JP2014034365A - 液化ガス気化装置を搭載した船舶および液化ガス気化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置を船舶や洋上浮体のような揺動および傾斜する場所にも設置可能にする。
【解決手段】船舶に搭載される液化ガス気化装置1は、鉛直に設置された熱交換パネル6と、その上部側方に設置されて熱媒水Wをオーバーフロー開口部18からオーバーフローさせて熱交換パネル6に掛け流し、伝熱管5の内部で液化ガスを気化させるトラフ10A,10Bとを具備したオープンラック式であり、トラフ10A,10Bのオーバーフロー開口部18は、熱交換パネル6に隣接し、熱媒水Wがオーバーフロー開口部18からオーバーフローする際に乗り越える熱交換パネル側縁部18aと、この熱交換パネル側縁部18aを挟んで熱交換パネル6の反対側に位置する反熱交換パネル側縁部18bとを有し、熱交換パネル側縁部18aの鉛直方向の高さよりも、反熱交換パネル側縁部18bの鉛直方向の高さが高くなっている。
【選択図】図1

Description

本発明は、液化ガスを気化させる液化ガス気化装置を搭載した船舶および液化ガス気化装置に関するものである。
特許文献1に、従来の一般的なオープンラック式の液化ガス気化装置(ORV;Open-Rack-type Vaporizer)が開示されている。図6(A)に示すように、この液化ガス気化装置101は、上下に数メートル程度の間隔を空けて水平且つ平行に配設された下部ヘッダー管3および上部ヘッダー管4の間に、鉛直方向に延びる多数の伝熱管5が並列に配列された複数の熱交換パネル6を備えている。各々の熱交換パネル6の上部両側にはトラフ(堰)7が近接して配置されている。トラフ7は、給水路8から供給された熱媒水W(一般に海水)をオーバーフローさせて熱交換パネル6に掛け流す。熱交換パネル6の内部では、下部ヘッダー管3に供給された低温な液化ガス(LNG、LPG等)が伝熱管5の内部を上方に流れるに従い、伝熱管5の外部に散布された熱媒水Wと熱交換することにより気化し、常温の気体ガスとなって上部ヘッダー管4に流れ、都市ガスラインや発電施設等の需要部に送給される。
特開2011−112294号公報
液化ガス運搬船(LNG船)や、FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)およびFPSO(Floating Production,Storage and Offloading)といった洋上浮体のように、波や風によって揺動および傾斜する場所に、前述のようなオープンラック式の液化ガス気化装置を搭載した場合、図6(B)に示すように、液化ガス気化装置101全体が傾斜してしまうため、熱媒水Wをトラフ7の両側から均等にオーバーフローさせることができない。このため、熱交換パネル6(伝熱管5)の一面側にしか熱媒水Wが流されず、所定の気化性能が得られないばかりか、熱交換パネル6に局所的な温度ひずみが発生して破損に至る懸念がある。したがって、船舶や洋上浮体のように揺動する場所においてはオープンラック式の液化ガス気化装置の使用が見送られ、より複雑で操作性およびメンテナンス性の悪いカスケード式や温水(蒸気)加熱式の液化ガス気化装置を採用せざるを得なかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置を、船舶や洋上浮体のような揺動および傾斜する場所にも設置可能にすることにある。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
まず、本発明に係る液化ガス気化装置を搭載した船舶は、内部で液化ガスを熱交換させて気化させる熱交換パネルと、前記熱交換パネルに隣接するトラフと、を備え、前記トラフのオーバーフロー開口部より熱媒水をオーバーフローさせ、該熱媒水を前記熱交換パネルの表面にかけ流して前記液化ガスを熱交換させる液化ガス気化装置を搭載した船舶において、前記トラフの、前記熱交換パネル側に面している側縁部の鉛直方向の高さよりも、前記熱交換パネル側に面していない側縁部の鉛直方向の高さを高く設定したことを特徴とする。
上記構成の液化ガス気化装置を搭載した船舶において、仮に船体が傾斜し、液化ガス気化装置全体が熱交換パネルから見てトラフ側に傾斜しても、その傾斜角度が、トラフのオーバーフロー開口部における、熱交換パネル側に面している側縁部の鉛直方向の高さと、熱交換パネル側に面していない側縁部の鉛直方向の高さとが一致する傾斜角度に達するまでは、トラフから熱交換パネルに熱媒水を散布し続けることができ、液化ガスを良好に気化させることができる。
これにより、船体が波や風により揺動している時でも、その揺動角度が所定の範囲内であれば、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置によって液化ガスを気化させることができる。したがって、従来、洋上用として用いられていたカスケード式や温水(蒸気)加熱式の液化ガス気化装置を搭載した場合に比べ、船舶の価格を格段に引き下げることができる。
また、本発明に係る液化ガス気化装置は、内部で液化ガスを熱交換させて気化させる熱交換パネルと、前記熱交換パネルに隣接するトラフと、を備え、前記トラフのオーバーフロー開口部より熱媒水をオーバーフローさせ、該熱媒水を前記熱交換パネルの表面にかけ流して前記液化ガスを熱交換させる液化ガス気化装置において、前記トラフの、前記熱交換パネル側に面している側縁部の鉛直方向の高さよりも、前記熱交換パネル側に面していない側縁部の鉛直方向の高さを高く設定したことを特徴とする。
上記構成の液化ガス気化装置において、仮に液化ガス気化装置全体が熱交換パネルから見てトラフ側に傾斜しても、その傾斜角度が、トラフのオーバーフロー開口部における、熱交換パネル側に面している側縁部の鉛直方向の高さと、熱交換パネル側に面していない側縁部の鉛直方向の高さとが一致する傾斜角度に達するまでは、トラフから熱交換パネルに熱媒水を散布し続けることができ、液化ガスを良好に気化させることができる。
これにより、船舶や洋上浮体のように、波や風によって揺動する場所に液化ガス気化装置を搭載しても、その揺動角度が所定の範囲内であれば、液化ガス気化装置を稼働させることができる。したがって、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置を、船舶や洋上浮体のような揺動する場所にも設置することができる。
上記構成の液化ガス気化装置においては、前記熱交換パネル側に面している側縁部と、前記熱交換パネル側に面していない側縁部との水平間隔をCとし、前記液化ガス気化装置全体の、前記C方向への最大傾斜角度をθとし、前記底板から前記熱交換パネル側に面している側縁部までの距離をL1とし、前記底板から前記熱交換パネル側に面していない側縁部までの距離をL2とした場合に、L2−L1≧C・tanθの式が成立するように前記L1と前記L2を設定するのが好ましい。
これにより、トラフの底板から熱交換パネル側に面している側縁部までの距離と、トラフの底板から熱交換パネルに面していない側縁部までの距離との高低差を、液化ガス気化装置に見込まれる傾斜角度に応じて適正に決定し、液化ガス気化装置が最大に傾斜してもトラフから熱交換パネルに熱媒水を供給可能にして、オープンラック式の液化ガス気化装置を、傾斜および揺動する場所に設置可能にすることができる。
上記構成の液化ガス気化装置においては、前記トラフの内部を、該トラフの長手方向に沿って水平に連なる複数の給水区画に仕切るとともに、前記複数の給水区画に前記熱媒水を均等に分配する分配水路を設けるのが好ましい。
このように構成した場合、液化ガス気化装置が揺動して仮にトラフの両端部の高さが異なっても、トラフの内部に貯留された熱媒水が全てトラフの一端側に集中してしまうことが防止される。このため、各給水区画から熱交換パネルの全幅(全面)に亘って均一に熱媒水を分配し、熱交換パネルの内部で液化ガスを良好に気化させることができる。
上記構成の液化ガス気化装置において、前記分配水路は、前記トラフの長手方向に沿って前記複数の給水区画を貫通し、各々の給水区画の内部に開口する給水口を有するパイプ状とするのが好ましい。このように構成した場合、分配水路の構成を簡素に保ちながら、全部の給水区画に均等に熱媒水を分配することができる。
上記構成の液化ガス気化装置において、対向する2つの前記熱交換パネルの間に設置される前記トラフには、対向する各々の熱交換パネルにそれぞれ前記熱媒水を掛け流す2つの前記オーバーフロー開口部が隣接して配置されるとともに、これら2つのオーバーフロー開口部の間を仕切る仕切り板が設けられ、この仕切り板の上縁部が、前記2つのオーバーフロー開口部にとって共通の、前記熱交換パネル側に面していない側縁部となるようにしてもよい。
このように構成した場合、対向する2つの熱交換パネルの間に設置されたトラフにおける、隣接する2つのオーバーフロー開口部の間を仕切る仕切り板の上端部が、各々のオーバーフロー開口部にとって共通の、熱交換パネル側に面していない側縁部となるため、トラフの構造を簡素に保ちながら、オーバーフロー開口部を2つ設けて対向する2つの熱交換パネルに均等に熱媒水を掛けることができる。
以上のように、本発明に係る液化ガス気化装置を搭載した船舶によれば、揺動および傾斜する場所にも設置可能で安価なオープンラック式の液化ガス気化装置を搭載しているため、従来の洋上用の液化ガス気化装置を搭載する場合に比べて船舶の価格を大幅に引き下げるとともに、液化ガス気化装置の操作性およびメンテナンス性を向上させることができる。
また、本発明に係る液化ガス気化装置によれば、構成が簡素で操作性およびメンテナンス性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置を、船舶や洋上浮体のような揺動および傾斜する場所にも搭載可能にして汎用性を高めることができる。
本発明の一実施形態を示す液化ガス気化装置の縦断面図である。 図1に示すトラフの拡大図であり、(A)は熱交換パネルの両外側のトラフ、(B)は熱交換パネルに挟まれるトラフをそれぞれ示す図である。 図1のIII-III線に沿う、トラフの長手方向に沿う縦断面図である。 液化ガス気化装置が横方向に傾斜した状態を示す縦断面図である。 液化ガス気化装置が縦方向に傾斜した状態を示すトラフの縦断面図である。 従来の技術を示す図であり、(A)は非傾斜時、(B)は傾斜時における液化ガス気化装置の縦断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示す液化ガス気化装置の縦断面図である。この液化ガス気化装置1は、例えば液化ガス運搬船に搭載されているものであり、運搬してきた液化ガスを海水(熱媒水)と熱交換させて気体ガス状にする装置である。この液化ガス気化装置1において、下部ヘッダー管3、上部ヘッダー管4、伝熱管5、熱交換パネル6については図6(A),(B)に示す従来の液化ガス気化装置101と同じ構成である。なお、図1では熱交換パネル6が3基設けられた構成が例示されている。
3基の熱交換パネル6の両外側にはトラフ10Aが設けられ、熱交換パネル6の間に挟まれる位置にはトラフ10Bが設けられている。トラフ10A,10Bは、図2(A),(B)および図3にも示すように、熱交換パネル6の長手方向に水平に延びる堰状(函状)に形成されており、それぞれが、底板11と、熱交換パネル6の面方向に平行して互いに向かい合う側板12および仕切り板14と、トラフ10A,10Bの長手方向両端部に設けられて対向する一対の端板13とを備えている。
2つの熱交換パネル6の間に位置するトラフ10Bにおいては、図2(B)に示すように、対向する一対の側板12の中間位置に鉛直な仕切り板14が設けられている。このため、トラフ10Bの縦断面形状は、トラフ10Aを2つ背中合わせにしたような形状(両縦辺が鉛直な凸五角形)となっている。また、トラフ10Aにおいては、1枚の側板12と1枚の仕切り板14とが対向している。
トラフ10A,10Bの上面は開放されており、ここがオーバーフロー開口部18となっている。オーバーフロー開口部18は、隣接する熱交換パネル6の方に向かって傾斜角度θで下方に傾斜しながら開口している。トラフ10Bでは、両側の熱交換パネル6にそれぞれ海水Wを掛け流す2つのオーバーフロー開口部18が隣接して配置され、その間が仕切り板14によって分割されている。
図2(A),(B)に示すように、トラフ10A,10Bのオーバーフロー開口部18は、熱交換パネル6側に位置する熱交換パネル側縁部18a(熱交換パネル側に面している側縁部)と、この熱交換パネル側縁部18aを挟んで熱交換パネル6の反対側に位置する反熱交換パネル側縁部18b(熱交換パネル側に面していない側縁部)とを有している。熱交換パネル側縁部18aは、海水Wがオーバーフロー開口部18からオーバーフローして熱交換パネル6に掛かる際に乗り越える縁部である。
トラフ10Aでは、熱交換パネル側縁部18aが熱交換パネル6側に面する側板12の上縁部となっており、反熱交換パネル側縁部18bが反熱交換パネル6側の仕切り板14の上縁部となっている。また、トラフ10Bでは、熱交換パネル側縁部18aが両側の各側板12の上縁部となる一方、仕切り板14の上縁部が、2つのオーバーフロー開口部18にとって共通の反熱交換パネル側縁部18bとなっている。
そして、トラフ10A,10Bにおいて、底板11からオーバーフロー開口部18の(側板12の)熱交換パネル側縁部18aまでの距離をL1とし、底板11からオーバーフロー開口部18の(仕切り板14)反熱交換パネル側縁部18bまでの距離をL2とした場合に、L2がL1よりも長くなるように、各側板12および仕切り板14の高さが設定されている。
また、底板11に略直交する一対の側板12の、それぞれ仕切り板14との距離をCとし、液化ガス気化装置1(即ち船舶)全体の、C方向(横方向)への最大傾斜角度をθとした場合に、L2−L1≧C・tanθの式が成立するように、L1とL2の高さが設定されている。このため、液化ガス気化装置1が最大傾斜角度θまで傾斜したとしても、底板11から熱交換パネル側縁部18aまでの長さL1が、底板11から反熱交換パネル側縁部18bまでの長さL2よりも短く保たれる。
一方、トラフ10A,10Bにおける、対向する側板12と仕切り板14との間の空間、または対向する側板12間の空間が、図3に示すように、複数のバッフル板20によって仕切られ、トラフ10A,10Bの内部を長手方向に沿って水平に連なる複数(ここでは12)の給水区画21が形成されている。なお、バッフル板20の高さは、トラフ10A,10Bの非傾斜時における海水Wの水面よりもやや低い高さであることが望ましく、これにより各給水区画21における水位を均一化することができる。また、バッフル板20の間隔は必ずしも等間隔でなくてもよい。
さらに、これら複数の給水区画21に海水Wを均等に分配するための分配水路23が設けられている。この分配水路23は、トラフ10A,10Bの長手方向に沿って複数の給水区画21(バッフル板20)を貫通するパイプ状に形成されており、各々の給水区画21の内部に開口する複数の給水口23aを有している。分配水路23の中間部付近には下方から給水路24が接続されており、この給水路24から供給された海水Wが分配水路23の各給水口23aから各給水区画21に分配される。
以上のように構成された液化ガス気化装置1は次のように作動する。
図1に示す液化ガス気化装置1の非傾斜時には、給水路24から分配水路23を経てトラフ10A,10Bに供給された海水Wが、オーバーフロー開口部18からオーバーフローして熱交換パネル6に掛け流される。このため、下部ヘッダー管3に供給された低温な液化ガスが伝熱管5の内部を上方に流れる際に海水Wと熱交換して気化し、常温の気体ガスとなって上部ヘッダー管4に流れ、その先の需要部に送給される。
また、図4に示すように、液化ガス気化装置1が横方向(熱交換パネル6の厚み方向)に傾斜しても、底板11からオーバーフロー開口部18までの距離(図2のL1)に対して、底板11から反熱交換パネル側縁部18bまでの距離(図2のL2)の方が長く設定されているため、L1の長さとL2の長さとが一致する傾斜角度、即ち最大傾斜角度θを超える傾斜角度に達するまでは、トラフ10A,10Bから熱交換パネル6側に海水Wを散布することができ、液化ガスを良好に気化させることができる。
液化ガス気化装置1が船舶に搭載される場合、船舶のローリング角度が最大許容角度(例えば15°)に達するまでは、図4中に示すように、水平方向の基準線、例えば吃水線WLから熱交換パネル側縁部18aまでの鉛直方向の高さHAが、吃水線WLから反熱交換パネル側縁部18bまでの鉛直方向の高さHBよりも低く保たれるように、トラフ10A,10Bの底板11からオーバーフロー開口部18の熱交換パネル側縁部18aまでの長さ(L1)と、底板11から反熱交換パネル側縁部18bまでの長さ(L2)とが設定されていればよい。
このため、液化ガス気化装置1を、本実施形態のように液化ガス運搬船に搭載したり、洋上浮体のように波や風によって揺動する場所に設置した場合であっても、液化ガス気化装置1の揺動角度が所定の範囲内であれば、液化ガス気化装置1を稼働させ続けることができる。したがって、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置1を、船舶や洋上浮体のような揺動する場所にも設置することができる。
また、平面視における熱交換パネル側縁部18aと反熱交換パネル側縁部18bの間隔をCとし、液化ガス気化装置1全体の、C方向への最大傾斜角度をθとした場合に、L2−L1≧C・tanθの式が成立するようにL1とL2が設定されているため、仮に液化ガス気化装置1が最大傾斜角度θまで傾斜しても、トラフ10A,10Bから熱交換パネル6に海水Wを供給することができる。
さらに、トラフ10A,10Bの内部を複数のバッフル板20によって仕切ることにより、その長手方向に沿って水平に連なる複数の給水区画21を形成するとともに、これら複数の給水区画21に海水Wを均等に分配する分配水路23を設けたため、液化ガス気化装置1が縦方向に揺動して、図5に示すようにトラフ10A,10Bの両端部の高さが異なっても、全ての給水区画21の内部に海水Wが保持され、トラフ10A,10B内の海水Wが全部トラフ10A,10Bの一端側に集中してしまうことが防止される。このため、各給水区画21から熱交換パネル6の全幅(全面)に亘って均一に海水Wを分配し、熱交換パネル6の内部で液化ガスを良好に気化させることができる。
分配水路23は、トラフ10A,10Bの長手方向に沿って複数の給水区画21(バッフル板20)を貫通し、各々の給水区画21の内部に開口する給水口23aを有するパイプ状であるため、分配水路23の構成を簡素に保ちながら、全ての給水区画21に均等に海水Wを分配することができる。
ところで、対向する2つの熱交換パネル6の間に設置されるトラフ10Bにおいては、対向する各々の熱交換パネル6にそれぞれ海水Wを掛け流す2つのオーバーフロー開口部18が隣接して配置されるとともに、これら2つのオーバーフロー開口部18の間を仕切る仕切り板14が設けられ、この仕切り板14の上縁部が、2つのオーバーフロー開口部18にとって共通の反熱交換パネル側縁部18bとなっている。このため、トラフ10Bの構造を非常に簡素に保ちながら、オーバーフロー開口部18を2つ設けて対向する2つの熱交換パネル6の両方に均等に海水Wを掛けることができる。
そして、このように構成された液化ガス気化装置1を液化ガス運搬船に搭載することにより、船体が波や風により揺動している時でも、その揺動角度が所定の範囲内であれば、構成が簡素で操作性の良いオープンラック式の液化ガス気化装置1によって液化ガスを気化させることができる。したがって、従来、洋上用として用いられていたカスケード式や温水(蒸気)加熱式の液化ガス気化装置を搭載した場合に比べて、船舶の価格を格段に引き下げることができる。
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、上記実施形態では、液化ガス運搬船等の船舶に搭載する液化ガス気化装置として説明したが、FSRUやFPSO等の洋上浮体に搭載するものであってもよい。
さらに、熱交換パネル6やトラフ10A,10Bの数は本実施形態のものと異なっていてもよく、また熱媒水は海水のみならず湖水や河川水等であってもよい。
1 液化ガス気化装置
5 伝熱管
6 熱交換パネル
10A,10B トラフ
11 底板
14 仕切り板
18 オーバーフロー開口部
18a 熱交換パネル側縁部(熱交換パネル側に面している側縁部)
18b 反熱交換パネル側縁部(熱交換パネル側に面していない側縁部)
20 バッフル板
21 給水区画
23 分配水路
23a 給水口
24 給水路
HA トラフの、熱交換パネル側に面している側縁部の鉛直方向の高さ
HB トラフの、熱交換パネル側に面していない側縁部の鉛直方向の高さ
L1 トラフ底板から熱交換パネル側縁部までの距離
L2 トラフ底板から反熱交換パネル側縁部までの距離
C 熱交換パネル側縁部と反熱交換パネル側縁部との水平間隔
W 海水(熱媒水)
WL 吃水線
θ 液化ガス気化装置全体の最大傾斜角度

Claims (6)

  1. 内部で液化ガスを熱交換させて気化させる熱交換パネルと、
    前記熱交換パネルに隣接するトラフと、を備え、
    前記トラフのオーバーフロー開口部より熱媒水をオーバーフローさせ、該熱媒水を前記熱交換パネルの表面にかけ流して前記液化ガスを熱交換させる液化ガス気化装置を搭載した船舶において、
    前記トラフの、前記熱交換パネル側に面している側縁部の鉛直方向の高さよりも、前記熱交換パネル側に面していない側縁部の鉛直方向の高さを高く設定したことを特徴とする液化ガス気化装置を搭載した船舶。
  2. 内部で液化ガスを熱交換させて気化させる熱交換パネルと、
    前記熱交換パネルに隣接するトラフと、を備え、
    前記トラフのオーバーフロー開口部より熱媒水をオーバーフローさせ、該熱媒水を前記熱交換パネルの表面にかけ流して前記液化ガスを熱交換させる液化ガス気化装置において、
    前記トラフの、底板から前記熱交換パネル側に面している側縁部までの鉛直方向の高さよりも、前記底板から前記熱交換パネル側に面していない側縁部までの鉛直方向の高さを高く設定したことを特徴とする液化ガス気化装置。
  3. 前記熱交換パネル側に面している側縁部と、前記熱交換パネル側に面していない側縁部との水平間隔をCとし、
    前記液化ガス気化装置全体の、前記C方向への最大傾斜角度をθとし、
    前記底板から前記熱交換パネル側に面している側縁部までの距離をL1とし、
    前記底板から前記熱交換パネル側に面していない側縁部までの距離をL2とした場合に、
    L2−L1≧C・tanθ
    の式が成立するように前記L1と前記L2が設定されていることを特徴とする請求項2に記載の液化ガス気化装置。
  4. 前記トラフの内部が、該トラフの長手方向に沿って水平に連なる複数の給水区画に仕切られるとともに、
    前記複数の給水区画に前記熱媒水を均等に分配する分配水路が設けられたことを特徴とする請求項2または3に記載の液化ガス気化装置。
  5. 前記分配水路は、前記トラフの長手方向に沿って前記複数の給水区画を貫通し、各々の給水区画の内部に開口する給水口を有するパイプ状であることを特徴とする請求項4に記載の液化ガス気化装置。
  6. 対向する2つの前記熱交換パネルの間に設置される前記トラフには、対向する各々の熱交換パネルにそれぞれ前記熱媒水を掛け流す2つの前記オーバーフロー開口部が隣接して配置されるとともに、これら2つのオーバーフロー開口部の間を仕切る仕切り板が設けられ、この仕切り板の上縁部が、前記2つのオーバーフロー開口部にとって共通の、前記熱交換パネル側に面していない側縁部であることを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載の液化ガス気化装置。
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