(57)【要約】【課題】少ない消費電力で、液化ガスの供給を連続的に実施する液化ガス供給予備システムを提供する。【解決手段】液化ガス供給予備システム１は、液化ガスポンプ１３から送られた液化ガスを周辺環境温度より低い第1の温度のガスへ状態遷移させる蒸発器１２と、第1の温度のガスを、熱媒体で第1の温度より高い第２の温度へ昇温させる熱交換部１６と、第２の温度のガスを、電気ヒータで第２の温度より高い第３の温度へ昇温させる加温部１４と、加温部１４で生じたガスをメイン配管へ送る予備ガス供給配管と、メイン配管または予備ガス供給配管の内圧を測定する圧力計２０と、電気ヒータおよび／または液化ガスポンプ１３に電力を供給する発電機１５と、圧力計２０で測定された圧力が閾値以下になった場合に発電機１５を稼働するように制御する発電機制御部３１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを貯蔵する貯槽と、
前記液化ガスを前記貯槽から下流へ送る液化ガスポンプと、
前記液化ガスポンプから送られた前記液化ガスを、周辺環境温度より低い第1の温度のガスへ状態遷移させる蒸発器と、
前記第1の温度のガスを、熱媒体で前記第1の温度より高い第２の温度へ昇温させる熱交換部と、
前記熱交換部より下流において前記ガスをメイン配管へ送る予備ガス供給配管と、
前記メイン配管または前記予備ガス供給配管の内圧を測定する圧力計と、
前記液化ガスポンプに電力を供給する発電機と、
前記圧力計で測定された圧力が閾値以下になった場合に、前記発電機を稼働するように制御する発電機制御部と、を備える液化ガス供給予備システム。
【請求項２】
前記熱交換部の後段に配置され、かつ前記熱交換部で生じた前記第２の温度のガスを、電気ヒータで前記第２の温度より高い第３の温度へ昇温させる加温部をさらに備え、
前記発電機が、前記電気ヒータおよび／または前記液化ガスポンプに電力を供給する、請求項１に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項３】
前記熱交換部の後段に配置され、かつ前記熱交換部で生じた前記第２の温度のガスを、電気ヒータで前記第２の温度より高い第３の温度へ昇温させる加温部をさらに備え、
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記液化ガスポンプに電力を供給し、かつ前記電気ヒータに電力を停止あるいは供給せず、
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より低く、前記第３の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記電気ヒータおよび前記液化ガスポンプに電力を供給する、請求項１に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項４】
前記熱媒体は、前記発電機において発生した熱媒体であることを特徴とする請求項1〜３のいずれか１項に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項５】
前記熱媒体を前記熱交換部と前記発電機に循環させる熱媒体循環路をさらに備え、
前記熱媒体は、前記発電機を冷却する冷却用流体であることを特徴とする、請求項４に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項６】
前記熱交換部は、前記蒸発器を構成する管の内、下流側管に配置されることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項７】
前記熱交換部は、熱媒体を受け入れる前記熱媒体入口と、受け入れた前記熱媒体を排出する熱媒体出口とを有する熱媒体通路と、加温対象のガスが流れるガス通路と、を備え、
前記熱媒体入口が前記ガス通路の下流側に配置され、前記熱媒体出口が前記ガス通路の上流側に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項８】
前記予備ガス供給配管内のガスの温度を測定する、または前記予備ガス供給配管の温度を測定する第１の温度計と、
前記第１の温度計で測定された温度が前記第３の温度になるように、前記電気ヒータを制御する電気ヒータ制御部とを備える、請求項２または３に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項９】
前記被加温ガス導入配管内のガスの温度を測定する、または前記被加温ガス導入配管の温度を測定する第２の温度計をさらに備え、
前記電気ヒータ制御部は前記第２の温度計および前記第１の温度計で測定されたそれぞれの温度に基づいて、前記第１の温度計で測定された温度が前記第３の温度になるように前記電気ヒータを制御することを特徴とする、請求項８に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項１０】
前記蒸発ガス供給配管内のガスの温度を測定する、または前記被加温ガス導入配管の温度を測定する第３の温度計をさらに備え、
前記電気ヒータ制御部は前記第３の温度計、前記第２の温度計、および前記第１の温度計で測定されたそれぞれの温度の内いずれか１つまたは２以上に基づいて、前記第１の温度計で測定された温度が前記第３の温度になるように前記電気ヒータを制御することを特徴とする、請求項９に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項１１】
前記メイン配管または前記予備ガス供給配管に配置され、前記メイン配管または前記予備ガス供給配管内の流量を測定する流量計をさらに備え、
前記電気ヒータ制御部は、前記第３の温度計２、前記第２の温度計、および前記第１の温度計で測定されたそれぞれの温度の内いずれか１つまたは２以上と、前記流量計で測定された流量に基づいて、前記第１の温度計で測定された温度が前記第３の温度になるように前記電気ヒータを制御することを特徴とする、請求項１０に記載の液化ガス供給予備システム。
【請求項１２】
原料空気を圧縮する空気圧縮部と、
前記空気圧縮部で得られた圧縮原料空気から不純物を除去する精製部と、
前記精製部において精製された圧縮原料空気を冷却する主熱交換部と、
前記主熱交換部において冷却された圧縮原料空気を窒素と酸素に分離する精留部と、
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の液化ガス供給予備システムと、を備える、バックアップ付き液化ガス供給システム。
【請求項１３】
メイン供給からガスの供給が中断あるいは停止することを検知する第１検知工程と、
前記第１検知工程の検知結果に基づいて、液化ポンプに発電機を使用して電力を供給する電力供給工程と、
前記液化ガスポンプにより貯槽から送られた液化ガスを、蒸発器を使用して、周辺環境温度より低い第１の温度に気化してガスにする第１昇温工程と、
前記第１昇温工程で気化された第１の温度のガスを、熱交換部を使用して、第１の温度より高い第２の温度に昇温する第２昇温工程と、
前記第２昇温工程で、第２の温度に昇温されたガスを、メイン供給側に送りこむバックアップ供給工程と、とを含む、液化ガス予備供給方法。
【請求項１４】
メイン供給からガスの供給が中断あるいは停止することを検知する第１検知工程と、
前記第１検知工程の検知結果に基づいて、液化ポンプおよび/または電気ヒータに発電機を使用して電力を供給する電力供給工程と、
前記液化ガスポンプにより貯槽から送られた液化ガスを、蒸発器を使用して、周辺環境温度より低い第１の温度に気化してガスにする第１昇温工程と、
前記第１昇温工程で気化された第１の温度のガスを、熱交換部を使用して、第１の温度より高い第２の温度に昇温する第２昇温工程と、
前記第２昇温工程で、第２の温度に昇温されたガスを、電気ヒータを使用した加温部で、第２の温度より高い第３の温度に昇温する第３昇温工程と、
前記第３昇温工程で、第３の温度に昇温されたガスを、メイン供給側に送りこむバックアップ供給工程と、とを含む、液化ガス予備供給方法。
【請求項１５】
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記液化ガスポンプに電力を供給し、かつ前記電気ヒータに電力を停止あるいは供給せず、
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より低く、前記第３の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記電気ヒータおよび前記液化ガスポンプに電力を供給する工程をさらに含む、請求項１４に記載の液化ガス予備供給方法。
【請求項１６】
液化ガスを主蒸発器により気化させてガスを供給する方法であって、
ガス製造部から、液化ガスを蒸発器で気化させたガスをメイン配管を通じて下流のプロセスに供給する工程と、
前記メイン配管に配置された不純物除去部において、前記ガス中の不純物を除去する不純物除去工程と、
前記不純物除去部より上流側で前記メイン配管に合流する予備ガス供給配管を通じて、前記ガスと同様のガスを供給する工程であって、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の液化ガス予備供給方法の工程と、を含む、バックアップ付きガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガス供給における液化ガス供給予備システムおよび液化ガス予備供給方法に関する。液化ガスとしては、例えば、液体窒素、液体酸素（例えば超高純度酸素）、液化天然ガス（例えば高純度メタン）などが挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
ガスを連続的または断続的に製造し、製造したガスを供給する設備では、バックアップ装置を併設することが多い。製造設備が停止した場合にも連続的にガスを供給するためである。
例えば、空気分離装置で製造した窒素ガスを使用先に連続的に供給する場合、電源の喪失により供給が停止した場合に対応するため、空気分離装置にバックアップ装置を敷設することが行われている（特許文献１）。
【０００３】
通常時に高純度の窒素ガスを供給している場合には、バックアップ装置起動時にも高純度の窒素ガスを供給することが求められる。高純度のバックアップ用の窒素を製造するためには、貯蔵された液体窒素をポンプで昇圧し、大気式蒸発器などで蒸発させた後、化学吸着剤によって不純物を除去する必要がある。
【０００４】
化学吸着剤による不純物除去のためには、化学吸着剤に導入されるガスが一定温度以上でなければならない。温暖な環境下では大気式蒸発器を用いれば化学吸着に必要な温度以上に蒸発したガスが加温される。しかし寒冷地においては大気から十分な熱量が得られず、大気式蒸発器で蒸発させたガスは化学吸着に必要な温度以下のまま下流の化学吸着剤に導入されてしまう。
【０００５】
そこで、蒸発器で蒸発させたガスをさらに電気ヒータを用いて必要な温度まで加熱することが行われている。電源喪失時には電気ヒータの電源は非常用電源（例えばディーゼル発電機）から供給される。また、非常用電源は上記ポンプの電源としても使用される。
【０００６】
従来の技術においては、大気式蒸発器によって到達可能な温度から化学吸着に必要な温度までの加熱に必要な熱量のすべてを電気ヒータによって供給していた。そのため電力消費量が大きく、また電源供給の設備も大きくする必要があった。
【０００７】
比較的少ない電力消費量により、液化ガスを蒸発させ所望の温度にまで加温する方法として、加温部に液化天然ガスを燃焼させて得られる燃焼熱を供給する方法が提案されている（特許文献２）。しかしこの方法では製品として製造された液化ガス（液化天然ガス）の一部を燃焼により消費してしまうという問題点がある。
【０００８】
液化ガスを蒸発・加温する別の方法として、ディーゼル発電機の排熱と液化ガスの寒冷を利用する方法も提案されている（特許文献３）。しかしこの方法は構成が複雑であり、起動手順も煩雑で起動に時間がかかることから、定常運転には適しているものの、電源を喪失するといった緊急時に適時に対応することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２１８１２１号公報
【特許文献２】特開２００３−７４７９３号公報
【特許文献３】特開昭５１−１０１２１９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、上記欠点を除き、少ない消費電力で、液化ガスの供給を連続的に実施する液化ガス供給予備システム及び液化ガス予備供給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】
（発明１）
本発明に係る液化ガス供給予備システムは、
液化ガスを貯蔵する貯槽と、
前記液化ガスを前記貯槽から下流へ送る液化ガスポンプと、
前記液化ガスポンプから送られた前記液化ガスを、周辺環境温度より低い第1の温度のガスへ状態遷移させる蒸発器と、
前記第1の温度のガスを、熱媒体で前記第1の温度より高い第２の温度へ昇温させる熱交換部と、
前記熱交換部より下流において前記ガスをメイン配管へ送る予備ガス供給配管と、
前記メイン配管または前記予備ガス供給配管の内圧を測定する圧力計と、
前記液化ガスポンプに電力を供給する発電機と、
前記圧力計で測定された圧力が閾値以下になった場合に、前記発電機を稼働するように制御する発電機制御部と、を備える。
【００１２】
本発明に係る液化ガス供給予備システムでは、例えば電源の喪失やメイン配管で供給する液化ガスの貯蔵量不足等の理由により、メイン配管で供給するガスの圧力が低下した場合にも、液化ガスの供給を連続的に実施することができる。
すなわち、圧力計の測定値が閾値以下になると、発電機が稼働して液化ガスポンプに電力が供給され、かつ熱交換部に熱媒体が供給されることで、従来の蒸発器および電気ヒータによる昇温から蒸発器および熱交換器による昇温となり、従来に比べて発電機からの電力供給量を低減することができる。
【００１３】
本発明において、周辺環境温度は、例えば、大気式蒸発器で液化ガスがガス化されたガス中の不純物を除去する化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度より低い温度であってもよく、１０℃以下、５℃以下、０℃以下、−５℃以下のいずれかであってもよい。
上記発明において、「第２の温度」が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度であることが好ましく、不純物除去処理温度（T）より２℃以上高いことがより好ましく、不純物除去処理温度（T）より４℃以上高いことがさらに好ましい。加温部から不純物除去部までの配管の距離、配管の断熱性能に応じて、「第２の温度」を設定することが好ましい。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記熱交換部の後段に配置され、かつ前記熱交換部で生じた前記第２の温度のガスを、電気ヒータで前記第２の温度より高い第３の温度へ昇温させる加温部をさらに備え、
前記発電機が、前記電気ヒータおよび／または前記液化ガスポンプに電力を供給する構成であってもよい。
上記構成の場合に、「第３の温度」が、化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度であることが好ましく、不純物除去処理温度（T）より２℃以上高いことがより好ましく、不純物除去処理温度（T）より４℃以上高いことがさらに好ましい。加温部から不純物除去部までの配管の距離、配管の断熱性能に応じて、「第３の温度」を設定することが好ましい。
この構成によれば、圧力計の測定値が閾値以下になると、発電機が稼働して液化ガスポンプおよび/または電気ヒータに電力が供給され、かつ熱交換部に熱媒体が供給されることで、従来２要素（装置）による昇温であった構成から３つの要素（装置）による昇温ができるようになり、発電機からの電力供給量を低減することができる。
【００１５】
また、本発明の一実施形態において、前記熱交換部の後段に配置され、かつ前記熱交換部で生じた前記第２の温度のガスを、電気ヒータで前記第２の温度より高い第３の温度へ昇温させる加温部をさらに備え、
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記液化ガスポンプに電力を供給し、かつ前記電気ヒータに電力を停止あるいは供給せず、
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より低く、前記第３の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記電気ヒータおよび前記液化ガスポンプに電力を供給する構成であってもよい。
この構成によれば、第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、発電機が液化ガスポンプにのみ電力を供給して電気ヒータに電力を供給せず、第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より低く、第３の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、発電機が電気ヒータおよび液化ガスポンプに電力を供給することで、システムが電気ヒータを備えていたとしても、電気ヒータの使用を適切に制御できる。
上記構成おいて、前記発電機が前記電気ヒータおよび前記液化ガスポンプ、あるいは前記液化ガスポンプのみに電力を供給した後で、前記熱交換器の前記ガスの第２の温度を測定する第1温度計と、前記加温部より後段の前記ガスの第３の温度を測定する第２の温度計とを備えていてもよい。
【００１６】
化学吸着式不純物除去装置は、メイン配管に設置されていてもよく、予備ガス供給配管に設置されていてもよい。
本発明において、蒸発器と熱交換部が別体として構成されていてもよい。
本発明において、熱交換部が排熱回収部であってもよい。
本発明において、蒸発器から熱交換部へガスを送る蒸発ガス供給配管と、熱交換部から加温部へガスを送る被加温ガス導入配管とを備えていてもよい。
本発明において、蒸発器と熱交換機が一体に構成されていてもよい。
本発明において、蒸発器の一部を構成する下流側配管に熱交換部が配置されていてもよい。
【００１７】
本発明において、液化ガスを貯蔵する貯槽は、例えば液体窒素、液体酸素、または液化天然ガス等の液化ガスを貯蔵する貯槽である。前記貯槽は１つであってもよく、複数あってもよい。液化ガス製造設備に設置された貯槽であってもよく、液化ガス製造設備とは独立しており、遠隔地で製造された液化ガスを貯蔵する貯槽であってもよい。
本発明において、蒸発器は空気加熱式であっても良い。
本発明において、熱交換部の熱媒体はガス状であってもよく、液状であってもよい。該熱媒体の温度は、第1の温度よりも高い温度である。
【００１８】
本発明において、前記圧力計はメイン配管の内圧を測定してもよく、予備ガスがメイン配管に合流するポイントの上流側である予備ガス供給配管の内圧を測定してもよい。メイン配管または予備ガス供給配管に不純物除去部が設けられている場合には、圧力計は該不純物除去部の前段に設けてもよく、後段に設けてもよい。
圧力計が、予備ガス供給配管に配置されている場合に、圧力計よりも貯槽側に制御弁が配置され、通常運転時にはその制御弁が閉じてあり、バックアップ運転時にはその制御弁が開くように制御されていてもよい。
圧力計が、メイン配管に配置されている場合に、予備ガス供給配管に制御弁が配置され、通常運転時にはその制御弁が閉じてあり、バックアップ運転時にはその制御弁が開くように制御されていてもよい。
【００１９】
本発明において、発電機は、ディーゼル発電機であってもよい。前記発電機は電気ヒータと液化ガスポンプの両方に電力を供給してもよいが、電気ヒータまたは液化ガスポンプのいずれか一方にのみ電力を供給することもできる。
【００２０】
本発明において、圧力計で測定された圧力が閾値以下になった場合に発電機を稼働するが、前記閾値はメイン配管により気化させた液化ガスを供給しているときの供給圧力（通常時供給圧力）よりも低い値であり、例えば前記通常時供給圧力の５０％以下の値にあらかじめ設定することができる。
【００２１】
（発明２）
本発明に係る液化ガス供給予備システムにおいて、前記熱媒体は前記発電機において発生した熱媒体であることができる。
【００２２】
本発明において、発電機において発生した熱媒体は、発電機の稼働に伴う発電機本体の温度上昇によって発生した排熱であってもよく、発電機を冷却するために使用された冷却水であってもよい。ここで、排熱または冷却水の温度は、第２の温度以上である。
本発明において、前記熱媒体は気化した液化ガスに熱を与えた後、大気に放出されてもよく、所定の処理後に放出されてもよく、回収されてもよい。前記所定の処理とは、例えばあらかじめ定めた所望の温度以下に熱媒体の温度を低下させる処理であってもよく、所定の処理なく放出されてもよい。
【００２３】
従来は蒸発器で蒸発した液化ガス中の不純物を除去するため所定の温度にまでガスを加温しなければならないが、寒冷地においては空気による加温が不十分であった。そこで発電機により電気ヒータに電力を供給して、蒸発後の液化ガスを加温しなければならなかった。一方で、発電機の駆動に伴って発生した熱量は発電機の冷却水として、あるいは排熱として外部へ放出されていた。本発明によれば、発電機の駆動に伴って発生した熱量は、蒸発器において気化した液化ガスの加温に有効に使用される。このため発電機が電気ヒータに供給する電力は少なくなり、簡易な構成で、少ない消費電力で液化ガス予備供給を行うことができる。
【００２４】
（発明３）
本発明に係る液化ガス供給予備システムは、前記熱媒体を前記熱交換部と前記発電機に循環させる熱媒体循環路をさらに備えることができる。
【００２５】
本発明において、発電機で発生した熱媒体を熱交換部における熱媒体として使用した後、該熱媒体は熱交換部外部へ放出されてもよいが、熱媒体循環路により発電機へ循環させてもよい。熱媒体循環路により発電機へ戻された熱媒体は発電機の冷却用に使用されてもよい。熱媒体循環路により循環される熱媒体はガス状であってもよいが、例えば冷却水、その他の冷媒液のような液状であってもよい。
【００２６】
本発明において、熱媒体循環路を設けることにより、熱交換部で温度が低下した熱媒体を、発電機を冷却する熱媒体としても使用することができ、効率的である。また、発電機の周囲に高温の排ガスまたは冷却水を放出できない場合にも、熱媒体循環路により熱媒体を循環させて使用すれば熱媒体を放出しないため、一定温度以下に温度を低下させてから熱媒体を放出する必要がなくなる。
【００２７】
（発明４）
本発明に係る液化ガス供給予備システムにおいて、前記熱交換部は、前記蒸発器を構成する管の内、下流側管に配置されることができる。
【００２８】
本発明において、液化ガスは蒸発器上流側管に液体状態で流入し、蒸発器下流側管にかけて徐々に気化する。そこで、蒸発器の一部を構成する下流側配管に熱交換部を配置し、熱媒体と下流側配管内のガスとが熱交換できるように構成する。
【００２９】
本発明において、蒸発器と熱交換部を一体とすることで装置構成を簡易にし、装置を配置するフットプリントも小さくすることができる。
【００３０】
（発明５）
本発明に係る液化ガス供給予備システムにおいて、前記熱交換部は、熱媒体を受け入れる前記熱媒体入口と、受け入れた前記熱媒体を排出する熱媒体出口とを有する熱媒体通路と、加温対象のガス（蒸発器から送られてきたガスまたは蒸発器下流側のガス）が流れるガス通路と、を備え、
前記熱媒体入口が前記ガス通路の下流側に配置され、前記熱媒体出口が前記ガス通路の上流側に配置されていてもよい。
【００３１】
本発明において、熱交換部は、熱交換部導入直後であり気化した液化ガスが比較的低温である上流側部分と、熱交換部内で加温されて気化した液化ガスが比較的高温となっている下流側部分を有している。本発明において熱媒体は熱交換部全体に供給されてもよいが、下流部分に供給されるようにしても良い。熱媒体が気化した液化ガスが通過する管の外側に接触するように、熱交換部が熱媒体をその管の外側に吹き付ける吹き付け手段を有してもよい。
【００３２】
本発明において、熱交換部は、特に制限されず、公知の形状であってもよい。熱交換部は、ガス通路上流側である高温側からガス通路下流側である低温側に向かって熱媒体が流れる構造の向流型構造の熱交換部であってもよい。向流型構造の熱交換部により、さらに熱交換効率が高まる。
【００３３】
（発明６）
本発明に係る液化ガス供給予備システムにおいて、前記予備ガス供給配管内のガスの温度を測定する、または前記予備ガス供給配管の温度を測定する第１の温度計と、
前記第１の温度計で測定された温度が前記第３の温度になるように、前記電気ヒータを制御する電気ヒータ制御部とを備えることができる。
【００３４】
本発明において、温度計は予備ガス供給配管に挿入されており、予備ガス供給配管内のガス温度を測定してもよい。また本発明において、温度計は予備ガス供給配管の外側に貼付されており、予備ガス供給配管の配管温度を測定しても良い。
本発明において、加温部は、多管式またはフィン式の電気ヒータを有していてもよい。電気ヒータ制御部は、電気ヒータを制御し、例えば、発電機から供給される電流のＯＮ／ＯＦＦ制御を行ってもよく、測定されたガス温度に基づくフィードバック制御を行っても良い。
【００３５】
本発明において、予備ガス供給配管の温度に基づいて電気ヒータを制御することにより、周辺環境温度の変化や液化ガス供給量の変動があった場合に会ってもあらかじめ定めた所望の温度の液化ガス（気化後の液化ガス）を供給することができる。さらにフィードバック制御をおこなうことにより気化した液化ガス温度を一定温度に制御できるため、発電機からの電力を低減できる。
【００３６】
（発明７）
本発明に係る液化ガス供給予備システムにおいて、前記被加温ガス導入配管内のガスの温度を測定する、または前記被加温ガス導入配管の温度を測定する第２の温度計をさらに備え、前記電気ヒータ制御部は前記第２の温度計および前記第１の温度計で測定されたそれぞれの温度に基づいて、前記第１の温度計で測定された温度が前記第３の温度になるように前記電気ヒータを制御することができる。
【００３７】
本発明において、温度計は被加温ガス導入配管に挿入されており、被加温ガス導入配管内のガス温度を測定してもよい。また本発明において、温度計は被加温ガス導入配管の外側に貼付されており、被加温ガス導入配管の配管温度を測定しても良い。
【００３８】
本発明において、被加温ガス導入配管内を流れる、気化した液化ガスの温度は、周辺環境温度の変化、液化ガス供給量の変動、発電機の稼働状況に応じて変動する。よって被加温ガス導入配管内のガスの温度または前記被加温ガス導入配管の温度を測定し、測定した温度に基づいて電気ヒータを制御することで、あらかじめ定めた所望の温度の液化ガス（気化後の液化ガス）を供給することができる。また、これによりフィードバック制御に加えてフィードフォワード制御も可能となり、気化した液化ガス温度をより一定温度に制御できるため、発電機からの電力を低減できる。
【００３９】
（発明８）
本発明に係る液化ガス供給予備システムにおいて、前記蒸発ガス供給配管内のガスの温度を測定する、または前記被加温ガス導入配管の温度を測定する第３の温度計をさらに備え、
前記電気ヒータ制御部は前記第３の温度計、前記第２の温度計、および前記第１の温度計で測定されたそれぞれの温度の内いずれか１つまたは２以上に基づいて、前記第１の温度計で測定された温度が前記第３の温度になるように前記電気ヒータを制御することができる。
【００４０】
本発明において、温度計は蒸発ガス供給配管に挿入されており、蒸発ガス供給配管内のガス温度を測定してもよい。また本発明において、温度計は蒸発ガス供給配管の外側に貼付されており、蒸発ガス供給配管の配管温度を測定しても良い。蒸発器と熱交換部がそれぞれ独立しており、配管で接続されている場合には、蒸発器と熱交換部の間の配管内のガス温度またはその配管温度を測定してもよい。蒸発器と熱交換部とが、一体に構成されている場合には、一体に構成された上流位置に温度計を配置していてもよい。
【００４１】
本発明において、蒸発ガス供給配管内を流れる、気化した液化ガスの温度は、周辺環境温度の変化や液化ガス供給量の変動に応じて変動する。よって蒸発ガス供給配管内のガスの温度または前記蒸発ガス供給配管の温度を測定し、測定した温度に基づいて電気ヒータを制御することで、あらかじめ定めた所望の温度の液化ガス（気化後の液化ガス）を供給することができる。また、これによりフィードバック制御、フィードフォワード制御のそれぞれ、またはその組み合わせが可能となる。よって、気化した液化ガス温度をより一定温度に制御できるため、発電機からの電力を低減できる。
【００４２】
（発明９）
本発明に係る液化ガス供給予備システムは、前記メイン配管または前記予備ガス供給配管に配置され、前記メイン配管または前記予備ガス供給配管内の流量を測定する流量計をさらに備え、前記電気ヒータ制御部は、前記第３の温度計、前記第２の温度計、および前記第１の温度計で測定されたそれぞれの温度の内いずれか１つまたは２以上と、前記流量計で測定された流量に基づいて、前記第１の温度計で測定された温度が前記第３の温度になるように前記電気ヒータを制御することができる。
【００４３】
本発明において、流量計はオリフィス差圧式であってもよく、マスフローメータであってもよい。
【００４４】
本発明において、予備ガス供給配管により供給される、気化した液化ガス量が増えれば、電気ヒータが必要とする電力も大きくなる。よって、予備ガス供給配管内の流量を測定する流量計と、第３の温度計、第２の温度計、および第1の温度計で測定されたそれぞれの温度の内いずれか１つまたは２つ以上に基づいて電気ヒータの制御をすることで、あらかじめ定められた所望の温度の液化ガス（気化後の液化ガス）を供給することができる。
【００４５】
（発明１０）
本発明に係るバックアップ付き液化ガス供給システムは、
原料空気を圧縮する空気圧縮部と、
前記空気圧縮部で得られた圧縮原料空気から不純物を除去する精製部と、
前記精製部において精製された圧縮原料空気を冷却する主熱交換部と、
前記主熱交換部において冷却された圧縮原料空気を窒素と酸素に分離する精留部と、
上記記載の液化ガス供給予備システムと、を備えることができる。
【００４６】
本発明において、原料空気から製造されるガス種は酸素であってもよく、窒素であってもよく、酸素および窒素の両方であってもよい。
本発明において、圧縮原料空気から不純物を除去する精製部は、圧縮された原料空気から水等の不純物を除去する機能を有してもよい。
本発明において主熱交換部は、前記精留部で発生した廃ガスと原料空気を熱交換させるものであっても良い。
本発明において、精留部は、深冷式の空気分離装置であってもよい。
本発明において、主蒸発器は、前記液体窒素製造装置で製造された液体窒素または液体酸素製造装置で製造された液体酸素を蒸発させる機能を有し、空気式蒸発器であってもよく、温水式蒸発器であっても良い。
本発明において、不純物除去部は、前記液体窒素製造装置で製造された液体窒素または液体酸素製造装置で製造された液体酸素を気化させたガス中の不純物を除去する機能を有する。該不純物除去部はゲッター式でＣＯ、Ｈ２等の不純物を除去してもよく、吸着式で水分、ＣＯ２を除去してもよい。
【００４７】
かかる構成によれば、予備ガス供給配管により供給される、気化した液化ガスおよび/または液化ガス製造装置で製造された液化ガスを気化したガスを高純度ですることができる。さらに、液化ガス供給システムが電源喪失などの要因により停止した場合であっても窒素ガス供給予備システムを備えることにより連続的にガスを供給することができる。また加温部を設けることにより、低電力で運転することができる。
【００４８】
（発明１１）
本発明に係る第1の液化ガス予備供給方法は、
メイン供給からガスの供給が中断あるいは停止することを検知する第１検知工程と、
前記第１検知工程の検知結果に基づいて、液化ポンプに発電機を使用して電力を供給する電力供給工程と、
前記液化ガスポンプにより貯槽から送られた液化ガスを、蒸発器を使用して、周辺環境温度より低い第１の温度に気化してガスにする第１昇温工程と、
前記第１昇温工程で気化された第１の温度のガスを、熱交換部を使用して、第１の温度より高い第２の温度に昇温する第２昇温工程と、
前記第２昇温工程で、第２の温度に昇温されたガスを、メイン供給側に送りこむバックアップ供給工程と、を含む。
また、本発明に係る第２の液化ガス予備供給方法は、
メイン供給からガスの供給が中断あるいは停止することを検知する第１検知工程と、
前記第１検知工程の検知結果に基づいて、液化ポンプおよび/または電気ヒータに発電機を使用して電力を供給する電力供給工程と、
前記液化ガスポンプにより貯槽から送られた液化ガスを、蒸発器を使用して、周辺環境温度より低い第１の温度に気化してガスにする第１昇温工程と、
前記第１昇温工程で気化された第１の温度のガスを、熱交換部を使用して、第１の温度より高い第２の温度に昇温する第２昇温工程と、
前記第２昇温工程で、第２の温度に昇温されたガスを、電気ヒータを使用した加温部で、第２の温度より高い第３の温度に昇温する第３昇温工程と、
前記第３昇温工程で、第３の温度に昇温されたガスを、メイン供給側に送りこむバックアップ供給工程と、を含む。
また、本発明に係る第３の液化ガス予備供給方法は、前記第２の液化ガス予備供給方法において、
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記液化ガスポンプに電力を供給し、かつ前記電気ヒータに電力を停止あるいは供給せず、
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より低く、前記第３の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記電気ヒータおよび前記液化ガスポンプに電力を供給する工程をさらに含む。
【００４９】
上記発明に係る液化ガス予備供給方法は、さらに以下の工程を有していてもよい。
前記メイン供給からガスの供給が再開あるいは開始することを検知する第２検知工程と、前記第２検知工程の検知結果に基づいて、液化ポンプおよび/または電気ヒータに電力の供給を停止する電力停止工程と、を含む。
液化ガスを貯槽に貯蔵する工程を含む。
液化ガスポンプにより、前記液化ガスを前記貯槽から下流へ送る工程と、を含む。
【００５０】
前記第１検出工程は、圧力計により、前記メイン配管または前記予備ガス供給配管の内圧を測定する工程であり、測定された内圧が閾値以下の場合に、前記電力供給工程が液化ポンプおよび/または電気ヒータに発電機を使用して電力を供給してもよい。
発電機制御部により、前記圧力計で測定された圧力が閾値以下になった場合に、前記発電機を稼働するように制御する工程を含んでいてもよい。
前記第２検知工程は、例えば、メインのガス製造部からガスが供給再開あるいは開始したことを示す情報を検知する工程であってもよい。
【００５１】
本発明の方法の各構成要素において、上記発明のシステムと同様の構成要素は、同じ機能、作用を有している。
【００５２】
本発明に係る液化ガス予備供給方法において、前記熱媒体は、前記発電機を冷却する冷却用流体であり、前記冷却用流体を、前記熱交換部と前記発電機に循環させる工程を含むことができる。
【００５３】
（発明１２）
本発明に係るバックアップ付きガス供給方法は、液化ガスを主蒸発器により気化させてガスを供給する方法であって、
ガス製造部から、液化ガスを蒸発器で気化させたガスをメイン配管を通じて下流のプロセスに供給する工程と、
前記メイン配管に配置された不純物除去部において、前記ガス中の不純物を除去する不純物除去工程と、
前記不純物除去部より上流側で前記メイン配管に合流する予備ガス供給配管を通じて、前記ガスと同様のガスを供給する工程であって、上記記載の液化ガス予備供給方法の工程と、を含む。
本発明の方法の各構成要素において、上記発明のシステムと同様の構成要素は、同じ機能、作用を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態１のガス製造システムの構成例を示す図である。
【図２】実施形態２のガス製造システムの構成例を示す図である。
【図３】実施形態３のガス製造システムの構成例を示す図である。
【図４】実施形態４のガス製造システムの構成例を示す図である。
【図５】ガス製造部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお、以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
【００５６】
（実施形態１）
本実施形態１のバックアップ付き液化ガス供給システム１を図１、図５に示す。
通常時はガス製造部５１から液化ガス（本実施形態においては窒素）がメイン配管Ｌ６により窒素ガス消費ポイント（下流のプロセスとも称することがある）へ供給されている。メイン配管Ｌ６には不純物除去部４１が配置されている。本実施例においてはＣＯやＣＯ２等を除去するゲッターが配置されている。
【００５７】
ガス製造部５１は、窒素ガス製造装置である。図５にガス製造部５１の内容を示す。窒素ガス製造装置は、深冷式空気分離装置である。空気圧縮部７１に原料空気を取り入れて、圧縮する。圧縮した原料空気は原料ガス熱交換部７２で冷却する。原料ガス熱交換部７２で冷却された原料空気中の不純物（水、ＣＯ２等）を精製部７３で除去する。精製部７３で生成された原料空気を主熱交換部７４において冷却し、液化させる。液化された原料空気を精留部７５において窒素および酸素に分離する。分離された窒素ガスは前記主熱交換部７４で原料空気との熱交換によって加熱され、メイン配管L6へ供給されてもよい。分離された液体窒素はタンク７６に一時的に貯留し、その後、主蒸発器７７で気化させてもよいが、液体窒素を取出さなくてもよい。前記主蒸発器７７で気化させた窒素ガスをメイン配管Ｌ６へ供給する。
【００５８】
ここで、電源の喪失またはガス製造部のメンテナンス等の理由によりメイン配管Ｌ６から十分な窒素ガスができなくなる場合が考えられる。このような場合、メイン配管Ｌ６内の圧力は低下し、メイン配管Ｌ６と接続している予備ガス供給配管Ｌ４の圧力も低下する。圧力の低下は予備ガス供給配管Ｌ４に配置された圧力計２０による圧力測定で検出される。圧力計２０で測定された圧力が閾値（本実施例では１．０ＭＰａ）以下となった場合に発電機制御部３１で発電機１５を稼働するようにする。
【００５９】
発電機１５が稼働すると、液化ガスポンプ１３および加温部１６の電気ヒータに電力が供給される。
【００６０】
液化ガスポンプ１３に電力が供給されて、液化ガスポンプ１３が稼働すると、貯槽１１に貯蔵されている液化ガス（本実施形態においては窒素）は液化ガスポンプ１３により前記貯槽１１から導出され、下流側の蒸発器１２へ液体状態で送られる。
【００６１】
蒸発器１２へ導入された液体窒素は蒸発器１２内でガスへ状態遷移される。ここで蒸発器１２は空気式蒸発器であり、周辺環境空気が液化ガスに熱を与えることにより、液体窒素は液体状態からガス状態の窒素ガスとなる。前記蒸発器導入時における液体窒素温度は例えば-１９５℃である。前記蒸発器１２内において周辺環境温度（本実施例においては０℃）よりも低い第1の温度（本実施例においては−１５℃）の窒素ガスとなって、蒸発器１２から蒸発ガス供給配管Ｌ２へ導出される。
【００６２】
蒸発ガス供給配管Ｌ２内を通過した窒素ガスは熱交換部１６に導入される。本実施形態においては熱交換部１６に熱媒体である発電機１５の排ガスが送られ、排ガスと窒素ガスが熱交換を行う。これにより窒素ガスは第１の温度（本実施例においては−１５℃）から第２の温度（本実施例においては−６℃）まで加温される。加温された窒素ガスは熱交換部１６から被加温ガス導入配管Ｌ３へ導出される。
熱交換部１６は、熱媒体を受け入れる熱媒体入口と、受け入れた熱媒体を排出する熱媒体出口とを有する熱媒体通路と、蒸発器１２から送られてきたガスが流れるガス通路と、を備え、ガス通路L2が、ガス流れ方向において上流側に配置され、かつそれを通過するガスの温度が低い上流側１２１と、低温端部を通過するガスより高い温度のガスが通過する下流側１２２を有する。熱媒体入口が下流側１２２に配置され、熱媒体出口が上流側１２１に配置されている。
【００６３】
被加温ガス導入配管Ｌ３を通過した窒素ガスは加温部１４に導入される。加温部１４内の多管式電気ヒータにより、窒素ガスは第２の温度（本実施例においては−６℃）から、あらかじめ定められた第３の温度（本実施例においては５℃）まで加温される。第３の温度は、不純物除去部４１の特性によって決定される。本実施例では不純物除去部４１は化学吸着によりＣＯおよびＣＯ２を除去するゲッターであるため、不純物除去性能を発揮するためには窒素ガス温度が０℃以上である必要がある。そこで第３の温度は５℃に設定した。電気ヒータによる加温温度は、予備ガス供給配管Ｌ４の内部のガス温度を測定する第１の温度計２１が第３の温度となるように、電気ヒータ制御部が電気ヒータをフィードバック制御する。
【００６４】
以上の構成によれば、メイン配管Ｌ６から供給される窒素ガスが電源喪失等の要因により停止または不十分となった場合であっても、本発明に係る液化ガス供給予備システムから窒素ガスを継続的に供給することができる。供給される窒素ガスは所定の温度に加温されており、不純物除去部４１において不純物が効率的に除去されることから純度も高い。
【００６５】
本実施形態１に係る液化ガス供給予備システムにおいて、流量２５０００Ｎｍ３／ｈ、圧力１０ｂａｒ、温度５℃の窒素ガスを供給した場合の負荷を、熱交換部を有しないシステム（比較例１とする。図１において熱交換部１６を備えていないシステム）に係るシステムと比較した結果を表１に示す。
【００６６】
（実施形態１と比較例１における熱負荷）
液体窒素を気化する蒸発器は、本実施形態１と比較例１との両方で使用される。前記蒸発器において−１９５℃の液体窒素は−１５℃の窒素ガスに状態遷移する。いずれの場合も空気式蒸発器により周辺空気から液体窒素に与えられる熱は３３４３ｋＷであった。蒸発器で発生した−１５℃の窒素ガスを５℃の窒素ガスとするためには、さらに３１ｋＷの熱を窒素ガスに与える必要がある。
比較例１においては、３１ｋＷの熱をすべて加温部１４の電気ヒータにより供給する必要がある。一方、本実施形態１においては熱交換部から１４ｋＷの熱が与えられる（算出根拠は後述する）。よって電気ヒータにより供給する熱は３１−１４＝１７ｋＷとなる。
【００６７】
（実施形態１と比較例１における電気負荷）
液化ガスポンプ１３が、流量２５０００Ｎｍ３／ｈの窒素ガスに相当する量の液体窒素を蒸発器１２へ送液するときに必要な電気負荷は３０ｋＷである。液化ガスポンプの電気負荷は実施形態１と比較例１で同じである。
実施形態１では、発電機は液化ガスポンプ１３に３０ｋＷの電力を供給し、かつ、電気ヒータに１７ｋＷの電力を供給する。よって発電機が供給する総合電力量は３０＋１７＝４７ｋＷとなる。
比較例１では発電機は液化ガスポンプ１３に３０ｋＷの電力を供給し、かつ、電気ヒータに３１ｋＷの電力を供給する。よって発電機が供給する総合電力量は３０＋３１＝６１ｋＷとなる。
【００６８】
（実施形態１における発電機からの熱媒体の寄与）
実施形態１における発電機の発電効率は４０％であった。よって、４０％にあたる４７ｋＷは電力として液化ガスポンプ１３および電気ヒータに供給される。残りの６０％にあたる７０．５ｋＷは熱として主に排ガス中に排出される。熱媒体である排ガスが窒素ガスに与える熱は７０．５ｋＷのうち２０％にあたる１４ｋＷであった。この１４ｋＷが実施形態１に係る熱交換部において窒素ガスに与えられる。
【００６９】
（実施形態１における発電機からの熱媒体の寄与）
実施形態１では電気ヒータの電気負荷が１７ｋＷであったのに対し、比較例１では３１ｋＷであった。よって実施形態１では、電気ヒータに係る電気負荷を比較例１よりも４５％削減することができた。
実施形態１では発電機の電気負荷が４７ｋＷであったのに対し、比較例１では６１ｋＷであった。よって実施形態１では、発電機に係る電気負荷を比較例１よりも２３％削減することができた。
【００７０】
【表１】
2018179243.tif 000003
【００７１】
（別実施形態）
実施形態１のガス製造装置は、液体窒素を製造するものであったが、これに限定されず、液体酸素などを製造してもよく、液化天然ガスを貯蔵し供給するものであっても良い。
【００７２】
実施形態１における第１の温度計は予備ガス供給配管Ｌ４の内部のガス温度を測定するものであったが、これに限定されず、予備ガス供給配管Ｌ４の配管温度を測定してもよい。
【００７３】
実施形態１における不純物除去部４１はＣＯおよびＨ２を除去するゲッターであったがこれに限定されず、ＣＯ２、Ｈ２Ｏを除去するものであってもよい。
【００７４】
実施形態１における圧力計２０は予備ガス供給配管Ｌ４に配置されたが、これに限定されず、メイン配管Ｌ６に配置されても良い。予備ガス供給配管Ｌ４に不純物除去部４１が配置される場合には、圧力計２０は不純物除去部４１の上流側に配置されてもよいが、不純物除去部４１の下流側に配置されてもよい。メイン配管Ｌ６に不純物除去部４１が配置される場合には圧力計２０は不純物除去部４１の上流側に配置されてもよいが、不純物除去部４１の下流側に配置されてもよい。
【００７５】
実施形態１における発電機１５は液化ガスポンプ１３および加温部１４の電気ヒータの両方に電力を供給するものであったが、これに限定されず、２台の発電機を配置し、一方の発電機から液化ガスポンプ１３に電力を供給し、他方の発電機から電気ヒータに電力を供給しても良い。
【００７６】
実施形態１において、熱交換部１６と蒸発器１２とが別体であったが、これに制限されず、実施形態２のように、熱交換部と蒸発部が一体の構成であってもよい。
実施形態１において、温度計２１の測定結果に基づいて電気ヒータ制御部が電気ヒータを制御していたが、これに制限されず、実施形態２または実施形態３のように、温度計２２、温度計２３をさらに有し、それら単独の測定値または２以上の測定値の組み合せに基づいて、電気ヒータ制御部が電気ヒータを制御してもよい。
【００７７】
（実施形態２）
本実施形態２について、図２を用いて以下に説明する。なお、実施形態１と同様の機能を有する構成については説明を省略する。
【００７８】
通常時はガス製造部５１から液化ガス（本実施形態においては酸素ガス）がメイン配管Ｌ６により酸素ガス消費ポイントへ供給されている。
【００７９】
電源の喪失またはガス製造部のメンテナンス等の理由によりメイン配管Ｌ６から十分な酸素ガスができない場合、メイン配管Ｌ６内の圧力が低下する。圧力低下は圧力計２０による圧力測定で検出される。圧力計２０で測定された圧力が閾値（本実施例では１．０ＭＰａ）以下となった場合に発電機制御部３１で発電機１５を稼働するようにする。
【００８０】
発電機１５が稼働すると、液化ガスポンプ１３および加温部１６の電気ヒータに電力が供給される。
【００８１】
液化ガスポンプ１３に電力が供給されて、液化ガスポンプ１３が稼働すると、貯槽１１に貯蔵されている液化ガス（本実施形態においては酸素）は液化ガスポンプ１３により前記貯槽１１から導出され、下流側の蒸発器１２へ液体状態で送られる。
【００８２】
蒸発器１２へ導入された液体酸素は蒸発器１２内でガスへ状態遷移される。ここで蒸発器１２は空気式蒸発器である。前記蒸発器導入時における液体酸素温度は例えば-１８２℃である。前記蒸発器１２内において周辺環境温度（本実施例においては０℃）よりも低い第1の温度（本実施例においては−１５℃）の酸素ガスとなる。本実施形態において蒸発器１２を構成する管の内下流側に、熱媒体である発電機の排ガスが吹き付ける。排ガス吹き付け位置は、蒸発器１２の下流側１２２である。排ガスは下流側１２２で酸素ガスに熱を与えながら、蒸発器１２の上流側１２１へ流れる。このようにして、液体窒素は蒸発器１２内で気化し、前記第１の温度となり、さらに熱媒体である発電機の排ガスとの熱交換により第２の温度となる。蒸発器内に導入された排ガスは蒸発器に設けられた熱媒体出口から放出される。
【００８３】
第２の温度の酸素ガスは蒸発器１２から導出され、被加温ガス導入配管Ｌ３を通じて加温部１４へ送られる。加温部１４内の多管式電気ヒータにより、酸素ガスは第２の温度から、あらかじめ定めた第３の温度（本実施例においては５℃）まで加温される。
【００８４】
電気ヒータによる加温温度は、予備ガス供給配管Ｌ４の内部のガス温度を測定する第１の温度計２１による温度測定結果および被加温ガス導入配管内のガス温度を測定する第２の温度計による温度測定結果に基づいて、温度計２１による温度測定結果が第３の温度となるように電気ヒータ制御部が電気ヒータをフィードバック制御する。
【００８５】
以上の構成によれば、メイン配管Ｌ６から供給される酸素ガスが電源喪失等の要因により停止または不十分となった場合であっても、本発明に係る液化ガス供給予備システムから窒素ガスを継続的に供給することができる。
【００８６】
本実施形態２に係る液化ガス供給予備システムにおいて、流量２５０００Ｎｍ３／ｈ、圧力１０ｂａｒ、温度５℃の酸素ガスを供給する場合の負荷を、熱交換部を有しないシステム（比較例２とする。図２において熱交換部１６を備えていないシステム）に係るシステムと比較した結果を表２に示す。
【００８７】
（実施形態２と比較例２における熱負荷）
液体酸素を気化する蒸発器は、本実施形態１と比較例１との両方で使用される。前記蒸発器において−１８２℃の液体酸素は−１５℃の酸素ガスに状態遷移する。いずれの場合も空気式蒸発器により周辺空気から液体窒素に与えられる熱は３５９７ｋＷであった。蒸発器で発生した−１５℃の酸素ガスを５℃の酸素ガスとするためには、さらに３１ｋＷの熱を窒素ガスに与える必要がある。
比較例１においては、３１ｋＷの熱をすべて加温部１４の電気ヒータにより供給する必要がある。一方、本実施形態１においては熱交換部から１４ｋＷの熱が与えられる（算出根拠は後述する）。よって電気ヒータにより供給する熱は３１−１４＝１７ｋＷとなる。
【００８８】
（実施形態２と比較例２における電気負荷）
液化ガスポンプ１３が、流量２５０００Ｎｍ３／ｈの酸素ガスに相当する量の液体酸素を蒸発器１２へ送液するときに必要な電気負荷は３０ｋＷである。液化ガスポンプの電気負荷は実施形態２と比較例２で同じである。
実施形態２では、発電機は液化ガスポンプ１３に３０ｋＷの電力を供給し、かつ、電気ヒータに１７ｋＷの電力を供給する。よって発電機が供給する総合電力量は３０＋１７＝４７ｋＷとなる。
比較例２では発電機は液化ガスポンプ１３に３０ｋＷの電力を供給し、かつ、電気ヒータに３１ｋＷの電力を供給する。よって発電機が供給する総合電力量は３０＋３１＝６１ｋＷとなる。
【００８９】
（実施形態２における発電機からの熱媒体の寄与）
実施形態２における発電機の発電効率は４０％であった。よって、４０％にあたる４７ｋＷは電力として液化ガスポンプ１３および電気ヒータに供給される。残りの６０％にあたる７０．５ｋＷは熱として主に排ガス中に排出される。熱媒体である排ガスが酸素ガスに与える熱は７０．５ｋＷのうち２０％にあたる１４ｋＷであった。この１４ｋＷが実施形態１に係る熱交換部において酸素ガスに与えられる。
【００９０】
（実施形態２における発電機からの熱媒体の寄与）
実施形態２では電気ヒータの電気負荷が１７ｋＷであったのに対し、比較例２では３１ｋＷであった。よって実施形態１では、電気ヒータに係る電気負荷を比較例１よりも４５％削減することができた。
実施形態２では発電機の電気負荷が４７ｋＷであったのに対し、比較例１では６１ｋＷであった。よって実施形態２では、発電機に係る電気負荷を比較例２よりも２３％削減することができた。
【００９１】
【表２】
2018179243.tif 000004
【００９２】
（別実施形態）
実施形態２における熱媒体入り口および熱媒体出口は蒸発器１２に設けられていたが、これに限定されず、蒸発器１２を構成する管の内下流側にダクト形状で吹き付ける構成としてもよい。この場合、吹き付け後の熱媒体はそのまま蒸発器１２周辺の環境へ放出される。
【００９３】
実施形態２において、熱交換部１６と蒸発器１２と一体であったが、これに制限されず、実施形態１のように、熱交換部と蒸発部とが別体の構成であってもよい。
実施形態２において、温度計２１、２２の測定結果に基づいて電気ヒータ制御部が電気ヒータを制御していたが、これに制限されず、実施形態１のように温度計２１のみに基づいて電気ヒータ制御部が電気ヒータを制御してもよく、または実施形態３のように温度計２３をさらに有してそれら単独の測定値または２以上の測定値の組み合せに基づいて電気ヒータ制御部が電気ヒータを制御してもよい。
【００９４】
（実施形態３）
本実施形態３について、図３を用いて以下に説明する。なお、実施形態１または２と同様の機能を有する構成については説明を省略する。
【００９５】
通常時はガス製造部５１から液化ガス（本実施形態においてはメタンガス（以下、ＬＮＧともいう））がメイン配管Ｌ６によりメタンガス消費ポイントへ供給されている。
【００９６】
圧力計２０で測定された圧力が閾値（本実施例では１．０ＭＰａ）以下となった場合に発電機制御部３１で発電機１５を稼働するようにする。
【００９７】
発電機１５が稼働すると、液化ガスポンプ１３および加温部１６の電気ヒータに電力が供給される。
【００９８】
液化ガスポンプ１３に電力が供給されて、液化ガスポンプ１３が稼働すると、貯槽１１に貯蔵されている液化ガス（本実施形態においてはＬＮＧ）は液化ガスポンプ１３により前記貯槽１１から導出され、下流側の蒸発器１２へ液体状態で送られる。
【００９９】
蒸発器１２へ導入されたＬＮＧは蒸発器１２内でガスへ状態遷移される。ここで蒸発器１２は空気式蒸発器である。前記蒸発器導入時におけるＬＮＧ温度は例えば-１６０℃である。前記蒸発器１２内において周辺環境温度（本実施例においては０℃）よりも低い第1の温度（本実施例においては−１５℃）のメタンガスとなる。第１の温度となったメタンガスは、蒸発器１２から蒸発ガス供給配管Ｌ２へ導出される。
【０１００】
蒸発ガス供給配管Ｌ２内を通過したメタンガスは熱交換部１６に導入される。本実施形態においては熱交換部に熱媒体である発電機１５の冷却水が送られ、排ガスとメタンガスが熱交換を行う。冷却水は稼働した発電機１５を冷却することにより温度が上昇しており、加温部でメタンガスに熱を与えることにより冷却水の温度は低下する。温度が低下した冷却水は熱媒体循環路により再び発電機の冷却に使用される。
【０１０１】
これによりメタンガスは第１の温度（本実施例においては−１５℃）から第２の温度（本実施例においては−６℃）まで加温される。加温されたメタンガスは熱交換部１６から被加温ガス導入配管Ｌ３へ導出される。
【０１０２】
第２の温度のメタンガスは蒸発器１２から導出され、被加温ガス導入配管Ｌ３を通じて加温部１４へ送られる。加温部１４内の電気ヒータにより、メタンガスは第２の温度（本実施例においては−６℃）から、あらかじめ定めた第３の温度（本実施例においては５℃）まで加温される。
【０１０３】
電気ヒータによる加温温度は、予備ガス供給配管Ｌ４の内部のガス温度を測定する第１の温度計２１による温度測定結果、被加温ガス導入配管内のガス温度を測定する第２の温度計２２、および蒸発ガス供給配管Ｌ２の内部のガス温度を測定する第３の温度計２３よる温度想定結果に基づいて、温度計２１による温度測定結果があらかじめ定めた第３の温度となるように電気ヒータ制御部が電気ヒータを制御する。
【０１０４】
以上の構成によれば、メイン配管Ｌ６から供給される窒素ガスが電源喪失等の要因により停止または不十分となった場合であっても、本発明に係る液化ガス供給予備システムから窒素ガスを継続的に供給することができる。
【０１０５】
本実施形態３に係る液化ガス供給予備システムにおいて、流量２５０００Ｎｍ３／ｈ、圧力１０ｂａｒ、温度５℃のメタンガスを供給する場合の負荷を、熱交換部を有しないシステム（比較例３とする。図３において熱交換部１６を備えていないシステム）に係るシステムと比較した結果を表３に示す。
【０１０６】
（実施形態３と比較例３における熱負荷）
液体酸素を気化する蒸発器は、本実施形態１と比較例１との両方で使用される。前記蒸発器において−１６０℃のＬＮＧは−１５℃のメタンガスに状態遷移する。いずれの場合も空気式蒸発器により周辺空気から液体窒素に与えられる熱は４０５７ｋＷであった。蒸発器で発生した−１５℃のメタンガスを５℃のメタンガスとするためには、さらに３１ｋＷの熱をメタンガスに与える必要がある。
比較例１においては、３１ｋＷの熱をすべて加温部１４の電気ヒータにより供給する必要がある。一方、本実施形態１においては熱交換部から１４ｋＷの熱が与えられる（算出根拠は後述する）。よって電気ヒータにより供給する熱は３１−１４＝１７ｋＷとなる。
【０１０７】
（実施形態３と比較例３における電気負荷）
液化ガスポンプ１３が、流量２５０００Ｎｍ３／ｈのメタンガスに相当する量のＬＮＧを蒸発器１２へ送液するときに必要な電気負荷は３０ｋＷである。液化ガスポンプの電気負荷は実施形態３と比較例３で同じである。
実施形態３では、発電機は液化ガスポンプ１３に３０ｋＷの電力を供給し、かつ、電気ヒータに１７ｋＷの電力を供給する。よって発電機が供給する総合電力量は３０＋１７＝４７ｋＷとなる。
比較例３では発電機は液化ガスポンプ１３に３０ｋＷの電力を供給し、かつ、電気ヒータに３１ｋＷの電力を供給する。よって発電機が供給する総合電力量は３０＋３１＝６１ｋＷとなる。
【０１０８】
（実施形態３における発電機からの熱媒体の寄与）
実施形態３における発電機の発電効率は４０％であった。よって、４０％にあたる４７ｋＷは電力として液化ガスポンプ１３および電気ヒータに供給される。残りの６０％にあたる７０．５ｋＷは熱として主に排ガス中に排出される。熱媒体である排ガスがメタンガスに与える熱は７０．５ｋＷのうち２０％にあたる１４ｋＷであった。この１４ｋＷが実施形態１に係る熱交換部においてメタンガスに与えられる。
【０１０９】
（実施形態３における発電機からの熱媒体の寄与）
実施形態３では電気ヒータの電気負荷が１７ｋＷであったのに対し、比較例２では３１ｋＷであった。よって実施形態１では、電気ヒータに係る電気負荷を比較例１よりも４５％削減することができた。
実施形態２では発電機の電気負荷が４７ｋＷであったのに対し、比較例１では６１ｋＷであった。よって実施形態３では、発電機に係る電気負荷を比較例３よりも２３％削減することができた。
【０１１０】
【表３】
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【０１１１】
（別実施形態）
実施形態３においては、液化ガス供給予備システムから供給されるガス量を測定する流量計２４が設けられていないが、これに限定されず、流量計２４を設ける構成としてもよい。この場合、流量計２４はメイン配管Ｌ６または予備ガス供給配管Ｌ４に配置される。流量計はオリフィス差圧計を使用する。
電気ヒータ制御部３０は、前記第３の温度計２３、前記第２の温度計２２、および前記第１の温度計で測定されたそれぞれの温度の内いずれか１つまたは２以上と、前記流量計２４で測定された流量に基づいて、前記第１の温度計２１で測定された温度が前記第３の温度になるように電気ヒータ制御部が電気ヒータを制御する。
【０１１２】
実施形態３において、熱交換部１６と蒸発器１２とが別体であったが、これに制限されず、実施形態２のように、熱交換部と蒸発部が一体の構成であってもよい。
実施形態３において、温度計２１、２２、２３の測定結果に基づいて電気ヒータ制御部が電気ヒータを制御していたが、これに制限されず、実施形態１または２のように、温度計２１または温度計２２の単独の測定値に基づいて、電気ヒータ制御部が電気ヒータを制御してもよい。
【０１１３】
（実施形態４）
図４に示す実施形態４は、メイン配管Ｌ６に流量計２４（例えば、マスフローメーター）が配置されている。同じ符号の要素は、上記実施形態と同様の機能を有するため説明を省略する。
電気ヒータ制御部３０は、第３の温度計２３、第２の温度計２２、および第１の温度計２１で測定されたそれぞれの温度の内いずれか１つまたは２以上と、流量計２４で測定された流量に基づいて、第１の温度計２１で測定された温度が第３の温度になるように電気ヒータを制御することができる。
【０１１４】
本実施形態４において、メイン配管に流量計２４が配置されているが、これに制限されず、予備ガス供給配管Ｌ４に配置されていてもよい。
また、流量計２４は、実施形態４の構成に限定されず、実施形態１〜３の実施形態においても設けられていてもよく、電気ヒータ制御部３０は、各温度計の測定結果と流量計２４で測定された流量に基づいて、第１の温度計２１で測定された温度が第３の温度になるように電気ヒータを制御してもよい。
【０１１５】
（実施形態1〜４の別実施形態）
上記実施形態１〜４は、いずれも電気ヒータ有する加温部を備え、電気ヒータに電力を供給する構成であったが、電気ヒータ有する加温部を備えない構成または電気ヒータ有する加温部を備えていても電気ヒータに電力を供給しない構成であってもよい。熱交換部による昇温によって、ガス温度が必要十分な温度に達している場合には、電気ヒータを稼働する必要がなく、さらなる電力供給量の削減を達成できる。
【０１１６】
（実施形態５）
液化ガス予備供給方法は、
メイン供給からガスの供給が中断あるいは停止することを検知する第１検知工程と、
前記第１検知工程の検知結果に基づいて、液化ポンプ１３および/または電気ヒータに発電機１５を使用して電力を供給する電力供給工程と、
前記液化ガスポンプ１３により貯槽から送られた液化ガスを、蒸発器１２を使用して、周辺環境温度より低い第１の温度に気化してガスにする第１昇温工程と、
前記第１昇温工程で気化された第１の温度のガスを、熱交換部１６を使用して、第１の温度より高い第２の温度に昇温する第２昇温工程と、
前記第２昇温工程で、第２の温度に昇温されたガスを、電気ヒータを使用した加温部１４で、第２の温度より高い第３の温度に昇温する第３昇温工程と、
前記第３昇温工程で、第３の温度に昇温されたガスを、メイン供給側に送りこむバックアップ供給工程と、
前記メイン供給からガスの供給が再開あるいは開始することを検知する第２検知工程と、
前記第２検知工程の検知結果に基づいて、液化ポンプ１３および/または電気ヒータに電力の供給を停止する電力停止工程と、を含む。
上記の液化ガス予備供給方法において、
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記液化ガスポンプに電力を供給し、かつ前記電気ヒータに電力を停止あるいは供給せず、
前記第２の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より低く、前記第３の温度が化学吸着式不純物除去装置における不純物除去処理温度（T）より高い温度である場合に、前記発電機が前記電気ヒータおよび前記液化ガスポンプに電力を供給する工程をさらに含んでいてもよい。
【０１１７】
また、別実施形態の液化ガス予備供給方法は、
メイン供給からガスの供給が中断あるいは停止することを検知する第１検知工程と、
前記第１検知工程の検知結果に基づいて、液化ポンプに発電機を使用して電力を供給する電力供給工程と、
前記液化ガスポンプにより貯槽から送られた液化ガスを、蒸発器を使用して、周辺環境温度より低い第１の温度に気化してガスにする第１昇温工程と、
前記第１昇温工程で気化された第１の温度のガスを、熱交換部を使用して、第１の温度より高い第２の温度に昇温する第２昇温工程と、
前記第２昇温工程で、第２の温度に昇温されたガスを、メイン供給側に送りこむバックアップ供給工程と、を含む。
【０１１８】
液化ガス予備供給方法は、さらに以下の工程を有する。
液化ガスを貯槽１１に貯蔵する工程と、液化ガスポンプ１３により、前記液化ガスを前記貯槽から下流へ送る工程を含む。
前記第１検出工程は、圧力計２０により、メイン配管Ｌ６または予備ガス供給配管Ｌ４の内圧を測定する工程であり、測定された内圧が閾値以下の場合に、電力供給工程が液化ポンプ１６および/または電気ヒータに発電機１５から電力を供給する。
発電機制御部３１により、圧力計２０で測定された圧力が閾値以下になった場合に、発電機１５を稼働するように制御する工程を含む。
また、熱媒体が発電機１５を冷却する冷却用流体であり、冷却用流体を熱交換部１６と発電機１５との間で循環させる工程を含む。
【０１１９】
（実施形態６）
バックアップ付きガス供給方法は、液化ガスを主蒸発器により気化させてガスを供給する方法であって、
ガス製造部５１から、液化ガスを蒸発器で気化させたガスをメイン配管Ｌ６を通じて下流のプロセスに供給する工程と、
前記メイン配管Ｌ６に配置された不純物除去部４１において、前記ガス中の不純物を除去する不純物除去工程と、
前記不純物除去部４１より上流側で前記メイン配管Ｌ６に合流する予備ガス供給配管Ｌ４を通じて、前記ガスと同様のガスを供給する工程であって、上記記載の液化ガス予備供給方法の工程と、を含む。
【符号の説明】
【０１２０】
１      液化ガス供給予備システム
１１    貯槽
１２    蒸発器
１３    液化ガスポンプ
１４    加温部
１５    発電機
１６    熱交換部
２０    圧力計
２１    第１の温度計
２２    第２の温度計
２３    第３の温度計
２４    流量計
３０    加温制御部
３１    発電機制御部
４１    不純物除去部
５１    ガス製造部
７１    空気圧縮部
７２    原料ガス熱交換部
７３    精製部
７４    主熱交換部  
７５    精留部
７６    タンク
７７    主蒸発器
Ｌ２    蒸発ガス供給配管
Ｌ３    被加温ガス導入配管
Ｌ４    予備ガス供給配管
Ｌ６    メイン配管
【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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