JP3320639B2 - 液化ガス用蒸発装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願に係る発明は、大流量か
ら小流量までの広範囲を効率よく対応し得る蒸発装置に
関する。詳しくは、特に、液化天然ガス運搬船において
使用される大流量から小流量の使用範囲を有する蒸発器
に好適な、或いは目的の異なる大流量の蒸発器と小流量
の蒸発器とを兼用できるようにした液化ガス用蒸発装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液化天然ガス運搬船を例にとって説明す
ると、この液化天然ガス運搬船においては、さまざまな
目的をもった蒸発器が幾つか搭載され使用されている。

【０００３】図６の系統図に示すように、大流量から小
流量まで使用される使用範囲の広い蒸発器５１（これ
を、ＬＮＧベーパーライザーと称している。以下「ＬＮ
Ｇ蒸発器」という）がある。液化ガス運搬船５２には幾
つかのＬＮＧタンク５３が搭載されており、このＬＮＧ
タンク５３の中にはタンク内の荷液５４（−１６０°Ｃ
を超える極低温の液化された天然ガス）を荷揚げするた
めのカーゴポンプ５５が設けてあり、このポンプ５５か
ら荷揚げライン５６を介して陸上施設に送給できるよう
になっている。荷揚げ時にはタンク５３内が負圧になら
ないようにスプレーポンプ５７から荷液の一部を液化ガ
ス供給ライン５８を介してＬＮＧ蒸発器５１に送り、こ
こでガス化して、このガスを再びもとのタンク５３に戻
すようにしている。この場合は、荷役時のタンク５３内
の負圧を防止する目的であるから蒸発器５１へ流れる液
は大流量である（例えば２０ｔ／ｈ程度）。

【０００４】他方、上記カーゴポンプ５５が何らかの原
因で故障した場合には荷揚げ不可能となることから、こ
の対策として上記のＬＮＧ蒸発器５１が利用される。即
ち、例えば、１番タンクのカーゴポンプ５５が故障し
たとする。この場合、２番タンクの荷揚げを完了した
後、上記と同様にスプレーポンプ５７から蒸発器５１に
荷液の一部を送給し、ここでガス化してそのガスを１番
タンクの上部ボイルオフガス空間５３ａに押し込みタ
ンク内に圧力をかける。その圧力でもって荷液５４を荷
揚げライン５６から２番タンクに導設されているフィ
リング（充填）ライン５９を通じて２番タンク内に移
送する。その後は正常に作動する２番タンクに設置し
てあるカーゴポンプ５５を用いて陸上に荷揚げする。こ
の用途ではＬＮＧ蒸発器５１は小流量用として使用され
ることになる（例えば５ｔ／ｈ程度）。

【０００５】このようにＬＮＧ蒸発器５１は、流量５〜
２０ｔ／ｈのような広範囲の使用に供されるものであ
る。

【０００６】次に、図７はホーシングベーパライザーと
称される蒸発器６１（以下「強制蒸発器」という）を含
む系統図である。これは、荷液の一部をスプレーポンプ
５７で吸い上げて強制蒸発器６１に送給して、ここで液
をガス化し、そのガスを圧縮機６２で昇圧した後、加熱
器６３で所定の温度まで加熱して図示していないボイラ
まで送給し、ボイラの燃料として使用するものである。
この用途に使用される強制蒸発器６１は上記したＬＮＧ
蒸発器５１の小流量使用時のものより更に小流量のもの
である。例えば５００ｋｇ〜４ｔ／ｈ程度のものであ
る。

【０００７】上記のＬＮＧ蒸発器５１、強制蒸発器６
１、その他の機器（圧縮機や加熱器等）はすべて図８に
示すように上甲板５２Ａのタンク５３とタンク５３との
間のスペースを利用して設けた機械室６４内に配置され
るものである。

【０００８】上記のＬＮＧ蒸発器５１と強制蒸発器６１
の構造は、上記流量の差による容量の差はあるものの、
いずれも図９に示すような構造を有している。図１０は
その系統図である。蒸発器（ＬＮＧ蒸発器５１または強
制蒸発器６１）の外形は円筒状をなしており、偏った位
置に設けた多孔板３で左右に仕切られている。右側は熱
交換室４で、上部から蒸気を送り込むための蒸気管Ｓが
設けてあり、下部にはドレン管Ｄが設けてある。左側の
空間は更には上下に水平板５で仕切られ、下段に液分配
室６、上段にガス集合室７が形成されている。液分配室
６に臨む多孔板３の多数の小孔３ａにはそれぞれ加熱チ
ューブ８が接続され、この加熱チューブ８は熱交換室４
内においてＵ字形に配管されて上段の多孔板３の小孔３
ｂに接続されている。液分配室６にはＬＮＧタンクから
送給されてきた荷液を導入するための液化ガス供給ライ
ン９が接続されている。また、この供給ライン９に分岐
してガス集合室７に導かれたガス温度調整ライン１０が
設けてある。液化ガス供給ライン９とガス温度調整ライ
ン１０にはそれぞれ流量調整弁１３、温度調整弁１４が
設けてある。

【０００９】液分配室６に入った低温荷液は一部はガス
化し、大部分の荷液は多孔板３の小孔３ａを介して加熱
チューブ８群の中に分配されて加熱チューブ８内を矢印
方向に流れていき、その間に蒸気管Ｓから送り込まれた
蒸気によって加熱されることによってガス化して上段の
多孔板３の小孔３ｂからガス集合室７に流出する。ガス
集合室７に集まったガスは高温になっているため、上記
したガス温度調整ライン１０の先端に設けたスプレーノ
ズル１１から低温荷液を霧状に噴射してガスの温度を所
定の温度まで下げるようにしている。このガスの温度の
制御は、出口ガス温度コントローラ１５でガス出口ライ
ン１２の中を流れているガスの温度を検知して温度調整
弁１４の開度を変化させることによって、スプレーノズ
ル１１から噴射する荷液の流量を調整してガスの温度が
所定の温度になるように制御している。所定の温度にな
ったガスはガス出口ライン１２から上述した所定の場所
に送給されるようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】 大流量から小流量
まで使用されるＬＮＧ蒸発器における課題上記した従来
のＬＮＧ蒸発器でも一応大流量から小流量まで使用され
ているが、必ずしも満足する性能を得られなかった。つ
まり、ＬＮＧ蒸発器は大流量をベースにして設計製作さ
れているため、液分配室は小流量の場合には不相応に大
きな容積を有する。従って、小流量として使用した場合
には液分配室に流入した荷液が多数の小孔に均一に分配
されず偏った流量分配になるため多数の加熱チューブが
存在していても充分性能が発揮されない。

【００１１】その上、小流量の荷液を大きな液分配室６
に導入した場合には、液分配室に入った時点でガス化す
る割合がきわめて大きくなり、このガスが荷液の加熱チ
ューブ１８への入り込みを妨げると同時に、導入された
ガスは加熱され高温となり出口ガス温度が異常に高くな
ることにより、熱交換の効率を低下させていた。

【００１２】また、流量調整弁１３、温度調整弁１４や
スプレーノズル１１は大流量用のものとして設けてある
ため、流量調整弁１３、温度調整弁１４は小流量域では
制御性が悪くなり、スプレーノズル１１も小流量域にお
いてスプレー機能が発揮できず、ガス出口温度がばらつ
き、静定しなかった。 ＬＮＧ蒸発器と強制蒸発器と
を兼用した場合の課題ＬＮＧ蒸発器と強制蒸発器とは目
的が異なり、同時使用があり得ないことから、機器削減
の観点や上記機械室６４（図８）のスペースも狭いこと
から両者を一つの蒸発器として構成すべき、つまり、両
者兼用型の蒸発器とすべきとの要望がある。

【００１３】しかし、単純に両者兼用型の蒸発器にした
場合、ＬＮＧ蒸発器と強制蒸発器とはその使用範囲が大
きく異なる（前者は大流量、後者は小流量）ため、上記
に記載したＬＮＧ蒸発器に存すると同様な問題が生じ
ることとなる。

【００１４】以上のように、従来は大流量と小流量に同
時に好適な蒸発器が存在していなかったため、上記の
問題が解決することができず、またの要望にも応える
ことができなかった。

【００１５】この出願に係る発明は、かかる従来の課題
に鑑み、大流量から小流量まで蒸発効率の低下を招くこ
となく対応できる液化ガス用蒸発装置を提供することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的達成のため、液
分配室とガス集合室とを有し、この液分配室とガス集合
室とが多数の加熱チューブで連通されている型式の液化
ガス用の蒸発器において、該液分配室に仕切板を設けて
小流量に対応した小容積の液分配室を格別に形成し、こ
の小容積の液分配室と他の大容積の液分配室とにそれぞ
れ流量調整弁を介して荷液の一部を送給するための液化
ガス供給ラインを接続する一方、この液化ガス供給ライ
ンから分岐して先端に大流量用スプレーノズルを備えた
ガス温度調整ラインと先端に小流量用スプレーノズルを
備えたガス温度調整ラインラインとをそれぞれ温度調整
弁を介してガス集合室又はガス集合室から出たガス出口
ラインに接続したことを特徴とする液化ガス用蒸発装置
である。

【００１７】この場合において、液分配室に設けた仕切
板を該液分配室の端壁まで延設するか又は途中で側壁に
垂下させてもよい。また、液分配室に設けた仕切板を該
液分配室の左隅又は右隅の偏った位置に垂下させたもよ
い。また、液分配室に設けた仕切板を該液分配室の側壁
に同心状に設け、これを液分配室端壁まで延設してもよ
い。

【００１８】

【作用】液分配室に設けた仕切板によって、大流量用の
液分配室（容積大）と小流量用の液分配室（容積小）と
に区分けされることから、小流量の液化ガス（荷液）が
液分配室に入ってきてもガス化する量が少なくなるので
荷液が対応する加熱チューブ内に均一分配されるように
なる。

【００１９】特に、大流量又は小流量に対応した流量お
よび温度調整弁やスプレーノズルがそれぞれ設けて場合
においては、流量および温度調整弁の制御性が良好であ
り、スプレーノズルのスプレー機能も適性に発揮され
る。

【００２０】

【実施例】以下、この出願に係る発明の実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００２１】図１の系統図に示すように、蒸発器１は円
筒状の側壁２を有し、多孔板３により左右において仕切
られており、右側の区画に熱交換室４が形成されてい
る。そして、左側の区画には更に水平板５で仕切られ、
下段に液分配室６、上段にガス集合室７が形成されてい
る。上記多孔板３に設けられた多数の小孔（図９参照）
には下段の小孔３ａと上段の小孔３ｂの間をＵ字形に熱
交換室４内に導設されている多数の加熱チューブ８によ
って連結されており、結果的に加熱チューブ８群によっ
て液分配室６とガス集合室７は連通している。図中、Ｓ
は熱交換室に連通する蒸気管であり、Ｄはドレン管であ
る。

【００２２】上記液分配室６を２つの区画に区分けすべ
く仕切板２１を設け、容積の大きい液分配室６Ａと容積
の小さい液分配室６Ｂに区分けする。小容積の方は小流
量に対応する液分配室６Ｂとして格別に設ける。大流量
に対しては大容積の液分配室６Ａのみを使用してもよい
が、通常は液分配室６全体を使用する。つまり、仕切板
２１を設けて２つに区分けしているが、液分配室６Ａと
液分配室６Ｂの双方を大流量用として用いるとよい。従
って、それぞれの液分配室６Ａ、６Ｂに独自に液化ガス
供給ライン９Ａ、９Ｂを、流量調整弁１３Ａ、１３Ｂを
途中に介在させて接続する。また、液化ガス供給ライン
９から分岐してガス温度調整ライン１０が設けられ、途
中で大流量用と小流量用のライン１０Ａ、１０Ｂに分岐
してそれぞれガス出口ライン１２に接続してある。分岐
ライン１０Ａ、１０Ｂには温度調整弁１４Ａ、１４Ｂが
それぞれ設けてあり、各温度調整弁１４Ａ、１４Ｂには
制御空気ライン１６Ａ、１６Ｂが接続され、切換コック
２２を介してガス温度コントローラ１５に接続されてい
る。このガス温度コントローラ１５にはガス出口ライン
１２のガス温度を検出するための温度検出ライン１８が
接続されている。大流量から小流量への切換時には液化
ガス供給ライン上の流量調整弁１３Ａは閉にし、流量調
整弁１３Ｂで流量制御する。また、切換コック２２を操
作することにより温度調整弁１４が大流量用（Ａ）と小
流量用（Ｂ）に切り換わる。大流量の場合には流量調整
弁１３Ａ、１３Ｂは双方を開にして液分配室６全体を使
用し、温度調整弁１４Ａが働くようにする。大流量又は
小流量に対応させて流量調整弁１３Ａ、１３Ｂおよび温
度調整弁１４Ａ、１４Ｂを使い分けているので蒸発器を
大流量から小流量まで使用しても良好な制御性が保持さ
れる。なお、液化ガス供給ラインから分岐して先端に大
流量用スプレーノズルを備えたガス温度調整ラインと先
端に小流量用スプレーノズルを備えたガス温度調整ライ
ンとをそれぞれ温度調整弁を介してガス集合室（上記の
ようにガス出口ラインに代えて）に接続してもよい。

【００２３】図２〜図５は、液分配室６に設けた仕切板
２１の配置形態を幾つか示したものである。図２は、仕
切板２１を液分配室６の上部が大容積となるように下方
に偏らせて設けた例である。この場合仕切板２１は、図
３(a) のように液分配室６の端壁２Ａまで水平に延設す
る場合と、(b) 図のように途中で下方の側壁２まで垂下
して断面Ｌ形の仕切板とする場合がある。仕切板２１で
区分けされた液分配室６Ｂの容積が実際の小流量に適し
たものになるように(a) か(b) を選択すればよい。大流
量として使用する場合には、たとえ仕切板２１で液分配
室６が区分けされていても、通常は液分配室６全体を使
用することは前述した通りである。

【００２４】図４は液分配室６の右隅（左隅でもよい）
に偏った位置に仕切板２１を縦に設けて右側を小流量用
の液分配室６Ｂとした例である。

【００２５】図５は液分配室６の円筒状の側壁２と同心
状に半円弧状の仕切板２１を設けた例である。この場
合、仕切板２１は、側壁２側に偏った位置に設け、液分
配室６Ｂが適当な容積になるように設定する。また、こ
の仕切板２１は図３(a) のように液分配室の端壁まで延
設してもよいし、(b) のように途中で垂下して設けても
よい。大流量と小流量の割合を考えて適宜選択すればよ
い。

【００２６】

【発明の効果】１）大流量から小流量まで蒸発効率の低
下を招くことなく対応できる蒸発装置となし得る。その
結果、使用範囲の広いＬＮＧ蒸発器の場合において、
小流量として使用した場合にも液分配室に導入した荷
液が多数の小孔に均一に分配され易くなるため蒸発器の
性能（熱交換効率）が向上できる。

【００２７】 特に液分配室に接続したガス抜きライ
ンを設けた場合には、ガスが液分配室に存在することに
起因して生じる様々な障害を解消でき、蒸発効率を大幅
に向上させることができる。

【００２８】 特にガス温度調整ラインの先端に大流
量用スプレーノズルを備えたラインと小流量用スプレー
ノズルを備えたラインをそれぞれ温度調整弁を介して設
けた場合には、流量又は温度調整弁やスプレーノズルの
制御性が問題になることがなく、特にスプレーノズルの
スプレー機能が適正に発揮されるためガス出口温度を所
定温度に静定させることができる。２）大小流量のＬＮ
Ｇ蒸発器としても小流量の強制蒸発器としても効率よく
使用できる両者兼用型の蒸発器となし得る。その結果、
液化ガス運搬船においては蒸発器の削減が可能となり、
設備費の削減並びにそれに関連する配管工事等がなくな
る。同時に、限られた機械室内における機器配置や配管
工事がし易くなるというメリットも得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この出願に係る発明の実施例であって、液分
配室を仕切って小流量用の液分配室を形成した系統図で
ある。

【図２】 同液分配室の要部正面図である。

【図３】 同液分配室の要部側断面図、(a) は仕切板を
液分配室の端壁まで延設した場合、(b) は途中で側壁ま
で垂下させてＬ形とした場合である。

【図４】 仕切板を液分配室の隅に縦配置した場合の液
分配室の要部正面図である。

【図５】 仕切板を側壁と同心状に設けた場合の液分配
室の要部正面図である。

【図６】 大流量から小流量まで広範囲に使用できるＬ
ＮＧ蒸発器に関する系統図である。

【図７】 小流量として用いられる強制蒸発器に関する
系統図である。

【図８】 機械室を含む液化ガス運搬船の前部の斜視図
である。

【図９】 従来のＬＮＧ蒸発器または強制蒸発器全体を
一部切り欠いて示した斜視図である。

【図１０】 従来の液化ガス用蒸発器に関する系統図で
ある。

【符号の説明】

１…蒸発器 ２…側壁 ３…多孔板 ４…熱交換室 ６…液分配室 ６Ａ…（大容積）液分配室 ６Ｂ…（小容積）液分配室 ７…ガス集合室 ８…加熱チューブ ９Ａ…（大容積液分配室への）液化ガス供給ライン ９Ｂ…（小容積液分配室への）液化ガス供給ライン １０…ガス温度調整ライン １１ａ、１１ｂ…スプレーノズル １２…ガス出口ライン １３Ａ、１３Ｂ…流量調整弁 １４Ａ、１４Ｂ…温度調整弁 １５…温度コントローラ ２１…仕切板

フロントページの続き (72)発明者 池内 彰 香川県坂出市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社 坂出工場内 (56)参考文献 国際公開94／17325（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F17C 9/00 - 9/04 F28D 1/00 - 13/00 F28F 9/00 - 9/26

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液分配室とガス集合室とを有し、この液
   分配室とガス集合室とが多数の加熱チューブで連通され
   ている型式の液化ガス用の蒸発器において、 該液分配室に仕切板を設けて小流量に対応した小容積の
   液分配室を格別に形成し、この小容積の液分配室と他の
   大容積の液分配室とにそれぞれ流量調整弁を介して大小
   容積の各液分配室に荷液の一部を送給するための液化ガ
   ス供給ラインを接続する一方、この液化ガス供給ライン
   から分岐して先端に大流量用スプレーノズルを備えたガ
   ス温度調整ラインと先端に小流量用スプレーノズルを備
   えたガス温度調整ラインとをそれぞれ温度調整弁を介し
   てガス集合室又はガス集合室から出たガス出口ラインに
   接続したことを特徴とする液化ガス用蒸発装置。
2. 【請求項２】 液分配室に設けた仕切板を該液分配室の
   端壁まで延設するか又は途中で側壁に垂下させたことを
   特徴とする請求項１記載の液化ガス用蒸発装置。
3. 【請求項３】 液分配室に設けた仕切板を該液分配室の
   左隅又は右隅の偏った位置に垂下させたことを特徴とす
   る請求項１に記載の液化ガス用蒸発装置。
4. 【請求項４】 液分配室に設けた仕切板を該液分配室の
   側壁に沿って同心状に設け、これを液分配室端壁まで延
   設したことを特徴とする請求項１に記載の液化ガス用蒸
   発装置。