JP2010209906A

JP2010209906A - 液化ガス気化システム

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Publication number: JP2010209906A
Application number: JP2009251622A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Momose; 豊百瀬
Original assignee: Sango Co Ltd; Momose Kikai Sekkei KK
Current assignee: Sango Co Ltd; Momose Kikai Sekkei KK
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2010-09-24
Anticipated expiration: 2029-11-02
Also published as: JP5409272B2

Abstract

【課題】複雑な制御装置を必要とすることなく、スターリングエンジンを活用し、液化ガスを適切に気化させてガスを供給すると共に、電力を供給する。
【解決手段】液化ガスを液相状態で貯蔵可能な液化ガスタンクＬＴ、及び液化ガスが気化した気相状態のガスと液相状態の滞留液化ガスを貯蔵可能な気化槽ＶＴを備え、複数のスターリングエンジンＳＥを、夫々の熱回収部ＨＣが気化槽内の滞留液化ガスに浸漬するように配置する。更に、液化ガスタンクから供給される液化ガスの流量を調整する第１の流量調整装置（ＶＡ１）を導入管ＩＮに配設すると共に、気相状態のガスの流量を調整する第２の流量調整装置（ＶＡ２）を排出管ＥＸに配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液化ガスを気化させる液化ガス気化システムに関し、特に、スターリングエンジンを利用してガスと電力を供給し得る液化ガス気化システムに関する。

従来の液化ガスの気化システムは、海水等によって液化ガスを温め単純に気化させるだけであり、液化ガスが持つ潜熱は有効利用されることなく放出されていた。特に、液化ガスとして代表的なＬＮＧ（ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）はマイナス１６２°Ｃの低温であって大きな潜熱を有するが、都市ガスとなる気化時に放出されている。

そこで、液化ガス（以下、代表してＬＮＧと称す）の潜熱を有効活用すべく、ＬＮＧの気化時にスターリングエンジンを駆動し潜熱エネルギーを回収する技術が、下記の特許文献１及び２等で提案されている。これらは、スターリングエンジンの熱回収部（ヘッド部）を覆うクーラ内にＬＮＧを通過させて熱回収部を強制冷却し、クランクケース部との相対温度差によってスターリングエンジンを駆動するものである。特許文献１を従来技術とする特許文献２に記載の装置においては、クーラ内で発生する液相状態と気相状態の２相流体が後段の気化器内で偏流や振動を誘発するのを防止するために、気化器直前で圧力と温度を検知しＬＮＧ供給量を随時制御することとしている。しかしながら、このような制御装置は複雑で高価となり、液化ガスの気化システム全体の気化効率において、クーラ部の通過量が問題となる。

特開平１１−０２２５５０号公報特開２００８−１５７１４４号公報

そこで、本発明は、複雑な制御装置を必要とすることなく、スターリングエンジンを活用し、液化ガスを適切に気化させてガスを供給すると共に、電力を供給し得る液化ガス気化システムを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の液化ガス気化システムは、液化ガスを液相状態で貯蔵可能な液化ガスタンクと、該液化ガスタンクから供給される前記液化ガスの流量を調整する第１の流量調整装置と、該第１の流量調整装置の下流側に配設され、前記液化ガスが気化した気相状態のガスと液相状態の滞留液化ガスを貯蔵可能な気化槽と、該気化槽内の気相状態のガスを排出する排出管と、該排出管を介して排出される前記気相状態のガスの流量を調整する第２の流量調整装置と、前記気化槽に配設され、前記気化槽内の滞留液化ガスに浸漬するように夫々の熱回収部を配置して成る複数のスターリングエンジンを備えることとしたものである。

上記の液化ガス気化システムにおいて、前記複数のスターリングエンジンは夫々、強制的に駆動することによって前記熱回収部を介して前記滞留液化ガスを冷却し、液相状態に維持するように構成するとよい。

更に、上記の液化ガス気化システムにおいて、前記気化槽内に配設され、前記滞留液化ガスの液面を検知する液面検知手段を備えたものとし、該液面検知手段の検知結果に基づき、前記第１の流量調整装置による前記液化ガスの流量、及び前記第２の流量調整装置による前記気相状態のガスの流量を調整するように構成してもよい。

上記の液化ガス気化システムにおいて、前記複数のスターリングエンジンは夫々、ピストン部材をシリンダ内に摺動自在に支持すると共に該シリンダの基端部を固定するハウジングを備え、前記シリンダの先端部を前記気化槽内に配置し、前記気化槽に前記ハウジングを支持する構成とするとよい。

上記の液化ガス気化システムにおいて、前記複数のスターリングエンジンは夫々、前記シリンダを嵌合する取付孔を有し前記気化槽に装着する取付部材と、前記シリンダを囲繞するように嵌合する支持筒体と、該支持筒体を前記取付部材に支持する第１の支持部材と、前記ハウジングを前記取付部材に支持する第２の支持部材とを備え、該第２の支持部材及び前記第１の支持部材によって前記気化槽に支持する構成とするとよい。そして、前記シリンダの外周面に環状溝を形成し、該環状溝に嵌合するリング部材を備え、該リング部材を前記ハウジングと前記支持筒体との間に挟持する構成とするとよい。

本発明は上述のように構成されているので以下に記載の効果を奏する。即ち、上記の液化ガス気化システムにおいては、複数のスターリングエンジンの熱回収部が気化槽内の滞留液化ガスに浸漬するように配置されているので、各スターリングエンジンにクーラ及びその配管を必要とすることなく、複数のスターリングエンジンによる熱回収が可能となる。特に、各スターリングエンジンの熱回収部は、安定した単一相である滞留液化ガスに常に浸漬されているので、小容量のクーラ内のように２相流体が発生して発電効率が低下するということはなく、また、後段の配管に悪影響を及ぼすようなこともなく、２相流体化を防止するための複雑な制御を行う必要もない。

また、本発明の液化ガス気化システムにおいて、滞留液化ガスの気化を抑制し液相状態を維持するときには、スターリングエンジンを強制的に駆動することによって熱回収部を介して滞留液化ガスを冷却することができる。このような冷却運転は、特段の装置を付加することなく、スターリングエンジンに装着さる発電機に電力を供給して電動機として機能させ、スターリングエンジンを強制駆動することによって、スターリングエンジンを冷凍機として機能させることができる。而して、スターリングエンジンを冷凍機として機能させ、滞留液化ガスを冷却することができるので、液化ガス気化システムの停止時にも滞留液化ガスの気化を抑制し、ガスの無駄な放出を防止することができる。このように、複雑な制御装置を必要とすることなく、複数のスターリングエンジンを並設することによって、高効率の液化ガス気化システムを提供することができる。尚、複数のスターリングエンジンのうち、どの程度の台数を冷却駆動するのかは、条件によって任意に決めればよい。

更に、気化槽内に滞留液化ガスの液面検知手段を設けることにより、気化槽内の滞留液化ガス量と気化ガス量の割合を把握することができるので、これに基づいて第１の流量調整装置及び第２の流量調整装置を調整すれば、気化促進時及び気化停止時の何れの場合もシステム全体の効率を最適化することができる。

そして、スターリングエンジンを上記のように構成すれば、第１及び第２の支持部材を介して気化槽に適切に支持されるので、シリンダの熱回収部に対して応力が集中することなく、ディスプレーサピストンの円滑な作動を確保することができる。また、シリンダを取付部材に固定した状態でハウジングを気化槽から取り外すことができるので、スターリングエンジンに対するメインテナンスを容易に行うことができる。

しかも、スターリングエンジンの気化槽への支持部のシール部材に変形応力が作用することはないので、適切なシール性が維持される。而して、スターリングエンジンと気化槽との間に確実な気密性を確保することができる。更に、気化槽に対し、熱回収部が最下部に配置するように取り付け、スターリングエンジンを倒立姿勢で支持することができるので、ディスプレーサピストン近傍で磨耗粉や酸化スケール等が発生しても、パワーピストン部分まで到達することを阻止することができる。

本発明の一実施形態に係る液化ガス気化システムの構成図である。本発明の一実施形態に供するスターリングエンジンの具体的な構造を示す縦断面図である。本発明の一実施形態に供するスターリングエンジンの具体的な構造を示す横断面図である。本発明の一実施形態に供するスターリングエンジンの基本構成の一部を拡大して示す縦断面図である。スターリングエンジンを発電機に適用してスターリングエンジン発電機を構成するときの装着状態及び制御回路の一例を示す回路図である。図５の制御回路による作動を示すフローチャートである。

以下、本発明の望ましい実施形態に関し、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る液化ガス気化システムの全体図であり、左右方向は３次元空間における水平方向に対応し、上下方向は鉛直方向に対応する。液化ガスを液相状態で貯蔵可能な液化ガスタンクＬＴは、導入管ＩＮを介して、液化ガスが気化した気相状態のガスと液相状態の滞留液化ガスを貯蔵可能な気化槽ＶＴに接続されている。

本実施形態の液化ガスタンクＬＴは周知のＬＮＧタンクであり、液化ガス（以下、ＬＮＧという）を液相状態で長期間保存し得る機能を有する。気化槽ＶＴは、堅牢かつ断熱性を有する密閉容器であり、本実施形態においては図１に示すように断面矩形で紙面奥行き方向に延在している。これらの液化ガスタンクＬＴと気化槽ＶＴは導入管ＩＮを介して連通接続されており、液化ガスタンクＬＴ内のＬＮＧが単一液相の状態で気化槽ＶＴに導入される。気化槽ＶＴには排出管ＥＸが接続されており、この排出管ＥＸを介して気化槽ＶＴ内の気相状態のガスが排出される。

更に、導入管ＩＮには、本発明の第１の流量調整装置を構成する調整弁ＶＡ１が配設されており、この調整弁ＶＡ１によって液化ガスタンクＬＴから供給される液化ガスの流量が調整される。また、排出管ＥＸには、本発明の第２の流量調整装置を構成する調整弁ＶＡ２が配設されており、この調整弁ＶＡ２によって、気化槽ＶＴ内の気相状態のガスの流量が調整される。

そして、複数のスターリングエンジン（代表してＳＥで表す）が気化槽ＶＴに配設され、夫々の熱回収部ＨＣが気化槽ＶＴ内の滞留液化ガス（ＬＮＧ）に浸漬するように配置されている。各スターリングエンジンＳＥの熱回収運転及び冷凍運転は、スターリングエンジンコントローラＣＥによって随時制御され、熱回収運転時（発電時）には、スターリングエンジンコントローラＣＥを経由して、発電された電力が図示しない架線あるいは蓄電設備へと配電され、冷凍運転時（原動機として駆動時）には、スターリングエンジンコントローラＣＥを経由して、図示しない架線あるいは蓄電設備から電力が供給される。而して、システムコントローラＣＳによる液化ガス気化システム全体の制御に応じて、スターリングエンジンコントローラＣＥによって各スターリングエンジンＳＥの運転が制御される。尚、スターリングエンジンＳＥの構造については図２乃至図４を参照して後述する。

気化槽ＶＴ内の滞留液化ガス（マイナス１６２°ＣのＬＮＧ）は、滞留による僅かな液温上昇で活発に気化して気化槽ＶＴ内の空間に充満し、単一気相状態の滞留ガスとして排出管ＥＸを介して排出される。また、各スターリングエンジンＳＥの運転によっても気化は促進される。更に気化を促進させるために、気化槽ＶＴを循環媒体によって強制的に温めることとしてもよい。また、過渡運転時等に排出管ＥＸを介して２相流体が排出される場合に備え、完全気化を企図して従来の気化器ＶＰ（図１に二点鎖線で示す）を排出管ＥＸの途中に配設することとしてもよいが、本実施形態においては不要である。

気化槽ＶＴの内壁面には本発明の液面検知手段として周知の液面センサＦＳが設置され、滞留液化ガス（ＬＮＧ）の液面が最適レベルにあるか否かが常に監視されている。最適レベルとは、熱回収部ＨＣが滞留液化ガス（ＬＮＧ）に確実に浸漬し、且つ、気化槽ＶＴ内に所定容積の空間を確保できる位置であり、予めシステムコントローラＣＳに記憶されている。そして、この最適レベルを維持するように、システムコントローラＣＳによって調整弁ＶＡ１及びＶＡ２の開度や各スターリングエンジンＳＥの運転が制御され、気化運転及び冷凍運転が行なわれる。このように、本実施形態によれば、前掲の特許文献２のように、スターリングエンジン毎にクーラ配管や複雑なセンサ及び制御システムを設けることなく、液面センサＦＳによる液面監視によって安定した気化運転及び冷凍運転を行うことができる。

上記の構成に成る本実施形態の液化ガス気化システムの作用、即ちシステムコントローラＣＳによる制御について説明すると、気化運転時は、先ず調整弁ＶＡ２が全開とされ、次いで調整弁ＶＡ１が所定開度まで駆動される。次に、気化槽ＶＴ内に滞留液化ガス（ＬＮＧ）が所定容量滞留したことが液面センサＦＳで確認されると、各スターリングエンジンＳＥの熱回収運転が開始される。滞留液化ガス（ＬＮＧ）は順次気化し排出管ＥＸを介して排出されるが、気化速度に滞留液化ガス（ＬＮＧ）の供給が追いつかない場合には、調整弁ＶＡ１の開度を適宜拡大させて気化槽ＶＴ内への滞留液化ガス（ＬＮＧ）の供給量を増やし、逆であれば、調整弁ＶＡ１の開度を適宜絞ることとすればよい。尚、外的要因で突発的に気化量が増大する場合には、図１に示す排出管ＥＸに配設された安全弁ＶＳを開き、排出管ＥＺを介して一時的にガスを排出することすればよい。

そして、気化運転を停止する場合には、調整弁ＶＡ２及び調整弁ＶＡ１を順次閉塞するとともに、各スターリングエンジンＳＥを停止させ、気化運転の停止状態を維持したい場合には、意図せぬ気化を防止するため、電力を供給して各スターリングエンジンＳＥを強制駆動し、気化槽ＶＴ内の滞留液化ガス（ＬＮＧ）の冷却を行なうこととすればよい。この場合も、液面センサＦＳによって監視される滞留液化ガス（ＬＮＧ）の液面が、許容レベル内に維持されるように、システムコントローラＣＳによって、（冷凍機として機能する）各スターリングエンジンＳＥが適切に駆動制御される。

次に、本実施形態に係るスターリングエンジンＳＥの具体的な構造を図２乃至図４を参照して説明する。本実施形態に係るスターリングエンジンＳＥは機械リンク型（キネマチック型）のスターリングエンジンであり、そのハウジング１に、スターリングエンジンのシリンダ１０が固定されると共に、電動機及び発電機として機能するモータジェネレータ２が固定されている。このモータジェネレータ２を電動機として機能させれば、上記のようにスターリングエンジンＳＥを冷凍機として機能させることができる。シリンダ１０内にはディスプレーサピストン２０が収容され、高温空間ＨＳと低温空間ＬＳが形成され、両空間の作動流体が再生器３０を介して周期的に移動しつつディスプレーサピストン２０がシリンダ１０の軸方向に往復移動すると共に、ディスプレーサピストン２０と同軸上に配置されたパワーピストン４０がシリンダ１０の軸方向に往復移動するように構成されている。尚、図２は高温空間ＨＳが最大容量で低温空間ＬＳが最小容量の状態を示し、図３は高温空間ＨＳが最小容量で低温空間ＬＳが最大容量の状態を示す。

シリンダ１０はシリンダヘッド１１と筒体のシリンダ本体１２が溶接接合されたもので、シリンダ１０内でのディスプレーサピストン２０の往復移動軌跡の全長に亘り、シリンダ１０の内壁面とディスプレーサピストン２０の外壁面との間に一定の環状間隙を維持するように、ディスプレーサピストン２０がパワーピストン４０に対し軸方向移動可能に支持されている。そして、上記の環状間隙内に再生器３０が配置され、シリンダ１０内でのディスプレーサピストン２０の往復移動中、作動流体に対し一定の間隙の環状流路を維持するように、シリンダ１０に支持されている。この作動流体は気体であり、本実施形態ではヘリウムガスが用いられているが、空気を用いることとしてもよい。

本実施形態の再生器３０は、複数の金属網層を有する積層筒体で構成され、例えば、一枚の金属網が複数回巻回された後に巻端部がスポット溶接されて積層筒体が形成される。あるいは、これに代えて、蓄熱量の確保と通気抵抗の低減を両立させ得る他の部材を用いることとしてもよい。尚、再生器３０はディスプレーサピストン２０に装着することとしてもよい。

図２及び図３に示すように、シリンダ１０内に摺動自在に支持されるディスプレーサピストン２０及びパワーピストン４０のピストン部材は、ハウジング１内で後述するクランク機構７０に連結され、このシリンダ１０の基端部がハウジング１に固定され、シリンダ１０の先端部（シリンダヘッド１１）が気化槽ＶＴ内に配置されている。本実施形態の気化槽ＶＴは、天板６の取付孔６ｈ回りに、円盤状の蓋体である取付部材４がリング部材５を介してボルトＢ６によって固定されている。更に、取付部材４には、シリンダ１０を嵌合する取付孔４ｒが形成されている。このように、スターリングエンジンＳＥは、その熱回収部ＨＣのシリンダヘッド１１が最下部となるように気化槽ＶＴ内に配置されており、倒立姿勢で取付部材４に支持されているので、熱回収部ＨＣが滞留液化ガス（ＬＮＧ）に確実に浸漬され、ディスプレーサピストン２０近傍に磨耗粉や酸化スケール等が発生しても、パワーピストン４０に到達することはない。

取付部材４の取付孔４ｒの内周面には環状溝４ｇが形成されており、この環状溝４ｇに環状のシール部材Ｓが嵌着されている。更に、シリンダ１０を囲繞するように嵌合される支持筒体１３が設けられ、この支持筒体１３が第１の支持部材たるステー３ｂによって取付部材４に支持される。また、ハウジング１は第２の支持部材たるステー３ａによって取付部材４に支持される。これらのステー３ａ及び３ｂは、剛性が高いコ字状断面の本体部と、その両端に形成された屈曲部を有し、ボルトＢ１乃至Ｂ３によって固定されて剛結合となる。

支持筒体１３には加熱媒体流入部及び加熱媒体流出部（図示せず）が設けられており、環状凹部１２ｒと支持筒体１３によって画成される環状空間の加熱媒体流路ＣＨ内に加熱媒体（例えば温水）が加熱媒体流入部から導入され、加熱媒体流出部から排出されるように構成されており、これらによって加熱器が構成され、シリンダ本体１２内に高温空間ＨＳが形成される。一方、シリンダヘッド１１には複数のフィン１１ｆが設けられており、これらのフィン１１ｆを介して気化槽ＶＴ内のＬＮＧによってシリンダヘッド１１が冷却され、シリンダヘッド１１内に低温空間ＬＳが形成されるように構成されている。このように、再生器３０は、高温空間ＨＳと低温空間ＬＳとの間に位置するようにシリンダ１０内に保持されており、両空間の作動流体が再生器３０を介して周期的に移動しつつディスプレーサピストン２０がシリンダ１０の軸方向に往復移動し得る構成となる。

そして、図４に拡大して示すように、シリンダ１０の内壁面に環状凹部１０ｒが形成され、この環状凹部１０ｒに再生器３０が嵌着され、シリンダ１０内でのディスプレーサピストン２０の往復移動軌跡の全長に亘り、再生器３０の内壁面とディスプレーサピストン２０の外壁面との間が周方向に一定の間隙（クリアランスｄ）を維持するように、ディスプレーサピストン２０がパワーピストン４０に対して摺動可能に支持されており、シリンダ１０内でのディスプレーサピストン２０の往復移動中、作動流体に対し一定の間隙（ｄ）の環状流路ＣＰを維持するように構成されている。

上記のように、ディスプレーサピストン２０はパワーピストン４０に軸方向移動可能に支持されている。即ち、ディスプレーサピストン２０にはロッド５０が固着されており、このロッド５０がパワーピストン４０を貫通してシリンダ１０外に延出し、パワーピストン４０に軸方向移動可能に支持されている。このロッド５０及び／又はパワーピストン４０の支持部に対しＤＬＣコーティング（ダイヤモンドライクカーボン）等の表面硬化処理を行うこととすれば、ディスプレーサピストン４０を安定した状態で保持することができ、シリンダ１０内でのディスプレーサピストン４０の往復移動中、作動流体に対し一定の間隙の環状流路ＣＰを一層確実に維持することができる。更に、パワーピストン４０とシリンダ１０の摺動部分等にも、ＤＬＣコーティング等による表面硬化処理を施しておくとよい。

また、パワーピストン４０にはロッド６０の一端が揺動自在に支持されており、その他端に回転可能に支持されたプレート７１に対し、ロッド５０の先端部に揺動自在に支持されたリンク７２が、揺動自在に連結されており、これらによってクランク機構７０が構成され、フライホイール８０を介してモータジェネレータ２に連結されている。尚、モータジェネレータ２は、例えば周知の永久磁石同期電動機によって構成され、電動機及び発電機として機能するものであり、その構造についての説明は省略する。

図５は、図２に示すスターリングエンジンＳＥ及びモータジェネレータ２を備えたスターリングエンジン発電機の装着状態、及びこれを発電制御に供する制御回路の一例を示すもので、熱回収部ＨＣは気化槽ＶＴ内に延出するように装着され、気化槽ＶＴ内の滞留液化ガス（ＬＮＧ）に浸漬されているので、熱回収部ＨＣは常時冷却される。モータジェネレータ２は主回路２０１により、これを断続するリレーＲＣ１を介して直流電源２０２に接続され、この主回路２０１に対し三つの回路が並列接続されている。

先ず、第１の回路は回転数代用回路で、相対的に小さい抵抗２０３と相対的に大きい抵抗２０４が直列接続され、相対的に大きい抵抗２０４の両端電圧Ｖｓが０乃至１０Ｖの範囲で変化するように設定される。この電圧Ｖｓはエンジン回転に比例するので、回転数を表す値として用いられる。次に、第２の回路はダミー抵抗回路で、発電容量を吸収可能な容量のダミー抵抗２０５と、これに至る回路を断続するリレーＲＣ２によって構成される。そして、第３の回路がバッテリ充電回路で、これを断続するリレーＲＣ３とバッテリ２０７との間に充電コントローラ２０６が介装されている。この充電コントローラ２０６により発電側の０乃至３０Ｖの電圧が約１４Ｖに調圧され、１２Ｖのバッテリ２０７に供給されて充電される。また、この充電コントローラ２０６を介して、外部に取り付けられた冷却ファン２０８への電力の供給も行なわれる。

図５では、バッテリ２０７の電力利用の一例として、ＤＣ−ＡＣコンバータ２０９によりＤＣ１２ＶからＡＣ１００Ｖに変換され、照明等の外部機器２１０に利用される。この電力利用側の外部機器２１０とスターリングエンジン発電機が発生する電力をほぼ等しくして、ダミー抵抗２０５による消費電力を少なくすることが望ましい。バッテリ２０７が満充電近傍にある場合等、発電機側の負荷が軽くなり、エンジン回転数が過回転の状態に入り、電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｈ以上となった場合には、バッテリ２０７に対する充電回路が遮断されて、発電側がダミー抵抗２０５に接続され、エンジン回転が正常に戻されると共に、ダミー抵抗２０５によって発電分の一部が吸収される。これに対し、バッテリ２０７の電力が消費されて空放電に近い状態から充電が開始されると、当初は充電電流が大きいため負荷が増大し、エンジン回転数が低下する傾向となる。この結果、電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｌ以下となった場合には、発電機側のダミー抵抗２０５の回路が遮断され、エンジン回転数の回復が促され、充電コントローラ２０６を介して発電機側の電圧が１４Ｖ乃至３０Ｖとなるように制御され、バッテリ２０７への充電が行なわれる。而して、ダミー抵抗２０５の回路の断続により、安定した状態で、スターリングエンジン発電機によってバッテリ２０７を適切に充電することができる。

図６は、図５の制御回路による作動を説明するフローチャートで、ステップＳ１にて起動されると、リレーＲＣ１及びＲＣ３はオフ（遮断状態）でリレーＲＣ２がオン（導通状態）とされる。熱回収部ＨＣが冷却されて、ステップＳ２にて冷却源温度（気化槽ＶＴ内の温度）Ｔｇが基準値Ｔｋ（例えばマイナス１５０°Ｃ）を下回ったと判断されると、ステップＳ３に進みリレーＲＣ１がオンとされ、モータジェネレータ２が電動機として機能しスターリングエンジンが起動される。その約２秒後に、ステップＳ４において前述の回転数代用電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｌを越えたと判定されて、スターリングエンジン発電機としての自立が確認されると、ステップＳ５に進みリレーＲＣ３がオンとされ、モータジェネレータ２によって発電された電力はバッテリ２０７に充電される。

スターリングエンジン発電機は作動流体が常に一定であるため、冷却側の温度（気化槽ＶＴ内の温度）が変動しても出力される電圧は０乃至３０Ｖの範囲で変動するだけであるが、バッテリ２０７の充電状態に応じて（発電）負荷側に変動が生ずると、スターリングエンジンＳＥに対しては略一定で入力されるためエンジン回転が大きく変動する。例えば、バッテリ２０７が満充電に近くなり、発電機側（モータジェネレータ２側）の負荷が低くなると、相対的に電圧Ｖｓが高くなる。この結果、ステップＳ６にて電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｈ以上となったと判定されると、エンジン過回転に至る前にステップＳ７に進み、リレーＲＣ３がオフとされて（このときリレーＲＣ２はステップＳ１のオン位置）、発電された電力はダミー抵抗２０５で消費される。これにより、ステップＳ６にて電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｈ未満となったと判定されると、ステップＳ８にてリレーＲＣ３がオンに戻されて、ステップＳ９に進む。尚、ステップＳ６にて電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｈを下回っていると判定された場合には、リレーＲＣ３はオン状態に維持されてそのままステップＳ９に進む。

一方、バッテリ２０７が完全放電状態にある場合は発電機側の負荷が増大するので、電圧Ｖｓが低くなる。この結果、ステップＳ９にて電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｌ以下となったと判定されると、ステップＳ１０に進みリレーＲＣ２がオフとされ、ダミー抵抗２０５の回路が遮断される。これにより、エンジン回転数が回復し、ステップＳ９にて電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｌを越えたと判定されると、ステップＳ１１にてリレーＲＣ２がオンに戻されて、モータジェネレータ２の全出力がバッテリ２０７の充電に供されることになる。而して、ステップＳ１２にて終了判定が行われ、終了でなければステップＳ６に戻り、終了と判定されるまでステップＳ６乃至Ｓ１１の処理が繰り返される。

以上のように、バッテリ２０７が満充電近傍にある場合等、発電機側の負荷が軽くなり、エンジン回転数が過回転の状態に入り、電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｈ以上となった場合には、バッテリ２０７に対する充電回路が遮断されて、発電側がダミー抵抗２０５に接続され、エンジン回転が正常に戻されると共に、ダミー抵抗２０５によって発電分の一部が吸収される。これに対し、バッテリ２０７の電力が消費されて空放電に近い状態から充電が開始されると、当初は充電電流が大きいため負荷が増大し、エンジン回転数が低下する傾向となる。この結果、電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｌ以下となった場合には、発電機側のダミー抵抗２０５の回路が遮断され、エンジン回転数の回復が促され、充電コントローラ２０６を介して発電機側の電圧が１４Ｖ乃至３０Ｖとなるように制御され、バッテリ２０７への充電が適切に行なわれる。

尚、各スターリングエンジンＳＥや気化槽ＶＴの形式、構成、形状等は上記の実施形態に限定されるものではなく、液化ガスはＬＮＧに限定されるものではない。

ＳＥスターリングエンジン
ＨＣ熱回収部
ＬＴ液化ガスタンク
ＶＴ気化槽
ＩＮ導入管
ＥＸ排出管
ＶＡ１，ＶＡ２調整弁
ＦＳ液面センサ
ＣＳシステムコントローラ
ＣＥスターリングエンジンコントローラ
１ハウジング
２モータジェネレータ
１０シリンダ
１１シリンダヘッド
１２シリンダ本体
１５リング部材
２０ディスプレーサピストン
３０再生器
４０パワーピストン
７０クランク機構
８０フライホイール
ＨＳ高温空間
ＬＳ低温空間

Claims

液化ガスを液相状態で貯蔵可能な液化ガスタンクと、該液化ガスタンクから供給される前記液化ガスの流量を調整する第１の流量調整装置と、該第１の流量調整装置の下流側に配設され、前記液化ガスが気化した気相状態のガスと液相状態の滞留液化ガスを貯蔵可能な気化槽と、該気化槽内の気相状態のガスを排出する排出管と、該排出管を介して排出される前記気相状態のガスの流量を調整する第２の流量調整装置と、前記気化槽に配設され、前記気化槽内の滞留液化ガスに浸漬するように夫々の熱回収部を配置して成る複数のスターリングエンジンを備えたことを特徴とする液化ガス気化システム。
前記複数のスターリングエンジンは夫々、強制的に駆動することによって前記熱回収部を介して前記滞留液化ガスを冷却し、液相状態に維持することを特徴とする請求項１記載の液化ガス気化システム。
前記気化槽内に配設され、前記滞留液化ガスの液面を検知する液面検知手段を備え、該液面検知手段の検知結果に基づき、前記第１の流量調整装置による前記液化ガスの流量、及び前記第２の流量調整装置による前記気相状態のガスの流量を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液化ガス気化システム。
前記複数のスターリングエンジンは夫々、ピストン部材をシリンダ内に摺動自在に支持すると共に該シリンダの基端部を固定するハウジングを備え、前記シリンダの先端部を前記気化槽内に配置し、前記気化槽に前記ハウジングを支持することを特徴とする請求項１記載の液化ガス気化システム。
前記複数のスターリングエンジンは夫々、前記シリンダを嵌合する取付孔を有し前記気化槽に装着する取付部材と、前記シリンダを囲繞するように嵌合する支持筒体と、該支持筒体を前記取付部材に支持する第１の支持部材と、前記ハウジングを前記取付部材に支持する第２の支持部材とを備え、該第２の支持部材及び前記第１の支持部材によって前記気化槽に支持することを特徴とする請求項４記載の液化ガス気化システム。
前記シリンダの外周面に環状溝を形成し、該環状溝に嵌合するリング部材を備え、該リング部材を前記ハウジングと前記支持筒体との間に挟持することを特徴とする請求項５記載の液化ガス気化システム。