(57)【要約】【課題】熱源流体である常温水の流量を増大させることなく、ＬＮＧなどの液化ガスを十分に気化させることができる常温水式の気化器を提供すること。【解決手段】横置き配置され内部に常温水が供給される筒状の本体容器１と、本体容器１の軸方向に沿って本体容器１の内部に配置され下方から上方へＬＮＧが流される伝熱管束２と、本体容器１の軸方向に沿って本体容器１の内部かつ伝熱管束２の両側に配置された常温水案内板５と、を備える常温水式気化器１００である。この常温水式気化器１００は、隣り合う常温水案内板５の間隔が、当該常温水案内板５の上部よりも下部のほうが狭くされており、常温水供給管３から本体容器１の内部に供給された常温水が常温水案内板５の間を上昇しつつ伝熱管束２と接触することで抜熱され、抜熱された水が抜熱水排出管４から本体容器１の外部に排出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスと常温水とを間接接触させることで液化ガスを気化させる常温水式気化器であって、
横置き配置され、内部に常温水が供給される筒状の本体容器と、
前記本体容器の軸方向に沿って前記本体容器の内部に配置され、下方から上方へ液化ガスが流される伝熱管束と、
前記本体容器の軸方向に沿って前記本体容器の内部かつ前記伝熱管束の両側に配置された常温水案内板と、
前記伝熱管束の下方から前記本体容器の内部に常温水を供給する常温水供給管と、
液化ガスとの熱交換により抜熱された水を前記本体容器の外部に排出する抜熱水排出管と、
を備え、
隣り合う前記常温水案内板の間隔が、当該常温水案内板の上部よりも下部のほうが狭くされており、
前記常温水供給管から前記本体容器の内部に供給された常温水が前記常温水案内板の間を上昇しつつ前記伝熱管束と接触することで抜熱され、抜熱された水が前記抜熱水排出管から前記本体容器の外部に排出される、常温水式気化器。
【請求項２】
請求項１に記載の常温水式気化器において、
前記常温水案内板は、前記伝熱管束の全長にわたって当該伝熱管束の両側に配置されていることを特徴とする、常温水式気化器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の常温水式気化器において、
隣り合う前記常温水案内板の間の領域は、
前記本体容器の軸方向から見て、
鉛直方向に延びる上部領域と、
前記上部領域よりも幅が狭く鉛直方向に延びる下部領域と、
前記下部領域から前記上部領域へ向かうにつれて幅が広がるように形成された中部領域と、
を有することを特徴とする、常温水式気化器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の常温水式気化器において、
前記常温水供給管は、母管と、当該母管から分岐する少なくとも２本の枝管と、を有し、
前記枝管は、前記伝熱管束の全長にわたって当該伝熱管束の下方に配置されていることを特徴とする、常温水式気化器。
【請求項５】
請求項４に記載の常温水式気化器において、
前記本体容器の軸方向から見て、
斜め上方に向かって常温水が吹き出すように前記枝管に孔が開けられていることを特徴とする、常温水式気化器。
【請求項６】
請求項５に記載の常温水式気化器において、
前記常温水案内板の下部に向かって常温水が吹き出すように前記枝管に孔が開けられていることを特徴とする、常温水式気化器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の常温水式気化器において、
前記本体容器の内部の前記抜熱水排出管の側面に水平方向に孔が開けられており、当該孔から抜熱された水が集水されることを特徴とする、常温水式気化器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の常温水式気化器において、
前記伝熱管束は、複数回１８０°折り返し配管されてなる伝熱管を複数有し、当該伝熱管の折り返し回数が、下部よりも上部のほうが多いことを特徴とする、常温水式気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧなどの液化ガスを常温水の有する熱で気化させる常温水式気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ（液化天然ガス）などの液化ガスを流体の有する熱で気化させる流体式気化器として、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の温水バス式気化器は、温水バスを形成する水平円筒型のシェル本体内に、温水と熱交換して液化ガスを蒸発させる伝熱管束を設け、この伝熱管束を、端部に複数の１８０°リターンベンドを有する多パスの伝熱管を多数列並べて形成してなる。この温水バス式気化器は、シェル本体の軸方向から見て、伝熱管束を構成する伝熱管が円筒断面内に有効に配置できるように１８０°リターンベンドを斜めを含む配置にしていることを特徴とする。
【０００３】
特許文献１に記載の温水バス式気化器によると、１８０°リターンベンドを斜めを含む配置にすることにより、シェル本体の円筒断面内に多パスの伝熱管を有効配置でき、その結果、気化器の小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０１２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、特許文献１に記載の構造の温水バス式気化器に、熱源流体として温水ではなく常温水を用いた場合、次のような改善すべき課題がある。なお、常温水とは、常温の水のことであり、熱したり冷やしたりしない自然な温度、例えば、１５〜３５℃程度の温度の水のことをいう。また、気化器の設置場所によっては、温水を容易に確保できないことが多々ある。
【０００６】
伝熱管に供給されたＬＮＧは、シェル本体内に供給された常温水からの熱で気化していく。シェル本体内の上部部分（伝熱管束の上部部分）は、液体状態のＬＮＧが気化ガスに混在したままでシェル本体から出て行かないように、主として気化ガス（または、液体状態のＬＮＧが混在した気化ガス）を加温して、ＬＮＧを完全に気化させるための部分、すなわち、加温域である。これに対して、シェル本体内の下部部分（伝熱管束の下部部分）は、主として液体状態のＬＮＧを気化させるための蒸発域である。
【０００７】
ここで、シェル本体内に供給される水の温度が常温であると、常温の水は温水よりも温度が低いため、シェル本体内の下部部分の伝熱管外面近傍が氷結し、伝熱管外面に氷が付着してしまうことがある。すなわち、シェル本体内の下部部分でのＬＮＧの気化が十分に進まないことがある。これを防止するためには、熱源流体である常温水の流量を大幅に増大させなくてはならない。常温水の流量を増大させると、常温水の必要十分な確保、気化器の大型化、などの点で問題がある。なお、熱源流体として従来のように温水を用いる場合、温水をつくるための加熱設備が必要となる、という問題もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、熱源流体である常温水の流量を増大させることなく、ＬＮＧなどの液化ガスを十分に気化させることができる常温水式の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】
【０００９】
本発明は、液化ガスと常温水とを間接接触させることで液化ガスを気化させる常温水式気化器であって、横置き配置され、内部に常温水が供給される筒状の本体容器と、前記本体容器の軸方向に沿って前記本体容器の内部に配置され、下方から上方へ液化ガスが流される伝熱管束と、前記本体容器の軸方向に沿って前記本体容器の内部かつ前記伝熱管束の両側に配置された常温水案内板と、前記伝熱管束の下方から前記本体容器の内部に常温水を供給する常温水供給管と、液化ガスとの熱交換により抜熱された水を前記本体容器の外部に排出する抜熱水排出管と、を備える。この常温水式気化器は、隣り合う前記常温水案内板の間隔が、当該常温水案内板の上部よりも下部のほうが狭くされており、前記常温水供給管から前記本体容器の内部に供給された常温水が前記常温水案内板の間を上昇しつつ前記伝熱管束と接触することで抜熱され、抜熱された水が前記抜熱水排出管から前記本体容器の外部に排出される、というものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の常温水式気化器によれば、熱源流体である常温水の流量を増大させることなく、ＬＮＧなどの液化ガスを十分に気化させることができる。また、熱源流体として常温水を用いるので加熱設備は不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る常温水式気化器を示す側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本体容器内の常温水の流速分布を数値解析した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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つつ説明する。なお、以下の実施形態では、気化させる液化ガスをＬＮＧとしているが、気化対象はＬＮＧに限定されることはない。
【００１３】
（常温水式気化器の構成）
図１に示すように、常温水式気化器１００は、本体容器１、伝熱管束２、常温水供給管３、抜熱水排出管４などを具備してなる。この常温水式気化器１００は、ＬＮＧと常温水とを間接接触させることでＬＮＧを気化させる常温水式の気化器である。前記したように、常温水とは、常温の水のことであり、熱したり冷やしたりしない自然な温度、例えば、１５〜３５℃程度の温度の水のことをいう。
【００１４】
[本体容器]
本体容器１は、その内部に常温水が供給される円筒状の容器であり、横置き配置される（本体容器１の軸方向が水平にされて設置される）。本体容器１の両端は、蓋板２２で閉止されている。また、本体容器１は脚部材８で支持されている。
【００１５】
[伝熱管束]
本体容器１の内部には、ＬＮＧが流される伝熱管束２が配置されている。伝熱管束２は、多数本の伝熱管１１と、伝熱管１１同士を接続する多数の１８０°リターンベンド１２（以下、リターンベンド１２と記載する）と、からなる伝熱管の束である。
【００１６】
伝熱管１１は直管であって、本体容器１の軸方向に沿って配置されている。伝熱管１１同士をリターンベンド１２で接続することで、伝熱管１１は、本体容器１の軸方向に沿って複数回１８０°折り返し配管されている。リターンベンド１２は斜めを含む配置とされている。
【００１７】
ここで、伝熱管束２の上流側端部はＬＮＧ分配管２０に接続され、伝熱管束２の下流側端部は気化ガス合流管２１に接続されている。ＬＮＧ分配管２０は、ＬＮＧ受入管６から供給されたＬＮＧを伝熱管束２に分配供給するための管であり、ＬＮＧ受入管６に接続されている。本実施形態では、ＬＮＧ受入管６から供給されたＬＮＧを３経路（３パス）で伝熱管束２に流している。気化ガス合流管２１は、伝熱管束２内を複数の経路（複数パス）で流れて気化した気化ガス（ＮＧ）を１つにまとめるための管であり、気化ガス出口管７に接続されている。本実施形態では、伝熱管束２内を３経路で流れて気化した気化ガスを気化ガス合流管２１で１つにまとめている。
【００１８】
上述したように、伝熱管束２内を流れるＬＮＧの経路は複数あり、本実施形態では３経路（３パス）とされている。これらの３経路（３パス）のそれぞれに、本実施形態では７個のリターンベンド１２が設けられている。すなわち、伝熱管束２内の３経路（３パス）は、それぞれ、伝熱管１１が７回、折り返し配管されてなるものであり、本実施形態では直管部が８つ（８段）とされている。なお、パスの数、段数などは、本実施形態のものに限られることはない。
【００１９】
[常温水供給管]
常温水供給管３は、伝熱管束２の下方から本体容器１の内部に常温水を供給するための管である。常温水供給管３は、横置き配置された状態の本体容器１の下部側面に取り付けられた常温水供給用ヘッダー管１６（母管）と、常温水供給用ヘッダー管１６から分岐する複数本（本実施形態では２本）の常温水分配管１７（枝管）と、を有する。
【００２０】
常温水分配管１７は、本体容器１の内部であってその底部付近に、本体容器１の軸方向に沿って配管されている。また、常温水分配管１７は、伝熱管束２（伝熱管１１）の全長にわたって、伝熱管束２（最も下側の伝熱管１１）の下方に配管されている。
【００２１】
ここで、常温水分配管１７には、本体容器１の内部に常温水を供給するための複数の孔１７ａ（１７ｂ）が所定の間隔で開けられている。図２に示したように、これら複数の孔１７ａ（１７ｂ）は、本体容器１の軸方向から見て、斜め上方に向かって常温水が吹き出すように開けられている。なお、本実施形態では、孔１７ａ（１７ｂ）の位置は、鉛直方向から３０°傾いた位置とされている。また、孔１７ａと孔１７ｂとは、本体容器１の軸方向から見て左右対称の位置とされている。
【００２２】
[抜熱水排出管]
抜熱水排出管４は、ＬＮＧと常温水とが伝熱管１１を介して間接接触することで常温水が抜熱されてなる水（ＬＮＧとの熱交換により抜熱された水）を本体容器１の外部に排出するための管である。なお、本体容器１の外部に排出された低温の水を、常温に戻した後、常温水供給管３（常温水供給用ヘッダー管１６）に戻して、ＬＮＧを気化させる常温水として循環使用することが好ましい。本体容器１の外部に排出された低温の水を常温に戻す方法としては、例えば、当該排出された低温の水を、一旦、所定容量のタンクに受けて、常温水供給用ヘッダー管１６に戻されるまでに、自然に、常温にまで温度上昇させる、という方法がある。
【００２３】
抜熱水排出管４は、横置き配置された状態の本体容器１の上部側面に取り付けられた抜熱水排出用ヘッダー管１８（母管）と、抜熱水排出用ヘッダー管１８から分岐する複数本（本実施形態では２本）の抜熱水集水管１９（枝管）と、を有する。
【００２４】
抜熱水集水管１９は、本体容器１の内部であってその天井部付近に、本体容器１の軸方向に沿って配管されている。また、抜熱水集水管１９は、伝熱管束２（伝熱管１１）の全長にわたって、伝熱管束２（最も上側の伝熱管１１）の上方に配管されている。
【００２５】
ここで、抜熱水集水管１９には、抜熱された水を集水するための複数の孔１９ａ（１９ｂ）が所定の間隔で開けられている。図２に示したように、これら複数の孔１９ａ（１９ｂ）は、抜熱水集水管１９の側面に水平方向に開けられている。さらには、抜熱水集水管１９の軸方向から見て、抜熱水集水管１９の側面中央部に、孔１９ａ（１９ｂ）が開けられている。なお、孔１９ａ（１９ｂ）は、必ずしも水平方向に開けられている必要はない。抜熱水集水管１９の側面中央部に孔１９ａ（１９ｂ）が位置する必要も必ずしもない。
【００２６】
[常温水案内板]
本体容器１の内部であって伝熱管束２の両側には、左右対称で一対の常温水案内板５（５ａ、５ｂ）が配設されている。この常温水案内板５（５ａ、５ｂ）は、本体容器１の軸方向に沿って、伝熱管束２（伝熱管１１）の全長にわたって配設されている。
【００２７】
常温水案内板５ａ（５ｂ）を構成する板材は、横置きされた本体容器１の内部に配設された状態で、鉛直方向に延びる上部板部１３と、上部板部１３よりも本体容器１中心側に配置され同様に鉛直方向に延びる下部板部１５と、下部板部１５の上端から上部板部１３の下端まで延在する中部板部１４と、を有する。なお、常温水案内板５ａ（５ｂ）は、１枚の板材が折り曲げられてなるものであってもよいし、複数枚の板材が溶接などにより接合されてなるものであってもよい。
【００２８】
ここで、隣り合う常温水案内板５ａと常温水案内板５ｂとの間の領域は、本体容器１の軸方向から見て、鉛直方向に延びる上部領域（隣り合う上部板部１３間の領域）と、この上部領域よりも幅が狭く鉛直方向に延びる下部領域（隣り合う下部板部１５間の領域）と、下部領域から上部領域へ向かうにつれて幅が広がるように形成された中部領域（隣り合う中部板部１４間の領域）と、に分けられている。
【００２９】
本実施形態では、隣り合う上部板部１３間の広い領域を有効利用して、伝熱管１１の折り返し回数が、下部よりも上部のほうが多くされている。換言すれば、下部よりも上部のほうにリターンベンド１２を多く配置し、直管部の段数が、下部よりも上部のほうが多くされている。具体的には、常温水案内板５の下部では、１経路（１パス）当たり直管部の段数が２〜３段なのに対して、常温水案内板５の上部では、１経路（１パス）当たり直管部の段数が４段とされている。
【００３０】
なお、本実施形態では、図２に示したように、常温水案内板５の下部板部１５に向かって常温水が吹き出すように、常温水分配管１７に孔１７ａが開けられている。
【００３１】
また、常温水案内板５ａ（５ｂ）の下端部には、ガイド部材１０が溶接などにより取り付けられている。一方で、本体容器１内の底部には、ガイド部材１０に対して摺動自在に支持部材９が溶接などにより取り付けられている。また、常温水案内板５ａ（５ｂ）の上端部にも、ガイド部材２３が溶接などにより取り付けられている。ガイド部材１０、支持部材９、およびガイド部材２３は、いずれも山形鋼材（アングル鋼材）が用いられているがこれに限られることはない。
【００３２】
常温水案内板５と伝熱管束２とは鋼材などで相互に固定され一体化されている。ＬＮＧ受入管６、ＬＮＧ分配管２０、気化ガス合流管２１、気化ガス出口管７、伝熱管束２、および常温水案内板５は、支持部材９に沿ってガイド部材１０を摺動させながら、一体で、本体容器１から抜き出せるようにされており、維持管理性に優れた構造となっている。
【００３３】
（ＬＮＧ気化ガスの製造）
ＬＮＧ受入管６の入口６ａから常温水式気化器１００へＬＮＧを供給する。供給されたＬＮＧは、ＬＮＧ分配管２０で３経路に分配され、それぞれ蛇行しながら下方から上方へ伝熱管１１（伝熱管束２）を流れていく。一方で、常温水供給用ヘッダー管１６の入口１６ａから本体容器１内へ熱源流体として常温水を供給する。
【００３４】
供給された常温水は、常温水案内板５の間を上昇していく。このとき、ＬＮＧと常温水とが伝熱管１１を介して間接接触することで、ＬＮＧは気化していく。気化ガス（ＮＧ）は、気化ガス合流管２１で合流した後、気化ガス出口管７の出口７ａから出ていく。ＬＮＧとの間接接触により抜熱された水は、抜熱水集水管１９で集水された後、抜熱水排出用ヘッダー管１８の出口１８ａから出ていく。
【００３５】
なお、本体容器１内の上部部分（伝熱管束２の上部部分）は、液体状態のＬＮＧが気化ガスに混在したままで本体容器１から出て行かないように、主として気化ガス（または、液体状態のＬＮＧが混在した気化ガス）を加温して、ＬＮＧを完全に気化させるための部分、すなわち、加温域である。これに対して、本体容器１内の下部部分（伝熱管束２の下部部分）は、主として液体状態のＬＮＧを気化させるための蒸発域である。
【００３６】
（作用・効果）
本発明では、伝熱管束２の両側に常温水案内板５が配置され、隣り合う当該常温水案内板５の間隔が上部よりも下部のほうが狭くされている。この構成によると、常温水案内板５の間を上昇する常温水の流速が、上部よりも下部のほうが速くなる。常温水案内板５の間の下部を流れる常温水の流速が速くなることで、伝熱管１１の外面近傍が氷結してしまうことを防止できる。その結果、熱源流体として常温水を用いたとしても、ＬＮＧ（液化ガス）の蒸発域である本体容器１内の下部部分（伝熱管束２の下部部分）でＬＮＧ（液化ガス）を十分に気化させることができる。
【００３７】
また、常温水案内板５間の下部を上昇する常温水の流速が速くなることで、常温水の流れは、横置き配置された筒状の本体容器１の天井部分に衝突して反転する反転流にもなる。これによって、伝熱管１１周りの流速は、単なる１パスフローの状態ではなく、本体容器１上部からの反転流の影響も受けて、１パスフローの場合の数倍の流速が得られ、伝熱管１１の外面近傍が氷結してしまうことをより防止することができる。
【００３８】
ここで、伝熱管束２の全長にわたって伝熱管束２の両側に常温水案内板５を配置することが好ましい。この構成によると、液化ガスの蒸発域である本体容器１内の下部部分（伝熱管束２の下部部分）の流速を伝熱管束２の全長にわたって速めることができ、伝熱管１１の外面近傍が氷結してしまうことをより防止することができる。
【００３９】
また、隣り合う常温水案内板５の間の領域が、本体容器１の軸方向から見て、鉛直方向に延びる上部領域と、この上部領域よりも幅が狭く鉛直方向に延びる下部領域と、下部領域から上部領域へ向かうにつれて幅が広がるように形成された中部領域と、を有することが好ましい。この構成によると、常温水案内板５の間を上昇する常温水の流れがよりスムーズになり、反転流がより形成されやすくなる。
【００４０】
また、伝熱管束２の全長にわたって当該伝熱管束２の下方に、常温水供給用ヘッダー管１６（母管）から分岐する少なくとも２本の常温水分配管１７（枝管）が配置されていることが好ましい。この構成によると、反転流がより形成されやすくなる。
【００４１】
また、斜め上方に向かって常温水が吹き出すように常温水分配管１７に孔が開けられていることが好ましい。この構成によると、反転流がより形成されやすくなる。
【００４２】
さらには、常温水案内板５の下部板部１５に向かって常温水が吹き出すように、常温水分配管１７に孔が開けられていることが好ましい。この構成によると、反転流がより形成されやすくなる。
【００４３】
また、抜熱水集水管１９の側面に水平方向に孔が開けられており、当該孔から抜熱された水が集水されることが好ましい。この構成によると、抜熱水の集水がスムーズになされ、結果として、常温水案内板５間の下部を上昇する常温水の流速がより速くなる。
【００４４】
また、伝熱管１１の折り返し回数（または、段数）が、下部よりも上部のほうが多いことが好ましい。この構成によると、伝熱管束２のうち気化ガスの加温域の長さを十分にとることができ、ＬＮＧなどの液化ガスを十分に完全気化させることができる。
【００４５】
（実施例）
図３は、本体容器１内の常温水の流速分布を数値解析した結果を示す図である。図３からわかるように、常温水案内板５の間の下部を流れる常温水の流速が速くなり、かつ、常温水案内板５の間に反転流が生じている。これらの結果、伝熱管１１周りの流速は、単なる１パスフローの状態ではなく、本体容器１上部からの反転流の影響も受けて、１パスフローの場合の数倍の流速が得られている。なお、１パスフローの場合の流速は、０．００６ｍ／秒である。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【符号の説明】
【００４７】
１：本体容器
２：伝熱管束
３：常温水供給管
４：抜熱水排出管
５：常温水案内板
６：ＬＮＧ受入管
７：気化ガス出口管
１１：伝熱管
１６：常温水供給用ヘッダー管
１７：常温水分配管
１８：抜熱水排出用ヘッダー管
１９：抜熱水集水管
２０：ＬＮＧ分配管
２１：気化ガス合流管
１００：常温水式気化器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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