(57)【要約】【課題】冷媒が伝熱管表面に密着して流れ落ちるようにして、冷媒供給ポンプの電力を削減することを可能とする。  【解決手段】  鉛直に設置した多数の伝熱管１の内部を下端から導入された液化ガスが上昇させられる一方、伝熱管１の外部では伝熱管１の外面に沿って伝熱管１の上端に配置された樋状の冷媒供給装置７から溢れ出る冷媒６が流れ落ちる構造の気化器において、伝熱管１の上端に伝熱管１の周りを覆い冷媒供給装置７から溢流する冷媒６を受けるメッシュ８を配置し、メッシュ８を通して冷媒６が伝熱管１に沿って流れるようにしている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直に設置した多数の伝熱管の内部を下端から導入された液化ガスが上昇させられる一方、前記伝熱管の外部では前記伝熱管の外面に沿って前記伝熱管の上端に配置された冷媒供給装置から溢れ出る冷媒が流れ落ちる構造の気化器において、前記伝熱管の上端に前記伝熱管の周りを覆い前記冷媒供給装置から溢流する冷媒を受けるメッシュを配置し、前記メッシュを通して前記冷媒が前記伝熱管に沿って流れるようにしたことを特徴とする液化ガス気化器。
【請求項２】
前記メッシュの上または下に多数の穴を開けた分散板を配置し、前記分散板並びにメッシュを通過して前記冷媒が前記伝熱管に沿って流れることを特徴とする請求項１記載の液化ガス気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化されたガス例えば液化天然ガス (ＬＮＧ)、液体水素、液体酸素、液体窒素などを海水や真水などの液状加熱流体（以下、総称して冷媒と呼ぶ）で気化させる気化器に関する。さらに詳述すると、本発明は、気化器の冷媒の流れを制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガス気化器として一般的な従来のＬＮＧ気化器は、例えば図１０に示すように、全長６〜８ｍのアルミニウム合金製のフィン付き伝熱管１を垂直にカーテン状に多数設置し、伝熱管１の内部をＬＮＧ４が上向きに流れ、伝熱管１の外部を海水６が伝熱管表面に沿って流れ落ちる構造である（特許文献１，２）。
【０００３】
海水６は、伝熱管上端部にほぼ水平に設置した樋状の流路（本明細書では冷媒供給装置と呼ぶ）７から溢れ出ることにより、伝熱管１に向けて流れ落ち伝熱管１の表面に沿って落下するように構成されている。他方、伝熱管下端のヘッダ２から流入する約−１６０℃のＬＮＧ４は、伝熱管１内を上昇する間に伝熱管１の外面に沿って流れ落ちる海水６の温度によって気化され、伝熱管１の上端のヘッダ３を出る時点でほぼ気化してガス５となっている。  
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８３９７０
【特許文献２】特開平８−１７６５６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、樋状の冷媒供給装置７から溢れ出る海水６を伝熱管１の外面に沿って流す冷却構造の場合には、流れ落ちる海水６を完全に伝熱管１に密着させることが困難であり、その一部が伝熱管１の加熱に寄与することなく無駄な流量となる問題を含んでいる。このため、伝熱管１の加熱に寄与しない無駄な流量を考慮して伝熱計算上必要な流量以上の海水６を供給している。ある例では伝熱計算上必要な流量の１．５倍程度の海水を供給している設備もある。そのため海水供給ポンプの電力も一部が無駄となっているのが現状である。
【０００６】
そこで本発明は、海水や水などの液体を加熱媒体とする液化ガス気化器において、水が伝熱管表面に密着して流れ落ちるようにすることを目的とする。また、本発明は、水供給ポンプの電力を削減することを可能とする液化ガス気化器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するため、本発明は、鉛直に設置した多数の伝熱管の内部を下端から導入された液化ガスが上昇させられる一方、伝熱管の外部では伝熱管の外面に沿って伝熱管の上端に配置された樋状の冷媒供給装置から溢れ出る冷媒が流れ落ちる構造の気化器において、伝熱管の上端に伝熱管の周りを覆い冷媒供給装置から溢流する冷媒を受けるメッシュを配置し、メッシュを通して冷媒が伝熱管に沿って流れるようにしている。
【０００８】
ここで、本発明の液化ガス気化器は、メッシュの上または下に多数の穴を開けた分散板を配置し、分散板並びにメッシュを通過して冷媒が伝熱管に沿って流れるようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の液化ガス気化器によれば、冷媒供給装置から溢流した冷媒がメッシュを通過する際に微粒化され、伝熱管に一旦付着した冷媒が飛び散ることなく伝熱管の表面に密着して流れ落ちることから、冷媒の一部が伝熱管の加熱に寄与することなく流れ落ちる無駄な冷媒の流量が少なくなる。したがって、冷媒供給量を多めにすることが必要なくなり、供給ポンプの電力削減が可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の液化ガス気化器によれば、メッシュの上または下に多数の穴を開けた分散板を配置し、分散板並びにメッシュを通過して冷媒が伝熱管に沿って流れるようにしているので、分散板で冷媒の落下の勢いが弱められて、大きな塊となって真下以外の望まぬ方向に飛び散ることを防ぐことができるので、大量の冷媒を必要とする液化ガス気化器の場合には有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。なお以下の説明では簡略化のため、冷媒（海水や水など）を代表して水のみを表記するが、これに限定されるものではなく、海水、温水、その他の液体および水蒸気と温水の二層流なども含むものとする。その温度は当該液化ガスよりも高ければよい。すなわち取水したままの海水、河川の水や水道水でもよいが、何らかの廃熱などによって前記流体を人為的に加熱したものでもよい。冷媒の温度が高いほど、気化性能は向上する。
【００１２】
図１から図３に本発明の液化ガス気化器をＬＮＧ（液化天然ガス）の気化器に適用した実施の一形態を示す。この液化ガス気化器は、鉛直に設置した伝熱管１の内部を下端から導入された液化ガス４が上昇させられる一方、伝熱管１の外部では伝熱管１の外面に沿って冷媒６が流れ落ちる構造を成している（オープンラック型気化器と呼ばれることもある）。尚、実際の液化ガス気化器においては、多数の伝熱管１が隙間を空けてカーテン状に配列され上下端のヘッダ２，３で連結されているが、本実施形態の説明では説明の便宜上数本のみを図示する。
【００１３】
本実施形態における冷媒６の供給方式は、伝熱管１に向けて冷媒供給装置（給水トラフ）７をオーバーフローした冷媒６を放出し、伝熱管１の外表面に沿って流下させるようにしたものである。冷媒供給装置７の下方には、本実施形態の場合、雨樋状の分散板９およびメッシュ８が配置され、分散板９並びにメッシュ８で冷媒供給装置７から溢流した冷媒６受けて整流し、伝熱管１の外周面に密着するように伝熱管１に沿って流れるように設けられている。本実施形態における分散板９およびメッシュ８は半円状または箱形の断面の樋状を成し、伝熱管１のフィン１１の外接円に相当する穴またはフィン１１も含む伝熱管断面に相当する開口部あるいはフィン１１の無い円形の伝熱管の断面に相当する穴を開けて、各伝熱管が貫通できるように設けられている。
【００１４】
分散板９は冷媒の勢いを弱める作用、メッシュ８は冷媒を微粒化する作用がある。流量が少ない場合は分散板９は必ずしも設置しなくとも良いが、ＬＮＧ気化器の流量の場合には必要である。これがない場合、冷媒が大きな塊となって真下以外の望まぬ方向に飛び散ることとなり、伝熱管１の表面に沿って流れる流量が減少することとなる。メッシュ８の存在は、一旦付着した水が飛び散ることを防ぐものであり、必らず設置することが望まれる。
【００１５】
分散板９は水の勢いを弱めて小塊に砕くものであるから、メッシュ８の上に配置することが好ましいが、場合によってはメッシュ８の下に配置するようにしても良い。
【００１６】
分散板９の穴１０の大きさとピッチ、穴数などは特に限定されるものではないが、少なくとも穴１０の総面積と冷媒の流量の総バランスで雨樋型分散板９に溜まる水位が決まることから、溢流しないような穴１０の総面積を設定することが必要である。また、穴１０の位置はほぼ均等に分散していることが好ましく、偏って設けられても良いが積極的に偏って配置させることは必要ない。分散板９の材質としては、プラスチックの他、金属製などでも良い。ただし冷媒６が海水の場合は、海水に対して耐食性のある材料である必要がある。穴１０の直径は例えば５〜２０mmの範囲が好ましく、より好ましくは１０mm程度であり、穴１０のピッチは例えば穴直径の数倍程度の範囲が好ましく、より好ましくは約３０mm程度である。
【００１７】
他方、メッシュ８の開口部の粗さ（オープニング）は、例えば０.５〜５mmの範囲、好ましくは１〜４ｍｍ、より好ましくは１〜３ｍｍ、最も好ましくは１mm程度とすることであり、０．５ｍｍ以下では冷媒として利用される海水の中の異物で詰まる可能性があり、５ｍｍ以上では微粒化に対する効果が少なくなる。また、メッシュ８の材質は、特に限定されるものではないが、金属製およびプラスチック製などでも良い。ただし金属製で冷媒が海水の場合は、海水と耐食性のある金属製である必要がある。なお、メッシュ８は少なくとも１枚を配置することが必要であるが、場合によっては数枚重ねることもある。
【００１８】
また、伝熱管１は、外周面に伝熱性能促進のために放射状に伝熱フィン１１を備える円形の一般的な伝熱管（本明細書では単にフィン付き伝熱管と呼ぶ。図８及び９参照）であり、特定の材質に限られるものではないが、熱伝導性や耐腐食性などを考慮すればアルミニウム合金などの使用が好適である。尚、フィン付き伝熱管１は図８に示すものに限られず、例えば図９に示すようなフィン形状の伝熱管を用いることも可能である。
【００１９】
以上のように構成された本発明の液化ガス気化器によれば、冷媒供給装置７から溢流した冷媒６の落下の勢いが分散板９で弱められ、大きな塊となって真下以外の望まぬ方向に飛び散ることが防がれる。そして、メッシュ８を通過する際に微粒化され、表面張力でメッシュの中央に集まりながら滴下して伝熱管の表面に密着して表面に沿って流れ落ちる。つまり、メッシュの存在は、フィン付き伝熱管１の外面に沿って流れ落ちる水の流れを外側に飛散させることなく、あるいは剥離することなく流れ落ちさせ、伝熱管１の外面に沿って流れ落ちるように導く。これにより、フィン付き伝熱管１の外面に沿って勢いよく流れ落ちる冷媒・海水６は、フィン付き伝熱管１の周りに飛散したり、あるいは外面から剥離することなく、伝熱管１の表面に沿って流れる。
【００２０】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、伝熱管１が密に配置されている（例えば、ピッチ55 mm程度の間隔で伝熱管が一直線に並んでいる）機種のＬＮＧ気化器に適用した例を挙げて主に説明しているので、樋状の給水装置７、メッシュ８、分散板９を用いて、冷媒供給装置（給水トラフ）７をオーバーフローした水を雨樋状のメッシュ８で受けて整流するようにしているが、伝熱管１の配置間隔が十分に広く設定される場合には実験装置で用いたようなロート状の給水装置を各伝熱管毎に用いて各ロート状の給水装置毎に独立した環状のメッシュ８および分散板９を配置するようにしても良い。
【００２１】
また、比較的冷媒の流量が多くなるＬＮＧ気化器に適用した本実施形態では、分散板９の配置によって冷媒の勢いを弱め、冷媒が大きな塊となって真下以外の望まぬ方向に飛び散ることを防ぐ必要があるが、冷媒の量が少ない場合には、メッシュ８の配置だけでも効果的に冷媒を伝熱管１に沿って流れるようにすることができる。
【実施例】
【００２２】
液化ガス気化器の性能を確認するため、メッシュ８並びに分散板９を配置した本発明にかかる液化ガス気化器と、冷媒供給装置７から直接伝熱管１に冷媒６を放出する従来の液化ガス気化器との冷媒の流下状況を図４〜図７の実験装置を用いて対比した。尚、実験においては、ロート状給水装置７の上端に接続されたホースを介して供給される水６が室内に飛散しないように透明のパイプ１２を被せてから水６を流れ落ちさせた。
【００２３】
具体的には、図５に示すように、フィン付き伝熱管１のフィン１１の外接円に相当する下端開口部が設けられているロート状給水装置（冷媒供給装置）７を配置し、そのロート状給水装置の内部に分散板９とメッシュ８とを配置した装置を用いて実験を行った。実験に用いた分散板９は、内径５５ｍｍ、外径１５０ｍｍのプラスチックの環状板に直径１０mmの穴１０を約３０mmのピッチで設けたものである。分散板９の外周面部分はロート状給水装置７の円錐形の内面に当接すると共に内周面部分が伝熱管１のフィン１１の外接円となって、分散配置させた穴１０並びにフィン１１とフィン１１との間のＶ形の溝からも水が流れ落ちるように設けられている。また、メッシュ８は、内径５５ｍｍ、外径１３０ｍｍ、粗さは１ｍｍ程度のやや半球面状の金網を用いた。このメッシュ８も外周面部分がロート状給水装置７の円錐形の内面に当接すると共に内周面部分が伝熱管１のフィン１１の外接円となって、金網部分並びにフィン１１とフィン１１との間のＶ形の溝からも水が流れ落ちる。ここで、フィン付き伝熱管１は、外径３５ｍｍ、内径２３ｍｍ、肉厚６ｍｍの円形を成し、付け根部分の厚み約４ｍｍ、高さ８ｍｍのフィンを平行に１０枚設けたものを使用した（特許第３４３９６４４号参照）。尚、環状分散板９はボルト１３によってアクリル円筒１２と共に支柱に固定されて吊り下げられている。
【００２４】
（本実施例の実験）
図４および図５は、分散板９とメッシュ８とを配置したロート状給水装置７を用いた場合の伝熱管周りの冷媒・水の流下状況を再現した実験の写真である。この実験の結果、分散板９とメッシュ８の設置により、フィン付き伝熱管１の外面に沿って流れ落ちてきた水６は、図４に示すように、伝熱管の表面に沿って流れることが確認された。水６が伝熱管１に密着して流れ落ちるため、伝熱管１の外側に設置した透明アクリル製円筒１２は全く濡れていない。
【００２５】
（比較実験）
フィン付き伝熱管１の上方にロート状の給水装置（冷媒供給装置）７を配置しただけの実験装置の写真を図６及び図７に示す。図７に示すように、フィン付き伝熱管１の外面に沿って流れ落ちてきた水６は、一部が飛散して周囲の透明パイプ１２に水滴１４として付着していることから、伝熱管１の表面から水６の流れが剥離することが確認された。図７に拡大して示すように、伝熱管の上端部に設置したロート７から供給されている水６が、周囲に飛散するため、伝熱管の外側に設置した透明アクリル製円筒１２が水滴１４で濡れている。 
【００２６】
以上の実験によって水が伝熱管表面に密着して流れ落ちる流動状況について確認した。この実験の結果、分散板９とメッシュ８の設置により、フィン付き伝熱管１の外面に沿って流れ落ちてきた水６は、図４に示すように、伝熱管の表面に沿って流れることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の液化気化器の一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の液化気化器の一実施形態を示す横断面図である。
【図３】本発明の液化気化器の伝熱管に対する分散板とメッシュとの配置状態を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる液化ガス気化器を模擬した実験装置を示す図で、水が伝熱管表面に密着して流れ落ちる流動状況を再現する。
【図５】同実験装置の分散板とメッシュとを導水ロートの底面開口から斜めに示した実験装置の図である。
【図６】分散板とメッシュとを備えない従来の液化ガス気化器を模擬した実験装置を示す図で、水が伝熱管表面に密着して流れ落ちず周りのパイプに飛散している流動状況を再現する。
【図７】図６の実験装置の図で、伝熱管周りの冷媒の流動状況を下から見て拡大して示す。
【図８】フィン付き伝熱管の一例を示す軸直角断面図である。
【図９】フィン付き伝熱管の他の例を示す軸直角断面図である。
【図１０】従来の液化ガス気化器の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  伝熱管
６  冷媒（海水）
７  給水トラフ
８  メッシュ
９  分散板
１０  分散板の穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図４】
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【図５】
2010060058.tif 000010
【図６】
2010060058.tif 000011
【図７】
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