(57)【要約】【課題】ＬＮＧからＮＧへの気化エネルギーを有効に利用していなかった。【解決手段】気化器１のＬＮＧ流路２０、２０ａ  …と海水流路２３、２３ａ  …の間に、両側の基板３１、３１ａ  間に熱電素子３０、３０ａ  …を配置した熱電モジュール３、３ａ…を、熱電素子３０、３０ａ  …の両端に温度差が発生する様に、設けることによって、ＬＮＧ流路２０、２０ａ  …と海水流路２３、２３ａ  …に直接又は間接的に接触して熱電モジュール３、３ａ…に熱伝導し、温度差が保持された熱電素子３０、３０ａ  …で発電する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧを海水でＮＧに気化する気化器のＬＮＧ流路と海水流路の間に、両側の基板間に熱電素子を配置した熱電モジュールを、熱電素子の両端に温度差が発生する様に、設けたことを特徴とするＬＮＧ気化熱利用発電装置。
【請求項２】
ＬＮＧパイプの外側に配置したＬＮＧ導熱体と海水が流通接触する海水導熱体の間に熱電モジュールを配置したことを特徴とする請求項１記載のＬＮＧ気化熱利用発電装置。
【請求項３】
ＬＮＧパイプとＬＮＧ導熱体の間の空間部に熱伝導性が良い熱媒体を充填したことを特徴とする請求項２記載のＬＮＧ気化熱利用発電装置。
【請求項４】
列設したＬＮＧパイプの両側を一対の熱電モジュールで挟持し、ＬＮＧパイプの外側略半円と熱電モジュールの内側基板を接触状態と成すと共に、熱電モジュールの外側基板と海水を接触状態と成し、隣接するＬＮＧパイプの間で一対の熱電モジュールの内側基板同志を非接触と成した空間部に熱伝導性が良い熱媒体を充填したことを特徴とする請求項１記載のＬＮＧ気化熱利用発電装置。
【請求項５】
一対のパネル体の間に熱電モジュールを設け、一方のパネル体にＬＮＧ流路を設けると共に、他方のパネル体に海水流路を設けたことを特徴とする請求項１記載のＬＮＧ気化熱利用発電装置。
【請求項６】
熱電モジュールを複数層と成すと共に、隣接層間に熱伝導板を介在させ、ＬＮＧ流路に近い配置層の熱電モジュールの配置数を多くしたことを特徴とする請求項２、３又は５記載のＬＮＧ気化熱利用発電装置。
【請求項７】
熱電素子を複数層と成すと共に、隣接層間に熱伝導板を介在させ、ＬＮＧ流路に近い配置層の熱電素子の配置数を多くしたことを特徴とする請求項４記載のＬＮＧ気化熱利用発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）を天然ガス（ＮＧ）に気化させる時の熱エネルギー（気化熱）を利用するＬＮＧ気化熱利用発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電エネルギーとして火力、水力、原子力各種のものが使用されていたが、安全、クリーン、安定供給の観点から液化天然ガス（ＬＮＧ）を用いた発電システムが注目されている。
ＬＮＧを用いた発電システムでは、海水でＬＮＧを気化したＮＧをタービン発電機に供給して発電しているが、ＬＮＧを気化させる熱エネルギーは大半が低温化した海水として廃棄されている（例えば、特許文献１の図３参照）。
【０００３】
一部では熱サイクルの活用として、発電所内の冷却水、ガスタービン吸気冷却水の熱交換に利用されたり（例えば、特許文献１の図１、２、４参照）、フロンを二次媒体とした発電を行っているが、この熱サイクルは設備設置が必要であったり、保守性が悪かったり、フロンによるオゾン層破壊の問題があり、ＬＮＧからＮＧへの気化熱を利用した熱交換や発電は一部での利用にとどまっていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２１３００１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＬＮＧをＮＧに気化させる熱エネルギーを有効利用する様にしたＬＮＧ気化熱利用発電装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来技術に基づく、ＬＮＧからＮＧへの気化エネルギーを有効に利用していなかった課題に鑑み、ＬＮＧを海水でＮＧに気化する気化器のＬＮＧ流路と海水流路の間に、両側の基板間に熱電素子を配置した熱電モジュールを、熱電素子の両端に温度差が発生する様に、設けることによって、ＬＮＧ流路と海水流路に直接又は間接的に接触して熱電モジュールに熱伝導し、温度差が保持された熱電素子で発電する様にして、上記課題を解決する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示す様に、ＬＮＧ（液化天然ガス）をＮＧ（天然ガス）に気化させる気化器１は、ＬＮＧがＮＧに気化されながら低速で流通する気化パネル２、発電機能を有する熱電モジュール３、３ａ…及び海水が接触流通する海水パネル４が接触した３層構造となっている。
【０００８】
気化パネル２の上流側（図示のものでは下方）にＬＮＧ入口ヘッダー５が接続されると共に、該ＬＮＧ入口ヘッダー５にＬＮＧタンク６と接続する受入配管７が連結され、該受入配管７の中間にＬＮＧ加圧ポンプ８が介装されている。
又、気化パネル２の下流側（図示のものでは上方）にＮＧ出口ヘッダー９が接続されると共に、該ＮＧ出口ヘッダー９にガスタービン（図示せず）等に連結された払出配管１０が接続されている。
中間層のパネル状の熱電モジュール３、３ａ…に送電線１１を接続すると共に、該送電線１１に直流を交流に変えたり、電圧を変化させて外部出力する変電器１２が接続されている。
海水パネル４の上流側（図示のものでは上方）に給水ヘッダー１５が接続されると共に、該給水ヘッダー１５に給水路１６が接続され、該給水路１６の中間に海水ポンプ１７を設けると共に、先端を海中に没入させている。
又、海水パネル４の下流側（図示のものでは下方）に低温化して自然落下した海水を受け止める海水パン１８を設けると共に、該海水パン１８に放水路１９が接続されている。
【０００９】
以下、気化パネル２、熱電モジュール３、３ａ…及び海水パネル４からなる発電部の詳細を説明する。
図２に示す様に、複数の並行立設されたＬＮＧ流路２０、２０ａ  …を有するＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の周囲に熱伝導性が良いＬＮＧ導熱体２２を配置して気化パネル２を構成し、該気化パネル２の外側に接触状態で熱電モジュール３、３ａ…を介在させると共に、海水が接触流通する海水流路２３、２３ａ  …を有する熱伝導性が良い海水導熱体２４から成る海水パネル４を熱電モジュール３、３ａ…に接触配置している。
【００１０】
上記実施例ではＬＮＧ導熱体２２は、ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の形状、列設状態に合わせた嵌合凹部２５、２５ａ  …を有した２分割のパネル体２６、２６ａ  と成し、列設したＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の両側を一対のパネル体２６、２６ａ  で挟持して、ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …外周の略半円弱（劣弧部）と嵌合凹部２５、２５ａ  …の内面を対向させている。
そして、ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …と嵌合凹部２５、２５ａ  …の間と、列設したＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の間におけるパネル体２６、２６ａ  の対向面を夫々空間部２７と成し、該空間部２７に熱伝導性が良い熱媒体２８を充填している。
又、海水パネル４の海水流路２３、２３ａ  …面に海水接触時の熱伝導を効率良くする為に、多数のフィン２９、２９ａ  …を設けたり、ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …対応位置で突出させているが、これらは適宜変更する。
【００１１】
尚、熱媒体２８を充填する空間部２７はＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …とＬＮＧ導熱体２２の間等に発生する密接不可能な全ての空間部２７と成し、熱伝導的にＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …とＬＮＧ導熱体２２を接触させている。
又、ＬＮＧ導熱体２２は２分割のパネル体２６、２６ａ  と成したが、一体形成のパネル体に穿孔してＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …を配置しても良い。
【００１２】
図２に示す第１実施例では、海水導熱体２４の海水流路２３、２３ａ  …が開空間（大気開放）で、海水はフィン２９、２９ａ  …を有する海水導熱体２４の表面に沿って流下するものを示したが、図３に示す様に、気化パネル２、熱電モジュール３、３ａ…及び海水パネル４が連続で接触併設される場合もあり、その時には海水導熱体２４の内部に海水流路２３、２３ａ  …を形成する。
尚、この第２実施例では、パネル体２６、２６ａ  の嵌合凹部２５、２５ａ  …の内面とＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の外面を嵌合密接し、パネル体２６、２６ａ  の対向面間だけに空間部２７を形成して熱媒体２８を充填している。
【００１３】
図２に示す様に、熱電モジュール３、３ａ…は多数の熱電素子（ペルチェ素子）３０、３０ａ  …を、その両側の平面状の基板３１、３１ａ  の間に規則的に配置し、夫々の熱電素子３０、３０ａ  …は電気的に接合すると共に、送電線１１に接続している。
詳しくは、ＬＮＧ側の放熱側および海水側の吸熱側に対向配置される絶縁性の一対の基板３１、３１ａ  の間に、Ｐ型およびＮ型のペルチェ素子から成る熱電素子３０、３０ａ  …を電気的に直列に、熱的に並列に規則配置し、基板３１、３１ａ  の対向両内面と熱電素子３０、３０ａ  …の両端の接合面に、隣接する熱電素子３０、３０ａ  …を電気的に接合する接合電極（図示せず）を設け、又基板３１、３１ａ  の適宜箇所に熱電素子３０、３０ａ  …に接続された入出力端子（図示せず）を設けて送電線１１に接続している。
尚、熱電素子３０、３０ａ  …は下記の実施例も含めてＬＮＧまたは海水に非接触と成している。
【００１４】
次に、図４に示す第３実施例を説明する。
列設方向に長寸と成した熱電モジュール３、３ａ…は、列設したＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の配列に適合して、嵌合凹部２５、２５ａ  …をＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の外側劣弧部に直接接触させると共に、ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …間で近接させ（この形状はパネル体２６、２６ａ  の内面形状と類似）、且つ、熱電モジュール３、３ａ…の基板３１、３１ａ  は海水に対する耐性を持たせたものと成している。
そして、一方の放熱側（内側）基板３１の嵌合凹部２５、２５ａ  …をＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …に直接接触させると共に、他方の吸熱側（外側）基板３１ａ  に対して海水を直接接触させる様にし、ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …間で近接させた対向一対の熱電モジュール３、３ａ…を間隔保持材３２を有した結合材３３で結束して、列設したＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の両側を熱電モジュール３、３ａ…で挟持し、隣接するＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …間で非接触対向させた両側一対の熱電モジュール３、３ａ…の内側基板３１同志の間の空間部２７に熱媒体２８を充填している。
尚、上記実施例では熱電モジュール３、３ａ…の形状を列設したＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の配列形状に適合させたものと成したが、熱電モジュール３、３ａ…基板３１、３１ａ  に屈曲性を持たせて、ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の外面を挟持して適宜箇所で結束する様にしても良い。
【００１５】
次に図５乃至図７に示す第４実施例について説明する。
この実施形態では気化パネル２、熱電モジュール３、３ａ…及び海水パネル４の接触３層構造は同一であるが、気化パネル２及び海水パネル４はパネル体３４、３４ａ  にＬＮＧ流路２０、２０ａ  …及び海水流路２３、２３ａ  …を屈曲させて流路を長く穿孔したものと成し、気化パネル２及び海水パネル４自体をＬＮＧ導熱体２２及び海水導熱体２４と成し、これらのＬＮＧ、海水導熱体２２、２４の間にに熱電モジュール３、３ａ…を接触配置している。
【００１６】
次に本発明に係るＬＮＧ気化熱利用発電装置の作用について説明する。
ＬＮＧタンク６から気化パネル２にＬＮＧ加圧ポンプ８で送り込まれた超低温（摂氏−１６３度）のＬＮＧは、気化パネル２内のＬＮＧ流路２０、２０ａ  …をゆっくり気化しながら流通すると共に、海水パネル４には海水ポンプ１７等を介して常温の海水が常時接触している。
図２、３の第１、２実施例では、ＬＮＧの超低温はＬＮＧ導熱体２２（一部は熱媒体２８）を介して、海水の常温はフィン２９、２９ａ  …、海水導熱体２４を介して、熱電モジュール３、３ａ…に熱伝導し、図４の第３実施例では、ＬＮＧの超低温は直接に（一部は熱媒体２８を介して）、海水の常温も直接に、熱電モジュール３、３ａ…に熱伝導し、図５〜７の第４実施例では、ＬＮＧの超低温および海水の常温はＬＮＧ導熱体２２及び海水導熱体２４を介して熱電モジュール３、３ａ…に熱伝導する。
【００１７】
したがって、ＬＮＧ流路２０、２０ａ  …、海水流路２３、２３ａ  …からＬＮＧ導熱体２２や海水導熱体２４等を介して間接的に又は直接的に熱電モジュール３、３ａ…に熱伝導した超低温と常温は、熱電モジュール３、３ａ…の基板３１、３１ａ  を介して熱電素子３０、３０ａ  …に熱伝導する。
これにより、熱電素子３０、３０ａ  …の一端がＬＮＧと略同一の超低温に、熱電素子３０、３０ａ  …の他端が海水と略同一の常温に夫々保持され、熱電素子３０、３０ａ  …の両端（基板３１、３１ａ  との接触側）の温度差により、熱電素子３０、３０ａ  …の内部で熱と共に電子も流れて、熱電流（Ｐ型とＮ型は逆方向）が発生し、送電線１１を介して外部へ取り出される。
【００１８】
次に、図８に示す第５実施例について説明する。
図２、３、５〜７に示す第１、２、４実施例では、ＬＮＧおよび海水に間接的に接触する熱電モジュール３、３ａ…を単層で配置したものを示したが、熱電素子３０、３０ａ  …の両端温度差が大きいことによる熱電素子３０、３０ａ  …の損傷防止と発電する際に発生するモジュール熱の熱伝導のため、熱電モジュール３、３ａ…は図８に示す第５実施例の複層熱電体３５としても良い。
複層熱電体３５の構成としては、熱電モジュール３、３ａ…を段積み状で複数層に配置すると共に、隣接する配置層３６、３６ａ  …間に熱伝導性が良い金属製等の熱伝導板３７、３７ａ  を介在させ、ＬＮＧ流路２０、２０ａ  …に近い配置層３６ｂ  の熱電モジュール３、３ａ…の配置数を多くしている。
図示のものでは、熱電モジュール３、３ａ…を３層と成すと共に、熱伝導板３７、３７ａ  を２枚と成しており、各層における熱電モジュール３、３ａ…の配置数は海水流路２３、２３ａ  …に近い配置層３６では１個、中間の配置層３６ａ  では２個、ＬＮＧ流路２０、２０ａ  …に近い配置層３６ｂ  では４個を配置し、接触面積が順次大きくなる様にしている。
複層熱電体３５の構成を全体的に整理すると、ＬＮＧ流路２０、２０ａ  …に近い側から、気化パネル２に接触する配置層３６ｂ  の多数の熱電モジュール３、３ａ…、熱伝導板３７ａ  、配置層３６ａ  の中間数の熱電モジュール３、３ａ…、熱伝導板３７、海水パネル４に接触する配置層３６の熱電モジュール３、３ａ…の複数層状と成り、海水流路２３、２３ａ  …側の熱電モジュール３、３ａ…の外側基板３１ａ  からＬＮＧ流路２０、２０ａ  …側の熱電モジュール３、３ａ…の内側基板３１に順次熱伝導する。
かかる構成により、温度差は熱電モジュール３、３ａ…の配置層数に分割された適当条件で発電し、一方発電時に発生するモジュール熱が熱伝導板３７、３７ａ  等を介してＬＮＧ流路２０、２０ａ  …側へ熱伝導する時に、隣接配置層３６、３６ａ  …間で熱電モジュール３、３ａ…の配置数がＬＮＧ流路２０、２０ａ  …側で多いため、モジュール熱は分散されてＬＮＧ流路２０、２０ａ  …側へ熱伝導する。
【００１９】
次に、図９に示す第６実施例について説明する。
内側基板３１がＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …に接触すると共に、外側基板３１ａ  が海水に直接接触する図４の第３実施例でも、熱電素子３０、３０ａ  …を複数層化して温度差を分割することが可能である。
例えば、熱電素子３０、３０ａ  …を３層化する場合、海水接触する外側基板３１ａ  の内側配置層３６に少数の熱電素子３０、３０ａ  …を配置すると共に、該熱電素子３０、３０ａ  …の内側に熱伝導板３７を配置し、その内側で配置層３６ａ  に中間数の熱電素子３０、３０ａ  …および熱伝導板３７ａ  を順次配置し、該熱伝導板３７ａ  の内側配置層３６ｂ  に多数の熱電素子３０、３０ａ  …を配置すると共に、該熱電素子３０、３０ａ  …の内側に配置した内側基板３１をＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …に接触させている。
尚、熱伝導板３７、３７ａ  に面する３層の熱電素子３０、３０ａ  …の一端または両端の必要箇所に絶縁性材および接合電極を設けている。
上記の様に、熱電素子３０、３０ａ  …を複数配置層３６、３６ａ  …と成すと共に、隣接層間に熱伝導板３７、３７ａ  を介在させ、ＬＮＧ流路２０、２０ａ  …に近い配置層３６ｂ  の熱電素子３０、３０ａ  …の配置数を多くすることにより、第５実施例と同様の作用が発生し、即ち、ＬＮＧと海水の温度差は３分割されて熱電素子３０、３０ａ  …に作用して発電し、熱電素子３０、３０ａ  …で発生するモジュール熱等は熱電素子３０、３０ａ  …が多数配置のＬＮＧ流路２０、２０ａ  …側へ分散されて熱伝導する。
【００２０】
【発明の効果】
要するに本発明は、ＬＮＧを海水でＮＧに気化する気化器１のＬＮＧ流路２０、２０ａ  …と海水流路２３、２３ａ  …の間に、両側の基板３１、３１ａ  間に熱電素子３０、３０ａ  …を配置した熱電モジュール３、３ａ…を設けたので、熱電素子３０、３０ａ  …の両端をＬＮＧの低温と海水の常温に保持することが出来、その結果、熱電素子３０、３０ａ  …の両端に温度差が発生するので、熱電流を発生して、ＬＮＧの気化時にも発電して、保守性が良い簡易装置で従来廃棄の気化エネルギーを有効に活用することが出来る。
【００２１】
ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の外側に配置したＬＮＧ導熱体２２と海水が流通接触する海水導熱体２４の間に熱電モジュール３、３ａ…を配置したので、現行のＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …を列設した気化器１に簡単に取付けて廃熱利用発電をすることが出来る。
【００２２】
ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …とＬＮＧ導熱体２２の間の空間部２７に熱伝導性が良い熱媒体２８を充填したので、ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …とＬＮＧ導熱体２２を非接触としてＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の損傷を防止することが出来ると共に、非接触空間があってもＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …とＬＮＧ導熱体２２の間で熱媒体２８で熱伝導を良好として効率を向上させることが出来る。
【００２３】
列設したＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の両側を一対の熱電モジュール３、３ａ…で挟持したので、廃熱利用発電する熱電モジュール３、３ａ…を極めて容易に取付けることが出来、又ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の外側略半円と熱電モジュール３、３ａ…の内側基板３１を接触状態と成すと共に、熱電モジュール３、３ａ…の外側基板３１ａ  と海水を接触状態と成したので、熱電素子３０、３０ａ  …両端の温度差を効率良く保持することが出来、又隣接するＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の間で一対の熱電モジュール３、３ａ…の内側基板３１、３１ａ  同志を非接触と成した空間部２７に熱伝導性が良い熱媒体２８を充填したので、ＬＮＧパイプ２１、２１ａ  …の非配置位置でも、その超低温を熱媒体２８を介して熱電素子３０、３０ａ  …の一端に熱伝導することが出来る。
【００２４】
一対のパネル体３４、３４ａ  の間に熱電モジュール３、３ａ…を設け、一方のパネル体３４にＬＮＧ流路２０、２０ａ  …を設けると共に、他方のパネル体３４ａ  に海水流路２３、２３ａ  …を設けたので、堅固な機器で液漏れの心配が無く、容易に廃熱利用発電を行うことが出来る。
【００２５】
熱電モジュール３、３ａ…または熱電素子３０、３０ａ  …を複数層と成したので、ＬＮＧの超低温と海水の常温の温度差は複数分割されて熱電素子３０、３０ａ  …への負荷を適正化して損傷防止を図ることが出来、又隣接層間に熱伝導板３７、３７ａ  を介在させ、ＬＮＧ流路２０、２０ａ  …に近い配置層３６、３６ａ  …の熱電モジュール３、３ａ…または熱電素子３０、３０ａ  …の配置数を多くしたので、発電時に発生するモジュール熱は分散されて熱伝導し、ＬＮＧの気化熱として効率良く利用することが出来る等その実用的効果甚だ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＬＮＧ気化熱利用発電装置の全体像を示す概略図である。
【図２】気化パネル、熱電モジュール及び海水パネルの配置状態を示す断面図である。
【図３】気化パネル、熱電モジュール及び海水パネルを連続設置した配置状態を示す断面図である。
【図４】熱電モジュールをＬＮＧパイプに直接接触させた実施例の断面図である。
【図５】２枚のパネル体にＬＮＧ流路及び海水流路を設けた例を示す平面図である。
【図６】図５の側面図である。
【図７】図５の断面図である。
【図８】熱電モジュールを３層構成とした例を示す断面図である。
【図９】熱電素子を３層構成とした例を示す断面図である。
【符号の説明】
１          気化器
３、３ａ…    熱電モジュール
２０、２０ａ  …  ＬＮＧ流路
２１、２１ａ  …  ＬＮＧパイプ
２２          ＬＮＧ導熱体
２３、２３ａ  …  海水流路
２４          海水導熱体
２７          空間部
２８          熱媒体
３０、３０ａ  …  熱電素子
３１、３１ａ      基板
３４、３４ａ      パネル体
３６、３６ａ  …  配置層
３７、３７ａ      熱伝導板
【図１】
2005072080.tif 000003
【図２】
2005072080.tif 000004
【図３】
2005072080.tif 000005
【図４】
2005072080.tif 000006
【図５】
2005072080.tif 000007
【図６】
2005072080.tif 000008
【図７】
2005072080.tif 000009
【図８】
2005072080.tif 000010
【図９】
2005072080.tif 000011