JPH07217799A - 極低温液体のための貯蔵装置 - Google Patents

極低温液体のための貯蔵装置

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JPH07217799A
JPH07217799A JP6231465A JP23146594A JPH07217799A JP H07217799 A JPH07217799 A JP H07217799A JP 6231465 A JP6231465 A JP 6231465A JP 23146594 A JP23146594 A JP 23146594A JP H07217799 A JPH07217799 A JP H07217799A
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tank
pressure
line
gas
dip tube
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JP6231465A
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Keith W Gustafson
キース・ダブリュー・グスタフソン
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Minnesota Valley Engineering Inc
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Minnesota Valley Engineering Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】浸漬チューブが短い水平型の極低温液体の貯蔵
タンクのための改良された節約装置の提供。 【構成】０．１４〜０．２１ｋｇ／ｃｍ2の背圧を提供
する圧力逃がし弁（４２）が浸漬チューブ（２４）内に
設けられている。節約回路（３４）内に設けられた弁が
開くと、浸漬チューブ内の背圧は、ヘッド圧と圧力逃が
し弁によって生じた背圧との和になる。この背圧によっ
て、節約回路を通る経路が最も抵抗の低い経路となり、
その結果、圧力がレギュレータ（３８）において設定さ
れた値より低くなるまで、圧力ヘッドからのガスが節約
回路を介して抜き取られる。圧力がレギュレータの設定
値より低くなると、レギュレータが節約回路を閉じ、液
体が浸漬チューブを介して抜き取られる。圧力逃がし弁
はタンク（２２）内への逆流を防止するので、液体の供
給が停止されたときに取り出しラインからタンクへの液
体の逆流を許容するためにオリフィス４４が設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、概して極低温液体の貯
蔵及び供給装置に関し、より特定すると、水平貯蔵タン
クのための改良された節約装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１には典型的な極低温液体の貯蔵及び
供給装置が図示されており、この装置は、比較的大きな
垂直方向に配設された貯蔵タンク２を備えている。この
典型的な貯蔵タンクは、高さが９１ｃｍ〜１２２ｃｍ
（３〜４フィート）であり、極低温液体源４を保持する
二重壁で熱的に絶縁された構造を有している。よく知ら
れているように、タンク２が絶縁されていても熱の漏れ
は生じ、その結果、極低温液体がゆっくりと蒸発してガ
スヘッド６を形成する。
【０００３】タンク２から製品（液化ガス）を供給する
ために、浸漬チューブ８が液体４内へと延びており、こ
のチューブの他端は取り出しライン１０を介してガス使
用機器に接続されている。取り出しチューブ１０内に配
置された気化器１２は、液体を熱して使用機器に供給さ
れる前に液体を気化させる。
【０００４】熱はタンク内の液体に連続的に伝わるの
で、液体の一部分が気化しそれによってタンク内の圧力
が増加するであろう。タンクが長い期間使用されないで
いる場合には、タンク内の圧力の上昇は比較的大きい。
よく知られているように、タンク若しくはタンクの配管
が爆発あるいは損傷する可能性を最小にするために、タ
ンク２内の圧力は解放しなければならない。圧力を解放
するための一つの方法は、単にガスを外気に逃がす方法
である。しかしながら、この方法は不経済であり且つ有
害である。
【０００５】ガスを外気に逃がす別の方法として、図１
に示したような節約回路１４が開発された。節約回路１
４は、ガスヘッド６を取り出しライン１０に接続するラ
イン１６を備えている。タンク内の圧力が上昇してライ
ン１６内に配設されたレギュレータ１８において設定さ
れた所定のレベルを越えると、レギュレータ１８によっ
て蒸気がガスヘッド６から使用機器に供給される。浸漬
チューブ８を介して液体を取り出す代わりにガスヘッド
６からの蒸気を抜き取ることによって、タンク２内の圧
力が急激に低下する。
【０００６】従来技術による垂直型のタンク（浸漬チュ
ーブ８が比較的長い）においては、長い浸漬チューブに
よって液体を吸い上げることによって生じる圧力ヘッド
のために節約回路からのガスの流れの方が好ましい経路
となるので、レギュレータ１８が開いているときはいつ
でも、節約回路のライン１６を介してガスが供給され
る。換言すると、レギュレータ１８が開いており且つガ
スが必要とされているときには、浸漬チューブ８内に圧
力ヘッドが生じるので、節約回路のライン１６を通る経
路が最も抵抗の少ない経路となる。特に、液体天然ガス
（ＬＮＧ）で満たされた高さが９１ｃｍ〜１５２ｃｍ
（３〜５フィート）の典型的な垂直型のタンクにおいて
は、浸漬チューブ８内に生じる圧力ヘッドは０．０７〜
０．１４ｋｇ／ｃｍ2（１〜２ｐｓｉ）である。ヘッド
圧は液体の密度に応じて変化し、従って、アルゴン（密
度：１３９０ｋｇ／ｍ3（１１．６ポンド／ガロン））
のような重い液体は、同じ液体の高さにおいてＬＮＧ
（密度：４１９ｋｇ／ｍ3（３．５ポンド／ガロン））
の４倍のヘッド圧を生じるであろう。従って、このよう
な問題点は、ＬＮＧのような軽い極低温液体の場合によ
り深刻である。浸漬チューブ内に生じるヘッド圧のため
に、節約回路内のライン内の流れに対する抵抗は浸漬チ
ューブ内の流れに対する抵抗よりも０．０７〜０．１４
ｋｇ／ｃｍ2（１〜２ｐｓｉ）だけ小さく、その結果、
節約回路内のライン１６が最初に使用機器にガスを供給
し、それによって圧力がレギュレータ１８において設定
された値より低く低下するまでタンク内の圧力が低下せ
しめられ、このように圧力がなると、レギュレータ１８
は閉じて液体が浸漬チューブ８を介して供給されるであ
ろう。
【０００７】浸漬チューブ内の圧力ヘッドが無視できる
ような長さまで当該浸漬チューブが短くされると、浸漬
チューブ８内の圧力ヘッドは低下するであろう。このよ
うに短くされた場合には、レギュレータ１８が開き且つ
ガスが必要とされると、液体は、節約回路内のライン１
６から供給されると同時に浸漬チューブ８から供給され
るか又は節約回路内のライン１６から供給される代わり
に浸漬チューブ８から供給されるであろう。更に、流れ
の必要度が高い場合には、浸漬チューブが短い場合と同
じ効果を生じる（すなわち、浸漬チューブ上の圧力ヘッ
ドが無視できる）。なぜならば、流れの必要度が高い場
合には、ライン内の圧力の低下がヘッド圧の差よりも大
きくなるからである。このような場合には、タンク２内
の圧力は急速に若しくは効果的に低下させることができ
ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、浸
漬チューブが短い水平型の極低温液体の貯蔵タンクのた
めの改良された節約装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、車両に搭載さ
れる燃料タンクとして使用されるような水平型のタンク
において使用するための改良された節約装置である。本
発明の装置においては、０．１４〜０．２１ｋｇ／ｃｍ
2（２〜３ｐｓｉ）の固定の背圧を提供する圧力逃がし
弁が浸漬チューブ内に設けられている。節約回路上に設
けられた節約弁が開くと、浸漬チューブ内の背圧がヘッ
ド圧と圧力逃がし弁によって生じた背圧０．１４〜０．
２１ｋｇ／ｃｍ2（２〜３ｐｓｉ）との和となる。この
圧力によって節約回路内に最も抵抗が小さい経路が形成
され、その結果、ガスが必要とされた場合に、圧力がレ
ギュレータで設定された値より低くなるまで節約回路内
のラインを介してガスヘッドからガスが抜き取られるで
あろう。圧力が前記の設定値より低くなると、レギュレ
ータが節約回路を閉じ、液体が浸漬チューブを介して供
給されるであろう。前記圧力逃がし弁はタンク内への逆
流を防止するので、ガスの供給が停止されたときに抜き
取りライン内に捕獲された液体をタンクの底部に戻すた
めのオリフィス（孔）が設けられている。
【００１０】
【実施例】図２を参照すると、水平型の貯蔵タンクに対
して特に有用な本発明の節約装置全体が符号２２によっ
て示されている。水平型の貯蔵タンクは、通常は、車両
に搭載される燃料タンクとして使用され、このような車
両搭載タンクは、車両の下側に搭載されて車両のエンジ
ンに供給する液体天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵する。この
タンクは、当業者が理解するように、二重の壁で熱的に
絶縁された構造を有するのが好ましい。このようなタン
クは、全体の高さが約２５．４〜５０．８ｃｍ（１０〜
２０インチ）であり、これは、従来技術において一般的
である垂直型の貯蔵タンクの９１．４〜１５２．４ｃｍ
（３〜５フィート）と比較してはるかに低い。更に、車
両搭載タンク内の液体の密度は、固定型の大きなタンク
内の液体の密度よりも小さい。
【００１１】ＬＮＧのような極低温液体をガス使用機器
に供給するために、浸漬チューブ２４がタンク２２の頂
部から同タンクの底部近くまで延びている。製品（液化
ガス）取り出しライン２８が浸漬チューブ２４とガス使
用機器とを接続している。好ましい用途においては、ガ
ス使用機器は車両エンジンであり、車両エンジンにおい
ては、車両のスロットルペダル若しくはガスペダルによ
って制御される弁１０によってガスの必要量が制御され
る。取り出しライン２８内には熱交換器すなわち気化器
３２が設けられていて、使用機器に供給する前にＬＮＧ
を気化させる。
【００１２】節約回路３４は、蒸気ヘッド３６を取り出
しライン２８に接続するライン４０とレギュレータ３８
とを備えている。レギュレータ３８は、所定の最大圧力
で開くように設定されている。従って、熱が漏れてＬＮ
Ｇに伝わると、タンク内の液体が気化してタンク内の圧
力が上昇するであろう。タンク内の圧力がレギュレータ
３８において設定された値に達すると、レギュレータ３
８は開いて蒸気ヘッド３６内のガスが使用機器に供給さ
れ、それによってタンク内の圧力が低下する。
【００１３】ＬＮＧ若しくはその他の軽い極低温液体を
使用する水平型のタンクにおけるこのような構造におけ
る問題点は、浸漬チューブが短いために、浸漬チューブ
２４内の圧力ヘッド若しくは背圧が０．０１４ｋｇ／ｃ
ｍ2（０．２ｐｓｉ）程度であることである。この背圧
は節約回路３４の背圧とほぼ等しい。その結果、節約回
路３４を通る経路が最も抵抗が小さい経路ではなくな
る。従って、レギュレータ３８が開いている状態でさえ
も液体が浸漬チューブ２４を介して供給され続ける。結
局、蒸気ヘッド３６からはほんの少量のガスが供給され
るだけであり、タンク２２内の圧力を十分に低下させる
ためには長期間に亙って液体を供給しなければならな
い。例えば、水平型のタンクに従来技術による節約装置
を使用して圧力を７ｋｇ／ｃｍ2（１００ｐｓｉ）低下
させるのには約１時間を要する。停止したり進んだりす
る車両若しくは長い距離を運転されない車両の場合に
は、この節約回路によってタンク内の圧力を所望のレベ
ルまで低下させることはできない。このような状況にお
いては、ガスを排気しなければならず、その結果、ガス
の損失が起こり且つ潜在的に危険な状態が生じる。
【００１４】このような問題点を排除するために、本発
明の装置においては、取り出しライン２８内に圧力逃が
し弁４２が設けられている。圧力逃がし弁４２は、浸漬
チューブ２４内に０．１４〜０．２１ｋｇ／ｃｍ2（２
〜３ｐｓｉ）の背圧を提供するように選択される。浸漬
チューブ２４内の背圧を増加させるためには、自動弁若
しくは制限オリフィスを含むどのような装置も使用する
ことができる。このようにして、タンク２２内の圧力の
増加によってレギュレータ３８が開くと、浸漬チューブ
内の背圧が節約回路３４内の背圧よりも少なくとも０．
１４〜０．２１ｋｇ／ｃｍ2（２Ｈ３ｐｓｉ）だけ大き
くなるであろう。タンク２２内のガスは最も抵抗が少な
い経路を通り、その結果、装置内の圧力がレギュレータ
３８において設定された圧力より低くなるまで、ガスが
蒸気ヘッド３６から節約回路内のライン４０を通って使
用機器へと流れるであろう。レギュレータ３８が閉じる
と、液体が浸漬チューブ２４から圧力逃がし弁４２通っ
て使用機器へと流れるであろう。本発明の装置を使用す
ると、タンク内の圧力を５分間で約７ｋｇ／ｃｍ2（１
００ｐｓｉ）だけ低下させることができる。
【００１５】ガスが必要でなくなり弁４２が閉じられる
と、取り出しライン２８内にＬＮＧが捕獲されるであろ
う。そして、このライン内に捕獲されたＬＮＧに熱が伝
わると、膨張してライン内の圧力が上昇するであろう。
加圧された蒸気によって取り出しライン及び付属の配管
が損傷を受けるのを防止するためには、ライン２８から
蒸気を逃がす必要がある。従来技術の装置においては、
図１に示すように、浸漬チューブは後方がタンク２に対
して開いた経路であり、その結果、液体の供給が停止さ
れると、ライン１０内の蒸気が単に浸漬チューブを介し
てタンク２内へと押し出される。
【００１６】本発明の装置における圧力逃がし弁４２は
タンク２２内への逆流を防止するので、取り出しライン
２８内の圧力は従来技術の装置におけるように解放する
ことはできない。従って、圧力逃がし弁４４を迂回して
タンク２２の底部への逆流を許容するために、取り出し
ライン内に小さなオリフィス４４が設けられている。こ
のオリフィスは、直径が０．５１〜０．７６ｍｍ（０．
０２〜０．０３インチ）程度であり、これによって、Ｌ
ＮＧをタンクに逃がすための抵抗が低い経路を形成する
ことなく高い圧力の逆流が可能になる。
【００１７】更に、図２に示すように、本発明の好まし
い実施例においては、レギュレータ３８が従来技術の装
置におけるレギュレータ１８（図１参照）とは逆向きに
なされており、その結果、このレギュレータは、タンク
内の圧力ではなくライン２８内の圧力を検知する。この
結果、オリフィス４４が故障したとしても、レギュレー
タ３８がライン２８内の圧力の上昇を検知してガスをタ
ンクの頂部へと逆流させるために開くであろう。このよ
うに逆向きになされたレギュレータ３８は、高い圧力が
生じた場合に、ガスをライン２８からタンク内へと戻す
ように通気するための緊急逃がし弁として機能する。緊
急圧力逃がし機能が必要でない場合には、レギュレータ
３８は、図１に示した従来技術による装置におけるレギ
ュレータ１８と同じ向きに配設することもできる。
【００１８】以上、本発明を図面を参照して幾分詳細に
説明したが、本発明の特徴及び範囲を逸脱することなく
本発明の装置の構造や詳細部分に種々の変更を施すこと
ができることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による節約回路の概念図である。
【図２】本発明の節約回路の概念図である。
【符号の説明】
２２ 貯蔵タンク、 ２４ 浸漬チューブ、 ２８
取り出しライン、３２ 気化器、 ３４ 節約回
路、 ３６ 蒸気ヘッド、３８ レギュレータ、
４０ ライン、 ４２ 逃がし弁、４４ オリフィス
フロントページの続き (72)発明者 キース・ダブリュー・グスタフソン アメリカ合衆国ジョージア州30181，ウォ ルスカ，レイク・アロウ・ヘッド，ステー ション 1101

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 極低温液体を貯蔵するタンクのための改
    良された供給装置であって、 ａ）液体本体とガスヘッドとを入れたタンクと、 ｂ）使用機器へ極低温液体を供給するための取り出しラ
    インと、 ｃ）前記液体本体を前記取り出しラインと接続する浸漬
    チューブと、 ｄ）前記ガスヘッドを前記取り出しラインに接続する節
    約装置ラインであって、タンク内の圧力が所定の値を越
    えたときに当該節約装置ラインを開放して前記ガスヘッ
    ドからのガスを前記取り出しラインへと供給するレギュ
    レータを備えた、節約装置ラインと、 ｅ）前記浸漬チューブの長さによって生じる圧力ヘッド
    を越える背圧を前記浸漬チューブ内に提供して、前記レ
    ギュレータが開いているときはいつでも前記節約装置ラ
    インを通る経路が抵抗の最も少ない経路であるようにす
    るための手段と、を含む装置。
  2. 【請求項２】 前記タンクが熱的に絶縁されている、請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記使用機器が車両エンジンである、請
    求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記タンクが車両に搭載される、請求項
    １に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記タンクが水平型のタンクである、請
    求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記背圧に著しく影響を与えることな
    く、前記取り出しラインから前記浸漬チューブへの極低
    温液体の逆流を許容するための手段を更に含む、請求項
    １に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記逆流を許容する手段が、前記背圧を
    増加させるための手段を迂回するための小径のオリフィ
    スを含む、請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記背圧を増加させるための手段が圧力
    逃がし弁を含む、請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記背圧を増加させるための手段が、約
    ０．１４〜０．２１ｋｇ／ｃｍ2だけ背圧を増加させ
    る、請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記取り出しラインが、極低温液体を
    ガスに変えるための気化器を含む、請求項１に記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記タンクにＬＮＧが入れられてい
    る、請求項１に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記レギュレータが、前記取り出しラ
    イン内の圧力を検知して前記取り出しラインから緊急に
    ガスを解放させる、請求項１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 極低温液体を貯蔵し且つ供給するため
    の、高さよりも長さの方が長いタンクのための改良され
    た供給装置であって、 ａ）前記タンクから使用機器へ極低温液体を供給するた
    めの取り出しラインと、 ｂ）前記極低温液体を前記取り出しラインと接続するた
    めに前記タンクの下方部分内に延びている浸漬チューブ
    と、 ｃ）ガスヘッドを前記取り出しラインに接続するために
    前記タンクの上方部分内に延びている節約装置ラインで
    あって、前記タンク内のガス圧力が所定の値を越えたと
    きに前記ガスヘッドからのガスを前記取り出しラインに
    供給するために当該節約装置ラインを開放するためのレ
    ギュレータを含む、節約装置ラインと、 ｄ）前記浸漬チューブの長さに応じて生じる圧力を越え
    る背圧を前記浸漬チューブ内に形成して、前記レギュレ
    ータが開いているときはいつでも前記節約装置ラインを
    通る経路が抵抗の最も少ない経路であるようにするため
    の手段と、を含む装置。
  14. 【請求項１４】 前記取り出しラインが前記極低温液体
    をガスに変えるための気化器を含む、請求項１３に記載
    の装置。
  15. 【請求項１５】 前記背圧を増加させるための手段が約
    ０．１４〜０．２１ｋｇ／ｃｍ2だけ前記背圧を増加さ
    せる、請求項１３に記載の装置。
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040323