(57)【要約】【課題】遠心ポンプを使用し、少容量の低温液を払い出すにおいて、遠心ポンプがキャビテーションを起こさないで運転できる低温液のポンプによる少容量の払出方法及びその装置を提供する。【解決手段】低温液Ｌを貯蔵するタンク１０を遠心ポンプ１２を用い、その遠心ポンプ１２をミニマムフロー運転し、そのミニマムフロー液の一部を需要系に払い出し、残りのミニマムフロー液をタンク１０に戻す低温液のポンプによる少容量の払出方法において、遠心ポンプ１２の吸入液の温度を求め、その温度における吸入液の飽和圧力より、吸入液が、所定圧力（ΔＰ）高くなるように、タンク１０内のガス相Ｇの圧力を制御しながら払い出すようにしたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液を貯蔵するタンクを遠心ポンプを用い、その遠心ポンプをミニマムフロー運転し、そのミニマムフロー液の一部を需要系に払い出し、残りのミニマムフロー液をタンクに戻す低温液のポンプによる少容量の払出方法において、遠心ポンプの吸入液の温度を求め、吸入液が、その温度における吸入液の飽和圧力より所定圧力高くなるように、タンク内のガス相の圧力を制御しながら払い出すことを特徴とする低温液のポンプによる少容量の払出方法。
【請求項２】
遠心ポンプは、容器にポンプ部とモータ部を密閉して収容し、吸入液の一部をモータ部に循環して冷却するサブマージド型ポンプであり、上記所定圧力は、その遠心ポンプの必要有効吸込水頭を基に設定される請求項１記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法。
【請求項３】
吸入液の飽和圧力より、吸入液が予め所定圧力が０．０１７ＭＰａ程度以上高くなるようにタンク内のガス相の圧力を制御する請求項１記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法。
【請求項４】
需要系に払い出された低温液を気化させ、その気化ガスの一部をタンクのガス相に戻してタンク内のガス相の圧力を制御する請求項１〜３いずれか記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法。
【請求項５】
タンク内の低温液を抜き出し、これを気化させてタンクのガス相に戻してタンク内のガス相の圧力を制御する請求項１〜３いずれか記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法。
【請求項６】
遠心ポンプの吐出側に接続された払出ラインより分岐し、ミニマムフロー液の残りをタンクに戻すミニマムフローラインに流量調整弁を接続し、遠心ポンプが設定のミニマムフローとなるように流量調整弁を制御する請求項１〜５いずれかに記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法。
【請求項７】
遠心ポンプの吸入液の温度を温度調節計で検出し、他方タンクのガス相の圧力を検出する圧力調節計を設け、この温度調節計と圧力調節計の検出値を制御演算器に入力し、その制御演算器で、タンク内のガス相に導入する気化ガス量を制御してガス相の圧力を制御する請求項１〜６いずれかに記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法。
【請求項８】
低温液を貯蔵するタンクを遠心ポンプを用い、その遠心ポンプをミニマムフロー運転し、そのミニマムフロー液の一部を需要系に払い出し、残りのミニマムフロー液をタンクに戻す低温液のポンプによる少容量の払出装置において、遠心ポンプの吸入液の温度を検出する温度調節計と、タンクのガス相の圧力を検出する圧力調節計と、タンク内に気化ガスを供給する圧力調整ラインと、その圧力調整ラインに接続されたタンク加圧調節弁と、上記温度調節計と圧力調節計の検出値が入力され、その温度調節計で検出された吸入液が、その温度における吸入液の飽和圧力より所定圧力高くなるように、タンク加圧調節弁を調整して上記タンク内のガス相の圧力を制御するための制御演算器とを備えたことを特徴とする低温液のポンプによる少容量の払出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＮＧサテライト設備、液化エチレン貯蔵設備、その他の低温液化貯槽等において、タンクからの払出しに少容量の遠心型のポンプを使用する場合、ポンプの運転を安定して行うための低温液のポンプによる少容量の払出方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近計画されているＬＮＧサテライト基地は、小型のガスタービン燃料としてＮＧを供給するために、送ガスが高圧で少容量となるケースが多くなっている。
【０００３】
また、このような基地では単位時間当りの消費量が少ないのでコストの低減のために貯蔵タンクの設置基数が１基とするケースが多い。このような少容量、高圧のガス需要に対処するものとして、貯蔵液を蒸発させて貯蔵タンクの圧力をガス需要の圧力迄昇圧して液を払出す方法がある。
【０００４】
この方式では貯蔵タンクが高圧使用となるために、タンクの価格及び付帯設備の価格が高価になる。また高圧ではローリの加圧方式によっては、液を受入れられないので、受入時にタンク圧を０．３ＭＰａ程度に落圧しなければならない。
しかし、貯蔵タンクが１基の連続運転の場合は落圧出来ない。
【０００５】
また、貯蔵タンク基数が２基以上でも基地内に低圧のガス需要がない場合は、ガス排出圧縮機により高圧の需要圧力まで昇圧してタンク圧を落圧することになり、更に設備費を高めることになる。
【０００６】
貯蔵液の飽和圧力はタンクのガス相運転圧力よりもかなり低いのが一般的であるので、隣接タンクの冷熱で高圧のガスを冷却凝縮させて落圧する方法もあるが、液の滞留日数が長くなると貯蔵液の飽和圧力が０．３ＭＰａＧ以上になるので、このような運転状態の基地ではタンクの落圧のためにガスの排出圧縮機を設置しなければならない。従って、設備費と運転費用が高くなる。
【０００７】
そこで、タンク内の低温液をポンプで需要圧まで高めて払い出し、その後払出液を気化器でガス化して需要系に供給する払出方法が、設備費と運転費用からも有利である。
【０００８】
ところで、遠心式ポンプで加圧して払出す場合はポンプの揚程が高くなると、容量が５ｍ3 ／ｈ以下では安定して運転できる実績のあるポンプが無いのが現状である。
【０００９】
例えば、払出容量を２ｍ3 ／ｈで運転するの場合、現状の遠心式ポンプでは、最低容量でも、定格で１２ｍ3 ／ｈであり、これを吐出側の流量を制御して７ｍ3 ／ｈの運転を行い、その上で、５ｍ3 ／ｈのミニマムフロー液をタンクに戻し、２ｍ3 ／ｈを需要系に払い出すようにしている。
【００１０】
このように、５ｍ3 ／ｈ以下で遠心式ポンプで払出す場合、定格運転状態ではなく、ミニマムフロー運転とし、その上で、需要に対して余剰となる分はタンクに返して運転することになる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−３１８４９９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タンクのトップにミニマムフロー液を返すと、ポンプからのエネルギーで液温度が上昇して比重が軽くなっているために、返送液が層状に蓄積する。
【００１３】
層間の温度が異なるために連続的にホンプで吸引すると、タンク内の層が変る点で液温度が急速に上昇するので、ポンプ内でＮＰＳＨＡ（有効吸込水頭）或は冷却液等の不足によりキャビテーションを起こして停止することがある。
【００１４】
ポンプの吸入段のインペラーの吸入液のＮＰＳＨＲ（必要有効吸込水頭）を安定して確保するために、ポンプを縦型にしてインペラー迄の液柱圧を長く（深く）するのが一般的である。この場合、安全を考慮してインペラーの収納縦型コラムを設計するので、コラムが非常に長くなるためにポンプを設置するには、基礎の掘削深さが深くなる。これはポンプのコストアップの要因にもなり実施するのは困難である。
【００１５】
従って、遠心ポンプをミニマムフローで運転し、しかもキャビテーションを起こさないで運転することは困難である。
【００１６】
一方、高揚程、少容量で低温でも使用し得るポンプとしてプランジャー型があるが、この形式は一般に構成部品の低温での耐久性が短いこと、吐出圧力の脈動が大きいこと、及び吸入ＮＰＳＨＲが高いという欠点があり、遠心ポンプを使用せざるを得ない。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、遠心ポンプを使用し、少容量の低温液を払い出すにおいて、遠心ポンプがキャビテーションを起こさないで運転できる低温液のポンプによる少容量の払出方法及びその装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、低温液を貯蔵するタンクを遠心ポンプを用い、その遠心ポンプをミニマムフロー運転し、そのミニマムフロー液の一部を需要系に払い出し、残りのミニマムフロー液をタンクに戻す低温液のポンプによる少容量の払出方法において、遠心ポンプの吸入液の温度を求め、吸入液が、その温度における吸入液の飽和圧力より所定圧力高くなるように、タンク内のガス相の圧力を制御しながら払い出すようにした低温液のポンプによる少容量の払出方法である。
【００１９】
請求項２の発明は、遠心ポンプは、容器にポンプ部とモータ部を密閉して収容し、吸入液の一部をモータ部に循環して冷却するサブマージド型ポンプであり、上記所定圧力は、その遠心ポンプの必要有効吸込水頭を基に設定される請求項１記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法である。
【００２０】
請求項３の発明は、吸入液の飽和圧力より、吸入液が、予め所定圧力が０．０１７ＭＰａ程度以上高くなるように、タンク内のガス相の圧力を制御する請求項１記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法である。
【００２１】
請求項４の発明は、需要系に払い出された低温液を気化させ、その気化ガスの一部をタンクのガス相に戻してタンク内のガス相の圧力を制御する請求項１〜３いずれか記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法である。
【００２２】
請求項５の発明は、タンク内の低温液を抜き出し、これを気化させてタンクのガス相に戻してタンク内のガス相の圧力を制御する請求項１〜３いずれか記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法である。
【００２３】
請求項６の発明は、遠心ポンプの吐出側に接続された払出ラインより分岐し、ミニマムフロー液の残りをタンクに戻すミニマムフローラインに流量調整弁を接続し、遠心ポンプが設定のミニマムフローとなるように流量調整弁を制御する請求項１〜５いずれかに記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法である。
【００２４】
請求項７の発明は、遠心ポンプの吸入液の温度を温度調節計で検出し、他方タンクのガス相の圧力を検出する圧力調節計を設け、この温度調節計と圧力調節計の検出値を制御演算器に入力し、その制御演算器で、タンク内のガス相に導入する気化ガス量を制御してガス相の圧力を制御する請求項１〜６いずれかに記載の低温液のポンプによる少容量の払出方法である。
【００２５】
請求項８の発明は、低温液を貯蔵するタンクを遠心ポンプを用い、その遠心ポンプをミニマムフロー運転し、そのミニマムフロー液の一部を需要系に払い出し、残りのミニマムフロー液をタンクに戻す低温液のポンプによる少容量の払出装置において、遠心ポンプの吸入液の温度を検出する温度調節計と、タンクのガス相の圧力を検出する圧力調節計と、タンク内に気化ガスを供給する圧力調整ラインと、その圧力調整ラインに接続されたタンク加圧調節弁と、上記温度調節計と圧力調節計の検出値が入力され、その温度調節計で検出された吸入液が、その温度における吸入液の飽和圧力より所定圧力高くなるように、タンク加圧調節弁を調整して上記タンク内のガス相の圧力を制御するための制御演算器とを備えた低温液のポンプによる少容量の払出装置である。
【００２６】
以上において、通常、低温液を払い出す設備のタンクでは貯蔵している低温液からの蒸発ガスを抑制するか、或は運転のためにタンクのガス相圧力を受入液の飽和圧力よりも高く保持しているのが一般的である。このような条件下で運転をしている場合、タンク内の液は温度の異なる二層以上の層に分かれ、下層は過冷却状態になっている。又、タンク内の液を少容量、高揚程の遠心ポンプで払出す場合、払出量が遠心ポンプの製作限界容量よりも少ないことがある。この場合、容量の大きい遠心ポンプを使用することになるが、その遠心ポンプを定格で運転したのでは、流量が多いため、遠心ポンプが運転可能なミニマムフローで運転し、その上で、必要量（需要量）を超える余分な量をポンプ吐出側に設けられたミニマムフローラインよりタンクに戻さなければならない。
【００２７】
ポンプが小流量の場合、一般的に効率が非常に低いために、ポンプからの戻し液のエンタルピーは吸入状態よりも非常に高くなっている。
【００２８】
このような液をタンクの貯蔵液面上に戻すと、圧力で蒸発が抑制されている場合、貯蔵液よりも温度が高く比重が軽い状態が維持されるために、貯蔵液の上層に溜まってタンクの液相は二層になる。この上層液は運転時間の経過と共に増加する。この場合も下層は過冷却の状態になっている。この貯蔵液をタンクの底部から少容量、高揚程のポンプで吸引を続行する場合、吸引する貯蔵液の層が変わると液温も変わるためにポンプのキャビテーションが発生しやすくなる。
【００２９】
本発明はこのような条件変化に対してもポンプを安全に運転するために吸入液の飽和圧力を算出し、ポンプ内で液が沸騰してキャビテーションを起こさないようにタンク内のガス相圧力を調整し、吸入液の適切な過冷却状態を持続することができるようにしてキャビテーションを防止しながら、遠心ポンプを安定して運転できるようにしたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００３１】
サブマージド型のポンプを使用した発明のシステムを図１により説明する。
【００３２】
図１において、１０は、ＬＮＧなどの低温液Ｌを貯蔵するタンク（Ｔ−１）で、そのタンク１０の底部に払出ライン１１の吸込側払出ライン１１ｓが接続される。
【００３３】
払出ライン１１には、需要系に供給するための遠心ホンプ（Ｐ−１）１２が接続され、そのポンプ１２の吐出側の払出ライン１１ｄには、吐出液の余剰量をタンク１０に返すミニマムフローライン１３が接続され、そのミニマムフローライン１３が、タンク１０のガス相Ｇに戻すトップ側ミニマムフローライン１３ｔ、タンク１０の底部に戻すボトム側ミニマムフローライン１３ｂの二つに分岐されて形成される。
【００３４】
ポンプ１２の吐出側払出ライン１１ｄには、ガスの需要に供する気化器（Ｅ−１）１４が接続され、その気化器１４でガス化された払出ガスライン１１ｇにそのガスをタンク１０のガス相に戻してガス相Ｇの圧力を制御する圧力調整ライン１５が接続される。
【００３５】
またタンク１０には、ガス相Ｇ内のガスを排気する排気ライン２８が接続される。
【００３６】
さて、タンク１０から遠心ホンプ１２に至る吸込側払出ライン１１ｓには、吸入液の温度を検出する温度調節計（ＴＩＣ−１）１６が接続されると共に適宜圧力調節計（ＰＩＣ−２）１７が接続される。
【００３７】
遠心ホンプ１２の吐出側の払出ライン１１ｄには、逆止弁１８、流量調節計（ＦＩＣ−１）１９が接続され、その流量調節計１９の下流側の払出ライン１１ｄより、ミニマムフローライン１３が分岐され、その分岐点から気化器１４間の払出ライン１１ｄに開閉弁２０が接続される。
【００３８】
ミニマムフローライン１３には、ミニマムフロー液の流量制御弁（ＦＣＶ−１）２１が接続され、流量調節計１９で検出される流量値に応じて流量制御弁２１が制御される。
【００３９】
またトップ側ミニマムフローライン１３ｔとボトム側ミニマムフローライン１３ｂには、それぞれミニマムフロー液をタンク１０のトップ側或いはボトム側に切り替えて戻すための切替弁２２ｔ、２２ｂが接続される。
【００４０】
圧力調整ライン１５には、タンク加圧調節弁（ＰＣＶ−１）２３が接続され、排気ライン２８には、圧力逃がし調節弁（ＰＣＶ−２）２４が接続される。
【００４１】
タンク１０には、ガス相Ｇの圧力を検出する圧力調節計（ＰＩＣ−１）２５が設けられ、また低温液Ｌのレベルを検出する液面検出計（ＬＩＣ−１）２６が設けられる。
【００４２】
温度調節計（ＴＩＣ−１）１６、圧力調節計（ＰＩＣ−２）１７、圧力調節計（ＰＩＣ−１）２５、液面検出計（ＬＩＣ−１）２６の検出値は、制御演算器（ＣＵ−１）２７に入力され、これら検出値により制御演算器（ＣＵ−１）２７は、タンク加圧調節弁（ＰＣＶ−１）２３を制御するようになっている。
【００４３】
また制御演算器（ＣＵ−１）２７は、圧力逃がし調節弁（ＰＣＶ−２）２４を制御してガス相Ｇの圧力が最高許容圧力（０．６ＭＰａ）以下となるように制御し、また切替弁２２ｔ、２２ｂを適宜切り替えるようになっている。
【００４４】
以上において、タンク（Ｔ−１）１０の低温液Ｌは、遠心払出ポンプ（Ｐ−１）１２で吸引されてガスの需要圧力迄加圧され、気化器（Ｅ−１）１４に送られて加熱気化し、ガス需要に供される。
【００４５】
遠心ポンプ１２の払出量は、流量調節計１９で検出される。流量調節計１９は、検出した流量が、遠心ポンプ１２が安定して運転できる最低流量よりも少なくなる場合は、流量制御弁２１を開き、遠心ポンプ１２を通過する流量（気化器１４への流量とミニマムフローライン１３への流量の合計量）が、遠心ポンプ１２を安定して運転できる最低流量（ミニマムフロー運転の流量）になるように流量制御弁２１を制御する。
【００４６】
ミニマムフローライン１３よりタンク１０に戻されるミニマムフロー液は、制御演算器（ＣＵ−１）２７により切替弁２２ｔ、２２ｂを適宜切り替えて、トップ側ミニマムフローライン１３ｔより、タンク１０の頂部に、或いはボトム側ミニマムフローライン１３ｂからタンク１０の下部に返送される。
【００４７】
遠心ホンプ１２で吸入されて加圧された吐出液は気化器１４で気化して需要に供されるが、ポンプ吐出量が需要量よりも多いので、多い時は８０〜５０％以上の量がミマムフローライン１３を通してタンク１０の頂部或は底部へ返送される。
【００４８】
さて、本発明においては、タンク１０のガス相Ｇの圧力が所定の圧力よりも低くなる場合は、気化器１４の払出ガスライン１１ｇに接続された圧力調整ライン１５のタンク加圧調節弁（ＰＣＶ−１）２３により、気化器１４で需要圧とされた加圧ガスをタンク１０に送入して所定の圧力迄加圧する。
【００４９】
また、タンク１０のガス相Ｇの圧力が許容圧力よりも高くなる場合は、ガス排出ライン２８の圧力逃がし調節弁（ＰＣＶ−２）２４により、許容値以下の圧力になるように調節する。
【００５０】
ここで本発明に用いる遠心ポンプ１２の構造を説明する。
【００５１】
遠心ポンプ１２は、詳細は図示していないが、一段或いは多段のインペラからなるポンプ部とモータ部とが、その軸が垂直となるよう容器内に縦型に収容されてなり、多段のインペラ部で、吸入液をインペラの回転による遠心力で昇圧するものであるが、インペラ部で昇圧された液の一部をモータ部に循環してモータ部の発熱を抑制するサブマージド型となっている。ここで詳細な説明は省略するが、現状で市販の遠心ポンプは、定格流量が最低でも１２ｍ3 ／ｈであり、この遠心ポンプで、需要系に２ｍ3 ／ｈの少容量で払い出すことはできない。そこで、遠心ポンプを定格流量１２ｍ3 ／ｈより少容量で安定してミニマムフロー運転できる流量は、７ｍ3 ／ｈであるが、このミニマムフロー運転を行う場合、上述のようにモータ部を冷却する液はモータを冷却後、再度インペラの吸い込み側に戻されて吸入液と共に昇圧されることとなるが、ミニマムフロー運転では、吸入液量が少ないため、モータ部で液が沸騰してインペラの吸入側に戻るとキャビテーションを起こしやすく安定した運転が困難である。特に、ミニマムフロー運転を行っても、その大部分のミニマムフロー液はタンク１０に戻され、しかも、ポンプの仕事によりミニマムフロー液は加熱され、これをタンク１０に戻すことでタンク１０の液も昇温するため、吸入液の飽和圧力が変化し、キャビテーションを起こさないで安定して運転することは困難である。
【００５２】
次に、ミニマムフロー液をタンク１０に戻す際に、遠心ポンプ１２がキャビテーションを起こす原因を説明する。
【００５３】
タンク１０のガス相Ｇの圧力は外気からの入熱、或いは遠心ポンプ１２で加熱されて温度の高いミニマムフロー液がタンク１０頂部へ返送されことにより、タンク１０内での蒸発ガス（ＢＯＧ）の発生量が多くなるのを防止するために、タンク１０内のバルク液の飽和圧力よりも高くするのが普通の運転方法である。
【００５４】
このような条件下ではタンク１０内の液相は比重差のために２或いは３層に別れていると考えられる。
【００５５】
ミニマムフロー液をタンク１０の頂部に返した場合、ガス相Ｇの設定制御圧力に平衡した温度で表面液が滞留しているところに、表面液よりも飽和温度が低いミニマムフロー液を返すケースでは比重差のために両液は混合して、制御圧力よりも低い新しい表面の液層を形成してタンク１０内は２層となる。但し、これは返送液がタンク１０内の液の表面にスプレーノズル等で均一に分散して混合が充分に行われるようにしたケースである。液を分散しないで返す場合は一部は表面液と混合するが、一部は混合しないで表面液の下に沈下し、バルク液と表面液間に溜まり新しい層を形成するので、タンク内は３層となる。いずれの場合もタンクのガス相Ｇの圧力は低下するが、前者は後者よりも減圧度が大きい。
【００５６】
タンク１０の表面液よりもミニマムフロー液の方が温度が高く飽和圧力が高い場合は、タンク１０の頂部に返送された液はガス相Ｇでフラッシュして表面液と同じ飽和圧力（温度）になるので、ミニマムフロー液により新しい層を形成することはない。この場合タンク１０の圧力が一定になるようにフラッシュガスをタンク外に排出する。
【００５７】
上記のようにミニマムフロー液をタンクの頂部に返した場合、タンク１０内は、飽和圧力（温度）の高い表面液層と、飽和圧力（温度）の低い底部液層に分れているので、ポンプ１２でタンク１０内の液の払出を続行すると、底部液層が無くなり温度の高い上部液層を吸引するので、ポンプ１２内での吸入液温も上昇する。
【００５８】
通常はタンク１０の底部液は上層液に較べて過冷却の状態にあるので、ポンプ１２に吸引された液温が上昇しても、ポンプ１２内でキャビテーション等の不具合を発生させることはないが、飽和圧力に近い液を吸入してポンプ１０内の液温が上昇すると不具合の発生原因となることがある。
【００５９】
ミニマムフロー液をタンク１０の底部の液相に返した場合、返送ノズルがタンク１０の底部に設置しているケースでは一部はタンク１０の底部液と混合して新しく混合層を形成する。ポンプ１２はこの混合層の液を連続して吸入するので、混合層も徐々に連続的に変化して温度が高くなる。この払出運転を続行すると、混合層は薄くなると共に温度も上昇して上層液の温度に接近する。この場合も上述したように飽和圧力に近い液を吸引することになるのでポンプ１２内でキャビテーション等の不具合を発生させることになる。
【００６０】
サブマージド型のポンプでは、上述のように駆動用のモータを内部強制循環液で冷却しているので、上記のように温度が高くなると循環液の温度も高くなり、液が沸騰し易くなるためにポンプに吸入された液がインペラーでキャビテーションを起こし易い状態になる。
【００６１】
本発明においては、この層状化液の吸引による不安定状態を解消するために、ポンプ吸入液の吸入温度から算出した飽和圧力よりも適切な巾で圧力が高くなるように、自動的にタンク１０の圧力を高くすることで、キャビテーションを確実に防止して少容量の払出を行えるようにしたものである。
【００６２】
まず、ポンプのミマムフロー或いは他の運転条件のために、温度の異なる層状になっている液をポンプで吸引し続けると、或る時点で温度（飽和圧力）の高い上の液層が下がり、温度の高い液を急に吸引することになる。上層液の過冷却度は非常に小さくなるケースが多いので、ポンプの吸入側に大きい圧損がある場合、或はポンプのＮＰＳＨＲ（必要有効吸込水頭）に対してＮＰＳＨＡ（有効吸込水頭）に余り余裕が無い場合等には、ポンプ内でヒートバランスが崩れてキャビテーション等の不具合を発生しポンプが停止しがちである。このような不具合はポンプのコストダウンのために、ポンプ内での吸引深さを浅くし、ＮＰＳＨを少なくしたポンプに往々に見られる問題である。不具合の発生はタンクの液面が低くなるとＮＰＳＨＡが小さくなり発生の可能性が大きくなる。特に、ポンプの吸入液の圧力をタンクの液柱圧のみに依存した時に、吸入液の過冷却度が減少するために顕著になる。
【００６３】
上記のようにポンプの吸入液のＮＰＳＨが急に小さくなることを防止するために、本発明の行っている制御ステップは次の通りである。
【００６４】
遠心ポンプ１２の吸入側の温度調節計１６で吸入液の温度を検知し温度に平衡な圧力を制御演算器（ＣＵ−１）２７にて算出する。
【００６５】
タンク１０のガス相Ｇの圧力は、圧力調節計２５から制御演算器２７で算出した圧力をマイナスし、その算出圧力が予め設定している過冷却圧力よりも大きい場合は、圧力調節計２５で検出した圧力状態を現状維持とし、算出圧力が小さい場合はタンク加圧調節弁２３によりタンク１０内にガスを送り、ポンプ吸入における過冷却圧力が確保される。
【００６６】
予め設定する過冷却圧力巾は使用するポンプの形式と性能によって異なる。
【００６７】
容器にポンプ部とモータ部を密閉して収納したサブマージド型の遠心ポンプでは、モータを冷却するために内部をポンプ吐出液の一部を循環している。通常循環液量は少ないので、モータの発熱量で温度がかなり高くなる。一方、少容量のポンプの効率は非常に低いので吐出温度が高くなっているために、内部冷却循環液の温度は更に高い状態にある。このように高い温度（飽和圧力）の液が吸入インペラーに吸引されると、その吸入段圧が循環液の飽和圧力よりも低い場合は、循環液が沸騰してインペラー内にガスが入り、キャビテーションを発生させる要因となる。このような不具合はタンクの液面が低くなり、ポンプへの押込み圧力が低減する状態では発生し易くなる。吸入液の状態変化によるキャビテーションの発生を防止するために、吸入液の飽和圧力よりも吸入液が所定圧力高くなるようなタンク内のガス相Ｇの圧力を設定する。この所定圧力の設定は、遠心ポンプ１２のＮＰＳＨＲ（必要有効吸込水頭）を基に設定され、ＮＰＳＨＲに対してＮＰＳＨＡ（有効吸込水頭）が十分高くなる圧力、すなわち吸入液の飽和圧力に対して、吸入液が予め０．０１７ＭＰａ程度以上高くなるように、タンク１０の圧力を制御することで、ＮＰＳＨＲに対してＮＰＳＨＡを確実に高くすることができる。
【００６８】
これにより遠心ポンプ１２をミニマムフロー運転してもキャビテーションを起こすことなく安定して運転できると共に需要系に必要量払い出すことが可能となる。
【００６９】
また、サブマージド型或は駆動モータが別になっている他の遠心式ポンプ共に、ポンプ自体でＮＰＳＨを大きくするために通常はインペラーの収納コラム長さ（深さ）を長くしているが、本発明のようにタンク１０自体に加圧システムを採用することにより、ポンプコラム長さと基礎の深さを浅くできるので、コストの低減が図れる。
【００７０】
図２は、本発明の他の実施の形態を示したものである。
【００７１】
図１の実施の形態においては、タンク１０を加圧するガスとして気化器１４で需要圧に加熱されたガスを圧力調整ライン１５から供給するようにしたが、図２の形態においては、タンク１０の吸込側払出ライン１１ｓとタンク１０頂部を結んで圧力調整ライン３０を接続し、その圧力調整ライン３０にタンク加圧用気化器３１を接続し、その気化器３１の下流側の圧力調整ライン３０にタンク加圧調節弁（ＰＣＶ−１）２３を接続し、そのタンク加圧調節弁２３を、制御演算器（ＣＵ−１）２７にて制御するようにしたものであり、他の構成は図１の形態と同じである。
【００７２】
本形態では、タンク加圧用気化器３１で蒸発させて得られるガスでタンクを所定圧に加圧することで、遠心ポンプ１２を安定して運転することができる。
【００７３】
この図２の形態において、タンク１０の圧力が高くなる場合はガス相Ｇの圧力を検出する圧力調節器２５から圧力逃がし調節弁２４により所定の圧力を維持するように制御しながらガスを排出する。
【００７４】
但し、温度調節計１６から算出した飽和圧力に所定の加圧圧力を加えた圧力が、圧力調節計１７の設定圧力を超える場合は、制御演算器２７により圧力調節計１７の設定圧力を前者の圧力よりも高い数値に変更する。
【００７５】
この設定圧はタンクローリから温度の低い新液を受入れた時に、温度調節計１６での平衡圧力と加圧圧力の合計圧力は低い圧力になるので、圧力調節計１７の設定値は徐々に低い圧力に制御演算器２７により自動的に落圧される。
【００７６】
タンク１０の圧力が低くなる場合は、ガス相Ｇの圧力を検出する圧力調節計２５からタンク加圧調節弁２３により、所定の圧力を維持するように制御しながらタンク加圧用気化器３１の出口ガスをタンク１０内に導入する。
【００７７】
圧力調節計１７が設置されていない場合は、制御演算器２７により液面調節計２６と予め分かっている受入液の分子量から液密度を求め、液面から液柱圧力を算出し、予め決めてある加圧圧力から液柱圧力を引いた圧力分を加圧する。
【００７８】
以下に、より詳細な例を説明する。
【００７９】
ガスタービン発電用の燃料ガスを供給するＬＮＧサテライト基地のケースについて、ＬＮＧをサブマージド型ポンプを使用し、図１のフローに基づいて払出す場合について説明する。
【００８０】
（１）遠心ポンプ仕様
容量    ｋｇ／ｈ          １３５０      ３１５０
揚程      ｍ                ４００        ３８０
効率      ％                  １５          ３０
軸馬力  ｋｗ                    ９          １０
ミニマムフロー  ｍ3 ／ｈ        ５            ５
（２）タンク仕様
容量            ｍ3                       １５０
タンク内径      ｍ                        ３．２
タンク最大液面高さ  ｍ                      １８
貯蔵温度          ℃          −１５０〜−１３０
貯蔵液          ＬＮＧ
（３）計器設定値と運転
１）制御演算器（ＣＵ−１）２７の温度調節計（ＴＩＣ−１）１６のデータ処理による圧力調節器（ＰＩＣ−１）２５に対する指示値の１例を下記に示す。
【００８１】
すなわち、温度調節計１６の検出温度に基づく平衡圧力（飽和圧力）に対する加圧圧力をΔＰとし、ΔＰを常時０．０１７ＭＰａ高くなるようにタンクの圧力を制御するための指示値の１例を下記に示す。
【００８２】
2004204768.tif 000003
また、ＬＮＧの組成と分子量は以下の通りである。
【００８３】
ＬＮＧ組成                     ｍｏｌ％        ＭＭＷ（平均分子量）
Ｎ2                            ０．０３        ０．０
Ｃ１（メタン）               ８６．５７      １３．９
Ｃ２（エタン）                 ８．８１        ２．７
Ｃ３+（プロパン以上の組成）    ４．５９        ２．２
合  計                    １００．００     １８．７
２）上記の指示値を基にポンプ吸入温度（ＴＩＣ−１）とその飽和圧力に対する運転制御圧力（ＰＩＣ−１）の関係をグラフ化して図３に示した。
【００８４】
図３において、ａは、Ｔ１Ｃ−１の温度に基づく平衡圧力の曲線であり、ｂはＰＩＣ−１によるタンクの運転圧力の曲線である。
【００８５】
この図３においては、タンクの運転圧力の曲線ｂは、遠心ポンプの吸入液の平衡圧力の曲線ａより、その圧力は低くなっているが、遠心ポンプにはタンクの液面（１０ｍ）に相当する水頭圧がかかっており、遠心ポンプに吸入される吸入液の圧力は、その吸入液の温度に基づく平衡圧力（飽和圧力）より十分に高いため、遠心ポンプをミニマムフロー運転してもキャビテーションを起こすことなく安定して運転することが可能となる。
【００８６】
この運転中に、タンク内の液の状態が変化し、タンク内圧力、平衡圧力が変化するため、その制御を以下に説明する。
【００８７】
ａ）タンク内のＬＮＧの飽和圧力は、通常０．１〜０．２ＭＰａＧの範囲にあるので、タンクの上層液が温度の高いミニマムフロー液の返送で、圧力が不当に高くなるのを防止するために、タンクのガス相の最高許容圧力の設定値を０．６ＭＰａにし、それ以上の圧力となったときには、安全対策のために、逃がし圧力調整弁にてタンク内のＮＧを放出する。
【００８８】
ｂ）ガス相の圧力（ＰＩＣ−１）が、ポンプ吸入液の温度（ＴＩＣ−１）の平衡圧力＋加圧圧力ΔＰの合計圧より低い場合、すなわち、
ＰＩＣ−１の検出圧力  ＜  ＴＩＣ−１の平衡圧力＋所定の加圧圧力ΔＰ
の場合は、タンクのＰＩＣ−１の制御により、加圧調整弁（ＰＣＶ−１）を開き、気化器からガスをタンク内に導入してＰＩＣ−１の圧力が算出された設定値になるようにする。
【００８９】
但し、ＰＩＣ−１の設定圧力が上昇し、タンク運用圧力の上限（０．６ＭＰａＧ）に到達後は、演算制御器（ＣＵ−１）の動作により加圧調整弁を閉止する。
【００９０】
ｃ）ガス相の圧力（ＰＩＣ−１）が、ポンプ吸入液の温度（ＴＩＣ−１）の平衡圧力＋所定の加圧圧力ΔＰの合計圧より高い場合、すなわち、
ＰＩＣ−１の検出圧力  ＞  ＴＩＣ−１の平衡圧力＋所定の加圧圧力ΔＰ
の場合は、タンクのＰＩＣ−１の制御により、加圧調整弁（ＰＣＶ−１）を閉じたままとする。
【００９１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、遠心ポンプの定格流量以下のミニマムフロー運転を行い、その液の一部を需要系に残りをタンクに戻して運転するに際して、遠心ポンプの吸入液の温度に基づく飽和圧力を求め、その飽和圧力より所定圧力高くなるようタンクのガス相の圧力を制御することで、遠心ポンプを安定して連続運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明において、吸入液の飽和温度（圧力）とタンクの運転圧力の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  タンク
１１  払出ライン
１２  遠心ポンプ
１３  ミニマムフローライン
１４  気化器
【図１】
2004204768.tif 000004
【図２】
2004204768.tif 000005
【図３】
2004204768.tif 000006