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KR20220127869A - 극저온 유체를 저장 및 분배하기 위한 설비 및 방법 - Google Patents

극저온 유체를 저장 및 분배하기 위한 설비 및 방법 Download PDF

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KR20220127869A
KR20220127869A KR1020227027756A KR20227027756A KR20220127869A KR 20220127869 A KR20220127869 A KR 20220127869A KR 1020227027756 A KR1020227027756 A KR 1020227027756A KR 20227027756 A KR20227027756 A KR 20227027756A KR 20220127869 A KR20220127869 A KR 20220127869A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquefied gas
reservoir
gas reservoir
liquefied
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020227027756A
Other languages
English (en)
Inventor
장-마르크 번하드
Original Assignee
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드, 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 filed Critical 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

가압된 액화 극저온 유체를 저장 및 분배하기 위한 설비 및 방법으로서, 액화 가스 소스(3, 4) 및 분배 부재(2)를 포함하며, 액화 가스 소스(3, 4)에 연결된 제1 유체 흡입구, 및 분배 부재(2)에 의해 공급되는 가압된 액화 가스의 사용자에 연결되도록 의도된 제2 단부(6)를 포함하고, 소스(3, 4)는, 액화 가스를 저장하여 결정된 제1 압력으로 분배 부재(2)에 공급하도록 구성된 제1 액화 가스 저장소(3)를 포함하며, 소스(3, 4)는, 제1 압력보다 더 낮은 결정된 제2 압력으로 액화 가스를 저장하도록 구성된 제2 액화 가스 저장소(4)를 포함하고, 설비(1)는, 제1 및 제2 액화 가스 저장소(3 및 4)를 연결하는 밸브 조립체(18)를 갖는 연결 파이프(8)를 포함하며, 설비(1)는, 밸브 조립체(12)를 갖는 충전 파이프(11)를 포함하고, 제2 액화 가스 저장소(3)에 연결된 제1 단부, 및 소스(3, 4)를 충전하도록 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소(20)에 연결되도록 의도된 제2 단부를 갖는다.

Description

극저온 유체를 저장 및 분배하기 위한 설비 및 방법
본 발명은 극저온 유체를 저장 및 분배하기 위한 설비 및 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 본 발명은 가압된 액화 극저온 유체, 특히 액화 수소를 저장 및 분배하기 위한 설비에 관한 것으로서, 설비는, 액화 가스 소스 및 디스펜서(dispenser)를 포함하며, 디스펜서는, 파이프의 세트를 통해 액화 가스 소스에 연결된 제1 유체 흡입구, 및 디스펜서에 의해 공급되는 가압된 액화 가스의 사용자에 부착되도록 의도된 제2 단부를 포함하고, 소스는, 액화 가스를 저장하여 이를 결정된 제1 압력으로 디스펜서에 공급하도록 구성된 제1 액화 가스 저장소를 포함한다.
액체 상태의 수소는, 이의 더 큰 밀도로 인해, 다량의 생성물이 먼 거리에 걸쳐서 수송되어야 하는 경우, 가스 상태의 수소에 비해 바람직하다.
반면에, 예를 들어, 물과 비교하여 액체의 저밀도는, 정수압 높이(hydrostatic height)에 의해 이용 가능한 압력을 제한한다. 따라서, 액체 수소의 저온은, 이송 동안 기화에 의해 상당히 높은 손실을 야기할 수 있다.
따라서, 수소 공급 스테이션의 트럭 언로딩 시스템 및 탱크는, 생산량의 최대 15%일 수 있는 손실을 야기할 수 있다. 물론, 이러한 트럭 가압 손실은 각각의 스테이션에서 저하될 수 있거나, 액화기로 회수, 재가열, 재압축 및 재주입될 수 있다(그러나, 이는 손실 재순환 시스템의 투자 및 액화 시스템의 대형화를 필요로 한다).
일반적으로, 액화기로부터 이동식 저장소로 수송하는 트럭은, 트럭으로부터 스테이션의 고정식 저장소로 액체 수소를 배출하기 위해 가압되어야 한다. 이러한 고정식 저장소는, 그것이 공급하는 액체 펌프의 작동을 보장하기 위해(또는 가압된 수소를 사용자에게 공급하기 위해) 가압된 상태로 유지된다.
이동식 저장소의 가압은, 일반적으로 탱크 내로 재주입되는 트럭(압력 증가 장치("PBU"))으로부터의 수소의 기화 및 가열에 의해 달성된다. 따라서, 이에 따라, 트럭 내로 에너지를 도입시킨다.
상당한 양의 액체가 고정식 스테이션으로 이송되면, 배달 트럭은 계속해서 다른 스테이션에 공급할 수 있거나, 재공급을 위해 액화기로 복귀할 수 있다. 트럭의 이동은, 저장소에서의 액체의 이동, 및 기상(vapor phase)과의 이의 접촉으로 인해, 압력 감소를 가능하게 할 것이다. 반면에, 결과적인 압력은, 시스템에서의 에너지의 추가로 인해, 초기 압력보다 항상 더 클 것이다.
궁극적으로, 트럭에 의해 수행되는 충전의 수, 및 이러한 스테이션을 위해 필요한 압력은, 왕복 후에 액화기에서 재액화되거나 소모되는 수소의 양을 결정할 것이다.
본 발명의 하나의 목적은 전술한 종래기술의 단점 중 일부 또는 전부를 극복하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른, 또는 위의 전제부에 주어진 이의 포괄적인 정의에 따른 설비는, 소스가 제1 액화 가스 저장소의 결정된 제1 압력보다 더 낮은 결정된 제2 압력으로 액화 가스를 저장하도록 구성된 제2 액화 가스 저장소를 포함하며, 설비는, 2개의 액화 가스 저장소 간의 유체의 전달을 가능하게 하기 위해, 제1 및 제2 액화 가스 저장소를 연결하는 밸브(들)의 세트를 구비한 연결 파이프를 포함하고, 설비는, 밸브(들)의 세트를 구비한 충전 파이프를 포함하며, 제2 액화 가스 저장소(3)에 연결된 제1 단부, 및 소스를 충전하도록 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소에 연결되도록 의도된 제2 단부를 갖는 것을 본질적으로 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시형태는 이하의 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다:
- 디스펜서는, 각각의 증기 전달 파이프를 통해 제1 및 제2 액화 가스 저장소의 상부 부분에 부착된 제2 유체 흡입구를 포함하며, 상기 증기 전달 파이프는 밸브(들)의 세트를 구비하고, 상기 증기 전달 파이프는, 디스펜서와 제1 및/또는 제2 액화 가스 저장소 간의 가압된 유체(특히, 증기)의 전달을 가능하게 하도록 구성된다;
- 설비는, 밸브(들)의 세트를 구비한 증기 수집 파이프를 포함하며, 디스펜서의 제2 유체 흡입구에 부착된 제1 단부, 및 이동식 저장소로부터 디스펜서(2)로 증기를 전달하도록 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소의 상단부에 부착되도록 의도된 제2 단부를 포함한다;
- 2개의 액화 가스 저장소는, 액화 유체가 제2 저장소로부터 제1 저장소로 중력에 의해 전달될 수 있게 하도록 상대적으로 배치된다;
- 제2 액화 가스 저장소는 제1 저장소 위에 위치된다;
- 제1 액화 가스 저장소 및 제2 액화 가스 저장소는, 공통 베이스를 갖는 2개의 중첩 격실을 포함하는 하나의 동일한 탱크에 수용되며, 제2 저장소는 상부 격실로 형성되고, 제1 저장소는 하부 격실로 형성된다;
- 디스펜서는, 결정된 제1 압력으로 액화 가스로부터 액화 가스를 펌핑하도록 구성된 극저온 유체 펌핑 기구를 포함한다;
- 제1 액화 가스 저장소 및 제2 액화 가스 저장소(4)는, 저장소의 상단부에 부착된 제1 단부를 갖는 제1 유체 전달 파이프, 저장소의 하단부에 부착된 제1 단부를 갖는 제2 유체 전달 파이프를 각각 포함하는 각각의 기본 용기의 일부를 각각 형성하며, 제1 및 제2 전달 파이프는 각각의 밸브(들)의 세트를 각각 포함하고, 제1 전달 파이프는, 제1 전달 파이프의 제1 단부에 평행하게 부착된 2개의 제2 단부를 형성하는 2개의 분기부를 포함하며, 제1 전달 파이프의 2개의 제2 단부는, 각각의 유체 연결 피팅(fitting)을 각각 구비하고, 제2 전달 파이프는, 제2 전달 파이프의 제1 단부에 평행하게 부착된 2개의 제2 단부를 형성하는 2개의 분기부를 포함하며, 제2 전달 파이프의 2개의 제2 단부는, 각각의 유체 연결 피팅을 각각 구비하고, 제3 연결 파이프는, 제1 전달 파이프에 부착된 제1 단부, 및 제2 전달 파이프에 부착된 제2 단부를 가지며, 상기 제3 연결 파이프는 밸브(들)의 세트를 포함하고, 기본 용기(1)는 서로에 유동 가능하게 부착된다;
- 기본 용기 중 적어도 하나는, 예를 들어 제1 전달 파이프를 통해 탱크의 상단부에 부착된 제1 단부, 및 예를 들어 제2 전달 파이프를 통해 탱크의 하단부에 부착된 제2 단부를 갖는 제3 연결 파이프를 포함하며, 상기 제3 연결 파이프는 밸브(들)의 세트를 포함하고, 제3 연결 파이프의 제1 단부는 제1 전달 파이프의 제1 단부에 연결될 수 있으며, 제3 연결 파이프의 제2 단부는 제2 전달 파이프의 제1 단부에 연결될 수 있다.
또한, 본 발명은 위 또는 아래의 특징 중 어느 하나에 따른 설비에 의해, 가압된 액화 극저온 유체, 특히 액화 수소를 저장 및 분배하기 위한 방법에 관한 것으로서, 방법은, 충전 파이프를 통해 이동식 공급 저장소로부터의 액화 극저온 유체로 제2 극저온 유체 저장소를 충전하는 단계를 포함한다.
다른 가능한 구별되는 특징에 따라,
- 방법은, 제2 극저온 유체 저장소의 충전 전에, 이동식 공급 저장소 내의 압력을 증가시키는 단계를 포함하며, 제2 극저온 유체 저장소는, 압력차를 통해 유체 연통하는 이동식 공급 저장소 및 제2 유체 저장소를 배치함으로써, 이동식 저장소로부터 충전된다;
- 방법은, 압력차를 통해 유체 연통하는 후자를 배치함으로써, 제2 액화 가스 저장소로부터 제1 액화 가스 저장소로 액화 유체를 전달하는 단계를 포함한다;
- 방법은, 제2 액화 가스 저장소로부터 제1 액화 가스 저장소로 액화 유체를 전달하는 단계 전에, 제1 액화 가스 저장소와 제2 액화 가스 저장소 간에 압력을 균일화하는 단계를 포함한다;
- 방법은, 제1 액화 가스 저장소와 제2 액화 가스 저장소 간에 압력을 균일화하는 단계 후에, 제2 액화 가스 저장소 내의 압력을 감소시키는 단계를 포함한다;
- 제2 액화 가스 저장소 내의 압력을 감소시키는 단계는, 제2 액화 가스 저장소와 고정식 또는 이동식 저장소 간의 압력 균일화, 제2 가스 저장소로부터 연료 전지와 같은 가스 사용자로의 가압 가스의 전달 중에서 적어도 하나를 포함한다;
- 방법은, 제1 액화 가스 저장소로부터 디스펜서로 제1 압력으로 액화 극저온 유체를 전달하는 단계를 포함한다;
- 방법은, 제1 액화 가스 저장소로부터 디스펜서로 제1 압력으로 액화 극저온 유체를 전달하는 단계 후에 또는 이와 동시에, 디스펜서(2)로부터 제1 가스 저장소로 가압 증기를 전달하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 청구범위의 범위 내에서 위 또는 아래의 특징의 임의의 조합을 포함하는 임의의 대안적인 장치 또는 방법에 관한 것일 수 있다.
다른 특징 및 이점은 도면을 참조하여 주어지는 이하의 설명을 읽음으로써 명백해질 것이며, 도면으로서:
도 1은 제1 작동 구성의 본 발명의 예시적인 일 실시형태에 따른 설비의 작동 및 구조를 나타내는 개략적인 부분도를 도시한다;
도 2는 제2 작동 구성의 본 발명의 예시적인 일 실시형태에 따른 설비의 작동 및 구조를 나타내는 개략적인 부분도를 도시한다;
도 3은 제3 작동 구성의 본 발명의 예시적인 일 실시형태에 따른 설비의 작동 및 구조를 나타내는 개략적인 부분도를 도시한다;
도 4는 제4 작동 구성의 본 발명의 예시적인 일 실시형태에 따른 설비의 작동 및 구조를 나타내는 개략적인 부분도를 도시한다;
도 5는 제5 작동 구성의 본 발명의 예시적인 일 실시형태에 따른 설비의 작동 및 구조를 나타내는 개략적인 부분도를 도시한다;
도 6은 제6 작동 구성의 본 발명의 예시적인 일 실시형태에 따른 설비의 작동 및 구조를 나타내는 개략적인 부분도를 도시한다;
도 7은 제7 작동 구성의 본 발명의 예시적인 일 실시형태에 따른 설비의 작동 및 구조를 나타내는 개략적인 부분도를 도시한다;
도 8은 본 발명에 따른 설비의 소스의 가능한 변형 실시형태에 대한 세부 사항을 나타내는 개략적인 부분도를 도시한다;
도 9는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따른 설비의 작동 및 구조를 나타내는 개략적인 부분도를 도시한다.
가압된 액화 극저온 유체(특히, 액화 수소)를 저장 및 분배하기 위한 개략적으로 도시된 설비(1)는, 액화 가스 소스(3, 4) 및 디스펜서(2)를 포함한다. 디스펜서(2)는, 파이프의 세트를 통해 액화 가스 소스(3, 4)에 연결된 제1 유체 흡입구, 및 디스펜서(2)에 의해 공급되는 가압된 액화 가스의 적어도 하나의 사용자에 부착되도록 의도된 제2 단부를 포함한다. 디스펜서(2)는, 이러한 가압된 유체를 사용자에게 전달하기 위해(예를 들어 200 내지 1000 바(bar), 특히 200 내지 800 바의 고압으로, 예를 들어, 유체를 충전될 차량 탱크에 공급하기 위해), (미리 결정된 제1 압력으로) 소스의 액화 가스를 펌핑하도록 구성된 펌프와 같은 예를 들어 극저온 유체 펌핑 기구를 포함한다. 또한, 디스펜서(2)는, 펌핑된 극저온 액체를 기화(가열)시키기 위한 시스템을 가질 수 있다.
소스는, 액화 가스를 저장하여 결정된 제1 압력으로 디스펜서(2)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 제1 액화 가스 저장소(3)를 포함한다. 즉, 제1 저장소(3)는, 결정된 열역학적 조건에 따라, 특히 압력 조건에서, 극저온 액체를 이에 공급하기 위해, 디스펜서(2)의 펌핑 부재의 제1 흡입구에 연결된다. 예를 들어, 제1 저장소(3)는, 밸브(들)(15)의 세트를 구비한 파이프(5)를 통해 디스펜서(및 펌핑 부재)(2)의 제1 흡입구에 연결된다.
소스는, 제2 열역학적 조건에 따라 그리고 특히 제1 액화 가스 저장소(3)의 결정된 제1 압력보다 대체로 더 낮은 결정된 제2 압력으로, 액화 가스를 저장하도록 구성된 적어도 하나의 제2 액화 가스 저장소(4)를 포함한다.
마지막으로, 설비(1)는, 2개의 액화 가스 저장소(3, 4) 간에 유체가 전달될 수 있도록 하기 위해, 제1 액화 가스 저장소(3) 및 제2 액화 가스 저장소(4)를 연결하는, 밸브(들)(18)의 세트를 구비한 연결 파이프(8)를 포함한다. 또한, 설비(1)는, 밸브(들)(12)의 세트를 구비한 충전 파이프(11)를 포함하며, 충전 파이프(11)는, 제2 액화 가스 저장소(4)에 연결된 제1 단부, 및 소스를 충전하도록 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소(20)에 연결되도록 의도된 제2 단부를 갖는다.
별개의 각각의 저장소 압력을 갖는 2개의 액화 가스 저장소(3, 4)(또는 2개의 액화 가스 저장소 세트)를 갖는 이러한 소스 아키텍처는, 소스가 충전되는 동안, 이동식 저장소(20) 내의 압력의 증가를 제한할 수 있게 한다. 이는 제2 저장소(4)가 디스펜서(2)에 직접 공급하지 않도록 구성될 수 있기 때문이다. 이러한 방식으로, 이러한 제2 액화 가스 저장소(4)는, 디스펜서(2)의 적절한 작동을 위해 필요한 제1 압력(예를 들어, 1 바 내지 12 바, 특히 2 바 내지 8 바, 예를 들어 6 바)보다 더 낮은 제2 압력(예를 들어, 1 바 내지 8 바 및 특히 1.5 바 내지 6 바, 및 예를 들어 2 바)으로 액화 가스를 저장하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 압력은, 0.5 내지 10 바의 값만큼 제1 압력보다 더 낮을 수 있다.
이에 따라, 이동식 저장소(20)가 비교적 더 낮은 결정된 제2 압력으로 조정되어야 하기 때문에, 설비(1)에 공급해야 하는 이동식 전달 저장소(20)의 압력을 제한할 수 있다. 이에 따라, 이동식 저장소(20)는 그것이 수송될 때 비교적 더 낮은 압력(예를 들어, 제2 액화 가스 저장소(4)의 압력보다 1 바 초과)으로 유지될 수 있기 때문에, 소스를 충전할 때 가스 생성물 손실을 제한할 수 있으며, 더 적은 가압 단계(들)(열의 분사)를 필요로 한다.
제2 액화 가스 저장소(4)(비교적 더 낮은 압력)는, 더 느린 공정으로 그리고 이동식 저장소(20)에 의해 공급된 후에, 제1 액화 가스 저장소(3)(비교적 더 높은 압력)로 전달될 수 있다.
바람직하게는, 2개의 액화 가스 저장소(3, 4)는, 액화 유체가 제2 저장소(4)로부터 제1 저장소(3)로 중력에 의해 전달될 수 있게 하도록 상대적으로 배치된다. 예를 들어, 제2 액화 가스 저장소(4)는 제1 저장소(3) 위에 위치된다. 도 7에 도시된 가능한 실시형태에 따라, 제1 액화 가스 저장소(3) 및 제2 액화 가스 저장소(4)는, 공통 베이스를 갖는 2개의 중첩 격실을 포함하는 하나의 동일한 탱크에 수용될 수도 있으며, 제2 저장소(4)는 상부 격실로 형성되고, 제1 저장소(3)는 하부 격실로 형성된다.
또한, 제1 액화 가스 저장소(3) 및 제2 액화 가스 저장소(4)의 용량(저장량)은 상이할 수 있다. 이는 이들의 사용에 따라 용량을 최적화할 수 있게 한다.
도시된 바와 같이, 바람직하게는 디스펜서(2)는, 밸브(들)(7, 9, 10)의 세트를 구비한 증기 전달 파이프(17, 27)를 통해 제1 액화 가스 저장소(3) 및 제2 액화 가스 저장소(4)의 상부 부분에 부착된 제2 유체 흡입구를 포함한다.
예를 들어, 제1 액화 가스 저장소(3) 및 제2 액화 가스 저장소(4)의 상부 부분은, 밸브(9, 10)를 각각 구비하고 각각 평행하게 배치된 2개의 증기 전달 파이프(17, 27)를 통해 디스펜서(2)의 제2 흡입구에 연결된다. 또한, 공통 밸브(7)는, 제2 흡입구에 부착된 2개의 전달 파이프(17, 27)의 공유된 부분에 제공될 수 있다. 이러한 증기 전달 파이프(17, 27)는, 디스펜서(2)와 제1 액화 가스 저장소(3) 및/또는 제2 액화 가스 저장소(4) 간의 (바람직하게는 양방향으로) 가압 유체(특히, 증기)의 전달을 가능하게 하도록 구성된다.
바람직하게는, 설비(1)는 증기 수집 파이프(13)를 더 포함하며, 증기 수집 파이프(13)는 밸브(들)(23)의 세트를 구비하고, 디스펜서(2)의 제2 유체 흡입구에 부착된 제1 단부, 및 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소(20)의 상단부에 부착되도록 의도된 제2 단부를 포함한다. 이러한 증기 수집 파이프(13)는, 이동식 저장소(20)로부터 디스펜서(2) 또는 저장소(3, 4)로(그리고 그 반대로도 마찬가지임) 증기를 전달할 수 있게 한다.
도면은 다양한 가능한 사용 구성(저장, 분배 및 공급)을 설명한다. 밸브는, 이들이 폐쇄되는지 또는 개방되는지 여부에 따라, 검은색 또는 백색으로 각각 도시된다.
도 1의 구성예에서, 제1 액화 가스 저장소(3)는, 제1 압력으로 액화 가스를 디스펜서(2)에 공급할 수 있다(밸브(5)가 개방됨). 디스펜서(2)에서 생성된 임의의 증기(펌핑 기화 가스, 예를 들어, 펌프로부터의 기화 가스, 또는 임의의 다른 "증발" 기화 가스)는, (해당 밸브(7, 10)가 개방됨으로써 증기 전달 파이프(27)를 통해) 제1 액화 가스 저장소(3)로 회수될 수 있다.
도 2의 구성예에서, 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소(20)는, 제2 액화 가스 저장소(4)를 충전한다. 충전 파이프(11)의 제2 단부는, 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소(20)에 연결된다. 또한, 증기 수집 파이프(13)의 제2 단부는, (바람직하게는, 증기 전달 파이프(17, 27)의 공통 밸브(7)를 통해) 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소(20)의 상부 부분에 부착된다.
제1 단계에서, 이동식 공급 저장소(20)와 제2 액화 가스 저장소(4) 간의 압력은, 예를 들어, 증기 전달 파이프(17) 및 해당 증기 수집 파이프(13)의 밸브(23 및 9)를 개방함으로써, 균일화될 수 있다.
(펌핑 없이) 제2 액화 가스 저장소(4)와 이동식 저장소(20) 간의 압력차에 의해 액체를 전달하기 위해, 이동식 공급 저장소(20) 내의 압력은, 제2 액화 가스 저장소(4) 내의 압력보다 더 높아야 한다. 또는, 그렇지 않으면, 이동식 저장소(20)가 펌프를 구비해야 한다.
이동식 저장소(20) 내의 압력은, 필요한 경우, 자체 가압에 의해(통상적으로, 유체를 회수하고, 가열하여, 이동식 저장소(20) 내에 재주입함으로써) 증가될 수 있다.
또한, 이러한 압력은, (파이프(13, 27)를 통해 그리고 밸브(10)를 개방하고 해당 밸브(9)를 폐쇄함으로써) 제2 저장소(4) 대신에 제1 저장소(3)에 의해, 또는 (가스 수집 파이프(13)를 통해 그리고 해당 밸브(23, 7)를 개방함으로써) 디스펜서(2)에 의해 공급된 가압 유체를 전달함으로써 증가될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 디스펜서(2)에서 발생된 기화 압력에 따른 가스는, 증기 전달 파이프(27)를 통해(해당 밸브(7 및 10)를 개방) 제1 액화 가스 저장소(3)로 동시에 또는 순차적으로 전달될 수 있다.
이동식 저장소(20) 내의 압력이 제2 가스 저장소(4) 내의 압력보다 더 큰 경우, 액화 가스는, 충전 파이프(11)의 밸브(12)를 개방함으로써, 압력차에 의해 이동식 저장소(20)로부터 제2 액화 가스 저장소(4)로 전달될 수 있다. 이는 도 3에 도시된다. 도시된 바와 같이, 제2 액화 가스 저장소(4)는 바람직하게는 이의 상부 부분을 통해 충전된다.
위와 같이, 디스펜서(2)에서 발생된 기화 압력에 따른 가스는, 증기 전달 파이프(27)를 통해(해당 밸브(7 및 10)를 개방) 제1 액화 가스 저장소(3)로 동시에 또는 순차적으로 전달될 수 있다. 유사하게, 디스펜서(2)에서 발생된 기화 압력에 따른 가스는, 증기 수집 파이프(13)를 통해 그리고 해당 밸브(7, 23)를 개방함으로써, 이동식 저장소(20)로 동시에 또는 순차적으로 전달될 수 있다.
제2 액화 가스 저장소(4)가 충전된 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 증기 수집 파이프(13) 및 충전 파이프(11)의 밸브(12, 23)를 폐쇄한 후에, 이동식 공급 저장소(20)는 연결 해제될 수 있다.
제1 액화 가스 저장소(3) 내의 압력이 제2 액화 가스 저장소(4)로부터 액체 액화 가스를 수용하기에 충분히 낮지 않은 경우, 제2 액화 가스 저장소(4)를 제1 액화 가스 저장소(3) 내의 압력으로(또는 제1 액화 가스 저장소(3) 내의 압력 초과로) 가압해야 할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 단계에서, 제1 액화 가스 저장소(3)와 제2 액화 가스 저장소(4) 간의 압력 균일화가 제공될 수 있다. 이는 상기 2개의 저장소(3, 4)의 상부 부분을 연결하는 증기 전달 파이프(17, 27)의 밸브(9, 10)를 개방함으로써 달성될 수 있다.
제2 액화 가스 저장소(4)가 제1 액화 가스 저장소(3)보다 더 높은 고도에 위치되는 경우, 액체 액화 가스는 제2 액화 가스 저장소(4)로부터 제1 액화 가스 저장소(3)로 중력에 의해 전달될 수 있다.
그렇지 않으면(또는 추가적으로), 제2 액화 가스 저장소(4)는, 제1 액화 가스 저장소(3) 내의 압력보다 더 큰 압력으로 가압될 수 있다. 이는 제2 액화 가스 저장소(4)에 연결된 증기 전달 파이프(17)의 밸브(9)를 폐쇄함으로써 그리고 후자 내의 압력을 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 압력 증가는, 임의의 알려진 수단에 의해(기화기 및/또는 히터를 통해) 달성될 수 있다.
도 6은 제2 액화 가스 저장소(4)로부터의 액화 가스로 제1 액화 가스 저장소(3)를 충전하는 일 실시예를 설명한다. 연결 파이프(8)의 밸브(18)는 개방된다. 상부로부터 공급되는 경우, 액화 가스는 상부로부터 제1 액화 가스 저장소(3)에 유입되어, 상부 부분에 존재하는 증기를 거기서 냉각시킨다. 이에 따라, 제1 액화 가스 저장소(3) 내의 압력을 감소시킨다. 이러한 압력 강하는 액체의 전달(압력차)을 촉진시킨다.
이러한 액체의 전달은, 2개의 액화 가스 저장소(3, 4)의 상대 체적 및 아키텍처에 따라, 필요한만큼 오랫동안 수행될 수 있다.
제2 액화 가스 저장소(4)가 비워지는 경우, 연결 파이프(8)의 이러한 밸브(18)가 폐쇄된다. 제1 액화 가스 저장소(3) 및 제2 액화 가스 저장소(4)는, 제1 액화 가스 저장소(3)에 연결된 증기 전달 파이프(27)의 밸브(10)를 개방함으로써, 다시 동일한 압력으로 된다.
그 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 액화 가스 저장소(4)의 다음 충전을 가능하게 하기 위해, 후자 내의 압력은, 이동식 공급 저장소(20)의 압력과 호환 가능한 저압으로 다시 감소될 수 있다.
이러한 압력 강하는, 압력 균일화에 의해, 가압 가스를 고정식 저장소(21) 또는 이동식 저장소(20)에 전달함으로써 달성될 수 있다. 이에 따라, 필요한 경우, 이를(증기 전달 파이프(17) 및 증기 수집 파이프(13)의 밸브(9 및 23)를 개방) 필요로 하는 이러한 이동식 공급 저장소(20) 내의 압력을 바람직하게 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 필요한 경우, 이동식 공급 저장소(20)의 자체 가압 시스템을 대체할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 액화 가스 소스의 액화 가스 저장소(3, 4) 중 적어도 하나는, 모듈식 기본 용기의 탱크로 구성될 수 있다. 상기 용기는, 탱크(3, 4)의 상단부에 부착된 제1 단부를 갖는 제1 유체 전달 파이프(30)를 구비한다. 탱크(3, 4)는, 탱크(3, 4)의 하단부에 부착된 제1 단부를 갖는 제2 유체 전달 파이프(40)를 구비한다. 제1 전달 파이프(30) 및 제2 전달 파이프(40)는, 각각의 밸브(들)의 세트를 각각 포함한다. 제1 전달 파이프(30)는, 제1 전달 파이프(30)의 제1 단부에 평행하게 부착된 2개의 제2 단부를 형성하는 2개의 분기부를 포함하며, 제1 전달 파이프(30)의 2개의 제2 단부는, 각각의 유체 연결 피팅(90, 110)을 각각 구비한다. 제2 전달 파이프(40)는, 제2 전달 파이프(40)의 제1 단부에 평행하게 부착된 2개의 제2 단부를 형성하는 2개의 분기부를 포함하며, 제2 전달 파이프(40)의 2개의 제2 단부는, 각각의 유체 연결 피팅(100, 120)을 각각 구비한다. 전달 파이프의 제2 단부에 위치된 유체 연결 피팅(90, 100, 110, 120)은, 바람직하게는 퀵-연결(quick-connection) 유형의 피팅이다.
제1 전달 파이프(30)는, 예를 들어, 이의 제1 단부에 가깝게 위치된 제1 밸브(50), 및 2개의 제2 단부 중 하나에 위치된 제2 밸브(70)를 포함한다. 제2 전달 파이프(40)는, 동일한 방식으로, 예를 들어, 이의 제1 단부에 가깝게 위치된 제1 밸브(60), 및 2개의 제2 단부 중 하나에 위치된 제2 밸브(80)를 포함한다.
각각의 기본 용기는, 예를 들어 제1 전달 파이프(30)를 통해 탱크의 상단부에 부착된 제1 단부, 및 예를 들어 제2 전달 파이프(40)를 통해 탱크의 하단부에 부착된 제2 단부를 갖는 제3 연결 파이프(130)를 포함할 수 있으며, 상기 제3 연결 파이프(130)는 밸브(들)(140)의 세트를 포함한다. 제3 연결 파이프(130)의 제1 단부는, 제1 전달 파이프(30)의 제1 단부에 연결된다. 제3 연결 파이프(13)의 제2 단부는, 제2 전달 파이프(4)의 제1 단부에 연결된다.
2개의 기본 용기가 연결되므로, 이에 따라, 2개의 해당 저장소(3, 4)를 직렬로 또는 병렬로 부착할 수 있다.
이러한 실시예에서, (우측의) 제1 기본 용기는 (좌측의) 제2 용기에 직렬로 부착된다. 제2 저장소(4)의 제1 전달 파이프(30)의 제2 단부(110)는, 제1 저장소(30)의 제1 전달 파이프(30)의 제2 단부(90)에 부착된다. 제2 저장소(4)의 제2 전달 파이프(40)의 제2 단부(120)는, 제1 저장소(3)의 제2 전달 파이프(40)의 제2 단부(100)에 부착된다.
따라서, 기본 용기의 2개의 저장소(3, 4)는, 제2 저장소(4)의 (좌측의) 자유 단부(90, 100)에 부착된 수용기 및/또는 소스에 직렬로 및/또는 병렬로 부착될 수 있다.
(우측의) 제1 저장소(3)의 제1 전달 파이프(30) 및 제2 전달 파이프(40)의 제2 단부(110 및 120)는, 액화 가스를 위한 이동식 공급 탱크(20)의 상단부 및 하단부에 각각 연결될 수 있다.
도 9의 구성예에서, (제1 파이프(30)를 통해 그리고 제1 저장소(3)의 해당 밸브(70, 50)를 개방하고 다른 밸브(80, 140, 50)를 폐쇄함으로써) 이동식 탱크(20)의 상부 부분과 제1 저장소(3)의 상부 부분 간에 압력이 균일화될 수 있다.
(예를 들어, 해당 파이프(40 및 130)를 통해 그리고 적절한 밸브(80, 60, 140)를 개방함으로써) 이동식 탱크(20)의 하단부를 제1 저장소(3)의 상부 부분에만 연결함으로써, 액체가 이동식 탱크(20)로부터 제1 저장소(3)로 (상부로부터) 전달될 수 있다. 동시에, 이동식 탱크(20)의 상부 부분은, (해당 파이프(30)를 통해 그리고 적절한 밸브(70, 50)를 개방함으로써) 제2 저장소(4)의 상부 부분에만 유체 연결되게 배치될 수 있다.
제1 저장소로부터 이동식 저장소를 연결 해제하기 위해, 제1 저장소의 모든 밸브(70, 50, 60, 80, 140)가 폐쇄될 수 있다.
또한, 이러한 아키텍처에 따라, 해당 밸브가 개방됨으로써, 파이프(30)(좌측의 단부(90)에 부착된 가스 소스)를 통해 사용자로부터 하나 또는 2개의 저장소(3, 4)의 상단부로 가스를 전달할 수 있다. 동시에, 저장소(3, 4)의 하부 부분은, (좌측의 단부(100)에 부착된) 사용자에게 액체를 공급하거나 공급하지 않도록, 단부(100)로부터 분리되거나 분리되지 않을 수 있으며, 밸브(140)는 폐쇄된다.
하나 또는 2개의 저장소(3, 4)는, 적절한 밸브(60, 80)를 개방함으로써 (좌측의) 단부(100)에서 해당 파이프(40)를 통해 액체를 공급할 수 있는 반면에, 저장소(3, 4)의 상단부는 분리될 수 있다(적절한 밸브(50, 70)가 폐쇄된다).

Claims (15)

  1. 가압된 액화 극저온 유체, 특히 액화 수소를 저장 및 분배하기 위한 설비로서,
    상기 설비(1)는 액화 가스 소스(3, 4) 및 디스펜서(2)를 포함하며,
    상기 디스펜서(2)는, 파이프(5)의 세트를 통해 상기 액화 가스 소스(3, 4)에 연결된 제1 유체 흡입구, 및 상기 디스펜서(2)에 의해 공급되는 상기 가압된 액화 가스의 사용자에 부착되도록 의도된 제2 단부(6)를 포함하고,
    상기 소스(3, 4)는, 액화 가스를 저장하여 결정된 제1 압력으로 상기 디스펜서(2)에 공급하도록 구성된 제1 액화 가스 저장소(3)를 포함하며,
    상기 소스(3, 4)는, 상기 제1 액화 가스 저장소(3)의 상기 결정된 제1 압력보다 더 낮은 결정된 제2 압력으로 액화 가스를 저장하도록 구성된 제2 액화 가스 저장소(4)를 포함하고,
    상기 설비(1)는, 상기 2개의 액화 가스 저장소(3, 4) 간에 유체가 전달될 수 있도록 하기 위해, 상기 제1 액화 가스 저장소(3) 및 제2 액화 가스 저장소(4)를 연결하는, 밸브(들)(18)의 세트를 구비한 연결 파이프(8)를 포함하며,
    상기 설비(1)는, 밸브(들)(12)의 세트를 구비한 충전 파이프(11)를 포함하고, 상기 충전 파이프(11)는, 상기 제2 액화 가스 저장소(4)에 연결된 제1 단부, 및 상기 소스(3, 4)를 충전하도록 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소(20)에 연결되도록 의도된 제2 단부를 가지며,
    상기 디스펜서(2)는, 각각의 증기 전달 파이프(17, 27)를 통해 상기 제1 액화 가스 저장소(3) 및 제2 액화 가스 저장소(4)의 상부 부분에 부착된 제2 유체 흡입구를 포함하고,
    상기 증기 전달 파이프(17, 27)는 밸브(들)(9, 10)의 세트를 구비하며,
    상기 증기 전달 파이프(17, 27)는, 상기 디스펜서(2)와 상기 제1 액화 가스 저장소(3) 및/또는 상기 제2 액화 가스 저장소(4)(3, 4) 간의 가압 유체, 특히 증기의 전달을 가능하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    가압된 액화 극저온 유체, 특히 액화 수소를 저장 및 분배하기 위한 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    밸브(들)(23)의 세트를 구비한 증기 수집 파이프(13)를 포함하며,
    상기 증기 수집 파이프(13)는, 상기 디스펜서(2)의 상기 제2 유체 흡입구에 부착된 제1 단부, 및 이동식 저장소(20)로부터 상기 디스펜서(2)로 증기를 전달하도록 액화 가스를 공급하기 위한 이동식 저장소(20)의 상단부에 부착되도록 의도된 제2 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 설비.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 2개의 액화 가스 저장소(3, 4)는, 상기 제2 저장소(4)로부터 상기 제1 저장소(3)로 중력에 의해 액화 유체가 전달될 수 있도록 하기 위해 상대적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 설비.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 액화 가스 저장소(4)는 상기 제1 저장소(3) 위에 위치되는 것을 특징으로 하는, 설비.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 액화 가스 저장소(3) 및 상기 제2 액화 가스 저장소(4)는, 공통 베이스를 갖는 2개의 중첩 격실을 포함하는 하나의 동일한 탱크에 수용되며,
    상기 제2 저장소(4)는 상기 상부 격실로 형성되고, 상기 제1 저장소(3)는 상기 하부 격실로 형성되는 것을 특징으로 하는, 설비.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스펜서(2)는, 결정된 제1 압력으로 액화 가스로부터 액화 가스를 펌핑하도록 구성된 극저온 유체 펌핑 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는, 설비.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 액화 가스 저장소(3) 및 상기 제2 액화 가스 저장소(4)는, 상기 저장소(3, 4)의 상단부에 부착된 제1 단부를 갖는 제1 유체 전달 파이프(30), 상기 저장소(3, 4)의 하단부에 부착된 제1 단부를 갖는 제2 유체 전달 파이프(40)를 각각 포함하는 각각의 기본 용기의 일부를 각각 형성하며,
    상기 제1 전달 파이프(30) 및 상기 제2 전달 파이프(40)는 각각의 밸브(들)의 세트를 각각 포함하고,
    상기 제1 전달 파이프(30)는, 상기 제1 전달 파이프(30)의 제1 단부에 평행하게 부착된 2개의 제2 단부를 형성하는 2개의 분기부를 포함하며,
    상기 제1 전달 파이프(30)의 상기 2개의 제2 단부는, 각각의 유체 연결 피팅(99, 110)을 각각 구비하고,
    상기 제2 전달 파이프(40)는, 상기 제2 전달 파이프(40)의 제1 단부에 평행하게 부착된 2개의 제2 단부를 형성하는 2개의 분기부를 포함하며,
    상기 제2 전달 파이프(40)의 상기 2개의 제2 단부는, 각각의 유체 연결 피팅(100, 120)을 각각 구비하고,
    제3 연결 파이프(130)는, 상기 제1 전달 파이프(30)에 부착된 제1 단부, 및 상기 제2 전달 파이프(40)에 부착된 제2 단부를 가지며,
    상기 제3 연결 파이프(130)는 밸브(들)(14)의 세트를 포함하고,
    상기 기본 용기(1)는 유동 가능하게 서로 부착되는 것을 특징으로 하는, 설비.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 설비(1)에 의해, 가압된 액화 극저온 유체, 특히 액화 수소를 저장 및 분배하기 위한 방법으로서,
    상기 충전 파이프(11)를 통해 이동식 공급 저장소(20)로부터의 액화 극저온 유체로 상기 제2 극저온 유체 저장소(4)를 충전하는 단계를 포함하는,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 설비(1)에 의해, 가압된 액화 극저온 유체, 특히 액화 수소를 저장 및 분배하기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 극저온 유체 저장소(4)의 충전 전에, 상기 이동식 공급 저장소(20) 내의 상기 압력을 증가시키는 단계를 포함하며,
    상기 제2 극저온 유체 저장소(4)는, 압력차를 통해 유체 연통하는 상기 이동식 공급 저장소(20) 및 상기 제2 유체 저장소(4)를 배치함으로써 상기 이동식 저장소(20)로부터 충전되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    압력차를 통해 유체 연통하는 후자를 배치함으로써 상기 제2 액화 가스 저장소(4)로부터 상기 제1 액화 가스 저장소(3)로 액화 유체를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 액화 가스 저장소(4)로부터 상기 제1 액화 가스 저장소(3)로 액화 유체를 전달하는 단계 전에, 상기 제1 액화 가스 저장소(3)와 상기 제2 액화 가스 저장소(4) 간의 압력을 균일화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 액화 가스 저장소(3)와 상기 제2 액화 가스 저장소(4) 간의 압력을 균일화하는 단계 후에, 상기 제2 액화 가스 저장소(4) 내의 상기 압력을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 액화 가스 저장소(4) 내의 상기 압력을 감소시키는 단계는, 상기 제2 액화 가스 저장소(4)와 이동식 또는 고정식 저장소(20, 21) 간의 압력 균일화, 상기 제2 가스 저장소(4)로부터 연료 전지와 같은 가스 사용자로의 가압 가스의 전달 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 액화 가스 저장소(3)로부터 상기 디스펜서(2)로 상기 제1 압력으로 액화 극저온 유체를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 액화 가스 저장소(3)로부터 상기 디스펜서(2)로 상기 제1 압력으로 액화 극저온 유체를 전달하는 단계 후에 또는 이와 동시에, 상기 디스펜서(2)로부터 상기 제1 가스 저장소(3)로 가압 증기를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
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