrogen gas from the first intermediate chamber 221 is discharged through the first gas outlet pipe 66 instead of the third gas outlet pipe 68. That is, the hydrogen gas in the first intermediate chamber 221 is pushed by the nitrogen gas introduced from the second nitrogen gas introduction pipe 65, moving from the first intermediate chamber 221 to the upper chamber 23 through the first on-off valve 51, which is in an open state, and then discharged to the outside from the upper chamber 23 through the first gas outlet pipe 66. Since nitrogen gas is heavier than hydrogen gas, such discharge of hydrogen gas can be carried out without any problems.
また、前記のように図3のステップ1-2で第7バルブ70Gを閉状態に維持した場合、続くステップ1-3では第7バルブ70Gを閉状態から開状態に切り替えるようにする。これにより、上部室23を大気開放しつつ、第1中間室221を窒素ガスで満たされる状態に維持することができる。 Furthermore, if the seventh valve 70G is kept closed in step 1-2 of Figure 3 as described above, then in the subsequent step 1-3, the seventh valve 70G is switched from the closed state to the open state. This allows the upper chamber 23 to be opened to the atmosphere while the first intermediate chamber 221 is kept filled with nitrogen gas.
前記実施形態では、上部室23内のガスを窒素ガスから水素ガスに置換する作業(図4のステップ2-2)と、第1中間室221内のガスを窒素ガスから水素ガスに置換する作業(図4のステップ2-3)とをこの順に行ったが、これら上部室23及び第1中間室221に対するガス置換を同時に行ってもよい。すなわち、上部室23内のガスを空気から窒素ガスに置換するステップ2-1の後、第1開閉弁51及び第1バルブ70Aを閉状態から開状態に切り替えるとともに、第2、第3及び第5バルブ70B,70C,70Eを開状態から閉状態に切り替えることにより、ステップ2-2を経ずにステップ2-3に直接移行してもよい。このようにすれば、上部室23及び第1中間室221に対する窒素ガスから水素ガスへの置換を同時に行うことができる。 In the above embodiment, the process of replacing the gas in the upper chamber 23 from nitrogen gas to hydrogen gas (step 2-2 in Figure 4) and the process of replacing the gas in the first intermediate chamber 221 from nitrogen gas to hydrogen gas (step 2-3 in Figure 4) were performed in this order. However, these gas replacements for the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221 may be performed simultaneously. That is, after step 2-1, in which the gas in the upper chamber 23 is replaced from air to nitrogen gas, the first on-off valve 51 and the first valve 70A are switched from the closed state to the open state, and the second, third, and fifth valves 70B, 70C, and 70E are switched from the open state to the closed state, thereby proceeding directly to step 2-3 without going through step 2-2. In this way, the replacement of nitrogen gas with hydrogen gas in the upper chamber 23 and the first intermediate chamber 221 can be performed simultaneously.
前記実施形態では、液化ガスタンク1に貯留される液化ガスが液化水素LHであることを前提に、ポンプバレル2の中間室22(第1及び第2中間室221,222)及び上部室23内のガスを水素ガス又は窒素ガスに置換可能なガス置換装置6をポンプバレル2に適用したが、ガス置換装置は、中間室及び上部室内のガスを液化ガスに対応するガス又は不活性ガスに置換可能なものであればよく、その限りにおいて置換ガスの種類は適宜変更可能である。 In the above embodiment, assuming that the liquefied gas stored in the liquefied gas tank 1 is liquefied hydrogen LH, a gas replacement device 6 capable of replacing the gas in the intermediate chambers 22 (first and second intermediate chambers 221, 222) and the upper chamber 23 of the pump barrel 2 with hydrogen gas or nitrogen gas was applied to the pump barrel 2. However, the gas replacement device only needs to be capable of replacing the gas in the intermediate chambers and upper chambers with a gas corresponding to the liquefied gas or an inert gas, and to that extent, the type of replacement gas can be changed as appropriate.
前記実施形態では、ポンプバレル2の下部室21から上部室23までポンプ3を吊り上げ可能な吊上げ装置4をポンプバレル2の上部室23に配置するために、当該上部室23の天井を構成するヘッドプレート25の下面に吊上げ装置4を取り付けたが、これに代えて、上部室23の内壁に吊上げ装置4を着脱可能に取り付けてもよい。さらに、上部室23への吊上げ装置4の配置自体を省略してもよい。例えば、ポンプ3の搬出入時に、ポンプバレル2の外部にウィンチ等からなる外部吊上げ装置を設置し、当該外部吊上げ装置を用いてポンプ3の搬出入を行ってもよい。 In the above embodiment, a lifting device 4 capable of lifting the pump 3 from the lower chamber 21 to the upper chamber 23 of the pump barrel 2 was attached to the lower surface of the head plate 25 that constitutes the ceiling of the upper chamber 23. Alternatively, the lifting device 4 may be detachably attached to the inner wall of the upper chamber 23. Furthermore, the placement of the lifting device 4 in the upper chamber 23 may be omitted altogether. For example, when loading or unloading the pump 3, an external lifting device, such as a winch, may be installed outside the pump barrel 2, and the pump 3 may be loaded or unloaded using this external lifting device.
前記実施形態では、下部室21と上部室23との間に、第1~第3開閉弁51~53によって仕切られた2つの部屋(第1中間室221及び第2中間室222)からなる中間室22を設けたが、3つ以上の部屋からなる中間室を設けてもよい。逆に、中間室を単一の部屋から構成してもよい。言い換えると、ポンプバレルは、上部室と、上部室の下方に第1開閉弁を挟んで配置された単一の中間室と、当該中間室の下方に第2開閉弁を挟んで配置された下部室とを含むものであってもよい。この場合でも、ガス置換装置を用いて、ポンプの搬出時に中間室及び上部室内のガスを窒素ガスに置換し、かつポンプの搬入時に中間室及び上部室内のガスを水素ガスに置換することにより、ポンプの搬出入時にポンプバレルを通じて不適切なガスの出入りが生じるのを防止することができる。 In the above embodiment, an intermediate chamber 22 consisting of two chambers (first intermediate chamber 221 and second intermediate chamber 222) separated by first to third on-off valves 51 to 53 is provided between the lower chamber 21 and the upper chamber 23. However, an intermediate chamber consisting of three or more chambers may be provided. Conversely, the intermediate chamber may consist of a single chamber. In other words, the pump barrel may include an upper chamber, a single intermediate chamber positioned below the upper chamber with the first on-off valve in between, and a lower chamber positioned below the intermediate chamber with the second on-off valve in between. Even in this case, by using a gas replacement device to replace the gas in the intermediate chamber and upper chamber with nitrogen gas when the pump is removed, and to replace the gas in the intermediate chamber and upper chamber with hydrogen gas when the pump is brought in, it is possible to prevent inappropriate gas inflow and outflow through the pump barrel during pump removal and installation.
[まとめ]
前記実施形態及びその変形例には、以下の開示が含まれる。
[summary]
The embodiments and their modifications include the following disclosures.
本開示の一局面に係る液化ガスタンクは、液化ガスを貯留するタンク本体と、前記液化ガスを払い出すために前記タンク本体内に配置されたポンプと、前記ポンプを収容するとともに当該ポンプの収容位置から上方に延びて前記タンク本体の外側へと至る下部室、当該下部室の上方に配置された中間室、及び当該中間室の上方に配置された上部室とを含む筒状のポンプバレルと、前記上部室と前記中間室との間に開閉可能に設けられた第1開閉弁と、前記中間室と前記下部室との間に開閉可能に設けられた第2開閉弁と、前記中間室及び前記上部室内のガスを前記液化ガスに対応するガスと不活性ガスとの間で切り替え可能なガス置換装置とを備える。 A liquefied gas tank according to one aspect of this disclosure comprises a tank body for storing liquefied gas, a pump disposed within the tank body for discharging the liquefied gas, a cylindrical pump barrel including a lower chamber housing the pump and extending upward from its housing position to the outside of the tank body, an intermediate chamber located above the lower chamber, and an upper chamber located above the intermediate chamber, a first on-off valve provided to be openable and closable between the upper chamber and the intermediate chamber, a second on-off valve provided to be openable and closable between the intermediate chamber and the lower chamber, and a gas replacement device capable of switching the gas in the intermediate chamber and the upper chamber between a gas corresponding to the liquefied gas and an inert gas.
この液化ガスタンクによれば、ポンプの搬出入時にポンプバレルを通じて不適切なガスの出入りが生じるのを防止することができる。 This liquefied gas tank prevents improper gas inflow and outflow through the pump barrel during pump loading and unloading.
例えば、メンテナンス等のためにポンプをタンク本体から取り出す搬出時には、ポンプを下部室から上部室へと吊り上げた上で、ガス置換装置を用いて中間室及び上部室の内部を不活性ガスに置換し、その状態でポンプを上部室から搬出することにより、貯留されている液化ガスに対応するガスが大気に飛散するのを防止することができる。一方、ポンプをポンプバレルの下部室に据え付ける搬入時には、ガス置換装置を用いて中間室及び上部室内のガスを液化ガスに対応するガスに置換し、その状態で上部室から下部室へとポンプを下降させることにより、液化ガスに対応するガスとは異なるガスがタンク本体内に混入するのを防止することができる。 For example, when removing a pump from the tank body for maintenance, the pump is lifted from the lower chamber to the upper chamber, and the gas inside the intermediate and upper chambers is replaced with an inert gas using a gas replacement device. By removing the pump from the upper chamber under these conditions, it is possible to prevent the gas corresponding to the stored liquefied gas from being released into the atmosphere. Conversely, when installing the pump into the lower chamber of the pump barrel, the gas inside the intermediate and upper chambers is replaced with a gas corresponding to the liquefied gas using a gas replacement device. By lowering the pump from the upper chamber to the lower chamber under these conditions, it is possible to prevent a gas other than the one corresponding to the liquefied gas from entering the tank body.
特に、下部室と上部室との間に中間室が形成される本態様によれば、液化ガスに対応するガス又は不活性ガスによって当該中間室を選択的に満たすことにより、下部室と上部室との間で異種のガスが直接出入りするのを防ぐバッファとして中間室を利用することができ、上述した不適切なガスの出入りを効果的に防止することができる。 In particular, according to this embodiment, in which an intermediate chamber is formed between the lower chamber and the upper chamber, the intermediate chamber can be used as a buffer to prevent the direct exchange of different gases between the lower and upper chambers by selectively filling it with a gas corresponding to the liquefied gas or an inert gas, thereby effectively preventing the inappropriate exchange of gases described above.
好ましくは、前記液化ガスタンクは、前記第1開閉弁と前記第2開閉弁との間に配置された第3開閉弁をさらに備え、前記中間室は、前記第1開閉弁と前記第3開閉弁との間に画成された第1中間室と、前記第2開閉弁と前記第3開閉弁との間に画成された第2中間室とを含む。 Preferably, the liquefied gas tank further comprises a third on-off valve positioned between the first on-off valve and the second on-off valve, and the intermediate chamber includes a first intermediate chamber defined between the first on-off valve and the third on-off valve, and a second intermediate chamber defined between the second on-off valve and the third on-off valve.
このように、開閉弁で仕切られた2つの部屋(第1中間室及び第2中間室)を中間室として設けた場合には、中間室に期待される上述したバッファとしての機能をより高めることができ、ポンプバレルを通じた不適切なガスの出入りを高い確率で阻止することができる。 Thus, by providing two intermediate chambers (the first intermediate chamber and the second intermediate chamber) separated by an on-off valve, the buffer function expected of the intermediate chambers can be enhanced, and the inappropriate entry and exit of gas through the pump barrel can be prevented with a high probability.
好ましくは、前記ガス置換装置は、前記液化ガスに対応するガスを供給する第1供給源と、前記不活性ガスを供給する第2供給源と、前記第1及び第2供給源から供給されるガスを選択的に前記第1及び第2中間室並びに前記上部室に導入するための導入部と、前記第1及び第2中間室並びに前記上部室からガスを排出するための導出部とを含む。 Preferably, the gas replacement device includes a first supply source for supplying a gas corresponding to the liquefied gas, a second supply source for supplying the inert gas, an introduction section for selectively introducing the gases supplied from the first and second supply sources into the first and second intermediate chambers and the upper chamber, and an outlet section for discharging the gas from the first and second intermediate chambers and the upper chamber.
この態様では、ポンプの搬出入時に、下部室に近い第2中間室の内部を液化ガスに対応するガスで満しつつ、上部室に近い第1中間室内のガスを液化ガスに対応するガスと不活性ガスとの間で適宜入れ替えることができる。これにより、液化ガスに対応するガスが大気に飛散すること、及び当該ガス以外のガスがタンク本体に混入するのをそれぞれ効果的に防止することができ、ポンプバレルを通じた不適切なガスの出入りを高い確率で阻止することができる。 In this embodiment, during pump loading and unloading, the second intermediate chamber near the lower chamber is filled with a gas corresponding to the liquefied gas, while the gas in the first intermediate chamber near the upper chamber can be appropriately exchanged between the gas corresponding to the liquefied gas and an inert gas. This effectively prevents the gas corresponding to the liquefied gas from being dispersed into the atmosphere and prevents other gases from mixing into the tank body, thus preventing improper gas entry and exit through the pump barrel with a high probability.
具体的に、前記導入部は、前記上部室及び前記第2中間室に前記液化ガスに対応するガスを導入する第1ガス導入管と、前記上部室及び前記第1中間室に前記不活性ガスを導入する第2ガス導入管とを有するものとすることができる。 Specifically, the introduction section may include a first gas introduction pipe for introducing a gas corresponding to the liquefied gas into the upper chamber and the second intermediate chamber, and a second gas introduction pipe for introducing the inert gas into the upper chamber and the first intermediate chamber.
この態様では、第1及び第2ガス導入管を用いて上述したガス置換を適切に行うことができる。 In this embodiment, the gas replacement described above can be appropriately performed using the first and second gas introduction pipes.
本開示の他の局面に係る液化ガスタンク用ポンプのメンテナンス方法は、上述した液化ガスタンクにおける前記ポンプをメンテナンスする方法であって、前記第1~第3開閉弁を開いた状態で前記ポンプを前記下部室から前記上部室へ引き上げる第1ステップと、前記第2及び第3開閉弁を閉じた状態で、前記ガス置換装置を用いて、前記上部室及び前記第1中間室内のガスを前記液化ガスに対応するガスから前記不活性ガスに置換しかつ前記第2中間室を前記液化ガスに対応するガスで満たす第2ステップと、前記第1~第3開閉弁を閉じた状態で前記上部室を開放し、当該上部室から前記ポンプを搬出する第3ステップとを含む。 A maintenance method for a pump for a liquefied gas tank, relating to another aspect of this disclosure, is a method for maintaining the pump in the liquefied gas tank described above, comprising: a first step of lifting the pump from the lower chamber to the upper chamber with the first to third on-off valves open; a second step of using the gas replacement device to replace the gas in the upper chamber and the first intermediate chamber from the gas corresponding to the liquefied gas to the inert gas, and filling the second intermediate chamber with the gas corresponding to the liquefied gas, with the second and third on-off valves closed; and a third step of opening the upper chamber with the first to third on-off valves closed and removing the pump from the upper chamber.
さらに、前記メンテナンス方法は、前記第3ステップの後、前記ポンプを前記上部室に挿入する第4ステップと、前記第1開閉弁を閉じた状態で、前記ガス置換装置を用いて前記上部室内のガスを空気から前記不活性ガスに置換する第5ステップと、前記第2及び第3開閉弁を閉じた状態で、前記ガス置換装置を用いて、前記上部室及び前記第1中間室内のガスを前記不活性ガスから前記液化ガスに対応するガスに置換しかつ前記第2中間室を前記液化ガスに対応するガスで満たす第6ステップと、前記第1~第3開閉弁を開いた状態で前記ポンプを前記上部室から前記下部室へ下降させる第7ステップとをさらに含んでいてもよい。 Furthermore, the maintenance method may further include, after the third step, a fourth step of inserting the pump into the upper chamber; a fifth step of replacing the gas in the upper chamber from air to the inert gas using the gas replacement device with the first on-off valve closed; a sixth step of replacing the gas in the upper chamber and the first intermediate chamber from the inert gas to the gas corresponding to the liquefied gas using the gas replacement device with the second and third on-off valves closed, and filling the second intermediate chamber with the gas corresponding to the liquefied gas; and a seventh step of lowering the pump from the upper chamber to the lower chamber with the first to third on-off valves open.
このような方法によれば、ポンプバレルを通じた不適切なガスの出入りを防止しつつタンク本体から適切にポンプを搬出入することができる。 This method allows for proper transport of the pump into and out of the tank while preventing improper gas inflow and outflow through the pump barrel.
LH 液化水素(液化ガス)
1 液化ガスタンク
2 ポンプバレル
3 ポンプ
6 ガス置換装置
10 タンク本体
21 下部室
22 中間室
23 上部室
51 第1開閉弁
52 第2開閉弁
53 第3開閉弁
60 水素ガス供給源(第1供給源)
61 窒素ガス供給源(第2供給源)
62 第1水素ガス導入管(第1ガス導入管;導入部)
63 第2水素ガス導入管(第1ガス導入管;導入部)
64 第1窒素ガス導入管(第2ガス導入管;導入部)
65 第2窒素ガス導入管(第2ガス導入管;導入部)
66 第1ガス導出管(導出部)
67 第2ガス導出管(導出部)
68 第3ガス導出管(導出部)
69 第4ガス導出管(導出部)
221 第1中間室
222 第2中間室
LH: Liquefied Hydrogen (Liquefied Gas)
1. Liquefied gas tank 2. Pump barrel 3. Pump 6. Gas replacement device 10. Tank body 21. Lower chamber 22. Middle chamber 23. Upper chamber 51. First shut-off valve 52. Second shut-off valve 53. Third shut-off valve 60. Hydrogen gas supply source (first supply source)
61. Nitrogen gas supply source (second supply source)
62. First hydrogen gas inlet pipe (first gas inlet pipe; inlet section)
63. Second hydrogen gas inlet pipe (first gas inlet pipe; inlet section)
64. First nitrogen gas inlet pipe (second gas inlet pipe; inlet section)
65. Second nitrogen gas inlet pipe (second gas inlet pipe; inlet section)
66. First gas outlet pipe (outlet section)
67. Second gas outlet pipe (outlet section)
68. Third gas outlet pipe (outlet section)
69. Fourth gas outlet pipe (outlet section)
221 First Intermediate Room 222 Second Intermediate Room
Claims (6)
前記液化ガスを払い出すために前記タンク本体内に配置されたポンプと、
前記ポンプを収容するとともに当該ポンプの収容位置から上方に延びて前記タンク本体の外側へと至る下部室、当該下部室の上方に配置された中間室、及び当該中間室の上方に配置された上部室とを含む筒状のポンプバレルと、
前記上部室と前記中間室との間に開閉可能に設けられた第1開閉弁と、
前記中間室と前記下部室との間に開閉可能に設けられた第2開閉弁と、
前記中間室及び前記上部室内のガスを前記液化ガスに対応するガスと不活性ガスとの間で切り替え可能なガス置換装置とを備えた、液化ガスタンク。 The tank body for storing liquefied gas,
A pump is placed inside the tank body to discharge the liquefied gas,
A cylindrical pump barrel including a lower chamber that houses the pump and extends upward from the pump's housing position to the outside of the tank body, an intermediate chamber located above the lower chamber, and an upper chamber located above the intermediate chamber,
A first on/off valve is provided between the upper chamber and the intermediate chamber so as to be openable and closable,
A second on/off valve is provided between the intermediate chamber and the lower chamber so as to be openable and closable,
A liquefied gas tank comprising a gas replacement device capable of switching the gas in the intermediate chamber and the upper chamber between a gas corresponding to the liquefied gas and an inert gas.
前記第1開閉弁と前記第2開閉弁との間に配置された第3開閉弁をさらに備え、
前記中間室は、前記第1開閉弁と前記第3開閉弁との間に画成された第1中間室と、前記第2開閉弁と前記第3開閉弁との間に画成された第2中間室とを含む、液化ガスタンク。 In the liquefied gas tank according to claim 1,
The system further comprises a third on-off valve positioned between the first on-off valve and the second on-off valve,
The intermediate chamber includes a first intermediate chamber defined between the first on-off valve and the third on-off valve, and a second intermediate chamber defined between the second on-off valve and the third on-off valve, in a liquefied gas tank.
前記ガス置換装置は、前記液化ガスに対応するガスを供給する第1供給源と、前記不活性ガスを供給する第2供給源と、前記第1及び第2供給源から供給されるガスを選択的に前記第1及び第2中間室並びに前記上部室に導入するための導入部と、前記第1及び第2中間室並びに前記上部室からガスを排出するための導出部とを含む、液化ガスタンク。 In the liquefied gas tank according to claim 2,
The gas replacement device is a liquefied gas tank comprising: a first supply source for supplying a gas corresponding to the liquefied gas; a second supply source for supplying the inert gas; an introduction section for selectively introducing the gases supplied from the first and second supply sources into the first and second intermediate chambers and the upper chamber; and an outlet section for discharging the gas from the first and second intermediate chambers and the upper chamber.
前記導入部は、前記上部室及び前記第2中間室に前記液化ガスに対応するガスを導入する第1ガス導入管と、前記上部室及び前記第1中間室に前記不活性ガスを導入する第2ガス導入管とを有する、液化ガスタンク。 In the liquefied gas tank according to claim 3,
The introduction section is a liquefied gas tank having a first gas introduction pipe for introducing a gas corresponding to the liquefied gas into the upper chamber and the second intermediate chamber, and a second gas introduction pipe for introducing the inert gas into the upper chamber and the first intermediate chamber.
前記第1~第3開閉弁を開いた状態で前記ポンプを前記下部室から前記上部室へ引き上げる第1ステップと、
前記第2及び第3開閉弁を閉じた状態で、前記ガス置換装置を用いて、前記上部室及び前記第1中間室内のガスを前記液化ガスに対応するガスから前記不活性ガスに置換しかつ前記第2中間室を前記液化ガスに対応するガスで満たす第2ステップと、
前記第1~第3開閉弁を閉じた状態で前記上部室を開放し、当該上部室から前記ポンプを搬出する第3ステップとを含む、液化ガスタンク用ポンプのメンテナンス方法。 A method for maintaining the pump in a liquefied gas tank according to any one of claims 2 to 4,
The first step is to lift the pump from the lower chamber to the upper chamber with the first to third on-off valves open,
With the second and third on-off valves closed, the second step involves using the gas replacement device to replace the gas in the upper chamber and the first intermediate chamber from the gas corresponding to the liquefied gas to the inert gas, and filling the second intermediate chamber with the gas corresponding to the liquefied gas.
A method for maintaining a pump for a liquefied gas tank, comprising a third step of opening the upper chamber with the first to third on-off valves closed and removing the pump from the upper chamber.
前記第3ステップの後、前記ポンプを前記上部室に挿入する第4ステップと、
前記第1開閉弁を閉じた状態で、前記ガス置換装置を用いて前記上部室内のガスを空気から前記不活性ガスに置換する第5ステップと、
前記第2及び第3開閉弁を閉じた状態で、前記ガス置換装置を用いて、前記上部室及び前記第1中間室内のガスを前記不活性ガスから前記液化ガスに対応するガスに置換しかつ前記第2中間室を前記液化ガスに対応するガスで満たす第6ステップと、
前記第1~第3開閉弁を開いた状態で前記ポンプを前記上部室から前記下部室へ下降させる第7ステップとをさらに含む、液化ガスタンク用ポンプのメンテナンス方法。 In the maintenance method for a liquefied gas tank pump according to claim 5,
After the third step, the fourth step is to insert the pump into the upper chamber,
A fifth step in which, with the first on/off valve closed, the gas in the upper chamber is replaced from air to the inert gas using the gas replacement device,
A sixth step in which, with the second and third on-off valves closed, the gas replacement device is used to replace the gas in the upper chamber and the first intermediate chamber from the inert gas to a gas corresponding to the liquefied gas, and the second intermediate chamber is filled with the gas corresponding to the liquefied gas,
A method for maintaining a pump for a liquefied gas tank, further comprising a seventh step of lowering the pump from the upper chamber to the lower chamber while the first to third on-off valves are open.
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