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(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】2024-03-14
(54)【発明の名称】ガスの熱圧縮用システム
(51)【国際特許分類】
F04B 37/06 20060101AFI20240307BHJP
【ＦＩ】
F04B37/06
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023556930
(86)(22)【出願日】2022-03-15
(85)【翻訳文提出日】2023-09-26
(86)【国際出願番号】 EP2022056640
(87)【国際公開番号】W WO2022194837
(87)【国際公開日】2022-09-22
(31)【優先権主張番号】2102675
(32)【優先日】2021-03-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523348874
【氏名又は名称】エイフハイテック
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】マスティオ，サイモン
【テーマコード（参考）】
3H076
【Ｆターム（参考）】
3H076AA30
3H076BB01
3H076BB21
3H076BB26
3H076BB43
3H076CC46
(57)【要約】
本発明は、ガスの熱圧縮用のシステムに関し、このシステムは、供給源（１）と、移送先（２）と、それぞれが少なくとも２つのリザーバ（３）を含むリザーバ（３）の少なくとも１つのグループとを備え、このシステムは、各リザーバの内容物を加熱する加熱手段（４）、及び冷却する冷却手段（５）を備え、各グループは、－上記供給源から各リザーバへと直接、並びに各リザーバから上記移送先へ直接ガスを移送するための移送手段（６ａ、６ｂ）と、－上記グループの各リザーバ（３）用の、上記グループの当該リザーバ（３）と少なくとも１つの他のリザーバ（３）との間でガスを直接移送可能とする、２方向移送手段（７）とを、更に備えることを、特徴とする。更に、本発明は、本発明に係るシステムの少なくとも１つのグループにおける複数のリザーバ（３）内で、ガスを熱圧縮するための循環方法に関する。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リザーバ（３）の少なくとも１つのグループの複数のリザーバ（３）内のガスの熱圧縮用の循環プロセスであって、各サイクルは、前記複数のリザーバ（３）の各リザーバ（３ａ～３ｈ）について、以下のステップとして、－前記リザーバ（３ａ～３ｈ）に格納された前記ガスを冷却し、供給源（１）から前記リザーバ（３ａ～３ｈ）にガスを移送するステップと、
－ドナーリザーバ（３）から前記リザーバ（３ａ～３ｈ）にガスを移送するステップであって、前記ドナーリザーバ（３）は、前記リザーバ（３ａ～３ｈ）及び同じグループの前記ガスよりも、圧力と温度が高く、好ましくは、前記ドナーリザーバ（３）は、前記リザーバ（３ａ～３ｈ）及び前記ドナーリザーバ（３）の前記圧力が等しくなるまで、ガスが前記リザーバ（３ａ～３ｈ）の前記ガスよりも圧力と温度が高い前記グループの前記リザーバ（３）の中で、ガスの圧力が最も低いリザーバであり、必要であれば、前記グループにおいて、ガスが前記リザーバ（３ａ～３ｈ）の前記ガスよりも圧力と温度が高い別のリザーバ（３）がある限り、このステップを繰り返す、ステップと、
－前記リザーバ（３ａ～３ｈ）に格納された前記ガスを加熱し、前記リザーバ（３ａ～３ｈ）から移送先（２）にガスを移送するステップと、
－前記リザーバ（３ａ～３ｈ）から受容リザーバ（３）にガスを移送するステップであって、前記受容リザーバ（３）は、前記リザーバ（３ａ～３ｈ）からの前記ガスよりも、圧力と温度が低く、好ましくは、前記受容リザーバ（３）は、前記リザーバ（３ａ～３ｈ）及び前記受容リザーバ（３）の前記圧力が等しくなるまで、ガスが前記リザーバ（３ａ～３ｈ）の前記ガスよりも圧力と温度が低い前記グループの前記リザーバ（３）の中で、ガスの圧力が最も高いリザーバであり、必要であれば、前記グループにおいて、ガスが前記リザーバ（３ａ～３ｈ）の前記ガスよりも圧力と温度が低い別のリザーバ（３）がある限り、このステップを繰り返す、ステップとを含み、
前記リザーバ（３ａ～３ｈ）に格納された前記ガスを冷却し、前記供給源から前記リザーバ（３ａ～３ｈ）にガスを移送するステップが、前記グループの各リザーバ（３）について、連続して実施される、循環プロセス。
【請求項2】
ガスの圧力と温度がより高い方の同じグループのドナーリザーバ（３）から前記リザーバ（３）にガスを移送するステップの間、前記移送されたガスは、前記リザーバ（３）の内容物の温度上昇を低減するために冷却される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項3】
前記供給源（１）からリザーバへの移送の前に、金属水素化物コンプレッサにおける、ガス圧縮ステップも更に含む、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項4】
第１リザーバ（３ａ～３ｈ）に格納された前記ガスを冷却する前記ステップの間、前記第１リザーバ（３ａ～３ｈ）から熱を抽出し、これを第２リザーバ（３ａ～３ｈ）に格納された前記ガスを再加熱するステップで使用する、請求項１～３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項5】
少なくとも２回のガス移送ステップを同時に実施し、第１回目のガス移送ステップは前記供給源、前記移送先、並びにリザーバにおける２つの実体に関連し、第２回目のガス移送ステップは、前記第１回目のガス移送ステップとは関連しない２つの実体に関連する、請求項１～４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項6】
前記供給源（１）から第１リザーバ（３）へとガスを移送する前記ステップは、第２リザーバ（３）から受容リザーバ（３）又は前記移送先（２）へとガスを移送する前記ステップと同時に実行される、請求項１～５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項7】
請求項５に従ってガスを熱圧縮するプロセスを実装するように構成されたシステムであって、供給源（１）と、移送先（２）と、それぞれが少なくとも２つのリザーバ（３）を含むリザーバ（３）の少なくとも１つのグループとを備え、前記システムは、各リザーバの内容物を加熱する手段（４）及び冷却する手段（５）も更に備え、各グループは、－前記供給源（１）から各リザーバ（３）へと直接、並びに各リザーバ（３）から前記移送先（２）へと直接ガスを移送するための移送手段（６ａ、６ｂ）と、
－前記グループの各リザーバ（３）用の、前記グループの当該リザーバ（３）と少なくとも１つの他のリザーバ（３）との間でガスを直接移送可能とする、双方向移送手段（７）とを更に備える、システム。
【請求項8】
前記ガスは二水素である、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
リザーバ（３）の２つのグループを含む、請求項７又は８に記載のシステム。
【請求項10】
各グループにおいて、少なくとも３つ、好ましくは、少なくとも４つのリザーバ（３）を備える、請求項７～９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項11】
前記加熱手段（４）は、廃熱源、例えば、バイオマス二水素製造プラント又は電解槽を含む、請求項７～１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項12】
前記冷却手段（５）は、強力な冷却源、例えば、液体窒素貯蔵又は冷水ループからの還流を含む、請求項７～１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項13】
前記供給源（１）は、液体二水素貯蔵からの蒸発ガス出口を含む、請求項７～１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項14】
グループ内のすべてのリザーバ（３）の容積は同じである、請求項７～１３のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガス圧縮の分野にある。これは、ガス、具体的には、二水素の熱圧縮システムに関する。
【0002】
移動手段、並びに物資と旅客の輸送向けの低炭素ソリューションの力強い成長を背景に、二水素は有望な燃料と思われる。燃料電池と電気モータとを組み合わせて自動車に使用すれば、化石燃料、あるいは、電気モータの動力源として一般に使用されている蓄電池の使用の代替となる可能性がある。
【0003】
二水素は密度が低いので、燃料として使用できるようになるには、約７００バールの圧力まで圧縮する必要がある。通常、２００バールの圧力でサービスステーションに配送され、現場でコンプレッサにより４５０～１０００バールの圧力まで圧縮される。
【0004】
通常、このコンプレッサは機械式で、欠点が幾つかある。可動部品は水素漏れの原因となる。ピストンは注油されていない、注油により、不純物が二水素に混入し、燃料電池がダメージを受け、これにより、ピストンはすぐに摩耗するからである。更に、これらのコンプレッサは電力を消費するため、膨大なコストがかかり、二水素の環境バランスを悪化させる。最後になるが、機械式コンプレッサは高レベルの騒音公害を発生させるので、とりわけ、市街地のサービスステーションでは問題となる。
【0005】
こうした問題を受けて、熱化学式金属水素化物コンプレッサが開発されている。金属粉末は低圧で二水素を吸収し、金属水素化物を形成する。次に、こうした水素化物を加熱し、高圧で二水素を放出する。これらのコンプレッサは２０バール～５００バールの間で動作するのが、理想的である。この動作範囲の外では、工業規格に適合する温度レベルで圧縮できる金属粉末を見つけるのは、困難である。とりわけ、圧力レベルが非常に高いと、出口圧力と入口圧力との比程度のエネルギーを消費する機械式コンプレッサに比べて、圧力を更に上げるために必要なエネルギーが莫大すぎる。したがって、熱化学式コンプレッサを機械式コンプレッサと組み合わせれば、最終圧力段階に到達させることができる。
【0006】
代わりに、熱式コンプレッサも利用できる。ＵＳ２０１２００２８１４０号では、直列接続された複数のリザーバを含み、上流リザーバを加熱することで、連続する２つのリザーバ間で圧力が上昇するコンプレッサを提案している。この方法では高い流量は得られず、エネルギー消費も多すぎる。
【0007】
本発明の１つの目的は、機械式コンプレッサに付随する摩耗、電力消費、騒音、及び漏洩の問題のない、エネルギー効率に優れたコンプレッサ、とりわけ、５００バールを超える圧力用のコンプレッサを提供することである。
【0008】
本発明の目的は、ガスの熱圧縮用の循環プロセスを提案することによって、前述の目的に少なくとも部分的に応えることであり、この場合、１つのグループの幾つかのリザーバは、リザーバ、又は一連の高温リザーバと接触して、圧力上昇を実施し、その後、他の低温リザーバの圧力を上昇させるために、圧力降下を行うサイクルを実行する。この目的のために、本発明に係るシステムの少なくとも１つのグループの複数のリザーバ内のガスの熱圧縮用の循環プロセスを提案しており、各サイクルは、各グループの各リザーバについて、以下のステップとして、
－リザーバに格納されたガスを冷却し、供給源からリザーバにガスを移送するステップと、
－ドナーリザーバから当該リザーバにガスを移送するステップであって、当該ドナーリザーバは、当該リザーバ及び当該ドナーリザーバの圧力が等しくなるまで、ガスが当該リザーバのガスよりも圧力と温度が高い当該グループのリザーバの中で、ガスの圧力が最も低いリザーバであり、必要であれば、当該グループにおいて、ガスが当該リザーバのガスよりも圧力と温度が高い別のリザーバがある限り、このステップを繰り返す、ステップと、
－リザーバに格納されたガスを加熱し、リザーバから移送先にガスを移送するステップと、
－当該リザーバから受容リザーバにガスを移送するステップであって、当該受容リザーバは、当該リザーバ及び当該受容リザーバの圧力が等しくなるまで、ガスが当該リザーバのガスよりも圧力と温度が低い当該グループのリザーバの中で、ガスの圧力が最も高いリザーバであり、必要であれば、当該グループにおいて、ガスが当該リザーバのガスよりも圧力と温度が低い別のリザーバがある限り、このステップを繰り返す、ステップとを含み、
リザーバに格納されたガスを冷却し、供給源から当該リザーバにガスを移送するステップが、当該グループの各リザーバについて、連続して実施される。
－リザーバに格納されたガスを冷却し、供給源からリザーバにガスを移送するステップと、
－ドナーリザーバから当該リザーバにガスを移送するステップであって、当該ドナーリザーバは、当該リザーバ及び当該ドナーリザーバの圧力が等しくなるまで、ガスが当該リザーバのガスよりも圧力と温度が高い当該グループのリザーバの中で、ガスの圧力が最も低いリザーバであり、必要であれば、当該グループにおいて、ガスが当該リザーバのガスよりも圧力と温度が高い別のリザーバがある限り、このステップを繰り返す、ステップと、
－リザーバに格納されたガスを加熱し、リザーバから移送先にガスを移送するステップと、
－当該リザーバから受容リザーバにガスを移送するステップであって、当該受容リザーバは、当該リザーバ及び当該受容リザーバの圧力が等しくなるまで、ガスが当該リザーバのガスよりも圧力と温度が低い当該グループのリザーバの中で、ガスの圧力が最も高いリザーバであり、必要であれば、当該グループにおいて、ガスが当該リザーバのガスよりも圧力と温度が低い別のリザーバがある限り、このステップを繰り返す、ステップとを含み、
リザーバに格納されたガスを冷却し、供給源から当該リザーバにガスを移送するステップが、当該グループの各リザーバについて、連続して実施される。
【0009】
これらの構成によって、ガスは熱圧縮によって高圧まで圧縮され、騒音と機械部品の摩耗に関する問題を回避することができる。あるリザーバの圧力を上げるのに使われた熱は、圧力が下がるにつれて他のリザーバの内容物を圧縮するのに使用されて、カスケード式に圧縮を実行できるので、このプロセスは、とりわけ、エネルギー効率が高い。
【0010】
更なる特徴によると、
－当該プロセスを２つのグループの複数のリザーバで実行することが可能であり、これにより、１つのリザーバに格納されたガスを冷却し、供給源からガスを移送するステップは、一方のグループのリザーバの１つへと順番に実行されてから、他方のグループのリザーバの１つへと実行可能であり、この結果、プロセスが最適化され、とりわけ、システムに供給し、圧縮後のガスを連続的に生成することが可能となり、
－ガスの圧力と温度がより高い方の同じグループのドナーリザーバから当該リザーバにガスを移送するステップの間、移送されたガスは、当該リザーバの内容物の温度上昇を低減するために冷却可能であり、これにより、圧力が上昇するリザーバと圧力が下降するリザーバとの間の温度差を保ち、この差によって、当該リザーバ内のガスの圧縮を最適化することが可能となり、
－リザーバの各グループは、少なくとも３つ、好ましくは、少なくとも４つのリザーバを含むことができ、２度の移送ステップはそれぞれ、少なくとも２回、好ましくは、少なくとも３回繰り返してもよく、ガスを数段階の圧力に晒すことにより、所与の温度差について、より高い圧力上昇を達成することが可能であり、
－当該プロセスには、供給源からリザーバへの移送の前に、金属水素化物コンプレッサでのガス圧縮ステップも含めることができるので、水素化物コンプレッサの利点を提供する初期圧縮と、高圧力の特性により、水素化物コンプレッサが適さない場合の熱圧縮とを、組み合わせることが可能であり、
－第１リザーバに格納されたガスを冷却するステップの間、当該第１リザーバから熱を抽出し、これを第２リザーバに格納されたガスを再加熱するステップで使用することが可能であり、かくして、プロセスのエネルギー消費が最適化され、
－ガスを供給源から第１リザーバに移送するステップは、ガスを第２リザーバから受容リザーバ又は移送先に移送するステップと同時に行うことができるので、システムの複数の異なるリザーバ、あるいは同じグループであっても、複数の異なるステップを同時に実行して、サイクルが最適化される。
－当該プロセスを２つのグループの複数のリザーバで実行することが可能であり、これにより、１つのリザーバに格納されたガスを冷却し、供給源からガスを移送するステップは、一方のグループのリザーバの１つへと順番に実行されてから、他方のグループのリザーバの１つへと実行可能であり、この結果、プロセスが最適化され、とりわけ、システムに供給し、圧縮後のガスを連続的に生成することが可能となり、
－ガスの圧力と温度がより高い方の同じグループのドナーリザーバから当該リザーバにガスを移送するステップの間、移送されたガスは、当該リザーバの内容物の温度上昇を低減するために冷却可能であり、これにより、圧力が上昇するリザーバと圧力が下降するリザーバとの間の温度差を保ち、この差によって、当該リザーバ内のガスの圧縮を最適化することが可能となり、
－リザーバの各グループは、少なくとも３つ、好ましくは、少なくとも４つのリザーバを含むことができ、２度の移送ステップはそれぞれ、少なくとも２回、好ましくは、少なくとも３回繰り返してもよく、ガスを数段階の圧力に晒すことにより、所与の温度差について、より高い圧力上昇を達成することが可能であり、
－当該プロセスには、供給源からリザーバへの移送の前に、金属水素化物コンプレッサでのガス圧縮ステップも含めることができるので、水素化物コンプレッサの利点を提供する初期圧縮と、高圧力の特性により、水素化物コンプレッサが適さない場合の熱圧縮とを、組み合わせることが可能であり、
－第１リザーバに格納されたガスを冷却するステップの間、当該第１リザーバから熱を抽出し、これを第２リザーバに格納されたガスを再加熱するステップで使用することが可能であり、かくして、プロセスのエネルギー消費が最適化され、
－ガスを供給源から第１リザーバに移送するステップは、ガスを第２リザーバから受容リザーバ又は移送先に移送するステップと同時に行うことができるので、システムの複数の異なるリザーバ、あるいは同じグループであっても、複数の異なるステップを同時に実行して、サイクルが最適化される。
【0011】
更に、本発明は、ガスの熱圧縮用のシステムにも関し、このシステムは、供給源と、移送先と、それぞれが少なくとも２つのリザーバを含むリザーバの少なくとも１つのグループとを備え、当該システムが、各リザーバの内容物を加熱する手段、及び冷却する手段を備え、各グループは、
－当該供給源から各リザーバへと直接、並びに各リザーバから当該移送先へ直接ガスを移送するための移送手段と、
－当該グループのリザーバごとの、当該グループの当該リザーバと少なくとも１つの他のリザーバとの間でガスを直接移送可能とする、双方向移送手段とを、更に備える。
－当該供給源から各リザーバへと直接、並びに各リザーバから当該移送先へ直接ガスを移送するための移送手段と、
－当該グループのリザーバごとの、当該グループの当該リザーバと少なくとも１つの他のリザーバとの間でガスを直接移送可能とする、双方向移送手段とを、更に備える。
【0012】
これらの構成によって、ガスは熱圧縮によって高圧まで圧縮され、騒音と機械部品の摩耗に関する問題を回避するのと同時に、エネルギー効率に優れたプロセスが可能となる。
【0013】
更なる特徴によると、
－当該ガスは、本発明の関連実施形態である二水素であってもよく、その理由は、二水素が、とりわけ、輸送において、使用可能とするために高圧圧縮する必要があることが多いからであり、例えば、Ｎ２、Ｏ２、ＣＨ４、又はヘリウムであってもよく、
－当該システムは、リザーバの２つのグループを含むことができ、かくして、動作が最適化され、とりわけ、システムへの供給、並びに圧縮ガスの連続生成が可能となり、
－当該システムは、各グループに少なくとも３つ、好ましくは、少なくとも４つのリザーバを含むことができ、ガスに複数段階の圧力を適用できるので、所与の温度差について、より大きな圧力上昇を達成し、
－加熱手段は、バイオマス二水素製造プラント又は電解槽などの廃熱源を含むことができ、生成された熱を回収することができるので、システムで消費されるエネルギーコストを削減することが可能であり、
－冷却手段には、液体窒素貯蔵又は冷水ループからの還流など、強力な冷却源を含めることができるので、利用可能な冷気を回収し、システムによって消費されるエネルギーを低減し、
－供給源は、液体二水素貯蔵リザーバからの蒸発ガス出口を含むことで、供給源から供給されるべき低温二水素をリザーバに供給可能とすることにより、とりわけ、効率的な第１圧縮段階が達成され、
－同じグループ内のすべてのリザーバの容積を同一にすることができ、システムが簡素化される。
－当該ガスは、本発明の関連実施形態である二水素であってもよく、その理由は、二水素が、とりわけ、輸送において、使用可能とするために高圧圧縮する必要があることが多いからであり、例えば、Ｎ２、Ｏ２、ＣＨ４、又はヘリウムであってもよく、
－当該システムは、リザーバの２つのグループを含むことができ、かくして、動作が最適化され、とりわけ、システムへの供給、並びに圧縮ガスの連続生成が可能となり、
－当該システムは、各グループに少なくとも３つ、好ましくは、少なくとも４つのリザーバを含むことができ、ガスに複数段階の圧力を適用できるので、所与の温度差について、より大きな圧力上昇を達成し、
－加熱手段は、バイオマス二水素製造プラント又は電解槽などの廃熱源を含むことができ、生成された熱を回収することができるので、システムで消費されるエネルギーコストを削減することが可能であり、
－冷却手段には、液体窒素貯蔵又は冷水ループからの還流など、強力な冷却源を含めることができるので、利用可能な冷気を回収し、システムによって消費されるエネルギーを低減し、
－供給源は、液体二水素貯蔵リザーバからの蒸発ガス出口を含むことで、供給源から供給されるべき低温二水素をリザーバに供給可能とすることにより、とりわけ、効率的な第１圧縮段階が達成され、
－同じグループ内のすべてのリザーバの容積を同一にすることができ、システムが簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明は、添付図を参照しつつ、以下の詳細な説明を読めば、理解がより深まるであろう。
【図1】本発明の一実施形態に係る、熱ガス圧縮システムの概略図である。
【図3】本発明の好ましい一実施形態に係る、熱ガス圧縮プロセスの第１段階の概略図である。
【0015】
図１で例示する熱ガス圧縮システムは、供給源１、移送先２、並びに１つ以上のグループのリザーバ３を含む。
【0016】
本発明に係るシステムは、ガスが圧力Ｐ０にある供給源１から、圧力Ｐｔａｒｇｅｔまでガスを圧縮することを可能にする。
【0017】
本発明に関連するガスは、好ましくは、二水素である。しかし、酸素又は窒素など、他のガスでもよい。
【0018】
リザーバ３は、一定容積の当該ガスを密封様式で格納することができる。グループ内では、リザーバ３は、すべて同じ容積、例えば、５０リットルであることが好ましい。
【0019】
熱圧縮システムは、各リザーバ３の内容物を加熱、冷却する加熱手段４と冷却手段５を含む。加熱手段４及び冷却手段５は、伝熱流体を各リザーバ３の内容物に接触させる。伝熱流体がリザーバ３の内容物よりも高温、あるいは低温の場合、この伝熱流体を使用して、当該内容物を加熱、それぞれ冷却することができる。
【0020】
更に、加熱手段４は、リザーバに浸漬された電気抵抗器でもよい。
【0021】
ヒータ４を電解槽又はバイオマス二水素製造ユニットに接続することができる。したがって、ガスが二水素の場合、この二水素を生成するために発生した熱を熱圧縮システムで回収することができる。システムの設置場所に応じて、現地で利用可能な他の廃熱源を加熱システムに接続し、エネルギーコストを削減することもできる。これは、例えば、廃棄物収集場、あるいは熱が発生する他の産業現場である。
【0022】
熱圧縮システムは、ガスを供給源１からグループの各リザーバ３まで直接移送するための移送手段６ａと、ガスをグループの各リザーバ３から移送先２まで直接移送するための移送手段６ｂも更に含む。本明細書において、直接移送とは、同じグループ又は別のグループの別のリザーバ３を通さず、あるいは供給源１又は移送先２を通さない移送を称する。
【0023】
最後に、熱圧縮システムは、ガスをグループ内の各リザーバから同じグループ内の他のリザーバへと直接移送することを可能にする双方向移送手段（７）を、含む。本明細書において、直接移送とは、同じグループ又は別のグループの別のリザーバ３を通さず、あるいは供給源１又は移送先２を通さない移送を称する。このため、同じグループにおける任意のペアのリザーバ３を検討しても、こうした２つのリザーバ３間でガスを両方向で直接移送することができる。
【0024】
本発明は、少なくとも１つのグループにおける複数のリザーバ３内のガスを熱圧縮するための循環プロセスに関する。各サイクルは、各グループの各リザーバ３ａについて、以下のステップを含む、
－リザーバ３ａに格納されたガスを低温Ｔ１まで冷却し、ガスを供給源１からリザーバ３ａに移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ０及び温度Ｔ１のガスを格納する。
－別のドナーリザーバ３から当該リザーバ３ａへのガスを移送する。ドナーリザーバ３は、ガスが当該リザーバ３ａに格納されるガスよりも圧力と温度が高い同じグループのリザーバ３の中で、ガスの圧力が最も低いリザーバである。双方向移送手段７をリザーバ３ａとドナーリザーバ３との間で開放すると、リザーバ３ａとドナーリザーバ３の圧力が等しくなるまで、移送が自動的に実行される。このステップの間、当該リザーバ３ａに格納されたガスが圧縮される。このステップの第１回実行の終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ１及び温度Ｔ１のガスを格納する。ガスが当該リザーバ３ａに格納されるガスよりも圧力と温度が高い当該グループの別のリザーバ３が存在する限り、このステップは数回繰り返してもよい。このステップは、例えば、グループが３つのリザーバ３を含む場合には２回、あるいはグループが４つのリザーバ３を含む場合には３回繰り返してもよい。このステップを繰り返すたびに、リザーバ３ａは圧力を１段階上昇させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力ＰＫ及び温度Ｔ１のガスを格納する（Ｋは移送ステップの繰り返し回数に等しい）。
－リザーバ３ａに格納されたガスを高温温度Ｔ２まで加熱することで、最終圧力段階を構築可能とし、当該リザーバ３ａから移送先２へガスを移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力ＰＫ＋１及び温度Ｔ２のガスを格納する。圧力ＰＫ＋１は圧力Ｐｔａｒｇｅｔに近いか、あるいは等しい。
－当該リザーバ３ａから別の受容リザーバ３へガスを移送する。受容リザーバ３は、ガスが当該リザーバ３ａ内のガスよりも圧力と温度が低い同じグループのリザーバ３の中で、ガスの圧力が最も高いリザーバである。移送は、双方向移送手段７がリザーバ３ａと受容リザーバ３との間で開放されると、当該リザーバ３ａと当該受容リザーバ３の圧力が等しくなるまで、自動的に実行される。このステップの第１回実行の終了時、リザーバ３ａはＰＫに近いか、あるいは等しい圧力及び温度Ｔ２のガスを格納する。ガスがリザーバ３ａ内のガスよりも圧力と温度が低いグループの別のリザーバ３が存在する限り、このステップは数回繰り返してもよい。このステップは、例えば、グループが３つのリザーバ３を含む場合には２回、あるいはグループが４つのリザーバ３を含む場合には３回繰り返してもよい。このステップの繰り返しごとに、リザーバ３ａは、同じグループ内の別のリザーバ３の圧力を１段階上昇させることができる。このステップの終了時、並びに終了までの繰り返しの際、リザーバ３ａはＰ１に近いか、あるいは等しい圧力及び温度Ｔ２のガスを格納する。
－リザーバ３ａに格納されたガスを低温Ｔ１まで冷却し、ガスを供給源１からリザーバ３ａに移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ０及び温度Ｔ１のガスを格納する。
－別のドナーリザーバ３から当該リザーバ３ａへのガスを移送する。ドナーリザーバ３は、ガスが当該リザーバ３ａに格納されるガスよりも圧力と温度が高い同じグループのリザーバ３の中で、ガスの圧力が最も低いリザーバである。双方向移送手段７をリザーバ３ａとドナーリザーバ３との間で開放すると、リザーバ３ａとドナーリザーバ３の圧力が等しくなるまで、移送が自動的に実行される。このステップの間、当該リザーバ３ａに格納されたガスが圧縮される。このステップの第１回実行の終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ１及び温度Ｔ１のガスを格納する。ガスが当該リザーバ３ａに格納されるガスよりも圧力と温度が高い当該グループの別のリザーバ３が存在する限り、このステップは数回繰り返してもよい。このステップは、例えば、グループが３つのリザーバ３を含む場合には２回、あるいはグループが４つのリザーバ３を含む場合には３回繰り返してもよい。このステップを繰り返すたびに、リザーバ３ａは圧力を１段階上昇させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力ＰＫ及び温度Ｔ１のガスを格納する（Ｋは移送ステップの繰り返し回数に等しい）。
－リザーバ３ａに格納されたガスを高温温度Ｔ２まで加熱することで、最終圧力段階を構築可能とし、当該リザーバ３ａから移送先２へガスを移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力ＰＫ＋１及び温度Ｔ２のガスを格納する。圧力ＰＫ＋１は圧力Ｐｔａｒｇｅｔに近いか、あるいは等しい。
－当該リザーバ３ａから別の受容リザーバ３へガスを移送する。受容リザーバ３は、ガスが当該リザーバ３ａ内のガスよりも圧力と温度が低い同じグループのリザーバ３の中で、ガスの圧力が最も高いリザーバである。移送は、双方向移送手段７がリザーバ３ａと受容リザーバ３との間で開放されると、当該リザーバ３ａと当該受容リザーバ３の圧力が等しくなるまで、自動的に実行される。このステップの第１回実行の終了時、リザーバ３ａはＰＫに近いか、あるいは等しい圧力及び温度Ｔ２のガスを格納する。ガスがリザーバ３ａ内のガスよりも圧力と温度が低いグループの別のリザーバ３が存在する限り、このステップは数回繰り返してもよい。このステップは、例えば、グループが３つのリザーバ３を含む場合には２回、あるいはグループが４つのリザーバ３を含む場合には３回繰り返してもよい。このステップの繰り返しごとに、リザーバ３ａは、同じグループ内の別のリザーバ３の圧力を１段階上昇させることができる。このステップの終了時、並びに終了までの繰り返しの際、リザーバ３ａはＰ１に近いか、あるいは等しい圧力及び温度Ｔ２のガスを格納する。
【0025】
グループ内のすべてのリザーバ３の容積が同じであれば、リザーバ３内のガス量も、以下のように各段階で決定可能である。
－供給源１の冷却と移送のステップの終了時に、リザーバ３ａはｎ０モルのガスを格納し、
－ドナーリザーバ３から当該リザーバ３ａへの１回の移送ステップの終了時に、当該リザーバ３ａはｎ１モルのガスを格納し、
－１つ以上のドナーリザーバ３から当該リザーバ３ａへの全移送ステップの終了時に、当該リザーバ３ａはｎＫモルのガスを格納し、
－加熱ステップ及び移送先２への移送の終了時に、リザーバ３ａはｎＫ－１モルのガスを格納し、
－当該リザーバ３ａから受容リザーバ３への１回の移送ステップの終了時に、当該リザーバ３ａはｎＫ－２モルのガスを格納し、
－当該リザーバ３ａから１つ以上の受容リザーバへの全移送ステップの終了時に、当該リザーバ３ａはｎ－１モルのガスを格納する。
－供給源１の冷却と移送のステップの終了時に、リザーバ３ａはｎ０モルのガスを格納し、
－ドナーリザーバ３から当該リザーバ３ａへの１回の移送ステップの終了時に、当該リザーバ３ａはｎ１モルのガスを格納し、
－１つ以上のドナーリザーバ３から当該リザーバ３ａへの全移送ステップの終了時に、当該リザーバ３ａはｎＫモルのガスを格納し、
－加熱ステップ及び移送先２への移送の終了時に、リザーバ３ａはｎＫ－１モルのガスを格納し、
－当該リザーバ３ａから受容リザーバ３への１回の移送ステップの終了時に、当該リザーバ３ａはｎＫ－２モルのガスを格納し、
－当該リザーバ３ａから１つ以上の受容リザーバへの全移送ステップの終了時に、当該リザーバ３ａはｎ－１モルのガスを格納する。
【0026】
リザーバに格納されたガスを冷却し、供給源から当該リザーバ３ａにガスを移送するステップは、幾つかのリザーバ３ではなく、当該グループの各リザーバ３について、同時に連続して実施される。このようにして、グループのリザーバ３は、それぞれ順番にこのステップを経た後、それぞれ他のリザーバに対する時間差をもって、同時に同じサイクルをたどる。
【0027】
このプロセスにおいて、ガスは、２つのリザーバ３リザーバ３間の移送手段を開放することによって熱的に圧縮され、ここでガスが最も圧縮され、他方のリザーバ内のガスの圧力が上昇可能となる。ガスを受容するリザーバは低温状態にあり、ガスを送出するリザーバは高温状態にある。これにより、両リザーバ内に同等モル数のガスが含まれている場合、高温リザーバの圧力が高くなり、ガスを供給することができ、低温リザーバの圧力を高められることが、保証される。したがって、各リザーバ３は、各サイクルの間、低温状態での圧力上昇と、それに続く、高温状態での圧力降下をたどる。したがって、リザーバ３がたどるサイクルの間、再加熱及び冷却は１回で済む。
【0028】
ガスの圧力と温度が高い方の同じグループの別のリザーバ３から当該リザーバにガスを移送するステップの間、移送されたガスを冷却することが、好ましい。これにより、高温ガスを受容するリザーバ３の温度が低温に維持され、他の高温リザーバ３との温度差が保たれる。移送されたガスは、リザーバ３に到達する前に、例えば、２つのリザーバ３間の双方向移送手段７において、冷却することができる。代わりに、移送されたガスは、リザーバ３に到着後、例えば、冷却手段５により、リザーバ３の内容物全体を冷却することによって、冷却することができる。本発明の好ましい一実施形態において、冷温Ｔ１まで冷却されたリザーバ３の内容物は、再加熱ステップまで冷温Ｔ１に保たれる。同様に、高温温度Ｔ２に再加熱されたリザーバ３の内容物は、好ましくは、冷却ステップまで高温温度Ｔ２に保持される。これにより、高温リザーバ３を低温リザーバ３に接続して、後者の圧力を高める際、Ｔ１とＴ２との温度差を常に利用できることが、保証される。
【0029】
本発明の好ましい一実施形態において、供給源１から第１リザーバ３ａ～３ｈへとガスを移送するステップは、第２リザーバ３ａ～３ｈから受容リザーバ３又は移送先２へとガスを移送するステップと同時に実行される。そのため、システム内の幾つかのリザーバ３が特定のステップを実行する際、他のリザーバ３は他のプロセスステップを実行し、時間が節約される。
【0030】
本発明に係るプロセスのエネルギー消費を最適化するために、第１リザーバ３ａ～３ｈに格納されたガスを冷却するステップの間、当該第１リザーバ３ａ～３ｈから抽出された熱を、第２リザーバ３ａ～３ｈに格納されたガスを加熱するステップで使用することが可能である。例えば、伝熱流体を第１リザーバ３ａ～３ｈから第２リザーバ３ａ～３ｈへと循環させることができる。
【0031】
リザーバ３のグループは、少なくとも２つのリザーバ３、例えば、３つ、好ましくは、４つのリザーバ３を含む。他のシステムパラメータと共に、供給源１における圧力Ｐ０から移送先２における所望の圧力Ｐｔａｒｇｅｔまでガスを圧縮するのに必要な段数に応じて、リザーバ３の数は選択される。調整されるべき他のパラメータには、リザーバ３の容積、並びにリザーバ３が加熱及び冷却される温度Ｔ１とＴ２が含まれる。１つのグループに偶数のリザーバ３があれば都合が良い。これにより、各プロセスステップにおいて、各リザーバ３でプロセスステップの１つが実行されることが、保証される。
【0032】
システムは、リザーバ３の単一グループ、好ましくは、リザーバ３の２つのグループを含むことができる。実際、第２ステップ及び第４ステップの繰り返しを含む、上述のサイクルの総ステップ数は、グループ内のリザーバ３の数の２倍に等しい。したがって、システムが単一グループを含む場合、リザーバ３の１つによって同時に実行できるには、ステップの半分だけである。とりわけ、サイクルの各段階において、供給源１から移送先２へのガス移送段階は、単一グループについて実行されない。したがって、２つのグループを並列に動作させることで、サイクルの各段階において、ガスを供給源１からシステムのリザーバ３の１つへと、並びに、システムのリザーバ３の１つから移送先２へと移送することが可能となり得る。各グループのリザーバの数は異なる場合もあるが、２つのグループについて上記利点を得るために、両グループには、偶数又は奇数いずれかのリザーバが必要である。
【0033】
特定実施形態において、多段階の加熱と冷却を可能にするために、追加のリザーバ３を設けることもできる。これは、加熱段階及び冷却段階が移送段階よりも長時間かかる場合に有効である。通常、こうした段階が移送段階の２倍の時間を要する場合、加熱と冷却を２段階で行えば、有効となり得る。
【0034】
別の特定の設計によると、最初は、第１供給源圧力Ｐ０と目標圧力Ｐ１との間で動作する、設備を提供できる。次に、第２段階では、ガスの一部を圧力Ｐ１で抜き出し、圧力Ｐ１で供給源として使用することができる。次に、このデバイスは圧力をＰ２まで上昇させる。これは、最終的に目標圧力に達するまで必要な限り続けることができる。
【0035】
本発明の好ましい一実施形態において、供給源ガス圧力Ｐ０は、例えば、金属水素化物コンプレッサからの４００バール～６００バールであり、目標ガス圧力Ｐｔａｒｇｅｔは、８００バール～１０００バールである。この構成では、４つのリザーバ３の２つのグループを使用可能であり、例えば、あるリザーバ３ａの圧力上昇は次の段階で起こる。供給源における５００バール、次に、別の高温リザーバ３からの３段階の移送後に５６０バール、６３５バール、７２５バール、そして、最終段階として、リザーバ３ａが再加熱される際に８１０バールに至る。ガス冷却温度Ｔ１及び再加熱温度Ｔ２は、それぞれ２８０Ｋ～３１０Ｋ、例えば、２９３．１５Ｋ、並びに、３６０Ｋ～３９０Ｋ、例えば３７３．１５Ｋであるのが、好ましい。こうした温度を他の圧力値と併用することもできることは言うまでもない。
【0036】
エネルギー消費を最適化するために、冷却温度Ｔ１は、最大限低い温度、つまり、周囲温度、又は現場で利用可能な最も低温の冷却源の温度とすることができる。例えば、液体窒素、又は、冷水回路からの還流、あるいは、他の低温流体を現場で利用できる場合、これらを使用してもよい。
【0037】
代わりに、供給源１を、温度１５Ｋの液体二水素貯蔵（ボイルオフガス）の蒸発器ガス出口に接続して、供給源から送られるべき低温二水素をリザーバに供給することができる。
【0038】
本発明に係るシステムは、例えば、移送先２でのガス出力が毎時１ｋｇ～５ｋｇの小規模設備に特に有利である。
【0039】
圧力／温度に関して、他の用途も可能である。
－液体二水素貯蔵（ボイルオフガス）の蒸発ガス出口に接続する供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：０．５バール～２バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：５バール～５０バール、
－冷却温度Ｔ１：１５Ｋ～３００Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３００Ｋ～４００Ｋ。
－工業プラントで共同生成された強力な二水素の出力に接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：０．５バール～３バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：２０バール～５００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～３５３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３５３Ｋ～１０００Ｋ。
－低温電解槽に接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：１バール～５０バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：２バール～２００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３３３Ｋ～３９３Ｋ。
－高温電解槽に接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：１バール～３０バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：２バール～２００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３３３Ｋ～１０７３Ｋ。
－例えば、金属水素化物を含む熱化学式コンプレッサに接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：２００バール～５００バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：４００バール～１０００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３５３Ｋ～４２３Ｋ。
－ガスボンベ出口に接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：５０バール～５００バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：１００バール～１０００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３５３Ｋ～５００Ｋ。
－バイオマス二水素製造ユニットに接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：１バール～５バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：２バール～５０バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３５３Ｋ～１０７３Ｋ。
－液体二水素貯蔵（ボイルオフガス）の蒸発ガス出口に接続する供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：０．５バール～２バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：５バール～５０バール、
－冷却温度Ｔ１：１５Ｋ～３００Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３００Ｋ～４００Ｋ。
－工業プラントで共同生成された強力な二水素の出力に接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：０．５バール～３バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：２０バール～５００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～３５３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３５３Ｋ～１０００Ｋ。
－低温電解槽に接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：１バール～５０バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：２バール～２００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３３３Ｋ～３９３Ｋ。
－高温電解槽に接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：１バール～３０バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：２バール～２００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３３３Ｋ～１０７３Ｋ。
－例えば、金属水素化物を含む熱化学式コンプレッサに接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：２００バール～５００バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：４００バール～１０００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３５３Ｋ～４２３Ｋ。
－ガスボンベ出口に接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：５０バール～５００バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：１００バール～１０００バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３５３Ｋ～５００Ｋ。
－バイオマス二水素製造ユニットに接続された供給源。
－供給源１における圧力Ｐ０：１バール～５バール、
－移送先２における圧力Ｐｔａｒｇｅｔ：２バール～５０バール、
－冷却温度Ｔ１：２５３Ｋ～２９３Ｋ、
－加熱温度Ｔ２：３５３Ｋ～１０７３Ｋ。
【0040】
図２は、一実施形態の一例を示しており、この実施形態において、本発明に係るシステムは、２つのリザーバ３ａ、リザーバ３ｂのグループを含む。リザーバ３ａ、リザーバ３ｂの容積は等しい。図２において、矢印はガス流を示している。ガス移送が完了した後、各リザーバの状態が記録される。
【0041】
このサイクルは以下の４段階を踏まえる。
－ステップＡ：
－リザーバ３ａに格納されたガスを温度Ｔ２まで加熱し、このガスの一部を移送先２まで移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ２＝Ｐｔａｒｇｅｔ、並びに温度Ｔ２のｎ０モルのガスを格納する。
－リザーバ３ｂ内のガスを低温Ｔ１まで冷却し、ガスを供給源１からリザーバ３ｂに移送する。このステップの終了時、リザーバ３ｂは圧力Ｐ０及び温度Ｔ１のｎ０モルのガスを格納する。
－ステップＢ：
－双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｂとの間で開放し、リザーバ３ａからリザーバ３ｂにガスを移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ１及び温度Ｔ２のｎ－１モルのガスを格納し、リザーバ３ｂは圧力Ｐ１及び温度Ｔ１のｎ１モルのガスを格納する。
－ステップＡ：
－リザーバ３ａに格納されたガスを温度Ｔ２まで加熱し、このガスの一部を移送先２まで移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ２＝Ｐｔａｒｇｅｔ、並びに温度Ｔ２のｎ０モルのガスを格納する。
－リザーバ３ｂ内のガスを低温Ｔ１まで冷却し、ガスを供給源１からリザーバ３ｂに移送する。このステップの終了時、リザーバ３ｂは圧力Ｐ０及び温度Ｔ１のｎ０モルのガスを格納する。
－ステップＢ：
－双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｂとの間で開放し、リザーバ３ａからリザーバ３ｂにガスを移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ１及び温度Ｔ２のｎ－１モルのガスを格納し、リザーバ３ｂは圧力Ｐ１及び温度Ｔ１のｎ１モルのガスを格納する。
【0042】
ステップＣ及びステップＤは、リザーバ３ａとリザーバ３ｂとを入れ替えただけで、ステップＡ及びステップＢと同一である。ステップＤの終了時、このサイクルをステップＡで再開できる。
【0043】
図３及び図４は、一実施形態の一例を示しており、この実施形態において、本発明に係るシステムは、４つのリザーバ３ａ～リザーバ３ｄ、並びにリザーバ３ｅ～リザーバ３ｈの２つのグループを含む。リザーバ３ａ～リザーバ３ｄの容積は等しい。リザーバ３ｅ～リザーバ３ｈの容積は等しい。図３及び図４において、矢印はガス流を示している。ガス移送が完了した後、各リザーバの状態が記録される。
【0044】
このサイクルは、Ａ～Ｈの８つのステップから構成されている。リザーバ３ａが従うサイクルについて、説明する。
－ステップＡ：リザーバ３ａに格納されるガスを低温Ｔ１まで冷却し、ガスを供給源１からリザーバ３ａに移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ０及び温度Ｔ１のｎ０モルのガスを格納する。
－ステップＢ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｂとの間で開放し、ガスをリザーバ３ｂからリザーバ３ａに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ１及び温度Ｔ１のｎ１モルのガスを格納する。
－ステップＣ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｄとの間で開放し、ガスをリザーバ３ｄからリザーバ３ａに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ２及び温度Ｔ１のｎ２モルのガスを格納する。
－ステップＤ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｃとの間で開放し、ガスをリザーバ３ｃからリザーバ３ａに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ３及び温度Ｔ１のｎ３モルのガスを格納する。
－ステップＥ：リザーバ３ａに格納されたガスを温度Ｔ２まで加熱し、このガスの一部を移送先２まで移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ４＝Ｐｔａｒｇｅｔ、並びに温度Ｔ２のｎ２モルのガスを格納する。
－ステップＦ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｂとの間で開放し、ガスをリザーバ３ａからリザーバ３ｂに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ３及び温度Ｔ２のｎ１モルのガスを格納する。
－ステップＧ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｄとの間で開放し、ガスをリザーバ３ａからリザーバ３ｄに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ２及び温度Ｔ２のｎ０モルのガスを格納する。
－ステップＨ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｃとの間で開放し、ガスをリザーバ３ａからリザーバ３ｃに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ１及び温度Ｔ２のｎ－１モルのガスを格納する。ステップＨの終了時、このサイクルをステップＡで再開できる。
－ステップＡ：リザーバ３ａに格納されるガスを低温Ｔ１まで冷却し、ガスを供給源１からリザーバ３ａに移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ０及び温度Ｔ１のｎ０モルのガスを格納する。
－ステップＢ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｂとの間で開放し、ガスをリザーバ３ｂからリザーバ３ａに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ１及び温度Ｔ１のｎ１モルのガスを格納する。
－ステップＣ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｄとの間で開放し、ガスをリザーバ３ｄからリザーバ３ａに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ２及び温度Ｔ１のｎ２モルのガスを格納する。
－ステップＤ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｃとの間で開放し、ガスをリザーバ３ｃからリザーバ３ａに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ３及び温度Ｔ１のｎ３モルのガスを格納する。
－ステップＥ：リザーバ３ａに格納されたガスを温度Ｔ２まで加熱し、このガスの一部を移送先２まで移送する。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ４＝Ｐｔａｒｇｅｔ、並びに温度Ｔ２のｎ２モルのガスを格納する。
－ステップＦ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｂとの間で開放し、ガスをリザーバ３ａからリザーバ３ｂに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ３及び温度Ｔ２のｎ１モルのガスを格納する。
－ステップＧ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｄとの間で開放し、ガスをリザーバ３ａからリザーバ３ｄに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ２及び温度Ｔ２のｎ０モルのガスを格納する。
－ステップＨ：双方向移送手段７をリザーバ３ａとリザーバ３ｃとの間で開放し、ガスをリザーバ３ａからリザーバ３ｃに移送させる。このステップの終了時、リザーバ３ａは圧力Ｐ１及び温度Ｔ２のｎ－１モルのガスを格納する。ステップＨの終了時、このサイクルをステップＡで再開できる。
【0045】
当然のことながら、リザーバ３ａ～リザーバ３ｈはすべて上記サイクルに従い、各移送段階で関連するリザーバ３とやり取りする。
－リザーバ３ｂは、ステップＣで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｃは、ステップＧで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｄは、ステップＥで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｅは、ステップＢで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｆは、ステップＤで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｇは、ステップＨで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｈは、ステップＦで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｂは、ステップＣで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｃは、ステップＧで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｄは、ステップＥで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｅは、ステップＢで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｆは、ステップＤで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｇは、ステップＨで上記サイクルを開始する、
－リザーバ３ｈは、ステップＦで上記サイクルを開始する、
【0046】
システム内に２つのグループが存在するということは、サイクルの各段階の間、リザーバ３が供給源１からガスを受容し、リザーバ３が移送先２にガスを送ることを意味する。例えば、ステップＡで、リザーバ３の第１グループのリザーバ３ｄがガスを移送先２に送ったら、ステップＢで、リザーバ３の第２グループのリザーバ３ｈ、ステップＣで、リザーバ３の第１グループのリザーバ３ｃ、といった具合である。一方、ステップＡで、リザーバ３の第１グループのリザーバ３ａがガスを供給源１に送ったら、ステップＢで、リザーバ３の第２グループのリザーバ３ｅ、ステップＣで、リザーバ３の第１グループのリザーバ３ｂ、といった具合である。
【0047】
この例について検討すると、２段階の移送期間にわたって加熱段階及び冷却段階を実行することにより、８個ではなく、１０個のリザーバ３が提供されることになる。そして、１０個のリザーバが単一グループを形成し、各リザーバ３は、双方向移送手段によって、１０個のうち３個の他のリザーバ３と連結することができる。当然のことであるが、各リザーバ３は、移送手段によって、供給源及び移送先に連結されていなければならない。
【0048】
上記の説明が特定実施形態に基づいているが、本発明の範囲を決して限定するものではなく、とりわけ、技術的均等物の置換、若しくは、上記で開発された特徴の全部又は一部の異なる組み合わせによって、変更を加えてもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】