(57)【要約】【課題】簡易な装置構成によって、中間媒体の凍結を防止すると共に低温液化ガスの気化プロセスの効率を向上させることが可能な中間媒体式気化器を提供する。【解決手段】中間媒体式気化器（１）は、熱源流体（３）の熱を中間媒体（２）を介して低温液化ガスに伝えることによって低温液化ガスを気化する。中間媒体式気化器（１）は、熱源流体（３）の熱によって液状の中間媒体（２）を加熱する中間媒体加熱部（Ｅ１）と、中間媒体加熱部（Ｅ１）において加熱された中間媒体（２）の熱によって低温液化ガスを気化するガス気化部（Ｅ２）と、を備えている。中間媒体（２）は、低温液化ガスの温度よりも凝固点が高く且つ不凍タンパク質（４）を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源流体の熱を中間媒体を介して低温液化ガスに伝えることによって前記低温液化ガスを気化する中間媒体式気化器であって、
前記熱源流体の熱によって液状の前記中間媒体を加熱する中間媒体加熱部と、
前記中間媒体加熱部において加熱された前記中間媒体の熱によって前記低温液化ガスを気化するガス気化部と、を備え、
前記中間媒体は、前記低温液化ガスの温度よりも凝固点が高く且つ不凍タンパク質を含むことを特徴とする、中間媒体式気化器。
【請求項２】
前記中間媒体は、前記熱源流体の温度よりも沸点が高いことを特徴とする、請求項１に記載の中間媒体式気化器。
【請求項３】
前記中間媒体加熱部は、液状の前記中間媒体の少なくとも一部を蒸発させるように構成されており、
前記中間媒体加熱部から流出する前記中間媒体の乾き度を測定する乾き度測定部と、
前記乾き度測定部により測定された前記乾き度が１未満となるように、前記中間媒体加熱部に流入する前記中間媒体の流量及び前記中間媒体加熱部における前記熱源流体の流量の少なくとも一方を調整する流量調整部と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の中間媒体式気化器。
【請求項４】
前記中間媒体を充填可能な空間を有する容器をさらに備え、
前記中間媒体加熱部は、前記空間内に配置されると共に、前記熱源流体が流れる熱源配管によって構成され、
前記ガス気化部は、前記空間内に配置されると共に前記熱源配管よりも上側に位置し、前記低温液化ガスが導入される液化ガス配管によって構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の中間媒体式気化器。
【請求項５】
前記空間を複数の領域に仕切る仕切り部をさらに備え、
前記複数の領域のそれぞれに前記熱源配管及び前記液化ガス配管が配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の中間媒体式気化器。
【請求項６】
前記中間媒体の透過を許容すると共に、前記不凍タンパク質の透過を阻止する分離部をさらに備え、
前記分離部は、前記空間内において前記熱源配管と前記液化ガス配管との間に配置されており、
前記不凍タンパク質は、前記分離部に対して前記液化ガス配管側の前記中間媒体に含まれることを特徴とする、請求項４又は５に記載の中間媒体式気化器。
【請求項７】
前記空間内に配置され、前記中間媒体を撹拌する撹拌部をさらに備えることを特徴とする、請求項４〜６の何れか１項に記載の中間媒体式気化器。
【請求項８】
前記中間媒体は、不燃性冷媒であることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の中間媒体式気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間媒体式気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されるように、液化天然ガス（ＬＮＧ；Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）などの低温液化ガスを気化する装置として、海水や空気などの熱源流体の熱を中間媒体を介して低温液化ガスに伝えることにより、低温液化ガスを気化する中間媒体式気化器が知られている。
【０００３】
特許文献１に開示される気化器は、熱源流体である海水の熱によって液状の中間媒体を気化する中間媒体蒸発部と、ガス状の中間媒体の熱によってＬＮＧを気化するＬＮＧ蒸発部と、を備えている。この気化器においては、ＬＮＧの温度（約−１６０℃）よりも凝固点が低いプロパンが中間媒体として用いられている。また特許文献２には、熱交換器内を流れる液状の媒体の凍結を防ぐための手段として、凍結核となる媒体中の金属微粒子を電磁石により除去する微粒子除去部を、熱交換器の上流側に配置することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１９０４７号公報
【特許文献２】特開平５−３３２５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される気化器においては、ＬＮＧとの熱交換時に中間媒体が凍結するのを防止するため、使用可能な中間媒体の種類が、ＬＮＧの温度よりも凝固点が低いプロパンなどの冷媒に制限される。この場合、ＬＮＧによる中間媒体の凍結を防止することができる一方で、プロパンは熱輸送量が低い媒体であるため、ＬＮＧの気化プロセスの効率が低いという問題がある。また特許文献２のように、凍結核となる金属微粒子を電磁石によって除去する場合には、装置構成の複雑化が問題となる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な装置構成によって、中間媒体の凍結を防止すると共に低温液化ガスの気化プロセスの効率を向上させることが可能な中間媒体式気化器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面に係る中間媒体式気化器は、熱源流体の熱を中間媒体を介して低温液化ガスに伝えることによって前記低温液化ガスを気化する。この中間媒体式気化器は、前記熱源流体の熱によって液状の前記中間媒体を加熱する中間媒体加熱部と、前記中間媒体加熱部において加熱された前記中間媒体の熱によって前記低温液化ガスを気化するガス気化部と、を備えている。前記中間媒体は、前記低温液化ガスの温度よりも凝固点が高く且つ不凍タンパク質を含む。
【０００８】
この中間媒体式気化器においては、低温液化ガスの温度よりも凝固点が高い中間媒体が用いられるため、従来のように低温液化ガスの温度よりも凝固点が低い冷媒（プロパンなど）を中間媒体として用いる場合に比べて、中間媒体による熱輸送量を増加させることができる。したがって、低温液化ガスの気化プロセスの効率を向上させることができる。しかも、不凍タンパク質が中間媒体に含まれることにより、低温液化ガスの温度よりも凝固点が高い中間媒体を用いた場合でも、中間媒体が低温液化ガスにより冷却されて凍結するのを防止することができる。したがって、上記中間媒体式気化器によれば、中間媒体に不凍タンパク質を含ませるという簡易な構成によって、中間媒体の凍結を防止すると共に低温液化ガスの気化プロセスの効率を向上させることができる。
【０００９】
上記中間媒体式気化器において、前記中間媒体は、前記熱源流体の温度よりも沸点が高い媒体であってもよい。
【００１０】
この構成によれば、中間媒体加熱部において中間媒体の蒸発が起こらないため、液状の中間媒体に不凍タンパク質が存在する状態を維持することができる。したがって、液状の中間媒体と共に不凍タンパク質を流すことができるため、ガス状の中間媒体に不凍タンパク質が存在する場合と異なり、不凍タンパク質が中間媒体の流路壁などに固着するのを防止することができる。
【００１１】
上記中間媒体式気化器において、前記中間媒体加熱部は、液状の前記中間媒体の少なくとも一部を蒸発させるように構成されていてもよい。また上記中間媒体式気化器は、前記中間媒体加熱部から流出する前記中間媒体の乾き度を測定する乾き度測定部と、前記乾き度測定部により測定された前記乾き度が１未満となるように、前記中間媒体加熱部に流入する前記中間媒体の流量及び前記中間媒体加熱部における前記熱源流体の流量の少なくとも一方を調整する流量調整部と、をさらに備えていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、中間媒体加熱部から流出する中間媒体の乾き度が１未満に制御されるため、中間媒体加熱部からの流出後においても液状の中間媒体を残存させることができる。このため、液状の中間媒体に不凍タンパク質が存在する状態を維持することが可能となり、上述のように不凍タンパク質が中間媒体の流路壁などに固着するのを防止することができる。
【００１３】
上記中間媒体式気化器は、前記中間媒体を充填可能な空間を有する容器をさらに備えていてもよい。前記中間媒体加熱部は、前記空間内に配置されると共に、前記熱源流体が流れる熱源配管によって構成されていてもよい。前記ガス気化部は、前記空間内に配置されると共に前記熱源配管よりも上側に位置し、前記低温液化ガスが導入される液化ガス配管によって構成されていてもよい。
【００１４】
この構成によれば、容器の空間内において、高温側の熱源配管と低温側の液化ガス配管との間で中間媒体の自然対流を生じさせることができるため、中間媒体を介した熱源流体から低温液化ガスへの伝熱効率を向上させることができる。また、中間媒体の流れによって不凍タンパク質を熱源配管と液化ガス配管との間で循環させることができるため、中間媒体の凍結が起こり得る液化ガス配管の近くに不凍タンパク質を常に存在させることができる。これにより、低温液化ガスによる中間媒体の凍結を確実に防止することができる。
【００１５】
上記中間媒体式気化器は、前記空間を複数の領域に仕切る仕切り部をさらに備えていてもよい。前記複数の領域のそれぞれに前記熱源配管及び前記液化ガス配管が配置されていてもよい。
【００１６】
この構成によれば、仕切り部によって仕切られた各領域において、熱源配管と液化ガス配管との間で中間媒体の自然対流を生じさせることができる。つまり、容器の空間全体で自然対流を生じさせる場合に比べて、より狭い領域において自然対流を生じさせることができるため、自然対流を促進させることが可能になる。
【００１７】
上記中間媒体式気化器は、前記中間媒体の透過を許容すると共に、前記不凍タンパク質の透過を阻止する分離部をさらに備えていてもよい。前記分離部は、前記空間内において前記熱源配管と前記液化ガス配管との間に配置されていてもよい。前記不凍タンパク質は、前記分離部に対して前記液化ガス配管側の前記中間媒体に含まれていてもよい。
【００１８】
この構成によれば、熱源配管と液化ガス配管との間で中間媒体の自然対流を生じさせると共に、不凍タンパク質が熱源配管の方へ流れるのを分離部によって防ぐことができる。したがって、液化ガス配管の近傍のみにおいて不凍タンパク質を存在させることができるため、不凍タンパク質の添加量を削減することができる。
【００１９】
上記中間媒体式気化器は、前記空間内に配置され、前記中間媒体を撹拌する撹拌部をさらに備えていてもよい。
【００２０】
この構成によれば、撹拌によって中間媒体を容器の空間内において強制的に循環させることができるため、中間媒体を介した熱源流体から低温液化ガスへの伝熱効率を向上させることができる。しかも、不凍タンパク質を中間媒体の流れによって強制的に循環させることができるため、不凍タンパク質が容器の底に沈降するのを防ぐことも可能である。
【００２１】
上記中間媒体式気化器において、前記中間媒体は、不燃性冷媒であってもよい。
【００２２】
この構成によれば、中間媒体が装置の外に漏れた場合でも、火災の危険を回避することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、簡易な装置構成によって、中間媒体の凍結を防止すると共に低温液化ガスの気化プロセスの効率を向上させることが可能な中間媒体式気化器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１に係る中間媒体式気化器の構成を模式的に示す図である。
【図２】中間媒体に不凍タンパク質が含まれない場合において、氷結晶が成長する過程を説明するための模式図である。
【図３】中間媒体に不凍タンパク質が含まれる場合において、氷結晶の成長が抑制される様子を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る中間媒体式気化器の構成を部分的に示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る中間媒体式気化器において行われる中間媒体の乾き度制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態３に係る中間媒体式気化器の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施形態３の変形例１に係る中間媒体式気化器の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施形態３の変形例２に係る中間媒体式気化器の構成を模式的に示す図である。
【図９】本発明の実施形態３の変形例３に係る中間媒体式気化器の構成を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の実施形態３の変形例４に係る中間媒体式気化器の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る中間媒体式気化器について詳細に説明する。
【００２６】
（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る中間媒体式気化器１の構成について、図１を主に参照して説明する。図１は、中間媒体式気化器１における主要な構成要素を模式的に示している。中間媒体式気化器１は、熱源流体３の熱を中間媒体２を介して低温液化ガスに伝えることによって、当該低温液化ガスを気化するものである。本実施形態においては、熱源流体３が空気であり且つ低温液化ガスがＬＮＧである場合を、本発明の一例として説明する。
【００２７】
図１に示すように、中間媒体式気化器１は、中間媒体加熱部Ｅ１と、ガス気化部Ｅ２と、ガス加温部Ｅ３と、中間媒体加熱部Ｅ１とガス気化部Ｅ２との間で中間媒体２を循環させる循環経路２０と、ガス気化部Ｅ２にＬＮＧを導くＬＮＧ導入経路３０と、ガス気化部Ｅ２から流出するＮＧをガス加温部Ｅ３に導くＮＧ導入経路４０と、ガス加温部Ｅ３から流出したＮＧを所定の需要先に導くＮＧ供給経路５０と、を主に備えている。循環経路２０は、ガス気化部Ｅ２から中間媒体加熱部Ｅ１に液状の中間媒体２を送る送り側流路２３と、中間媒体加熱部Ｅ１からガス気化部Ｅ２に中間媒体２を戻す戻し側流路２４と、を含む。
【００２８】
中間媒体加熱部Ｅ１は、熱源流体３の熱によって液状の中間媒体２を加熱する部分である。中間媒体加熱部Ｅ１は、中間媒体２が流れると共に、複数のフィン（図示しない）が軸方向に沿って設けられた伝熱管１２により構成されている。
【００２９】
伝熱管１２は、送り側流路２３の下流端に接続されると共に、水平方向又は水平方向に対して若干傾斜する方向に延びる姿勢で配置されている。伝熱管１２の上側には、プロペラファンからなる送風機１１が配置されている。送風機１１は、例えば押込みファンであり、送風機１１から伝熱管１２に向かって熱源流体３の気流を発生させる。送風機１１は、回転軸に接続されたモータ（図示しない）を駆動させることによって動作する。送風機１１及び伝熱管１２は、熱源流体３の流路が形成されたダクト内にそれぞれ配置されている。
【００３０】
なお、送風機１１は、押込みファンにより構成される場合に限定されず、吸込みファンにより構成されていてもよい。この場合、伝熱管１２から送風機１１に向かって熱源流体３の気流が発生する。
【００３１】
伝熱管１２内を中間媒体２が上流から下流に向かって流れると共に、熱源流体３が伝熱管１２の外面に当てられる。これにより、中間媒体２が伝熱管１２を介して熱源流体３と熱交換し、熱源流体３の熱によって加熱される。そして、加熱された中間媒体２は、伝熱管１２の下流端から戻し側流路２４に流出する。なお、中間媒体加熱部Ｅ１において、空気に代えて海水が熱源流体として用いられてもよい。
【００３２】
ガス気化部Ｅ２は、中間媒体加熱部Ｅ１において加熱された中間媒体２の熱によってＬＮＧを気化する部分である。ガス気化部Ｅ２は、シェル２１の空間内に配置されると共に、Ｕ字状に屈曲した形状のチューブ２２（伝熱管）により構成されている。シェル２１の空間内には、中間媒体２が充填される。なお、チューブ２２は、Ｕ字状に屈曲した形状のものに限定されず、例えば直線状に延びる形状のものであってもよい。
【００３３】
シェル２１における一方の側壁（図１中右側）には中間媒体２の流入口２０Ａが設けられており、シェル２１の底壁には中間媒体２の流出口２０Ｂが設けられている。流入口２０Ａには戻し側流路２４の下流端が接続されており、流出口２０Ｂには送り側流路２３の上流端が接続されている。
【００３４】
チューブ２２は、上流端及び下流端がそれぞれシェル２１における他方の側壁（図１中左側）に位置するように配置されている。チューブ２２の上流端にはＬＮＧ導入経路３０の下流端が接続されており、チューブ２２の下流端にはＮＧ導入経路４０の上流端が接続されている。
【００３５】
ＬＮＧがチューブ２２内を上流から下流に向かって流れると共に、シェル２１の空間内に流入した中間媒体２がチューブ２２の外面に接触する。そして、ＬＮＧがチューブ２２を介して中間媒体２と熱交換し、中間媒体２の熱によってＬＮＧが気化する。これにより、ＬＮＧは、チューブ２２内を流れる途中においてＮＧとなる。そして、チューブ２２の下流端からＮＧ導入経路４０にＮＧが流出する。
【００３６】
ガス加温部Ｅ３は、ガス気化部Ｅ２において得られたＮＧを空気５の熱によって加温する部分である。ガス加温部Ｅ３は、ＮＧが流れると共に、ほぼ水平方向に延びる姿勢で配置された伝熱管３２により構成されている。伝熱管３２の上側には、押込みファン又は吸込みファンにより構成された送風機３１が配置されている。伝熱管３２の上流端にはＮＧ導入経路４０の下流端が接続されており、伝熱管３２の下流端にはＮＧ供給経路５０の上流端が接続されている。
【００３７】
伝熱管３２内を上流から下流に向かってＮＧが流れると共に、伝熱管３２の外面に空気５が当てられる。これにより、ＮＧは、伝熱管３２を介して空気５と熱交換することによって加温される。なお、本発明の中間媒体式気化器において、ガス加温部Ｅ３は必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。
【００３８】
中間媒体２は、ＬＮＧ（低温液化ガス）の温度よりも凝固点が高い冷媒である。このような中間媒体２として、例えば、ＣＨ２Ｆ２（凝固点−１３６℃、沸点−５１．８℃、熱輸送量５２．０２）、Ｃ２ＨＦ５（凝固点−１０３℃、沸点−４８．６℃、熱輸送量１２０．０３）、ＣＨ３ＣＦ３（凝固点−１１２℃、沸点−４７．２℃、熱輸送量８４．００）、ＣＦ３ＣＨ２Ｆ（凝固点−１０３℃、沸点−２９．８℃、熱輸送量１０２．０３）、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２（凝固点−５３℃、沸点−２９．５℃、熱輸送量１１４．０４）、ＣＦ３ＣＨ＝ＣＦＨ（凝固点−１０５℃、沸点−１９．０℃、熱輸送量１１４．０４）、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３（凝固点−１３１℃、沸点−１５．６℃、熱輸送量１７０．０３）、ｎ−Ｃ４Ｈ８（凝固点−１３８℃、沸点−０．５℃、熱輸送量５８．１３）又はＣＦ３ＣＨ３ＣＨＦ２（凝固点−１０３℃、沸点１５．３℃、熱輸送量１３４．０８）などの有機系媒体や、水（凝固点０℃、沸点１００℃、熱輸送量１３３．５）などを用いることができる。これらの中間媒体２は、プロパンなどのＬＮＧの温度よりも凝固点が低い冷媒に比べて熱輸送量が高いため（プロパンの熱輸送量は４４．１０）、ＬＮＧの気化プロセスの効率を向上させることができる。
【００３９】
上記有機系媒体は、熱源流体３である空気の温度よりも沸点が低いものが多く、水は、熱源流体３である空気の温度よりも沸点が高い。このため、上記有機系媒体が中間媒体２として用いられる場合には、多くの場合に中間媒体加熱部Ｅ１において中間媒体２の少なくとも一部が蒸発する。一方、水が中間媒体２として用いられる場合には、中間媒体加熱部Ｅ１において中間媒体２の蒸発は起こらない。
【００４０】
また上記の通り列挙した冷媒のうち、Ｃ２ＨＦ５、ＣＦ３ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３、ＣＦ３ＣＨ３ＣＨＦ２及び水は、いずれも不燃性冷媒である。プロパンなどの可燃性冷媒が中間媒体として用いられる場合には、中間媒体がシェル２１の外に漏れた場合に火災の危険があるのに対し、上述のような不燃性冷媒を用いることにより、装置の安全性を確保することができる。
【００４１】
ここで、上述のようにＬＮＧの温度よりも凝固点が高い冷媒を中間媒体２として用いると、ガス気化部Ｅ２において中間媒体２がＬＮＧによって冷却される際に、中間媒体２の凍結が問題となる。図２は、中間媒体２として水を用いた場合において、ＬＮＧ６により中間媒体２が冷却されることによって氷結晶が成長する過程を示している。図２に示すように、中間媒体２がチューブ２２を介してＬＮＧ６と熱交換して冷却されることにより、水中に氷核２Ａが生成する。そして、この氷核２Ａの数が次第に増加し、氷核２Ａ同士が結合することによって氷２Ｂが生成する。これにより、中間媒体２が完全に凍結してしまい、流路閉塞などの問題が生じることがある。
【００４２】
これに対して、本実施形態に係る中間媒体式気化器１においては、上述のような氷結晶の成長を抑制する作用を有する不凍タンパク質４（ＡＦＰ；Ａｎｔｉ  Ｆｒｅｅｚｅ  Ｐｒｏｔｅｉｎ）が中間媒体２に含まれている。このため、図３に示すように、不凍タンパク質４が含まれない場合（図２）と同様に氷核２Ａは生成するものの、不凍タンパク質４の作用によって氷核２Ａの成長（氷核２Ａ同士の結合）が抑制される。つまり、微小な氷核２Ａが巨大な氷２Ｂに成長するのを阻止することができる。したがって、ＬＮＧの温度よりも凝固点が高い冷媒を中間媒体２として用いた場合でも、中間媒体２が完全に凍結するのを防止し、流路閉塞などの問題を回避することができる。しかも、中間媒体２は完全に凍結しないものの氷核２Ａ自体は発生するため、液体から固体への相変化に伴う潜熱をＬＮＧとの熱交換に利用することが可能である。したがって、ＬＮＧと中間媒体２との間における高い熱交換効率を得ることもできる。
【００４３】
不凍タンパク質４は、寒冷地に生息する様々な生物から抽出されるものである。不凍タンパク質４の種類としては、ＡＦＧＰ（不凍糖タンパク質、Ａｌａ（アラニン）−Ａｌａ−Ｔｈｒ（トレオニン）の繰り返し構造を有するタンパク質）、Ｉ型ＡＦＰ（連続したＡｌａ残基からなる１本鎖のタンパク質であって、らせん型構造を有するタンパク質）、ＩＩ型ＡＦＰ（分子量が約１４０００のジスルフィド分子を有するタンパク質）、ＩＩＩ型ＡＦＰ（分子量が約６０００の球状タンパク質）及びＩＶ型ＡＦＰ（分子量が約１２０００のらせん状タンパク質）などが挙げられる。なお、不凍タンパク質４は、生物から抽出される天然のものに限定されず、人工的に合成されたものであってもよい。
【００４４】
ここで、上述の通り説明した実施形態１に係る中間媒体式気化器１の特徴及びその作用効果について列記する。
【００４５】
実施形態１に係る中間媒体式気化器１は、熱源流体３の熱を中間媒体２を介してＬＮＧ（低温液化ガス）に伝えることによってＬＮＧを気化する。中間媒体式気化器１は、熱源流体３の熱によって液状の中間媒体２を加熱する中間媒体加熱部Ｅ１と、中間媒体加熱部Ｅ１において加熱された中間媒体２の熱によってＬＮＧを気化するガス気化部Ｅ２と、を備えている。中間媒体２は、ＬＮＧの温度よりも凝固点が高く且つ不凍タンパク質４を含む。
【００４６】
この中間媒体式気化器１においては、ＬＮＧの温度よりも凝固点が高い中間媒体２が用いられるため、ＬＮＧの温度よりも凝固点が低い冷媒（例えばプロパンなど）を中間媒体として用いる場合に比べて、中間媒体による熱輸送量を増加させることができる。したがって、ＬＮＧの気化プロセスの効率を向上させることができる。しかも、不凍タンパク質４が中間媒体２に含まれることにより、ＬＮＧの温度よりも凝固点が高い中間媒体２を用いた場合でも、中間媒体２がＬＮＧにより冷却されて凍結するのを防止することができる。したがって、中間媒体式気化器１によれば、中間媒体２に不凍タンパク質４を含ませるという簡易な構成によって、中間媒体２の凍結を防止すると共にＬＮＧの気化プロセスの効率を向上させることができる。
【００４７】
この中間媒体式気化器１において、中間媒体２は、空気である熱源流体３の温度よりも沸点が高い媒体（例えば水）であってもよい。この場合、中間媒体加熱部Ｅ１において中間媒体２の蒸発が起こらないため、液状の中間媒体２に不凍タンパク質４が存在する状態を維持することができる。したがって、液状の中間媒体２と共に不凍タンパク質４を流すことができるため、ガス状の中間媒体に不凍タンパク質４が存在する場合と異なり、不凍タンパク質４が中間媒体の流路壁などに固着するのを防止することができる。
【００４８】
この中間媒体式気化器１において、中間媒体２は、不燃性冷媒であってもよい。これにより、中間媒体２がシェル２１、循環経路２０又は伝熱管１２の外に漏れた場合であっても、火災の危険を回避することができる。
【００４９】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る中間媒体式気化器１Ａについて、図４を主に参照して説明する。実施形態２に係る中間媒体式気化器１Ａは、基本的に上記実施形態１に係る中間媒体式気化器１と同様の構成を備えているが、中間媒体加熱部Ｅ１（伝熱管１２）から流出する中間媒体の乾き度を制御する機構を備えている点で上記実施形態１の場合と異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００５０】
実施形態２においては、空気である熱源流体３の温度よりも沸点が低い媒体が中間媒体として用いられる。具体的には、上記実施形態１で列挙した通り、例えばＣＨ２Ｆ２、Ｃ２ＨＦ５、ＣＨ３ＣＦ３、ＣＦ３ＣＨ２Ｆ、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２、ＣＦ３ＣＨ＝ＣＦＨ、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３、ｎ−Ｃ４Ｈ８又はＣＦ３ＣＨ３ＣＨＦ２などの有機系媒体が用いられる。このため、中間媒体加熱部Ｅ１において液状の中間媒体と熱源流体３とが熱交換することにより、液状の中間媒体の少なくとも一部が蒸発する。
【００５１】
図４に示すように、送り側流路２３には、中間媒体加熱部Ｅ１に向かって液状の中間媒体を送り出す中間媒体ポンプ２５が設けられている。また戻し側流路２４には、中間媒体加熱部Ｅ１から流出した中間媒体を気液分離する気液分離器８０が配置されている。この気液分離器８０には、中間媒体の流入口８０Ａと、ガス状の中間媒体が流出するガス側流出口８０Ｂと、液状の中間媒体が流出する液側流出口８０Ｃと、が設けられている。戻し側流路２４は、伝熱管１２の下流端及び気液分離器８０の流入口８０Ａにそれぞれ接続された流出流路２６と、ガス側流出口８０Ｂに接続されたガス側流路２７と、液側流出口８０Ｃに接続された液側流路２８と、を含む。なお、ガス側流路２７及び液側流路２８は、１本の流路に合流した後にガス気化部Ｅ２に接続されている。
【００５２】
中間媒体式気化器１Ａは、中間媒体加熱部Ｅ１から流出する中間媒体の乾き度を測定する乾き度測定部６０を備えている。この乾き度測定部６０は、送り側流路２３を流れる液状の中間媒体の流量を測定する第１流量測定部６１と、ガス側流路２７を流れるガス状の中間媒体の流量を測定する第２流量測定部６２と、液側流路２８を流れる液状の中間媒体の流量を測定する第３流量測定部６３と、第１〜第３流量測定部６１〜６３による測定結果の情報を記憶する記憶部２９と、記憶部２９により記憶された各測定結果に基づいて中間媒体の乾き度を算出する算出部２９Ａと、を含む。
【００５３】
第１〜第３流量測定部６１〜６３は、流量計であり、図４に示すように送り側流路２３、ガス側流路２７及び液側流路２８にそれぞれ配置されている。以下、第１流量測定部６１により測定される中間媒体加熱部Ｅ１の入口側における液状の中間媒体の流量を「Ｑ１」、第２流量測定部６２により測定される中間媒体加熱部Ｅ１の出口側におけるガス状の中間媒体の流量を「Ｑ２」、第３流量測定部６３により測定される中間媒体加熱部Ｅ１の出口側における液状の中間媒体の流量を「Ｑ３」として説明する。
【００５４】
第１〜第３流量測定部６１〜６３による測定結果のデータは、記憶部２９に送信される。算出部２９Ａは、記憶部２９にアクセスすることによってＱ１〜Ｑ３のデータを取得し、「Ｑ２／Ｑ１」の値を計算することにより、中間媒体加熱部Ｅ１から流出する中間媒体の乾き度を算出する。
【００５５】
中間媒体式気化器１Ａは、乾き度測定部６０により測定された中間媒体の乾き度が１未満となるように、中間媒体加熱部Ｅ１に流入する液状の中間媒体の流量及び中間媒体加熱部Ｅ１における熱源流体３の流量の少なくとも一方を調整する流量調整部７０を備えている。流量調整部７０は、中間媒体ポンプ２５の動力及び中間媒体加熱部Ｅ１における送風機１１の回転数を制御可能なコントローラであり、算出部２９Ａにより算出された中間媒体の乾き度に基づいて各機器を制御する。
【００５６】
具体的には、中間媒体加熱部Ｅ１から流出する中間媒体の乾き度が１である場合には、流量調整部７０は、中間媒体ポンプ２５の動力を上げることにより中間媒体加熱部Ｅ１に流入する中間媒体の流量を増加させ、又は、送風機１１のファン回転数を下げることにより中間媒体加熱部Ｅ１における熱源流体３の流量を減少させる。これにより、中間媒体の乾き度を下げる。一方、中間媒体加熱部Ｅ１から流出する中間媒体の乾き度が所定の下限値（例えば０．８）未満である場合には、流量調整部７０は、中間媒体ポンプ２５の動力を下げることにより中間媒体加熱部Ｅ１に流入する中間媒体の流量を減少させ、又は、送風機１１のファン回転数を上げることにより中間媒体加熱部Ｅ１における熱源流体３の流量を増加させる。これにより、中間媒体の蒸発量が低下し過ぎるのを防止する。
【００５７】
図５は、中間媒体加熱部Ｅ１から流出する中間媒体の乾き度の制御フローの一例を示している。まず、中間媒体ポンプ２５を作動させることにより、送り側流路２３を通じて中間媒体加熱部Ｅ１に液状の中間媒体を流入させる（ＳＴ１）。
【００５８】
次に、流量Ｑ１，Ｑ３を記憶部２９においてそれぞれ記憶する（ＳＴ２）。続いて、流量Ｑ３が０より大きいか否かを判定する（ＳＴ３）。ここで、流量Ｑ３が０より大きい場合は中間媒体加熱部Ｅ１から流出する中間媒体の乾き度が１未満であり、流量Ｑ３が０である場合は中間媒体加熱部Ｅ１から流出する中間媒体の乾き度が１又は過熱状態である。
【００５９】
Ｑ３＝０である場合には（ＳＴ３の「ＮＯ」）、中間媒体加熱部Ｅ１へ流入する中間媒体の流量が最大であるか否かを判定する（ＳＴ４）。そして、中間媒体の流量が最大でない場合は（ＳＴ４の「ＮＯ」）、中間媒体ポンプ２５の動力を上げることにより、中間媒体の流量を増加させる（ＳＴ５）。一方、中間媒体の流量が最大である場合（ＳＴ４のＹＥＳ）、送風機１１のファン回転数を下げることにより、中間媒体加熱部Ｅ１における熱源流体３の流量を減少させる（ＳＴ６）。
【００６０】
一方、Ｑ３＞０である場合には（ＳＴ３の「ＹＥＳ」）、流量Ｑ１，Ｑ２を記憶部２９においてそれぞれ記憶する（ＳＴ７）。続いて、算出部２９Ａにより中間媒体の乾き度（Ｑ２／Ｑ１）の値を算出し、この値が所定の下限値（例えば０．８）以上であるか否かを判定する（ＳＴ８）。
【００６１】
Ｑ２／Ｑ１＜０．８である場合には（ＳＴ８の「ＮＯ」）、中間媒体加熱部Ｅ１へ流入する中間媒体の流量が最小であるか否かを判定する（ＳＴ９）。そして、中間媒体の流量が最小でない場合は（ＳＴ９の「ＮＯ」）、中間媒体ポンプ２５の動力を下げることにより、中間媒体の流量を減少させる（ＳＴ１０）。一方、中間媒体の流量が最小である場合には（ＳＴ９のＹＥＳ）、送風機１１のファン回転数を上げることにより、中間媒体加熱部Ｅ１における熱源流体３の流量を増加させる（ＳＴ１１）。
【００６２】
以上の通り、実施形態２に係る中間媒体式気化器１Ａにおいては、中間媒体加熱部Ｅ１において液状の中間媒体の少なくとも一部を蒸発させると共に、中間媒体加熱部Ｅ１から流出する中間媒体の乾き度を１未満に制御することができる。これにより、中間媒体加熱部Ｅ１からの流出後においても液状の中間媒体を残存させることができる。このため、液状の中間媒体に不凍タンパク質４が存在する状態を維持することが可能となり、不凍タンパク質４が中間媒体の流路壁（例えば戻し側流路２４の内壁面など）に固着するのを防止することができる。また中間媒体の乾き度の下限値も制御することによって、中間媒体加熱部Ｅ１における熱交換効率を高く維持することも可能である。
【００６３】
なお、中間媒体の乾き度は、上述のように流量Ｑ１，Ｑ２を用いて算出される場合に限定されず、下記の式（１），（２）を用いて算出することも可能である。下記の式（１）において、「Ｑ」は熱源流体３（空気）と中間媒体との交換熱量（Ｗ）を示し、「ｈａ」は空気の熱伝達率（Ｗ／ｍ２・Ｋ）を示し、「Ｔａ」は空気の温度（Ｋ）を示し、「Ｔ１」は中間媒体の入口温度（Ｋ）を示し、「Ｔ２」は中間媒体の出口温度（Ｋ）を示し、「Ａ」は伝熱管１２の表面積（ｍ２）を示している。下記の式（２）において、「Ｑ２」は中間媒体の乾き度を示し、「Ｑｐ」は流出流路２６を流れる中間媒体の質量流量（ｋｇ／ｓ）を示し、「Ｌ」は中間媒体の潜熱（Ｊ／ｋｇ）を示している。
【００６４】
【数１】
2019035453.tif 000003
【００６５】
【数２】
2019035453.tif 000004
【００６６】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る中間媒体式気化器１Ｂについて、図６を参照して説明する。図６に示すように、中間媒体式気化器１Ｂは、液状の中間媒体２を充填可能な空間９１Ａを有する容器９１と、空間９１Ａ内に配置されると共に熱源流体である海水が流れる熱源配管９２（伝熱管）と、空間９１Ａ内に配置されると共に熱源配管９２よりも上側に位置し、ＬＮＧ（低温液化ガス）が導入される液化ガス配管９３（伝熱管）と、を備えている。
【００６７】
熱源配管９２は、容器９１における一方の側壁９１Ｂから他方の側壁９１Ｃに向かって直線状に延びている。液化ガス配管９３は、Ｕ字状に屈曲した形状を有しており、熱源配管９２との間に間隔を空けて配置されている。図６に示すように、液化ガス配管９３は、容器９１における両側壁９１Ｂ，９１Ｃが対向する方向(図６中横方向)に直線状に延びる第１及び第２配管部分９３Ａ，９３Ｂと、第１及び第２配管部分９３Ａ，９３Ｂの端部同士を接続する接続部９３Ｃと、を含む。第１配管部分９３Ａにおいては、図６中の左から右に向かって主に気化前のＬＮＧが流れる。第２配管部分９３Ｂは、第１配管部分９３Ａよりも上側に位置している。第２配管部分９３Ｂにおいては、図６中の右から左に向かって主に気化したＮＧが流れる。なお、液化ガス配管９３は、図６に示すようなＵ字状の屈曲管に限定されず、熱源配管９２と同様に直線状に延びる１本の配管であってもよい。
【００６８】
この中間媒体式気化器１Ｂにおいては、中間媒体加熱部Ｅ１は熱源配管９２によって構成されており、ガス気化部Ｅ２は液化ガス配管９３によって構成されている。中間媒体加熱部Ｅ１においては、熱源配管９２内を流れる海水（熱源流体）の熱によって、空間９１Ａ内の液状の中間媒体２が加熱される。一方、ガス気化部Ｅ２においては、海水の熱によって加熱された中間媒体２の熱によって、液化ガス配管９３内を流れるＬＮＧが気化し、ＮＧが得られる。
【００６９】
この中間媒体式気化器１Ｂにおいては、熱源配管９２と液化ガス配管９３との温度差によって、空間９１Ａ内において中間媒体２の自然対流を生じさせることができる。つまり、図６中矢印で示すように、熱源配管９２と液化ガス配管９３との間で液状の中間媒体２を循環させることができる。これにより、中間媒体２を強制的に循環させずに、中間媒体２を介した熱源流体（海水）からＬＮＧへの伝熱効率を向上させることができる。
【００７０】
しかも、中間媒体２の流れと共に不凍タンパク質４を熱源配管９２と液化ガス配管９３との間で循環させることができるため、中間媒体２の凍結が起こり得る液化ガス配管９３の近くに不凍タンパク質４を常に存在させることができる。これにより、ＬＮＧによる中間媒体２の凍結を確実に防止することも可能になる。
【００７１】
以下、実施形態３に係る中間媒体式気化器の種々の変形例について、図７〜図１０を参照してそれぞれ説明する。
【００７２】
（変形例１）
図７に示すように、変形例１に係る中間媒体式気化器１Ｃは、容器９１の空間９１Ａを複数の領域９１ＡＡ，９１ＡＢ，９１ＡＣに仕切る仕切り部９４を備えている。仕切り部９４は、容器９１の上壁９１Ｄと底壁９１Ｅとを接続する壁体からなる第１仕切り部９４Ａと、上壁９１Ｄと底壁９１Ｅとを接続する壁体からなると共に、容器９１の両側壁９１Ｂ，９１Ｃが対向する方向において第１仕切り部９４Ａに対して間隔を空けて配置された第２仕切り部９４Ｂと、を含む。
【００７３】
これらの第１及び第２仕切り部９４Ａ，９４Ｂを配置することにより、容器９１の空間９１Ａは、３つの領域９１ＡＡ，９１ＡＢ，９１ＡＣに分割される。図７に示すように、第１領域９１ＡＡは、上壁９１Ｄと、底壁９１Ｅと、他方の側壁９１Ｃと、第１仕切り部９４Ａと、によって取り囲まれる領域である。第２領域９１ＡＢは、上壁９１Ｄと、底壁９１Ｅと、第１仕切り部９４Ａと、第２仕切り部９４Ｂと、によって取り囲まれる領域である。第３領域９１ＡＣは、上壁９１Ｄと、底壁９１Ｅと、第２仕切り部９４Ｂと、一方の側壁９１Ｂと、によって取り囲まれる領域である。
【００７４】
図７に示すように、複数の領域９１ＡＡ，９１ＡＢ，９１ＡＣのそれぞれには、熱源配管９２及び液化ガス配管９３が配置されている。換言すると、熱源配管９２及び液化ガス配管９３は、複数の領域９１ＡＡ，９１ＡＢ，９１ＡＣの全てに亘るように、空間９１Ａ内に配置されている。このため、各領域９１ＡＡ，９１ＡＢ，９１ＡＣにおいて中間媒体２の自然対流を生じさせ、熱源配管９２と液化ガス配管９３との間で不凍タンパク質４を循環させることができる。つまり、図６に示すように空間９１Ａの全体に亘って１つの自然対流を生じさせる場合に比べて、より狭い領域において自然対流を生じさせることができるため、自然対流を促進させることが可能になる。
【００７５】
なお、第１及び第２仕切り部９４Ａ，９４Ｂは、本変形例のように壁体からなる場合に限定されず、例えば、液状の中間媒体２の流れに対して抵抗を与える複数の流動抵抗体（図示しない）を、容器９１の上下方向に並べたものであってもよい。この場合でも、図７のように複数の領域９１ＡＡ，９１ＡＢ，９１ＡＣのそれぞれにおいて中間媒体２の自然対流を生じさせることができる。また空間９１Ａは、本変形例のように３つの領域に分割される場合に限定されず、２つの領域に分割されてもよいし、４つ以上の領域に分割されてもよい。
【００７６】
（変形例２）
図８に示すように、変形例２に係る中間媒体式気化器１Ｄは、空間９１Ａ内において熱源配管９２と液化ガス配管９３との間に配置される分離部９５を備えている。この分離部９５によって、空間９１Ａは、熱源配管９２が配置される熱源側空間９１ＡＤと、液化ガス配管９３が配置される液化ガス側空間９１ＡＥと、に分割されている。
【００７７】
分離部９５は、例えば限外濾過膜であって、液状の中間媒体２の透過を許容すると共に、不凍タンパク質４の透過を阻止する機能を有している。つまり、分離部９５を構成する濾過膜は、液体を透過可能であると共に、孔径が不凍タンパク質４よりも小さくなっている。分離部９５は、容器９１の一方の側壁９１Ｂと他方の側壁９１Ｃとを接続する。また図８に示すように、不凍タンパク質４は、分離部９５に対して液化ガス配管９３側の空間（液化ガス側空間９１ＡＥ）内の中間媒体２に含まれており、分離部９５に対して熱源配管９２側の空間（熱源側空間９１ＡＤ）内の中間媒体２には含まれていない。
【００７８】
この変形例においては、熱源配管９２と液化ガス配管９３との間で中間媒体２の自然対流を生じさせることができると共に、不凍タンパク質４が熱源配管９２の方へ流れるのを分離部９５によって阻止することができる。したがって、中間媒体２の凍結が問題となる液化ガス配管９３の近傍のみにおいて不凍タンパク質４を存在させることができるため、不凍タンパク質４の添加量を削減することができる。不凍タンパク質４は高価なものであるため、本変形例のように分離部９５を設け、且つ必要な空間領域のみに不凍タンパク質４を添加することの利点は大きい。
【００７９】
（変形例３）
図９は、変形例３に係る中間媒体式気化器１Ｅの構成を示している。図９に示すように、この中間媒体式気化器１Ｅは、上記変形例１で説明した仕切り部９４と、上記変形例２で説明した分離部９５と、を組み合わせた構成となっている。このため、変形例３においては、上述した中間媒体２の自然対流の促進効果及び不凍タンパク質４の添加量削減の効果がそれぞれ得られる。
【００８０】
（変形例４）
図１０に示すように、変形例４に係る中間媒体式気化器１Ｆは、容器９１の空間９１Ａ内に配置されると共に、中間媒体２を撹拌する撹拌部９６を備えている。撹拌部９６は、回転軸９６Ａと、この回転軸９６Ａに取り付けられた複数の撹拌翼９６Ｂと、を有している。図略のモータなどによって回転軸９６Ａを回転させることにより、撹拌翼９６Ｂによって空間９１Ａ内に充填された中間媒体２を撹拌することができる。
【００８１】
撹拌翼９６Ｂによって中間媒体２を撹拌することにより、熱源配管９２と液化ガス配管９３との温度差による自然対流の効果に加えて、中間媒体２を空間９１Ａ内において強制的に循環させることができる。これにより、中間媒体２を介した熱源流体からＬＮＧへの伝熱効率を一層向上させることができる。しかも、不凍タンパク質４を中間媒体２の流れによって強制的に循環させることができるため、不凍タンパク質４が容器９１の底に沈降するのを防止することもできる。
【００８２】
なお、本変形例のように容器９１内に１つの撹拌部９６のみを配置する場合に限定されず、上記変形例１（図７）のように空間９１Ａを複数の領域９１ＡＡ，９１ＡＢ，９１ＡＣに分割すると共に各領域９１ＡＡ，９１ＡＢ，９１ＡＣに撹拌部９６をそれぞれ配置してもよい。そして、上記変形例２（図８）で説明した分離部９５をさらに組み合わせてもよい。
【００８３】
（その他実施形態）
最後に、本発明のその他実施形態について説明する。
【００８４】
上記実施形態１〜３では、低温液化ガスの一例としてＬＮＧを気化する場合について説明したが、これに限定されない。本発明の中間媒体式気化器は、例えばエチレン、液化酸素又は液化窒素などの他の低温液化ガスの気化に用いられてもよい。
【００８５】
上記実施形態１では、ガス気化部Ｅ２がシェル＆チューブ式熱交換器からなる場合について説明したがこれに限定されず、例えばプレート式熱交換器からなっていてもよい。この場合、ガス気化部Ｅ２をよりコンパクト化することができる。
【００８６】
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ  中間媒体式気化器
２  中間媒体
３  熱源流体
４  不凍タンパク質
６０  乾き度測定部
７０  流量調整部
９１  容器
９１Ａ  空間
９１ＡＡ  第１領域
９１ＡＢ  第２領域
９１ＡＣ  第３領域
９２  熱源配管
９３  液化ガス配管
９４  仕切り部
９４Ａ  第１仕切り部
９４Ｂ  第２仕切り部
９５  分離部
９６  撹拌部
Ｅ１  中間媒体加熱部
Ｅ２  ガス気化部
【図１】
2019035453.tif 000005
【図２】
2019035453.tif 000006
【図３】
2019035453.tif 000007
【図４】
2019035453.tif 000008
【図５】
2019035453.tif 000009
【図６】
2019035453.tif 000010
【図７】
2019035453.tif 000011
【図８】
2019035453.tif 000012
【図９】
2019035453.tif 000013
【図１０】
2019035453.tif 000014