(57)【要約】【課題】  ＮＧの払出しができなくなっても、空気分離装置の一部を活用してＬＮＧタンクの圧力を調整するＬＮＧタンクの圧力調整装置を提供する。【解決手段】  空気分離装置に設けられた窒素循環流路３３と、ＬＮＧタンク３４ａ、ＬＮＧポンプ３４ｂ、および前記窒素循環流路３３の膨張タービン３３ｂの下流側に介装したＬＮＧ過冷却器３３ｃを経てＬＮＧタンク３４ａに戻るＬＮＧ循環流路３４と、ＬＮＧタンク３４ａに戻るＬＮＧのガス過冷却温度を検出する第１温度検出器３４ｃと、ＬＮＧタンク３４ａ内のＢＯＧのガス層温度を検出する第２温度検出器３４ｄと、これら温度検出器で検出されたガス過冷却温度とガス層温度との温度差に応じてバイパス弁３３ｇの弁開度を制御し、ＬＮＧ過冷却器３３ｃに供給する液体窒素の流量を調整する構成とする。【選択図】        図１
2005140163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気から原料空気を取り込んで所定圧力まで圧縮した圧縮空気を浄化する原料空気処理部と、この原料空気処理部で浄化された圧縮空気を、主熱交換器を通して冷却した後に酸素と窒素とに精留分離する精留塔を収容するコールドボックスと、このコールドボックスから取り出すと共に、循環圧縮機から吐出された圧縮窒素ガスを断熱膨張させる膨張タービンが介装されてなる窒素循環流路を有する窒素循環冷却機構を備えた空気分離装置を活用する液化天然ガスタンクの圧力調整装置であって、前記窒素循環流路と、前記液化天然ガスタンク、液化天然ガスポンプ、前記窒素循環流路の前記膨張タービンの下流側に介装された液化天然ガス過冷却器を経て前記液化天然ガスタンクに戻る液化天然ガス循環流路からなることを特徴とする液化天然ガスタンクの圧力調整装置。
【請求項２】
前記窒素循環流路の前記循環圧縮機の下流側に、前記膨張タ−ビンで駆動されて前記循環圧縮機で圧縮された圧縮窒素ガスの圧力を上昇させる昇圧機を介装したことを特徴とする請求項１に記載の液化天然ガスタンクの圧力調整装置。
【請求項３】
前記窒素循環流路の前記循環圧縮機から前記膨張タービンに連通する流路の間に、循環冷凍機が介装されてなる分岐窒素流路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の液化天然ガスタンクの圧力調整装置。
【請求項４】
前記液化天然ガスタンクに戻される液化天然ガスのガス過冷却温度と、液化天然ガスタンク内の自然気化ガスのガス層のガス層温度との温度差に応じて弁開度が制御される流量制御弁が介装され、前記窒素循環冷却機構で製造された液体窒素を供給する液体窒素供給流路を、前記液化天然ガス過冷却器を介して前記窒素循環流路の、前記液化天然ガス過冷却器の下流側に連通させたことを特徴とする請求項１に記載の液化天然ガスタンクの圧力調整装置。
【請求項５】
空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられた窒素循環流路を流れる窒素の冷熱により液化天然ガスタンクから供給された液化天然ガスを過冷却し、過冷却した液化天然ガスにより前記液化天然ガスタンクの圧力を調整する液化天然ガスタンクの圧力調整方法であって、前記液化天然ガスタンクに戻される液化天然ガスのガス過冷却温度と、液化天然ガスタンク内の自然気化ガスのガス層温度との温度差に応じて液化天然ガスのガス過冷却温度を調整すると共に、ガス過冷却温度を調整した液化天然ガスを液化天然ガスタンク内の自然気化ガスのガス層に噴霧することを特徴とする液化天然ガスタンクの圧力調整方法。
【請求項６】
空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられた窒素循環流路を流れる窒素の冷熱により液化天然ガスタンクから供給された液化天然ガスを過冷却し、過冷却した液化天然ガスにより前記液化天然ガスタンクの圧力を調整する液化天然ガスタンクの圧力調整方法であって、前記液化天然ガスタンクの内圧を検出し、検出した内圧に応じて液化天然ガスのガス過冷却温度を調整すると共に、ガス過冷却温度を調整した液化天然ガスを液化天然ガスタンク内の自然気化ガスのガス層に噴霧することを特徴とする液化天然ガスタンクの圧力調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気分離装置の一部を活用する液化天然ガスタンクの圧力調整装置およびその圧力調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、空気分離装置は空気中の窒素と酸素とを分離して取出すものであり、圧縮・冷却・膨張サイクルからなる寒冷発生装置を備えている。このような寒冷発生装置に加えて、液化天然ガス（以下、ＬＮＧという。）の冷熱を利用することによって、空気の分離、および液体製品（液体酸素、液体窒素、液体アルゴン等）の製造に必要な圧縮動力を大幅に低減させるようにした空気分離装置がある。このような空気分離装置としては、例えば、その系統図の図５に示すような構成になるものが公知である。以下、この従来例に係る空気分離装置の概要を、その系統図の図５を参照しながら説明する。
【０００３】
図に示す符号５０は、従来例に係る空気分離装置である。この従来例に係る空気分離装置５０の場合、図示しない吸着塔等で前処理（水分や炭酸ガス等を除去する。）された原料ガスは、主熱交換器５１を通じて精留塔高圧塔（以下、高圧精留塔という。）５２Ｈ内に導入される。そして、この高圧精留塔５２Ｈ内の底部から精留塔低圧塔（以下、低圧精留塔という。）５２Ｌの中腹部に酸素リッチの液体空気が送られると共に、高圧精留塔５２Ｈの上段から低圧精留塔５２Ｌの塔頂に液体窒素が送られる。低圧精留塔５２Ｌの塔底液は、弁５３を通じて製品酸素として図示しない液体酸素タンク内に取出される。
【０００４】
一方、前記低圧精留塔５２Ｌの塔頂ガス（窒素ガス）は、前記主熱交換器５１で前記前処理済の原料ガスと熱交換した後、窒素予冷器５４、窒素冷却器５５、複数段の循環圧縮機５６、および窒素凝縮器５７を順に通って凝縮し、液窒分離器５８で気液分離される。液窒分離器５８の気相成分は、前記窒素凝縮器５７および窒素冷却器５５を通じて循環圧縮機５６に戻される一方、液相成分は空気分離装置５０に液体窒素として還元される。より具体的には、当該液体窒素の一部は弁６０を通じて前記高圧精留塔５２Ｈ内に還元され、残りは弁５９を通じて図示しない液体窒素タンク内に取出される。前記窒素予冷器５４、窒素冷却器５５、および窒素凝縮器５７は熱交換器であって、これらの熱交換器を通じて、図示しないＬＮＧ貯槽（ＬＮＧタンクに相当する。）から抽出されるＬＮＧと窒素ガスとの熱交換が行われる。そして、この熱交換によってＬＮＧの昇温および蒸発と窒素ガスの凝縮とが同時に行われる（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２９５７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来例に係る空気分離装置に対してＬＮＧを供給するＬＮＧタンク（ＬＮＧ貯槽）には、後述するような解決すべき問題があった。即ち、ＬＮＧタンク内に発生する自然気化ガス（Ｂｏｉｌ  Ｏｆｆ  Ｇａｓ；ＢＯＧ）は、ＢＯＧ圧縮機によって圧縮して天然ガス（以下、ＮＧという。）として利用するか、またはＢＯＧ圧縮機によって圧縮し、ＮＧとして払出すＬＮＧとの間の熱交換により液化させる方式が採用されていた。
しかしながら、ＮＧが利用されない期間には、ＢＯＧによりＬＮＧタンクの内圧が上昇し、ＬＮＧタンクの破裂の危険があるため、ＬＮＧタンク内のＢＯＧを廃棄せざるを得ず、省エネルギーの観点から、廃棄することなくＬＮＧタンクの内圧を調整する手段の具現が望まれていた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ＬＮＧタンクからＮＧの払出しができなくなっても、空気分離装置の一部を活用して、ＬＮＧタンクの圧力調整装置およびＬＮＧタンクの圧力調整方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、従って本発明の請求項１に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置が採用した手段は、大気から原料空気を取り込んで所定圧力まで圧縮した圧縮空気を浄化する原料空気処理部と、この原料空気処理部で浄化された圧縮空気を、主熱交換器を通して冷却した後に酸素と窒素とに精留分離する精留塔を収容するコールドボックスと、このコールドボックスから取り出すと共に、循環圧縮機から吐出された圧縮窒素ガスを断熱膨張させる膨張タービンが介装されてなる窒素循環流路を有する窒素循環冷却機構を備えた空気分離装置を活用する液化天然ガスタンクの圧力調整装置であって、前記窒素循環流路と、前記液化天然ガスタンク、液化天然ガスポンプ、前記窒素循環流路の前記膨張タービンの下流側に介装された液化天然ガス過冷却器を経て前記液化天然ガスタンクに戻る液化天然ガス循環流路からなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置が採用した手段は、請求項１に記載のＬＮＧタンクの圧力調整装置において、前記窒素循環流路の前記循環圧縮機の下流側に、前記膨張タ−ビンで駆動されて前記循環圧縮機で圧縮された圧縮窒素ガスの圧力を上昇させる昇圧機を介装したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置が採用した手段は、請求項１に記載のＬＮＧタンクの圧力調整装置において、前記窒素循環流路の前記循環圧縮機から前記膨張タービンに連通する流路の間に、循環冷凍機が介装されてなる分岐窒素流路を設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置が採用した手段は、請求項１に記載のＬＮＧタンクの圧力調整装置において、前記ＬＮＧタンクに戻されるＬＮＧのガス過冷却温度と、ＬＮＧタンク内のＢＯＧのガス層のガス層温度との温度差に応じて弁開度が制御される流量制御弁が介装され、前記窒素循環冷却機構で製造された液体窒素を供給する液体窒素供給流路を、前記ＬＮＧ過冷却器を介して前記窒素循環流路の、前記ＬＮＧ過冷却器の下流側に連通させたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に係るＬＮＧタンクの圧力調整方法が採用した手段は、空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられた窒素循環流路を流れる窒素の冷熱により、ＬＮＧタンクから供給されたＬＮＧを過冷却し、過冷却したＬＮＧにより前記ＬＮＧタンクの圧力を調整するＬＮＧタンクの圧力調整方法であって、前記ＬＮＧタンクに戻されるＬＮＧのガス過冷却温度と、ＬＮＧタンク内のＢＯＧのガス層温度との温度差に応じてＬＮＧのガス過冷却温度を調整すると共に、ガス過冷却温度を調整したＬＮＧをＬＮＧタンク内のＢＯＧのガス層に噴霧することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に係るＬＮＧタンクの圧力調整方法が採用した手段は、空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられた窒素循環流路を流れる窒素の冷熱によりＬＮＧタンクから供給されたＬＮＧを過冷却し、過冷却したＬＮＧにより前記ＬＮＧタンクの圧力を調整するＬＮＧタンクの圧力調整方法であって、前記ＬＮＧタンクの内圧を検出し、検出した内圧に応じてＬＮＧのガス過冷却温度を調整すると共に、ガス過冷却温度を調整したＬＮＧをＬＮＧタンク内のＢＯＧのガス層に噴霧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１乃至４に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置、または本発明の請求項５または６に係るＬＮＧタンクの圧力調整方法では、ＬＮＧタンクには過冷却されたＬＮＧが戻され、このＬＮＧによりＬＮＧタンク内が冷却される。従って、発明の請求項１乃至４に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置、または本発明の請求項５または６に係るＬＮＧタンクの圧力調整方法によれば、ＬＮＧタンク内におけるＢＯＧの発生量が抑制されるだけでなく、ＬＮＧタンク内のＢＯＧの液化により、ＬＮＧタンクの内圧が低下するから、従来例のように、ＢＯＧを廃棄する必要がない。
【００１４】
本発明の請求項２に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置によれば、窒素循環流路の循環圧縮機の下流側に、膨張タ−ビンで駆動されて循環圧縮機で圧縮された圧縮窒素ガスの圧力を上昇させる昇圧機が介装されている。従って、より高圧の圧縮窒素ガスを断熱膨張させることにより、窒素循環流路の液体窒素の生産効率が向上するから、ＬＮＧ過冷却器でより効果的にＬＮＧを過冷却することができる。
【００１５】
本発明の請求項３に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置によれば、窒素循環流路の前記循環圧縮機から前記膨張タービンに連通する流路の間に、循環冷凍機が介装されてなる分岐窒素流路が設けられている。従って、循環圧縮機の窒素ガスの流量を減らすことができ、窒素循環流路の液体窒素の生産効率が向上するから、ＬＮＧ過冷却器でより効果的にＬＮＧを過冷却することができる。
【００１６】
本発明の請求項４に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置によれば、液体窒素過冷却ボックスで製造された液体窒素を、液体窒素供給流路を介してＬＮＧ過冷却器に供給するに際して、流量制御弁の開度を制御して液体窒素の流量を調整することができる。従って、ＬＮＧタンクに戻されるＬＮＧの過冷却温度を制御することができるから、ＬＮＧタンクの温度を制御してＢＯＧの発生を抑制し、またＢＯＧを液化させることによりＬＮＧタンクの内圧を低下させることができる。
【００１７】
本発明の請求項５に係るＬＮＧタンクの圧力調整方法によれば、ＬＮＧタンクに戻されるＬＮＧのガス過冷却温度と、ＬＮＧタンク内のＢＯＧのガス層温度との温度差に応じて、また本発明の請求項６に係るＬＮＧタンクの圧力調整方法によれば、ＬＮＧタンクの内圧に応じて、ＬＮＧのガス過冷却温度が調整され、ガス過冷却温度が調整されたＬＮＧがＬＮＧタンク内のＢＯＧのガス層に噴霧される。従って、ＬＮＧタンクに戻されるＬＮＧによりＬＮＧタンクを冷却することにより、ＢＯＧの発生を抑制し、またＢＯＧを液化させることによりＬＮＧタンクの内圧を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の空気分離方法を実施するＬＮＧタンクの圧力調整方法を実施する形態１に係る圧力調整装置を、添付図面を参照しながら説明する。図１は空気分離装置に設けられた本発明の形態1に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置の模式的構成説明図である。
【００１９】
先ず、空気分離装置の概要を説明すると、空気分離装置は、主として後述する４つの主要部から構成されている。第１の主要部は、大気から原料空気を取り込んで所定圧力まで圧縮すると共に、圧縮空気を浄化する原料空気処理部１である。第２の主要部は、主熱交換器と、精留塔と、過冷却器等を収容したコールドボックス２である。また、第３の主要部は、前記コールドボックス２から排出された窒素ガスを圧縮すると共に、圧縮された窒素ガスを断熱膨張させて液体窒素を製造する窒素循環冷却機構３である。そして、第４の主要部は、前記窒素循環冷却機構３で製造された液体窒素と低温の窒素ガスとを分離すると共に、液体窒素を過冷却して液体窒素製品とする液体窒素過冷却ボックス４である。
【００２０】
原料空気処理部１で圧縮されると共に、水分や炭酸ガス等が除去されて浄化された原料空気は、流路Ａを介してコールドボックス２に送られる。このコールドボックス２内には複数種の機器類が収容されている。機器類は、図示省略しているが、主熱交換器、上部の低圧精留塔、下部の高圧精留塔、および過冷却器である。即ち、前記原料空気処理部１で処理され、流路Ａを介して主熱交換器に送られた原料空気は、この主熱交換器で冷却される。そして、原料空気は、低圧精留塔の頂部から過冷却器を介して取出された高純度窒素ガス、低圧精留塔の上部付近から過冷却器を介して取出された低純度窒素ガス（流路Ｂを介して原料空気処理部１の乾燥機に送られる。）、および高圧精留塔から取出された高純度窒素ガスと熱交換することにより冷却される。
【００２１】
前記主熱交換器を通過した冷却空気は、高圧精留塔の底部に供給される。高圧精留塔に供給された冷却空気は、塔内を上昇する間に次第に窒素リッチになり、その頂部では高純度窒素となる。高純度窒素の一部は、高圧精留塔からガス状で抜き出され、主熱交換器を通って加熱されて系外に送出される。残部は主凝縮器に導かれ、冷却、凝縮されて液体窒素となる。凝縮された液体窒素の一部は、高圧精留塔の上部より抜出され、過冷却器を通って過冷却されると共に、減圧された後に低圧精留塔の頂部に供給される。残りの液体窒素は塔内を流下する間に次第に酸素リッチになり、高圧精留塔の底部に液体空気として溜まる。液体空気は、高圧精留塔から引出された後に、過冷却器で過冷却されて低圧精留塔の中部に導入される。
【００２２】
前記低圧精留塔の中部に導入された酸素リッチな液体空気は塔内を流下しながら次第に酸素が凝縮され、底部で高純度酸素となる。この低圧精留塔の底部に溜まった液体酸素は、液体酸素製品として系外に取出される。一方、低圧精留塔の頂部から過冷却器を介して取出された高純度窒素ガス、および高圧精留塔から取出された高純度窒素ガスは主熱交換器において原料空気と熱交換した後、流路Ｃ，Ｄを介して送出される。流路Ｃから窒素循環冷却機構３に向かって送出された窒素ガスは窒素圧縮機３１により圧縮されると共に、流路Ｄから導かれた窒素ガスと合流して、循環圧縮機３２に導かれる。
【００２３】
前記窒素循環冷却機構３には、後述するＬＮＧタンク３４ａの圧力調整装置が設けられている。窒素循環冷却機構３に設けられた窒素循環流路３３に送り込まれた窒素ガスは、第１循環熱交換器３３ａで冷却され、冷却された窒素ガスの大部分が発電機Ｇを駆動する膨張タービン３３ｂにより断熱膨張させられる。断熱膨張させられた窒素ガスは、この窒素ガスの冷熱を利用する、ＬＮＧ過冷却器３３ｃ、第２循環熱交換器３３ｄの順に循環するように構成されている。さらに、この窒素循環冷却機構３には、ＬＮＧタンク３４ａ、ＬＮＧポンプ３４ｂ、前記ＬＮＧ過冷却器３３ｃを経てＬＮＧタンク３４ａに戻るＬＮＧ循環流路３４が設けられている。つまり、ＬＮＧタンク３４ａの圧力調整装置は、前記窒素循環流路３３とＬＮＧ循環流路３４とによって構成されている。
【００２４】
さらに、ＬＮＧ過冷却器３３ｃで過冷却されたＬＮＧのガス過冷却温度Ｔ1を検出する第１温度検出器３４ｃと、ＬＮＧタンク３４ａ内のＢＯＧのガス層のガス層温度Ｔ2を検出する第２温度検出器３４ｄと、これら第１温度検出器３４ｃで検出されるガス過冷却温度Ｔ1と第２温度検出器３４ｄで検出されるガス層温度Ｔ2との温度差ΔＴを求め、温度差ΔＴ（＝Ｔ2−Ｔ1）が所定の範囲内になるようにＬＮＧの過冷却温度を調整する制御器３４ｅと、この制御器３４ｅによって弁開度が制御され、膨張タービン３３ｂによる断熱膨張で生じた低温窒素をＬＮＧ過冷却器３３ｃの下流側にバイパスさせるバイパス弁３３ｇが設けられている。つまり、ＬＮＧの過冷却温度は、バイパス３３ｇの開度を制御することによって行われるように構成されている。
【００２５】
前記循環圧縮機３２により圧縮されると共に、前記第１循環熱交換器３３ａで冷却された窒素ガスの大部分は、上記のとおり、膨張タービン３３ｂにより断熱膨張させられるが、残りの窒素ガスは、途中で分岐して第２循環熱交換器３３ｄを通る流路Ｅを流れる間に冷却され、液体窒素となって液体窒素過冷却ボックス４に送り込まれるように構成されている。この液体窒素過冷却ボックス４の内部には、主として気液分離器４１と液体窒素過冷却器４２が収容されている。即ち、流路Ｅを介して前記窒素循環冷却機構３から供給される液体窒素は、気液分離器４１で低温の窒素ガス４６と液体窒素４７とに分離される。
気液分離器４１で分離された窒素ガス４６はコールドボックス２に収容されている低圧精留塔に送られるようになっている。一方、液体窒素４７は液体窒素過冷却器４２で過冷却されて液体窒素製品として系外に取出される。前記液体窒素４７の一部は、気液分離器４１の流出口付近で分岐してコールドボックス２に収容されている高圧精留塔に送出されるように構成されている。
【００２６】
前記気液分離器４１の出口から液体窒素流路４３が分岐しており、この液体窒素流路４３を介して液体窒素の一部が液体窒素製品の過冷却に使用されるように構成されている。
また、前記液体窒素流路４３には、液体窒素製品となる液体窒素の温度を検出する液体窒素温度検出センサ４５の検出温度に基づいて弁開度が制御される流量制御弁４４が介装されると共に、前記液体窒素過冷却器４２を介して液体窒素製品となる液体窒素を過冷却するように構成されている。これにより、所定温度範囲内に過冷却された窒素製品が製造されることとなる。
【００２７】
本発明の形態１に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置によれば、ＬＮＧタンク３４ａに戻されるＬＮＧのガス過冷却温度Ｔ1（第１温度検出器３４ｃで検出される。）と、ＬＮＧタンク３４ａ内のＢＯＧのガス層のガス層温度Ｔ2（第２温度検出器３４ｄで検出される。）との温度差ΔＴ（＝Ｔ2−Ｔ1）に応じてバイパス弁３３ｇの弁開度が制御されることにより、ＬＮＧ過冷却器３３ｃにおけるＬＮＧのガス過冷却温度が制御される。より具体的には、第２温度検出器３４ｄで検出される温度が所定範囲内になるように、温度差ΔＴ（＝Ｔ2−Ｔ1）が大きければバイパス流量制御弁３３ｇの弁開度が小さくなるように制御され、逆に温度差ΔＴ（＝Ｔ2−Ｔ1）が小さければバイパス弁３３ｇの弁解度が大きくなるように制御されて、窒素循環流路３３を流れる液体窒素の流量が調整される。
【００２８】
そのため、ＬＮＧタンク３４ａには、断熱膨張により低温になった窒素との熱交換により過冷却されたＬＮＧが戻され、この戻されたＬＮＧによりＬＮＧタンク３４ａ内が冷却される。従って、本発明の形態１に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置によれば、ＬＮＧタンク３４ａ内におけるＢＯＧの発生量が抑制されるだけでなく、ＬＮＧタンク３４ａ内のＢＯＧの液化により、ＬＮＧタンク３４ａの内圧が低下するから、従来例のように、ＢＯＧを廃棄する必要がない。ところで、本発明の形態１に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置にあっては、温度差ΔＴによってバイパス弁３３ｇの弁開度を制御するように構成されているが、ＬＮＧタンク３４ａ内の圧力を検出し、検出した圧力に応じて前記バイパス弁３３ｇの弁開度を制御するように構成することもできる。
【００２９】
本発明の形態２に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置を、空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられたその模式的系統説明図の図２を参照しながら説明する。なお、本発明の形態２が上記形態１と相違するところは、窒素循環冷却機構の構成が若干相違するだけであるから、同一のものに同一符号を付し、かつ同一名称を以ってその相違する点について説明する。
【００３０】
本発明の形態２に窒素循環冷却機構３では、窒素循環流路３３の循環圧縮機３２の下流側に、前記循環圧縮機３２により圧縮された窒素ガスをさらに圧縮する循環タービン圧縮機(昇圧機)３３ｅが介装されている。この循環タービン圧縮機３３ｅは膨張タービン３３ｂで駆動されるようになっており、この循環タービン圧縮機３３ｅで圧縮された圧縮窒素ガスは第１循環熱交換器３３ａで冷却された後に前記膨張タービン３３ｂで断熱膨張されるように構成されている。
【００３１】
本実施の形態２に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置によれば、窒素循環冷却機構３の窒素循環流路３３に循環タービン圧縮機３３ｅが追加されただけであるから、上記形態１に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置と同等の効果を得ることができる。さらに、より高圧の圧縮窒素ガスを断熱膨張させることにより、窒素循環流路３３の液体窒素の生産効率が向上し、ＬＮＧ過冷却器３３ｃでより効果的にＬＮＧを過冷却することができるので、この点に関しては本発明の形態１よりも優れている。
【００３２】
本発明の形態３に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置を、空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられたその模式的系統説明図の図３を参照しながら説明する。なお、本発明の形態２が上記形態１と相違するところは、窒素循環冷却機構の構成が若干相違するだけであるから、同一のものに同一符号を付し、かつ同一名称を以ってその相違する点について説明する。
【００３３】
本発明の形態３に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置の窒素循環冷却機構３では、窒素循環流路３３の循環圧縮機３２から膨張タービン３３ｂに連通する流路の間に、循環冷凍機３３ｆが介装されてなる分岐窒素流路３３′が設けられている。前記循環冷凍機３３ｆは液体窒素、または冷媒を用いるもので、この循環冷凍機３３ｆで冷却した圧縮質素ガスと第１循環熱交換器３３ａで冷却した圧縮窒素ガスとを合流させた後、膨張タービン３３ｂで断熱膨張されるように構成されている
【００３４】
本実施の形態３に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置によれば、窒素循環冷却機構３の窒素循環流路３３に循環冷凍機３３ｆが介装されてなる分岐窒素流路３３′が追加されただけであるから、上記形態１に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置と同等の効果を得ることができる。さらに、循環圧縮機３２の窒素ガスの流量を減らすことができ、窒素循環流路３３の液体窒素の生産効率が向上し、ＬＮＧ過冷却器３３ｃでより効果的にＬＮＧを過冷却することができるので、この点に関しては本発明の形態１よりも優れている。
【００３５】
本発明の形態４に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置を、空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられたその模式的系統説明図の図４を参照しながら説明する。なお、本発明の形態２が上記形態１と相違するところは、窒素循環冷却機構の構成が若干相違するだけであるから、同一のものに同一符号を付し、かつ同一名称を以ってその相違する点について説明する。
【００３６】
即ち、本発明の形態４に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置の窒素循環流路３３には流量調整弁３３ｇが介装されていないが、液体窒素過冷却ボックス４の気液分離器４１の出口側から、流量制御弁３５ａが介装されてなる液体窒素供給流路３５が前記ＬＮＧ過冷却器３３を介して窒素循環流路３３の、前記ＬＮＧ過冷却器３３ｃの下流側に連通している。
そして、前記流量制御弁３５ａの弁開度は、第１温度検出器３４ｃで検出されるガス過冷却温度Ｔ1と第２温度検出器３４ｄで検出されるガス層温度Ｔ2との温度差ΔＴ（Ｔ2−Ｔ1）を求める制御器３４ｅにより制御されるように構成されている。
【００３７】
従って、本発明の形態４に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置によれば、制御器３４ｅで流量制御弁３５ａの弁開度を制御することにより、ＬＮＧタンク３４ａに戻されるＬＮＧのガス過冷却温度を調整することができる。従って、本発明の形態４に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置によれば、上記形態１に係るＬＮＧタンクの圧力調整装置と同等の効果を得ることができる。なお、本発明の形態１乃至３のように、窒素循環流路３３にバイパス弁を設ける。そして、このバイパス弁と、前記液体窒素供給流路３５に介装されてなる流量制御弁３５ａとの弁開度を共に制御する構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の形態１に係り、空気分離装置に設けられたＬＮＧタンクの圧力調整装置の模式的構成説明図である。
【図２】本発明の形態２に係り、空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられたＬＮＧタンクの圧力調整装置の模式的系統説明図である。その窒素循環冷却機構の模式的系統説明図の図２を参照しながら説明する。空気分離装置の原料空気処理部の模式的系統説明図である。
【図３】発明の形態３に係り、空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられたＬＮＧタンクの圧力調整装置の模式的系統説明図である。
【図４】発明の形態４に係り、空気分離装置の窒素循環冷却機構に設けられたＬＮＧタンクの圧力調整装置の模式的系統説明図である。
【図５】従来例に係る空気分離装置の系統図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…流路
１…原料空気処理部
２…コールドボックス
３…窒素循環冷却機構，３１…窒素圧縮機，３２…循環圧縮機，３３…窒素循環流路，３３′…分岐窒素流路，３３ａ…第１循環熱交換器，３３ｂ…膨張タービン，３３ｃ…ＬＮＧ過冷却器，３３ｄ…第２循環熱交換器，３３ｅ…循環タービン圧縮機，３３ｆ…循環冷凍機，３３ｇ…バイパス弁，３４…ＬＮＧ循環流路，３４ａ…ＬＮＧタンク，３４ｂ…ＬＮＧポンプ，３４ｃ…第１温度検出器，３４ｄ…第２温度検出器，３４ｅ…制御器，３５…液体窒素供給流路．３５ａ…流量制御弁
４…液体窒素過冷却ボックス，４１…気液分離器，４２…液体窒素過冷却器，４３…液体窒素流路，４４…流量制御弁，４５…液体窒素温度検出センサ、４６…低温の窒素ガス，４７…液体窒素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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