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公開番号2025039886
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023142170
出願日2023-09-01
発明の名称ガス気化システム
出願人三浦工業株式会社
代理人弁理士法人北大阪特許事務所
主分類F17C 7/04 20060101AFI20250314BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】ヒートポンプを利用しながらも、気化ガスの供給圧力を安定させることが可能となるガス気化システムを提供する。
【解決手段】熱媒体HCを貯留する熱媒体タンク11と、熱媒体タンク11の内部に配置され、熱媒体HCとの熱交換により液化ガスLGを気化ガスVGとする蒸発部12と、蒸発部12に液化ガスLGを流入させる流入管13と、蒸発部12から気化ガスVGを流出させる流出管14と、圧縮機、放熱部、膨張部および吸熱部を有する蒸気圧縮式のヒートポンプ回路を含んで構成され、前記放熱部からの熱出力により熱媒体HCを加熱する主加熱装置15と、主加熱装置15の熱出力を制御するコントローラ16と、を備え、コントローラ16は、気化ガスVGまたは熱媒体HCにおける気化ガスVGの圧力との相関関係がある状態量の検知結果に基づき、熱媒体HCの加熱量を制御するガス気化システムとする。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
熱媒体を貯留する熱媒体タンクと、
前記熱媒体タンクの内部に配置され、前記熱媒体との熱交換により液化ガスを気化ガスとする蒸発部と、
前記蒸発部に前記液化ガスを流入させる流入管と、
前記蒸発部から前記気化ガスを流出させる流出管と、
圧縮機、放熱部、膨張部および吸熱部を有する蒸気圧縮式のヒートポンプ回路を含んで構成され、前記放熱部からの熱出力により前記熱媒体を加熱する主加熱装置と、
前記主加熱装置の熱出力を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記気化ガスまたは前記熱媒体における前記気化ガスの圧力との相関関係がある状態量の検知結果に基づき、前記熱媒体の加熱量を制御するガス気化システム。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記流出管を流通する前記気化ガスの圧力を検知する第１圧力検知部を備え、
前記コントローラは、前記第１圧力検知部の検知圧力が設定された目標圧力になるように、前記主加熱装置の熱出力を制御する請求項１に記載のガス気化システム。
【請求項３】
前記流出管を流通する前記気化ガスの温度を検知する第１温度検知部を備え、
前記コントローラは、前記第１温度検知部の検知温度が設定された目標温度になるように、前記主加熱装置の熱出力を制御する請求項１に記載のガス気化システム。
【請求項４】
前記蒸発部の近傍に存在する前記熱媒体の温度を検知する第２温度検知部を備え、
前記コントローラは、前記第２温度検知部の検知温度が設定された第２目標温度になるように、前記主加熱装置の熱出力を制御する請求項１に記載のガス気化システム。
【請求項５】
前記放熱部で加熱前の前記熱媒体の温度を検知する第３温度検知部と、
前記放熱部で加熱後の前記熱媒体の温度を検知する第４温度検知部と、を備え、
前記コントローラは、前記第４温度検知部と前記第３温度検知部の検知温度差が設定された目標温度差になるように、前記主加熱装置の熱出力を制御する請求項１に記載のガス気化システム。
【請求項６】
前記放熱部は、前記熱媒体タンクの内部に前記熱媒体と熱交換可能な状態で配置されており、
前記コントローラは、前記圧縮機の回転数を調整することにより、前記主加熱装置の熱出力を制御する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のガス気化システム。
【請求項７】
前記主加熱装置は、
前記放熱部で加熱後の前記熱媒体を前記熱媒体タンクに送る第１循環往路管と、
前記熱媒体タンクで熱利用後の前記熱媒体を前記放熱部に戻す第１循環復路管と、
前記第１循環往路管に設けられた第１循環ポンプと、を含み、
前記コントローラは、
前記第１循環ポンプを所定の回転数で駆動させると共に、前記圧縮機の回転数を調整することにより、前記主加熱装置の熱出力を制御する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のガス気化システム。
【請求項８】
前記主加熱装置は、
前記熱媒体と中間媒体とを熱交換させる熱交換部と、
前記放熱部で加熱後の前記中間媒体を前記熱交換部の高温側に送る第２循環往路管と、
前記熱交換部の高温側で熱利用後の前記中間媒体を前記放熱部に戻す第２循環復路管と、
前記第２循環往路管に設けられた第２循環ポンプと、
前記熱交換部の低温側で加熱後の前記熱媒体を前記熱媒体タンクに送る第３循環往路管と、
前記熱媒体タンクで熱利用後の前記熱媒体を前記熱交換部の低温側に戻す第３循環復路管と、
前記第３循環往路管に設けられた第３循環ポンプと、を含み、
前記コントローラは、
前記第２循環ポンプおよび前記第３循環ポンプを所定の回転数で駆動させると共に、前記圧縮機の回転数を調整することにより、前記主加熱装置の熱出力を制御する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のガス気化システム。
【請求項９】
前記主加熱装置は、
前記放熱部が前段の第１放熱部および後段の第２放熱部を含み、前記第１放熱部からの熱出力により前記熱媒体を加熱すると共に、前記第２放熱部からの熱出力により前記液化ガスを加熱するように構成されており、
前記流入管の上流側を流通する前記液化ガスを前記第２放熱部に送る第１枝管と、
前記第２放熱部で予熱後の前記液化ガスを前記流入管の下流側に戻す第２枝管と、
前記流入管から前記第１枝管に送る前記液化ガスの流量を調節するガス流量調節部と、
前記蒸発部に流入する前の前記液化ガスの圧力を検知する第２圧力検知部と、
前記蒸発部に流入する前の前記液化ガスの温度を検知する第５温度検知部と、を備え、
前記コントローラは、
前記第２圧力検知部の検知圧力における前記液化ガスの飽和温度を求め、前記第５温度検知部の検知温度が当該飽和温度を下回る温度になるように、前記ガス流量調節部を制御する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のガス気化システム。
【請求項１０】
前記流出管を流通する前記気化ガスを昇圧する昇圧機と、
前記昇圧機の吸入側に設けられ、吸込圧力を調節する容量制御弁と、を備え、
前記コントローラは、
前記蒸発部の内部圧力が前記目標圧力よりも低い圧力になるように、前記容量制御弁の開度を制御する請求項２に記載のガス気化システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガスを気化ガスとするガス気化システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）などの液化ガスの気化設備として、温水加熱型のシステムが知られている。特許文献１には、温水槽の内部に蒸発管と蒸発筒を設置し、貯留水を温水槽の下部に配置したヒータで加熱する気化システム（図２）、および貯留水を温水槽の外面に貼り付けたヒータで加熱する気化システム（図１）が記載されている。また、特許文献２には、温水槽の内部に蒸発管を設置し、貯留水を温水ボイラで加熱しながら循環させる気化システムが記載されている。特許文献１，２に記載のシステムでは、液化ガスが蒸発管の内部を通過する過程で、温水との熱交換により気化ガスへと変化する。
【０００３】
また、特許文献３には、水（第二液体）をヒートポンプ装置で加熱しながら気化設備に循環させる、或いは水（第一液体）を地中熱交換器および／または空気熱交換器で加熱しながら気化設備に循環させる気化システムが記載されている。なお、ヒートポンプ装置の運転時は、地中熱交換器や空気熱交換器で加熱された水（第一液体）がヒートポンプ装置の熱源流体となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００３－３２２２９７号公報
特開２０１８－１７９０６３号公報
特開２０２０－１３９５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＮＧやＬＰＧなどの化石燃料は、エンドユーザーの消費によって二酸化炭素が排出されることになるが、これらの燃料ガスのサプライチェーンを含む二酸化炭素の総排出量を削減する観点からは、気化プロセスでの化石燃料の使用量を抑制していく方向性が望まれる。
【０００６】
特許文献１に記載の気化システムでは、温水生成用の加熱装置が電気ヒータであるため、供給電力の一次エネルギー源として化石燃料が使用されている場合には、二酸化炭素の総排出量の増加に繋がる。供給電力の一次エネルギー源として太陽光や風力などの再生可能エネルギーを使用することもできるが、日没後や無風時にも給電を継続するには、化石燃料を使用したバックアップ発電が必要である。
【０００７】
また、特許文献２に記載の気化システムでは、温水生成用の加熱装置が燃焼式ボイラであり、化石燃料であるプロパンガスを使用しているため、二酸化炭素の総排出量の増加に繋がる。特許文献３に記載の気化システムでは、温水生成用の加熱装置がヒートポンプ装置であることから、二酸化炭素の総排出量を抑制していく上で高い効果が得られることが期待される。
【０００８】
ところで、温水加熱型の気化システムを活用する上では、ガス利用機器の側から見ると、気化ガスの供給圧力が高いレベルで安定していることが望ましい。しかしながら、従来の温水ヒートポンプ利用の気化システムでは、温水槽に流入させる温水の温度を調節する程度であり、供給圧力の安定性が十分とは言えなかった。
【０００９】
本発明は上述した課題に鑑み、ヒートポンプを利用しながらも、気化ガスの供給圧力を安定させることが可能となるガス気化システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るガス気化システムは、熱媒体を貯留する熱媒体タンクと、前記熱媒体タンクの内部に配置され、前記熱媒体との熱交換により液化ガスを気化ガスとする蒸発部と、前記蒸発部に前記液化ガスを流入させる流入管と、前記蒸発部から前記気化ガスを流出させる流出管と、圧縮機、放熱部、膨張部および吸熱部を有する蒸気圧縮式のヒートポンプ回路を含んで構成され、前記放熱部からの熱出力により前記熱媒体を加熱する主加熱装置と、前記主加熱装置の熱出力を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記気化ガスまたは前記熱媒体における前記気化ガスの圧力との相関関係がある状態量の検知結果に基づき、前記熱媒体の加熱量を制御する構成とする。本構成によれば、ヒートポンプを利用しながらも、気化ガスの供給圧力を安定させることが可能となる
（【００１１】以降は省略されています）

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