(57)【要約】  低温液体をガスの形に再ガス化するための方法及び装置が記載される。大気気化器を通して低温液体又は中間媒体を循環させることによって、熱が周囲空気から低温液体へ熱伝達面を横断して移動され、このとき周囲空気と、低温流体又は中間媒体とは直接接触しない。使用時には、大気に曝された熱伝達面のうち、少なくとも熱伝達面における温度が水の凝固点温度より低い外側部分に氷の層が生成されることが許容される。制御デバイスに動作可能に関連付けられた熱源を用いて、氷の層が気化器から断続的に取り除かれ、ここで制御デバイスは、除氷が必要であるときに信号を発生させるように配置されている。熱源は、氷の層と熱伝達面との間の境界面に方向付けられる。
2011503473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温液体をガスの形に再ガス化するための方法であって、
（ａ）前記低温液体又は中間媒体を大気気化器を通して循環させることによって、熱を周囲空気から前記低温液体へ熱伝達面を横断して移動させるステップであって、前記周囲空気と、前記低温流体又は中間媒体とは、直接接触しないステップと、
（ｂ）使用時に、大気に曝された前記熱伝達面のうち、少なくとも前記熱伝達面における温度が水の凝固点温度より低い外側部分に氷の層が生成されることを許容するステップと、
（ｃ）制御デバイスに動作可能に関連付けられた熱源を用いて、前記氷の層を前記気化器から断続的に取り除くステップであって、前記制御デバイスは、除氷が必要であるときに信号を発生させるように配置され、前記熱源は、前記氷の層と前記気化器の前記熱伝達面との間の境界面に方向付けられ、それによって、前記気化器を通る前記低温流体又は前記中間媒体の循環を中断する必要なしに除氷が達成されるステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記制御デバイスは、前記気化器を出る前記ガスの形の前記低温液体の温度が低下して所定の最低温度より低くなるとステップ（ｃ）を開始するように信号を発生させる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御デバイスは、前記気化器を出る前記ガスの形の前記低温液体の流量が低下して所定の最低流量より低くなるとステップ（ｃ）を開始するように信号を発生させる請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｃ）のための前記熱源は、電気エネルギー、ＲＬＮＧＣの推進システムから回収される廃熱、廃熱ボイラ若しくは他の供給源からの蒸気、液中燃焼式気化器を用いて発生させた熱、太陽エネルギー、ＲＬＮＧＣを停泊させたときの推進設備の過剰な発電容量を用いる電気加熱器、ディーゼル・エンジン若しくはガス・タービンの燃焼排気に適合された排ガス熱交換器、又は天然ガス燃焼式の温水加熱器若しくは熱媒油加熱器、又は天然ガス若しくは油を用いた直接燃焼によって発生させた熱のうちの１つ又は複数である請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ｃ）のための前記熱源は、前記気化器の前記熱伝達面と前記氷の層との間の前記境界面に配置された１つ又は複数の電気加熱要素である請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記気化器が少なくとも１つのチューブを含み、前記電気加熱要素が、前記チューブの前記外側の熱伝達面上に配置される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記気化器は、それぞれが複数の半径方向のフィンを含む少なくとも１つのチューブを含み、前記電気加熱要素は、前記半径方向のフィンの１つ又はすべての上に配置される請求項５に記載の方法。
【請求項８】
電気加熱要素又は前記電気加熱要素が自動制御式である請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記気化器は少なくとも１つのチューブを含み、ステップ（ｃ）のための前記熱源は、前記制御デバイスによって生成された前記信号に応答して、前記チューブの少なくとも使用時に着氷が起こる部分に沿って配置された除氷ダクトを通して循環される加熱流体である請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記チューブが複数の半径方向フィンを含み、各除氷ダクトは、隣り合う半径方向のフィンの基部に位置決めされる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記チューブが複数の半径方向フィンを含み、各除氷ダクトは、前記加熱流体を流すための中空コアを各フィンに提供するように半径方向フィンの長さに沿って配置されている請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記加熱流体は、乾燥した過熱蒸気である請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記乾燥した過熱蒸気が、エンジンによって生成される高温の排気ガスと熱を交換するように配置された廃熱ボイラを用いて生成される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記中間媒体が、グリコール、グリコールと水の混合物、メタノール、プロパノール、プロパン、ブタン、アンモニア、ホルメート、淡水及び軟水からなる群から選択される請求項１から１３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ステップａ）が、押込通風機を使用することによって促進される請求項１から１４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記大気気化器が複数のパスを有し、前記パスが互いに間隔を置き、アレイとして配置される請求項１から１５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
各パスが垂直方向を向き、隣接するパスが直列若しくは並列に、又は直列の構成と並列の構成の組み合わせとして接続される請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
各パスが、前記低温液体を流すための中央孔を含む少なくとも１つのチューブを有し、各チューブが、フィン付きの外面、一端にある流体流れ用の入口、及び前記チューブの他方の遠位端にある流体流れ用の出口を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記気化器が、浮いている運搬船内に設置するための再ガス化システムの中に設けられ、ステップ（ｃ）のための前記熱源は前記ＬＮＧ運搬船のエンジンから回収される請求項１から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記低温流体がＬＮＧである請求項１から１９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
低温液体をガスの形に再ガス化するための装置であって、
内部を通して前記低温液体又は中間媒体を循環させることによって熱を周囲空気から前記低温液体へ熱伝達面を横断して移動させるための大気気化器であって、前記周囲空気と、前記低温流体又は中間媒体とは、直接接触しない大気気化器と、
熱源を用いて前記気化器から氷の層を断続的に取り除くための制御デバイスであって、前記熱源は前記制御デバイスに動作可能に関連付けられ、前記氷の層は、使用時に、大気に曝された前記熱伝達面のうち、少なくとも前記熱伝達面における温度が水の凝固点温度より低い外側部分に生成されることが許容され、前記制御デバイスは、除氷が必要であるときに信号を発生させるように配置されている制御デバイスと、
前記氷の層と前記気化器の前記熱伝達面との間の境界面に方向付けられた熱源であって、それによって、前記気化器を通る前記低温流体又は前記中間媒体の循環を中断する必要なしに除氷が実施される熱源と
を有する装置。
【請求項２２】
前記制御デバイスは、前記気化器を出る前記ガスの形の前記低温液体の温度を測定するための温度センサと、前記温度センサによって測定された前記温度が低下して所定の最低温度より低くなると断続的な除氷を開始するように信号を発生させるための信号発生器とを含む請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記制御デバイスは、前記気化器を出る前記ガスの形の前記低温液体の流量を測定するための流量計と、前記流量計によって測定された前記流量が低下して所定の最低流量より低くなると断続的な除氷を開始するように信号を発生させるための信号発生器とを含む請求項２１又は２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記熱源が、電気エネルギー、ＲＬＮＧＣの推進システムから回収される廃熱、廃熱ボイラ若しくは他の供給源からの蒸気、液中燃焼式気化器を用いて発生させた熱、太陽エネルギー、ＲＬＮＧＣを停泊させたときの推進設備の過剰な発電能力を用いる電気加熱器、ディーゼル・エンジン若しくはガス・タービンの燃焼排気に適合された排ガス熱交換器、又は天然ガス燃焼式の温水加熱器若しくは熱媒油加熱器、又は天然ガス若しくは油を用いた直接燃焼によって発生させた熱、又はマイクロ波エネルギーのうちの１つ又は複数である請求項２１から２３までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記熱源が、前記気化器の前記熱伝達面と前記氷の層との間の前記境界面に配置された１つ又は複数の電気加熱要素である請求項２１から２４までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記気化器が少なくとも１つのチューブを含み、前記電気加熱要素が、前記チューブの前記外側の熱伝達面上に配置される請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記気化器は、それぞれが複数の半径方向のフィンを含む少なくとも１つのチューブを含み、前記電気加熱要素が、前記半径方向のフィンの１つ又はすべての上に配置される請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
電気加熱要素又は前記電気加熱要素が自動制御式である請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記気化器が少なくとも１つのチューブを含み、前記熱源は、前記制御デバイスによって生成された前記信号に応答して、前記チューブの少なくとも着氷が起こると予想される部分に沿って配置された除氷ダクトを通して循環させる加熱流体である請求項２１から２８までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記チューブが複数のフィンを含み、前記除氷ダクトが、隣り合う半径方向フィンの基部に隣接する前記チューブの前記外側の熱伝達面上に位置決めされる請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記チューブが複数の半径方向フィンを含み、各除氷ダクトが、前記加熱流体を流すための中空コアを各フィンに提供するように、半径方向フィンの長さに沿って配置されている請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記加熱流体は、乾燥した過熱蒸気である請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記乾燥した過熱蒸気は、エンジンによって生成される高温の排気ガスと熱を交換するように配置された廃熱ボイラを用いて生成される請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
周囲空気の流れを前記気化器の方に向けるための押込通風機をさらに有する請求項２１から３３までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
前記気化器は、浮いている運搬船内に設置するための再ガス化システムの中に設けられ、前記熱源が、前記ＬＮＧ運搬船のエンジンから回収される請求項２１から３４までのいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気化のための主要な熱源として周囲空気に依存し、連続的に動作させることができる、低温液体をガスの形に再ガス化するための方法及び装置に関する。本発明は特に、ただし排他的にではなく、気化のための主要な熱源として周囲空気を用いて、ＬＮＧを天然ガスに再ガス化するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスは、石炭又は石油よりも生成する排出物及び汚染物質が少ないため、最もクリーンな燃焼用化石燃料である。天然ガス（「ＮＧ」）は通常、「液化天然ガス」（「ＬＮＧ」）としてその液体状態である場所から他の場所へ輸送される。ＬＮＧは、同量の天然ガスがその気体状態で占める体積の約１／６００しか占めないため、天然ガスを液化することによって輸送がより経済的になる。ある場所から他の場所へのＬＮＧの輸送は、「ＬＮＧＣ」と呼ばれる低温貯蔵能力を有する二重船殻構造の外洋航行船を用いて実施されるのが最も一般的である。ＬＮＧは通常、ＬＮＧＣ内の低温貯蔵タンクに貯蔵され、その貯蔵タンクは、大気圧又は大気圧よりわずかに高い圧力で作動されている。既存のＬＮＧＣのほとんどは、１２０，０００ｍ３〜１５０，０００ｍ３の大きさの範囲のＬＮＧの積荷貯蔵容量を有し、一部のＬＮＧＣの貯蔵容量は最大２６４，０００ｍ３である。
【０００３】
ＬＮＧは通常、天然ガスに再ガス化された後、最終使用者の引き渡し要件を満たす温度及び圧力で、パイプライン又は他の分配ネットワークを通して最終使用者に分配される。ＬＮＧの再ガス化は、ＬＮＧの温度を上昇させて、所与の圧力に対してＬＮＧの沸点より高くすることによって行われるのが最も一般的である。ＬＮＧＣは、ある国にある「輸出ターミナル」でＬＮＧの積荷を受け取り、次いで海を渡って航行し、その積荷を他の国にある「輸入ターミナル」で引き渡すのが一般的である。輸入ターミナルに到着すると、従来からＬＮＧＣは桟橋又は突堤に停泊し、ＬＮＧを液体として輸入ターミナルにある陸上の貯蔵及び再ガス化設備に降ろす。陸上の再ガス化設備は通常、複数の加熱器又は気化器、ポンプ及び圧縮機を備えている。そうした陸上の貯蔵及び再ガス化設備は、通常は大きく、そうした設備の建設及び稼働に伴う費用はかなりのものになる。
【０００４】
最近では、陸上の再ガス化設備の建設に伴う費用及びソブリン・リスクに対する社会的な関心により、居住地域及び陸上活動から離れた海上の再ガス化ターミナルが建設されるようになってきている。異なる構成及び組み合わせを有する、様々な海上ターミナルが提案されている。例えば米国特許第６，０８９，０２２号には、再気化した天然ガスを海岸まで運び、陸上の設備に引き渡す前に、運搬船内でＬＮＧを再ガス化するためのシステム及び方法が記載されている。運搬船を取り巻く水域から得られる海水が、運搬船に取り付けられた再ガス化設備であって、したがって輸出ターミナルから輸入ターミナルまでの全行程を運搬船と共に移動する再ガス化設備を通して流され、ＬＮＧは、この海水を用いて再ガス化される。海水はＬＮＧと熱を交換してＬＮＧを天然ガスに気化し、冷却された海水は運搬船を取り巻く水域に戻される。海水はＬＮＧを気化するための中間媒体の安価な供給源であるが、環境問題、特に冷却された海水を海洋環境に戻すことによる環境への影響のために魅力が失われてきている。
【０００５】
ＬＮＧの再ガス化は一般に、オープン・ラック式、中間媒体式又は液中燃焼式の３つのタイプの気化器（ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）のうちの１つを用いて行われる。
【０００６】
オープン・ラック式気化器は通常、ＬＮＧを気化するための熱源として海水を使用する。こうした気化器は、気化用の熱源として加熱器の外側で貫流する海水の流れを使用する。それらは水の凍結を妨げず、操作及び維持が容易であるが、建設費用が高い。それらは日本で広く用いられている。米国及び欧州での使用は限られており、いくつかの理由のために経済的に正当化することが難しい。第１に、現在許容されている環境では、海洋生命に対する環境問題のために、海水をきわめて低い温度で海に戻すことができない。また米国南部のような沿岸水域は清浄ではなく、濾過を必要とする可能性がある懸濁した固体を多く含むことも多々ある。こうした制約のため、米国でのオープン・ラック式気化器の使用は、環境的及び経済的に適切ではない。
【０００７】
中間媒体式の気化器は、水又は蒸気を用いて直接加熱することによって液化天然ガスを気化するのではなく、プロパン、フッ素化炭化水素、又は低い凝固点を有する同様の冷媒を使用する。まず冷媒を高温の水又は蒸気を用いて加熱し、冷媒の蒸発及び凝縮を利用して液化天然ガスを気化する。このタイプの気化器は、オープン・ラック式の気化器より建設費用は安いが、高温の水又は蒸気を用意するためにバーナなどの加熱手段が必要であり、したがって、燃料を消費するために稼働に費用がかかる。
【０００８】
液中燃焼式の気化器は水に浸されたチューブを有し、このチューブが、バーナからその内部に注入される燃焼ガスで加熱される。中間媒体式のように、液中燃焼式の気化器も燃料の費用が必要であり、稼働に費用がかかる。液中燃焼式の気化器は水槽を有し、その中にガス・バーナの煙道ガス・チューブ、並びに液化天然ガスを気化するための交換器チューブ・バンドルが設置される。ガス・バーナは、燃焼煙道ガスを水槽中に放出し、それが水を加熱して液化天然ガスを気化するための熱を与える。液化天然ガスは、チューブ・バンドルを通って流れる。このタイプの気化器は信頼性が高く、コンパクトな大きさであるが、燃料ガスの使用を必要とするために稼働に費用がかかる。
【０００９】
特定の下流での動作のために、低温液体を気化してガスの形にする周囲空気又は「大気」気化器を使用することが知られている。大気気化器は、周囲空気から吸収された熱を使用することによって低温液体を気化する装置である。
【００１０】
例えば１９８３年８月２３日にＶｏｇｌｅｒ，Ｊｒ．等に対して発行された米国特許第４，３９９，６６０号には、低温液体を連続的に気化するのに適した周囲空気気化器が記載されている。この装置は、周囲空気から吸収された熱を使用する。少なくとも３つの実質的に垂直なパス（ｐａｓｓ）が、一緒に配管される。それぞれのパスは、チューブのまわりに実質的に等間隔に配置された複数のフィンを有する中心チューブを含む。
【００１１】
１９９３年１０月１２日にＬ．Ｚ．Ｗｉｄｄｅｒに対して発行された米国特許第５，２５１，４５２号には、低温液体用の周囲空気気化器及び加熱器が開示されている。この装置は、垂直に取り付けられ、且つ平行に接続された複数の熱交換チューブを利用する。チューブはそれぞれ、複数の外部フィン、及び中央開口部と流体連通するように対称に配置された複数の内部周縁通路を有する。中央開口部の中には、気相の低温流体と周囲空気との間の熱伝達速度を高めるために、各チューブの所定の長さにわたって固いバーが延びている。流体は、チューブの底部におけるその沸点から、製造及び他の動作に適した頂部での温度まで上昇される。
【００１２】
２００３年９月２３日にＥｙｅｒｍａｎｎに対して発行された米国特許第６，６２２，４９２号には、循環水を加熱するために周囲空気から熱を取り出すことを含む、液化天然ガスを気化するための装置及び方法が開示されている。その熱交換方法は、液化天然ガスを気化するための加熱器、循環水系、及び循環水を加熱するために周囲空気から熱を取り出す水塔を含む。２００３年１１月１１日にＥｙｅｒｍａｎｎに対して発行された米国特許第６，６４４，０４１号には、水を水塔に流入させ、水の温度を上昇させること、温度が上昇した水を第１の加熱器を通して汲み出すこと、循環流体を第１の加熱器を通過させ、温度が上昇した水から循環流体へ熱を移動させること、液化天然ガスを第２の加熱器に流入させること、加熱された循環流体を第１の加熱器から第２の加熱器の中に汲み出し、循環流体から液化天然ガスへ熱を移動させること、及び気化した天然ガスを第２の加熱器から放出することを含む、液化天然ガスを気化するための方法が開示されている。
【００１３】
一般に大気気化器が連続運転に用いられない理由は、大気気化器の外面に氷及び霜が蓄積し、持続した使用期間の後に装置が非効率的になるためである。大気気化器を断続的に使用するときには、装置をオフラインにしたときに氷が溶けて脱離するため、氷の蓄積は一般には問題にならない。しかし、大気気化器を連続的に動作させる必要があるときには、持続した動作期間の後、氷が気化器に対する熱伝達の有効表面積を減少させ、断熱体として働くため、気化器は非効率的になり、周囲空気から低温流体への熱伝達速度が低下する。大気気化器の効率が低下すると、ガスの出口流量若しくは出口温度、又はその両方が低下する。このため、大気気化器は一般に、貯蔵された低温液体を連続的に気化するのに好ましいものではない。
【００１４】
外部フィン上に氷が蓄積する速度は、周囲温度とチューブ内部の低温液体の温度との間の温度差に部分的に依存する。通常、最大の積氷部分は入口に最も近いチューブ上に生じる傾向があり、しかし周囲温度が凝固点に近く又はそれより低くない限り、出口付近のチューブ上に蓄積する氷はあったとしてもわずかである。したがって、周囲空気気化器のチューブ全体にわたる氷の分布が不均一になるのは珍しいことではなく、それによって装置の重心の位置が変わり、チューブ間で差異のある熱勾配が生じる可能性がある。
【００１５】
氷が蓄積する問題への対処は、いくつかの方法で試みられている。外部からの高温の水噴射又は蒸気噴射を利用すること、並びにピック及びシャベルを用いて機械的に除去することによって、人による定期的な手動式の除氷（ｄｅ−ｉｃｉｎｇ）が行われている。手作業による行為が必要になるため、それを実施するのは望ましいことではない。氷の構造は予測できない。氷が落下して作業を行っている人員を傷つける恐れがあり、また気化器及び関連する配管に構造的な損傷を与える恐れもある。他の技術は、蓄積された氷を、氷が堆積する主要な面として働くように企図されたむき出しの配管（すなわち外部フィンなしの配管）の初期長さの上に受け入れることである。むき出しの配管はフィン付きの配管より費用が安く、多量の氷の蓄積を受け入れるための費用の安いアレイ（ａｒｒａｙ）として支持することができるため、この技術が用いられる。しかし、望ましくない大量のむき出しの配管、床面積、及び構造上の支持体を使用する必要があり、それがこの技術を魅力のないものにしている。
【００１６】
他の従来技術は、１つ又は複数の重複した又は余分な気化器の列を設けることである。１つの列の気化器が活動状態である間、１つ又は複数の他の列をオフラインにして氷を溶かすことができる。多くの方式で列を切り換えることができる。簡単な方式は、単にタイム・スケジュールによって列を切り換えることであるが、それによって他の考慮すべき事柄は無視される。余分な気化器を使用すると、再ガス化設備の費用が増えると同時に、必要な空間の量も増大する。従来技術によるさらに他の解決策は、再ガス化設備を必要以上に大きくして、気化器ごとの平均の熱伝達負荷を軽減することであるが、それによって費用及び床面積の要求は高まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第６，０８９，０２２号
【特許文献２】米国特許第４，３９９，６６０号
【特許文献３】米国特許第５，２５１，４５２号
【特許文献４】米国特許第６，６２２，４９２号
【特許文献５】米国特許第６，６４４，０４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
前述の理由により、余分な気化器を必要とせずに連続的に動作することができ、且つこれまでの従来技術の大気気化器に特有な動作効率の低下を克服する、又は少なくともそれを改善することができる、低温流体を再ガス化するための方法及び装置が依然として求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の観点によれば、低温液体をガスの形に再ガス化するための方法であって、
（ａ）大気気化器を通して低温液体又は中間媒体を循環させることによって熱を周囲空気から低温液体へ熱伝達面を横断して移動させるステップであって、この周囲空気と、低温流体又は中間媒体とは直接接触しないステップと、
（ｂ）使用時に、大気に曝された熱伝達面のうち、少なくとも熱伝達面における温度が水の凝固点温度より低い外側部分に氷の層が生成されることを許容するステップと、
（ｃ）制御デバイスに動作可能に関連付けられた熱源を用いて氷の層を気化器から断続的に取り除くステップであって、制御デバイスは、除氷が必要であるときに信号を発生させるように配置され、熱源は、氷の層と気化器の熱伝達面との間の境界面に方向付けられ、それによって、気化器を通る低温流体又は中間媒体の循環を中断する必要なしに除氷が実施されるステップと
を含む方法が提供される。
【００２０】
一形態において、制御デバイスは、気化器を出るガスの形の低温液体の温度が低下して所定の最低温度より低くなるとステップ（ｃ）を開始するように信号を発生させる。他の形態では、制御デバイスは、気化器を出るガスの形の低温液体の流量が低下して所定の最低流量より低くなるとステップ（ｃ）を開始するように信号を発生させる。
【００２１】
ステップ（ｃ）に適した熱源は、電気エネルギー、ＲＬＮＧＣの推進システムから回収される廃熱、廃熱ボイラ若しくは他の供給源からの蒸気、液中燃焼式気化器を用いて発生させた熱、太陽エネルギー、ＲＬＮＧＣを停泊させたときの推進設備の過剰な発電容量を用いる電気加熱器、ディーゼル・エンジン若しくはガス・タービンの燃焼排気に適合させた排ガス熱交換器、又は天然ガス燃焼式の温水加熱器若しくは熱媒油加熱器、又は天然ガス若しくは油を用いた直接燃焼によって発生させた熱、又はマイクロ波エネルギーのうちの１つ又は複数とすることができる。
【００２２】
一形態において、ステップ（ｃ）のための熱源は、気化器の熱伝達面と氷の層との間の境界面に配置された１つ又は複数の電気加熱要素である。気化器が少なくとも１つのチューブを含むとき、電気加熱要素は、チューブの外側の熱伝達面上に配置することができる。それぞれが複数の半径方向フィンを含む少なくとも１つのチューブを気化器が有しているとき、電気加熱要素は、半径方向フィンの１つ又はすべての上に配置することができる。有利には、電気加熱要素は自動制御式とすることができる。
【００２３】
他の形態では、気化器が少なくとも１つのチューブを含むとき、ステップ（ｃ）のための熱源は、制御デバイスによって生成された信号に応答して、チューブの少なくとも着氷が起こると予想される部分に沿って配置された除氷ダクトを通して循環される加熱流体とすることができる。チューブが複数のフィンを含むとき、除氷ダクトは、隣り合う半径方向フィンの基部に隣接するチューブの外側の熱伝達面上に位置決めすることができる。別法として、又は追加として、各除氷ダクトは、加熱流体を流すための中空コアを各フィンに提供するように半径方向フィンの長さに沿って配置することができる。
【００２４】
好ましくは、加熱流体は乾燥した過熱蒸気であり、乾燥した過熱蒸気は、エンジンによって生成される高温の排気ガスと熱を交換するように配置された廃熱ボイラを用いて生成することができる。
【００２５】
中間媒体を用いて周囲空気から低温流体へ間接的に熱を移動させるとき、中間媒体は、グリコール、グリコールと水の混合物、メタノール、プロパノール、プロパン、ブタン、アンモニア、ホルメート、淡水及び軟水からなる群から選択することができる。一形態では、中間媒体は、アルカリ金属ギ酸塩又はアルカリ金属酢酸塩を含有する溶液を含む。
【００２６】
当該方法の一形態では、ステップａ）は押込通風機を使用することによって促進される。
【００２７】
大気気化器が複数のパスを有するとき、パスは互いに間隔を置いたアレイとして配置することができる。好ましくは、各パスは垂直方向を向き、隣接するパスは直列若しくは並列に、又は直列の構成と並列の構成の組み合わせとして接続される。一形態では、各パスは、低温液体を流すための中央孔を有する少なくとも１つのチューブを有し、各チューブは、フィン付きの外面、一端にある流体流れ用の入口、及びチューブの他方の遠位端にある流体流れ用の出口を有する。
【００２８】
一形態では、気化器は、浮いている運搬船内に設置するための再ガス化システム内に設けられ、ステップ（ｃ）のための熱源はＬＮＧ運搬船のエンジンから回収される。好ましくは、低温流体はＬＮＧである。
【００２９】
本発明の第２の観点によれば、低温液体をガスの形に再ガス化するための装置が提供され、当該装置は、
大気気化器であって、この大気気化器を通して低温液体又は中間媒体を循環させることによって熱を周囲空気から低温液体へ熱伝達面を横断して移動させるようになされており、このとき周囲空気と、低温流体又は中間媒体とは直接接触しない大気気化器と、
制御デバイスであって、この制御デバイスに動作可能に関連付けられた熱源を用いて気化器から氷の層を断続的に取り除くようになっており、ここで氷の層は、使用の際に大気に曝された熱伝達面のうち少なくとも熱伝達面における温度が水の凝固点温度より低い外側部分に生成することを許容されており、また制御デバイスは、除氷が必要であるときに信号を発生させるように配置されている制御デバイスと、
氷の層と気化器の熱伝達面との間の境界面に方向付けられ、それによって、気化器を通る低温流体又は中間媒体の循環を中断する必要なしに除氷が達成される熱源と
を有している。
【００３０】
一形態では、制御デバイスは、気化器を出るガスの形の低温液体の温度を測定するための温度センサと、温度センサによって測定される温度が低下して所定の最低温度より低くなると断続的な除氷を開始するように信号を発生させるための信号発生器とを含む。他の形態では、制御デバイスは、気化器を出るガスの形の低温液体の流量を測定するための流量計と、流量計によって測定される流量が低下して所定の最低流量より低くなると断続的な除氷を開始するように信号を発生させるための信号発生器とを含む。
【００３１】
熱源は、電気エネルギー、ＲＬＮＧＣの推進システムから回収される廃熱、廃熱ボイラ若しくは他の供給源からの蒸気、液中燃焼式気化器を用いて発生させた熱、太陽エネルギー、ＲＬＮＧＣを停泊させたときの推進設備の過剰な発電能力を用いた電気加熱器、ディーゼル・エンジン若しくはガス・タービンの燃焼排気に適合させた排ガス熱交換器、又は天然ガス燃焼式の温水加熱器若しくは熱媒油加熱器、又は天然ガス若しくは油を用いた直接燃焼によって発生させた熱のうちの１つ又は複数とすることができる。
【００３２】
一形態では、熱源は、気化器の熱伝達面と氷の層との間の境界面に配置された１つ又は複数の電気加熱要素である。気化器が少なくとも１つのチューブを含むとき、電気加熱要素は、チューブの外側の熱伝達面上に配置することができる。それぞれが複数の半径方向フィンを含む少なくとも１つのチューブを気化器が含むとき、電気加熱要素は、半径方向フィンの１つ又はすべての上に配置することができる。一形態では、電気加熱要素は自動制御式である。
【００３３】
他の形態では、気化器は少なくとも１つのチューブを含み、熱源は、制御デバイスによって生成された信号に応答してチューブの少なくとも着氷が起こると予想される部分に沿って配置された除氷ダクトを通して循環される加熱流体である。チューブが複数のフィンを含むとき、除氷ダクトは、隣り合う半径方向フィンの基部に隣接するチューブの外側の熱伝達面上に位置決めすることができる。好ましくは、加熱流体は乾燥した過熱蒸気である。乾燥した過熱蒸気は、エンジンによって生成される高温の排気ガスと熱を交換するように配置された廃熱ボイラを用いて生成することができる。
【００３４】
一形態では、装置はさらに、周囲空気の流れを気化器の方に向けるための押込通風機を有している。
【００３５】
一形態では、気化器は、浮いている運搬船内に設置するための再ガス化システム内に設けられ、熱源はＬＮＧ運搬船のエンジンから回収される。
【００３６】
本発明の本質をさらに詳しく理解することを容易にするために、次に本発明のいくつかの実施例を、例示のみの目的で添付図面を参照ながら詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ＲＬＮＧＣ内に貯蔵されたＬＮＧを連続的に再ガス化して天然ガスにするための、船内の再ガス化設備を備えたＲＬＮＧＣの概略的な側面図であって、天然ガスは、海中パイプラインに関連付けられたマリン・ライザを介して陸上に運ばれる側面図である。
【図２】周囲空気との直接的な熱伝達のためにＬＮＧが循環される大気気化器を含む再ガス化設備の一実施例を示す流れ図である。
【図３】隣接するフィンの間、又は隣接するチューブの間に蓄積する氷の層を示す、２つの隣接するチューブの断面図である。
【図４ａ】収集トレイを含む４つのパスの気化器の一実施例に関する等角図である。
【図４ｂ】入口マニホルド及び出口マニホルドを含む、単一パスの気化器の等角図である。
【図５ａ】複数パスのチューブを通る流体の流れを示す、大気気化器の４つのチューブを通る断面図である。
【図５ｂ】チューブを通る流体の流れを示す、単一パスの大気気化器の４つのチューブを通る断面図である。
【図６ａ】半径方向のフィンを示す部分等角図であって、チューブの外面に熱源を提供して、気化器の熱伝達面から氷の層を定期的に取り除くために電気加熱要素を用いた１つのチューブの部分等角図である。
【図６ｂ】チューブから氷を取り除くために、隣接する半径方向のフィンの基部に、加熱流体を断続的に流すように位置決めされた除氷ダクトを示す１つのチューブの部分等角図である。
【図６ｃ】加熱流体が流される中空コアを各フィンに提供するように、半径方向のフィンの長さに沿って配置された除氷ダクトを有する１つのチューブの部分等角図である。
【図７】大気気化器を含み、それを通して中間媒体を周囲空気との熱伝達を行うように循環させ、次いで加熱された中間媒体を用いて熱を気化器のＬＮＧへ移動させて天然ガスを生成する、再ガス化設備の他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
次に、気化のための主要な熱源として周囲空気を用いて低温流体をガスの形に再ガス化するための方法及び装置の特定の実施例について説明するが、例示のみの目的で、特にＬＮＧ運搬船内の液化天然ガス（「ＬＮＧ」）の海上における再ガス化について言及する。本発明は、他の低温液体の再ガス化にも同様に適用可能であり、また陸上の再ガス化設備、又は固定された海上作業台若しくは艀での使用にも同様に適用可能である。本明細書で用いられる用語は、特定の実施例を説明するためのものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。別段の定義がない限り、本明細書で用いられる技術用語及び科学用語はすべて、本発明が属する技術分野の技術者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。図面では、同じ参照番号は同じ部材を指すことを理解すべきである。
【００３９】
本明細書全体を通じて、「ＲＬＮＧＣ」という用語は、ＬＮＧを天然ガスに変えるのに使用される船内の再ガス化設備を備えた自動推進式の大型船、船舶又はＬＮＧ運搬船を指す。ＲＬＮＧＣは、改造された外洋航行用のＬＮＧ船、又は船内の再ガス化設備を含むように注文で、若しくは特定の目的で建造された船舶であってよい。
【００４０】
本明細書で用いられる「気化器」という用語は、液体を気体に変えるために使用される装置を指す。本明細書で用いられる「大気気化器」という用語は、主要な熱源として大気を用いて液体を気体に変えるために使用される装置を指す。
【００４１】
本明細書で用いられる「低温液体」という用語は、大気中の沸点が２００ケルビン（−７３℃）より低い液体を指す。
【００４２】
次に、本発明の方法及びシステムの第１の実施例を、図１〜６を参照して説明する。この第１の実施例では、ＲＬＮＧＣ１２の船内に再ガス化設備１０が設けられ、それを用いて、ＲＬＮＧＣ１２内の１つ又は複数の低温貯蔵タンク１４に貯蔵されたＬＮＧを再ガス化する。船内の再ガス化設備１０は、ＬＮＧを再ガス化して天然ガスを生成するための主要な熱源として周囲空気を使用する。ＬＮＧを再ガス化するための主要な熱源として（燃料ガスの燃焼からの熱ではなく）周囲空気が用いられ、亜酸化窒素、二酸化硫黄、二酸化炭素、揮発性有機化合物及び粒子状物質の排出を最小限に保つ。船内の再ガス化設備１０を用いて生成された天然ガスは、天然ガスを陸上のガス分配設備（図示せず）へ送り出すための海底パイプライン１６に移される。
【００４３】
本発明の一実施例では、ＬＮＧは、ＲＬＮＧＣ内の４〜７つの角柱状の自立した低温貯蔵タンク１４の中に貯蔵され、貯蔵タンク１４はそれぞれ、３０，０００〜５０，０００ｍ３の範囲の総貯蔵容量を有している。ＲＬＮＧＣは、ＲＬＮＧＣが厳しい多方向にわたる環境条件に曝されたとき、貯蔵タンク１４内の中間の充填レベルによって加えられる負荷に耐えることができる船体支持構造１８を有している。ＲＬＮＧＣ内の（１つ又は複数の）貯蔵タンク１４は、貯蔵タンクが部分的に充填されているとき、又はＲＬＮＧＣが停泊しながら嵐を乗り切るとき、ＬＮＧのスロッシングに対して強固であるか、又はスロッシングを低減する。スロッシングの影響を低減するために、（１つ又は複数の）貯蔵タンク１４は、複数の内部バッフル又は強化膜を備えている。膜状の貯蔵タンク又は角柱状の貯蔵タンクを用いることによって、ＲＬＮＧＣの甲板上に再ガス化設備のためにより広い空間が与えられる。例えばモス型タンクなどの自立した球状の低温貯蔵タンクは、ＲＬＮＧＣが船内の再ガス化設備を備えている場合、モス型タンクによってＲＬＮＧＣ１２の甲板２２上に再ガス化設備を配置するのに利用することができる甲板の面積が減少するため、適切ではないと考えられる。
【００４４】
図２を参照すると、貯蔵タンク１４からのＬＮＧは、少なくとも１つの低温送出ポンプ２６を用いて、必要な送出圧力で船内の高圧配管系２４を通して再ガス化設備１０まで運ばれる。適切な低温送出ポンプの実例には、渦巻ポンプ、容積式ポンプ、スクリュー・ポンプ、速度水頭ポンプ、回転ポンプ、歯車ポンプ、プランジャ・ポンプ、ピストン・ポンプ、ベーン・ポンプ、ラジアル・プランジャ・ポンプ、斜板ポンプ、平滑流ポンプ（ｓｍｏｏｔｈ  ｆｌｏｗ  ｐｕｍｐ）、脈流ポンプ、又は気化器の吐出ヘッド及び流量の必要条件を満たす他のポンプが含まれる。送出ポンプ２６の容量は、再ガス化設備１０に設置された気化器３０のタイプ及び数量、気化器３０の表面積及び効率、並びに所望される冗長性の程度に基づいて選択される。またそれらは、ＲＬＮＧＣがその積荷を通常の輸入ターミナルにおいて、１０，０００ｍ３／時（公称）の速度、ピーク時には１２，０００〜１６，０００ｍ３／時の範囲の速度で放出することができるような大きさに定められる。
【００４５】
図示される図２の実施例では、ＬＮＧは、大気気化器３０のチューブ側入口３２に流入するように方向付けられる。ＬＮＧは、気化器３０のチューブ３４を通過すると気化されて天然ガスを生成し、天然ガスは、チューブ側出口３６を通って気化器３０を出る。気化器３０のチューブ側出口３６を出る天然ガスが、まだ海中パイプライン１６の中に分配するのに適した温度になっていない場合には、天然ガスの一部又はすべてを補助的な加熱器３８を通るように方向付けることによって、その温度及び圧力を高めることができる。補助的な加熱器３８に適した熱源は、エンジン冷却からの熱、発電設備からの廃熱回収及び／又は発電設備からの過剰な出力による電気的加熱、排ガス加熱器、電気的な水又は流体の加熱器、船舶の推進装置（再ガス化設備がＲＬＮＧＣ内にあるとき）、ディーゼル・エンジン、或いはガス・タービン推進設備のうちの１つ又は複数を含む。
【００４６】
図３を参照すると、ＬＮＧは、気化器３０のチューブ３４の内部中空孔４０を通って流れるとき、気化器３０のチューブ３４の外側の熱伝達面４２に作用する周囲空気との熱交換によって再ガス化され、天然ガスを生成する。ＬＮＧは周囲空気によって、周囲空気との間の温度差、並びに気化器３０のチューブ３４を通るＬＮＧの温度及び流量の関数として暖められる。各チューブ３４は、優れた熱伝達特性を有する材料から構成され、アルミニウム、ステンレス鋼又はモネルが好ましい材料である。大気気化器３０に向かう空気の流れを、好ましくは下方に向けるように配置された押込通風機４４を用いることによって、周囲空気とＬＮＧの間の熱伝達を補助することができる。
【００４７】
図４は、互いに間隔を置いて、正方形、長方形又は三角形の配列として配置された複数のパス４６を含む大気気化器３０を示している。パス４６は、直列若しくは並列に、又は直列の構成と並列の構成の組み合わせとして接続することができる。流体が流れるパス４６の数、及び気化器３０を通る流体流れの経路（すなわち直列若しくは並列、又は直列と並列の組み合わせ）は、最終用途の温度及び流量の必要条件、周囲温度、熱伝達特性、圧力低下の要素、及び当分野の技術者に知られている他の考慮すべき事項など、様々な要素によって決まる。したがって、大気気化器３０に等しく許容されるのは、単一のパス４６を有することである。最良の結果を得るために、チューブ３４は垂直方向に向けられ、気化器３０と気化器３０が支えられている面との間にクリアランスが形成された状態で、適切な支持体４８によって適所に保持される。
【００４８】
パス４６はそれぞれ、任意の適切な方法で互いに接続された複数のチューブ３４を有している。実例として、図４ａ及び図５ａに示す実施例では、気化器３０を通して低温流体をどのように流すかを説明するために、複数パスの気化器３０の４つのチューブ３４を示している。この実例では、ＬＮＧは、第１のチューブ５４の底部から気化器３０のチューブ側入口３２に入り、第１のチューブ５４を上方へ移動し、第１のコネクタ５５を通過して隣接する第２のチューブ５６に向かい、第２のチューブ５６を下方へ移動し、第２のコネクタ５７を通過して隣接する第３のチューブ５８に向かい、第３のチューブ５８を上方へ移動し、第３のコネクタ５９を通過して隣接する第４のチューブ６０に向かい、第４のチューブ６０を下方へ移動し、順次チューブ側出口３６から出るが、ここでＬＮＧは、指定された最終用途に適切な温度の天然ガスとして気化器３０を出る。図４ｂ及び５ｂに別法を示すが、同じ参照番号は同じ部品を示す。この実施例では、ＬＮＧは気化器３０のチューブ側入口３２に入り、単一パスの形の第１、第２、第３及び第４の各チューブ５４、５６、５８及び６０をそれぞれ通って流れるように方向付けられ、天然ガスを生成し、天然ガスは、チューブ側出口３６を介して気化器を出る。チューブ側入口３２は、第１、第２、第３及び第４の各チューブ５４、５６、５８及び６０に低温流体をそれぞれ分配するための入口マニホルド３３を含む。チューブ側出口３６は、第１、第２、第３及び第４の各チューブ５４、５６、５８及び６０からガスをそれぞれ受け入れるための出口マニホルド３７を含み、これはガスを、チューブ側出口３６を通って気化器３０から流出するように方向付ける。
【００４９】
図６ａ、６ｂ及び６ｃを参照すると、チューブ３４はそれぞれ、ＬＮＧを流すための中央孔４０を有している。チューブ３４はそれぞれ、フィン付きの外側の熱伝達面４２、任意選択でフィン付きの内側面、一端にある流体流れ用の入口６６、他方の遠位端にある流体流れ用の出口、及び必要な送出圧力のＬＮＧを収容するのに十分な壁厚を有している。各チューブ３４は、チューブの長さに沿って延びる複数の半径方向のフィン７０を備え、半径方向のフィン７０は、チューブ３４の周縁部のまわりに実質的に互いに等間隔で配置される。実例として、チューブ３４が６つの半径方向のフィンを備えているとき、フィン７０はそれぞれ、チューブ３４の周縁部のまわりに互いに対して約３０度の角度で配置される。半径方向のフィンは、チューブに対してさらに機械的な支持を与えるだけではなく、低温流体及び周囲空気である熱交換にとって有効な表面積を増大させるように用いられる。
【００５０】
ＬＮＧが大気気化器３０のチューブ３４を通過すると、チューブ３４の外側の熱伝達面４２は、ＬＮＧの沸点から、支配的な周囲空気の温度に近い温度までの範囲の温度に冷却される。周囲空気はＬＮＧに熱を伝達し、ＬＮＧを天然ガスに気化させると、周囲空気自体が冷却される。空気中の水分が凝縮して、気化器３０の外側の熱伝達面４２上に氷の層７２（図３に示す）を形成する。凝縮の潜熱は、空気からの顕熱に加えて、循環するＬＮＧに伝えられる熱のさらなる供給源を提供する。氷の層７２は、気化器３０の外面４２の、温度が低下して水の凝固点より低くなった部分に徐々に蓄積する。氷の層７２は、チューブ３４の外面４２上の隣接するフィン７０の間の空間７４を完全に埋める可能性があり、またやがては、隣接するチューブ３４の間又は隣接するパス４６の間の空間７６も埋める可能性がある。生じる着氷の速度及び程度は、それだけに限らないが、周囲空気の温度及び相対湿度、周囲空気気化器３０を通るＬＮＧの流量、並びに周囲空気気化器３０を構成する材料の熱伝達特性を含めた、いくつかの関連する要素によって決まる。周囲空気の温度及び相対湿度は、再ガス化が行われる場所の季節又は天候の型によって異なる可能性がある。
【００５１】
本発明の方法を用いて、周囲空気気化器３０の外面４２に氷の層７２が蓄積する速度が監視される。氷の層の厚さが増すにつれて、周囲空気とＬＮＧの間の熱伝達の効率が低下し、結果として温度が低下する場合、或いは温度が一定に保たれる場合には、気化器３０のチューブ側出口３６から流出する天然ガスの流量が減少する。本発明の方法及び装置の一実施例では、協働するように信号発生器８４に関連付けられた温度センサ８２の形の制御デバイス８０を用いて、気化器３０のチューブ側出口３６を出る天然ガスの温度が低下して所定の最低温度より低くなったことを示す信号を発生させる。温度センサ８２は、気化器３０のチューブ側出口３６に配設され、気化器３０のチューブ側出口３６を出る流体の温度が低下してあらかじめ設定した点の温度より低くなったときを示す切り換え信号を発生させる。信号発生器８４によって切り換え信号が生成されると、気化器３０を通るＬＮＧの流れを継続させると同時に、気化器３０の熱伝達面４２から氷の層７２を取り除くために、氷の層７２と気化器３０の熱伝達面４２との間の境界面８８に熱源８６を適用する。取り除かれた氷の層７２は、重力の影響を受けて収集トラップ９０の中に落下し、収集トラップ９０内では、氷が溶けて淡水を生成する。こうして、周囲空気気化器は定期的に断続的な除氷を受け、気化器を通るＬＮＧの流れを妨げずに効率を高め、再ガス化設備が連続的に動作することを可能にする。
【００５２】
本発明の方法は、外部から熱を加えて氷を完全に溶かすことによって気化器の外面から氷を除去するものではないことを理解されたい。そうではなく、熱源８６を氷とチューブの熱伝達面の境界面に適用し、氷の層が気化器３０の外側の熱伝達面４２から分離されるようになるのを促すものである。氷の層はこうして断続的に除去され、その結果、周囲空気が気化器の外側の熱伝達面４２に接触するようになり、周囲空気と気化器のチューブを通して循環させるＬＮＧとの間の熱交換を最適化することができる。この点に関して、熱源は本質的に氷の層に対してチューブ側から外に適用され、むしろ、氷の層のより外側の外面に加えられる熱に依存する従来技術の方法とはまったく対照的である。本発明の方法を用いて熱伝達面４２と氷の層７２の間の境界面に熱源を適用すると、氷を取り除くのに使用される熱が、気化器３０を通って流れる低温流体を気化するための熱を提供するという派生的な機能を果たすため、除氷動作中に気化を継続することができる。
【００５３】
気化器を断続的に除氷するのに適した熱源８６には、冷凍の技術分野では「電気ヒート・トレース」と呼ばれる電気ケーブル、ＲＬＮＧＣの推進システムから回収される廃熱、廃熱ボイラ若しくは他の供給源からの蒸気、液中燃焼式気化器を用いて発生させた熱、太陽エネルギー、ＲＬＮＧＣを停泊させるときの推進設備の過剰な発電容量を用いる電気加熱器、ディーゼル・エンジン若しくはガス・タービンの燃焼排気に適合させた排ガス熱交換器、又は天然ガス燃焼式の温水式加熱器若しくは熱媒油加熱器、又はマイクロ波エネルギーが含まれる。副次的な熱源は、さらに熱が必要であるとき、天然ガス若しくは油を用いた直接的な燃焼によって同様に発生させることが可能である。
【００５４】
図６ａに示す実施例では、氷の層７２は、電気抵抗加熱要素９２を用いた電気加熱の形の熱源８６を使用して、氷の層７２とチューブ３４の外側の熱伝達面４２との間の境界面における部分的な融解を利用して取り除かれる。電気加熱要素９２は、気化器３０の外側の熱伝達面４２と使用時に生じる氷の層７２との間の境界面に相当する、チューブ３４の外側の熱伝達面４２の上に配置される。電気要素９２は、前述の方法で信号発生器８４によって生成される切り換え信号に応答して、気化器３０から氷の層７２を取り除くのに十分な熱を発生させるように用いられる。加熱ケーブル９２への電力は温度センサ８２からの切り換え信号に従って調節され、この信号は、休止サイクルと除氷サイクルの間で加熱ケーブル９２への電力をサイクル動作させるように用いられる。
【００５５】
電気要素９２は、チューブ３４の内側又は外側に存在すること、或いは図６ａに示すようにフィン７０の上に配置することができる。電気要素９２は、所望の間隔で加熱ケーブルへの電力供給を調節するためのスイッチと、加熱ケーブルの温度を制御するための加減抵抗器とを含む電気制御手段８４に動作可能に接続される。加熱ケーブルへの電力は、休止サイクルと除氷サイクルの間で加熱ケーブルへの電力をサイクル動作させるのに用いられる温度センサからの切り換え信号に従って調節される。或いは必要に応じて、自動調節式の加熱要素を用いて出力を自動的に調整し、温度変化を補償することができる。
【００５６】
図６ｂ及び図６ｃに示す実施例では、氷の層７２は、少なくとも各チューブ３４の着氷が起こると予想される部分に沿って配置された薄壁の除氷ダクト９８の中空孔９６を通して断続的に循環される加熱流体の形の熱源を用いて取り除かれる。必要に応じて、除氷ダクト９８は、チューブの入口端からチューブの放出端に及ぶチューブ３４の全長に沿って延びることができる。除氷ダクト９８は、鋼など導電性の高い金属から構成され、高温流体を動作可能に循環させるための中央孔９６を有する。図６ｂに示す実施例では、除氷ダクト９８は、各半径方向のフィン７０の基部１００に隣接するチューブ３４の外側の熱伝達面４２上に位置決めされる。こうして除氷ダクト８６は、ＬＮＧを流すためのチューブ３４の中空孔４０のできるだけ近くに位置決めされる。図６ｃに示す実施例では、除氷ダクト９８は、加熱流体を流すための中空コアを各フィンに提供するように各半径方向のフィン７０の長さに沿って配置される。こうしてフィン７０は、本質的に裏から加熱され、チューブ３４の外側の熱伝達面４２の温度を上昇させてセ氏０度より高くすると、氷の層７０が取り除かれるようになる。
【００５７】
使用時には、除氷が必要であることを示す信号が制御デバイス８０から生成されると、加熱流体のパルスをチューブ３４の除氷ダクト９８を通して流し、加熱流体によって生成される熱と、加熱流体によって生成される熱のためにダクト９８が膨張するときに生成される半径方向の力との組み合わせによって、氷の層７２をチューブ３４の外側の熱伝達面４２から取り除く。こうして熱源８６は、氷の層７２と気化器３０の外側の熱伝達面４２との間の境界面８８に導かれる。図７に示す実施例では、気化器３０のチューブ側出口３６を出る天然ガスの流量が低下して所定の最低流量より低くなると、制御デバイス８０が除氷を開始する。
【００５８】
図６ｂ及び６ｃに示す実施例では、加熱流体は、エンジンによって生成される高温の排気ガスと熱を交換するように配置された廃熱ボイラを用いて生成される乾燥した過熱蒸気である。蒸気は、専用の電気蒸気発生器を用いて同様に発生させることができる。好ましくは、乾燥した過熱蒸気は５００〜６５０℃程度の温度であり、したがって過熱蒸気の温度は十分に高く、ダクトを通して蒸気を律動的に送り込むときに生成される熱量は、気化器３０のチューブ３４の外側の熱伝達面４２から氷の層７２を取り除くのに必要な熱を提供するのに十分なものである。ダクト９８自体の内部で着氷が起こるのを回避するために、気化器３０の動作中は常に最低限の量の蒸気を循環させ、除氷が必要なときには（最低限の量より多い）蒸気のパルスを断続的に循環させる。或いは、蒸気を用いて蒸気タービンを駆動することが可能であり、タービンを回転させて機械的な軸に回転運動を与え、図６ａに示す実施例に用いられる熱ケーブルに動力を与えるのに使用される電気を発生させることもできる。乾燥した不活性ガスの蒸気を用いて、各除氷サイクルの後にダクト９８をパージすることも可能である。
【００５９】
船内の再ガス化設備１４の別の実施例を図７に示すが、同じ参照番号は同じ部品を指す。この実施例では、中間媒体（ＩＦ）は、周囲空気熱交換器４０のチューブ３４を通って流れるように方向付けられ、中間媒体は、周囲空気熱交換器４０の外側の熱伝達面に作用する周囲空気との熱交換によって加熱される。次いで中間媒体を気化器３０へ循環させ、気化器３０の中でＬＮＧは、加熱された中間媒体との熱交換によって天然ガスに再ガス化される。この実施例では、気化器３０を出る冷却された中間媒体は、サージ・タンク１００に向けられ、次いで中間媒体用のポンプ１０２を用いて汲み上げられ、周囲空気熱交換器４０に戻される。この実施例では、外側の熱伝達面の温度が、周囲空気中に存在する水の凝固点温度より低くなると、周囲空気熱交換器４０の外側の熱伝達面に着氷が起こる可能性がある。
【００６０】
本発明の方法及び装置での使用に適した中間媒体には、グリコール（エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、又はそれらの混合物など）、グリコールと水の混合物、メタノール、プロパノール、プロパン、ブタン、アンモニア、ホルメート、軟水若しくは淡水、又は当分野の技術者に一般的に知られている許容可能な熱容量、凝固点及び沸点を有する他の任意の流体が含まれる。中間媒体には、グリコールより環境的に好ましい材料を使用することが望ましい。この点において、水中のギ酸カリウム若しくはギ酸ナトリウムなどのアルカリ金属ギ酸塩を含有する溶液、又はギ酸アンモニウムの水溶液を含む中間媒体を使用することが好ましい。別法として又は追加として、酢酸カリウム又は酢酸アンモニウムなどのアルカリ金属酢酸塩を用いることができる。溶液は、組み合わせたものの耐凍結性を高めるように、すなわち凝固点を下げてギ酸カリウムのみの溶液のレベルを超えるように計算された量のアルカリ金属ハロゲン化物を含むことができる。低い凝固点を有する中間媒体を使用することの利点は、選択された特定タイプの中間媒体の凝固点に応じて、気化器３０のシェル側出口４０を出る低温の中間媒体を、−２０〜−７０℃の範囲の温度まで低下させることが可能になることである。これが許容されると、周囲空気熱交換器の熱伝達面の一部に氷の層が形成されることがあり、この熱伝達面は、氷の層と熱伝達面の間の境界面に適用される熱源を用いて断続的な除氷を受けることができる。
【００６１】
前述のように、空気の流れを熱交換器４０の方に向けるように配置された押込通風機４４を使用することによって、周囲空気と中間媒体の間の熱伝達を補助することができる。
【００６２】
図２にはただ１つ気化器が示され、図７にはただ１つの周囲空気熱交換器が示されているが、再ガス化設備１０は、再ガス化設備１０から送り出される天然ガスの容量に合わせるように、より多数の気化器３０又は熱交換器４０を同様に有することが可能であることを理解されたい。実例として、熱交換のための十分な表面積を与えるために、気化器３０は、例えば直列、並列又は複数の列の形など、様々な構成に配置された複数の気化器のうちの１つとすることができる。周囲空気気化器３０は、フィン付きのチューブ加熱器、曲管・固定管板型の交換器、螺旋チューブ交換器、プレート型加熱器、又は再ガス化するＬＮＧの量に対する温度、体積及び熱吸収の必要条件を満たす、当技術分野の技術者に一般的に知られている他の任意の熱交換器とすることができる。周囲空気気化器は、氷の層が気化器の外面に形成されたときにさらに生じる重力による曲げ負荷に耐えるように最も有利に適合されているものであることが好ましく、この点については、水平なチューブ・バンドルより垂直なチューブ・バンドルの方が好ましい。垂直なチューブのパスを使用することによって、再ガス化設備１０の全体的な設置面積の低減にもさらに適したものになる。気化器３０、熱交換器及び送風機４４は、再ガス化中、ＲＬＮＧＣを海上に停泊させている間に受ける負荷だけではなく、移動に伴う負荷、場合によっては青波の負荷を含めた、海上での船舶による運搬中にＲＬＮＧＣ１２の甲板上に配設されていることに伴う構造的な負荷に耐えるように設計される。
【００６３】
本発明の方法及び装置は、
ａ）再ガス化設備を通るＬＮＧの流れを乱すことなく着氷を処理することができるため、余分な気化器を設ける必要性が克服され、再ガス化による全体的な専有面積が低減され、余分な気化器を設けることによる余計な出費が避けられること、
ｂ）連続的な再ガス化の間、バッチ式に除氷が行われること、
ｃ）氷を除くのに必要な熱量が、氷を完全に溶かすのに必要な熱量よりかなり少ないため、除氷動作に用いられるエネルギーが低減されること、
ｄ）除氷のための熱源によって、手短に言うと、着氷を確実に避けることに依存する従来技術の方法より必要なエネルギーが少ない断続的なバースト（破裂）が提供されること
を含む、従来技術より優れたいくつかの利点を提供する。
【００６４】
ここでは本発明のいくつかの実施例について詳しく説明してきたが、基本的な発明の概念から逸脱することなく、多くの変更及び修正を加えることが可能であることが関連分野の技術者には理解されるであろう。例えば必要に応じて、連続的なＬＮＧの再ガス化を行うためにＬＮＧをチューブを通して流し続けながら、マイクロ波を用いて除氷のための熱源を発生させることができる。そうした修正及び変更はすべて、本発明の範囲内であると考えられ、その本質は先の記述及び添付の特許請求の範囲によって定められる。
【００６５】
本明細書に引用した特許はすべて、参照によって本明細書に援用される。本明細書ではいくつかの先行技術の刊行物を参照しているが、この参照は、これらの文書のいずれかが、オーストラリア又は他の任意の国で当技術分野に共通する一般的な知識の一部をなすことを認めるものではない。発明の概要、後続の説明及び特許請求の範囲では、文脈において明確な言葉又は必要な暗示によって別段に要求される場合を除き、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という単語、又は「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」若しくは「有している（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変化形は、包括的な意味で用いられる。すなわちそれらは、明記された特徴の存在を特定しており、しかし本発明の様々な実施例における他の特徴の存在又は追加を排除するものではない。
【図１】
2011503473.tif 000003
【図２】
2011503473.tif 000004
【図３】
2011503473.tif 000005
【図４ａ】
2011503473.tif 000006
【図４ｂ】
2011503473.tif 000007
【図５ａ】
2011503473.tif 000008
【図５ｂ】
2011503473.tif 000009
【図６ａ】
2011503473.tif 000010
【図６ｂ】
2011503473.tif 000011
【図６ｃ】
2011503473.tif 000012
【図７】
2011503473.tif 000013
【国際調査報告】
2011503473.tif 000014
2011503473.tif 000015
2011503473.tif 000016