ターボ膨張器-圧縮機システムにおいて、膨張器インペラを有し、流入ガスを膨張するよう構成された膨張器と、前記膨張器に取り付けられ、前記流入ガスの圧力を制御するよう構成された可動入口ガイドベーンの第1のセットと、圧縮機インペラを有し、前記膨張器から受け取ったガスを加圧するよう構成された圧縮機と、前記膨張器インペラ及び前記圧縮機インペラを支持し回転させるよう構成されたシャフトと、前記圧縮機に取り付けられ、該圧縮機に入力されるガスの圧力を制御するよう構成された可動入口ガイドベーンの第2のセットと、前記可動入口ガイドベーンの第2のセットに接続されて、シャフトの回転速度、前記流入ガスの圧力及び温度、並びに膨張器によって出力されるガスの圧力及び温度に関する情報を取得し、前記可動入口ガイドベーンの第2のセットを制御して、前記圧縮機に入力されるガスの圧力を調整して設計外条件においてシャフトの回転速度と膨張器にわたるエンタルピーの低下との間の比率を最大にするように構成されたコントローラと、を備える、ターボ膨張器-圧縮機システム。前記シャフトの回転速度と前記膨張器にわたるエンタルピーの低下との間の比率が膨張器効率に関連付けられる、請求項1に記載のターボ膨張器-圧縮機システム。前記シャフトの回転速度を測定するよう構成された第1のセンサと、前記流入ガスの圧力を測定するよう構成された第2のセンサと、前記流入ガスの温度を測定するよう構成された第3のセンサと、膨張器によって出力されるガスの圧力を測定するよう構成された第4のセンサと、膨張器によって出力されるガスの温度を測定するよう構成された第5のセンサと、を更に備え、前記エンタルピーの低下が、前記第1、第2、第3、第4、及び第5のセンサから得られる情報を用いて推定される、請求項1に記載のターボ膨張器-圧縮機システム。圧縮機の入口に位置付けられて前記コントローラに接続され、前記圧縮機において入力されるガスの圧力を測定するよう構成されたセンサを更に備える、請求項1に記載のターボ膨張器-圧縮機システム。前記コントローラは、前記ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能する時点を判定するよう構成される、請求項1に記載のターボ膨張器-圧縮機システム。前記コントローラが、前記可動入口ガイドベーンの第1のセットを制御して、前記流入ガスの圧力を予め定められた範囲に維持するよう構成される、請求項1に記載のターボ膨張器-圧縮機システム。前記コントローラが、前記流入ガスの圧力、前記流入ガスの温度、前記流入ガスの組成、及び前記膨張器によって出力されるガスの圧力の関数を用いて前記膨張器にわたるエンタルピーの低下を推定するよう構成される、請求項1に記載のターボ膨張器-圧縮機システム。前記膨張器、前記シャフト、及び前記圧縮機を予め定められた位置にて保持するよう構成されるケーシングを更に備える、請求項1に記載のターボ膨張器-圧縮機システム。膨張器により出力されるガス流を加圧する圧縮機の圧縮機インペラにシャフトを介して接続される膨張器インペラを備えた膨張器を有するターボ膨張器-圧縮機システムの制御方法であって、膨張器に入る流入ガスの圧力及び温度に関する第1の情報を受け取る段階と、前記膨張器により出力されるガスの圧力に関する第2の情報を受け取る段階と、前記圧縮機インペラ及び膨張器インペラに取り付けられるシャフトの回転速度に関する第3の情報を受け取る段階と、前記受け取った第1、第2、及び第3の情報に基づいて、前記ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能している時点を判定する段階と、前記ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能していると判定されたときに、シャフトの回転速度と膨張器にわたるエンタルピーの低下との間の比率を予め定められた値と比較する段階と、膨張器によって出力されるガスが前記圧縮機に流入する圧縮機入口に接続された可動入口ガイドベーンの圧縮機セットを制御して、前記圧縮機に入力されるガスの圧力を調整し、前記比率を予め定められた値に近づけるようにする段階と、を含む。膨張器インペラを備えた膨張器と圧縮機インペラを備えた圧縮機とを有するターボ膨張器-圧縮機システムを制御するよう構成されたコントローラであって、前記膨張器インペラ及び前記圧縮機インペラが同じシャフトにより回転され、前記圧縮機が前記膨張器により出力されるガスを加圧し、前記コントローラが、膨張器に入る流入ガスの圧力及び温度、膨張器によって出力されるガスの圧力及び温度、シャフトの回転速度に関する情報を受け取り、前記圧縮機において入力されるガスの圧力を制御するよう構成された入口ベーンの圧縮機セットにコマンドを出力するよう構成されたインタフェースと、前記インタフェースに接続され、該インタフェースからの第1、第2、及び第3の情報を受け取り、前記ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能する時点を判定し、前記可動入口ガイドベーンの圧縮機セットが、設計外条件においてシャフトの回転速度と前記膨張器にわたるエンタルピーの低下との間の比率を予め定められた範囲内に維持するようコマンドを生成するよう構成された制御ユニットと、を備える、コントローラ。1つの例示的な実施形態によれば、ターボ膨張器-圧縮機システムは、膨張器と、可動入口ガイドベーンの第1のセットと、圧縮機と、シャフトと、可動入口ガイドベーンの第2のセットと、を含む。膨張器は、流入ガスを膨張するよう構成され、膨張器インペラを有する。可動入口ガイドベーンの第1のセットは、膨張器に取り付けられ、流入ガスの圧力を制御するよう構成される。圧縮機は、膨張器から受け取ったガスを加圧するよう構成され、圧縮機インペラを有する。シャフトは、膨張器インペラ及び圧縮機インペラを支持し回転させるよう構成される。可動入口ガイドベーンの第2のセットは、圧縮機に取り付けられ、該圧縮機に入力されるガスの圧力を制御するよう構成される。可動入口ガイドベーンの第2のセットに接続されるコントローラは、シャフトの回転速度、流入ガスの圧力及び温度、並びに膨張器によって出力されるガスの圧力及び温度に関する情報を取得するよう構成される。コントローラはまた、可動入口ガイドベーンの第2のセットを制御して、圧縮機に入力されるガスの圧力を調整して設計外条件においてシャフトの回転速度と膨張器にわたるエンタルピーの低下との間の比率を最大にするように構成される。別の例示的な実施形態によれば、膨張器により出力されるガス流を加圧する圧縮機の圧縮機インペラにシャフトを介して接続される膨張器インペラを備えた膨張器を有するターボ膨張器-圧縮機システムの制御方法が提供される。本方法は、膨張器に入る流入ガスの圧力及び温度に関する第1の情報を受け取る段階と、膨張器により出力されるガスの圧力に関する第2の情報を受け取る段階と、圧縮機インペラ及び膨張器インペラに取り付けられるシャフトの回転速度に関する第3の情報を受け取る段階と、を含む。本方法は更に、受け取った第1、第2、及び第3の情報に基づいて、ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能している時点を判定する段階を含む。本方法は更に、ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能していると判定されたときに、シャフトの回転速度と膨張器にわたるエンタルピーの低下との間の比率を予め定められた値と比較する段階を含む。本方法はまた、圧縮機入口に接続された可動入口ガイドベーンの圧縮機セットを制御して、圧縮機に入力されるガスの圧力を調整し、設計外条件においてシャフトの回転速度と膨張器にわたるエンタルピーの低下との間の比率を予め定められた値に近づけるようにする段階を含む。別の実施形態によれば、ターボ膨張器-圧縮機システムを制御するよう構成されたコントローラは、インタフェースと、制御ユニットと、を有する。ターボ膨張器-圧縮機システムは、膨張器インペラを備えた膨張器と、圧縮機インペラを備えた圧縮機とを有し、該膨張器インペラ及び圧縮機インペラが同じシャフトによって回転され、該圧縮機が膨張器により出力されるガスを加圧する。インタフェースは、膨張器に入る流入ガスの圧力及び温度、膨張器によって出力されるガスの圧力及び温度、シャフトの回転速度に関する情報を受け取り、圧縮機において入力されるガスの圧力を制御するよう構成された入口ベーンの圧縮機セットにコマンドを出力するよう構成される。制御ユニットは、インタフェースに接続され、該インタフェースからの第1、第2、及び第3の情報を受け取り、ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能する時点を判定し、可動入口ガイドベーンの圧縮機セットが、設計外条件においてシャフトの回転速度と前記膨張器にわたるエンタルピーの低下との間の比率を予め定められた範囲内に維持するようなコマンドを生成するよう構成される。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、本発明の特定の実施形態を示す添付図面を参照する。異なる図面における同じ参照符号は同じ又は同様の要素とみなす。以下の詳細な説明は本発明を限定するものではない。むしろ、本発明の範囲は添付の請求項によって定義される。以下の実施形態は、簡単にするために、ターボ膨張器-圧縮機システムに関する用語及び構造に関して検討する。しかしながら、次に検討されることになる実施形態は、これらのシステムに限定されず、膨張器により生成される仕事を膨張器により出力されるガスを加圧する圧縮機に伝送する他のシステムにも適用することができる。本明細書を通して一実施形態又は実施形態として言及することは、実施形態に関連して説明される具体的な特徴、構造、又は特性が開示される主題の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体を通じて様々な箇所で表現1つの実施形態では又はある実施形態ではが出現するが、必ずしも同じ実施形態について言及している訳ではない。更に、具体的な特徴、構造、又は特性は、1つ又はそれ以上の実施形態においてあらゆる好適な様態で組み合わせてもよい。図2は、例示的な実施形態によるターボ膨張器-圧縮機システム200の概略図である。膨張器210は膨張器インペラ212を有する。膨張器210は、流入ガス流214を受ける。膨張器210の内部では、ガスが膨張し、結果として膨張器インペラ212の回転を引き起こすことができる。膨張ガスは、膨張器210からガス流216として出力される。ターボ膨張器-圧縮機システム200が、設計条件で機能するときには、流入ガス流214の圧力P1及び温度T1並びにガス流216の圧力P2及び温度T2は、予め定められた値に近い値を有する。しかしながら、場合によっては、ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能する場合がある。設計外条件が生じた場合、流入ガス流214の圧力P1は、例えば、可動入口ガイドベーンIGV1218を用いてそれぞれの予め定められた値に再度近接するように調整することができる。IGV1218は、膨張器210の入口に取り付けられる。流入ガス流214が重質の炭化水素ガスを含むガス混合気である場合、重質の炭化水素ガスの大部分が、膨張に起因してもたらされる低温で液化する。1つの用途において、液化した重質の炭化水素ガスは、セパレータSep220により別個の液体ストリームとして膨張器210から取り除くことができる。図2に示すターボ膨張器-圧縮機システム200において、圧縮機224は圧縮機インペラ226を有する。圧縮機224は、膨張器210からガス流216を受け取り、加圧ガス流228を出力する。しかしながら、膨張器210と圧縮機224との間では、ガス流216の圧力は、他のプロセス構成要素例えば、セパレータ、クーラ、バルブ及び圧力損失に起因して変わる可能性があり、圧縮機224内に入力されたときにはガス流216は圧力P3を有する。ガスの膨張に起因して発生する機械的仕事は膨張器インペラ212を回転させる。膨張器インペラ212は、圧縮機インペラ226と同じシャフト230上に装着される。この構成に起因して、圧縮機インペラ226はまた、膨張器210におけるガスの膨張中に発生する機械的仕事により回転する。圧縮機インペラ226の回転は、圧縮機224においてガスを加圧するのに使用されるエネルギーをもたらす。従って、追加のエネルギー源が使用されない場合、圧縮は、膨張器210における膨張の副次的結果である。逆に、負荷と名付けられもする圧縮機インペラ226を回転させるのに必要な機械的仕事は、シャフト230の回転速度uに影響を及ぼし、これにより膨張器210内部でのガスの膨張プロセスに間接的に影響を与える。膨張器効率は、シャフト230の回転速度uと膨張器210にわたるエンタルピーΔHの低下の比率に関連する。膨張器210におけるガス膨張は、等エントロピープロセスとして近似することができる。膨張器にわたるエンタルピーΔHの等エントロピー低下は、i膨張器210に入る流入ガス流214の圧力P1及び温度T1、ii膨張器210から出力されるガス流216の圧力P2、及びiiiガス組成の関数として推定することができる。ガス組成は、手動で入力するか、又はガス組成アナライザの出力として提供される定数とすることができる。実際には、膨張器210内のガス膨張は理想的な等エントロピープロセスではない。膨張器210にわたるエンタルピーΔHの低下は、i膨張器210に入る流入ガス流214の圧力P1及び温度T1、ii膨張器210から出力されるガス流216の圧力P2及び温度T2、並びにiiiガス組成を用いて計算することができる。膨張器210におけるガス膨張の特性パラメータすなわち、P1、T1、P2及びT2とシャフト230の回転速度uとは、無関係に変化しない場合がある。従って、設計外条件では、膨張器効率を最大にするために、圧縮機224において入力されるガス流216の圧力P3は、例えば、圧縮機入口に設けられる可動入口ガイドベーンIGV2232の第2のセットにより制御することができる。圧縮機224内に入力されるガス流216の圧力P3を修正することにより、シャフト230の回転速度uが修正され、従って、膨張器210の膨張器効率を最大にすることができる。シャフト230の回転速度uは、例えば、速度センサSuによって膨張器210とシャフト230に隣接する圧縮機224との間の位置で測定することができる。膨張器210に入る流入ガス流214の圧力P1及び温度T1は、例えば、それぞれセンサSP1236及びセンサST1238により測定することができる。ガス流216の圧力P2及び温度T2は、例えば、それぞれセンサSp2237及びセンサST2238により膨張器210の出力で測定することができる。圧縮機224の入力におけるガス流216の圧力P3は、例えば、センサST3239により測定することができる。コントローラ240は、センサ234、235、236、及び237それぞれから、膨張器210に入る流入ガス流214の圧力P1及び温度T1、圧縮機224に入るガス流216の圧力P2、及びシャフト230の回転速度uに関する情報を得る。1つの実施形態において、コントローラ240は、流入ガス流214の圧力P1を予め定められた範囲内にあるように調整するよう、IGV1218にコマンドC1を送ることができる。得られた情報の監視に基づいて、コントローラ240は、ターボ膨張器-圧縮機システム200が設計外条件で機能している時点を判定する。ターボ膨張器-圧縮機システム200が設計外条件で機能しているとコントローラ240が判定すると、コントローラ240は、IGV2232の第2のセットにコマンドC2を送り、圧縮機に入るガスの圧力P3を調整して、シャフト230の回転速度uと膨張器210にわたるエンタルピーΔHの低下との間の比率Rが最大になるようにする。図3は、膨張器インペラ212を備えた膨張器210と、同じシャフト230上に装着された圧縮機インペラ226を備えた圧縮機224とを有するターボ膨張器-圧縮機システム201の例示的な実施形態を示す。膨張器210に入る流入ガス流214の圧力P1は、可動入口ガイドベーン218のセットにより調整される。圧縮機224に入力されるガス流の圧力P3は、可動入口ガイドベーン232のセットにより制御される。膨張器210、シャフト230、及び圧縮機224は、ケーシング250内に入れられる。ケーシング250は、膨張器210、シャフト230、及び圧縮機224を互いに対して予め定められた位置にて保持する。例示的な実施形態によれば、図4は、膨張器により出力されるガス流を加圧する圧縮機の圧縮機インペラにシャフトを介して接続された膨張器インペラを備えた膨張器を有するターボ膨張器-圧縮機システムにより実行される方法400を示している。図2におけるコントローラ240と同様のコントローラにより実行できる方法は、S410において、膨張器に入る流入ガスの圧力P1及び温度T1に関する第1の情報を受け取る段階と、S420において、膨張器により出力されるガスの圧力P2及び温度T2に関する第2の情報を受け取る段階と、S430において、圧縮機インペラ及び膨張器インペラに取り付けられるシャフトの回転速度uに関する第3の情報を受け取る段階と、を含む。膨張器に入る流入ガスの圧力P1及び温度T1に関する第1の情報は、S405において、例えば、図2におけるSp1235及びST1236のようなセンサにより圧力P1及び温度T1を測定することに基づくことができる。膨張器によって出力されるガスの圧力P2及び温度T2に関する第2の情報は、S415において、圧力P2を測定することに基づくことができる。圧力P2及び温度T2は、膨張器210の出口において、例えば、図2のSp2237及びST2238などのセンサにより測定することができる。シャフトの回転速度uに関する第3の情報は、S425において、回転速度uの測定に基づくことができる。回転速度uは、例えば、図2におけるSu234などのセンサによって、膨張器210と圧縮機224との間のシャフト230に隣接する位置にて測定することができる。図4に示す方法は更に、S440において、ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能する時点を判定する段階を含む。ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能していないと判定された場合、本方法は、ループバックして、p1及びT1S410、p2S420、並びにuS430に関する情報を受け取り、ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能しているかどうかを判定S440する。ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能していると判定された場合、本方法は更に、S450において、シャフトの回転速度uと膨張器にわたるエンタルピーΔHの低下との間の比率Rを計算して予め定められた値Vと比較する段階を含む。エンタルピー低下は、S445において、p1、T1、p2、T2及びガス組成の関数として計算することができる。本方法は更に、S460において、膨張器によって出力されるガスが圧縮機に流入する圧縮機入口に接続された可動入口ガイドベーンの圧縮機セットを制御して、比率Rを予め定められた値Vに近づけるように、圧縮機に入力されるガスの圧力P3を調整する段階を含む。本方法は更に、膨張器の入口に位置付けられた図2のIGV1のような可動入口ガイドベーンの膨張器セットを調整し、膨張器に入る流入ガスの圧力P1を予め定められた範囲内に維持する段階を含むことができる。流入ガスが重質成分を含む混合気であるときには、本方法は更に、膨張器において液化された重質成分を該膨張器から出力されて圧縮機に入力されるガスから、例えば、図2のSep220のようなセパレータにより分離する段階を含むことができる。本方法は、膨張器のガス膨張が等エントロピープロセスであることを前提として、i流入ガスの圧力P1及び温度T1、ii膨張器から出力されるガスの圧力P2、及びiiiガス組成の関数を用いて膨張器にわたるエンタルピーの低下を計算することができる。別の例示的な実施形態によれば、図5は、膨張器により出力されるガス流を加圧する圧縮機の圧縮機インペラにシャフトを介して接続された膨張器インペラを備えた膨張器を有するターボ膨張器-圧縮機システムを制御する方法500を示している。本方法は、S510において、膨張器に入る流入ガスの圧力及び温度に関する第1の情報を受け取る段階と、S520において、膨張器により出力されるガスの圧力に関する第2の情報を受け取る段階と、S530において、圧縮機インペラ及び膨張器インペラに取り付けられたシャフトの回転速度に関する第3の情報を受け取る段階と、を含む。本方法は更に、S540において、受け取った第1、第2、及び第3の情報に基づいて設計外条件でターボ膨張器-圧縮機システムが機能している時点を判定する段階を含む。本方法はまた、S550において、ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能していると判定されたときに、シャフトの回転速度と膨張器にわたるエンタルピーの低下との間の比率を予め定められた値と比較する段階を含む。本方法は更に、S560において、膨張器によって出力されるガスが圧縮機に流入する圧縮機入口に接続された可動入口ガイドベーンの圧縮機セットを制御して、比率を予め定められた値に近づけるように、圧縮機に入力されるガスの圧力を調整する段階を含む。図6は、別の例示的な実施形態によるコントローラを示す。コントローラ600は、図2における200のようなターボ膨張器-圧縮機システムを制御するよう構成される。コントローラは、インタフェース610、制御ユニット620、及びメモリ630を含むことができる。インタフェース610は、例えば、図2におけるSp1235、ST1236、Sp2237、及びSu234などのセンサにより、膨張器に入る流入ガスの圧力P1及び温度T1、膨張器によって出力されるガスの圧力P2、及びシャフトの回転速度uに関する情報を受け取る。インタフェース610はまた、図2のST2238及びSP3239などのセンサにより、膨張器から出力されるガスの温度T2、及び圧縮機に入力されるガスの圧力P3に関する情報を受け取ることができる。インタフェース610はまた、図2におけるIGV2232のような入口ベーンの圧縮機セットにコマンドC2を出力するよう構成される。インタフェース610はまた、図2におけるIGV1などの可動入口ガイドベーンの膨張器セットにコマンドC1を出力するよう構成することができる。制御ユニット620は、インタフェース610に接続されて該インタフェースを通って受け取られる情報を監視し、例えば、ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能している時点を判定する。例えば、コントローラは、圧力P1、温度T1、圧力P2、及びシャフトの回転速度uの値又は関数をメモリ630内に格納された予め定められた値と比較することにより、ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能するかどうかを判定することができる。エンタルピーの低下を計算するのに使用される組成もまた、メモリ630内に格納することができる。ターボ膨張器-圧縮機システムが設計外条件で機能していると制御ユニット620が判定した場合、制御ユニット620は、可動入口ガイドベーンの圧縮機セットに送信されることになるコマンドを生成し、圧縮機に入るガスの圧力P3を調整して、シャフト230の回転速度uと膨張器210にわたるエンタルピーΔHの低下との間の比率Rを予め定められた範囲内に維持するようにする。制御ユニット620は、圧力P1、温度T1、圧力P2、及びガス組成に関する情報を用いてエンタルピーΔHの低下を推定するよう構成することができる。制御ユニット620はまた、入口ガイドベーンの膨張器セットに送信されることになるコマンドを生成し、圧力P1を予め定められた範囲内に維持するようにすることができる。次いで、インタフェース610は、これらのコマンドを入口ガイドベーンの膨張器セットに出力することができる。制御ユニット620は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせにおいて実施することができる。開示される例示的な実施形態は、圧縮機の入口において可動入口ガイドベーンのセットを用いてターボ膨張器-圧縮機システムの効率を最大限にするシステム、方法、及びコントローラを提供する。本明細書は本発明を限定する意図はない点は理解されたい。むしろ、例示的な実施形態は、添付の請求項によって定義される本発明の技術的思想及び範囲に含まれる代替形態、修正形態、及び均等形態を保護することを意図している。更に、例示的な実施形態の詳細な説明において、様々な実施形態を十分に理解するために、多数の具体的な詳細事項が記載されている。しかしながら、当業者であれば、種々の実施形態はこうした特定の詳細事項なしに実施可能であることは理解されるであろう。本発明の例示的な実施形態の特徴及び要素は、特定の組み合わせで実施形態において説明したが、各特徴又は要素は、実施形態の他の特徴及び要素を伴わず単独で、或いは本明細書で開示される他の特徴及び要素の有無に関わりなく種々の組み合わせで用いることができる。本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、本発明を当業者が実施及び利用することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、本発明の範囲内にあるものとする。