JP2001304735A - 空気冷却設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液化天然ガスの気化熱の有効利用を図るととも
に、空気冷却時における伝熱面での霜・氷などの水分の
付着を防止し得る空気冷却設備を提供する。 【解決手段】液化天然ガスを順次導き冷媒との間で熱交
換を行いガス化させる低温部ガス側熱交換器１１、中温
部ガス側熱交換器１２および高温部ガス側熱交換器１３
からなる液化天然ガス側熱交換装置１を設け、上記各ガ
ス側熱交換器とそれぞれ冷媒移送管３１〜３３を介して
互いに接続されて、空気を順次導き各ガス側熱交換器と
の間で循環される冷媒により所定温度まで冷却する高温
部空気側熱交換器２１、中温部空気側熱交換器２２およ
び低温部空気側熱交換器２３からなる空気側熱交換装置
２を設け、上記中温部空気側熱交換器における伝熱管２
２ａの空気流路内の上部に、水分除去剤を供給して伝熱
面に沿って落下させて伝熱面に付着する霜・氷などを除
去する水分除去装置３を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液化天然ガスを気
化させる際の気化熱を利用して空気を冷却する空気冷却
設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、液化天然ガスの気化設備において
は、−１６０℃の液化天然ガスを、例えば−３０℃のガ
スに気化させているが、この気化時には、海水が使用さ
れるとともに、この気化時に熱を放出して温度が低下し
た海水は、そのまま、海に放出されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の液化天然ガ
スの気化設備においては、液化天然ガスの気化時に低温
になった海水がそのまま放出されているため、冷却され
た海水、すなわち冷熱の有効利用が図られていないとい
う問題があった。

【０００４】なお、冷熱の有効利用を図るために、空気
との熱交換を行い、冷却空気を得ることが考えられる
が、２０℃程度の常温の空気と−１６０℃の極低温液体
との間で熱交換を行う場合、空気中に含まれる水分が熱
交換器の伝熱面に霜着して冷却効率が低下するという問
題が発生する。

【０００５】そこで、本発明は、液化天然ガスを気化さ
せる際に、その気化熱でもって空気を冷却させて冷熱の
有効利用を図るとともに、空気冷却時の伝熱面における
霜・氷などの水分の付着を防止し得る空気冷却設備を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、液化天然ガスを導き冷媒
との間で熱交換を行いガス化させる液化天然ガス側熱交
換装置と、この液化天然ガス側熱交換装置にて液化天然
ガスの気化時に熱が奪われて冷却された冷媒を導き空気
を冷却する空気側熱交換装置と、この空気側熱交換装置
における伝熱部の空気流路の内面に、水分除去剤を供給
して水分を除去する水分除去装置とから構成した空気冷
却設備である。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、液化天然
ガスを順次導くとともに冷媒との間で熱交換を行いガス
化させる低温部ガス側熱交換器、中温部ガス側熱交換器
および高温部ガス側熱交換器からなる液化天然ガス側熱
交換装置を設け、上記各ガス側熱交換器とそれぞれ冷媒
移送管を介して互いに接続されて、空気を順次導くとと
もに上記ガス側熱交換器との間で循環される冷媒により
所定温度まで冷却する高温部空気側熱交換器、中温部空
気側熱交換器および低温部空気側熱交換器からなる空気
側熱交換装置を設け、上記中温部空気側熱交換器におけ
る伝熱部の空気流路内の上部に、水分除去剤を供給して
伝熱面に沿って落下させるとともに下部から取り出す水
分除去装置を設けた空気冷却設備である。

【０００８】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載の空気冷却設備における水分除去装置として、水
分除去剤を貯溜する除去剤貯溜タンクと、この除去剤貯
溜タンクと中温部空気側熱交換器との間で水分除去剤を
循環させる除去剤循環配管と、この除去剤貯溜タンク内
の水分を含んだ水分除去剤を導き加熱することにより水
分除去剤を蒸発させる再生器と、この再生器で蒸発され
た水分除去剤を冷却させて凝縮させる凝縮器と、この凝
縮器により凝縮された水分除去剤を上記除去剤貯溜タン
ク内に戻す除去剤戻し管とから構成したものである。

【０００９】上記請求項１ないし３のいずれかに係る発
明の構成によると、液化天然ガスをガス化させる際の気
化熱を利用して空気の冷却を行うようにしたので、気化
熱の有効利用を図ることができるとともに、非常に低温
の冷媒が流される空気側熱交換装置、すなわち空気側熱
交換器における伝熱部の空気流路内に水分除去剤を供給
して、内面に付着する水分を流し去るようにしているの
で、空気側熱交換装置における冷却効率の低下を防止し
得る。

【００１０】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
に記載の空気冷却設備の水分除去装置の凝縮器における
冷却流体として、液化天然ガスまたは液化天然ガス側熱
交換装置にて冷却された冷媒を使用するとともに、再生
器における加熱源として空気を使用したものである。

【００１１】上記請求項４に係る発明の構成によると、
別途、冷熱源などを必要としないので経済的である。ま
た、請求項５に記載の発明は、液化天然ガスを導き冷媒
との間で熱交換を行い加熱しおよびガス化させる液化天
然ガス側熱交換装置と、この液化天然ガス側熱交換装置
にて液化天然ガスの気化時に熱が奪われて冷却された冷
媒を導き空気を冷却する空気側熱交換装置と、この空気
側熱交換装置における伝熱部の空気流路の内面に、水分
除去剤を供給して水分を除去する水分除去装置とから構
成し、かつ上記水分除去装置として、水分除去剤を貯溜
する除去剤貯溜タンクと、この除去剤貯溜タンクと中温
部空気側熱交換器との間で水分除去剤を循環させる除去
剤循環配管と、この除去剤貯溜タンク内に設けられて水
分を含んだ水分除去剤を冷却して水分を凝固させる冷却
手段を設け、さらに上記冷媒および水分除去剤としてア
ルコールを使用した空気冷却設備である。

【００１２】また、請求項６に記載の発明は、液化天然
ガスを順次導くとともに冷媒との間で熱交換を行い加熱
しおよびガス化させる低温部ガス側熱交換器、中温部ガ
ス側熱交換器および高温部ガス側熱交換器からなる液化
天然ガス側熱交換装置を設け、上記各ガス側熱交換器と
それぞれ冷媒移送管を介して互いに接続されて、空気を
順次導くとともに上記各ガス側熱交換器との間で循環さ
れる冷媒により所定温度まで冷却する高温部空気側熱交
換器、中温部空気側熱交換器および低温部空気側熱交換
器からなる空気側熱交換装置を設け、上記中温部空気側
熱交換器における伝熱部の空気流路内の上部に、水分除
去剤を供給して伝熱面に沿って落下させるとともに下部
から取り出す水分除去装置を設け、かつ上記水分除去装
置として、水分除去剤を貯溜する除去剤貯溜タンクと、
この除去剤貯溜タンクと中温部空気側熱交換器との間で
水分除去剤を循環させる除去剤循環配管と、この除去剤
貯溜タンク内に設けられて水分を含んだ水分除去剤を冷
却してその水分を凝固させる冷却手段を設け、さらに上
記冷媒および水分除去剤としてアルコールを使用した空
気冷却設備である。

【００１３】上記請求項５または６に係る発明の構成に
よると、液化天然ガスをガス化させる際の気化熱を利用
して空気の冷却を行うようにしたので、気化熱の有効利
用を図ることができるとともに、非常に低温の冷媒が流
される空気側熱交換装置、すなわち空気側熱交換器にお
ける伝熱部の空気流路内に水分除去剤を供給して、内面
に付着する水分を流し去るようにしているので、空気側
熱交換装置における冷却効率の低下を防止することがで
き、また水分除去剤とともに冷媒についてもアルコール
を使用しているため、安全な冷却システムを構築するこ
とができる。

【００１４】また、請求項７に記載の発明は、請求項５
または６に記載の空気冷却設備における冷却手段とし
て、液化天然ガスが供給される冷却用伝熱管を使用した
ものであり、さらに請求項８に記載の発明は、請求項５
または６に記載の空気冷却設備における冷却手段とし
て、液化天然ガス側熱交換装置にて冷却された冷媒が供
給される冷却用伝熱管を使用したものである。

【００１５】これら請求項７または８に係る発明の構成
によると、別途、冷熱源などを必要としないので経済的
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
における空気冷却設備を、図１および図２に基づき説明
する。

【００１７】本第１の実施の形態における空気冷却設備
は、−１６０℃程度の液化天然ガス（ＬＮＧ）を、例え
ば−３０℃のガスに気化させる際に生じる冷熱を利用し
て低温空気を得るものである。

【００１８】この空気冷却設備は、図１に示すように、
大きく分けて、液化天然ガスを導き冷媒との間で熱交換
を行う液化天然ガス側熱交換装置１と、この液化天然ガ
ス側熱交換装置１における液化天然ガスの気化熱により
冷却された冷媒を導き空気を冷却する空気側熱交換装置
２と、この空気側熱交換装置２に供給されて空気流路側
の伝熱面に付着した氷および霜、並びに空気中に浮遊す
る水滴などの水分を除去する水分除去装置３とから構成
されている。

【００１９】上記液化天然ガス側熱交換装置１は、液化
天然ガスを順次導くとともに冷媒との間で熱交換を行う
低温部ガス側熱交換器１１、中温部ガス側熱交換器１２
および高温部ガス側熱交換器１３により構成されてい
る。これら各ガス側熱交換器１１〜１３には、液化天然
ガスを導く伝熱管１１ａ，１２ａ，１３ａが配置される
とともに、それぞれ直列に接続されている。すなわち、
−１６０℃の液化天然ガスが低温部ガス側熱交換器１１
の伝熱管１１ａから中温部ガス側熱交換器１２の伝熱管
１２ａおよび高温部ガス側熱交換器１３の伝熱管１３ａ
を通過する際に、冷媒により加熱されて、−３０℃のガ
スとなって取り出される。なお、液化天然ガス側熱交換
装置１における各熱交換器１１〜１３の名称について
は、本来、液化天然ガス側熱交換器というべきところ
を、簡略化のために、ガス側熱交換器と呼ぶことにす
る。したがって、これらの熱交換器においては、ガスと
冷媒との熱交換だけではなく、液体と冷媒との間でも熱
交換が行われる。（第２の実施の形態においても同様で
ある）一方、上記空気側熱交換装置２は、上記高温部ガ
ス側熱交換器１３からの冷媒を導き例えば３０℃の空気
を例えば５℃に冷却する高温部空気側熱交換器２１と、
上記中温部ガス側熱交換器１２からの冷媒を導き上記高
温部空気側熱交換器２１にて５℃に冷却された空気を例
えば−６０℃に冷却する中温部空気側熱交換器２２と、
上記低温部ガス側熱交換器１１からの冷媒を導き上記中
温部空気側熱交換器２２にて−６０℃に冷却された空気
を例えば−１２０℃に冷却する低温部空気側熱交換器２
３とから構成されている。

【００２０】なお、上記高温部空気側熱交換器２１と高
温部ガス側熱交換器１３とは、一対の第１冷媒移送管３
１により互いに接続され、上記中温部空気側熱交換器２
２と中温部ガス側熱交換器１２とは、一対の第２冷媒移
送管３２により互いに接続され、また上記低温部空気側
熱交換器２３と低温部ガス側熱交換器１１とは、一対の
第３冷媒移送管３３により互いに接続されており、さら
に各冷媒移送管３１〜３３の冷媒供給側の移送管の途中
には、それぞれ冷媒用ポンプ３４〜３６が設けられてい
る。

【００２１】上記各空気側熱交換器２１〜２３として
は、例えばシェルアンドチューブ式のものが使用されて
おり、その内部には、チューブである伝熱管（伝熱部）
２１ａ〜２３ａが配置されるとともに、これら伝熱管２
１ａ〜２３ａ内を空気が流れるようにされている。な
お、上記各空気側熱交換器２１と２２，２２と２３は、
それぞれ接続管２４，２５を介して、互いに接続されて
いる。

【００２２】また、上記水分除去装置３は、水分除去剤
を貯溜する除去剤貯溜タンク４１と、途中に除去剤用ポ
ンプ４２を有してこの除去剤貯溜タンク４１内の水分除
去剤を、図２に示すように、上記中温部空気側熱交換器
２２の上部に挿入されたヘッダー部４３ａから供給する
ための除去剤供給管４３と、中温部空気側熱交換器２２
内の上側端板２２ｂの上方位置のヘッダー部４３ａから
供給されて、空気流路を形成する伝熱管２２ａの内面を
落下する際に水分を取り込んだ水分除去剤Ｓを除去剤貯
溜タンク４１内に回収するための除去剤回収管４４と、
除去剤貯溜タンク４１内の水分除去剤に含まれている水
分を取り除くための除去剤再生装置４５とから構成され
ている。なお、除去剤供給管４３と除去剤回収管４４と
により、除去剤循環配管が構成される。

【００２３】この除去剤再生装置４５は、除去剤貯溜タ
ンク４１内の水分除去剤を第１除去剤移送管５１を介し
て導くとともに底部に加熱用空気を導入する空気導入管
５２が配置された再生器５３と、この再生器５３の底部
に溜まった水分リッチな水分除去剤を、途中にポンプ５
４を有する第２除去剤移送管５５を介して導き水分と水
分除去剤とに分離する膜分離部５６と、この膜分離部５
６にて分離された水分除去剤を再生器５３内に戻すため
の除去剤戻し管５７と、蒸気移送管５８を介して再生器
５３の頂部から水分除去剤の蒸気を取り出すとともに冷
却流体供給管５９を介して−１６０℃の液化天然ガスを
導き冷却して液化させる凝縮器６０と、この凝縮器６０
にて液化された水分除去剤を除去剤貯溜タンク４１内に
移送する第３除去剤移送管６１と、この第３除去剤移送
管６１途中の液分を再生器５３の上部に還流させる除去
剤還流管６２とから構成されている。なお、このように
水分除去剤を還流させるようにしているため、再生器５
３は精留器としての機能を具備している。

【００２４】ところで、上述したように、ガス側熱交換
装置１として、低温部ガス側熱交換器１１、中温部ガス
側熱交換器１２、高温部ガス側熱交換器１３を配置する
とともに、−１３０℃、−８０℃、−１０℃の温度にて
冷却を行うようにしているので、各ガス側熱交換器と各
空気側熱交換器との間で熱交換を行うための冷媒として
はアルコールが使用されるとともに、それぞれの温度に
適したものが使用される。

【００２５】すなわち、低温部の熱交換器１１，２１同
士間で循環されるアルコールとしては、メタノールとエ
タノールとの共晶組成混合物（共晶点が−１４２℃であ
る）が使用され、中温部の熱交換器１２，２２同士間お
よび高温部の熱交換器１３，２３同士間で循環されるア
ルコールとしては、メタノール（凝固点が−９６℃であ
る）が使用されており、さらに水分除去剤としても、メ
タノールが使用される。

【００２６】次に、空気の冷却動作について説明する。
−１６０℃の液化天然ガスが低温部ガス側熱交換器１１
から中温部ガス側熱交換器１２を経て高温部ガス側熱交
換器１３に供給されるとともに、これら各ガス側熱交換
器１１〜１３とこれらに対応する各空気側熱交換器２３
〜２１との間で、それぞれ所定の冷媒が循環されている
状態において、例えば３０℃の空気が高温部空気側熱交
換器２１に供給されて、ここで−１０℃の冷媒であるメ
タノールにより約５℃まで冷却される。

【００２７】そして、この空気が接続管２４を介して中
温部空気側熱交換器２２に供給されて、−８０℃の冷媒
であるメタノールにより約−６０℃まで冷却される。次
に、この空気は、接続管２５を介して、低温部空気側熱
交換器２３に供給されて、−１３０℃の冷媒であるメタ
ノールとエタノールとの混合物により、−１２０℃まで
冷却され、そして所定の冷熱需要箇所に供給される。

【００２８】ところで、中温部空気側熱交換器２２内に
は、水分除去剤として、−８０℃のメタノールが端板２
２ｂの上部に供給され、空気流路である伝熱管２２ａの
内面に沿って流下されている。すなわち、伝熱管２２ａ
の内面には液膜が形成され、したがって伝熱管２２ａの
内面に付着した霜および氷、並びに空気中に含まれる水
分も一緒にこのメタノールに取り込まれ、除去剤回収管
４４を介して除去剤貯溜タンク４１内に回収される。

【００２９】このように、本来なら、温度が非常に低い
−８０℃のメタノールにより、伝熱管２２ａの内面に
は、空気中に含まれる水分が氷または霜となって付着す
ることになるが、メタノールの液膜により、少なくも内
面に付着した氷および霜並びに空気中に浮遊する水分も
取り除かれる。すなわち、水分量が数ｐｐｍ程度まで減
少した乾燥空気が得られる。

【００３０】したがって、中温部空気側熱交換器２２で
の冷却効率（伝熱効率）が低下するのが防止されるとと
もに、特に、後に配置された低温部空気側熱交換器２３
における極低温での空気の冷却が、非常に、効率良く行
われることになる。

【００３１】そして、上記除去剤貯溜タンク４１内に回
収された水分を含む希薄アルコールすなわち希薄メタノ
ールは、再生器５３に移送されて約２０℃の空気により
加熱され、アルコール分であるメタノールが蒸発され
る。なお、この再生器５３内は減圧されており、メタノ
ールが蒸発し易いようにされている。

【００３２】ここで蒸発したメタノールは凝縮器６０に
移送されて、−１６０℃の液化天然ガスにより冷却・凝
縮された後、第３除去剤移送管６１を介して、除去剤貯
溜タンク４１内に移送されて再使用されるため、非常に
経済的である。

【００３３】また、再生器５３での加熱源として空気を
使用するとともに、凝縮器６０での冷却源として液化天
然ガスを使用しているので、非常に経済的である。な
お、再生器５３内に溜まった水分リッチなメタノール
は、膜分離部５６に送られて水が透過され後、除去剤戻
し管５７を介して再生器５３に戻される。

【００３４】上述したように、液化天然ガスをガス化さ
せる際の気化熱を利用して空気の冷却を行うようにした
ので、従来のように、単に、海水によりガス化させた
後、その海水をそのまま放出していた場合に比べて、気
化熱の有効利用を図ることができる。

【００３５】そして、さらに非常に低温の冷媒であるア
ルコールが流されて空気を冷却する中温部空気側熱交換
器における空気流路である伝熱管の内面に、水分除去剤
としてアルコールを供給して、内面に付着する霜および
氷、並びに空気中に含まれる水分も一緒に流し去るよう
にしたので、中温部空気側熱交換器およびこれ以降の低
温部空気側熱交換器における冷却効率の低下を防止する
ことができる。

【００３６】ところで、上記第１の実施の形態において
は、冷却流体として−１６０℃の液化天然ガスを冷却流
体供給管５９を介して凝縮器６０に供給するように説明
したが、例えば図１の仮想線（二点鎖線）にて示すよう
に、液化天然ガス側熱交換装置にて、具体的には、中温
部ガス側熱交換器１２にて冷却された冷媒を、すなわち
出口側の第２冷媒移送管３２内を流れる−８０℃の冷媒
を、冷媒流体供給管５９′を介して凝縮器６０に供給す
ることもできる。

【００３７】次に、本発明の第２の実施の形態における
空気冷却設備を、図３〜図５に基づき説明する。本第２
の実施の形態における空気冷却設備は、第１の実施の形
態と同様に、−１６０℃程度の液化天然ガス（ＬＮＧ）
を、例えば−３０℃のガスに気化させる際に生じる冷熱
を利用して低温空気を得るものである。

【００３８】この空気冷却設備は、図３に示すように、
大きく分けて、液化天然ガスを導き冷媒との間で熱交換
を行う液化天然ガス側熱交換装置１０１と、この液化天
然ガス側熱交換装置１０１における液化天然ガスの気化
熱により冷却された冷媒を導き空気を冷却する空気側熱
交換装置１０２と、この空気側熱交換装置１０２に供給
されて空気流路側の伝熱面に付着した氷および霜、並び
に空気中に浮遊する水滴などの水分を除去する水分除去
装置１０３とから構成されている。

【００３９】上記液化天然ガス側熱交換装置１０１は、
液化天然ガスを順次導くとともに冷媒との間で熱交換を
行う低温部ガス側熱交換器１１１、中温部ガス側熱交換
器１１２および高温部ガス側熱交換器１１３により構成
されている。これら各ガス側熱交換器１１１〜１１３に
は、液化天然ガスを導く伝熱管１１１ａ，１１２ａ，１
１３ａが配置されるとともに、それぞれ直列に接続され
ている。すなわち、−１６０℃の液化天然ガスが、低温
部ガス側熱交換器１１１の伝熱管１１１ａから中温部ガ
ス側熱交換器１１２の伝熱管１１２ａおよび高温部ガス
側熱交換器１１３の伝熱管１１３ａを通過する際に、冷
媒により加熱されて、液体から−３０℃のガスとなって
取り出される。

【００４０】一方、上記空気側熱交換装置１０２は、上
記高温部ガス側熱交換器１１３からの冷媒を導き例えば
３０℃の空気を例えば５℃に冷却する高温部空気側熱交
換器１２１と、上記中温部ガス側熱交換器１１２からの
冷媒を導き上記高温部空気側熱交換器１２１にて５℃に
冷却された空気を例えば−６０℃に冷却する中温部空気
側熱交換器１２２と、上記低温部ガス側熱交換器１１１
からの冷媒を導き上記中温部空気側熱交換器１２２にて
−６０℃に冷却された空気を例えば−１２０℃に冷却す
る低温部空気側熱交換器１２３とから構成されている。

【００４１】なお、上記高温部空気側熱交換器１２１と
高温部ガス側熱交換器１１３とは、一対の第１冷媒移送
管１３１により互いに接続され、上記中温部空気側熱交
換器１２２と中温部ガス側熱交換器１１２とは、一対の
第２冷媒移送管１３２により互いに接続され、また上記
低温部空気側熱交換器１２３と低温部ガス側熱交換器１
１１とは、一対の第３冷媒移送管１３３により互いに接
続されており、さらに各冷媒移送管１３１〜１３３の冷
媒供給側の移送管の途中には、それぞれ冷媒用ポンプ１
３４〜１３６が設けられている。

【００４２】上記各空気側熱交換器１２１〜１２３とし
ては、例えばシェルアンドチューブ式のものが使用され
ており、その内部には、チューブである伝熱管（伝熱
部）１２１ａ〜１２３ａが配置されるとともに、これら
伝熱管１２１ａ〜１２３ａ内を空気が流れるようにされ
ている。なお、上記各空気側熱交換器１２１と１２２，
１２２と１２３は、それぞれ接続管１２４，１２５を介
して、互いに接続されている。

【００４３】また、上記水分除去装置１０３は、水分除
去剤を貯溜する除去剤貯溜タンク１４１と、途中に除去
剤用移送ポンプ１４２を有してこの除去剤貯溜タンク１
４１内の水分除去剤を、図４に示すように、上記中温部
空気側熱交換器１２２の上部に挿入されたヘッダー部１
４３ａから供給するための除去剤供給管１４３と、中温
部空気側熱交換器１２２内の上側端板１２２ｂの上方位
置のヘッダー部１４３ａから供給されて、空気流路を形
成する伝熱管１２２ａの内面を落下する際に水分を取り
込んだ水分除去剤Ｓを除去剤貯溜タンク１４１内に回収
するための除去剤回収管１４４と、除去剤貯溜タンク１
４１内の下部に配置されるとともに冷却流体として−１
６０℃の液化天然ガスが冷却流体供給管１４５を介して
供給される冷却用伝熱管（冷却手段の一例）１４６とか
ら構成されている。また、この冷却用伝熱管１４６から
排出される温度の低い天然ガスは、他の冷熱源として両
用される。なお、除去剤供給管１４３と除去剤回収管１
４４とにより除去剤循環配管が構成される。

【００４４】ところで、上述したように、液化天然ガス
側熱交換装置１０１として、低温部ガス側熱交換器１１
１、中温部ガス側熱交換器１１２、高温部ガス側熱交換
器１１３を配置するとともに、−１３０℃、−８０℃、
−１０℃の温度にて冷却を行うようにしているので、上
述した第１の実施の形態と同様に、各ガス側熱交換器と
各空気側熱交換器との間で熱交換を行うための冷媒とし
てはアルコールが使用されるとともに、それぞれの温度
に適したものが使用される。

【００４５】すなわち、低温部の熱交換器１１１，１２
１同士間で循環されるアルコールとしては、メタノール
とエタノールとの共晶組成混合物（共晶点が−１４２℃
である）が使用され、中温部の熱交換器１１２，１２２
同士間および高温部の熱交換器１１３，１２３同士間で
循環されるアルコールとしては、メタノール（凝固点が
−９６℃である）が使用されており、さらに水分除去剤
としても、メタノールが使用される。

【００４６】次に、空気の冷却動作について説明する。
−１６０℃の液化天然ガスが低温部ガス側熱交換器１１
１から中温部ガス側熱交換器１１２を経て高温部ガス側
熱交換器１１３に供給されるとともに、これら各ガス側
熱交換器１１１〜１１３とこれらに対応する各空気側熱
交換器１２３〜１２１との間で、それぞれ所定の冷媒が
循環されている状態において、例えば３０℃の空気が高
温部空気側熱交換器１２１に供給されて、ここで−１０
℃の冷媒であるメタノールにより約５℃まで冷却され
る。

【００４７】そして、この空気が接続管１２４を介して
中温部空気側熱交換器１２２に供給されて、−８０℃の
冷媒であるメタノールにより約−６０℃まで冷却され
る。次に、この空気は、接続管１２５を介して、低温部
空気側熱交換器１２３に供給されて、−１３０℃の冷媒
であるメタノールとエタノールとの混合物により、−１
２０℃まで冷却され、そして所定の冷熱需要箇所に供給
される。

【００４８】ところで、中温部空気側熱交換器１２２内
には、水分除去剤として、−８０℃のメタノールが端板
１２２ｂの上部に供給され、空気流路である伝熱管１２
２ａの内面に沿って流下されている。すなわち、伝熱管
１２２ａの内面には液膜が形成され、したがって伝熱管
１２２ａの内面に付着した霜および氷、並びに空気中に
含まれる水分も一緒にこのメタノールに取り込まれ、除
去剤回収管１４４を介して除去剤貯溜タンク１４１内に
回収される。

【００４９】このように、本来なら、温度が非常に低い
−８０℃のメタノールにより、伝熱管１２２ａの内面に
は、空気中に含まれる水分が氷または霜となって付着す
ることになるが、メタノールの液膜により、少なくも内
面に付着した氷および霜並びに空気中に浮遊する水分も
取り除かれる。すなわち、水分量が数ｐｐｍ程度まで減
少した乾燥空気が得られる。

【００５０】したがって、中温部空気側熱交換器１２２
での冷却効率（伝熱効率）が低下するのが防止されると
ともに、特に、後に配置された低温部空気側熱交換器１
２３における極低温での空気の冷却が、非常に、効率良
く行われることになる。

【００５１】そして、上記除去剤貯溜タンク１４１内に
回収された水分を含む希薄アルコールすなわち希薄メタ
ノールは、除去剤貯溜タンク１４１に移送されて冷却用
伝熱管１４６内を流れる−１６０℃の液化天然ガスによ
り冷却されて、この希薄メタノールに含まれる水分が凝
固し、冷却用伝熱管１４１の表面に氷結する。

【００５２】すなわち、水分の氷結により水分が除去さ
れてメタノールの再生が行われる。この再生されたメタ
ノールは、中央部空気側熱交換器１２２側に供給されて
循環使用される。

【００５３】ところで、中央部空気側熱交換器１２２出
口での希薄メタノールの温度が−８０℃であり、また図
５に示すメタノールと水との混合物の個液平衡状態曲線
から分かるように、メタノールと水との共晶点が−１２
３℃（１５０Ｋ）であるため、水を先に凝固（析出）さ
せるためには、メタノールの濃度が５０〜７２質量％
［温度では、−８０℃（１９３Ｋ）〜−１２３℃（１５
０Ｋ）の範囲に相当する］の範囲内にする必要がある。
したがって、水分除去剤として供給した希薄メタノール
は、中央部空気側熱交換器２３を出る際の濃度が５０〜
７２質量％の範囲となるように調整される。

【００５４】上記除去剤貯溜タンク１４１内にて凝固し
た氷は適当な間隔でもって除去される。この除去方法
は、例えば貯溜タンク１４１の蓋を開放して除去作業を
行うか、または貯溜タンク１４１を２個設けておき、交
互に使用して、使用していない貯溜タンク１４１内のメ
タノールを抜き、冷却用伝熱管１４３の表面に付着して
いる氷の除去作業が行われる。

【００５５】なお、この除去された氷を、他の冷却源と
して、例えば高温部空気側熱交換器１２１に供給される
空気の冷却源として用いることができる。このように、
液化天然ガスをガス化させる際の気化熱を利用して空気
の冷却を行うようにしたので、従来のように、単に、海
水によりガス化させた後、その海水をそのまま放出して
いた場合に比べて、気化熱の有効利用を図ることができ
る。

【００５６】そして、非常に低温の冷媒であるアルコー
ルが流されて空気を冷却する中温部空気側熱交換器にお
ける空気流路である伝熱管の内面に、水分除去剤として
アルコールを供給して、内面に付着する霜および氷、並
びに空気中に含まれる水分も一緒に流し去るようにした
ので、中温部空気側熱交換器およびこれ以降の低温部空
気側熱交換器における冷却効率の低下を防止することが
できる。

【００５７】また、水分除去剤とともに冷媒についても
アルコールを使用しているため、安全な冷却システムを
構築することができ、例えば液化天然ガス基地から離れ
た冷熱需要にもアルコールで対応することができる。

【００５８】さらに、中温部空気側熱交換器にて水分を
取り込んだアルコールを除去剤貯溜タンク内に回収する
とともに、液化天然ガスにて冷却しその水分を凝固させ
て水分リッチなアルコールから除去してアルコールを再
生させ、循環使用するようにしたので、別途、冷熱源を
必要とせず、非常に、経済的である。

【００５９】ところで、上記第２の実施の形態において
は、冷却手段である冷却用伝熱管に、冷却流体として−
１６０℃の液化天然ガスを冷却流体供給管を介して供給
するように説明したが、例えば図３の仮想線（二点鎖
線）にて示すように、液化天然ガス側熱交換装置にて、
具体的には、中温部ガス側熱交換器１２にて冷却された
冷媒を、すなわち出口側の第２冷媒移送管１３２内を流
れる−８０℃の冷媒を、冷媒流体供給管１４５′を介し
て供給することもできる。この場合も、別途、冷熱源を
必要としないので、非常に、経済的である。

【００６０】さらに、上記第１および第２の実施の形態
においては、空気側熱交換器２１〜２３，１２１〜１２
３を、シェルアンドチューブ式として説明したが、他の
形式、例えばプレート式のものを使用することもでき
る。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１ないし３
のいずれかに記載の空気冷却設備の構成によると、液化
天然ガスをガス化させる際の気化熱を利用して空気の冷
却を行うようにしたので、従来のように、単に、海水に
よりガス化させた後その低温の海水をそのまま放出して
いた場合に比べて、気化熱の有効利用を図ることができ
るとともに、低温の冷媒が流される空気側熱交換装置、
すなわち空気側熱交換器における伝熱部の空気流路内に
水分除去剤を供給して、内面に付着する霜、氷などの水
分を流し去るようにしているので、空気側熱交換装置に
おける冷却効率（伝熱効率）の低下を防止することがで
きる。

【００６２】上記請求項４に係る発明の構成によると、
別途、冷熱源などを必要としないので経済的である。ま
た、請求項５または６に記載の空気冷却設備の構成によ
ると、液化天然ガスをガス化させる際の気化熱を利用し
て空気の冷却を行うようにしたので、従来のように、単
に、海水によりガス化させた後その低温の海水をそのま
ま放出していた場合に比べて、気化熱の有効利用を図る
ことができるとともに、低温の冷媒であるアルコールが
流される空気側熱交換装置、すなわち空気側熱交換器に
おける伝熱部の空気流路内に水分除去剤としてアルコー
ルを供給して、内面に付着する霜、氷などの水分を流し
去るようにしているので、空気側熱交換装置における冷
却効率（伝熱効率）の低下を防止することができる。

【００６３】また、水分除去剤とともに冷媒についても
アルコールを使用しているため、安全な冷却システムを
構築することができ、例えば液化天然ガス基地から離れ
た冷熱需要にもアルコールで対応することができる。

【００６４】さらに、請求項７または８に記載の空気冷
却設備の構成によると、液化天然ガスまたは液化天然ガ
ス側熱交換装置にて冷却された冷媒により、水分除去剤
であるアルコールの再生を行わせるようにしたので、別
途、冷熱源などを必要としないので経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における空気冷却設
備の概略構成を示す図である。

【図２】同第１の実施の形態の空気冷却設備における空
気側熱交換器の要部断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態における空気冷却設
備の概略構成を示す図である。

【図４】同第２の実施の形態の空気冷却設備における空
気側熱交換器の要部断面図である。

【図５】メタノールと水との混合物の個液平衡状態図で
ある。

【符号の説明】

１ 液化天然ガス側熱交換装置 ２ 空気側熱交換装置 ３ 水分除去装置 １１ 低温部ガス側熱交換器 １２ 中温部ガス側熱交換器 １３ 高温部ガス側熱交換器 ２１ 高温部空気側熱交換器 ２２ 中温部空気側熱交換器 ２３ 低温部空気側熱交換器 ３１〜３３ 冷媒移送管 ４１ 除去剤貯溜タンク ４３ 除去剤供給管 ４４ 除去剤回収管 ４５ 除去剤再生装置 ５３ 再生器 ５７ 除去剤戻し管 ５９，５９′ 冷却流体供給管 ６０ 凝縮器 １０１ 液化天然ガス側熱交換装置 １０２ 空気側熱交換装置 １０３ 水分除去装置 １１１ 低温部ガス側熱交換器 １１２ 中温部ガス側熱交換器 １１３ 高温部ガス側熱交換器 １２１ 高温部空気側熱交換器 １２２ 中温部空気側熱交換器 １２３ 低温部空気側熱交換器 １３１〜１３３ 冷媒移送管 １４１ 除去剤貯溜タンク １４３ 除去剤供給管 １４４ 除去剤回収管 １４５，１４５′冷却流体供給管 １４６ 冷却用伝熱管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 耕一郎 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 長屋 喜一 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 市来 正義 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 古寺 雅晴 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 高木 義信 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 Ｆターム(参考） 3E073 DC13 DC15 DC31 3L044 AA03 AA04 BA09 CA02 DB03 DD03 EA04 FA02 FA04 FA09 KA01 KA04 KA05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液化天然ガスを導き冷媒との間で熱交換を
   行いガス化させる液化天然ガス側熱交換装置と、この液
   化天然ガス側熱交換装置にて液化天然ガスの気化時に熱
   が奪われて冷却された冷媒を導き空気を冷却する空気側
   熱交換装置と、この空気側熱交換装置における伝熱部の
   空気流路の内面に、水分除去剤を供給して水分を除去す
   る水分除去装置とから構成したことを特徴とする空気冷
   却設備。
2. 【請求項２】液化天然ガスを順次導くとともに冷媒との
   間で熱交換を行いガス化させる低温部ガス側熱交換器、
   中温部ガス側熱交換器および高温部ガス側熱交換器から
   なる液化天然ガス側熱交換装置を設け、 上記各ガス側熱交換器とそれぞれ冷媒移送管を介して互
   いに接続されて、空気を順次導くとともに上記ガス側熱
   交換器との間で循環される冷媒により所定温度まで冷却
   する高温部空気側熱交換器、中温部空気側熱交換器およ
   び低温部空気側熱交換器からなる空気側熱交換装置を設
   け、 上記中温部空気側熱交換器における伝熱部の空気流路内
   の上部に、水分除去剤を供給して伝熱面に沿って落下さ
   せるとともに下部から取り出す水分除去装置を設けたこ
   とを特徴とする空気冷却設備。
3. 【請求項３】水分除去装置として、水分除去剤を貯溜す
   る除去剤貯溜タンクと、この除去剤貯溜タンクと中温部
   空気側熱交換器との間で水分除去剤を循環させる除去剤
   循環配管と、この除去剤貯溜タンク内の水分を含んだ水
   分除去剤を導き加熱することにより水分除去剤を蒸発さ
   せる再生器と、この再生器で蒸発された水分除去剤を冷
   却させて凝縮させる凝縮器と、この凝縮器により凝縮さ
   れた水分除去剤を上記除去剤貯溜タンク内に戻す除去剤
   戻し管とから構成したことを特徴とする請求項２に記載
   の空気冷却設備。
4. 【請求項４】凝縮器における冷却流体として液化天然ガ
   スまたは液化天然ガス側熱交換装置にて冷却された冷媒
   を使用するとともに、再生器における加熱源として空気
   を使用したことを特徴とする請求項３に記載の空気冷却
   設備。
5. 【請求項５】液化天然ガスを導き冷媒との間で熱交換を
   行いガス化させる液化天然ガス側熱交換装置と、この液
   化天然ガス側熱交換装置にて液化天然ガスの気化時に熱
   が奪われて冷却された冷媒を導き空気を冷却する空気側
   熱交換装置と、この空気側熱交換装置における伝熱部の
   空気流路の内面に、水分除去剤を供給して水分を除去す
   る水分除去装置とから構成し、 かつ上記水分除去装置として、水分除去剤を貯溜する除
   去剤貯溜タンクと、この除去剤貯溜タンクと中温部空気
   側熱交換器との間で水分除去剤を循環させる除去剤循環
   配管と、この除去剤貯溜タンク内に設けられて水分を含
   んだ水分除去剤を冷却して水分を凝固させる冷却手段を
   設け、 さらに上記冷媒および水分除去剤としてアルコールを使
   用したことを特徴とする空気冷却設備。
6. 【請求項６】液化天然ガスを順次導くとともに冷媒との
   間で熱交換を行いガス化させる低温部ガス側熱交換器、
   中温部ガス側熱交換器および高温部ガス側熱交換器から
   なる液化天然ガス側熱交換装置を設け、 上記各ガス側熱交換器とそれぞれ冷媒移送管を介して互
   いに接続されて、空気を順次導くとともに上記各ガス側
   熱交換器との間で循環される冷媒により所定温度まで冷
   却する高温部空気側熱交換器、中温部空気側熱交換器お
   よび低温部空気側熱交換器からなる空気側熱交換装置を
   設け、 上記中温部空気側熱交換器における伝熱部の空気流路内
   の上部に、水分除去剤を供給して伝熱面に沿って落下さ
   せるとともに下部から取り出す水分除去装置を設け、 かつ上記水分除去装置として、水分除去剤を貯溜する除
   去剤貯溜タンクと、この除去剤貯溜タンクと中温部空気
   側熱交換器との間で水分除去剤を循環させる除去剤循環
   配管と、この除去剤貯溜タンク内に設けられて水分を含
   んだ水分除去剤を冷却してその水分を凝固させる冷却手
   段を設け、 さらに上記冷媒および水分除去剤としてアルコールを使
   用したことを特徴とする空気冷却設備。
7. 【請求項７】冷却手段として、液化天然ガスが供給され
   る冷却用伝熱管を使用したことを特徴とする請求項５ま
   たは６に記載の空気冷却設備。
8. 【請求項８】冷却手段として、液化天然ガス側熱交換装
   置にて冷却された冷媒が供給される冷却用伝熱管を使用
   したことを特徴とする請求項５または６に記載の空気冷
   却設備。