(57)【要約】【課題】海水が利用できない内陸地のサテライト基地で利用することができ、熱電変換素子のメンテナンスを容易に行うことができるＬＮＧ冷熱利用発電装置を提供する。【解決手段】ＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、ＬＮＧをガス化するＬＮＧ気化器２と、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の装置冷却用の冷却水をＬＮＧ気化器２に供給すると共に、ＬＮＧ気化器２に供給した冷却水を施設４内に戻す冷却水循環装置５と、を有している。ＬＮＧ気化器２は、ＬＮＧの流路となるＬＮＧヘッダと、気化ガスの流路となる気化ガスヘッダと、ＬＮＧヘッダと気化ガスヘッダとを接続する蒸発管と、を有している。蒸発管は、管内を流れるＬＮＧと管外表面を流れる冷却水との間で熱交換して、ＬＮＧをガス化する。ＬＮＧヘッダの外表面に取り付けられた熱電変換素子は、高温側である冷却水側の温度と低温側であるＬＮＧヘッダ側の温度との温度差で発電する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧをガス化するＬＮＧ気化器と、
ＬＮＧ基地に隣接する施設内の装置冷却用の冷却水を前記ＬＮＧ気化器に供給すると共に、前記ＬＮＧ気化器に供給した前記冷却水を前記施設内に戻す冷却水循環装置と、
を有するＬＮＧ冷熱利用発電装置であって、
前記ＬＮＧ気化器は、
ＬＮＧの流路となるＬＮＧヘッダと、
気化ガスの流路となる気化ガスヘッダと、
前記ＬＮＧヘッダと前記気化ガスヘッダとを接続する蒸発管と、を有し、
前記蒸発管は、前記冷却水循環装置によって供給される前記冷却水に管外表面が接触し、管内を前記ＬＮＧヘッダ側から前記気化ガスヘッダ側へ向かって流れるＬＮＧと前記冷却水との間で熱交換して、ＬＮＧをガス化するようになっており、
前記ＬＮＧヘッダの外表面及び／又は前記蒸発管のうちの前記ＬＮＧヘッダに寄った部分の外表面には、熱電変換素子が取り付けられ、
前記熱電変換素子は、前記冷却水循環装置によって供給される前記冷却水に接触するようになっており、高温側である前記冷却水側の温度と低温側である前記ＬＮＧヘッダ側及び／又は前記蒸発管側の温度との温度差で発電する、
ことを特徴とするＬＮＧ冷熱利用発電装置。
【請求項２】
前記ＬＮＧ気化器は、前記気化ガスヘッドが前記ＬＮＧヘッダよりも上方に位置するように配置され、前記冷却水が前記気化ガスヘッド側から前記蒸発管の表面に沿って前記ＬＮＧヘッダ側に流れ落ちるようになっている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ冷熱利用発電装置。
【請求項３】
前記ＬＮＧ気化器が冷却棟内に収容され、
前記冷却棟内で且つ前記ＬＮＧ気化器の下方には、前記ＬＮＧ気化器から流れ落ちる前記冷却水を空気に接触させながら下方へ導く充填材が配置され、
前記冷却棟の上部で且つ前記ＬＮＧ気化器の上方には、前記冷却棟の下部側壁に形成された通気口から前記冷却棟の下方内部に取り入れた外気を前記冷却棟内の上方から前記冷却棟の外部へ排出するファンが設置され、
前記ＬＮＧ気化器及び前記充填材を流れ落ちる前記冷却水が前記冷却棟内の空気の流れで冷却されるようになっている、
ことを特徴とする請求項２に記載のＬＮＧ冷熱利用発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）をガス化するＬＮＧ気化器に、ＬＮＧ基地に隣接する施設内の装置冷却用の冷却水（温熱エネルギー）を供給し、ＬＮＧ気化器で発電するＬＮＧ冷熱利用発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧタンクから送り出されたＬＮＧは、ＬＮＧ気化器を通過する際に、空気や海水等と熱交換されてガス化され、都市ガス（気化ガス）として供給先に供給されるようになっている。このＬＮＧは、マイナス１６０℃の極低温であり、その発熱量の１〜２％程度の冷熱エネルギーを有している。
【０００３】
そこで、図９に示すように、ＬＮＧ気化器１００のＬＮＧ流路（エバポレータ）１０１内に熱電変換素子１０２，１０２を設置し、ＬＮＧ流路１０１内を流れるＬＮＧとＬＮＧ流路外を流れる海水の温度差を利用して熱電変換素子１０２，１０２で発電する技術が開発された（特許文献１）。
【０００４】
また、図１０に示すように、ＬＮＧ気化器１１０を構成するＬＮＧヘッダ１１１の内壁面に熱電変換素子１１２を設置し、ＬＮＧヘッダ１１１内を流れるＬＮＧとＬＮＧヘッダ１１１外を流れる海水の温度差を利用して熱電変換素子１１２で発電する技術が開発された（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５７１３９０号公報
【特許文献２】特開平１０−２７１８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図９及び図１０に示した従来の技術は、ＬＮＧと海水との間で熱交換するようになっているため、海水が利用できない内陸地のサテライトＬＮＧ基地で利用することができない。
【０００７】
また、図９及び図１０に示した従来の技術は、熱電変換素子１０２がＬＮＧ流路１０１内に設置されるか、又は熱電変換素子１１２がＬＮＧヘッダ１１１内に設置されているため、熱電変換素子１０２，１１２のメンテナンスが容易でないという問題を有している。
【０００８】
そこで、本発明は、海水が利用できない内陸地のサテライト基地で利用することができ、熱電変換素子のメンテナンスを容易に行うことができるＬＮＧ冷熱利用発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図１〜３、図５〜８に示すように、本発明は、ＬＮＧをガス化するＬＮＧ気化器２と、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の装置冷却用の冷却水を前記ＬＮＧ気化器２に供給すると共に、前記ＬＮＧ気化器２に供給した前記冷却水を前記施設４内に戻す冷却水循環装置５，２７と、を有するＬＮＧ冷熱利用発電装置１，２５である。この発明に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１，２５において、前記ＬＮＧ気化器２は、ＬＮＧの流路となるＬＮＧヘッダ７と、気化ガスの流路となる気化ガスヘッダ８と、前記ＬＮＧヘッダ７と前記気化ガスヘッダ８とを接続する蒸発管１０と、を有している。また、前記蒸発管１０は、前記冷却水循環装置５，２７によって供給される前記冷却水に管外表面が接触し、管内を前記ＬＮＧヘッダ７側から前記気化ガスヘッダ８側へ向かって流れるＬＮＧと前記冷却水との間で熱交換して、ＬＮＧをガス化するようになっている。また、前記ＬＮＧヘッダ７の外表面及び／又は前記蒸発管１０のうちの前記ＬＮＧヘッダ７に寄った部分の外表面には、熱電変換素子１１が取り付けられている。また、前記熱電変換素子１１は、前記冷却水循環装置１，２５によって供給される前記冷却水に接触するようになっており、高温側である前記冷却水側の温度と低温側である前記ＬＮＧヘッダ７側及び／又は前記蒸発管１０側の温度との温度差で発電するようになっている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＬＮＧ基地に隣接する施設内の装置冷却用の冷却水をＬＮＧ基地のＬＮＧ気化器に供給し、ＬＮＧ気化器のＬＮＧヘッダの外表面及び／又は蒸発管のうちのＬＮＧヘッダに寄った部分の外表面に取り付けた熱電変換素子の表面に冷却水を流すことにより、熱電変換素子が冷却水とＬＮＧヘッダ外表面との温度差で発電できるようになっているため、海水が利用できない内陸地のサテライト基地で利用することができ、熱電変換素子のメンテナンスを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置のＬＮＧ気化器の構造図である。
【図３】図２のＬＮＧ気化器の一部拡大断面図である。
【図４】本発明の比較例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置の一部平面図である。
【図６】図５のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す蒸発管の断面図である。
【図７】本発明の実施例３に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置の一部構成図であり、冷却機付きＬＮＧ気化器側の構成図である。
【図９】第１の従来例に係るＬＮＧ冷熱利用発電構造を示す図である。
【図１０】第２の従来例に係るＬＮＧ冷熱利用発電構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１３】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１を示す図である。この図１に示すように、ＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、ＬＮＧをガス化するＬＮＧ気化器２と、ＬＮＧ基地３に隣接する工場等の施設４内の装置冷却用（例えば、タービン軸受冷却用）の冷却水をＬＮＧ気化器２に供給すると共に、ＬＮＧ気化器２に供給した冷却水を施設４内に戻す冷却水循環装置５と、を有している。
【００１４】
図２乃至図３に示すように、ＬＮＧ気化器２は、ＬＮＧタンク６から送り出されたＬＮＧの流路となるＬＮＧヘッダ７と、気化ガスの流路となる気化ガスヘッダ８と、これらＬＮＧヘッダ７と気化ガスヘッダ８とを接続する蒸発管１０と、を有している。この実施例１におけるＬＮＧ気化器２は、気化ガスヘッダ８がＬＮＧヘッダ７よりも上方に位置しており、冷却水循環装置５に供給された冷却水（温水）が蒸発管１０の上方（気化ガスヘッダ８側）から蒸発管１０の下方（ＬＮＧヘッダ７側）へ向かって流れるようになっている。また、この実施例１において、蒸発管１０は、管外表面が冷却水循環装置５によって供給される冷却水に接触し、管内をＬＮＧヘッダ７側から気化ガスヘッダ８側へ向かって流れるＬＮＧと管外表面を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、管内を流れるＬＮＧがガス化されるようになっている。そして、ＬＮＧヘッダ７の外表面には、板状の熱電変換素子１１が複数取り付けられている。また、気化ガスヘッダ８を流れる気化ガスは、各家庭や隣接する施設４等に供給される（図１参照）。
【００１５】
図１乃至図２に示すように、冷却水循環装置５は、タービン軸受等の各種装置の発熱部分を冷却するために使用された冷却水（水質管理された水）を施設４内の送水槽１２に集め、その送水槽１２内の冷却水（温水）を送水管１３を介して送水ポンプ１４でＬＮＧ気化器２に供給し、冷却水を図示しないノズル等でＬＮＧ気化器２の蒸発管１０の上端部に吹き付けるようになっている。なお、送水槽１２内に集められた冷却水は、常温から数十℃程度の温度になっている。
【００１６】
図２乃至図３に示すように、ＬＮＧ気化器２の蒸発管１０の上端部に図示しないノズル等から吹き付けられた冷却水（温水）は、蒸発管１０の外表面に沿って流れ落ち、蒸発管１０内をＬＮＧヘッダ７側から気化ガスヘッダ８側へ向けて流れるＬＮＧと熱交換して、蒸発管１０内のＬＮＧをガス化する。蒸発管１０に沿って流れ落ちた冷却水は、ＬＮＧヘッダ７の外表面に取り付けられた熱電変換素子１１の外表面及びＬＮＧヘッダ７の外表面に沿って流れ、ＬＮＧヘッダ７及び熱電変換素子１１と熱交換した後、集水槽１５内に落下する。そして、熱電変換素子１１は、高温側である冷却水の温度と低温側であるＬＮＧヘッダ７の外表面の温度との温度差によって発電する。熱電変換素子１１によって発電された電気は隣接する施設４等に供給される。集水槽１５内に落下した冷却水は、蒸発管１０、ＬＮＧヘッダ７及び熱電変換素子１１の外表面を流れ落ちる際に熱交換すると共に、外気と熱交換して冷やされた状態にある（タービン軸受等の各種装置の発熱部分の冷却に使用できる程度まで温度低下した状態にある）。
【００１７】
図１乃至図３に示すように、集水槽１５内の冷却水（冷水）は、還流ポンプ１６によって還水管１７を介して施設４内の貯水槽１８に戻される。施設４内の貯水槽１８に戻された冷却水は、各種装置の発熱部分を冷却するために再利用される。
【００１８】
以上のような本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の装置冷却用の冷却水（温水）をＬＮＧ基地３のＬＮＧ気化器２に供給し、ＬＮＧ気化器２のＬＮＧヘッダ７の外表面に取り付けた熱電変換素子１１の表面に冷却水を流すことにより、熱電変換素子１１が冷却水とＬＮＧヘッダ７の外表面との温度差で発電できるようになっているため、海水が利用できない内陸地のサテライト基地で利用することができ、熱電変換素子１１のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１９】
また、本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の装置冷却用の冷却水（温水）の熱を熱電変換素子１１による発電に利用できるため、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４の熱エネルギーの有効利用を図ることができる。
【００２０】
また、本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、ＬＮＧ気化器２に供給された冷却水が蒸発管１０，ＬＮＧヘッダ７及び熱電変換素子１１の外表面を流れ落ちる際に、これら蒸発管１０，ＬＮＧヘッダ７，熱電変換素子１１の外表面及び外気と熱交換して冷却され、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の装置の発熱部分の冷却に適した温度の冷却水として再利用できるため、水資源を効率的に利用できる。しかも、本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、装置冷却用の冷却水を施設４とＬＮＧ気化器２（ＬＮＧ基地３）との間で循環させて利用できるようになっているため、装置冷却用の冷却水（海水）をそのまま環境（海、川等）に廃棄する場合に比較し（図４参照）、環境負荷を軽減することができる。なお、図４は、本実施例の比較例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置２０を示すものである。この比較例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置２０は、ＬＮＧ気化器２１に海水を供給し、ＬＮＧ気化器２１の熱電変換素子（図示せず）がＬＮＧと海水の温度差で発電して、熱交換済みの海水を海に廃棄するようになっている。また、この比較例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置２０は、ＬＮＧ基地２２に隣接する施設２３の装置用冷却水として海水を利用し、その海水でタービン軸受等の各種装置の発熱部分を冷却し、その冷却水としての海水（温水）を海に廃棄するようになっている。
【００２１】
また、本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、ＬＮＧ気化器２に供給される冷却水が水質管理された装置冷却用の水であるため、熱電変換素子１１との熱交換のために海水を利用する従来例や図４の比較例と比較し、耐腐食対策や異物除去対策が軽減される。
【００２２】
また、本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、ＬＮＧ気化器２に供給される冷却水がＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の装置冷却用の冷却水（温水）であるため、熱電変換素子１１との熱交換のために海水を利用する従来例と比較し、海水温が低下する冬期において発電性能の低下を抑えることができ、一年を通じて安定した発電性能を発揮することができる。
【００２３】
また、本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、ＬＮＧ気化器２に供給される冷却水がＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の装置冷却用の冷却水（温水）であるため、熱電変換素子１１との熱交換のために海水を利用する従来例や図４の比較例と比較し、海水温が低下する冬期においてＬＮＧ気化器２の氷結の可能性を低減することができる。
【００２４】
なお、本実施例は、ＬＮＧヘッダ７の外表面にのみ熱電変換素子１１を取り付ける態様を例示したが、これに限られず、蒸発管１０のうちのＬＮＧヘッダ７寄りの部分（入口付近の一部）の外表面にも熱電変換素子１１を取り付けてもよく、また、蒸発管１０のうちのＬＮＧヘッダ７寄りの部分の外表面のみに熱電変換素子１１を取り付けるようにしてもよい。ただし、蒸発管１０の外表面に熱電変換素子１１を取り付ける場合には、蒸発管１０を流れるＬＮＧと冷却水との熱交換を過度に阻害しない程度（ＬＮＧのガス化を過度に阻害しない程度）にし、ＬＮＧ気化器２の大型化を招来しないように留意する必要がある。
【００２５】
（実施例２）
図５乃至図６は、本発明の実施例２に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１の一部を示す図である。なお、図５は、ＬＮＧ冷熱利用発電装置１の一部平面図である。また、図６は、図５のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す蒸発管１０の断面図である。
【００２６】
これらの図に示すように、本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１は、ＬＮＧヘッダ７と気化ガスヘッダ８とがほぼ平行となるように配置され、ＬＮＧヘッダ７と気化ガスヘッダ８とを接続する蒸発管１０が熱交換用水槽２４内に浸されている。
【００２７】
熱交換用水槽２４は、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の送水槽１２から供給される装置冷却用の冷却水（温水）の流入量と、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の貯水槽１８に向けて送り出される冷却水の流出量が均衡するように水量調整がされ、常時一定の冷却水が満たされた状態になっている（図１参照）。
【００２８】
蒸発管１０は、ＬＮＧヘッダ７寄りの部分（入口付近の一部）の外表面に熱電変換素子１１が取り付けられており、その熱電変換素子１１が蒸発管１０内を通過するＬＮＧの温度と熱交換用水槽２４内の冷却水の温度との温度差によって発電するようになっている。
【００２９】
本実施例において、熱交換用水槽２４における冷却水の流入口と冷却水の流出口の位置を工夫することにより、蒸発管１０及び熱電変換素子１１と冷却水の熱交換を効率的に行うことが可能となる冷却水の流れが生じる。
【００３０】
また、本実施例において、蒸発管１０の入口（ＬＮＧヘッダ７への開口部）における−１６０℃のＬＮＧは、蒸発管１０を流れるうちに冷却水と熱交換してガス化し、蒸発管１０の出口（気化ガスヘッダ８への開口部）付近で常温のガスとなって気化ガスヘッダ８へと流れるようになっている。
このような本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１によれば、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
なお、本実施例において、熱電変換素子１１は、蒸発管１０の入口付近の一部にのみ取り付けられ、蒸発管１０内を流れるＬＮＧと蒸発管１０の管外の冷却水との熱交換を阻害しないようになっているが、蒸発管１０の全域に熱電変換素子１１を取り付けると、蒸発管１０内を流れるＬＮＧと蒸発管１０の管外の冷却水との熱交換が阻害され、設備（ＬＮＧ気化器２等）の大型化を招くという不具合を生じる。
【００３２】
（実施例３）
図７は、本発明の実施例３に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置２５を示す図である。なお、本発明の実施例３に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置２５において、上記実施例１に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１の構成部分と共通する構成部分には同一符号を付し、上記実施例１と重複する説明を省略する。
【００３３】
この図７に示すように、ＬＮＧ冷熱利用発電装置２５は、ＬＮＧをガス化する冷却機付きＬＮＧ気化器２６と、ＬＮＧ基地３に隣接する工場等の施設４内の装置冷却用（例えば、タービン軸受冷却用）の冷却水を冷却機付きＬＮＧ気化器２６に供給すると共に、冷却機付きＬＮＧ気化器２６に供給した冷却水を施設４内に戻す冷却水循環装置２７と、を有している。この図７に示すＬＮＧ冷熱利用発電装置２５は、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４から供給される冷却水（温水）の温熱エネルギーが大きく、実施例１のＬＮＧ気化器２における熱交換だけでは再利用できる程度に温度低下させることができないような場合に適用され、ＬＮＧのガス化及び熱電変換素子１１での発電に利用された冷却水を強制的に空冷し、ＬＮＧ基地３に隣接する施設４内の装置等の発熱部分を冷却する冷却水（冷水）として再利用できるようになっている。
【００３４】
図８は、本実施例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置２５の一部構成図であり、冷却機付きＬＮＧ気化器２６側の構成図である。
【００３５】
この図８に示すように、冷却機付きＬＮＧ気化器２６は、ＬＮＧ気化器２が冷却棟２８内に収容されている。冷却棟２８内で且つＬＮＧ気化器２の下方には、ＬＮＧ気化器２から流れ落ちる冷却水（温水）を空気に接触させながら下方へ導く充填材３０が配置されている。この充填材３０は、空気との接触面積が大きく且つ冷却水と外気との接触時間が長くなる構造のもの（略板状体）が使用される（例えば、株式会社佐藤フィールディングの充填材が使用される）。なお、充填材３０は、単数、又は複数が相互に隙間を生じるように（通気性が確保されるように隙間をもって）積み重ねて使用される。
【００３６】
冷却棟２８の上部で且つＬＮＧ気化器２の上方には、冷却棟２８の下部側壁に形成された通気口３１から冷却棟２８の下方内部に取り入れた外気を冷却棟２８内の上方から冷却棟２８の外部へ排出するファン３２が設置されている。このファン３２によって冷却棟２８内に取り入れられた外気は、冷却棟２８内の下部から冷却棟２８内の上部に向かう空気流となり、ＬＮＧ気化器２の蒸発管１０，ＬＮＧヘッダ７，熱電変換素子１１及び充填材３０を流れ落ちる冷却水を強制的に空冷する。
冷却棟２８の下端部３３は、ＬＮＧ気化器２及び充填材３０から流れ落ちる冷却水を溜める集水槽として機能する。そして、この集水槽としての冷却棟２８の下端部３３に溜められた冷却水（冷水）は、還流ポンプ１６によって還水管１７を介して施設４内の貯水槽１８に戻される（図７参照）。
このような本変形例に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置２５によれば、上記実施例１に係るＬＮＧ冷熱利用発電装置１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１，２５……ＬＮＧ冷熱利用発電装置、２……ＬＮＧ気化器、３……ＬＮＧ基地、４……施設、５，２７……冷却水循環装置、７……ＬＮＧヘッダ、８……気化ガスヘッダ、１０……蒸発管、１１……熱電変換素子、２８……冷却棟、３０……充填材、３１……通気口、３２……ファン
【図１】
2015008568.tif 000003
【図２】
2015008568.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015008568.tif 000007
【図６】
2015008568.tif 000008
【図７】
2015008568.tif 000009
【図８】
2015008568.tif 000010
【図９】
2015008568.tif 000011
【図１０】
2015008568.tif 000012