▶ アトラス コプコ エアーパワー，ナームローゼ フェンノートシャップの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-01
(54)【発明の名称】流体を膨張させるための方法及び装置
(51)【国際特許分類】
F01K 27/00 20060101AFI20231025BHJP
【ＦＩ】
F01K27/00 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023518976
(86)(22)【出願日】2021-09-13
(85)【翻訳文提出日】2023-03-24
(86)【国際出願番号】 IB2021058302
(87)【国際公開番号】W WO2022064321
(87)【国際公開日】2022-03-31
(31)【優先権主張番号】2020/5659
(32)【優先日】2020-09-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】BE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】593074329
【氏名又は名称】アトラス コプコ エアーパワー，ナームローゼ フェンノートシャップ
【氏名又は名称原語表記】ＡＴＬＡＳ ＣＯＰＣＯ ＡＩＲＰＯＷＥＲ，ｎａａｍｌｏｚｅ ｖｅｎｎｏｏｔｓｃｈａｐ
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(74)【代理人】
【識別番号】100196221
【弁理士】
【氏名又は名称】上潟口 雅裕
(72)【発明者】
【氏名】ヘイルマン ペーター ヨゼフ
【テーマコード（参考）】
3G081
【Ｆターム（参考）】
3G081BA02
3G081BB06
3G081DA04
(57)【要約】
流体を膨張させる装置であって、装置（１）は、高圧流体のための入口（２）と、低圧流体のための出口（３）と、流体を所定の圧力レベルまで膨張させるための入口（２）と出口（３）との間の制御弁（４）とを備える。装置（１）は、流体を膨張させるための１又は２以上の膨張器（５）をさらに備え、１又は２以上の膨張器（５）は、制御弁（４）と並列に接続され、それによって装置（１）は、制御弁（４）を通る流体の流量（Ｑｋｌｅｐ）に基づいて膨張器（５）を制御するよう構成されているコントローラ（８）を備える。
【選択図】 図１
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体を膨張させる装置であって、前記装置（１）は、高圧流体のための入口（２）と、低圧流体のための出口（３）と、前記流体を所定の圧力レベルまで膨張させるための前記入口（２）と前記出口（３）との間の制御弁（４）とを備え、前記装置（１）は、前記流体を膨張させるための１又は２以上の膨張器（５）をさらに備え、前記１又は２以上の膨張器（５）は、前記制御弁（４）と並列に接続され、それによって前記装置（１）は、前記制御弁（４）を通る前記流体の流量（Ｑｋｌｅｐ）に基づいて前記膨張器（５）を制御するよう構成されているコントローラ（８）を備える、装置。
【請求項2】
前記１又は２以上の膨張器（５）のうちの１又は２以上は、通過する流量を調節できるタイプである、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記１又は２以上の膨張器（５）のうちの１又は２以上は、通過する流量を調節できないタイプである、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項4】
高圧流体のための入口（２）と、低圧流体のための出口（３）と、前記流体を膨張させるための前記入口（２）と前記出口（３）との間の制御弁（４）と、前記制御弁（４）と並列に接続される１又は２以上の膨張器（５）とを備える装置（１）によって前記流体を膨張させる方法であって、一方では、前記出口（３）における圧力が所定の圧力レベルに調節されるように、前記制御弁（４）を通過する前記流体の流量（Ｑｋｌｅｐ）を制御するステップと、
他方では、前記制御弁（４）を通過する前記流量（Ｑｋｌｅｐ）に基づいて前記膨張器（５）を通過する前記流体の流量を制御するステップと、
を含む方法。
【請求項5】
前記制御弁（４）を通る前記流量（Ｑｋｌｅｐ）を決定するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記制御弁（４）を通る前記流量（Ｑｋｌｅｐ）を決定するために、前記制御弁（４）の位置を使用する、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記膨張器（５）を通過する前記流量を制御するために、前記方法は、－前記制御弁（４）を通る前記流量（Ｑｋｌｅｐ）がＱｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａ＋Ｑｉ以上であり、全ての膨張器（５）がまだスイッチオンされていない場合、流量Ｑｉの膨張器（５）をスイッチオンするステップと、
－前記制御弁（４）を通る前記流量（Ｑｋｌｅｐ）がＱｍｉｎより小さくなり、全ての膨張器（５）がまだスイッチオフされていない場合、膨張器（５）をスイッチオフするステップと、
を含み、ここで、
－Ｑｍｉｎは、前記制御弁（４）の制御上の理由又は安全上の理由のために、流体が前記制御弁（４）のみを通過することができ、流体が何らかの膨張器（５）を通過することができない、前記装置（１）を通る前記流体の総流量の最大値であり、
－Ｑｄｅｌｔａは、ヒステリシス値であり、膨張器（５）が絶えずスイッチオンその後のスイッチオフしないように、前記流体の前記総流量の変動に対応して選択され、
－Ｑｉは、膨張器（５）を通過することができる前記流量である、
請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記膨張器（５）がスイッチオン及びスイッチオフに切り替えられる順序は、エネルギー生成が最大になるように及び／又は前記膨張器（５）の運転時間数が最適化されるように決定される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記膨張器（５）を通過する前記流量を制御するために、前記方法は、前記制御弁（４）を通過する流量（Ｑｋｌｅｐ）との明確な関係を表す曲線に従って膨張器（５）の前記流量を制御するステップを含む、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記曲線は、非直線である、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体を膨張させるための方法及び装置に関する。
【0002】
より具体的には、本発明は、例えば天然ガスのようなガスを膨張させること、又は、例えば水蒸気のような、過熱、飽和、過飽和の又はそうではない蒸気を膨張させることに関する。
【背景技術】
【0003】
膨張とは、流体を高圧から低圧にすることを意味する。
【0004】
このような装置において、流量とは無関係に、例えば一定の低圧、又は低圧の限られた一定間隔の範囲内の低圧のような、低圧に関する所定の圧力レベルを得る試みがなされることが知られている。
【0005】
これを実現する方法として、圧力制御弁、いわゆる調圧弁を使用し、圧力制御様式で流量を調節する方法が既に知られている。
【0006】
これにより、所定の圧力レベルまで、非常に堅牢で信頼性の高い低圧制御が可能となる。
【0007】
別の方法は、エネルギー生成膨張装置、いわゆる「膨張器」を使用してガスを膨張させることである。このような膨張器は、高圧と低圧との間の流体のエネルギー差を利用して、流体のエンタルピーを減少させ、軸の回転エネルギーなどの別の形態のエネルギーに変換する。
【0008】
これは、発電プラントから知られており、発電プラントでは、例えば、高圧高温の蒸気を用いて膨張器を駆動し、膨張器が結果として発電機を駆動する。
【0009】
膨張器からのエネルギー生成の利点にもかかわらず、多くの場合、依然として調圧弁が使用されており、その理由は、この場合、低圧が全ての状況で所定の圧力レベルに制御され、いかなる状況でも装置の下流で過剰な圧力が発生する可能性がないという、非常に高い確実性が要求されるからである。
【0010】
このような厳しい要件は、一般的に天然ガス供給の場合であり、非常に厳しい規制を満たす必要があるため、圧力調整装置としての膨張器の使用は、困難であるか又は認められない。
【0011】
従って、このような状況では、天然ガスの膨張中にエネルギーを生成することは不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、上述の欠点及び他の欠点の少なくとも１つを解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の目的は、流体を膨張させるための装置であり、装置は、高圧流体のための入口と、低圧流体のための出口と、流体を所定の圧力レベルまで膨張させるための入口と出口との間の制御弁とを備え、装置は、制御弁に並列に接続されている、流体を膨張させるための１又は２以上の膨張器をさらに備え、装置は、制御弁を通る流体の流量に基づいて膨張器を制御するよう構成されているコントローラを備える。
【0014】
この関連において「高圧流体のための入口及び低圧流体のための出口」は、入口における流体が出口における流体よりも高圧であること、換言すると、出口における流体が入口における流体よりも低圧であることを意味する。
【0015】
利点は、このような装置では、制御弁が出口での流体圧力を依然として決定することになるが、流体の流量の一部でエネルギーを生成することになるので、信頼性のある圧力制御が得られることである。
【0016】
換言すれば、装置を用いて非常に信頼性のある圧力制御を実現することができ、一方で依然としてエネルギーを生成することができる。
【0017】
圧力制御は膨張器によって実現されないので、膨張器は厳しい要件を満たす必要はなく、圧力制御のために既に存在し、広範囲に試験された制御弁を使用することができる。
【0018】
好ましくは、膨張器の流量を調節するための手段が提供される。
【0019】
これらの手段は、例えば、弁を含むことができる。
【0020】
実用的な実施形態では、これらは、通過する流量を調節することができるタイプの上記の膨張器の１又は２以上、又はいわゆる流量制御付き膨張器である。
【0021】
別の実用的な実施形態では、これらは、通過する流量を調節できないタイプの上記の膨張器の１又は２以上、又はいわゆるオン／オフ膨張器である。
【0022】
本発明による同一の装置において、１又は２以上の流量制御付き膨張器と、１又は２以上のオン／オフ膨張器との組み合わせも可能である。
【0023】
また、本発明は、高圧流体のための入口と、低圧流体のための出口と、流体を膨張させるための入口と出口との間の制御弁と、制御弁と並列に接続される１又は２以上の膨張器とを含む装置によって流体を膨張させる方法に関し、本方法は、一方では、出口における圧力が所定の圧力レベルに調節されるように、制御弁を通過する流体の流量を制御するステップと、他方では、制御弁を通過する流量に基づいて膨張器を通過する流体の流量を制御するステップと、を含む。
【0024】
明らかに、このような方法の利点は、装置の上記の利点に類似している。
【0025】
好ましくは、本方法は、制御弁を通過する流量を決定するための手段を含む。
【0026】
好ましい実施形態では、制御弁の位置は、制御弁を通る流量を決定するために使用される。
【0027】
これは、制御弁に関して、弁の位置とそれを通過する流量との間に関係を確立することができるため、流量計を設ける必要がないという利点を有する。
【0028】
これは、流体を膨張させるための既存の装置を拡張して１又は２以上の膨張器を含むようにした場合に、既存の装置に流量計を設置する十分なスペースがない場合に特に有益である。
【0029】
もちろん、総流量と、動作中の各膨張器の既知又は計算された流量とに基づいて、制御弁を通過する流量を計算することも可能である。
【0030】
実用的な実施形態では、上記の膨張器は、通過する流量が調節できないタイプであり、膨張器を通過する流量を調節するために、本方法は、
－制御弁を通る流量がＱｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａ＋Ｑｉ以上であり、全ての膨張器がまだスイッチオンされていない場合、流量Ｑｉの膨張器をスイッチオンするステップと、
－制御弁を通る流量がＱｍｉｎより小さくなり、全ての膨張器がまだスイッチオフされていない場合、膨張器をスイッチオフするステップと、
を含み、ここで、
－Ｑｍｉｎは、制御弁の制御上の理由又は安全上の理由のために、流体が制御弁のみを通過することができ、流体が何らかの膨張器を通過することができない、装置を通る流体の総流量の最大値であり、
－Ｑｄｅｌｔａは、ヒステリシス値であり、膨張器が絶えずスイッチオンその後のスイッチオフしないように、流体の総流量の変動に対応して選択され、
－Ｑｉは、膨張器を通過することができる流量である。
－制御弁を通る流量がＱｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａ＋Ｑｉ以上であり、全ての膨張器がまだスイッチオンされていない場合、流量Ｑｉの膨張器をスイッチオンするステップと、
－制御弁を通る流量がＱｍｉｎより小さくなり、全ての膨張器がまだスイッチオフされていない場合、膨張器をスイッチオフするステップと、
を含み、ここで、
－Ｑｍｉｎは、制御弁の制御上の理由又は安全上の理由のために、流体が制御弁のみを通過することができ、流体が何らかの膨張器を通過することができない、装置を通る流体の総流量の最大値であり、
－Ｑｄｅｌｔａは、ヒステリシス値であり、膨張器が絶えずスイッチオンその後のスイッチオフしないように、流体の総流量の変動に対応して選択され、
－Ｑｉは、膨張器を通過することができる流量である。
【0031】
このような方法は、膨張器の制御又は動作が、安全弁を通過する流量に完全に依存することになるという結果をもたらす。
【0032】
上記の膨張器は同じ流量Ｑｉを有する必要はないが、このことはもちろん可能である。
【0033】
流量が異なる複数の膨張器が存在する場合、膨張器のスイッチオンは、この膨張器の流量の関数として行われる。
【0034】
その場合、１又は２以上の膨張器をスイッチオフし、より効率的な１つの大きな膨張器をスイッチオンするなどの、生成されるエネルギーの総量を最大化するより高度な制御戦略も可能である。
【0035】
別の実用的な実施形態では、上記の膨張器は、通過する流量が調節可能なタイプであり、膨張器を通過する流量を調節するために、本方法は、制御弁を通過する流量との明確な関係を表す曲線に従って、膨張器の流量を調節するステップを含む。
【0036】
つまり、これはマスター／スレーブ調節と考えることができる。
【0037】
上記の曲線は、直線的な曲線である必要はなく、流量が増加したときに、その流量のほとんどが膨張器を通過するが、制御弁を通過する流量がほとんど増加しないようなものとすることができる。
【0038】
このような高度な制御戦略は、生成されるエネルギーを最大化するだけでなく、例えば、全ての膨張器のメンテナンスを同じ日に１つずつ行うことを保証することもできる。
【0039】
上述のように、上述の方法又は制御戦略の両方を組み合わせる、流量制御付き膨張器とオン／オフ膨張器との組み合わせも可能である。
【0040】
本発明の特徴を良好に示す目的で、流体を膨張させるための本発明に基づく方法及び装置の多数の好ましい実施形態が、非制限的に添付の図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【発明を実施するための形態】
【0042】
図１に概略的に示される流体を膨張させるための装置１は、高圧流体のための入口２及び低圧流体のための出口３を含む。
【0043】
この実施例での上記の流体は天然ガスであるが、本発明はこれに限定されるものではない。水蒸気、空気、水素、及び他のガス又は蒸気、並びにそれらの混合物も可能である。
【0044】
上記の入口２と出口３との間には制御弁４が設置されており、これによって制御弁４は流体を膨張させることになる。
【0045】
本発明によれば、装置１はさらに、複数の膨張器５、この場合は４つの膨張器５を備えるが、膨張器５が４つよりも多い又はそれよりも少ないことは排除されない。
【0046】
膨張器５は、制御弁４と同様に、流体を膨張させることができる。この膨張の際に、エネルギーが生成されることになる。
【0047】
このため、この場合の膨張器５の各々は、発電機６を備えており、これらは電力網７を介して電気開閉装置（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）に接続されている。
【0048】
全ての膨張器５は、制御弁４と並列に設置されている。
【0049】
この場合、必須ではないが、上記の膨張器５は、そこを通過する流量Ｑｉを調節できないタイプである。
【0050】
このような膨張器５はオン／オフ膨張器５とも呼ばれ、このような膨張器５は、流量を通過させないか（膨張器５のオフ位置）又は一定の流量Ｑｉを通過させるか（膨張器５のオン位置）のいずれかである。
【0051】
本発明によれば、コントローラ８が設けられ、これは膨張器５を制御することになる。
【0052】
実際には、コントローラ８から膨張器５への信号は、例えば、膨張器５の弁への、発電機６の電気接触器へのなどの、複数の部分信号で構成されることになる。もちろん、膨張器５及び発電機６に加えて、コントローラ８によって制御可能な他の要素を設けることも可能である。
【0053】
装置１の動作は非常に単純であり、以下の通りである。
【0054】
動作は、図２ａ、２ｂ、２ｃに概略的に示される方法に基づく。
【0055】
装置１の動作中、制御弁４を通過する流量Ｑｋｌｅｐは、上記の出口３における圧力が一定のままであるように調節される。
【0056】
このような調節は、公知の装置から既に知られている。
【0057】
制御弁４の調節と同時に、本発明による方法は、制御弁４を通過する流量Ｑｋｌｅｐに基づいて膨張器５を通過する流量Ｑｉを調節することを含む。
【0058】
この目的のために、本方法は、制御弁４を通過する流量Ｑｋｌｅｐを決定するステップを含む。
【0059】
このために、好ましくは、制御弁４の位置が利用される。
【0060】
例えば、弁軸の位置を利用する、すなわち、制御弁４がどの程度開いているかを利用する。このようにして、流量計は不要である。
【0061】
制御弁４を通る流量Ｑｋｌｅｐの決定は、必要に応じて、流量Ｑｋｌｅｐの直接的又は間接的な指標となる別の測定値を使用して行うこともできる。
【0062】
例えば、入口２又は出口３のいずれかにおいて、制御弁４及び膨張器５の両方を通過する総流量を測定し、次に、膨張器５を通過する流量を減算することによって決定することができる。次に、制御は、この算出された流量Ｑｋｌｅｐに基づいて行うことになる。
【0063】
本発明によれば、膨張器５を通過する流量を制御するために、以下のステップを実行することができる。すなわち、
－制御弁４を通る流量ＱｋｌｅｐがＱｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａ＋Ｑｉ以上であり、全ての膨張器５がまだスイッチオンされていない場合、流量Ｑｉの膨張器５をスイッチオンし、
－流量ＱｋｌｅｐがＱｍｉｎより小さくなり、全ての膨張器５がまだスイッチオフされていない場合、膨張器５をスイッチオフする、
ステップであり、ここで、
－Ｑｍｉｎは、制御弁４の制御上の理由又は安全上の理由などで、流体が制御弁４のみを通過することができ、流体が何らかの膨張器５を通過することができない、装置を通る流体の総流量の最大値であり、
－Ｑｄｅｌｔａは、ヒステリシス値であり、膨張器５が、絶えずスイッチオンその後スイッチオフしないように、流体の総流量の変動に対応して選択され、
－Ｑｉは、膨張器５を通過することができる流量である。
－制御弁４を通る流量ＱｋｌｅｐがＱｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａ＋Ｑｉ以上であり、全ての膨張器５がまだスイッチオンされていない場合、流量Ｑｉの膨張器５をスイッチオンし、
－流量ＱｋｌｅｐがＱｍｉｎより小さくなり、全ての膨張器５がまだスイッチオフされていない場合、膨張器５をスイッチオフする、
ステップであり、ここで、
－Ｑｍｉｎは、制御弁４の制御上の理由又は安全上の理由などで、流体が制御弁４のみを通過することができ、流体が何らかの膨張器５を通過することができない、装置を通る流体の総流量の最大値であり、
－Ｑｄｅｌｔａは、ヒステリシス値であり、膨張器５が、絶えずスイッチオンその後スイッチオフしないように、流体の総流量の変動に対応して選択され、
－Ｑｉは、膨張器５を通過することができる流量である。
【0064】
図２ａは、全ての膨張器５がオン／オフ膨張器５であり、同じ流量Ｑｉを有する場合についての本方法を概略的に示す。
【0065】
図２ａは、制御弁４を通る流量Ｑｋｌｅｐの時間的経過を示す。
【0066】
時刻ｔ１において、流量Ｑｋｌｅｐは、Ｑｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａ＋Ｑｉまで増加する。その後、膨張器５がスイッチオンされる。
【0067】
その結果、流量Ｑｉがこの膨張器５を流れることになる。この膨張器５は、すぐに電気エネルギーを生成することになる。
【0068】
その後、制御弁４を通る流量Ｑｋｌｅｐは、図２ａに示すように、Ｑｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａまで減少する。
【0069】
その後、図２ａの例では、流量が増加し続けるので、流量Ｑｋｌｅｐは増加し続ける。結局、膨張器５を通る流量はＱｉで固定される。
【0070】
時刻ｔ２において、流量Ｑｋｌｅｐは再びＱｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａ＋Ｑｉまで増加する。追加の膨張器５がスイッチオンされ、現在２つの膨張器５がスイッチオンされ、従ってエネルギーを生成する。
【0071】
その後、制御弁を通る流量Ｑｋｌｅｐは、Ｑｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａまで再び減少する。
【0072】
その後、流量が減少し、制御弁４を通る流量Ｑｋｌｅｐは減少する。
【0073】
時刻ｔ３において、流量ＱｋｌｅｐはＱｍｉｎまで減少する。この流量Ｑｍｉｎ以下では、スイッチオンの全ての膨張器の動作が許可されないため、この時点で１つの膨張器５がスイッチオフされ、制御弁を通る流量ＱｋｌｅｐがＱｍｉｎ＋Ｑｉに再び増加する。
【0074】
膨張器５のスイッチオンとスイッチオフの順序は、エネルギー生成が最大になるように及び／又は膨張器５の運転時間数が最適化されるように決定される。
【0075】
Ｑｄｅｌｔａを用いることで、スイッチオン点とスイッチオフ点との間にヒステリシスマージンが設けられるため、膨張器５が絶えずスイッチオン／オフすることを防止することができる。
【0076】
以上説明したような制御がＱｋｌｅｐの計算値に基づいて行われる場合、Ｑｍｉｎ（制御弁４にのみ流体が流れる可能性のある総流量の最大値）は、この測定及び計算の不正確さを考慮したものになる。
【0077】
図２ｂ及び２ｃは、それぞれ、異なる一定流量を有するオン／オフ膨張器５に関する、又は一定流量及び調整可能な流量を有する膨張器５の組み合わせに関する同様の状況を示す。
【0078】
図２ｂでは、流量Ｑ１と流量Ｑ２の２つの膨張器５があり、時刻ｔ１で流量Ｑ１の第１の膨張器５がオンになり、その後、時刻ｔ２で流量Ｑ２の第２の膨張器がオンになる。
【0079】
時刻ｔ３及びｔ４において、第２の膨張器５及び第１の膨張器５は、それぞれスイッチオフされる。
【0080】
図２ｃでは、４つの膨張器５があり、１つは可変流量「ＥＸｖ」であり、３つは一定流量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３である。
【0081】
図２ｃは、流量調整可能な膨張器５を通過する流量Ｑｅｘｐの時間経過を示し、ＱｍｉｎＥは、流量調整可能な膨張器５を通過する必要がある最小流量である。
【0082】
この図は、一定流量を有する異なる膨張器５が、異なる時間にスイッチオン及びスイッチオフに切り替えられることを示す。この機能として、流量調整可能な膨張器５を通過する流量Ｑｅｘｐも変化する。
【0083】
膨張器５のスイッチオン及びスイッチオフを系統化するためのいくつかの可能な戦略が存在する。すなわち、
－膨張器５を通過する流量を最大化し、可能な限り多くのエネルギー生成量を得る、
－比エネルギー生産量、すなわちガス量あたりのエネルギー生成量を最大にする、
－メンテナンスの最適化、全ての膨張器５が均等に使用されることを保証することで、全ての膨張器のメンテナンスを同じ日に１つずつ行うことを保証することができる、
－膨張器５のスイッチオン及びスイッチオフの回数を最小限に抑える、
である。
－膨張器５を通過する流量を最大化し、可能な限り多くのエネルギー生成量を得る、
－比エネルギー生産量、すなわちガス量あたりのエネルギー生成量を最大にする、
－メンテナンスの最適化、全ての膨張器５が均等に使用されることを保証することで、全ての膨張器のメンテナンスを同じ日に１つずつ行うことを保証することができる、
－膨張器５のスイッチオン及びスイッチオフの回数を最小限に抑える、
である。
【0084】
【0085】
さらに、この装置１は、流体が膨張器５に到達しないように膨張器５をシールする手段９を備える。
【0086】
この場合、これらの手段９は、安全弁１０の形態で実装される。
【0087】
複数の膨張器５の場合、各膨張器５がそれ自身の安全弁を備えること、すなわち、各安全弁１０が１つの特定の膨張器５を閉鎖できることは、もちろん除外されない。
【0088】
最後に、装置１は、好ましくは、出口３の圧力を特定するための手段１１を備え、この場合、これは圧力センサ１２に関係する。
【0089】
このような装置１を制御する方法は、上記で説明したのとほぼ同じであるが、膨張器５を通過する流量を制御するために、この方法は、今度は、制御弁４を通過する流量Ｑｋｌｅｐと明確な関係を示す曲線に従って膨張器５の流量を制御するステップを含むことになる。
【0090】
これは、制御弁４を通過する各流量Ｑｋｌｅｐに関して、対応する値が膨張器５を通過する流量に関連付けられることを意味する。
【0091】
制御弁４を通過する流量Ｑｋｌｅｐは、流量計で測定すること又は上述のように制御弁４の位置に基づいて決定することができる。
【0092】
上述の曲線は、直線とすること又は非直線とすることができる、すなわち、制御弁４の流量Ｑｋｌｅｐと膨張器５の流量との比率は、一定とすること又は変えることができる。
【0093】
好ましい変形例では、曲線は、要求された流量がより高いとき（出口での圧力を一定に保つため）、膨張器５がこの追加流量のほとんどを分担し、従ってより多くのエネルギーを生成するが、制御弁４を通る流量Ｑｋｌｅｐはわずかに増加するだけであるような曲線である。
【0094】
膨張器５を通る流量の制御はいくつかの方法で行うことができる。例えば、容積式膨張器５の速度又は入口圧力を制御することによって行うこと、ターボ膨張器５のいわゆる入口ガイドベーンを制御することによって行うことができる。
【0095】
好ましくは、本方法は、
－出口３における圧力が最大値ｐｍａｘよりも上昇した場合、膨張器５への流量は遮断され、全ての流量が制御弁４を通過する、
ステップを含む。
－出口３における圧力が最大値ｐｍａｘよりも上昇した場合、膨張器５への流量は遮断され、全ての流量が制御弁４を通過する、
ステップを含む。
【0096】
このステップは、例えば、安全弁１０を閉じることによって達成される。
【0097】
このようにして、過剰な圧力上昇に対して即座に応答することができる。図１に示す例では、安全弁１０はコントローラ８によって制御されるが、この目的のために別の制御ユニットを設けることは排除されない。
【0098】
上記では常に１つの制御弁４について言及しているが、装置１が並列に接続された複数の制御弁４を含むことは排除されない。
【0099】
本発明は、例示的に図示された実施形態に限定されず、流体を膨張させるためのこのような方法及び装置は、本発明の範囲を超えることなく、異なる変形例で実施することができる。
【符号の説明】
【0100】
１ 装置
２ 入口
３ 出口
４ 制御弁
５ 膨張器
８ コントローラ
２ 入口
３ 出口
４ 制御弁
５ 膨張器
８ コントローラ
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2023-03-24
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体を膨張させる装置であって、前記装置（１）は、高圧流体のための入口（２）と、低圧流体のための出口（３）と、前記流体を所定の圧力レベルまで膨張させるための前記入口（２）と前記出口（３）との間の制御弁（４）とを備え、前記装置（１）は、前記流体を膨張させるための１又は２以上の膨張器（５）をさらに備え、前記１又は２以上の膨張器（５）は、前記制御弁（４）と並列に接続され、それによって前記装置（１）は、前記制御弁（４）を通る前記流体の流量（Ｑｋｌｅｐ）に基づいて前記膨張器（５）を制御するよう構成されているコントローラ（８）を備える、装置。
【請求項2】
前記１又は２以上の膨張器（５）のうちの１又は２以上は、通過する流量を調節できるタイプである、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記１又は２以上の膨張器（５）のうちの１又は２以上は、通過する流量を調節できないタイプである、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項4】
高圧流体のための入口（２）と、低圧流体のための出口（３）と、前記流体を膨張させるための前記入口（２）と前記出口（３）との間の制御弁（４）と、前記制御弁（４）と並列に接続される１又は２以上の膨張器（５）とを備える装置（１）によって前記流体を膨張させる方法であって、一方では、前記出口（３）における圧力が所定の圧力レベルに調節されるように、前記制御弁（４）を通過する前記流体の流量（Ｑｋｌｅｐ）を制御するステップと、
他方では、前記制御弁（４）を通過する前記流量（Ｑｋｌｅｐ）に基づいて前記膨張器（５）を通過する前記流体の流量を制御するステップと、
を含む方法。
【請求項5】
前記制御弁（４）を通る前記流量（Ｑｋｌｅｐ）を決定するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記制御弁（４）を通る前記流量（Ｑｋｌｅｐ）を決定するために、前記制御弁（４）の位置を使用する、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記１又は２以上の膨張器（５）を通過する前記流量を制御するために、前記方法は、－前記制御弁（４）を通る前記流量（Ｑｋｌｅｐ）がＱｍｉｎ＋Ｑｄｅｌｔａ＋Ｑｉ以上であり、前記１又は２以上の膨張器（５）の全てがまだスイッチオンされていない場合、流量Ｑｉの膨張器（５）をスイッチオンするステップと、
－前記制御弁（４）を通る前記流量（Ｑｋｌｅｐ）がＱｍｉｎより小さくなり、前記１又は２以上の膨張器（５）の全てがまだスイッチオフされていない場合、膨張器（５）をスイッチオフするステップと、
を含み、ここで、
－Ｑｍｉｎは、前記制御弁（４）の制御上の理由又は安全上の理由のために、流体が前記制御弁（４）のみを通過することができ、流体が何らかの膨張器（５）を通過することができない、前記装置（１）を通る前記流体の総流量の最大値であり、
－Ｑｄｅｌｔａは、ヒステリシス値であり、膨張器（５）が絶えずスイッチオンその後のスイッチオフしないように、前記流体の前記総流量の変動に対応して選択され、
－Ｑｉは、膨張器（５）を通過することができる前記流量である、
請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記膨張器（５）がスイッチオン及びスイッチオフに切り替えられる順序は、エネルギー生成が最大になるように及び／又は前記膨張器（５）の運転時間数が最適化されるように決定される、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記膨張器（５）を通過する前記流量を制御するために、前記方法は、前記制御弁（４）を通過する流量（Ｑｋｌｅｐ）との明確な関係を表す曲線に従って膨張器（５）の前記流量を制御するステップを含む、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記曲線は、非直線である、請求項９に記載の方法。
【国際調査報告】