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公開番号2025084559
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023198546
出願日2023-11-22
発明の名称液化水素ポンプシステム、液化水素ポンプシステムの制御方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F04B 39/00 20060101AFI20250527BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】液化水素が漏出した場合、水素濃度の変化を検出することで、周囲の大気中における水素濃度を、定められた基準値以下に抑える。
【解決手段】液化水素ポンプシステムは、液化水素ポンプと、制御装置と、を備え、液化水素ポンプは、シリンダと、ピストンと、ロッドと、駆動部と、シール部と、を備える。シール部は、第一シール部材と、第一シール部材に対し、軸線方向でピストンから離間する方向に間隔をあけて設けられた第二シール部材と、一端が、ロッドとシリンダとの隙間に連通し、他端がシリンダの外部に開口する流路部と、流路部を通してシリンダの外部に流出する流体における水素濃度に関する情報を取得する情報取得部と、を備える。制御装置は、取得された水素濃度に関する情報に基づき、流体における水素濃度が予め設定された基準値を上回ったと判断される場合に、液化水素ポンプの動作を停止させる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
液化水素を圧縮する液化水素ポンプと、
前記液化水素ポンプの動作を制御する制御装置と、を備えた液化水素ポンプシステムであって、
前記液化水素ポンプは、
軸線方向に延びる筒状のシリンダと、
前記シリンダ内で前記軸線方向に往復動可能に設けられ、外部から前記シリンダ内に導入された前記液化水素を圧縮し、前記シリンダ外に吐出させるピストンと、
一端が前記シリンダ内で前記ピストンに接続され、他端が前記シリンダ外に突出するロッドと、
前記ロッドの他端に接続され、前記ロッドを介して前記ピストンを前記シリンダ内で前記軸線方向に往復動させる駆動部と、
シール部と、を備え、
前記シール部は、
前記ロッドと前記シリンダとの隙間をシールする第一シール部材と、
前記第一シール部材に対し、前記軸線方向で前記ピストンから離間する方向に間隔をあけて設けられ、前記ロッドと前記シリンダとの間をシールする第二シール部材と、
前記シリンダに形成され、一端が、前記第一シール部材と前記第二シール部材との間において前記ロッドと前記シリンダとの隙間に連通し、他端が前記シリンダの外部に開口する流路部と、
前記流路部を通して前記シリンダの外部に流出する流体における水素濃度に関する情報を取得する情報取得部と、を備え、
前記制御装置は、前記情報取得部で取得された前記水素濃度に関する情報に基づき、前記流体における水素濃度が予め設定された基準値を上回ったと判断される場合に、前記液化水素ポンプの動作を停止させる
液化水素ポンプシステム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記情報取得部は、前記流体の流量を、前記水素濃度に関する情報として取得し、
前記制御装置は、前記流体の流量が、予め設定された流量閾値以上であった場合に、前記液化水素ポンプの動作を停止させる
請求項１に記載の液化水素ポンプシステム。
【請求項３】
前記情報取得部は、前記流体の温度を、前記水素濃度に関する情報として取得し、
前記制御装置は、前記流体の温度が、予め設定された温度閾値未満であった場合に、前記液化水素ポンプの動作を停止させる
請求項１又は２に記載の液化水素ポンプシステム。
【請求項４】
前記シール部は、
前記シリンダの外部における大気温度を検出する、大気温度検出部をさらに備え、
前記制御装置は、前記大気温度検出部で検出された、前記大気温度が、予め設定された大気温度閾値未満であった場合に、前記液化水素ポンプの動作を停止させる、
請求項１又は２に記載の液化水素ポンプシステム。
【請求項５】
前記シール部は、
前記第二シール部材を加熱するヒータをさらに備え、
前記制御装置は、前記大気温度検出部で検出された、前記大気温度が、予め設定された大気温度閾値未満であった場合に、前記ヒータにより前記第二シール部材を加熱する
請求項４に記載の液化水素ポンプシステム。
【請求項６】
前記シール部は、
前記シリンダの外部における大気中の水素濃度を検出する、水素濃度検出部をさらに備え、
前記制御装置は、前記水素濃度検出部で検出された、大気中の水素濃度が、予め設定された水素濃度閾値以上であった場合に、前記液化水素ポンプの動作を停止させる、
請求項１又は２に記載の液化水素ポンプシステム。
【請求項７】
前記シール部は、
前記シリンダに形成され、前記ロッドと前記シリンダとの隙間に、前記シリンダの外部から不活性ガスが供給される不活性ガス供給流路部をさらに備える
請求項１又は２に記載の液化水素ポンプシステム。
【請求項８】
前記不活性ガスは、大気よりも比重が小さく、
前記不活性ガス供給流路部は、一端が、前記流路部の一端に対して上方の位置で、前記ロッドと前記シリンダとの隙間に連通している
請求項７に記載の液化水素ポンプシステム。
【請求項９】
前記軸線方向における前記第一シール部材と前記第二シール部材との間隔が、前記ロッドの前記軸線方向における移動ストロークよりも大きい
請求項１又は２に記載の液化水素ポンプシステム。
【請求項１０】
前記第二シール部材に対し、前記軸線方向で前記ピストンから離間する側に形成され、大気が流通する大気流通部と、
前記大気流通部内に設けられ、前記ロッドと前記第二シール部材との隙間を覆うダストシールと、をさらに備える
請求項１又は２に記載の液化水素ポンプシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、液化水素ポンプシステム、液化水素ポンプシステムの制御方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
液化水素を圧縮するための液化水素ポンプとしてこれまで往復動ポンプが用いられている。この種のポンプは、一例として９０ＭＰａ程度まで液化水素を昇圧させることが可能とされている。具体的には往復動ポンプは、軸線方向に往復動するピストンと、ピストンを外側から覆うシリンダと、を主に備えている。ピストンがシリンダ内で往復動することによって液化水素が圧縮され、外部に吐出される。ピストンは、駆動部によって駆動される。シリンダ内に設けられたピストンと、シリンダ外に設けられた駆動部とは、ロッドを介して接続されている。ロッドは、シリンダの内外を貫通して延びている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、この種の液化水素ポンプにおいて、ロッドとシリンダとの間に、ロッドの軸線方向に間隔をあけて、複数のシール部材を備える構成が開示されている。また、特許文献１には、複数のシール部材の間に連通する流体流路の圧力を監視する構成が開示されている。このような構成において、流体流路の圧力の上昇を検出することで、シール部材の摩耗による、シール部材とロッドとの隙間を通した液化水素の漏出を監視している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６９８２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したような液化水素ポンプにおいては、液化水素ポンプから水素が大気中に漏出した場合であっても、周囲の大気中における水素濃度を、定められた基準値以下に抑えることが求められている。
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、液化水素の漏出の有無は監視できるものの、液化水素が液化水素ポンプから大気中に漏出した場合、周囲の大気中における水素濃度までを検出することはできない。
【０００６】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、液化水素が漏出した場合、水素濃度の変化を検出することで、周囲の大気中における水素濃度を、定められた基準値以下に抑えることができる液化水素ポンプシステム、液化水素ポンプシステムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示に係る液化水素ポンプシステムは、液化水素を圧縮する液化水素ポンプと、前記液化水素ポンプの動作を制御する制御装置と、を備えた液化水素ポンプシステムであって、前記液化水素ポンプは、軸線方向に延びる筒状のシリンダと、前記シリンダ内で前記軸線方向に往復動可能に設けられ、外部から前記シリンダ内に導入された前記液化水素を圧縮し、前記シリンダ外に吐出させるピストンと、一端が前記シリンダ内で前記ピストンに接続され、他端が前記シリンダ外に突出するロッドと、前記ロッドの他端に接続され、前記ロッドを介して前記ピストンを前記シリンダ内で前記軸線方向に往復動させる駆動部と、シール部と、を備える。前記シール部は、前記ロッドと前記シリンダとの隙間をシールする第一シール部材と、前記第一シール部材に対し、前記軸線方向で前記ピストンから離間する方向に間隔をあけて設けられ、前記ロッドと前記シリンダとの間をシールする第二シール部材と、前記シリンダに形成され、一端が、前記第一シール部材と前記第二シール部材との間において前記ロッドと前記シリンダとの隙間に連通し、他端が前記シリンダの外部に開口する流路部と、前記流路部を通して前記シリンダの外部に流出する流体における水素濃度に関する情報を取得する情報取得部と、を備え、前記制御装置は、前記情報取得部で取得された前記水素濃度に関する情報に基づき、前記流体における水素濃度が予め設定された基準値を上回ったと判断される場合に、前記液化水素ポンプの動作を停止させる。
【０００８】
本開示に係る液化水素ポンプシステムの制御方法は、上記したような液化水素ポンプシステムの制御方法であって、前記流路部を通して前記シリンダの外部に流出する流体における水素濃度に関する情報を取得するステップと、取得された前記水素濃度に関する情報に基づき、前記流体における水素濃度が予め設定された基準値を上回ったか否かを判断するステップと、前記流体における水素濃度が予め設定された基準値を上回ったと判断される場合に、前記液化水素ポンプの動作を停止させるステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の液化水素ポンプシステム、液化水素ポンプシステムの制御方法によれば、液化水素が漏出した場合、水素濃度の変化を検出することで、周囲の大気中における水素濃度を、定められた基準値以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の実施形態に係る液化水素ポンプシステムの概略構成を示す断面図である。
本開示の第一実施形態に係る液化水素ポンプシステムの液体水素ポンプに備えられたシール部の構成を示す断面図である。
図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図である。
本開示の実施形態に係る制御装置のハードウェア構成を示す図である。
図４の制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
本開示の第一実施形態に係る液化水素ポンプシステムの制御方法の手順を示すフローチャートである。
本開示の第二実施形態に係る液化水素ポンプシステムの液体水素ポンプに備えられたシール部の構成を示す断面図である。
流体の温度と、流体の流量との相関の一例を示す図である。
本開示の第二実施形態に係る液化水素ポンプシステムの制御方法の手順を示すフローチャートである。
本開示の第三実施形態に係る液化水素ポンプシステムの液体水素ポンプに備えられたシール部の構成を示す断面図である。
本開示の第三実施形態に係る液化水素ポンプシステムの制御方法の手順を示すフローチャートである。
本開示の実施形態の第一変形例に係る液化水素ポンプシステムの液体水素ポンプに備えられたシール部の構成を示す断面図である。
本開示の実施形態の第二変形例に係る液化水素ポンプシステムの液体水素ポンプに備えられたシール部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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