(57)【要約】【課題】ＬＮＧで冷媒やブラインなどの熱媒体を冷却する船舶の空調システムにおいて、熱媒体の凍結や配管の破損を抑制する。【解決手段】ＬＮＧ配管（18）の一部を構成する管部材（33）と、熱媒体回路（21）の熱媒体が流通する伝熱管（34）と、管部材（33）と伝熱管（34）との間に介在する主断熱層（35）を有するＬＮＧ用熱交換器を用い、ＬＮＧで熱媒体を間接的に冷却する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガスが流れるＬＮＧ配管（18）を備えた船舶（1）の空調システム（10）に用いられる熱交換器であって、
上記ＬＮＧ配管（18）に取り付けられてＬＮＧ配管（18）の一部を構成する管部材（33）と、
上記空調システム（10）が有する熱媒体回路（21）に接続され、該熱媒体回路（21）の熱媒体が流通する伝熱管（34）と、
上記管部材（33）と伝熱管（34）との間に介在する主断熱層（35）と、
を備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
上記主断熱層（35）は、上記管部材（33）の外周面を覆う断熱材（35a）で構成され、
上記伝熱管（34）は、上記主断熱層（35）の外周面に巻き付けられている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項２において、
上記主断熱層（35）の外周面に巻かれた伝熱管（34）の外側が保護断熱層（36）で覆われている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項３において、
上記主断熱層（35）の熱伝導性（α１）が上記保護断熱層（36）の熱伝導性（α２）よりも小さい
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１つにおいて、
上記伝熱管（34）には、上記管部材（33）と上記伝熱管（34）とで構成される熱交換部（37）への流入部（37a）と、該熱交換部（37）からの流出部（37b）とに、上記熱交換部（37）をバイパスするバイパス通路（38）が接続され、
上記バイパス通路（38）には、上記熱媒体の流量を調整する流量調整機構（38a）が設けられている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
液化天然ガスが流れるＬＮＧ配管（18）と、熱媒体が流れる熱媒体回路（21）を有する空調系統回路（20）とを備え、室内を冷房可能な船舶（1）の空調システムであって、
請求項１から５の何れか１つに記載の熱交換器（30）を備え、
上記熱交換器（30）において上記液化天然ガスにより上記熱媒体回路（21）の熱媒体が冷却されるように構成されている
ことを特徴とする空調システム。
【請求項７】
請求項６において、
上記空調系統回路（20）は、上記熱媒体回路（21）と、該熱媒体回路の熱媒体で処理された空気を室内へ供給するファンコイルユニット（26）と、上記熱媒体回路（21）の熱媒体を冷却する主冷却器（41）とを備え、
上記主冷却器（41）が上記熱交換器（30）により構成されている
ことを特徴とする空調システム。
【請求項８】
請求項６において、
上記空調系統回路（20）は、空気を処理するユニット型空調機（45）と、処理後の調和空気を室内へ供給する空気搬送回路（48）と、ユニット型空調機（45）に流入する被処理空気を冷却する補助冷却器（42）とを備え、
上記補助冷却器（42）と上記熱交換器（30）が上記熱媒体回路（21）に接続され、上記熱交換器（30）において液化天然ガスにより冷却された熱媒体により、上記補助冷却器（42）において被処理空気が冷却されるように構成されている
ことを特徴とする空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換器（ＬＮＧ用熱交換器）及び空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、液化天然ガス（ＬＮＧ）の冷熱を冷却源として用いた船舶の空調システムが開示されている。この空調システムでは、ＬＮＧの冷熱により、空調システムの冷媒やブラインを冷却する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０９１４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の空調システムでは、熱交換器において熱媒体である冷媒やブラインとＬＮＧとが熱交換し、冷媒の冷却（凝縮）または過冷却、ブラインの冷却が行われる。ここで、ＬＮＧは常圧で−１６２℃と非常に低い温度であり、冷媒やブラインが凍結して配管が破損するなどの不具合が生じるおそれがある。
【０００５】
本開示の目的は、ＬＮＧで冷媒やブラインなどの熱媒体を冷却する船舶の空調システムの熱交換器において、熱媒体の凍結による不具合を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、液化天然ガスが流れるＬＮＧ配管（18）を備えた船舶（1）の空調システム（10）に用いられる熱交換器を前提とする。
【０００７】
この熱交換器は、上記ＬＮＧ配管（18）に取り付けられてＬＮＧ配管（18）の一部を構成する管部材（33）と、上記空調システム（10）が有する熱媒体回路（21）に接続され、該熱媒体回路（21）の熱媒体が流通する伝熱管（34）と、上記管部材（33）と伝熱管（34）との間に介在する主断熱層（35）と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
第１の態様では、熱媒体とＬＮＧとが主断熱層（35）を介して間接的に熱交換する。この第１の態様では、主断熱層（35）を設けているので、−１６２℃のＬＮＧの冷熱は主断熱層（35）で吸収され、主断熱層の表面温度は−１６２℃より高くなる。よって、熱媒体の温度が低下しすぎるのを抑制でき、熱媒体の凍結や、伝熱管（34）及び空調系統回路（20）の配管の破損も抑制できる。
【０００９】
本開示の第２の態様は、第１の態様において、上記主断熱層（35）は、上記管部材（33）の外周面を覆う断熱材（35a）で構成され、上記伝熱管（34）は、上記主断熱層（35）の外周面に巻き付けられていることを特徴とする。
【００１０】
第２の態様では、管部材（33）と、管部材（33）を覆う主断熱層（35）に巻き付けられた伝熱管（34）との間でＬＮＧと熱媒体が熱交換する。主断熱層（35）に伝熱管（34）を巻き付けているので、簡単な構成で伝熱面積を大きくすることができる。
【００１１】
本開示の第３の態様は、第２の態様において、上記主断熱層（35）の外周面に巻かれた伝熱管（34）の外側が保護断熱層（36）で覆われていることを特徴とする。
【００１２】
第３の態様では、主断熱層（35）の表面温度が−１０℃などの低温である場合でも、保護断熱層（36）を設けることにより、保護断熱層（36）の表面温度は主断熱層（35）の表面温度より高くなる。したがって、ＬＮＧが流れる熱交換器（30）の表面に結露が生じるのを抑制できる。
【００１３】
本開示の第４の態様は、第３の態様において、上記主断熱層（35）の熱伝導性（α１）が上記保護断熱層（36）の熱伝導性（α２）よりも小さいことを特徴とする。「熱伝導性」は、熱の伝わりやすさの意味で用いており、小さいほど熱が伝わりにくい。
【００１４】
第４の態様では、管部材（33）内のＬＮＧの温度と伝熱管（34）の温度（主断熱層（35）の表面温度）との温度差をΔＴ１とし、伝熱管（34）の温度と保護断熱層（36）の温度との温度差をΔＴ２とすると、例えば伝熱管（34）の温度を−１０℃、保護断熱層（36）の表面を１０℃に設定した場合に、ＬＮＧの温度が−１６２℃であるのに対して、ΔＴ１＞ΔＴ２となる温度関係を、主断熱層（35）の熱伝導性（α１）と保護断熱層（36）の熱伝導性（α２）を、材料の厚さを調整したり異なる材質を用いたりすることなどで容易に実現できる。例えば主断熱層（35）と保護断熱層（36）が同じ断熱材で形成される場合、主断熱層（35）の厚さ寸法（ｔ１）と保護断熱層（36）の厚さ寸法（ｔ２）を調整すればよい。
【００１５】
本開示の第５の態様は、第１から第４の態様の何れか１つにおいて、上記伝熱管（34）には、上記管部材（33）と上記伝熱管（34）とで構成される熱交換部（37）への流入部（37a）と、該熱交換部（37）からの流出部（37b）とに、上記熱交換部（37）をバイパスするバイパス通路（38）が接続され、上記バイパス通路（38）には、上記熱媒体の流量を調整する流量調整機構（38a）が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
第５の態様では、ＬＮＧと熱交換する熱媒体などの熱媒体の流量と、熱交換部（37）をバイパスする熱媒体の流量を調節することにより、熱交換後の熱媒体の温度を調整することができる。
【００１７】
本開示の第６の態様は、液化天然ガスが流れるＬＮＧ配管（18）と、熱媒体が流れる熱媒体回路（21）を有する空調系統回路（20）とを備え、室内を冷房可能な船舶（1）の空調システムを前提とする。
【００１８】
この空調システムは、第１から第５の態様の何れか１つの熱交換器（30）を備え、上記熱交換器（30）において上記液化天然ガスにより上記熱媒体回路（21）の熱媒体が冷却されるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
第６の態様では、船舶（1）の空調システムにおいて、ＬＮＧと熱媒体が熱交換する熱交換器（30）を用いることにより、熱媒体を冷却して室内を冷房することができる。
【００２０】
本開示の第７の態様は、第６の態様において、上記空調系統回路（20）は、上記熱媒体回路（21）と、該熱媒体回路の熱媒体で処理された空気を室内へ供給するファンコイルユニット（26）と、上記熱媒体回路（21）の熱媒体を冷却する主冷却器（41）とを備え、上記主冷却器（41）が上記熱交換器（30）により構成されていることを特徴とする。
【００２１】
第７の態様では、上記熱交換器（30）においてＬＮＧで冷却されたブラインまたは水などの熱媒体をファンコイルユニット（26）に供給し、室内を冷房することができる。
【００２２】
本開示の第８の態様は、第６の態様において、上記空調系統回路（20）は、空気を処理するユニット型空調機（45）と、処理後の調和空気を室内へ供給する空気搬送回路（48）と、ユニット型空調機（45）に流入する被処理空気を冷却する補助冷却器（42）とを備え、上記補助冷却器（42）と上記熱交換器（30）が上記熱媒体回路（21）に接続され、上記熱交換器（30）において液化天然ガスにより冷却された熱媒体により、上記補助冷却器（42）において被処理空気が冷却されるように構成されていることを特徴とする。
【００２３】
第８の態様では、ユニット型空調機（45）に供給される外気などの被処理空気を、ＬＮＧで冷却された熱媒体により予め冷却した後、ユニット型空調機（45）で処理して室内へ供給することで、室内を冷房できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態１に係る空調システムの概略構成図である。
【図２】図２は、図１の空調システムにおける空調系統の回路を示す概略構成図である。
【図３】図３は、熱交換器の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、熱交換器の断熱材の厚さを示すグラフである。
【図５】図５は、実施形態２に係る空調システムにおける空調系統の回路を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
《実施形態１》
実施形態１について説明する。
【００２６】
この実施形態1は、室内を冷房可能な船舶（1）の空調システム（10）に関するものである。図１は、この実施形態１に係る空調システム（10）の概略構成図である。この空調システム（10）は、ＬＮＧタンク（17）に貯留されたＬＮＧ（液化天然ガス）が流れる燃料系統回路（15）であるＬＮＧ回路（16）と、熱媒体が流れる熱媒体回路（21）を有する空調系統回路（20）とを備えている。熱媒体回路（21）は、ブライン（不凍液）が循環するブライン回路（22）と、冷水が循環する水回路（23）とを有している。図２は、空調系統回路（20）を構成するブライン回路（22）と水回路（23）の概略構成を示している。
【００２７】
図１に示すように、船舶（1）には、ＬＮＧタンク（17）と、ＬＮＧを気化した燃料ガスが供給されるエンジン（2）とが設けられている。燃料ガスの供給ラインには、例えばエチレングリコールなどのＬＮＧ用加熱媒体の循環系統に設けられた気化器（19a）とガスヒータ（図示せず）とが接続され、約３０℃に加熱された燃料ガスがエンジン（2）に供給される。気化器（19a）やガスヒータは、コールドボックス（19）に設けられている。コールドボックス（19）は、ＬＮＧ（液体）をメタンガスにするための区画である。
【００２８】
空調系統回路（20）は、上述したように、ブライン回路（22）と水回路（23）とを備えている。ブライン回路（22）と水回路（23）はブライン／水熱交換器（24）を介して接続されている。ブライン回路（22）にはブラインポンプ（25）が設けられ、ブラインがブライン回路（22）を循環する。ブライン／水熱交換器（24）においては、ブラインと水が熱交換し、後述するようにＬＮＧからブラインに供給された冷熱により水が冷却されて、冷水が水回路（23）を循環する。水回路（23）には、図２に示すように、船舶（1）の居住区（3）に設けられる複数のファンコイルユニット（26）が並列に接続されている。各部屋（R,R,…）のファンコイルユニット（26）では、供給された冷水で室内空気が冷却され、室内が冷房される。
【００２９】
本実施形態では、ＬＮＧ回路（16）とブライン回路（22）とは、本開示の特徴とする熱交換器であるＬＮＧ用熱交換器（30）を介して接続されている。ＬＮＧ用熱交換器（30）は、コールドボックス（19）の内部に設けられ、ＬＮＧ回路（16）（燃料系統回路（15））において気化器（19a）の上流側に接続されている。このＬＮＧ用熱交換器（30）は、−１６２℃のＬＮＧが流れるＬＮＧ流路（31）と、ブラインが流れるブライン流路（32）とを有している。このＬＮＧ用熱交換器（30）は、ブラインをＬＮＧにより冷却する冷却器（主冷却器（41））として用いられている。そして、燃料系統回路（15）であるＬＮＧ回路（16）と空調系統回路（20）のブライン回路（22）とが上記ＬＮＧ用熱交換器（30）を介して接続されることにより、本実施形態の空調システム（10）が構成されている。
【００３０】
ＬＮＧ用熱交換器（30）は、ＬＮＧタンク（17）とＬＮＧ気化器（19a）の間のＬＮＧ配管（18）（−１６２℃のＬＮＧが流れる配管）に設けられている。このＬＮＧ配管（18）を流れるＬＮＧは気化前の液体状態であるから、気化した後よりも熱伝導率が高く、冷熱がブラインに効率よく伝達される。
【００３１】
ＬＮＧ用熱交換器（30）は、上述したようにコールドボックス（19）の内部に設けられ、屋内に設置されている。したがって、ＬＮＧ用熱交換器（30）は、日光や風、海水などに晒されない。ただし、ＬＮＧ用熱交換器（30）は、必ずしもコールドボックス（19）内に設置しなくてもよい。
【００３２】
次に、上記ＬＮＧ用熱交換器（30）の具体的な構成について説明する。図３に示すように、このＬＮＧ用熱交換器（30）は、ＬＮＧ回路（16）に設けられているＬＮＧ配管（18）の一部に取り付けられる。具体的には、ＬＮＧ配管（18）は、両端にフランジ（18a）が固定された複数のステンレス鋼管を連続して接続することにより構成されている。そして、本実施形態のＬＮＧ用熱交換器（30）は、複数本が接続されているうちの１つのステンレス鋼管の代わりに、ＬＮＧ配管（18）に取り付けられている。
【００３３】
ＬＮＧ用熱交換器（30）は、ＬＮＧが流れる管部材（33）と、上記ブラインが流れる伝熱管（34）と、管部材（33）と伝熱管（34）との間に介在する主断熱層（35）とを有している。管部材（33）は、本実施形態ではＬＮＧ配管（18）と同じ呼び径のステンレス鋼の短管である。管部材（33）には、隣り合うＬＮＧ配管（18）にボルトで接続するためのフランジ（33a）が両端に設けられている。本実施形態において、管部材（33）は、隣り合うＬＮＧ配管（18）の間に接続されるため、ＬＮＧ配管（18）の一部分になっている。
【００３４】
上記主断熱層（35）は、ＬＮＧとブラインとの間の熱伝達を遮断するものではなく、熱移動／熱伝達を減少させるために設けられている。この主断熱層（35）は、管部材（33）の外周面を覆うように管部材（33）に巻かれて筒状になった断熱材（35a）により構成されている。上記伝熱管（34）は、上記ブラインが流通するアルミニウムや銅の配管である。この伝熱管（34）は、主断熱層（35）の外周面に螺旋状に巻き付けられている。この構成においては、管部材（33）と伝熱管（34）の間に主断熱層（35）が介在するので、ＬＮＧとブラインは主断熱層（35）を介して熱交換することになる。つまり、この実施形態では、管同士を直接接触させてＬＮＧとブラインを熱交換させずに、間接的な熱交換をさせる構成を採用することにより、あえて伝熱性能を下げている。なお、断熱材（35a）の材料は、特に限定する必要はなく、所期の伝熱性能が得られるものを適宜選択すればよい。
【００３５】
主断熱層（35）の外周面に巻かれた伝熱管（34）の外側は、さらに保護断熱層（36）で覆われている。保護断熱層（36）は、主断熱層（35）及び伝熱管（34）の全周を覆っている。保護断熱層（36）の外周面は、主断熱層（35）の外周面より温度が高い。
【００３６】
主断熱層（35）と保護断熱層（36）は、図４の条件を満たすように材質や厚さ寸法（ｔ）が設定される。図４において、グラフの縦軸はＬＮＧ用熱交換器（30）の内部温度、横軸は各断熱層（35，36）の厚さ寸法（t）を示している。ＬＮＧ用熱交換器（30）の管部材（33）の内部はＬＮＧが流れており、温度は−１６２℃である。主断熱層（35）の厚さ（ｔ１）は、主断熱層（35）の表面温度が例えば−１０℃になるように素材を考慮して設定される。また、保護断熱層（36）の厚さ（ｔ２）は、保護断熱層（36）の表面温度が例えば＋１０℃になるように設定される。
【００３７】
この実施形態１では、熱交換に最適な温度（上記の例では−１０℃）となる主断熱層（35）の厚さ寸法を計算し、その位置に伝熱管（34）を配置したうえで、さらに保護用主断熱層（35）を設けている。
【００３８】
主断熱層（35）の厚さ寸法（ｔ１）は、保護断熱層（36）の厚さ寸法（ｔ２）より大きい。つまり、伝熱管（34）が接触する主断熱層（35）の外周面の温度（−１０℃）とＬＮＧの温度（−１６２℃）との温度差ΔＴ１が、主断熱層（35）の外周面の温度（−１０℃）と保護断熱層（36）の外周面の温度（＋１０℃）との温度差ΔＴ２よりも大きく、その温度差ΔＴ１，ΔＴ２に対応して、主断熱層（35）及び保護断熱層（36）の厚さ寸法（ｔ１，ｔ２）を異ならせている。具体的には、ＬＮＧの温度が−１６２℃であるのに対して、主断熱層（35）の外周面の温度が−１０℃であると温度差ΔＴ１は１５２℃になり、保護断熱層（36）の温度を１０℃（＋１０℃）とすれば温度差ΔＴ２は２０℃になる。そして、主断熱層（35）と保護断熱層（36）の素材が同じである場合などは、各温度差ΔＴ１，ΔＴ２を、各断熱層（35，36）の厚さ寸法の違いで実現している。なお、この寸法関係は実施形態において必須ではなく、主断熱層（35）及び保護断熱層（36）の素材が異なる場合など、主断熱層（35）と保護断熱層（36）の厚さ寸法を、例えば同じに設定することも可能と考えられる。要するに、上記主断熱層（35）の熱伝導性（α１）を上記保護断熱層（36）の熱伝導性（α２）よりも小さくするとよい。
【００３９】
上記ＬＮＧ用熱交換器（30）の伝熱管（34）には、上記主断熱層（35）を介して上記管部材（33）と上記伝熱管（34）とで構成される部分（熱交換部（37）という）へのブラインの流入部（37a）と、該熱交換部（37）からのブラインの流出部（37b）とに、ブラインが上記熱交換部（37）をバイパスするのを可能にするバイパス通路（38）が接続されている。このバイパス通路（38）には、熱媒体の流量を調整するように開度可変の流量調整弁（流量調整機構）（38a）が設けられている。この構成では、バイパス流量を調整することにより、ＬＮＧとの熱交換後のブラインの温度を調整することが可能である。温度調整のために、流出部（37b）には温度センサ（39）が設けられており、流出部（37b）のブライン温度の検出値に基づいて流量調整弁（38a）の開度を調整できるようになっている。つまり、流出部（37b）の温度をフィードバックして流量調整弁（38a）の開度を調整し、合流後のブラインを所望の温度に調整する。
【００４０】
−運転動作−
この実施形態１の空調システム（10）の運転時は、図１及び図２において、ＬＮＧ回路（16）を流れるＬＮＧと、ブライン回路（22）を流れるブラインとが熱交換する。本実施形態のＬＮＧ用熱交換器（30）では、ＬＮＧが流れる管部材（33）とブラインが流れる伝熱管（34）との間に主断熱層（35）が設けられている。したがって、ブラインは、ＬＮＧにより直接に冷却されるのではなく、主断熱層（35）を介して間接的に冷却される。
【００４１】
上述したように、主断熱層（35）はブラインとの熱交換温度が−１０℃になるように厚さや素材が定められている。また、熱交換部（37）の流出部（37b）においてブラインの温度を温度センサ（39）で検出し、流量調整弁（38a）の開度が制御される。ＬＮＧで冷却されたブラインは、ブライン／水熱交換器（24）において水回路（23）の水を冷却する。冷却された冷水は、水回路（23）を流れ、各部屋（R,R,…）のファンコイルユニット（26）で室内空気を冷却する。冷却された空気がファンコイルユニット（26）から室内へ吹き出され、室内が冷房される。
【００４２】
−実施形態１の効果−
船舶用の空調システム（10）において、エンジン（2）に利用するＬＮＧでブラインや水などの熱媒体を直接的に冷却する構成である場合、ＬＮＧの温度が−１６２℃と低温であるため、熱交換する熱媒体が凍結し、熱媒体配管が破損するおそれがある。これに対し、この実施形態１では、ＬＮＧと熱媒体（ブライン）との間に主断熱層（35）を介在させることによって、ＬＮＧでブラインを間接的に冷却している。このことにより、熱媒体の温度が下がりすぎるのを抑制できるから、熱媒体の凍結や配管の破損も抑制できる。
【００４３】
熱媒体の凍結を抑制でき、配管温度も低下しすぎないため、熱媒体回路（21）の配管は、特殊な材料の配管を用いずに、通常の材料で形成された配管を用いることができる。
【００４４】
本実施形態は、ＬＮＧ配管（18）と同じステンレス鋼の短管（管部材（33））をＬＮＧ用熱交換器（30）の主となる部材として用いている。そして、熱交換器の管部材（33）をＬＮＧ配管（18）に取り付けたときに、熱交換器の管部材（33）がＬＮＧ配管（18）の一部になるようにしている。そのため、ＬＮＧの燃料系統回路（15）における通常の配管施工と同様の作業でＬＮＧ用熱交換器（30）をＬＮＧ回路（16）に取り付けることができる。このように、本実施形態では、特殊な施工を必要としないので、特殊な施工を行う場合と比べてＬＮＧの漏洩などの問題も生じにくい。
【００４５】
本実施形態では、上記のように、ＬＮＧ配管（18）の一部をＬＮＧ用熱交換器（30）の構成要素にしているので、空調システム（10）の構成が大がかりにならず、空調システム（10）のイニシャルコストやランニングコストを抑えることも可能になる。
【００４６】
このＬＮＧ用熱交換器（30）では、管部材（33）の周りに断熱材（35a）を巻き、さらに伝熱管（34）を巻き付けているので、簡単な構成でＬＮＧと熱媒体を間接的に熱交換させる熱交換器（30）を実用化できるし、簡単な構成で伝熱面積を大きくすることができる。また、断熱材（35a）の熱通過率を基に断熱材（35a）の温度を計算し、熱交換に最適な温度となる位置で伝熱管（34）を巻き付けてＬＮＧとブラインを熱交換させることで、低温になりすぎない適切な冷熱をブラインの冷却に利用できる。また、主断熱層（35）の表面温度が−１０℃程度の低温であっても、主断熱層（35）及び伝熱管（34）の周囲に保護断熱層（36）を設けているので、熱交換器の表面に結露が生じるのを抑制できる。そして、以上の効果を、主断熱層（35）の厚さ寸法（ｔ１）や素材の熱伝導性（α１）と保護断熱層（36）の厚さ寸法（ｔ２）や素材の熱伝導性（α２）を調整することで容易に実現できる。
【００４７】
本実施形態１のＬＮＧ用熱交換器（30）では、バイパス通路（38）に流量調整弁（38a）を設け、熱交換部（37）でＬＮＧと熱交換したブラインと、熱交換部（37）をバイパスしたブラインとが合流した後の温度を、温度センサ（39）で検知するようにしているので、空調負荷が変動したときでも、合流後のブラインの温度を調整して空調系統回路（20）（水回路（23））の温度を安定させ、ひいては室内温度を安定させることができる。
【００４８】
この実施形態の空調システム（10）は、ファンコイルユニット（20）を有する空調系統回路（20）を用いているので、ダクト方式の空調システムに必要な空気の搬送動力に比べてブラインポンプ（25）の動力を抑えることができ、システムの省エネルギー化を図ることができる。また、本実施形態の空調システム（10）では、部屋（R,R,…）ごとに温度調節をすることができる利点もある。
【００４９】
−実施形態１の変形例−
実施形態1では、ブラインと冷水の熱交換器を設けない構成にしてもよい。つまり、空調系統回路（20）を、ブライン回路（22）のみ、または水回路（23）のみで構成するようにしてもよい。
【００５０】
《実施形態２》
図５に示す実施形態２について説明する。
【００５１】
図５は、実施形態２に係る空調システム（10）における空調系統回路（20）を示す概略構成図である。この実施形態２の空調システム（10）は、一般にデッキユニット（45）と呼ばれるユニット型空調機から居住区（3）の各部屋（R,R,…）へダクト（46）で調和空気（冷風）を供給し、吹出口（49）から室内へ吹き出す空気搬送回路（48）を備えたシステムである。なお、このシステムでは、部屋（R,R,…）によっては個別の空調機（パッケージエアコン（47））が備えられている。
【００５２】
デッキユニット（45）を用いて構成されたこの実施形態２の空調システム（10）では、外気（OA）に還気（RA）（各部屋（R,R,…）からの戻り空気）を混合してデッキユニット（45）で処理し、処理した調和空気を各部屋（R,R,…）に供給するように構成されている。なお、図５では還気（RA）のラインは一部のみを示している。
【００５３】
本実施形態２では、ダクト（46）にプレクーラー（補助冷却器）（42）が設けられている。プレクーラー（42）は、ブラインポンプ（25）を有するブライン回路（22）を介してＬＮＧ用熱交換器（30）と接続されている。ＬＮＧ用熱交換器（30）は、実施形態1と同様に、−１６２℃のＬＮＧが流れるＬＮＧ流路（31）と、ブラインが流れるブライン流路（32）とを有している。この実施形態２においても、ＬＮＧ用熱交換器（30）は、ＬＮＧとブラインが主断熱層（35）を介して熱交換し、ブラインが冷却されるように構成されている。この実施形態２では、ＬＮＧの冷熱で冷やされたブラインによって、デッキユニット（45）で処理される外気（被処理空気）が前もって冷却される。
【００５４】
特に、外気温度が４０℃以上になるような高外気条件の場合、一般に、空調システム（10）の負荷が大きくなり、必要冷却能力が大きくなって消費電力も多くなる。これに対して、この実施形態２のプレクーラー（42）を用いてＬＮＧの冷熱で外気を冷やすようにすれば、デッキユニット（45）の必要冷却能力を抑えることができる。したがって、デッキユニット（45）のサイズを小さくすることができ、それによって運転動力が小さくなるので消費電力も抑えられる。
【００５５】
例えば、上記ＬＮＧ用熱交換器（30）をプレクーラー（42）に用いないシステムにおいて、外気温度が４０℃で湿度が７０％の条件である場合に、必要冷却能力が２２４ｋＷ（７５ＨＰ相当）になるとすると、上記ＬＮＧ用熱交換器（30）をプレクーラー（42）にする本実施形態のシステムにおいて、ＬＮＧ回路（16）から６０ｋＷの冷熱が利用できると想定すれば、必要冷却能力は１６４ｋＷ（５０ＨＰ相当）になり、システムを大幅に小型化できる。
【００５６】
以上のように、この実施形態２によれば、ＬＮＧ用熱交換器（30）をデッキユニット（45）の補助冷却器（42）として用いることにより、デッキユニット（45）に必要な空調能力を抑えることが可能になる。
【００５７】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００５８】
例えば、空調システム（10）全体のうち、ＬＮＧの冷熱により得られる冷却能力の占める割合が小さく、部屋（R,R,…）全ての冷却能力を賄えない場合は、一部の部屋（R,R,…）のみにＬＮＧの冷熱を利用するように構成してもよい。例えば、実施形態２において、パッケージエアコン（47）を設置する部屋（R,R,…）でのみＬＮＧの冷熱を利用するようにしてもよい。
【００５９】
また、ＬＮＧの冷熱を利用する本開示の空調システム（10）においては、実施形態１の主冷却器（41）と実施形態２の補助冷却器（42）の両方を組み合わせて用いるように構成することも可能である。
【００６０】
上記ＬＮＧ用熱交換器（30）の具体的な構成に関し、上記実施形態では、管部材（33）に主断熱層（35）を介して伝熱管（34）を巻き付ける構成を採用しているが、伝熱管（34）を巻き付ける構成は必須ではない。本開示の熱交換器は、管部材（33）のＬＮＧと伝熱管（34）のブラインなどの熱媒体が主断熱層（35）を介して間接的に熱交換する構成である限り、他の具体的な構成は適宜変更してもよい。
【００６１】
上記実施形態で説明した熱交換器の各部の材質、寸法、及び温度設定などの詳細は、あくまでも例示であり、それぞれ、適宜変更してもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、ＬＮＧ回路（16）に設けられているＬＮＧ配管（18）の一つの短管を上記熱交換器の管部材（33）と付け替えることで上記空調システム（10）を構築し、燃料系統回路（15）の既設の配管の大部分を利用できるようにしている。しかしながら、伝熱管（34）の巻き数（言い換えると伝熱面積）や主断熱層（35）の表面温度などの熱交換条件によっては、管部材（33）の長さ寸法を変更してもよく、それに伴って、隣り合うＬＮＧ配管（18）を、既設とは異なる長さの配管に変更してもよい。
【００６３】
上記実施形態では、ＬＮＧ用熱交換器（30）で熱媒体回路（30）のブラインを冷却するようにしているが、ＬＮＧで冷却する流体は、水や冷媒などの他の流体であってもよい。また、実施形態１の空調系統回路（20）は、ブライン／水熱交換器（24）を設けない１つの閉回路にして、ＬＮＧで冷却したブラインまたは水が循環するように構成してもよい。
【００６４】
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能である。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本開示は、熱交換器（ＬＮＧ用熱交換器）及び空調システムについて有用である。
【符号の説明】
【００６６】
1     船舶
10    空調システム
18    ＬＮＧ配管
20    空調系統回路
21    熱媒体回路
26    ファンコイルユニット
30    ＬＮＧ用熱交換器（熱交換器）
33    管部材
34    伝熱管
35    主断熱層
35a   断熱材
36    保護断熱層
37    熱交換部
37a   流入部
37b   流出部
38    バイパス通路
38a   流量調整弁（流量調整機構）
41    主冷却器
42    補助冷却器
45    ユニット型空調機
48    空気搬送回路
【図１】
2020051725.tif 000003
【図２】
2020051725.tif 000004
【図３】
2020051725.tif 000005
【図４】
2020051725.tif 000006
【図５】
2020051725.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月24日(2020.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この熱交換器は、上記ＬＮＧ配管（18）に取り付けられてＬＮＧ配管（18）の一部を構成する管部材（33）と、上記空調システム（10）が有する熱媒体回路（21）に接続され、該熱媒体回路（21）の熱媒体が流通する伝熱管（34）と、上記管部材（33）と伝熱管（34）との間に介在する主断熱層（35）と、を備え、上記管部材（33）は、上記ＬＮＧ配管とフランジ接続されるように構成されていることを特徴とする。
【手続補正２】
【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】
液化天然ガスが流れるＬＮＧ配管（18）を備えた船舶（1）の空調システム（10）に用いられる熱交換器であって、
上記ＬＮＧ配管（18）に取り付けられてＬＮＧ配管（18）の一部を構成する管部材（33）と、
上記空調システム（10）が有する熱媒体回路（21）に接続され、該熱媒体回路（21）の熱媒体が流通する伝熱管（34）と、
上記管部材（33）と伝熱管（34）との間に介在する主断熱層（35）と、
を備え、
上記管部材（33）は、上記ＬＮＧ配管とフランジ接続されるように構成されている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
上記主断熱層（35）は、上記管部材（33）の外周面を覆う断熱材（35a）で構成され、
上記伝熱管（34）は、上記主断熱層（35）の外周面に巻き付けられている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項２において、
上記主断熱層（35）の外周面に巻かれた伝熱管（34）の外側が保護断熱層（36）で覆われている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項３において、
上記主断熱層（35）の熱伝導性（α１）が上記保護断熱層（36）の熱伝導性（α２）よりも小さい
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１つにおいて、
上記伝熱管（34）には、上記管部材（33）と上記伝熱管（34）とで構成される熱交換部（37）への流入部（37a）と、該熱交換部（37）からの流出部（37b）とに、上記熱交換部（37）をバイパスするバイパス通路（38）が接続され、
上記バイパス通路（38）には、上記熱媒体の流量を調整する流量調整機構（38a）が設
けられている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
液化天然ガスが流れるＬＮＧ配管（18）と、熱媒体が流れる熱媒体回路（21）を有する空調系統回路（20）とを備え、室内を冷房可能な船舶（1）の空調システムであって、
請求項１から５の何れか１つに記載の熱交換器（30）を備え、
上記熱交換器（30）において上記液化天然ガスにより上記熱媒体回路（21）の熱媒体が冷却されるように構成されている
ことを特徴とする空調システム。
【請求項７】
請求項６において、
上記空調系統回路（20）は、上記熱媒体回路（21）と、該熱媒体回路の熱媒体で処理された空気を室内へ供給するファンコイルユニット（26）と、上記熱媒体回路（21）の熱媒体を冷却する主冷却器（41）とを備え、
上記主冷却器（41）が上記熱交換器（30）により構成されている
ことを特徴とする空調システム。
【請求項８】
請求項６において、
上記空調系統回路（20）は、空気を処理するユニット型空調機（45）と、処理後の調和空気を室内へ供給する空気搬送回路（48）と、ユニット型空調機（45）に流入する被処理空気を冷却する補助冷却器（42）とを備え、
上記補助冷却器（42）と上記熱交換器（30）が上記熱媒体回路（21）に接続され、上記熱交換器（30）において液化天然ガスにより冷却された熱媒体により、上記補助冷却器（42）において被処理空気が冷却されるように構成されている
ことを特徴とする空調システム。