JPH10185092A - ガス燃料中継設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各蓄冷槽を一体化させることにより断熱材の
使用量及び蓄冷槽設置スペースを削減し得るようにす
る。 【解決手段】 内部に多重の貯留部５０〜５３を形成さ
れた共同蓄冷槽５４を設け、該共同蓄冷槽５４の各貯留
部５０〜５３に、中心側ほど凝固温度が低く、外周側ほ
ど凝固温度が高くなるよう、それぞれ凝固温度の異なる
蓄冷剤５５〜５８を貯留するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス燃料中継設備
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ガスなどのガス燃料を、ガス製造工
場から遠く離れた需要先へ長距離の配管を用いて送給す
る場合、需要先へガス燃料の安定供給を行うために、対
象地域ごとにガスホルダーと呼ばれるガス燃料中継設備
を設置して、需要の少ない深夜にガスホルダーへガス燃
料を貯蔵しておき、昼間や夕方の需要に備えるようにす
ることが、一般に行われている。

【０００３】しかし、ガス燃料をガスのまま多量に貯蔵
すると、球形や円筒形などの圧力タンクを多数設けなけ
ればならず、高い設備コストと、広い設置面積が必要と
なる。

【０００４】そこで、ガス燃料を一旦液化して貯蔵する
ようにすれば、貯蔵タンクの容量はほぼ１／１０で済む
ようになり、その分、設置面積も狭くて済み、設備コス
トも大幅に抑えることができるようになるので、ガス燃
料を液化して貯蔵するためのガス燃料中継設備が検討さ
れている。

【０００５】図２・図３は、現在検討されている、ガス
燃料１を液化してから貯蔵するためのガス燃料中継設備
２の例であり、ガス製造工場３から遠く離れた需要先４
へ都市ガスなどのガス燃料１を送給する長距離の主配管
５の途中に、中継用配管６を介してガス燃料中継設備２
を接続する。

【０００６】該ガス燃料中継設備２は、中継用配管６の
途中に、貯蔵用配管７を介して並列に接続されたガス圧
縮機８と、ガス加熱器９と、ガス冷却器１０とを備え、
更に、多数基（図では４基）の蓄冷槽１１〜１４と、供
給用ポンプ１５と、貯蔵タンク１６とを備えている。

【０００７】そして、中継用配管６の供給用ポンプ１５
の入出側間に圧縮機５９を備えた貯蔵用配管１７が接続
され、中継用配管６における蓄冷槽１１の入側と貯蔵用
配管１７の途中には、初期化用配管１８が接続されてい
る。

【０００８】尚、１９〜２７は各部に設けられた弁であ
る。

【０００９】上記各蓄冷槽１１〜１４は、内部に凝固温
度範囲の異なる（貯蔵タンク１６に近いほど凝固温度が
低くなる）蓄冷剤２８〜３１（例えば、順に、蓄冷剤２
８として塩化カルシウム、蓄冷剤２９としてキシレンと
トルエンの混合物、蓄冷剤３０としてメタノール、蓄冷
剤３１としてエタノールなどを用いる）をそれぞれ充填
貯留するようになっている。

【００１０】尚、３２〜３５は各蓄冷槽１１〜１４の上
部空間に個別に接続された、各蓄冷槽１１〜１４内の圧
力を調整するためのブリージングタンクである。

【００１１】そして、最も貯蔵タンク１６に近い蓄冷槽
１４には、冷凍機３６が設けられている。

【００１２】該冷凍機３６は、上記蓄冷槽１４へ出入り
する冷媒３７を熱交換する熱交換器３８と、熱交換器３
８を出て蓄冷槽１４へ入る窒素ガスなどの冷媒３７を断
熱膨張させる膨張機３９と、熱交換器３８で熱交換され
た冷媒３７を圧縮する圧縮機４０（実際には多段に設け
られる）とで主に構成され、その他、冷媒循環流路４１
には、圧縮機４０で圧縮される冷媒３７を冷却するため
の冷媒冷却器４２や、前記中継用配管６から主配管５へ
と払い出すガス燃料１を冷媒３７で加熱するための前記
ガス加熱器９や、熱交換器３８へ入る冷媒３７の温度を
調整するための冷媒冷却器４３などが設けられている。

【００１３】尚、４４は膨張機３９や圧縮機４０に接続
されたモータなどの電動機、４５は同じく膨張機３９や
圧縮機４０に接続された発電機、４６は貯蔵タンク１６
に貯蔵された液化ガス燃料である。

【００１４】上記構成によれば、以下の作動が得られ
る。

【００１５】先ず、ガス製造工場３から遠く離れた需要
先４へは、長距離の主配管５を介して都市ガスなどのガ
ス燃料１が供給されるようになっている。

【００１６】そして、夜間などの需要の少ない間に、長
距離の主配管５から中継用配管６を介してガス燃料中継
設備２へガス燃料１を送り、ガス燃料中継設備２でガス
燃料１を液化して液化ガス燃料４６として貯蔵しておく
ようにする。

【００１７】即ち、ガス燃料中継設備２の弁１９，２
３，２６，２７を閉じ、弁２０，２１，２２，２４，２
５を開けた状態として、主配管５から中継用配管６へと
引き込まれるガス燃料１を、貯蔵用配管７の途中に設け
られたガス圧縮機８で圧縮し、必要ならガス冷却器１０
で予冷した後、蓄冷槽１１〜１３を順に通して蓄冷槽１
１〜１３に充填貯留された蓄冷剤２８〜３０により段階
的に冷却させ、更に、蓄冷槽１４で蓄冷剤３１と冷凍機
３６により冷却させて液化し、貯蔵用配管１７から貯蔵
タンク１６へと送って貯蔵させるようにする。

【００１８】この際、冷凍機３６では、温度３７℃の冷
媒３７をモータなどの電動機４４によって駆動される圧
縮機４０で圧縮して高温高圧化し、この高温高圧の冷媒
３７を、圧縮機４０で圧縮される過程で冷媒冷却器４２
によって冷却したり、ガス加熱器９によって中継用配管
６から主配管５へと払い出されるガス燃料１を加熱する
のに使用したりした後、冷媒冷却器４３によって温度を
４０℃に調整してから熱交換器３８へ入れて熱交換さ
せ、温度を−１０２℃まで低下させる。次に、上記冷媒
３７を膨張機３９で断熱膨張させて温度を−１５９℃と
した後、前記蓄冷槽１４へ送ってガス燃料１の液化や蓄
冷剤３１の冷却に使用させる。そして、蓄冷槽１４を出
て−１０８℃となった冷媒３７を、熱交換器３８で前記
したように熱交換させて３７℃とし、以後、上記を繰返
し行わせるようにしている。

【００１９】尚、膨張機３９による冷媒３７の断熱膨張
の際には、膨張機３９から駆動力が発生されるので、こ
の駆動力によって電動機４４に要する動力を低減させる
ことができる。又、必要に応じて発電機４５で発電を行
わせることもできる。

【００２０】こうして、貯蔵タンク１６へと貯蔵された
液化ガス燃料４６は、昼間などの需要の多い時に、ガス
化して中継用配管６から主配管５へと払い出すように
し、需要先４へのガス燃料１の安定供給を図る。

【００２１】即ち、ガス燃料中継設備２の弁２７，２
６，２２，２１，１９を開け、弁２５，２４，２３，２
０を閉じた状態として、供給用ポンプ１５を駆動し、貯
蔵タンク１６内の液化ガス燃料４６を蓄冷槽１４〜１１
へ順に通して、蓄冷剤３１〜２８を冷却させつつ自らを
昇温させることによりガス化させてガス燃料１とした
後、ガス加熱器９で必要な温度に加熱し、中継用配管６
から主配管５へと払い出すようにする。

【００２２】尚、ガス燃料中継設備２の初期化時には、
弁２３，２４，２２を開け、弁１９，２０，２１，２
５，２６を閉じた状態として、圧縮機５９を駆動し、ガ
ス燃料１を蓄冷槽１４〜１１及び初期化用配管１８並び
に貯蔵用配管１７の間を循環させつつ、冷凍機３６を作
動させることにより、蓄冷槽１４〜１１の蓄冷剤３１〜
２８を冷却させるようにする。

【００２３】このように、ガス燃料１を液化してから貯
蔵タンク１６に貯蔵させるようにすることにより、ガス
燃料１をガス状のまま貯蔵する場合に比べて貯蔵タンク
１６の容量をほぼ１／１０とすることができるようにな
り、その分、設置面積も狭くて済むようになり、設備コ
ストも大幅に抑えることができるようになる。

【００２４】又、多数の蓄冷槽１１〜１４を設けて、最
終の蓄冷槽１４のみに冷凍機３６を接続するようにした
ことにより、液化ガス燃料４６の冷熱を効率良く利用す
ることが可能となり、その分、冷凍機３６の容量や運転
コストを抑えることができるようになる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のガス燃料中継設備には、以下のような問題があっ
た。

【００２６】即ち、各蓄冷槽１１〜１４を、図３に示す
ように、それぞれ個別に設けるようにすると、各蓄冷槽
１１〜１４ごとに、蓄冷剤２８〜３０と大気との温度差
に対応した厚さの断熱材を設けなければならず、多量の
断熱材が必要となって設備コストの上昇を招くことにな
る。

【００２７】又、各蓄冷槽１１〜１４を個別に設けるよ
うにすると、全体として広い設置面積が必要となる。

【００２８】本発明は、上述の実状に鑑み、各蓄冷槽を
一体化させることにより断熱材の使用量を削減し得るよ
うにしたガス燃料中継設備を提供することを目的とする
ものである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガス燃料を送
給する主配管の途中に、ガス燃料を液化すると共に、液
化ガス燃料によって冷却される複数種類の凝固温度が異
なる蓄冷剤を、中心側ほど凝固温度が低く、外周側ほど
凝固温度が高くなるよう充填貯留可能な多重の貯留部を
備えた共同蓄冷槽と、液化ガス燃料を貯蔵する貯蔵タン
クとを備えた中継用配管を接続したことを特徴とするガ
ス燃料中継設備にかかわるものである。

【００３０】この場合において、共同蓄冷槽の最も内周
側の貯留部に充填貯留される蓄冷剤がエタノールであ
り、最も外周側の貯留部に充填貯留される蓄冷剤が塩化
カルシウムであっても良い。

【００３１】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００３２】主配管を流れるガス燃料は、中継用配管か
ら共同蓄冷槽の多重の各貯留部を順に通って蓄冷剤で冷
却液化され、貯蔵タンクに貯蔵される。

【００３３】貯蔵タンクに貯蔵された液化ガス燃料は、
共同蓄冷槽の多重の各貯留部を上記とは逆順に通って蓄
冷剤を冷却すると共に自らはガス化され、主配管へ送り
出される。

【００３４】これにより、ガス燃料の安定供給が可能と
なり、又、貯蔵タンクに液化したガス燃料を貯蔵するこ
とによって、ガス状のまま貯蔵する場合に比べて、貯蔵
タンクの容積が小さくなり設置面積を小さくすることが
できるようになる。又、設備コストを抑えたりすること
ができるようになる。

【００３５】このように、内部に多重の貯留部を形成さ
れた共同蓄冷槽を設け、該共同蓄冷槽の各貯留部に、中
心側ほど凝固温度が低く、外周側ほど凝固温度が高くな
るよう、それぞれ凝固温度の異なる蓄冷剤を貯留するよ
うにしたことにより、仕切用の側部断熱材は互いに隣接
する蓄冷剤の温度差に対応した厚さで済むようになり、
仕切用の側部断熱材などが薄くなって使用量が減少する
分、設備コストを抑えることができる。

【００３６】又、同じ容量の蓄冷剤を貯留する場合、共
同蓄冷槽の底面積と、個別の蓄冷槽の合計の底面積はほ
ぼ同じになるが、個別の蓄冷槽では、相互に所要の間隔
を開けて配置しなければならないなどの設置上の制限事
項があるため、最終的な設置面積は広くなってしまうの
に対し、共同蓄冷槽ではそのような制限が不要となるの
で、その分、狭い設置面積でも設置が可能となる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。

【００３８】図１は、本発明の実施の形態の一例であ
る。

【００３９】尚、ガス燃料を液化して貯蔵するためのガ
ス燃料中継設備の概要については図２と同様であるた
め、必要に応じて図２を参照する。

【００４０】ウレタンブロックなどから成る複数の仕切
用の側部断熱材４７〜４９によって同心円状に仕切られ
ることにより、内部に多重の貯留部５０〜５３を形成さ
れた共同蓄冷槽５４を設け、該共同蓄冷槽５４の各貯留
部５０〜５３に、中心側ほど凝固温度が低く、外周側ほ
ど凝固温度が高くなるよう、それぞれ凝固温度の異なる
蓄冷剤５５〜５８を貯留する。

【００４１】例えば、中心側から外周側へ向けて順に、
蓄冷剤５５をエタノール（凝固温度−１１４℃）、蓄冷
剤５６をメタノール（凝固温度−９７℃）、蓄冷剤５７
をキシレンとトルエンの混合物（凝固温度−８７℃）、
蓄冷剤５８を塩化カルシウム（凝固温度−５５℃）とす
る。

【００４２】次に、作動について説明する。

【００４３】内部に多重の貯留部５０〜５３を形成され
た共同蓄冷槽５４を設け、該共同蓄冷槽５４の各貯留部
５０〜５３に、中心側ほど凝固温度が低く、外周側ほど
凝固温度が高くなるよう、それぞれ凝固温度の異なる蓄
冷剤５５〜５８を貯留するようにしたことにより、仕切
用の側部断熱材４７〜４９は互いに隣接する蓄冷剤５５
〜５８の温度差に対応した厚さで済むようになり、仕切
用の側部断熱材４７〜４９などが薄くなって使用量が減
少する分、設備コストを抑えることができる。

【００４４】又、同じ容量の蓄冷剤５５〜５８を貯留す
る場合、共同蓄冷槽５４の底面積と、図３の個別の蓄冷
槽１１〜１４の合計の底面積はほぼ同じになるが、個別
の蓄冷槽１１〜１４では、相互に所要の間隔を開けて配
置しなければならないなどの設置上の制限事項があるた
め、最終的な設置面積は広くなってしまうのに対し、共
同蓄冷槽５４ではそのような制限が不要となるので、そ
の分、狭い設置面積でも設置が可能となる。

【００４５】尚、中心側から外周側へ向けて順に、蓄冷
剤５５をエタノール（凝固温度−１１４℃）、蓄冷剤５
６をメタノール（凝固温度−９７℃）、蓄冷剤５７をキ
シレンとトルエンの混合物（凝固温度−８７℃）、蓄冷
剤５８を塩化カルシウム（凝固温度−５５℃）などとす
ることにより、効率的にガス燃料の液化などを行わせる
ことができる。

【００４６】

【実施例】共同蓄冷槽５４と個別の蓄冷槽１１〜１４に
要する断熱材の使用量などを試算したところ、以下の通
りの結果が得られた。

【００４７】共同蓄冷槽５４の場合、全体の高さを１０
３４０ｍｍ、直径を１６０００ｍｍ、エタノールなどの
蓄冷剤５５の貯留部５０の直径を１４９９０ｍｍ、メタ
ノールなどの蓄冷剤５６の貯留部５１の直径を１０６０
０ｍｍ、トルエンとキシレンの混合物などの蓄冷剤５７
の貯留部５２の直径を７８１０ｍｍとすると、共同蓄冷
槽５４の底面積は２０１．１ｍ²となる。又、仕切用の
側部断熱材４７〜４９の厚さがそれぞれ２５ｍｍで良
く、外周を構成する断熱材の厚さが５０ｍｍ、底面と天
井部を構成する断熱材の厚さが５０ｍｍとなるので、合
計した断熱材の体積は６８．４ｍ³となる。

【００４８】これに対し、図３の個別の蓄冷槽１１〜１
４の場合、エタノールなどの蓄冷剤３１の蓄冷槽１４の
高さが９８４５ｍｍで直径が８０００ｍｍ、メタノール
などの蓄冷剤３０の蓄冷槽１３の高さが９４６０ｍｍで
直径が７５００ｍｍ、トルエンとキシレンの混合物など
の蓄冷剤２９の蓄冷槽１２の高さが１１６２７ｍｍで直
径が１００００ｍｍ、塩化カルシウムなどの蓄冷剤２８
の蓄冷槽１１の高さが７６２３ｍｍで直径が６５００ｍ
ｍとなり、各蓄冷槽の合計の底面積は２０６．２ｍ²と
なる。又、各蓄冷槽１１〜１４の外周を構成する断熱材
の厚さが１５０ｍｍ、底面と天井部を構成する断熱材の
厚さが５０ｍｍとなるので、合計した断熱材の体積は１
５２．３ｍ³となる。

【００４９】以上により、断熱材の使用量が大幅に減少
されることが確認された。

【００５０】尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限
定されるものではなく、蓄冷槽は、４基に限らず、４基
以上としても４基以下としても良いこと、その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得
ることは勿論である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガス燃料
中継設備によれば、各蓄冷槽を一体化させることにより
断熱材の使用量及び蓄冷槽設置スペースを削減すること
ができるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の概略側断面図であ
る。

【図２】現在開発中のガス燃料中継設備の概略系統図で
ある。

【図３】図２の蓄冷槽の概略側断面図である。

【符号の説明】

１ ガス燃料 ５ 主配管 ６ 中継用配管 １６ 貯蔵タンク ４６ 液化ガス燃料 ５０〜５３ 貯留部 ５４ 共同蓄冷槽 ５５〜５８ 蓄冷剤 ５９ 圧縮機

フロントページの続き (72)発明者 木本 憲太郎 神奈川県横浜市港北区小机町350−３ (72)発明者 石山 弘之 東京都豊島区東池袋１−48−６−409 (72)発明者 荒井 伸悟 東京都北区赤羽南１−10−３−901 (72)発明者 古見 嘉夫 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 (72)発明者 落合 淳一 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 斉田 治 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 戸村 重男 神奈川県横浜市港北区大曽根３−11−７

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス燃料を送給する主配管の途中に、ガ
   ス燃料を液化すると共に、液化ガス燃料によって冷却さ
   れる複数種類の凝固温度が異なる蓄冷剤を、中心側ほど
   凝固温度が低く、外周側ほど凝固温度が高くなるよう充
   填貯留可能な多重の貯留部を備えた共同蓄冷槽と、液化
   ガス燃料を貯蔵する貯蔵タンクとを備えた中継用配管を
   接続したことを特徴とするガス燃料中継設備。
2. 【請求項２】 共同蓄冷槽の最も内周側の貯留部に充填
   貯留される蓄冷剤がエタノールであり、最も外周側の貯
   留部に充填貯留される蓄冷剤が塩化カルシウムである請
   求項１記載のガス燃料中継設備。