JP2001226684A

JP2001226684A - ガス供給設備

Info

Publication number: JP2001226684A
Application number: JP2000039964A
Authority: JP
Inventors: Mikio Onishi; 幹男大西
Original assignee: Air Liquide Japan GK
Current assignee: Air Liquide Japan GK
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＮＧ等の液化ガスを貯蔵し、気化した後に
供給先に供給するためのガス供給設備であって、敷地面
積や運転コストを低減できるものを提供すること。【解決手段】本発明によるガス供給設備は、液化ガス
を貯蔵する第１の貯蔵タンク１０と、第１の貯蔵タンク
から液化ガスを昇圧して移送するポンプ２６と、その液
化ガスを貯蔵する第２の貯蔵タンク２２と、第２の貯蔵
タンクからの液化ガスを気化する気化器４２とを備え
る。従来のガス供給設備はガスホルダを用いていたが、
第２の貯蔵タンクに代えることで敷地面積を小さくする
ことができる。また、液体移送ポンプを利用すること
で、動力費の低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液化ガス、特に液
化天然ガス（以下「ＬＮＧ」という）を気化し供給先に
供給するためのガス供給設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＮＧは、クリーン且つ安全なエ
ネルギーであるとして、その利用の促進が図られてい
る。特に、ＬＮＧ一次基地と供給先が配管で接続されて
いない地方都市において民生用として、或いは、工場施
設内に設置してコジェネレーション用としてＬＮＧを利
用するため、いわゆるサテライト型ガス供給設備の建造
が各地で進められている。

【０００３】従来一般のサテライト型ガス供給設備は、
図３に示すように、一次基地からタンクローリ車等によ
り搬送されたＬＮＧを液状のまま貯蔵する貯蔵タンク１
と、この貯蔵タンク１の底部から延びる送出管２と、送
出管２に取り付けられＬＮＧを気化する気化器３と、貯
蔵タンク１内で気化（ボイルオフ）したガス（ＢＯＧ）
をタンク頂部から取り出して送出管２に送り込むＢＯＧ
取出管４とを備えている。また、従来のガス供給設備で
は、ガス需要量の変動への対応及び天然ガスの確実な供
給等の目的で、天然ガスの送出圧力を高めるためのガス
圧縮機５が送出管２に設けられており、更にその下流側
にガスホルダ６が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来構成では、ガスホルダ６を貯蔵タンク１の
バックアップ用としても用いているため、非常に大型の
ものが使用され、ガス供給設備の敷地が広大なものとな
るという問題点があった。

【０００５】また、従来では、天然ガスを圧縮してガス
ホルダ６に貯蔵するためにガス圧縮機５を用いている
が、ガス圧縮機５を駆動するには比較的大きな動力を要
する。特に、天然ガスをコジェネレーション用として使
用する場合、すなわちガスタービン発電用の燃料として
使用する場合、一般に天然ガスの送出圧力を高圧にする
必要があるため、ガス圧縮機５の動力は多大なものとな
る。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、ガスホルダ及びガス圧縮機を不要
とした新規なガス供給設備を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるガス供給設備は、ＬＮＧのような液化
ガスを貯蔵する第１の貯蔵タンクと、第１の貯蔵タンク
から液化ガスを取り出し所定の圧力に昇圧して移送する
ポンプと、ポンプにより移送された液化ガスを貯蔵する
第２の貯蔵タンクと、第２の貯蔵タンクから送出された
液化ガスを気化し供給先に供給する気化器と、第２の貯
蔵タンクへの液化ガスの流量を調整する流量調整手段
と、第２の貯蔵タンク内の液化ガスの液面を検出する液
面検出手段と、所定の上限液面位置で前記ポンプを自動
停止させ所定の下限液面位置で前記ポンプを自動起動す
る手段と、前記液面検出手段により検出された液面の変
化に基づいて前記流量調整手段を制御する制御手段とを
備え、前記第２の貯蔵タンクへの液化ガス供給量を制御
することを特徴としている。

【０００８】この構成では、ガスホルダに代えて、液化
ガスを液状のまま貯蔵する第２の貯蔵タンクが用いられ
ている。同量を貯蔵するにも第２の貯蔵タンクの方がガ
スホルダよりも容積は少なくて済む。また、必要な送出
圧力を得るために液化ガスを移送するポンプが用いられ
ているが、液体移送ポンプに必要な動力はガス圧縮機に
比して小さい。

【０００９】流量調整手段としては、ポンプと第２の貯
蔵タンクとの間の流路に配置された流量調整弁が好まし
い。

【００１０】また、ポンプがボリュート型（渦巻き型）
である場合、流量調整弁の開閉によりポンプ自体が持つ
固有の流量制御範囲内で第１の貯蔵タンクから第２の貯
蔵タンクへの液化ガスの移送量を調整するのが好適であ
る。何故ならば、この流量制御範囲でポンプが運転され
る限りにおいて、特に少量運転時、ポンプの処理量の一
部を第１の貯蔵タンクの頂部に戻す必要がなく、この操
作による蒸発ガスの発生を避けることができるからであ
る。

【００１１】更に、ポンプが可変容量型である場合、ポ
ンプ自体が流量調整手段となる。

【００１２】制御手段による制御方式としては、具体的
には、流量調整手段を選択した場合には、第２の貯蔵タ
ンク内の液化ガスの液量が一定となるよう第２の貯蔵タ
ンクへの液化ガスの流量を所定の流量範囲内で調整すべ
く、流量調整手段を制御することが有効である。これに
より、バックアップ用としての液量を第２の貯蔵タンク
において確保することができる。

【００１３】また、第２の貯蔵タンクへの液化ガスの流
量が前記所定の流量範囲の下限とされたにも拘わらず、
第２の貯蔵タンク内の液化ガスの液面が上昇することが
あるが、かかる場合、液面が所定の上限位置に達したこ
とが液面検出手段により検出された場合には、ポンプ制
御手段により、ポンプの駆動を停止するよう制御する。
これにより、ポンプに対する動力が不要となり、また、
液化ガスの気化を抑制することができる。

【００１４】ポンプの駆動を停止した場合、第２の貯蔵
タンク内の液量は徐々に減じられるので、ポンプ制御手
段は、ポンプの駆動を停止した後、第２の貯蔵タンク内
の液化ガスの液面が所定の下限位置となったことが液面
検出手段により検出された場合には、ポンプを再起動す
るようになっている。下限液面位置は、可能な限りポン
プの駆動時間を短縮化するために、第２の貯蔵タンクに
おける液化ガスの液面の下降速度に応じて可変とするこ
とが好適である。

【００１５】液面検出手段としては差圧式液面計を用い
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明によるガス供給設備の一実施
形態を示す概略図である。本実施形態のガス供給設備は
天然ガス用であり、従来構成と同様、ＬＮＧを液状のま
ま貯蔵する第１の貯蔵タンク１０を備えている。第１の
貯蔵タンクは好ましくは２重殻真空断熱型の低温タンク
である。この第１の貯蔵タンク１０の底部には、タンク
ローリ車等から当該貯蔵タンク１０内にＬＮＧを導入す
るためのＬＮＧ導入管１２が接続されている。

【００１８】第１の貯蔵タンク１０には、当該貯蔵タン
ク１０内の圧力がほぼ一定に保たれるよう圧力調整系１
４が設けられている。より詳細には、圧力調整系１４
は、タンク底部とタンク頂部とを連通する配管１４ａ
と、配管１４ａ中に設けられた気化器１４ｂと、配管１
４ａ中に設けられ貯蔵タンク１０内の圧力が所定値以下
となると自動的に開放される開閉弁１４ｃとから主に構
成されている。かかる圧力調整系１４では、第１の貯蔵
タンク１０内のＬＮＧが使用されタンク１０内の圧力が
低下して所定値を下回ると、開閉弁１４ｃが自動的に開
き、タンク１０内のＬＮＧが気化器１４ｂに送られ、そ
こで気化された天然ガスはタンク頂部に送られて、タン
ク１０内の圧力が元の状態に戻される。

【００１９】このようにして第１の貯蔵タンク１０内の
圧力はほぼ一定に保たれるが、使用状態によってはタン
ク１０内の圧力が予め定めた上限を越えることがある。
このため、第１の貯蔵タンク１０の頂部からはフレアス
タック（可燃性ガス燃焼用煙突ないしは装置）に延びる
配管１６が設けられており、この配管１６に設けられた
自動開閉弁１８によりタンク１０内の圧力が所定の上限
を越えた場合に天然ガスを外部に放出できるようにして
いる。更に、タンク１０内の圧力が異常に上昇した場合
を考慮して、第１の貯蔵タンク１０には安全弁２０が設
けられている。

【００２０】また、図示実施形態のガス供給設備は、従
来構成と異なり、ＬＮＧを液状のまま貯蔵する第２の貯
蔵タンク２２を備えている。この第２の貯蔵タンク２２
も第１の貯蔵タンク１０と同様な二槽殻真空断熱型の低
温タンクであるが、第２の貯蔵タンク２２は第１の貯蔵
タンク１０よりもＬＮＧを高圧で貯蔵するため、第１の
貯蔵タンク１０よりも耐圧性に優れていることが必要と
なる。また、第２の貯蔵タンク２２は、主として供給先
への送出圧力調整用に用いられるため、第１の貯蔵タン
ク１０よりも小容量で足る。この第２の貯蔵タンク２２
は従来のガスホルダに代るものであるが、天然ガスをＬ
ＮＧの形で保管した場合、容積はガス貯蔵の場合に比べ
て非常に小さくなるので、敷地面積も少なくて済むとい
う利点がある。なお、第２の貯蔵タンク２２も圧力調整
系、フレアスタックへの配管系及び安全弁を備えている
が、設定圧力が異なる他は第１の貯蔵タンク１０につい
てのものと同様な構成であるので、図１に同一符号を付
して説明は省略する。

【００２１】第１と第２の貯蔵タンク１０，２２は、こ
れらの底部間に配設された配管（流路）２４により互い
に連通されている。この配管２４は真空断熱配管である
ことが好ましい。また、配管２４の中間部には、第１の
貯蔵タンク１０から取り出されたＬＮＧを昇圧して第２
の貯蔵タンク２２に移送するためのポンプ２６が配置さ
れている。このポンプ２６は、約−１６０℃のＬＮＧを
可能な限り気化することなく移送することができるタイ
プのものであり、具体的には日機装株式会社により製
造、販売されている立型・浸漬型のクライオジェニック
ポンプ（型番：６０５１０Ｌ５−Ｐ１５Ｒ）等が好適で
ある。

【００２２】ポンプ２６の駆動モータ（図示せず）は、
第１及び第２の貯蔵タンク１０，２２のそれぞれに設け
られた液面計（液面検出手段）からの出力信号に基づい
て、マイクロコンピュータ等からなるコントローラ（制
御手段）３２により制御される。配管２４には、更に、
ポンプ２６と第２の貯蔵タンク２２との間に流量調整手
段として流量調整弁３４が取り付けられており、この流
量調整弁３４も液面計３０からの出力信号に基づいてコ
ントローラ３２によって制御される。本実施形態ではポ
ンプ２６はボリュート型（渦巻き型）であるので、駆動
モータは、液面の上下限位置でポンプを起動又は停止す
るようオンオフ制御され、それと共に、第２の貯蔵タン
ク２２の液面の変動量により流量調整弁３４の開度が調
整されるようになっている。

【００２３】ポンプ２６と流量調整弁３４との間にて配
管２４は分岐されており、この分岐管（分岐流路）３６
の他端は第１の貯蔵タンク１０の頂部に接続されてい
る。分岐管３６には圧力調整弁３８が介設されている。

【００２４】第２の貯蔵タンク２２の底部からは送出管
４０が天然ガスの供給先に延びている。この送出管４０
には気化器４２が取り付けられている。気化器４２の方
式としては、大気による加温方式、温水による加温方
式、水流方式、電気加温方式、これらの併用型等が考え
られる。また、気化器４２の下流側には圧力調整弁４４
が配置され、一定圧力で天然ガスを供給できるようにし
ている。

【００２５】なお、符号４６〜５０はそれぞれ開閉弁を
示している。

【００２６】次に、上述した構成のガス供給設備の作用
について、コントローラ３２による制御のフローチャー
トを示す図２も参照して説明する。なお、図２のフロー
チャートには記載しないが、コントローラ３２には常時
或いは一定時間毎に液面計３０からの信号が入力されて
おり、第２の貯蔵タンク２２内のＬＮＧの液面位置が認
識されているものとする。

【００２７】まず、天然ガスの供給を開始すべく、開閉
弁４６以外の開閉弁４７〜５０を開放すると共に、ポン
プ２６、気化器４２、その他の付属機器を起動する（ス
テップ１００）。この際、第１の貯蔵タンク１０及び第
２の貯蔵タンク２２には予め適量のＬＮＧが貯蔵されて
いるものとする。特に、第２の貯蔵タンク２２には、液
面が所定の下限液面位置を越え所定の上限液面位置より
も低くなるように、ＬＮＧが貯蔵されているものとす
る。また、圧力調整系１４の存在により、各貯蔵タンク
１０，２２内のＬＮＧが気化或いは移送されても、タン
ク１０，２２内はほぼ一定の圧力に保たれている。ここ
で、例えば本実施形態のガス供給設備をコジェネレーシ
ョン用として使用する場合には、第１の貯蔵タンク１０
の内圧は３ｋｇ／ｃｍ²（約０．２９ＭＰａ）程度、第
２の貯蔵タンク２２の内圧は１８ｋｇ／ｃｍ²（約１．
７７ＭＰａ）程度となる。

【００２８】開閉弁４７〜５０が開き、ポンプ２６等が
起動されると、第２の貯蔵タンク２２からは、タンク２
２内のガス圧及びＬＮＧの自重によりＬＮＧが送出管４
０を通して気化器４２に送られる。そして、ＬＮＧは気
化器４２にて天然ガスに気化され、供給先に送られる。
通常、供給先での需要量は一定ではなく、変動するもの
であるが、圧力調整弁４４の存在により、供給先での需
要の多少に拘わらず一定の圧力、すなわち上記例では約
１８ｋｇ／ｃｍ²（約１．７７ＭＰａ）で天然ガスを供
給することができる。

【００２９】ポンプ２６の起動直後には、流量調整弁３
４は閉じられ、圧力調整弁３８は自動制御位置で開放さ
れているため、第１の貯蔵タンク１０からのＬＮＧは全
量、配管３６を通り、配管１６を経てフレアスタック処
理される。この操作により安全運転が確認されたなら
ば、流量調整弁３４を最小開度まで、すなわちポンプ２
６固有の流量制御範囲の最小流量となるまで、徐々に開
く（ステップ１０２）。流量調整弁３４が最小開度にな
ると、圧力調整弁３８はそのＰＩＣにより自動的に閉じ
る。

【００３０】このようにして、第１の貯蔵タンク１０か
ら第２の貯蔵タンク２２にＬＮＧが導入される。ポンプ
２６はＬＮＧを昇圧するため、ＬＮＧは気化が抑制さ
れ、液相を維持したまま第２の貯蔵タンク２２に補充さ
れる。このＬＮＧの導入量と供給先への送出量とは必ず
しも一致しておらず、送出量は供給先での需要により大
きく変動するため、第２の貯蔵タンク２２におけるＬＮ
Ｇの液面は上下動する。

【００３１】前述したように、コントローラ３２には液
面計３０からの信号が入力されており、コントローラ３
２は常時その信号から一定時間における液面位置の変化
の割合（以下「液面変動速度Ｖ」といい、液面位置が上
昇側に振れた場合は液面変動速度Ｖは正の値を示すもの
とする）を算出している。そして、この液面変動速度Ｖ
が正か否かを判断する（ステップ１０４）。

【００３２】液面変動速度Ｖが正の場合、第２の貯蔵タ
ンク２２内のＬＮＧの液面位置が所定の上限液面位置に
達しているか否かを判断する（ステップ１０６）。この
判断の後の処理については後述する。

【００３３】また。液面変動速度Ｖが０又は負である場
合、すなわち液面位置が変化なく或いは下降している場
合には、流量調整弁３４を徐々に開き、最終的には開度
を最大とする（ステップ１０８，１１０）。ここで、流
量調整弁３４の最大開度とは、ポンプ２６の定格能力に
対応した流量制御範囲内で最大流量を供給することがで
きる開度をいう。

【００３４】この後、流量調整弁３４の開度を固定し、
運転を継続する（ステップ１１２）。その結果、第２の
貯蔵タンク２２内のＬＮＧが増量し、液面が任意に設定
した液面制御位置に達したならば、そこでＬＮＧの液面
位置が可能な限り維持されるよう、流量調整弁３４の開
度を液面変動に応じて自動調整する（ステップ１１４，
１１６）。流量調整弁３４は、この自動調整の際に最小
開度以下とならないよう予め設定されている。そして、
運転を継続してステップ１０６に移行し、第２の貯蔵タ
ンク２２内のＬＮＧの液面位置が上限液面位置となって
いるか否かを判断する。

【００３５】上限液面位置に達していない場合には、更
に液面変動速度Ｖが正か否かを判断し（ステップ１１
８）、否の場合にはステップ１０８に進み、上記工程を
繰り返す。この状態は、第２の貯蔵タンク２２からの供
給先への供給量が第２の貯蔵タンク２２に導入されるＬ
ＮＧの導入量と同等又はそれ以上である場合に生じる。
また、液面変動速度Ｖが正である場合には、そのままの
運転状態を維持し、ステップ１０６に戻る。

【００３６】一方、ＬＮＧの液面が上限液面位置に達し
たならば、コントローラ３２は駆動モータへの通電をオ
フしてポンプ２６の駆動を停止する（ステップ１２０）
と共に、流量調整弁３４を閉鎖する（ステップ１２
２）。これにより、ポンプ２６の駆動のための動力は節
約され、ボイルオフガスの発生も抑制される。そして、
第２の貯蔵タンク２２は第１の貯蔵タンク１０から独立
したものとなり、供給先へのＬＮＧの送出によりタンク
内のＬＮＧは徐々に減少していく。この後、ＬＮＧの液
面位置が予め定めた下限液面位置に到達したならば、コ
ントローラ３２は駆動モータへの通電を開始してポンプ
２６を再起動し、第１の貯蔵タンク１０から第２の貯蔵
タンク２２にＬＮＧを補充する（ステップ１２４，１２
６）。そして、ステップ１０２に戻る。

【００３７】なお、この再起動の際、初期起動時と同様
に、圧力調整弁３８は自動制御位置に開放され、ポンプ
２６からのＬＮＧは配管３６，１６に流れ、安全が確認
できるようになっている。

【００３８】また、ステップ１２０〜１２６までのルー
チンにおいて、ポンプ２６の運転間隔を可能な限り延ば
して、ボイルオフガスの発生を更に抑制し且つポンプ２
６の動力費を低減するために、ＬＮＧの液面変動速度
（下降側）Ｖが所定速度よりも遅い場合には、ポンプ２
６を再起動する液面位置の位置を下げてもよい。但し、
第２の貯蔵タンク２２は第１の貯蔵タンク１０のバック
アップ用として用いることが好ましいため、再起動する
液面位置について最低位置を定めておくことが望まし
い。

【００３９】また、第１の貯蔵タンク１０にＬＮＧを充
填する際は第１の貯蔵タンク１０と第２の貯蔵タンク２
２とを分離し、タンクローリ車等から導入管１２を通し
てＬＮＧを第１の貯蔵タンク１０に充填することにな
る。

【００４０】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない
ことはいうまでもない。

【００４１】例えば、上記実施形態では、ポンプ２６に
ボリュート形ポンプを使用して第２の貯蔵タンク２２へ
の導入量を流量調整弁３４により調整することとしてい
るが、可変容量形のポンプを使用することで、流量調整
弁３４を省略しても、上記と同様な制御を行うことが可
能となる。

【００４２】また、扱う液化ガスもＬＮＧに限られな
い。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、巨
大なガスホルダを用いないので、広大な敷地が不要とな
り、設備コストの低減を図ることができる。従って、Ｌ
ＮＧサテライト基地の建造を勧める上で、特に有利とな
る。

【００４４】また、ガス圧縮機に代えて液体移送ポンプ
を用いているので、動力費、運転コスト等が低減され
る。

【００４５】更に、本発明の一面によれば、第２の貯蔵
タンクの液面の変動量により流量調整弁の開度を調整す
ると同時に、液面の上下限位置でポンプをオンオフ制御
することとなっているので、動力の浪費を抑制すること
ができる。加えて、ボイルオフガスの発生も少なくなる
ので、その処理に要する手間や費用を低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガス供給設備の一実施形態を示す
概略説明図である。

【図２】図１におけるコントローラでの制御を示すフロ
ーチャートである。

【図３】従来のガス供給設備の一実施形態を示す概略説
明図である。

【符号の説明】

１０…第１の貯蔵タンク、１４…圧力調整系、２２…第
２の貯蔵タンク、２４…配管、２６…ポンプ、２８，３
０…液面計、３２…コントローラ、３４…流量調整弁、
３６…分岐管、３８…自動開閉弁、４０…送出管、４２
…気化器、４４…圧力調整弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液化ガスを貯蔵する第１の貯蔵タンク
と、前記第１の貯蔵タンクから液化ガスを取り出し所定の圧
力に昇圧して移送するポンプと、前記ポンプにより移送された液化ガスを貯蔵する第２の
貯蔵タンクと、前記第２の貯蔵タンクから送出された液化ガスを気化し
供給先に供給する気化器と、前記第２の貯蔵タンクへの液化ガスの流量を調整する流
量調整手段と、前記第２の貯蔵タンク内の液化ガスの液面を検出する液
面検出手段と、所定の上限液面位置で前記ポンプを自動停止させ所定の
下限液面位置で前記ポンプを自動起動する手段と、前記液面検出手段により検出された液面の変化に基づい
て前記流量調整手段を制御する制御手段とを備え、前記
第２の貯蔵タンクへの液化ガス供給量を制御することを
特徴とするガス供給設備。
【請求項２】前記流量調整手段は前記ポンプと前記第
２の貯蔵タンクとの間の流路に配置された流量調整弁で
あることを特徴とする請求項１に記載のガス供給設備。
【請求項３】前記ポンプは可変容量型であり、前記流
量調整手段としての機能を有することを特徴とする請求
項１に記載のガス供給設備。
【請求項４】前記下限液面位置は、前記第２の貯蔵タ
ンクにおける液化ガスの液面の下降速度に応じて可変と
なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
項に記載のガス供給設備。
【請求項５】液化ガスは液化天然ガスであることを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス供給
装置。