(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から導かれるＬＮＧを加熱して気化する気化設備であって、
作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する冷却器と前記加熱器と前記冷却器との間で音波を増幅する再生器とから成る原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、音波の振動から電力を発生させる電力発生機を設ける熱音響機関を少なくとも１つ以上備え、
外部から導かれるＬＮＧを加熱用媒体と熱交換させて気化する気化器を備え、
外部から導かれるＬＮＧの導入温度よりも低い融点を有する第１熱媒を循環する第１熱媒循環路を備え、
前記第１熱媒循環路は、前記加熱用媒体として第１熱媒を前記気化器へ導くと共に、前記作動媒体を冷却する冷却用熱媒として第１熱媒を前記冷却器へ導くように配設されている気化設備。
【請求項２】
少なくとも前記第１熱媒よりも高温の第２熱媒を内部に通流する第２熱媒通流路を備え、
一の前記熱音響機関が、前記音響筒に複数の前記原動機を備え、
前記第１熱媒循環路は、前記原動機の夫々に設けられる前記冷却器へ、前記原動機の特定並び方向で、順に第１熱媒を導くように配設され、
前記原動機の夫々に設けられる前記加熱器へ、前記特定並び方向と逆方向で、順に第２熱媒を導く第２熱媒循環路が設けられている請求項１に記載の気化設備。
【請求項３】
一の前記熱音響機関が、前記音響筒に複数の前記原動機を備え、
前記第１熱媒循環路は、前記熱音響機関に第１熱媒を導く前に、前記熱音響機関に設けられる前記原動機の数に１対１に対応する複数の第１熱媒循環支管に分岐され、
複数の前記第１熱媒循環支管の夫々が、対応する複数の前記原動機が有する前記冷却器の夫々に第１熱媒を各別に導くように配設され、
前記原動機の夫々に設けられる前記加熱器へ第２熱媒を導く第２熱媒循環路が設けられ、
前記第２熱媒循環路は、前記熱音響機関に第２熱媒を導く前に、前記熱音響機関に設けられる前記原動機の数に１対１に対応する複数の第２熱媒循環支管に分岐され、
複数の前記第２熱媒循環支管の夫々が、対応する複数の前記原動機が有する前記加熱器の夫々に第２熱媒を各別に導くように配設されている請求項１に記載の気化設備。
【請求項４】
前記音響筒の外径部位には、前記音響筒の筒軸心方向において、前記再生器が設けられている部分の筒外周部位に沿い、且つ前記音響筒の筒径よりも大径の外形を有する円環状の断熱部材が設けられている請求項１〜３の何れか一項に記載の気化設備。
【請求項５】
前記第１熱媒は、プロパン、エタンの何れか又は両方を含む流体である請求項１〜４の何れか一項に記載の気化設備。
【請求項６】
前記気化器は、大気から気密に分離されている請求項１〜５の何れか一項に記載の気化設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から導かれるＬＮＧを加熱して気化する気化設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＮＧタンク等から導かれるＬＮＧを気化する気化設備としては、特許文献１の図２に示すように、通常、熱源として大気や海水を利用することができる観点から、オープンラック式の気化器が採用されている。
当該オープンラック式の気化器は、一般的には、ＬＮＧが外部から導入される下部ヘッダと、ＬＮＧを内部に通流する複数の伝熱管と、ＬＮＧを気化して得られる天然ガスが導入される上部ヘッダとから構成されており、下部ヘッダと上部ヘッダとに複数の伝熱管が連通接続されると共に、複数の伝熱管の内部を通流するＬＮＧと外部を通流する熱媒（大気又は海水）とを熱交換する形態で、ＬＮＧを気化するように構成されている。
当該オープンラック式気化器は、伝熱管において、熱媒としての海水や大気が、非常に低い温度のＬＮＧ（例えば、―１６５℃程度）と熱交換するため、伝熱管の外部に着霜する場合がある。この場合、着霜が発生している部分においては、ＬＮＧと熱媒との熱交換が行われなくなる。
そこで、従来の気化設備においては、特許文献１の図１に示すように、一対の気化器を備え、外部から導かれるＬＮＧを、一対の気化器に対して所定時間毎に交互に導いて気化するように構成し、伝熱管にＬＮＧを通流しない時間を設ける形態で、伝熱管の外部に付着した霜を除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０７７７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のような構成の気化設備では、気化器の伝熱管の外部に付着する霜を除去するためだけに、気化器を２つ（一組）設ける必要があると共に、所定時間毎にＬＮＧを一対の気化器に対して交互に導くための切り換え機構を備える必要があり、構成が複雑となっていた。また、ＬＮＧが有する冷熱は、大気又は海水に捨てられていたため、冷熱エネルギを有効に利用できておらず、改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成のコンパクト化を図ることができながらも、気化器での着霜を抑制することができ、ＬＮＧの保有する冷熱から良好にエネルギを取り出すことができる気化設備を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための気化設備は、外部から導かれるＬＮＧを加熱して気化する気化設備であって、その特徴構成は、
作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒に、前記作動媒体を外部から加熱する加熱器と前記作動媒体を外部から冷却する冷却器と前記加熱器と前記冷却器との間で音波を増幅する再生器とから成る原動機を少なくとも１つ以上設けると共に、音波の振動から電力を発生させる電力発生機を設ける熱音響機関を少なくとも１つ以上備え、
外部から導かれるＬＮＧを加熱用媒体と熱交換させて気化する気化器を備え、
外部から導かれるＬＮＧの導入温度よりも低い融点を有する第１熱媒を循環する第１熱媒循環路を備え、
前記第１熱媒循環路は、前記加熱用媒体として第１熱媒を前記気化器へ導くと共に、前記作動媒体を冷却する冷却用熱媒として第１熱媒を前記冷却器へ導くように配設されている点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、まずもって、外部から導かれるＬＮＧの導入温度よりも低い融点を有する第１熱媒を循環する第１熱媒循環路を備えており、気化器では、当該第１熱媒循環路を循環する第１熱媒と外部から導かれるＬＮＧとを熱交換する形態で、ＬＮＧを気化するから、ＬＮＧの冷熱を回収する第１熱媒が凝固することはなく、当該第１熱媒にて十分な熱量の供給が維持されるから、従来の如く、着霜することを抑制できる。このため、単一の気化器を設ければ良く、構成の小型化を図ることができる。
更には、第１熱媒循環路は、第１熱媒を熱音響機関の冷却器へ導くため、当該冷却器にて、第１熱媒が回収したＬＮＧの冷熱にて、作動媒体を良好に冷却することができ、当該冷熱エネルギを原動機にて音波の振動エネルギに変換し、更には、電力発生機にて音波の振動を電力に変換する形態で、ＬＮＧが冷熱として保有するエネルギを、電力として取り出すことができる。
以上より、気化器を単一として構成の小型化を図ることができながらも、気化器での着霜を防ぐことができ、ＬＮＧの保有する冷熱から良好に電力としてエネルギを取り出すことができる気化設備を提供できる。
【０００８】
気化設備の更なる特徴構成は、
少なくとも前記第１熱媒よりも高温の第２熱媒を内部に通流する第２熱媒通流路を備え、
一の前記熱音響機関が、前記音響筒に複数の前記原動機を備え、
前記第１熱媒循環路は、前記原動機の夫々に設けられる前記冷却器へ、前記原動機の特定並び方向で、順に第１熱媒を導くように配設され、
前記原動機の夫々に設けられる前記加熱器へ、前記特定並び方向と逆方向で、順に第２熱媒を導く第２熱媒循環路が設けられている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、一の熱音響機関が、音響筒に複数の原動機を備える場合において、原動機の夫々に設けられる冷却器へ、原動機の特定並び方向で、順に第１熱媒を導く第１熱媒循環路と、原動機の夫々に設けられる加熱器へ、特定並び方向と逆方向に沿って、順に第２熱媒を導く第２熱媒循環路とを備えており、第１熱媒と第２熱媒とは、所謂、対向流の形態で通流されることになるから、原動機において、冷却器を通過する第１熱媒と加熱器を通過する第２熱媒との温度差を、夫々で一定以上に確保することができ、全体として、熱エネルギから音波の振動エネルギへの変換効率を高めることができる。
【００１０】
気化設備の更なる特徴構成は、
一の前記熱音響機関が、前記音響筒に複数の前記原動機を備え、
前記第１熱媒循環路は、前記熱音響機関に第１熱媒を導く前に、前記熱音響機関に設けられる前記原動機の数に１対１に対応する複数の第１熱媒循環支管に分岐され、
複数の前記第１熱媒循環支管の夫々が、対応する複数の前記原動機が有する前記冷却器の夫々に第１熱媒を各別に導くように配設され、
前記原動機の夫々に設けられる前記加熱器へ第２熱媒を導く第２熱媒循環路が設けられ、
前記第２熱媒循環路は、前記熱音響機関に第２熱媒を導く前に、前記熱音響機関に設けられる前記原動機の数に１対１に対応する複数の第２熱媒循環支管に分岐され、
複数の前記第２熱媒循環支管の夫々が、対応する複数の前記原動機が有する前記加熱器の夫々に第２熱媒を各別に導くように配設されている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、一の熱音響機関が複数の原動機を設けている場合において、夫々の原動機の冷却器へ同一の温度の第１熱媒を導くことができると共に、夫々の原動機の加熱器へ同一の温度の第２熱媒を導くことができるから、各原動機での冷却器を通過する第１熱媒と加熱器を通過する第２熱媒との温度差を、複雑な流量制御をすることなく、容易に一定以上にすることができ、熱エネルギから音波の振動エネルギへの変換効率を高く維持できる。
更に、上記特徴構成によれば、各原動機での冷却器を通過する第１熱媒と加熱器を通過する第２熱媒との温度差を同一にでき、熱音響機関の設計が容易になる。
【００１２】
気化設備の更なる特徴構成は、
前記音響筒の外径部位には、前記音響筒の筒軸心方向において、前記再生器が設けられている部分の筒外周部位に沿い、且つ前記音響筒の筒径よりも大径の外形を有する円環状の断熱部材が設けられている点にある。
【００１３】
これまで説明してきた熱音響設備の冷却器には、ＬＮＧと熱交換した比較的低温の第１熱媒を導く構成を採用しているが、当該構成にあっては、冷却器の周囲において外気に含まれる水蒸気が冷却され凝固して着霜する場合がある。
このように形成された霜は、冷却器の周囲にあっては、ＬＮＧの冷熱が大気へ放熱することを防止する効果を発揮するため、好ましいが、加熱器の周囲まで広がって形成されると、加熱器の温熱を奪う虞がある。
そこで、上記特徴構成にあっては、音響筒の外径部位に、音響筒の筒軸心方向において、再生器が設けられている部分の筒外周部位に沿い、且つ音響筒の筒径よりも大径の外形を有する円環状の断熱部材を設けることで、冷却器の周囲に形成される霜が、加熱器の側まで広がることを防止し、加熱器の回りに霜が形成され加熱器の温熱が当該霜により奪われることを良好に防止できる。
【００１４】
気化設備にあっては、前記第１熱媒は、プロパン、エタンの何れか又は両方を含む流体であることが好ましい。
【００１５】
気化設備にあっては、前記気化器が、大気から気密に分離されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る気化設備の概略構成図
【図２】別実施形態に係る熱音響機関の斜視図
【図３】複数の熱音響機関を設けた場合の流路構成を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態に係る気化設備２００を、図１に基づいて説明する。
当該実施形態に係る気化設備２００は、設備のコンパクト化を図りながらも、ＬＮＧを気化する際の着霜を十分に抑制し、且つＬＮＧの保有する冷熱から良好にエネルギを取り出すことができるものに関する。
【００１８】
当該実施形態に係る気化設備２００は、図１に示すように、外部から導かれるＬＮＧを加熱用媒体と熱交換させて気化する単一の気化器８０と、当該ＬＮＧの冷熱を音波の振動エネルギに変換すると共に当該音波の振動エネルギから電力を発生させる熱音響機関１００とを備えて構成されている。
説明を追加すると、当該実施形態に係る気化設備２００は、作動媒体が充填され音波が伝播する音響筒Ｃに、作動媒体を外部から加熱する加熱器１１と作動媒体を外部から冷却する冷却器１２と加熱器１１と冷却器１２との間で音波を増幅する再生器１３とから成る原動機１０を少なくとも１つ以上設ける（当該実施形態では４つ）と共に、音波の振動から電力を発生させる電力発生機４０を設ける熱音響機関を少なくとも１つ以上（当該実施形態では１つ）備え、外部から導かれるＬＮＧを加熱用媒体と熱交換させて気化する単一の気化器８０を備え、外部から導かれるＬＮＧの導入温度（例えば、−１６３℃）よりも低い融点を有する第１熱媒ＣＷ（例えば、プロパン：融点−１８２℃、沸点−４２．１℃、エタン：融点−１８３℃、沸点−８９℃）を循環する第１ポンプＰ１を有する第１熱媒循環路２０を備え、当該第１熱媒循環路２０は、気化器８０にてＬＮＧを加熱する加熱用媒体として第１熱媒ＣＷを気化器８０へ導くと共に、作動媒体を冷却する冷却用媒体として第１熱媒ＣＷを熱音響機関１００の原動機１０の冷却器１２へ導くように配設されている。
【００１９】
〔気化器に係る構成〕
気化器８０は、主にＬＮＧに熱を加えて気化させる気化用熱交換器８１と、気化用熱交換器８１にてある程度気化されたＬＮＧを更に加熱して天然ガス（以下、ＮＧと略称することがある）とする加熱用熱交換器８２とから構成されている。
当該気化用熱交換器８１及び加熱用熱交換器８２では、図示は省略するが、ＬＮＧは外気と気密に分離された空間で第１熱媒ＣＷと熱交換するように構成されている。これにより、外気に含まれる水分が凝固して着霜することが良好に防止される。
気化用熱交換器８１では、ＬＮＧが導入される下部ヘッダと、当該下部ヘッダから分岐する複数のＬＮＧ用伝熱管８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、８３ｅ（当該実施形態では５つ）と、複数のＬＮＧ用伝熱管８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、８３ｅを合流させる上部ヘッダを備えていると共に、第１熱媒ＣＷが導入される上部ヘッダと、当該上部ヘッダから分岐する複数の第１熱媒用伝熱管２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ（当該実施形態では５つ）と、複数の第１熱媒用伝熱管２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを合流させる上部ヘッダを備えており、例えば、ＬＮＧ用伝熱管８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ、８３ｅと第１熱媒用伝熱管２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅとは、伝熱面積が十分に大きくなるように、互いに熱的に接触する状態で配設されている。このように、ＬＮＧと第１熱媒ＣＷとを複数の伝熱管に分岐させる形態で熱交換させることにより、伝熱面積の増大を図ると共に両者の流速を低下させて熱交換量の増大を図っている。
尚、ＬＮＧの気化熱量が、１ｔ／ｈである場合、当該気化用熱交換器８１で回収できるＬＮＧの冷熱量は、２５０ｋＷ（潜熱：１３７ｋＷ、顕熱：１１３ｋＷ）である。
【００２０】
加熱用熱交換器８２では、気化用熱交換器８１を通過したＬＮＧでＬＮＧ通流路８３を通流するＬＮＧと、熱音響機関１００の原動機１０の冷却器１２を通過した第１熱媒ＣＷで第１熱媒循環路２０を通流する第１熱媒ＣＷとが熱交換する形態で、ＬＮＧがＮＧへ気化される。当該加熱用熱交換器８２においても、ＬＮＧ通流路８３と第１熱媒循環路２０とは、互いに熱的に接触する状態で配設されている。
尚、ＬＮＧの気化熱量が、１ｔ／ｈである場合、当該加熱用熱交換器８２で回収できるＬＮＧの冷熱量は、２１５ｋＷ（潜熱：１３７ｋＷ、顕熱：７８ｋＷ）である。
【００２１】
尚、上述したように、第１熱媒ＣＷとしては、ＬＮＧの導入温度よりも低い融点を有する熱媒を用いているから、気化器８０にて凝固することはなく、ＬＮＧの気化を、当該単一の気化器８０にて連続的に実行し続けることができる。
【００２２】
〔熱音響機関に係る構成〕
熱音響機関１００は、第１ポンプＰ１にて第１熱媒循環路２０を循環する第１熱媒ＣＷが、原動機１０の冷却器１２を通過するように構成されると共に、第２ポンプＰ２にて第２熱媒循環路７０を循環する第２熱媒ＨＷが、原動機１０の加熱器１１を通過するように構成されている。
当該熱音響機関１００は、図１に示すように、作動媒体が充填され音波が伝播するループ管から成る円筒状の音響筒Ｃと、作動媒体を外部から加熱する加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、作動媒体を外部から冷却する冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄと、当該冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄと加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとの間で音波を増幅する再生器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとから成る原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを少なくとも１つ以上（当該実施形態では、４つ）有すると共に、音波の振動から電力を発生する電力発生機４０を有する。
【００２３】
音響筒Ｃは、図１に示すように、一対の直管状部位を有しており、原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの夫々は、一対の直管状部位の夫々に対し２つづつ設けられている。また、当該実施形態においては、原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、音響筒Ｃの筒軸心方向において、略等間隔に配設されている。
【００２４】
詳細な図示は省略するが、加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、第２熱媒循環路７０を通流する第２熱媒ＨＷ（例えば、エタノールを主に含む不凍液）を通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から音響筒Ｃの内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、フィンがジャケット部を通流する第２熱媒ＨＷにて加熱され、当該フィンから音響筒Ｃの内部の作動流体へ温熱を伝導する形態で、作動流体を加熱する。
当該実施形態にあっては、第２熱媒循環路７０は、音響筒Ｃの筒軸心方向において、順に並べられる原動機１０の加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに対し、並び順に直列に、第２熱媒ＨＷを通流させる状態で、即ち、加熱器１１ｄ、加熱器１１ｃ、加熱器１１ｂ、加熱器１１ａに記載の順に第２熱媒ＨＷを通流させるように、配設されている。
更に、第２熱媒循環路７０には、第２熱媒ＨＷを加熱する（昇温させる）ための一対の昇温用熱交換器７１、７２と、第２熱媒ＨＷを一対の昇温用熱交換器７１、７２に対して択一的に導くように、第２熱媒循環路７０の流路を切り換える第１三方弁Ｖ１及び第２三方弁Ｖ２を備えている。
制御装置（図示せず）は、第１三方弁Ｖ１及び第２三方弁Ｖ２の開度状態を、所定時間毎（例えば、数時間毎）に、第２熱媒ＨＷを昇温用熱交換器７１に導く状態と、第２熱媒ＨＷを昇温用熱交換器７２に導く状態とに切り替えるように構成されている。これにより、昇温用熱交換器７１、７２において、第２熱媒ＨＷを加熱する熱源媒体として、大気を用いる場合であっても、着霜が発生することを良好に防止できる。
【００２５】
冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、第１熱媒循環路２０の第１熱媒ＣＷを通流するジャケット部（図示せず）と、当該ジャケット部から音響筒Ｃの内部に延びるフィン（図示せず）とから成る。冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、フィンがジャケット部を通流する第１熱媒ＣＷにて冷却され、当該フィンから音響筒Ｃの内部の作動流体へ冷熱を伝導する形態で、作動流体を冷却する。
第１熱媒循環路２０は、気化器８０にて冷熱を回収した後の第１熱媒ＣＷを、音響筒Ｃの筒軸心方向で、順に並べられる原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに対し、並び方向に直列に、第１熱媒ＣＷを通流させる状態で、即ち、冷却器１２ａ、冷却器１２ｂ、冷却器１２ｃ、冷却器１２ｄに記載の順に第１熱媒ＣＷを通流させるように、配設されている。
【００２６】
当該実施形態にあっては、音響筒Ｃの筒軸心方向で並べられる原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに関してみれば、第１熱媒ＣＷと第２熱媒ＨＷとが対向流となるように、第１熱媒循環路２０と第２熱媒循環路７０とが配設されている。これにより、各原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの夫々において、加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとの間での温度差を一定以上に確保することができる。
【００２７】
加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとの間に設けられる再生器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、例えば、音響筒Ｃの筒軸心方向に直交する方向に板面を沿わせた状態で、当該筒軸心方向に沿って複数並べられる薄板状部材（図示せず）から構成されている。
当該薄板状部材は、例えば、厚さが５０μｍ以上１００μｍ以下で、３００枚〜６００枚程度設けられる。当該薄板状部材には、筒軸心方向に沿う方向に貫通する多数の管通孔（図示せず）が、その直径が２００μｍ〜３００μｍ程度で、設けられる。
【００２８】
作動流体は、音響筒Ｃの内部において、その筒軸心方向で、微小な揺らぎを生じる状態で、存在している。換言すると、作動流体は、加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとの両者間において、一方側から他方側への進行波と、他方側から一方側への進行波とを形成する形態で、揺らいでいる。
作動流体は、冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄから加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの側への進行波を形成する場合、加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ近傍での再生器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとしての薄板状部材の複数の管通孔を通過するときに当該管通孔の内壁に接触して加熱されると共に、加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのフィンにて直接加熱されることで、膨張する。一方、作動流体は、加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの側への進行波を形成する場合、冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの近傍での再生器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとしての薄板状部材の複数の管通孔を通過するときに当該管通孔の内壁に接触して冷却されると共に、冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄのフィンにて直接冷却されることで、収縮する。
これにより、進行波としての音波が自己励起振動を起こし、その振動エネルギが増幅される形態で、熱エネルギが音波の振動エネルギに変換される。
【００２９】
作動媒体としては、音波を伝播する気体から構成することができる。ここで、再生器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄでの熱交換が迅速になされることが望ましいため、作動媒体としては、熱拡散係数の高いヘリウム、水素が望ましい。また、発電を目的とする場合には、分子量の高い気体が望ましいため、アルゴン等の気体を混合しても良い。尚、熱的に安定していることから、当該実施形態では、作動媒体としてヘリウムを用いている。
【００３０】
以上の如く、原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにて増幅された音波の振動エネルギは、音響筒Ｃにおいて、音波の振動から電力を発生させる電力発生機４０にて電力へ変換される。
当該電力発生機４０は、図１に示すように、音響筒Ｃの筒内部において、一の回転翼４０ｃと、当該回転翼４０ｃを挟む状態で設けられる一対の固定翼４０ａ、４０ｂを備えている。当該構成においては、回転翼４０ｃは、一方の固定翼４０ａにて旋回され回転翼４０ｃへ向かう音波と、他方の固定翼４０ｂにて旋回され回転翼４０ｃへ向かう音波との双方により、回転力を付与されることとなるが、一対の固定翼４０ａ、４０ｂは、両者により旋回される音波が回転翼４０ｃへ付与する回転力の回転方向が同一方向となるように設けられている。
更に、回転翼４０ｃには、誘導発電機としての回転子（図示せず）が設けられると共に、音響筒Ｃの筒軸心方向で回転翼４０ｃが設けられている部位で音響筒Ｃの筒外径部位には、誘導発電機としての固定子４０ｄが設けられおり、回転翼４０ｃと共に回転子が回転することで固定子４０ｄとしてのコイルにて誘導起電力Ｅを発生する。
当該構成を採用することにより、音響筒Ｃの内部で発生する音波の振動エネルギが、電気エネルギに変換される。
【００３１】
更に、当該実施形態にあっては、第１熱媒ＣＷとしてＬＮＧを用いている関係で、冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの周囲に着霜する場合がある。当該霜は、冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの周囲に付着する分には、冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄからの冷熱の外部への拡散を抑制する意味で好ましいが、加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの側まで広がると、加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから温熱を奪う虞がある。
音響筒Ｃには、音響筒Ｃの筒軸心方向において、再生器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが設けられている部分の筒外周部位に沿い且つ音響筒Ｃの筒径よりも大径の外形を有する円環状の断熱部材５１ａ、５１ｂが設けられている。これにより、原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの夫々において、冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの周囲に付着する霜が、加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの側へ広がることを防止している。
【００３２】
尚、当該実施形態に係る気化設備２００において、１ｔｏｎ／ｈのＬＮＧを気化する場合、音波に変換されるエネルギを以下に示す。
〔第２熱媒ＨＷとして空気（−２０℃）を用いる場合〕
学術論文（高効率熱回生用熱音響エンジンに関する研究：東海大学紀要工学部、ｖｏｌ５２、Ｎｏ２、２０１２．ｐｐ。７７−８２）によると、第２熱媒ＨＷとして、加熱器１１における温度が−２０℃となる空気を用いる場合、ＬＮＧの潜熱エネルギを音波の振動エネルギへ変換する効率（−１６０℃のＬＮＧの熱音響効率）は、１７．７％となり、ＬＮＧの顕熱エネルギを音波の振動エネルギへ変換する効率（−１６０℃〜−５０℃の熱音響効率の平均値）は、１０．８％となる。
当該効率により、上記実施形態に係る熱音響機関１００において、熱エネルギが音波の振動エネルギへ変換されるとすると、ＬＮＧの潜熱エネルギ１３７ｋＷの１７．７％と、ＬＮＧの顕熱エネルギ７８ｋＷの１０．７％との合計値である３２．６ｋＷが、音波の振動エネルギへ変換される。
〔第２熱媒ＨＷとして湯水（５０℃）を用いる場合〕
上述の学術論文よると、第２熱媒ＨＷとして、加熱器１１における温度が５０℃となる湯水を用いる場合、ＬＮＧの潜熱エネルギを音波の振動エネルギへ変換する効率（−１６０℃のＬＮＧの熱音響効率）は、２０．８％となり、ＬＮＧの顕熱エネルギを音波の振動エネルギへ変換する効率（−１６０℃〜−５０℃の熱音響効率の平均値）は、１５．４％となる。
当該効率により、上記実施形態に係る熱音響機関１００において、熱エネルギが音波の振動エネルギへ変換されるとすると、ＬＮＧの潜熱エネルギ１３７ｋＷの２０．８％と、ＬＮＧの顕熱エネルギ７８ｋＷの１５．４％との合計値である４０．５ｋＷが、音波の振動エネルギへ変換される。
【００３３】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、熱音響機関１００に対し、複数（４つ）の原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを備え、第１熱媒循環路２０が、夫々の原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに対して、順に（直列に）第１熱媒ＣＷを導くと共に、第２熱媒循環路７０が、夫々の原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに対して、順に（直列に）に第２熱媒ＨＷを導く構成例を示した。
しかしながら、複数の原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに対し、第１熱媒ＣＷ及び第２熱媒ＨＷの夫々を並列に導くように、第１熱媒循環路２０及び第２熱媒循環路７０を配設しても構わない。
当該別実施形態にあっては、第１熱媒循環路２０は、図２に示すように、気化器（図１に図示）から熱音響機関１００へ第１熱媒ＣＷを導く前に、熱音響機関１００に設けられる原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの数に１対１に対応する複数（当該別実施形態では４つ）の第１熱媒循環支管２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉに分岐され、複数の第１熱媒循環支管２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉの夫々が、対応する複数の原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが有する冷却器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの夫々に第１熱媒ＣＷを導くように配設されている。
一方、第２熱媒循環路７０についても、図２に示すように、昇温用熱交換器（図１に図示）から熱音響機関１００へ第２熱媒ＨＷを導く前に、熱音響機関１００に設けられる原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの数に１対１に対応する複数（当該別実施形態では４つ）の第２熱媒循環支管７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄに分岐され、複数の第２熱媒循環支管７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの夫々が、対応する複数の原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが有する加熱器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの夫々に第１熱媒ＣＷを導くように配設されている。
これにより、原動機１０ａ、１０ｂの冷却器１２ａ、１２ｂの夫々に対して、同一温度の第１熱媒ＣＷ、第２熱媒ＨＷを通流することができる。
【００３４】
（２）上記実施形態にあっては、単一の熱音響機関１００を設ける例を示したが、熱音響機関１００は複数設けても構わない。
例えば、図３に示すように、第１熱音響機関１００ａ、第２熱音響機関１００ｂを備えて構成することができ、複数（当該別実施形態では２つ）の音響筒Ｃ１、Ｃ２の夫々は、同数（当該別実施形態では４つ）の原動機１０を備えている。換言すると、第１音響筒Ｃ１は、４つの原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを備えると共に、第２音響筒Ｃ２は、４つの原動機１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈを備えている。
当該別実施形態（２）においては、上述した別実施形態（１）と同様に、第１熱媒循環路２０は、第１熱媒循環路２０から分岐されると共に、第１熱音響機関１００ａ、第２熱音響機関１００ｂの夫々に設けられる原動機の数と同数（４つ）の第１熱媒循環支管２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉを備えている。
当該第１熱媒循環支管２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉの夫々は、第１熱音響機関１００ａの夫々に設けられている複数の原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの何れか一つに第１熱媒ＣＷを導いた後に、第２熱音響機関１００ｂの夫々に設けられている複数の原動機１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈの何れか一つに第１熱媒ＣＷを導くように構成されている。
更に、第２熱媒循環路７０に関しても、当該第２熱媒循環路７０から分岐されると共に、第１熱音響機関１００ａ、第２熱音響機関１００ｂの夫々に設けられる原動機の数と同数（４つ）の第２熱媒循環支管７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄを備えている。
当該第２熱媒循環支管７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの夫々は、第２熱音響機関１００ｂに設けられる複数の原動機１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈの何れか一つに第２熱媒ＨＷを導いた後に、第１熱音響機関１００ａに設けられる複数の原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの何れか一つに第２熱媒ＨＷを導くように構成されている。
当該構成を採用することにより、第１熱音響機関１００ａの原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄについては、同程度の温度の第１熱媒ＣＷが導かれると共に、同程度の温度の第２熱媒ＨＷが導かれることととなり、各原動機１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにて発生する温度差を略同程度にすることができる。
また、第２熱音響機関１００ｂの原動機１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈについても、同程度の温度の第１熱媒ＣＷが導かれると共に、同程度の温度の第２熱媒ＨＷが導かれることとなり、各原動機１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈにて発生する温度差を略同程度にすることができる。
【００３５】
（３）上記実施形態では、一の熱音響機関１００に設けられる原動機は、４つとしたが、別に４つ以外の数を設ける構成を採用しても構わない。
【００３６】
（４）音響筒Ｃは、上記実施形態に示すように、ループ形状のもののみでなく、直管形状のものも含むものとする。また、ループ形状の筒に直管形状の筒を連結した形状の音響筒も含むものとする。
【００３７】
（５）上記実施形態では、単一の気化器８０を備える構成例を示したが、例えば、気化するＬＮＧの流量が大きい場合には、複数の気化器８０を備える構成を採用し、当該複数の気化器８０を択一的に使用する形態で、ＬＮＧを冷却する構成を採用しても構わない。
【００３８】
（６）上記実施形態では、気化器８０において、ＬＮＧと第１熱媒ＣＷとを熱交換させる気化用熱交換器８１や加熱用熱交換器８２において、ＬＮＧと第１熱媒ＣＷとを通流する伝熱管は、互いに並列に配設される構成例を示したが、両者を通流する伝熱管は、二重管にしても構わない。また、熱交換器は、プレートフィン型の熱交換器等、一般に知られている種々の熱交換器を用いることができる。
【００３９】
（７）ＬＮＧ通流路８３のＬＮＧ流れ方向で、加熱用熱交換器８２の下流側において、ＮＧを更に昇温させるための昇温用熱交換器を備えている構成を採用しても構わない。
当該昇温用熱交換器では、例えば、ＬＮＧ通流路８３を通流するＮＧと大気と熱交換する形態で、ＮＧを加熱する構成を採用しても構わない。尚、この場合には、第１熱媒循環路２０は、当該昇温用熱交換器を通過することはなく、直接気化器８０の加熱用熱交換器８２を通過する構成が採用される。
また、ＬＮＧ通流路８３を通流するＮＧと、第２熱媒循環路７０を循環する第２熱媒ＨＷで、熱音響機関１００の原動機１０の加熱器１１を通過した後で、昇温用熱交換器７１、７２を通過する前の第２熱媒ＨＷと熱交換する形態で、ＮＧを加熱する構成を採用しても構わない。
【００４０】
（８）加熱器１１に対し、第２熱媒ＨＷを導く構成として、第２熱媒循環路７０を備える構成例を示したが、別に循環路でなくても構わない。例えば、エンジンの排ガスを、加熱器１１に対して直接通流する構成を採用しても構わない。
また、上記実施形態では、第２熱媒循環路７０は、原動機１０の加熱器１１と、エンジン（図示せず）との間に第２熱媒ＨＷ（エンジン冷却水）を循環するエンジン冷却水循環路としても構わない。
【００４１】
（９）上記実施形態にあっては、第２熱媒循環路７０に関し、昇温用熱交換器を一対設ける構成例を示したが、別に、単一の昇温用熱交換器を設ける構成を採用しても構わない。
【００４２】
（１０）上記実施形態にあっては、昇温用熱交換器７１、７２では、大気を熱源とする例を示したが、別にエンジン等の排熱を熱源とする構成を採用しても構わない。
【００４３】
尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の気化設備は、構成のコンパクト化を図ることができながらも、気化器での着霜を防ぐことができ、ＬＮＧの保有する冷熱から良好にエネルギを取り出すことができる気化設備として、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０      ：原動機
１１      ：加熱器
１２      ：冷却器
１３      ：再生器
２０      ：第１熱媒循環路
２０ａ    ：第１熱媒用伝熱管
２０ｂ    ：第１熱媒用伝熱管
２０ｆ    ：第１熱媒循環支管
２０ｇ    ：第１熱媒循環支管
４０      ：電力発生機
５１      ：断熱部材
７０      ：第２熱媒循環路
７０ａ    ：第２熱媒循環支管
７０ｂ    ：第２熱媒循環支管
８０      ：気化器
１００    ：熱音響機関
２００    ：気化設備
Ｃ        ：音響筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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