JPH0268497A - 液化ガスによる冷熱輸送方法及びシステム - Google Patents

液化ガスによる冷熱輸送方法及びシステム

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JPH0268497A
JPH0268497A JP22037688A JP22037688A JPH0268497A JP H0268497 A JPH0268497 A JP H0268497A JP 22037688 A JP22037688 A JP 22037688A JP 22037688 A JP22037688 A JP 22037688A JP H0268497 A JPH0268497 A JP H0268497A
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heat
liquefied gas
liquefied
heat exchanger
gas
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JP22037688A
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Takumi Okochi
大河内 巧
Akira Yamada
章 山田
Yasuo Koseki
小関 康雄
Hideaki Kurokawa
秀昭 黒川
Katsuya Ebara
江原 勝也
Harumi Matsuzaki
松崎 晴美
Sankichi Takahashi
燦吉 高橋
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷熱輸送方法及び冷熱輸送システムに関し、
さらに詳しくは、液化天然ガスの冷熱を不活性で、かつ
、不燃性の液化ガスで回収して、その冷熱を輸送する方
法及びシステムに関する。
〔従来の技術〕
最近、都市の地域冷暖房やコ・シュネ(熱電併給設備)
など熱電併用機器の設置が活発化している。その中で、
液化天然ガス(以下、LNGという)は、気化して都市
ガス(NG)としてボイラやガスタービン等の燃料とし
て使われ、そのLNGの気化は、海水等を加熱媒体に実
施されるのが主力であり、その冷熱の大半を海に捨てて
いるのが現状で、LNGI勲をそのまま回収利用する例
は殆どない。一般に、上記した地域冷暖房やコ・ジェ不
等におけるLNGの利用形態は、気体燃焼により燃焼熱
として、水蒸気や温水を製造し、冷房等の冷熱を得るに
は、その水蒸気や温水等の温熱を熱源として吸収式冷凍
機等を動かし、一方で冷水等の冷熱に変えることによっ
ている。最近では、熱供給所を設置し、そこからオフィ
スビルや住域に上記した水蒸気、温水や冷水等を供給し
たり、あるいは、ビル内に、上記した熱発生設備を設置
して、ビル間を上記した熱輸送系で連結される。上記地
域冷暖房方式の公知例としては、特開昭50−1358
40号公報を挙げることができ、また、上記熱エネルギ
ー移送方法の公知例としては、特開昭61−10709
6号公報を挙げることができる。
また、低温液化ガスの輸送系にあっては、クールダウン
防止のため、その輸送系を二重管構造とし、外側を真空
にして断熱する等の提案が成されていることは周知の通
りである。前記の輸送系を重管構造とし、外側を真空に
して断熱する点に関する公知例として、特開昭55−1
23089号公報、特開昭58−29650号公報、特
開昭62−188894号公報等を挙げることができる
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のように、LNGの利用形態は、大別して温熱と冷
熱の発生源としての利用である。しかし、LNGの冷熱
利用においては、冷房等に使われる冷熱の製造を大量に
得るには、前記した大規模な設備が必要となり費用が掛
るなどの欠点がある。
また、大量の冷熱を輸送するにも、その冷熱の輸送媒体
として水を用いた場合、顕熱による温度変化による熱輸
送となり、その温度差も制限されるから、大量の冷水量
が必要となる。さらに、遠方にあるビルすなわち需要先
に送る途中の熱損失によっては、冷水温度は上昇し冷熱
利用を喪失する等の問題が発生ずる。そこで、LNG冷
熱を直接に利用すべく、上記したビルへ配管等によりL
 N Gを輸送しようとしても、L N Gはメタン等
を主成分とする燃性ガスであり、安全性に欠けており、
不可能である。
本発明の目的は、ごれら従来の諸問題点に顧めで、L 
N G冷熱を利用し、その冷熱を不活性で、かつ、不燃
性の液化ガスで回収し、冷房等の冷熱利用機器の冷却媒
体を提供するとともに、熱損失が少なく、長距離隔った
需要先へ供給し得るLNG冷熱輸送方法及びそのための
冷熱輸送システムを提供するにある。
〔課題を解決するだめの手段] 本発明は、不活性で、且つ、不燃性の液化ガスを熱輸送
媒体、換言すれば、冷房等の冷熱利用機器の冷却媒体と
して適用し、L、 N Gの気化潜熱により、上記液化
ガスを液化できる第1の熱交換器と、上記冷熱利用機器
に冷熱を付与する第2の熱交換器とを配置し、前記第2
の熱交換器では、第1の熱交換器から送られる液化ガス
を気化し、その潜熱で冷房等の設備で使用する循環ブラ
イン等の媒体を冷却する。そして、気化した液化ガスは
、再び第1の熱交換器に再循環する。ずなわら、同一液
化ガスの液体及び気体を往路及び復路に形成する輸送手
段により目的を達成するものである。
したがって、本発明の液化ガスの冷熱輸送方法は、第1
の熱交換器及び第2の熱交換器を設置するとともに、前
記二つの熱交換器を循環して連!I’iする輸送系を構
成して、前記輸送系に不活性で、かつ、不燃性の液化ガ
スを熱輸送媒体として流通させ、前記第1の熱交換器で
前記液化ガスを液化天然ガスを冷却媒体として液化し、
前記液化ガスを第2の熱交換器に輸送し、熱利用機器の
循環ブラインあるいは熱媒体を加熱源として前記液化ガ
スを気化し、前記気化した液化ガスを前記第1の熱交換
器に戻すことを特徴とするものであり、本発明のL N
 Gの冷熱輸送システムは、第1の熱交換器と、第2の
熱交換器と、前記二つの熱交換器を循環して連結する不
活性で、かつ、不燃性の液化ガスの輸送系とからなり、
第1の熱交換器は、液化天然ガス貯蔵槽より供給される
液化天然ガスと前記輸送系を循環する気化された液化ガ
スとの間で熱交換を行い、前記第2の熱交換器は、前記
第1の熱交換器におりる熱交換により液化された液化ガ
スと熱利用機器の循環ブラインあるいは熱媒体との間で
熱交換を行うように構成されたことを特徴とするもので
ある。
前記二つの熱交換器の設置位置としては、通常、第1の
熱交換器はLNG貯蔵槽に近接して設置され、第2の熱
交換器は冷却を目的としだ熱利用機器に近接して設置さ
れる。
ここで、L N Gは、沸点が約−162°Cで、その
冷熱は、約200kca l/kg位である。また、本
発明における前記不活性で、かつ、不燃性の液化ガスと
しては、N2+ co□やフレオン等を挙げることがで
きる。しかし、N2はco□より沸点が低く、フレオン
は、大気への放出により、上空のオゾン層の破壊等から
制限も有ること等を考慮すると、前記液化ガスとしては
使用の簡易さ、及び、安全性等の観点からCO2が好適
である。
さらに、本発明の目的の一つである長距離の隔地へ冷熱
を損失少なく供給するために、前述した液化ガスをL 
N Gにより液化した液体を内側で輸送し、前記循環ブ
ライン等により気化した気体を外側で輸送する二重管構
造を形成する輸送系を構成し、外管を通常の冷媒用断熱
保温材を施工することにより、少なくとも、外気による
直接の内側の液体のクールダウンを極小に抑えた冷熱輸
送手段を提供できる。
〔作 用〕
本発明は、燃性のLNGを直接に輸送することなく、不
活性で且つ不燃性の液化カス、例えばCO2などで、L
NGの冷熱を置換でき、さらに、防災対策を講した設備
内で上記置換を実施し、市街地を安全に輸送可能にし得
る。また、第1の熱交換器及び第2の熱交換器を再循環
する前記液化ガスは、それぞれ液化及び気化に伴って発
生ずる凝縮及び蒸発潜熱の授受を利用して冷熱を輸送で
き、さらに、冷房等に使用する循環ブライン、例えば、
NaC]、 CaC1z+エチレングリコール等を迅速
に、より低温に冷却することができる。また、輸送媒体
は、往路に液体を復路に気体の同一液化ガスを再循環さ
セ得る輸送形態を提供するものであり、さらに、輸送系
を前記のような二重構造とすれば、復路の熱伝導の小さ
な気体で、往路の輸送液体の断熱作用により液化ガスの
クールダウンすなわち熱損失を最小に止めることができ
るから、隔地の需要先への冷熱の供給をより−・層、長
距離化することができるものである。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に従い説明する。
第1図は、本発明の冷熱輸送システムの一実施例を示し
、第1の熱交換器1と第2の熱交換器2とを液化ガスを
輸送媒体とする冷熱輸送系4及び5で連結する循環回路
状に構成する。そして、前記熱交換器1は、例えば、L
NG基地の貯蔵タンクに連絡する系11から弁12を介
してL N Gを導入させ、L N Gと前記液化ガス
とを間接的に熱交換させ、LNGは蒸発気化し、都市ガ
ス(NC;)として系13から気体燃料としてボイラー
あるいはガスタービンに供給して、燃焼熱として取り出
し、さらに温熱として取り出すこともできる。他方、輸
送媒体とする液化ガスは、前記熱交換器1で液化し、輸
送系4の液送ポンプ3により送り出される。
そして、液体で保持された液化ガスは、前記熱交換器2
に導入され、例示した空調機23a、 23bの循環ブ
ライン系21の前記プラインを加熱媒体として、液化ガ
スを気化し得る。したがって、前記ブラインにとって、
液化ガスの気化潜熱で冷却することになり、前記循環プ
ラインポンプ22によって再び冷熱を空調機に提供し、
冷房等の用途に供し得る。
一方の気化した液化ガスは、前記輸送系5がら前記熱交
換器1に戻し、再び液化して使用できる。
すなわち、CO□を前記輸送媒体とした例によれば、第
2図に示すごとく、気体から固体に相変化する三重点の
圧力及び温度条件を除き、臨界点CP以下の沸騰線すな
わち気液飽和線を前後する圧力及び温度条件を適用し得
る。また、第3図によれば、前記熱交換器2では、CO
□は気化し、a点からb点に動作し、さらに、輸送系5
では、外気によりb′に温度上昇し、前記熱交換器1に
戻り、b′からa′点のエンタルピ差分の熱量をLNG
により授受すればよい。もし、熱損失が全くないと考え
ればaとb点で動作することになる。しかも、LNGの
潜熱はC02の潜熱の約2倍であり、その量的関係を1
:2にすれば熱平衡を容易にとることができる。例示は
、CO□の温度条件を一40°Cにした場合で、その時
の前記輸送系4.5の圧力は、約9 kg/cm2であ
る。輸送系の圧力損失を考慮に入れても、前記輸送系4
中にある前記ポンプ3の吐出圧をわずかに上げるだけで
液化ガスを循環することが可能である。また、a′点は
、過冷却の条件で、液体を輸送する往路の系4に見合っ
たクールダウンを補う作用を有する。
次に、第4図に示す実施例は、上記した第1図に示す液
化ガスの前記輸送系4.5を二重管構造100に形成し
たものであり、これにより、輸送媒体である液化ガスの
液体を内側の往路に、気体を外側の復路に対向して流し
て、液体の液化ガスのクールダウンを防止するようにし
たものである。
第5図及び第6図に示すように内管40に前記液体を、
外管50に前記気体を通過させ、外管5oは保温層60
により外気と断熱するものである。これにより、前記液
体は、同じ液化ガスの気体により外気あるいは、外気、
保温層の順による熱伝導によるクールダウン、換言すれ
ば、熱損失を削減する機能を発揮できるものである。
上記第4図に示す実施例に従い、液化窒素ガスとCO□
ガスを使い、輸送媒体としてCO2を用いた時の第3図
に示した条件で実験し、その動作を確認すると共に、単
位長さ当りの熱損失は、数%以下に止め得た。従って、
冷水あるいは温水の輸送手段より、長距離の熱輸送が可
能である。
また、本発明によるCO□による冷熱輸送手段と冷水に
よる輸送手段とを比較するため、等価な熱量を輸送する
場合につき試算した。CO2では第3図から潜熱約78
kcal/kg 、水では大きく見積っても顕熱10k
cal/kgであり、途中の熱損失は等しいものと仮定
した。その結果、水に対し、本発明によれば熱輸送能力
は約8倍、輸送動力にして約173、管路寸法(直径)
で、約173ですむことになる。
〔発明の効果〕
本発明による効果を列記する。
(1)LNG冷熱を安全性の高いCO2等の不活性でか
つ、不燃性の液化ガスを輸送媒体として再循環すること
により、市街地等に適用し得る冷熱輸送手段を提供する
(2)前記液化ガスの潜熱を利用することにより、効率
的な冷熱輸送能力を発揮できる。
(3)前記液化ガスの輸送系を二重管構造とすることに
より二重管構造の外側の復路の前記液化ガスの気体によ
って、二重管構造の内側の往路の前記の液化ガスの液体
を断熱することができ、熱損失の少ない冷熱輸送を可能
にし、隔地への長距離熱輸送に効果的である。
本発明は、L N G基地における冷熱の回収と同時に
、夏期の冷房等の熱利用機器ばかりでなく、冬期あるい
は年中におけるコンピューター・ルーム内の熱利用機器
の冷却源とする冷熱輸送においても同様な効果を発揮し
得ることを付記する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の冷熱輸送システムの一実施例を示し
、第2図は、本発明における代表的な輸送媒体であるC
O□のp−T線図を示し、第3図はp−i線図を示す。 第4図は、輸送系の一部を重管構造とした、冷熱輸送シ
ステムの他の実施例を示し、第5図及び第6図は、第4
図のif断面詳細を説明する具体的な構造図である。 鳳 2・・・第1及び第2の熱交換器、3・・・液送ポ
ンプ、4,5・・・輸送系、11.13・・・1.、 
N G及びNGガス系、21・・・循環ブライン系、4
0.50・・・外管及び内管、60・・・断熱層、10
0・・・二重管構造輸送系。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の熱交換器及び第2の熱交換器を設置するとと
    もに、前記二つの熱交換器を循環して連結する輸送系を
    構成して、前記輸送系に不活性で、かつ、不燃性の液化
    ガスを熱輸送媒体として流通させ、前記第1の熱交換器
    で前記液化ガスを液化天然ガスを冷却媒体として液化し
    、前記液化ガスを第2の熱交換器に輸送し、熱利用機器
    の循環ブラインあるいは熱媒体を加熱源として前記液化
    ガスを気化し、前記気化した液化ガスを前記第1の熱交
    換器に戻すことを特徴とする液化ガスによる冷熱輸送方
    法。 2、第1の熱交換器を液化天然ガス貯蔵槽に近接して設
    置し、第2の熱交換器を冷却を目的とした熱利用機器に
    近接して設置することを特徴とする請求項1記載の液化
    ガスによる冷熱輸送方法。 3、輸送系を液化された液化ガスを内側で輸送し、気化
    された液化ガスを外側で輸送する二重管構造に形成する
    ことを特徴とする請求項1記載の液化ガスによる冷熱輸
    送方法。 4、輸送媒体である液化ガスが、二酸化炭素であること
    を特徴とする請求項1記載の液化ガスによる冷熱輸送方
    法。 5、第1の熱交換器と、第2の熱交換器と、前記二つの
    熱交換器を循環して連結する不活性で、かつ、不燃性の
    液化ガスの輸送系とからなり、第1の熱交換器は、液化
    天然ガス貯蔵槽より供給される液化天然ガスと前記輸送
    系を循環する気化された液化ガスとの間で熱交換を行い
    、前記第2の熱交換器は、前記第1の熱交換器における
    熱交換により液化された液化ガスと熱利用機器の循環ブ
    ラインあるいは熱媒体との間で熱交換を行うように構成
    されたことを特徴とする冷熱輸送システム。 6、第1の熱交換器を液化天然ガス貯蔵槽に近接して設
    置し、第2の熱交換器を冷却を目的とした熱利用機器に
    近接して設置したことを特徴とする請求項5記載の液化
    ガスによる冷熱輸送システム。 7、輸送系を液化された液化ガスを内側で輸送し、気化
    された液化ガスを外側で輸送する二重管構造に形成した
    ことを特徴とする請求項5記載の液化ガスによる冷熱輸
    送システム。 8、輸送媒体である液化ガスが、二酸化炭素であること
    を特徴とする請求項5記載の液化ガスによる冷熱輸送シ
    ステム。
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