(57)【要約】【課題】上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧前の天然ガスを安定して効率的に加熱することができ、適切な整圧を実施することが可能で、天然ガスを安定して供給することができるコンパクトな高圧ガス減圧設備を提供する。【解決手段】減圧弁２３で減圧された天然ガスと、水タンク２６から汲み出された水を用いて、温水と電力を取り出すための燃料電池２１を備え、取り出された温水は熱交換器２１に導かれて、熱交換によって減圧前の天然ガスを加熱するとともに、取り出された電力は蓄電池２５に蓄えられて、減圧前の天然ガスを加熱するための電熱ヒータ２２に必要な電力を賄う。【選択図】図１
2005240863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧後の天然ガスを用いて温水を取り出すための燃料電池と、前記燃料電池によって取り出された温水と減圧前の天然ガスとを熱交換させて減圧前の天然ガスを加熱するための熱交換器と、加熱された天然ガスを所定の圧力に減圧するための減圧弁とを備えていることを特徴とする高圧ガス減圧設備。
【請求項２】
上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧後の天然ガスを用いて電力を取り出すための燃料電池と、前記燃料電池によって取り出された電力を用いて減圧前の天然ガスを加熱する加熱手段と、加熱された天然ガスを所定の圧力に減圧するための減圧弁とを有していることを特徴とする高圧ガス減圧設備。
【請求項３】
上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧後の天然ガスを用いて温水と電力を取り出すための燃料電池と、前記燃料電池によって取り出された温水と減圧前の天然ガスとを熱交換させて減圧前の天然ガスを加熱するための熱交換器と、前記燃料電池によって取り出された電力を用いて減圧前の天然ガスを加熱する加熱手段と、加熱された天然ガスを所定の圧力に減圧するための減圧弁とを有していることを特徴とする高圧ガス減圧設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上流側から高圧の天然ガス（都市ガスも含む）を受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市ガスも含めた天然ガスの供給ラインにおいては、供給ラインの途中に減圧弁が設けられ、上流側から供給される高圧の天然ガスを減圧弁によって所定の圧力に減圧し整圧して下流側に供給するようになっている。
【０００３】
その際、高圧の天然ガスを減圧弁で減圧すると、１ｋｇ／ｃｍ２減圧ごとに約０．６℃温度が低下することから、減圧後の天然ガス温度が氷点下以下になることがあり、それ以降の配管路及び機器に悪影響を及ぼす恐れがある。
【０００４】
そこで、このような減圧による温度低下の悪影響を防止するために、減圧前の天然ガスを予めボイラ等によって加熱してから減圧することが行われている。
【０００５】
しかし、外部から供給された燃料や電力等のエネルギー源によってボイラ等を稼動させる方法だと、停電時には電力が供給されなくなり、減圧設備の停止等を行うことになって、天然ガスを安定して供給することができなくなる。
【０００６】
そこで、外部からの燃料や電力の供給を不要とし、停電時においても、都市ガスを予め加熱してから減圧することができる高圧ガス減圧設備が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
前記特許文献１に記載の高圧ガス減圧設備は、図２に示すように、上流側７１から下流側７２に向かって、熱交換器７５、減圧タービン７４、ガバナ（減圧弁の一種）７３が順次配置され、減圧タービン７４の出力によって発電機７７を駆動し、この電力によってヒートポンプ７６を作動させ、周囲の環境中から熱を吸収して熱交換器７５で減圧前の天然ガスを加熱するというものである。
【特許文献１】特開平８−１２１６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記特許文献１に記載の高圧ガス減圧設備は、まず減圧タービンによって都市ガスを減圧し、減圧タービンでの減圧過程で発生するエネルギーを回転力として機械的なエネルギーに変換して取り出し、ヒートボンプを駆動させる形式であることから、減圧前の都市ガスの圧力の時間変化、日変化により減圧タービンから取り出すエネルギーが常に変化したり、ヒートボンプの出力が外気温に影響され、冬場には能力が低下するといったことにより、安定した都市ガスの加熱が行われず、下流側の配管路に悪影響を与える。さらに、減圧タービンによる減圧過程は、ガバナによる減圧過程のような等エンタルピー膨張と異なり、ほぼ等エントロピー膨張であるために、減圧タービン出側の温度が著しく低下することから、その温度低下分も見越して減圧前の都市ガスを大幅に加熱する必要があり、効率的な加熱方法ではない。また、減圧タービン及びヒートポンプを用いていることから減圧設備の規模が大きくなるとともに、機械的駆動による振動や騒音といった問題も発生する。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧前の天然ガスを安定して効率的に加熱することができ、適切な整圧を実施することが可能で、天然ガスを安定して供給することができるコンパクトな高圧ガス減圧設備を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１１】
［１］上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧後の天然ガスを用いて温水を取り出すための燃料電池と、前記燃料電池によって取り出された温水と減圧前の天然ガスとを熱交換させて減圧前の天然ガスを加熱するための熱交換器と、加熱された天然ガスを所定の圧力に減圧するための減圧弁とを備えていることを特徴とする高圧ガス減圧設備。
【００１２】
［２］上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧後の天然ガスを用いて電力を取り出すための燃料電池と、前記燃料電池によって取り出された電力を用いて減圧前の天然ガスを加熱する加熱手段と、加熱された天然ガスを所定の圧力に減圧するための減圧弁とを有していることを特徴とする高圧ガス減圧設備。
【００１３】
［３］上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧後の天然ガスを用いて温水と電力を取り出すための燃料電池と、前記燃料電池によって取り出された温水と減圧前の天然ガスとを熱交換させて減圧前の天然ガスを加熱するための熱交換器と、前記燃料電池によって取り出された電力を用いて減圧前の天然ガスを加熱する加熱手段と、加熱された天然ガスを所定の圧力に減圧するための減圧弁とを有していることを特徴とする高圧ガス減圧設備。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、減圧弁で一定圧力に整圧された天然ガスを燃料にした燃料電池によって取り出されたエネルギーを用いて減圧前の天然ガスを加熱しているので、減圧前の天然ガスの圧力の時間変化や日変化にとらわれず、外部からのエネルギー供給がなくとも、減圧前の天然ガスの安定した加熱を行うことができるとともに、減圧タービンを用いた場合のような大幅な加熱を行う必要がないので、減圧前の天然ガスを効率的に加熱することが可能である。それにより、天然ガスの整圧を適切に実施することができ、天然ガスを安定して供給することができる。また、化学反応に基づいてエネルギーを取り出す燃料電池を用いているので、機械的な振動や騒音の発生も少なく、コンパクトな減圧設備とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態を、図１に示すフロー図を用いて説明する。
【００１６】
図１において、１が本発明の一実施形態に係る高圧ガス減圧設備であり、上流側の天然ガスライン２から供給された高圧の天然ガスを所定の圧力に減圧して下流側の天然ガスライン３に供給する。
【００１７】
高圧ガス減圧設備１は、上流側の天然ガスライン２と下流側の天然ガスライン３を結ぶ経路１１を有しており、経路１１上に、上流側から下流側に向かって、熱交換器２１と電熱ヒータ２２と減圧弁２３を備えている。減圧前の天然ガスを熱交換器２１と電熱ヒータ２２で加熱してから、減圧弁２３で所定圧力に減圧するようになっている。
【００１８】
さらに、この高圧ガス整圧設備１は、燃料電池２４と蓄電池２５と水タンク２６とポンプ２７を備えており、減圧弁２３で減圧された天然ガスが、経路１１から分岐した経路１２を経由して燃料電池２４に供給されるとともに、水タンク２６からポンプ２７によって汲み出された水が経路１３を経由して燃料電池２４に供給されるようになっている。
【００１９】
そして、燃料電池２４は、供給された天然ガスと水を用いて温水と電力を取り出し、取り出された温水は経路１４を経由して熱交換器２１に導かれるとともに、取り出された電力は経路１６を経由して蓄電池２５に蓄えられる。
【００２０】
熱交換器２１に導かれた温水は、熱交換器２１で減圧前の天然ガスと熱交換して減圧前の天然ガスを加熱した後、低温水となり、経路１５を経由して水タンク２６に戻される。
【００２１】
また、蓄電池２５に蓄えられた電力は、経路１６を経由して電熱ヒータ２２に供給されるとともに、経路１７を経由してホンプ２７に供給されて、電熱ヒータ２２とホンプ２７の運転に必要な電力を賄う。
【００２２】
上記に加えて、経路１１上には、上流側に緊急遮断弁３１とフィルタ３２、下流側にボール弁３３といった弁類が設けられているとともに、緊急遮断弁３１とフィルタ３２の間に圧力計３４ａ、フィルタ３２と熱交換器２１との間に温度計３５ａ、熱交換器２１と電熱ヒータ２２との間に温度計３５ｂ、電熱ヒータ２２と減圧弁２３との間に温度計３５ｃ、減圧弁２３とボール弁３３との間に圧力計３４ｂと温度計３５ｄといった計測器が取り付けられている。なお、緊急遮断弁３１は、蓄電池２５から経路１８を経由して供給される電力によって作動するようになっている。また、余裕がある場合には、蓄電池２５から経路１９を経由して外部に電力を供給することもできるようになっている。
【００２３】
そして、上記のような構成の高圧ガス減圧設備１を用いて、上流側の天然ガス供給ライン２から供給された高圧の天然ガスが所定圧力に減圧されて下流側の天然ガス供給ライン３に供給される状況を以下に述べる。
【００２４】
まず、天然ガス供給ライン２から供給された高圧の天然ガスは、緊急遮断弁２１とフィルタ３２を通過し、熱交換器５に導かれた後、電熱ヒータ２２で加熱される。
【００２５】
その際、燃料電池２４から熱交換器２１に充分な運転温度の温水を供給できない運転開始直後の短期間は、減圧前の天然ガスは電熱ヒータ２２によって所定の温度まで加熱される。
【００２６】
燃料電池２４から熱交換器２１に充分な運転温度の温水を供給できるようになれば、熱交換器２１に導かれた天然ガスは、燃料電池２４から供給された温水との熱交換によって加熱される。その際、熱交換器２１と電熱ヒータ４の両方を用いて所定の温度に加熱するようにしてもよいし、熱交換器２１のみを用いて所定の温度に加熱するようにしたり、電熱ヒータ２２のみを用いて所定の温度に加熱するようにしてもよい。
【００２７】
そして、熱交換器２１や電熱ヒータ２２によって、減圧による温度低下の悪影響を防止できる温度に予め加熱された高圧の天然ガスは、減圧弁２３に導かれ、所定の一定圧力に減圧されて整圧された後、下流側の天然ガス供給ライン３に供給される。
【００２８】
また、減圧弁２３で減圧された天然ガスの一部は燃料電池２４に供給され、水タンク２６からポンプ２７によって燃料電池２４に供給された水とによって、燃料電池２４で温水と電力が取り出される。取り出された温水は燃料電池２１に供給されるとともに、取り出された電力は取り出された電力は蓄電池２５に蓄えられて、電熱ヒータ１６、ボンプ２７、緊急遮断弁３１の電源として使用される。場合によっては、蓄電池２５に蓄えられた電力を外部に供給する。
【００２９】
このようにこの実施形態においては、減圧弁２３で一定圧力に整圧された天然ガスを燃料にした燃料電池２４によって取り出されたエネルギーを用いて減圧前の天然ガスを加熱しているので、減圧前の天然ガスの圧力の時間変化や日変化にとらわれず、停電時においても、減圧前の天然ガスの安定した加熱を行うことができるとともに、減圧タービンを用いた場合のような大幅な加熱を行う必要がないので、減圧前の天然ガスを効率的に加熱することが可能であり、天然ガスの整圧を適切に実施することができ、天然ガスを安定して供給することができる。また、化学反応に基づいたエネルギーを取り出す燃料電池２４を用いているので、減圧タービンやヒートポンプ等を用いた場合のような大きな機械的振動や騒音の発生も少なく、コンパクトな減圧設備とすることができる。
【００３０】
また、燃料電池２４から充分な温度の温水が得られない運転開始時には、燃料電池２４から取り出されて蓄電池２５に蓄えられた電力によって電熱ヒータ２２を用いて天然ガスを加熱するようにしているので、運転開始時から天然ガスの安定した加熱を行うことができる。
【００３１】
なお、この実施形態では、熱交換器２１の下流側に電熱ヒータ２２を設けているが、熱交換器の上流側に電熱ヒータ２２を設けて減圧前の天然ガスを加熱してもよい。また、熱交換器２１と電熱ヒータ２２とを並列に設けて、運転開始直後は電熱ヒータ２２を設けた経路で減圧前の天然ガスを加熱してから減圧弁２３に供給し、一定時間が経過したら熱交換器２１を設けた経路に切り替えて減圧前の天然ガスを加熱してから減圧弁２３に供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示すフロー図である。
【図２】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  高圧ガス減圧設備
２  上流側の天然ガス供給ライン
３  下流側の天然ガス供給ライン
１１〜１９  経路
２１  熱交換器
２２  電熱ヒータ
２３  減圧弁
２４  燃料電池
２５  蓄電池
２６  水タンク
２７  ポンプ
３１  緊急遮断弁
３２  フィルタ
３３  ボール弁
３４ａ、３４ｂ  圧力計
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ  温度計
【図１】
2005240863.tif 000003
【図２】
2005240863.tif 000004