(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気と液状の中間媒体とを熱交換させることによって前記中間媒体の少なくとも一部を蒸発させる中間媒体蒸発部と、
前記中間媒体蒸発部への送風を行うための送風機と、
前記中間媒体蒸発部で蒸発した中間媒体を凝縮させることによって低温液化ガスを気化させる液化ガス気化部と、
前記液化ガス気化部内の中間媒体の温度又は圧力を検知する検知器を有し、前記検知器の検知結果に応じて、前記液化ガス気化部での中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように、前記送風機による送風を制御することによって前記中間媒体蒸発部での熱交換量を制御する熱交換制御部と、を備えている低温液化ガス気化装置。
【請求項２】
前記熱交換量制御部は、前記液化ガス気化部での前記中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように前記送風機の回転数を制御する請求項１に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項３】
前記中間媒体蒸発部には、前記中間媒体と熱交換される大気の通る通路が形成されるとともに、この通路に配置された通路開度調節器が設けられ、
前記熱交換量制御部は、前記液化ガス気化部での前記中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように前記通路開度調節器の開度を制御する請求項１に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項４】
前記送風機のファンブレードは、向きを調節可能であり、
前記熱交換量制御部は、前記液化ガス気化部での前記中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように前記ファンブレードの向きを制御する請求項１に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項５】
前記中間媒体蒸発部は、前記液化ガス気化部内に貯まった中間媒体の液面よりも下方に配置されている請求項１から４の何れか１項に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項６】
前記液化ガス気化部内に貯まった中間媒体を前記中間媒体蒸発部へ送るポンプを備えている請求項１から４の何れか１項に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項７】
前記液化ガス気化部で気化したガスを大気と熱交換させることによって加熱するガス加熱部を備えている請求項１から６の何れか１項に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項８】
前記中間媒体蒸発部と前記ガス加熱部とは、共通の送風機によって送風された大気と熱交換させる構成である請求項７に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項９】
前記中間媒体蒸発部における中間媒体の蒸発温度は、−５℃〜（大気温度−１５）℃の範囲に設定されている請求項７又は８に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項１０】
前記中間媒体蒸発部は、前記中間媒体の一部を蒸発させるものであり、
前記中間媒体蒸発部から前記液化ガス気化部に向かう中間媒体が流れる配管には、気液二相の中間媒体から液相の中間媒体を分離するミストセパレータが設けられている請求項１から９の何れか１項に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項１１】
前記中間媒体蒸発部に向かう大気を加熱する補助加熱器が設けられている請求項１から１０の何れか１項に記載の低温液化ガス気化装置。
【請求項１２】
大気と液状の中間媒体とを熱交換させることによって前記中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発ステップと、
前記中間媒体蒸発ステップで蒸発した中間媒体を凝縮させることによって、液化ガス気化部において低温液化ガスを気化させる液化ガス気化ステップと、を含み、
前記中間媒体蒸発ステップでは、前記液化ガス気化部内の中間媒体の温度又は圧力の検知結果に応じて、前記液化ガス気化部での中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように、送風機による送風を制御することによって中間媒体蒸発部での熱交換量を制御する低温液化ガス気化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温液化ガス気化装置及び低温液化ガス気化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１及び２に開示されているように、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の低温液化ガスを気化させるための気化装置が知られている。下記特許文献１に開示された気化装置では、海水を熱源として、プロパンからなる中間媒体を介して液化天然ガスを気化させる。海水を熱源とする気化装置では、環境保全の観点から海水を使用できない地域に設置できない、海水による汚れが発生する、海水取水設備等の建設に膨大な費用が発生する等の問題がある。一方、下記特許文献２に開示された気化装置では、周囲空気を熱源として、グリコール等の中間媒体を介して液化天然ガスを気化させる。すなわち、この気化装置は、ポンプを駆動して液状の中間媒体を循環させる循環回路を備えており、この循環回路には、周囲空気と中間媒体とを熱交換させる周囲空気熱交換器が設けられている。そして、この周囲空気熱交換器において周囲空気によって暖められた中間媒体により、液化天然ガスを加熱して気化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−５２０７号公報
【特許文献２】特表２０１１−５０３４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献２に開示された低温液化ガス気化装置では、周囲空気を熱源としているため、海水を熱源とした気化器で生ずる問題を解決することができる。しかしながら、この低温液化ガス気化装置でもまだ解決されていない問題が依然として残っている。すなわち、前記特許文献２に開示された気化装置の周囲空気熱交換器では、周囲空気で中間媒体を暖める構成となっているため、中間媒体の循環量が多くなり、また熱交換器での伝熱面積が大きくなるという問題が残っている。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中間媒体の循環量を削減できるとともに低温液化ガス気化装置を小型化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明は、大気と液状の中間媒体とを熱交換させることによって前記中間媒体の少なくとも一部を蒸発させる中間媒体蒸発部と、前記中間媒体蒸発部への送風を行うための送風機と、前記中間媒体蒸発部で蒸発した中間媒体を凝縮させることによって低温液化ガスを気化させる液化ガス気化部と、前記液化ガス気化部内の中間媒体の温度又は圧力を検知する検知器を有し、前記検知器の検知結果に応じて、前記液化ガス気化部での中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように、前記送風機による送風を制御することによって前記中間媒体蒸発部での熱交換量を制御する熱交換制御部と、を備えている低温液化ガス気化装置である。
【０００７】
本発明では、中間媒体蒸発部において、液状の中間媒体と大気とを熱交換させて、当該中間媒体を蒸発させる。このため、大気によって暖められた液状の中間媒体によって低温液化ガスを加熱する構成に比べ、中間媒体の循環量を低減することができ、また大気と中間媒体とを熱交換させる伝熱面積を小さくすることができる。そして、液化ガス気化部においては、中間媒体を凝縮させることによって低温液化ガスを蒸発させるため、中間媒体の凝縮潜熱が利用される。すなわち、液化ガス気化部では、中間媒体の凝縮潜熱を利用して低温液化ガスを気化させるため、潜熱／顕熱のエンタルピー比に応じて、中間媒体の循環量を低減することができるとともに液化ガス気化部での伝熱面積を小さくすることができる。したがって、中間媒体の循環量を削減できるとともに低温液化ガス気化装置を小型化することが可能となる。
【０００９】
また、中間媒体蒸発部での中間媒体の温度が所定温度の範囲内に調整されるため、液化ガス気化部に導入される中間媒体の温度も所定範囲内で安定する（結果的に、中間媒体の圧力も所定範囲内で安定する）。このため、液化ガス気化部における液化ガスの気化量を安定させることができ、安定した運転が可能となる。また液化ガスの気化量の負荷変動があった場合であっても、前記中間媒体蒸発部での熱交換量制御を行うことによって中間媒体蒸発量を安定させ、それに伴って循環量を安定させることができる。
【００１０】
前記熱交換量制御部は、前記液化ガス気化部での前記中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように前記送風機の回転数を制御するのが好ましい。
【００１１】
この態様では、送風機の回転数を制御することにより、液化ガス気化部での中間媒体の温度を所定範囲内に収めることができる。すなわち、送風機の回転数を上げて送風速度を大きくすると、中間媒体の蒸発が促進される。このため、冷源増加した場合には送風機の回転数を上げることによって中間媒体の蒸発を促進させることにより、系内の温度及び圧力を一定化・安定化させ、それに追随するように中間媒体の循環量を増やすことができる。一方、送風機の回転数を下げて送風速度を小さくすると、中間媒体の蒸発が抑制される。このため、冷源低減した場合には送風機の回転数を下げることにより、系内の温度及び圧力を一定化・安定化させ、それに追随するように中間媒体の循環量を減ずることができる。すなわち、負荷（気化ガス流量すなわち冷源）が上昇（冷源増加）する（又は低減する）と、中間媒体の温度（圧力）が低下（又は上昇）するが、風量制御によって風量を増加（又は減少）させることにより変化前の温度（圧力）状態を維持し、液化ガス気化量に見合った中間媒体循環量に調整することができる。
【００１２】
前記中間媒体蒸発部には、前記中間媒体と熱交換される大気の通る通路が形成されるとともに、この通路に配置された通路開度調節器が設けられる場合には、前記熱交換量制御部は、前記液化ガス気化部での前記中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように前記通路開度調節器の開度を制御するのが好ましい。
【００１３】
この態様では、大気の通路の開度を調節することにより、液化ガス気化部での中間媒体の温度を所定範囲内に収めることができる。すなわち、通路の開度を大きくすると中間媒体の蒸発が促進される。このため、冷源増加した場合には、通路開度を大きくすることにいよって系内の温度及び圧力を一定化・安定化させ、それに追随するように中間媒体の循環量を増やすことができる。一方、通路の開度を小さくすると、中間媒体の蒸発が抑制される。このため、冷源低減した場合には、通路の開度を小さくすることによって系内の温度及び圧力を一定化・安定化させ、それに追随するように中間媒体の循環量を減ずることができる。すなわち、負荷が上昇（冷源増加）する（又は低減する）と、中間媒体の温度（圧力）が低下（又は上昇）するが、通路の開度制御によって開度を大きく（又は小さく）することにより変化前の温度（圧力）状態を維持し、液化ガス気化量に見合った中間媒体循環量に調整することができる。
【００１４】
前記送風機のファンブレードが、向きを調節可能であってもよく、この場合には、前記熱交換量制御部は、前記液化ガス気化部での前記中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように前記ファンブレードの向きを制御するのが好ましい。
【００１５】
この態様では、ファンブレードの向きを調節することにより、液化ガス気化部での中間媒体の温度を所定範囲内に収めることができる。すなわち、ファンブレードの向きを調節して送風速度を大きくすると、中間媒体の蒸発が促進される。このため、冷源増加した場合には、送風速度を大きくすることによって系内の温度及び圧力を一定化・安定化させ、それに追随するように中間媒体の循環量を増やすことができる。一方、送風速度を小さくすると、中間媒体の蒸発が抑制される。このため、冷源低減した場合には、送風速度を小さくすることにより系内の温度及び圧力を一定化・安定化させ、それに追随するように中間媒体の循環量を減ずることができる。すなわち、負荷が上昇（冷源増加）する（又は低減する）と、中間媒体の温度（圧力）が低下（又は上昇）するが、ファンブレードの向きの制御によって送風速度を大きく（又は小さく）することにより変化前の温度（圧力）状態を維持し、液化ガス気化量に見合った中間媒体循環量を調整することができる。
【００１６】
前記中間媒体蒸発部は、前記液化ガス気化部内に貯まった中間媒体の液面よりも下方に配置されていてもよい。
【００１７】
この態様では、液化ガス気化部内の中間媒体がヘッド差によって中間媒体蒸発部に流れる。したがって、ポンプ等の動力源を用いることなく中間媒体を循環させることができる。このため、省エネルギー化を図ることができる。
【００１８】
前記低温液化ガス気化装置は、前記液化ガス気化部内に貯まった中間媒体を前記中間媒体蒸発部へ送るポンプを備えていてもよい。
【００１９】
この態様では、ポンプによって中間媒体を送り出すことができるので、液化ガス気化部及び中間媒体蒸発部の配置に左右されることなく、所望の流量を得ることができる。
【００２０】
前記低温液化ガス気化装置は、前記液化ガス気化部で気化したガスを大気と熱交換させることによって加熱するガス加熱部を備えていてもよい。
【００２１】
この態様では、液化ガス気化部で気化したガスをガス加熱部で加熱する構成なので、大気温度の高い地域に設置される低温ガス気化装置の場合に特に有効となる。
【００２２】
前記中間媒体蒸発部と前記ガス加熱部とは、共通の送風機によって送風された大気と熱交換させる構成であってもよい。
【００２３】
この態様では、低温液化ガス気化装置の大型化を抑制することができるとともに設備のコストダウンを図ることができる。
【００２４】
前記中間媒体蒸発部における中間媒体の蒸発温度は、−５℃〜（大気温度−１５）℃の範囲に設定されていてもよい。
【００２５】
この態様では、中間媒体蒸発部において空気中の水分が氷結することを回避しつつ、所要動力を低減することができるとともに低温ガス気化装置の建設費を抑えることができる。
【００２６】
前記中間媒体蒸発部は、前記中間媒体の一部を蒸発させるものでもよく、この場合には、前記中間媒体蒸発部から前記液化ガス気化部に向かう中間媒体が流れる配管には、気液二相の中間媒体から液相の中間媒体を分離するミストセパレータが設けられているのが好ましい。
【００２７】
この態様では、中間媒体蒸発部において中間媒体を完全蒸発させる設定に比べ、中間媒体蒸発部を小型化することができる。しかも、前記配管にミストセパレータが設けられているので、ミストセパレータの下流側において、前記配管内における中間媒体の流れを安定させることができる。すなわち、前記配管内を気液二相の中間媒体が流れる構成では、前記配管において、液化ガス気化部に至る管路が分岐・合流・曲がりを伴う等、管路構成が複雑な構成となっている場合、中間媒体が上向きに流れる部位がある場合等には、気液二相流が不安定となって、脈動現象や配管振動を誘発することがあり、このような場合には、運転継続が困難になる場合もある。したがって、前記配管にミストセパレータが設けられ、ミストセパレータの下流側においては気相の中間媒体が流れる構成とすることにより、中間媒体の流動を安定化させ、脈動現象や配管振動を抑制することができる。
【００２８】
前記低温液化ガス気化装置において、前記中間媒体蒸発部に向かう大気を加熱する補助加熱器が設けられていてもよい。この態様では、中間媒体蒸発部において大気によって中間媒体を加熱する前に、補助加熱器によって前記大気を加熱することができる。したがって、比較的大気温度の低い時期において大気から充分な熱量が受けられないという事態を回避することができ、比較的大気温度の低い時期においても、中間媒体蒸発部において中間媒体を充分に蒸発させることができる。
【００２９】
本発明は、大気と液状の中間媒体とを熱交換させることによって前記中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発ステップと、前記中間媒体蒸発ステップで蒸発した中間媒体を凝縮させることによって、液化ガス気化部において低温液化ガスを気化させる液化ガス気化ステップと、を含み、前記中間媒体蒸発ステップでは、前記液化ガス気化部内の中間媒体の温度又は圧力の検知結果に応じて、前記液化ガス気化部での中間媒体の温度が所定温度の範囲内に収まるように、送風機による送風を制御することによって中間媒体蒸発部での熱交換量を制御する低温液化ガス気化方法である。
【００３０】
本発明では、中間媒体蒸発ステップにおいて、液状の中間媒体と大気とを熱交換させて、当該中間媒体を蒸発させる。このため、大気によって暖められた液状の中間媒体によって低温液化ガスを加熱する構成に比べ、中間媒体の循環量を低減することができ、また大気と中間媒体とを熱交換させる伝熱面積を小さくすることができる。そして、液化ガス気化ステップでは、中間媒体を凝縮させることによって低温液化ガスを蒸発させるため、中間媒体の凝縮潜熱が利用される。すなわち、液化ガス気化ステップにおいて、中間媒体の凝縮潜熱を利用して低温液化ガスを気化させるため、潜熱／顕熱のエンタルピー比に応じて、中間媒体の循環量を低減することができるとともに液化ガス気化部での伝熱面積を小さくすることができる。したがって、中間媒体の循環量を削減できるとともに低温液化ガス気化装置を小型化することが可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、中間媒体の循環量を削減でき、しかも低温液化ガス気化装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る低温液化ガス気化装置を概略的に描いた図である。
【図２】前記低温液化ガス気化装置における送風機制御を説明するための図である。
【図３】前記低温液化ガス気化装置におけるルーバー制御を説明するための図である。
【図４】前記低温液化ガス気化装置におけるファンブレード制御を説明するための図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る低温液化ガス気化装置を概略的に描いた図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る低温液化ガス気化装置を概略的に描いた図である。
【図７】第３実施形態の変形例を概略的に描いた図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る低温液化ガス気化装置を概略的に描いた図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る低温液化ガス気化装置を概略的に描いた図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
図１に示すように、本第１実施形態に係る低温液化ガス気化装置（以下、ガス気化装置と称する）は、低温液化ガスである液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化させて天然ガスを得るための装置である。なお、本発明は、ＬＮＧを気化させる装置に限られるものではなく、例えば、エチレン、液化酸素、液化窒素等の低温液化ガスを気化させる装置として適用することもできる。
【００３５】
本実施形態のガス気化装置は、中間媒体式のガス気化装置であり、中間媒体４としてプロパンが用いられている。なお、中間媒体４は、プロパンに限られるものではなく、例えば、プロピレン、代替フロン等の常温で蒸発し、且つ常用の温度（低温）で固化しないもの（大気の温度よりも沸点の低い媒体）であれば、プロパン以外の媒体を使用することも可能である。
【００３６】
ガス気化装置は、液化天然ガスが流れるガス系統と、中間媒体４が流れる中間媒体系統とを有し、中間媒体系統には、中間媒体４が封入された循環回路２０が形成されている。
【００３７】
ガス気化装置は、液状の中間媒体４と大気とを熱交換させて中間媒体４の少なくとも一部を蒸発させる中間媒体蒸発部である蒸発器Ｅ１と、ガス系統内の液化天然ガスと循環回路２０内の液状の中間媒体４とを熱交換させて液化天然ガスを気化させる液化ガス気化部である気化器Ｅ２と、を備えている。
【００３８】
ガス系統には、液化天然ガスが流れる配管１が設けられており、この配管１には流量調整弁２が設けられている。流量調整弁２は、弁制御部２ａによって制御され、弁制御部２ａからの信号に応じて弁開度を調整する。気化器Ｅ２には、流量調整弁２で流量が調整された液化天然ガスが導入される。
【００３９】
気化器Ｅ２は、仕切り壁で互いに仕切られた入口室２２及び出口室２４と、両室２２，２４を連通する多数本の伝熱管２６とを備えている。各伝熱管２６は、略Ｕ字状をなし、入口室２２及び出口室２４の側方に配置された熱交換室２８の内部に突き出ている。なお、伝熱管２６内には、伝熱を促進させるための伝熱促進体（図示省略）が設けられていてもよい。この伝熱促進体は、例えば、螺旋状に形成されたテープ（ツイストテープ）、湾曲した複数の板状体を並べたもの、ワイヤインサート、線状体を編み込んだ構成のもの等であり、伝熱管２６での中間媒体４の乱流を促進させる。
【００４０】
気化器Ｅ２の熱交換室２８では、中間媒体４を上部（上壁）より受け入れ、中間媒体４であるプロパンガスの凝縮潜熱を熱源として伝熱管２６内の液化天然ガスを蒸発させる（液化ガス気化ステップ）。伝熱管２６内で蒸発した天然ガスは、出口室２４を通して排出され、配管３を通して利用側に供給される。
【００４１】
熱交換室２８には、熱交換室２８内で凝縮した液状の中間媒体４を溜める貯留部３０が設けられている。貯留部３０は、伝熱管２６よりも下方に位置しており、上下方向に所定の長さを有している。貯留部３０では、予め定められた範囲内で中間媒体４が貯留される。貯留部３０には、この範囲を挟んだ上下二点に接点を有する液面計３２が設けられている。
【００４２】
気化器Ｅ２の熱交換室２８で凝縮し、貯留部３０に貯留された中間媒体４は、循環回路２０を構成する液配管６を通して蒸発器Ｅ１に導入される。蒸発器Ｅ１は、中間媒体４が流通する伝熱管１０（一般的にはフィン付伝熱管）を有する熱交換部３４を備えており、熱交換部３４は脚部３６に支持された状態で設置されている。そして、熱交換部３４（伝熱管１０）は、貯留部３０における中間媒体４の液面の下限値よりも下方に位置するように設置されている。すなわち、貯留部３０における中間媒体４の液面と熱交換部３４内の中間媒体４とのヘッド差を利用して、貯留部３０から熱交換部３４に向かって液状の中間媒体が流れるようになっている。
【００４３】
熱交換部３４には、伝熱管１０の周囲に大気１２を流通させるための送風機１１が取り付けられている。この送風機１１は、インバーター３８によって回転数を調整可能なモーター１３を有する。インバーター３８は、気化器Ｅ２の熱交換室２８内の圧力を検出する圧力検知器９からの制御信号を受信する。
【００４４】
図２にも示すように、インバーター３８及び圧力検知器９は、蒸発器Ｅ１での中間媒体４の温度が所定温度の範囲内に収まるように送風機１１の回転数を制御する熱交換量制御部として機能する。すなわち、圧力検知器９の検知結果に応じてインバーター３８によって送風機１１の回転数が制御されることにより、熱交換部３４を流れる大気１２の風量が調節され、気化器Ｅ２の熱交換室２８での中間媒体（プロパンガス）４の温度（結果的には圧力）が所定範囲に収まるように制御される。
【００４５】
図例では、熱交換部３４の上側に送風機１１（吸込みファン）が設置されて、下から上に大気１２が流れる構成としているが、この構成に限られるものではない。例えば、送風機１１（押込みファン）を熱交換部３４の下側に設置してもよく、あるいは、送風機１１（押込みファン）が熱交換部３４の上側に配置されるとともに、大気１２が上から下に流れる構成としてもよい。すなわち、送風機１１は、熱交換部３４の上流側に配置される押込みファンとしてもよく、あるいは熱交換部３４の下流側に配置される吸込みファンとしてもよい。
【００４６】
伝熱管１０は水平又は斜め上方に長く延びる姿勢で配置されており、この伝熱管１０内を流れる中間媒体４は、送風機１１によって外部から供給された大気１２と熱交換して蒸発する（中間媒体蒸発ステップ）。すなわち、蒸発器Ｅ１では、液化天然ガスと熱交換して凝縮した中間媒体４の蒸発潜熱を大気１２より受けている。言い換えると、大気１２を蒸発器Ｅ１での熱源としている。そして、熱交換部３４の下部から導入された液状の中間媒体４は、伝熱管１０内で蒸発して、熱交換部３４の上部からガス配管８に導出される。ガス状の中間媒体４は、ガス配管８を経由して、気化器Ｅ２の上部に戻される。循環回路２０では、この循環をサーモサイフォン動作によって繰り返す。なお、伝熱管１０内には、伝熱を促進させるための伝熱促進体（図示省略）が設けられていてもよい。この伝熱促進体は、例えば、螺旋状に形成されたテープ（ツイストテープ）、湾曲した複数の板状体を並べたもの、ワイヤインサート、線状体を編み込んだ構成のもの等であり、伝熱管１０での中間媒体４の乱流を促進させる。
【００４７】
第１実施形態に係るガス気化装置では、蒸発器Ｅ１において、液状の中間媒体４と大気１２とを熱交換させて、当該中間媒体４を蒸発させる。このため、大気１２によって暖められた液状の中間媒体４によって低温液化ガスを加熱する構成（顕熱利用熱交換器）に比べ、中間媒体４の循環量を低減することができ、また大気１２と中間媒体４とを熱交換させる伝熱面積も相変化のない対流伝熱よりも蒸発伝熱の方が大きいことから小さくすることができる。そして、気化器Ｅ２においては、中間媒体４を凝縮させることによって液化天然ガスを蒸発させるため、中間媒体４の凝縮潜熱が利用される。すなわち、気化器Ｅ２では、中間媒体４の凝縮潜熱を利用して液化天然ガスを気化させるため、潜熱／顕熱のエンタルピー比に応じて、中間媒体４の循環量を低減することができるとともに気化器Ｅ２での伝熱面積も相変化のない対流伝熱よりも凝縮伝熱の方が大きいことから小さくすることができる。したがって、中間媒体４の循環量を削減できるとともに低温液化ガス気化装置を小型化することが可能となる。
【００４８】
本実施形態では、中間媒体４としてプロパンを使用しているが、プロパンでの単位当たり潜熱／顕熱エンタルピー比は５倍程度なので、凝縮潜熱を利用する構成とすることにより、プロパンの循環量を１／５程度にすることができる。従って、液ヘッドによるサーモサイフォン循環を行い易くすることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、送風機１１の回転数を調整することにより、蒸発器Ｅ１での中間媒体４の温度を所定温度の範囲内に調整することができるため、気化器Ｅ２に導入される中間媒体４の温度も所定範囲内で安定し、結果的に、中間媒体４の圧力も所定範囲内で安定する。このため、気化器Ｅ２における液化ガスの気化量を安定させることができ、安定した運転が可能となる。すなわち、液化ガスの気化量の負荷変動があった場合であっても、蒸発器Ｅ１での熱交換量制御を行うことに伴って中間媒体４の蒸発量を調整し、それに追随するように中間媒体４の循環量が調整されることにより、中間媒体４の循環量を安定させることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、蒸発器Ｅ１が気化器Ｅ２内に貯まった中間媒体４の液面よりも下方に配置されているので、気化器Ｅ２内の中間媒体４がヘッド差によって蒸発器Ｅ１に流れる。したがって、ポンプ等の動力源を用いることなく中間媒体４を循環させることができる。このため、省エネルギー化を図ることができる。また、仮にポンプを用いて気化器Ｅ２内の中間媒体４を蒸発器Ｅ１に送り込む構成としたとしても、ポンプ容量を大幅に小さくできるので、コストの面で大きなメリットとなる。
【００５１】
なお、中間媒体４の飽和液温度及びガス温度の設定値は、蒸発器Ｅ１の伝熱管１０における外表面に空気中の水分が氷結するのを避けられる範囲での下限値とすることが有効である。すなわち、伝熱管１０の表面温度が例えば０℃程度となるように、中間媒体４の飽和液温度及びガス温度を設定することが有効である。こうすれば、大気温度とプロパン温度との落差（＝大気温度−プロパン温度）が大きくなるため、送風機１１の風量が少なくて済む。この結果、中間媒体４の蒸発器Ｅ１をコンパクトで且つ低動力な設備とすることができる。ただし、伝熱管１０の表面温度が０℃程度になる設定に限られるものではなく、０℃以上の設定としてもよい。
【００５２】
第１実施形態では、圧力検知器９の検知結果に応じてインバーター３８によって送風機１１の回転数を制御する構成にとしたが、これに代え、ルーバー４０の角度を制御する構成としてもよい。図３に示すように、熱交換部３４には、開口が形成された通気部３９が取り付けられている。通気部３９内は、送風機１１の駆動によって流れる大気が通過可能な通路となっている。
【００５３】
通気部３９には、開口を開閉可能にルーバー４０（通路開度調節器）が取り付けられている。このルーバー４０は、図略のモーターによって開閉駆動されるものであり、圧力検知器９の検知結果に応じて、開閉制御器４２によって駆動制御される。ルーバー４０による開口の開度が制御されることにより、熱交換部３４を流れる大気の風量が調節され、気化器Ｅ２の熱交換室２８での中間媒体（プロパンガス）４の温度（結果的には圧力）が所定範囲に収まるように制御される。すなわち、開閉制御器４２は、蒸発器Ｅ１での中間媒体４の温度が所定温度の範囲内に収まるように制御する熱交換量制御部として機能する。なお、送風機１１の回転数制御を合わせて行うようにしてもよい。
【００５４】
図３では、送風機１１を熱交換部３４に対して上流側に配置し、ルーバー４０を有する通気部３９を熱交換部３４に対して下流側に配置したが、これとは逆の構成としてもよい。つまり、送風機１１を下流側に、通気部３９を上流側に配置してもよい。
【００５５】
また図４に示すように、送風機１１のファンブレード１１ａ自体で風量を調節する構成としてもよい。すなわち、送風機１１は、ファンブレード１１ａの向きを回転軸に対して変えられるように、ファンブレード１１ａが回動可能に構成されている。ファンブレード１１ａの向きを変えることにより、ファン回転数が一定の場合であっても送風量を変えることができる。ファンブレード１１ａの向きは、ブレード角度制御器４４によって制御され、ブレード角度制御器４４は、圧力検知器９の検知結果に応じて、ファンブレード１１ａの向きを変える。ファンブレード１１ａの向きが変わることにより、熱交換部３４を流れる大気の風量が調節され、気化器Ｅ２の熱交換室２８での中間媒体（プロパンガス）４の温度（結果的には圧力）が所定範囲に収まるように制御される。すなわち、ブレード角度制御器４４は、蒸発器Ｅ１での中間媒体４の温度が所定温度の範囲内に収まるように制御する熱交換量制御部として機能する。なお、送風機１１の回転数制御を合わせて行うようにしてもよい。
【００５６】
（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態を示す。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
第１実施形態では、中間媒体４を液ヘッドによるサーモサイフォンを利用して循環させる構成としたが、第２実施形態では、ポンプ５を用いて中間媒体４を循環させる構成となっている。具体的に、循環回路２０を構成する配管のうち、気化器Ｅ２における貯留部３０と蒸発器Ｅ１とを接続する配管（液配管）６にポンプ５と液面調節弁７とが設けられている。ポンプ５はプロパン液（中間媒体４）を吸い込み、ポンプ５から送り出されたプロパン液は蒸発器Ｅ１に供給される。すなわち、このポンプ５が配設された配管６には、貯留部３０に貯まった液状の中間媒体４が蒸発器Ｅ１に向かって流れる。
【００５８】
液面調節弁７は、貯留部３０に設けられた液面センサー４６から出力された信号を受け、この信号に応じて開度を調節する。したがって、貯留部３０内の中間媒体４の液面が予め設定された所定範囲に収まるように流量が調整される。なお、本実施形態では、ポンプ５の回転数を一定としているが、ポンプ５の回転数を可変としてもよい。
【００５９】
第２実施形態では、ポンプ５によって気化器Ｅ２内の中間媒体４を蒸発器Ｅ１に送り込むので、気化器Ｅ２及び蒸発器Ｅ１の配置に左右されることなく、所望の流量を得ることができる。
【００６０】
なお、第２実施形態では、送風機１１のモーター１３がインバーター３８によって回転数を調整可能な構成となっていないが、第１実施形態と同様に、インバーター３８によって回転数を調整可能な構成としてもよい。また、図３に示す構成と同様に、開口が形成された通気部３９が熱交換部３４に取り付けられていて、ルーバー４０によってこの開口を開閉可能な構成としてもよい。また、図４に示す構成と同様に、送風機１１のファンブレード１１ａの向きを変えられるように構成されていて、ファンブレード１１ａの向きを調整することにより、送風量を変えることができる構成としてもよい。
【００６１】
なお、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第１実施形態と同様である。
【００６２】
（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態を示す。尚、ここでは第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
第３実施形態は、気化器Ｅ２で気化したガスを大気１２で加熱する加温器Ｅ３を備えている点で第２実施形態と異なる。気化器Ｅ２では、通常０〜１０℃程度の温度のガス（ＮＧ）が得られるように設定されている。大気温度の高い地域において大気による天然ガスの加温は極めて容易であるため、このような地域に設置される低温ガス気化装置の場合には、気化器Ｅ２で所定温度のガスを得る構成とするよりも、気化器Ｅ２での負荷を減らして、加温器Ｅ３による加温によって所定温度のガスを得る構成（加温器に負荷させた構成）とした方がより経済的になる場合がある。そこで、第３実施形態では、気化器Ｅ２で気化したガスを加熱する加温器Ｅ３を備えている。
【００６４】
加温器Ｅ３は、大気１２を熱源とする熱交換器であり、蒸発器Ｅ１と同様の構成を有している。すなわち、加温器Ｅ３は、伝熱管（一般的にはフィン付伝熱管）１５が設けられた熱交換部４８と、熱交換部４８に取り付けられた送風機１６とを備えている。送風機１６は、モーター１７によって駆動される。
【００６５】
熱交換部４８の伝熱管１５の一端部には、出口配管１４が接続され、伝熱管１５の他端部は、ガス配管３の一端部が接続されている。ガス配管３の他端部は、気化器Ｅ２の出口室２４に接続されている。したがって、気化器Ｅ２で気化した低温ガスは、ガス配管３を通して加温器Ｅ３に導入され、この加温器Ｅ３で大気１２と熱交換することによって所定温度以上に加熱される。
【００６６】
蒸発器Ｅ１における中間媒体４の蒸発温度は、−５℃以上に設定されるのが好ましく、また（大気温度−１５）℃以下に設定されるのが好ましい。この構成の場合には、伝熱管１０の外表面において空気中の水分が氷結することを回避しつつ、所要動力を低減することができるとともに低温ガス気化装置の建設費を抑えることができる。
【００６７】
図６では、加温器Ｅ３と蒸発器Ｅ１とが分離された例を示しているが、これに限られるものではない。例えば、図７に示すように、加温器Ｅ３と蒸発器Ｅ１とが互いに隣接するように配置され、共通の送風機１１によって送風される大気１２と、ガス又は中間媒体４とを熱交換させる構成となっている。より具体的には、加温器Ｅ３の上に蒸発器Ｅ１が配置され、その上に、下から上に向かう方向に大気１２を送風可能な姿勢で送風機１１が配設されている。つまり、加温器Ｅ３は蒸発器Ｅ１よりも暖気側（大気入口側）に配置されている。このため、送風機１１が駆動されると、大気１２はまず加温器Ｅ３においてガス（ＮＧ）と熱交換してガスを暖めることにより少し温度が下がる。そして、蒸発器Ｅ１において、大気１２と中間媒体４とが熱交換して中間媒体４を蒸発させることにより、大気１２の温度はさらに低下する。図７の形態では、低温液化ガス気化装置の大型化を抑制することができるとともに設備のコストダウンを図ることができる。
【００６８】
図７の構成では、送風機１１が加温器Ｅ３及び蒸発器Ｅ１の上側に位置する構成について示したが、加温器Ｅ３が蒸発器Ｅ１よりも暖気側に配置される構成であれば、この構成に限られるものではない。例えば、送風機１１は、下から上に向かって大気１２を送り出す姿勢で、加温器Ｅ３及び蒸発器Ｅ１の下方に配置されていてもよい。あるいは、送風機１１が、大気１２を上から下に向かって送り出す姿勢で、加温器Ｅ３及び蒸発器Ｅ１の上側に位置し、加温器Ｅ３が蒸発器Ｅ１の上側に位置する構成としてもよい。
【００６９】
図７の構成においても、図１と同様に、サーモサイフォン方式によって中間媒体４を循環させる構成としてもよい。また、図３と同様に、ルーバー４０で通気部３９の開口を調整する構成としてもよく、あるいは、図４と同様に送風機１１のファンブレード１１ａの向きを可変とする構成としてもよい。
【００７０】
なお、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第１及び第２実施形態と同様である。
【００７１】
（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態を示す。尚、ここでは第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
第４実施形態の低温液化ガス気化装置では、蒸発器Ｅ１は、中間媒体４の一部のみが蒸発する設定となっている。このため、蒸発器Ｅ１の伝熱管１０からガス配管８に流出する中間媒体４は、気液二相の状態となる。ガス配管８は、蒸発器Ｅ１の伝熱管１０におけるガス側端部と、気化器Ｅ２の熱交換室２８とを接続している。このガス配管８には、ミストセパレータ５０が設けられている。ミストセパレータ５０は、気液二相の中間媒体４を気相の中間媒体４と液相の中間媒体４とに分離させる。つまり、ミストセパレータ５０は、気液二相の中間媒体４から液滴を分離する。なお、ミストセパレータ５０は、ガス配管８の中で、できるだけ上流側に配置されているのが好ましい。
【００７３】
ミストセパレータ５０の下部には、貯留された液相の中間媒体４を気化器Ｅ２の貯留部３０に導くための液流通管５２が接続されている。ミストセパレータ５０の上流側のガス配管８には、気液二相の中間媒体４が流れ、ミストセパレータ５０の下流側のガス配管８には、気相の中間媒体４が流れ、液流通管５２には液相の中間媒体４が流れる。
【００７４】
第４実施形態の蒸発器Ｅ１は、中間媒体４の一部のみが蒸発する設定となっているので、蒸発器Ｅ１において中間媒体４を完全蒸発させる設定（つまり、伝熱管１０の出口において中間媒体４が飽和又は過熱の蒸気になるように蒸発させる設定）に比べ、蒸発器Ｅ１における伝熱性能（熱交換性能）が高くなるとともに、蒸発器Ｅ１を小型化することができる。しかも、ガス配管８にミストセパレータ５０が設けられているので、ミストセパレータ５０の下流側のガス配管８においては、ガス状の中間媒体４を流すことができる。このため、ミストセパレータ５０の下流側において、ガス配管８内における中間媒体４の流れを安定させることができる。すなわち、ガス配管８内を気液二相の中間媒体４が流れる構成では、ガス配管８において、気化器Ｅ２に至る管路が分岐・合流・曲がりを伴う等、管路構成が複雑な構成となっている場合、中間媒体４が上向きに流れる部位がある場合等には、気液二相流が不安定となって、脈動現象や配管振動を誘発することがあり、このような場合には、運転継続が困難になる場合もある。したがって、ガス配管８にミストセパレータ５０が設けられ、ミストセパレータ５０の下流側においては気相の中間媒体４が流れる構成とすることにより、中間媒体４の流動を安定化させ、脈動現象や配管振動を抑制することができる。
【００７５】
なお、ミストセパレータ５０は、図１〜図４及び図６に示す低温液化ガス気化装置に設けられていてもよい。
【００７６】
その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第２実施形態と同様である。
【００７７】
（第５実施形態）
図９は、本発明の第５実施形態を示す。尚、ここでは第３実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
第５実施形態の低温液化ガス気化装置には、蒸発器Ｅ１に向かう大気を加熱する補助加熱器５５が設けられている。この補助加熱器５５は、温水、蒸気（例えば水蒸気）、燃焼エアー等、冬季等の比較的温度の低い時期の大気の温度よりも高い温度を有する熱源を用いて、蒸発器Ｅ１の伝熱管１０に向かう大気を加熱するものである。
【００７９】
蒸発器Ｅ１における中間媒体４の蒸発温度は、−５℃〜（大気温度−１５）℃の範囲に設定されるが、比較的大気温度の低い時期には、蒸発器Ｅ１において、大気から充分な熱量が受けられない場合もある。またこの場合、十分な熱量を受けようとすると、全熱量（Ｅ１＋Ｅ３）の大半を占めるＥ１が急激に大きくなり、システム全体の経済性を低下させる。そこで、第５実施形態の低温液化ガス気化装置では、補助加熱器５５が設けられている。これにより、補助加熱器５５によって大気が加熱され、この補助加熱器５５によって加熱された大気により、蒸発器Ｅ１の伝熱管１０を流れる中間媒体４が加熱される。したがって、比較的大気温度の低い時期においても、蒸発器Ｅ１において、中間媒体４を充分に蒸発させることができる。なお、加温器Ｅ３にも補助加熱器を設けるようにしてもよい。
【００８０】
補助加熱器５５は、図１〜図５及び図８に示す蒸発器Ｅ１に設けられていてもよい。その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第３実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｅ１  蒸発器
Ｅ２  気化器
Ｅ３  加温器
１  配管
２  流量調整弁
２ａ  弁制御部
３  ガス配管
４  中間媒体
５  ポンプ
６  液配管
７  液面調節弁
８  ガス配管
９  圧力検知器
１０  伝熱管
１１  送風機
１１ａ  ファンブレード
１２  大気
１３  モーター
１４  出口配管
１５  伝熱管
１６  送風機
１７  モーター
２０  循環回路
２２  入口室
２４  出口室
２６  伝熱管
２８  熱交換室
３０  貯留部
３２  液面計
３４  熱交換部
３６  脚部
３８  インバーター
３９  通気部
４０  ルーバー
４２  開閉制御器
４４  ブレード角度制御器
４６  液面センサー
４８  熱交換部
５０  ミストセパレータ
５２  液流通管
５５  補助加熱器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006022810.tif 000008
【図８】
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【図９】
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