JP7496740B2 - 冷熱回収システム - Google Patents
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Description
液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶又は浮体に設置される冷熱回収システムであって、
前記液化ガスの冷熱エネルギーにより駆動するように構成された冷熱用タービンを含む冷熱回収サイクルと、
前記冷熱回収サイクルを流れる冷熱用熱媒体の冷熱エネルギーにより空気を冷却するように構成された空調用蒸発器を含む空調サイクルと、を備え、
前記冷熱回収サイクルおよび前記空調サイクルは、前記冷熱回収サイクルを流れる前記冷熱用熱媒体と、前記空調サイクルを流れる空調用熱媒体との間で熱交換を行うように構成された熱交換器を共有している。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
幾つかの実施形態にかかる冷熱回収システム1は、図1に示されるように、水上浮遊構造体10に設置される。水上浮遊構造体10は、水上に浮遊可能な構造体である。水上浮遊構造体10は、プロペラなどの推進器を駆動させるように構成された推進装置を有し、推進装置を駆動させることで自走可能な船舶10A、又は推進装置を有さない浮体10Bを含むものである。水上浮遊構造体10は、冷熱回収システム1と、液化ガス供給システム2と、を備える。
冷熱回収システム1は、図1に示されるように、液化ガスの冷熱エネルギーにより駆動するように構成された冷熱用タービン3を含む冷熱回収サイクル4と、冷熱回収サイクル4を流れる冷熱用熱媒体の冷熱エネルギーにより空気を冷却するように構成された空調用蒸発器52を含む空調サイクル5と、を備える。
液化ガス供給システム2は、図1に示されるように、液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置21と、液化ガス貯留装置21から供給される液化ガスや液化ガスを気化したガスを導くための液化ガス供給ライン22と、液化ガス供給ライン22に設けられた液化ガス用ポンプ23と、液化ガス供給ライン22の液化ガス用ポンプ23よりも下流側に設けられた第1の熱交換器25と、を含む。
第1の熱交換器25は、液化ガス供給ライン22を流れる液化ガスと、冷熱回収サイクル4を流れる冷熱用熱媒体との間で熱交換を行うように構成されている。図示される実施形態では、第1の熱交換器25は、液化ガス供給ライン22に設けられた液化ガスが流れる第1熱交換部251と、冷熱回収サイクル4の冷熱用熱媒体を循環させるための循環ライン41に設けられた冷熱用熱媒体が流れる第2熱交換部252と、第1熱交換部251および第2熱交換部252を収容する第1のケーシング253と、を含む。
図示される実施形態では、図1に示されるように、液化ガス供給システム2は、液化ガス供給ライン22の第1の熱交換器25よりも下流側に設けられた第2の熱交換器26をさらに含む。第2の熱交換器26は、液化ガス供給ライン22を流れる液化ガスと海水との間で熱交換を行うように構成されている。なお、第2の熱交換器26は、液化ガスと海水との間に中間熱媒体を介して間接的に熱交換を行うように構成されていてもよい。図1に示される実施形態では、第2の熱交換器26は、液化ガス供給ライン22に設けられた液化ガスが流れる第3熱交換部261と、水上浮遊構造体10の外部で取得された海水が流れる第4熱交換部262と、第3熱交換部261および第4熱交換部262を収容する第2のケーシング263と、を含む。第3熱交換部261を流れる液化ガスは、第4熱交換部262を流れる海水よりも低温になっている。第3熱交換部261と第4熱交換部262との間で熱交換が行われて、第3熱交換部261を流れる液化ガスが加熱される。ガスの供給先24には、第1の熱交換器25および第2の熱交換器26にて加熱されて気化したガスが送られる。
冷熱回収サイクル4は、図1に示されるように、液化ガス貯留装置21から供給される液化ガスと熱交換される冷熱用熱媒体を循環させるように構成されている。冷熱回収サイクル4は、冷熱用熱媒体を循環させるための循環ライン41を含む。循環ライン41は、流体(冷熱用熱媒体)が流通可能な流路を有する。
冷熱用タービン3は、図1に示されるように、回転シャフト31と、回転シャフト31に取り付けられたタービン翼32と、回転シャフト31およびタービン翼32を回転可能に収容するケーシング33と、回転シャフト31とケーシング33との間のシールする軸封シール部34と、を含む。回転シャフト31は、その軸線方向の少なくとも一方側がケーシング33の外部に突出している。ケーシング33には、冷熱用熱媒体をケーシング33の内部に導入するための導入口35と、タービン翼32を通過した冷熱用熱媒体をケーシング33の外部に排出するための排出口36と、が形成されている。
空調サイクル5は、図1に示されるように、冷熱用熱媒体と熱交換される空調用熱媒体を循環させるように構成されている。空調サイクル5は、空調用熱媒体を循環させるための循環ライン51を含む。循環ライン51は、流体(空調用熱媒体)が流通可能な流路を有する。
以下、空調サイクル5を流れる空調用熱媒体の具体例としてプロパンを例に挙げて説明するが、本開示は、プロパン以外の熱媒体を、空調サイクル5を流れる空調用熱媒体とした場合にも適用可能である。
図2は、本開示の一実施形態にかかる冷熱回収システムを備える水上浮遊構造体の構成を概略的に示す概略構成図である。
幾つかの実施形態では、上述した冷熱回収システム1は、図2に示されるように、上述した冷熱回収サイクル4と、上述した空調サイクル5と、を備え、上述した空調用膨張器53は、空調用タービン6を含む。
幾つかの実施形態では、図3に示されるように、上述した冷熱回収サイクル4および上述した空調サイクル5は、上述した冷熱用タービン3および上述した空調用タービン6を動力源として発電を行うように構成された発電機58Aを供給している。
図4は、本開示の一実施形態における制御装置の機能を説明するための説明図である。
幾つかの実施形態では、図1に示されるように、上述した冷熱回収システム1は、冷熱エネルギーが回収された液化ガスを気化したガスの温度を取得するように構成されたガス温度取得装置8と、ガス温度取得装置8により取得されるガスの温度ATが目標温度TTになるように、海水供給ライン7を流れる海水の流量を制御する制御部91を含む制御装置9と、を備える。
液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置(21)を有する船舶(10A)又は浮体(10B)に設置される冷熱回収システム(1)であって、
前記液化ガスの冷熱エネルギーにより駆動するように構成された冷熱用タービン(3)を含む冷熱回収サイクル(4)と、
前記冷熱回収サイクル(4)を流れる冷熱用熱媒体の冷熱エネルギーにより空気を冷却するように構成された空調用蒸発器(52)を含む空調サイクル(5)と、を備え、
前記冷熱回収サイクル(4)および前記空調サイクル(5)は、前記冷熱回収サイクル(4)を流れる前記冷熱用熱媒体と、前記空調サイクル(5)を流れる空調用熱媒体との間で熱交換を行うように構成された熱交換器(第3の熱交換器44)を共有している。
前記冷熱回収サイクル(4)は、
前記冷熱用タービン(3)により膨張された前記冷熱用熱媒体を前記液化ガスの冷熱エネルギーにより冷却するように構成された冷熱用凝縮器(42)と、
前記冷熱用凝縮器(42)により冷却された前記冷熱用熱媒体を前記熱交換器(第3の熱交換器44)に送るように構成された冷熱用ポンプ(43)と、をさらに含む。
前記空調サイクル(5)は、
前記熱交換器(第3の熱交換器44)により冷却されて前記空調用蒸発器(52)に導入される前記空調用熱媒体を膨張させるように構成された空調用膨張器(53)と、
前記空調用蒸発器(52)により加熱された前記空調用熱媒体を圧縮するように構成された空調用コンプレッサ(54)と、をさらに含む。
前記空調用膨張器(53)は、空調用タービン(6)を含む。
前記冷熱回収サイクル(4)および前記空調サイクル(5)は、前記冷熱用タービン(3)および前記空調用タービン(6)を動力源として発電を行うように構成された発電機(58A)を共有している。
前記冷熱回収サイクル(4)を流れる前記冷熱用熱媒体は、前記空調サイクル(5)を流れる前記空調用熱媒体と同種の熱媒体からなる。
前記冷熱回収システム(1)の外部から導入された海水を送るための海水供給ライン(7)をさらに備え、
前記冷熱回収サイクル(4)は、前記冷熱用タービン(3)に導入される前記冷熱用熱媒体と、前記海水供給ライン(7)を流れる前記海水との間で熱交換を行うように構成された冷熱用蒸発器(46)をさらに含む。
前記冷熱エネルギーが回収された前記液化ガスを気化したガスの温度を取得するように構成されたガス温度取得装置(8)と、
前記ガス温度取得装置(8)により取得される前記ガスの温度が目標温度になるように、前記海水供給ライン(7)を流れる前記海水の流量を制御する制御部(91)、を含む制御装置(9)と、
をさらに備える。
前記制御装置(9)は、
前記制御部(91)が設定した前記海水供給ラインを流れる前記海水の目標流量を、前記空調サイクル(5)の稼働状況に応じて増減させるように構成された調整部(92)をさらに含む。
2 液化ガス供給システム
3 冷熱用タービン
4 冷熱回収サイクル
5 空調サイクル
6 空調用タービン
7 海水供給ライン
8 ガス温度取得装置
9 制御装置
10 水上浮遊構造体
10A 船舶
10B 浮体
11 第1のシャフトカバー
12 第2のシャフトカバー
21 液化ガス貯留装置
22 液化ガス供給ライン
23 液化ガス用ポンプ
24 ガスの供給先
25 第1の熱交換器
26 第2の熱交換器
31,61 回転シャフト
32,62 タービン翼
33,63 ケーシング
34,64 軸封シール部
35,65 導入口
36,66 排出口
41 (冷熱用熱媒体の)循環ライン
42 冷熱用凝縮器
43 冷熱用ポンプ
44 第3の熱交換器
45,58,58A 発電機
46 冷熱用蒸発器
50,931,932 情報
51 (空調用熱媒体の)循環ライン
52 空調用蒸発器
53 空調用膨張器
54 空調用コンプレッサ
54A 低圧段コンプレッサ
54B 高圧段コンプレッサ
55 バイパスライン
56 バイパス用膨張器
57 第4の熱交換器
71 海水用ポンプ
91 制御部
92 調整部
93 データベース部
94 目標流量決定部
95 制御指令値出力部
96 補正値決定部
97 目標流量補正部
AT 取得ガス温度
P1 分岐部
P2 合流部
SF 目標流量
SF1 補正値
TT 目標温度
Claims (9)
- 液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶又は浮体に設置される冷熱回収システムであって、
前記液化ガスの冷熱エネルギーにより駆動するように構成された冷熱用タービンを含む冷熱回収サイクルと、
前記冷熱回収サイクルを流れる冷熱用熱媒体の冷熱エネルギーにより空気を冷却するように構成された空調用蒸発器を含む空調サイクルと、を備え、
前記冷熱回収サイクルおよび前記空調サイクルは、前記冷熱回収サイクルを流れる前記冷熱用熱媒体と、前記空調サイクルを流れる空調用熱媒体との間で熱交換を行うように構成された熱交換器を共有しており、
前記空調サイクルは、前記熱交換器により冷却されて前記空調用蒸発器に導入される前記空調用熱媒体を膨張させるように構成された空調用膨張器を含み、
前記熱交換器は、前記冷熱回収サイクルにおいて前記冷熱用熱媒体を蒸発させるための蒸発器として機能し、前記空調サイクルにおいて前記空調用熱媒体を凝縮させるための凝縮器として機能する、
冷熱回収システム。 - 前記冷熱回収サイクルは、
前記冷熱用タービンにより膨張された前記冷熱用熱媒体を前記液化ガスの冷熱エネルギーにより冷却するように構成された冷熱用凝縮器と、
前記冷熱用凝縮器により冷却された前記冷熱用熱媒体を圧縮するように構成された冷熱用ポンプと、をさらに含む、
請求項1に記載の冷熱回収システム。 - 前記空調サイクルは、
前記空調用蒸発器により加熱された前記空調用熱媒体を圧縮するように構成された空調用コンプレッサと、をさらに含む、
請求項1又は2に記載の冷熱回収システム。 - 前記空調用膨張器は、空調用タービンを含む、
請求項1乃至3の何れか1項に記載の冷熱回収システム。 - 前記冷熱回収サイクルおよび前記空調サイクルは、前記冷熱用タービンおよび前記空調用タービンを動力源として発電を行うように構成された発電機を共有している、
請求項4に記載の冷熱回収システム。 - 前記冷熱回収サイクルを流れる前記冷熱用熱媒体は、前記空調サイクルを流れる前記空調用熱媒体と同種の熱媒体からなる、
請求項5に記載の冷熱回収システム。 - 前記冷熱回収システムの外部から導入された海水を送るための海水供給ラインをさらに備え、
前記冷熱回収サイクルは、前記冷熱用タービンに導入される前記冷熱用熱媒体と、前記海水供給ラインを流れる前記海水との間で熱交換を行うように構成された冷熱用蒸発器をさらに含む、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の冷熱回収システム。 - 液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶又は浮体に設置される冷熱回収システムであって、
前記液化ガスの冷熱エネルギーにより駆動するように構成された冷熱用タービンを含む冷熱回収サイクルと、
前記冷熱回収サイクルを流れる冷熱用熱媒体の冷熱エネルギーにより空気を冷却するように構成された空調用蒸発器を含む空調サイクルと、
前記冷熱回収システムの外部から導入された海水を送るための海水供給ラインと、を備え、
前記冷熱回収サイクルおよび前記空調サイクルは、前記冷熱回収サイクルを流れる前記冷熱用熱媒体と、前記空調サイクルを流れる空調用熱媒体との間で熱交換を行うように構成された熱交換器を共有しており、
前記冷熱回収サイクルは、前記冷熱用タービンに導入される前記冷熱用熱媒体と、前記海水供給ラインを流れる前記海水との間で熱交換を行うように構成された冷熱用蒸発器を含み、
前記冷熱回収システムは、
前記冷熱エネルギーが回収された前記液化ガスを気化したガスの温度を取得するように構成されたガス温度取得装置と、
前記ガス温度取得装置により取得される前記ガスの温度が目標温度になるように、前記海水供給ラインを流れる前記海水の流量を制御する制御部、を含む制御装置と、
をさらに備える、冷熱回収システム。 - 前記制御装置は、
前記制御部が設定した前記海水供給ラインを流れる前記海水の目標流量を、前記空調サイクルの稼働状況に応じて増減させるように構成された調整部をさらに含む、
請求項8に記載の冷熱回収システム。
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