JPH10271861A - Lng冷熱利用発電方法及び装置 - Google Patents
Lng冷熱利用発電方法及び装置Info
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- JPH10271861A JPH10271861A JP8738597A JP8738597A JPH10271861A JP H10271861 A JPH10271861 A JP H10271861A JP 8738597 A JP8738597 A JP 8738597A JP 8738597 A JP8738597 A JP 8738597A JP H10271861 A JPH10271861 A JP H10271861A
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- JP
- Japan
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- lng
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- thermoelectric conversion
- temperature
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Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】LNGヘッダの内側壁面に熱電変換素子を配置
することにより、LNGの低温冷熱をきわめて有効且つ
簡便に利用し、発電効率に優れたLNG冷熱利用熱電発
電方法及び装置を得る。 【解決手段】LNGベーパライザにおけるLNGヘッダ
の内側壁面に熱電変換素子を配置し、LNG冷熱を利用
して発電することを特徴とするLNG冷熱利用発電方
法、及び、LNGベーパライザのLNGヘッダの内側壁
面に熱電変換素子を該内側壁面の形状に対応した形状と
して配置し固定してなることを特徴とするLNG冷熱利
用発電装置。
することにより、LNGの低温冷熱をきわめて有効且つ
簡便に利用し、発電効率に優れたLNG冷熱利用熱電発
電方法及び装置を得る。 【解決手段】LNGベーパライザにおけるLNGヘッダ
の内側壁面に熱電変換素子を配置し、LNG冷熱を利用
して発電することを特徴とするLNG冷熱利用発電方
法、及び、LNGベーパライザのLNGヘッダの内側壁
面に熱電変換素子を該内側壁面の形状に対応した形状と
して配置し固定してなることを特徴とするLNG冷熱利
用発電装置。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LNGの冷熱を利
用する発電方法及びその装置に関し、より詳しくはLN
Gの低温冷熱を利用する簡便で発電効率に優れたLNG
冷熱利用発電方法及びそのための装置に関する。
用する発電方法及びその装置に関し、より詳しくはLN
Gの低温冷熱を利用する簡便で発電効率に優れたLNG
冷熱利用発電方法及びそのための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電気エネルギーを得るために石
炭、石油、或いは天然ガスなどの化石燃料が広く利用さ
れている。しかしこれら化石燃料は無尽蔵ではなく、将
来的には枯渇し、或いは枯渇する恐れがある。このため
電気エネルギーを得る上で、これまで数々の工夫がなさ
れており、その一つとして最小限の投入エネルギーで最
大限の出力エネルギーを得ることが可能な発電システム
が研究されているが、天然ガスについては、低NOx、
低SOxであるため、環境問題の点からも特に注目され
る。
炭、石油、或いは天然ガスなどの化石燃料が広く利用さ
れている。しかしこれら化石燃料は無尽蔵ではなく、将
来的には枯渇し、或いは枯渇する恐れがある。このため
電気エネルギーを得る上で、これまで数々の工夫がなさ
れており、その一つとして最小限の投入エネルギーで最
大限の出力エネルギーを得ることが可能な発電システム
が研究されているが、天然ガスについては、低NOx、
低SOxであるため、環境問題の点からも特に注目され
る。
【0003】我が国の場合、天然ガスは、その殆んど全
量が外国から輸入されているが、その際、輸送の便のた
めに冷却液化され、−162℃の液化天然ガス(LN
G)として専用船で運ばれる。それを国内の受入基地で
再び気化して天然ガスとして送出している。この天然ガ
スが化学燃料としてのエネルギーをもつことは当然であ
るが、この他にLNGのもつ冷熱もエネルギーとして使
用することができる。LNGの冷熱を用いる発電システ
ムとしては熱力学的サイクルを利用する方法がある。こ
れには直接膨張方式や二次媒体方式があるが、これらは
何れもタービンを用いた熱サイクルによる発電方式であ
り、実用化されているが、複雑なシステムを必要とする
ため、初期投資額がかなり大きい。このほか、最近では
熱電変換素子を用いた方式が検討されつつある。
量が外国から輸入されているが、その際、輸送の便のた
めに冷却液化され、−162℃の液化天然ガス(LN
G)として専用船で運ばれる。それを国内の受入基地で
再び気化して天然ガスとして送出している。この天然ガ
スが化学燃料としてのエネルギーをもつことは当然であ
るが、この他にLNGのもつ冷熱もエネルギーとして使
用することができる。LNGの冷熱を用いる発電システ
ムとしては熱力学的サイクルを利用する方法がある。こ
れには直接膨張方式や二次媒体方式があるが、これらは
何れもタービンを用いた熱サイクルによる発電方式であ
り、実用化されているが、複雑なシステムを必要とする
ため、初期投資額がかなり大きい。このほか、最近では
熱電変換素子を用いた方式が検討されつつある。
【0004】熱電変換素子は、温度差を与えることによ
り両端に熱起電力が発生する熱電効果(=ゼーベック効
果)を利用して熱エネルギーを直接電力に変換する素子
であり、相異なる二種の金属やP型半導体とN型半導体
等の相異なる熱電変換材料を熱的に並列に置き、電気的
に直列に接続し、外部に負荷を接続して閉回路を構成す
ると回路に電流が流れ、電力を取り出すことができる。
り両端に熱起電力が発生する熱電効果(=ゼーベック効
果)を利用して熱エネルギーを直接電力に変換する素子
であり、相異なる二種の金属やP型半導体とN型半導体
等の相異なる熱電変換材料を熱的に並列に置き、電気的
に直列に接続し、外部に負荷を接続して閉回路を構成す
ると回路に電流が流れ、電力を取り出すことができる。
【0005】図1はその熱電変換素子の一態様を原理的
に説明する模式図であり、一例としてN型半導体とP型
半導体とを組合せたものである。図1中1はP型半導
体、2はN型半導体、3は高温側接合部、4は低温側接
合部であり、Qは高温熱源、Thは高温側温度、Tcは
低温側温度を示し、Sは絶縁空間である。図示のとおり
高温側接合部3には高温側電極5を共通に設け、低温側
接合部4には低温側電極6、7が別個に設けられてい
る。この態様の熱電変換素子において高温側接合部3と
低温側接合部4との間に温度差ΔT=Th−Tcを与え
ると、両電極間(5と6及び7との間)に電圧が発生す
る。それ故、低温側の両電極6と7との間に負荷(R)
を接続すると電流(I)が流れ電力(W)として取り出
すことができる。
に説明する模式図であり、一例としてN型半導体とP型
半導体とを組合せたものである。図1中1はP型半導
体、2はN型半導体、3は高温側接合部、4は低温側接
合部であり、Qは高温熱源、Thは高温側温度、Tcは
低温側温度を示し、Sは絶縁空間である。図示のとおり
高温側接合部3には高温側電極5を共通に設け、低温側
接合部4には低温側電極6、7が別個に設けられてい
る。この態様の熱電変換素子において高温側接合部3と
低温側接合部4との間に温度差ΔT=Th−Tcを与え
ると、両電極間(5と6及び7との間)に電圧が発生す
る。それ故、低温側の両電極6と7との間に負荷(R)
を接続すると電流(I)が流れ電力(W)として取り出
すことができる。
【0006】熱電変換素子としては、これまでバルク、
薄膜、厚膜など様々な形態のものが考案されているが、
大まかなところ、この素子から得られる電圧は同一材料
であればその積層数に比例し、電力は素子の大きさに比
例する。しかし電圧については、何れにしても相異なる
二種の熱電変換材料の一対だけでは高々数十mVにしか
ならない。この意味で熱電変換素子は小電圧、大電流型
の電源であり、通常所望される電圧を得ることができな
いから、多くの場合その複数対を積層することが必要で
ある。このための手法としては、これまで幾つかの態様
が考えらているが、図1(b)〜(c)はその構成態様
例を模式的に示した図である。図中の符号P及びNは各
々P型半導体及びN型半導体を示している。
薄膜、厚膜など様々な形態のものが考案されているが、
大まかなところ、この素子から得られる電圧は同一材料
であればその積層数に比例し、電力は素子の大きさに比
例する。しかし電圧については、何れにしても相異なる
二種の熱電変換材料の一対だけでは高々数十mVにしか
ならない。この意味で熱電変換素子は小電圧、大電流型
の電源であり、通常所望される電圧を得ることができな
いから、多くの場合その複数対を積層することが必要で
ある。このための手法としては、これまで幾つかの態様
が考えらているが、図1(b)〜(c)はその構成態様
例を模式的に示した図である。図中の符号P及びNは各
々P型半導体及びN型半導体を示している。
【0007】このうち図1(b)は金属電極方式の態
様、図1(c)は直接接合方式の態様である。図1
(b)は、図1(a)に示すような1対のPーN単位の
複数個(図では2対)を直列に連結した形式のもので、
複数対のP型及びN型半導体が間隔Sを置いて交互に併
置され、相隣る各P型及びN型半導体単位が電極8によ
って直列に連結されている。また図1(c)の態様で
は、P型半導体の板体及びN型半導体の板体を交互に積
層した後、切り込み9を入れたもので、図1(b)のよ
うに別途電極8を介在させることなく、P型及びN型半
導体の複数個(図では2対)を直かに連結した形式のも
のである。
様、図1(c)は直接接合方式の態様である。図1
(b)は、図1(a)に示すような1対のPーN単位の
複数個(図では2対)を直列に連結した形式のもので、
複数対のP型及びN型半導体が間隔Sを置いて交互に併
置され、相隣る各P型及びN型半導体単位が電極8によ
って直列に連結されている。また図1(c)の態様で
は、P型半導体の板体及びN型半導体の板体を交互に積
層した後、切り込み9を入れたもので、図1(b)のよ
うに別途電極8を介在させることなく、P型及びN型半
導体の複数個(図では2対)を直かに連結した形式のも
のである。
【0008】前記の熱電変換素子を用いた方式において
は、LNGタンクより流出したLNGをポンプを用いて
昇圧し、この昇圧LNGをLNG蒸発器内に通過させ
る。そしてこのLNG蒸発器内に設置された熱電発電装
置(上記のような熱電変換素子を用いた発電装置)によ
り発電を行い、同時にLNGの昇温も行うものである。
このLNG蒸発器としては、主としてオープンラック方
式とサブマージドコンバッション方式とがある。
は、LNGタンクより流出したLNGをポンプを用いて
昇圧し、この昇圧LNGをLNG蒸発器内に通過させ
る。そしてこのLNG蒸発器内に設置された熱電発電装
置(上記のような熱電変換素子を用いた発電装置)によ
り発電を行い、同時にLNGの昇温も行うものである。
このLNG蒸発器としては、主としてオープンラック方
式とサブマージドコンバッション方式とがある。
【0009】図2はそのうちオープンラック方式の一例
を示すもので、アルミ管或いはアルミ板をつなぎ合わせ
或いは組み立ててエバポレータパネルをつくり、この配
管内にLNGを通し、パネルの外部に海水等をかけるこ
とによりLNGを気化する。図2中、符号10はエバポ
レータパネル、11はLNGヘッダ、12はNG(天然
ガス)ヘッダ、13は海水供給用の樋であり、LNGヘ
ッダ11から供給されるLNGはパネル10中を上昇し
ながら、海水供給用の樋13から供給され、パネル10
の外面を流下する海水により加熱、気化されてNGとな
り、NGヘッダ12に集められて取り出される。なお、
図中矢印(↓)はパネル表面及びLNGヘッダの表面に
おける海水の流れを示している。
を示すもので、アルミ管或いはアルミ板をつなぎ合わせ
或いは組み立ててエバポレータパネルをつくり、この配
管内にLNGを通し、パネルの外部に海水等をかけるこ
とによりLNGを気化する。図2中、符号10はエバポ
レータパネル、11はLNGヘッダ、12はNG(天然
ガス)ヘッダ、13は海水供給用の樋であり、LNGヘ
ッダ11から供給されるLNGはパネル10中を上昇し
ながら、海水供給用の樋13から供給され、パネル10
の外面を流下する海水により加熱、気化されてNGとな
り、NGヘッダ12に集められて取り出される。なお、
図中矢印(↓)はパネル表面及びLNGヘッダの表面に
おける海水の流れを示している。
【0010】ところで、前述のとおりLNGの冷熱を利
用した発電に例えば図1に示すような熱電素子を用いる
ことができる。この場合可動部分がなく、駆動エネルギ
ーが要らないのでランニングコストが全くかからず、ま
た可動部分がないので耐久性が高く、本質的にメンテナ
ンスフリーであるといったメリットを有する。特開昭6
0ー43083号公報では、エバポレータ内をLNGが
流れ、その外側に海水が流れるLNG蒸発器のLNG流
路の外壁部に熱電気発電素子を付着させてなるLNGの
直接発電器が提案され、また特開平8ー163881号
公報においてはエバポレータ内をLNGが流れ、その外
側に海水が流れるLNG蒸発器のLNG流路内壁部にP
型とN型の2種類の熱電変換素子が配設されてなるLN
G冷熱利用発電システムが提案されている。
用した発電に例えば図1に示すような熱電素子を用いる
ことができる。この場合可動部分がなく、駆動エネルギ
ーが要らないのでランニングコストが全くかからず、ま
た可動部分がないので耐久性が高く、本質的にメンテナ
ンスフリーであるといったメリットを有する。特開昭6
0ー43083号公報では、エバポレータ内をLNGが
流れ、その外側に海水が流れるLNG蒸発器のLNG流
路の外壁部に熱電気発電素子を付着させてなるLNGの
直接発電器が提案され、また特開平8ー163881号
公報においてはエバポレータ内をLNGが流れ、その外
側に海水が流れるLNG蒸発器のLNG流路内壁部にP
型とN型の2種類の熱電変換素子が配設されてなるLN
G冷熱利用発電システムが提案されている。
【0011】このうち特開平8ー163881号公報の
発電システムは、具体的には図3(a)〜(b)に示さ
れるようなものである。図3(a)はパネル部分につい
てその一部を切り欠いて示した斜視図、図3(b)は、
図3(a)中AーA線断面図であり、LNGヘッダ11
及びNGヘッダ12を含めて示している。この場合、相
対して面平行に配置された2枚のパネル板14、14′
の両内壁面に熱電変換素子15が配置される。
発電システムは、具体的には図3(a)〜(b)に示さ
れるようなものである。図3(a)はパネル部分につい
てその一部を切り欠いて示した斜視図、図3(b)は、
図3(a)中AーA線断面図であり、LNGヘッダ11
及びNGヘッダ12を含めて示している。この場合、相
対して面平行に配置された2枚のパネル板14、14′
の両内壁面に熱電変換素子15が配置される。
【0012】ところで、上記のように熱電変換素子をベ
ーパライザに設置した場合、確かに発電はできるが、ベ
ーパライザはそもそも熱交換器であり(LNGを海水に
よって加熱して気化させる)、熱電変換素子のように熱
伝導率の低い物質を伝熱面に貼付すれば、それによって
伝熱特性が悪化する。そしてその結果、所定量のLNG
を気化させるために必要な伝熱面積、海水量が増えてし
まい、正味のメリットを得ることは難しい。
ーパライザに設置した場合、確かに発電はできるが、ベ
ーパライザはそもそも熱交換器であり(LNGを海水に
よって加熱して気化させる)、熱電変換素子のように熱
伝導率の低い物質を伝熱面に貼付すれば、それによって
伝熱特性が悪化する。そしてその結果、所定量のLNG
を気化させるために必要な伝熱面積、海水量が増えてし
まい、正味のメリットを得ることは難しい。
【0013】ベーパライザのLNGヘッダ、すなわちL
NGを供給する部分は、その内面が温度−155〜−1
60℃のLNGで満たされ、外面は海水で加熱されてい
るので、大きい温度勾配がある。しかもヘッダ部分は熱
交換器ではないので、このヘッダ部分ではむしろLNG
の気化を抑制することが望ましい。その理由は、ヘッダ
部分で気化が起こると、LNG成分の分留の原因となり
やすく、気化したガスの組成の不均一を招く恐れがある
ためである。すなわち、熱電変換素子のように熱伝導率
の低い物質を配置しても、ベーパライザとしての機能に
何らの悪影響も及ぼさないばかりか、むしろよい影響を
もたらすものである。
NGを供給する部分は、その内面が温度−155〜−1
60℃のLNGで満たされ、外面は海水で加熱されてい
るので、大きい温度勾配がある。しかもヘッダ部分は熱
交換器ではないので、このヘッダ部分ではむしろLNG
の気化を抑制することが望ましい。その理由は、ヘッダ
部分で気化が起こると、LNG成分の分留の原因となり
やすく、気化したガスの組成の不均一を招く恐れがある
ためである。すなわち、熱電変換素子のように熱伝導率
の低い物質を配置しても、ベーパライザとしての機能に
何らの悪影響も及ぼさないばかりか、むしろよい影響を
もたらすものである。
【0014】ただしかし、熱電変換素子をヘッダの外側
に配置したのでは、熱電変換素子に直接海水がかかるた
め、熱電変換素子の耐久性が問題となる。もちろんその
表面にコーティングをすることで、ある程度の耐久性を
もたせることはできる。ところが、この場合、例えば約
3メートルの上方から間断なく落下する海水の機械的な
力に耐え得るようなコーティング材自体が熱抵抗になっ
てしまい、発電性能が著しく阻害されてしまう。
に配置したのでは、熱電変換素子に直接海水がかかるた
め、熱電変換素子の耐久性が問題となる。もちろんその
表面にコーティングをすることで、ある程度の耐久性を
もたせることはできる。ところが、この場合、例えば約
3メートルの上方から間断なく落下する海水の機械的な
力に耐え得るようなコーティング材自体が熱抵抗になっ
てしまい、発電性能が著しく阻害されてしまう。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、熱
電変換素子をLNGヘッダの外側壁に配置するのではな
く、LNGヘッダ内側の壁面に熱電変換素子を配置する
ことにより、上記のよう諸問題点がなく、LNGの低温
冷熱を簡便で、しかも有効に利用し、発電効率に優れた
熱電発電方法及び装置を提供することを目的とする。
電変換素子をLNGヘッダの外側壁に配置するのではな
く、LNGヘッダ内側の壁面に熱電変換素子を配置する
ことにより、上記のよう諸問題点がなく、LNGの低温
冷熱を簡便で、しかも有効に利用し、発電効率に優れた
熱電発電方法及び装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、LNGベーパ
ライザのLNGヘッダの内側壁面に熱電変換素子を配置
し、LNG冷熱を利用して発電することを特徴とするL
NG冷熱利用発電方法を提供し、また本発明は、LNG
ベーパライザのLNGヘッダの内側壁面に熱電変換素子
を該内側壁面の形状に対応した形状として配置し、固定
してなることを特徴とするLNG冷熱利用発電装置を提
供する。
ライザのLNGヘッダの内側壁面に熱電変換素子を配置
し、LNG冷熱を利用して発電することを特徴とするL
NG冷熱利用発電方法を提供し、また本発明は、LNG
ベーパライザのLNGヘッダの内側壁面に熱電変換素子
を該内側壁面の形状に対応した形状として配置し、固定
してなることを特徴とするLNG冷熱利用発電装置を提
供する。
【0017】
【発明の実施の形態】図4は本発明に係るLNG冷熱利
用発電装置の要点部分を模式的に示す図である。図5
は、図4中円点線Zの部分を拡大して示した図であり、
各部分における標準的な操作温度(実測値)の例を併記
している。図4〜図5中符号16はLNGベーパライ
ザ、17はLNGヘッダ、18は本発明によって配置さ
れた熱電変換素子であり、図示のとおり、熱電変換素子
18はLNGヘッダ17内に断面円環状に配置される。
ここで、本発明における熱電変換素子は、図4〜図5に
示す態様では断面円環状であるが、LNGヘッダの内側
壁面の形状に対応した形状、例えば断面多角形状として
配置してもよい。
用発電装置の要点部分を模式的に示す図である。図5
は、図4中円点線Zの部分を拡大して示した図であり、
各部分における標準的な操作温度(実測値)の例を併記
している。図4〜図5中符号16はLNGベーパライ
ザ、17はLNGヘッダ、18は本発明によって配置さ
れた熱電変換素子であり、図示のとおり、熱電変換素子
18はLNGヘッダ17内に断面円環状に配置される。
ここで、本発明における熱電変換素子は、図4〜図5に
示す態様では断面円環状であるが、LNGヘッダの内側
壁面の形状に対応した形状、例えば断面多角形状として
配置してもよい。
【0018】LNGを気化させるためにLNGベーパラ
イザ16の外側面を流下させる海水の温度が常温近辺の
17℃であるとすると、LNGヘッダ17の外表面の温
度は2℃程度、LNGヘッダ17の内壁と熱電変換素子
との界面における温度は−12℃程度、熱電変換素子1
8の内表面(ヘッダ内を流過するLNGと直かに接する
面)の温度は−140℃程度である。そしてヘッダ17
へ送給されるLNGの温度はその液化温度である−16
2℃であるが、該海水の温度等の影響によりヘッダ内を
流過するLNGの温度は通常平均して155℃程度に上
昇している。
イザ16の外側面を流下させる海水の温度が常温近辺の
17℃であるとすると、LNGヘッダ17の外表面の温
度は2℃程度、LNGヘッダ17の内壁と熱電変換素子
との界面における温度は−12℃程度、熱電変換素子1
8の内表面(ヘッダ内を流過するLNGと直かに接する
面)の温度は−140℃程度である。そしてヘッダ17
へ送給されるLNGの温度はその液化温度である−16
2℃であるが、該海水の温度等の影響によりヘッダ内を
流過するLNGの温度は通常平均して155℃程度に上
昇している。
【0019】熱電変換素子18として図1に示したよう
な態様の熱電変換素子を使用した場合、前述のとおり高
温側接合部3と低温側接合部4との間に温度差ΔT=T
h−Tcを与えると、両電極間(5と6及び7との間)
に電圧が発生するが、上記状態の場合、Th=−12
℃、Tc=140℃であるから、有効温度差ΔTとして
は、ΔT=Th−Tc=128℃、すなわち128℃も
の温度差が得られ、対応する電力を取り出すことができ
る。
な態様の熱電変換素子を使用した場合、前述のとおり高
温側接合部3と低温側接合部4との間に温度差ΔT=T
h−Tcを与えると、両電極間(5と6及び7との間)
に電圧が発生するが、上記状態の場合、Th=−12
℃、Tc=140℃であるから、有効温度差ΔTとして
は、ΔT=Th−Tc=128℃、すなわち128℃も
の温度差が得られ、対応する電力を取り出すことができ
る。
【0020】図6は図1(a)に示すような1対のPー
N単位の複数個を直列に連結した態様を示したもので、
PーN単位を59対連結した場合を示しているが、本発
明においては図1(a)〜(b)、或いは図1(c)に
示すような形状とは限らず、相異なる二種の熱電変換材
料からなる各種形状の熱電変換素子対の必要数を連結し
て使用する。図6には平面状に示しているが、本発明で
はそのように数多くの相異なる二種の熱電変換材料、例
えばPーN単位を必要数連結し、これを図6中円環矢印
の方向に湾曲させて円環状とした上で、ヘッダ17の内
壁に配置し、固定する。
N単位の複数個を直列に連結した態様を示したもので、
PーN単位を59対連結した場合を示しているが、本発
明においては図1(a)〜(b)、或いは図1(c)に
示すような形状とは限らず、相異なる二種の熱電変換材
料からなる各種形状の熱電変換素子対の必要数を連結し
て使用する。図6には平面状に示しているが、本発明で
はそのように数多くの相異なる二種の熱電変換材料、例
えばPーN単位を必要数連結し、これを図6中円環矢印
の方向に湾曲させて円環状とした上で、ヘッダ17の内
壁に配置し、固定する。
【0021】上記のようにLNGヘッダ17の内壁へ円
環状熱電変換素子を配置した後、ヘッダ17の内壁に対
して固定するが、その熱電変換素子の固定の仕方として
は、LNGヘッダ17の内壁に対して固定し得る手法で
あれば特に限定はなく、例えばLNGヘッダ17の内
壁との間で内壁面に対して接着剤を用いて貼付すること
により固定する、LNGヘッダ17の内壁に対して機
械的手段(例えば、ネジ、ボルトーナット、リベット
等)により固定する等の適宜な手法により行うことがで
きるが、の手法による場合には圧着不十分で熱抵抗に
なりやすいため、より好ましくはの態様が適用され
る。
環状熱電変換素子を配置した後、ヘッダ17の内壁に対
して固定するが、その熱電変換素子の固定の仕方として
は、LNGヘッダ17の内壁に対して固定し得る手法で
あれば特に限定はなく、例えばLNGヘッダ17の内
壁との間で内壁面に対して接着剤を用いて貼付すること
により固定する、LNGヘッダ17の内壁に対して機
械的手段(例えば、ネジ、ボルトーナット、リベット
等)により固定する等の適宜な手法により行うことがで
きるが、の手法による場合には圧着不十分で熱抵抗に
なりやすいため、より好ましくはの態様が適用され
る。
【0022】本発明における上記相異なる二種の熱電変
換材料としては、異種金属(合金を含む)の組み合わせ
やP型半導体とN型半導体との組み合わせなど、熱電変
換材料としての特性を有し、金属電極方式や直接接合方
式等により工作できるものであれば特に限定はないが、
低温で大きいゼーベック係数を有するものであることが
必要である。例えばBi2Te3、BiーSbなどの熱電
変換材料によって構成することができる。
換材料としては、異種金属(合金を含む)の組み合わせ
やP型半導体とN型半導体との組み合わせなど、熱電変
換材料としての特性を有し、金属電極方式や直接接合方
式等により工作できるものであれば特に限定はないが、
低温で大きいゼーベック係数を有するものであることが
必要である。例えばBi2Te3、BiーSbなどの熱電
変換材料によって構成することができる。
【0023】またLNGヘッダの内側は腐食性のない液
体であるLNGで満たされており、海水とは異なり腐食
の心配はなく、LNGの流れによって受ける機械的な力
も、LNGヘッダの外側における海水の落下による場合
とは比較にならないほど小さい。このため、本発明にお
いては、LNGヘッダの内側壁に配置された熱電変換素
子のLNG側の面は、別途コーテイングをすることなど
の必要はなく、LNG流れに直かに臨ませることがで
き、これによってLNGの冷熱により直かに冷却され、
その冷熱を効率よく利用することができる。
体であるLNGで満たされており、海水とは異なり腐食
の心配はなく、LNGの流れによって受ける機械的な力
も、LNGヘッダの外側における海水の落下による場合
とは比較にならないほど小さい。このため、本発明にお
いては、LNGヘッダの内側壁に配置された熱電変換素
子のLNG側の面は、別途コーテイングをすることなど
の必要はなく、LNG流れに直かに臨ませることがで
き、これによってLNGの冷熱により直かに冷却され、
その冷熱を効率よく利用することができる。
【0024】さらに、前述のようにLNGヘッダは、そ
れ本来の目的から、そのヘッダ部分においてはLNGの
気化が起こらないのが望ましい。このため、例えば延伸
多孔質テフロン製の断熱カバーをヘッダの外側に装着す
ることが検討されている。ところで熱電変換素子は熱伝
導率が1W/m/K程度と比較的低い。このため、本発
明においてはそのような熱電変換素子をLNGヘッダ内
壁に配置することにより、上記のような断熱カバーを別
途装着することなく、LNGヘッダにおいてLNGの気
化を防止できるという利点も合わせて得られる。
れ本来の目的から、そのヘッダ部分においてはLNGの
気化が起こらないのが望ましい。このため、例えば延伸
多孔質テフロン製の断熱カバーをヘッダの外側に装着す
ることが検討されている。ところで熱電変換素子は熱伝
導率が1W/m/K程度と比較的低い。このため、本発
明においてはそのような熱電変換素子をLNGヘッダ内
壁に配置することにより、上記のような断熱カバーを別
途装着することなく、LNGヘッダにおいてLNGの気
化を防止できるという利点も合わせて得られる。
【0025】
【実施例】以下、実施例を基に本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明がこの実施例に限定されないことはも
ちろんである。本実施例では、熱電変換素子として最も
一般的に使用されるBi2Te3系の熱電変換素子を使用
した。これを工作して図6に示すような平板状の素子を
作製し、これを図6中環状矢印のように湾曲させてLN
Gヘッダ17の内壁へ配置し、ネジを用いて固定した。
なお、図6中、符号19は熱電変換素子、20は電極
(連結細片)、21は電力取り出し用の導線であり、直
線矢印(→)は電流の流れを示している。
明するが、本発明がこの実施例に限定されないことはも
ちろんである。本実施例では、熱電変換素子として最も
一般的に使用されるBi2Te3系の熱電変換素子を使用
した。これを工作して図6に示すような平板状の素子を
作製し、これを図6中環状矢印のように湾曲させてLN
Gヘッダ17の内壁へ配置し、ネジを用いて固定した。
なお、図6中、符号19は熱電変換素子、20は電極
(連結細片)、21は電力取り出し用の導線であり、直
線矢印(→)は電流の流れを示している。
【0026】また、本実施例では図2に示すような形式
のベーパライザシステムを用いた。このシステムにおい
ては、例えば流量150t/hのLNGを気化するが、
この場合、18枚のベーパライザパネル10からなり、
LNGヘッダはステンレス鋼製の材料で構成される。そ
の総延長は97m、その内径は92mmである。したが
って、その内表面積は56m2 であるが、内表面積のう
ち約90%の面積に熱電変換素子が配置される。この面
積約90%が有効面積であるが、本例の場合、その有効
面積は50m2 である。
のベーパライザシステムを用いた。このシステムにおい
ては、例えば流量150t/hのLNGを気化するが、
この場合、18枚のベーパライザパネル10からなり、
LNGヘッダはステンレス鋼製の材料で構成される。そ
の総延長は97m、その内径は92mmである。したが
って、その内表面積は56m2 であるが、内表面積のう
ち約90%の面積に熱電変換素子が配置される。この面
積約90%が有効面積であるが、本例の場合、その有効
面積は50m2 である。
【0027】操作時の各部分の温度については、実際に
熱電対を用いて各部位の温度を測定したところ、図5の
ようであった。ベーパライザパネル10の外面に流す海
水の温度を17℃としたが、この時ヘッダ11内のLN
G温度は−155℃程度となる。熱電変換素子の高温端
/低温端の温度差(=有効温度差)は128Kであっ
た。有効温度差128Kにおいては約3kW/m2 の発
電量が得られ、上記のとおり、本実施例の場合有効面積
は50m2 であるから、理論上、合計150kWの電力
が得られる。
熱電対を用いて各部位の温度を測定したところ、図5の
ようであった。ベーパライザパネル10の外面に流す海
水の温度を17℃としたが、この時ヘッダ11内のLN
G温度は−155℃程度となる。熱電変換素子の高温端
/低温端の温度差(=有効温度差)は128Kであっ
た。有効温度差128Kにおいては約3kW/m2 の発
電量が得られ、上記のとおり、本実施例の場合有効面積
は50m2 であるから、理論上、合計150kWの電力
が得られる。
【0028】本実施例においては有効面積を500cm
2 とし、上記の1/1000規模の実験を実施した。B
i2Te3系の熱電変換素子を合計980対用い、これを
直列及び並列に接続した。その結果143Wの電力が得
られた。出力電圧は出力端子を開放したとき(開放起電
力)12.0V、負荷接続したときは6.0V、電流2
3.8Aであった。得られる電力は有効面積に比例する
と考えてよいから、有効面積を50m2 にすれば143
kWの電力が得られることが明らかになった。このよう
に本発明によれば有意な量の電力がエネルギーコストゼ
ロで得られる。
2 とし、上記の1/1000規模の実験を実施した。B
i2Te3系の熱電変換素子を合計980対用い、これを
直列及び並列に接続した。その結果143Wの電力が得
られた。出力電圧は出力端子を開放したとき(開放起電
力)12.0V、負荷接続したときは6.0V、電流2
3.8Aであった。得られる電力は有効面積に比例する
と考えてよいから、有効面積を50m2 にすれば143
kWの電力が得られることが明らかになった。このよう
に本発明によれば有意な量の電力がエネルギーコストゼ
ロで得られる。
【0029】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、LNG
ベーパライザのLNGヘッダの内側壁に熱電変換素子を
該内側壁面の形状に対応した形状(例えば断面円環状、
断面多角形状等)に配置することにより、LNGの低温
冷熱を簡便に利用することができ、有意な量の電力がエ
ネルギーコストゼロで得られる。
ベーパライザのLNGヘッダの内側壁に熱電変換素子を
該内側壁面の形状に対応した形状(例えば断面円環状、
断面多角形状等)に配置することにより、LNGの低温
冷熱を簡便に利用することができ、有意な量の電力がエ
ネルギーコストゼロで得られる。
【0030】また、LNGヘッダは、それ本来の目的か
ら、そのLNGヘッダ部分ではLNGの気化が起こらな
いのが望ましいが、本発明において熱伝導率が比較的低
い熱電変換素子を配置するため、熱電変換素子が断熱効
果を奏し、LNG気化防止用の断熱カバーを別途装着し
なくても、LNGヘッダにおいてLNGの気化を防止で
きるという利点も合わせて得られる。
ら、そのLNGヘッダ部分ではLNGの気化が起こらな
いのが望ましいが、本発明において熱伝導率が比較的低
い熱電変換素子を配置するため、熱電変換素子が断熱効
果を奏し、LNG気化防止用の断熱カバーを別途装着し
なくても、LNGヘッダにおいてLNGの気化を防止で
きるという利点も合わせて得られる。
【図1】熱電変換素子の一態様を原理的に説明する模式
図。
図。
【図2】従来の熱電変換素子の構成態様例を模式的に示
した図。
した図。
【図3】熱電変換素子を用いた従来における発電システ
ムの1例を示す図。
ムの1例を示す図。
【図4】本発明に係るLNG冷熱利用発電装置の要点部
分を模式的に示す図。
分を模式的に示す図。
【図5】図4中円点線Zの部分を拡大して示した図。
【図6】図1に示すような1対のPーN単位の複数個を
直列に連結(PーN単位を59対連結)した態様を示し
た図。
直列に連結(PーN単位を59対連結)した態様を示し
た図。
1、P P型半導体 2、N N型半導体 3 高温側接合部 4 低温側接合部 Q 高温熱源 Th 高温側温度 Tc 低温側温度 S 絶縁空間 5 高温側電極 6、7 低温側電極 8 電極 9 複数の切り欠き 10 エバポレータパネル 11、17 LNGヘッダ 12 NGヘッダ 13 海水供給用の樋 14、14′ パネル板 15 熱電素子 16 LNGベーパライザ 18、19 熱電素子 20 電極(連結細片) 21 電力取り出し用の導線
Claims (3)
- 【請求項1】LNGベーパライザのLNGヘッダの内側
壁面に熱電変換素子を配置し、LNG冷熱を利用して発
電することを特徴とするLNG冷熱利用発電方法。 - 【請求項2】LNGベーパライザのLNGヘッダの内側
壁面に熱電変換素子を該内側壁面の形状に対応した形状
として配置し、固定されてなることを特徴とするLNG
冷熱利用発電装置。 - 【請求項3】上記LNGヘッダの内側壁面に対する熱電
変換素子の固定が機械的手段により固定されてなるもの
である請求項2記載のLNG冷熱利用発電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8738597A JPH10271861A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | Lng冷熱利用発電方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8738597A JPH10271861A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | Lng冷熱利用発電方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10271861A true JPH10271861A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13913436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8738597A Pending JPH10271861A (ja) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | Lng冷熱利用発電方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10271861A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6269645B1 (en) | 1998-05-14 | 2001-08-07 | Yyl Corporation | Power plant |
JP2001251875A (ja) * | 2000-03-01 | 2001-09-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 液化ガスタンカーの冷熱発電装置 |
KR101349281B1 (ko) * | 2011-12-09 | 2014-01-16 | 삼성중공업 주식회사 | 액화가스운반선 |
-
1997
- 1997-03-21 JP JP8738597A patent/JPH10271861A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6269645B1 (en) | 1998-05-14 | 2001-08-07 | Yyl Corporation | Power plant |
JP2001251875A (ja) * | 2000-03-01 | 2001-09-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 液化ガスタンカーの冷熱発電装置 |
KR101349281B1 (ko) * | 2011-12-09 | 2014-01-16 | 삼성중공업 주식회사 | 액화가스운반선 |
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