(57)【要約】【課題】  ガスまたは冷媒の量の急な変化に対応できるガス液化装置およびガス液化方法を提供しようとする。【解決手段】  従来のガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置にかわって、ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、ガスの流量を調整するガス流量調整弁または液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁の少なくとも一方と、を備え、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整するものとした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置であって、
ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、
ガスの流量を調整するガス流量調整弁または液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁の少なくとも一方と、
を備え、
前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、
前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、
前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整する、
ことを特徴とするガス液化装置。
【請求項２】
前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を小さくし、
前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を大きくする、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス液化装置。
【請求項３】
前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する液面検出装置と、
を備え、
前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする、
ことを特徴とする請求項２に記載のガス液化装置。
【請求項４】
熱交換機器を用いてガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化方法であって、
熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定するガス熱エネルギー減少量推定工程と、
熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する冷媒熱エネルギー増加量推定工程と、
前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じてガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を調整するガス流量調整工程と、
を備える、
ことを特徴とするガス液化方法。
【請求項５】
前記ガス流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を少なくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を多くする、
ことを特徴とする請求項４に記載のガス液化方法。
【請求項６】
前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らす液化ガス液面調整工程を、
備えることを特徴とする請求項５に記載のガス液化方法。
【請求項７】
ガスを冷媒で冷却して液化ガスにするためのガス液化装置であって、
ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、
冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁と、
を備え、
前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、
前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、
前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記冷媒流量調整弁の開度を調整する、
ことを特徴とするガス液化装置。
【請求項８】
前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を大きくし、
前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を小さくする、
ことを特徴とする請求項７に記載のガス液化装置。
【請求項９】
液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁と、
前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する液面検出装置と、
を備え、
前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする、
ことを特徴とする請求項８に記載のガス液化装置。
【請求項１０】
ガスを冷媒で冷却して液化ガスにするためのガス液化方法であって、
熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定するガス熱エネルギー減少量推定工程と、
熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する冷媒熱エネルギー増加量推定工程と、
前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒の流量を調整する冷媒流量調整工程と、
を備えることを特徴とするガス液化方法。
【請求項１１】
前記冷媒流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒の流量を多くし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒の流量を少なくする、
ことを特徴とする請求項１０に記載のガス液化方法。
【請求項１２】
前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らす液面調整工程と、
を備える、
ことを特徴とする請求項１１に記載のガス液化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置とガス液化方法に係る。特に天然ガスやプロパンガス等のガスを熱交換により冷却して液化ガスを製造するのに好適なガス液化装置とガス液化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）は、天然ガスを液化したものであり、クリーンエネルギーとして近年広く使用されている。天然ガスは、産地で液化され、液化ガスの状態で運搬され、天然ガスの消費地の近くでいったん貯蔵される。
液化天然ガスは、液化天然ガスの貯蔵基地の低温貯蔵タンクに貯蔵され、天然ガスを消費する発電所等（以下、消費側という。）の需要にしたがって、気化され、ガス状態で消費側へ送られる。貯蔵基地では、貯蔵された液化天然ガスの一部が低温貯蔵タンクの外部からの入熱により常時気化し、ボイルオフガス（ＢОＧと呼ぶ。）として低温貯蔵タンクから出る。
【０００３】
従来の貯蔵基地では、ＢОＧはガス状態のまま消費側へ送る場合と、ＢОＧを再度液化して昇圧した後で高圧のガスにして消費側へ送る場合とがある。
後者の場合、ＢОＧは、ＢОＧ圧縮ポンプで圧縮し昇圧した後、低温貯蔵タンクから払い出されたＬＮＧとガス液化装置の熱交換器で熱交換をして凝縮し液化されて液化ＢОＧになる。液化ＢОＧは、その後昇圧ポンプで昇圧されて、ガス液化装置を出たＬＮＧに合流され、気化され、消費側に送気される。
【０００４】
ＢОＧの量は、低温貯蔵タンクの周囲温度や運転条件により逐次変化している、かかる条件下で、ＬＮＧを冷媒とした熱交換器にＢОＧを流す構造のガス液化装置では、ＢОＧ液化圧力が変動し、プロセスの運転が安定しない恐れがある。例えば、ＢОＧ液化圧力が低下すると、その液化ＢОＧを昇圧する昇圧ポンプがキャビテーションを起こしてトリップしてしまう不具合が生ずる。またＢОＧ液化圧力が上昇すると、熱交換器の入口のＢОＧ圧力とＢОＧ液化圧力に圧力差が無くなるので、熱交換器にＢОＧが流れなくなるという不具合が生ずる。
【０００５】
尚、かかる条件においてＢОＧ液化圧力を一定にするための案が種々提案されている。
しかし、いずれの案も、ＬＮＧ量やＢОＧ量が急に変動する場合にＢОＧ液化圧力が変動してしまう恐れがあった。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１１８４９７号公報
【特許文献２】特開平１１−３２５７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようにＬＮＧ貯槽基地等においてＢОＧ等のガス液化装置およびガス液化方法において、ガスまたは冷媒の量の急な変化に対応できるガス液化装置およびガス液化方法を提供したいという要請があった。
【０００８】
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、ガスまたは冷媒の量の急な変化に対応できるガス液化装置およびガス液化方法を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置を、ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、ガスの流量を調整するガス流量調整弁または液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁の少なくとも一方と、を備え、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整するものとした。
【００１０】
上記本発明の構成により、熱交換機器がガスと冷媒との熱交換を行い、ガス流量調整弁がガスの流量を調整し、または液化ガス流量調整弁が液化ガスの流量を調整し、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整するので、前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
【００１１】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を小さくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を大きくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を小さくして前記ガス熱エネルギー減少量を減らし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を大きくして前記ガス熱エネルギー減少量を増やし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
【００１２】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に小さくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に大きくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に小さくして前記ガス熱エネルギー減少量を徐々に減らし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に大きくして前記ガス熱エネルギー減少量を徐々に増やし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を徐々に小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
【００１３】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する液面検出装置と、を備え、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする。
上記本発明の構成により、液面検出装置が前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る熱交換機器を用いてガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化方法を、熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定するガス熱エネルギー減少量推定工程と、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する冷媒熱エネルギー増加量推定工程と、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じてガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を調整するガス流量調整工程と、を備えるものとした。
【００１５】
上記本発明の構成により、ガス熱エネルギー減少量推定工程で、熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、冷媒熱エネルギー増加量推定工程で、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、
ガス流量調整工程で、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じてガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を調整するので、ガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
【００１６】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記ガス流量調整工程で、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を少なくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を多くする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を小さくして前記ガス熱エネルギー減少量を減らし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を大きくして前記ガス熱エネルギー減少量を増やし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
【００１７】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記ガス流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に少なくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に多くする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に小さくして前記ガス熱エネルギー減少量を徐々に減らし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に大きくして前記ガス熱エネルギー減少量を徐々に増やし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を徐々に小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
【００１８】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らす液化ガス液面調整工程を、備える。
上記本発明の構成により、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に多くし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に少なくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明に係るガスを冷媒で冷却して液化ガスにするためのガス液化装置を、ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁と、を備え、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記冷媒流量調整弁の開度を調整する、ものとした。
【００２０】
上記本発明の構成により、熱交換機器がガスと冷媒との熱交換を行い、冷媒流量調整弁が冷媒の流量を調整し、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記冷媒流量調整弁の開度を調整するので、前記ガス流量調整弁の開度を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
【００２１】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を大きくし、
前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を小さくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を大きくして前記冷媒熱エネルギー増加量を増やし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を小さくして前記冷媒熱エネルギー増加量を減らし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
【００２２】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を時間の経過とともに徐々に大きくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を時間の経過とともに徐々に小さくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を時間の経過とともに徐々に大きくして前記冷媒熱エネルギー増加量を徐々に増やし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を時間の経過とともに徐々に小さくして前記冷媒熱エネルギー増加量を徐々に減らし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を徐々に安定させることができる。
【００２３】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁と、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する液面検出装置と、を備え、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする。
上記本発明の構成により、液化ガス流量調整弁が液化ガスの流量を調整し、液面検出装置が前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
【００２４】
また、上記目的を達成するため、本発明に係るガスを冷媒で冷却して液化ガスにするためのガス液化方法を、熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定するガス熱エネルギー減少量推定工程と、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する冷媒熱エネルギー増加量推定工程と、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒の流量を調整する冷媒流量調整工程と、
を備えるものとした。
【００２５】
上記本発明の構成により、ガス熱エネルギー減少量推定工程で、熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、冷媒熱エネルギー増加量推定工程で、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、冷媒流量調整工程で、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒の流量を調整するので、冷媒の流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
【００２６】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記冷媒流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒の流量を多くし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒の流量を少なくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに冷媒の流量を多くして前記冷媒熱エネルギー増加量を増やし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに冷媒の流量を少なくして前記冷媒熱エネルギー増加量を減らすので、冷媒の流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
【００２７】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記冷媒流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に多くし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に少なくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に多くして前記冷媒熱エネルギー増加量を徐々に増やし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に少なくして前記冷媒熱エネルギー増加量を減らすので、冷媒の流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を徐々に安定させることができる。
【００２８】
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に多くし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に少なくする、液面調整工程と、を備える。
上記本発明の構成により、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に多くし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に少なくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明のガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置は、その構成により、以下の効果を有する。
熱交換機器によりガスと冷媒の熱交換をおこない、熱交換機器のガスと液化ガスと冷媒の前後の状態からガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガスまたは液化ガスの流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
また、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくする様にガスまたは液化ガスの流量を増減してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
また、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくする様にガスまたは液化ガスの流量を時間の経過とともに徐々に増減してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を徐々に安定させることができる。
また、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上または下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に大きくまたは小さくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
【００３０】
熱交換機器によりガスと冷媒の熱交換をおこない、熱交換機器のガスと液化ガスと冷媒の前後の状態からガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒の流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
また、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくする様に冷媒の流量を増減してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
また、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくする様に冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に増減してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を徐々に安定させることができる。
また、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上または下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に大きくまたは小さくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
従って、ガスまたは冷媒の量の急な変化に対応できるガス液化装置およびガス液化方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００３２】
本発明の実施形態に係るガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置とガス液化方法とを説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るガス液化装置の系統図である。図２は、本発明の実施形態に係るガス液化方法の作業フロー図その１である。図３は、本発明の実施形態に係るガス液化方法の作動説明図その１である。図４は、本発明の実施形態に係るガス液化方法の作業フロー図その２である。図５は、本発明の実施形態に係るガス液化方法の作動説明図その２である。
例えば、液化ガスが液化ガスタンク１０から取出されるボイルオフガスであり、冷媒が液化ガスタンク１０から払い出される液化ガスである場合を例に、説明する。
液化ガスタンクから取りだされた液化ガス１３は、冷媒供給管５１に導かれて冷媒として、ガス液化装置に供給される。
ガス液化装置の内部で熱交換をして熱エネルギーの増加した冷媒１４は、ガス液化装置から冷媒排出管５２に導かれて排出され、消費側へ送られる。
ＢОＧ１１は、液化ガスタンク１０から取り出され、圧縮機３０で圧縮され、ガス取出管２０に導かれてガス液化装置に供給される。
ガス液化装置で液化された液化ガス１２は、液化ガス取出管６０に導かれて取りだされ、昇圧ポンプ７０で昇圧されて、気化器により気化した後で消費側へ送られる。
【００３３】
ガス液化装置は、ガスを冷媒で冷却して液化ガスにする装置であって、熱交換機器４０とガス状態センサ８１と液化ガス状態センサ８２と冷媒供給側状態センサ８３と冷媒排出側状態センサ８４とガス流量調整弁９１と液化ガス流量調整弁９２と冷媒供給側流量調整弁９３と冷媒排出側流量調整弁９４と液面検出装置（図示せず）とで構成される。
冷媒供給側流量調整弁９３と冷媒排出側流量調整弁９４とは、各々の冷媒流量調整弁に相当する。
【００３４】
熱交換機器４０は、ガス１１と冷媒１３との熱交換を行う機器であり、熱交換機器本体４１と熱交換チューブ４２とで構成される。
ガスを貯留する部屋であるガス貯留室４３が、熱交換機器本体４１の上部に設けられる。
液化ガスを貯留する部屋である液化ガス貯留室４４が、熱交換機器本体４１の下部に設けられる。
複数の熱交換チューブ４２が、熱交換機器本体４１の中に縦向きに設けられ、ガス貯留室４３と液化ガス貯留室４４とを繋ぐ。  
冷媒が熱交換機器本体４１の中の熱交換チューブ４２の回りを流れる。
ガスが、熱交換機器本体４１の上部からガス貯留室４３へ入り、熱交換チューブ４２の中を通り、熱エネルギーを奪われて液化ガスになり、液化ガス貯留室４４に溜まる。液化ガスの液面が、熱交換チューブ４２の伝熱面の途中に維持される。
【００３５】
ガス状態センサ８１は、ガス液化装置へ入るガス１１の物理量を計測するセンサである。
ガス状態センサ８１が計測する物理量は以下の通りである。
ガス流量は、ガス液化装置へ入るガス１１の流量であり、例えば、単位時間当たりの単位重量で表される単位をもつＦｔで表される。
ガス入口温度は、ガスのガス液化装置の入口での温度であり、例えば、℃の単位を持つＴ１で表される。
【００３６】
液化ガス状態センサ８２は、ガス液化装置からでる液化ガス１２の物理量を計測するセンサである。
液化ガス状態センサ８２が計測する液化ガス１２の物理量は以下の通りである。
液化ガス出口温度は、ガス液化装置の出口での液化ガス１２の温度であり、例えば、℃の単位を持つＴ２で表される。
【００３７】
冷媒供給側状態センサ８３は、ガス液化装置へ入る冷媒１３の物理量を計測するセンサである。
冷媒供給側状態センサ８３が計測する冷媒１３の物理量は以下の通りである。
冷媒入口温度は、冷媒１３のガス液化装置の入口での温度であり、例えば、℃の単位を持つＴ３で表される。
冷媒流量は、冷媒１３のガス液化装置の入口での流量であり、例えば、単位時間当たりの単位重量であらわされる単位を持つＦｓで表される。
【００３８】
冷媒排出側状態センサ８４は、ガス液化装置から出る冷媒１４の物理量を計測するセンサである。
冷媒排出側状態センサ８４が計測する冷媒１４の物理量は以下の通りである。
冷媒出口温度は、冷媒１４のガス液化装置の出口での温度であり、例えば、℃の単位を持つＴ４で表される。
冷媒流量は、冷媒１４のガス液化装置の入口での流量であり、例えば、単位時間当たりの単位重量であらわされる単位を持つＦｓで表される。
一般的には、冷媒が非圧縮性であるので、冷媒供給側状態センサ８３の計測する冷媒流量と冷媒排出側状態センサ８４の計測する冷媒流量は等しい。誤差を減らすために両社の計測した値の平均を冷媒流量としてもよい。
【００３９】
ガス流量調整弁９１は、熱交換機器４０へ入るガス１１の流量を調整する流量調整弁である。ガス流量調整弁９１の入口が、ガス取出管２０を介して圧縮機３０に連通する。ガス流量調整弁９１の出口がガス貯留室４３に連通する。
ガス流量調整弁９１の開度を大きくすると、ガス液化装置へ流れるガス１１の流量が多くなる。
ガス流量調整弁９１の開度を小さくすると、ガス液化装置へ流れるガス１１の流量が少なくなる。
【００４０】
液化ガス流量調整弁９２は、熱交換機器から出る液化ガス１２の流量を調整する流量調整弁である。液化ガス流量調整弁９２の入口が、液化ガス貯留室４４に連通する。液化ガス流量調整弁９２の出口が、液化ガス取出管６０を介して昇圧ポンプ７０に連通する。
液化ガス流量調整弁９２の開度を大きくすると、ガス液化装置から流れる液化ガス１２の流量が多くなる。
液化ガス流量調整弁９２の開度を小さくすると、ガス液化装置から流れる液化ガス１２の流量が少なくなる。
【００４１】
冷媒供給側流量調整弁９３は、熱交換機器４０に入る冷媒１３の流量を調整する流量調整弁である。冷媒供給側流量調整弁９３の入口が、冷媒供給管５１を介して液化ガスタンクに連通する。冷媒供給側流量調整弁９３の出口が、ガス液化装置本体４１に連通する。
冷媒供給側流量調整弁９３の開度を大きくすると、ガス液化装置へ流れる冷媒１３の流量が多くなる。
冷媒供給側流量調整弁９３の開度を小さくすると、ガス液化装置へ流れる冷媒１３の流量が少なくなる。
【００４２】
冷媒排出側流量調整弁９４は、熱交換機器から出る冷媒１４の流量を調整する流量調整弁である。冷媒排出側流量調整弁９４の入口が、ガス液化装置に連通する。冷媒排出側流量調整弁９４の出口が、冷媒排出管５２を介して消費側へ連通する。
冷媒排出側流量調整弁９４の開度を大きくすると、ガス液化装置から流れる冷媒１４の流量が多くなる。
冷媒排出側流量調整弁９４の開度を小さくすると、ガス液化装置から流れる冷媒１４の流量が少なくなる。
【００４３】
液面検出装置（図示せず）は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する装置である。
【００４４】
以下に、本発明の実施形態に係るガス液化装置の２つの形式の操作手順を説明する。
第一の形式の操作手順は、冷媒の流量を消費側の要求に応じて適時変化させることを優先させる場合に採用される手順である。
熱交換機器を通過するガス１１と液化ガス１２との前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、熱交換機器を通過する冷媒１３、１４の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、ガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じてガス流量調整弁９１または液化ガス流量調整弁９２の少なくとも一方の開度を調整する。
特に、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガス流量調整弁９１または液化ガス流量調整弁９２の少なくとも一方の開度を小さくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガス流量調整弁９１または液化ガス流量調整弁９２の少なくとも一方の開度を大きくする。
また特に、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガス流量調整弁９１または液化ガス流量調整弁９２の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に小さくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガス流量調整弁９１または液化ガス流量調整弁９２の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に大きくする。
さらに、液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガス流量弁９２の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガス流量弁９２の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする。
【００４５】
第二の形式の操作手順は、ボイルオフガスの処理を優先させる場合に採用される手順である。
熱交換機器を通過するガス１１と液化ガス１２の前後の状態に基づいてガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、熱交換機器を通過する冷媒１３、１４の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、ガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒供給側流量調整弁９３または冷媒排出側流量調整弁９４のすくなくとも一方の開度を調整する。
特に、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに冷媒供給側流量調整弁９３または冷媒排出側流量調整弁９４のすくなくとも一方の開度を大きくし、
前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに冷媒供給側流量調整弁９３または冷媒排出側流量調整弁９４のすくなくとも一方の開度を小さくする。
また特に、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに冷媒供給側流量調整弁９３または冷媒排出側流量調整弁９４のすくなくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に大きくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに冷媒供給側流量調整弁９３または冷媒排出側流量調整弁９４のすくなくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に小さくする。
さらに、液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガス流量弁９２の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガス流量弁９２の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする、
【００４６】
ここで、ガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量とを推定する具体的方法は、後述するガス液化方法の説明において詳述する。
【００４７】
次に、本発明の第一の実施形態に係るガス液化方法を説明する。
ガス液化方法は、熱交換機器を用いてガス１１を冷媒１３、１４で冷却して液化ガス１２にする方法であって、ガス熱エネルギー減少量推定工程Ｓ１０と冷媒熱エネルギー増加量推定工程Ｓ２０とガス流量調整工程Ｓ３０と液化ガス液面調整工程Ｓ４０とで構成される。
【００４８】
ガス熱エネルギー減少量推定工程Ｓ１０は、熱交換機器を通過するガス１１と液化ガス１２の前後の状態に基づきガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定する工程であり、例えば、ガス・液化ガス状態計測工程Ｓ１１とガス熱エネルギー減少量計算工程Ｓ１２とを有する。
【００４９】
ガス・液化ガス状態計測工程Ｓ１１は、熱交換機器を通過するガス１１と液化ガス１２の前後の状態を計測する工程である。
ガス状態センサ８１が、熱交換機器を通過するガスの前の状態を計測する。例えば、ガス状態センサ８１が、ガス流量Ｆｔとガス入口温度Ｔ１とを計測する。
液化ガス状態センサ８２が、熱交換機器を通過するガスの後の状態を計測する。例えば、液化ガス状態センサ８２が、液化ガス出口温度Ｔ２を計測する。
【００５０】
ガス熱エネルギー減少量計算工程Ｓ１２は、ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を計算する工程である。
例えば、以下の計算式を用いてガス熱エネルギー減少量を算出する。
Qt = { Ctv × (T1 - TDP) + Ct1 × (TDP - T2) + L} ×  Ft
ここで、
Ｑｔは、ガス熱エネルギー減少量である。
Ｃｔｖは、ガスの比熱である。
Ｃｔ１は、液化ガスの比熱である。
Ｆｔは、ガス流量である。
Ｔ１は、ガス入口温度である。
ＴＤＰは、ガスの露点温度である。
Ｔ２は、液化ガス出口温度である。
Ｌは、ガスの蒸発潜熱である。
【００５１】
冷媒熱エネルギー増加量推定工程Ｓ２０は、熱交換機器を通過する冷媒１３、１４の前後の状態に基づき冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する工程であり、例えば、冷媒状態計測工程Ｓ２１と冷媒熱エネルギー増加量計算工程Ｓ２２とを有する。
冷媒状態計測工程Ｓ２１は、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態を計測する工程である。冷媒供給側状態センサ８３が、熱交換機器を通過する冷媒の前の状態を計測する。例えば、冷媒供給側状態センサ８３が、冷媒入口温度Ｔ３と冷媒流量Ｆｓとを計測する。冷媒排出側状態センサ８４が、熱交換機器を通過する冷媒の後の状態を計測する。例えば、冷媒排出側状態センサ８４が、冷媒出口温度Ｔ４と冷媒流量Ｆｓとを計測する。
【００５２】
冷媒熱エネルギー増加量計算工程Ｓ２２は、冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を計算する工程である。
例えば、以下の計算式を用いて冷媒熱エネルギー増加量を算出する。
Qs = Cs1 × (T3-T4) × Fs
ここで、
Ｑｓは、冷媒熱エネルギー増加量である。
Ｃｓ１は、冷媒の比熱である。
Ｔ３は、冷媒入口温度である。
Ｔ４は、冷媒出口温度である。
Ｆｓは、冷媒流量である。
【００５３】
ガス流量調整工程Ｓ３０は、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔと冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓとのバランスに応じて、ガス１１の流量または液化ガス１２の流量の少なくとも一方を調整する工程である。
特に、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔが冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓより大きいときにガス１１の流量または液化ガス１２の流量の少なくとも一方を少なくし、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔが冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓより小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を多くする。
また特に、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔが冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓより大きいときにガス１１の流量または液化ガス１２の流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に少なくし、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔが冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓより小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に多くする。
ここで、流量を時間の経過とともに変化させる率を調整すると、ガス液化方法の応答性を調整できる。
【００５４】
液化ガス液面調整工程Ｓ４０は、液化ガスレベル計測工程Ｓ４１と液面調整工程Ｓ４２とで構成される。
液化ガスレベル計測工程Ｓ４１は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガス１２の液面を検出する工程である。
液面調整工程Ｓ４２は、液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガス１２の流量を時間の経過に従って徐々に増やし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らす工程である。
【００５５】
以下に、ガス流量調整工程Ｓ３０においてガス熱エネルギー減少量Ｑｔと冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓとのバランスをとるために液化ガス１２の流量を調整する場合の例を、図を基に、説明する。
図３は、時間の経過にしたがって液化ガス流量調整弁９２の開度が変化する様子を示す。
最初、Ｑｔ／Ｑｓがほぼ１である場合に、液化ガス流量調整弁９２の現在の開度を維持する。ＱｔとＱｓとのバランスがとれているので、ガス１１の流量・温度・比熱と冷媒１３の流量・温度・比熱が一定であれば、液化ガス１２の温度・流量と冷媒１４の出口温度・流量が安定する。
ガス１１の流量・温度・比熱と冷媒１３の流量・温度・比熱または液化ガス１２の温度・流量と冷媒１４の出口温度・流量に変化が生じると、Ｑｔ／Ｑｓが変化する。Ｑｔ／Ｑｓが１を越えると、液化ガス流量調整弁９２の開度を時間の経過とともに徐々に小さくする。液化ガス流量調整弁９２の開度が小さくなると、液化ガス１２の流量が少なくなる。
Ｑｔ／Ｑｓがほぼ１になると、現在の開度を維持する。
Ｑｔ／Ｑｓが１を下回ると、液化ガス流量調整弁９２の開度を時間の経過とともに徐々に大きくする。液化ガス流量調整弁９２の開度が大きくなると、液化ガス１２の流量が大きくなる。
Ｑｔ／Ｑｓがほぼ１になると、液化ガス流量調整弁９２の現在の開度を維持する。
【００５６】
上記の手順でガス熱エネルギー減少量Ｑｔと冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓとのバランスを調整中に、液化ガスの液面レベルＬＬが所定の高さの幅を上または下に越えると液化ガス流量調整弁９２の開度を一時的に開閉して、液面レベルＬＬを調整する。
液面レベルＬＬが上昇して上限レベルＨｉに達すると、液化ガス流量調整弁９２の開度を徐々に大きくする。液化ガスの流量が多くなり、液面レベルＬＬが下がる。液面レベルＬＬが下降して上限レベルＨｉを下まわると、液化ガス流量調整弁９２の開度をガス熱エネルギー減少量Ｑｔと冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓとのバランスを取るための開度に戻す。
また、液面レベルＬＬが下降して下限レベルＬｉに達すると、液化ガス流量調整弁９２の開度を徐々に小さくする。液化ガスの流量が少なくなり、液面レベルＬＬが上がる。液面レベルＬＬが上昇して下限レベルＬｏを上まわると液化ガス流量調整弁９２の開度をガス熱エネルギー減少量Ｑｔと冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓとのバランスを取るための開度に戻す。
【００５７】
上述の手順により、冷媒である液化ガスの流量・温度・比熱等が変化したり、ＢОＧであるガスの流量・温度・比熱等が変化したりしても、ガス液化装置をガスが流れる量を速やかに追従させるので、液化ガスの状態や出口での冷媒の状態が安定する。
【００５８】
次に、本発明の第二の実施形態に係るガス液化方法を説明する。
ガス液化方法は、熱交換機器を用いてガス１１を冷媒１３、１４で冷却して液化ガスにする方法であって、ガス熱エネルギー減少量推定工程Ｓ１０と冷媒熱エネルギー増加量推定工程Ｓ２０と冷媒流量調整工程Ｓ５０と液化ガス液面調整工程Ｓ４０とで構成される。
【００５９】
ガス熱エネルギー減少量推定工程Ｓ１０と冷媒熱エネルギー増加量推定工程Ｓ２０は、第一の実施形態に係るガス液化方法のガス熱エネルギー減少量推定工程Ｓ１０と冷媒熱エネルギー増加量推定工程Ｓ２０と同じなので、説明を省略する。
【００６０】
冷媒流量調整工程Ｓ５０は、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔと冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓとのバランスに応じて冷媒の流量を調整する工程である。
特に、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔが冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓより大きいときに冷媒の流量を多くし、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔが冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓより小さいときに冷媒の流量を少なくする。
また特に、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔが冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓより大きいときに冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に多くし、ガス熱エネルギー減少量Ｑｔが冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓより小さいときに冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に少なくする。
ここで、流量の時間の経過とともに変化させる程度を調整すると、ガス液化方法の応答性を調整できる。
【００６１】
液化ガス液面調整工程Ｓ４０は、第一の実施形態に係る液化ガス液面調整工程Ｓ４０と同じなので、説明を省略する。
【００６２】
以下に、ガス流量調整工程Ｓ５０においてガス熱エネルギー減少量Ｑｔと冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓとのバランスをとるために冷媒１３の入口の流量を調整する場合の例を、図を基に、説明する。
図５は、時間の結果にしたがった冷媒供給側流量調整弁９３と液化ガス流量調整弁９２の開度を変化する様子を示す。
最初、Ｑｔ／Ｑｓがほぼ１である場合に、冷媒供給側流量調整弁９３の現在の開度を維持する。ＱｔとＱｓとのバランスがとれているので、ガス１１の流量・温度・比熱と冷媒１３の流量・温度・比熱が一定であれば、液化ガス１２の温度・流量と冷媒１４の出口温度・流量が安定する。
ガス１１の流量・温度・比熱と冷媒１３の流量・温度・比熱または液化ガス１２の温度・流量と冷媒１４の出口温度・流量に変化が生じると、Ｑｔ／Ｑｓが変化する。Ｑｔ／Ｑｓが１を越えると、冷媒供給側流量調整弁９３の開度を時間の経過とともに徐々に大きくする。冷媒供給側流量調整弁９３の開度が大きくなると、液化ガス１２の流量が多くなる。
Ｑｔ／Ｑｓがほぼ１になると、冷媒供給側流量調整弁９３の現在の開度を維持する。
Ｑｔ／Ｑｓが１を下回ると、冷媒供給側流量調整弁９３の開度を時間の経過とともに徐々に小さくする。冷媒供給側流量調整弁９３の開度が小さくなると、冷媒１３の流量が小さくなる。
Ｑｔ／Ｑｓがほぼ１になると、冷媒供給側流量調整弁９３の現在の開度を維持する。
【００６３】
上記の手順でガス熱エネルギー減少量Ｑｔと冷媒熱エネルギー増加量Ｑｓとのバランスを調整中に、液化ガスの液面レベルＬＬが所定の高さの幅を上または下に越えると液化ガス流量調整弁９２の開度を一時的に開閉して、液面レベルＬＬを調整する。
液面レベルＬＬが上限レベルＨｉと下限レベルＬоの間にあるときは、液化ガス流量調整弁９２の開度を所定の開き具合にする。この所定の開き具合は、ガス液化装置を含む全体のシステムの特性にあわせて調整する。
液面レベルＬＬが上昇して上限レベルＨｉに達すると、液化ガス流量調整弁９２の開度を徐々に大きくする。液化ガスの流量が多くなり、液面レベルＬＬが下がる。液面レベルＬＬが下降して上限レベルＨｉを下まわると、液化ガス流量調整弁９２の開度を所定の開き具合に戻す。
また、液面レベルＬＬが下降して下限レベルＬｉに達すると、液化ガス流量調整弁９２の開度を徐々に小さくする。液化ガスの流量が少なくなり、液面レベルＬＬが上がる。液面レベルＬＬが上昇して下限レベルＬｏを上まわると液化ガス流量調整弁９２の開度を所定の開き具合に戻す。
【００６４】
上述の手順により、冷媒である液化ガスの流量・温度・比熱等が変化したり、ＢОＧであるガスの流量・温度・比熱等が変化したりしても、ガス液化装置を冷媒が流れる量を速やかに追従させるので、液化ガスの状態や出口での冷媒の状態が安定する。
【００６５】
上述の実施形態のガス液化装置とガス液化方法とを用いれば、以下の効果を発揮できる。  
ガスと冷媒とを熱交換するのに熱交換機器を用いて、熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の物理状態を計測し、その物理状態からガス熱エネルギー減少量を計算し、熱交換機器を通過する冷媒（液化ガスタンクから払い出された液化ガス）の前後の物理状態を計測し、その物理状態から冷媒熱エネルギー増加量を計算し、そのガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量のバランスに応じて、ガスまたは液化ガス少なくとも一方を流す流量弁の開度を調整するので、ガスと冷媒の入口側の物理状態が大きく変動しても、液化ガスと出口側の冷媒の状態を速やかに調整できる。
また、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスまたは液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に少なくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスまたは液化ガスの少なくとも一方を流す流量弁の開度を時間の経過とともに徐々に多くするので、ガスと液化ガスと供給側の冷媒と排出側の冷媒の物理状態を安定させることができる。
また、バランス調整のためにガスまたは液化ガスの少なくとも一方を流す流量弁の開度の時間の経過とともに大きくまたは小さくする率を調整することで、ガス液化装置とガス液化方法の応答性を調整できる。
なお、液化ガスの液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らすので、ガスと液化ガスと入口側冷媒と出口側冷媒の物理状態を安定させることができる。
また、液面レベル調整のために液化ガスを流す流量弁の開度の時間の経過とともに大きくまたは小さくする率を調整することで、ガス液化装置とガス液化方法の応答性を調整できる。
【００６６】
上述の実施形態のガス液化方法を用いれば、以下の効果を発揮できる。
ガスと冷媒とを熱交換するのに熱交換機器を用いて、熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の物理状態を計測し、その物理状態からガス熱エネルギー減少量を計算し、熱交換機器を通過する冷媒（液化ガスタンクから払い出された液化ガス）の前後の物理状態を計測し、その物理状態から冷媒熱エネルギー増加量を計算し、そのガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量のバランスに応じて、冷媒の供給側または排出側の流量を調整するので、ガスと冷媒の供給側の物理状態が大きく変動しても、液化ガスと排出側の冷媒の状態を速やかに調整できる。
また、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに冷媒の供給側または排出側の流量を時間の経過とともに徐々に少なくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに冷媒の供給側または排出側の流量を時間の経過とともに徐々に多くするので、ガスと液化ガスと入口側冷媒と出口側冷媒の物理状態を安定させることができる。
また、冷媒の流量の時間の経過とともに多くまたは少なくする率を調整することで、ガス液化装置とガス液化方法の応答性を調整できる。
なお、液化ガスの液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らすので、ガスと液化ガスと入口側冷媒と出口側冷媒の物理状態を安定させることができる。
また、液化ガスの流量の時間の経過とともに多くまたは少なくする率を調整することで、ガス液化装置とガス液化方法の応答性を調整できる。
【００６７】
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
ガス液化装置に流れるガスまたは液化ガスの流量を調整し、液化ガスの液面を調整するのに、液化ガス流量調整弁の開度を調整する例で説明したがこれに限定されず、例えは、ガス液化装置に流れるガスまたは液化ガスの流量を調整するのにガス流量調整弁の開度を調整し、液化ガスの液面を調整するのに液化ガス流量調整弁の開度を調整してもよい。
また、冷媒の流量を調整するのに、冷媒供給側流量調整弁の開度を調整する例で説明したがこれに限定されず、冷媒排出側流量調整弁の開度を調整してもよい。
また、熱交換機器の構造を、上下に配したガス貯留室と液化ガス貯留室を複数の熱交換チューブでつなぐ形式で説明したがこれに限定されず、他の形式の熱交換機器でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係るガス液化装置の系統図である。
【図２】本発明の実施形態に係るガス液化方法の作業フロー図その１である。
【図３】本発明の実施形態に係るガス液化方法の作動説明図その１である。
【図４】本発明の実施形態に係るガス液化方法の作業フロー図その２である。
【図５】本発明の実施形態に係るガス液化方法の作動説明図その２である。
【符号の説明】
【００６９】
１０    液化ガスタンク
１１    ガス（ＢОＧ）
１２    液化ガス
１３    冷媒（入口液化ガス）
１３    冷媒（出口液化ガス）
２０    ガス取出管
３０    圧縮機
４０    熱交換機器
４１    熱交換機器本体
４２    熱交換チューブ
４３    ガス貯留室
４４    液化ガス貯留室
５１    冷媒供給管
５２    冷媒排出管
６０    液化ガス取出管
７０    昇圧ポンプ
８１    ガス状態センサ
８２    液化ガス状態センサ
８３    冷媒供給側状態センサ
８４    冷媒排出側状態センサ
９１    ガス流量調整弁
９２    液化ガス流量調整弁
９３    冷媒供給側流量調整弁
９４    冷媒排出側流量調整弁
【図１】
2005314446.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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