JP2020070922A - 低温液化ガス気化器、冷却システム及び気化器における着氷抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱管の外面付近において水の流れが生じなかった場合であっても、水の凍結を抑制できるようにする。【解決手段】気化器１０は、内側空間ＩＳを有し、内側空間ＩＳに水が導入されるシェル１２と、内側空間ＩＳに配置され、液化天然ガスが導入されて、水によって液化天然ガスを加熱する伝熱管１４と、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材３０と、を備える。伝熱抑制部材３０は、液化天然ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部において伝熱管１４を覆っている。【選択図】図１

Description

本発明は、低温液化ガス気化器、冷却システム及び気化器における着氷抑制方法に関する。

従来、下記特許文献１に開示されているように、低温液化ガスの気化器が知られている。特許文献１に開示された気化器には、被冷却流体である水が導入されるシェルと、シェル内に配設され且つ低温流体である低温液化ガスが流入する伝熱管と、伝熱管と平行にシェル内に設けられた側壁と、伝熱管と側壁との間を流れる水の流量を低減させる流量調整部と、が設けられている。この気化器では、流量調整部が設けられることにより、伝熱管同士の間に十分な流速を確保している。これにより、流速の低下に起因する着氷などの不都合が防止される。

特許第４３１３６０５号公報

特許文献１には、伝熱管と側壁との間を流れる水の流量が低減されることにより、伝熱管同士の間での水の流れが確保されると記載されている。しかしながら、伝熱管の外面に接するところでは、水の流れが確保されないこともあるため、着氷が生ずる場合があり得る。

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、伝熱管の外面付近において水の流れが生じなかった場合であっても、水の凍結を抑制できるようにすることにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、内側空間を有し、前記内側空間に水が導入されるシェルと、前記内側空間に配置され、低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する伝熱管と、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材と、を備え、前記伝熱抑制部材は、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部において前記伝熱管を覆っている、低温液化ガス気化器である。

本発明では、低温液化ガスが液状のまま流れる部位が伝熱抑制部材で覆われている。すなわち、低温液化ガスが伝熱管内に導入される部位は、伝熱管において最も低温になる部位である。そして、この部位は、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材によって覆われている。このため、伝熱管内の低温液化ガスの冷熱が伝熱管及び伝熱抑制部材を介して水に伝わるため、低温液化ガスの冷熱が伝熱管から直接水に伝わる場合に比べ、水への伝熱を抑制することができる。したがって、伝熱管の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管周囲で水が凍結することを抑制することができる。また、伝熱抑制部材がない場合に着氷が発生すると、着氷は厚み方向及び長さ方向に大きく成長し、伝熱管隙間の着氷閉塞が起きやすくなる。これを防止するためには、供給する水の温度を高くする必要があるが、前記伝熱抑制部材を設けることにより、供給する水の温度を低くなるように設定しても、着氷による閉塞を抑制することができるようになる。

前記伝熱抑制部材は、前記低温液化ガスの前記導入部位から、前記低温液化ガスが相変化を伴わないで加熱される部位又は前記低温液化ガスが蒸発し始める部位に亘って、前記伝熱管を覆っていてもよい。

低温液化ガスが蒸発し始める部位においては、低温液化ガスが伝熱管から吸熱しやすい。しかしながら、この部位も伝熱抑制部材で覆われていることにより、伝熱管が周囲の水から吸熱することが抑制される。したがって、伝熱管の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管周囲で水が凍結することを抑制することができる。また、低温液化ガスが低温の状態で相変化を伴わないで加熱される部位に伝熱抑制部材が設けられていることにより、低温の伝熱管が周囲の水から吸熱することが抑制される。したがって、伝熱管の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管周囲で水が凍結することを抑制することができる。

前記伝熱抑制部材は、樹脂系材料、ガラス系材料、ゴム系材料又はセラミック系材料で形成されていてもよい。

前記伝熱抑制部材は、断面Ｃ字状の部材、パイプ状の部材又は２つの半割状の部材によって構成されていてもよい。

伝熱抑制部材が断面Ｃ字状の部材で構成されていれば、スリットの部分を開くことによって、伝熱抑制部材を外側から伝熱管に装着することができる。したがって、伝熱抑制部材の装着作業が煩わしくなることを防止することができる。しかも、既設の気化器の伝熱管に伝熱抑制部材を取り付ける際の装着作業も煩わしくならない。また、伝熱抑制部材がパイプ状の部材によって構成されている場合には、伝熱管において周方向の一部が切れているというようなことがないため、伝熱抑制部材の内側に水が浸入することを防止することができる。また、伝熱抑制部材が２つの半割状の部材によって構成されている場合にも、伝熱抑制部材の装着作業が煩わしくなることを防止することができる。しかも、既設の気化器の伝熱管に伝熱抑制部材を取り付ける際の装着作業も煩わしくならない。

前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管に対して着脱可能に前記伝熱管に外側から取り付けられていてもよい。この態様では、伝熱抑制部材を交換する必要が生じた場合であっても、容易に対処することができる。

前記伝熱抑制部材は、スリットを有する断面Ｃ字状の部材によって構成されていてもよい。この場合、前記伝熱抑制部材の前記スリットを覆う第２の伝熱抑制部材が設けられていてもよい。この態様では、スリットからの水の浸入を抑制することができる。すなわち、伝熱抑制部材の装着作業の容易化と、水の侵入防止効果との両立を図ることができる。

前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管の延びる方向に並ぶ複数の分割部材によって構成されていてもよい。この場合、水よりも熱伝導率の低い素材で形成され、前記分割部材間を覆う第２の伝熱抑制部材が設けられていてもよい。この態様では、複数の分割部材を伝熱管の延びる方向に並べることによって、伝熱抑制部材が伝熱管に装着された構成にすることができる。このため、伝熱管が非常に長い構成である場合であっても、非常に長い一体ものの伝熱抑制部材を準備する必要が無くなるため、伝熱抑制部材の装着作業が煩雑になることを抑制することができる。しかも、第２の伝熱抑制部材が分割部材間を覆うため、この分割部材間から水が浸入することを抑制することができる。

前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管の延びる方向に並ぶ複数の分割部材によって構成されていてもよい。この場合、隣り合う分割部材の一方の端部が、他方の分割部材の端部を覆っていてもよい。この態様では、分割部材の端部同士が当接することがないため、端部同士の隙間から水の浸入する、ということを回避することができる。しかも、伝熱管が非常に長い構成である場合であっても、非常に長い一体ものの伝熱抑制部材を準備する必要が無くなるため、伝熱抑制部材の装着作業が煩雑になることを抑制することができる。

前記伝熱管は、複数の直管部と複数のベンド部とを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有してもよい。この場合、前記複数の直管部のうち最も下側に位置する直管部に前記低温液化ガスが導入されてもよい。また、前記伝熱抑制部材は、前記最も下側に位置する直管部に装着されていてもよい。この態様では、伝熱管のうち、最も下側に位置する直管部は、伝熱管の中で最も低温になる部位であるため、この部位に伝熱抑制部材が設けられることにより、伝熱管周囲での水の凍結を効果的に抑制することができる。

前記複数のベンド部のうちの上下方向に並ぶ複数のベンド部には、少なくとも１つの第１ベンド部と、前記第１ベンド部よりも直管部の延出方向において引っ込んだ位置にある少なくとも１つの第２ベンド部とが含まれ、前記少なくとも１つの第１ベンド部と前記少なくとも１つの第２ベンド部とが交互に並んでいてもよい。この場合、前記少なくとも１つの第１ベンド部と直管部との溶接部は、前記直管部の延出方向において、前記少なくとも１つの第２ベンド部と直管部との溶接部よりも出っ張っていてもよい。

この態様では、第１ベンド部と直管部との溶接部に隣接する空間における第２ベンド部側の幅が狭くなることを抑制できる。よって、直管部に第１ベンド部を溶接する作業又は溶接部の検査作業において、隣の直管部が邪魔になることを抑制することができる。

前記低温液化ガス気化器は、前記内側空間において前記伝熱管に隣接するように配置され、低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する隣接伝熱管をさらに備えてもよい。この場合、前記隣接伝熱管は、複数の直管部と複数のベンド部とを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有してもよい。また、前記隣接伝熱管における前記複数のベンド部のうちの上下方向に並ぶ複数のベンド部には、前記少なくとも１つの第１ベンド部に隣接する少なくとも１つの隣接第１ベンド部と、前記少なくとも１つの第２ベンド部に隣接する少なくとも１つの隣接第２ベンド部と、が含まれ、前記少なくとも１つの隣接第１ベンド部と前記少なくとも１つの隣接第２ベンド部とが交互に並んでいてもよい。この場合、前記少なくとも１つの隣接第２ベンド部と直管部との溶接部は、前記直管部の延出方向において、前記少なくとも１つの隣接第１ベンド部と直管部との溶接部よりも出っ張るとともに、前記少なくとも１つの第２ベンド部と直管部との前記溶接部よりも、前記直管部の延出方向において出っ張っていてもよい。

この態様では、隣接第２ベンド部と直管部との溶接部に隣接する空間における隣接第１ベンド部側の幅及び第２ベンド部側の幅が狭くなることを抑制できる。したがって、直管部に隣接第２ベンド部を溶接する作業及び当該溶接部の検査作業において、隣接する直管部が邪魔になることを抑制することができる。

前記低温液化ガス気化器は、前記低温液化ガスが流入する入口室と、前記伝熱管で前記低温液化ガスから気化したガスが流入する出口室と、を備えてもよい。この場合、前記伝熱管は、前記入口室と前記出口室とを直線状に繋ぐ直管によって構成されてもよい。また、前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管において前記入口室からの所定範囲を覆っていてもよい。この態様では、伝熱管のうち最も低温になる入口室側の部位を伝熱抑制部材が覆っている。このため、伝熱管周囲での水の凍結を効果的に抑制することができる。

前記伝熱管は、Ｕ字管によって構成されていてもよい。この場合、前記低温液化ガスは、Ｕ字管のうちの下側の直管部に導入されてもよい。また、前記伝熱抑制部材は、Ｕ字管のうちの下側の直管部を覆っていてもよい。この態様では、伝熱管のうちの下側の直管部は、伝熱管の中で最も低温になる部位であるため、この部位に伝熱抑制部材が設けられることにより、伝熱管周囲での水の凍結を効果的に抑制することができる。

前記低温液化ガス気化器は、前記低温液化ガスが流入する入口室と、前記伝熱管で前記低温液化ガスから気化したガスが流入する出口室と、前記シェルの前記内側空間に前記水を導入するための導入ポートと、を備えてもよい。この場合、前記導入ポートは、前記シェルにおいて前記入口室に隣接する位置に配置されていてもよい。

この態様では、低温液化ガスにおいて最も低温となっているところに熱量の大きな水が導入されるため、水の凍結をより抑制することができる。

本発明は、前記気化器と、前記気化器において前記低温液化ガスによって冷却された水が導入される冷却器と、を備えている、冷却システムである。

この冷却システムでは、気化器において低温液化ガスによって冷却された水が、冷却器において、冷却対象を冷却するのに利用される。したがって、低温液化ガスの冷熱を冷却対象の冷却に利用することができる。しかも、気化器において伝熱抑制部材が設けられることによって、水の凍結抑制が図られている。このため、気化器へ導入する水の温度がより低くなるように設定しても、気化器内で伝熱管隙間の着氷による閉塞が抑制されるため、気化器内から導出される水の温度がより低くなるように気化器を設定することが可能となる。したがって、冷却システムとしての能力向上を図ることができる。

本発明は、内側空間を有し、前記内側空間に水が導入されるシェルと、前記内側空間に配置され、低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する伝熱管と、を備えた気化器における着氷抑制方法であって、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材を、前記伝熱管における、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部の外面に取り付ける、気化器における着氷抑制方法である。

以上説明したように、本発明によれば、伝熱管の外面付近において水の流れが生じなかった場合であっても、水の凍結を抑制することができる。

第１実施形態にかかる低温液化ガス気化器の全体構成を示す図である。 前記低温液化ガス気化器に設けられた伝熱管及び伝熱抑制部材を示す図である。 伝熱抑制部材を構成する断面Ｃ字状の部材を部分的に示す図である。 伝熱抑制部材が管状の部材によって構成された場合の伝熱抑制部材の斜視図である。 伝熱抑制部材が２つの半割状の部材によって構成された場合の伝熱抑制部材の図である。 第２の伝熱抑制部材が設けられた場合の状態を示す図である。 伝熱抑制部材が複数の分割部材によって構成されるとともに第２伝熱抑制部材が設けられた場合の状態を示す図である。 伝熱抑制部材が複数の分割部材によって構成されるとともに分割部材の端部同士が重ねられた状態で配置されたときの状態を示す図である。 シェルに２つの導入ポートが設けられた気化器の構成を示す図である。 伝熱管がＵ字管で構成された低温液化ガス気化器の構成を示す図である。 シェル内に加温部が設けられた低温液化ガス気化器の構成を示す図である。 伝熱管が蛇行した管によって構成された場合を説明するための図である。 第１ベンド部と第２ベンド部とが交互に並んだ構成の伝熱管を有する低温液化ガス気化器を説明するための図である。 （ａ）低温液化ガス気化器に設けられた複数の伝熱管のベンド部の位置関係を説明するための伝熱管群の部分側面図である。（ｂ）低温液化ガス気化器に設けられた複数の伝熱管のベンドの位置関係を説明するための伝熱管群の部分平面図である。 第２実施形態に係る冷却システムの全体構成を概略的に示す図である。

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ながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る低温液化ガス気化器（以下、単に気化器と称する。）１０は、低温液化ガスである液化天然ガス（ＬＮＧ）を水（海水、工水等）で加熱して気化させるための気化器１０である。ここでいう低温液化ガスとは、常温で気体状態となるガスを低温にして液化させたものであるため、気化器１０は、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化水素（ＬＨ２）等の液化ガスを気化させるために用いられてもよい。

気化器１０は、シェル・アンド・チューブタイプの熱交換器によって構成されており、シェル１２と、シェル１２内に配設された多数の伝熱管１４と、を備えている。シェル１２は、中空状に形成されているとともに、一方向に延びる細長い形状に形成されている。シェル１２における長手方向の一端部には、入口室１６が接続されている。入口室１６には、入口ポート１６ａを通して図外の外部パイプから液化天然ガスが導入される。シェル１２における長手方向の他端部には、出口室１８が接続されている。出口室１８には、液化天然ガスから気化した天然ガス（ＮＧ）が流入し、この天然ガスは出口ポート１８ａを通して図外の外部パイプに導出される。

シェル１２には、水（熱源媒体）の導入ポート２１及び水の導出ポート２２が設けられている。水は、導入ポート２１を通して外部からシェル１２の内側空間ＩＳに導入される。内側空間内の水は、導出ポート２２を通して外部に導出される。水の導入ポート２１は、シェル１２における入口室１６に隣接する位置に配置されていてもよく、出口室１８に隣接する位置に配置されていてもよい。水の導出ポート２２は、シェル１２における出口室１８に隣接する位置に配置されていてもよく、入口室１６に隣接する位置に配置されていてもよい。本実施形態では、導入ポート２１は、シェル１２における入口室１６に隣接する位置に配置され、導出ポート２２は、シェル１２における出口室１８に隣接する位置に配置されている。導入ポート２１が入口室１６の近傍に配置されることにより、最も温度が低いところに最も熱量の大きな熱源媒体が導入されることとなり、水の凍結をより一層抑制することができる。すなわち、水が導入ポート２１を通してシェル１２の内側空間ＩＳに流入すると、当該水は、流れの方向を変える前に伝熱管１４（後述の伝熱抑制部材３０）における入口室１６側の端部に接触する。このため、伝熱管１４（後述の伝熱抑制部材３０）における入口室１６側の端部での凍結をより一層抑制することができる。また、導出ポート２２が入口室１６とは反対側に配置されているため、シェル１２内において水が伝熱管１４に沿って流れ易く、効率的な熱交換を行うことができる。

伝熱管１４は、直線状に延びる形状を有しており、シェル１２の内側空間ＩＳに配置されている。そして、伝熱管１４は、入口室１６と出口室１８との間に架け渡されている。すなわち、入口室１６から内側空間ＩＳを仕切る仕切壁１６ｂは、伝熱管１４の一端部を支持する管板として構成されている。また、出口室１８から内側空間ＩＳを仕切る仕切壁１８ｂは、伝熱管１４の他端部を支持する管板として構成されている。入口室１６内の液化天然ガスは各伝熱管１４内に流入する。この液化天然ガスは伝熱管１４内で気化して天然ガスとなるが、この天然ガスは、出口室１８内で合流する。

伝熱管１４は、ステンレス・スチール、チタン、チタン合金又は鋼等によって構成されている。

シェル１２には、複数のバッフル板２５が設けられている。バッフル板２５は、内側空間ＩＳ内で流動する水の流れ方向を制御するために設けられている。バッフル板２５は、シェル１２の長手方向に間隔をあけて並んでいる。そして、長手方向に直交する方向において、バッフル板２５とシェル１２の内面との間に間隙が形成されている。この間隙は、隣同士のバッフル板２５において、長手方向に直交する方向において互いに反対側に位置している。導入ポート２１は、入口室１６側の仕切壁１６ｂと、最もこの仕切壁１６ｂに近いバッフル板２５との間に配置されている。また、導出ポート２２は、出口室１８側の仕切壁１８ｂと、最もこの仕切壁１８ｂに近いバッフル板２５との間に配置されている。このため、内側空間ＩＳにおいて、導入ポート２１から導出ポート２２まで蛇行した水の流れが生ずる。

伝熱管１４には、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材３０が設けられている。このため、伝熱抑制部材３０の熱伝導率は、伝熱管１４を構成する素材の熱伝導率よりも低い。伝熱抑制部材３０は、伝熱管１４の長手方向の一部にのみ装着されているため、伝熱管１４の一部は伝熱抑制部材３０によって覆われているが、伝熱管１４の他部は、伝熱抑制部材３０によって覆われておらず、露出している。

伝熱管１４において伝熱抑制部材３０によって覆われている部位は、低温液化ガスが導入される部位から低温液化ガスが蒸発し始める部位に亘る範囲である。すなわち、伝熱抑制部材３０が設けられている部位は、伝熱管１４において入口室１６側の仕切壁１６ｂに繋がる一端部を含む伝熱管１４の一部の部位である。言い換えると、伝熱抑制部材３０が設けられている部位には、伝熱管１４において、液化天然ガスが導入される部位が含まれている。そして、伝熱抑制部材３０が設けられている範囲は、前記一端部から伝熱管１４の中間部分までの範囲に亘っている。液化天然ガスが蒸発を開始する部位は、液化天然ガスの圧力、流量、水の流量及び温度の影響を受けるため、これら圧力、流量及び温度に応じて、伝熱抑制部材３０が装着される範囲が調整される。そして、この部位よりも液化天然ガスの流れ方向における下流側の部位、すなわち、全ての液化天然ガスが蒸発した後の天然ガスがさらに加温される部位では、伝熱抑制部材３０が設けられておらず、伝熱管１４は露出している。なお、低温液化ガスが超臨界流体の状態で伝熱管１４内を流れる場合には、低温液化ガスが導入される部位から、低温液化ガスが低温の状態で相変化を伴わないで加熱される部位に亘る範囲に伝熱抑制部材３０が設けられる。

伝熱抑制部材３０は、入口室１６からの所定範囲を覆っている。すなわち、伝熱抑制部材３０は、入口室１６側の端部から、最も入口室１６側に位置するバッフル板２５を超えて配置されている。すなわち、バッフル板２５には、伝熱抑制部材３０が装着された伝熱管１４を挿通可能な貫通孔が形成されていて、伝熱抑制部材３０はこの貫通孔を通過している。バッフル板２５における貫通孔の内周面と伝熱抑制部材３０の外周面との間に隙間が形成されていてもよい。そうすれば、伝熱管１４をバッフル板２５の貫通孔に挿通させる作業が煩雑にならない。

伝熱抑制部材３０は、伝熱管１４の外面に形成された皮膜であってもよい。すなわち、伝熱抑制部材３０は、伝熱管１４上で施工されることによって、伝熱管１４の外面に形成される構成であってもよい。しかしこれに限られるものではない。すなわち、伝熱抑制部材３０は、独立して形成された部材を伝熱管１４に被せることによって、伝熱管１４上に設けられるものであってもよい。

第１実施形態では、伝熱抑制部材３０は、図２及び図３に示すように、長手方向の全体に亘って延びるスリット３２ａが形成された断面Ｃ字状の部材３２によって形成されて、伝熱管１４の外側に装着されている。すなわち、伝熱抑制部材３０を伝熱管１４に取り付ける際には、部材３２のスリット３２ａの部分を開き、その状態で部材３２を外から伝熱管１４に装着するようにすればよい。したがって、既設の気化器１０において、伝熱管１４をばらすことなく、伝熱管１４に伝熱抑制部材３０を取り付けることも可能である。なお、伝熱抑制部材３０は、断面Ｃ字状の部材３２ではなく、パイプ状の部材によって構成されていてもよい。

伝熱抑制部材３０が伝熱管１４に装着された状態では、スリット３２ａが開いた状態になっていてもよく、スリット３２ａが閉じた状態になっていてもよい。スリット３２ａを通して伝熱抑制部材３０の内側に水が浸入することがあり得る。しかしながら、この水が凍結することがあったとしても、伝熱抑制部材３０の外側にまで氷が成長することはない。

本実施形態では、伝熱抑制部材３０は伝熱管１４に対して着脱可能となっている。ただし、これに限られるものではなく、伝熱抑制部材３０は、接着剤等によって伝熱管１４に接着されてもよい。

伝熱抑制部材３０は、水よりも熱伝導率の低い素材で形成されていれば、樹脂系材料、ガラス系材料、ゴム系材料又はセラミック系材料で形成されていてもよい。これにより、液状の液化天然ガスの冷熱が伝熱管１４を介して水に伝わることを抑制することができる。

シェル１２の内側空間ＩＳには、導入ポート２１を通して水（熱源媒体）が流入する。一方、液化天然ガスは、入口室１６から伝熱管１４内に流入する。伝熱管１４内に流入した液化天然ガスは、水と熱交換して次第に加熱される。ただし、入口室１６近傍の伝熱管１４は伝熱抑制部材３０で覆われているため、液化天然ガスの加熱が抑えられていて、水との熱交換も抑制されている。このため、伝熱抑制部材３０の周囲に存在する水の冷却が抑えられており、水の凍結も抑制される。

それでも、伝熱管１４内の液化天然ガスは少しずつ加熱されるため、伝熱抑制部材３０で覆われている伝熱管１４内で液化天然ガスが蒸発し始める。そして、伝熱管１４において伝熱抑制部材３０で覆われた箇所を過ぎた後、液化天然ガスの全量が、伝熱管１４を流れながら気化して、ガス（ＬＮＧ）となる。ガスは伝熱管１４から出口室１８に流入し、その後、外部パイプを通して利用側の設備に送られる。

以上説明したように、第１実施形態では、液化天然ガスが液状のまま流れる部位が伝熱抑制部材３０で覆われるとともに、液化天然ガスが蒸発し始める部位も伝熱抑制部材３０で覆われている。一方で、これらの部位以外の部位では、伝熱管１４は、伝熱抑制部材３０で覆われていない。すなわち、液化天然ガスが伝熱管１４内に導入される部位は、伝熱管１４において最も低温になる部位である。この部位は、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材３０によって覆われている。このため、伝熱管１４内の液化天然ガスの冷熱が伝熱管１４及び伝熱抑制部材３０を介して水に伝わるため、液化天然ガスの冷熱が伝熱管１４から直接水に伝わる場合に比べ、水への伝熱を抑制することができる。したがって、伝熱管１４の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管１４周囲で水が凍結することを抑制することができる。また、液化天然ガスが蒸発し始める部位においては、液化天然ガスが伝熱管１４から吸熱しやすい。しかしながら、この部位も伝熱抑制部材３０で覆われているため、伝熱管１４は周囲の水から吸熱することが抑制される。したがって、伝熱管１４の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管１４周囲で水が凍結することを抑制することができる。

また第１実施形態では、伝熱抑制部材３０が断面Ｃ字状の部材３２で構成されているので、スリット３２ａの部分を開くことによって、伝熱抑制部材３０を外から伝熱管１４に装着することができる。したがって、伝熱抑制部材３０の装着作業が煩わしくなることを防止することができる。

なお、第１実施形態では、伝熱抑制部材３０が断面Ｃ字状の部材３２によって形成された例を示したが、これに限られない。例えば、図４に示すように、伝熱抑制部材３０は、管状の部材３４によって形成されていてもよい。この場合、管状の部材３４を伝熱管１４に取り付けるには、伝熱管１４が仕切壁１６ｂ，１８ｂ間に架け渡される前に、伝熱管１４の一端部から装着するようにすればよい。この構成では、伝熱管１４において周方向の一部が切れているというようなことがないため、伝熱抑制部材３０の内側に水が浸入することを防止することができる。

また、伝熱抑制部材３０は、図５に示すように、半円弧状の断面を有する２つの半割状の部材３５によって構成されていてもよい。この場合、既設の気化器１０の伝熱管１４に後から伝熱抑制部材３０を取り付けることも可能である。なお、半割状の部材３５は、接着剤によって伝熱管１４に接着されていてもよく、あるいはベルト部材（図示省略）を掛け回すことによって、伝熱管１４に固定されてもよい。

また、伝熱抑制部材３０が断面Ｃ字状の部材３２によって構成される場合、図６に示すように、伝熱抑制部材３０の外側に第２の伝熱抑制部材３７が設けられていてもよい。第２の伝熱抑制部材３７は、水よりも熱伝導率の低い材料で形成されている。このため、第２の伝熱抑制部材３７は、伝熱抑制部材３０と同じ素材で構成されていてもよい。この場合、図６に示す伝熱抑制部材３０の厚みは、図２及び図３に示す伝熱抑制部材３０の厚みの半分程度に設定することができる。

第２の伝熱抑制部材３７は、内径が伝熱抑制部材３０の外径よりも僅かに小さい又は内径が伝熱抑制部材３０の外径と同じであって、長手方向の全体に亘ってスリット３７ａが形成された断面Ｃ字状の部材で構成されている。第２の伝熱抑制部材３７のスリット３７ａは、伝熱抑制部材３０のスリット３２ａに対して周方向にずれている。このため、第２の伝熱抑制部材３７によって伝熱抑制部材３０のスリット３２ａが覆われている。

第２の伝熱抑制部材３７が設けられている場合には、スリット３２ａからの水の浸入を抑制することができる。すなわち、伝熱抑制部材３０の装着作業の容易化と、水の侵入防止効果との両立を図ることができる。

伝熱抑制部材３０は、図７に示すように、伝熱管１４の延びる方向に並ぶ複数の分割部材３９によって構成されていてもよい。すなわち、複数の分割部材３９が伝熱管１４上に配置されることによって、伝熱抑制部材３０が伝熱管１４に装着された状態となる。この場合、隣り合う分割部材３９間を覆うように、第２の伝熱抑制部材４１が設けられる。第２の伝熱抑制部材４１は、水よりも熱伝導率の低い材料で形成されている。このため、第２の伝熱抑制部材４１は、伝熱抑制部材３０と同じ素材で構成されていてもよい。第２の伝熱抑制部材４１も複数配置される。そして、隣り合う分割部材３９同士の当接位置と、隣り合う第２の伝熱抑制部材４１の当接位置とが、ずれている。このため、隣り合う分割部材３９同士の間に隙間が形成されたとしても、隙間は、第２の伝熱抑制部材４１によって覆われる。

この態様では、複数の分割部材３９を伝熱管１４の延びる方向に並べることによって、伝熱抑制部材３０が伝熱管１４に装着された構成にすることができる。このため、伝熱管１４が非常に長い構成である場合であっても、非常に長い一体ものの伝熱抑制部材３０を準備する必要が無くなるため、伝熱抑制部材３０の装着作業が煩雑になることを抑制することができる。しかも、第２の伝熱抑制部材４１が分割部材３９間の隙間を覆うため、この隙間を通して水が浸入することを抑制することができる。

また、図８に示すように、隣り合う分割部材３９の一方の端部が、他方の分割部材３９の端部を覆っていてもよい。この場合、第２の伝熱抑制部材３７を設けなくても、分割部材３９の端部同士の間の隙間を覆うことができる。

図１の構成では、水の導入ポート２１がシェル１２における入口室１６側にのみ設けられた構成を示したが、これに限られない。図９に示すように、水の導入ポート２１は、入口室１６側と出口室１８側とに設けられていてもよい。この場合、水の導出ポート２２は、シェル１２の長手方向の中央位置に配置される。この場合でも、伝熱抑制部材３０は、伝熱管１４における入口室１６側の一部のみに設けられる。なお、バッフル板２５は、設けられていてもよく、図９に示すように省略されてもよい。

図１の構成では、伝熱管１４が直管によって構成された構成を示したが、これに限られない。図１０に示すように、伝熱管１４は、Ｕ字管によって構成されていてもよい。この場合、入口室１６及び出口室１８は、シェル１２における長手方向の一端部側において、互いに隣接するように配置される。出口室１８は、例えば入口室１６の上側に配置される。そして、液化天然ガスは、Ｕ字管における下側の直管部１４ａに入口室１６から流入する。このため、伝熱抑制部材３０は、Ｕ字管における下側の直管部１４ａに設けられている。液化天然ガスは、Ｕ字管における下側の直管部１４ａにおいて、一部が蒸発し始めるため、伝熱抑制部材３０は、下側の直管部１４ａの中間位置まで配設されている。

図１１に示すように、気化器１０は、液化天然ガスが蒸発する伝熱管１４（蒸発部）に加えて、シェル１２内に天然ガスの加温部４３が設けられていてもよい。この場合、出口室１８に連絡管４５が接続されており、この連絡管４５は、加温部４３を構成する伝熱管に連通する接続室４７に接続されている。連絡管４５を流れた天然ガスは、接続室４７を通して加温部４３（伝熱管）内に流入し、加温部４３において、さらに加温される。加温部４３を流れた天然ガスは、供給室４９を通して図略の外部パイプに流出する。

図１の構成では、伝熱管１４が直管によって構成された構成を示したが、これに代え、伝熱管１４は、図１２に示すように、蛇行するように形成されていてもよい。すなわち、伝熱管１４は、上下に間隔をおいて配置された複数の直管部１４ｂと、直管部１４ｂの端部に配置された湾曲状の複数のベンド部１４ｃとを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有してもよい。そして、最も下側の直管部１４ｂは、入口室１６に繋がり、最も上側の直管部１４ｂは、出口室１８に繋がっている。

この場合、液化天然ガスは、入口室１６から複数の直管部１４ｂのうち最も下側に位置する直管部１４ｂに導入されて、最も下側の直管部１４ｂで一部が蒸発し始める。このため、伝熱抑制部材３０は、最も下側の直管部１４ｂに装着されている。なお、最も下側のベンド部１４ｃには伝熱抑制部材３０は装着されている必要はない。ベンド部１４ｃにおいては、着氷が生じたとしても、隣り合う伝熱管１４同士の間隙を塞いでしまうようなことが起こらないからである。

伝熱管１４が蛇行するように形成されている場合には、例えば図１３及び図１４（ａ）に示すように、直管部１４ｂの一端側において上下に並ぶ複数のベンド部１４ｃが交互に位置ずれした配置であってもよい。他端側においても同様である。具体的に、伝熱管１４の複数のベンド部１４ｃには、直管部１４ｂの延出方向に出っ張った方のベンド部である第１ベンド部７１と、直管部１４ｂの延出方向において引っ込んだ方のベンド部である第２ベンド部７２とが含まれている。そして、第１ベンド部７１と第２ベンド部７２とが、上下方向に交互に配置されている。なお、第１ベンド部７１及び第２ベンド部７２はそれぞれ少なくとも１つ含まれていればよい。

第１ベンド部７１及び第２ベンド部７２は直管部１４ｂの端部に溶接されている。第１ベンド部７１と直管部１４ｂとの溶接部７１ａは、直管部１４ｂの延出方向において、第２ベンド部７２と直管部１４ｂとの溶接部７２ａよりも第２ベンド部７２の頂点部７２ｃ側（図１３、図１４（ａ）における右側）に位置している。また、第１ベンド部７１と直管部１４ｂとの溶接部７１ａは、直管部１４ｂの延出方向において、第２ベンド部７２の内側曲面部７２ｂよりも第２ベンド部７２の頂点部７２ｃ側に位置していてもよい。また、第１ベンド部７１と直管部１４ｂとの溶接部７１ａは、直管部１４ｂの延出方向において、第２ベンド部７２の頂点部７２ｃよりもさらに外側（内側曲面部７２ｂから離れた側、図１３、図１４（ａ）における右側）に位置していてもよい。あるいは、第１ベンド部７１と直管部１４ｂとの溶接部７１ａは、直管部１４ｂの延出方向において、第２ベンド部７２における、頂点部７２ｃと溶接部７２ａとの間に位置していてもよい。

伝熱管１４の一端部は入口室１６に接続されていてもよいが、これに代えて、図１３に示すように、液化天然ガスを複数の伝熱管１４に導入させる流入ヘッダ７５に接続されていてもよい。流入ヘッダ７５はシェル１２内に配置されていて、シェル１２を貫通する流入管７６に接続されている。液化天然ガスは流入管７６を通してシェル１２の外部から流入ヘッダ７５に流入する。伝熱抑制部材３０は、流入ヘッダ７５に繋がっている最も下側の直管部１４ｂに装着される。

伝熱管１４の他端部は出口室１８に接続されていてもよいが、これに代えて、複数の伝熱管１４で得られた天然ガスを合流させる流出ヘッダ７７に接続されていてもよい。流出ヘッダ７７はシェル１２内に配置されていて、シェル１２を貫通する流出管７８に接続されている。流出ヘッダ７７内の天然ガスは流出管７８を通してシェル１２の外側に導出される。図１３に示すように、バッフル板２５はスペーサ７９及びタイロッド８０によってシェル１２の一側部に結合されていてもよい。

図１４（ａ）（ｂ）に示すように、水平方向に並ぶ複数の伝熱管１４は、ベンド部１４ｃが交互にずれた位置関係になるように配置されている。具体的に、第１伝熱管６１と、第１伝熱管６１に隣接する第２伝熱管６２と、第２伝熱管６２に隣接する第３伝熱管６３と、第３伝熱管６３に隣接する第４伝熱管６４とについて説明する。第１伝熱管６１及び第３伝熱管６３では、ある高さ位置のベンド部１４ｃが直管部１４ｂの延出方向において出っ張った位置にあり、第２伝熱管６２及び第４伝熱管６４では、同じ高さ位置のベンド部１４ｃが直管部１４ｂの延出方向において引っ込んだ位置にある。したがって、水平方向に見ると、ベンド部１４ｃが出っ張った伝熱管１４とベンド部１４ｃが引っ込んだ伝熱管１４とが交互に並んでいる。例えば、第１伝熱管６１の第１ベンド部７１の隣に位置する第２伝熱管６２（隣接伝熱管）のベンド部１４ｃ（隣接第１ベンド部）は、引っ込んだ位置に配置される第２ベンド部７２となる。また、第１伝熱管６１の第２ベンド部７２の隣に位置する第２伝熱管６２のベンド部１４ｃ（隣接第２ベンド部）は、出っ張った位置に配置される第１ベンド部７１となる。これらの関係は、第２伝熱管６２と第３伝熱管６３との間でも同様の関係であり、また第３伝熱管６３と第４伝熱管６４との間でも同様の関係である。なお、第２伝熱管６２は、第１伝熱管６１に隣接配置されているので、第１伝熱管６１に対する隣接伝熱管と言える。一方、第１伝熱管６１は、第２伝熱管６２に隣接配置されているので、第２伝熱管６２に対する隣接伝熱管と言える。

第１伝熱管６１の第１ベンド部７１の上下には、それぞれ第１伝熱管６１の第２ベンド部７２が配置される。この第２ベンド部７２の隣には、それぞれ第２伝熱管６２の第１ベンド部７１（隣接第２ベンド部）が配置されている。つまり、上下方向及び水平方向の何れにおいても、出っ張ったベンド部１４ｃ（第１ベンド部７１）と引っ込んだベンド部１４ｃ（第２ベンド部７２）とが交互に並ぶ配置となっている。なお、ベンド部１４ｃは、ショートラジアスベンドによって構成されているが、ロングラジアスベンドによって構成されていてもよい。

第１伝熱管６１における第１ベンド部７１と直管部１４ｂとの溶接部７１ａは、第２伝熱管６２における隣接第１ベンド部（第２ベンド部７２）と直管部１４ｂとの溶接部７２ａよりも、直管部１４ｂの延出方向において隣接第１ベンド部の頂点部７２ｃ側（図１４（ａ）（ｂ）における右側）に出っ張った位置に配置されている。また、第１伝熱管６１における第１ベンド部７１の溶接部７１ａは、第２伝熱管６２における隣接第１ベンド部（第２ベンド部７２）の内側曲面部７２ｂよりも、直管部１４ｂの延出方向において当該隣接第１ベンド部の頂点部７２ｃ側に出っ張った位置に配置されている。そして、第１伝熱管６１における第１ベンド部７１の溶接部７１ａは、直管部１４ｂの延出方向において、第２伝熱管６２における隣接第１ベンド部（第２ベンド部７２）の頂点部７２ｃの位置に対応する位置に配置されている。なお、第１伝熱管６１における第１ベンド部７１の溶接部７１ａは、直管部１４ｂの延出方向において、第２伝熱管６２における第２ベンド部７２の内側曲面部７２ｂと当該ベンド部７２の頂点部７２ｃとの間に配置されていてもよく、あるいは、当該ベンド部７２の頂点部７２ｃよりもさらに外側（内側曲面部７２ｂから離れた側、図１４（ａ）の右側）に位置していてもよい。

水平方向に並ぶ何れの伝熱管６１〜６４においても、第１ベンド部７１の溶接部（第１管溶接部）７１ａは、その隣の伝熱管における第２ベンド部７２の溶接部（第２管溶接部）よりも、直管部１４ｂの延出方向において出っ張っている。例えば、第２伝熱管６２における隣接第２ベンド部は第１ベンド部７１となっているので、隣接第２ベンド部と直管部１４ｂとの溶接部７１ａは、第２ベンド部７２となっている隣接第１ベンド部と直管部１４ｂとの溶接部７２ａよりも、直管部１４ｂの延出方向において出っ張った位置に配置されている。

第１伝熱管６１〜第４伝熱管６４の何れにおいて、最も下側の直管部１４ｂに伝熱抑制部材３０が装着されている。

（第２実施形態）
第１実施形態は、液化天然ガスの気化器１０であるが、第２実施形態は、気化器１０を備えた冷却システム５３である。具体的に、図１５に示すように、冷却システム５３は、気化器１０と、冷却器５５とを備えている。気化器１０は、第１実施形態において説明した何れかの構成の気化器１０である。冷却器５５は、気化器１０の導出ポート２２にパイプ５６を通して接続されている。冷却器５５は、液化天然ガスによって冷却された水によって、所定の対象を冷却する熱交換器によって構成されている。冷却器５５によって冷却する対象は、室内冷房、野菜工場、ケーブルピット冷却などに使用する空調空気や冷水、ガスタービンの吸気等、目的に応じて選定することができる。

この冷却システム５３では、気化器１０において液化天然ガスによって冷却された水が、冷却器５５において、冷却対象を冷却するのに利用される。したがって、液化天然ガスの冷熱を冷却対象の冷却に利用することができる。しかも、気化器１０において伝熱抑制部材３０が設けられることによって、水の凍結抑制が図られている。このため、気化器１０内から導出される水の温度がより低くなるように気化器１０を設定することが可能となる。したがって、冷却システム５３としての能力向上を図ることができる。

なお、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、前記第１実施形態の説明を第２実施形態に援用することができる。

１０ 気化器
１２ シェル
１４ 伝熱管
１４ａ 直管部
１４ｂ 直管部
１４ｃ ベンド部
１６ 入口室
１８ 出口室
３０ 伝熱抑制部材
３２ スリット
３７ 第２の伝熱抑制部材
３９ 分割部材
４１ 第２の伝熱抑制部材

Claims (16)

1. 内側空間を有し、前記内側空間に水が導入されるシェルと、
   前記内側空間に配置され、低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する伝熱管と、
   水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材と、を備え、
   前記伝熱抑制部材は、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部において前記伝熱管を覆っている、低温液化ガス気化器。
2. 前記伝熱抑制部材は、前記低温液化ガスの前記導入部位から、前記低温液化ガスが相変化を伴わないで加熱される部位又は前記低温液化ガスが蒸発し始める部位に亘って、前記伝熱管を覆っている、請求項１に記載の低温液化ガス気化器。
3. 前記伝熱抑制部材は、樹脂系材料、ガラス系材料、ゴム系材料又はセラミック系材料で形成されている、請求項１又は２に記載の低温液化ガス気化器。
4. 前記伝熱抑制部材は、断面Ｃ字状の部材、パイプ状の部材又は２つの半割状の部材によって構成されている、請求項１から３の何れか１項に記載の低温液化ガス気化器。
5. 前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管に対して着脱可能に前記伝熱管に外側から取り付けられている、請求項１から４の何れか１項に記載の低温液化ガス気化器。
6. 前記伝熱抑制部材は、スリットを有する断面Ｃ字状の部材によって構成されており、
   前記伝熱抑制部材の前記スリットを覆う第２の伝熱抑制部材が設けられている、請求項１から５の何れか１項に記載の低温液化ガス気化器。
7. 前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管の延びる方向に並ぶ複数の分割部材によって構成されており、
   水よりも熱伝導率の低い素材で形成され、前記分割部材間を覆う第２の伝熱抑制部材が設けられている、請求項１から５の何れか１項に記載の低温液化ガス気化器。
8. 前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管の延びる方向に並ぶ複数の分割部材によって構成されており、
   隣り合う分割部材の一方の端部が、他方の分割部材の端部を覆っている、請求項１から５の何れか１項に記載の低温液化ガス気化器。
9. 前記伝熱管は、複数の直管部と複数のベンド部とを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有し、
   前記複数の直管部のうち最も下側に位置する直管部に前記低温液化ガスが導入され、
   前記伝熱抑制部材は、前記最も下側に位置する直管部に装着されている、請求項１から８の何れか１項に記載の低温液化ガス気化器。
10. 前記複数のベンド部のうちの上下方向に並ぶ複数のベンド部には、少なくとも１つの第１ベンド部と、前記第１ベンド部よりも直管部の延出方向において引っ込んだ位置にある少なくとも１つの第２ベンド部とが含まれ、前記少なくとも１つの第１ベンド部と前記少なくとも１つの第２ベンド部とが交互に並んでおり、
    前記少なくとも１つの第１ベンド部と直管部との溶接部は、前記直管部の延出方向において、前記少なくとも１つの第２ベンド部と直管部との溶接部よりも出っ張っている、請求項９に記載の低温液化ガス気化器。
11. 前記内側空間において前記伝熱管に隣接するように配置され、低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する隣接伝熱管をさらに備え、
    前記隣接伝熱管は、複数の直管部と複数のベンド部とを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有し、
    前記隣接伝熱管における前記複数のベンド部のうちの上下方向に並ぶ複数のベンド部には、前記少なくとも１つの第１ベンド部に隣接する少なくとも１つの隣接第１ベンド部と、前記少なくとも１つの第２ベンド部に隣接する少なくとも１つの隣接第２ベンド部と、が含まれ、前記少なくとも１つの隣接第１ベンド部と前記少なくとも１つの隣接第２ベンド部とが交互に並んでおり、
    前記少なくとも１つの隣接第２ベンド部と直管部との溶接部は、前記直管部の延出方向において、前記少なくとも１つの隣接第１ベンド部と直管部との溶接部よりも出っ張るとともに、前記少なくとも１つの第２ベンド部と直管部との前記溶接部よりも、前記直管部の延出方向において出っ張っている、請求項１０に記載の低温液化ガス気化器。
12. 前記低温液化ガスが流入する入口室と、
    前記伝熱管で前記低温液化ガスから気化したガスが流入する出口室と、を備え、
    前記伝熱管は、前記入口室と前記出口室とを直線状に繋ぐ直管によって構成されており、
    前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管において前記入口室からの所定範囲を覆っている、請求項１から８の何れか１項に記載の低温液化ガス気化器。
13. 前記伝熱管は、Ｕ字管によって構成されており、
    前記低温液化ガスは、Ｕ字管のうちの下側の直管部に導入され、
    前記伝熱抑制部材は、Ｕ字管のうちの下側の直管部を覆っている、請求項１から８の何れか１項に記載の低温液化ガス気化器。
14. 前記低温液化ガスが流入する入口室と、
    前記伝熱管で前記低温液化ガスから気化したガスが流入する出口室と、
    前記シェルの前記内側空間に前記水を導入するための導入ポートと、を備え、
    前記導入ポートは、前記シェルにおいて前記入口室に隣接する位置に配置されている、請求項１から８の何れか１項に記載の低温液化ガス気化器。
15. 請求項１から１４の何れか１項に記載の気化器と、
    前記気化器において前記低温液化ガスによって冷却された水が導入される冷却器と、を備えている、冷却システム。
16. 内側空間を有し、前記内側空間に水が導入されるシェルと、
    前記内側空間に配置され、低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する伝熱管と、を備えた気化器における着氷抑制方法であって、
    水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材を、前記伝熱管における、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部の外面に取り付ける、気化器における着氷抑制方法。

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