JP6111157B2 - 冷熱回収機能付きガス気化装置及び冷熱回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷熱回収機能付きガス気化装置及び冷熱回収装置に関するものである。

従来、下記特許文献１〜４に開示されているように、中間媒体を利用して液化天然ガス（ＬＮＧ）等の低温液化ガスを気化させる中間媒体式ガス気化装置が知られている。この種のガス気化装置では、熱源媒体と中間媒体とを熱交換させることによって中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発器と、中間媒体蒸発器で蒸発した中間媒体によって低温の液化ガスを気化させる低温液化ガス蒸発器とが設けられている。そして、低温液化ガス蒸発器で気化された天然ガス（ＮＧ）等の低温ガスは、需要側に供給される。

特許文献４に開示された中間媒体式ガス気化装置は、ＬＮＧの冷熱を利用した冷却器としても機能している。このガス気化装置には、図３及び４に示すように、中間媒体蒸発器と低温液化ガス蒸発器とが同じケーシング内に配置された気化設備８１が設けられている。そして、気化設備８１内の中間媒体蒸発器と冷凍庫８２に設けられた利用側熱交換器８３との間で熱源媒体が循環する循環回路８４が設けられている。気化設備８１の中間媒体蒸発器で冷却された熱源媒体は、循環回路８４を循環して利用側熱交換器８３に冷熱を供給する。また、このガス気化装置には、バックアップ蒸発器８６が設けられている。すなわち、気化設備８１内の低温液化ガス蒸発器において、利用側熱交換器８３による冷凍負荷に応じて天然ガスを気化させるだけでは、需要側からの要求量に応じた量の天然ガスを確保できない場合がある。そこで、気化設備８１を迂回する迂回路８７が設けられるとともに、迂回路８７に液化天然ガスを蒸発させるバックアップ蒸発器８６が設けられている。

特開昭５３−５２０７号公報 特許第３９４６３９８号公報 特開２０００−２２７２００号公報 特開２０１１−１７９５３４号公報

特許文献４に開示された中間媒体式ガス気化装置では、バックアップ蒸発器８６が設けられているので、ＬＮＧ気化負荷が冷凍負荷を上回った場合であっても、ＮＧ需要量に応じた天然ガスを生成して需要側に供給することができる。しかしながら、バックアップ蒸発器８６は、気化設備８１内の低温液化ガス蒸発器と同様、極低温に耐えられる構造とする必要があり、非常に高価で、且つ大型化してしまう。このため、特許文献４に開示された中間媒体式ガス気化装置は、高価で大型であるという問題がある。一方で、中間媒体式ガス気化装置においては、中間媒体が低温液化ガスの冷熱を受け取るため、中間媒体が低温液化ガスから受け取る冷熱を回収することは、中間媒体式ガス気化装置の効率を向上させる上で重要である。

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、装置コストの上昇を抑制しつつ、中間媒体が低温液化ガスから受け取る冷熱を回収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、熱源媒体との熱交換によって中間媒体の少なくとも一部を蒸発させる中間媒体蒸発器と、前記中間媒体蒸発器で蒸発した中間媒体によって低温の液化ガスを気化させる低温液化ガス蒸発器と、前記低温液化ガス蒸発器で液化した中間媒体を外部に取り出し、該中間媒体を前記中間媒体蒸発器又は前記低温液化ガス蒸発器に戻す中間媒体流路と、冷媒が循環する冷媒循環回路と、前記中間媒体流路を流れる中間媒体と前記冷媒循環回路を循環する冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、要求される冷熱負荷に応じて、中間媒体から前記冷媒循環回路の冷媒に供給される冷熱量を調整する調整手段と、を備える冷熱回収機能付きガス気化装置である。

本発明では、低温液化ガス蒸発器において、低温ガスの需要に応じた量の低温液化ガスを気化させる。このとき、低温液化ガスによって中間媒体を液化させるので、中間媒体に冷熱が供給される。したがって、低温液化ガスの気化負荷の範囲内で、低温液化ガスから中間媒体に冷熱を供給することができ、熱交換器を介して中間媒体から冷媒循環回路の冷媒に冷熱が供給される。冷媒循環回路の冷媒に供給された冷熱は、利用側に供給することが可能である。したがって、中間媒体が低温液化ガスから受けた冷熱を回収することが可能である。このとき、供給される冷熱量は低温液化ガスの気化負荷の範囲内の熱量である。しかも、中間媒体と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器においては、調整手段が、要求される冷熱負荷に応じて冷熱供給量を調整するため、要求される冷熱負荷が小さい場合には、冷媒循環回路から取り出される冷熱量を減らすことができる。換言すれば、要求される気化負荷の範囲内で、冷熱負荷に応じた量の冷熱を冷媒循環回路から取り出すことができる。このため、低温液化ガス気化装置を補助冷却装置として使用することができる。本発明では、冷凍倉庫等に用いられる従来の低温液化ガス気化装置ように、要求される冷熱負荷を全てまかなうことを前提としていないため、低温液化ガス蒸発器に加えてバックアップ蒸発器を備える必要がない。したがって、中間媒体式ガス気化装置としての装置コストを抑制することができる。

すなわち、冷凍倉庫等に用いられる低温液化ガス気化装置等のように、低温液化ガスから気化した低温ガスを需要側に供給する一方で、低温液化ガスの冷熱を回収することによって倉庫内の冷熱負荷をまかなう従来の気化装置においては、低温ガス要求量に応じた低温液化ガスを気化させるために必要な量の熱源媒体が供給されるため、需要側から要求される気化負荷が倉庫内の冷熱負荷を上回る場合が生ずる。このような場合に、低温液化ガスを全量気化させると、倉庫内に過剰に冷熱を供給することになってしまう。これ対処すべく、従来の装置では、倉庫内に冷熱を供給する気化設備を迂回する低温液化ガスを気化させるためのバックアップ蒸発器が必要となっている。これに対し、本願発明では、要求される気化負荷に応じて低温液化ガスを気化させる一方、その範囲内で冷媒循環回路から冷熱を取り出すだけとなっている。したがって、冷熱要求量に応じた冷熱量を常時供給できるわけではないが、バックアップ蒸発器を設ける必要はない。そして、要求される冷熱負荷が小さい場合には、調整手段が冷媒循環回路での冷媒循環量を調整することにより、冷媒循環回路から取り出される冷熱量を減らすことができるため、必要な分だけ冷熱を取り出すことができる。なお、冷熱負荷を上回った分の気化負荷は、熱源媒体流路を流れる熱源媒体で調整する。

ここで、前記調整手段には、前記冷媒循環回路内の冷媒の循環量を調整する冷媒流量調整部と、前記熱交換器において冷却された冷媒の温度が所定範囲内に収まるように、冷媒の温度を調整するための制御を行う温度調整部と、が含まれているのが好ましい。

この態様では、利用側の冷熱負荷に応じて、冷媒循環回路の冷媒循環量を調整することにより、利用側に供給される冷熱量が調整される。このとき、利用側に冷熱を供給した冷媒の温度が変化する。そして、温度調整部は、熱交換器において冷却された冷媒の温度が所定範囲内に収まるように、冷媒の温度を調整するための制御を行う。これにより、熱交換器において中間媒体によって冷却されて、利用側に冷熱を供給する冷媒の温度を所定範囲内に収めることができる。この結果、利用側へ供給される冷熱量の制御を精度良く行うことができる。

前記冷熱回収機能付きガス気化装置は、前記低温液化ガス蒸発器で低温液化ガスを気化させるための中間媒体の温度又は圧力を検出する状態検出手段と、前記状態検出手段で検出された温度又は圧力が所定範囲に収まるように、前記状態検出手段の検出結果に応じて熱源媒体の流量を調整する熱源媒体流量調整部と、を備えていてもよい。

この態様では、中間媒体流路の中間媒体から冷媒循環回路に供給される冷熱量が調整されると、低温液化ガス蒸発器に導入された中間媒体の温度及び圧力が変動する。そして、状態検出手段が低温液化ガス蒸発器内の温度又は圧力を検出しており、熱源媒体流量調整部は、それが所定範囲内になるように、状態検出手段による検出結果に応じて熱源媒体の流量を調整する。したがって、低温液化ガス蒸発器内の中間媒体の温度又は圧力が所定範囲に収まるように維持される。したがって、低温液化ガス蒸発器で気化した低温ガスの温度を所定範囲内に維持することができる。

また、冷媒流量調整部が設けられる場合には、中間媒体を通して冷媒に供給される冷熱量が調整されることになる。この場合、中間媒体から冷媒に供給される冷熱量に応じて、低温液化ガスから中間媒体を介して冷媒に供給される冷熱量が変化することになる。このとき、熱源媒体の流量を調整することにより、熱源媒体が中間媒体から吸収する冷熱量（間接的低温液化ガス気化補完熱量）が調整されることになるため、冷媒に供給される冷熱量の変化を熱源媒体の流量調整により吸収することができる。この結果、低温液化ガス蒸発器で気化した低温ガスの流量及び温度を所定範囲内に維持することができる。

本発明は、熱源媒体との熱交換によって中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発器と、前記中間媒体蒸発器で蒸発した中間媒体によって低温の液化ガスを気化させる低温液化ガス蒸発器と、を備えた中間媒体式ガス気化装置に接続されて使用される冷熱回収装置であって、一端部が前記低温液化ガス蒸発器に接続可能に構成されるとともに、他端部が前記中間媒体蒸発器に接続可能に構成される中間媒体流路と、利用側に冷熱を供給する冷媒が循環する冷媒循環回路と、前記中間媒体流路を流れる中間媒体と前記冷媒循環回路を循環する冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、利用側で要求される冷熱負荷に応じて、中間媒体から冷媒に供給される冷熱量を調整する調整手段と、を備える冷熱回収装置である。

本発明に係る冷熱回収装置では、中間媒体流路を低温液化ガス蒸発器及び中間媒体蒸発器に接続することにより、中間媒体式ガス気化装置から冷熱を回収することができる。

以上説明したように、本発明によれば、装置コストの上昇を抑制できる一方、中間媒体が低温液化ガスから受け取る冷熱を回収することができる。

本発明の実施形態に係る冷熱回収機能付きガス気化装置の全体構成を示す概略図である。 本発明のその他の実施形態に係る冷熱回収機能付きガス気化装置の全体構成を示す概略図である。 従来の中間媒体式ガス気化装置の構成を示す概略図である。 バックアップ蒸発器が設けられた構成を示す従来のガス気化装置の要部を示す概略図である。

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。

図１に示すように、本実施形態に係る冷熱回収機能付きガス気化装置（以下、単に冷熱回収ガス気化装置と称する）１０は、低温ガスを生成する中間媒体式ガス気化装置（以下、単に気化装置１２と称する）と、該気化装置１２から冷熱を回収する冷熱回収装置１４とを備えている。

気化装置１２は、低温液化ガスである液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化させて天然ガスを得るための装置である。なお、気化装置１２は、ＬＮＧを気化させる装置に限られるものではなく、例えば、エチレン、液化酸素、液化窒素等の低温液化ガスを気化させる装置として適用することもできる。

気化装置１２は、中間媒体式のガス気化装置１２であり、液状の中間媒体４と熱源媒体とを熱交換させて中間媒体４の少なくとも一部を蒸発させる中間媒体蒸発器である蒸発器Ｅ１と、液化天然ガスとガス状の中間媒体４とを熱交換させて液化天然ガスを気化させる低温液化ガス気化器である気化器Ｅ２と、を備えている。

本実施形態では、中間媒体４としてプロパンが用いられている。なお、中間媒体４は、プロパンに限られるものではなく、例えば、プロピレン、代替フロン等の常温で蒸発し、且つ常用の温度（低温）で固化しないもの（大気の温度よりも沸点の低い媒体）であれば、プロパン以外の媒体を使用することも可能である。また、本実施形態では、熱源媒体として海水が用いられているが、これに限られるものではない。例えば、熱源媒体として、蒸気、温水等が用いられていてもよい。

蒸発器Ｅ１及び気化器Ｅ２のケーシング１８は、共通のケーシング１８によって構成されている。すなわち、内部が空洞になっているケーシング１８が設けられていて、ケーシング１８内の下部が蒸発器Ｅ１として構成され、ケーシング１８における蒸発器Ｅ１の上方が気化器Ｅ２として構成されている。

蒸発器Ｅ１は、ケーシング１８内に貯留された液状の中間媒体４に浸漬される位置に配置された伝熱管１９を有している。伝熱管１９の一端（流入端）は、熱源媒体を取り入れるための取り入れ配管２０に接続されている。取り入れ配管２０には、熱源ポンプ２１が設けられている。この熱源ポンプ２１は、一定回転数で駆動され、定量の熱源媒体を吐出するポンプである。なお、熱源ポンプ２１は、インバーターによって回転数制御可能なポンプによって構成されていてもよい。

伝熱管１９の他端（流出端）は、熱源媒体を排出するための排出管２２が接続されている。伝熱管１９内で中間媒体４によって冷却された熱源媒体は排出管２２を通して排出される。すなわち、気化装置１２では、取り入れ配管２０、蒸発器Ｅ１の伝熱管１９及び排出管２２により、熱源媒体が流れる熱源媒体系統２３が形成されている。

気化器Ｅ２は、蒸発器Ｅ１の伝熱管１９よりも上側に配置された伝熱管２５を有している。気化器Ｅ２では、ケーシング１８内のガス状中間媒体４の凝縮潜熱を熱源として伝熱管２５内の液化天然ガスを蒸発させる。

伝熱管２５の一端部（入口側端部）は、液化天然ガスを導入するための導入配管２８に接続されている。導入配管２８には流量調整弁２９が設けられている。流量調整弁２９は、弁制御部３０によって制御され、弁制御部３０からの信号に応じて弁開度を調整する。弁制御部３０は、流量検出器３０ａによって検出された検出結果に応じた信号を出力する。気化器Ｅ２には、流量調整弁２９で流量が調整された液化天然ガスが導入される。

伝熱管２５の他端部（出口側端部）は、供給配管３２に接続されている。伝熱管２５内で蒸発した天然ガスは、供給配管３２を通して需要側に供給される。すなわち、気化装置１２では、導入配管２８、気化器Ｅ２の伝熱管２５及び供給配管３２により、液化天然ガス又は天然ガスが流れるガス系統３５が形成されている。

供給配管３２には、排出管２２を流れる熱源媒体によって、供給配管３２内の天然ガスを加温する加温器Ｅ３が設けられている。なお、加温器Ｅ３は出口ガス温度によっては省略することができる。加温器Ｅ３は、取り入れ配管２０を流れる熱源媒体によって、供給配管３２内の天然ガスを加温するように設けられていてもよい。

ケーシング１８には、ケーシング１８内（蒸発器Ｅ１内及び気化器Ｅ２内）の圧力を検出する状態検出手段としての圧力検出部３８ａと、圧力検出部３８ａから検出値に応じた信号を受信する状態コントローラ３８とが設けられている。状態コントローラ３８は、圧力検出部３８ａによる検出値に応じた信号を出力する。状態コントローラ３８は、排出管２２に設けられた流量調整弁３９と電気信号の授受可能に接続されている。流量調整弁３９は、状態コントローラ３８から送られてきた信号に応じて、ケーシング１８内（蒸発器Ｅ１内又は気化器Ｅ２内）の圧力が所定範囲内に維持されるように弁開度を調整する。すなわち、流量調整弁３９の弁開度を調整することにより、熱源媒体系統２３を流れる熱源媒体の流量が変わるため、ケーシング１８内の圧力が変化した場合には、弁開度を調整してケーシング１８内（蒸発器Ｅ１内又は気化器Ｅ２内）の圧力が略一定の圧力に維持されるようにしている。状態コントローラ３８及び流量調整弁３９は、圧力検出部３８ａの検出値に応じて熱源媒体の流量を調整する熱源媒体流量調整部として機能する。

なお、本実施形態では、圧力検出部３８ａが設けられる構成とされているが、これに限られない。例えば、圧力検出部３８ａに代え、ケーシング１８内（蒸発器Ｅ１内又は気化器Ｅ２内）の温度を検出する温度検出部（図示省略）が設けられる構成とされていてもよい。温度検出部は、検出された温度に応じた信号を出力する。この場合、流量調整弁３９は、状態コントローラ３８から送られてきた信号に応じて、ケーシング１８内（蒸発器Ｅ１内又は気化器Ｅ２内）の温度が所定範囲内に維持されるように弁開度を調整する。

取り入れ配管２０に設けられた熱源ポンプ２１が、回転数制御可能なポンプによって構成されている場合には、状態コントローラ３８は熱源ポンプ２１と電気信号の授受可能に接続されていてもよい。これにより、流量調整弁３９の弁開度及び熱源ポンプ２１の回転数によって、熱源媒体の流量を調整することができる。この場合、流量調整弁３９及び熱源ポンプ２１が熱媒体流量調整部として機能する。また、熱源ポンプ２１の回転数のみによって熱源媒体の流量を調整してもよい。この場合は、熱源ポンプ２１が熱媒体流量調整部として機能する。

冷熱回収装置１４は、気化装置１２から冷熱を回収するための装置であり、気化装置１２に接続可能に構成された中間媒体流路４０と、冷媒が封入された冷媒循環回路４２と、中間媒体と冷媒とを熱交換させる熱交換器４４と、冷熱供給量を調整するための調整手段４６と、を備えている。

中間媒体流路４０は、ケーシング１８に接続可能に構成されている。すなわち、気化装置１２のケーシング１８には、中間媒体４が流れる中間媒体流路４０の端部をそれぞれ接続可能な第１接続部１８ａ及び第２接続部１８ｂが形成されている。第１接続部１８ａは、ケーシング１８における蒸発器Ｅ１を構成する部位に設けられている。第２接続部１８ｂは第１接続部１８ａよりも上方に位置しており、ケーシング１８における気化器Ｅ２を構成する部位に設けられている。そして、中間媒体流路４０の一端部である第１端部４０ａは、ケーシング１８の底部に形成された第１接続部１８ａに接続される。また、中間媒体流路４０の他端部である第２端部４０ｂは、ケーシング１８の上部に形成された第２接続部１８ｂに接続される。すなわち、中間媒体流路４０は、蒸発器Ｅ１内の中間媒体４を外部に取り出し、この中間媒体４を気化器Ｅ２に戻すように構成されている。

中間媒体流路４０には、循環ポンプ４８が設けられている。この循環ポンプ４８は送出量が一定のポンプによって構成されている。循環ポンプ４８が駆動されると、ケーシング１８内（蒸発器Ｅ１内）の底に溜まっている液状の中間媒体４が、中間媒体流路４０に吸入され、中間媒体流路４０を流れた中間媒体４は、第２接続部１８ｂを通してケーシング１８内（気化器Ｅ２内）に戻される。すなわち、中間媒体流路４０を流れる中間媒体４は、気化器Ｅ２で液化天然ガスに冷却されて凝縮するとともに蒸発器Ｅ１内に溜まった液状の中間媒体である。

熱交換器４４は、中間媒体流路４０を流れる中間媒体４と、冷媒循環回路４２を流れる冷媒との間で熱交換を行うように構成されている。この熱交換器４４において、中間媒体によって冷媒が冷却される。すなわち、熱交換器４４を介して、中間媒体４の冷熱が冷媒に供給される。

冷媒循環回路４２には、利用側熱交換器５０と冷媒ポンプ５２とが設けられている。利用側熱交換器５０は、例えば、冷凍庫等に配置され、庫内の空気を冷却するように構成されている。冷媒ポンプ５２が駆動されることにより、冷媒が熱交換器４４と利用側熱交換器５０との間で冷媒循環回路４２内を循環する。熱交換器４４において、中間媒体から受けた冷熱は、利用側熱交換器５０において、庫内空気に供給され、庫内空気を冷却することができる。なお、熱交換器４４及び利用側熱交換器５０においては、熱交換時に冷媒の潜熱が利用されてもよく、あるいは顕熱が利用されてもよい。

調整手段４６には、冷媒循環回路４２内の冷媒の循環量を調整するための制御を行う冷媒流量調整部５５と、熱交換器４４において冷却された冷媒の温度が所定範囲内に収まるように、冷媒の温度を調整するための制御を行う温度調整部５８と、が含まれている。

冷媒流量調整部５５は、流量調整弁５４と、弁コントローラ５６とを備えている。また、冷媒流量調整部５５は、例えば庫内空気の温度を検出可能な温度センサ６２と信号授受可能に接続されるコネクタ６０を備えている。弁コントローラ５６は、温度センサ６２と接続された状態において、温度センサ６２から入力された信号に基づいて、冷媒循環回路４２に設けられた流量調整弁５４の弁開度を制御する信号を出力するように構成されている。なお、冷媒流量調整部５５は、冷媒循環回路４２に設けられた流量検出器５６ａからの信号を受け取っており、検出値に応じて流量調整弁５４の弁開度を微調整する。

冷媒循環回路４２の流量調整弁５４の弁開度が調整されると、冷媒循環回路４２内の冷媒循環量が調整される。流量調整弁５４の弁開度を調整することにより、熱交換器４４において、冷媒が中間媒体４から受ける冷熱量を調整することができる。この結果、利用側熱交換器５０において、庫内空気に供給する冷熱量を調整することができる。

温度調整部５８には、冷媒の温度を検出する温度検出部５８ａと、中間媒体流路４０における中間媒体の流量を調整する調整弁５８ｂと、温度検出部５８ａの検出結果に応じて調整弁５８ｂを制御する弁制御部５８ｃとが含まれている。

温度検出部５８ａは、冷媒循環回路４２内において、熱交換器４４で中間媒体によって冷却された冷媒の温度を検出するように構成されている。すなわち、温度検出部５８ａは、冷媒循環回路４２における利用側熱交換器５０よりも上流側における冷媒温度を検出するものであり、熱交換器４４から利用側熱交換器５０に向かう冷媒の温度を検出する。

弁制御部５８ｃは、温度検出部５８ａでの検出値に応じた信号を出力するように構成されている。調整弁５８ｂは、弁制御部５８ｃから送られてきた信号に基づいて、弁開度を調整する。調整弁５８ｂの弁開度が調整されると、ケーシング１８内から中間媒体流路４０に流れ込む中間媒体４の流量が調整される。この結果、熱交換器４４において、中間媒体４から冷媒に供給される冷熱量も調整され、結果として、熱交換器４４を通過した冷媒の温度が所定範囲内に収まるように調整される。すなわち、温度調整部５８は、中間媒体流路４０に設けられた調整弁５８ｂの弁開度を調整することにより、冷媒温度を所定範囲内に収めるための制御が可能となっている。

ここで、本実施形態の冷熱回収ガス気化装置１０の運転動作について説明する。

導入配管２８を通して気化器Ｅ２の伝熱管２５に導入された液化天然ガスは、ケーシング１８内（気化器Ｅ２内）のガス状の中間媒体４と熱交換する。これにより、液化天然ガスは蒸発し、中間媒体４は凝縮する。気化した天然ガスは、供給配管３２に流入して、加温器Ｅ３において熱源媒体によってさらに加熱され、その後供給配管３２を通してガス需要側に供給される。

ケーシング１８内では、中間媒体４は飽和状態で存在しており、気化器Ｅ２において凝縮した中間媒体４は、ケーシング１８内における底部に貯留される。ケーシング１８内（蒸発器Ｅ１内）に溜まっている液状の中間媒体４は、取り入れ配管２０を通して蒸発器Ｅ１の伝熱管１９内に流入した熱源媒体と熱交換する。この熱交換により、液状の中間媒体４の少なくとも一部は蒸発する。一方、熱源媒体は、中間媒体４によって冷却され（冷熱を受ける）、排出管２２に流入し、加温器Ｅ３において、天然ガスによってさらに冷却され、排出管２２から排出される。なお、取り入れ配管２０の熱源ポンプ２１は、定量の熱源媒体を送出する。

ケーシング１８内においては、ケーシング１８内の圧力が一定の圧力に維持されるように制御が行われている。例えば、導入配管２８を通して気化器Ｅ２に導入される液化天然ガスの流量が増大した場合には、ケーシング１８内の温度及び圧力が低下する。状態コントローラ３８は、ケーシング１８内の圧力低下を検知すると、排出管２２の流量調整弁３９の弁開度を大きくする制御を実行する。これにより、蒸発器Ｅ１に供給される熱源媒体の流量が増大し、ケーシング１８内の圧力低下を抑制することができる。これにより、ケーシング１８内の圧力は一定の圧力に維持される。

ケーシング１８内（蒸発器Ｅ１内）の底部に溜まっている中間媒体４の一部は、循環ポンプ４８の駆動によって、中間媒体流路４０を流れる。中間媒体流路４０を流れる中間媒体４は熱交換器４４において、冷媒循環回路４２の冷媒と熱交換する。熱交換器４４において冷却された中間媒体４は、ケーシング１８の第２接続部１８ｂを通して、ケーシング１８内に戻る。このとき、中間媒体４は、フラッシュすることにより、ガス状になってケーシング１８内（気化器Ｅ２内）に導入される。なお、熱交換器４４において、中間媒体４が冷媒と熱交換することによって気化する設定となっていてもよい。この場合、ガス状又は気液混合状態の中間媒体４がケーシング１８内（気化器Ｅ２１内）に導入される。

熱交換器４４において中間媒体４によって冷却された冷媒は、利用側熱交換器５０において庫内空気を冷却し、その後熱交換器４４に戻る。冷媒循環回路４２では、冷媒のこの循環が繰り返されている。

冷媒循環回路４２では、気化負荷の範囲内で冷熱負荷に応じて冷媒循環量が調整される一方、冷媒の温度が略一定に維持されるように調整されている。この調整動作について、以下、具体的に説明する。

利用側熱交換器５０に設けられた温度センサ６２は、庫内空気の温度を検出している。このとき、温度センサ６２によって検出された庫内空気の温度が例えば設定温度よりも高くなった場合、冷媒流量調整部５５は、温度センサ６２から受信した信号に基づいて、冷媒循環回路４２の流量調整弁５４の弁開度を大きくする制御を行う。これにより、冷媒循環回路４２を循環する冷媒量が増大する。冷媒の循環量が増大すると、それに伴い、冷媒の温度は上昇する。熱交換器４４から受け取る冷熱量に対して、冷媒量が増加するからである。

冷媒の温度が上昇すると、温度検出部５８ａがこれを検知する。弁制御部５８ｃは、温度検出値に応じた信号を出力し、中間媒体流路４０の調整弁５８ｂは、この信号を受信して弁開度を大きくするように動作する。これにより、中間媒体流路４０を流れる中間媒体４の流量が増大し、熱交換器４４において、中間媒体４から冷媒に供給される冷熱量が増大する。この結果、熱交換器４４から利用側熱交換器５０に向かって流れる冷媒の温度が低下し、冷媒温度が所定温度の範囲内に維持されることとなる。

このとき、冷媒循環量が増大することによって中間媒体４から冷媒に供給される冷熱が増大するので、中間媒体流路４０を通してケーシング１８に戻る中間媒体４の温度が上がり、ケーシング１８内の圧力も上がる。ケーシング１８に設けられた状態コントローラ３８は、圧力検出部３８ａにおいて圧力上昇を検知すると、流量調整弁３９の弁開度を小さくするための信号を出力する。これにより、排出管２２を流れる熱源媒体の流量が低減するので、中間媒体４から熱源媒体に供給される冷熱量が低減するとともに、ケーシング１８内の圧力を降下させることができる。その結果、ケーシング１８内の圧力を一定の圧力に維持することができる。すなわち、冷媒に供給される冷熱量が増大した場合には、その分、熱源媒体に供給される冷熱量（間接的ＬＮＧ気化補完熱量）が低減される。トータルとしては気化負荷の範囲内で、冷媒による冷熱の回収及び熱媒体の供給がなされる。

一方、温度センサ６２によって検出された庫内空気の温度が例えば設定温度よりも低くなった場合には、冷媒循環回路４２の流量調整弁５４の弁開度を小さくすることにより冷媒循環量を減らす。このとき、冷媒温度は低下するため、中間媒体流路４０の調整弁５８ｂの弁開度を小さくする。これにより、ケーシング１８内の圧力が低くなるため、排出管２２の流量調整弁３９の弁開度を大きくする。これにより、中間媒体４から熱源媒体に供給される冷熱量を増大させることができるとともに、ケーシング１８内の圧力の上昇を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態では、気化器Ｅ２において、低温ガスの需要に応じた量の低温液化ガスを気化させる。このとき、液化天然ガスによって中間媒体４を液化させるので、中間媒体４に冷熱が供給される。したがって、液化天然ガスの気化負荷の範囲内で、液化天然ガスから中間媒体４に冷熱を供給することができ、熱交換器４４を介して中間媒体４から冷媒循環回路４２の冷媒に冷熱が供給され、この冷熱は利用側熱交換器５０に供給される。したがって、中間媒体４が液化天然ガスから受けた冷熱を回収することができる。このとき、利用側熱交換器５０を介して利用側に供給される冷熱量は液化天然ガスの気化負荷の範囲内の熱量である。しかも、中間媒体４と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器４４においては、調整手段４６が、要求される冷熱負荷に応じて冷熱供給量を調整するため、要求される冷熱負荷が小さい場合には、冷媒循環回路４２から取り出される冷熱量を減らすことができる。換言すれば、需要側から要求される液化天然ガスの気化負荷の範囲内で、冷熱負荷に応じた量の冷熱を冷媒循環回路４２から取り出して、利用側に供給することができる。このため、冷熱回収ガス気化装置１０を補助冷却装置として使用することができる。本実施形態は、冷凍倉庫等に用いられる従来の液化天然ガス気化装置ように、要求される冷熱負荷を全てまかなうことを前提としていないため、気化器Ｅ２に加えてバックアップ蒸発器を備える必要がない。したがって、ガス気化装置１０としての装置コストを抑制することができる。

また本実施形態では、冷媒流量調整部５５が、利用側の冷熱負荷に応じて、冷媒循環回路４２の冷媒循環量を調整することにより、利用側に供給される冷熱量が調整される。このとき、利用側熱交換器５０において利用側に冷熱を供給するとともに庫内空気によって加温された冷媒の温度が変化する。そして、温度調整部５８は、熱交換器４４において冷却された冷媒の温度が所定範囲内に収まるように、冷媒の温度を調整するための制御を行う。これにより、熱交換器４４において中間媒体によって冷却されて、利用側に冷熱を供給する冷媒の温度を所定範囲内に収めることができる。この結果、利用側へ供給される冷熱量の制御を精度良く行うことができる。

また本実施形態では、中間媒体流路４０の中間媒体４から冷媒循環回路４２の冷媒に供給される冷熱量が調整されると、気化器Ｅ２に導入された中間媒体４の温度及び圧力が変動する。そして、状態コントローラ３８が気化器Ｅ２内の温度又は圧力を検出しており、流量調整弁３９は、それが所定範囲内になるように、状態コントローラ３８の圧力検出部３８ａによる検出結果に応じて熱源媒体の流量を調整する。したがって、気化器Ｅ２内の中間媒体４の温度又は圧力が所定範囲に収まるように維持される。したがって、気化器Ｅ２で気化した低温ガスの温度を所定範囲内に維持することができる。

また、冷媒流量調整部５５が設けられているため、中間媒体４を通して冷媒に供給される冷熱量が調整されることになる。この場合、中間媒体４から冷媒に供給される冷熱量に応じて、液化天然ガスから中間媒体４を介して冷媒に供給される冷熱量が変化することになる。このとき、熱源媒体の流量を調整することにより、中間媒体４への供給熱量が調整されることになるため、中間媒体から冷媒に供給される冷熱量の変化を、熱源媒体による供給熱量の調整によって吸収することができる。この結果、気化器Ｅ２で気化した低温ガスの流量及び温度を所定範囲内に維持することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、中間媒体流路４０に循環ポンプ４８が設けられて、循環ポンプ４８を駆動することによって、中間媒体流路４０に強制的に中間媒体が流れる構成となっている。この構成に代え、中間媒体流路４０において、サーモサイフォン方式で中間媒体４が流れるように構成されていてもよい。この場合、図２に示すように、中間媒体流路４０の循環ポンプ４８を省略することができる。そしてこの場合、中間媒体流路４０を流れる中間媒体が、熱交換器４４において蒸発する設定となる。すなわち、ケーシング１８内から液状の中間媒体が流入し、中間媒体流路４０において中間媒体が気化することにより、ケーシング１８内に戻される。一方、熱交換器４４において冷媒が冷却されるとともに、利用側熱交換器５０において冷媒が加熱され昇温する設定となる。

前記実施形態では、蒸発器Ｅ１及び気化器Ｅ２が共通のケーシング１８内に設けられる構成としたが、この構成に限られるものではない。すなわち、蒸発器Ｅ１と気化器Ｅ２とは、別個独立に形成されていて、これら別個に形成された蒸発器Ｅ１と気化器Ｅ２とが配管で接続された構成であってもよい。

前記実施形態では、第２接続部１８ｂが、ケーシング１８における気化器Ｅ２を構成する部位に設けられているが、これに限られない。第２接続部１８ｂは、ケーシング１８における蒸発器Ｅ１を構成する部位に設けられていてもよい。つまり、中間媒体流路４０を流れた中間媒体が蒸発器Ｅ１に戻される構成であってもよい。

Ｅ１ 蒸発器
Ｅ２ 気化器
４ 中間媒体
１０ 冷熱回収ガス気化装置
１２ 気化装置
１４ 冷熱回収装置
１８ ケーシング
１９ 伝熱管
２５ 伝熱管
３８ 状態コントローラ
３８ａ 圧力検出部
３９ 流量調整弁
４０ 中間媒体流路
４２ 冷媒循環回路
４４ 熱交換器
４６ 調整手段
５０ 利用側熱交換器
５２ 冷媒ポンプ
５４ 流量調整弁
５５ 冷媒流量調整部
５６ 弁コントローラ
５６ａ 流量検出器
５８ 温度調整部
５８ａ 温度検出部
５８ｂ 調整弁
５８ｃ 弁制御部

Claims (4)

1. 熱源媒体と中間媒体との熱交換によって中間媒体の少なくとも一部を蒸発させる中間媒体蒸発器と、
   前記中間媒体蒸発器で蒸発した中間媒体によって低温の液化ガスを気化させる低温液化ガス蒸発器と、
   前記低温液化ガス蒸発器で液化した中間媒体を外部に取り出し、該中間媒体を前記中間媒体蒸発器又は前記低温液化ガス蒸発器に戻す中間媒体流路と、
   冷媒が循環する冷媒循環回路と、
   前記中間媒体流路を流れる中間媒体と前記冷媒循環回路を循環する冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、
   要求される冷熱負荷に応じて、中間媒体から前記冷媒循環回路の冷媒に供給される冷熱量を調整する調整手段と、を備える冷熱回収機能付きガス気化装置。
2. 前記調整手段には、前記冷媒循環回路内の冷媒の循環量を調整する冷媒流量調整部と、前記熱交換器において冷却された冷媒の温度が所定範囲内に収まるように、冷媒の温度を調整するための制御を行う温度調整部と、が含まれている請求項１に記載の冷熱回収機能付きガス気化装置。
3. 前記低温液化ガス蒸発器で低温液化ガスを気化させるための中間媒体の温度又は圧力を検出する状態検出手段と、
   前記状態検出手段で検出された温度又は圧力が所定範囲に収まるように、前記状態検出手段の検出結果に応じて熱源媒体の流量を調整する熱源媒体流量調整部と、を備えている請求項１又は２に記載の冷熱回収機能付きガス気化装置。
4. 熱源媒体と中間媒体との熱交換によって中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発器と、前記中間媒体蒸発器で蒸発した中間媒体によって低温の液化ガスを気化させる低温液化ガス蒸発器と、を備えた中間媒体式ガス気化装置に接続されて使用される冷熱回収装置であって、
   一端部が前記低温液化ガス蒸発器に接続可能に構成されるとともに、他端部が前記中間媒体蒸発器に接続可能に構成される中間媒体流路と、
   利用側に冷熱を供給する冷媒が循環する冷媒循環回路と、
   前記中間媒体流路を流れる中間媒体と前記冷媒循環回路を循環する冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、
   要求される冷熱負荷に応じて、中間媒体から冷媒に供給される冷熱量を調整する調整手段と、を備える冷熱回収装置。

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