JP2024010994A - オープンラック式気化装置の伝熱管、及び、当該伝熱管を備えたオープンラック式気化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱管の気化性能をさらに向上させる。【解決手段】オープンラック式気化装置１の伝熱管２は、伝熱管本体２１と、伝熱管本体の管内に配設される伝熱促進体３と、を備える。伝熱促進体は、伝熱管本体の管軸Ｘ上に位置しかつ、伝熱管本体の管軸に沿って伸びる芯部３１と、芯部から径方向の外方の異なる方向に向かってそれぞれ伸びる２以上のフィン３２と、を有する。各フィンは、伝熱促進体が、管軸を中心にねじられていることによって、らせん状に伸びている。各フィンには、芯部と伝熱管本体の内表面との間において、フィンの表面から突出すると共に、フィンに沿って、らせん状に伸びる、１以上のブレード３３が設けられている。【選択図】図４

Description

ここに開示する技術は、オープンラック式気化装置の伝熱管、及び、当該伝熱管を備えたオープンラック式気化装置に関する。

特許文献１には、オープンラック式気化装置に用いられる伝熱管が記載されている。特許文献１のオープンラック式気化装置は、液化天然ガスを海水によって気化させる装置である。液化天然ガスは、伝熱管内を流れる。海水は、伝熱管の外表面を流下する。

特許文献１に記載されている伝熱管は、管内に配設された伝熱促進体を有している。この伝熱促進体は、横断面十字状の型材からなり、伝熱管内を四つの通路に分けている。伝熱促進体はまた、伝熱管の管軸を中心にねじられている。四つの通路はそれぞれ、伝熱管の管軸に沿って、らせん状に伸びている。

伝熱促進体は、伝熱管の二次伝熱面を拡大させると共に、各通路内に、ねじれ方向とは逆方向の旋回流を発生させる。この旋回流は、上下方向に伸びる軸を中心に旋回する流れである。旋回流によって、伝熱管内の中心側の低温流体が、伝熱管内の内表面側へと移送される。その結果、低温流体と、伝熱管の外表面を流下する海水との熱交換が促進される。伝熱促進体は、二次伝熱面の拡大と、旋回流の生成とによって、伝熱管の気化性能を向上させる。

実開昭６１－６９６８６号公報

伝熱管は、伝熱促進体を備えることによって気化性能が高まるが、さらなる気化性能の向上が求められている。

ここに開示する技術は、伝熱管の気化性能をさらに向上させる。

ここに開示する技術は、オープンラック式気化装置の伝熱管に係る。この伝熱管は、
熱媒体が外表面を流下すると共に、気化対象の流体が管内を流れる伝熱管本体と、
前記伝熱管本体の管内に配設される伝熱促進体と、を備え、
前記伝熱促進体は、前記伝熱管本体の管軸上に位置しかつ、前記伝熱管本体の管軸に沿って伸びる芯部と、前記芯部から径方向の外方の異なる方向に向かってそれぞれ伸びる２以上のフィンと、を有し、
各フィンは、前記伝熱促進体が、前記管軸を中心にねじられていることによって、らせん状に伸びており、
前記各フィンには、前記芯部と前記伝熱管本体の内表面との間において、前記フィンの表面から突出すると共に、前記フィンに沿って、らせん状に伸びる、１以上のブレードが設けられている。

前記の構成によると、伝熱管本体の管内に伝熱促進体が配設されることにより、気化性能が高まる。具体的に、伝熱促進体は、芯部から伸びる２以上のフィンを有している。伝熱管の二次伝熱面が拡大する。伝熱管の管内は、２以上のフィンによって複数の流路に分けられる。伝熱促進体がねじられているため、各流路内には、旋回流が発生する。この旋回流により、伝熱管本体の内表面近くにおける、低温流体と熱媒体との熱交換が促進する。

各フィンには、１以上のブレードが設けられている。ブレードは、二次伝熱面を拡大させる。伝熱管の気化性能の向上に有利になる。

また、各通路内に発生した旋回流は、フィンの表面に沿って流れる際にブレードに衝突する。これにより、流れが分岐し、フィンの表面に近くに、小さな旋回流（つまり、二次旋回流）が発生することを、本願発明者らは見いだした。二次旋回流が、フィンの表面に近くに発生することにより、フィンを通じた熱交換が積極的に行われ、伝熱管の気化性能がさらに向上する。

従って、前記の伝熱管は、従来の伝熱促進体を有する伝熱管よりも、気化性能が向上する。

前記フィンの表面から前記ブレードの先端までの高さは、前記伝熱促進体の横断面において、
前記ブレードから隣のブレードまでの距離Ｌ、又は、前記芯部に最も近い前記ブレードから前記芯部までの距離Ｌ、又は、前記内表面に最も近い前記ブレードから前記内表面までの距離Ｌに対して、Ｌ／２以上の高さであると共に、
前記フィンと隣のフィンとの間の周方向角度θに対し、前記フィンからθ／３となる角度の仮想線を超えない高さである、としてもよい。

尚、「フィンの表面からブレードの先端までの高さ」は、フィンの表面に垂直な方向に測った高さである。

フィンの表面からブレードの先端までの高さが低すぎると、流れが分岐されにくいため、二次旋回流が発生しにくい。フィンの表面からブレードの先端までの高さを、ブレードから隣のブレードまでの距離Ｌ、又は、ブレードから芯部までの距離Ｌ、又は、ブレードから伝熱管の内表面までの距離Ｌに対して、Ｌ／２以上の高さにすると、二次旋回流が発生しやすくなる。特に、フィンの表面からブレードの先端までの高さを、前記距離Ｌと同じ又はほぼ同じにすると、フィンとブレードとによって囲まれる領域の、壁の長さが等しく、又は、ほぼ等しくなるため、二次旋回流が安定的に発生する。

ここで、フィンの表面からブレードの先端までの高さを高くした方が、伝熱管の二次伝熱面が拡大するため、その分、伝熱管の気化性能の向上に有利になる。

一方、フィンの表面からブレードの先端までの高さが高くなりすぎると、当該ブレードと、隣のフィンに設けたブレードとが干渉する恐れがある。ブレード同士が干渉すると、フィンとフィンとの間に形成された通路内に、旋回流が発生しにくくなり、それに伴い、二次旋回流も発生しにくくなる。

そこで、フィンの表面からブレードの先端までの高さは、フィンと、隣のフィンとの間の周方向角度θに対し、前記フィンからθ／３となる角度の仮想線を超えない高さに制限することが好ましい。フィンの表面からブレードの先端までの高さを制限すれば、ブレード同士の干渉が回避できる。通路内に旋回流、及び、二次旋回流が安定的に発生するから、伝熱管の気化性能が向上する。

前記ブレードは、前記伝熱促進体の横断面において、前記フィンの表面に対し垂直な方向に、前記表面から突出している、としてもよい。

こうすることで、通路内において、フィンの表面に沿って流れる旋回流が分岐することにより、二次旋回流が発生しやすくなる。伝熱管の気化性能が向上する。

ここで、ブレードが、フィンの表面に対し垂直な方向に、表面から突出していると、隣のフィンの表面から突出するブレードと干渉しやすくなる。

そこで、前記ブレードは、前記伝熱促進体の横断面において、前記フィンの表面に垂直な方向に対し前記内表面の方へ傾いた方向に、前記表面から突出している、としてもよい。

こうすることで、伝熱促進体の横断面において、ブレードの長さを長くしても、ブレードが傾いている分、フィンの表面からブレードの先端までの高さが低くなる。その結果、二次伝熱面を拡大しつつも、ブレード同士の干渉が抑制される。伝熱管の気化性能の向上に、さらに有利になる。

ここに開示する技術はまた、オープンラック式気化装置に関する。このオープンラック式気化装置は、
複数の、前述した伝熱管と、
前記伝熱管の一端に取り付けられかつ、前記伝熱管に前記流体を供給する第１のヘッダー管と、
前記伝熱管の他端に取り付けられかつ、気化した流体が流れる第２のヘッダー管と、
前記伝熱管の上部に配設されかつ、前記伝熱管の外表面に前記熱媒体を供給するトラフと、を備えている。

前述したように、前記の伝熱管は、気化性能が向上するから、前記伝熱管を備えたオープンラック式気化装置は、その性能を向上させることができる。

以上説明したように、このオープンラック式気化装置の伝熱管、及び、当該伝熱管を備えたオープンラック式気化装置は、気化性能を向上させることができる。

図１は、オープンラック式気化装置の構成例を示す図である。 図２は、伝熱管の断面図（図１のII－II断面図）である。 図３は、伝熱管の断面の斜視図である。 図４は、通路内に発生する旋回流、及び、二次旋回流を説明する図である。 図５は、伝熱管の製造方法を説明する断面図である。 図６は、伝熱管の変形例を示す図４対応図である。 図７は、伝熱管の変形例を示す図２対応図である。 図８は、図７の伝熱管において、通路内に発生する旋回流、及び、二次旋回流を説明する図である。 図９は、伝熱管の変形例を示す図２対応図である。

以下、ここに開示するオープンラック式気化装置、及び、オープンラック式気化装置に用いる伝熱管について、図面を参照しながら詳細に説明をする。尚、以下の説明は例示である。

（オープンラック式気化装置の構成）
図１は、オープンラック式気化装置（Open Rack Vaporizer：以下、ＯＲＶ）１の全体構成を示している。このＯＲＶ１は、低温液体である液化天然ガス（ＬＮＧ）を、熱媒体としての海水によって加熱して気化する装置である。ＯＲＶ１は、熱交換パネル２０を備えている。図１は、熱交換パネル２０と、熱交換パネル２０に付帯する設備とを示している。熱交換パネル２０は、上下方向に伸びる伝熱管２が、水平方向に複数本、並設されることによって、パネル状に構成されている。図示は省略するが、ＯＲＶ１は、熱交換パネル２０を、複数枚、有している。複数枚の熱交換パネル２０は、並んで配置される。

熱交換パネル２０の上側には、水平に伸びる上部ヘッダー管４が配設されている。熱交換パネル２０の下側には、上部ヘッダー管４に平行となるように、水平に伸びる下部ヘッダー管５が配設されている。各伝熱管２は、その上端が上部ヘッダー管４に接続され、その下端が下部ヘッダー管５に接続されている。伝熱管２は、上部ヘッダー管４と下部ヘッダー管５とを互いに連通させる。

上部ヘッダー管４は、上部マニホールド６に連通している。下部ヘッダー管５は、下部マニホールド７に連通している。

熱交換パネル２０の上部には、水平方向に伸びるトラフ８が、伝熱管２に隣接して配設されている。トラフ８に海水が供給されると、トラフ８からあふれ出た海水が、熱交換パネル２０（つまり、伝熱管２）の外表面に沿って流れ落ちる。

ＬＮＧは、下部マニホールド７を経て下部ヘッダー管５に供給され、伝熱管２の管内に流入する。伝熱管２の管内に流入したＬＮＧは、熱交換パネル２０の表面に沿って流れ落ちる海水と熱交換することによって気化し、ＮＧとなって、伝熱管２の上端部から上部ヘッダー管４に流出する。上部ヘッダー管４に流出したＮＧは、上部マニホールド６を通じて外部に送り出される。尚、ＬＮＧが上部マニホールド６に流入し、伝熱管２をダウンフローすることによってＬＮＧが気化した後、ＮＧが下部マニホールド７から流出するよう、ＯＲＶ１を構成してもよい。

（伝熱管の構成）
図２は、伝熱管２の断面を例示している。図３は、伝熱管の断面の斜視図である。図４は、伝熱管２の内部の構成を拡大して示している。伝熱管２は、円管状の伝熱管本体２１と、伝熱促進体３とを備えている。伝熱促進体３は、伝熱管本体２１の管内に配設される。伝熱促進体３は、伝熱管本体２１の下部から上部までの間に配設されている。

伝熱管本体２１の外周面には、複数の放熱フィン２２、２３が設けられている。各放熱フィン２２、２３は、伝熱管本体２１の外周面から、径方向の外側に突出している。複数の放熱フィン２２、２３は、おおむね放射状に広がる。放熱フィン２２、２３はそれぞれ、上下方向に延びている。放熱フィン２２、２３の内、放熱フィン２３は、隣の伝熱管２の放熱フィン２３と接している。

伝熱促進体３が配設される伝熱管本体２１の内表面は、横断面が円形状である。伝熱促進体３は、芯部３１と、複数の伝熱フィン３２とを備えている。芯部３１は、伝熱管本体２１の管軸Ｘ上に位置しかつ、管軸Ｘに沿って真っ直ぐに伸びている。

各伝熱フィン３２は、芯部３１の外表面から、伝熱管本体２１の内表面に向かって径方向に伸びている。伝熱促進体３は、２以上の伝熱フィン３２を有している。複数の伝熱フィン３２は、芯部３１から径方向の外方の異なる方向に向かって、伸びている。図例の伝熱管２において、伝熱促進体３は、４枚の伝熱フィン３２を有している。４枚の伝熱フィン３２は、周方向に等間隔に設けられている。図４に拡大して示すように、隣り合う伝熱フィン３２と伝熱フィン３２との周方向の角度θは、９０度である。

伝熱フィン３２は、薄い板状であり、図３に示すように、上下方向に延びている。伝熱フィン３２の先端は、伝熱管本体２１の内表面に接している。伝熱促進体３は、伝熱管本体２１の管内を四つの通路２５に分けている。

伝熱促進体３は、図示は省略するが、伝熱管本体２１の管軸Ｘを中心に、ねじられている。図示は省略するが、伝熱フィン３２は、芯部３１と伝熱管本体２１の内表面との間において、管軸Ｘに沿って、らせん状に伸びている。伝熱促進体３によって分けられた四つの通路２５も、管軸Ｘに沿って、らせん状に伸びている。

各伝熱フィン３２には、ブレード３３が設けられている。ブレード３３は、図３及び図４にも示すように、伝熱フィン３２の表面から突出している。ブレード３３は、伝熱促進体３の横断面において、伝熱フィン３２の表面に対し垂直な方向に、その表面から突出している。ブレード３３は、図３に示すように、伝熱フィン３２に沿って上下方向に伸びている。前述したように、伝熱フィン３２は、管軸Ｘに沿って、らせん状であるため、ブレード３３もまた、管軸Ｘに沿って、らせん状に伸びる。

ブレード３３は、一枚の伝熱フィン３２につき４つ設けられている。伝熱フィン３２は、第１面、及び、第１面とは背中合わせの第２面を有している。ブレード３３は、伝熱フィン３２の第１面に二つ設けられ、第２面に二つ設けられている。図４に示すように、第１面に設けられた二つのブレード３３は、径方向に間隔Ｌ２を空けて設けられている。また、ブレード３３は、伝熱管本体２１の内表面に対して、径方向に間隔Ｌ１を空けて設けられている。また、ブレード３３は、芯部３１に対して、径方向に間隔Ｌ３を空けて設けられている。第２面に設けられた二つのブレード３３も、第１面に設けられた二つのブレード３３と同等の位置に設けられている。

このような構成の、長尺の伝熱管２は、次のようにして製造することが可能である。先ず、放熱フィン２２、２３を有する伝熱管本体２１は、押し出し成形により製造可能である。押し出し成形によって、管軸Ｘに沿って伸びる放熱フィン２２、２３を形成することができる。

また、伝熱フィン３２及びブレード３３を有する伝熱促進体３も、押し出し成形により製造可能である。押し出し成形によって、軸に沿って伸びる伝熱フィン３２及びブレード３３を形成することができる。

図５は、伝熱管２の製造方法を説明するための断面図である。尚、図５では、理解を容易にするために、伝熱管本体２１の外周面に設けた放熱フィン２２、２３や、伝熱促進体３の伝熱フィン３２及びブレード３３の図示を省略している。押し出し成形された伝熱促進体３は、その中央に貫通孔３４が設けられた中空形状を有している。

伝熱促進体３は、押し出し成形の後、その中心軸を中心とした、ねじり加工が施される。ねじり加工によって、伝熱フィン３２及びブレード３３は、らせん状になる。

それぞれ押し出し成形によって、伝熱促進体３及び伝熱管本体２１を製造すれば、図５に示すように、中空形状の伝熱促進体３を、伝熱管本体２１内に挿入して配置する。その後、伝熱促進体３内の端から端まで、拡径治具８１を通過させる。拡径治具８１は、図５に例示するように、先端が伝熱促進体３の内径よりも小径でかつ、基端が伝熱促進体３の内径よりも大径である。また、図５の例では、拡径治具８１には、棒８２が取り付けられている。伝熱促進体３内に内挿された棒８２を使って、拡径治具８１を伝熱促進体３内の端から端まで通過させると、伝熱促進体３の内径が拡大することにより、伝熱促進体３の伝熱フィン３２の先端が、伝熱管本体２１の内表面に押し付けられる。こうして、伝熱管本体２１と伝熱促進体３とが一体化し、伝熱管２が完成する。

尚、伝熱促進体３の貫通孔３４を塞ぐと、図２に示すように、芯部３１が中実になる。また、伝熱促進体３の貫通孔３４を塞がないと、図示は省略するが、芯部３１が中空になる。尚、伝熱促進体３の中空部は、伝熱管本体２１の管軸付近に位置するため熱交換に寄与しない。伝熱管本体２１の管内を流れる流体の昇温の妨げになるため、貫通孔３４は塞ぎ、芯部３１は中実にするほうが望ましい。但し、狙いの性能に調整するために、中空部を残したり、完全に塞がずに隙間を残したり、中空内に更に別の伝熱促進体を入れたりしてもよい。

（伝熱促進体による気化性能の向上効果）
この構成の伝熱管２は、伝熱管本体２１の管内に伝熱促進体３が配設されている。伝熱促進体３は、伝熱管２の二次伝熱面を拡大させる。これにより、伝熱管２の気化性能が向上する。

また、伝熱管本体２１の管内には、伝熱促進体３によって、複数の通路２５が形成されている。伝熱促進体３は、ねじられているため、各通路２５はらせん状である。図４の構成例において、ねじり方向は、時計回り方向である。ＬＮＧは、伝熱管２内において、芯部３１の周りを旋回しながら、下から上へと流れる。各通路２５内においては、ねじり方向とは逆方向のＬＮＧの流れが発生する（旋回流９１）。旋回流９１は、上下に伸びる軸を中心に旋回する流れである。

各通路２５内において、径方向の外側、つまり伝熱管本体２１の内表面に近い側は、伝熱管２の外表面を流下する海水との熱交換が促進される箇所であり、径方向の内側、つまり伝熱促進体３の芯部３１に近い側は、熱交換が促進されにくい箇所である。各通路２５内に生成された旋回流９１は、伝熱促進体３の芯部３１に近い側のＬＮＧを、伝熱管本体２１の内表面に近い側へと移送する。その結果、この伝熱管２は、伝熱管本体２１の内表面の近くにおけるＬＮＧと海水との熱交換が促進され、気化性能が向上する。

ＬＮＧの旋回流９１は、伝熱フィン３２の表面、芯部３１の表面、及び、伝熱管本体２１の内表面に沿って流れる。伝熱フィン３２の表面にブレード３３が設けられているため、ＬＮＧの流れは、ブレード３３に衝突する。これにより、ＬＮＧの流れが分岐されて、伝熱フィン３２の表面の近くに、小さな旋回流が発生する（つまり、二次旋回流９２）。二次旋回流９２は、ブレード３３とブレード３３との間、ブレード３３と伝熱管本体２１の内表面との間、ブレード３３と芯部３１との間のそれぞれに発生する。

二次旋回流９２は、伝熱フィン３２を通じた熱交換を促進するから、伝熱管２の気化性能がさらに向上する。ブレード３３は、通路２５内におけるＬＮＧの旋回流を分離させる分離機能を有し、この分離機能が、伝熱管２の気化性能を向上させる。また、ブレード３３は、二次伝熱面の拡大にも寄与するから、このことによっても、伝熱管２の気化性能が向上する。

尚、本願発明者らが行ったシミュレーション結果によれば、図４に例示する構成の伝熱管２において、各二次旋回流９２は、旋回流９１とは逆向きであった。

ここで、伝熱フィン３２に設けるブレード３３の位置、及び、その高さについて説明をする。ブレード３３は、伝熱促進体３の芯部３１と、伝熱管本体２１の内表面との間において、伝熱フィン３２の第１面又は第２面につき、一つ以上設けられる。隣り合うブレード３３同士の間隔Ｌ２、伝熱管本体２１の内表面に近い側のブレード３３、換言すれば内表面に最も近いブレード３３と伝熱管本体２１の内表面との間隔Ｌ１、及び、伝熱促進体３の芯部３１に近い側のブレード３３、換言すれば芯部３１に最も近いブレード３３と伝熱促進体３の芯部３１との間隔Ｌ３が狭すぎると、二次旋回流９２が発生しにくい。間隔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の内の少なくとも一つの間隔が、十分に確保されるよう、伝熱フィン３２の第１面又は第２面に設けるブレード３３の数を定めればよい。ＯＲＶ１に用いられる伝熱管２の大きさにおいては、ブレード３３は、伝熱フィン３２の第１面又は第２面に、最大４つ設けることができる。

ブレード３３の高さＨ１、Ｈ２は、低すぎると二次旋回流９２が発生しにくい。ここで、ブレード３３の高さＨ１、Ｈ２は、伝熱フィン３２の表面からブレード３３の先端まで、伝熱フィン３２の表面に垂直な方向に測った距離である。ブレード３３の高さＨ１、Ｈ２は、前記の間隔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に対して、Ｌ１／２、Ｌ２／２、又は、Ｌ３／２以上であることが好ましい。ブレード３３の高さＨ１、Ｈ２が、Ｌ１／２、Ｌ２／２、又は、Ｌ３／２以上であれば、二次旋回流９２が安定的に発生する。

ここで、ブレード３３の高さＨ１、Ｈ２と、間隔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と、を同じ又はほぼ同じにすると、伝熱フィン３２とブレード３３とによって囲まれる領域の、壁の長さが等しくなる、又は、ほぼ等しくなる。そのため、当該領域内において、二次旋回流９２をさらに安定的に発生させることができる。

ブレード３３の高さＨ１、Ｈ２が高すぎると、隣り合う伝熱フィン３２に設けたブレード３３と干渉する恐れがある。また、ブレード３３の高さＨ１、Ｈ２が高くなることで、通路２５の断面積が小さくなり、旋回流９１が発生しにくくなる。ブレード３３の高さＨ１、Ｈ２には上限がある。ブレード３３の高さＨ１、Ｈ２は、伝熱フィン３２と、隣の伝熱フィン３２との間の周方向角度θに対し、伝熱フィン３２からθ／３の角度となる仮想線３５を超えない高さに、定めることが好ましい。こうすることで、ブレード３３同士の干渉を回避しつつ、通路２５内に旋回流９１が安定して発生し、二次旋回流９２もまた、安定して発生できる。

（伝熱促進体の変形例）
図６は、伝熱促進体の変形例を示している。図６の伝熱促進体３０は、複数のブレード３３、３６の高さが、互いに異なっている。より詳細に、伝熱フィン３２の第１面及び第２面に設けた複数のブレード３３、３６の内、伝熱管本体２１の内表面に近い側のブレード３６の高さが、芯部３１に近い側のブレード３３の高さよりも高い。ブレード３６の高さを高くすると、二次伝熱面が拡大すると共に、二次旋回流９２が発生しやすくなるという利点がある。

尚、図６の伝熱促進体３０においても、ブレード３３、３６の高さＨ１、Ｈ２は、間隔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に対して、Ｌ１／２、Ｌ２／２、又は、Ｌ３／２以上でありかつ、伝熱フィン３２と、隣の伝熱フィン３２との間の周方向角度θに対し、伝熱フィン３２からθ／３の角度となる仮想線３５を超えない高さに、定められている。仮想線３５を超えないよう、ブレード３３、３６の高さを制限すると、芯部３１に近い側のブレード３３の高さは、相対的に低くなりやすい。

ここで、図示は省略するが、図６の構成例とは異なり、伝熱フィン３２の第１面及び第２面に設けた複数のブレード３３、３６の内、芯部３１に近い側のブレード３３の高さを、伝熱管本体２１の内表面に近い側のブレード３６の高さよりも高くしてもよい。但し、図６の構成例の方が、ブレード３６の高さを、より高くできる分、伝熱管２の気化性能の向上に有利になる。

また、図示は省略するが、伝熱フィン３２の第１面及び第２面に設けた複数のブレード３３、３６の内、伝熱管本体２１の内表面に近い側のブレード３６の高さを、芯部３１に近い側のブレード３３の高さよりも高くすると共に、当該伝熱フィン３２とは別の伝熱フィン３２においては、伝熱フィン３２の第１面及び第２面に設けた複数のブレード３３、３６の内、芯部３１に近い側のブレード３３の高さを、伝熱管本体２１の内表面に近い側のブレード３６の高さよりも高くしてもよい。

図７及び図８は、伝熱促進体の変形例を示している。図７及び図８の伝熱促進体３００は、ブレード３７、３８が傾いている。より詳細に、伝熱促進体３００は、６枚の伝熱フィン３２を有している。６枚の伝熱フィン３２は、周方向に等間隔に設けられている。図８に拡大して示すように、隣り合う伝熱フィン３２と伝熱フィン３２との周方向の角度θは、６０度である。

ブレード３７、３８は、伝熱促進体３００の横断面において、伝熱フィン３２の表面に垂直な方向に対して、伝熱管本体２１の内表面の方へ傾いている。尚、図示は省略するが、ブレード３７、３８も、伝熱フィン３２に沿って、らせん状に伸びている。ブレード３７、３８は、一枚の伝熱フィン３２につき、合計四つ設けられている。具体的に、ブレード３７、３８は、第１面に二つ設けられ、第２面に二つ設けられている。伝熱フィン３２において、伝熱管本体２１の内表面に近い側のブレード３８は、伝熱フィン３２の先端部において、二股状に分かれている。

図７及び図８に示す伝熱管２は、伝熱フィン３２の枚数が多く、隣り合う伝熱フィン３２と伝熱フィン３２との周方向の角度θが小さい。そのため、伝熱フィン３２の表面に直交する方向にブレードを突出させると、ブレード同士が干渉しやすい。ブレード３７、３８を傾けると、隣り合う伝熱フィン３２のブレード３７、３８同士が干渉してしまうことが回避される。また、ブレード３７、３８を傾けることによって、ブレード３３の、伝熱促進体３００の横断面における長さを長くできる。二次伝熱面が拡大すると共に、二次旋回流９２が安定的に発生し、伝熱管２の気化性能が向上する。

尚、図示は省略するが、ブレード３７、３８を、図例とは逆に、伝熱フィン３２の表面に垂直な方向に対して、伝熱促進体３００の芯部３１の方へ傾けると、前述した、伝熱促進体３００の芯部３１に近い側のＬＮＧを、伝熱管本体２１の内表面に近い側へと移送する旋回流９１の流れが妨げられる。ブレード３７、３８は、伝熱管本体２１の内表面の方へ傾けることが好ましい。

また、図８に示すように、この伝熱促進体３００においても、ブレード３７、３８の高さＨ１、Ｈ２は、隣り合うブレード３７、３８同士の間隔Ｌ２、伝熱管本体２１の内表面に最も近いブレード３８と伝熱管本体２１の内表面との間隔Ｌ１、及び、伝熱促進体３の芯部３１に最も近いブレード３７と伝熱促進体３００の芯部３１との間隔Ｌ３に対し、Ｌ１／２、Ｌ２／２、又は、Ｌ３／２以上である。また、伝熱フィン３２と、隣の伝熱フィン３２との間の周方向角度θに対し、伝熱フィン３２からθ／３の角度となる仮想線３５を超えない高さに、ブレード３７、３８の高さＨ１、Ｈ２が定められている。

尚、複数のブレード３７、３８の高さは、図８に例示するように異なっていてもよいし、図示は省略するが、同じであってもよい。

ここで、本願発明者らが行ったシミュレーションによれば、伝熱フィン３２と伝熱フィン３２の間の周方向角度θが狭くなると、図８に例示するように、通路２５内における旋回流は、逆向きの二つの旋回流９１－１、９１－２に分離することがわかった。また、伝熱フィン３２にブレード３７、３８を設けることにより、伝熱フィン３２の表面の近くに発生する二次旋回流９２の向きは、旋回流９１－１又は９１－２の向きと、それぞれ同じであった。

ここで、図８に示す変形例において、伝熱フィン３２の先端部は、ブレード３８によって二股に分かれている。二股に分かれた先端部は、伝熱管本体２１の内表面に接している。これにより、Ｖ字状を成す二つのブレード３８と、伝熱管本体２１の内表面とによって通路（つまり、第２通路２６）が形成される。第２通路２６は、各伝熱フィン３２に対応して一つ設けられる。図８に示す変形例において、六個の第２通路２６は、周方向に等間隔を空けて規則的に配置されている。

第２通路２６は、伝熱フィン３２と伝熱フィン３２との間に形成されている通路２５とはつながっていない。伝熱促進体３は、伝熱管本体２１の管軸Ｘを中心に、ねじられているから、複数の第２通路２６は、詳細な図示は省略するが、伝熱管本体２１の内表面に接しながら、管軸Ｘに沿って、らせん状に伸びている。同様に、通路２５も、伝熱管本体の内表面に接しながら、管軸Ｘに沿って、らせん状に伸びている。第２通路２６と通路２５とは、管軸方向においても、交互に配設されている。

この構成の伝熱管２は、管内に、複数の通路２５と、複数の第２通路２６とが形成されている。第２通路２６は、伝熱管本体２１の内表面に接していると共に、その断面積が小さい。第２通路２６のボリュームが小さいため、熱容量が低下する。第２通路２６を流れるＬＮＧは気化しやすくなる。また、第２通路２６は、二股になったブレード３８が伝熱管本体２１の内表面に押し付けられているため、密閉又はほぼ密閉している。その結果、第２通路２６には、ガス化したＮＧが充満する。第２通路２６にＮＧが充満すると、気化前のＬＮＧは第２通路２６に入り難くなる。

第２通路２６にＮＧが充満すると、当該部分に対応する伝熱管本体２１の外表面は、低温のＬＮＧからの熱が伝わり難くなる。これにより、伝熱管本体２１の外表面における当該箇所は、着氷し難くなる。

複数の第２通路２６は、図７に示すように、周方向に間隔を空けて規則的に配置されている。着氷し難い箇所が、周方向に規則的に配置されることになるため、伝熱管本体２１の外表面において、氷が大きく成長することが抑制される。また、第２通路２６は、伝熱管２の上下方向において、らせん状に伸びているため、伝熱管本体２１の外表面において、着氷し難くなる箇所が、管軸方向にも間隔を空けて規則的に配置される。このことによっても、伝熱管本体２１の外表面において、氷が大きく成長することが抑制される。伝熱管本体２１の外表面において氷が大きく成長しないため、伝熱管本体２１の外表面に付着した氷によって、伝熱管２の気化性能が低下することが抑制される。

第２通路２６を設けることにより、上述の通り、伝熱管２の気化性能の低下抑制という効果は得られる。しかしながら、第２通路２６を設けることは、本発明において必須ではない。本発明によって得られる二次伝熱面の拡大、及び、旋回流の生成という観点からは、伝熱管本体２１内に設けられる通路は第１通路２５のみとする方が好ましい。この場合、ブレード３８は第２通路２６が形成されないように配置され、第１流路２５は、少なくとも芯部３１，伝熱フィン３２，ブレード３７及び伝熱管本体２１の内表面により構成される。

（その他の構成例）
尚、伝熱促進体３、３０、３００の構成例は、前記に挙げた構成例に限らない。

伝熱促進体３、３０、３００は、伝熱管２の下から上までの全体において同じ構成でなくてもよい。伝熱促進体３、３０、３００は、伝熱管２の上部と下部とで、その構成を異ならせてもよい。また、伝熱促進体３、３０、３００は、伝熱管２の上部、中間部、及び下部で、その構成を異ならせてもよい。各部における伝熱促進体３、３０、３００の構成は、前述した構成例から、適宜選択することができる。

伝熱促進体３、３０、３００は、伝熱管２の上下方向における一部分にのみ配置されていてもよい。

また、伝熱管本体２１の内表面には、図９に示すように、凹溝２４が形成されていてもよい。凹溝２４は、内表面の周方向に、等間隔で設けられている。凹溝２４は、伝熱管本体２１の管軸に沿って真っ直ぐに伸びている。

１ オープンラック式気化装置
２ 伝熱管
２１ 伝熱管本体
３ 伝熱促進体
３０ 伝熱促進体
３００ 伝熱促進体
３１ 芯部
３２ 伝熱フィン
３３ ブレード
３６ ブレード
３７ ブレード
３８ ブレード
４ 上部ヘッダー管（第２のヘッダー管）
５ 下部ヘッダー管（第１のヘッダー管）
８ トラフ
Ｘ 管軸

Claims (5)

1. オープンラック式気化装置の伝熱管であって、
   熱媒体が外表面を流下すると共に、気化対象の流体が管内を流れる伝熱管本体と、
   前記伝熱管本体の管内に配設される伝熱促進体と、を備え、
   前記伝熱促進体は、前記伝熱管本体の管軸上に位置しかつ、前記伝熱管本体の管軸に沿って伸びる芯部と、前記芯部から径方向の外方の異なる方向に向かってそれぞれ伸びる２以上のフィンと、を有し、
   各フィンは、前記伝熱促進体が、前記管軸を中心にねじられていることによって、らせん状に伸びており、
   前記各フィンには、前記芯部と前記伝熱管本体の内表面との間において、前記フィンの表面から突出すると共に、前記フィンに沿って、らせん状に伸びる、１以上のブレードが設けられているオープンラック式気化装置の伝熱管。
2. 請求項１に記載のオープンラック式気化装置の伝熱管において、
   前記フィンの表面から前記ブレードの先端までの高さは、前記伝熱促進体の横断面において、
   前記ブレードから隣のブレードまでの距離Ｌ、又は、前記芯部に最も近い前記ブレードから前記芯部までの距離Ｌ、又は、前記内表面に最も近い前記ブレードから前記内表面までの距離Ｌに対して、Ｌ／２以上の高さであると共に、
   前記フィンと隣のフィンとの間の周方向角度θに対し、前記フィンからθ／３となる角度の仮想線を超えない高さであるオープンラック式気化装置の伝熱管。
3. 請求項１又は２に記載のオープンラック式気化装置の伝熱管において、
   前記ブレードは、前記伝熱促進体の横断面において、前記フィンの表面に対し垂直な方向に、前記表面から突出しているオープンラック式気化装置の伝熱管。
4. 請求項１又は２に記載のオープンラック式気化装置の伝熱管において、
   前記ブレードは、前記伝熱促進体の横断面において、前記フィンの表面に垂直な方向に対し前記内表面の方へ傾いた方向に、前記表面から突出しているオープンラック式気化装置の伝熱管。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載された複数の伝熱管と、
   前記伝熱管の一端に取り付けられかつ、前記伝熱管に前記流体を供給する第１のヘッダー管と、
   前記伝熱管の他端に取り付けられかつ、気化した流体が流れる第２のヘッダー管と、
   前記伝熱管の上部に配設されかつ、前記伝熱管の外表面に前記熱媒体を供給するトラフと、を備えているオープンラック式気化装置。

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