(57)【要約】【課題】ＬＮＧ気化装置での除霜のための散水作業を不要にし、もしくはその頻度を大幅に低減させること。【解決手段】ＬＮＧを気化させるための気化管１０と、除霜装置４０とを備える。気化管１０は、水平方向に配列された複数本の本管１２と、互いに隣接する本管の上端同士または下端同士を交互に接続する接続管１４とを備え、これらにより、蒸発部１０ａも含めて蛇行流路が形成される。本管１２のうち少なくとも最低温管１２Ｌ内には乱流促進材が装填される。除霜装置４０は、最低温管１２Ｌを含む特定の本管に対して除霜用ガスを吹付けることにより、当該本管の表面に付着した霜を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガスを気化するための装置であって、
内部に前記液化天然ガスが流される流路を形成し、この流路に流される液化天然ガスと外気とを熱交換させることにより当該液化天然ガスを加温して蒸発させる蒸発部及びその蒸発後の天然ガスをさらに加温する加温部を含む気化管と、この気化管の表面に付着する霜を除去する除霜装置とを備え、
前記気化管は、上下方向に延び、かつ特定の水平方向に配列された複数本の本管と、互いに隣接する本管の上端同士または下端同士を交互に接続することにより、前記蒸発部及び前記加温部の双方を含む蛇行流路を形成する接続管と、前記本管のうち少なくとも最低温の本管である最低温管の流路方向全域にわたって当該本管の内部に設けられ、当該本管内での液化天然ガスの乱流を促進する乱流促進材とを備え、
前記除霜装置は、前記本管のうち少なくとも前記最低温管を含む特定の本管の表面に除霜用ガスを吹付けることにより当該表面に付着した霜を除去することを特徴とする液化天然ガスの気化装置。
【請求項２】
請求項１記載の液化天然ガスの気化装置において、
前記除霜装置は、内部に前記除霜用ガスが導入されるガス吹付け管を含み、このガス吹付け管は、その内部に供給される前記除霜用ガスを外部に噴射するためのガス噴射口を有するとともに、このガス噴射口から噴射される前記除霜用ガスが前記特定の本管の表面に当たる位置に配設されることを特徴とする液化天然ガスの気化装置。
【請求項３】
請求項２記載の液化天然ガスの気化装置において、
前記ガス吹付け管は、上下方向に並ぶ複数段にわたって配設されることを特徴とする液化天然ガスの気化装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の液化天然ガスの気化装置において、
前記気化管を複数本備え、これらの気化管がその本管の配列方向と直交する方向に配列され、
前記ガス吹付け管は、前記気化管の配列方向に延び、かつ、各気化管の特定の本管にそれぞれ前記除霜用ガスを吹付けるための複数のガス噴射口を有することを特徴とする液化天然ガスの気化装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の液化天然ガスの気化装置において、
前記ガス吹付け管のガス噴射口は、水平方向または水平方向よりも下向きに開口することを特徴とする液化天然ガスの気化装置。
【請求項６】
請求項２〜４のいずれかに記載の液化天然ガスの気化装置において、
前記ガス吹付け管のガス噴射口は、水平方向よりも上向きに開口することを特徴とする液化天然ガスの気化装置。
【請求項７】
気化管内に液化天然ガスを供給してこの液化天然ガスと外気との熱交換により当該液化天然ガスを気化する工程と、その気化により前記気化管に付着する霜を除去する除霜工程とを含む液化天然ガスの気化方法であって、
前記液化天然ガスを気化する工程では、前記気化管として、上下方向に延び、かつ特定の水平方向に配列された複数本の本管と、互いに隣接する本管の上端同士または下端同士を交互に接続することにより、前記液化天然ガスを加温して蒸発させる蒸発部及びその蒸発後の天然ガスをさらに加温する加温部の双方を含む蛇行流路を形成する接続管と、前記本管のうち少なくとも最低温の本管である最低温管の流路方向全域にわたって当該本管の内部に設けられ、当該本管内での液化天然ガスの乱流を促進する乱流促進材とを備えるものを用い、
前記除霜工程では、前記本管のうち少なくとも前記最低温管を含む特定の本管の表面にガスを吹付けることにより当該表面に付着した霜を除去することを特徴とする液化天然ガスの気化方法。
【請求項８】
請求項７記載の液化天然ガスの気化方法において、
前記除霜工程では、前記特定の本管の表面に０℃以上４０℃以下の除霜用ガスを吹付けることを特徴とする液化天然ガスの気化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガスを外気と熱交換させることにより気化するための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液化天然ガスを外気と熱交換させることにより気化するための装置として、特許文献１に記載されるものが知られている。
【０００３】
この装置は、前記液化天然ガスを加温して蒸発させるための蒸発部と、その蒸発により生成された天然ガスをさらに加温するための加温部とを有する。前記蒸発部は、水平方向に配管される下部ヘッダ及び上部ヘッダと、複数本の伝熱管とで構成される。前記上部ヘッダは前記下部ヘッダの上方に配され、これら下部ヘッダと上部ヘッダとの間に前記伝熱管が配管される。これらの伝熱管は前記両ヘッダの長手方向に沿って配列され、その上下端がそれぞれ前記上部ヘッダ及び下部ヘッダに接続される。前記加温部は、上下に蛇行する屈曲管により構成され、この屈曲管が前記上部ヘッダに接続される。
【０００４】
この装置では、前記下部ヘッダに液化天然ガスが導入される。この液化天然ガスは、当該下部ヘッダから各伝熱管に分配され、これらの伝熱管内を上昇する間に外気と熱交換して昇温し、沸点に達して気化する。この気化により各伝熱管内で天然ガスが生成され、これらの天然ガスが前記上部ヘッダ内に合流する。この天然ガスは、さらに、前記加温部を構成する屈曲管内で加温され、最終的に各需要地に配給される。
【特許文献１】特開２００５−１５６１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の気化装置では、各伝熱管の下部の表面での温度低下が著しく、この温度低下は当該表面に着霜を生じさせ、かつ成長させる。このように伝熱管表面に付着する霜は、伝熱管内の液化天然ガスと外気との良好な熱交換を妨げるので、定期的に除去されなければならない。この除霜のために、一旦装置の運転を止めて前記霜に対し散水を行う作業が必要である。この散水作業は、水道代や電気代の増加によるコストアップを招くとともに、装置の運転効率を著しく低下させる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、除霜のための散水作業を不要にし、もしくはその頻度を大幅に低減させることにより、低コストで効率の高い気化運転を実現することができる液化天然ガスの気化装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決するための手段として、伝熱管の表面温度とその表面に付着する霜の質との関係に着目した。具体的に、前記伝熱管の表面が十分に低温（例えば−１２０℃以下）であると、その表面にはいわゆるパウダ状の良質な霜が付着し、この霜はエア等の吹付けにより容易に除去することが可能である。これに対し、伝熱管の表面温度が比較的高い（例えば０℃程度）であると、その表面には氷に近い状態の霜が付着し、この霜は温水や高温蒸気によって加温しなければ除去することができない。
【０００８】
前者のような良質（すなわち除去しやすい）霜を伝熱管に付着させるには、当該伝熱管において前記のような低温領域を上下方向に長く確保することが有効である。しかし、上述のような従来の気化装置は、互いに並列に配された複数の伝熱管内でそれぞれ液化天然ガスがその沸点まで達して気化するように設計されていることから、上下方向についての伝熱管表面温度の勾配が大きく、よって上記のような低温領域を上下に長く確保することができない。すなわち、従来の気化装置では、各伝熱管の表面温度が十分に低い領域は当該伝熱管の下部の僅かな部分に限られているため、良質の霜が付着する領域を長く確保することはできず、よって、有効かつ容易に除霜を行うことは困難である。
【０００９】
本発明は、このような観点からなされたものであり、液化天然ガスを気化するための装置であって、内部に前記液化天然ガスが流される流路を形成し、この流路に流される液化天然ガスと外気とを熱交換させることにより当該液化天然ガスを加温して蒸発させる蒸発部及びその蒸発後の天然ガスをさらに加温する加温部を含む気化管と、この気化管の表面に付着する霜を除去する除霜装置とを備える。前記気化管は、上下方向に延び、かつ特定の水平方向に配列された複数本の本管と、互いに隣接する本管の上端同士または下端同士を交互に接続することにより、前記蒸発部及び前記加温部の双方を含む蛇行流路を形成する接続管と、前記本管のうち少なくとも最低温の本管である最低温管の流路方向全域にわたって当該本管の内部に設けられ、当該本管内での液化天然ガスの乱流を促進する乱流促進材とを備える。前記除霜装置は、前記本管のうち少なくとも前記最低温管を含む特定の本管の表面に除霜用ガスを吹付けることにより当該表面に付着した霜を除去する。
【００１０】
また本発明は、前記装置を用いた液化天然ガスの気化方法である。この方法は、気化管内に液化天然ガスを供給してこの液化天然ガスと外気との熱交換により当該液化天然ガスを気化する工程と、その気化により前記気化管に付着する霜を除去する除霜工程とを含む。前記液化天然ガスを気化する工程では、前記気化管として、上下方向に延び、かつ特定の水平方向に配列された複数本の本管と、互いに隣接する本管の上端同士または下端同士を交互に接続することにより、前記蒸発部及び前記加温部の双方を含む蛇行流路を形成する接続管と、前記本管のうち少なくとも最低温の本管である最低温管の流路方向全域にわたって当該本管の内部に設けられ、当該本管内での液化天然ガスの乱流を促進する乱流促進材とを備えるものが用いられる。前記除霜工程では、前記本管のうち少なくとも前記最低温管を含む特定の本管の表面に除霜用ガスを吹付けることにより当該表面に付着した霜が除去される。
【００１１】
以上の装置及び方法においては、気化管により形成される液化天然ガスの気化のための蛇行流路と、その少なくとも最低温管内に設けられる乱流促進材との組合せが、良質の霜が付着する領域を長く確保することを可能にし、当該霜を除霜用ガスの吹付けによって除去することを可能にする。
【００１２】
具体的に、前記装置の気化管では、上下に蛇行しながら連続する蛇行流路内で液化天然ガスが蒸発し加温されればよいので、従来のように並列に配された複数本の伝熱管内でそれぞれ液化天然ガスが気化しなければならない装置と異なり、前記蛇行流路を形成する各本管での上下方向についての温度勾配を小さくすることが可能である。さらに、前記本管のうち少なくとも最低温管の内部には乱流促進材が設けられているので、例えば、少なくとも前記最低温管の全域が前記蒸発部となる流量（つまり最低温管内に液相が確保され得る流量）で気化管内に液化天然ガスを供給すれば、前記最低温管と前記液化天然ガスとの熱交換が促進されることにより、当該最低温管はその上下方向全域にわたって低温（例えば液化天然ガスの気化点よりも低い温度）を維持することが可能である。
【００１３】
以上のことは、前記気化管において良質の霜が付着する低温領域を長く確保することを可能にする。従って、このような領域に付着する霜に対し、除霜装置が常温領域（例えば０℃以上４０℃）の除霜用ガスを吹付けるだけの簡単な構成で、気化装置の運転を停止させることなく除霜を行うことが可能である。この除霜は、前記低温領域での液化天然ガスと外気との良好な熱交換を維持し、装置の運転効率を高める。
【００１４】
前記除霜装置は、例えば、内部に前記除霜用ガスが導入されるガス吹付け管を含み、このガス吹付け管は、その内部に供給される前記除霜用ガスを外部に噴射するためのガス噴射口を有するとともに、このガス噴射口から噴射される前記除霜用ガスが前記特定の本管の表面に当たる位置に配設されるものが、好適である。この除霜装置では、ガス吹付け管内に除霜用ガスを導入するだけの簡単な操作で気化管の適所に除霜用ガスを吹付けることが可能である。
【００１５】
前記ガス吹付け管は、上下方向に並ぶ複数段にわたって配設されることが、より好ましい。このような複数のガス吹付け管の配設は、特定の本管に対して上下方向により均等に除霜用ガスを吹付けることを可能にする。
【００１６】
また、前記気化管を複数本備える場合には、これらの気化管がその本管の配列方向と直交する方向に配列され、前記ガス吹付け管は、前記気化管の配列方向に延び、かつ、各気化管の特定の本管にそれぞれ前記除霜用ガスを吹付けるための複数のガス噴射口を有することが、好ましい。この気化装置では、複数の気化管の併用によって処理効率がさらに高められる。しかも、共通のガス吹付け管から複数の気化管に対して同時に除霜用ガスを吹付けることが可能である。すなわち、この気化装置では、簡素な構造で、複数の気化管の除霜を同時に行うことができる。
【００１７】
前記ガス吹付け管からの除霜用ガスの噴射方向は特に限定されない。当該ガス吹付け管のガス噴射口が水平方向または水平方向よりも下向きに開口している場合には、雨等が前記ガス噴射口からの除霜用ガスの噴射に悪影響を与えることが抑制される。逆に、前記ガス噴射口が上向きに開口している場合には、このガス噴射口から上向きに噴射されるガスと、気化管間で降下する冷気（大気）との混じり合いにより乱流が発生するため、除霜効果が高まる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明は、蒸発部から加温部にわたり蛇行流路を形成する気化管の使用によって長い低温領域を確保することにより、当該気化管に付着する霜の質を高めて当該霜を除霜用ガスの吹付けにより容易に除去することを可能にする。従って、従来のような除霜のための散水作業を不要にし、もしくはその頻度を大幅に減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、この実施の形態に係る液化天然ガス（以下「ＬＮＧ」と称する。）の気化装置の側面図であり、図２は同装置を前側（低温側）からみた正面図、図３は同装置の平面図である。この装置は、複数本の気化管１０と、これらの気化管１０を支持する支持フレーム２０と、液化天然ガス供給手段とを備える。この液化天然ガス供給手段としては、送液配管やポンプ等が好適であるが、この実施の形態ではポンプ３０が例示される。前記気化管１０は、左右方向（図１では奥行き方向；後述の本管１２の並び方向と直交する方向）に互いに平行に配列される。前記支持フレーム２０は前記気化管１０を外側から支持する。前記ポンプ３０は、前記各気化管１０内にＬＮＧを供給する。
【００２１】
前記各気化管１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のような熱伝導率の高い金属材料からなり、図４に示すような蛇行流路を形成し、この蛇行流路内でＬＮＧの気化すなわち天然ガス（以下「ＮＧ」と称する。）の生成と、ＮＧのさらなる加温とを行う。具体的に、各気化管１０は、水平方向（この実施の形態では前後方向；図４では左右方向）に配列された複数本の本管１２と、互いに隣接する本管１２の上端同士及び下端同士を交互に接続するＵ字状の接続管１４と、後述のように本管１２内に装填される乱流促進材とで構成される。
【００２２】
各気化管１０のうち、最低温の本管である最低温管１２Ｌの下端は、左右方向（図４では奥行き方向）に延びる共通の入口ヘッダ１６に接続される。この入口ヘッダ１６は、その中央にＬＮＧ供給口１６ａを有し、このＬＮＧ供給口１６ａに前記ポンプ３０が接続される。同様に、最高温の本管である最高温管１２Ｈの下端は、図２に示すように左右方向に延びる共通の出口ヘッダ１８に接続され、この出口ヘッダ１８の中央に天然ガス（以下「ＮＧ」と称する。）排出口１８ａが設けられている。
【００２３】
図４に示されるように、前記各気化管１０の上流側部分は蒸発部１０ａを構成し、下流側部分は加温部１０ｂを構成する。前記蒸発部１０ａは、その内部に形成された流路に流されるＬＮＧと外気とを熱交換させることにより当該ＬＮＧを加温して蒸発させる部分であり、前記加温部１０ｂは、蒸発後のＮＧをさらに加温する部分である。これら蒸発部１０ａと加温部１０ｂとの境界は装置の運転条件、特に前記ポンプ３０の吐出流量によって変わる。図例では、液化天然ガス供給手段である前記ポンプ３０が、定常運転状態において図４に示すように各気化管１０の中間部位よりもやや下流側の部位までが蒸発部１０ａとなるような流量で、前記ＬＮＧの吐出を行う。
【００２４】
各本管１２は、図５に示すような管本体１２ａと、複数枚のフィン１２ｂとで構成される。各フィン１２ｂは、前記管本体１２ａから放射状に延び、当該管本体１２ａ内を流れるＬＮＧまたはＮＧと外気との熱交換を促進する。
【００２５】
前記支持フレーム２０は、全気化管１０を外側から囲むように四隅に立設された支柱２２と、隣り合う支柱２２の上端同士を連結する上枠２３と、その下端同士を連結する下枠２４と、さらに中間部位同士を連結する中間枠２６とを有する。
【００２６】
前記乱流促進材は、前記各本管１２内に装填される。この乱流促進材は、前記本管１２内を流れるＬＮＧまたはＮＧ（特にＬＮＧ）が乱流に遷移するのを促進するものであればよく、例えば本管１２の内壁面に形成された内側フィンでもよい。この実施の形態では、図６及び図７に示すようなツイストテープ１７が各本管１２内に装填される。図示のツイストテープ１７は、前記本管１２内に螺旋状の流路を形成する。
【００２７】
この乱流促進材の具体的な形状は特に限定されない。しかし、当該乱流促進材は、例えば図７に示されるように前記本管１２の内周面に接触するように当該本管１２内に装填されることが、より好ましい。この接触は、前記乱流促進材と接触するＬＮＧまたはＮＧと本管１２との熱交換を促進し、本管１２の表面温度の低下に寄与する。
【００２８】
この乱流促進材は、少なくとも最低温管１２Ｌの内部に装填される。この最低温管１２Ｌ内への乱流促進材の装填と、前記気化管１０が形成する蛇行流路との組合せが、後に記すような霜の質を高める効果を生じさせる。
【００２９】
この気化装置は、さらに、前記気化管１０での除霜を行うための手段として、図８にも示すような除霜装置４０を備える。この除霜装置４０は、前記本管のうち前記最低温管を含む特定の本管（図では当該最低温管１２Ｌから数えて３本目までの本管１２）の表面に除霜用ガスを吹付けるものである。
【００３０】
具体的に、この除霜装置４０は、水平方向に延びる複数本の前側ガス吹付け管４２及び後側ガス吹付け管４４と、これらの前側ガス吹付け管４２及び後側ガス吹付け管４４の内部にそれぞれ除霜用ガスを供給するための前側ガス供給管４６及び後側ガス供給管４８とを備える。
【００３１】
前記前側ガス吹付け管４２は、その内部に供給される除霜用ガスを前記最低温管１２Ｌに対して前側から噴射するものであり、気化装置の左右方向すなわち気化管１０の配列方向に延び、かつ、上下方向に並ぶ複数段（図では４段）にわたって配列されている。すなわち、図８等に示される気化装置では、４本の前側ガス吹付け管４２が互いに上下に間隔をおいて配列されている。
【００３２】
各前側ガス吹付け管４２には、その長手方向に沿って図９に示されるような複数のガス噴射口４２ａが設けられている。これらのガス噴射口４２ａは、前側ガス吹付け管４２の管壁を貫通する貫通孔であり、図５に示すように、前記各最低温管１２Ｌの管本体１２ａと、これらの管本体１２ａ間におけるフィン１２ｂとにそれぞれ除霜用ガスを噴射することが可能な複数の位置にそれぞれ形成されている。
【００３３】
各ガス噴射口４２ａは、この実施の形態では水平方向よりも下向きに開口している。詳しくは、鉛直軸から後側よりに所定角度η（図例では３０°）だけ傾いた軸を中心軸４３として、側方から見て一定の噴射角度θ（図例では約２５°）で除霜用ガスを噴射する形状と向きを有する。
【００３４】
前記角度η，θは、図８に示すように、前記の４段にわたる前側ガス吹付け管４２から吹付けられる除霜用ガスを前記最低温管１２Ｌの上下方向全域に行き渡らせることを可能にする角度である。これらの角度η，θは、仕様に応じて適宜設定される。例えば、前記ガス噴射口４２ａは水平方向に開口してもよいし、上向きに開口してもよい。
【００３５】
一方、後側ガス吹付け管４４は、その内部に供給される除霜用ガスを、前記最低温管１２Ｌから数えて２本目までの本管１２に対して補助的に吹付けるためのもので、前後に互いに隣接する本管１２同士の間に上下２段にわたって配置される。これらの後側ガス吹付け管４４にも、その長手方向に沿って前記ガス噴射口４２ａと同様の複数のガス噴射口４４ａが設けられるが、その噴射角度は下向き鉛直軸を挟んで前後に等しく（例えば１５°）振分けられている。この噴射角度は、図８に示すように、各後側ガス吹付け管４４を前後から挟む本管１２に対して同時に除霜用ガスを吹付けることを可能にする角度である。
【００３６】
前記前側ガス供給管４６は、前記本体フレーム２０の左右に配設され、幹管４６ｂと、この幹管４６ｂ内に除霜用ガスを導入するための導入管４６ｃとを有する。前記幹管４６ｂは、それぞれ上下方向に延びる姿勢で前記各前側ガス吹付け管４２の左端及び右端にそれぞれ接続される。前記導入管４６ｃは、前記幹管の中間部分から下方に延び、当該導入管４６ｃの下端に図略の除霜用ガス供給源（例えば送風機）が接続される。従って、この除霜用ガス供給源から供給される除霜用ガスは、前記導入管４６ｃ及び前記幹管４６ｂを通って前記各前側ガス吹付け管４２に配給される。
【００３７】
前記後側ガス供給管４８も、前記本体フレーム２０の左右に配設され、それぞれ、上下２段の分配管４８ａと、上下に延びる幹管４８ｂと、この幹管４８ｂ内に除霜用ガスを導入するための導入管４８ｃとを有する。前記各分配管４８ａは、それぞれの高さ位置で前後方向に延び、前記各後側ガス吹付け管４４の左右端に各々接続される。前記各幹管４８ｂは、前記各分配管４８ａの前端に接続される。前記導入管４８ｃは、前記幹管の中間部分から下方に延び、当該導入管４８ｃの下端に前記除霜用ガス供給源が接続される。従って、この除霜用ガス供給源から供給される除霜用ガスは、前記導入管４８ｃから前記幹管４８ｂさらには前記分配管４８ａを通って前記各後側ガス吹付け管４４に配給される。
【００３８】
本発明では除霜用ガスの種類を問わない。この除霜用ガスは、空気でもよいし、その他、気化管１０の性状に影響を与えないガス（例えば窒素ガス等の不活性ガス）でもよい。当該除霜用ガスの温度も特に限定されない。この温度は、気化装置の運転を妨げない程度に低いことが好ましい。具体的には、常温領域（例えば０℃以上４０℃以下）で十分である。また、ガス吹付け管の本数や配置も気化管の大きさ等に応じて自由に設定が可能である。
【００３９】
次に、この気化装置の作用を説明する。
【００４０】
前記ポンプ３０は、入口ヘッダ１６内にＬＮＧを供給する。このＬＮＧは、当該入口ヘッダ１６から各気化管１０内に分流して各気化管１０内を蛇行し、その蛇行中に当該気化管１０を介して外気と熱交換することにより昇温し、沸点に達した時点で気化して天然ガスとなる。この気化が完了するまでの気化管１０の領域が蒸発部１０ａに相当する。その下流側の加温部１０ｂでは、前記天然ガスがさらに常温近くまで加温され、出口ヘッダ１８で合流してからＮＧ排出口１８ａを通じて排出される。
【００４１】
この装置では、従来のように直管のみからなる複数の伝熱管が並設された気化装置と異なり、ＬＮＧは通路長がきわめて長い蛇行流路内で蒸発しかつ加温されればよいので、当該蛇行流路を形成する各本管１２内でのＬＮＧの温度勾配は小さく抑えることが可能である。特に、最低温管１２Ｌについては、その下端から上端に至るまでの全域でＬＮＧの温度が低温（例えば−１２０℃以下）となるように、装置を運転することが可能である。しかも、この最低温管１２Ｌ内にはＬＮＧの乱流を促進する乱流促進材が設けられているので、当該ＬＮＧと最低温管１２Ｌとの熱交換が促進されることにより、当該最低温管１２Ｌの表面温度はその上下方向全域にわたって低く抑えられる。
【００４２】
このように上下方向に長く低温域が形成される最低温管１２Ｌには、その表面に良質の（いわゆるパウダ状の）霜が付着する。この種の着霜は、外気中の水分が管表面近傍で冷却されて凝固して粒子となることにより発生する。管表面温度が比較的高い場合（例えば０℃近傍の場合）には、前記粒子を種として霜が成長し、容易に除去することができない状態となる。しかし、前記のように最低温管１２Ｌの表面温度が十分に低い温度に維持されていると、その近傍の空気中の水分は全て微小な結晶となり、いわゆるパウダ状で管表面に付着する。
【００４３】
従って、この装置では、前記良質の霜に対して除霜装置４０から除霜用ガスを吹付けるだけの操作で当該霜を容易に除去することが可能である。具体的には、前記各ガス吹付け管４２，４４から前記最低温管１２Ｌを含む特定の本管１２に対して除霜用ガスが吹付けられることにより、当該本管１２に付着する霜が吹き落とされる。しかも、この除霜は加温を要さず、前記除霜用ガスは常温（例えば０℃以上４０℃以下）でよいので、その除霜のために気化装置の運転を止める必要がない。このことは、気化装置の運転効率を飛躍的に上昇させる。つまり、このガス吹付けによる除霜は、従来行われていた散水作業を不要にし、もしくはその頻度を著しく低下させる。これにより、装置のランニングコストを下げ、運転効率を向上させる。
【００４４】
なお、従来の並列型の気化装置においても、伝熱管内に乱流促進材を設けることは可能であるが、それにより上記と同様の除霜を実現することは事実上困難である。このような従来の並列型の気化装置では、上下方向の温度勾配が大きいために低温状態を確保できる領域が僅かであり、霜の良質化は期待できない。仮に良質の霜が付着するとしてもその領域はきわめて僅かであるので、当該良質の霜を除去したとしても伝熱効率を有効に高めることはできず、他の領域で霜が成長してしまう。つまり、本発明は、蒸発部を含めて蛇行流路を形成する本管及び接続管と、その少なくとも最低温管内に装填される乱流促進材との組合せによりはじめて、除霜用ガスの吹付けによる除霜を可能にするものである。
【実施例】
【００４５】
本発明に係る実施例及び比較例、さらには従来例について、その効果を検証するための実験が行われた。前記各例の内容は次のとおりである。
【００４６】
本発明の実施例及び比較例には、図１０に示すような５本の本管１２を具備する気化管１０が用いられる。実施例では、各本管１２内に前記の図６及び図７に示されるようなツイストテープ１７が装填され、比較例では当該ツイストテープ１７の装填が省略される。そして、前記気化管１０内に、実験用の気化対象液体として液体窒素（以下「ＬＮ２」と称する場合がある。）またはＬＮＧが供給され、そのときの図示の各部位♯１〜♯２１での管温度が測定されるとともに、最低温管１２Ｌでの着霜状態が観測される。
【００４７】
一方、従来例としては、図１１に示すような３本の伝熱管８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃが並列に配置された気化装置が用いられる。各伝熱管８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃの下端は、共通の下部ヘッダ８２に接続され、上端は共通の上部ヘッダ８４に接続される。そして、下部ヘッダ８２に気化対象流体として液体窒素またはＬＮＧが供給され、当該下部ヘッダ８２から各伝熱管８０Ａ〜８０Ｃに分流して当該伝熱管内で気化する。このようにして生成された窒素ガス（図１０及び図１１では「Ｎ２」と表記する。）または天然ガスが上部ヘッダ８４に合流し、系外に排出される。このときの図示の各部位♯３０〜♯３９での管温度が測定されるとともに、伝熱管８０Ｂの下部での着霜状態が観測される。
【００４８】
図１２は、前記実施例及び前記比較例について、気化管内への液体窒素の供給を開始してから２時間経過後の各部位での管温度を示したものである。この図１２から明らかなように、最低温管１２Ｌ内にツイストテープ１７が装填される実施例では、当該最低温管１２Ｌの全域（♯２〜♯５）にわたって−１２０℃以下の低温状態が維持されるのに対し、前記ツイストテープ１７が省略された比較例では、最低温管１２Ｌの上部（♯４及び♯５）における管温度が−１００℃を下回ることができない。
【００４９】
一方、図１３は、前記従来例での温度分布の測定結果を示したものである。この従来例では、直線状の伝熱管内でＬＮＧの気化が完了するように装置が設計されているため、特に伝熱管下部（♯３１〜３３）での温度勾配がきわめて大きく、伝熱管下部の♯３２で既に伝熱管温度が０℃近傍にまで達している。従って、この従来例では低温領域を上下に長く確保することはできない。
【００５０】
以上のような各例での温度状態の相違が、最低温管１２Ｌ及び伝熱管８０Ｂの周囲に付着する霜の質に差をもたらす。具体的に、前記従来例に係る伝熱管８０Ｂでは、始動からの時間経過とともに着霜厚みは増大し、４時間経過後には１０ｍｍを超えて正常な運転が困難となる。これに対し、最低温管１２Ｌでは、その表面に付着する霜が良質であって当該霜が除霜装置４０に拠るエアの吹付けによって容易に落ちるため、長時間にわたって正常な運転を継続することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係るＬＮＧの気化装置の側面図である。
【図２】前記気化装置の正面図である。
【図３】前記気化装置の平面図である。
【図４】前記気化装置に含まれる各気化管の側面図である。
【図５】前記各気化管に含まれる本管の配列状態を示す断面平面図である。
【図６】前記本管内に装填されるツイストテープの斜視図である。
【図７】前記本管内でのツイストテープの装填状態を示す断面側面図である。
【図８】前記気化管に対するガス吹付け管の配置を示す模式図である。
【図９】前記ガス吹付け管によるガス吹付け状態を示す一部断面側面図である。
【図１０】本発明に係る実施例及び比較例での温度測定部位を示す模式図である。
【図１１】従来例での温度測定部位を示す模式図である。
【図１２】前記実施例及び前記比較例での温度の測定結果を示すグラフである。
【図１３】前記従来例での温度の測定結果を示すグラフである。
【図１４】前記各例での着霜厚みの時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１０  気化管
１０ａ  蒸発部
１０ｂ  加温部
１２  本管
１２Ｈ  最高温管
１２Ｌ  最低温管
１４    接続管
１７    ツイストテープ（乱流促進材）
３０    ポンプ
４０    除霜装置
４２    前側ガス吹付け管
４２ａ  前側ガス吹付け管のガス噴射口
４４    後側ガス吹付け管
４４ａ  後側ガス吹付け管のガス噴射口
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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