(57)【要約】      （修正有）【課題】小型で安価な装置により安定した熱交換で低温液化燃料ガスを気化して燃料ガスを得ることができる低温液化燃料ガスの気化装置を提供する。【解決手段】封入された中間媒体が循環する循環路と、上記封入空間の下側部分に設けられ、加熱された冷却水が導入されることによる熱交換により、上記中間媒体を加熱して上記封入空間内で蒸発させる中間媒体蒸発部１３と、上記循環路の上側部分に設けられ、ＬＮＧが導入されることによる熱交換により、上記中間媒体を内部で凝縮させるとともに上記ＬＮＧを気化させて燃料ガスとする中間媒体凝縮部１５と、上記中間媒体凝縮部１５において上記ＬＮＧが気化して得られた燃料ガスを燃焼させるエンジン（燃焼部）３０と、上記エンジン（燃焼部）３０における燃焼熱との熱交換により、上記中間媒体蒸発部１３に導入する上記冷却水を加熱するエンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間媒体が封入される封入空間と、
上記封入空間の下側部分に設けられ、加熱媒体が導入されることによる熱交換により、上記中間媒体を加熱して上記封入空間内で蒸発させる中間媒体蒸発部と、
上記封入空間の上側部分に設けられ、低温液化燃料ガスが導入されることによる熱交換により、上記中間媒体を上記封入空間内で凝縮させるとともに上記低温液化燃料ガスを気化させて燃料ガスとする中間媒体凝縮部と、
上記中間媒体凝縮部において上記低温液化燃料ガスが気化して得られた燃料ガスを燃焼させる燃焼部と、
上記燃焼部における燃焼熱との熱交換により、上記中間媒体蒸発部に導入する上記加熱媒体を加熱する加熱媒体加熱部とを備えた
ことを特徴とする低温液化燃料ガスの気化装置。
【請求項２】
上記封入空間は、上記中間媒体が循環する循環路を含み、
上記中間媒体蒸発部および上記中間媒体凝縮部は、それぞれ上記循環路の途中に設けられている
請求項１記載の低温液化燃料ガスの気化装置。
【請求項３】
上記封入空間内にある中間媒体の圧力を検知する圧力センサと、
上記圧力センサが検知した圧力値に基づいて、上記中間媒体蒸発部に導入する加熱媒体の熱量を制御する熱量制御手段をさらに備え、
上記熱量制御手段は、上記封入空間内にある中間媒体の圧力が一定範囲にはいるように制御する
請求項１または２記載の低温液化燃料ガスの気化装置。
【請求項４】
上記熱量制御手段は、
上記中間媒体蒸発部に加熱媒体を導入する導入路における上記加熱媒体の熱量を計測する熱量計と、
上記熱量計が計測した熱量に基づいて、上記中間媒体蒸発部に導入する上記加熱媒体の流量を制御する流量制御装置とを含んで構成されている
請求項３記載の低温液化燃料ガスの気化装置。
【請求項５】
上記中間媒体は代替フロンである
請求項１〜４のいずれか一項に記載の低温液化燃料ガスの気化装置。
【請求項６】
上記中間媒体凝縮部にはマイクロチャンネル熱交換器が利用されている
請求項１〜５のいずれか一項に記載の低温液化燃料ガスの気化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガス等を気化して燃料ガスを得るための低温液化燃料ガスの気化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、従来の石油燃料に代替するエネルギー源として、環境負荷が少なく、供給安定性に優れた液化天然ガス（ＬＮＧ）が注目を浴びている。
たとえば、船舶の分野でもＬＮＧの利用が進められ、ＬＮＧを燃料とするＬＮＧ燃料船の普及が進められている。
【０００３】
ＬＮＧを燃料として使用する際には、事前に気化させる必要がある。
船舶用のＬＮＧ気化装置としては、ボイラにより発生した蒸気を用いてＬＮＧを気化させるものが知られている。しかし、小型船舶ではボイラを備えるためのスペースが十分に確保できず、上記のような気化装置を用いることは難しい。
【０００４】
このような低温液化ガスの気化装置に関する先行技術文献として、本出願人は、下記の特許文献１〜４を把握している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７４１９５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１７／０３７８１０号パンフレット
【特許文献３】特開２０１３−３２８３６号公報
【特許文献４】特開２０１７−７８４７５号公報
【０００６】
上記特許文献１は、「ＬＮＧ気化器」に関するものであり、段落［０００８］［０００９］に、空気を熱源とし、ＬＮＧの低温で凍結しにくい不凍液を中間冷媒として使用することが記載されている。また、段落［００１１］に、不凍液としてエチレングリコール水溶液を使用することが記載されている。
【０００７】
上記特許文献２は、「船舶用のＬＮＧ気化システム」に関するものであり、段落［０００７］［０００８］に、エンジン冷却水とＬＮＧとを直接に熱交換することにより、上記ＬＮＧを気化させることが記載されている。
【０００８】
上記特許文献３は、「低温液化ガス気化装置」に関するものであり、段落［００４３］［００４４］に、低温液化ガスを気化させる中間媒体を加熱するために送風機を用いることが記載されている。
【０００９】
上記特許文献４は、「中間媒体式ガス気化器」に関するものであり、段落［００２８］［００２９］に、単一のケーシングにより形成されたガス気化器の中に、中間媒体２，中間媒体蒸発部Ｅ１，低温液化ガス気化部Ｅ２をまとめて収容することが記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
〔特許文献１の課題〕
上記特許文献１には、空気を熱源とし、ＬＮＧの低温で凍結しにくい不凍液を中間冷媒として使用したＬＮＧ気化器が開示されている。上記特許文献１には、上記不凍液として、少なくとも−４０°Ｃの温度で凍結しない不凍液を使用するのが好適であることが記載されている。上記不凍液の具体例として、エチレングリコールの含有率が約５２から約８４ｗｔ％のエチレングリコール水溶液、プロピレングリコールの含有率が約５６ｗｔ％以上のプロピレングリコール水溶液、トリエチレングリコールの含有率が約６２から約７７ｗｔ％のトリエチレングリコール水溶液等があげられている。また、熱源とする空気を加熱するため、空気加熱バーナーを備えている。
【００１１】
しかしながら、上記グリコール水は腐食性があるため、装置には防食処置が必要になる。また、グリコール水は粘性が高いため、循環させるために強力なポンプが必要になる。このように、不凍液を使う技術では、設備コストが高くなることが避けられない。
また、上記グリコール水を使うには濃度管理が必要となる。グリコール水は有害物質であるため排水が容易でない。つまり、グリコール水を使用することには、管理コストもかかってくる。
また、熱源とする空気を加熱する空気加熱バーナーにも、設備と燃料にコストがかかる。
これらのような事情があるため、特許文献１の技術は非常に使いにくく、特に船舶には適用しづらい。
【００１２】
〔特許文献２の課題〕
上記特許文献２には、船舶用のＬＮＧ気化システムが開示されている。このシステムは、エンジン冷却水とＬＮＧとを直接に熱交換することにより、上記ＬＮＧを気化させるものである。
【００１３】
しかしながら、エンジン冷却水を極低温のＬＮＧと直接に熱交換させることから、エンジン冷却水が昇温しきらない起動初期には、エンジン冷却水が凍結するおそれがある。熱交換器の内部で凍結が起こると、エンジン冷却水が流れずＬＮＧは気化しない。つまり熱交換性能の安定性に問題が生じる。これを防止するため、エンジン冷却水に不凍液を使用すれば、特許文献１と同様の問題が起こる。
このように、エンジン冷却水をＬＮＧと直接に熱交換させるシステムでは、種々の問題が起こる。
【００１４】
〔特許文献３の課題〕
上記特許文献３には、中間媒体との熱交換でＬＮＧを気化させる技術が開示されている。
【００１５】
しかしながら、上記特許文献３では、上記中間媒体を加熱するための送風機を備え、当然のことながら、上記送風機は、外部からのエネルギーの供給を必要とする。
【００１６】
〔特許文献４の課題〕
上記特許文献４には、中間媒体を収容する収容部１０を備えた中間媒体式のガス気化器が開示されている。
【００１７】
しかしながら、上記特許文献４のガス気化器は、上記収容部１０は単一のケーシングにより形成され、その中に中間媒体２，中間媒体蒸発部Ｅ１，低温液化ガス気化部Ｅ２をまとめて収容している。このため、圧力容器である収容部１０が大型化する。このため、設備が大型になってしまうという問題がある。特に、スペースが限られた船舶には適用しにくい。
【００１８】
〔目的〕
本発明は、上記の課題を解決するため、つぎの目的をもってなされたものである。
ランニングコストを要しない小型で安価な装置により、安定した熱交換で低温液化燃料ガスを気化して燃料ガスを得ることができる低温液化燃料ガスの気化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、上記目的を達成するため、つぎの構成を採用した。
中間媒体が封入される封入空間と、
上記封入空間の下側部分に設けられ、加熱媒体が導入されることによる熱交換により、上記中間媒体を加熱して上記封入空間内で蒸発させる中間媒体蒸発部と、
上記封入空間の上側部分に設けられ、低温液化燃料ガスが導入されることによる熱交換により、上記中間媒体を上記封入空間内で凝縮させるとともに上記低温液化燃料ガスを気化させて燃料ガスとする中間媒体凝縮部と、
上記中間媒体凝縮部において上記低温液化燃料ガスが気化して得られた燃料ガスを燃焼させる燃焼部と、
上記燃焼部における燃焼熱との熱交換により、上記中間媒体蒸発部に導入する上記加熱媒体を加熱する加熱媒体加熱部とを備えた。
【００２０】
請求項２記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、請求項１記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記封入空間は、上記中間媒体が循環する循環路を含み、
上記中間媒体蒸発部および上記中間媒体凝縮部は、それぞれ上記循環路の途中に設けられている。
【００２１】
請求項３記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、請求項１または２記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記封入空間内にある中間媒体の圧力を検知する圧力センサと、
上記圧力センサが検知した圧力値に基づいて、上記中間媒体蒸発部に導入する加熱媒体の熱量を制御する熱量制御手段をさらに備え、
上記熱量制御手段は、上記封入空間内にある中間媒体の圧力が一定範囲にはいるように制御する。
【００２２】
請求項４記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、請求項３記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記熱量制御手段は、
上記中間媒体蒸発部に加熱媒体を導入する導入路における上記加熱媒体の熱量を計測する熱量計と、
上記熱量計が計測した熱量に基づいて、上記中間媒体蒸発部に導入する上記加熱媒体の流量を制御する流量制御装置とを含んで構成されている。
【００２３】
請求項５記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記中間媒体は代替フロンである。
【００２４】
請求項６記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記中間媒体凝縮部にはマイクロチャンネル熱交換器が利用されている。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、封入空間、中間媒体蒸発部、中間媒体凝縮部、燃焼部、加熱媒体加熱部を備えている。
上記封入空間には中間媒体が封入される。上記封入空間の下側部分に上記中間媒体蒸発部が設けられ、上記封入空間の上側部分に上記中間媒体凝縮部が設けられる。
上記中間媒体蒸発部には加熱媒体が導入され、上記中間媒体を、上記加熱媒体と熱交換して加熱し、封入空間内で蒸発させる。
上記中間媒体凝縮部には低温液化燃料ガスが導入され、上記低温液化燃料ガスを、上記蒸発された中間媒体と熱交換して加熱し、気化させて燃料ガスとする。このとき、上記中間媒体は、上記低温液化燃料ガスとの熱交換で冷却され、上記封入空間内で凝縮する。
上記燃焼部は、上記中間媒体凝縮部において上記低温液化燃料ガスが気化することで得られた燃料ガスを燃焼させる。
上記加熱媒体加熱部は、上記中間媒体蒸発部に導入する上記加熱媒体を、上記燃焼部で燃料ガスが燃焼することで発生した燃焼熱と熱交換して加熱する。
上記加熱媒体加熱部で加熱された加熱媒体は、上記中間媒体蒸発部に導入され、上記中間媒体を加熱して蒸発させる。
【００２６】
請求項１記載の気化装置は、蒸発と凝縮を繰り返す中間媒体との熱交換によって低温液化燃料ガスを気化させる。このため、従来のような凍結によるトラブルが発生せず、安定した熱交換性能を維持できる。また、従来のような不凍液の使用にまつわる管理や設備のコストがかからない。
また、請求項１記載の気化装置は、封入空間の下側で中間媒体を蒸発させ、封入空間の上側で中間媒体を凝縮させる。このため、中間媒体を強制的に循環させる手段を必要とせず、装置を小型化できる。
また、請求項１記載の気化装置は、上記中間媒体蒸発部における中間媒体の蒸発は加熱媒体との熱交換で行い、上記加熱媒体の加熱は、上記中間媒体凝縮部で低温液化燃料ガスを気化して得た燃料ガスの燃焼熱との熱交換で行う。つまり、当該低温液化燃料ガスの気化装置で得た燃料ガスの燃焼熱を、当該低温液化燃料ガスの気化に利用する。つまり、低温液化燃料ガスの気化に対して外部からエネルギーの供給を受ける必要がなく、その分ランニングコストがかからない。
【００２７】
請求項２記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、上記封入空間が、上記中間媒体が循環する循環路を含む。そして、上記中間媒体蒸発部と上記中間媒体凝縮部が、それぞれ上記循環路の途中に設けられている。
このため、上記中間媒体は、循環路の下側の中間媒体蒸発部で蒸発し、循環路の上側の中間媒体凝縮部で凝縮する。したがって、上記中間媒体が蒸発と凝縮を繰り返すことにより、上記中間媒体は上記循環路を循環する。つまり、中間媒体を強制的に循環させる機器を必要とせず、装置を小型化できる。また、封入空間を循環路とすることで、圧力空間である封入空間を配管で形成することができ、装置を小型化できる。
【００２８】
請求項３記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、上記封入空間内にある中間媒体の圧力を圧力センサが検知し、その圧力値に基づいて、上記中間媒体蒸発部に導入する加熱媒体の熱量を熱量制御手段が制御する。上記熱量制御手段は、上記封入空間内にある中間媒体の圧力が一定範囲にはいるように制御する。
これにより、上記中間媒体が蒸発と凝縮を繰り返すことにより、上記中間媒体は上記循環路を自然循環する。つまり、中間媒体を強制的に循環させる機器を必要とせず、装置を小型化できる。
【００２９】
請求項４記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、上記中間媒体蒸発部に加熱媒体を導入する導入路における上記加熱媒体の熱量を熱量計が計測し、その計測した熱量に基づいて、上記中間媒体蒸発部に導入する上記加熱媒体の流量を流量制御装置が制御する。
これにより、上記封入空間内にある中間媒体の圧力が一定範囲にはいるように制御される。したがって、上記中間媒体が蒸発と凝縮を繰り返すことにより、上記中間媒体は上記循環路を自然循環する。つまり、中間媒体を強制的に循環させる機器を必要とせず、装置を小型化できる。
また、上記加熱媒体加熱部において燃料ガスの燃焼熱と熱交換して加熱された加熱媒体の温度に変動があったとしても、上記中間媒体蒸発部に導入する加熱媒体の熱量が一定の範囲になるように制御し、安定した熱交換を実現する。
【００３０】
請求項５記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、上記中間媒体として代替フロンを使用する。
これにより、従来のように低温液化燃料ガス以外に可燃性ガスを使用する危険性がなくなり、安全面において好ましい。また、従来のような凍結によるトラブルが発生せず、安定した熱交換性能を維持できる。また、従来のような不凍液の使用にまつわる管理や設備のコストがかからない。
【００３１】
請求項６記載の低温液化燃料ガスの気化装置は、上記中間媒体凝縮部にマイクロチャンネル熱交換器を利用する。
これにより、熱交換器の強度を大幅に向上させることができ、熱交換器のサイズを小型化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の低温液化燃料ガスの気化装置の第１実施形態を説明する構成図である。
【図２】上記第１気化ユニットを説明する図である。
【図３】上記第１実施形態の熱量制御手段を説明する図である。
【図４】第２実施形態の第１気化ユニットを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。
【００３４】
◆第１実施形態
図１〜図３は、本発明が適用された低温液化燃料ガスの気化装置を示す第１実施形態である。
第１実施形態は、上記低温液化燃料ガスが液化天然ガス（ＬＮＧ）であり、本発明をＬＮＧ気化装置に適用した例である。
また第１実施形態では、上記ＬＮＧ気化装置を船舶に適用した例を説明する。つまり、第１実施形態は、燃料として積載したＬＮＧを船内で気化して燃料ガスであるＮＧを得る、ＬＮＧ燃料船に適用した例である。
【００３５】
〔全体構造〕
図１は、第１実施形態の全体構造を説明する構成図である。
第１実施形態は、ＬＮＧタンク１、エンジン（燃焼部）３０、第１気化ユニット１０および第２気化ユニット２０を備えている。
【００３６】
上記ＬＮＧタンク１は、本ＬＮＧ燃料船の燃料にするためのＬＮＧが貯留される。上記ＬＮＧタンク１は、内容器２と外容器３のあいだに真空断熱層４を有する二重構造の貯留タンクである。
【００３７】
上記エンジン（燃焼部）３０は、船舶を推進させる動力を得る内燃機関である。上記エンジン（燃焼部）３０は、上記ＬＮＧタンク１から取り出したＬＮＧを気化して得られた燃料ガス（天然ガス：ＮＧ）を燃焼させることにより、当該船舶を推進するための動力を生みだす。
【００３８】
上記第１気化ユニット１０は、上記ＬＮＧタンク１から取り出したＬＮＧを気化して燃料ガスを得る。上記第１気化ユニット１０で得られた燃料ガスは、上記エンジン（燃焼部）３０に燃焼用の燃料として供給される。
【００３９】
上記第２気化ユニット２０は、上記ＬＮＧタンク１から取り出したＬＮＧを気化して加圧用ガスを得る。上記第２気化ユニット２０で得られた加圧用ガスは、上記ＬＮＧタンク１の内容器２内に導入される。これにより、ＬＮＧタンク１からＬＮＧを取り出すときの内容器２内の圧力を確保する。
【００４０】
〔第１気化ユニット１０〕
図２は、上記第１気化ユニット１０を説明する構成図である。
【００４１】
上記第１気化ユニット１０は、中間媒体が封入され、中間媒体蒸発部１３、中間媒体凝縮部１５、循環路１１を含んで構成されている。
上記中間媒体蒸発部１３、中間媒体凝縮部１５、循環路１１の内部空間は互いに連通し、本発明の封入空間を構成する。つまり、上記封入空間は、上記循環路１１を含む。
【００４２】
〔中間媒体〕
第１実施形態では、上記中間媒体として熱媒体用のガスが用いられる。上記熱媒体用のガスは、所定の圧力のもと、熱交換による加熱で蒸発し、熱交換による冷却で凝縮する。
上記中間媒体としては、代替フロンを用いることが好ましい。上記代替フロンは、たとえばハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）類およびハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）類等をあげることができる。
【００４３】
上記代替フロンとして具体的には、Ｒ１３４ａ，Ｒ４０４Ａ，ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄ（Ｚ）等を適用することができる。
上記Ｒ４０４Ａは、凍結温度が−１６０℃であり、極低温ＬＮＧと熱交換しても凍結するおそれがない。
上記Ｒ１３４ａは、温暖化係数が小さい点で好ましい。Ｒ１３４ａの凍結温度は−１００℃であり、凍結を回避するのには十分なレベルである。
上記ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄ（Ｚ）は、温暖化係数がゼロに近い点で好ましい。ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄ（Ｚ）の凍結温度は−１１５℃であり、凍結を回避するのには十分なレベルである。
代替フロンは、これらに限定する趣旨ではない。
【００４４】
〔循環路１１〕
上記循環路１１は、封入された中間媒体が主にガス状となって循環するガス路１１Ａと、封入された中間媒体が主に液状となって循環する液体路１１Ｂとから構成されている。上記ガス路１１Ａは、上記中間媒体蒸発部１３の上部と上記中間媒体凝縮部１５の上部とを連通させるように接続されている。上記液体路１１Ｂは、上記中間媒体凝縮部１５の下部と、上記中間媒体蒸発部１３の側部とを連通させるように接続されている。
【００４５】
〔中間媒体蒸発部１３〕
上記中間媒体蒸発部１３は、上記循環路１１の途中である上記封入空間の下側部分に設けられている。上記中間媒体蒸発部１３は、後述する加熱媒体が導入されることによる熱交換により、上記中間媒体を加熱して上記封入空間内で蒸発させる。
【００４６】
上記中間媒体蒸発部１３には、上記加熱媒体を導入する加熱媒体導入口１３Ａと、上記加熱媒体を導出する加熱媒体導出口１３Ｂが設けられている。
【００４７】
〔中間媒体凝縮部１５〕
上記中間媒体凝縮部１５は、上記循環路１１の途中である上記封入空間の上側部分に設けられている。上記中間媒体凝縮部１５は、ＬＮＧが導入されることによる熱交換により、上記中間媒体を冷却して上記封入空間内で凝縮させ、同時に上記ＬＮＧを気化させて燃料ガスとする。
【００４８】
上記中間媒体凝縮部１５には、上記ＬＮＧを導入するＬＮＧ導入口１５Ａと、上記燃料ガスを導出するガス導出口１５Ｂが設けられている。
【００４９】
上記中間媒体凝縮部１５には、マイクロチャンネル熱交換器を利用するのが好ましい。上記マイクロチャンネル熱交換器は、微細加工技術などを使って加工した狭隘な流路（マイクロチャンネル）を有する熱交換器である。
【００５０】
〔循環動作〕
上記循環路１１では、封入された中間媒体が循環するために流れる。
つまり、中間媒体蒸発部１３において、封入された中間媒体が加熱されて蒸発する。ガス状となった中間媒体は、熱対流によって中間媒体蒸発部１３の上部からガス路１１Ａを上昇し、中間媒体凝縮部１５にその上部から導入される。中間媒体凝縮部１５において、ガス状の中間媒体が冷却されて凝縮する。液状となった中間媒体は、中間媒体凝縮部１５の下部から液体路１１Ｂを流下して中間媒体蒸発部１３に流入する。この動作が繰り返され、第１気化ユニット１０の封入空間内で中間媒体が循環する。
【００５１】
〔第２気化ユニット２０〕
上記第２気化ユニット２０は、上記中間媒体凝縮部１５でＬＮＧを気化させて得られるのが加圧用ガスである。加圧用ガスと燃料ガスは圧力範囲に差があるだけで同じ組成の天然ガスである。つまり、上記第２気化ユニット２０は、実質的に上記第１気化ユニット１０と同様の構造である。したがって、それ以外の説明を省略する。
【００５２】
図１に戻って説明する。
【００５３】
〔エンジン３０：燃焼部〕
第１実施形態のＬＮＧ気化装置は、上述したエンジン（燃焼部）３０と、上記エンジンを冷却するエンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０とを備えている。
【００５４】
上記エンジン（燃焼部）３０は、上記中間媒体凝縮部１５において上記ＬＮＧが気化して得られた燃料ガスを燃焼させて動力を得る内燃機関である。上記エンジン（燃焼部）３０は、本発明の燃焼部として機能する。
【００５５】
〔エンジン冷却器４０：加熱媒体加熱部〕
上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０は、冷却水（加熱媒体）が流通することにより上記エンジン（燃焼部）３０における燃焼熱と熱交換することにより、エンジン（燃焼部）３０を冷却する。
【００５６】
上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０に導入される冷却水（加熱媒体）は、本発明の加熱媒体として機能するものである。したがって、上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０は、本発明の加熱媒体加熱部として機能し、上記エンジン（燃焼部）３０における燃焼熱との熱交換により、上記中間媒体蒸発部１３に導入する上記冷却水（加熱媒体）を加熱する。
【００５７】
〔その他の構成〕
図において、符号４５は放熱器４５である。上記放熱器４５は、上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０に流通させる冷却水（加熱媒体）の一部から放熱する。この例では、上記放熱はファン４６による空冷で行われる。これにより、上記中間媒体蒸発部１３における熱交換で冷却しきれないエンジン（燃焼部）３０の燃焼熱を放出する。
【００５８】
図において、符号３５はバッファタンク３５である。上記バッファタンク３５は、上記第１気化ユニット１０の上記中間媒体凝縮部１５から取り出した燃焼ガスを、エンジン（燃焼部）３０に供給する前に一時的に貯留する。これにより安定した供給圧力で燃焼ガスをエンジン（燃焼部）３０に供給できる。
【００５９】
〔配管構造：ＬＮＧ系〕
上記ＬＮＧタンク１には、内容器２からＬＮＧを取り出して第１気化ユニット１０の中間媒体凝縮部１５に導入する第１ＬＮＧ取出路５が接続されている。上記第１ＬＮＧ取出路５の下流端は、上記中間媒体凝縮部１５のＬＮＧ導入口１５Ａに接続される。
上記中間媒体凝縮部１５では上述したように、導入されたＬＮＧがガス状の中間媒体と熱交換されて加熱され、気化して燃料ガスとなる。
【００６０】
上記中間媒体凝縮部１５のガス導出口１５Ｂには、上記燃料ガスをバッファタンク３５に搬送するガス搬送路６が接続されている。
上記バッファタンク３５では上述したように、上記燃料ガスを、エンジン（燃焼部）３０に供給する前に一時的に貯留する。
上記バッファタンク３５には、上記燃焼ガスを上記エンジン（燃焼部）３０に対して供給する燃焼ガス供給路７が接続されている。
【００６１】
上記ＬＮＧタンク１には、内容器２からＬＮＧを取り出して第２気化ユニット２０の中間媒体凝縮部１５に導入する第２ＬＮＧ取出路２５が接続されている。上記第２ＬＮＧ取出路２５の下流端は、上記中間媒体凝縮部１５のＬＮＧ導入口１５Ａに接続される。
上記中間媒体凝縮部１５では上述したように、導入されたＬＮＧがガス状の中間媒体と熱交換されて加熱され、気化して加圧用ガスとなる。
【００６２】
上記中間媒体凝縮部１５のガス導出口１５Ｂには、上記加圧用ガスを上記ＬＮＧタンク１の内容器２の上部（気相の部分である）に導入し、内容器２の内圧を保つ加圧路２６が接続されている。
【００６３】
図１において、符号８は、エンジン（燃焼部）３０で燃料ガスを燃焼した後にでる排ガスを排出する排気路８である。
【００６４】
〔配管構造：冷却水系〕
上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０には、エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０で加熱された冷却水（加熱媒体）の一部を取り出して、第１気化ユニット１０の中間媒体蒸発部１３に導入する第１熱水路４１が接続されている。上記第１熱水路４１の下流端は、上記中間媒体蒸発部１３の加熱媒体導入口１３Ａに接続されている。上記第１熱水路４１は、本発明の導入路として機能する。
上記中間媒体蒸発部１３では上述したように、上記加熱された冷却水（加熱媒体）との熱交換により中間媒体を蒸発させる。蒸発してガス化した中間媒体は、上述したように第１気化ユニット１０内を循環する。
上記中間媒体蒸発部１３の加熱媒体導出口１３Ｂには、中間媒体との熱交換で冷却された冷却水（加熱媒体）を取り出して、上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０に戻す第１冷水路４２が接続されている。
【００６５】
上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０には、エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０で加熱された冷却水（加熱媒体）の一部を取り出して、第２気化ユニット２０の中間媒体蒸発部１３に導入する第２熱水路５１が接続されている。上記第２熱水路５１の下流端は、上記中間媒体蒸発部１３の加熱媒体導入口１３Ａに接続されている。
上記中間媒体蒸発部１３では上述したように、上記加熱された冷却水（加熱媒体）との熱交換により中間媒体を蒸発させる。蒸発してガス化した中間媒体は、上述したように第２気化ユニット２０内を循環する。
上記中間媒体蒸発部１３の加熱媒体導出口１３Ｂには、中間媒体との熱交換で冷却された冷却水（加熱媒体）を取り出して、上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０に戻す第２冷水路５２が接続されている。
【００６６】
上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０には、エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０で加熱された冷却水（加熱媒体）の一部を取り出して、放熱器４５に送る第３熱水路６１が接続されている。上記放熱器４５には、ファン４６による空冷で冷却された冷却水（加熱媒体）を取り出して、上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０に戻す第３冷水路６２が接続されている。
【００６７】
〔熱量制御手段７０〕
図３は、熱量制御手段７０を説明する図である。
【００６８】
上記熱量制御手段７０は、圧力センサ７１で検知した圧力値に基づいて、上記第１気化ユニット１０において、上記中間媒体蒸発部１３に導入する加熱媒体の熱量を制御するものである。
上記熱量制御手段７０は、流量計７２、温度計７３、熱量計７４、流量制御装置７５を備えて構成されている。
【００６９】
上記圧力センサ７１は、上記第１気化ユニット１０の中間媒体蒸発部１３に設けられ、上記第１気化ユニット１０の封入空間内の気相部分の圧力を計測し、内部に封入された中間媒体の圧力を検知する。
【００７０】
上記流量計７２は、エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０で加熱された冷却水（加熱媒体）を当該エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０から第１気化ユニット１０の中間媒体蒸発部１３に導入する第１熱水路４１に設けられている。上記流量計７２は、第１気化ユニット１０の中間媒体蒸発部１３に導入される加熱された冷却水（加熱媒体）の流量を検知する。
【００７１】
上記温度計７３は、エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０で加熱された冷却水（加熱媒体）を当該エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０から第１気化ユニット１０の中間媒体蒸発部１３に導入する第１熱水路４１に設けられている。上記流量計７２は、第１気化ユニット１０の中間媒体蒸発部１３に導入される加熱された冷却水（加熱媒体）の温度を検知する。
【００７２】
上記熱量計７４は、上記第１気化ユニット１０の中間媒体蒸発部１３に加熱された冷却水（加熱媒体）を導入する第１熱水路４１（導入路）における上記冷却水（加熱媒体）の熱量を計測する。上記熱量計７４は、上記圧力センサ７１が検知した圧力値、上記流量計７２が検知した流量、上記温度計７３が検知した温度に基づいて、上記冷却水（加熱媒体）の熱量を計測する。
【００７３】
上記流量制御装置７５は、上記第１熱水路４１に設けられた流量制御弁である。上記流量制御装置７５は、上記熱量計７４が計測した熱量に基づいて、上記中間媒体蒸発部１３に導入する上記冷却水（加熱媒体）の流量を制御する。
【００７４】
このようにして上記熱量制御手段７０は、圧力センサ７１が検知した圧力値に基づいて、上記中間媒体蒸発部１３に導入する加熱媒体の熱量を制御する。
これにより、上記熱量制御手段７０は、上記封入空間内にある中間媒体の圧力が一定範囲にはいるように制御する。
【００７５】
〔圧力制御〕
上記熱量制御手段７０は、上記第１気化ユニット１０内の主として気相の圧力を所定の圧力値に制御する。
【００７６】
具体的には、中間媒体がフロンＲ１３４ａであれば、上記圧力値は、０．４６８ＭＰａＧ〜０．９１５ＭＰａＧの範囲内に制御するのが好ましい。
【００７７】
つまり、上記中間媒体の温度は、ＬＮＧを−１６２℃から２０℃に加熱するとすれば、２０℃以上の温度である必要がある。また、上記中間媒体の温度は、上記冷却水（加熱媒体）を５０℃から４０℃に冷却するとすれば、４０℃以下の温度である必要がある。したがって、上記中間媒体の温度は、２０℃〜４０℃の範囲とする必要がある。
このとき、上記中間媒体が飽和温度２０℃となる圧力は０．４６８ＭＰａＧであり、上記中間媒体が飽和温度４０℃となる圧力は０．９１５ＭＰａＧである。
したがって、上記圧力値は、０．４６８ＭＰａＧ〜０．９１５ＭＰａＧの範囲内に制御するのが好ましい。
【００７８】
ここで、熱交換の効率をよくするためには、中間媒体とＬＮＧの温度差が大きく、かつ中間媒体と冷却水（加熱媒体）との温度差も大きいことが望ましい。そうすると、上記中間媒体の理想の温度は２０℃と４０℃のちょうど中央値である３０℃となる。このときの中間媒体の圧力値は０．６７ＭＰａＧである。
したがって、上記中間媒体の圧力値は、０．６７ＭＰａＧを中央値とする一定範囲内に制御するのが好ましく、最大範囲は０．４６８ＭＰａＧ〜０．９１５ＭＰａＧである。
【００７９】
〔第２気化ユニット２０〕
以上は主として第１気化ユニット１０について説明したが、第２気化ユニット２０も同様の構造で同様に動作する。
【００８０】
〔第１実施形態の効果〕
第１実施形態は、つぎの作用効果を奏する。
【００８１】
第１実施形態は、封入空間、中間媒体蒸発部１３、中間媒体凝縮部１５、エンジン（燃焼部）３０、エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０を備えている。
上記封入空間には中間媒体が封入される。上記封入空間の下側部分に上記中間媒体蒸発部１３が設けられ、上記封入空間の上側部分に上記中間媒体凝縮部１５が設けられる。
上記中間媒体蒸発部１３には冷却水（加熱媒体）が導入され、上記中間媒体を、上記冷却水（加熱媒体）と熱交換して加熱し、封入空間内で蒸発させる。
上記中間媒体凝縮部１５にはＬＮＧが導入され、上記ＬＮＧを、上記蒸発された中間媒体と熱交換して加熱し、気化させて燃料ガスとする。このとき、上記中間媒体は、上記ＬＮＧとの熱交換で冷却され、上記封入空間内で凝縮する。
上記エンジン（燃焼部）３０は、上記中間媒体凝縮部１５において上記ＬＮＧが気化することで得られた燃料ガスを燃焼させる。
上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０は、上記中間媒体蒸発部１３に導入する上記冷却水（加熱媒体）を、上記エンジン（燃焼部）３０で燃料ガスが燃焼することで発生した燃焼熱と熱交換して加熱する。
上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０で加熱された冷却水（加熱媒体）は、上記中間媒体蒸発部１３に導入され、上記中間媒体を加熱して蒸発させる。
【００８２】
第１実施形態は、蒸発と凝縮を繰り返す中間媒体との熱交換によってＬＮＧを気化させる。このため、従来のような凍結によるトラブルが発生せず、安定した熱交換性能を維持できる。また、従来のような不凍液の使用にまつわる管理や設備のコストがかからない。
また、第１実施形態は、封入空間の下側で中間媒体を蒸発させ、封入空間の上側で中間媒体を凝縮させる。このため、中間媒体を強制的に循環させる手段を必要とせず、装置を小型化できる。
また、第１実施形態は、上記中間媒体蒸発部１３における中間媒体の蒸発は冷却水（加熱媒体）との熱交換で行い、上記冷却水（加熱媒体）の加熱は、上記中間媒体凝縮部１５でＬＮＧを気化して得た燃料ガスの燃焼熱との熱交換で行う。つまり、当該ＬＮＧ気化装置で得た燃料ガスの燃焼熱を、当該ＬＮＧの気化に利用する。つまり、ＬＮＧの気化に対して外部からエネルギーの供給を受ける必要がなく、その分ランニングコストがかからない。
【００８３】
第１実施形態は、上記封入空間が、上記中間媒体が循環する循環路１１を含む。そして、上記中間媒体蒸発部１３と上記中間媒体凝縮部１５が、それぞれ上記循環路１１の途中に設けられている。
このため、上記中間媒体は、循環路１１の下側の中間媒体蒸発部１３で蒸発し、循環路１１の上側の中間媒体凝縮部１５で凝縮する。したがって、上記中間媒体が蒸発と凝縮を繰り返すことにより、上記中間媒体は上記循環路１１を循環する。つまり、中間媒体を強制的に循環させる機器を必要とせず、装置を小型化できる。また、封入空間を循環路１１とすることで、圧力空間である封入空間を配管で形成することができ、装置を小型化できる。
【００８４】
第１実施形態は、上記封入空間内にある中間媒体の圧力を圧力センサ７１が検知し、その圧力値に基づいて、上記中間媒体蒸発部１３に導入する冷却水（加熱媒体）の熱量を熱量制御手段７０が制御する。上記熱量制御手段７０は、上記封入空間内にある中間媒体の圧力が一定範囲にはいるように制御する。
これにより、上記中間媒体が蒸発と凝縮を繰り返すことにより、上記中間媒体は上記循環路１１を自然循環する。つまり、中間媒体を強制的に循環させる機器を必要とせず、装置を小型化できる。
【００８５】
第１実施形態は、上記中間媒体蒸発部１３に冷却水（加熱媒体）を導入する第１熱水路（導入路）４１における上記加熱媒体の熱量を熱量計７４が計測し、その計測した熱量に基づいて、上記中間媒体蒸発部１３に導入する上記冷却水（加熱媒体）の流量を流量制御装置７５が制御する。
これにより、上記封入空間内にある中間媒体の圧力が一定範囲にはいるように制御される。したがって、上記中間媒体が蒸発と凝縮を繰り返すことにより、上記中間媒体は上記循環路１１を自然循環する。つまり、中間媒体を強制的に循環させる機器を必要とせず、装置を小型化できる。
また、上記エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）４０において燃料ガスの燃焼熱と熱交換して加熱された冷却水（加熱媒体）の温度に変動があったとしても、上記中間媒体蒸発部１３に導入する冷却水（加熱媒体）の熱量が一定の範囲になるように制御し、安定した熱交換を実現する。
【００８６】
第１実施形態は、上記中間媒体として代替フロンを使用する。
これにより、従来のように低温液化燃料ガス以外に可燃性ガスを使用する危険性がなくなり、安全面において好ましい。また、従来のような凍結によるトラブルが発生せず、安定した熱交換性能を維持できる。また、従来のような不凍液の使用にまつわる管理や設備のコストがかからない。
【００８７】
第１実施形態は、上記中間媒体凝縮部にマイクロチャンネル熱交換器を利用する。
これにより、熱交換器の強度を大幅に向上させることができ、熱交換器のサイズを小型化することもできる。
【００８８】
◆第２実施形態
図４は、本発明が適用された低温液化燃料ガスの気化装置の第２実施形態である。
【００８９】
第２実施形態は、第１気化ユニット１０および第２気化ユニット２０が箱状に形成されている。
【００９０】
この例では、封入ケース８０の内部空間が、中間媒体の封入される封入空間である。
上記封入空間の下側部に、冷却水（加熱媒体）が導入されることによる熱交換で、中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発部１３が設けられている。
上記封入空間の上側部に、ＬＮＧが導入されることによる熱交換で、中間媒体を凝縮させるとともにＬＮＧを気化させる中間媒体凝縮部１５が設けられている。
それ以外は、上記第１実施形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。第２実施形態でも上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００９１】
◆まとめ
上記各実施形態は、中間媒体として代替フロンを使用し、フロンの自然循環を利用した気化システムである。
船舶に搭載したエンジン（燃焼部）３０を冷却したときの、加熱された冷却水を第１気化ユニット１０の中間媒体蒸発部１３に通し、中間媒体と熱交換させる。
中間媒体は気化してガス状となり、ガス路１１Ａを上昇して中間媒体凝縮部１５に入る。
中間媒体凝縮部１５では、ＬＮＧが通過する際に上記ガス状の中間媒体と熱交換する。これにより、ＬＮＧは気化されて燃料ガスとなる。同時にガス状の中間媒体は凝縮されて液化する。
液化した中間媒体は、液体路１１Ｂを流下して中間媒体蒸発部１３に戻る。
このようにして第１気化ユニット１０で中間媒体が循環し、そのサイクルが繰り返される。
【００９２】
この気化システムでは下記のような利点がある。
また、エンジン（燃焼部）３０の燃焼熱を利用した中間媒体の圧力制御のみで、中間媒体を自然循環させるため、中間媒体を循環させるためのポンプが不要で、ポンプ等に係る設備コストとメンテナンスコストが不要となる。
また、装置自体を小型化し、省スペースできるため、特に船舶には有効である。
エンジン（燃焼部）３０の燃焼熱を利用して中間媒体を蒸発させるため、中間媒体を蒸発させてＬＮＧを気化させるために外部からエネルギーを供給する必要がなく、その分ランニングコストがかからない。
中間媒体として不燃性の代替フロンを用いるため、気化ユニットに万一亀裂が入るようなことがあっても、ＬＮＧは密閉された不燃ガス中に漏れるため、着火には至らず、安全性が高い。
ＬＮＧと中間媒体の熱交換にマイクロチャンネル気化器を使用することにより、装置の強度が大幅に上がり、長期間に安定して使用できる。また、気化ユニットのサイズを従来品の１／１０程度にできる。省スペースで効率的な気化が可能となる。
【００９３】
◆その他の変形例
以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は図示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。
【００９４】
たとえば、上記各実施形態として、船舶においてＬＮＧを気化させる装置を説明したが、これに限定する趣旨ではない。
たとえば、本発明の低温液化燃料ガスはＬＮＧに限定するものではなく、他の低温液化燃料ガスに適用することもできる。
また、本発明は船舶用に限定する趣旨ではない。
また、燃焼部は推進用のエンジン１に限定する趣旨ではなく、各種の燃焼装置を適用することができる。たとえば、上記燃焼装置として、火力発電用ボイラや温水ボイラ等の各種ボイラ装置，焼却炉や熱処理炉等の各種燃焼炉，推進用でない発電用のエンジン等、各種のものを適用することができる。
【００９５】
また、上記各実施形態では、熱量制御手段７０によって中間媒体の圧力を制御するようにしている。本発明は、これに限定するものではなく、熱量制御手段７０による中間媒体の圧力制御を行わない態様も含む趣旨である。
【００９６】
具体的には、冷却水（加熱媒体）と中間媒体の温度差を小さくし、冷却水（加熱媒体）の流量を増やしてその温度変化を小さくする。このようにして運転することにより、中間媒体の温度は、冷却水（加熱媒体）の入口温度以上にはならない。このため、中間媒体の飽和温度（圧力）の上限値を下げることができる。
【００９７】
このように、冷却水（加熱媒体）と中間媒体の温度差を極力小さくすることにより、冷却水（加熱媒体）を、入口温度が一定となるように一定流量で流し続けるだけで、運転中における中間媒体の圧力変動を狭い範囲内におさめることができる。このようにすることにより、熱量の負荷変動があったとしても、圧力制御を行わずに運転することができる。
【００９８】
この場合、温度差を小さくすることで冷却水（加熱媒体）の流量が増加するため、熱交換器である中間媒体蒸発部１３のサイズは大きくなる。しかし、この部分の熱交換器にプレートフィンやプレート式等の高効率熱交換器を採用することにより、サイズの増加は極力抑えることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１：ＬＮＧタンク
２：内容器
３：外容器
４：真空断熱層
５：第１ＬＮＧ取出路
６：ガス搬送路
７：燃焼ガス供給路
８：排気路
１０：第１気化ユニット
１１：循環路
１１Ａ：ガス路
１１Ｂ：液体路
１３：中間媒体蒸発部
１３Ａ：加熱媒体導入口
１３Ｂ：加熱媒体導出口
１５：中間媒体凝縮部
１５Ａ：ＬＮＧ導入口
１５Ｂ：ガス導出口
２０：第２気化ユニット
２５：第２ＬＮＧ取出路
２６：加圧路
３０：エンジン（燃焼部）
３５：バッファタンク
４０：エンジン冷却器（加熱媒体加熱部）
４１：第１熱水路（導入路）
４２：第１冷水路
４５：放熱器
４６：ファン
５１：第２熱水路
５２：第２冷水路
６１：第３熱水路
６２：第３冷水路
７０：熱量制御手段
７１：圧力センサ
７２：流量計
７３：温度計
７４：熱量計
７５：流量制御装置
８０：封入ケース
【図１】
2020003019.tif 000003
【図２】
2020003019.tif 000004
【図３】
2020003019.tif 000005
【図４】
2020003019.tif 000006