(57)【要約】【課題】加圧蒸発器を用いることなく、時々刻々変化する低温液体の需要量に対して、安定的に低温液体を提供することのできる、低温液体払い出しシステムおよび低温液体払い出し方法を提供する。【解決手段】貯槽タンク１と、払い出しラインＬ１，Ｌ２と、を少なくとも備え、貯槽タンク１内の気体の圧力によって低温液体を払い出す、低温液体払い出しシステムであり、このシステムは、払い出し流量制御装置２を具備しており、払い出し流量制御装置２は、複数の払い出し流量ごとに、払い出し時間に応じて変化する貯槽タンクの内圧に関する時間−内圧関数と、払い出しに必要な内圧閾値と、を格納しており、選定された払い出し流量に応じて低温液体の払い出しが実行制御され、さらに、既に選定された払い出し流量から別途の払い出し流量が選定された際に、該別途の払い出し流量に適合した払い出し流量に切換え制御自在となっている。【選択図】図１
2010203524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液体を貯蔵する貯槽タンクと、払い出しラインと、を少なくとも備え、貯槽タンク内の気体の圧力によって貯槽タンクから払い出しラインを介して低温液体を払い出す、低温液体払い出しシステムであって、
前記低温液体払い出しシステムはさらに、払い出し流量制御装置を具備しており、
前記払い出し流量制御装置は、複数の払い出し流量ごとに、払い出し時間に応じて変化する貯槽タンクの内圧に関する時間−内圧関数と、払い出しに必要な内圧閾値と、を格納しており、
選定された払い出し流量に応じて低温液体の払い出しが実行制御され、さらに、既に選定された払い出し流量から別途の払い出し流量が選定された際に、該別途の払い出し流量に適合した払い出し流量に切換え制御自在となっている、低温液体払い出しシステム。
【請求項２】
前記払い出し流量制御装置には、払い出しに必要な限界値となる前記内圧閾値に加えて、該内圧閾値に安全代を見込んだ補正後の内圧閾値が格納されており、
選定された払い出し流量の前記時間−内圧関数における内圧が前記補正後の内圧閾値を下回らないように制御している、請求項１に記載の低温液体払い出しシステム。
【請求項３】
選定された払い出し流量に対応する前記時間−内圧関数における内圧が前記補正後の内圧閾値に到達した際に、警報を発するアラーム手段をさらに具備する、請求項２に記載の低温液体払い出しシステム。
【請求項４】
前記払い出し流量制御装置内に格納される、複数の前記時間−内圧関数、内圧閾値、補正後の内圧閾値、の少なくともいずれか一方のデータが更新自在となっており、更新後の新規データに基づいて制御自在となっている、請求項２または３に記載の低温液体払い出しシステム。
【請求項５】
前記低温液体払い出しシステムはさらに、前記貯槽タンク内へ低温液体もしくは圧力ガスを補給する第１の補給手段、第２の補給手段、第３の補給手段のいずれか一方を備えており、
前記第１の補給手段は、貯槽タンク内の低温液体残量が所定量の場合に、ローリーから直接的に貯槽タンクに低温液体を補給するものであり、
前記第２の補給手段は、前記貯槽タンクとは別途の補給用貯槽タンクと該貯槽タンクが流体連通され、貯槽タンク内の圧力が所定圧の場合に、別途の補給用貯槽タンクから圧力ガスを補給するものであり、
前記第３の補給手段は、前記貯槽タンクとは別途の補給用貯槽タンクと該貯槽タンクが流体連通され、貯槽タンク内の圧力が所定圧の場合に、別途の補給用貯槽タンクから圧力ガスを補給するとともに、払い出しラインを介して低温液体を払い出すタンクを、該貯槽タンクから該別途の補給用貯槽タンクへ切り替え自在となっているものである、請求項１〜４のいずれかに記載の低温液体払い出しシステム。
【請求項６】
低温液体を貯蔵する貯槽タンク内の気体の圧力によって、貯槽タンクから払い出しラインを介して低温液体を払い出す、低温液体払い出し方法であって、
複数の払い出し流量ごとに、払い出し時間に応じて変化する貯槽タンクの内圧に関する時間−内圧関数と、払い出しに必要な内圧閾値と、を設定する第１のステップと、
選定された払い出し流量に応じて低温液体の払い出しを実行制御する第２のステップと、を具備し、
既に選定された払い出し流量から別途の払い出し流量が選定された際に、該別途の払い出し流量に適合した払い出し流量に切換え制御する第３のステップをさらに具備している、低温液体払い出し方法。
【請求項７】
前記第１のステップでは、払い出しに必要な限界値となる前記内圧閾値に加えて、該内圧閾値に安全代を見込んだ補正後の内圧閾値が設定され、
前記第２のステップおよび／または前記第３のステップでは、選定された払い出し流量の前記時間−内圧関数における内圧が前記補正後の内圧閾値を下回らないように制御している、請求項６に記載の低温液体払い出し方法。
【請求項８】
選定された払い出し流量に対応する前記時間−内圧関数における内圧が前記補正後の内圧閾値に到達した際に、警報を発するようになっている、請求項７に記載の低温液体払い出し方法。
【請求項９】
複数の前記時間−内圧関数、内圧閾値、補正後の内圧閾値、の少なくともいずれか一方の設定が、任意に更新自在となっている、請求項７または８に記載の低温液体払い出し方法。
【請求項１０】
前記低温液体払い出し方法はさらに、前記貯槽タンク内へ低温液体もしくは圧力ガスを補給する第４のステップをさらに有しており、該第４のステップは、以下のａ）〜ｃ）のいずれか一方の方法によるものであり、該ａ）〜ｃ）の方法は、
ａ）貯槽タンク内の低温液体残量が所定量の場合に、ローリーから直接的に貯槽タンクに低温液体を補給する方法、
ｂ）前記貯槽タンクとは別途の補給用貯槽タンクと該貯槽タンクが流体連通されており、貯槽タンク内の圧力が所定圧の場合に、別途の補給用貯槽タンクから圧力ガスを補給する方法、
ｃ）前記貯槽タンクとは別途の補給用貯槽タンクと該貯槽タンクが流体連通されており、貯槽タンク内の圧力が所定圧の場合に、別途の補給用貯槽タンクから圧力ガスを補給するとともに、払い出しラインを介して低温液体を払い出すタンクを、任意に該貯槽タンクから該別途の補給用貯槽タンクへ切り替える方法、
である、請求項６〜９のいずれかに記載の低温液体払い出し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＮ２（液化窒素）、ＬＯ２（液化酸素）などの低温液体を、時々刻々変化する低温液体需要量に応じて安定的に供給することのできる、低温液体払い出しシステムおよび低温液体払い出し方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＮＧ（液化天然ガス）等の低温液体の払い出しシステムにおいては、使用先事業者における炉やタービン等の消費機器へ低温液体を安定的に供給するべく、真空断熱式貯槽（ＣＥ（Cold Evaporation）タンクともいう）に付随する加圧蒸発器を用いて、該貯槽内の液面を加圧しながら低温液体を払い出し、これを気化器で気化して液化ガスを生成し、この液化ガスを消費機器へ提供している。
【０００３】
たとえば、ＬＮＧが貯槽される場合を取り上げて図８を参照しながら説明する。消費機器側の必要圧力がたとえば０．２ＭＰａ程度の場合に、加圧蒸発器ｂによって真空断熱式貯槽ａ内の圧力を０．３ＭＰａ程度に制御することにより、払い出しラインを介してＬＮＧを気化器ｃに払い出し（ｆ１方向）、気化器ｃにて外気等の入熱を利用して天然ガスを生成し、払い出しラインを介して消費機器へ供給するものである（ｆ２方向）。ここで、真空断熱式貯槽ａ内では、ＬＮＧが外部入熱等で気化されてＢＯＧ（ボイルオフガス）が生じており、このＢＯＧに加えて、加圧蒸発器ｂを介して強制的に生成されたＢＯＧにより、該貯槽ａ内の内圧が所望に制御される。天然ガスの払い出しが進行して貯槽ａ内のＬＮＧが所定量以下となった段階で、ローリーｄによってＬＮＧが貯槽ａ内に補給されるようになっている（ｆ３方向）。
【０００４】
上記構成の払い出しシステムは、たとえば１ｋｌ〜１００ｋｌ（キロリットル）程度の小〜中規模容量の貯槽からの払い出しに好適であり、システム内外にポンプを配設し、その吸引力を利用して強制的に払い出す必要のある大規模貯槽、大容量供給をその構成や目的としたシステムと相違するものである。なお、この加圧蒸発器を用いて、低温液体を払い出す装置と方法に関する公開技術として、たとえば特許文献１に開示の装置および方法を挙げることができる。
【０００５】
上記する低温液体もしくは液化ガスの払い出し量は、事業者によって変化するものであり、さらには、同一事業者においても、日時によって時々刻々変化するものである。これに加えて、低温液体を貯槽から払い出す場合には、最低限の貯槽内圧力が必要である（これも事業者によって、あるいはガス供給量によって変化するものである）。したがって、これらの変動要素を前提とした上で、時々刻々変化する需要量に応じて低温液体を安定的に供給するために、上記する加圧蒸発器は極めて重要な役割を担っている。
【０００６】
しかしながら、加圧蒸発器を用いて貯槽内の低温液体の液面を加圧する行為は、高圧ガス保安法上の製造行為に該当するため、設備を運転管理する事業者には、有資格者（保安係員）の常駐が義務付けられている。さらには、加圧蒸発器自体が高価であること、そのメンテナンス手間やその費用等が嵩むことなどの問題もあり、加圧蒸発器を有することなく、安定的に低温液体もしくはこれが気化された液化ガスを提供できるシステムの開発が当該技術分野において切望されている。
【０００７】
このような要望に対して、過去の実績から貯槽内の内圧と低温液体の払い出し量を特定し、上記加圧蒸発器を用いることなく、この実績の範囲内で低温液体の払い出し制御をおこなおうとする試みも存在している。
【０００８】
しかし、実績範囲内での低温液体の払い出し制御であることから、事業者により、あるいは需要量により、相応の実績が存在しない場合にその運用ができないこと、貯槽内の内圧を加圧蒸発器等を使用して能動的に制御できない構成であることから、時々刻々変化する需要量に対して、仮に実績範囲を逸脱する需要が突発的に生じた際に臨機に対応できないこと、実績で運用している事業者において、低温液体の使用パターンが変わることが予測される場合に使用パターン変更の可否が事前には把握できないこと、などの問題があり、安定的に低温液体を供給でき、信頼性の高いシステムとは言い難いものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１６８３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、加圧蒸発器を用いることなく、時々刻々変化する低温液体の需要量に対して、安定的に低温液体を提供することのできる、低温液体払い出しシステムおよび低温液体払い出し方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明による低温液体払い出しシステムは、低温液体を貯蔵する貯槽タンクと、払い出しラインと、を少なくとも備え、貯槽タンク内の気体の圧力によって貯槽タンクから払い出しラインを介して低温液体を払い出す、低温液体払い出しシステムであって、前記低温液体払い出しシステムはさらに、払い出し流量制御装置を具備しており、前記払い出し流量制御装置は、複数の払い出し流量ごとに、払い出し時間に応じて変化する貯槽タンクの内圧に関する時間−内圧関数と、払い出しに必要な内圧閾値と、を格納しており、選定された払い出し流量に応じて低温液体の払い出しが実行制御され、さらに、既に選定された払い出し流量から別途の払い出し流量が選定された際に、該別途の払い出し流量に適合した払い出し流量に切換え制御自在となっており、該切換え制御により、低温液体の払い出し流量と払い出し時間が調整自在となっているものである。
【００１２】
本発明の低温液体払い出しシステムは、払い出し流量制御装置により、時々刻々変化する低温液体需要量に応じて、払い出し流量を所望に制御可能なシステムである。ここで、払い出される低温液体は特に限定されるものではないが、たとえば、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＮ２（液化窒素）、ＬＯ２（液化酸素）、ＬＡｒ（液化アルゴン）などを挙げることができる。
【００１３】
この払い出し流量制御装置内には、複数の払い出し流量ごとに、払い出し時間に応じて変化する貯槽タンクの内圧に関する時間−内圧関数と、払い出しに必要な内圧閾値が格納されている。たとえば、任意時間における低温液体（もしくはこれが気化してなる液化ガス）の需要量を管理者等が設定すると、払い出し流量制御装置内において、選定された払い出し流量に対応する時間−内圧関数が選択される。次いで、ある一定時間経過後に低温液体需要量が変更され、管理者が別途の需要量を選択すると、この別途の需要量に対応する時間−内圧関数が払い出し流量制御装置内で選択される。すなわち、この払い出し流量制御装置は、管理者による任意の払い出し流量変更に応じて、切換え制御自在となっているものである。
【００１４】
ここで、本発明者等の検証によれば、低温液体の払い出し流量（単位時間当たりの払い出し量）と、この払い出し流量の時間経過に応じて変動する貯槽タンク内の内圧との間には、ある定性的な関係が存在することが特定されており、これをある払い出し流量に固有の「時間−内圧関数」として定義付ける。使用先仕様、もしくは消費機器仕様に応じて、想定され得る複数の払い出し流量を特定し、それぞれの払い出し流量ごとに、時間−内圧関数が作成されて払い出し流量制御装置内に格納される。
【００１５】
払い出し流量制御装置内にはさらに、払い出しに必要な内圧閾値が格納されている。この内圧閾値は、払い出しに必要な内圧の限界値を示すものであり、貯槽タンク内の内圧がこの内圧閾値を下回ると、低温液体の払い出しが十分でなくなり、場合によっては払い出し不可となる。したがって、時間−内圧関数内には、この内圧閾値が設定されており、時間−内圧関数に沿って貯槽タンク内の内圧が時間経過とともに減少した際に、少なくともこの内圧が上記内圧閾値を下回らないように制御されている。
【００１６】
ここで、払い出し流量制御装置には、上記する内圧閾値に加えて、該内圧閾値に安全代を見込んだ補正後の内圧閾値（上記する限界値となる内圧閾値よりも高い内圧の閾値）を格納しておくのが好ましく、この補正後の内圧閾値を下回らないようにシステムを制御することにより、より一層安定した低温液体供給を実現することができる。
【００１７】
なお、選定された払い出し流量に対応する前記時間−内圧関数における内圧が上記する補正後の内圧閾値に到達した際に、警報を発するアラーム装置を本発明のシステムが具備していてもよい。仮に、需要量とこれに応じた払い出し流量が急激に増加し、瞬間的にその時点での時間−内圧関数上の内圧が補正後の内圧閾値を下回った際には、このアラーム装置が管理者に警報を伝えることにより、管理者は、払い出し流量の調整や、貯槽タンク内への低温液体の補給などを実行することが可能となり、低温液体の払い出しを停止させることなく、安定的な供給を継続することができる。また、ある運用状態において、発生が予測される流量変動量を入力した場合に、内圧がどのようになるかをシミュレーションする機能により、設定した流量条件でどの程度の余裕があるかを示すことができ、本払い出しシステム運用者のより安定した運用を手助けすることも可能となる。
【００１８】
また、上記する切換え制御により、変更前の払い出し流量に対応する時間−内圧関数がたとえば補正後の内圧閾値に達するまでの時間に対して、変更後の払い出し流量に対応する時間−内圧関数が補正後の内圧閾値に達するまでの時間が変化することになる。このことは、無補給状態での低温液体の供給可能時間を延長可能であることを意味しており、このような効果を奏することもできるのである。
【００１９】
また、上記する払い出し流量に対応した時間−内圧関数や、内圧閾値、補正後の内圧閾値は、低温液体（からなる液化ガス）を要する機器の増設、設備規模の変更等により、変化するのが一般的である。
【００２０】
そこで、払い出し流量制御装置では、該装置内に格納される、複数の前記時間−内圧関数、内圧閾値、補正後の内圧閾値、の少なくともいずれか一方のデータが更新自在となっているのが好ましく、この更新後の新規データに基づいて払い出し流量の制御がおこなわれる。
【００２１】
また、本発明による低温液体払い出しシステムの好ましい実施の形態において、前記低温液体払い出しシステムはさらに、前記貯槽タンク内へ低温液体もしくは圧力ガスを補給する第１の補給手段、第２の補給手段、第３の補給手段のいずれか一方を備えており、前記第１の補給手段は、貯槽タンク内の低温液体残量が所定量の場合に、ローリーから直接的に貯槽タンクに低温液体を補給するものであり、前記第２の補給手段は、前記貯槽タンクとは別途の補給用貯槽タンクと該貯槽タンクが流体連通され、貯槽タンク内の圧力が所定圧の場合に、別途の補給用貯槽タンクから圧力ガスを補給するものであり、前記第３の補給手段は、前記貯槽タンクとは別途の補給用貯槽タンクと該貯槽タンクが流体連通され、貯槽タンク内の圧力が所定圧の場合に、別途の補給用貯槽タンクから圧力ガスを補給するとともに、払い出しラインを介して低温液体を払い出すタンクを、該貯槽タンクから該別途の補給用貯槽タンクへ切り替え自在となっているものである。
【００２２】
本実施の形態は、貯槽タンク内へ低温液体や圧力ガスを補給する手段を特定したものであり、これら３つの形態のいずれかの補給手段がシステムに組み込まれることで、貯槽タンク内の内圧制御に対する信頼性を一層高めることができ、液化ガスの払い出しに支障を来たすことなく、低温液体を貯槽タンクに補給することができる。
【００２３】
上記する本発明の低温液体払い出しシステムによれば、該システム内に加圧蒸発器を必要とせず、したがって、保安係員の常駐、加圧蒸発器に伴うコスト増やメンテナンス手間等の課題は生じ得ない。さらには、使用先に応じた低温液体（もしくは液化ガス）の需要量、特に時々刻々変化する需要量に適応しながら、低温液体を安定的に払い出すことができる。
【００２４】
また、本発明による低温液体払い出し方法は、低温液体を貯蔵する貯槽タンク内の気体の圧力によって、貯槽タンクから払い出しラインを介して低温液体を払い出す、低温液体払い出し方法であって、複数の払い出し流量ごとに、払い出し時間に応じて変化する貯槽タンクの内圧に関する時間−内圧関数と、払い出しに必要な内圧閾値と、を設定する第１のステップと、選定された払い出し流量に応じて低温液体の払い出しを実行制御する第２のステップと、を具備し、既に選定された払い出し流量から別途の払い出し流量が選定された際に、該別途の払い出し流量に適合した払い出し流量に切換え制御する第３のステップをさらに具備しているものである。
【００２５】
本発明の払い出し方法によれば、上記する本発明の払い出しシステムと同様の効果、すなわち、使用先に応じた低温液体の時々刻々変化する需要量に適応しながら、低温液体を安定的に払い出すことが可能となる。
【００２６】
ここで、前記第１のステップでは、払い出しに必要な限界値となる前記内圧閾値に加えて、該内圧閾値に安全代を見込んだ補正後の内圧閾値が設定され、前記第２のステップおよび／または前記第３のステップでは、選定された払い出し流量の前記時間−内圧関数における内圧が前記補正後の内圧閾値を下回らないように制御している方法であるのが好ましい。
【００２７】
また、選定された払い出し流量に対応する前記時間−内圧関数における内圧が前記補正後の内圧閾値に到達した際に、警報を発するようになっている方法であるのが好ましい。
また、複数の前記時間−内圧関数、内圧閾値、補正後の内圧閾値、の少なくともいずれか一方の設定が、任意に更新自在となっている方法であるのが好ましい。
【００２８】
さらには、前記貯槽タンク内へ低温液体もしくは圧力ガスを補給する第４のステップをさらに有しており、該第４のステップは、以下のａ）〜ｃ）のいずれか一方の方法によるものであってもよい。
【００２９】
ここで、該ａ）〜ｃ）の方法は、ａ）貯槽タンク内の低温液体残量が所定量の場合に、ローリーから直接的に貯槽タンクに低温液体を補給する方法、ｂ）前記貯槽タンクとは別途の補給用貯槽タンクと該貯槽タンクが流体連通されており、貯槽タンク内の圧力が所定圧の場合に、別途の補給用貯槽タンクから圧力ガスを補給する方法、ｃ）前記貯槽タンクとは別途の補給用貯槽タンクと該貯槽タンクが流体連通されており、貯槽タンク内の圧力が所定圧の場合に、別途の補給用貯槽タンクから圧力ガスを補給するとともに、払い出しラインを介して低温液体を払い出すタンクを、任意に該貯槽タンクから該別途の補給用貯槽タンクへ切り替える方法、である。
【発明の効果】
【００３０】
以上の説明から理解できるように、本発明による低温液体払い出しシステムおよび低温液体払い出し方法によれば、加圧蒸発器を使用する場合の課題の発生を回避でき、使用先に応じた低温液体もしくは液化ガスの需要量、特に時々刻々変化する需要量に適応しながら、低温液体を安定的に払い出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の低温液体払い出しシステムの一実施の形態の構成図である。
【図２】払い出し流量制御装置の構成を説明したブロック図である。
【図３】５０ｋｌ容積の貯槽タンクにおける払い出し流量、液面レベル、貯槽タンク内の内圧それぞれの測定データを時系列的に示したグラフである。
【図４】（ａ）は、払い出し流量制御装置内に格納される、任意の払い出し流量に対応した時間−内圧関数を示した図であり、（ｂ）は、従来想定されていた、任意の払い出し流量に対応した時間−内圧関数を示した図である。
【図５】４種類の払い出し流量に対応した時間−内圧関数を示した図であり、変化する需要量（払い出し流量）に応じて払い出し流量が切換え制御されていることを説明した図である。
【図６】図５に対応する図であり、変化する需要量（払い出し流量）に応じて払い出し流量が切換え制御されていることを説明した図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、本発明の低温液体払い出しシステムのうち、補給手段の実施の形態を説明した構成図である。
【図８】従来の低温液体払い出しシステムの一実施の形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の低温液体払い出しシステムの一実施の形態の構成図である。
この払い出しシステム１０は、二重格式構造で真空断熱式の貯槽タンク１と、これと払い出しラインＬ１およびシリンダー弁Ｖ１を介して流体連通する気化器３（低温液体の払い出し：ｆ１）と、貯槽タンク１内の内圧や貯槽タンク１からの払い出し流量を制御するための払い出し流量制御装置２、気化器３で気化された液化ガスを消費機器Ｓ側へ払い出すための払い出しラインＬ２（液化ガスの払い出し：ｆ２）と、から大略構成されている。ここで、払い出しラインＬ２には、圧力計とこれに連動する流量制御バルブＶ２が配設されており、下流側の消費機器Ｓへ所望圧で所望量の液化ガスが安定的に提供できるようになっている。なお、貯槽タンク１内の低温液体残量が所望量となった際には、ローリー４と補給ラインＬ３を繋ぎ、シリンダー弁Ｖ３を切換え、貯槽タンク１内に低温液体が補給されるようになっている（低温液体の補給：ｆ３）。
【００３３】
貯槽タンク１内には、ＬＮＧ（液化天然ガス）が貯槽されており、貯槽タンク１内に作用する外気からの入熱により、ＬＮＧの一部が気化してなるＢＯＧ（ボイルオフガス）が貯槽内に充満している。なお、貯槽タンク１内に貯槽される低温液体は、ＬＮＧ以外にも、ＬＮ２（液化窒素）、ＬＯ２（液化酸素）、ＬＡｒ（液化アルゴン）などがある。
【００３４】
図２は、払い出し流量制御装置２の内部構成を説明したブロック図であり、図３は、５０ｋｌ容積の貯槽タンクにおける払い出し流量、液面レベル、貯槽タンク内の内圧それぞれの測定データを時系列的に示したグラフである。さらに、図４ａは、払い出し流量制御装置内に格納される、任意の払い出し流量に対応した時間−内圧関数を示した図であり、図４ｂは、従来想定されていた、任意の払い出し流量に対応した時間−内圧関数を示した図である。
【００３５】
まず、図３を参照して、貯槽タンクにおける払い出し流量、液面レベル、貯槽タンク内の内圧それぞれの時系列的な変化を確認する。
図３は、本発明者等によって測定された実際のデータに基づくものであり、払い出し対象である低温液体はＬＯ２である。
【００３６】
同図において、計測時間を６０時間とし、その間の液化ガスの需要量の変動、すなわち、低温液体の払い出し流量（ｋｍ３Ｎ／ｈｒ）を実線で示しており、低温液体の払い出し流量の時系列的な変動によって低下する貯槽タンク内の液面レベルの変動を一点鎖線で示しており、低温液体の払い出し流量の時系列的な変動に伴う貯槽タンク内の内圧の変動を点線で示している。
【００３７】
ここで、内圧グラフにおけるＱ１点は、低温液体払い出しの開始点であり、Ｑ１点に対応する時間から液面レベルは低下をはじめ、低温液体の払い出し流量がランダムな波形を開始している。一方、Ｑ１点までの間、すなわち低温液体の払い出し開始前は、外部入熱により、内圧はなだらかに上昇している。
【００３８】
内圧グラフにおけるＱ１点からＱ２点（払い出し開始のＱ１点から所定時間後）までの間は、内圧が急激に低下し、このＱ２点以降の内圧は、払い出し流量が時々刻々変動するものの、なだらかに低下する傾向を示している。なお、同図において、払い出し流量の変動が頻繁過ぎるようにも見て取れるが、同図を拡大すれば、払い出し流量は、たとえば３０分〜１時間程度は一定となっており、これらの一定量がたとえば３０分〜１時間程度おきに変動している。
【００３９】
図４ａは、図３の計測結果に基づいて、任意の払い出し流量の際の時間−内圧関数をモデル化したものである。後述するように、本発明の払い出しシステムを構成する払い出し流量制御装置内には、複数の払い出し流量ごとに、それぞれに固有の時間−内圧関数が格納されており、時々刻々変動する払い出し流量に対応する時間−内圧関数が瞬時に選択され、貯槽タンク内の内圧制御と安定的な払い出し制御が実行されるものである。図２の説明の前に、本発明者等によって提案された払い出し流量に対応する時間−内圧関数について詳細に説明し、次いで、払い出し流量制御装置についての説明をおこなうこととする。
【００４０】
図４ａにおいて、Ａ点は図３のＱ１点に、Ｂ点は図３のＱ２点にそれぞれ対応し、グラフ中の領域（１）は払い出し開始前の領域であり、領域（２）は払い出し開示後であって急激に内圧が低下する領域であり、領域（３）はなだらかに内圧が低下する領域である。
【００４１】
一方、図４ｂは、従来想定されていた、任意の払い出し流量に対応した時間−内圧関数を示したものである。従来の内圧変動は、同図のように考えられており、図４ａ中の領域（３）が全く考慮されていない。そのため、実際には払い出しに十分な内圧が貯槽タンク内に存在しているにも関わらず、貯槽タンク内を加圧蒸発器等を用いて加圧していたのである。
【００４２】
本発明者等は、この領域（３）が存在すること、この領域（３）の内圧変動傾向をも考慮すること、により、加圧蒸発器等を用いることなく、高精度で安定した払い出し制御が実現できるという知見に至っている。
【００４３】
図４ａに戻り、同図中のグラフの折れ点（Ａ点、Ｂ点）や、グラフの勾配に関し、より詳細に説明する。
【００４４】
[ＢＯＧ発生原因の推定について]
貯槽タンク内でＢＯＧが発生する原因は以下の２点と考えられる。
i） 外部入熱ｑ(Ｗ)の一部によるＬＮＧの気化
ii）ＬＮＧ払い出しでの気相体積増加に伴う気相圧低下によるＬＮＧの気化
【００４５】
ii）に関し、ＬＮＧの払い出しによる液位低下によって気相体積が増加するため、気相圧力が低下してＬＮＧが気化する。このエネルギーは、外部入熱ｑ(Ｗ)によるＢＯＧ発生と液温上昇の２つへの分配率が変化する（ＢＯＧ発生が増える）ことで賄われる。
【００４６】
2010203524.tif 000003
【００４７】
△ＰＳは、単位時間当たりの液位低下での気相体積増加△Ｖ（直前の気相体積Ｖｇ）と、その時の気相圧Ｐｇを用いると、以下の式となる。
【００４８】
2010203524.tif 000004
【００４９】
[払い出し開始までの挙動（図４ａの領域（１））]
領域（１）では、払い出し用のＦＣＶ（流量制御バルブ）は閉であり、ＬＮＧの払い出しはおこなわれていない。貯槽タンク内の気相部（ＢＯＧ）の圧力は徐々に上昇しているが、この上昇は、外部入熱ｑ(Ｗ)によるＬＮＧの気化によって齎されたものだけである。また、気相部の圧力Ｐｇは、ローリー受け入れ後に外部入熱によって暖められた表層の暖かいＬＮＧの液温に相当する飽和圧に相当している（貯槽タンク全体の平均液温に相当する飽和圧よりも十分に大きい）。
【００５０】
この領域（１）を図４ａのようにモデル化するに際し、以下の関数（数式１）を使用することができる。
【００５１】
2010203524.tif 000005
【００５２】
[払い出し開始点（図４ａのＡ点）]
ＬＮＧ払い出しのＦＣＶが開となり、払い出しが開始されている点である。ＬＮＧの払い出しに伴って液面温度が低下し、貯槽タンク内下部から過冷却液が優先的に払い出され、下部の液温度が上がることで貯槽タンク内の液温は均一化の方向に進む。
【００５３】
また、このＡ点から、ＬＮＧの払い出しによる気相体積増加に伴って気相圧が低下し、これに起因してＬＮＧの気化が始まるはずであるが、この時点では、気相圧Ｐｇがまだ、均一化されてきた液温からの液表面温度ＴＳに相当する飽和圧ＰＴｓよりも高いために、気相体積増加に伴って気相圧が多少低下したとしても、その時の圧力は飽和圧よりも高い。このために、ＬＮＧの気化は生じないと考えられ、その結果、ＢＯＧの発生量は、前と同様に外部入熱ｑ(Ｗ)の一部によるＬＮＧの気化によって齎されるものだけとなる。その際、液位低下による圧力低下はあまり緩和されずに現れるため、内圧の低下速度が大きくなるのである。
【００５４】
[内圧低下が大きな領域（図４ａの領域（２））]
払い出しからたとえばｔ”−ｔ’程度の時間が経過するまでで、貯槽タンク内において液温度分布の均一化が進行している領域である。ただし、まだ、気相圧Ｐｇは液表面温度ＴＳに相当する飽和圧ＰＴｓよりも高い。このため、気相体積増加に伴って気相圧が多少低下しても、その時の圧力は飽和圧よりも高い。したがって、まだ、ＬＮＧの気化は生じないと考えられ、ＢＯＧの発生量は、外部入熱ｑ(Ｗ)の一部によるＬＮＧの気化によって齎されるものだけとなっており、内圧低下速度は大きくなるのである。
【００５５】
この領域（２）を図４ａのようにモデル化するに際し、以下の関数（数式２）を使用することができる。
【００５６】
2010203524.tif 000006
【００５７】
[内圧低下が大きな領域が終息した点（図４ａのＢ点）]
払い出しからたとえばｔ”−ｔ’程度の時間が経過するまでの間に、貯槽タンク内における温度分布の均一化が十分に進行し、外部入熱ｑ(Ｗ)によるＢＯＧ発生と液温上昇への分配率が変化し、ＢＯＧ発生への分配が増えた領域である。ここでは、液表面温度ＴＳに相当する飽和圧ＰＴｓに気相圧Ｐｇがほぼ等しくなっている。気相圧Ｐｇが液表面温度ＴＳに相当する飽和圧ＰＴｓに等しくなったことにより、気相体積増加に伴って気相圧が低下した場合には、それに相応するＬＮＧの気化が生じることになる。
【００５８】
[内圧低下がなだらかな領域（図４ａの領域（３））]
貯槽タンク内における温度分布の均一化が十分に進行し、外部入熱ｑ(Ｗ)によるＢＯＧ発生と液温上昇への分配率が変化し、ＢＯＧ発生への分配が増えた領域である。ここでは、液表面温度ＴＳに相当する飽和圧ＰＴｓに気相圧Ｐｇがほぼ等しくなっている。気相圧Ｐｇが液表面温度ＴＳに相当する飽和圧ＰＴｓに等しく、気相体積増加に伴って気相圧が低下した分に相応するＬＮＧの気化が生じている。
【００５９】
この領域（３）を図４ａのようにモデル化するに際し、以下の関数（数式３）を使用することができる。
【００６０】
2010203524.tif 000007
【００６１】
以上の説明より、本発明者等は、任意の払い出し流量ごとに、図４ａで示す時間−内圧関数を適正にモデル化し、固有の時間−内圧関数を有する複数の払い出し流量を払い出し流量制御装置に格納し、需要量、すなわち払い出し流量に応じた時間−内圧関数を装置内で自動選定しながら、貯槽タンク内の内圧と安定的な低温液体の払い出しを制御可能なシステムを構築した。
【００６２】
図２に戻り、払い出しシステム１０を構成する払い出し流量制御装置２の内部構成を概説する。
【００６３】
払い出し流量制御装置２のハードウエアは公知のコンピュータからなり、その内部には、たとえば管理者等によるデータ入力（ＩＮＰＵＴ）により、所与のデータがデータ入力部２１に入力され、この入力データがデータ格納部２３内に格納される。
【００６４】
ここで、格納されるデータとしては、複数の低温液体払い出し流量それぞれの時間−内圧関数と、後述する内圧閾値、補正後の内圧閾値などである。既述するように、設定される払い出し流量は、使用先事業者やその消費機器等によって多様に異なるため、その用途に応じて適宜の払い出し流量が選定され、選定された払い出し流量ごとの時間−内圧関数がデータ格納部２３に格納されることになる。たとえば、ある消費機器における需要量実績が３０パターンの払い出し流量である場合には、この３０パターンの払い出し流量に応じた時間−内圧関数が設定され、格納されることになる。
【００６５】
また、一度設定されたデータは、時間の経過とともにその変更を余儀なくされる場合が少なくない。たとえば、任意の事業者において、その消費機器の仕様変更が生じたり、新規の消費機器を増設する等の事態が往々にして生じ得るものである。
【００６６】
そこで、これら消費機器の変更等に伴ない、払い出し流量とこれに連動する時間−内圧関数の変更が生じた際には、管理者により臨機にデータ更新がおこなわれることとなる。
【００６７】
管理者より、自動的もしくは手動にて消費機器側で時々刻々変化する払い出し流量情報が入力されると、この情報が払い出し流量選択データ入力部２２に入力される。一方、貯槽タンク内の内圧制御とこれに連動する低温液体の払い出し制御は、払い出し流量／内圧制御部２４にて実行制御されるようになっている。ここで、払い出し流量選択データ入力部２２に入力された選択データは、払い出し流量／内圧制御部２４に瞬時に送信され、該制御部２４内で選択された払い出し流量に応じた時間−内圧関数が選択されることになる。なお、内部を構成する各部の作動や、各部間の有機的なデータ送信等は、ＣＰＵ２６にて実行制御されることは言うまでもなく、不図示のＲＡＭやＲＯＭが内部構成として存在していることは言うまでもない。
【００６８】
ここで、図５，６を参照して、払い出し流量が変化した際の内圧制御（払い出し流量制御はこれに連動する）の制御形態を説明する。
図５，６は、４種類の払い出し流量（払い出し流量：Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）に対応した時間−内圧関数を示した図であり、変化する需要量（払い出し流量）に応じて払い出し流量が切換え制御されることを説明したグラフであり、これは、たとえば、払い出し流量／内圧制御部２４内で作成されるものである。なお、図５，６において、時間：ｔ０は、払い出し開示時の時間であり、時間：ｔ１は、内圧低下が大きな領域が終息した時間である。
【００６９】
また、図５，６において、Ｐ０は低温液体の払い出しに必要となる内圧の限界値（内圧閾値）を示すものである。しかし、この内圧閾値で払い出し制御を管理しようとすると、突発的に払い出し流量が大きく変動した際に、貯槽タンク内の内圧が内圧閾値を下回ってしまい、払い出し不可となる危険性も生じる。そこで、この内圧閾値よりも所定量高い内圧（補正後の内圧閾値）：Ｐ１を設定しておき、この内圧：Ｐ１で貯槽タンク内の内圧を管理するのが望ましい。なお、このＰ０、Ｐ１は、過去の実績、管理者の経験則等に応じて適宜設定されるものである。
【００７０】
ここで、図２に戻り、払い出し流量制御装置２内には、アラーム部２５も内蔵されており、払い出し過程で、貯槽タンク内の内圧がたとえば補正後の内圧閾値：Ｐ１に達した際に、警報を発し、管理者に伝えるようになっている。警報を受けた管理者は、選定されている払い出し流量を変更したり、貯槽タンク内に低温液体を補給する、等の方策を、システムを停止させることなく講じることが可能となる。
【００７１】
図５に戻り、図示する切換え制御においては、まず、払い出し流量：Ｆ１が選択され、この時間−内圧関数に沿って内圧制御および低温液体の払い出し制御が実行される。
時間：ｔａにおいて需要量が変更され、この需要量に相当する別途の払い出し流量：Ｆ２が選択され、この選択データに基づいて、払い出し流量：Ｆ２に対応する時間−内圧関数に沿って内圧制御がおこなわれる。
【００７２】
払い出し流量：Ｆ１の時間：ｔａにおける内圧を維持したまま、払い出し流量：Ｆ２の時間−内圧関数に以降し（時間：ｔｂ）、時間：ｔｃまで払い出し流量：Ｆ２による払い出しが継続した後に、今度は払い出し流量：Ｆ３が選定され（時間：ｔｄ）、この選択データに基づいて、払い出し流量：Ｆ３に対応する時間−内圧関数に沿って内圧制御がおこなわれる。なお、図５では、説明を容易とするために払い出し流量：Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４に関するグラフを時間軸上でずらして記載している。しかし、実際には、時間：ｔａと時間：ｔｂ、および、時間：ｔｃと時間：ｔｄは、それぞれ同時刻を示すものであり、別途の時間−内圧関数への移行に際して時間を要するものではない。
【００７３】
このような内圧制御とこれに相間する払い出し流量制御は、貯槽タンク内における実際の内圧性状を反映した、効率的かつ精度の高い制御となる。また、仮に、払い出し流量：Ｆ１のままで払い出し制御が実行された際には、時間：ｔ２で内圧閾値：Ｐ１に達してしまう（払い出し開始からの時間はΔｔ１）。これに対して、図示する内圧制御を実行することにより（払い出し流量の選定は管理者サイドである）、払い出し開始からの時間を、Δｔ２＋Δｔ３＋Δｔ４とすることができ、Δｔ１に比して払い出し可能時間を長く調整することが可能となる。
【００７４】
図６は、払い出し流量の切換え制御の別の実施形態を示している。この切換え制御では、払い出し流量：Ｆ１で払い出し制御が実行され、時間ｔａで払い出し流量：Ｆ３が選定され（時間ｔｅ）、時間：ｔｆまで払い出し流量：Ｆ３による払い出しが継続した後に、払い出し流量：Ｆ４が選定され（時間：ｔｇ）、払い出し流量：Ｆ４に対応する時間−内圧関数に沿って内圧制御がおこなわれる。さらに、払い出しが実行され、内圧がＰ１に達した段階で、上記するアラーム部２５が作動し、管理者が低温液体を貯槽タンク内に補給することにより、内圧は上昇し、図中の一点鎖線のように時間−内圧関数が時間：ｔ０の状態に戻される。
【００７５】
図７は、（ａ），（ｂ），（ｃ）ともに、本発明の低温液体払い出しシステムのうち、補給手段の実施の形態を説明した構成図である。なお、図１で示す払い出しシステム１０においては、ローリー４と補給ラインＬ３が補給手段となっている。
【００７６】
まず、図７ａで示す補給手段は、貯槽タンク１と、これよりも容量の少ない別途の貯槽タンク１Ａとを備え、これらが流量制御バルブを介して流体連通されている。気化器３に低温液体を直接的に供給する貯槽タンク１内の供給圧力が低下した際に、併設する貯槽タンク１Ａから高圧ガスを提供し（高圧ガスの流れ：ｆ４）、貯槽タンク１内における必要圧力を保持できるようになっている。
【００７７】
一方、図７ｂで示す補給手段は、貯槽タンク１と、これと同程度の容量の別途の貯槽タンク１Ｂを備え、これらの下方で流量制御バルブを介して流体連通されており、この流量制御バルブの上流側、下流側に圧力計を具備したものである。気化器３に低温液体を直接的に供給するのは貯槽タンク１、貯槽タンク１Ｂのいずれであってもよい。たとえば、貯槽タンク１から低温液体を供給している場合（低温液体の流れ：ｆ１ａ，ｆ１ｃ）に、この貯槽タンク１内の供給圧力が低下した際には、供給タンクを切換え、貯槽タンク１Ｂから、低温液体を供給することも可能である（低温液体の流れ：ｆ１ｂ，ｆ１ｃ）。
【００７８】
また、図７ｃで示す補給手段は、図７ｂで示す補給手段に対して、貯槽タンク１と貯槽タンク１Ｂの上方でも流体連通させたものである。たとえば、貯槽タンク１から低温液体を供給している場合（低温液体の流れ：ｆ１ａ，ｆ１ｃ）に、この貯槽タンク１内の供給圧力が低下した際には、上記する供給タンクの切換え制御が実行できることに加えて、併設する貯槽タンク１Ｂから高圧ガスを提供し（高圧ガスの流れ：ｆ４）、貯槽タンク１内における必要圧力を保持できるようになっている。
【００７９】
また、図示を省略するが、気化器の下流側にブースターを設けておき、供給圧力が落ちた際に、当該ブースターにて液化ガスを所望に昇圧できる形態であってもよい。さらには、気化器の下流側に、ＬＰＧバルクタンクと熱調装置を配設しておき、供給圧力が落ちた際に、熱調したＬＰＧガスを補助的に供給して、必要圧力を保持できる形態であってもよい。
【００８０】
上記する本発明の払い出しシステムによれば、システムから加圧蒸発器を廃することができ、したがって、システムに要するコストの低減、保安員等の省略化等を図ることができる。さらに、時々刻々変化する需要量に対して、安定的かつ継続的に、低温液体もしくはそれが気化してなる液化ガスを消費機器に提供することが可能となる。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８２】
１，１Ａ，１Ｂ…貯槽タンク、２…払い出し流量制御装置、３…気化器、４…ローリー、１０…払い出しシステム、Ｌ１，Ｌ２…払い出しライン，Ｌ３…補給ライン、Ｓ…消費機器
【図１】
2010203524.tif 000008
【図２】
2010203524.tif 000009
【図３】
2010203524.tif 000010
【図４】
2010203524.tif 000011
【図５】
2010203524.tif 000012
【図６】
2010203524.tif 000013
【図７】
2010203524.tif 000014
【図８】
2010203524.tif 000015