JPS5835210A - 極低温流体からエネルギを得る方法 - Google Patents

極低温流体からエネルギを得る方法

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JPS5835210A
JPS5835210A JP57004043A JP404382A JPS5835210A JP S5835210 A JPS5835210 A JP S5835210A JP 57004043 A JP57004043 A JP 57004043A JP 404382 A JP404382 A JP 404382A JP S5835210 A JPS5835210 A JP S5835210A
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gas expansion
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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】 本発明は極低温流体から有用な電気エネルギを得る方法
に関する０本発明はまた、該方法を行うのに用いられる
設備に関する。
大容積の天然ガスを取扱うにあたシ、該ガスを輸送し又
は貯蔵するために、該ガスを液化することかしばしば必
要となる。このことは該ガスを極度に低い温度、例えば
、主としてゾロ／ｆンおよびブタンを含む天然ガス液体
ＮＧＬの場合は一６０℃、主としてメタンを含む液化天
然ガスＬＮＧの場合は−１６０−Ｃ１Ｋまで圧縮し冷却
することを必要にする。そのような液体ガスを製造する
のに用いられる冷凍設備を作動させるＫは、大量のエネ
ルギが必要である０例えば−ＬＮＧの場合は、該ガスを
液態へ変換するのに要求されるエネルギは液体のエネル
ギ含有量の約１７パーセントにあたる。
そのような液化されたガスが有用に用いられ得る前に１
該液化ガスは、気化装置および圧力低減系統を通過させ
られてほぼ周囲温度に等しい温度および大気圧と大差の
無い圧力をもつガス状態に復帰させられねばならぬ。
このやシかたで液化ガスを取扱う設備の大多数において
、液化ガスをガス状態へ変換する過程からいくらかの有
用なエネルギを得ようとする試みはなんらなされていな
い。日本における幾つかの設備において、変換過程の１
部として液化ガスが　　　・食料品貯厳用の強力冷凍庫
を冷却するのに用いられている例があるが、この例は該
液化ガスの圧縮エネルギ成分を特に有効に回収する結果
をもたらしていない。
本発明は、極低温流体がらエネルｄｆｔ得る改良された
方法、および、該方法を行うのに用いられる設備を提供
することｔ目的とする。
本発明の１つの形態によれば、容器内に大気圧上超過す
る圧力および、零度以下の温度をもって貯斌されている
極低温流体を気化用設備を通過させることによって得ら
れた、大気圧を超過する圧力をもつガス流からエネルギ
を得る方法において、該方法は１該ガス流を、出力軸を
もつ回転子を駆動するためにガス流が用いられている、
ガス膨張装置の入口へ供給する段階、該ガス膨張装置の
出力軸の回転を使用して交流発電装置を駆動する段階、
そして、該発電装置の電気出力を電圧および周波数変換
装置の入力側へ供給する段階を具備し、咳電圧および周
波数変換装置は、該発電装置の回転速度の所足の制限値
内において、出力側から、電力回路網の電圧声および周
波数に常に一致する電圧、および周波数をもって該電力
回路網に電気出力を供給するものである、ことｔ％徴と
する。大気圧を超過する圧力をもつガス流からエネルギ
を侍る方法が提供される。
また本発明の他の１つの形態によれば、極低温流体用の
容器、および、該極低温流体を大気圧を超過する圧力ｔ
もつガス流へ変換するために該流体を鉄容器÷Φ→から
気化設備へ供給する手段を具備する極低温流体をガスへ
変換する設備において、該設備は、該ガス流をガス膨張
装置の入口へ供給する手段であって、咳ガス膨張装置は
該ガス流によシ駆動され得る回転子を包含し該回転子は
出力駆動軸を具備するもの・該出力駆動軸によシ躯動さ
れ得るように配置された交流発電装置および、電圧およ
び一周波数変換装置であって、入力側が該発電装置の電
気出力に接続され出力が電力回路網に接続されるものを
具備し、該電圧および周波数変換装置は、該発電装置の
回転速度の所足の範囲にわたシ、電力回路網の電圧およ
び周波数に常に一致する電圧および周波数をもって、出
力側から電力を供給する種類のものである・ことを特徴
とする極低温流体をガスへ変換する設備が、提供される
。
以下余白 □□弓■□ 本発明による方法又は設備を用いるにあたシ、ガス膨張
装置の出力側においてガスの再液化が或程度生ずる可能
性がある・この４液化されヘ−ガスは、気化設備へ復帰
させられることが可能であり、又は、保管タンクへ導び
かれガス膨張装置の出口側からの主要ガス流を消費者に
供給するに先立って気化することが許容されることが可
能である。
本発明による方法および設備に用いられるに適した種類
の、知られたガス膨張！！ｉｆは約４２０Ｏｒ、ｐ、ｍ
。
の、最大安全回転速度を有する。本発明による方法を行
うＫあたり、発電装置、変換装置および電力回路網を具
備する系統の機械的および電気的慣性は、ガス膨張装置
の回転子の速度は正常運転時における充分な安全保１で
ある約４０１）　Ｏｒ、ｐ、ｍ・の速度を超過しないこ
とを確保することができる。
しかし、前述のシステムにおいて電気的故障が生じた場
合には、結果として生ずるシステム慣性の減少のために
２ガス膨張装置の回転子の回転速度が危険なレベルＫま
で上昇する可能性がある。この可能性に対する防御策と
して、該設備は、システムにおける該変換装置に連繋さ
れた弁手段を具備することができ、それによシ、該変換
装置において電気的故障が検出されると直ちに該弁手段
は動作させられ気化設備から発出する高圧ガス流を従来
形の圧力低減系統へ転向させる。該変換装置は、例えば
システムに電気的故障が発生した後４秒までの短い時間
だけ、発電装置と電力回路網との接続を維持することを
可能ならしめる手段を具備することができ、それにより
、ガス流を圧力低減系統へ転向させる弁手段の動作の少
くとも始動が発電装置の電力回路網からの切離しに先立
って開始されるようにすることができる。変換装置に故
障が発生した場合には、短時間定格の抵抗負荷回路が発
電装置の端子間に接続されることができ、それＫよシガ
ス膨張装置および発′を装置から成るシステムの分裂が
防止されることができる。
本発明による方法および設備に適切である種類の、知ら
れているガス膨張装置は、自己起動式には設計されてお
らず、好適な起動方法は、ガス膨張装置の回転子を、ガ
ス流の導入に先立って回転状態に設定しておくことであ
る。勿−、ガス膨張装置の回転子のこの初期回転を行わ
せるための補助手段を設けることは簡単なことであるが
、しか、し、このことを行う特に便利なやシかたは、該
交流発電装置を回転子を駆動するだめの電動機として用
いることである。この目的のために、該変換装置は電力
回路網から発電装置へ、成る電圧および周波数において
磁力（定格負荷の約１０・母−セント）を供給すること
を可能ならしめる手段を具備しておシ、それによシ、該
発電装置は一時的に電動機として動作しガス膨張装置の
回転子をｍ動する。
本発明が、添付図面を参照しつつ、例示的に、以下に詳
細に記述される。
図面は、液化天然ガスＬＮＧを周囲の温度と等しい温度
および大気圧に近い圧力をもつガスへ変換する設備を示
す、該設備は、ＬＮＧ貯蔵容器１を具備し、該ひ榎貯蔵
容槽は、Ｉンデ３および遮断弁４を包含する管路２を経
由してＬＮＧを高圧ガス流へと気化する設備５へ接続さ
れるが、該高圧ガス流は管路６によシ設備５を発出する
。管路６け遮断弁７を経由して従来形の圧力低減系統８
へ導びかれ、該圧力低減系統の出口側は遮断弁９を経由
して管路１０に接続され、該管路はガスをガス消費者回
路（図示せず）へ導く。゛ 管路６からの分枝管路１２が、遮断弁１４を経由して極
低温ガス膨張装置１６へ導びかれる。該也低温ガス膨張
装置は、設備５からのがス流にょシ駆動される回転子１
８を具備する。該ガスは、ガス膨張装置１６２通過し圧
縮エネルギ成分の大部分を回転子１８に与えた後、ガス
膨張装置１６を発出し、遮断弁２ｏおよび圧力制御弁２
１を包含する管路１９を経由して管路１０へ導びかれる
。
回転子１８は、励磁系統３０をもつ３相交流発１機２Ｂ
の駆動軸２６に力、プリング２４を介して接続される出
力軸２２を有する。発電機・２８の′−気出力は、遮断
器２９を経由して周波数変換装置ｔ３２の入力に接続さ
れ、該周波数変換装置の出力は遮断器３４を経由して３
相鑞力供給回路網■に接続される０回路網の電圧に工ち
じて、変圧か６が周波数変換装置３２と電力供給回路網
１５の間に設けられることが可能である。
変換装置３２は、ライン３３を経由して回路網１５から
伝送される信号によシ、知られている態様で制御され、
それにより、該ｆ換装置の電圧および周波数が、発電機
２Ｂの回転速度の広い範囲にわたυ該発電機の回転速度
に無関係に、回路網１５（又は変圧５３６が設けられて
いるときは該変圧器の入力側）の電圧および周波数に常
に一致するよう圧される。例えば、発ζ機２８が３００
゜ｒ、ｐ、ｍ、の同期速度をもつ２極機であるときは、
変換装置３２は実質的に一定の周波数において実質的に
一定の出力醒圧を提供する能力を有すべきで、　あシ、
この場合、該発電機の回転速度は回転子１８の動作速度
範囲に一致するものであって商業的に利用可能な極低温
ガス膨張装置の幾つかにおいては２０００ｒｐｍないし
４０００　ｒｐｍであることができる。よシ高い速度に
ついては、がス膨張装置と発電機の間に減速歯車を導入
することを必要とすることになり、該減速歯車は例えば
カップリング２４を置換することが可能である。
前述の設備の動作時において、弁４．７および９は開放
され、弁１４および２０は閉鎖され、ボンデ３はＬＮＧ
を客種１から気化設備５へ圧送する動作状ＩＩＫ設定さ
れる。管路６を経由して気化設備５を発出する高圧ガス
流は圧力低減系統８において圧力低減させられ、該圧力
低減系統を発出したガスは管路１０を経由して導出され
る。気化設備５からのガス流が力強い流れ状態を確立し
たとき、遮断器３４は閉路され、変換装ｍａ２０制御系
統は、発電機２８を電動機として駆動しがス膨張装置の
回転子１８を回転状態に設定するために電力が回路網１
５から発電機２８に供給されるように、調整される。ガ
ス膨張装置の速度が基底速［＆Ｃ到達したとき（例えば
２０００　ｒ、ｐ、ｍ　）、弁７および９は閉鎖され、
弁１４および２０は開放され、それによシ、気化設備５
からの高圧ガス流は分枝管１２を経由してガス膨張装置
１６へと流れる。それから短時間後にガス膨張装置１６
の回転子１８は同期駆動系統により発生させられるトル
クを超過するトルクを発生する。このトルクｉ！確立さ
れたとき、１つの信号が変換装置３２の制御系統へ送ら
れ変換装置における電力の流れを反転させ、そして電力
発生が確立される。ガス膨張装置は・いまや気化設備５
からの高圧ガス流によってのみ駆動されることになシ、
発電機２８の速度を該発電機の最大負荷条件にまで増大
させる。
ガス膨張装置に供給されるガスに比べて相当に低い圧力
をもってガス膨張装置１６を発出するガスは、管路１０
を通過する。回転子１８の下流側において再液化するガ
スはいずれも保管タンク２３へ導びかれる。この再液化
したガスは気化設備５へ返還させられることができ、又
は、保管タンク内で気化することが許容されることがで
き・そのように気化されたガスはその後管路】０へ導び
かれる拳 設備の正常な使用状態においては、発電機２８、変換装
置３２、変圧器３６および電力供給回路網１５によ多形
成されるシステムの電気的および機械的慣性は、ガス膨
張装置１６０回転子１Ｂの過速度を防止するのに充分で
ある。しかし、該システムにおいて眠気的故障が生じた
場合には、遮断器３４の開路が軸２２．２６の回転が過
速度になる事態をもたらす可能性があるという危険があ
る。
このことを防止するために、変換装置３２の制御系統は
、故障が発生したとき、遮断器３４の開路を短時間、例
えば３秒間、遅延させ、同時に電気信号をライン４３お
よび４４を経由して送出し弁１４および２０を閉鎖し弁
７および９を解放させるように設計されている。このこ
とは、ガス流をガス膨張装置」６から圧力低減系統８へ
転向させ、軸２２および２６の過速度を防止する。変換
装置３２に故障が生じたときは、抵抗性短時間定格負荷
４６が直ちに、遮断器４７によシ発電機出力端子間に接
続される。遮断器４７は遮断器２９と結合されそれによ
り５ｖｆｒ器２９が閉路されると、遮断器４７が同時に
開路され、遮断器４７が閉路されると速断器２９が同時
に開路される。遮断器Ｃの閉路と同時の遮断器２９の開
路は、変換装置３２の制御系統からライン４９を通って
の信号により始動させられる。ａ断器２９および４７が
このように動作するとき・変換装置３２の制御系統は、
前述したように、弁１４および２０の閉鎖と弁７および
９の開放とを始動させる。回路網１５に故障が生じたと
きは、１つの信号がライン３５を経由して回路網１５か
ら変換装置３２の制御系統へ送出され、前述のように％
遮断器２９および４７の動作を開始させる。同時に、変
換装置３２の制御系統は１つの信号をライン４２を経由
して送出し弁４を閉鎖し、ＬＮＧの気化設備５への供給
を遮断する。
図面に示される設ｉの一具体化例において、極低温ガス
膨張装置１６は約３６０　Ｏｒ、ｐ−ｍ、の軸２２の回
転速度において１７ＭＷの出力を供給することができた
０発電機２８は、例えば（スウェーデン　フェステロス
のＡＳＥＡ社によシ製作され、ＡＳＥＡ社の）９ンフレ
ットＮｏ、　１３−１０４　ＥＫ紀載され九〇ＴＬ　１
０５０　ＣＰ　型の２極ターゴ設計の同期機であった。
この発電機は、電圧１５ｋＶ±５％および周波数４７な
いし６０　Ｈｚ　（回転数２，８００ないし３．６０　
Ｏｒ、ｐ、ｍ、に対応して）にオイテ、２１２５０　ｋ
ＶＡの出力を有するものであった。励磁系統３０は、Ａ
８ｇＡ社によシ製作され２１０　ｋＷの出力をもつ、Ｍ
ＤＩ　５００　Ｃ型の非同期発電機であり、この非同期
発電機の励磁は、ＡＢＥＡ社により製作されＡＳＥＡ社
のノぐンフレ、トＮｏ　、　ＹＴ　３７４−００１Ｅに
記載されたＹＱＮＤ　臘の３相交流サイリスク変換装置
により制御された。変換装置３２は直流リンクによシ交
流サイリスタインバータに接続された直流サイリスタ整
流装置を具備し、該整流装置およびインバータはいずれ
も、ＡＳｇＡ社によす製作されＡＢＥＡ社のノ臂ンフレ
ットＮｏ　、　ＹＴ　２７２−１０１ＥＫ記載され九Ｙ
ＲＴＣ１６−１４５０−３Ｗの６パルスブリツジユニツ
トであった。この変換装置は１７ＭＷの出力、１５　ｋ
Ｖの入力威圧、および回路網周波数に自動的に追従する
周波数における電力回路網１５（又は変圧器３６が設け
られたときは変圧器３６）の電圧に一致する出力電圧を
有する。この設備を用いると、客種１内におけるＬ付Ｇ
の圧力エネルギの７０パーセントまでが回路ｉ１５に供
給される電気エネルギとして有用に回収されるものと推
定される。例えば、１時間当り１００　）　ｙｔＤ　Ｌ
ＮＧｔＤ流量において、７００ｏｋＷｈまでのエネルギ
を回路網１５に供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例としての極低温流体からエネル
ギを得る方法を行う設備を概略的に示す線図である。 １・・・ＬＮＧ貯蔵容器、２・・・管路、３・・・ボン
デ、４・・・遮断弁、５・・・気化設備、６・・・管路
、７・・・遮断弁、８・・・圧力低減系統、９・・・遮
断弁、１ｏ・・・管路、１２・・・分枝管路、１４・・
・遮断弁、１５・・・３相電力供給回路網、１６・・・
極低温ガス膨張装置、１８・・・回転子、１９・・・管
路、２０・・・遮断弁、２１・・・圧力制御弁、２２・
・・出力軸、２４・・・カップリング、２６・・・駆動
軸、２８・・・３相交流発電機、２９・・・遮断器、３
０・・・励磁系統、３２・・・周波数変換装置、３４・
・・遮断器、３６・・・変圧器、４６・・・抵抗性短時
間定格負荷、４７・・・遮断器。 特許出願人 アセ了　り電テ４・ド 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗。 弁還士画舘和之 弁理士　松　下　　　操 弁理士　山　口　昭　之 手続補正書（方式〕 昭和５７年５月１７日 特許庁長官　島　１）春樹　殿 １、事件の表示 昭和５７年　特許願　　第００４０４３号２、発明の名
称 極低温流体からエネルギを得る方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　アセア　リンティド ４、代理人 ６・、補正の対象 明細書 ７、補正の内容 明細書の浄書（内容に変更なし） ８、添附書類の目録 明細書　　　　　　　１通

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、容器（１）内に大気圧を超過する圧力および零度以
    下の温度をもって貯蔵されている極低温流体を気化用設
    備（５）を通過させるととＫよって得られた、大気圧を
    超過する圧力をもつガス流からエネルギを得る方法にお
    いて、該方法は、該ガス流を、出力軸（２２）をもつ回
    転子（１８）を駆動するためにガス流が用いられている
    、ガス膨張装置（１６）の入口へ供給する段階、該ガス
    膨張装置（１６）の出力軸（２２）の回転を使用して交
    流発電装置（２８）を駆動する段階、そして、 該発電装置（２８）の電気出力を電圧および周波数変換
    装置（３２）の入力側へ供給する段階を具備し、 該電圧および周波数変換装置は、該発電装置（２８）の
    回転速度の所定の制限値内において、出力側から電力回
    路網（１５）の電圧および周波数に常に一致する電圧お
    よび周波数をもって該電力回路網（１５）に電気出力を
    供給するものである、ことを特徴とする大気圧を超過す
    る圧力を４つガス流からエネルギを得る方法、 変換するために該流体を骸容器（１）から気化設備（５
    ）へ供給する手段（２，３）を具備する擾低嗜 温流体をガスへ変換する設備において、該設備は、該ガ
    ス流をガス膨張装置（１６）の入口へ供給する手段（６
    、１２）であって、該ガス膨張装置は該ガス流により駆
    動され得る回転子（１８）を包含し該回転子（・１８）
    は出力駆動軸（２２）を具備するもの、 該出力駆動軸（２２）によシ駆動され得るようＫｉ！ｉ
    ｌ！置された交流発電装置（２８）、および、電圧およ
    び周波数変換装置（３２）であって、入力側が咳発電装
    置（２８）の電気出力に接続され出力が電力回路網（１
    ５）に接続されるものを具備し、 該電圧および周波数変換装置（３２）は、該発電装置（
    ２８）の回転速度の所定の範囲にわたり、・直方回路網
    （１５）の電圧および周波数に常に一致する電圧および
    周波数をもって、出力側から成力を供給する４類のもの
    である、ことを特徴とする極低温流体をガスへ変換する
    設備。 ３、該気化設備（５）から生ずるガス流を該ガス膨張装
    置（１６）または圧力低減系統（８）へ指向させる弁手
    段（７，１４）を特徴する特許請求の範囲第２項記載の
    設備。 ４、該変換装ｄ（３２）は遮断器（３４）を経由して該
    回路網（１５）Ｋ接続され、該変換装置（３２）の制御
    系統は、該発電装置（２８）、該変換装置（３２）、ま
    たは該回路網（１５）に電気的故障が発生した場合に、
    該通断器の開路を始動させる手段を特徴する特許請求の
    範囲第３項記載の設備。 ５、該変換装置（３２）の制御系統は、該発電装置（２
    ８）、該変換装置（３２）、または該回路網（１５）に
    −気的故障が発生した場合に、該ガス流を該ガス膨張手
    段（１６）から該圧力低減糸ｄ（８）へ転向させるよう
    該弁手段（７，１４）を−作開始させる手段を特徴する
    特許請求の範囲第４項記載の設−０ ６、該変換装ｄ（３２）の制御系統は、該遮断器（３４
    ）を、該成気的故障の発生後短い時間だけ閉路状態に維
    持することを可能にする手段を具備し、それにエリ、該
    ガス流を圧力低減系統（８）へ転向させる該弁手段（７
    ，１４）の動作始動カ；該述ｗＩ器（３４）の開路に先
    立って開始するようになっている、特許請求の範囲第５
    項≧己載の設備。 ７、該変換装置（３２）はサイ１ノスタ式振流およびイ
    ンバータ装置であり、該サイ１ノスタ式整流およびイン
    バータ装置は直流リンクによシ交流サイリスタに接続さ
    れたサイリスタ式姫流装置を特徴する特許請求の範囲＄
    ２〜第６４にｉ己載の設’　ｕｉｆ。 ８、該発域装ｄ（２８）は、該変換装置（３２）を経由
    して該回路網（１５）から供給ｊれる電流によシ、電動
    機として駆動され得るようＫなっており、それＫよ）該
    ガス膨張装ｄ（ｌｊ）は該ガス流により駆動されるに先
    立って回転状９に設定され得るようになっている、特許
    請求の範囲第２〜第７項に記載の設備。 ９、該設備は、再液体化されたガスを、引続く気化のた
    めに該ガス膨張装置（１６）の出口から該気化設備（８
    ）ｔたは保持タンク（２３）へ、返還する手段を特徴す
    る特許請求の範囲第２〜第８項に記載の設備。 １０、該設備は、該変換装置（３２）において故障が発
    生した場合に該発電装置（２Ｂ）の端子間に接続され得
    る、抵抗負荷回路（４６）を特徴する特許請求の範囲第
    ２〜第９項に記載の設備。
JP57004043A 1981-08-20 1982-01-16 極低温流体からエネルギを得る方法 Pending JPS5835210A (ja)

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GB8125476 1981-08-20
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GB (1) GB2104320A (ja)
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GB2104320A (en) 1983-03-02
NO820105L (no) 1983-02-21
EP0073088A2 (en) 1983-03-02
EP0073088A3 (en) 1984-04-04

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