特許 7512418 再液化システムの動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-28

(45)【発行日】2024-07-08

(54)【発明の名称】再液化システムの動作方法

(51)【国際特許分類】

   F25B 9/00 20060101AFI20240701BHJP

【ＦＩ】

F25B9/00 A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022561389

(86)(22)【出願日】2021-05-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-12

(86)【国際出願番号】 US2021031392

(87)【国際公開番号】W WO2021226525

(87)【国際公開日】2021-11-11

【審査請求日】2022-12-07

(31)【優先権主張番号】63/021,868

(32)【優先日】2020-05-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/021,889

(32)【優先日】2020-05-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/021,880

(32)【優先日】2020-05-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591036572

【氏名又は名称】レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード

(73)【特許権者】

【識別番号】318006941

【氏名又は名称】エア・リキード・アドバンスド・テクノロジーズ・ユー．エス．・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】ゲリフ、ピエール－フィリップ

(72)【発明者】

【氏名】ギーヤール、アラン

(72)【発明者】

【氏名】フラヴィアン、ジル

(72)【発明者】

【氏名】フォラカ、ヴァンサン

(72)【発明者】

【氏名】コン、ポール

【審査官】安島 智也

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０７２０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３２２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１７０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４３－０１０３４１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】英国特許出願公告第００８７５７５２（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ある設計容量を有するモータとコンプレッサとを備える、少なくともＮ個のサブクーラと、少なくともＮ個のメイン極低温タンクと、少なくともＮ個の再循環ポンプと、少なくとも１つのモータの速度を制御する少なくとも１つの可変速システムと、を備える極低温液体再液化システムであって、
・ Ｎが２と等しい場合にはＮ－１個の可変速システムが前記モータと前記コンプレッサとの間で共有され、又は
・ Ｎが２より大きい場合にはＮ－２個の可変速システムが前記モータと前記コンプレッサとの間で共有される、
極低温液体再液化システム、の信頼性及び可用性を向上させる方法であって、
前記方法は、
・ 再液化システムを液体極低温流体の使用部に接続するステップであって、前記使用部にはその後、液体極低温流体が供給されるステップと、
・ 前記液体極低温流体の前記使用部内で前記液体極低温流体を気化させるステップと、
・ 気化された前記液体極低温流体を前記メイン極低温タンクに送り戻すステップと、
を備え、
・ 可変速システムを伴う第一のモータと第一のコンプレッサが設計容量に到達したか、又はそれに近い状態になったとき、
〇 前記第一のモータは前記可変速システムから切り離されて既存の送電網に接続され、それゆえ、前記可変速システムを解放し、
〇 前記可変速システムは第二のモータ及び第二のコンプレッサに接続され、
〇 その後、前記第二のモータ及び前記第二のコンプレッサが始動される、方法。

【請求項2】

前記極低温流体は、窒素、ヘリウム、アルゴン、酸素、クリプトン、キセノン、二酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、水素、及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、全て２０２０年５月８日を出願日とする、米国仮特許出願第６３／０２１，８６８号、同第６３／０２１，８８０号、及び同第６３／０２１，８８９号の米国特許法第１１９条（ａ）及び（ｂ）に基づく優先権の利益を主張するものであり、それらの内容全体を参照によって本願に援用する。

【背景技術】

【0002】

幾つかの特定の用途において、液体窒素等の極低温液体流が冷却目的のために使用され得る。この場合、液体窒素は通常、少なくとも部分的に気化するため、この窒素蒸気を再凝縮させて、窒素生成物及び低温エネルギ（冷却）の損失を回避する必要があろう。このような流れを再凝縮させるために使用される典型的な方法は、気体を冷却して、液化が完了するまで一部のエンタルピを抽出することである。エンタルピ抽出は典型的に、他の液体との間接的な熱交換を通じて行われ、これは典型的に弁及び／又はタービンにおける凝縮、冷却、及び圧力降下といった幾つかの様々なステップを経る。

【0003】

典型的な別の解決策は、気体流をサブクール状態の液体と混合することであり、それによってこの気体とサブクール状態の液体との間の直接的熱交換で気体流が凝縮する。この混合は典型的に、タンク気相部で実施できる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

極低温液体再液化システムの信頼性及び可用性を向上させる方法が提供される。再液化システムは、少なくともＮ個のサブクーラであって、モータと、ある設計容量のコンプレッサとを含む、Ｎ個のサブクーラと、少なくとも１つのモータの速度を制御する少なくとも１つの可変速システムと、を含み得る。再液化システムは、Ｎが２と等しい場合にはモータとコンプレッサが共有するＮ－１個の可変速システムを、又はＮが２より大きい場合にはモータとコンプレッサが共有するＮ－２個の可変速システムを含む。方法は、再液化システムを液体極低温流体使用部に接続するステップであって、そこにはその後、液体極低温流体が供給されるステップと、液体極低温流体を液体極低温流体使用部内で気化させるステップと、気化極低温流体をメイン極低温タンクに送り戻すステップと、を含む。可変速システムを伴う第一のモータとコンプレッサが設計容量に到達したか、又はそれに近い状態になったとき、第一のモータは可変速システムから切り離されて既存の送電網に接続され、それゆえ、可変速システムを解放し、可変速システムは第二のモータ及びコンプレッサに接続され、その後、第二のモータ及びコンプレッサが始動される。

【0005】

再液化システムは、２つの異なる液体極低温流体使用部を含み得て、そこに、２つの異なるメイン極低温タンクを利用して、共通のサブクーラ及び再循環ループで液体極低温流体が提供され、２つの異なるメイン極低温タンク内の圧力は、２つの異なるサブクール状態の液体極低温流体弁に作用する圧力コントローラで制御される。及び又は、再液化システムは、少なくとも１つの液体極低温流体使用部を含み得て、そこにリード・ラグ配置の２つ以上のサブクールシステムから冷却が提供され、メイン極低温タンク内の圧力は、各サブクーラ出口弁について出口弁に作用する圧力コントローラで制御される。

【0006】

本発明の性質と目的をよりよく理解するために、以下の詳細な説明を下記のような添付の図面と共に参照すべきであり、図中、同様の要素には同じ又は同様の参照番号が付与されている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の１つの実施形態による基本的なシステム全体の概略図である。

【図2】本発明の１つの実施形態による２トレインシステムの液体極低温流体使用部及びメイン極低温タンクの詳細を示す概略図である。

【図3】本発明の１つの実施形態による２トレインシステムのサブクールシステムの詳細を示す概略図である。

【図4】本発明の１つの実施形態によるターボブレイトンシステムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の例示的な実施形態を以下に説明する。本発明は様々な改変や代替的形態をとることができるが、その特定の実施形態が図中に例として示され、本明細書中で詳しく説明されている。しかしながら、本明細書中の特定の実施形態の説明は、本発明を開示されている特定の形態に限定しようとするものではなく、反対に、付属の特許請求の範囲により定義される本発明の主旨と範囲に含まれるすべての改良、同等物、及び代替物をカバーすることが意図されていると理解すべきである。

【0009】

もちろん、このような実際の実施形態の開発においては、開発者の特定の目標を達成するために、例えばシステム関連及びビジネス関連の制約への適合等、目的ごとの数多くの意思決定を行わなければならず、これは実際のケースでそれぞれ異なることが認識されるであろう。さらに、このような開発活動は複雑で時間がかかるかもしれないと認識されるであろうが、それでも本開示の利益を受けた当業者にとってはさほど困難なことではないであろう。

【0010】

簡潔にするために、下記は図１に示されるような１つの極低温タンクと１つのサブクーラを備える簡略化されたシステムの基本動作の説明である。要素の番号は総称的であるが、当業者であれば、説明が第一のトレイン（Ａ）にも第二のトレイン（Ｂ）にも等しく当てはまると認識するであろう。２つの極低温タンク及び／又は２つのサブクーラを含む動作の詳細を以下に示す。

【0011】

以下のシステムは液体窒素の使用を説明しているが、当業者であれば、標的システムを冷却するために必要な温度レベルに応じて、何れの適当な極低温流体（酸素、メタン、その他）も同じコンセプトで使用され得ると認識するであろう。

【0012】

液体窒素１１４は、メイン極低温タンク１０２の中に飽和状態（圧力Ｐ１）で貯蔵される。窒素蒸気１１５はメイン極低温タンク１０２のヘッドスペースを占める。通常の動作中、液体窒素１１４の一部がメイン極低温タンク１０２から抽出されて、液体窒素使用部１１６に送られる。液体窒素使用部１１６は、液体窒素流１０３を内部冷却目的に利用する。液体窒素流１０３はそれゆえ、気化し、気化した窒素流１０４はメイン極低温タンク１０２へと再循環される。

【0013】

同時に、液体窒素１１４の一部はメイン極低温タンク１０２から温暖再循環流１０７として抽出され、再循環ポンプ１１０に送られる。すると、加圧された液体窒素はサブクーラ１０６に入る。サブクーラ１０６は液体窒素を少なくとも摂氏数度で冷却する。サブクール状態の再循環流１０８はその後、メイン極低温タンク１０２に戻され、そこで霧状で気相部１１５に導入される。液体窒素使用部１１６から戻った気化した窒素流１０４は、サブクール状態の液体と接触すると冷却され、再び飽和液体１１４へと凝縮される。

【0014】

メイン極低温タンク１０２は、第一の圧力伝送器１１９を含み得る。第一の圧力伝送器１１９は、１つ又は複数の周辺インタフェースコントローラ（ＰＩＣ：ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）とインタフェースし得る。第一のＰＩＣ １２０は、第一の圧力伝送器１１９及び再循環制御弁１０９の両方に機能的に接続される。サブクーラバイパスライン１１８は、温暖再循環流１０７及びサブクール状態の再循環流１０８に流体的に接続され、それによって加圧された再循環流の少なくとも一部が再循環ポンプ１１０から出てサブクーラ１０６をバイパスすることができる。サブクーラバイパスライン１１８は第二の圧力伝送器１２２を含み得る。第二の圧力伝送器１２２は、１つ又は複数のＰＩＣｓとインタフェースし得る。第二のＰＣＩ １２３は、第二の圧力伝送器１２２とバイパス制御弁１２５の両方に流体的に接続される。第三のＰＩＣ １２４は、第二の圧力伝送器１２２と再循環ポンプ１１０の両方に機能的に接続される。

【0015】

メイン極低温タンク１０２内の圧力は主として、サブクーラ１０６から出たサブクール状態の再循環流１０８上の再循環制御弁１０９により制御される。

【0016】

再液化システムはまた、液体バッファタンク１１１と、バッファタンク移送流１１２と、バッファタンク移送制御弁１１３と、を含む。液体バッファタンク１１１は、必要に応じて、液体窒素トラックトレーラ（図示せず）等の外部液体窒素供給源１１７から補給され得る。

【0017】

以下の実施形態においては、説明を容易にし、不必要な混同を避けるために、２トレイン（トレインＡ及びトレインＢ）を用いるシステムが例示されている。当業者であれば、３つ以上のトレインにも、その設計を検討することが望ましいのであれば、説明されている同じ方法を容易に当てはめられることがわかるであろう。

【0018】

本発明の１つの実施形態が図２及び３に概略的に示されている。再液化システムは、第一の極低温タンク１０２Ａ、第二の極低温タンク１０２Ｂ、第一の液体窒素流１０３Ａ、第二の液体窒素流１０３Ｂ、第一の気化窒素流１０４Ａ、第二の気化窒素流１０４Ｂ、第一の気化窒素流１０４Ａに流体的に取り付けられた第一の通気弁１０５Ａ、及び第二の気化窒素流１０４Ｂに流体的に取り付けられた第二の通気弁１０５Ｂを含む。

【0019】

再液化システムはまた、第一のサブクーラ１０６Ａ、第二のサブクーラ１０６Ｂ、温暖再循環流１０７、温暖再循環流の第一の部分１０７Ａ、温暖再循環流の第二の部分１０７Ｂ、サブクール状態の再循環流１０８、サブクール状態の再循環流の第一の部分１０８Ａ、サブクール状態再循環流の第二の部分１０８Ｂ、第一の再循環制御弁１０９Ａ、第二の再循環制御弁１０９Ｂ、第一の再循環ポンプ１１０Ａ、第二の再循環ポンプ１１０Ｂ、及び第三の再循環ポンプ１１０Ｃを含む。

【0020】

第一のサブクーラ１０６Ａと第二のサブクーラ１０６Ｂのほか、追加のサブクーラがある場合はあり得る全てのサブクーラは、冷却水供給ライン１３２及び冷却水戻りライン１３３によって冷却され得る。

【0021】

本発明の１つの実施形態において、液体寒剤が２つ以上のサブクールシステムの中で並行してサブクールされる。これら２つ以上のサブクールシステムは、同様又は異なる冷却能力を有することができる。サブクールシステムを並行して使用することによる利点は、プラントの全体的な利用可能性が向上することのほか、再液化プラントの冷却能力も増大することである。

【0022】

第一の極低温タンク１０２Ｂ内の圧力は、２つの所望の最大値間に、圧力が所定の最低閾値に到達する場合は第一の昇圧コイル１２６Ａ、及び圧力が所定の最高閾値に到達する場合は第一の通気弁１０５Ａによって保持される。

【0023】

第一及び第二の昇圧コイル１２６Ａ／Ｂは当業界でよく知られている。これらは典型的に周囲温度気化器であり、これは環境からの熱を使ってタンク内の少量の極低温液体１１４Ａを気化させる。この少量の気化した液体はその後、必要に応じて、内部圧力を保持又は上昇させるためにタンク内に再び収容される。

【0024】

第一の極低温タンク１０２Ｂ内の圧力は、上で定義された所定の最低及び所定の最高圧力値間に設定される一定の値に制御される。この圧力の制御は、サブクーラ出口弁１０９Ａ／Ｂに作用する圧力コントローラ１２７Ａ／Ｂにより確実に行われる。リード・ラグ制御方式が実装されて、次のサブクーラの冷却能力が、その前のサブクーラの出口弁が全開か、ほぼ全開となってからでなければ増大しないようになっている。

【0025】

本明細書で使用されるかぎり、「設計容量に到達した、又はそれに近い状態」という用語は、設計容量の８０％以内、好ましくは設計容量の９０％以内、及びより好ましくは設計容量の９５％以内を意味するものと定義される。

【0026】

本明細書で使用されるかぎり、「リード・ラグシステム」という用語は、システムの需要が１つの単独のユニットの設計容量を超える場合、「リード（先行）」機器がその設計容量に達した、又はそれに近い状態になると、「ラグ（後続）」機器がシステムの需要を満たすために起動され、利用されるものと定義される。このような「リード・ラグ」システムは当業界でよく知られている。

【0027】

本明細書で使用されるかぎり、弁に関する「全開か、ほぼ全開となる」という用語は全開位置の８０％以内、好ましくは全開位置の９０％、より好ましくは全開位置の９５％以内を意味するものと定義される。

【0028】

各サブクーラは、それぞれの出口におけるサブクール状態の液体寒剤の温度を制御する。温度の設定点は各サブクーラについて同じとすることができ、関連する極低温タンク１０２Ａ／Ｂ内の飽和温度（典型的に摂氏１０°未満）より摂氏数度低くすべきである。

【0029】

各サブクーラを通じて流れのバランスを正確にとるために、以下を考慮に入れなければならない。
－ そのサブクーラの冷却デューティ（典型的に、関連するターボマシンの速度）
－ サブクーラの下流の温度と温度設定点との差。

【0030】

全容量又はほぼ全容量で使用されているサブクーラは、出口温度が設定点より高く、また別の容量が他のサブクーラ（複数の場合もある）上で依然として利用可能であるとき、それが受け取る流れがそれ以外のものと比較して多すぎることになる。このサブクーラの下流の弁が最大開状態となるか、又は最大開状態に近付くように作用する特定のコントローラにより、この特定の状況で、このサブクーラでの流れを減少させることができる。

【0031】

本発明の他の実施形態では、通常の動作状態中、第一の極低温タンク１０２Ａからの液体窒素は、並列に設定された１つまた複数のサブクールユニットの中でサブクールされる。サブクール状態の窒素はその後、第一の極低温タンク１０２Ａ内に噴霧され、第一の液体極低温流体使用部１１６Ａからの過熱蒸気１０４Ａと混合される。

【0032】

第二の極低温タンク１０２Ｂは、第一の極低温タンク１０２Ａより高圧に保持され、高圧で動作する。第一の極低温タンク１０２Ａからの第一の液体極低温流体流１０３Ａは、第二の液体極低温流体流１０３Ｂより低温であり、第二の極低温タンク１０２Ｂの圧力へと上昇させられ、第二の液体極低温流体使用部１１６Ｂからの過熱蒸気１０４Ｂと混合される。

【0033】

第二の極低温タンク１０２Ｂからの液体極低温流体１１４Ｂは、第一の極低温タンク１０２Ａ内の液体極低温流体１１４Ａの水位を保持するために、戻り管路１２８を通じて第一の極低温タンク１０２Ａに再び移送される。サブクーラ１０６Ａ／Ｂが弱運転とされるか、又は停止されたとき、システムは依然として何れの温度レベルでも動作できる。すると、液体極低温流体流１０３Ａ／Ｂは液体極低温流体使用部１１６Ａ／Ｂにより気化させられて通気弁１０５Ａ／Ｂから排出される。

【0034】

第一の極低温タンク１０２Ａ内の液体極低温流体１１４Ａの残量が下限に近付きつつある場合、第二の極低温タンク１０２Ｂからの液体極低温流体１１４Ｂを使って第一の極低温タンク１０２Ａに補充できる。第二の極低温タンク１０２Ｂ内で液体極低温流体１１４Ｂの残量が下限に近付きつつある場合、第一の極低温タンク１０２Ａからの液体極低温流体１１４Ａは、位相ポンプ１１０Ｃを使って温暖極低温液体供給ライン１３１を通じて第二の極低温タンク１０２Ｂの補充に使用できる。

【0035】

前述のシステムにさらに別のサブクーラ１０６を追加することができる。各サブクーラ１０６Ａ／Ｂは、希望に応じて同じ冷却温度を提供するように構成できる。サブクールユニットの数を増やすことは、システムの全体的な能力と可用性に寄与する。

【0036】

１つの実施形態において、各サブクーラ１０６Ａ／Ｂは第一の極低温タンク１０２Ａから切断され得て、第二の極低温タンク１０２Ｂのみに接続できる。この構成により、極低温タンク１０２Ａ／Ｂの一方が他方より高温で動作するときに、全体的な冷却システムの効率を向上させることができる。

【0037】

次に図４を参照すると、典型的なターボブレイトンサイクルが示されている。ターボブレイトンは低温冷却装置で、典型的にはその範囲は－１００℃～－２７３℃であり、したがって、極低温である。これは極低温の作動流体サイクルを含む閉鎖型作動回路である。冷却作動流体は温暖再循環流１０７とサブクーラ熱交換器４０８によって熱交換し、そこから熱を取り出す。

【0038】

作動回路は、直列に配置された次の要素、すなわち第一の圧縮ステージ４０３、第二の圧縮ステージ４０５（好ましくは、等エントロピ又は実質的に等エントロピ）、中間冷却器４０４、後段冷却器４０６、及び流体を冷却するための伝熱式熱交換器４０７（好ましくは等圧又は実質的に等圧）、流体を膨張させるためのターボエキスパンダ４０９（好ましくは、等エントロピ又は実質的に等エントロピ）及び伝熱式熱交換器４０７、並びに流体を加熱するためのサブクーラ熱交換器４０８（好ましくは、等圧又は実質的に等圧）を含む。

【0039】

典型的なターボブレイトンシステムは、それぞれ第一の圧縮ステージ４０３と第二の圧縮ステージ４０５を駆動するための、好ましくは電気式の、第一のモータ４０１と第二のモータ４０２を含む。ターボエキスパンダ４０９は典型的に、第一のモータ４０１を駆動するラジアルタービンを含む。より正確には、ターボエキスパンダ４０９は、第一のモータ４０１による第一の圧縮ステージの駆動を支援する。

【0040】

それゆえ、この機器は２つのモータ４０１／４０２を使用し、第二のモータ４０２はその片方の端において、第二の圧縮ステージ４０５のみを駆動する。第二の圧縮ステージ４０５は第一の圧縮ステージ４０３の下流にある（下流とは、回路１０内での作動流体の循環方向に関する）。

【0041】

この新規の構成により、エンタルピΔｈｓの全体的な増分を２つの圧縮ステージにわたり分散させることが可能となり、その結果、一方のステージのエンタルピΔｈｓの上昇を緩和させ、圧縮ステージの比速度を高め、各コンプレッサの最適な比速度に近付けることができる。

【0042】

このようなエンタルピΔｈｓの全体的な上昇は２つのコンプレッサステージ４０３／４０５間で分散され、繰り返しになるが、それが圧縮ステージの比速度を上昇させて、最適な比速度に近付け、又は到達させることが可能となる。この新規の構成により、２つの圧縮ステージ４０３／４０５は最適な比速度付近で、又は最適な比速度で動作できる（先行技術のように第一のステージだけではない）。

【0043】

１つの動作モードにおいて、２つのモータ４０１／４０２は同じであり、２つのモータの速度は同じであり、２つのコンプレッサ４０３／４０５の比速度は同じで、最適である。

【0044】

他の動作モードでは、２つの圧縮ステージ４０３／４０５は可変速モータにより制御され、異なる速度で動作することにより、２つのモータ４０１／４０２の機械的出力及び／又は回転速度が異なる場合でも最適な比速度付近で、又は最適な比速度で動作し得る。２つの圧縮ステージ４０３／４０５の圧縮比は、２つの圧縮ステージの比速度が最適値にできるだけ近くなるように選択され得る。

【0045】

再び図２及び３を参照すると、本発明の他の実施形態において、液体寒剤は２つ又は複数のサブクールシステムを使って並行してサブクールされ得る。これら２つ以上のサブクールシステムは同様の、又は異なる冷却能力を有することができる。サブクールシステムの並行使用の利点は、プラント全体の利用可能性が向上することのほか、プラントの冷却能力も増大することである。

【0046】

ターボブレイトンシステムに関して上述したように、サブクールシステムの中には、始動中及び／又はそのターボ機械の動作を低負荷と高負荷間で効率的に制御するために、可変速システムを必要とするものがある。同じ大きさの複数のサブクーラを備えるシステムの場合、これらの異なるサブクーラ間で可変速システムを共有することも想定できる。１つのサブクーラが始動すると、可変速システムはそのランプアップを制御するために使用される。そのサブクーラの最大冷却能力に近い負荷に到達し、ある程度の追加の冷却が必要になると、上述のサブクーラに連結された可変速システムは他のサブクーラに切り替えられて始動させられ、最大冷却能力に近いサブクーラは可変速システムの切替前に電気ネットワークに連結される。この移行中、サブクーラのシステムは負荷の変動に追従できないため、そのサブクーラからのこのような冷却の欠如を補償するために、第一の極低温タンク１０２Ａからの一部の液体窒素が使用されることになる。

【0047】

２つのサブクーラが取り付けられている場合、１つの可変速システムを各サブクーラの各ターボ機械間で共有させることができる。Ｎが２である場合、１つの可変速システム（すなわち、Ｎ－１個）のみが存在する。Ｎが２より多い場合、１つ又は複数の可変速システム（すなわち、Ｎ－２）が存在する。可変速システムは、Ｎ個のサブクーラのターボエキスパンダ間で共有され得る。

【0048】

非限定的な例として、Ｎ＝３の場合、１つの可変速システム及び２つの定速システムが存在する。このような状況では、ターボエキスパンダ１（可変速システムを備える）が設計容量に到達したか、又はそれに近い状態になると、ターボエキスパンダ２（連続する次のもの）が始動され、ランプアップされる。ある速度で、可変速システムはターボエキスパンダ１からターボエキスパンダ２に切り替えられ、今度はターボエキスパンダ１が定速で動作する。本明細書で使用されるかぎり、「設計容量に到達した、又はそれに近い状態」という用語は、設計容量の８０％以内、好ましくは設計容量の９０％以内、より好ましくは設計容量の９５％以内を意味するものと定義される。

【0049】

本発明の性質を説明するために本明細書で述べた詳細、材料、ステップ、及び部品の配置における多くの他の変更が当業者により付属の特許請求の範囲に明記されている本発明の原理と範囲の中でなされ得ると理解されたい。それゆえ、本発明は上述の例の中の具体的な実施形態に限定されることは意図されていない。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 少なくともＮ個のサブクーラであって、モータと、ある設計容量のコンプレッサとを含む、Ｎ個のサブクーラと、少なくとも１つのモータの速度を制御する少なくとも１つの可変速システムと、を含み、
・ Ｎが２と等しい場合にはＮ－１個の可変速システムが前記モータとコンプレッサとの間で共有され、又は
・ Ｎが２より大きい場合にはＮ－２個の可変速システムが前記モータとコンプレッサとの間で共有される、
極低温液体再液化システムの信頼性及び可用性を向上させる方法であって、
・ 再液化システムを液体極低温流体使用部に接続するステップであって、そこにはその後、液体極低温流体が供給されるステップと、
・ 前記液体極低温流体使用部内で前記液体極低温流体を気化させるステップと、
・ 前記気化極低温流体を前記メイン極低温タンクに送り戻すステップと、
を含み、
・ 可変速システムを伴う第一のモータとコンプレッサが設計容量に到達したか、又はそれに近い状態になったとき、
〇 前記第一のモータは前記可変速システムから切り離されて既存の送電網に接続され、それゆえ、前記可変速システムを解放し、
〇 前記可変速システムは第二のモータ及びコンプレッサに接続され、
〇 その後、前記第二のモータ及びコンプレッサが始動される、方法。
［２］ 前記再液化システムは、少なくとも１つのメイン極低温タンクと、サブクーラと、再循環ポンプと、を含む、［１］に記載の方法。
［３］ 前記極低温流体は、窒素、ヘリウム、アルゴン、酸素、クリプトン、キセノン、二酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、水素、及びこれらの組合せからなる群より選択される、［１］に記載の方法。
［４］ 極低温流体再液化システムの信頼性と可用性を向上させる方法であって、
・ 再液化システムを少なくとも１つの液体極低温流体使用部に接続するステップであって、そこにはその後、液体極低温流体が供給されるステップと、
・ 前記液体極低温流体使用部内で前記液体極低温流体を気化させるステップと、
・ 前記気化極低温流体を前記メイン極低温タンクに送り戻すステップと、
を含み、
・ ２つの異なる液体極低温流体使用部に、２つの異なるメイン極低温タンクを利用して、共通のサブクーラ及び再循環ループにより液体極低温流体が提供され、前記２つの異なるメイン極低温タンク内の圧力は、２つの異なるサブクール状態の液体極低温流体弁に作用する圧力コントローラで制御され、及び／又は
・少なくとも１つの液体極低温流体使用部に、リード・ラグ配置の２つ以上のサブクールシステムから冷却が提供され、前記メイン極低温タンク内の圧力は、各サブクーラ出口弁について出口弁に作用する圧力コントローラで制御される方法。
［５］ 前記再液化システムは、少なくとも１つのメイン極低温タンク、少なくとも１つのサブクーラ、及び少なくとも１つの再循環ポンプを含む、［４］に記載の方法。
［６］ 前記極低温流体は、窒素、ヘリウム、アルゴン、酸素、クリプトン、キセノン、二酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、水素、及びこれらの組合せからなる群より選択される、［４］に記載の方法。
［７］ ２つ以上の再液化システムが使用される場合、これらは同じ温度レベルで動作する、［４］に記載の方法。
［８］ ２つ以上の再液化システムが使用される場合、これらは異なる温度レベルで動作する、［４］に記載の方法。
［９］ 前記サブクールシステムは下流流体温度と流体温度設定点とを含み、前記サブクーラ間の流量のバランスは、前記サブクーラの冷却デューティと、前記サブクーラの前記下流流体温度と前記流体温度設定点との差を使ってとられる、［４］に記載の方法。

【符号の説明】

【0050】

１０２ メイン極低温タンク
１０３ 液体極低温流体流
１０４ 気化極低温流体流
１０５ 通気弁
１０６ サブクーラ
１０７ 温暖再循環流
１０８ サブクール状態の再循環流
１０９ 再循環制御弁
１１０ 再循環ポンプ
１１１ 液体バッファタンク
１１２ バッファタンク移送流
１１３ バッファタンク移送制御弁
１１４ 液体極低温流体（メイン極低温タンク内）
１１５ 極低温流体蒸気（メイン極低温タンク内）
１１６ 液体極低温流体使用部
１１７ 外部液体極低温流体源
１１８ サブクーラバイパスライン
１１９ 第一の圧力伝送器（メイン極低温タンク内）
１２０ 第一の周辺インタフェースコントローラ
１２２ 第二の圧力伝送器（サブクーラバイパスライン内）
１２３ 第二の周辺インタフェースコントローラ
１２４ 第三の周辺インタフェースコントローラ
１２５ バイパス制御弁
１０２Ａ 第一の極低温タンク
１０２Ｂ 第二の極低温タンク
１０３Ａ 第一の液体極低温流体流
１０３Ｂ 第二の液体極低温流体流
１０４Ａ 第一の気化極低温流体流
１０４Ｂ 第二の気化極低温流体流
１０５Ａ 第一の通気弁
１０５Ｂ 第二の通気弁
１０６Ａ 第一のサブクーラ
１０６Ｂ 第二のサブクーラ
１０７ 温暖再循環流
１０７Ａ 温暖再循環流の第一の部分
１０７Ｂ 温暖再循環流の第二の部分
１０８ サブクール状態の再循環流
１０８Ａ サブクール状態の再循環流の第一の部分
１０８Ｂ サブクール状態の再循環流の第二の部分
１０９Ａ 第一の再循環制御弁
１０９Ｂ 第二の再循環制御弁
１１０Ａ 第一の再循環ポンプ
１１０Ｂ 第二の再循環ポンプ
１１０Ｃ 移送ポンプ
１１４Ａ 液体極低温流体（第一の極低温タンク内）
１１４Ｂ 液体極低温流体（第二の極低温タンク内）
１１５Ａ 極低温流体蒸気（第二の極低温タンク内）
１１５Ｂ 極低温流体蒸気（第二の極低温タンク内）
１１６Ａ 第一の液体極低温流体使用部
１１６Ｂ 第二の液体極低温流体使用部
１１９Ａ 第一の圧力伝送器（メイン極低温タンク内）
１１９Ｂ 第二の圧力伝送器（メイン極低温タンク内）
１２０ 第一の周辺インタフェースコントローラ
１２２ 第二の圧力伝送器（サブクーラバイパスライン内）
１２３ 第二の周辺インタフェースコントローラ
１２４ 第三の周辺インタフェースコントローラ
１２５ バイパス制御弁
１２６Ａ 第一の昇圧コイル
１２６Ｂ 第二の昇圧コイル
１２７Ａ 第一の圧力コントローラ
１２７Ｂ 第二の圧力コントローラ
１２８ 戻り管路
１２９ 温暖極低温液体戻り流
１３０ 温暖再循環供給流
１３０Ａ 温暖再循環供給流の第一の部分
１３０Ｂ 温暖再循環供給流の第二の部分
１３１ 温暖極低温液体供給ライン
１３２ 冷却水供給ライン
１３３ 冷却水戻りライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】