(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間媒体が収容されるシェル内に、熱源媒体を液状の前記中間媒体と熱交換させて前記中間媒体を蒸発させる熱源管を設けてなる中間媒体蒸発器と、前記シェル内に、液化ガスと蒸発した前記中間媒体とを熱交換させて前記液化ガスを蒸発させる伝熱管を設けてなる液化ガス蒸発器と、を備えてなる中間媒体式気化器において、
前記シェルは、当該シェルの一端に設けられた熱源入口室及び熱源出口室と、当該シェルの他端に設けられた折り返し室と、を取り外し可能に備えてなり、
前記熱源管は、前記熱源入口室から前記折り返し室に向かって熱源流体が流れる直管の束である第１管束と、前記折り返し室から前記熱源出口室に向かって熱源流体が流れる直管の束である第２管束と、を含む２以上の管束で形成されるとともに、
前記第１管束と前記第２管束とが接近して配置されていることを特徴とする中間媒体式気化器。
【請求項２】
前記熱源媒体は、自己の供給温度と排出温度との間の温度落差を、海水を熱源として使用する場合に利用できる温度落差に対して大きくとれる熱源媒体であ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３】
前記熱源管は、前記シェルの両端に設けられた管板の間に、２以上で且つ偶数の管束で形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の中間媒体式気化器。
【請求項４】
前記液化ガス蒸発器からのガスと前記中間媒体蒸発器に至る熱源流体とを熱交換させて前記ガスを加熱するガス加温器が更に備えられ、前記ガス加温器を、前記中間媒体蒸発器及び液化ガス蒸発器から独立した別置きにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の少なくともいずれか１項に記載の中間媒体式気化器。
【請求項５】
前記ガス加温器は、前記シェルの上に搭載されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の少なくともいずれか１項に記載の中間媒体式気化器。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか記載の中間媒体式気化器により液化天然ガスを気化して天然ガスにし、需要家に供給することを特徴とする中間媒体式気化器を用いた天然ガスの供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化天然ガス（以下、ＬＮＧと称する。）等の低温液体をプロパン等の中間媒体を用いて加温・気化する中間媒体式気化器及び当該気化器を用いた天然ガスの供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＮＧ等の低温液体をコンパクトな構造で連続気化する手段として、熱源流体に加えて中間媒体を用いる中間媒体式気化器が知られている（特開昭５３−５２０７号公報）。
【０００３】
その一例を図６に示す。同図はＬＮＧ用の中間媒体式気化器を示し、この気化器は、中間媒体蒸発器Ｅ１、ＬＮＧ蒸発器Ｅ２、及び天然ガス（以下、ＮＧと称する。）加温器Ｅ３を備えている。
【０００４】
中間媒体蒸発器Ｅ１は、第１シェル１０１と、第１シェル１０１の一端側の出口室１０２と、第１シェル１０１の他端側の中間室１０３と、前記第１シェル１０１の下方にあって両室１０２，１０３の間の多数本の熱源管１０４とを備えてなる。第１シェル１０１内には、熱源流体である海水よりも沸点の低い中間媒体（例えばプロパン）１０５が収容されている。ＬＮＧ蒸発器Ｅ２は、仕切り壁１１０で互いに仕切られた入口室１１１及び出口室１１２と、両室１１１，１１２を連通する多数本の伝熱管１１３とを備えている。各伝熱管１１３は略Ｕ字状をなし、前記第１シェル１０１内の上部に突き出ている。ＮＧ加温器Ｅ３は、前記中間室１０３に連設された第２シェル１２０と、入口室１２１と、両室１０３，１２１の間の熱源管１２２とを備えてなる。
【０００５】
熱源流体（図例では海水）は、入口室１２１、多数本の熱源管１２２、中間室１０３、多数本の熱源管１０４、及び出口室１０２を順に流れ、熱源管１２２がＮＧ加温器Ｅ３内に、熱源管１０４が中間媒体蒸発器Ｅ１内に、それぞれ設けられている。出口室１１２は、ＮＧ導管１２３を介して前記ＮＧ加温器Ｅ３の第２シェル１２０側に接続されている。
【０００６】
このような気化器において、熱源流体である海水は、入口室１２１、熱源管１２２、中間室１０３、及び熱源管１０４を通って出口室１０２に至るが、熱源管１０４を通る海水は、中間媒体蒸発器Ｅ１内の液状の中間媒体１０５と熱交換して中間媒体１０５を蒸発させる。一方、気化対象であるＬＮＧは、入口室１１１から伝熱管１１３に導入される。この伝熱管１１３内のＬＮＧと中間媒体蒸発器Ｅ１内のガス状の中間媒体１０５との熱交換により、中間媒体１０５が凝縮するとともに、その凝縮熱を受けてＬＮＧが伝熱管１１３内で蒸発し、ＮＧとなる。このＮＧは、出口室１１２からＮＧ導管１２３を通じてＮＧ加温器Ｅ３内に導入され、このＮＧ加温器Ｅ３内の熱源管１２２を流れる海水との熱交換によってさらに加熱された後、需要家に供給される。
【０００７】
従って、この中間媒体式液化ガス気化器によれば、中間媒体１０５の蒸発及び凝縮の繰り返しによって、ＬＮＧを連続的に気化させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来から使用されている中間媒体式気化器の熱源流体のほとんどが海水である。しかし、この中間媒体式気化器を使用する基地においても所により環境保全上、海水が使用できない場合、又は冷熱回収設備を付加する海水を使用せず、温水又はグリコール水等の熱媒を使用する場合がでてきた。
【０００９】
従来の海水を熱源として使用する中間媒体式気化器は、海水の熱源として利用できる温度落差が５〜７°Ｃであるのに対して、海水を使用しない、例えば温水又はグリコール水等の熱媒を利用する中間媒体式気化器は比較的熱源の利用できる温度落差が２０°Ｃ程度と大きくとれる。
【００１０】
そのため、熱源流量が少なくて済む一方、中間媒体蒸発器Ｅ１内の熱源管１０４及びＮＧ加温器Ｅ３内の熱源管１２２の管内流速が十分に取れず伝熱効率も悪くなる。この伝熱効率の低下を補うために、中間媒体式気化器が大きくなり、高価な熱交換器になってしまうことが判明した。
【００１１】
管内流速を大きくするために、中間媒体蒸発器Ｅ１内の熱源管１０４及びＮＧ加温器Ｅ３内の熱源管１２２の本数を少なくすることが考えられる。しかし、本数を少なくしたことによって、伝熱面積が減少するため、中間媒体蒸発器Ｅ１内の熱源管１０４及びＮＧ加温器Ｅ３内の熱源管１２２を長くしなければならない。図６のように、中間媒体蒸発器Ｅ１とＮＧ加温器Ｅ３を直列に繋いでいるため、長手方向に長い設置面積を必要とし、工場敷地内に於ける機器レイアウト計画上、しばしば制限され、自由なレイアウト設計ができず、広い据え付け用地を必要とする。
【００１２】
本発明は係る事情に鑑み、温度落差を大きく取れる熱源流体を用い、全体をコンパクトにすることができる中間媒体式気化器、及び当該気化器を用いた天然ガスの供給方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、中間媒体が収容されるシェル内に、熱源媒体を液状の前記中間媒体と熱交換させて前記中間媒体を蒸発させる熱源管を設けてなる中間媒体蒸発器と、前記シェル内に、液化ガスと蒸発した前記中間媒体とを熱交換させて前記液化ガスを蒸発させる伝熱管を設けてなる液化ガス蒸発器と、を備えてなる中間媒体式気化器において、前記熱源管を２パス以上の直管で形成したものである。
この構成によれば、温度落差を大きく取れる熱源流体を用いて、熱源流量を少なくするとともも、中間媒体式気化器の熱源管を２パス以上にすることにより、管内流速を大きくして伝熱効率を上げ、更に伝熱面積も確保できるという、効率的でコンパクトな熱交換器とすることができる。また、２パス以上とするのに、Ｕチューブ方式ではなく、直管と折り返し管室の組み合わせ方式とすることにより、伝熱管束を少ない面積に配置でき、シェルの小型化ひいては機器の更なるコンパクト化が可能になる。
また、前記熱源管は、前記シェルの両端に設けられた管板の間に、２パス以上の偶数パスで折り返す直管の管束で形成すると、シェルの一端側に熱源流体の入口室と出口室を配置でき、シェルの他端側に折り返し管室を配置できるため、熱源流体の入出口が近接して配置できる。
【００１４】
また、前記液化ガス蒸発器からのガスと前記中間媒体蒸発器に至る熱源流体とを熱交換させて前記ガスを加熱するガス加温器が更に備えられる場合、前記ガス加温器を、前記中間媒体蒸発器及び液化ガス蒸発器から独立した別置きにすることができる。
中間媒体蒸発器の熱源管を２パス以上とすることにより、ガス加温器の熱源管と直列にする必然性がなくなるため、ガス加温器を、前記中間媒体蒸発器及び液化ガス蒸発器から独立した別置きにすることができる。これにより、中間媒体蒸発器及び液化ガス蒸発器に共通のシェルの径及び長さの制限を受けることなく、ガス加温器のシェルの径及び長さを適宜設定でき、機器配置の自由計画が可能になる。
また、前記ガス加温器は、前記シェルの上に搭載されたものが好ましい。これにより、機器全体の設置面積の節減が可能になる。
【００１５】
以上のように、本発明に係る中間媒体式気化器は、温度落差を大きく取れる熱源流体を用い、効率的且つコンパクトになるため、液化天然ガスを効率的に気化して天然ガスにし、この天然ガスを需要家に供給する方法に適用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る中間媒体式気化器を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る中間媒体式気化器の要部を示す断面正面図であり、図２は、図１の２−２断面図であり、図３は、図１の３−３断面図である。
【００１７】
図１に示す中間媒体式気化器は、温水又はグリコール水等の温度落差の大きな熱源流体を使用してＬＮＧを気化するのに適したものであって、この気化器は、中間媒体蒸発器Ｅ１、ＬＮＧ蒸発器Ｅ２、及びＮＧ加温器Ｅ３を備えてなる。
【００１８】
中間媒体蒸発器Ｅ１は、シェル１と、シェル１の下方に設けられた２パスの熱源管２と、シェル１の一端に設けられた熱源入口室３及び熱源出口室４と、シェル１の他端に設けられた折り返し室５とを備えてなる。
【００１９】
熱源管２の両端は、シェル１の両端の管板７，８を貫く状態で固定されているため、熱源管２は直管に形成されている。図２に明瞭に示されるように、熱源管２は、第１パスを形成する第１管束１１と第２パスを形成する第２管束１２とからなる。第１管束１１には熱源入口室３からの折り返し室５に熱源流体が流れ、第２管束１２には折り返し室５から熱源出口室４に熱源流体が流れる。熱源管２は直管で形成されているため、第１管束１１と第２管束１２の間隔Ｌを最小にしてシェル１を小径にできる。熱源管２にＵチューブを使うと、最小曲げ半径の関係上、間隔Ｌが大きくなり、シェル１が大きくなる。このシェル１内に中間媒体９が収容されており、熱源管２は液状の中間媒体９の中に位置している。図３に明瞭に示されるように、熱源入口室３と熱源出口室４とは仕切り壁６によって区画されている。
【００２０】
ＬＮＧ蒸発器Ｅ２は、中間媒体蒸発器Ｅ１を構成するものと同じシェル１と、仕切り壁２１で互いに仕切られた入口室２２及び出口室２３と、両室２２，２３を連通する多数本の伝熱管２４とを備えている。図２に明瞭に示されるように、伝熱管２４は下側パス２５と上側パス２６とで略Ｕ字状をなし、前記シェル１内の上部に水平に突き出ている。この伝熱管２４は、ガス状の中間媒体９の中に位置している。
【００２１】
以上説明したように、中間媒体蒸発器Ｅ１のシェル１の中に、熱源流体を液状の中間媒体９と熱交換させて中間媒体９を蒸発させるための熱源管２と、ＬＮＧをガス状の中間媒体９と熱交換させて蒸発させるためのＬＮＧ蒸発器Ｅ２の伝熱管２４の両方が設けられた構造になっている。
【００２２】
ＮＧ加温器Ｅ３は、中間媒体蒸発器Ｅ１及び液化ガス蒸発器Ｅ２から独立した別置きにして設けられ、シェル３１と、入口室３２と、出口室３３と、両室３２，３３の間の熱源管３４とを備えてなる。液化ガス蒸発器Ｅ２の出口室２３からのＮＧは、導管３５を経てＮＧ加温器Ｅ３のシェル３１内に至る。ＮＧ加温器Ｅ３の出口室３３からの熱源流体は、導管３６を経て中間媒体蒸発器Ｅ１の熱源入口室３に至る。このＮＧ加温器Ｅ３は、熱源流体との熱交換によりＮＧを加熱するものである。
【００２３】
次に、前述した中間媒体式気化器を用いたＬＮＧの気化方法を図１により説明する。温水又はグリコール水等の熱源流体は、ＮＧ加温器Ｅ３を経て、中間媒体蒸発器Ｅ１の熱源入口室３、第１管束１１の熱源管２（図２参照）、折り返し室５、第２管束１２の熱源管２（図２参照）を通って熱源出口室４に至るが、熱源管２を通る熱源流体は、中間媒体蒸発器Ｅ１内の液状の中間媒体９と熱交換して中間媒体９を蒸発させる。一方、気化対象であるＬＮＧは、入口室２２から伝熱管２４に導入される。この伝熱管２４内のＬＮＧと中間媒体蒸発器Ｅ１内のガス状の中間媒体９との熱交換により、中間媒体９が凝縮するとともに、その凝縮熱を受けてＬＮＧが伝熱管２４内で蒸発し、ＮＧとなる。このＮＧは、出口室２１から導管３５を通じてＮＧ加温器Ｅ３のシェル３１内に導入され、このＮＧ加温器Ｅ３内の熱源管３４を流れる熱源流体との熱交換によってさらに加熱された後、需要家に供給される。
【００２４】
この中間媒体式気化器は、温水又はグリコール水等の熱源流体を用いるため、温度落差を大きく取ることができ、熱源流体を少なくして、気化設備のコンパクト設計を可能にする。また、熱源流体の流量が少なくなっても、中間媒体蒸発器Ｅ１の熱源管２を２パスとすることにより、１パスの本数を少なくして管内流速を適切に保ち、高い境膜伝熱係数を保った効率設計ができる。また、熱源管２を２パスとすることにより、伝熱面積も確保できるため、軸方向長さを抑えた気化器とすることが可能になる。また、熱源管２の２パス以上とするのに、Ｕチューブ式ではなく、直管と折り返し室の組み合わせを採用しているため、管束１１，１２を接近して配置することができ、管束１１，１２のコンパクト化ひいてはシェル１の小径化が可能になる。これらの相互作用により、中間媒体蒸発器Ｅ１及び液化ガス蒸発器Ｅ２が一体的に形成された気化器のコンパクト設計ひいてはコストダウンが実現できる。
【００２５】
また、中間媒体蒸発器Ｅ１及びＬＮＧ蒸発器Ｅ２の共通のシェル１の小径化により、シェル１内の容積を少なくすることにより、中間媒体保有量を少なくできるので、ガス事業法上で規制される隔離距離の低減も可能になる。
【００２６】
また、中間媒体蒸発器Ｅ１の熱源管２を直管と折り返し室の組み合わせ方式とすることにより、シェル１の両端の各室３，４，５を取り外して行う熱源管２内の検査及び保守が簡単に行うことができる。
【００２７】
さらに、ＮＧ加温器Ｅ３を中間媒体蒸発器Ｅ１及びＬＮＧ蒸発器Ｅ２と切り離した独立した熱交換器とすることにより、ＮＧ加温器Ｅ３を中間媒体蒸発器Ｅ１に共通のシェル１の大きさに影響されない、自由な化工設計ができるようになり、ＮＧ加温器Ｅ３のコンパクト化も可能になる。また、ＮＧ加温器Ｅ３を中間媒体蒸発器Ｅ１及び液化ガス蒸発器Ｅ２との配置及び組み合わせが自由にできるようになる。例えば、図４のように、中間媒体蒸発器Ｅ１のシェル２とＮＧ加温器Ｅ３のシェル３１を並列に配置することができる。図５のように、中間媒体蒸発器Ｅ１のシェル２の上にＮＧ加温器Ｅ３のシェル３１を搭載することもできる。このような搭載方式にすると、気化器の設置面積の節減が可能になる。
【００２８】
なお、本発明の実施形態は、図示のものに限られず、例えば次のような形態をとることができる。
（１）中間媒体式気化器を、中間媒体蒸発器Ｅ１及びＬＮＧ蒸発器Ｅ２だけで構成することができる。ＬＮＧ蒸発器Ｅ２で気化されたＮＧの温度が０°Ｃ以上であれば、そのまま需要家に供給できる。
（２）中間媒体蒸発器Ｅ１の熱源管２を３パス、４パスと増やすことができる。この場合、シェル１の両端の各室に適宜の仕切り壁を設ける。４パス又は６パスのように偶数パスにすると、熱源管２の出口と入口をシェル１の一端に配置できるので、配管設計的に有利な場合がある。
（３）使用する熱源流体は、温水又はグリコール水に限られず種々の熱媒が使用可能である。
（４）使用する中間媒体は、プロパンに限られず種々の媒体が使用可能である。
（５）液化ガスとして液化天然ガスを気化することについて説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、液化エチレン、ＬＯ2 （液化酸素）、ＬＮ2 （液化窒素）等を気化するものにも適用できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の中間媒体式気化器によると、中間媒体蒸発器の熱源管を２パス以上の直管で形成するため、少ない流量で温度落差を大きく取れる熱源流体を熱源管内に流すとき、各熱源管内の流速を大きくし、境膜伝熱係数の低下を防ぐことができるとともに、熱源流体との伝熱面積を充分に確保することができ、熱源管による管束も近接配置することができ、効率的でコンパクトな気化器にすることができる。
また、ガス加熱器を、中間媒体蒸発器及び液化ガス蒸発器から独立させているので、中間媒体式気化器を構成する条件、例えば、設置面積に制約を受ける等に対応して、ガス加温器を適宜設置でき、自由な化工設計を行うことが可能となる。これにより、中間媒体式気化器の設置面積を最小化することができる。
さらに、本発明に係る中間媒体式気化器を用い、温度落差を大きく取れる熱源流体を使用すると、液化天然ガスを効率的に気化して天然ガスにし、この天然ガスを需要家に供給するすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る中間媒体式気化器の要部を示す断面正面図である。
【図２】図１の２−２断面図である。
【図３】図１の３−３断面図である。
【図４】本発明の中間媒体式気化器の各機器の配置例を示す正面図である。
【図５】本発明の中間媒体式気化器の各機器の配置例を示す正面図である。
【図６】従来の中間媒体式気化器の要部を示す断面正面図である
【符号の説明】
Ｅ  中間媒体式気化器
Ｅ１  中間媒体蒸発器
Ｅ２  ＬＮＧ蒸発器（液化ガス蒸発器）
Ｅ３  ＮＧ加温器（ガス加温器）
１  シェル
２  熱源管
３  熱源入口
４  熱源出口
５  折り返し室
９  中間媒体
１１  第１管束
１２  第２管束
２４  伝熱管
【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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