本发明涉及用于装卸液态氢的液态氢用流体装卸装置。
背景技术：
近年，由于地球变暖这一问题变得严峻等，作为取代石油、天然气等化石燃料的能源，太阳光、风力、水力或地热等自然能源(可再生能源)不断被扩大利用。现状是，该自然能源大致被转换为电这一形式的能源，但是，电不适合大量储藏，另外，输送损耗也很大，因此，近年来，下述解决方案正在被研究：灵活运用自然能源来制造出能够大量储藏和长距离运输的氢，并作为氢能来积极地利用。
氢不但具有能够储藏和运输这样的优点，还具有如下等多个优点：其是作为水或化合物而在地球上无穷尽地存在的物质；作为火箭燃料来利用等、作为能源的动力很强劲；以及，即使燃烧也只是与空气中的氧发生反应而生成水，是不排出二氧化碳或大气污染物质的清洁能源。
另外，由于日本国内的自然能源的体量有限，因此，下述方案也正在被研究：将来，灵活利用国外的自然能源来大量制造氢，并通过储藏、运输所制造出的氢来解决日本国内的能源问题。
在这样的背景下，随着氢利用的扩大，该氢的储藏和运输技术的确立成为当务之急，作为其中的一项，可以列举出用于对运输来的液态氢进行装卸的流体装卸装置(输油臂)的开发。
技术实现要素：
发明所要解决的课题
氢在常温下是气体，在其气体状态下，体积较大，是不适合储藏和运输的形态，因此，一般是在液化状态下进行储藏和运输。
由于氢的沸点是-253℃，因此，为了进行液化，需要使温度为-253℃以下，另外，由于液化后的氢非常容易蒸发，因此，在液态氢的储藏和运输中，必须保持为-253℃以下的环境。
可是，对于以往的流体装卸装置，绝热性能低，从外部侵入的热容易传递至流体，因此存在如下问题：在使液态氢流通的情况下，环境温度的热量使得流通的液态氢的液温上升，导致液态氢在流通过程中蒸发而成为气体状态，从而无法高效地运输。
另外，由于使极低温的液态氢流通，因此配管表面温度成为与液态氢同等的温度(-253℃)，由此，在配管周围存在的氧(沸点：-183℃)发生液化并存留在配管附近。由于该氧是助燃性气体，因此存在如下问题：在万一发生了起火事故等的情况下，担忧因在周围存在有该作为助燃性气体的液化氧而导致灾害扩大(安全性低下)。
本发明的目的在于解决这样的问题，并提供如下这样的前所未有的划时代的液态氢用流体装卸装置：绝热性优异，能够尽可能降低流通的液态氢的蒸发而高效地进行装卸，并且，在周围不生成液化氧，安全性优异。
用于解决课题的手段
参照附图对本发明的主旨进行说明。
一种液态氢用流体装卸装置，其是借助旋转接头部2将供液态氢流通的配管部1连结成转动自如的结构，其特征在于，所述配管部1构成为设置有绝热结构，所述旋转接头部2构成为通过轴承部5将外环部3和内环部4连结成相对转动自如，其中，所述外环部3与待连结的一个所述配管部1连接设置，所述内环部4与另一个所述配管部1连接设置，并且，所述旋转接头部构成为将氦气封入该轴承部5所处的所述外环部3与所述内环部4的边界相对转动部6中，并且，所述旋转接头部构成为，在露出于大气中而与外部大气接触的外部大气接触壁部7、和与流通的所述液态氢接触的液态氢接触壁部8之间，沿轴向延伸设置有真空部9，并且设置有一端与所述外部大气接触壁部7连接设置且另一端与所述液态氢接触壁部8连接设置的热传导延长路径部10，延长了所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间的热传导距离，从而构成为降低了所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间的热传导性。
根据权利要求1所述的液态氢用流体装卸装置，其特征在于，所述外环部3是将真空双层管结构的直管状的被嵌部12连接设置于设有所述轴承部5的外环相对转动部11的结构，所述内环部4是将真空双层管结构的直管状的嵌入部14连接设置于内环相对转动部13的结构，其中，所述内环相对转动部13与所述外环相对转动部11卡合，所述液态氢用流体装卸装置构成为，将所述嵌入部14嵌入卡合于所述被嵌部12中而连结所述外环部3和所述内环部4，并且构成为，通过所述嵌入部14与所述被嵌部12的嵌入卡合，在成为所述外部大气接触壁部7的所述被嵌部12的外侧管部15和成为所述液态氢接触壁部8的所述嵌入部14的内侧管部16之间，形成有多个所述真空部9，并且形成有使所述被嵌部12的内侧管部17与所述嵌入部14的外侧管部18以相对转动自如的方式重合的管壁重合部19，该管壁重合部19成为所述热传导延长路径部10而延长了成为所述外部大气接触壁部7的所述被嵌部12的外侧管部15与成为所述液态氢接触壁部8的所述嵌入部14的内侧管部16之间的热传导距离，从而构成为降低了所述被嵌部12的外侧管部15与所述嵌入部14的内侧管部16之间的热传导性。
另外，根据权利要求1所述的液态氢用流体装卸装置，其特征在于，所述外环部3是将设有凸缘部20的真空双层管结构的配管连结部21连接设置于设有所述轴承部5的外环相对转动部11的结构，所述配管连结部21和所述内环4部分别构成为真空双层管结构，所述液态氢用流体装卸装置构成为，在所述配管连结部和所述内环部各自的所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间，沿轴向延伸设置有所述真空部9，并且设置有一端与所述外部大气接触壁部7连接设置且另一端与所述液态氢接触壁部8连接设置的、形成为コ字状或之字状的所述热传导延长路径部10，延长了所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间的热传导距离，从而构成为降低了所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间的热传导性。
另外，根据权利要求1所述的液态氢用流体装卸装置，其特征在于，所述旋转接头部2构成为，在所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间设置有层叠真空绝热部22，从而降低了所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间的基于辐射的热传导。
另外，根据权利要求2所述的液态氢用流体装卸装置，其特征在于，所述旋转接头部2构成为，在所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间设置有层叠真空绝热部22，从而降低了所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间的基于辐射的热传导。
另外，根据权利要求3所述的液态氢用流体装卸装置，其特征在于，所述旋转接头部2构成为，在所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间设置有层叠真空绝热部22，从而降低了所述外部大气接触壁部7与所述液态氢接触壁部8之间的基于辐射的热传导。
另外，根据权利要求1～6中的任意一项所述的液态氢用流体装卸装置，其特征在于，所述配管部1的绝热结构是真空双层管结构。
另外，根据权利要求7所述的液态氢用流体装卸装置，其特征在于，在所述配管部1彼此的连结中使用了卡口式接头结构。
发明的效果
由于本发明如上述那样构成，因此，提高了配管部的绝热性能，另外，旋转接头部也在外部大气接触壁部与液态氢接触壁部之间设置有真空部，并且设有使热传导距离延长的热传导延长路径部，由此，外部大气接触壁部与液态氢接触壁部之间的热传导距离变长，该外部大气接触壁部与液态氢接触壁部之间的热传导性降低，绝热性能提高。从而，成为了如下这样的前所未有的划时代的液态氢用流体装卸装置：降低了外部大气向液态氢接触壁部传导的热量，尽可能降低了在该配管部和旋转接头部中流通的液态氢的蒸发，能够高效地装卸液态氢，而且，抑制了由流通的液态氢所引起的外部大气接触壁部的极低温化，在周围不生成液化氧，安全性优异。
另外，在权利要求2所述的发明中，成为了如下这样的实用性优异的划时代的液态氢用流体装卸装置：真空部为双层结构，能够进一步降低热传导性，从而能够进一步提高绝热性能，并且，能够容易地形成热传导延长路径部。
另外，在权利要求3所述的发明中，旋转接头部中的连结和分离容易实现，成为了实用性更加优异的液态氢用流体装卸装置。
另外，在权利要求4～6所述的发明中，成为了如下这样的划时代的液态氢用流体装卸装置：基于辐射的热传导进一步减弱，能够发挥出更高的绝热性能。
另外，在权利要求7、8所述的发明中，成为了如下这样的划时代的液态氢用流体装卸装置：能够容易地设计并实现配管部的绝热结构，并且能够发挥出更高的绝热性能。
附图说明
图1是示出实施例1的流体装卸装置的概要图。
图2是示出实施例1的旋转接头部的主剖视说明图。
图3是示出实施例1的配管部与旋转接头部的连结状态的主剖视说明图。
图4是图3的分解图。
图5是示出实施例2的旋转接头部的主剖视说明图。
具体实施方式
基于附图示出本发明的作用，对本发明的优选的实施方式简单进行说明。
在本发明中，由于是设置有绝热结构的配管部1，因此，向在配管部1内流通的液态氢传导的热量被尽可能地降低，另外，也防止了由液态氢所引起的配管部1表面的极低温化。
而且，由于本发明构成为，在将该配管部1连结成转动自如的旋转接头部2中，在该旋转接头部2的外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间，设置有真空部9，并且设置有一端被设置于外部大气接触壁部7且另一端被设置于液态氢接触壁部8的热传导延长路径部10，延长了从外部大气接触壁部7至液态氢接触壁部8的热传导距离，由此，从外部大气接触壁部7侵入的热不直接向液态氢接触壁部8传导，而是经由热传导延长路径部10绕远地传导至液态氢接触壁部8，从而降低了基于传导的热传导，因此，旋转接头部2中的外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间的热传导性能降低，向在该旋转接头部2内流通的液态氢传导的热量被尽可能地降低，另外，也防止了由液态氢所引起的旋转接头部2表面的极低温化。
因此，成为了如下这样的前所未有的划时代的液态氢用流体装卸装置：能够尽可能地抑制在配管部1内和旋转接头部2内流通的液态氢的由导入热量所引起的温度上升，从而能够尽可能降低该液态氢的蒸发而高效地进行装卸，并且，防止了配管部1和旋转接头部2的表面的极低温化(比氧的沸点低的温度)，在周围不会生成液化氧，安全性优异。
另外，本发明成为了如下这样的实用性优异的液态氢用流体装卸装置：由于构成为将氦气封入轴承部5所处的所述外环部3与所述内环部4的边界相对转动部6中，因此，即使使极低温的液态氢流通，该封入的氦气也不会液化，因此边界相对转动部6内的加压状态被保持，防止了水或大气从外部侵入，从而，不会产生因侵入的水或大气中的水分冻结所引起的动作不良，能够保持良好的转动动作。
实施例1
根据图1～图4对本发明的具体实施例1进行说明。
本实施例是图示那样的液态氢用流体装卸装置，其通过旋转接头部2将内侧臂1a、外侧臂1b、弯头配管部1c等各种配管部1连结成转动自如，并且具备对应于外侧臂1b相对于内侧臂1a的转动姿势而取得平衡的配重机构23，具体来说，各种配管部1是设置有绝热结构的结构，另外，旋转接头部2是将外环部3和内环部4通过轴承部5连结成相对转动自如的结构，其中，所述外环部3与待连结的一个配管部1连接设置，所述内环部4与另一个配管部1连接设置，并且，所述旋转接头部2构成为，将氦气封入轴承部5所处的外环部3与内环部4的边界相对转动部6中，并且构成为，在露出于大气中而与外部大气接触的外部大气接触壁部7、和与流通的液态氢接触的液态氢接触壁部8之间，沿轴向延伸设置有真空部9，并且设置有一端与外部大气接触壁部7连接设置且另一端与液态氢接触壁部8连接设置的热传导延长路径部10，延长了外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间的热传导距离，从而形成为降低了外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间的热传导性的结构。
以下，对本实施例的各构成部更具体地进行说明。
本实施例的内侧臂1a、外侧臂1b、弯头配管部1c等各种配管部1是对绝热结构采用了真空双层管绝热结构的结构。即，构成为，通过设置真空部24，由此阻断热传导，提高了绝热性能。
另外，在本实施例中，构成为，与旋转接头部2连接设置的弯头配管部1c通过焊接来连接设置，另外，配管部1彼此、具体来说、内侧臂1a与弯头配管部1c或者外侧臂1b与弯头配管部1c的连结是通过如下的卡口式接头结构进行的连结，其中，所述卡口式接头结构是将真空双层配管彼此嵌入卡合来进行连结的结构。
具体来说，如图示那样，构成为，将真空双层管结构的延长嵌入管部27延伸设置于弯头配管部1c的末端侧，将真空双层管结构的延长被嵌管部28延伸设置在与该弯头配管部1c连结的内侧臂1a(外侧臂1b)的末端侧，使弯头配管部1c的延长嵌入管部27嵌入卡合于该延长被嵌管部28中，使各自的凸缘连结部彼此对接，并通过螺栓紧固进行连结。
另外，在该延长嵌入管部27和延长被嵌管部28重合的延长管重合部29中，如图示那样构成为，在与外部大气接触的延长被嵌管部28的外侧管部30、和与液态氢接触的延长嵌入管部27的内侧管部31之间形成双层的真空部24，另外，在该双层的真空部24之间，形成有使延长嵌入管部27的外侧管部32和延长被嵌管部28的内侧管部33以相对转动自如的方式重合的内管外管重合部34，该内管外管重合部34成为使在延长被嵌管部28的外侧管部30与延长嵌入管部27的内侧管部31之间产生的、基于传导的热传导的热传导距离延长的热传导延长路径部35，从延长被嵌管部28的外侧管部30侵入的热不会直接传导至延长嵌入管部27的内侧管部31，而是经由该热传导延长路径部35绕远地传导至延长嵌入管部27的内侧管部31，由此，基于传导的热传导减弱而使热传导性降低，从而形成为这样的结构：提高了通过使该延长嵌入管部27和延长被嵌管部28嵌入卡合而形成的延长管重合部29的绝热性能。
另外，构成旋转接头部2的外环部3为这样的结构：设有真空部9的真空双层管结构的直管状的被嵌部12被连接设置于设有轴承部5的外环相对转动部11。
具体来说，本实施例的外环部3构成为在外环相对转动部11上设置有吹气口部36和泄漏气体回收口部37，并且构成为在基端侧连接设置有被嵌部12，且构成为将配管部1(弯头配管部1c)连接设置于该被嵌部12。
更具体来说，构成为，被嵌部12的长度被设定为如下这样的长度：所述长度是比使该被嵌部12和后述的嵌入部14嵌入卡合时的、成为外部大气接触壁部7的被嵌部12的外侧管部15与成为液态氢接触壁部8的嵌入部14的内侧管部16之间的距离(厚度)足够长的长度(在本实施例中，厚度为大约60mm，与此相对，长度为大约500mm)。
另外，设置于外环相对转动部11的吹气口部36构成为与安装轴承部5的轴承安装部39连通，并且构成为，从该吹气口部36注入作为吹扫气体的氦气，利用氦气对通过轴承部5相对转动的边界相对转动部6内进行置换，并且，使该边界相对转动部6内成为比大气压高压的状态，防止水或大气从外部侵入，其中，所述边界相对转动部6是在形成了连结有外环部3和内环部4的旋转接头部2的状态下所形成的。即，本实施例构成为，通过使边界相对转动部6内的压力升高而相对于外部成为正压，由此防止水或大气从外部侵入，从而防止发生因该水或大气中的水分的冻结所造成的边界相对转动部6的动作不良，另外，通过对吹扫气体采用氦气，由此，即使边界相对转动部6内由于液态氢而低温化，但由于氦气的融点比液态氢的温度低而不会冻结，保持了边界相对转动部6的平滑的动作。
另外，泄漏气体回收口部37用于将从外环部3与内环部4的连结部(对接部)泄漏的泄漏气体排出到外部进行回收，在本实施例中构成为，在被嵌部12的设置于外侧管部15与内侧管部17之间的真空部9内配设有泄漏气体回收配管部38，通过该泄漏气体回收配管部38将泄漏气体从泄漏气体回收口部37排出并回收。
另外，在本实施例中，构成为，对该被嵌部12的内侧管部17的处于大气侧的面实施镜面精加工，降低了基于辐射的热传导(使辐射的放射热反射，由此使热传导降低)。
另外，本实施例的内环部4构成为，将设置有真空部9的真空双层管结构的直管状的嵌入部14，连接设置于与上述的外环部3的外环相对转动部11卡合的内环相对转动部13。
具体来说，内环相对转动部13构成为设置有轴承承接部40，该轴承承接部40与设置于外环相对转动部11的轴承安装部39卡合，并且，该内环相对转动部13构成为真空双层管结构，且构成为：在末端侧连接设置有嵌入部14，在基端侧，通过焊接连接设置有配管部1(弯头配管部1c)。
另外，嵌入部14的长度与上述的被嵌部12同样地被设定为比成为外部大气接触壁部7的被嵌部12的外侧管部15与成为液态氢接触壁部8的嵌入部14的内侧管部16之间的距离(厚度)足够长的长度(在本实施例中，与被嵌部12几乎同等)。
另外，在本实施例中，构成为，对该嵌入部14的内侧管部16和外侧管部18各自的处于大气侧的面实施镜面精加工，降低了基于辐射的热传导。
另外，本实施例的内环部4构成为，在内侧管部16与外侧管部18之间，具体来说，在与液态氢接触的管壁(嵌入部14的内侧管部16或内环相对转动部13的内侧壁部)的处于大气侧的面上，设置有将铝蒸镀膜等辐射屏蔽板和间隔件交替地以层叠状态并排设置而成的层叠真空绝热部22，并且构成为，利用该层叠真空绝热部22进一步降低了基于辐射的热传导。
本实施例的旋转接头部2构成为，将上述的嵌入部14嵌入卡合于被嵌部12来连结外环部3和内环部4，另外，构成为，通过该嵌入部14与被嵌部12的嵌入卡合，在成为旋转接头部2的外部大气接触壁部7的被嵌部12的外侧管部15、与成为液态氢接触壁部8的嵌入部14的内侧管部16之间，形成双层的真空部9，并且在该外侧管部15与内侧管部16之间，形成使被嵌部12的内侧管部17和嵌入部14的外侧管部18以相对转动自如的方式重合的管壁重合部19，该管壁重合部19成为热传导延长路径部10，延长了成为外部大气接触壁部7的被嵌部12的外侧管部15与成为液态氢接触壁部8的嵌入部14的内侧管部16之间的热传导距离，降低了基于传导的热传导，而且，构成为，对被嵌部12的内侧管部17、和嵌入部14的内侧管部16及外侧管部18各自的处于大气侧的面进行镜面精加工，并在嵌入部14的内侧管部16的大气侧面(真空部9内)上设置层叠真空绝热部22来降低基于辐射的热传导，降低了成为外部大气接触壁部7的被嵌部12的外侧管部15与成为液态氢接触壁部8的嵌入部14的内侧管部16之间的热传导性。
另外，本实施例的旋转接头部2构成为，在使被嵌部12和嵌入部14嵌入卡合的连结状态下，成为被嵌部12与嵌入部14的边界部的相对转动部41、和轴承部5所处的边界相对转动部6成为连通状态，注入边界相对转动部6中的氦气也被注入该相对转动部41中，在该相对转动部41中，与边界相对转动部6同样地也通过内压的上升来防止外部大气或水分从外部侵入，从而防止发生因侵入的水分的冻结所导致的动作不良，并且，即使该相对转动部41由于液态氢而变得低温化，氦气也不会冻结，保持了相对转动部41的平滑的转动动作。
这样，本实施例成为了如下这样的前所未有的划时代的液态氢用流体装卸装置：通过尽可能降低从外部大气接触壁部7侵入的热向液态氢接触壁部8的传导，提高配管部1和旋转接头部2的绝热性能，由此，能够尽可能地抑制在配管部1内和旋转接头部2内流通的液态氢的由导入热量所引起的温度上升，从而能够尽可能降低该液态氢的蒸发而高效地进行装卸，并且，防止了配管部1和旋转接头部2的表面的极低温化(比氧的沸点低的温度)，在周围不会生成液化氧，安全性优异。
另外，成为了如下这样的实用性优异的液态氢用流体装卸装置：通过构成为将氦气注入并封入轴承部5所处的边界相对转动部6、和使被嵌部12与嵌入部14相对转动的相对转动部41中，由此，即使使极低温的液态氢流通，封入相对转动部41中的氦气也不会液化，因此，边界相对转动部6内的加压状态被保持，防止了水或大气从外部侵入边界相对转动部6和相对转动部41中，从而，不会发生因侵入的水或大气中的水分冻结所导致的动作不良，能够保持良好的转动动作。
实施例2
根据图5对本发明的具体的实施例2进行说明。
在本实施例中，使实施例1中的旋转接头部2的结构不同。
本实施例的外环部3为这样的结构：设有凸缘部20的真空双层管结构的配管连结部21被连接设置于设有轴承部5的外环相对转动部11。
具体来说，本实施例的外环部3构成为，使配管连结部21的设置于末端部的凸缘部20重合于外环相对转动部11的基端部端面，并利用螺栓42来连接设置该配管连结部21，其中，在所述外环相对转动部11上设置有轴承安装部39、和与该轴承安装部39连通的吹气口部36，另外，构成为通过焊接将配管部1(弯头配管部1c)连接设置于该配管连结部21。
另外，配管连结部21构成为真空双层管结构，并且构成为，在外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间，设置有一端与外部大气接触壁部7连接设置且另一端与液态氢接触壁部8连接设置的、形成为コ字状或之字状的热传导延长路径部10，延长了外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间的热传导距离，并且将该热传导延长路径部10作为使配管连结部21的开口部(与内环部4的连通口部)闭合的闭盖部，并且构成为，使比该热传导延长路径部10靠基端部侧(图中配管1侧)的部分为真空，利用真空部9包围热传导延长路径部10，将从外部大气接触壁部7朝向液态氢接触壁部8的直接的热传导阻断，从而使得外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间的热传导性降低。
并且，在本实施例的外环相对转动部11上设置的吹气口部36是以与实施例1同样的目的设置的，因此作用効果也与实施例1相同。
另外，内环部4构成为设置有：轴承承接部40，其与在上述的外环部3的外环相对转动部11上设置的轴承安装部39卡合；以及泄漏气体回收口部37和泄漏气体回收配管部38，它们用于将从外环部3与内环部4的连结部(对接部)泄漏的泄漏气体排出到外部进行回收。
另外，内环部4构成为，与外环部3的配管连结部21相同地在外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间设置有一端与外部大气接触壁部7连接设置且另一端与液态氢接触壁部8连接设置的、形成为コ字状或之字状的热传导延长路径部10，延长了外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间的热传导距离，并且，将该热传导延长路径部10作为使该内环部4的开口部(与外环部3的连通口部)闭合的闭盖部，并且构成为，使比该热传导延长路径部10靠基端部侧(图中的配管1侧)的部分为真空，利用真空部9包围热传导延长路径部10，将从外部大气接触壁部7朝向液态氢接触壁部8的直接的热传导阻断，从而使得外部大气接触壁部7与液态氢接触壁部8之间的热传导性降低。
并且，构成为，在外环部3和内环部4各自的热传导延长路径部10中，与实施例1相同地对处于大气侧的面实施镜面精加工，降低了基于辐射的热传导。
另外，虽然未图示，但是，关于在实施例1中设置的层叠真空绝热部22，优选同样地进行设置，通过设置层叠真空绝热部22，能够期待绝热性能的进一步提高。
本实施例的旋转接头部2构成为，通过轴承部5将如上述那样构成的内环部4和外环相对转动部11连结成相对转动自如，使配管连结部21与内环部4对接而连接设置，利用螺栓42将与外环相对转动部11重合的凸缘部20紧固并固定，从而连结该外环部3和内环部4。
其余的结构与实施例1相同。
并且，本发明并不限于实施例1、2，各结构要素的具体结构都能够适当地设计。