(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のシステムの不都合を軽減し、および再ガス化ＬＮＧターミナルの電力消費を低減する。【解決手段】タンク（１）に収容される液化ガス用の圧縮器−蒸発器システムが熱交換による蒸発のためのデバイス（４、４’）ならびにガスをコンディショニングおよびパイプライン（２００）に移送するためのデバイスに加えて、少なくとも１つの高圧ポンプ（２６）、タービン（２９）、およびモーターモードまたは発電機モードにて使用可能な中央電気機械（１１）を有し、回転アセンブリを共通軸線上に含むモーター駆動ターボポンプ（５）を含んで成る。該ポンプ（５）の回転アセンブリは１２，０００ｒｐｍ以上で高速回転する。該ポンプ（５）の内側部分の全てがタンク（１）に収容される液化ガスと同じ低温流体中に浸漬される。電気ネットワーク（１３）に接続された電力回路（１２）が中央電気機械（１１）をモーターモードまたは発電機モードに制御する。【選択図】図１
2006194440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク（１）に収容される液化ガス用の圧縮器−蒸発器システムであって、液化ガスをタンク（１）外部に低圧下にて抜き出しおよび送給するための抜出しおよびポンプ手段（２）、高圧ポンプ手段、液体との熱交換により動作する蒸発器手段（４，４’；１０４）、ならびにガスをコンディショニングおよびガスパイプライン（２００）に移送するための手段を含み、
システムは、軸方向吸引ステージおよび少なくとも１つの遠心ホイールを含む少なくとも１つの高圧ポンプ（２６）、タービン（２９）、ならびにモーターモードまたは発電機モードにて使用可能であり、および高圧ポンプ（２６）とタービン（２９）との間に位置する中央電気機械（１１）を有する、極めて高い曲げ剛性を有する回転アセンブリを共通軸線上に含んで成るモーター駆動ターボポンプ（５；１０５）より構成される少なくとも１つのターボ機械を含んで成り、該モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）は周囲の媒体に対して静的シールのみを提供する堅いケーシング（２５）内にコンパクトに配置され、モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の回転アセンブリは回転危険速度の励振域外にとどまりながらも１２，０００ｒｐｍ以上の高速回転を示すように適用され、モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の内側部分の全てがタンク（１）に収容される液化ガスと同じ低温流体中に浸漬され、異なる熱力学的条件下にあるモーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の内側空洞部が非接触動的シール（２８）により隔てられ、および電気ネットワーク（１３）に接続された電力回路（１２）が中央電気機械（１１）をモーターモードまたは発電機モードに制御するように機能することを特徴とするシステム。
【請求項２】
モーター駆動ターボポンプの回転アセンブリの回転速度が２０，０００ｒｐｍ〜４０，０００ｒｐｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）にて作動流体として使用される液化ガスを圧縮および蒸発させるために、高圧ポンプ（２６）とタービン（２９）との間に介挿された第１熱交換器かつ蒸発器（４；１０４；１０８）を含んで成ることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
高圧ポンプ手段が、タンク（１）とパイプライン（２００）との間で直列に接続されたモーター駆動ターボポンプ（５）の高圧ポンプ（２６）のみを含んで成ることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
液体との熱交換による蒸発のための手段が、高圧ポンプ（２６）とタービン（２９）との間に介挿された前記第１熱交換器かつ蒸発器（４）、およびタービン（２９）と供給すべきパイプライン（２００）との間に配置された第２熱交換器かつ蒸発器（４’）を含んで成ることを特徴とする、請求項３または４に記載のシステム。
【請求項６】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の高圧ポンプ（２６）への入口に配置されたバッファ容積（７；１０７）を更に含んで成ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
モーター駆動ターボポンプ（５）の高圧ポンプ（２６）の出口と第１熱交換器かつ蒸発器（４）との間に介挿された第１回路（６ａ）、およびモーター駆動ターボポンプ（５）のタービン（２９）の出口とバッファ容積（７）との間に介挿された第２回路（６ｂ）を有する凝縮器（６）を更に含んで成り、第２回路（６ｂ）は該タービン（２９）を出たガスを再液化するように第１回路（６ａ）と熱交換することを特徴とする、請求項３〜６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
高圧ポンプ手段が、前記抜出しおよびポンプ手段（２）と接続される入口を有し、および凝縮器（１０６）の第１回路（１０６ａ）に接続される出口を有するモーター駆動ポンプ（１０３ａ、１０３ｂ）を含んで成り、前記パイプラインに出口が接続される熱交換器かつ蒸発器（１０４）の入口に該第１回路（１０６ａ）からの出口が接続されること、前記バッファ容積（１０７）が該モーター駆動ポンプ（１０３ａ、１０３ｂ）の出口に接続される分岐接続部に存在すること、ならびにモーター駆動ターボポンプ（１０５）のタービン（２９）からの出口が凝縮器（１０６）の第２回路（１０６ｂ）の入口に接続され、該第２回路（１０６ｂ）からの出口が該バッファ容積（１０７）に接続され、該第２回路（１０６ｂ）は該タービン（２９）を出たガスを再液化するように第１回路（１０６ａ）と熱交換することを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
液体との熱交換による蒸発のための手段（４、４’、１０４）が、周囲温度以上の温度にある水より構成される液体を導入および排出するための手段を含んで成ることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
高圧ポンプ（２６）とタービン（２９）との間に介挿された第１熱交換器かつ蒸発器（４；１０４；１０８）が、周囲温度以上の温度にある水より構成される液体を導入および排出するための手段を含んで成ることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項１１】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）は、モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の高圧ポンプ（２６）の出口から得られる流体と同じ流体が液体かつ圧縮状態で供給される流体静力学的流体ベアリング（３１）を含んで成ることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）は、軸方向の力をバランスさせるためのアクティブ液圧デバイスを含んで成り、該デバイスはモーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の高圧ポンプ（２６）の出口から得られる流体と同じ流体が液体かつ圧縮状態で供給されることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）は、モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の高圧ポンプ（２６）の出口から得られる流体と同じ流体が液体かつ圧縮状態で供給される軸方向流体アバットメントを含んで成ることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）は、アクティブ磁気ベアリングを含んで成ることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）は、磁気軸方向アバットメントを含んで成ることを特徴とする、請求項１〜１４に記載のシステム。
【請求項１６】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）は、セラミックボールを有する高速ボールベアリングを含んで成ることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）のタービン（２９）は、ＴＡ６  Ｖ  ＥＬＩもしくはＴＡ５  Ｅ  ＥＬＩタイプの高強度チタン合金またはアルミニウム−リチウムタイプの軽合金でできている回転子（４８）を含んで成ることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の高圧ポンプ（２６）は、ＴＡ６  Ｖ  ＥＬＩもしくはＴＡ５  Ｅ  ＥＬＩタイプの高強度チタン合金またはアルミニウム−リチウムタイプの軽合金でできている１つ以上の羽根車（４１、４６）を含んで成ることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の中央電気機械（１１）は、永久磁石回転子（２１ｂ）と、モーターモードにて電力を回転速度と同期した周波数にておよび可変電圧にて送給し、および発電機モードにて生じる可変電圧を整流した一定電圧に変換する電力回路（１２）とを含んで成ることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の中央電気機械（１１）は、回転変圧器（３７）より供給される励振コイル（２１ａ）を有する一体型回転子と、電気機械（１１）の励振を調整するため、ならびに発電機モードにて一定電圧を、およびモーターモードにて制御したトルクを提供するための整流ダイオードブリッジ（３０）とを有することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２１】
モーター駆動ターボポンプ（５；１０５）の中央電気機械（１１）は、かご形回転子と、モーターモードにて電力を可変電圧および周波数にて送給し、および発電機モードにて生じる可変電圧を整流した一定電圧に変換する電力回路（１２）とを含んで成ることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）タイプの液化ガスに適用されることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクに収容される液化ガス用の圧縮器−蒸発器システムであって、液化ガスをタンク外部へ低圧下にて抜き出しおよび送給するための抜出しおよびポンプ手段、高圧ポンプ手段、液体との熱交換により動作する蒸発器手段、ならびにガスをコンディショニングおよびガスパイプラインに移送するための手段を含んで成るシステムに関する。
【０００２】
本発明は液化ガスを再びガス化する方法という一般的分野に関し、およびより詳細には、本発明は液化天然ガス（ＬＮＧ）に関する。
【０００３】
実際には、取り出した天然ガスの一部は、生産地とガスの消費地との間をタンカー船にて液体状態で運搬することが可能なように液化させている。従って、そのようなガス輸送システムには液化および貯蔵ターミナルが含まれ、そこからメタンタンカーが充填され、その後、消費地の陸上分配ネットワークにガスパイプラインを通じてガスを供給するために液化ガスを貯蔵し、加圧下に置き、そして蒸発させるためのターミナルへ液化ガスを運搬する。消費地のターミナルは再ガス化ターミナルと呼ばれる。
【背景技術】
【０００４】
ターミナルの貯蔵タンクまたはタンカー船内にて元々平衡状態にあり、蒸気の圧力が大気圧よりわずかに高いＬＮＧを加圧および周囲温度まで加熱するため、これまでの技術状態は、図１０に示すように、まず、貯蔵タンク３０１に浸漬した低圧モーター駆動ポンプ３０２を用い、そしてバッファ容積３０７に浸漬した高圧モーター駆動ポンプ３０３に供給することにより構成されるものであった。高圧ポンプ３０３の出口にて液体を熱交換器かつ蒸発器３０４に送り、この熱交換器かつ蒸発器３０４は、気候条件が許せば豊富に利用可能な周囲温度の水（海水、河口水など）が供給され、あるいは熱水（これは特別な目的の燃焼によって、または近隣の発熱機械から損失熱を回収することによって得られる）が供給され、ＬＮＧをガスパイプライン４００に投入するに先立って周囲温度にて高い圧力に上昇させるよう機能する。高圧ポンプ３０３を駆動するために使用するモーター３０５ａは通常、非同期かご形モーターであり、次の所定の制限速度にて動作する：５０ヘルツ（Ｈｚ）での三相交流（ＡＣ）の場合は最大３０００回転毎分（ｒｐｍ）、および６０ＨｚでのＡＣの場合は３６００ｒｐｍ。この技術のため、ポンプ３０３はステージが多数になり、また寸法の大きなものとなった。特に、このような技術は海上用途に対して決定的に不利な条件となる。更に、高圧ポンプ３０３は大量の電気を必要とし、これはターミナルの運転費用のうち最も高額の財務経費になっている。
【０００５】
図１０は従来技術のメタンターミナルでの再ガス化法の原理を示す概略図である。このターミナルでは高圧ポンピング（またはポンプ移送）機能および加熱／蒸発機能が地理的にひとまとめにされ（または一緒にグループ化され）、また、移送ライン３７０、３７１および３７２の数は１つまたは２つに制限されている。この概略図では機能毎に１個の装置のみを示し、加えて、理解を容易にするためにバルブ、調整および制御装置は図示していない。３つのタイプのバルブのみを概略図に示す。バルブ３Ｖ１は高圧（ＨＰ）ポンプ３０３からの送給部に位置し、またバルブ３Ｖ２は排出部として機能するパイプライン４００への入口に位置する。バルブ３Ｖ１および３Ｖ２はライン３７１および３７２を通るパイプライン４００への流速および送給圧力を調節するのに寄与する。実際には、バルブ３Ｖ２は停止弁または逆止弁と直列になっている。最後に、バルブ３Ｖ３により、ＨＰポンプ３０３を始動させるのに先立つ初期冷却のために、低圧のＬＮＧをライン３７３に通じてタンク３０１または所定の回路に再循環させることができる。ＬＮＧを低圧（ＬＰ）モーター駆動ポンプ３０２によりタンク３０１から取り出し、そしてＨＰポンプ３０３の入口に送給し、その後、圧力下にてガスの形態でパイプラインネットワーク４００に投入するに先立って熱交換器かつ蒸発器３０４に通す。蒸発器３０４には供給回路３７４を通じて水が供給され、そして排出回路３７５により排出される。
【０００６】
工業的プロセスにて加熱する必要のある極めて低い温度の冷源（cold source：または低温源）が存在することは価値を得る機会となり、数多くの利用が従来の刊行物または特許に記載または提案されている。一例として、ターミナルに冷却設備または工業ガスの液化設備を組み合わせたものを挙げることができる。低温ＬＮＧの考えられる全ての利用のうち、本願説明はターミナルにて直接使用できるエネルギーを回収するために圧縮ならびに加熱および蒸発方法を適用した解決策に限るものである。
【０００７】
この方法の熱力学的な面を検討すると、この方法はまずポンプによりＬＮＧの圧力を上昇させ、次に熱交換器かつ蒸発器によりＬＮＧの温度およびエンタルピーを増加させることから構成されるものであるが、エネルギーを回収するために２つの可能なスキーム（または方策）が存在すると認められる。
【０００８】
第１のスキームは、ポンピングの間、液化天然ガスの圧力を必要な圧力より高い圧力に上昇させ、その後、流体エネルギーを機械的エネルギーに変換するよう働くタービンに通じてガスパイプラインの圧力にまで下げて膨張させることより構成される。よって、ガスを膨張させることによりタービンで回収されるエンタルピーはポンピングのために供給する必要のある追加のエネルギーよりも大きいので、エネルギー収支はプラスになる。
【０００９】
第２のスキームは液化天然ガスを周囲温度またはより高い温度にある熱源を用いる熱力学的サイクルにおいて冷源として用いることにより構成される。
【００１０】
それら様々なエネルギー回収原理は、例えば次の特許文献などの過去の数々の特許または文書の主題を成すものである：米国特許第２  ９３７  ５０４号、米国特許第３  ０６８  ６５９号、仏国特許第２  １３３  ６８３号、スイス特許第５６９  ８６５号、仏国特許第２  ３００  ２１６号、仏国特許第２  ３１８  ５９０号、米国特許第４  ４４４  ０１５号、欧州特許第０  ４７０  ５３２号、およびまたＪ．  Ｒｉｂｅｓｓｅ（ディストリガス（Distrigaz）、ベルギー）による「液化天然ガスに含まれるフリゴリー（frigorie：または冷却熱量）を回収するためのサイクル」と題された文献ＸＰ−００３  ０７９４１４（１９８１年）。
【００１１】
これら文献は本質的にエネルギー回収サイクルの原理を記載しようとするものであり、そして一般的にこれらは具体的な適用を成すことのできる実施例を提示していない。
【００１２】
米国特許第５  ６７８  ４１１号にはより厳密に適用したものが記載され、このデバイスで使用されるターボポンプは天然ガス蒸発を海水が供給される熱交換器にて実施し、タービンは熱交換器により蒸発したガスの部分膨張からポンプに駆動力を供給する。しかしながら、気体のエンタルピーでは３メガパスカル（ＭＰａ）〜６ＭＰａの出口圧力を得るのに十分な程度でしかない。この圧力は多数のガスパイプライン、および特に供給圧力が８ＭＰａに近く、用途によっては１０ＭＰａに達することのある欧州ネットワークには低すぎる。このことは、４．５９６ＭＰａおよび１９０．５ケルビン（Ｋ）の臨界点を有するメタンから本質的に構成されるという天然ガスの特性に起因するものである。１５ＭＰａ、２７３Ｋおよび１０ＭＰａ（よって、臨界点に近い）間での断熱膨張におけるエンタルピー差は、液体を０．５ＭＰａから１５ＭＰａに圧縮するのに要する力より小さい。
【００１３】
この問題を回避するため、米国特許第５  ６４９  ４２５号は、天然ガスおよび空気で動作するバーナーによって、タービンより上流の天然ガスを周囲温度より高い温度に加熱する。このような加熱により、より多くのエンタルピーをタービンで回収し、よってポンピングのエネルギーを補うことができるが、燃焼したガスや、また高圧ポンプに使用した電力で代表される経済的損失という犠牲を払うものである。この米国特許第５  ６４９  ４２５号は第２の解決策を提案している：ポンプを二段ポンプ（または２つのグループのステージを有するポンプ）とし、ＬＮＧの流れの全部を第１ポンプステージに通し、そして、主要な流れのフラクションをより高い圧力に上昇させ、その後、熱交換器にて加熱および蒸発させてタービンを駆動する。第１ステージからのＬＮＧの流れは補助的な機能、例えば発電所への供給などに使用する。
【００１４】
この解決策は、ガスターミナルが発電所につながっていて、これにガスを２つの圧力レベルで供給できる場合にしか使用できない。
【００１５】
また、高圧ポンプには以下の不都合がある：
ａ）それらは比較的低速（３０００ｒｐｍ〜３６００ｒｐｍ）で回転する無調整かご形非同期モーターによって駆動し、およびそれらは必要な圧力上昇を実現するために多数のステージ（典型的には１０〜２０）を要する；
ｂ）そのような多数の遠心ステージを有するポンプ構成は高価で重くて嵩張る大型の機械（典型的には６メートル（ｍ）の高さ）をもたらし、また、必要が生じても、ガスパイプライン内の圧力上昇に耐えるのは比較的困難である；
ｃ）それらはそのようなモーターの動力制限（１メガワット（ＭＷ）〜２ＭＷ）により流量が制限され、またそれらはターミナルからガスを必要な流量で送給するために並列に使用することを要する；および
ｄ）それらのモーターは調整されず、そのガス流量は送給部出口に位置するスロットルバルブによってのみサーボ機構で制御でき、またその技術は電力消費の点で極めて不利である。
【発明の目的および簡単な説明】
【００１６】
本発明は、上述の不都合を軽減し、および再ガス化ＬＮＧターミナルの電力消費を低減し、または更にはなくすことを可能にするよう模索するものである。
【００１７】
従って、本発明は既存のシステムに関する上述の不都合を軽減すると同時に、電力消費を低減し、または更にはなくすことを可能にし、あるいは場合により電気を生産するものとさえなり得る、再ガス化ＬＮＧターミナルについてのグローバルで、経済的に実行可能な解決策を提供することを模索するものである。また、本発明は熱機械を用いる発電所にターミナルが接続されている特定の構成に対しても首尾よく適用され、発電所からの損失熱を回収してターミナルの熱交換器かつ蒸発器に移送する。また、本発明は液化ガスを圧縮および周囲温度に加熱することを実施する任意の産業プロセスにも適用可能である。
【００１８】
これらの目的は次の圧縮器−蒸発器システムにより達成される：タンクに収容される液化ガス用の圧縮器−蒸発器システムであって、このシステムは、液化ガスをタンク外部に低圧下にて抜き出しおよび送給するための抜出しおよびポンプ手段、高圧ポンプ手段、液体との熱交換により動作する蒸発器手段、ならびにガスをコンディショニングし（または適当な状態とし）およびガスパイプラインに移送するための手段を含み、システムは、軸方向吸引ステージおよび少なくとも１つの遠心ホイールを含む少なくとも１つの高圧ポンプ、タービン、ならびにモーターモードまたは発電機モードにて使用可能であり、および高圧ポンプとタービンとの間に位置する中央電気機械を有する、極めて高い曲げ剛性を有する回転アセンブリを共通軸線上に含んで成るモーター駆動ターボポンプより構成される少なくとも１つのターボ機械を含んで成り、該モーター駆動ターボポンプは周囲の媒体に対して静的シールのみを提供する堅いケーシング内にコンパクトに配置され、モーター駆動ターボポンプの回転アセンブリは回転危険速度の励振域外にとどまりながらも１２，０００ｒｐｍ以上の高速回転を示すように適用され、モーター駆動ターボポンプの内側部分の全てがタンクに収容される液化ガスと同じ低温流体中に浸漬され、異なる熱力学的条件下にあるモーター駆動ターボポンプの内側空洞部が非接触動的シールにより隔てられ、および電気ネットワークに接続された電力回路（electronic power circuit）が中央電気機械をモーターモードまたは発電機モードに制御するように機能することを特徴とするシステム。
【００１９】
好都合には、モーター駆動ターボポンプの回転アセンブリの回転速度は数万回転毎分（ｒｐｍ）であり、そして好ましくは２０，０００ｒｐｍ〜４０，０００ｒｐｍの範囲にある。
【００２０】
多様な態様が可能であり、詳細には、本発明に従って、モーター駆動ターボポンプはターミナルの送給ラインに直接に、または高圧ポンプからの出口と再ガス化熱交換器との間で並列に組み込まれ得る。
【００２１】
好都合な特定の（または詳細な）態様において、システムはモーター駆動ターボポンプにて作動流体として使用される液化ガスを圧縮および蒸発させるために、高圧ポンプとタービンとの間に介挿された第１熱交換器かつ蒸発器を含んで成る。
【００２２】
蒸発器手段は、高圧ポンプとタービンとの間に介挿された上記第１熱交換器かつ蒸発器、およびタービンと供給すべきパイプラインとの間に配置された第２熱交換器かつ蒸発器を含んでいてよい。
【００２３】
特定の態様において、高圧ポンプ手段は、タンクとパイプラインとの間で直列に接続されたモーター駆動ターボポンプの高圧ポンプのみを（またはこれ単独で）含んで成る。
【００２４】
システムは、モーター駆動ターボポンプの高圧ポンプへの入口に配置されたバッファ容積を含んでいてよい。
【００２５】
特定の態様において、システムは、モーター駆動ターボポンプの高圧ポンプの出口と第１熱交換器かつ蒸発器との間に介挿された第１回路、およびモーター駆動ターボポンプのタービンの出口とバッファ容積との間に介挿された第２回路を有する凝縮器を更に含んで成り、第２回路は上記タービンを出たガスを再液化するように第１回路と熱交換する。
【００２６】
もう１つの特定の態様において、高圧ポンプ手段は、上記抜出しおよびポンプ手段と接続される入口を有し、および凝縮器の第１回路に接続される出口を有するモーター駆動ポンプを含んで成り、上記パイプラインに出口が接続される熱交換器かつ蒸発器の入口に該第１回路からの出口が接続され、上記バッファ容積が該モーター駆動ポンプの出口に接続される分岐接続部に存在し、ならびにモーター駆動ターボポンプのタービンからの出口が凝縮器の第２回路の入口に接続され、該第２回路からの出口が該バッファ容積に接続され、該第２回路は該タービンを出たガスを再液化するように第１回路と熱交換する。
【００２７】
好都合には、液体との熱交換による蒸発のための手段は、周囲温度以上の温度にある水より構成される液体を導入および排出するための手段を含んで成る。
【００２８】
同時に、高圧ポンプとタービンとの間に介挿された第１熱交換器かつ蒸発器は、周囲温度以上の温度にある水より構成される液体を導入および排出するための手段を含んで成る。
【００２９】
可能な態様において、モーター駆動ターボポンプは、モーター駆動ターボポンプの高圧ポンプの出口から得られる流体と同じ流体が液体かつ圧縮状態で供給される流体静力学的（hydrostatic）流体ベアリングを含んで成る。
【００３０】
また、モーター駆動ターボポンプは、軸方向の力をバランスさせる（または釣り合わせる）ためのアクティブ液圧デバイスをも含んでいてよく、該デバイスはモーター駆動ターボポンプの高圧ポンプの出口から得られる流体と同じ流体が液体かつ圧縮状態で供給される。
【００３１】
変形態様において、モーター駆動ターボポンプは、モーター駆動ターボポンプの高圧ポンプの出口から得られる流体と同じ流体が液体かつ圧縮状態で供給される軸方向流体アバットメント（abutment：または支持部）を含んで成る。
【００３２】
もう１つの可能な態様において、モーター駆動ターボポンプは、アクティブ磁気ベアリングを含んで成り、また、磁気軸方向アバットメントも含んでいてよい。
【００３３】
更にもう１つの可能な態様において、モーター駆動ターボポンプは、セラミックボールを有する高速ボールベアリングを含んで成る。
【００３４】
好都合には、モーター駆動ターボポンプのタービンは、ＴＡ６  Ｖ  ＥＬＩもしくはＴＡ５  Ｅ  ＥＬＩタイプの高強度チタン合金またはアルミニウム−リチウムタイプの軽合金でできている回転子を含んで成る。
【００３５】
同様に、モーター駆動ターボポンプの高圧ポンプは、ＴＡ６  Ｖ  ＥＬＩもしくはＴＡ５  Ｅ  ＥＬＩタイプの高強度チタン合金またはアルミニウム−リチウムタイプの軽合金でできている１つ以上の羽根車を含んで成る。
【００３６】
特定の態様において、モーター駆動ターボポンプの中央電気機械は、永久磁石回転子と、モーターモードにて電力を回転速度と同期した周波数にておよび可変電圧にて送給し、および発電機モードにて生じる可変電圧を整流した一定電圧に変換する電力回路とを含んで成る。
【００３７】
もう１つの特定の態様において、モーター駆動ターボポンプの中央電気機械は、回転変圧器より供給される励振コイルを有する一体型（one-piece）回転子と、電気機械の励振を調整するため、ならびに発電機モードにて一定電圧を、およびモーターモードにて制御したトルクを提供するための整流ダイオードブリッジとを有する。
【００３８】
更にもう１つの特定の態様において、モーター駆動ターボポンプの中央電気機械は、かご形回転子と、モーターモードにて電力を可変電圧および周波数にて送給し、および発電機モードにて生じる可変電圧を整流した一定電圧に変換する電力回路とを含んで成る。
【００３９】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しつつ、例として示す本発明の特定の態様に関する以下の説明より明らかとなる。
【特定の態様の詳細な説明】
【００４０】
本発明は特にＬＮＧ用再ガス化ターミナルに適用するものであり、また、様々なエネルギー回収サイクルに適用するのに適したモーター駆動ターボポンプ（またはＭＴＰ）と呼ばれる特定のターボ機械を導入することによって、そのようなターミナルの電気消費を低減し、または更にはなくそうとすることを模索するものである。
【００４１】
本発明は液化ガス用圧縮器−蒸発器システムであって、液化ガスを圧縮および加熱ならびに排出するために導入される常套的な手段を更に含むシステムに関し、この手段とは即ち：液化ガスをタンク外部で低圧にて送給するための抜出しおよび遠心ポンプ手段；高圧ポンプ手段および周囲温度の水または熱水との熱交換による蒸発のための手段；ならびにガスをコンディショニングおよびパイプラインに移送するための手段である。
【００４２】
本発明の圧縮器−蒸発器システムは、エネルギーを熱または電気の形態で回収するために１つ以上の熱交換器とならびに流体流れおよび制御装置と関連付けられた少なくとも１つの特定のターボ機械を含んで成る追加の手段を含む。この追加のターボ機械は液化ガスタンクからパイプラインに至るターミナルからの送給ラインに直接に、あるいは高圧モーター駆動ポンプの出口と再ガス化熱交換器との間で並列な分岐接続部に組み込まれ得る。
【００４３】
追加のターボ機械またはモーター駆動ポンプはポンプ２６と、モーターモードまたは発電機にて使用でき、およびオルタネータとも等しく呼ばれ得る電気機械１１と、タービン２９とを単一の軸線上にて結合し、電気機械１１はポンプ２６とタービン２９との間で中央に配置される（図５）。
【００４４】
モーター駆動ターボポンプは常套の高圧モーター駆動ポンプの速度よりもはるかに高い速度で回転できるように設計される。よって、モーター駆動ターボポンプの回転速度は１２，０００ｒｐｍ以上および好都合には数万回転毎時、代表的には２０，０００〜４０，０００ｒｐｍの範囲にあり得、この速度はモーター駆動ターボポンプの危険速度となる励振域外にありさえすればよい。
【００４５】
中央電気機械１１を備えるモーター駆動ターボポンプは、極めて大きな曲げ剛性を有する回転アセンブリを共通軸線上に含んで成り、周囲の媒体に対して静的シール（または固定シール）のみを提供する堅いケーシング２５内にコンパクトに（またはコンパクトな様式で）配置される（図５）。
【００４６】
モーター駆動ターボポンプの内側部分の全てが、蒸発させるべき液化ガスのタンクから流れて来るまたは同様の性質を有する液体またはガスの形態である共通の冷却流体に浸漬される。
【００４７】
ポンプ部分２６は第１遠心ホイール４２に隣接する軸方向吸引ステージ４１を含んで成る。必要であれば、１つ以上の遠心ホイールを第１遠心ホイール４２に追加してよい。羽根付きディフューザ４３ａおよびボリュート４３ｂまたは羽根付きディフューザおよび戻り流路は各遠心ホイールの出口にて流体の運動エネルギーを回収するよう機能する。一連の遠心ホイールはこのように戻り流路により供給される。ポンプ２６は軸方向吸引ステージに導入される液化ガスを圧縮する。
【００４８】
タービン２９は加圧ガス入口マニホールド４６、ガスを速度に乗せるための羽根付きノズル４７、およびガスの運動エネルギーを機械的エネルギーに変換するための回転子４８を含んで成る。
【００４９】
一例として、タービン２９は全体吸気軸流タイプで、一段または二段で適用されてよく、またこれは超音波、遷音速、または亜音速であってよい。
【００５０】
タービン２９は一段の遠心タイプであってもよい。
【００５１】
中央電気機械１１（これはオルタネータとも呼ばれる）はポンプ２６を適切に作動させ得るのに必要な追加の動力を送給するためにモーターモードで作動することができる。また、電気機械１１はタービン−ポンプ収支における過剰のエネルギーを電気の形態で送給するために発電機モードで作動することもできる。電気機械１１は電気機械をモーターモードまたは発電機モードに制御するために電気ネットワーク１３に接続された電力回路１２に接続される（図１〜４および９）。
【００５２】
電気機械１１は固定子磁気回路２２および固定子コイル２３を含んで成る（図５および６）。
【００５３】
電気機械１１は、代表的には２５０メートル毎秒（ｍ／ｓ）のオーダーの高い周速度を与える回転子２０を更に含んで成る。よって、そのような回転速度に適合する技術を用いて回転子２０を作製する必要がある。一例として、回転子２０は積層かご形回転子により構成されていてよい。そのような状況では、電気回路１２はモーターモードでは電力（power）を可変電圧および周波数にて送給し、また発電機モードでは機械からの変動電圧を整流した一定電圧に変換する。
【００５４】
シャフト３８に取り付けられた回転子２０は好都合には、図６に示すように、機械の励振を調整し、また発電機モードでは一定電圧を、そしてモーターモードでは制御したトルクを提供するように、整流ダイオード３０と関連付けられた回転変圧器３７より供給される励振コイル２１を有する一体型高強度鋼回転子の形態で作製され得る。
【００５５】
また、回転子２０は、モーターモードにて電力を回転速度と同期した周波数および変動する電圧にて供給するため、および発電機モードにて機械から送給される変動電圧を整流した一定電圧に変換するために永久磁石を有していてもよい。
【００５６】
電気機械１１をポンプ２６とタービン２９との間で共通シャフト９上に組み込むことによって、高レベルの曲げ剛性を示す回転アセンブリが得られ、よって、モーター駆動ターボポンプを曲げ危険速度より低い数万回転毎分のオーダーの高回転速度に達して動作させることができる。
【００５７】
好都合には、タービン２９の回転子４８およびポンプ２６の羽根車４１、４２は高強度チタン合金、例えばＴＡ６  Ｖ  ＥＬＴもしくはＴＡ５  Ｅ  ＥＬＩタイプ、または軽合金、例えばアルミニウム−リチウムタイプでできている。そのように密度に対する弾性限度の比の値が高い合金を使用することにより、１０ＭＰａ〜２０ＭＰａの送給圧力でも回転要素は良好な機械的強度を維持し、またポンプおよびタービンのいずれにおいてもステージの数を大幅に減らせるので、非常にコンパクトな一体型モーター駆動ターボポンプを提供することができる。
【００５８】
モーター駆動ターボポンプの回転アセンブリは２つの流体静力学的流体ベアリング３１によって支持できる（図５）。
【００５９】
モーター駆動ターボポンプが流体ベアリング３１を備える場合、動的シール（または運動シール）２８をポンプ２６とポンプ２６の隣に位置する流体ベアリング３１との間、ポンプ２６の隣に位置するこの流体ベアリング３１と電気機械１１との間、電気機械１１とタービン２９の隣に位置する流体ベアリング３１との間、およびタービン２９の隣に位置するこの流体ベアリング３１とタービン２９との間に配置できる。
【００６０】
モーター駆動ターボポンプのケーシング２５はコンパクトであり、極めて堅く、および周囲の媒体に対して静的にのみシールを与える。ケーシング２５はベアリングを一直線に保ちながらタービン２９とポンプ２６との間の熱損失を最小限にするように設計される。
【００６１】
場合により回転ベアリング４４を設けてよく、これはモーター駆動ターボポンプで過渡状態が生じている間、特に、力をバランスさせるにはモーター駆動ターボポンプで利用可能な圧力に対し回転速度が小さすぎる場合あるいは故障した場合に、力を処理する（take up）よう作動する非常ベアリングとしておよび軸方向回転アバットメント（axial rotary abutment）として機能する。
【００６２】
上記にかかわらず、非接触動的シール２８が異なる熱力学的条件下にある内側空洞部を隔てた状態で、モーター駆動ターボポンプの内側部分の全てが液体または気体の形態の同じ冷却流体に浸漬されることに留意されるべきである。
【００６３】
動的シーリングバリア２８はモーター駆動ターボポンプの内側空洞部の各々に流体を閉じ込めるように、ラビリンスシールまたは単純なフローティングリングシール、あるいはリーク回収部を有する対のラビリンスシールまたはフローティングリングシールからできていてよい。
【００６４】
流体ベアリング３１にはポンプ２６の最後の遠心ホイールより下流にて得られる高圧下の液体が供給される。
【００６５】
ポンプ２６の最後の遠心ホイール４２およびこれに面する固定子部分は、１つまたは２つの流体流れくびれ部（constriction：または収縮部）４９を形成するように設計された形状を有し、これらくびれ部はポンプ２６の回転子と固定子との間の相対位置に応じて可変なセクションを有し、および回転アセンブリに加わる軸方向の力の合力に対抗する局所圧力場を加減できる軸方向バランサデバイスを構成する。
【００６６】
モーター駆動ターボポンプの内部ダクトおよび構造は、電気機械１１を冷却しつつ、流体ベアリング３１および軸方向バランサデバイス４９に供給するのに必要な再循環およびポンプ入口へのまたはタービン２９より下流の回路への流体の排出を最適化するように設計される。
【００６７】
適切であれば、アクティブ（または能動型）軸方向バランサデバイス４９を、ポンプ２６から高圧が付与される流体アバットメントで置換してよい。
【００６８】
流体ベアリング３１、また適切な場合は流体アバットメントには、メインタンクから流れて来てパイプラインに供給すべき液化流体と同じ流体を液体かつ圧縮状態にて追加の外部源から供給してよい。主要な流体がＬＮＧである場合、追加の外部源は、例えば加圧液化天然ガスが利用可能な再ガス化ＬＮＧターミナルであってよい。流体ベアリング３１には追加の外部源から常に、あるいはモーター駆動ターボポンプの過渡動作段階の間だけ供給してよい。
【００６９】
電気機械１１は、流体を気相またはわずかに二相である熱力学的状態に維持するように、例えばタービン２９の入口から取り出したガスを循環させることによって冷却し、そして排出回路の圧力よりわずかに高い圧力に膨張させることができる。この選択はエアギャップにおける粘性摩擦による損失を最小限にするよう意図したものである。
【００７０】
上述のように、液圧バランサデバイス４９および流体ベアリング３１には、ポンプ２６の高圧部分から取り出した液化天然ガスが内部再循環部を通じて直接供給される。また、流体ベアリング３１には、ターミナルにて利用可能な高圧液体または気体源から連続的に供給してもよく、あるいはポンプ２６から送られる圧力が十分でなければ過渡状態の前およびその間だけそのような源から供給してよい。
【００７１】
モーター駆動ターボポンプに対して提案されている構造は、外部環境に対するシールを単に静的なものとするように、内部容積の全てを液体または気体の形態の天然ガスでコンディショニングすることができる。ポンプ２６、流体ベアリング３１および場合により電気機械１１も液体環境中に在り、他方、他の内部容積は気体環境中に在る。隣接する空洞部間で異なる圧力または異なる流体の質を示す各空洞部は、ラビリンスタイプのシールとして、またはフローティングリングタイプのシールとして実施される動的シールによって制限され、これによりリークを最小限にし、および機械が摩擦接触により摩耗しないことを確保する。動的シール２８は要件に応じて単独または対で設けられ、そして対のときは低圧のリークを、封止しているシールの各対の間に回収し、および可能な限りタービン２９より下流に排出し、またはポンプ２６の入口へ再び取り込む。
【００７２】
改変例では、液相状態の流体を循環させることによって電気機械１１を冷却してよい。そのような状況では、電気機械は１５０Ｋ未満の温度環境にて動作するので、その性能が改善される。そして、エアギャップにおける液体摩擦損失を最小限にするように電気機械１１の固定子がライニングされる。
【００７３】
もう１つの可能な態様において、流体静力学的流体ベアリング３１をアクティブ（または能動型）磁気ベアリングで置換することができる。そのようなベアリングは摩耗に対して全く鈍く、よって、モーター駆動ターボポンプに極めて長い寿命を与える。
【００７４】
そのような状況では、モーター駆動ターボポンプの回転アセンブリに作用する軸方向の力をバランスさせるための液圧デバイス４９をアクティブ軸方向磁気アバットメントで置換することもできる。
【００７５】
ＬＮＧに適用する場合で、かつモーター駆動ターボポンプが磁気ベアリングを備えるとき、アクティブ磁気ベアリングおよび電気機械１１を液体または気体状態の天然ガス中でコンディショニングし、また動的シール２８を２つに減らし、１つはポンプ２６とポンプ２６に隣接して位置するベアリングとの間に位置させ、もう１つはタービン２９とタービン２９に隣接して位置するベアリングとの間とする。
【００７６】
著しく低いベアリング剛性を示す流体ベアリングまたは磁気ベアリングにより、安定した通常運転での回転速度を、例えばベアリングの最初の２つのモードと回転アセンブリの曲げにおける最初の危険速度との間で得ることができる。
【００７７】
本発明のモーター駆動ターボポンプにおいて、ポンプ２６は低温の液化流体、例えば液化天然ガスを圧縮するために使用され、そしてタービン２９はこの流体を気体状態にあるときに膨張させることによってポンプ２６に機械的エネルギーを供給する。
【００７８】
電気機械１１は、タービン２９が十分量供給しない場合にポンプ２６に追加の機械的エネルギーを供給し、あるいは逆に、電力を発生させることによってタービン２９から過剰なエネルギーを取り出す。
【００７９】
図９に示すように、電気機械１１は、所定の周波数ｆおよび公称電圧Ｕの電気ネットワーク１３に接続された電力回路１２によりモーターモードまたは発電機モードに制御される。
【００８０】
電気回路１２は電気機器１１と電力供給ネットワーク１３との間に介挿された整流器５１、電圧コンバータ５２、およびインバータ５３を含んでいてよい。
【００８１】
この一組の回路１２は、発電機モードで動作するときはモーター駆動ターボポンプからネットワーク１３へ、およびモーターモードで動作するときはネットワーク１３からモーター駆動ターボポンプへと双方向に電力伝達を管理するように機能する。回路５５は電気機械１１の回転の速度およびトルクをサーボ機構で制御し、そしてこの機械に、整流器５１に、および電圧コンバータ５２に接続されている。また電力回路１２は、モーター駆動ターボポンプと関連付けられた様々なバルブを制御するための回路５４も含む。
【００８２】
モーター駆動ターボポンプはポンプ２６とタービン２９との間のエネルギーバランスに無関係に適切な速度で運転でき：このバランスがタービン２９に有利な場合、電気回路は過剰の電力をその電圧および周波数特性を適応させることによって現地のネットワーク１３にまわし、また逆に、ポンプ２６がタービン２９から得ることのできる電力を更に必要としている場合、適切な周波数および電圧特性をモーター１１に送る。よって、このデバイスはモーター駆動ターボポンプを始動または停止させる際の過渡状態を完全に制御でき、そして、システムを適切に動作させることを確保できる。電気回路は電気機械１１について選択される個々の技術に適用される。
【００８３】
電気機械１１が可変励振（variable excitation）タイプである場合、電気回路は極めて単純であり得る。電気機械１１の出口にて送給される一定電圧により、電圧コンバータモジュール５２を省略できる。
【００８４】
電気機械１１がかご形ケージまたは永久磁石タイプである場合、フェーズ（phasing）をモーターモードまたは発電機モードに制御するために、電圧コンバータモジュール５２が必要であり、また回転子位置センサも必要である。
【００８５】
以下、図１〜４を参照しつつ、上述のモーター駆動ターボポンプを、液化ガスをライン１７０（図１、３および４）または１７０、１７０ａ（図２）に通じて高圧ポンプの入口に送給するために低圧モーター駆動ポンプ２が内部に設置された液化ガスタンク１を有する再ガス化ターミナルからエネルギーを回収する様々なタイプのサイクルに適用したものについて説明する。
【００８６】
図１に示すサイクルでは、使用する単一の高圧モーター駆動ポンプを、上述のようなモーター駆動ターボポンプ５の高圧ポンプ２６により構成する。そして、ポンプ２６をガスパイプライン２００に供給するのに必要な圧力より高い圧力を生じるように設計する。タンク１から流れて来たガスは、第１熱交換器かつ蒸発器４にて蒸発および周囲温度に加熱した後、タービン２９にてパイプライン２００の入口圧力まで低下して膨張し、これにより機械的エネルギーを伝達して、ポンプ２６を駆動するために電気機械１１が供給する必要のあるエネルギーが低減される。これは、気体状態における単位圧力当りのエンタルピーの変化が液体状態における場合より大きいことによる。
【００８７】
タービン２９より送給されるガスは周囲より低い温度にあるため、回路１７４’により送給され、および回路１７５’により排出される周囲温度の水（海水または河川水）を用いて動作する第２熱交換器４’に通過させることによって更なる加熱に付す必要がある。
【００８８】
第１熱交換器かつ蒸発器４から水排出回路１７５により通常排出される熱水でタービン２９の入口における温度を上昇させるため、第１熱交換器かつ蒸発器４に水を導入する回路１７４へ、近隣の発電プラントまたは何らかの他のコジェネレーション源から損失熱を回収することによって得られる熱水、例えば約４０℃〜５０℃の温度の水を導入することができる。熱水を用いる場合、タービン２９の下流に位置する第２熱交換器４’を省略してよく、タービン２９より生じるエネルギーが大幅に増大する。そのような場合、タービン２９より送給されるエネルギーはポンピングに必要な全エネルギーを供給でき、およびオルタネータ１１を発電機として動作させ得る正のバランスを提供することまでも可能である。
【００８９】
図１中、高圧ポンプ２６から熱交換器かつ蒸発器４の入口に至る送給ライン１７１に位置する調整バルブＶ１を認めることができる。熱交換器かつ蒸発器４の出口はライン１７２によりタービン２９の入口に接続される。タービン２９の出口はライン１７６により第２熱交換器かつ蒸発器４’に接続される。その出口はライン１７７に接続され、ライン１７７はパイプライン２００へと続き、また圧力調整器を構成する圧縮器−蒸発器システムからパイプラインを隔離するためにライン１７７に位置するバルブＶ２を有する。
【００９０】
バルブＶ３は高圧ポンプ２６の出口に並列に接続されてタンク１に戻る冷却ライン１７３に位置する。
【００９１】
図１に示す態様において、モーター駆動ターボポンプ５はタービン２９より上流かつポンプ２６より下流に位置する第１熱交換器かつ蒸発器４と常に関連付けられ、そして適当な場合にはこれはタービン２９より下流に位置する第２熱交換器かつ蒸発器４’とも関連付けられる。
【００９２】
図１の態様により、モーター駆動ターボポンプ５の各タービン２９に流れを分配するための複雑なシステムを組み込むことを回避できる。既存の装置に加えて冷却または再循環のための装置を高圧ポンプ２６に対して設ける必要はない。反対に、電力調整回路１２が存在することで、モーター駆動ターボポンプ５の速度を調整でき、よって適当な場合には高圧ポンプ２６からライン１７１に至る送給部に位置する調整バルブＶ１を省略できる。
【００９３】
図７は図１に示す適用例にて実施されるモーター駆動ターボポンプ内の流れをたどる経路および様々な構成要素の配置を示す。
【００９４】
図７では、動的シールが二重バリア２８ａ、２８ｂを形成して動的シール間に空洞部２７を規定し、動的シールを通るリークは空洞部２７からライン６３に通じて集めることができ、ライン６３は空洞部２７から回収した流体をＨＰポンプ２６の入口に再投入していることがわかる。
【００９５】
図７中、参照番号６０はポンプ２６の最後の遠心ホイールの出口から得た、または適当な場合にはタンク１が配置されたターミナルの高圧液体ラインから直接に得た液体状態の天然ガスを流体ベアリング３１に供給するラインを示す。流体ベアリング３１が供給を受ける割合は目盛付（calibrated）オリフィス６４により測定される。液体天然ガスは流体ベアリングの出口から低圧で集められ、ライン６１によりポンプ２６の入口に再投入される。
【００９６】
電気機械１１の冷却流れをタービン２９の入口から得、目盛付オリフィス６４’に通じて膨張させ、そして電気機械１１の出口に位置する第２目盛付オリフィス６４’’に通じて更なる膨張に付し、その後、ライン６２ａによりポンプ２６の入口に再投入する。
【００９７】
また、図７は流体ベアリング３１を冷却するための回路１７３に位置する３ポートバルブも図示する。
【００９８】
モーター駆動ターボポンプのケーシングを貫通するダクトまたは外部配管を通じて流体ベアリング３１に供給することができ、および電気機械１１を冷却することができる。
【００９９】
モーター駆動ターボポンプ５の回転アセンブリに作用する軸方向の力をバランスさせるために液圧デバイス４９を用いる場合、力の合力を相殺するように圧力場を適応させるため、このデバイスにはバランス板の裏側を通る流れに較正（calibration）デバイスが設けられる。
【０１００】
図２は図１のサイクル同様、（図１０に示すような）ターミナルの常套の高圧モーター駆動ポンプ３０３をモーター駆動ターボポンプ５で置換したエネルギー回収サイクルのもう１つの例を示す。しかしながら、図２の態様では、モーター駆動ターボポンプ５の高圧ポンプ２６の出口における圧力は上昇させていない。ポンプ２６を通過する流体流れのフラクションを熱交換器かつ蒸発器４の出口から取り出し、隔離バルブＶ４を備えるライン１７２に通じてタービン２９に搬送し、タービン２９にて低圧まで膨張させ、その後、凝縮器として機能するもう１つの熱交換器６を通過させるためにライン１７６を通じて排出するものとする。熱交換器かつ凝縮器６の回路６ｂからの再液化流体を液体の形態で、隔離バルブＶ５を備えるライン１８２により容積７に再投入する。この容積７は凝縮物中に残留し得る気泡を排除するように機能するものであり、高圧ポンプ２６の入口に位置する。
【０１０１】
ＨＰポンプ２６を容積７と接続するライン１７０ａからＨＰポンプ２６によって得られた液化ガスの主要な流れは該ポンプを離れる際に調整バルブＶ１を備えるライン１７１へ流れ、そして凝縮器６の回路６ａを通過する。凝縮器６の回路６ａからの出口流れは、周囲温度の水（回路１７４に通じて導入され、そして回路１７５により排出される）を用いる熱交換器４の入口に通じる隔離バルブＶ６を備えるライン１７８により取り出される。凝縮器６の回路６ａを通過する液体の流れは、タービン２９の出口にあるライン１７６に流れる流体を回路６ｂにより凝縮することのできる冷源として機能する。
【０１０２】
図１の態様と同様に、タービン２９の入口における温度を上昇させ、よってタービンにて回収されるエネルギーを増大させるため、周囲温度まで加熱する熱交換器４からの回路１７４をコジェネレーションタイプの熱水源に接続することができる。
【０１０３】
凝縮器６の回路６ａの出口において、冷却バルブＶ３ｂを有するライン１７７は冷却回路に供給するよう機能する。
【０１０４】
熱交換器かつ蒸発器４の出口は、隔離バルブＶ２を備えるライン１７９によりガスパイプライン２００に接続される。
【０１０５】
バルブＶ４およびＶ５はタービン２９および凝縮器６を含む回路を隔離するように機能する。ライン１７２に位置するバルブＶ４も、タービン２９に搬送される流体の流れを調整することができる。
【０１０６】
「ボイルオフガス」として知られている少量の再圧縮蒸発させた天然ガスをＨＰポンプの供給ラインに再導入するため、バッファ容積７を置換するのに、ターミナルの再取入器（reincorporator）（概略図に図示せず）も使用できることに留意されるべきである。
【０１０７】
ＨＰポンプ２６について満足できる開始条件を確保するには、最初に凝縮器６の低温流体側を液体天然ガスの温度まで冷却する必要がある。また、蒸発器６を隔離するようにバルブＶ６を閉じたままバルブＶ３ｂを開けることによって形成される流体流れにより、ＨＰポンプ部分２６も冷却する（図２を参照のこと）。電気回路１２の制御下にてモーターモードで動作し、よって、圧力を徐々に上昇させるように機能するオルタネータ１１によりモーター駆動ターボポンプ５を始動させる。タービン２９を駆動させるため、バルブＶ４およびＶ５を徐々に開く。タービン２９に搬送される流れを調整バルブとしても機能するバルブＶ４により調整する。ポンプを停止させると、タービン２９への供給を停止するためにバルブＶ４を閉じてよく、その後、モーター１１を停止させてよい。
【０１０８】
モーター駆動ターボポンプ５を制御および調整する電気回路１２が存在することにより、ＨＰポンプ２６からの送給部に位置する調整バルブＶ１を省略することが考えられる。
【０１０９】
液体移送ラインを最小限にし、および低温（または冷たい）領域の隔離を簡単にする（断熱材被覆またはコールドボックス）ため、モーター駆動ターボポンプ５および凝縮器６を含むアセンブリを共通のプラットフォーム上にひとまとめにすることが好都合であり得る。
【０１１０】
図３は本発明に従ってモーター駆動ターボポンプ１０５を実施するサイクルのもう１つの例を示す。
【０１１１】
図３に示す態様では、図１０のモーター駆動ポンプ３０３に類似する常套の高圧モーター駆動ポンプ１０３を引き続き使用し、このポンプ１０３は常套の電気モーターであり得るモーター１０３ｂによって駆動される高圧ポンプ１０３ａを含んで成る。
【０１１２】
既存のターミナルのモーター駆動ポンプ１０３を含む図３の態様では、高圧ポンプ１０３ａの出口ライン１７１を常套の熱交換器かつ蒸発器１０４に接続する高圧ライン１８４、１８６に低損失水頭調整バルブＶ７が挿入され、熱交換器かつ蒸発器１０４の出口は隔離バルブＶ２を備えるライン１８７を通じてガスパイプライン２００に接続される。熱交換器かつ蒸発器１０４は水入口回路１７４および水出口回路１７５を常套の様式で含んで成る。
【０１１３】
低損失水頭調整バルブＶ７を備えるライン１８４と並列に、調整バルブＶ８を備えるライン１８５も凝縮器１０６の回路１０６ａに接続され、回路１０６ａの出口は熱交換器かつ蒸発器１０４の入口ライン１８６に接続される。
【０１１４】
バルブＶ７およびＶ８の機能は、凝縮器１０６の回路１０６ａへと取り出される液化ガスの流れを調整することである。
【０１１５】
また、バルブＶ８は凝縮器１０６をターミナルの排出回路から隔離することもでき、およびエネルギー回収ループを構築するために使用される。ターミナルが排出ライン１７１にて更なる損失水頭を許容できないならば、バルブＶ７を凝縮器１０６に至るライン１８５に組み込まれた循環ポンプで置換し、そして、バルブＶ８および／または循環ポンプを制御することによって凝縮器を通る流量を調整することができる。
【０１１６】
図３の態様では、エネルギー回収ループには上述のタイプのモーター駆動ターボポンプ１０５、熱水または周囲温度の水を用いる熱交換器かつ蒸発器１０８、凝縮器１０６の「高温（または熱い）」回路１０６ｂまたは区画、ポンプ２６より上流に位置するバッファ容積１０７、流体を移送するための配管、および該ループが適切に作動することを確保するための種々のバルブが含まれる。回収ループはクローズドサイクルにて動作する。
【０１１７】
エネルギー回収ループに導入された流体は、高圧ポンプ１０３ａより下流にて、容積１０７に供給するバルブＶ９を備えるライン１８３によってターミナルの排出ラインから取り出される。
【０１１８】
熱交換器かつ蒸発器１０８は、周囲温度または近隣にて利用可能なコジェネレーション源から送給されるそれよりわずかに高い温度の水を自身に対して供給する回路１７４’’を有し、この水は回路１７５’’により排出される。
【０１１９】
容積１０７よりライン１０７ｂを通じて送給される流体はモーター駆動ターボポンプ１０５のポンプ２６の入口に液体として入り、該ポンプ２６により加圧され、そして水熱交換器１０８にて蒸発させ、周囲温度まで、または熱交換器かつ蒸発器１０８の入口１７４’’にて熱水を用いるときはより高い温度まで再加熱される。その後、ライン１９２、１９３内を流れる流体はタービン２９にて膨張し、このタービン２９にはポンピングのために必要な分より多くの機械的エネルギーが伝えられる。ライン１７６、１９５を通じてタービン２９を出た流体は次いで凝縮器１０６の回路１０６ｂにて低圧で液化し、そしてその後、ポンプ２６の入口に配置された容積１０７へライン１９６により再循環する。
【０１２０】
過剰な機械的エネルギーは、発電機モードで動作する電気機械１１により電気に変換し、そしてターミナルまたは現地の電気ネットワークに送給できる。
【０１２１】
図３の態様では、モーター駆動ターボポンプ１０５、熱交換器かつ蒸発器１０８、および凝縮器１０６を必須として含むエネルギー回収ループを以下のようにして実現することができる。
【０１２２】
タンク１を配置したターミナルを、バルブＶ７を開に、かつバルブＶ８を閉にした状態でエネルギーを回収することなく常套的に運転する。エネルギー回収ループを作動させるため、第１工程は液体天然ガスを凝縮器１０６の低温区画１０６ａに通じて流すようにバルブＶ７およびＶ８を動かすものであり、バルブＶ８は凝縮器１０６を徐々に冷やすためにゆっくりと開く。
【０１２３】
続く工程は、熱交換器１０８の入口にあるライン１８９に位置するバルブＶ１１を閉に、かつライン１９１に位置するバルブＶ１０を開にした状態でバルブＶ９を天然ガスのために開くことによってエネルギー回収ループを満たすものである。冷却によって起こる蒸発物はターミナルを冷却するための収集回路に排出され、該容積内の圧力が大きすぎるようになるとバルブＶ９を再び閉じる。容積１０７に液体が十分に存在するとき、モーター駆動ターボポンプ１０５をモーターモードで作動させることができ、ポンプを通過する液体循環を確立するように極めて低速でポンピングする。この間、流体ベアリング３１を通る流体流れを確立し、よってこれらを冷却するために、流体ベアリング３１からのリークを集めて、３ポートバルブＶ１５（図８を参照のこと）に通じて低圧収集回路へ排出する。このシーケンス（または手順）の最後に、モーター駆動ターボポンプ１０５のポンプ部分およびベアリング、ならびに凝縮器１０６の高温区画１０６ｂも液体ガス温度にあり、またバッファ容積１０７はループの適切な動作を確保するのに十分な量の液体で満たされる。その後、バルブＶ９を閉じ、ベアリングリークをターミナルに排出するバルブＶ１５も同様とし、そしてループをガス放出から再び隔離する。
【０１２４】
第３工程は、電気回路１２を用いてモーター駆動ターボポンプ１０５をモーターモードにて始動し、タービン２９に供給するようにバルブＶ１１を開に、かつバルブＶ１０を閉にした状態とするものであり、これにより電気回路１２は徐々にモーターから交代して、ポンプ２６の必要量より過剰なエネルギーを送給し始め、機械を発電機モードに切り換えることができる。
【０１２５】
エネルギー回収ループは、タービン２９の入口における温度を調整し、よって凝縮器１０６の出口における温度を調整することを可能にするために熱交換器かつ蒸発器１０８を迂回するバイパスバルブＶ１２をライン１９０に有し、またこれは流れの全部または一部をライン１９４に逸らすためにタービン２９を迂回するバルブＶ１３も含み、これにより、発電機またはその電子機器が故障する非常時にモーター駆動ターボポンプ１０５を停止することができ、また必要であればモーター駆動ターボポンプ１０５の速度を調整することができる。好都合には、電力回路もモーター駆動ターボポンプ１０５の速度を調整するように機能でき、この場合はポンプ流れの全体がタービン２９を通過するので性能を損なうことがない。
【０１２６】
バルブＶ１１を閉じ、かつバルブＶ１０を開くことによってループを停止し、そして熱交換器かつ蒸発器１０８に収容されたガスのみをモーター駆動ターボポンプ１０５のタービン２９に供給し、よって上流ラインを徐々に停止する。非常停止が必要な場合、バルブＶ１３を開けることによって作動させることができる。
【０１２７】
熱損失を回避するためおよび回収ループを流体で満たしつつも動作していない状態で一時停止させ得るために、モーター駆動ターボポンプ１０５の部分２６およびバッファ容積１０７、凝縮器１０６ならびに液体ラインをコールドボックスに収容し、または断熱材で被覆する。好都合には、容積１０７、モーター駆動ターボポンプ１０５、凝縮器１０６、およびバルブ装置を共通のプラットフォームに一体化することができる。
【０１２８】
図４は本発明に従ってモーター駆動ターボポンプ１０５を実施するサイクルの更にもう１つの例を示す。
【０１２９】
図４に示す解決策では、図５を参照して説明したものと同様の原理を用いているが、図３における熱交換器１０８のような追加の水熱交換器は用いていない。
【０１３０】
先の態様と同様、ターミナルによりタンク１から送給される液化ガスのフラクションは、ターミナルのものと同じ天然ガスを用いるオープンなエネルギー回収サイクルにて冷源として機能する凝縮器１０６に導くため、常套の蒸発器１０４より上流にある従来の高圧ポンプ１０３ａの出口から取り出される。
【０１３１】
図４の態様では、ターミナルの常套の熱交換器かつ蒸発器１０４の出口から天然ガスのフラクションを取り出して、モーター駆動ターボポンプ１０５のタービン２９にて膨張させ、その後、膨張させたガスを液化させるためにタービン２９から凝縮器１０６の回路１０６ｂに通じ、容積１０７に再導入した後、ライン１７０ｂに流し、モーター駆動ターボポンプ１０５のポンプ２６により液体形態のまま加圧し、続いて、ライン２００および隔離バルブＶ１４により熱交換器かつ蒸発器１０４の入口にてターミナルからの主要な流れに、または場合により、ポンプ１０３ａから取り出され、および凝縮器１０６の回路１０６ａに対して冷源として機能する流れのいずれかに再投入する。流れを凝縮器に供給する場合、モーター駆動ターボポンプ１０５のポンプ２６はターミナルの高圧ポンプ１０３ａと同等の高い圧力を提供する必要がある。
【０１３２】
上述のように、図４に示す解決策は図３のものと、エネルギー回収ループにターミナルの熱交換器かつ蒸発器１０４を使用する点で異なっている。これは、高圧ラインに対する上記の改変（分岐接続部、バルブＶ７およびＶ８）に加えて、２つの更なる接合部（またはインターフェース）、第１はモーター駆動ターボポンプ１０５から流れて来る液体天然ガスを再導入するように熱交換器かつ蒸発器１０４より上流にあり、第２はモーター駆動ターボポンプ１０５のタービン２９に供給するように該蒸発器１０４より下流にある接合部を形成することによって、既存のターミナルを容易に適用できる。そして、回収ループは図４に示す凝縮器１０６、モーター駆動ターボポンプ１０５、および上流容積１０７を配管およびバルブと共に含んで成り、および上述の実施により正当なものと根拠付けられる。
【０１３３】
図４の態様を実施する場合、図３の態様の場合と同様、第１工程は冷たい流体を凝縮器１０６の回路１０６ａに供給するためにバルブＶ７、Ｖ８を動かすものである。
【０１３４】
バルブＶ４およびＶ１４を閉に、およびライン１９８にあるバルブＶ１０ｂを開にした状態でバルブＶ９を開くことによって、バッファ容積１０７、モーター駆動ターボポンプ１０５、ポンプ部分１０３ａ、および凝縮器１０６の回路１０６ｂ（高温側）を含んで成る回路を満たす。上記のように、ポンプ２６を流体循環ポンプとして使用でき、およびループの「液体」部分を冷却するように、オルタネータ１１を極めて低速のモーターモードでの運転状態に設定する。この段階の間、流体ベアリング３１からのリークは、上記のようにバルブＶ１５を通じてターミナルの低圧収集回路に排出する。
【０１３５】
ポンプ２６を適切に運転可能とするのに十分に回路を冷却し、および十分な量の液体をバッファ容積１７が示すと、バルブＶ１０ｂおよびＶ９を閉じ、タービン２９の入口にあるバルブＶ４を徐々に開き、同時に、ポンプ２６を運転状態に設定するために電気機械１１をモーターモードで作動させる。電気機械１１は、タービン２９から送給される動力が発電機モードへの移行を可能なものと直ちに発電機モードに移行し、ポンプ２６の出口における圧力がターミナルの蒸発器１０４の入口における圧力に達するとバルブＶ１４を開ける。
【０１３６】
ループで運転しながら、ライン１９９にあるバルブＶ１２を開度に作用することによって、タービン２９の入口における温度を調節することができる。モーター駆動ターボポンプ１０５の回転速度は電気制御回路により調整する。
【０１３７】
タービン２９に供給するバルブＶ４を閉じることによって回収ループを停止し、高圧の液体がライン１９７を介してポンプ２６に通り逆方向に流れるのを防止するためにバルブＶ１４を閉じる。上述の解決策とは異なって、バルブＶ４を一旦閉じると、タービン２９より上流に大量のガスが捕捉されることはなく、よって、非常停止のためにタービン２９の周りにバイパスを設ける必要はない。
【０１３８】
バッファ容積１０７には、ループを空にでき、および過剰のガスをターミナルの回収回路へと排出できるバルブシステムが備えられる。
【０１３９】
図４の解決策は、凝縮器１０６、モーター駆動ターボポンプ１０５、容積１０７、および液体搬送装置を共通のプラットフォームに一体化した構成に首尾よく適する。
【０１４０】
図８は、モーター駆動ターボポンプ５または１０５の様々な構成要素およびその内部の流れを図２〜４を参照して上述したような適用にいかにして構成するかを示す。
【０１４１】
図８中、図１の態様に適用可能な図７の概略図とは異なって、動的シール２８ａ、２８ｂからおよびオルタネータの冷却部からライン６２ｂを通じて回収したリークを、ポンプ２６の入口ではなく、タービン２９より下流の位置にライン６３を通じて排出していることが認められる。
【０１４２】
図７および８の概略図で共通する他の要素については上記に説明していない。
【０１４３】
説明した様々な態様において、熱交換器かつ蒸発器は、例えば水滴下（water-trickle）タイプまたはチューブ・アンド・グリルタイプ、あるいは実に、熱水容器内にコイルを有するタイプの熱交換器であってよいことに留意されるべきである。
【０１４４】
凝縮器１０６は代表的にはプレート熱交換器またはチューブ・アンド・グリルタイプ熱交換器である。
【０１４５】
凝縮器１０６および／または熱交換器４もしくは１０８と関連付けられ、また、適当な場合には従来の熱交換器かつ蒸発器１０４および／または常套のモーター駆動ポンプ１０３ａと協働するモーター駆動ターボポンプ５もしくは１０５を参照しつつ、本発明のシステムを様々な態様にて上述する。
【０１４６】
しかしながら、本発明は多数の構成要素を有するシステムに適用できる。
【０１４７】
伝統的には、再ガス化ターミナルは、モーター駆動ＨＰポンプのバッテリを熱交換器かつ蒸発器のバッテリに１つまたは２つの高圧ラインにより接続しつつ、異なる機能をひとまとめにすることに基づいて構成される。用いるポンプおよび蒸発器の数はターミナルの予定送給速度に依存し、ＨＰポンプからの送給部に位置する調整バルブおよびまた蒸発器より下流に位置する調整バルブも、パイプラインの入口における流量および圧力を調節するように機能する。
【０１４８】
モーター駆動ＨＰポンプを始動させるには特別なシーケンスを要する。まず第１に、液体天然ガスを低圧にてモーター駆動ターボポンプに循環させることにより、モーター駆動ターボポンプを液体ガス温度に冷却する必要があり、この液体天然ガスはその後、運転中にポンプにて液体中に気泡が存在してキャビテーションが起こることを回避するために所定の収集回路に回収する。パージバルブ３Ｖ３を使用するのはこの冷却シーケンスである（図１０を参照のこと）。続く始動の間、およびハンマー作用を避けるべくポンプ流体中で急激な圧力上昇が起こることを回避するために、ポンプの送給部から流れのフラクションを取り出して、より高圧に適合するもう１つの収集回路に再循環させる。本発明に関して、図１〜４の様々な態様にて説明したように、冷却回路に関連付けられたパージポンプ３Ｖ２ｂもモーター駆動ターボポンプ５もしくは１０５と一緒に使用される。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明の第１の態様における液化ガス用圧縮器−蒸発器システムの全体概略図である。
【図２】本発明の第２の態様における液化ガス用圧縮器−蒸発器システムの全体概略図である。
【図３】本発明の第３の態様における液化ガス用圧縮器−蒸発器システムの全体概略図である。
【図４】本発明の第４の態様における液化ガス用圧縮器−蒸発器システムの全体概略図である。
【図５】本発明に従って液化ガス圧縮器−蒸発器システムにて使用できるモーター駆動ターボポンプの例の軸方向概略断面図である。
【図６】本発明に従ってモーター駆動ターボポンプで使用するのに適切な中央電気機械の例を示す軸方向概略断面図である。
【図７】図１の態様の場合に使用されるモーター駆動ターボポンプにおける流体の循環を示す概略図である。
【図８】図２、３、４の態様の場合に使用されるモーター駆動ターボポンプにおける流体の循環を示す概略図である。
【図９】本発明の場合に使用されるモーター駆動ターボポンプの中央電気機械を制御する電力回路を構成する主要なモジュールを示すブロック図である。
【図１０】従来の液化ガス圧縮器−蒸発器システムの例の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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