JP2004243270A - Driving-gear by hydraulic motor and natural gaseous hydrate generation system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気圧よりも高圧下に設置した被駆動機械を駆動する駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、メタン等の炭化水素を主成分とする天然ガスを貯蔵・輸送する方法としては、ガス田から天然ガスを採取したあと液化温度まで冷却し、液化天然ガス(LNG)とした状態で貯蔵・輸送する方法が一般的である。しかしながら、例えば液化天然ガスの主成分であるメタンの場合、液化させるには−162℃といった極低温条件が必要であり、こうした条件を維持しながら貯蔵・輸送を行うためには、専用の貯蔵装置やLNG輸送船といった専用の輸送手段が必要となる。こうした装置等の製造および維持・管理には非常に高いコストを要するため、上記方法に代わる低コストの貯蔵・輸送方法が鋭意研究されてきた。
【0003】
こうした研究の結果、天然ガスを水和させて固体状態の水和物(以下「天然ガスハイドレート」とする)を生成し、この固体状態のまま貯蔵・輸送するという方法が見出され、近年特に有望視されている(例えば下記の特許文献1)。この方法では、LNGを取扱う場合のような極低温条件は必要とされず、また固体とするためその取扱いも比較的容易である。このため、既存の冷凍装置あるいは既存のコンテナ船を若干改良したものを各々貯蔵装置あるいは輸送手段として利用可能となり、したがって、大幅な低コスト化が図れるものとして期待が寄せられている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−264851号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の特許文献1に記載されたハイドレートの製造装置においては、生成容器から取り出した天然ガスハイドレートは水分を多量に含んでおり、そのまま輸送、貯蔵するのは非常に効率が悪い。そこで、脱水装置を使って天然ガスハイドレートを脱水する必要があるが、生成容器から取り出した天然ガスハイドレートは、生成時と同じくガスハイドレートの生成圧力よりも高圧に保っておかないとどんどん分解してしまう。そのため、脱水装置も生成時と同等の加圧雰囲気に置く必要がある。
【0006】
ここで問題になるのが、脱水装置の駆動装置をどうするか、ということである。天然ガスハイドレートという可燃性の物質を扱う機械であるため、引火の危険のある電動機の使用は極力避けなければならない。したがって、使用可能な機器としては油圧モータが有力になるが、電動機であれ油圧モータであれ、加圧雰囲気の筐体の内部に置かれた脱水装置を駆動するには筐体と駆動軸との間で十分な気密性を確保する必要がある。これは、取り扱う物質が可燃性であることから、安全性を確保するうえで絶対に満たさなければならない条件である。この条件を満たすためには、筐体と駆動軸との間に軸封装置を設置するのが一般的であるが、軸封装置は構造が複雑でかつ非常に高価であり、維持に手間が掛かるとともに初期の設備費が嵩んでしまう。
【0007】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、大気圧よりも高圧下に設置した装置を駆動するものであって、構造が簡単で設置にかかるコストも安価な、油圧モータによる駆動装置を提供すること目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の油圧モータによる駆動装置を採用する。
すなわち本発明に係る請求項1記載の油圧モータによる駆動装置は、大気圧よりも高圧に保持された筐体の内部に被駆動機械を設置し、該被駆動機械を駆動する油圧モータを同筐体内に設置したことを特徴とする。
【0009】
本発明においては、油圧モータを、駆動すべき機械と同じく加圧雰囲気の筐体内に設置することにより、軸封装置を設ける必要がなく、構造が簡単になって設置にかかるコストが安価に抑えられる。
【0010】
請求項2記載の油圧モータの駆動装置は、請求項1記載の油圧モータによる駆動装置において、前記油圧モータを駆動すべき作動油を事前に加圧して大気圧よりも高圧にしておく予圧手段を備えることを特徴とする。
【0011】
油圧モータを加圧雰囲気に置くと、油圧モータを駆動するためには、その駆動圧力(大気圧下で油圧モータを駆動させるために供給すべき圧力)に雰囲気圧力を加えた圧力を油圧モータに供給しなければならない。そこで本発明においては、油圧モータを駆動すべき作動油を事前に加圧して大気圧よりも高圧にしておくことにより、油圧モータを駆動するためになすべき仕事が、予圧分だけ少なくなる。これにより、油圧モータを駆動するために消費されるエネルギーの削減が可能である。
【0012】
請求項3記載の油圧モータの駆動装置は、請求項2記載の油圧モータによる駆動装置において、前記予圧手段の圧力源が、前記筐体の内部を加圧する圧力源と共通することを特徴とする。
【0013】
本発明においては、予圧手段の圧力源を、筐体の内部を加圧する圧力源と共通化することにより、油圧モータを駆動するためになすべき仕事が、雰囲気圧力分だけ相殺され、通常の駆動圧力だけの昇圧で済むようになる。
【0014】
請求項4記載の油圧モータの駆動装置は、請求項2または3記載の油圧モータによる駆動装置において、前記作動油の減少を補う補給手段を設けたことを特徴とする。
【0015】
本発明においては、作動油の減少を補うことにより、作動油を切らすことなく油圧モータを継続して駆動させることができる。
【0016】
請求項5記載のスクリュープレス型脱水装置は、内部を大気圧よりも高圧に保持した容器体と、側面に螺旋状の突条部を有し前記容器体の内部空間に配置された軸体とを備えるスクリュープレス型脱水装置であって、
前記容器体の内部に配置した前記軸体を被駆動機械とし、該軸体を駆動するために請求項1から4のいずれか記載の油圧モータによる駆動装置を設置したことを特徴とする。
【0017】
本発明においては、油圧モータを、駆動すべき軸体と同じく加圧雰囲気の容器体内に設置することにより、軸封装置を設ける必要がなく、構造が簡単になって脱水装置の設置にかかるコストが安価に抑えられる。
【0018】
請求項6記載の天然ガスハイドレート生成システムは、大気圧よりも高圧に保持された生成容器の内部で天然ガスと原料水とを反応させて天然ガスハイドレートを生成する生成手段と、生成した天然ガスハイドレートを脱水する脱水手段とを備える天然ガスハイドレート生成システムであって、
前記脱水手段が、内部を大気圧よりも高圧に保持した容器体と、側面に螺旋状の突条部を有し前記容器体の内部空間に配置された軸体とを備え、
前記容器体の内部に配置した前記軸体を被駆動機械とし、該軸体を駆動するために請求項1から4のいずれか記載の油圧モータによる駆動装置を設置したことを特徴とする。
【0019】
本発明においては、油圧モータを、駆動すべき軸体と同じく加圧雰囲気の容器体内に設置することにより、軸封装置を設ける必要がなく、構造が簡単になって脱水装置の設置にかかるコストが安価に抑えられ、結果的にシステム全体の設備費が安価に抑えられる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図1および図2に示して説明する。なお、以下では本発明の油圧モータによる駆動装置を適用した天然ガスハイドレート生成システムの概要について先に説明し、続いて油圧モータによる駆動装置の詳細について説明する。
図1は、本発明の油圧モータによる駆動装置を採用した天然ガスハイドレート生成システムの具体的な装置構成を示す。以下では、図において、11は天然ガスと原料水とを氷点よりも高温かつ大気圧よりも高圧下で反応させて天然ガスハイドレートを生成する生成反応装置、12は生成された天然ガスハイドレートを物理的に脱水するスクリュープレス型脱水装置、13は脱水の過程もしくは脱水後において天然ガスハイドレートに含まれる残存水分を天然ガスと反応させて天然ガスハイドレートを生成する2軸スクリュー型脱水装置、14は生成された天然ガスハイドレートを冷却するスクリューコンベア型冷却装置、15は冷却された天然ガスハイドレートを大気圧まで減圧するバルブ切替型の減圧装置、16は天然ガスハイドレートを成形固化する加圧プレス型成形装置である。また、符号17は原料である水を貯蔵する貯水槽、18は同じく原料である天然ガスを産出するガス田、19はガス田18から産出された天然ガスを貯蔵するガス貯蔵部である。
【0021】
生成反応装置11は、圧力容器20を有している。圧力容器20には、貯水槽17の原料水を導入する水配管21が接続されるとともに、ガス貯蔵部19の天然ガスを導入するガス配管22が接続されている。水配管21には、原料水を吸い上げて圧力容器20の内部に導入する水ポンプ23と、バルブ24とが設けられている。圧力容器20の内部には、原料水が導入されて水相Lが形成されるとともに、天然ガスが導入されて気相Gが形成されている。
【0022】
さらに、圧力容器20には、気相Gの圧力を計測する圧力計25が設けられ、ガス配管にはバルブ26および流量調節弁27が設けられている。流量調節弁27の開度は、圧力計25の計測値に基づき圧力容器20内部に天然ガスを補充して気相Gの圧力をガスハイドレートの生成圧力(例えば5.0MPa)に保つように制御される。
【0023】
圧力容器20には、水相Lの温度を氷点よりも高温であってかつガスハイドレートの生成温度よりも低温(この状態を「過冷却」と定義する)に保つ冷却装置28が設けられている。冷却装置28によって圧力容器20の内部を過冷却の状態に保つのは、天然ガスハイドレートが生成する過程で発生する水和熱を回収し、圧力容器20の内部を常に生成温度(例えば4.0℃〜6.0℃)に保つためである。
【0024】
圧力容器20には、底部と頂部とを繋いで原料水を循環させる水配管30が接続されている。水配管30には、水相Lの原料水を吸い上げて循環させる水循環ポンプ31と、水循環ポンプ31によって吸い上げられた原料水を冷却する熱交換器32と、原料水のみを透過するフィルタ33と、バルブ34,35とが設けられている。また、圧力容器20の頂部から内側に突き出した水配管26の先端には、気相G中に原料水を噴霧するスプレーノズル36が設けられている。
【0025】
圧力容器20の側壁には、水相Lの液面に生成されたスラリー状の天然ガスハイドレートを抜き出すスラリー抜出口20aが設けられており、圧力容器20は、スラリー抜出口20aに接続されたスラリー配管37を介してスクリュープレス型脱水装置12と接続されている。スラリー配管37には、バルブ38と、水相Lの液面に浮遊するスラリーを吸い出すスラリー抜出ポンプ39とが設けられている。
【0026】
スクリュープレス型脱水装置12は、円筒形の内部空間40aを有する容器体40と、側面に螺旋状の突条部41aを有し内部空間40aに配置された軸体41とを備えている。容器体40の先端には、生成反応装置11においてスラリー状に生成された天然ガスハイドレートを内部空間40aに取り入れる取入口40bが設けられている。取入口40bには、上述したスラリー配管37が接続されている。内部空間40aの圧力は、スラリー配管37を介して圧力容器20と連通することによってガスハイドレートの生成圧力に保たれている。
【0027】
容器体40は、内部空間40aを形成する内壁40cと外殻を構成する筐体40dとの二重構造になっており、内壁40cはメッシュ加工され、筐体40dには内部に溜まったろ過水を排出する排水口40eが設けられている。筐体40dは、排水口40eに接続された水配管44を介して圧力容器20に直に接続されている。水配管44には、排出された水を圧力容器20の内部に導入する水ポンプ45と、バルブ46とが設けられている。
【0028】
軸体41は、突条部41aを内部空間40aの内面に近接させて配置されるとともに、自らの軸線を中心として所定方向に回転可能に支持されており、駆動装置42によって回転駆動される。容器体40の終端には、軸体41の回転によって搬送されてきた天然ガスハイドレートを取り出す取出口40fが設けられている。容器体40は、取出口40fに接続されたハイドレート配管43を介して後段の2軸スクリュー型脱水装置13に接続されている。
【0029】
2軸スクリュー型脱水装置13は、断面が長円形をなす筒形の内部空間50aを有する容器体50と、側面に螺旋状の突条部51a,52aを有し内部空間50aに配置されて個々に回転しながら天然ガスハイドレートを搬送する2本の軸体51,52とを備えている。容器体50の先端には、スクリュープレス型脱水装置12において物理的に脱水された天然ガスハイドレートを取り入れる取入口50bが設けられている。取入口50bには、上述したハイドレート配管43が接続されている。内部空間50aの圧力は、ハイドレート配管43を介してスクリュープレス型脱水装置12の内部空間40aと連通することによってガスハイドレートの生成圧力に保たれている。
【0030】
軸体51,52は、両者が平行に配置されるとともに軸方向から見てそれぞれの突条部51a,52aを重複させて配置されている。さらに、それぞれの突条部51a,52aを内部空間50aの内面に近接させて配置されるとともに、自らの軸線を中心として回転可能に支持されており、駆動装置53によって回転駆動される。なお、両軸体の回転方向は同方向であってもよいし、異なる方向であってもよい。
【0031】
容器体50の終端には、軸体51,52の回転によって搬送されてきたガスハイドレートを取り出す取出口50cが設けられている。取出口50cにはハイドレート配管54を介して後段のスクリューコンベア型冷却装置14に接続されている。取出口50cに近い容器体50の側面には、天然ガスを内部空間50aに供給するガス供給孔50dが設けられている。ガス供給孔50dは、ガス配管24から分岐するガス配管55を介してガス貯蔵部19に接続されている。ガス配管55にはバルブ56および流量調節弁57が設けられている。一方、取入口50bに近い容器体50には、内部空間50aの圧力を検出する圧力計58が設置されており、流量調節弁57の開度は、圧力計58の計測値に基づき内部空間50aに天然ガスを補充して内部の圧力を常にガスハイドレートの生成圧力に保持するように制御される。
【0032】
スクリュープレス型脱水装置12および2軸スクリュー型脱水装置13には、内部空間40,50の内部を上記過冷却の状態に保持する冷却装置(図示略)が設けられている。
【0033】
スクリューコンベア型冷却装置14は、円筒形の内部空間60aを有する容器体60と、側面に螺旋状の突条部61aを有し内部空間60aに配置された軸体61とを備えている。容器体60の先端には、2軸スクリュー型脱水装置13において水和脱水された天然ガスハイドレートを内部空間60aに取り入れる取入口60bが設けられている。取入口60bには、上述したハイドレート配管54が接続されている。軸体61は、突条部61aを内部空間60aの内面に近接させて配置されるとともに、自らの軸線を中心として所定方向に回転可能に支持されており、駆動装置62によって回転駆動される。容器体60の終端には、軸体61の回転によって搬送されてきた天然ガスハイドレートを取り出す取出口60cが設けられている。取出口60cはハイドレート配管63を介して後段のバルブ切替型減圧装置15に接続されている。内部空間60aの圧力は、ハイドレート配管63を介して2軸スクリュー型脱水装置13の内部空間50aと連通することによってガスハイドレートの生成圧力に保たれている。
【0034】
容器体60は、内部空間60aを形成する内壁60dと外殻を構成する筐体60eとの二重構造になっており、取出口60cに近い筐体60eの側面には内壁60dとの隙間に冷媒を導入する冷媒入口60fが設けられ、取入口60bに近い筐体60eの側面には冷媒を導出する冷媒出口60gが設けられている。容器体60には、冷媒入口60fと冷媒出口60gとを繋ぐ冷媒配管65が接続されており、冷媒配管65には冷媒循環ポンプ66および熱交換器67が設けられている。冷媒は熱交換器66によって冷却され、冷媒配管65を通じて内壁60dと筐体60eとの隙間に流入し、脱水を終えた天然ガスハイドレートを低気圧下でも分解しない氷点以下の低温(例えば−10℃〜−15℃)まで冷却する。
【0035】
バルブ切替型減圧装置15は、ハイドレート配管63に直列に設けられた2つのバルブ71,72によって構成されている。2つのバルブ71,72は離間して配置され、後段のバルブ72を経たハイドレート配管63は大気開放されており、その後段には加圧プレス型成形装置16が設けられている。加圧プレス型成形装置16は、固定の壁部75と壁部75に接近離間可能に駆動されるプレート76とを備えている。
【0036】
上記のように構成された生成システムによる天然ガスハイドレートの生成について説明する。
まず、貯水槽17から圧力容器20内に原料水を導入し水相Lを形成する。同時に、ガス貯蔵部19から圧力容器20内に天然ガスを導入し、気相Gの圧力をガスハイドレートの生成圧力にまで高める。なお、水相Lを形成する原料水には、必要であれば安定化剤を添加してもよい。次に、水相Lの温度を過冷却の状態にまで冷却し、以後はこの状態が維持されるように温度管理を行う。
【0037】
圧力容器20内の温度および圧力の状態が安定したら、水相Lを形成する原料水の一部を水配管30を通じて圧力容器20の底部から抜き出し、熱交換器32によって再度冷却した後、スプレーノズル36から気相G中に噴霧する。スプレーノズル36から噴霧された水粒子は気相G中を漂いながら水相Lに向けて落下する。このように気相G中に水の粒子を多量に形成することにより、気相G中に存在する水粒子の表面積、すなわち気相Gを形成する天然ガスとの接触面積が極めて大きくなる。水粒子の表面では、水と天然ガスとの水和反応が起こり、天然ガスハイドレートが生成される。なお、圧力容器20内の温度は氷点よりも高温になるように制御されているので、水相Lを形成する原料水や噴霧された水粒子が凍りつくことはない。
【0038】
水粒子の表面で生成された天然ガスハイドレートはそのまま落下し、水相Lの液面に降り積もり、天然ガスハイドレートの層を形成する。この天然ガスハイドレートはスラリー抜出口20aから抜き出され、スラリー配管37を通じてスクリュープレス型脱水装置12に送り込まれる。このとき、天然ガスハイドレートは原料水とともに回収されるため、含水率が非常に高いスラリー状となる。
【0039】
スラリー配管37を通じてスクリュープレス型脱水装置12に送り込まれたスラリー状の天然ガスハイドレートは、取入口40bを通じて内部空間40aに収容され、軸体41の回転によって軸方向に搬送され、その過程で加圧されることによって物理的に脱水される。天然ガスハイドレートから分離された余剰の水分は、今だに非常に多くの天然ガスハイドレートを含んでいる。そこで、この余剰水は内壁40cのメッシュを通じて筐体40dの内部に集められて排水口40eから排出され、水配管44を通じて圧力容器20に再度導入される。なお、駆動装置42の作動の詳細については後に詳述する。
【0040】
一方、物理脱水を終えた天然ガスハイドレートは、取出口40fを通じてスクリュープレス型脱水装置12から取り出され、ハイドレート配管43を通じて2軸スクリュー型脱水装置13に送り込まれる。
【0041】
2軸スクリュー型脱水装置13に送り込まれた天然ガスハイドレートは、取入口50bを通じて内部空間50aに収容され、軸体51,52の回転によって軸方向に搬送される。その過程で残存する水分と内部空間50aに供給された天然ガスと接触し、これとともに撹拌されつつ冷却されることによって残存する水分と天然ガスとを反応させてハイドレート化する。
【0042】
内部空間50aに収容された天然ガスハイドレートは、取出口50cに至るころには残存する水分のほとんどを未水和の天然ガスと水和反応させることで脱水され、結果的に天然ガスハイドレートそのものの量を増加させる。水和脱水を終えた天然ガスハイドレートは、取出口50Cを通じて2軸スクリュー型脱水装置13から取り出され、ハイドレート配管54を通じてスクリューコンベア型冷却装置14に送り込まれる。
【0043】
スクリューコンベア型冷却装置14に送り込まれた天然ガスハイドレートは、取入口60bを通じて内部空間60aに収容され、軸体41の回転によって軸方向に搬送され、その過程で容器体60内部を循環する冷媒によって冷却される。氷点以下の低温になるまで冷却された天然ガスハイドレートは、取出口60fを通じてスクリューコンベア型冷却装置14から取り出され、ハイドレート配管63を通じてバルブ切替型減圧装置15に送り込まれる。
【0044】
バルブ切替型減圧装置15は上流側のバルブ71を開き、下流側のバルブ72を閉じた状態とされ、天然ガスハイドレートを受け入れる。バルブ71,72間には天然ガスハイドレートが蓄積していくので、ある程度になったらバルブ71を閉じ、続いてバルブ72を開いてバルブ71,72間の天然ガスハイドレートを大気圧まで減圧する。減圧を終えた天然ガスハイドレートは、バルブ切替型減圧装置15から取り出され、加圧プレス型成形装置16に送り込まれる。
【0045】
加圧プレス型成形装置16に送り込まれた天然ガスハイドレートは、プレート76によって壁部75に押し付けられるようにして成形固化される。成形固化された天然ガスハイドレートは図示しない専用の輸送容器に収容され、貯蔵・輸送される。
【0046】
次に、スクリュープレス型脱水装置12を駆動する駆動装置42のより詳細な構造を図2に示す。
駆動装置42は、軸体41を回転駆動する油圧モータ100と、油圧モータ100に供給する作動油を溜めておくタンク101と、タンク101から油圧モータ100に作動油を導く油配管102と、油配管102を通じて作動油を油圧モータ100に加圧供給する油圧ポンプ101と、油圧モータ100に対して仕事をした作動油をタンク101に戻す油配管104とを備えている。
【0047】
油圧モータ100は、スクリュープレス型脱水装置12の筐体40dと一体となった筐体100aに収められ、軸体41の基端に図示しないカップリング(軸継手)を介して接続されている(油圧モータ100の駆動圧力は10.0MPaとする)。筐体100aには耐圧構造が採用されており、その内圧は、容器体40の内部空間40aと連通することでガスハイドレートの生成圧力に保たれている。
【0048】
タンク101は、筐体100aと同じく耐圧構造が採用されており、生成反応装置11の圧力容器20の上部に均圧管105を介して接続され、その内圧がガスハイドレートの生成圧力に保たれている(圧力容器20と均圧管105とが予圧手段をなす)。油配管102,104は筐体100aを貫通して配設されるが、各配管と筐体100aとの間は気密性が保たれるように厳密に封止されている。油圧ポンプ103は、電動モータ103aによって駆動されるようになっている。
【0049】
タンク101には、作動油の減少を補う補給手段として、補助タンク106と、補助タンク106からタンク101に作動油を導く油配管107と、油配管107を通じて作動油をタンク101に加圧供給する油圧ポンプ108とが設けられている。補助タンク106は大気開放されており、図示しないが油圧モータ100や油圧ポンプ103,108からの排油(ドレン)が集められるようになっている。油圧ポンプ108は、電動モータ108aによって駆動されるようになっている。
【0050】
上記のように構成された駆動装置42においては、タンク101の作動油がガスハイドレートの生成圧力と同等(5.0MPa)に加圧されている。スクリュープレス型脱水装置12による脱水を行うにあたり、油圧ポンプ103を駆動すると、この加圧された作動油が油配管102を通じて油圧モータ100に供給される。油圧ポンプ103は、作動油を、油圧モータ100の駆動圧力(10.0MPa)に筐体100aの内部圧力(5.0MPa)を加えた圧力(15.0MPa)まで昇圧するために仕事をする。作動油が所望の圧力(15.0MPa)にまで昇圧すると油圧モータ100が駆動し、軸体41が回転駆動される。これにより、内部空間40aに収容されたスラリー状の天然ガスハイドレートが物理的に脱水される。油圧モータ101に対して仕事をした作動油は、油配管104を通じてタンク101に戻される。
【0051】
運転を継続すると、油圧モータ100や油圧ポンプ103,108から排油が生じるのは致し方ないが、その排油は補助タンク106に戻される。排油が生じると、タンク101、油圧ポンプ103、油圧モータ100、油配管102,104によって構成される油圧回路中を流通する作動油が減少することになる。そこで、適切な時期に油圧ポンプ108を駆動し、補助タンク106からタンク101に予備の作動油を押し込んで補給する。
【0052】
上記の駆動装置によれば、油圧モータ100を駆動するために油圧ポンプ103がすべき仕事は、当初から5.0MPaに加圧された作動油を15.0MPaにまで加圧する分だけ、つまり差圧の10.0MPa分の昇圧だけでよい。そのため、油圧ポンプ103を駆動する電動モータ103aのエネルギー消費が小さくて済む。
【0053】
また、軸体40は内部空間40aと筐体100aとに跨るものの、これらはともにガスハイドレートの生成圧力に加圧されているので、両者を隔てる隔壁部分に気密性を確保する必要がなく、安全である。また、気密性を確保するために軸封装置等の複雑で高価な機構を設置する必要がない。
【0054】
なお、本実施形態においては筐体100a内部を加圧する圧力源としての圧力容器20を、タンク101内部を加圧する圧力源として共通化し、生成圧力の5.0MPa分を相殺したが、タンク101の圧力源には、圧力容器20に限らず、大気圧よりも高圧を得られる圧力源であればいかなるものを使用してもよい。もし、圧力容器20よりも高圧を得られるものがあればそちらを採用すべきである。ただし、これら圧力源はタンク101を加圧するために動力を要するものであっては意味がなく、あくまで余剰の圧力を利用できるものに限られる。
【0055】
また、本実施形態においてはスクリュープレス型脱水装置12の駆動装置42のみ説明したが、2軸スクリュー型脱水装置13、スクリューコンベア型冷却装置14の各駆動装置にも同様の機構を採用することができる。
【0056】
また、本実施形態においては天然ガスハイドレートの生成システムに具備される各駆動装置に本発明の油圧モータによる駆動装置を適用した例を挙げたが、本発明は天然ガスハイドレートの生成システムに限らず、大気圧よりも高圧下でなんらかの機構を駆動させる装置に適用することができる。その一例としては海底掘削装置が上げられる。この場合の圧力源としては海底の水圧を利用する。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、油圧モータを、駆動すべき機械と同じく加圧雰囲気の筐体内に設置することにより、軸封装置を設ける必要がないので、構造が簡単になって設置にかかるコストを安価に抑えることができる。
【0058】
また、油圧モータを駆動すべき作動油を、余剰の圧力を利用して事前に加圧し、大気圧よりも高圧にしておくことにより、油圧モータを駆動するためになすべき仕事が、予圧分だけ少なくなるので、油圧モータを駆動するために消費されるエネルギーを節約することができる。
【0059】
さらに、予圧手段の圧力源を、筐体の内部を加圧する圧力源と共通化することにより、油圧モータを駆動するためになすべき仕事が、雰囲気圧力分だけ相殺され、通常の駆動圧力だけの昇圧で済むので、さらなるエネルギーの削減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の天然ガスハイドレート生成装置の具体的な装置構成を示す図である。
【図2】スクリュープレス型脱水装置の駆動装置、およびその周辺機器のより詳細な構造を示す図である。
【符号の説明】
11 生成反応装置
12 スクリュープレス型脱水装置
20 圧力容器
42 駆動装置
100 油圧モータ
100a 筐体
101 タンク
102 油配管
103 油圧ポンプ
104 油配管
105 均圧管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device for driving a driven machine installed at a pressure higher than the atmospheric pressure.
[0002]
[Prior art]
Currently, as a method of storing and transporting natural gas mainly composed of hydrocarbons such as methane, natural gas is collected from gas fields, cooled to a liquefaction temperature, and stored and liquefied natural gas (LNG). The method of transportation is common. However, in the case of methane, which is a main component of liquefied natural gas, for example, cryogenic conditions require cryogenic conditions such as -162 ° C. In order to perform storage and transport while maintaining such conditions, a dedicated storage device is required. And a dedicated transportation means such as an LNG transport ship. Since the production, maintenance and management of such devices and the like require extremely high costs, low-cost storage and transportation methods as alternatives to the above methods have been intensively studied.
[0003]
As a result of these studies, a method has been discovered in which natural gas is hydrated to produce a hydrate in a solid state (hereinafter referred to as "natural gas hydrate") and stored and transported in this solid state. Particularly promising (for example, Patent Document 1 below). This method does not require cryogenic conditions as in the case of handling LNG, and is relatively easy to handle because it is solid. For this reason, an existing refrigeration system or a slightly improved version of an existing container ship can be used as a storage device or a transportation means, and therefore, it is expected that the cost can be significantly reduced.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-264851 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the hydrate production apparatus described in Patent Document 1, the natural gas hydrate taken out of the production vessel contains a large amount of water, and it is extremely inefficient to transport and store it as it is. Therefore, it is necessary to dehydrate the natural gas hydrate using a dehydrator, but the natural gas hydrate taken out of the production vessel must be maintained at a higher pressure than the gas hydrate production pressure as in the production. Will be disassembled. Therefore, the dehydrator must be placed in a pressurized atmosphere equivalent to that at the time of generation.
[0006]
The problem here is what to do with the drive of the dehydrator. Since this machine handles flammable substances called natural gas hydrate, the use of electric motors that can cause ignition must be avoided as much as possible. Therefore, a hydraulic motor is likely to be used as a usable device. However, to drive a dehydrating device placed inside a housing in a pressurized atmosphere, whether the motor or the hydraulic motor is used, the housing and the drive shaft must be connected. It is necessary to ensure sufficient airtightness between them. This is a condition that must be satisfied in order to ensure safety because the substance to be handled is flammable. In order to satisfy this condition, it is common to install a shaft sealing device between the housing and the drive shaft. However, the shaft sealing device has a complicated structure and is very expensive, and maintenance is troublesome. In addition to this, initial equipment costs increase.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and drives a device installed at a pressure higher than the atmospheric pressure, and has a simple structure and an inexpensive installation cost, and is driven by a hydraulic motor. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, a drive device using a hydraulic motor having the following configuration is employed.
That is, in the driving device using a hydraulic motor according to claim 1 of the present invention, a driven machine is installed inside a housing maintained at a pressure higher than the atmospheric pressure, and the hydraulic motor that drives the driven machine is mounted on the housing. It is characterized by being installed inside the body.
[0009]
In the present invention, the hydraulic motor is installed in the housing of the pressurized atmosphere like the machine to be driven, so that it is not necessary to provide a shaft sealing device, the structure is simplified, and the installation cost is reduced. Can be
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the hydraulic motor drive device according to the first aspect, further comprising a preload means for pre-pressurizing hydraulic oil to drive the hydraulic motor to a pressure higher than the atmospheric pressure. It is characterized by having.
[0011]
When the hydraulic motor is placed in a pressurized atmosphere, in order to drive the hydraulic motor, the pressure obtained by adding the atmospheric pressure to the drive pressure (the pressure to be supplied to drive the hydraulic motor under atmospheric pressure) is applied to the hydraulic motor. Must be supplied. Therefore, in the present invention, by pre-pressurizing the hydraulic oil for driving the hydraulic motor to be higher than the atmospheric pressure, the work to be performed for driving the hydraulic motor is reduced by the preload. This makes it possible to reduce energy consumed for driving the hydraulic motor.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a hydraulic motor driving apparatus according to the second aspect, wherein a pressure source of the preload means is common to a pressure source for pressurizing the inside of the housing. .
[0013]
In the present invention, by sharing the pressure source of the preload means with the pressure source for pressurizing the inside of the housing, the work to be performed for driving the hydraulic motor is offset by the atmospheric pressure, and the normal drive is performed. It is only necessary to raise the pressure.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a hydraulic motor driving apparatus according to the second or third aspect, further comprising a replenishing means for compensating for a decrease in the operating oil.
[0015]
In the present invention, the hydraulic motor can be continuously driven without running out of the hydraulic oil by compensating for the decrease in the hydraulic oil.
[0016]
The screw press type dewatering apparatus according to claim 5, wherein the container body has an inside maintained at a pressure higher than the atmospheric pressure, and a shaft body having a spiral ridge on a side surface and arranged in the internal space of the container body. A screw press type dehydrator comprising:
The shaft body disposed inside the container body is a driven machine, and a drive device by a hydraulic motor according to any one of claims 1 to 4 is provided to drive the shaft body.
[0017]
In the present invention, since the hydraulic motor is installed in the container in the pressurized atmosphere similarly to the shaft to be driven, there is no need to provide a shaft sealing device, the structure is simplified, and the cost for installing the dewatering device is reduced. Can be reduced inexpensively.
[0018]
The natural gas hydrate generating system according to claim 6 is configured to generate natural gas hydrate by reacting natural gas with raw water in a generating vessel maintained at a pressure higher than atmospheric pressure. A dehydration means for dehydrating natural gas hydrate, comprising a natural gas hydrate generation system,
The dehydrating means includes a container body having an interior maintained at a pressure higher than the atmospheric pressure, and a shaft body having a spiral ridge on a side surface and arranged in an internal space of the container body,
The shaft body disposed inside the container body is a driven machine, and a drive device by a hydraulic motor according to any one of claims 1 to 4 is provided to drive the shaft body.
[0019]
In the present invention, since the hydraulic motor is installed in the container in the pressurized atmosphere similarly to the shaft to be driven, there is no need to provide a shaft sealing device, the structure is simplified, and the cost for installing the dewatering device is reduced. Is reduced, and as a result, the equipment cost of the entire system is reduced.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following, an outline of a natural gas hydrate generation system to which a drive device using a hydraulic motor of the present invention is applied will be described first, and then details of a drive device using a hydraulic motor will be described.
FIG. 1 shows a specific device configuration of a natural gas hydrate generation system that employs a hydraulic motor drive device of the present invention. Hereinafter, in the figure,
[0021]
The
[0022]
Further, the
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
The side wall of the
[0026]
The screw press
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
The twin-
[0030]
The
[0031]
At the end of the
[0032]
The screw press
[0033]
The screw conveyor
[0034]
The
[0035]
The valve switching
[0036]
Generation of natural gas hydrate by the generation system configured as described above will be described.
First, raw water is introduced into the
[0037]
When the state of the temperature and pressure in the
[0038]
The natural gas hydrate generated on the surface of the water particles falls as it is, and falls on the liquid surface of the aqueous phase L to form a natural gas hydrate layer. This natural gas hydrate is extracted from the
[0039]
The natural gas hydrate in the form of slurry sent to the screw press
[0040]
On the other hand, the natural gas hydrate that has undergone the physical dehydration is taken out of the screw
[0041]
The natural gas hydrate sent to the twin-
[0042]
The natural gas hydrate contained in the
[0043]
The natural gas hydrate sent to the screw conveyor
[0044]
The valve switching type
[0045]
The natural gas hydrate fed into the press-
[0046]
Next, a more detailed structure of the driving
The driving
[0047]
The
[0048]
The
[0049]
An
[0050]
In the driving
[0051]
If the operation is continued, it is inevitable that oil is discharged from the
[0052]
According to the above-described drive device, the work that the
[0053]
Further, although the
[0054]
In the present embodiment, the
[0055]
Further, in the present embodiment, only the driving
[0056]
Further, in the present embodiment, an example in which the drive device by the hydraulic motor of the present invention is applied to each drive device provided in the natural gas hydrate generation system, but the present invention is applied to a natural gas hydrate generation system. The present invention is not limited to this, and can be applied to a device that drives some mechanism under a pressure higher than the atmospheric pressure. An example is a submarine drilling rig. In this case, the water pressure at the sea bottom is used as the pressure source.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the hydraulic motor is installed in the housing of the pressurized atmosphere similarly to the machine to be driven, it is not necessary to provide the shaft sealing device, so that the structure is simplified. The cost for installation can be kept low.
[0058]
Also, by pre-pressurizing the hydraulic oil to drive the hydraulic motor using excess pressure and setting it higher than the atmospheric pressure, the work required to drive the hydraulic motor is reduced by the amount of preload. Since it is less, the energy consumed to drive the hydraulic motor can be saved.
[0059]
Further, by sharing the pressure source of the preload means with the pressure source for pressurizing the inside of the housing, the work to be performed to drive the hydraulic motor is offset by the atmospheric pressure, and the normal driving pressure is only used. Since the pressure increase is sufficient, further energy reduction is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a specific device configuration of a natural gas hydrate generation device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a more detailed structure of a driving device of a screw press type dehydrator and peripheral devices thereof.
[Explanation of symbols]
11 Production reactor
12 Screw press type dehydrator
20 pressure vessel
42 Drive
100 hydraulic motor
100a housing
101 tank
102 Oil piping
103 Hydraulic pump
104 oil piping
105 Equalizing tube
Claims (6)
前記容器体の内部に配置した前記軸体を被駆動機械とし、該軸体を駆動するために請求項1から4のいずれか記載の油圧モータによる駆動装置を設置したことを特徴とするスクリュープレス型脱水装置。A screw press type dehydrating apparatus comprising: a container body having an inside maintained at a pressure higher than the atmospheric pressure; and
A screw press, characterized in that the shaft body disposed inside the container body is a driven machine, and the drive device by a hydraulic motor according to any one of claims 1 to 4 is installed to drive the shaft body. Mold dehydrator.
前記脱水手段が、内部を大気圧よりも高圧に保持した容器体と、側面に螺旋状の突条部を有し前記容器体の内部空間に配置された軸体とを備え、
前記容器体の内部に配置した前記軸体を被駆動機械とし、該軸体を駆動するために請求項1から4のいずれか記載の油圧モータによる駆動装置を設置したことを特徴とする天然ガスハイドレート生成システム。A natural means comprising a generating means for generating natural gas hydrate by reacting natural gas and raw water in a generating vessel held at a pressure higher than the atmospheric pressure, and a dehydrating means for dehydrating the generated natural gas hydrate. A gas hydrate generation system,
The dehydrating means includes a container body having an interior maintained at a pressure higher than the atmospheric pressure, and a shaft body having a spiral ridge on a side surface and arranged in an internal space of the container body,
A natural gas, characterized in that the shaft body disposed inside the container body is a driven machine, and the drive device by a hydraulic motor according to any one of claims 1 to 4 is installed to drive the shaft body. Hydrate generation system.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003038249A JP2004243270A (en) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | Driving-gear by hydraulic motor and natural gaseous hydrate generation system |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012030186A (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Metawater Co Ltd | Desalination apparatus and saline water desalination method |
-
2003
- 2003-02-17 JP JP2003038249A patent/JP2004243270A/en not_active Withdrawn
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