(57)【要約】【課題】  ガスハイドレートの特性を有効に利用して冷熱を効率的に供給することができるシステムを提供すること。【解決手段】  ガスハイドレートをガス化してガスを生成するガス化装置と、ガスを貯蔵するガス貯蔵容器と、ガス貯蔵容器において圧縮されたガスにより駆動するタービンと、タービンによって駆動する圧縮機を含むヒートポンプと、を備え、ヒートポンプには、圧縮機により圧縮された媒体の熱を利用して、ガスハイドレートをガス化する第一の熱交換器と、タービンから排出されるガスの冷熱を利用して、第一の熱交換器により冷却された媒体をさらに冷却する第二の熱交換器と、第二の熱交換器により冷却された媒体を膨張する膨張弁と、膨張弁により膨張された媒体から冷熱を供給する第三の熱交換器と、第三の熱交換器により熱された媒体を圧縮機に供給する手段と、をさらに含ませる。【選択図】  図１
2006284099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスハイドレートをガス化してガスを生成するガス化装置と、
前記ガス化装置において生成された前記ガスを貯蔵するガス貯蔵容器と、
前記ガス貯蔵容器において圧縮された前記ガスにより駆動するタービンと、
前記タービンによって駆動する圧縮機を含むヒートポンプと、
を備え、
前記ヒートポンプは、さらに、
前記圧縮機により圧縮された冷媒の熱を利用して、前記ガスハイドレートをガス化する第一の熱交換器と、
前記タービンから排出される前記ガスの冷熱を利用して、前記第一の熱交換器により冷却された前記冷媒をさらに冷却する第二の熱交換器と、
前記第二の熱交換器により冷却された前記冷媒を膨張する膨張弁と、
前記膨張弁により膨張された前記冷媒から冷熱を供給する第三の熱交換器と、
前記第三の熱交換器により熱された前記冷媒を前記圧縮機に供給する手段と、
を含むことを特徴とする冷熱供給システム。
【請求項２】
前記タービンによって駆動する発電機をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の冷熱供給システム。
【請求項３】
前記ガス貯蔵容器を複数備え、
所定の圧力になるまで前記ガスを複数の前記ガス貯蔵容器に順次供給する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷熱供給システム。
【請求項４】
前記ガスハイドレートが天然ガスハイドレートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷熱供給システム。
【請求項５】
前記タービンから排出された前記天然ガスを燃焼して発電するガス発電装置をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の冷熱供給システム。
【請求項６】
前記ガス発電装置により得られる排ガスの熱を利用して、前記ガス化装置において前記天然ガスハイドレートをガス化することにより生成する水を温める第四の熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の冷熱供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスハイドレートを利用した冷却供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、全ての需要者に対して天然ガスを供給できるように、天然ガスハイドレートの開発が行われている。この天然ガスハイドレートを含むガスハイドレートは、その生成過程において熱を発生し、その分解過程において熱を吸収することが知られており、これらの特性を利用したヒートポンプが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００４−１０１１３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１０１１３９号公報
【特許文献３】特開２００４−１０１１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のようなヒートポンプでは、ヒートポンプが備える圧縮機を駆動するための動力が別途必要であるため、エネルギー（例えば、冷熱等）を効率的に供給することができず、より効率的にエネルギーを供給することができるシステムの開発が求められている。
【０００４】
そこで、本発明は、ガスハイドレートの特性を有効に利用して冷熱を効率的に供給することができるシステム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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る冷熱供給システムは、ガスハイドレートをガス化してガスを生成するガス化装置と、前記ガス化装置において生成された前記ガスを貯蔵するガス貯蔵容器と、前記ガス貯蔵容器において圧縮された前記ガスにより駆動するタービンと、前記タービンによって駆動する圧縮機を含むヒートポンプと、を備え、前記ヒートポンプは、さらに、前記圧縮機により圧縮された冷媒の熱を利用して、前記ガスハイドレートを温めてガス化する第一の熱交換器と、前記タービンから排出される前記ガスの冷熱を利用して、前記第一の熱交換器により冷却された前記冷媒をさらに冷却する第二の熱交換器と、前記第二の熱交換器により冷却された前記冷媒を膨張する膨張弁と、前記膨張弁により膨張された前記冷媒から冷熱を供給する第三の熱交換器と、前記第三の熱交換器により熱された前記冷媒を前記圧縮機に供給する手段と、を含む。
【０００６】
本発明に係る冷熱供給システムは、前記タービンによって駆動する発電機をさらに備えていてもよい。また、本発明に係る冷熱供給システムは、前記ガス貯蔵容器を複数備え、所定の圧力になるまで前記ガスを複数の前記ガス貯蔵容器に順次供給する手段をさらに備えていてもよい。上述のガスハイドレートは、例えば、天然ガスハイドレートを用いることができる。
【０００７】
また、前記ガスハイドレートが天然ガスハイドレートである場合には、本発明に係る冷熱供給システムは、前記タービンから排出された前記天然ガスを燃焼して発電するガス発電装置をさらに備えていてもよい。さらに、本発明に係るシステムは、前記ガス発電装置により得られる排ガスの熱を利用して、前記ガス化装置において前記ガスハイドレートをガス化することにより生成する水を温める第四の熱交換器をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ガスハイドレートの特性を有効に利用して冷熱を効率的に供給することができるシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、好ましい実施の形態につき、添付図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
＝＝冷熱供給システムの構成＝＝
図１は本発明の一実施形態として説明する冷熱供給システムの構成図を示す。図１に示すように、本発明に係る冷熱供給システム１００は、ＧＨ（ガスハイドレート）貯蔵装置１０、ガス化装置２０、ガス貯蔵容器３０、タービン４０、ヒートポンプ５０などを備えている。
【００１１】
ＧＨ貯蔵装置１０は、ガスハイドレートを貯蔵する装置である。ＧＨ貯蔵装置１０は、例えば、ガスハイドレートを貯蔵して運搬する、車、船、飛行機等の輸送機である。ガス化装置２０は、ＧＨ貯蔵装置１０から供給されるガスハイドレートをガス化してガスを生成する装置である。ガス貯蔵容器３０は、ガス化装置２０において生成されたガスを貯蔵する耐圧容器である。ガス貯蔵容器３０は、所定の圧力になるまで、ガス化装置２０から供給されるガスを貯蔵する。タービン４０は、ガス貯蔵容器３０において圧縮されたガスにより駆動する装置である。タービン４０は、圧縮されたガスが吹付けられることにより回転駆動する。
【００１２】
ヒートポンプ５０は、冷媒を介して熱や冷熱を供給する装置である。図１に示すように、ヒートポンプ５０は、熱交換器５１，５２，５４、膨張弁５３、圧縮機５５などを備え、これらはそれぞれ配管によって接続されている。圧縮機５５は、冷媒を圧縮して高温にする装置であり、タービン４０によって駆動する。
【００１３】
熱交換器５１は、ガス化装置２０に備えられており、圧縮機５５により圧縮された冷媒の熱を利用して、ガス化装置に供給されたガスハイドレートに熱を与え、ガス化する装置である。熱交換器５２は、ガス貯蔵容器３０からタービン４０に供給され、タービン４０から排出されたガスが膨張することにより発生する冷熱を利用して、熱交換器５１によって冷却された冷媒をさらに冷却する装置である。膨張弁５３は、熱交換器５２に冷却された冷媒を膨張させ、さらに冷却するものである。熱交換器５４は、膨張弁５３によって冷却された冷媒の冷熱を利用して、空気、水、別の装置（例えば、冷凍庫、冷蔵庫など）の冷媒等を冷却する装置である。熱交換器５４で温められた冷媒は、圧縮機５５に供給されることとなる。なお、ヒートポンプ５０が備える冷媒は、ヒートポンプ５０において圧縮機５５→熱交換器５１→熱交換器５２→膨張弁５３→熱交換器５４→圧縮機５５というように循環利用される。
【００１４】
以上のように、本発明に係る冷熱供給システム１００は、上述のような装置を備えることにより、ヒートポンプ５０が備える冷媒の熱を利用してガスハイドレートをガス化することができ、ガスハイドレートがガス化することによって高圧ガスを得ることができるようになる。また、ガス化することにより高圧ガスを得ることができるというガスハイドレートの特性を有効に利用して、タービン４０を回転させ、得られる駆動力でヒートポンプ５０の圧縮機５５を駆動することができるようになる。さらに、ガスハイドレートがガス化することにより得られる冷熱、タービン４０から排出されたガスが膨張することにより発生する冷熱、冷媒を膨張弁５３によって膨張することにより得られる冷熱等を、例えば、食品工場、ホテル、商業施設等が備える冷凍庫、冷蔵庫、空調設備などの冷熱が必要な装置や設備に効率的に供給することができるようになる。
【００１５】
なお、本実施の形態においては、ガス化装置２０とガス貯蔵容器３０とを別々に設けているが、これらの装置の役割を１の装置で行うこととしてもよい。ただし、ガスハイドレートは分解することにより水を発生するので、ガスと水を分離するために、本発明に係る冷熱供給システム１００は、ガス化装置２０とガス貯蔵容器３０とを別々に設けることとしている。また、本発明に係る冷熱供給システム１００は、複数のガス貯蔵容器３０を備えることとしてもよい。これにより、高圧ガスを順次タービン４０に供給することができるようになる。この場合には、ガス化装置２０から供給されたガスを１のガス貯蔵容器３０に貯蔵することにより、ガスが所定の圧力に達したら、切り換え弁等の手段によりガス化装置２０から供給されるガスの移送先を別のガス貯蔵容器３０に切り換えてガスを貯蔵することとなる。このようにして、ガスが、複数のガス貯蔵容器に順次供給されることとなる。
【００１６】
また、本発明に係る冷熱供給システム１００は、複数のガス化装置２０と複数のガス貯蔵容器３０とを備えることとしてもよい。この場合には、圧縮機５５で温められた冷媒が、切り換え弁等の手段により複数のガス化装置２０が備える熱交換器５１に順次供給されることとなる。これにより、高圧ガスを順次得ることができ、圧縮機５５を連続的に駆動できるようになる。また、熱交換器５４において、冷熱を常時供給することができるようになる。
【００１７】
本発明の好適な一実施態様によれば、本発明に係る冷熱供給システム１００に、タービン４０の駆動力により電気を生成する発電機６０をさらに備えることとしてもよい。これにより、発電機６０により生成した電気や熱等のエネルギーを有効に利用することができるようになる。
【００１８】
また、本発明に係る冷熱供給システム１００によって、ガスハイドレートから分離したガスは、再度ハイドレート化してもよいし、ガスがメタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス等の燃料として使用できるガスである場合には、コージェネレーション装置７０によって電気や熱等のエネルギーに変換してもよい。コージェネレーション装置７０は、例えば、ガスエンジン発電装置、ガスタービン発電装置等のガス発電装置である。
【００１９】
さらに、本発明に係る冷熱供給システム１００は、コージェネレーション装置７０から排出される熱を利用して、ガス化装置２０においてガスハイドレートが分離することにより生成した水を温める熱交換器をさらに備えていてもよい。これにより、排熱を有効に利用することができる。
【００２０】
＝＝冷熱供給システムの処理手順＝＝
次に、本実施の形態における冷熱供給システムの処理手順の一例について説明する。
【００２１】
ＧＨ貯蔵装置１０から供給されたガスハイドレートは、ガス化装置２０が備えるヒートポンプの熱交換器５１によって熱を吸収し、ガスと水とに分離する。その後、ガスはガス貯蔵容器３０に供給され、水は装置２０外に排出される。排出された水は、資源として利用したり、ヒートポンプ５０の冷媒を冷却するのに使用したりすることができる。なお、本実施の形態においては、ＧＨ貯蔵装置１０でガスハイドレートがガスと水に分離した際にＧＨ貯蔵装置１０内がガスにより高圧となるので、高圧のガスをガス貯蔵容器３０に供給することができるが、ＧＨ貯蔵装置１０の圧力がガス貯蔵容器３０内の圧力より高い場合には、高圧ポンプなどによりガスをＧＨ貯蔵装置１０からガス貯蔵容器３０に供給することとしてもよい。
【００２２】
ガス貯蔵容器３０に供給されたガスは、容器内で所定の圧力に達すると、タービン４０に供給される。これにより、タービン４０は回転駆動し、ヒートポンプ５０の圧縮機５５を駆動させる。なお、タービン４０に供給される高圧ガスは、圧縮機５５を駆動させるのに必要な量であればよい。従って、余剰の高圧ガスは、発電機６０を駆動させるために別のタービンに供給してもよいし、コージェネレーション装置７０に供給してもよいし、資源として利用してもよいし、再度ハイドレート化してもよい。また、タービン４０から排出された低圧ガスも、コージェネレーション装置７０に供給してもよいし、資源として利用してもよいし、再度ハイドレート化してもよい。
【００２３】
一方、ヒートポンプ５０においては、圧縮機５５により温められた冷媒の熱をガス化装置２０に供給し、ガス化装置２０、熱交換器５２、膨張弁５３等によって冷却された冷媒の冷熱を、食品工場、ホテル、商業施設等が備える冷凍庫、冷蔵庫、空調設備などの冷熱が必要な装置や設備に効率的に供給することができるようになる。
【００２４】
以上のように、本発明に係るシステム１００においてガスハイドレートを処理することにより、ガスハイドレートに含まれるガスや水等の資源を有効に利用することができるようになる。また、ガスハイドレートの特性を利用して、ヒートポンプ５０の圧縮機５５を駆動させることが可能となり、エネルギーを効率的に利用することができるようになる。さらに、本発明に係るシステム１００により得られた冷熱を、冷凍庫、冷蔵庫、空調設備などの冷熱が必要な装置や設備に効率的に供給することができるようになる。
【００２５】
なお、上述のガスハイドレートとしては、例えば、メタンハイドレート、エタンハイドレート、プロパンハイドレート、ブタンハイドレート、天然ガスハイドレート等の燃料として使用できる燃焼性のガスハイドレートを用いることができるが、水素ハイドレート、窒素ハイドレート、酸素ハイドレート、二酸化炭素ハイドレート等の公知のガスハイドレートを用いることとしてもよい。
【００２６】
また、ヒートポンプ５０に用いる冷媒としては、フロンガス、二酸化炭素、アンモニア等の公知のガスを用いることができるが、ＣＯＰ（成績係数）が高く、経済性、省エネ性、環境性に優れた二酸化炭素やアンモニア等を用いることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態として説明する冷熱供給システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ＧＨ貯蔵装置
２０  ガス化装置
３０  ガス貯蔵容器
４０  タービン
５０  ヒートポンプ
５１，５２，５４  熱交換器
５３  膨張弁
５５  圧縮機
６０  発電機
７０  コージェネレーション装置
１００  冷熱供給システム
【図１】
2006284099.tif 000003