JP6242749B2 - 低温液化ガス気化装置 - Google Patents

Description

本発明は、低温液化ガス気化装置に関するものである。

従来、下記特許文献１及び２に開示されているように、ＬＮＧ（液化天然ガス）等の低温液化ガスを連続的に気化する装置として、熱源流体に加えて中間媒体を用いた中間媒体式の低温液化ガス気化装置が知られている。この種の低温液化ガス気化装置では、中間媒体蒸発器とＬＮＧ蒸発器とＮＧ（天然ガス）加温器とが設けられている。中間媒体蒸発器では、海水等の熱源流体によって中間媒体（例えばプロパン）を気化させる。ＬＮＧ蒸発器では、中間媒体によってＬＮＧを気化させる。ＮＧ加温器では、ＮＧがさらに加温される。

特開２０００−２２７２００号公報 特開２００１−２００９９５号公報

前記特許文献２には、低温液化ガス気化装置の熱源流体として海水を用いることができない場合があり、例えば、温水又はグリコール水等の熱媒が用いられることがある、ということが記載されている。一方、熱源流体として空気等のガスを用いることも考えられる。しかしながら、熱源流体としてガスが用いられる場合には、着氷・着霜により熱伝達効率が低下することから、ガス気化装置としての性能向上が要望される。

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、熱源流体としてガスが用いられる場合において、中間媒体蒸発器での伝熱効率を向上することにより、低温液化ガス気化装置としての性能を向上することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、ガスとの熱交換によって中間媒体を気化させる中間媒体蒸発器と、前記中間媒体蒸発器で気化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、前記中間媒体蒸発器は、前記中間媒体が流れる伝熱管を有しており、前記伝熱管は、前記中間媒体の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜し、前記ガスとの熱交換を行う熱交換部を有し、前記熱交換部にはフィンが設けられており、前記フィンは、鉛直方向に流れる前記ガスの流れ方向に沿うように、鉛直向きに設定されている低温液化ガス気化装置である。

本発明では、中間媒体蒸発器の伝熱管の熱交換部が、中間媒体の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜しているため、伝熱管の熱交換部が水平に配置されている場合に比べて、熱交換部内における中間媒体の沸騰領域を増大させることができる。すなわち、中間媒体は液状で伝熱管に流入し、伝熱管の熱交換部内において気化するが、このとき、熱交換部内での流れに沿って次第に気相の割合が増加する。そして、伝熱管の出口からは中間媒体が気液二相流となって流出する。このため、伝熱管の熱交換部が、中間媒体の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜している場合には、熱交換部内において液状の中間媒体がより溜まりやすくなり、結果として、熱交換部内における沸騰領域を増大させることができる。したがって、中間媒体蒸発器での伝熱効率が向上するため、ガス気化装置としての性能を向上させることができる。

また本発明では、伝熱管の熱交換部が傾斜配置とされる一方で、伝熱管のフィンがガスの流れ方向に沿う向きに形成されている。このため、フィンによってガスの流れが阻害されることがなく、熱交換部での中間媒体の蒸発性能が悪化することを防止することができる。また、熱交換部が垂直になっているわけでないので、フィンが水平にならず、そのために、ガスが凝縮した液滴がフィン上に溜まることもない。したがって、フィンでの伝熱性能が悪化することも防止できる。

しかも、前記ガスが鉛直方向に流れる設定となっていて、前記フィンは鉛直向きに設定されているので、ガスから凝縮した液体がフィン表面を重力方向に流れる。したがって、フィン上の液滴がより流れやすくなる。

本発明は、ガスとの熱交換によって中間媒体を気化させる中間媒体蒸発器と、前記中間媒体蒸発器で気化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、前記中間媒体蒸発器は、前記中間媒体が流れる伝熱管を有しており、前記伝熱管は、前記中間媒体の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜し、前記ガスとの熱交換を行う熱交換部を有し、前記熱交換部にはフィンが設けられており、前記フィンは、前記ガスの流れ方向に沿う向きに設定され、前記フィンは、前記熱交換部に沿って多数設けられており、前記中間媒体の入口側に設けられたフィン同士の間隔は、前記中間媒体の出口側に設けられたフィン同士の間隔よりも広い低温液化ガス気化装置である。

この態様では、中間媒体の入口側におけるフィン同士の間隔が、出口側におけるフィン同士の間隔よりも広くなるように設定されている。このため、フィンへの液滴の付着を減らすことができる。すなわち、伝熱管における中間媒体の入口側では、出口側に比べ、ガスが凝縮した液滴がフィンに付着し滞留しやすい（ガスと中間媒体の温度差が大きく、ガスが凝縮しやすい）。このため、入口側におけるフィン同士の間隔が、出口側におけるフィン同士の間隔よりも広くすることにより、ガスが、入口側のフィン同士の間隙をより通りやすくなり、そこでのフィンへの液滴の付着、滞留を抑制することができる。一方、出口側ではフィン間隔が狭いため、熱交換部の単位長さ当たりの伝熱面積が入口側に比べて大きくなっている。したがって、出口側での伝熱性能を向上することができる。

前記ガスは空気であり、前記空気を循環させる循環流路が設けられている場合には、前記循環流路には、前記中間媒体蒸発器と、前記中間媒体蒸発器において冷却された空気を加熱する加熱器とが接続されていてもよい。

この態様では、中間媒体蒸発器において中間媒体を気化させるための空気は、閉回路である循環流路内を循環する。このため、空気に含まれる水分は少ない。したがって、中間媒体蒸発器への露付きを抑制することができる。これにより、液滴付着、滞留による伝熱性能の低下を抑制することができる。また、循環流路には加熱器が接続されているため、中間媒体蒸発器において冷却された空気の温度を大気温度まで戻すことができる。

前記ガスは空気である場合には、前記中間媒体蒸発器に向かう空気を乾燥させる乾燥手段が設けられていてもよい。この態様では、中間媒体蒸発器への露付きを抑制することができる。これにより、液滴付着、滞留による伝熱性能の低下を抑制することができる。

本発明は、ガスとの熱交換によって中間媒体を気化させる中間媒体蒸発器と、前記中間媒体蒸発器で気化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、前記中間媒体蒸発器は、前記中間媒体が流れる伝熱管を有しており、前記伝熱管は、前記中間媒体の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜し、前記ガスとの熱交換を行う熱交換部を有し、前記伝熱管に設けられた各フィン間の間隙に溜まった凝縮水を除去する除去装置を備え、前記除去装置は、前記伝熱管の下方に回転自在に配置された回転軸と、前記回転軸に支持された複数の除去部材と、を備え、前記複数の除去部材は、前記回転軸が回転することによって各フィン間の間隙をそれぞれ１つの除去部材が通過するピッチで前記回転軸に配置されている低温液化ガス気化装置である。

この態様では、回転軸が回転することにより、各除去部材が伝熱管のフィン間の間隙を通過する。これにより、フィン間に溜まった凝縮水をフィン間の外部に排出することができ、この結果、フィン間に凝縮水が常に溜まった状態になることを防止することができる。しかも、各フィン間にそれぞれ１つの除去部材が進入するように設けられているため、除去装置の重量増加を抑制することができる。

前記回転軸に垂直な一つの平面内に１つのみの除去部材が位置するように前記複数の除去部材が配置されていてもよい。

この態様では、フィン間を通過する風速の変動を大きくすることができるため、フィン間の凝縮水をさらに除去しやすくすることができる。すなわち、回転軸に垂直な一つの平面内には１つのみの除去部材が位置しており、かつ回転軸の静的釣り合いが確保されているため、全ての除去部材が同位相に並ぶのではなく、一部の除去部材が他の除去部材とは異なる位相となる。このため、ある時点において、一部のフィン間の凝縮水が除去される一方で、他のフィン間の凝縮水は溜まったままになる。このとき、凝縮水が除去されたフィン間に集中してガスが流入することになり、ここでのガス流速は大きくなる。一方で凝縮水が溜まったままのフィン間ではガス流速が小さくなる。したがって、時間の経過に伴い、あるフィン間の間隙に流入するガスの流速の変動が大きくなるため、フィン間の凝縮水を除去しやすくすることができる。

前記除去装置は、前記回転軸を回転させる駆動部を備えていてもよい。前記駆動部は、駆動軸と、前記駆動軸の回転によって前記回転軸を回転させる伝動部材とを備えていてもよい。この態様では、駆動軸が回転することによって回転軸が回転する。したがって、回転軸に直接駆動力を付与する構成を採用できない場合でも、回転軸を回転させることができる。

前記駆動部は、前記フィン間を通過したガスを案内するガイドと、前記ガイドによって案内されたガスから受けた力を前記駆動軸が回転する力に変換する受け部材と、を備えていてもよい。この態様では、フィン間を通過したガスがガイドで案内されて受け部材に当たる。受け部材は、ガスから受けた力を、駆動軸を回転させる力に変換する。したがって、フィン間を通過したガスを利用して回転軸を回転させることができる。

前記駆動部は、前記フィン間から落下した凝縮水から受けた力を前記駆動軸が回転する力に変換する受け部材を備えていてもよい。この態様では、フィン間から落下した凝縮水を利用して回転軸を回転させることができる。

前記駆動部は、前記フィン間から落下した凝縮水を前記受け部材に向けて流すガイドを備えていてもよい。この態様では、より効率的に駆動軸を回転させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、熱源流体としてガスが用いられる場合において、中間媒体蒸発器での伝熱効率を向上することができ、これにより、低温液化ガス気化装置としての性能を向上することができる。

本発明の第１実施形態に係る低温液化ガス気化装置の全体構成を概略的に示す図である。 （Ａ）（Ｂ）前記ガス気化装置に設けられた蒸発器の伝熱管室内に配置された伝熱管の構成を説明するための図である。 （Ａ）伝熱管が水平の場合における中間媒体の貯留量を説明するための図であり、（Ｂ）参考形態の場合での伝熱管内における中間媒体の貯留量を説明するための図である。 その他の参考形態における伝熱管の構成を説明するための図である。 第１実施形態における伝熱管の構成を説明するための図である。 その他の実施形態における伝熱管の構成を説明するための図である。 蒸発器に導入されるガスを乾燥させる実施形態を説明するための図である。 蒸発器に導入されるガスを乾燥させる実施形態を説明するための図である。 本発明の第２施形態に係る低温液化ガス気化装置に設けられた蒸発器の構成を概略的に示す図である。 図９の要部（除去装置）を拡大して示す図である。 除去部材のピッチとフィンピッチとの関係を説明するための図である。 回転軸に設けられた除去部材の構成を説明するための図である。 フィン間を通過した大気によって回転軸を回転させる機構を説明するための図である。 フィン間から落下した凝縮水を利用して駆動軸及び回転軸を回転させる除去装置を概略的に示す図である。 フィン間から落下した凝縮水によって回転軸を回転させる機構を説明するための図である。 モーターによって回転軸を回転させる除去装置を概略的に示す図である。 モーターによって回転軸を回転させる除去装置を概略的に示す図である。 隣り合う２つの伝熱管で１つの除去装置を共用する場合の構成を説明するための図である。

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。

（参考形態及び第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装置（以下、ガス気化装置と称する）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（ＮＧ）を得るための装置である。なお、本発明は、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。

本実施形態のガス気化装置は、中間媒体式のガス気化装置であり、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。

ガス気化装置は、液化天然ガスが流れるガス系統と、中間媒体４が流れる中間媒体系統とを有し、中間媒体系統には、中間媒体４が封入された循環回路２０が形成されている。

ガス気化装置は、液状の中間媒体４と大気（ガスの一例）１２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、ガス系統内の液化天然ガスと循環回路２０内の液状の中間媒体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蒸発器である気化器Ｅ２と、気化器Ｅ２で気化した天然ガスを大気１２で加熱する加温器Ｅ３と、を備えている。

ガス系統には、液化天然ガスが流れる配管１が設けられており、この配管１には流量調整弁２が設けられている。流量調整弁２は、弁制御部２ａによって制御され、弁制御部２ａからの信号に応じて弁開度を調整する。気化器Ｅ２には、流量調整弁２で流量が調整された液化天然ガスが導入される。

気化器Ｅ２は、仕切り壁で互いに仕切られた入口室２２及び出口室２４と、両室２２，２４を連通する多数本の伝熱管２６とを備えている。各伝熱管２６は、略Ｕ字状をなし、入口室２２及び出口室２４の側方に配置された熱交換室２８の内部に突き出ている。なお、伝熱管２６内には、伝熱を促進させるための伝熱促進体（図示省略）が設けられていてもよい。この伝熱促進体は、例えば、螺旋状に形成されたテープ（ツイストテープ）、湾曲した複数の板状体を並べたもの、ワイヤインサート、線状体を編み込んだ構成のもの等であり、伝熱管２６での中間媒体４の乱流を促進させる。

気化器Ｅ２の熱交換室２８では、中間媒体４を上部より受け入れ、中間媒体４であるプロパンガスの凝縮潜熱を熱源として伝熱管２６内の液化天然ガスを蒸発させる。伝熱管２６内で蒸発した天然ガスは、出口室２４を通して排出され、配管３を通して加温器Ｅ３に導入される。

熱交換室２８には、熱交換室２８内で凝縮した液状の中間媒体４を溜める貯留部３０が設けられている。貯留部３０は、伝熱管２６よりも下方に位置している。貯留部３０には液面センサー４６が設けられている。

中間媒体系統では、ポンプ５を駆動することにより、循環回路２０内の中間媒体４を循環させる。具体的に、循環回路２０を構成する配管のうち、気化器Ｅ２における貯留部３０と蒸発器Ｅ１とを接続する配管（液配管）６にポンプ５と液面調節弁７とが設けられている。ポンプ５は、貯留部３０に貯留されたプロパン液（中間媒体４）を吸い込み、ポンプ５から送り出されたプロパン液は蒸発器Ｅ１に供給される。すなわち、このポンプ５が配設された配管６には、貯留部３０に貯まった液状の中間媒体４が蒸発器Ｅ１に向かって流れる。

蒸発器Ｅ１は、中間媒体４が流通する伝熱管１０が配置された伝熱管室３４と、伝熱管１０の周囲に大気（空気）１２を流通させるための送風機１１が配置された送風機室３５と、を備えている。伝熱管室３４は脚部３６に支持された状態で設置されている。伝熱管室３４の内部空間と送風機室３５の内部空間とは連通している。

送風機１１は、回転軸が垂直になる姿勢で送風機室３５内の中央部に設置されている。したがって、送風機室３５及び伝熱管室３４では、送風機１１が駆動されると、空気が上下方向に流れる（本形態では、空気は上から下に向かって流れる）。

送風機１１は、インバーター３８によって回転数を調整可能なモーター１３を有する。インバーター３８は、気化器Ｅ２の熱交換室２８内の圧力を検出する圧力検知器９からの制御信号を受信する。

インバーター３８及び圧力検知器９は、蒸発器Ｅ１での中間媒体４の温度が所定温度の範囲内に収まるように送風機１１の回転数を制御する。すなわち、圧力検知器９の検知結果に応じてインバーター３８によって送風機１１の回転数が制御されることにより、伝熱管室３４を流れる大気１２の風量が調節され、気化器Ｅ２の熱交換室２８での中間媒体（プロパンガス）４の温度（結果的には圧力）が所定範囲に収まるように制御される。

図例では、伝熱管室３４の上側に配置された送風機室３５に送風機１１（押込みファン）が設置されて、上から下に大気１２が流れる構成としているが、この構成に限られるものではない。例えば、送風機１１（押込みファン）を伝熱管室３４の下側に設置してもよく、あるいは、送風機１１（吸込みファン）が伝熱管室３４の上側に配置されるとともに、大気１２が下から上に流れる構成としてもよい。すなわち、送風機１１は、伝熱管室３４の上流側に配置される押込みファンとしてもよく、あるいは伝熱管室３４の下流側に配置される吸込みファンとしてもよい。

伝熱管１０内を流れる中間媒体４は、送風機１１によって外部から供給された大気１２と熱交換して蒸発する。すなわち、蒸発器Ｅ１では、液化天然ガスと熱交換して凝縮した中間媒体４の蒸発潜熱分の熱量を大気１２より受けている。言い換えると、大気１２を蒸発器Ｅ１での熱源としている。そして、伝熱管室３４の下部から導入された液状の中間媒体４は、伝熱管１０内で蒸発して、伝熱管室３４の上部からガス配管８に導出される。ガス状の中間媒体４は、ガス配管８を経由して、気化器Ｅ２の上部に戻される。

加温器Ｅ３は、気化器Ｅ２で気化した天然ガスを加熱する。すなわち、大気温度の高い地域において大気による天然ガスの加温は極めて容易であるため、このような地域に設置される低温ガス気化装置の場合には、気化器Ｅ２での負荷を減らして、加温器Ｅ３による加温によって所定温度のガスを得る構成（加温器Ｅ３に負荷させた構成）とした方がより経済的になる。そこで、本実施形態では、加温器Ｅ３が設けられている。

加温器Ｅ３は、大気１２を熱源とする熱交換器であり、蒸発器Ｅ１と同様の構成を有している。すなわち、加温器Ｅ３は、伝熱管１５が設けられた伝熱管室４８と、送風機１６が設けられた送風機室４９と、を備えている。送風機１６は、モーター１７によって駆動される。

伝熱管室４８の伝熱管１５の一端部には、出口配管１４が接続され、伝熱管１５の他端部は、ガス配管３の一端部が接続されている。ガス配管３の他端部は、気化器Ｅ２の出口室２４に接続されている。したがって、気化器Ｅ２で気化した低温ガスは、ガス配管３を通して加温器Ｅ３に導入され、この加温器Ｅ３で大気１２と熱交換することによって所定温度以上に加熱される。

図２（Ａ）（Ｂ）は、蒸発器Ｅ１の伝熱管室３４に設けられた伝熱管１０の構成を示している。伝熱管１０は複数のパス５２を有しており、各パス５２は流入ヘッダ５４及び流出ヘッダ５６に接続されている。流入ヘッダ５４は配管６に接続されており、流出ヘッダ５６はガス配管８に接続されている。流出ヘッダ５６は流入ヘッダ５４の上側に配置されている。

各パス５２は、流入端部が流入ヘッダ５４に接続された第１熱交換部５２ａと、流出端部が流出ヘッダ５６に接続された第２熱交換部５２ｂと、第１熱交換部５２ａ及び第２熱交換部５２ｂを連結する連結部５２ｃと、を有する。すなわち、伝熱管１０は、大気１２との熱交換を行う熱交換部を有しており、この熱交換部には、伝熱管室３４内の一方側から他方側に向かって中間媒体４が流れる第１熱交換部５２ａと、伝熱管室３４内の他方側から一方側に向かって中間媒体４が流れる第２熱交換部５２ｂとが含まれている。したがって、各パス５２は、中間部で折り返された形状に形成されている。

第１熱交換部５２ａ及び第２熱交換部５２ｂは、それぞれ、中間媒体４の入口側から出口側に向かって次第に上の位置になるように傾斜している。図例は、第１熱交換部５２ａ及び第２熱交換部５２ｂは何れも直管状に形成されている。一方、連結部５２ｃは、水平方向に延びている。そして、何れの熱交換部５２ａ，５２ｂにおいても、中間媒体４は斜め上方に向かって流れながら、次第に気化していく。なお、伝熱管１０の各パス５２の構成は、２つの熱交換部５２ａ，５２ｂが連結部５２ｃで連結される構成に限られない。例えば、各パス５２が、連結部５２ｃを有することなく１つの熱交換部によって構成されていてもよい。

伝熱管１０の熱交換部５２ａ，５２ｂには、多数のフィン５８が設けられている。フィン５８は、熱交換部５２ａ，５２ｂに直交する方向に延びる平板状に形成されている。前述したように、熱交換部５２ａ，５２ｂが傾斜しているため、フィン５８も熱交換部５２ａ，５２ｂの傾斜角度に応じて傾斜した向きとなっている。

伝熱管１０は一対の管板６２，６３に支持されている。具体的に、熱交換部５２ａ，５２ｂのヘッダ側の端部が一方の管板６２に支持され、熱交換部５２ａ，５２ｂの連結部５２ｃ側の端部がもう一方の管板６３に支持されている。大気１２は、これら管板６２，６３の間を流通する。

配管６から流入ヘッダ５４内に流入した中間媒体４は、各パス５２に分流して流れる。各パス５２に流入した中間媒体４は、第１熱交換部５２ａで大気１２と熱交換し、一部が気化する。第１熱交換部５２ａから連結部５２ｃを経由して第２熱交換部５２ｂに流入した中間媒体４は大気１２と熱交換する。第２熱交換部５２ｂにおいても中間媒体４の一部が気化するため、流出ヘッダ５６に流入する中間媒体４は気液二相の状態となっている。流出ヘッダ５６に流入して合流した中間媒体４は、ガス配管８に流出する。

なお、伝熱管１０内には、伝熱を促進させるための伝熱促進体（図示省略）が設けられていてもよい。この伝熱促進体は、例えば、螺旋状に形成されたテープ（ツイストテープ）、湾曲した複数の板状体を並べたもの、ワイヤインサート、線状体を編み込んだ構成のもの等であり、伝熱管１０での中間媒体４の乱流を促進させる。

第２熱交換部５２ｂでは、全ての中間媒体４が気化するわけではないため、出口側での中間媒体４は気液二相の状態となっている。第２熱交換部５２ｂは、出口側ほど上の位置になる傾斜状態となっているため、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、伝熱管（第２熱交換部５２ｂ）が水平の場合に比べて、管内には多くの液状の中間媒体４が溜まっている。すなわち、伝熱管１０内では、熱交換部５２ｂの出口において、中間媒体４が完全に気化しているのではなく、一部液状となっている。このため、管内に溜まった中間媒体４の液面４ａが、熱交換部５２ｂの出口から続くように形成されている。この液面４ａは、伝熱管１０（第２熱交換部５２ｂ）の傾きにも影響を受けるため、図３（Ｂ）の伝熱管１０のように、出口側ほど上の位置になる傾斜している場合には、水平の場合に比べ、管内を満たす液状の中間媒体４の量は増加する。したがって、水平の場合に比べ、熱交換部５２ｂ内における沸騰領域が増大している。

第１実施形態に係るガス気化装置では、蒸発器Ｅ１の伝熱管１０の熱交換部５２ｂが、中間媒体４の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜しているため、伝熱管の熱交換部が水平に配置されている場合に比べて、熱交換部５２ｂ内における中間媒体４の沸騰領域を増大させることができる。すなわち、中間媒体４は液状で伝熱管１０に流入し、伝熱管１０の熱交換部５２ａ，５２ｂ内において気化するが、このとき、熱交換部５２ａ，５２ｂ内での流れに沿って次第に気相の割合が増加する。そして、伝熱管１０の出口からは中間媒体４が気液二相流となって流出する。このため、伝熱管１０の熱交換部５２ｂが、中間媒体４の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜している場合には、熱交換部５２ｂ内において液状の中間媒体４がより溜まりやすくなり、結果として、熱交換部５２ｂ内における沸騰領域を増大させることができる。したがって、蒸発器Ｅ１での伝熱効率が向上するため、ガス気化装置としての性能を向上させることができる。

なお、参考形態の伝熱管室３４では、送風機１１が駆動されると、大気１２が上下方向に流れる一方で、伝熱管１０の熱交換部５２ａ，５２ｂに設けられたフィン５８は、上下方向に対して傾いた向きとなっている。このため、前記参考形態では、フィン５８が大気１２の流れる向きに沿っていない。これに代え、図４に示す参考形態では、フィン５８が、大気１２の流れの向きに沿う向きに設定されている。すなわち、図４の参考形態では、大気１２の流れる方向が上下方向ではなく、斜め方向となっており、フィン５８の向きと一致する方向となっている。この構成の場合、送風機１６が、例えば回転軸が鉛直方向ではなく鉛直方向から少し傾いた方向になるように、傾いた姿勢で設置されていてもよい。あるいは、送風機１６が垂直姿勢で設置される一方で、送風機室３５の中央部ではなく偏った（図４の左側に偏った）位置に配置されていてもよい。

また、図５に示すように、第１実施形態では、大気１２が上下方向に流れる構成とする一方、フィン５８が上下方向に延びる姿勢で配置されている。この場合、フィン５８は、熱交換部５２ａ，５２ｂに対して垂直ではなく、少し傾斜した向きとなる。フィン５８が鉛直向きに設定されている構成では、大気１２から凝縮した水滴がフィン５８表面を重力方向に流れるため、フィン５８上の液滴がより流れやすくなる。

また、図６に示すように、隣り合うフィン５８同士の間隔が、入口側と出口側とで異なっていてもよい。具体的には、入口側に設けられたフィン５８同士の間隔が、出口側に設けられたフィン５８同士の間隔よりも広くなるように、フィン５８の配置が設定されていてもよい。図例では、入口から出口に向かってフィン５８同士の間隔が次第に小さくなる設定の場合を示している。この態様では、中間媒体４の入口側におけるフィン５８同士の間隔が、出口側におけるフィン５８同士の間隔よりも広くなるように設定されているため、フィン５８への液滴の付着を減らすことができる。すなわち、伝熱管１０における中間媒体４の入口側では、出口側に比べ、大気１２が凝縮した液滴がフィン５８に付着し滞留しやすい（大気１２と中間媒体４の温度差が大きく、大気１２が凝縮しやすい）。このため、入口側におけるフィン５８同士の間隔が、出口側におけるフィン５８同士の間隔よりも広くすることにより、大気１２が、入口側のフィン５８同士の間隙をより通りやすくなり、そこでのフィン５８への液滴の付着、滞留を抑制することができる。一方、出口側ではフィン５８間隔が狭いため、熱交換部５２ａ，５２ｂの単位長さ当たりの伝熱面積が入口側に比べて大きくなっている。したがって、出口側での伝熱性能を向上することができる。

ただし、出口側での間隔が入口側での間隔よりも狭ければ、一部のフィン５８同士の間隔が同じであってもよい。例えば、入口側から中間部まででは、フィン５８同士の間隔が同じであって、中間部から出口側までのフィン５８同士の間隔がそれよりも狭い構成であってもよい。また、入口から中間部までフィン５８同士の間隔が次第に狭くなり、中間部から出口までのフィン５８同士の間隔が同じ幅であってもよい。

図７に示すように、蒸発器Ｅ１で使用される空気（ガスの一例）を循環させる循環流路６６が設けられていてもよい。すなわち、前記実施形態では、蒸発器Ｅ１において、伝熱管室３４に導入された空気は、送風機室３５から排気される構成となっている。これに対し、図７に示す形態では、空気が蒸発器Ｅ１と加熱器６８との間を循環する循環流路６６が設けられている。蒸発器Ｅ１では、空気が中間媒体４によって冷却されるため、冷却された空気を加熱して元の温度に戻す加熱器６８が設けられている。加熱器６８は、循環流路６６の空気が流れる第１流路６８ａと、大気が流れる第２流路６８ｂとを有し、第１流路６８ａの空気と第２流路６８ｂの大気とを熱交換させる。この形態では、蒸発器Ｅ１において中間媒体４を気化させるための空気が、閉回路である循環流路６６内を循環する。このため、空気に含まれる水分は凝縮して少ない状態となっている。したがって、蒸発器Ｅ１への露付きを抑制することができる。これにより、液滴付着、滞留による伝熱性能の低下を抑制することができる。また、循環流路６６には加熱器６８が接続されているため、蒸発器Ｅ１において冷却された空気の温度を大気温度まで戻すことができる。

また、空気を循環させることによって徐々に空気を乾燥させる構成に限られるものではなく、図８に示すように、蒸発器Ｅ１に向かう空気を乾燥させる乾燥手段７０が設けられていてもよい。この乾燥手段７０は、シリカゲル等の乾燥剤が封入された装置であり、該装置内に流入された空気を乾燥させる。この形態でも、蒸発器Ｅ１への露付きを抑制することができ、これにより、液滴付着、滞留による伝熱性能の低下を抑制することができる。なお、図７に示す循環流路６６において乾燥手段７０が設けられていてもよい。

（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係るガス気化装置に設けられた蒸発器Ｅ１の概略構成を示している。

蒸発器Ｅ１は、送風機室３５及び伝熱管室３４を備えており、送風機室３５内には送風機１１（図示省略している）が配置され、伝熱管室３４には多数の伝熱管１０が配置されている。なお、図９では、便宜的に、伝熱管１０が１つのみ描かれている。

送風機１１は、回転軸が垂直になる姿勢で送風機室３５内の中央部に設置されている。送風機室３５及び伝熱管室３４において、送風機１１が駆動されると、空気が上から下に向かって流れる。送風機室３５の上面には、空気の取り入れ口３５ａが設けられている。

伝熱管室３４を支持する支持枠体４０は、伝熱管室３４の隅角部に設けられた複数の脚部３６と、上側梁部材４１及び下側梁部材４２と、上側梁部材４１と下側梁部材４２とを繋ぐ支持部材４３と、を備えている。上側梁部材４１及び下側梁部材４２には、隣り合う脚部３６同士の間に架設されて水平方向に延びるように配置されるものと、梁部材同士の間に架設されて水平方向に延びるように配置されるものとがある。そして、上側梁部材４１と下側梁部材４２とを接続するように、上下に延びる支持部材４３が設けられている。支持部材４３の上端部は上側梁部材４１の中間部に接続され、支持部材４３の下端部は下側梁部材４２の中間部に接続されている。

図９を部分的に拡大して図１０に示している。多数の伝熱管１０（第１熱交換部５２ａ又は第２熱交換部５２ｂ）は、フィン５８同士が互いに近接するように水平方向（図９の左右方向）に並べられている（図１３参照）。図１０は、例えば伝熱管１０の第１熱交換部５２ａを示している。

伝熱管１０には多数のフィン５８が互いに間隔をおいて伝熱管１０（第１熱交換部５２ａ又は第２熱交換部５２ｂ）の延びる方向に配置されている。

蒸発器Ｅ１には、各フィン５８間の間隙に溜まった凝縮水を除去する除去装置７２が設けられている。除去装置７２は、回転自在に配置された回転軸７３と、回転軸７３に支持された複数の除去部材７４と、回転軸７３を回転させる駆動部７５と、を備えている。

回転軸７３は、図１０に示すように、伝熱管１０の下方に配置されている。回転軸７３は伝熱管１０（第１熱交換部５２ａ又は第２熱交換部５２ｂ）と平行となっており、伝熱管１０の真下に配置されている。回転軸７３の一端部は、上側梁部材４１に回転自在に軸支されており、回転軸７３の他端部は、前記上側梁部材４１と平行に配置された上側梁部材４１に回転自在に軸支されている。

各除去部材７４は、回転軸７３から径方向の外側に向かって延びる棒状の部材によって構成されている。

各除去部材７４は、回転軸７３の軸方向に間隔をおいて配置されている。したがって、回転軸７３の軸方向に垂直な１つの平面内には、１つのみの除去部材７４が位置している。図１１に示すように、隣り合う除去部材７４同士のピッチＰ１は、フィンピッチＰ２と同じピッチに設定されている。したがって、隣り合うフィン５８間の間隙の数と同じ数の除去部材７４が設けられている。そして、回転軸７３が回転することによって、隣り合うフィン５８同士の間隙に１つの除去部材７４が通過するようになっている。

図１２にも示すように、複数の除去部材７４は、回転軸７３の静的釣り合いが確保されるように、位相を変えて配置されている。具体的には、除去部材７４の配置は、回転軸７３の軸回りの方向に等間隔になるように、例えば、９０度間隔となっている。そして、各位相の除去部材７４の合計数がいずれもほぼ同じ数になるように設定されている。したがって、回転軸７３に垂直な一つの平面内に１つのみの除去部材７４が位置するように複数の除去部材７４が配置されつつ、回転軸７３の軸回りの静的釣り合いが確保されている。

図例では、軸方向の一端から他端に向かい、軸方向に見て０度の位置、９０度の位置、１８０度の位置、２７０度の位置の順で配置されているが、これには限られない。また、複数（図例では５本）の除去部材７４が連続して同じ位相に配置されているが、これには限られない。ただし、複数の除去部材７４が連続して同じ位相に配置される構成とすれば、作成が煩雑化することを抑制できる。

図１０に示すように、回転軸７３を回転させるための駆動部７５は、駆動軸７６と、駆動軸７６の回転によって回転軸７３を回転させる伝動部材７７と、フィン５８間を通過した大気（空気）１２を案内するガイド７８と、ガイド７８によって案内された大気１２から受けた力を駆動軸７６が回転する力に変換する受け部材７９と、を備えている。

駆動軸７６は、隣り合う下側梁部材４２間に架設されて、回転軸７３の真下に配置されるとともに、回転軸７３と平行に配置されている。駆動軸７６の一端部は、下側梁部材４２に回転自在に軸支されており、駆動軸７６の他端部は、前記下側梁部材４２と平行に配置された下側梁部材４２に回転自在に軸支されている。

伝動部材７７は、駆動軸７６に固定されたプーリ７７ａと回転軸７３に固定されたプーリ７７ｂとに巻き掛けられたベルト部材７７ｃによって構成されている。したがって、駆動軸７６が回転することにより、回転軸７３を回転させることができる。

受け部材７９は、駆動軸７６に固定されて駆動軸７６の軸方向に延びる複数の羽根板７９ａを有し、風車を構成している。羽根板７９ａは、駆動軸７６から径方向に張り出す平板によって構成されているが、湾曲板によって構成されていてもよい。

ガイド７８は、駆動軸７６に平行に延びる平板状に形成されている。ガイド７８は、例えば支持部材４３に固定することができる。そして、ガイド７８は、フィン５８間を通過した大気１２を、駆動軸７６に対して一方側に位置する羽根板７９ａに向かって案内するように配置されている。すなわち、ガイド７８は、回転軸７３と平行な方向に延びる細長い板状に形成されていて、図１３に示すように、回転軸７３及び駆動軸７６を含む垂直面から側方にずれた位置に配置されている。そして、ガイド７８は、前記垂直面から遠い位置から当該垂直面に近づくにつれて下降する傾斜した姿勢で配置されている。ガイド７８の下端部は、前記垂直面に近接した位置となっている。

したがって、例えば、図１３に示すように、フィン５８間を通過した大気１２は回転軸７３の両側を通過するが、回転軸７３の下方にガイド７８が配置されているため、駆動軸７６に対して一方側（図１３では左側）を下に向かって流れる大気１２は、ガイド７８に当たる。この大気１２は、ガイド７８によって駆動軸７６に対して他方側（図１３では右側）に案内される。この結果、大気１２は、図１３の左側の羽根板７９ａを押圧することなく、右側の羽根板７９ａを押圧する。したがって、図１３の時計回りに駆動軸７６が回転し、回転軸７３も回転する。これにより、除去部材７４の先端がフィン５８間を通過するため、フィン５８間に溜まった凝縮水をフィン５８間の外部に排出することができる。この結果、フィン５８間に凝縮水が常に溜まった状態になることを防止することができる。しかも、各フィン５８間にそれぞれ１つの除去部材７４が進入するように設けられているため、除去装置７２の重量増加を抑制することができる。

また第２実施形態では、回転軸７３に垂直な一つの平面内に１つのみの除去部材７４が位置するように複数の除去部材７４が配置されているため、フィン５８間を通過する風速の変動を大きくすることができる。したがって、フィン５８間の凝縮水をさらに除去しやすくすることができる。すなわち、回転軸７３に垂直な一つの平面内には１つのみの除去部材７４が位置しており、かつ回転軸７３の静的釣り合いが確保されているため、全ての除去部材７４が同位相に並ぶのではなく、一部の除去部材７４が他の除去部材７４とは異なる位相となる。このため、ある時点において、一部のフィン５８間の凝縮水が除去される一方で、他のフィン５８間の凝縮水は溜まったままになる。このとき、凝縮水が除去されたフィン５８間に集中して大気１２が流入することになり、ここでのガス流速は大きくなる。一方で凝縮水が溜まったままのフィン５８間ではガス流速が小さくなる。したがって、時間の経過に伴い、あるフィン５８間の間隙に流入する大気１２の流速の変動が大きくなるため、フィン５８間の凝縮水を除去しやすくすることができる。

また、第２実施形態では、駆動軸７６と、駆動軸７６を回転させる伝動部材７７とを有しており、駆動軸７６が回転することによって回転軸７３が回転する。したがって、回転軸７３に直接駆動力を付与する構成を採用できない場合でも、回転軸７３を回転させることができる。

また、第２実施形態では、ガイド７８によって案内された大気１２から受けた力を駆動軸７６が回転する力に変換する受け部材７９が設けられているので、フィン５８間を通過した大気１２がガイド７８で案内されて受け部材７９に当たる。受け部材７９は、大気１２から受けた力を、駆動軸７６を回転させる力に変換する。したがって、フィン５８間を通過した大気１２を利用して回転軸７３を回転させることができる。

前記第２実施形態では、フィン５８間を通過した大気１２を利用して駆動軸７６及び回転軸７３を回転させる構成としたが、これに限られない。例えば、図１４及び図１５に示すように、フィン５８間から落下した凝縮水を利用して駆動軸７６及び回転軸７３を回転させてもよい。

この場合、駆動部７５は、フィン５８間から落下した凝縮水から受けた力を駆動軸７６が回転する力に変換する受け部材７９と、フィン５８間から落下した凝縮水を受け部材７９に向けて流すガイド７８を備えている。

受け部材７９は、駆動軸７６に対して径方向に張り出すように駆動軸７６に固定された複数の水受け部７９ｂを有し、水車を構成している。複数の水受け部７９ｂは、駆動軸７６の周囲に軸回りに等間隔に配置されている。駆動軸７６回りの水受け部７９ｂの数（例えば４つ）は、回転軸７３回りの除去部材７４の数（例えば４つ）と一致している。なお、図例では、駆動軸７６回りに４つの水受け部７９ｂが設けられた構成が示されているが、これに限られない。

水受け部７９ｂは、開口が駆動軸７６の軸回りの同じ方向（図１５の反時計回り方向）を向くように配置された皿状に形成されている。受け部材７９は、水受け部７９ｂに溜まった凝縮水が水受け部７９ｂから流出するときの反作用によって駆動軸７６を回転させる力に変換する。

ガイド７８は、回転軸７３と平行な方向に延びる細長い板状に形成されていて、図１５に示すように、回転軸７３から側方にずれた位置に配置されている。そして、ガイド７８は、回転軸７３と駆動軸７６とを含む垂直面から遠い位置から前記垂直面に近づくにつれて下降する傾斜した姿勢で配置されている。ガイド７８の下端部は、前記垂直面に近接した位置となっている。

水受け部７９ｂは、前記垂直面に対してガイド７８が存在しない側で、開口が上を向き、前記垂直面に対してガイド７８が存在する側で、開口が下を向く姿勢で配置されている。水受け部７９ｂは、連続して同じ位相に配置されている複数（図例では５つ）の除去部材７４の配置位置に対応する軸方向長さを有している。そして、軸方向に隣り合う水受け部７９ｂは、除去部材７４と同様に、位相がずれている。なお、水受け部７９ｂは、駆動軸７６の長さ方向の全体に亘って連続する大きさに形成されていてもよい。この場合には、全部で例えば４つの水受け部７９ｂが設けられることとなる。

この形態では、フィン５８から落下した凝縮水は、回転軸７３の両側を通過するが、駆動軸７６に対して一方側（図１５では右側）を落ちる凝縮水は、ガイド７８に当たることなく水受け部７９ｂに到達する。この水受け部７９ｂは、開口が上を向いているため、凝縮水は水受け部７９ｂ内に一旦貯留される。

一方、駆動軸７６に対して他方側（図１５では左側）を落ちる凝縮水は、ガイド７８に当たり、ガイド７８上を流れ落ちる。この凝縮水は、ガイド７８から流れ落ち、開口が上を向いた水受け部７９ｂに貯留される。ある程度の凝縮水が水受け部７９ｂに溜まると、凝縮水の自重によって駆動軸７６が回転する。これにより、回転軸７３が回転し、除去部材７４によってフィン間の凝縮水を掻き出すことができる。

この形態では、駆動軸７６が回転することによって回転軸７３を回転させることができるため、回転軸７３に直接駆動力を付与する構成を採用できない場合でも、回転軸７３を回転させることができる。

また、ガイド７８が設けられているため、より効率的に駆動軸７６を回転させることができる。

図１６及び図１７に示すように、回転軸７３を回転させる駆動源として、モーター８１を用いてもよい。この場合、回転軸７３は、モーター８１の出力軸に直接又は間接に接続される。モーター８１は、各回転軸７３にそれぞれ設けられてもよく、１つのモーター８１で複数の回転軸７３を回転させるように伝動部材（ベルト等）を設けてもよい。

除去部材７４を回転させる回転軸７３は、各伝熱管１０（第１熱交換部５２ａ又は第２熱交換部５２ｂ）に対してそれぞれ設けられていてもよい。あるいは、図１８に示すように、隣り合う２つの伝熱管１０（第１熱交換部５２ａ又は第２熱交換部５２ｂ）に対して、１つの回転軸７３が配置される構成であってもよい。この場合、１つの除去部材７４が、両方の伝熱管１０（第１熱交換部５２ａ又は第２熱交換部５２ｂ）のフィン５８間の間隙を通過する構成となる。

伝熱管１０及びフィン５８は、撥水剤がコーティング又は溶射されていてもよい。これにより、フィン５８間に凝縮水が溜まるのをさらに抑制することができる。

Ｅ１ 蒸発器
Ｅ２ 気化器
Ｅ３ 加温器
４ 中間媒体
４ａ 液面
１０ 伝熱管
１１ 送風機
１２ 大気
１４ 出口配管
１６ 送風機
１７ モーター
２０ 循環回路
２６ 伝熱管
２８ 熱交換室
３０ 貯留部
３４ 伝熱管室
３５ 送風機室
５２ パス
５２ａ 第１熱交換部
５２ｂ 第２熱交換部
５２ｃ 連結部
５８ フィン
６６ 循環流路
６８ 加熱器
７０ 乾燥手段
７２ 除去装置
７３ 回転軸
７４ 除去部材
７５ 駆動部
７６ 駆動軸
７７ 伝動部材
７８ ガイド
７９ 受け部材

Claims (10)

1. ガスとの熱交換によって中間媒体を気化させる中間媒体蒸発器と、
   前記中間媒体蒸発器で気化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、
   前記中間媒体蒸発器は、前記中間媒体が流れる伝熱管を有しており、
   前記伝熱管は、前記中間媒体の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜し、前記ガスとの熱交換を行う熱交換部を有し、
   前記熱交換部にはフィンが設けられており、前記フィンは、鉛直方向に流れる前記ガスの流れ方向に沿うように、鉛直向きに設定されている低温液化ガス気化装置。
2. ガスとの熱交換によって中間媒体を気化させる中間媒体蒸発器と、
   前記中間媒体蒸発器で気化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、
   前記中間媒体蒸発器は、前記中間媒体が流れる伝熱管を有しており、
   前記伝熱管は、前記中間媒体の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜し、前記ガスとの熱交換を行う熱交換部を有し、
   前記熱交換部にはフィンが設けられており、前記フィンは、前記ガスの流れ方向に沿う向きに設定され、
   前記フィンは、前記熱交換部に沿って多数設けられており、
   前記中間媒体の入口側に設けられたフィン同士の間隔は、前記中間媒体の出口側に設けられたフィン同士の間隔よりも広い低温液化ガス気化装置。
3. 前記ガスは空気であり、
   前記空気を循環させる循環流路が設けられており、
   前記循環流路には、前記中間媒体蒸発器と、前記中間媒体蒸発器において冷却された空気を加熱する加熱器とが接続されている請求項１又は２に記載の低温液化ガス気化装置。
4. 前記ガスは空気であり、
   前記中間媒体蒸発器に向かう空気を乾燥させる乾燥手段が設けられている請求項１から３の何れか１項に記載の低温液化ガス気化装置。
5. ガスとの熱交換によって中間媒体を気化させる中間媒体蒸発器と、
   前記中間媒体蒸発器で気化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、
   前記中間媒体蒸発器は、前記中間媒体が流れる伝熱管を有しており、
   前記伝熱管は、前記中間媒体の入口から出口に向かって次第に上の位置になるように傾斜し、前記ガスとの熱交換を行う熱交換部を有し、
   前記伝熱管に設けられた各フィン間の間隙に溜まった凝縮水を除去する除去装置を備えており、
   前記除去装置は、前記伝熱管の下方に回転自在に配置された回転軸と、前記回転軸に支持された複数の除去部材と、を備え、
   前記複数の除去部材は、前記回転軸が回転することによって各フィン間の間隙をそれぞれ１つの除去部材が通過するピッチで前記回転軸に配置されている低温液化ガス気化装置。
6. 前記回転軸に垂直な一つの平面内に１つのみの除去部材が位置するように前記複数の除去部材が配置されている請求項５に記載の低温液化ガス気化装置。
7. 前記除去装置は、前記回転軸を回転させる駆動部を備えており、
   前記駆動部は、駆動軸と、前記駆動軸の回転によって前記回転軸を回転させる伝動部材とを備えている請求項５又は６に記載の低温液化ガス気化装置。
8. 前記駆動部は、前記フィン間を通過したガスを案内するガイドと、前記ガイドによって案内されたガスから受けた力を前記駆動軸が回転する力に変換する受け部材と、を備えている請求項７に記載の低温液化ガス気化装置。
9. 前記駆動部は、前記フィン間から落下した凝縮水から受けた力を前記駆動軸が回転する
   力に変換する受け部材を備えている請求項７に記載の低温液化ガス気化装置。
10. 前記駆動部は、前記フィン間から落下した凝縮水を前記受け部材に向けて流すガイドを備えている請求項９に記載の低温液化ガス気化装置。

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