商用海上移送向け液化水素ローディングアーム実用化

極低温エネルギーキャリアの大規模海上輸送には、極限の熱的・機械的条件下で大量の液体移送を安全に処理できるインフラストラクチャが不可欠である。商用液化水素サプライチェーンの構築に向け、川崎重工業株式会社とTBグローバルテクノロジーズ株式会社は、船陸間での液化水素移送を担う6インチ型商用仕様マリンローディングアームの開発を完了した。

極低温流体における海上移送の技術的課題
液化水素の大規模海上移送には、機械工学、熱力学、材料工学における特有の技術的障壁が存在する。水素を液体状態に維持するためには、大気圧下でマイナス253度という極低温を保つ必要がある。この極限状態においては、構造用金属の脆化やシール材の弾性喪失が生じるリスクがあり、わずかな熱侵入でも急速なボイルオフガスの発生を引き起こす。

従来の液化天然ガス向け海上移送設備はマイナス162度で稼働しており、液化水素が求める厳しい温度許容範囲には対応できない。さらに、船陸間の流体インターフェースは、潮汐や波浪、風による船体の動的動揺を吸収しつつ、可燃性混合気の形成につながる漏洩や大気混入を完全に防ぐ絶対的な気密性を維持しなければならない。

6インチ移送アームのシステム構造と主要コンポーネント
本商用仕様機は、2018年に開発され、2022年にハイタッチ神戸の液化水素荷役基地にて世界初の荷役作業を完遂したパイロット機をベースにしている。改良された移送システムには、液化水素用マリン移送アームの国際規格であるISO 24132に適合し、認証を取得するための再設計された各種サブアセンブリが統合されている。

構造的リーチと関節部機構
再設計されたアーム構造により作業リーチが拡大し、甲板が高く移動範囲の広い大型輸送船への対応が可能となった。関節部には、シール構造の強化と新規シールガスシステムを採用した専用スイベルジョイントを採用している。この構造により、動的シール性能の維持に必要なジョイント内圧を確保しながら、パージ用ヘリウムガスの消費量削減を実現した。

安全機構と緊急離脱システム
極低温荷役ラインには、過度の船体変位や基地の緊急事態発生時に配管を破損させることなく即座に船体を切り離す緊急離脱システムが組み込まれている。本商用仕様機では、極低温配管表面に凝縮・生成される液体酸素を回収するドリップパンの駆動方式を油圧式から重力落下式へと変更し、構造を簡素化させた。さらに、クランプ機構の簡素化により、緊急離脱時の動作信頼性と長期的な保守性を向上させている。

ターミナル船陸接続インターフェース
船陸カプラーには、挿入作業を不要とするフランジ接続方式を採用した。挿入ガイドを排除することで装置自体の軽量化とコンパクト化を達成し、接続作業時における現場オペレーターの負担を軽減した。また、本カプラーは日本海事協会の技術認証要件に適合する設計となっており、実用化に向けた適用性を高めている。

基地統合と商用実証試験
本設備は2025年8月から2026年7月にかけて、宇宙航空研究開発機構の能代ロケット実験場にて実流液化水素を用いた実証試験を実施し、極低温環境下における商用荷役装置としての技術基盤を確立した。

この実証を経て、新エネルギー・産業技術総合開発機構のグリーンイノベーション基金事業による大規模水素サプライチェーン構築の一環として、日本水素エネルギー株式会社が神奈川県川崎市川崎区扇島に建設中の川崎LH2ターミナルに本装置3基が設置される予定である。同ターミナルにおいて、本アームは4万立方メートル級の大型液化水素運搬船を対象とした商用規模の荷役を担う。

追加コンテキスト
本セクションでは、元の製品発表には含まれていない技術仕様および競合ベンチマークについて詳述します。

液化水素の海上物流は、運搬船「すいそ ふろんてぃあ」（容量1,250立方メートル）で実証されたパイロット規模の国際輸送から、本格的な商用規模への移行期を迎えている。一般的なLNG移送では、マイナス162度に対応する極低温フレキシブルホースや16〜20インチ口径のリジッド型ローディングアームが主流である。これに対し、マイナス253度という過酷な極低温を扱う液化水素では、真空二重配管の厚みや構造的な熱伝導の抑制が口径設計を強く制約するため、現行の商用ベンチマークとして6インチのリジッド型真空断熱アームが選定されている。

商用規模の海洋液化水素バンカリングおよび移送においては、複合材料を用いたフレキシブルホースよりも、真空断熱配管と金属製高精度スイベルジョイントで構成されるリジッド構造が有力な技術アプローチとされる。リジッド型アームは、複合層の繰り返し曲げ疲労を排除し、内部ポリマーバリアの微小亀裂リスクを低減するとともに、大量の流体を高速移送する過酷な運用下でも真空断熱性能を常時監視できる信頼性を備えている。

編集：エフゲニー・チュリロフ（Induportals Media） - AI翻案

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