CN109690031B - 利用冷能的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例的冷能利用系统，包括：燃料存储箱，存储液化燃料；重整器，从存储至所述燃料存储箱的液化燃料生成的闪蒸汽提取重整气体；重整气体液化设备，将从所述重整器传输的所述重整气体液化而生成液化重整气体；热交换器，将包含于从所述燃料存储箱传输的所述液化燃料与从所述重整气体液化设备传输的所述液化重整气体的冷能作为制冷剂传输；一个或两个以上超导设备；及制冷剂管路，将所述制冷剂从所述热交换器供应至所述重整气体液化设备或所述一个或两个以上超导设备，其中，所述重整气体液化设备，或所述一个或两个以上超导设备利用包含于所述制冷剂的冷能而在超导状态下运行。

Description

利用冷能的系统
技术领域
本发明的概念的实施例涉及利用冷能的系统，具体涉及一种有效利用包含于超低温的液化燃料的冷能的冷能利用系统。
背景技术
超导电性(superconductivity)为任一种物质显示电阻为0，并推动内部磁场等性质的现象。超导体(superconductor)为显示该超导电性的物质。
一般地，对于使用包含超导体的超导设备的超导系统的情况，需要另外用于将所述超导体的温度冷却至临界温度以下的冷却设备。但该另外的冷却设备存在占有大量的空间，且难以进行所述冷却设备的运用及保养、管理的问题。
将液化天热气(LNG)存储箱的LNG作为循环超导设备的制冷剂的冷却剂进行供应，具有代替冷却设备的技术，但将所述LNG仅作为制冷剂的冷却剂使用，在运用各种能源的系统中，其存在运用程度低，能源效率低的问题。
发明的内容
发明要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题为提供一种有效利用包含于液化燃料的冷能的冷能利用系统。
用于解决问题的技术方案
本发明的实施例的冷能利用系统包括：燃料存储箱，存储液化燃料；重整器，从由存储至所述燃料存储箱的液化燃料生成的闪蒸汽(BOG)提取重整气体；重整气体液化设备，将从所述重整器传输的所述重整气体进行液化，生成液化重整气体；热交换器，将包含于从所述燃料存储箱传输的所述液化燃料与从所述重整气体液化设备传输的所述液化重整气体的冷能作为制冷剂传输；一个或两个以上超导设备；及制冷剂管路，将所述制冷剂由所述热交换器供应至所述重整气体液化设备或所述一个或两个以上超导设备，其中，所述重整气体液化设备或所述一个或两个以上超导设备利用由所述热交换器传输的制冷剂，而在超导状态下运行。
本发明的实施例的冷能利用系统包括：燃料存储箱，存储液化燃料；重整器，从由存储至所述燃料存储箱的液化燃料生成的BOG提取重整气体；重整气体液化设备，将从所述重整器传输的所述重整气体进行液化，生成液化重整气体；热交换器，将包含于从所述燃料存储箱传输的所述液化燃料与从所述重整气体液化设备传输的所述液化重整气体的冷能作为制冷剂传输；发动机，利用由所述热交换器传输的气体燃料，生成机械能；超导发电机，利用包含于所述制冷剂的冷能，保持超导状态，并将由所述发动机传输的机械能转换为电能；及超导电力设备，利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，并消耗所述电能，其中，所述重整气体液化设备利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，并在所述超导状态下运行。
本发明的实施例的冷能利用系统，包括：燃料存储箱，存储液化燃料；BOG存储箱，存储由存储至所述燃料存储箱的液化燃料生成的BOG；燃料液化设备，将从所述BOG存储箱传输的所述BOG进行液化，将所液化的BOG传输至所述燃料存储箱；重整器，从由所述BOG存储箱传输的所述BOG提取重整气体；重整气体液化设备，将从所述重整器传输的所述重整气体进行液化，生成液化重整气体；热交换器，将包含于从所述燃料存储箱传输的所述液化燃料与从所述重整气体液化设备传输的所述液化重整气体的冷能作为制冷剂传输；一个或两个以上超导设备；及制冷剂管路，将所述制冷剂由所述热交换器供应至所述燃料液化设备、所述重整气体液化设备或所述一个或两个以上超导设备，其中，所述燃料液化设备、所述重整气体液化设备或所述一个或两个以上超导设备利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，并在所述超导状态下运行。
发明的效果
本发明的实施例的冷能利用系统具有多方面运用包含于液化燃料的冷能的效果。
本发明的实施例的冷能利用系统因将包含于液化燃料(或液化重整气体)的冷能构筑需要液化设备或超导设备等超低温的环境的设备的所述超低温环境，由此，能够有效使用能源。
本发明的实施例的冷能利用系统利用包含于存储至燃料存储箱的液化燃料的冷能而保持超导发电机的超导状态，同时，将从使用所述液化燃料的发动机生成的机械能利用所述超导发电机而转换为电能，由此，能够有效使用能源。
附图说明
图1为概念显示本发明的实施例的能源转换系统的附图；
图2为显示根据本发明的实施例，燃料传输管路中的一部分按线圈形式环绕能源转换设备的示例的附图；
图3为概念显示本发明的实施例的能源转换系统的附图；
图4为显示用于本发明的实施例的能源转换系统的诊断/控制功能的数值分析及其监测/测量方法的流程图；
图5为显示本发明的实施例的能源转换系统的测量相关信号的传输所要时间同步化方法的流程图；
图6为概念显示包含本发明的实施例的能源转换系统，运用液化燃料的冷能的混合系统的附图；
图7为概念显示本发明的实施例的冷能利用系统的附图。
具体实施方式
下面，参照附图而对实施本发明的具体内容进行具体说明。
图1为概念显示本发明的实施例的能源转换系统的附图。参照图1，本发明的实施例的能源转换系统100包括：燃料存储箱(或燃料存储设备，110)、能源转换设备120、燃料传输管路130及条件控制设备140。
燃料存储箱110存储液化燃料(liquefied fuel)。存储至燃料存储箱110的液化燃料被供应至驱动设备或燃料电池(fuel cell)。所述驱动设备为发动机(engine)或内燃机(interna l combustion engine)，但并非限定于此。即使图1中显示一个燃料存储箱110，但燃料存储箱110为一个或一个以上。
存储至燃料存储箱110的液化燃料为低温(例如，零下)或高压的状态。例如，所述液化燃料包括LPG(liquefied petroleum gas)、LNG(liquefied natural gas)及液化氢(liquefied hydrogen)中至少一种。所述LPG、所述LNG及所述液化氢在25℃与1气压下(例如，标准状态(standard state))为气相(gas phase)，为了将所述LPG所述LNG及所述液化氢保持为液相，燃料存储箱110内部应为低温或高压的状态。
存储至燃料存储箱110的液化燃料，在由燃料存储箱110被传输至能源转换设备120之前，转换为电能(或电力(electric power))或机械能(或动力(power))，燃料存储箱110将被转换的电能或机械能传输至能源转换设备120。
能源转换设备120将由燃料存储箱110传输的电能转换为机械能(例如，利用电机(motor)转换)，将所传输的机械能转换为电能(例如，利用发电机(generator)转换)。
能源转换设备120在特定的低温区间显示最佳的转换效率。根据实施例，能源转换设备120在超低温区间提供最佳的能源转换效率。例如，能源转换设备120在所述特定的超低温区间通过具有最佳的转换效率的超导(superconductor)电机或超导发电机实现。
在本说明书中，超低温是指发挥超导电性(superconductivity)的(或观察的)温度。例如，所述超低温是指绝对温度40度以下的温度，并非限定于此。
燃料传输管路130是指将存储至燃料存储箱110的液化燃料传输至驱动设备或燃料电池的通道或设备。
根据本实施例，燃料传输管路130，利用在能源转换设备120产生的热，将从燃料存储箱110供应的液化燃料发生汽化，将被汽化的燃料传输至所述驱动部或所述燃料电池。
根据本实施例，在燃料传输管路130中，一部分包裹能源转换设备120的外部。例如，图2显示所示，在燃料传输管路130中，一部分具有以线圈形式围绕能源转换设备120的管道结构。此时，燃料传输管路130与电线一起包裹，由此，作为热交换器利用并将电耗降到最小化。
根据本实施例，在燃料传输管路130中至少一部分实现为包裹全部能源转换设备120的外部体积的形态。
条件控制设备140，在能源转换设备120与燃料传输管路130中，在一部分根据热交换，而能源转换设备120的温度变低时，控制燃料传输管路130，使得能源转换设备120的温度按(预先设定的)基准温度区间设定。
根据本实施例，条件控制设备140包括测定能源转换设备120的温度的温度检测传感器。条件控制设备140利用温度检测传感器而监测能源转换设备120的温度，根据监测的结果，检测能源转换设备120的温度是否脱离所述基准温度区间。
图1中所示的能源转换系统100包含于船舶(vessel)、车辆(vehicle)、火箭(rocket)、或发电机(generator)等，但并非限定于此。
能源转换系统100发生运行以防止发生与存储至燃料存储箱110的液化燃料相关的事故。
能源转换系统100将与存储至燃料存储箱110的液化燃料相关的冷能(或冷能)通过制冷剂(refrigerant)而提供至超导电机、发电机、电缆、蓄电池或燃料电池。例如，所述制冷剂为惰性气体(inert gases)。因此，所述超导电机、所述发电机、所述电缆、所述蓄电池或所述燃料电池在最佳的条件(例如，达到超导状态的条件)下运行，由此，提供最佳的效率。
能源转换系统100还包括：气体分析仪(gas analyzer)，监测惰性气体或空气。根据本实施例，所述气体分析仪设置于惰性气体或空气的输入端(燃料存储箱110与能源转换设备120的之间)或输出端(燃料传输管路130与驱动部之间，或燃料传输管路130与燃料电池之间)。
例如，所述气体分析仪为利用吸收光谱法(absorption spectrometry)、燃烧分析法(combustion analysis)、化学分析法(chemistry analysis)及/或器械分析法(instrumentalanalysis)的分析仪。例如，所述气体分析仪为分光仪(spectrometer)或基于气体吸收技法的分析仪。
因此，能源转换系统100监测惰性气体或空气，并利用监测结果，将可能发生的爆炸防患于未然(preventiveexplosion)。
能源转换系统100利用电气测量(electrical measuring)技术或光学测量(opticalmeasuring)技术而测量包含能源转换系统100或能源转换系统100的结构。例如，能源转换系统100包含于船舶、汽车、火箭或与外力反应而生成动力的发电机(例如，风力发电机、潮流发电机、水力发电机或海流发电机等)，所述结构是指所述船舶、所述汽车、所述火箭或所述发电机。
根据实施例，能源转换系统100利用电气测量技术或光学测量(或光测量)技术而测定对结构发生作用的外力(external force)或因所述外力而产生的所述结构的反应。例如，所述外力为风荷载(wind load)、波浪荷载(wave load)或电流荷载(current load)，对于所述外力的所述结构的反应为位移(displacement)、变形(deformation)、移动(motion)或涡流(vortex)。
根据本实施例，能源转换系统100利用电气测量技术或光学测量技术而测定对结构作用的内力(internal force)或所述内力而产生的所述结构的反应。例如，所述内力是指施加至包含于能源转换系统100的结构(例如，燃料存储箱110或320、能源转换设备120或330、燃料传输管路130或140或条件控制设备140或350)的冲激负荷(sloshing load)、流动负荷(flowload)、压力负荷(pressure load)或热负荷(thermal load)，所述内力导致的所述结构的反应为位移、变形、移动、行走(walking)、弯曲(buckling)或涡流。
例如，能源转换系统100利用激光雷达(lidar)、粒子跟踪测速器(particletracking velocimetry)、粒子图像速度场仪(particle image velocimetry)、应变感传器(strain sensor)、加速度计(accelerometer)、电流表(ammeter)、声发射测试仪(acousticemission tester)、测震仪(seismometer)、测流计(current meter)、温度传感器(thermalsensor)或光时域反射仪(optical time domain reflectometer(OTDR))、分布式光纤拉曼温度传感器(DTS：distrivuted temperature sensor)、布里渊光时域反射分析仪(BOTRA：brillouin optical time domain reflectometry analyzer)、布里渊光时域反射计(BOTDR：brillouin optical time domain reflectometry)、分布式声传感器(DAS：distributed acoustic sensor)或分布式振动传感器(DVS：distributed vibrationsensor)而测量。
能源转换系统100执行通过测量的结果或基于状态的维护(condition basedmaintenance)进行的诊断(diagnostic)功能或预断(prognostic)功能。
根据本实施例，能源转换系统100提供包括预测控制(温度、气体或流体力学的流动与压力、测量、诊断及控制)或自身控制的控制功能，或包括安全控制(EC：emergencycontrol)或紧急停推(ESD：emergency shut down)的安全功能。
根据本实施例，能源转换系统100通过心搏(heart beat)或行为(behavior)传感器或定位传感器而监测海洋结构的作业者的状态(condition)或位置，根据监测的结果，在所述作业者处于危险状态时，发出报警或提醒。
根据实施例，能源转换系统100提供通过基于状态的维护的保养维修功能等。
能源转换系统100对于测量对象结构为导电体，或能源转换系统100在电磁场内执行测量的情况，利用光测量(例如，光有线测量或光无线测量)而将试验(或观察)而产生的测量结果或经验数据(empirical data)的误差范围降到最小化。根据实施例，能源转换系统100将所述测量结果或所述经验数据利用情况识别(context awareness)技术而处理(或加工)，从而，将所述测量结果或所述经验数据的误差范围降到最小化。
因此，能源转换系统100排除测量的不确切性，改善测量的精密度或反复性。
根据实施例，利用人工智能(artificial intelligence)或机器学习(machinelearning)技法而将所述测量结果或所述经验数据的误差范围最小化。因此，能源转换系统100为(半)自动化。
根据本实施例，能源转换系统100利用光纤传感器(optical fiber sensor)而执行光有线测量功能。根据实施例，光纤传感器测定测量对象结构的温度或拉力。
光纤传感器包括光导纤维。所述光纤传感器包括包含二氧化硅(silica)、石英(quartz)或聚合体(polymer)的光导纤维，所述光导纤维是指涂覆或包装有用于隔热功能或增强拉力功能的功能性复合材料的纤维。
图3为概念性显示本发明的实施例的能源转换系统的附图。参照图3，能源转换系统300包括：燃料生成设备310、燃料存储箱320、能源转换设备330、燃料传输管路340及条件控制设备350。根据实施例，图3的能源转换系统300包含于利用水(water)的发电机。例如，能源转换系统300包含于水上风力发电机、潮流发电机、海流发电机或水力发电机。
图3的能源转换系统300还包括生成氢燃料的燃料生成设备310，在液化燃料中，在使用氢燃料方面，与图1的能源转换系统100存在差异。图3的能源转换设备330、燃料传输管路340及条件控制设备350分别以执行与图1的能源转换设备120、燃料传输管路130及条件控制设备140各自的功能中的与氢燃料相关的功能进行理解，因此省略该设备320、330、340及350的具体说明。
燃料生成设备310为能源转换系统300利用可利用的水(例如，与能源转换系统300相邻的水)而生成氢燃料，并将所生成的氢燃料供应至燃料存储箱320。燃料存储箱320存储从燃料生成设备310传输的氢燃料。
图4为显示用于本发明的实施例的能源转换系统的诊断功能(或控制功能)的数值分析或与此对应的监测(或测量)方法的流程图。
参照图1至图4，能源转换系统(100或300；下面标记为100)利用多重物理量(multiphysics)或基于相似技法的数值解析(numeric analysis)(或数值模型)而将气体、流体或热力学进行动力学模拟(dynamic simulation)的结果设定为条件(boundarycondition)(S410)。例如，所述条件为与外力或内力相关的条件。
能源转换系统100利用所述条件的流固耦合(FSI：fluid structureinteraction)技法或与此相似的技法，将用于诊断功能(或控制功能)的数值解析(或数值解析模型)根据试验(或观察)相应的测量结果或经验数据而实现最佳化(optimization)(或有效化(validation))，根据所述最佳化的结果，提取最佳的(或单纯的)方法(或公式)(S420)。例如，能源转换系统100将用于所述诊断功能(或控制功能)的数值解析方法而通过适合所述测量结果的方法而达到最佳化。
能源转换系统100基于在步骤S420中提取的最佳的方法，监测、测量或分析气体、流体或热力学、位置、形状中至少一个，而进行控制(例如，前馈(feed forward)或预断(predictive))(S430)。
因此，能源转换系统100节省能源转换系统100(或包含能源转换系统100的结构)的燃料消耗量，或进行安全运营，或延长安全运营时间。
根据实施例，能源转换系统100利用人工智能或机器学习技法而执行图4的步骤(S410至S430)。因此，能源转换系统100进行(半)自动化。
能源转换系统100执行对结构的测量，根据测量结果，利用脉冲激光器(pulsedlaser)而扫描所述结构的外形，加工而显示为(即，激光扫描)3D图像。
图5为显示本发明的实施例的能源转换系统的测量相关信号的传输所要时间同步化方法的流程图。参照图1至图5，能源转换系统100测定在测量仪生成的第一信号由所述测量仪传输至配备至结构的传感器时所需的第一时间(S510)。所述第一信号为能够(enable)激活或使所述传感器运行的信号。例如，所述第一信号为turn-on信号或运行电压。能源转换系统100测定在所述第一信号反应而通过所述传感器生成的第二信号从所述传感器传输至所述测量仪时所需的第二时间(S520)。所述第二信号是指通过所述传感器生成的检测信号。例如，所述第二信号包含测定信息。
能源转换系统100测定所述测量仪将包含于所述第二信号的测定信息定量化，并根据所述定量化的结果而提取与所述测定信息相应的测定值的过程所需的第三时间(S530)。
能源转换系统100将所测定的第一时间、所测定的第二时间或所测定的第三时间与在能源转换系统100中所使用的标准时间同步化(S540)。
图6为概念性显示包含本发明的实施例的能源转换系统，并运用液化燃料的冷能的混合系统的附图。
参照图6，风力、潮力、波浪、地热或太阳能等新再生动力601与锅炉涡动力602被传输至汽轮机(或蒸汽汽轮机；603)。汽轮机603是指生成电能的发电机(generator)。根据实施例，汽轮机603利用所传输的动力(601与602)而生产电能。
汽轮机603通过热交换器604而接收所传输的液化燃料的冷能，生成电能(或电)。所生产的电能通过电池充电器613存储。根据实施例，图6的热交换器604为图1的能源转换设备120。
根据实施例，汽轮机603包含于混合车辆或船舶、火箭等。
例示说明包含于混合车辆的车辆用发电机。所述车辆用发电机通过传动带而与车辆的发动机连接。此时，所述传动带与所述车辆用发电机的旋转体(例如，转子(rotor))连接，在所述发动机驱动时，所述车辆用发电机的旋转体发生旋转，由此，所述车辆用发电机生产电能。即，所述车辆用发电机将通过发动机发生的机械能转换为电能。
车辆用发电机包括：发电机，引导因旋转体的旋转而产生的既定的交流电压，对所述交流电压整流，而产生直流成分的电压；蓄电池，在所述发电机的输出端与接地之间连接，蓄积由所述发电机供应的电能；报警灯，一侧端与所述发电机的输出端连接；报警灯驱动晶体管，连接至所述报警灯的另一侧端与接地之间；端子，输入所述发电机的输出功率，其中，包括检测设备，以控制使得对于所述端子发生短路的情况，通过开启(turn-on)所述报警灯驱动晶体管，而使所述报警灯亮灯。在所述端子之间连接有保护二极管，在所述发电机的输出端连接有负载(load)。
所述车辆用发电机在所述端子中一个发生短路的情况下，报警灯亮灯，未发生短路的其它端子继续发电，从而，不中断地向蓄电池或负载供电。
热交换器604将存储至燃料桶605的液化燃料经过BOG(boiled off gas)液化(Liquification)606而制造的BOG607进行热交换处理，而生成冷能。根据本实施例，燃料桶605为图1的燃料存储箱110。
所述冷能被传输至气体供应系统608。根据实施例，气体供应系统608为燃料气体供应系统(fueled gas supply system)。
气体供应系统608为图1的条件控制设备(104)。
根据实施例，气体供应系统608包括压缩机用电机(motor for compressor)、气泵(pump)及阀(valve)中至少一个。
气体供应系统608将接收的所述传输的冷能传输至第一发动机609与第二发动机610。
第一发动机609通过所述冷能而被驱动，使汽轮机603运行而生产电。并且，第一发动机609根据CO2液化或水合(hydrate)工艺611，将CO2液化气体存储至CO2存储桶612。例如，第一发动机609为低压发动机(low pressure engine)。
第二发动机610根据接收所述传输的冷能而被驱动，与接收从汽轮机603供应的电能而驱动的电机614联动，而驱动推进器(propellant)615。推进器615为螺旋桨或轮子，但并非限定于此。
例如，第二发动机610为高压发动机(high pressure engine)，在2～3000RPM的范围内运行。
BOG607被传输至重整器616。重整器616从BOG607提取氢，将所提取的氢存储至氢存储桶617。根据实施例，在氢存储桶617存储根据液化工艺620而生成的氢液化燃料。例如，液化工艺620利用通过热交换器604而生成的冷能。
所述氢液化燃料被供应至燃料电池619。
氢或氧重整器618利用被传输至电机614的能源(例如，电能)，提取氧或氢，并将所提取的氧或氢传输至燃料电池619。
氢或氧重整器618对所提取的氢执行液化工艺620，将被液化的氢存储至氢存储桶617。
氢或氧重整器618对所提取的氧执行液化工艺620，将被液化的氧存储至氧存储桶。
即使，图6的混合系统显示为包含一个氢存储桶617，根据实施例所述混合系统除了氢存储桶617之外，包括另外的氧存储桶。
图7为概念性显示本发明的实施例的冷能利用系统的附图。参照图7，冷能利用系统700包括：燃料存储箱710、热交换器720、重整器(reformer；730)、重整气体液化设备740、燃料电池750及超导设备760。根据实施例，冷能利用系统700还包括：BOG(boil offgas)存储箱712、燃料液化设备714及/或重整气体存储箱732。
图7的冷能利用系统700与图6显示的混合系统对应。
燃料存储箱710与图6的燃料桶605对应，热交换器720与图6的热交换器604对应，重整器730与图6的重整器616对应，重整气体液化设备740与图6的液化工艺620对应，燃料电池750与图6的燃料电池619对应，超导设备760与图6的汽轮机603、第一发动机609、第二发动机610或电机614对应，但并非限定于此.
燃料存储箱710存储液化燃料(LF)。液化燃料(LF)具有超低温(very lowtemperature)的状态，由此，具有冷能。冷能是指包含于低温的物体的超低温的热能源。
根据实施例，液化燃料(LF)为LPG、LNG及液化氢中任一种，但并非限定于此，包括氢(hydrogen)，并指全部存储冷能的物质。例如，液化燃料(LF)是指包含氢、碳及氧中至少一种的天然物质(natural chemical)或合成物质(synthetic chemical)。
如上说明所示，超低温是指发挥超导电性(superconductivity)的(或观察的)温度。例如，所述超低温是指绝对温度40度以下的温度，但并非限定于此。
燃料存储箱710还包括：控制设备，用于将燃料存储箱710的内部保持为低温或高压状态。例如，燃料存储箱710包括温度传感器或压力传感器。
燃料存储箱710将液化燃料(LF)传输至热交换器720。液化燃料(LF)通过连接至燃料存储箱710与热交换器720之间的燃料管路而传输。
由燃料存储箱710生成的BOG(BG)被传输至重整器730。BOG(BG)是指存储至燃料存储箱710的液化燃料(LF)随着自然蒸发而生成的气体。根据实施例，BOG(BG)是指在标准状态(例如，25℃或1气压)下从液化燃料(LF)生成的气体。
根据实施例，燃料存储箱710包括安全阀711。安全阀711随着在燃料存储箱710内生成BOG(BG)，在燃料存储箱710的压力超过基准压力时，被自动开启而将所生成的BOG(BG)传输至BOG存储箱712。
BOG存储设备712存储从燃料存储箱710传输的BOG(BG)。BOG存储设备712将BOG(BG)传输至燃料液化设备714及/或重整器730。
燃料液化设备714对所传输的BOG(BG)进行液化，将被液化的BOG传输至燃料存储箱710。所述液化的BOG为与液化燃料(LF)相同的物质。
根据实施例，燃料液化设备714利用包含于由热交换器720传输的超低温的制冷剂(REF)的冷能，对BOG(BG)进行液化处理，将被液化的BOG传输至燃料存储箱710。
由燃料存储箱710生成的BOG(BG)存储至BOG存储设备712。
热交换器720将包含于从燃料存储箱710传输的液化燃料(LF)与从重整气体液化设备740传输的液化重整气体(LRG)的冷能传输至制冷剂(REF)。
制冷剂(REF)是指传输热能源(例如，冷能)的物质。根据实施例，制冷剂(REF)为液化燃料(LF)，或惰性气体(inertgas)、氨气、氮气及防冻液中任一种，但并非限定于此，是指在超低温或高温下保持液相的物质。
根据实施例，热交换器720将传输液化燃料(LF)的液化燃料管路(或传输液化重整气体(LRG)的液化氢管路)通过制冷剂(REF)，将包含于液化燃料(LF)(或液化重整气体(LRG))的冷能传输至制冷剂(REF)。
根据本实施例，热交换器720使液化燃料(LF)发生汽化而生成汽化燃料(GF)，由此，利用所发生的汽化热而将液化燃料(LF)的冷能传输至制冷剂(REF)。
热交换器720将制冷剂(REF)传输至包含于冷能利用系统700的设备。根据实施例，热交换器720将制冷剂(REF)传输至燃料液化设备714、重整气体液化设备740或超导设备760。
根据实施例，冷能利用系统700还包括：制冷剂管路722，将制冷剂(REF)传输至各个设备。
热交换器720将汽化燃料(GF)传输至发动机770。根据实施例，热交换器720包括：汽化器，加热所述液化燃料而生成汽化燃料；压缩机，通过高压压缩由所述汽化器传输的所述汽化燃料；或喷射器，将所述压缩的汽化燃料传输至发动机。
重整器730对由燃料存储箱710(或BOG存储箱712)传输的BOG(BG)重整，根据重整的结果而从BOG(BG)提取重整气体(RG)。根据实施例，重整器730从BOG(BG)提取氢(hydrogen)、氧(oxygen)或碳(carbon)。
根据实施例，重整气体(RG)包括氢、氧、碳或氢、氧、碳的组合。例如，重整气体(RG)为氢气、氧气、碳气、碳氢化合物(hydro carbon)或碳氧化合物(oxide of carbon)，但并非限定于此.
被提取的重整气体(RG)被存储至重整气体存储箱732。即使图7中显示冷能利用系统700包括一个重整气体存储箱732，但根据实施例，冷能利用系统700包括多个重整气体存储箱，重整气体(RG)根据其性质而分离存储。
根据实施例，重整器730利用根据发动机770的运行而发生的热能源，从BOG(BG)提取重整气体(RG)。
重整器730将所提取的重整气体(RG)传输至重整气体液化设备740及/或燃料电池750。根据实施例，重整器730将所提取的重整气体(RG)传输至重整气体存储箱732。
重整气体存储箱732将所存储的重整气体(RG)传输至重整气体液化设备740及/或燃料电池750。
重整气体液化设备740对被传输的重整气体(RG)液化处理，生成液化重整气体(LRG)，将所生成的液化重整气体(LRG)传输至热交换器720。根据实施例，重整气体液化设备740利用包含于由热交换器720传输的超低温的制冷剂(REF)的冷能，而对重整气体(RG)进行液化处理。
燃料电池(fuel cell；750)利用从重整器730传输的重整气体(RG)而生成电能(或电力；PW)。根据实施例，燃料电池750利用由重整器730传输的氢气或氧气而生成电能(PW)。
燃料电池750将所生成的电能(PW)传输至超导设备760。
超导设备760为包括超导体的设备。超导设备760是指在超低温的状态下，利用超导电性而运行的设备。根据实施例，超导设备760利用包含于由热交换器720传输的制冷剂(REF)的冷能而保持超导状态，在所述超导状态下运行。
冷能利用系统700包括一个超导设备760或两个以上超导设备760。
根据实施例，在包括两个以上超导设备760时，超导设备760包括超导发电机761、超导电力设备763及/或超导电力存储设备765。
超导发电机761利用存储至制冷剂(REF)的冷能而保持超导状态，在超导状态下生成电能(或电力；PW)。根据实施例，超导发电机761在超导状态下，将由发动机770传输的机械能(ME)转换为电能(PW)。
根据实施例，超导发电机761包括超导电磁体与超导转子(例如，线圈)。所述超导电磁体包裹所述超导线圈，生成电磁场。所述超导线圈在发动机770旋转时，在通过所述超导电磁体生成的电磁场内旋转而将机械能(ME)转换为电能(PW)。
超导电力设备763利用存储至制冷剂(REF)的冷能而保持超导状态，并在超导状态下消耗电能(PW)。根据实施例，超导电力设备763消耗从燃料电池750传输的电能(PW)。
超导电力存储设备765利用存储至制冷剂(REF)的冷能而保持超导状态，在超导状态下，存储由超导发电机761生产的电能(PW)。超导电力存储设备765将所存储的电能(PW)传输至包含于冷能利用系统700的设备(例如，超导电力设备763)。
根据实施例，超导电力存储设备765将由超导发电机761生产的电能(PW)转换为磁能源而存储，将所存储的磁能源转换为电能(PW)而供应至超导电力设备763。
根据实施例，超导电力存储设备765为将由超导发电机761生产的电能(PW)转换为机械能而存储的调速轮(flywheel)。
根据实施例，超导设备760还包括：超导电缆767，将电能(PW)在设备750、761、763或765之间传输。根据实施例，超导电缆767将在超导发电机761或燃料电池750生成的电能(PW)传输至冷能利用系统700的各个设备。
根据实施例，超导电缆761通过制冷剂管路721围绕。例如，超导电缆761由将电能(PW)及制冷剂(REF)在设备(750、761、763或765)之间传输的复合电缆构成。
发动机770是指利用由热交换器720传输的气体燃料(GF)而生产机械能的内燃机。根据实施例，在发动机770产生的热能源通过重整器730使用。例如，发动机770为火箭发动机或喷气式发动机(jet engine)。
根据冷能利用系统700，将包含于液化燃料(LF)(或液化重整气体(LRG))的冷能构筑液化设备或超导设备等需要超低温的环境的设备的所述超低温环境，从而，能够有效使用能源。
例如，根据冷能利用系统700，利用包含于液化燃料(LF)的冷能而保持超导设备760的超导状态，将利用从液化燃料(LF)提取的气体氢(GH)而生成的电能供应至超导设备760。
本发明参照附图所示的实施例而进行了说明，但仅用于例示，应当理解，本技术领域的普通技术人员能够由此进行各种变形及实施等同的其它实施例。因此，本发明的真正的技术保护范围应通过权利要求范围的技术思想限定。
工业实用性
本发明的概念的实施例涉及一种利用冷能的冷能利用系统。

Claims (27)

1.一种冷能利用系统，其特征在于，
包括：
燃料存储箱，存储液化燃料；
重整器，从存储至所述燃料存储箱的液化燃料生成的BOG提取重整气体；
重整气体液化设备，将从所述重整器传输的所述重整气体液化而生成液化重整气体；
热交换器，将包含于从所述燃料存储箱传输的所述液化燃料与从所述重整气体液化设备传输的所述液化重整气体的冷能作为制冷剂传输；
制冷剂管路，将所述制冷剂从所述热交换器供应至所述重整气体液化设备，
其中，所述重整气体液化设备利用包含于从所述热交换器供应的所述制冷剂的冷能将所述重整气体液化而生成所述液化重整气体，并利用包含于从所述所述热交换器供应的所述制冷剂的冷能而运行。
2.根据权利要求1所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统还包括：发动机，
所述热交换器将从所述燃料存储箱传输的所述液化燃料进行汽化而生成汽化燃料，并将所述汽化燃料传输至所述发动机，
所述发动机利用所述汽化燃料而生产机械能。
3.根据权利要求1所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统还包括：
发动机，生成机械能；及
两个以上超导设备，
所述两个以上超导设备包括：超导发电机、超导电缆及超导电力设备，
所述超导发电机在超导状态下，将从所述发动机传输的机械能转换为电能，
所述超导电缆在所述超导状态下将通过所述超导发电机生成的所述电能供应至所述超导电力设备，所述超导电力设备在所述超导状态下消耗所述电能。
4.根据权利要求1所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统还包括：
驱动发动机，生成机械能；及
两个以上超导设备，
所述两个以上超导设备包括：超导发电机、超导存储设备、超导电缆及超导电力设备，
所述超导发电机在超导状态下，将从所述发动机传输的机械能转换为电能，
所述超导电缆在所述超导状态下，将通过所述超导发电机生成的所述电能供应至所述超导存储设备，所述超导存储设备将由所述超导发电机生产的电能转换为磁能源而存储，并将所存储的磁能源转换为电能，通过所述超导电缆而供应至所述超导电力设备，
所述超导电力设备消耗通过所述超导电缆而由所述超导存储设备供应的所述电能。
5.一种冷能利用系统，其特征在于，
包括：
燃料存储箱，存储液化燃料；
重整器，从存储至所述燃料存储箱的液化燃料生成的BOG提取重整气体；
重整气体液化设备，将从所述重整器传输的所述重整气体进行液化，生成液化重整气体；
热交换器，将包含于从所述燃料存储箱传输的所述液化燃料与从所述重整气体液化设备传输的所述液化重整气体的冷能作为制冷剂传输，将所述液化燃料进行汽化而生成气体燃料，
其中，所述重整气体液化设备利用包含于从所述热交换器供应的所述制冷剂的冷能将所述重整气体液化而生成所述液化重整气体。
6.根据权利要求5所述的冷能利用系统，其特征在于，还包括：
发动机，利用从所述热交换器传输的气体燃料，而生成机械能；
两个以上超导设备，
其中，所述两个以上超导设备包括：
超导发电机，利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，将从所述发动机传输的机械能转换为电能；
超导电力设备，利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，消耗所述电能；及
制冷剂管路，将所述制冷剂从所述热交换器供应至所述重整气体液化设备、所述超导发电机及所述超导电力设备，
其中，所述重整气体液化设备利用包含于从所述热交换器供应的所述制冷剂的冷能而运行。
7.根据权利要求5所述的冷能利用系统，其特征在于，还包括：
发动机，利用从所述热交换器传输的气体燃料，而生成机械能；
两个以上超导设备，
其中，所述两个以上超导设备包括：
超导发电机，利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，将从所述发动机传输的机械能转换为电能；
超导电力设备，利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，消耗所述电能；及
超导电缆，利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，将借由所述超导发电机而生成的所述电能供应至所述超导电力设备。
8.根据权利要求5所述的冷能利用系统，其特征在于，还包括：
发动机，利用从所述热交换器传输的气体燃料，而生成机械能；
两个以上超导设备，
其中，所述两个以上超导设备包括：
超导发电机，利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，将从所述发动机传输的机械能转换为电能；
超导电力设备，利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，消耗所述电能；及
超导电力存储设备，存储由所述超导发电机生成的所述电能，并将存储的电能供应至所述超导电力设备。
9.根据权利要求3、4、6、7、8中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
还包括：
制冷剂管路，将所述制冷剂从所述热交换器供应至所述重整气体液化设备或所述两个以上超导设备。
10.一种冷能利用系统，其特征在于，
包括：
燃料存储箱，存储液化燃料；
BOG存储箱，存储从存储至所述燃料存储箱的液化燃料生成的BOG；
燃料液化设备，将从所述BOG存储箱传输的所述BOG进行液化，并将被液化的BOG传输至所述燃料存储箱；
重整器，从所述BOG存储箱传输的所述BOG提取重整气体；
重整气体液化设备，将从所述重整器传输的所述重整气体液化而生成液化重整气体；
热交换器，将包含于从所述燃料存储箱传输的所述液化燃料与从所述重整气体液化设备传输的所述液化重整气体的冷能作为制冷剂传输；
制冷剂管路，将所述制冷剂从所述热交换器供应至所述燃料液化设备或所述重整气体液化设备，
所述燃料液化设备利用包含于从所述热交换器供应的所述制冷剂的冷能而将所述BOG液化，所述重整气体液化设备利用包含于从所述热交换器供应的所述制冷剂的冷能将所述重整气体液化而生成所述液化重整气体，并利用包含于所述制冷剂的冷能运行。
11.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统还包括：驱动发动机，生成机械能，
所述重整器利用根据所述发动机的运行而发生的热能源，从所述BOG提取所述重整气体。
12.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
还包括：
燃料电池，利用从所述重整器传输的所述重整气体而生成电能。
13.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述重整气体包括氢、氧及碳中至少一种。
14.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述制冷剂为所述液化燃料或惰性气体、氨气及氮气中任一种。
15.根据权利要求3、4、6、7、8中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述制冷剂管路具有围绕所述热交换器、所述重整气体液化设备或所述两个以上超导设备的至少一部分的管道结构。
16.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统包含于船舶、汽车、火箭或发电机。
17.根据权利要求6或8所述的冷能利用系统，其特征在于，
还包括：
超导电缆，利用包含于所述制冷剂的冷能而保持超导状态，将通过所述超导发电机生成的所述电能供应至所述超导电力设备。
18.根据权利要求17所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述超导电缆将从所述热交换器传输的制冷剂传输至超导发电机与超导电力设备。
19.根据权利要求3、4、6、7、8中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
还包括：
超导电力存储设备，存储从所述超导发电机生产的电能，将存储的电能供应至所述超导电力设备。
20.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统提供光测量功能、通过基于状态的维护的诊断功能、包括预测控制或自身控制的控制功能、包括安全控制或紧急停推的安全功能、作业者的状态的监测功能、所述作业者的位置的监测功能或通过所述基于状态的维护的保养维护功能。
21.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统利用光纤传感器而执行温度测定或拉力测定功能。
22.根据权利要求21所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述光纤传感器包括涂覆或包装用于隔热功能或增强拉力功能的功能性复合材料的光导纤维。
23.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统利用基于多重物理量技法的数值模型而将气体、流体或热力学进行动力学模拟的结果设定为条件，
利用对所述条件的流固耦合技法，提取用于诊断功能或控制功能的最佳的单纯的公式，
基于所述提取的最佳的单纯公式而监测所述气体、所述流体或所述热力学中至少一个，
根据所述监测的结果而执行所述控制功能。
24.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统利用机器学习技法而执行控制功能。
25.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统利用光测量技术而测量包含所述冷能利用系统的结构，将所述测量的测量结果利用情况识别技术而处理，根据处理结果而将所述测量结果的误差范围降到最小化。
26.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统利用机器学习技法而将测量结果的误差范围降到最小化。
27.根据权利要求1、5、10中的任意一项所述的冷能利用系统，其特征在于，
所述冷能利用系统将第一时间、第二时间或第三时间与标准时间同步化，其中，所述第一时间，通过测量仪生成的第一信号由测量仪传输至配备在结构的传感器时所需的时间；所述第二时间，在所述第一信号发生反应而通过所述传感器生成的第二信号从所述传感器传输至所述测量仪时所需的时间；或第三时间，所述第二信号到达所述测量仪而被定量化提取时所需的时间。
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