(57)【要約】【課題】  カロリーの変動の無い燃料ガスを得ることができるように液化天然ガスを気化する。【解決手段】  気化器２を構成する容器８内に、水平方向の流動経路を形成する蒸発管１８を上下方向に並設し、上下方向のジグザグ経路を形成するように蒸発管１８どうしを接続管１９を介して接続するとともに、最下部の蒸発管１８ａの長手方向の一端側に供給管を通じて液化天然ガスを供給する。供給管にポンプと流量調整弁を設け、蒸発管１８の終端から取出される燃料ガスのカロリーをカロリーメータで測定し、その測定されるカロリーが設定範囲内に維持されるようにポンプの吐出容量と流量調整弁の開度を調整して液化天然ガスの供給量を制御して、最下部の蒸発管１８ａの最下流箇所で気液混相流がなくなるように制御し、希薄燃焼型ガスエンジンに供給する燃料ガスのカロリー変動を抑える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希薄燃焼式ガスエンジンに供給する燃料ガスを、液化天然ガスを蒸発気化させることによって得る液化天然ガスの気化システムであって、
液化天然ガスを蒸発させる温水を流入する容器内に、水平方向の流動経路を形成する蒸発管を上下方向に並設し、上下方向のジグザグ経路を形成するように前記蒸発管どうしを接続管を介して接続するとともに、最下部の蒸発管の長手方向の一端側に液化天然ガスを供給するように構成し、かつ、前記最下部の蒸発管の最下流箇所で気液混相流がなくなるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする液化天然ガスの気化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の液化天然ガスの気化システムにおいて、
最下部の蒸発管に接続した液化天然ガスの供給管にポンプと流量調整弁を設け、蒸発管の終端から取出される燃料ガスのカロリーを測定するカロリーメータを設け、前記カロリーメータで測定されるカロリーが設定範囲内に維持されるように前記ポンプまたは／および流量調整弁を調整して液化天然ガスの供給量を制御するように制御手段を構成してある液化天然ガスの気化システム。
【請求項３】
請求項２に記載の液化天然ガスの気化システムにおいて、
カロリーメータが、熱伝導度式、比重式、超音波式のうちの少なくともひとつから選ばれるものである液化天然ガスの気化システム。
【請求項４】
請求項１、２、３のいずれかに記載の液化天然ガスの気化システムにおいて、
容器内に供給する温水の熱源として、希薄燃焼式ガスエンジンの冷却水または／およびインタークーラーの冷却水を用いる液化天然ガスの気化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希薄燃焼式ガスエンジンに供給する燃料ガスを、液化天然ガスを蒸発気化させることによって得る液化天然ガスの気化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガスを気化する技術としては、従来、容器内に液化天然ガスを収容し、外気からの熱により気化させるとともに、容器内から液相の液化天然ガスを取り出して、マイクロタービンからの廃熱により気化させるように構成しているものがあった（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
また、ガスタービンからの排熱により加熱された温水中を液化天然ガスの配管が通るように構成した温水式気化器を用い、液化天然ガスタンクに貯蔵された液化天然ガスを温水式気化器に供給し、温水で加熱して液化天然ガスを気化させるように構成しているものもあった（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−７１０９５号公報（図１）
【特許文献２】特開２００２−１３９１９８号公報（図１）
【特許文献３】特開２００３−４９７１８号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述いずれの従来例の場合においても、気化した液化天然ガスの組成比が液相の液化天然ガスの組成比と異なるとともに、得られる気相状態の液化天然ガスにおける組成比が変動し、そのカロリーが変動するとともにカロリーの単位時間当たりの変動率が所定範囲を越え、希薄燃焼型ガスエンジンの出力変動を招いたり、ノッキングなどの不具合を発生するために、希薄燃焼型ガスエンジンの燃料ガスとして使用できない欠点があった。
【０００５】
また、上述のようなカロリー変動を抑えようとすると、非常に大きなクッションタンクを必要とし、敷地面積も大きくなって、イニシャルコストが高くなる欠点があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、カロリーの変動の無い燃料ガスを得ることができるように液化天然ガスを気化できるようにすることを目的とし、請求項２に係る発明は、得られる燃料ガスのカロリー変動をより良好に抑えることができるようにすることを目的とし、そして、請求項４に係る発明は、温水を安価にして得ることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、
希薄燃焼式ガスエンジンに供給する燃料ガスを、液化天然ガスを蒸発気化させることによって得る液化天然ガスの気化システムにおいて、
液化天然ガスを蒸発させる温水を流入する容器内に、水平方向の流動経路を形成する蒸発管を上下方向に並設し、上下方向のジグザグ経路を形成するように前記蒸発管どうしを接続管を介して接続するとともに、最下部の蒸発管の長手方向の一端側に液化天然ガスを供給するように構成し、かつ、前記最下部の蒸発管の最下流箇所で気液混相流がなくなるように制御する制御手段を備えて構成する。
【０００８】
（作用・効果）
従来の気化技術について考察した結果、液相状態の液化天然ガスが、容器内あるいは配管内に、その液面からの深さがある状態で気化されている。その状態での気化度合いを考察すると、液化天然ガスの成分中で、比重が小さくて沸点が低いメタンが先行して気化し、次いで、エタンよりも比重が大きくて沸点が高いエタンが気化している。そのため、深い位置のエタンが気化しても、液面まで液中を浮上する間に、液化天然ガス自体によって冷却作用を受け、一部のエタンが再度液化するという蒸留現象が発生する。
【０００９】
このことに着目し、請求項１に係る発明の液化天然ガスの気化システムの構成によれば、最下部の蒸発管内を水平方向に液化天然ガスを流し、その最下部の蒸発管の最下流箇所で気液混相流がなくなるように制御し、蒸留の影響なく、供給した液化天然ガスの全体を気化していくようにすることができる。
【００１０】
したがって、蒸発管に供給された液化天然ガスと同じ組成比の気相状態の液化天然ガスを得ることができ、カロリー変動の無い燃料ガスを得ることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１に記載の液化天然ガスの気化システムにおいて、
最下部の蒸発管に接続した液化天然ガスの供給管にポンプと流量調整弁を設け、蒸発管の終端から取出される燃料ガスのカロリーを測定するカロリーメータを設け、前記カロリーメータで測定されるカロリーが設定範囲内に維持されるように前記ポンプまたは／および流量調整弁を調整して液化天然ガスの供給量を制御するように制御手段を構成する。
【００１２】
カロリーメータとしては、熱伝導度式、比重式、超音波式のものを用いることができる。また、それらの異種のものを組み合わせて用いるようにしても良い（請求項３）。
【００１３】
（作用・効果）
請求項２に係る発明の液化天然ガスの気化システムの構成によれば、液化天然ガスを気化して取出される燃料ガスのカロリーを測定し、そのカロリーが設定範囲内に維持されるように液化天然ガスの供給量を制御し、カロリー変動を一定範囲に抑えることができる。
【００１４】
したがって、得られる燃料ガスのカロリー変動をより良好に抑えることができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１、２、３のいずれかに記載の液化天然ガスの気化システムにおいて、
容器内に供給する温水の熱源として、希薄燃焼式ガスエンジンの冷却水または／およびインタークーラーの冷却水を用いるように構成する。
【００１６】
（作用・効果）
請求項４に係る発明の液化天然ガスの気化システムの構成によれば、希薄燃焼型ガスエンジンやインタークーラーの冷却水に回収される排熱を、液化天然ガスの気化用の温水の熱源に利用するから、温水を得るための専用の加熱設備を不要にでき、温水を安価にして得ることができて経済性を向上できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発明の液化天然ガスの気化システムの構成によれば、最下部の蒸発管内を水平方向に液化天然ガスを流し、その最下部の蒸発管の最下流箇所で気液混相流がなくなるように制御し、蒸留の影響なく、供給した液化天然ガスの全体を気化していくようにすることができるから、蒸発管に供給された液化天然ガスと同じ組成比の気相状態の液化天然ガスを得ることができ、カロリー変動の無い燃料ガスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る液化天然ガスの気化システムの実施例を示すブロック図であり、液化天然ガスを収容した液化天然ガスタンク（図面ではＬＮＧタンクと表示する）１と気化器２とが、吐出容量可変型の第１のポンプ３と流量調整弁４とを介装した液化天然ガスの供給管５を介して接続されている。
【００２０】
気化器２と希薄燃焼式ガスエンジン（図面ではガスエンジンと表示する）６とが燃料ガス供給管７を介して接続され、液化天然ガスタンク１内の液化天然ガスを気化器２に供給して蒸発気化させ、得られた気相状態の液化天然ガスを燃料ガスとして希薄燃焼型ガスエンジン６に供給し、発電機等の各種駆動装置（図示せず）を駆動できるように構成されている。
【００２１】
気化器２は、水平方向に長い容器８の長手方向一端側に温水入口９を、長手方向他端側に温水出口１０をそれぞれ備え、温水入口９と温水出口１０とが、温水循環ポンプ１１と熱交換器１２とを介装した温水循環配管１３を介して接続されている。
【００２２】
熱交換器１２には、希薄燃焼型ガスエンジン６からの、吐出容量可変型の冷却水循環ポンプ１４を介装した冷却水循環配管１５が導入され、エンジン冷却後のエンジン冷却水、すなわち、希薄燃焼型ガスエンジン６の排熱を液化天然ガスの気化用熱源に利用するように構成されている。
【００２３】
熱交換器１２から出た温水の温度を測定する温水温度センサ１６が設けられ、その温水温度センサ１６が温水コントローラ１７に接続されるとともに、温水コントローラ１７が温水循環ポンプ１４に接続されている。
【００２４】
温水コントローラ１７では、温水温度センサ１６で測定された温水の温度と、上限設定値（例えば、３０．５℃）と下限設定値（例えば、２９．５℃）とを比較し、測定温水温度が上限設定値よりも高くなったときには、温水循環ポンプ１４に増加信号を出力して温水循環量を増加させ、一方、測定温水温度が下限設定値よりもを低くなったときには、温水循環ポンプ１４に減少信号を出力して温水循環量を減少させ、気化器２に供給する温水温度を設定温度（約３０℃）に維持するように構成されている。
【００２５】
容器８内には、図２の気化器の全体縦断面図に示すように、水平方向の流動経路を形成する蒸発管１８が上下方向に並設されるとともに、上下方向のジグザグ経路を形成するように蒸発管１８どうしが接続管１９を介して接続されている。蒸発管１８と接続管１９とは、一本の管体を曲げ形成することにより一体形成するものでも良い。
【００２６】
蒸発管１８は水平方向に複数並設され、最下部の蒸発管１８ａと液化天然ガスの供給管５とが入口側ヘッダー２０を介して接続され、最上部の蒸発管１８ｂと燃料ガス供給管７とが出口側ヘッダー２１を介して接続されている。
【００２７】
容器８内には、その長手方向に所定間隔を隔てて、下側通路と上側通路とが交互に形成されるように仕切り板２２が設けられ、温水の流動経路を水平方向にジグザグ状に形成し、温水の熱を蒸発管１８に十分伝えるように構成されている。
【００２８】
最上部の蒸発管１８ｂとの接続箇所に近い箇所において、燃料ガス供給管７に、取出される燃料ガスのカロリーを測定するカロリーメータ２３が設けられ、カロリーメータ２３に制御手段としてのコントローラ２４が接続されるとともにコントローラ２４がポンプ３および流量調整弁４に接続されている。
【００２９】
図１に示すように、コントローラ２４では、カロリーメータ２３で測定される燃料ガスのカロリーと設定下限値とを比較し、測定された燃料ガスのカロリーが設定下限値よりも低くなったときには、流量調整弁４の開度を絞って液化天然ガスの供給量を減少させ、流量調整弁４の開度調整が下限となったときには、ポンプ３の吐出容量を減少させ、希薄燃焼型ガスエンジン６に供給する燃料ガスのカロリーが設定下限値より低くならないように制御するようになっている。
【００３０】
一方、測定された燃料ガスのカロリーが設定上限値よりも高くなったときには、ポンプ３の吐出容量が定常状態よりも少ない場合は、ポンプ３の吐出容量を増加させ、ポンプ３の吐出容量が定常状態にある場合は、流量調整弁４の開度を開き、希薄燃焼型ガスエンジン６に供給する燃料ガスのカロリーが設定上限価より高くならないように制御するようになっている。
【００３１】
図中２５は、ポンプ３の下流側での圧力が設定圧力を超えたときに液化天然ガスをポンプ３の上流側に戻すリリーフ弁を示し、流量調整弁４の開度を絞ったときやポンプ３の吐出容量を増加させたときに、ポンプ３の下流側での圧力が異常に高くなることを防止できるように構成されている。
【００３２】
上記構成により、気化器２から取出される燃料ガスのカロリーに基づいて、液化天然ガスの気化器２への供給量を制御し、すなわち、最下部の蒸発管１８ａの最下流箇所で気液混相流がなくなるように制御し、蒸発過程でのメタンの蒸留を回避して希薄燃焼型ガスエンジン６にカロリー変動を抑えた状態で燃料ガスを供給し、ノッキングなどを回避して安定したエンジン出力を得ることができるようになっている。
【００３３】
カロリーメータ２３としては、液化天然ガス中の飽和炭化水素以外の成分が無視できる場合には、比重式や熱伝導度式や超音波式のものを用いれば良い。一方、窒素成分が無視できない場合には超音波−熱伝導度複合型のものを用いれば良い。
【００３４】
本発明としては、最下部の蒸発管１８ａの水平方向の長さと温水の温度との関係に基づいて、最下部の蒸発管１８ａの最下流箇所で気液混相流がなくなる液化天然ガスの供給量との相関関係を予め求めておき、温水温度に基づいてポンプ３または／および流量調整弁４を調整して液化天然ガスの供給量を制御するように制御手段を構成しても良い。
【００３５】
上記実施例では、容器８内に供給する温水の熱源として、希薄燃焼式ガスエンジン６の冷却水を用いているが、希薄燃焼型ガスエンジン６のインタークーラーの冷却水を用いるようにしても良い。また、別途、ボイラーなどの加熱手段によって得た温水を用いるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る液化天然ガスの気化システムの実施例を示すブロック図である。
【図２】気化器の全体縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
３…ポンプ
４…流量調整弁
５…供給管
６…希薄燃焼型ガスエンジン
８…容器
１８…蒸発管
１８ａ…最下部の蒸発管
１９…接続管
２３…カロリーメータ
２４…コントローラ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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