JP7296227B2 - 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

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、伝熱管内を下から上へと流れる。海水は、伝熱管の外表面を流下する。

オープンラック式気化装置において、伝熱管の下部は、低温の液化天然ガスと接触している。伝熱管の下部では、その外表面に氷が付きやすい。伝熱管の外表面が氷で覆われると、この部分における熱交換が抑えられるため、オープンラック式気化装置の気化性能が低下する。

特許文献１に記載されている伝熱管は、伝熱管の外表面に生じる着氷を防止するよう構成されている。具体的に、この伝熱管は、内管と外管との二重管構造であり、内管と外管とは、複数のリブによって連結されている。

液化天然ガスは、内管内を流れる。内管と外管との間はガスが滞留することにより、管の全周に広がる保温層が形成される。保温層によって液化天然ガスと外管とが接触しないため、外管の外表面に氷が着くことが抑制される。

実開平７－４１２６８号公報

特許文献１に記載されている伝熱管は、外表面への着氷を抑制することができるものの、液化天然ガスと外管との間の保温層によって、内管内を流れる液化天然ガスの気化は阻害されてしまう。つまり、この伝熱管を用いたオープンラック式気化装置は、気化性能が低下する。

ここに開示する技術は、伝熱管の外表面への着氷を抑制することと、気化性能の向上とを両立する。

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内を、それぞれ前記流体が流れる、複数の第１通路と、複数の第２通路とを形成するよう構成され、前記各第１通路は、前記伝熱管本体の内表面に接しかつ、前記第２通路よりも気化性能が高く、前記各第２通路は、前記伝熱管本体の内表面に接し、前記複数の第１通路は、周方向に間隔を空けて規則的に配置されている。

前記の構成によると、伝熱管本体の管内に配設される伝熱促進体は、複数の第１通路と、複数の第２通路とを形成する。第１通路は、第２通路よりも気化性能が高い。伝熱管本体内を流れる気化対象の流体のうち、第１通路を流れる流体の気化が促進される結果、ガス領域が長くなり、第１通路内には、ガスが充満する。

第１通路は、伝熱管本体の内表面に接している。ガスが充満している第１通路の箇所は、気化前の低温の流体と伝熱管本体とが接触しない。これにより、伝熱管の外表面において、第１通路に対応する箇所は、着氷し難くなる。

複数の第１通路は、周方向に間隔を空けて規則的に配置されている。伝熱管の外表面において着氷し難い箇所が、周方向に規則的に配置されることになる。このため、伝熱管の外表面において、氷が大きく成長することが抑制される。氷が大きく成長しないため、伝熱管の外表面に付着した氷によって流体の気化性能が低下することが、抑制される。

第１通路にガスが充満すると、第１通路は圧力損失による抵抗が大きくなり、第１通路には気化前の流体が入りにくくなる。 第１通路は、ガスが充満した後は、熱交換には、あまり寄与しない。しかしながら第１通路は、周方向に間隔を空けて規則的に配置されているため、第１通路以外の箇所においては、伝熱管の外表面を流下する熱媒体と、伝熱管本体の管内を流れる流体との間の熱交換によって、流体が気化する。保温層を伝熱管の全周に広げることによって全周に亘って熱媒体と気化対象の流体との間の熱交換を妨げる従来構成と比較して、本構成は、気化性能を高めることができる。

よって、本構成の伝熱管は、伝熱管の外表面への着氷を抑制することと、気化性能の向上とが両立する。

前記複数の第１通路は、前記伝熱管本体の内表面に接しながら、らせん状に伸びている、としてもよい。

こうすることで、第１通路にガスが充満することによって、着氷が抑制される箇所は、伝熱管本体の、周方向に間隔を空けて規則的に配置されると共に、管軸方向にも間隔を空けて規則的に配置される。これにより、伝熱管の外表面において、氷が大きく成長することが、より効果的に抑制される。また、伝熱管本体の管軸方向においても、第１通路以外の箇所において、伝熱管の外表面を流下する熱媒体と、伝熱管本体の管内を流れる流体との間の熱交換により、流体が気化する。本構成によると、伝熱管の外表面への着氷を抑制することと、気化性能の向上とが、さらに高レベルで両立する。

前記第１通路の断面積は、前記第２通路の断面積よりも小さい、としてもよい。

こうすることで、第１通路及び第２通路は共に、伝熱管本体の内表面に接しているため、どちらの通路も、流体と熱媒体との間で、同じように熱交換が行われる。但し、第１通路は、ボリュームが小さいため、熱容量が低下する。その結果、第１通路は、流体の気化が促進されることになり、第１通路にはガスが充満する。第２通路を流れる流体は、伝熱管の上部へ到達するまでに気化する。

各第２通路は、前記伝熱管本体の断面において、前記第１通路よりも前記伝熱管本体の中心近くまで広がっている、としてもよい。

第２通路を流れる流体の一部は、熱媒体が流下する伝熱管本体の内表面から離れるため、気化し難くなる。第２通路を流れる流体は、伝熱管の端部へ到達するまでに気化する。第１通路を流れる流体は、伝熱管本体の内表面の近くを流れる。第１通路は、流体の気化が促進されることになり、第１通路にはガスが充満する。

前記伝熱促進体は、前記伝熱管本体の管内の中心部に配設された芯部と、前記芯部から前記内表面に向かって伸びる複数の羽根と、を有し、前記各羽根の先端部は二股に分かれていて、二股に分かれた各先端は、前記伝熱管本体の内表面に接しており、前記第１通路は、前記各羽根の、前記二股に分かれた先端部の間に形成され、前記第２通路は、隣り合う前記羽根の間に形成されている、としてもよい。

こうすることで、二股に分かれた先端部の間に形成された第１通路は、伝熱管本体の内表面に接する通路であって、気化性能が相対的に高い通路になる。隣り合う羽根の間に形成された第２通路は、伝熱管本体の内表面に接する場合、及び、隣り合う羽根同士の先端の一部が当接することにより伝熱管本体の内表面に接しない場合の両方があり得る。

前記伝熱管本体の内表面は、平滑面である、としてもよい。

羽根の先端が接する伝熱管本体の内表面が平滑面であると、二股に分かれた先端部と内表面とに囲まれた第１通路は、ほぼ密閉した空間になる。このため、第１通路は、流体が気化することにより、ガスが充満しやすくなる。その結果、第１通路は、着氷を抑制する機能を、より効果的に発揮する。伝熱管の外表面において氷が成長することが、より一層、抑制される。

前記伝熱管本体の、前記流体の流入側の部分における内表面は、平滑面であり、前記伝熱管本体の、前記流体の流出側の部分における内表面には、前記伝熱管本体の管軸に沿って伸びる凹溝が形成されている、としてもよい。

伝熱管本体の内表面に凹溝が形成されていると、羽根の先端が内表面に接していても、二股に分かれた先端部と内表面とに囲まれる第１通路は、密閉されない。その一方で、伝熱管の、流体の流出側は、内部を流れる流体の温度が高いため、あまり着氷しない。伝熱管の、流体の流出側は、着氷を抑制する構成を設ける必要がないため、第１通路にガスを充満させる要求が低い。伝熱管の、流体の流出側は、第２通路においても、気化した流体が支配的になる。当該部分では、流体の気化性能を向上することよりも、気化後の流体を昇温することが要求される。

前述したように、第１通路が密閉されないと、第１通路内の気化後の流体が第２通路に入りやすくなる。伝熱管本体の、流体の流出側の部分においては、第１通路内の、相対的に温度の高い気化した流体、及び、第２通路内の、相対的に温度の低い気化した流体が撹拌されて昇温する。伝熱管の一端側と他端側とで構成を変えることにより、伝熱管の全体として気化性能の向上と、気化後の流体の昇温性能の向上とが実現する。

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、外表面への着氷を抑制することと、気化性能の向上とが両立するから、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、外表面への着氷を抑制することと、気化性能の向上とを両立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、伝熱管の断面図（図１のIII－III断面図）である。 図４は、伝熱管の第１通路及び第２通路の配置を例示する説明図である。 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、伝熱管内の羽根の先端部を拡大して示す断面図である。 図７（ａ）（ｂ）は、伝熱管の変形例を示す断面図である。 図８（ａ）（ｂ）は、伝熱管の変形例を示す断面図である。 図９は、伝熱管の変形例を示す断面図である。 図１０は、伝熱管の変形例を示す断面図である。

以下、ここに開示するオープンラック式気化装置及びそこ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。図１は、ＯＲＶ１の要部を構成する熱交換パネル２０とそれに付帯する設備とを示している。ＯＲＶ１は、上下方向に伸びる伝熱管２を、水平方向に複数本、並設してパネル状にした熱交換パネル２０を備えている。図示は省略するが、ＯＲＶ１は、熱交換パネル２０を、仕様に応じて、複数、並列に配置して構成される。

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２は、図２に例示するように、円管状の伝熱管本体２１と、伝熱管本体２１の管内に配設される伝熱促進体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、径方向の外方に向かって、おおむね放射状に広がる複数の放熱フィン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。各放熱フィン２２は、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。伝熱管本体２１の外周面と放熱フィン２２、２３とによって、伝熱管本体２１の外表面が構成されている。

伝熱管本体２１の内表面は、図２に示すように、横断面が円形状である。また、上下方向に伸びる伝熱管本体２１の下部において、内表面は平滑面である。ここで、伝熱管本体２１の下部は、図１に示すように、伝熱管本体２１を「上部」と「下部」との二等分に分けたときの下部としてもよい。また、伝熱管本体２１の下部は、伝熱管本体２１を「上部」と「中間部」と「下部」との三等分に分けたときの下部としてもよい。尚、内表面は、伝熱管本体２１の下部の少なくとも一部において平滑面であればよい。

一方、伝熱管本体２１の上部において、内表面には、図３に示すように、凹溝２４が形成されている。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。ここで、伝熱管本体２１の上部は、図１に示すように、伝熱管本体２１を「上部」と「下部」との二等分に分けたときの上部としてもよい。また、伝熱管本体２１の下部は、伝熱管本体２１を「上部」と「中間部」と「下部」との三等分に分けたときの上部としてもよい。尚、凹溝は、伝熱管本体２１の上部の少なくとも一部に設けられていればよい。

尚、図１とは異なり、伝熱管本体２１の上部から下部へＬＮＧが流れる構成においては、伝熱管本体２１の上部の内表面を平滑面にし、下部の内表面に凹溝を設けてもよい。この構成の場合は、伝熱管本体２１の上部の少なくとも一部を平滑面にしてもよい。また、伝熱管本体２１の下部の少なくとも一部に凹溝を設けてもよい。

伝熱促進体３は、芯部３１と、複数の羽根３２とを備えている。芯部３１は、伝熱管本体２１の管内の中心部に配設されている。芯部３１は、伝熱管本体２１の管軸に沿って真っ直ぐに伸びている。

各羽根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伸びている。羽根３２は、周方向に等間隔に設けられている。図例では、羽根３２は、６本である。

各羽根３２の先端部は、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字状を成す二つの先端部と、伝熱管本体２１の内表面とによって通路（つまり、第１通路２５）が形成されている。第１通路２５は、各羽根３２に対応して一つ設けられている。図２に示す構成例において、第１通路２５は、六個である。六個の第１通路２５は、周方向に等間隔を空けて規則的に配置されている。第１通路２５は、伝熱管本体２１の内表面に接している。言い替えると、第１通路２５の一部は、伝熱管本体２１の内表面によって形成されている。

隣り合う羽根３２と羽根３２との間には、第１通路とは別の通路（つまり、第２通路２７）が形成されている。第２通路２７と第１通路２５とは、つながっていない。第１通路２５の断面積は、第２通路２７の断面積よりも小さい。

図２に示す構成例において、第２通路２７は六個である。六個の第２通路２７は、周方向に等間隔を空けて配設されている。第２通路２７は、第１通路と同様に、伝熱管本体２１の内表面に接している。言い替えると、第２通路２７の一部は、伝熱管本体２１の内表面によって形成されている。伝熱管本体２１の管内の、内表面の近傍において、第１通路２５と第２通路２７とは、周方向に交互に配設されている。

伝熱促進体３は、詳細な図示は省略するが、伝熱管本体２１の管軸を中心に、ねじられている。これにより、複数の第１通路２５は、図４に例示するように、伝熱管本体２１の内表面に接しながら、管軸に沿って、らせん状に伸びている。同様に、複数の第２通路２７も、伝熱管本体の内表面に接しながら、管軸に沿って、らせん状に伸びている。第１通路２５と第２通路２７とは、管軸方向においても、交互に配設されている。尚、図４は、伝熱管本体２１の内表面に接している第１通路と第２通路との軌跡を示している。

このような構成の伝熱管は、次のようにして製造することが可能である。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。この製造方法は、伝熱管本体２１に、伝熱促進体３を挿入配置する工程と、挿入した伝熱促進体３の径を拡大することにより、伝熱促進体３を伝熱管本体２１の内表面に固定させる工程とを、有している。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の羽根３２の図示を省略している。

伝熱管２の製造時に、伝熱促進体３は、その中央に貫通孔３３が形成された中空形状を有している。伝熱促進体３は、ねじり加工が予め施されており、これにより、前述した羽根３２は、伝熱促進体３の外周面で、らせん状に形成されている。

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内に挿入して配置した後、伝熱促進体３内の端から端まで、拡径治具９１を通過させる。拡径治具９１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９１には、棒９２が取り付けられている。伝熱促進体３内に内挿された棒９２を使って、拡径治具９１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の羽根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３３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３３を塞がないと、芯部３１が中空になる（図２の二点鎖線の円を参照）。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３３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。

前述の製造方法を採用すると、伝熱促進体３の羽根３２の先端が、伝熱管本体２１の内表面に押し付けられる。前述したように、伝熱促進体３の羽根３２の先端部は、二股に分かれているため、図６に拡大して示すように、伝熱促進体３の羽根３２の先端部が、径方向の外方へと押し付けられる力（同図の上向きの矢印参照）と、その力によって広げられた二股の先端部が元に戻ろうとする力（同図の横向きの矢印参照）とにより、伝熱促進体３の羽根３２の先端は、伝熱管本体２１の、平坦な内表面に密着する。これにより、第１通路２５は、密閉した、又は、ほぼ密閉した通路になる。

尚、伝熱管２の上部においては、伝熱管本体２１の内表面に、管軸に沿って伸びる凹溝２４が形成されている。これに対し、伝熱促進体３の羽根３２が、らせん状である場合、伝熱管２の上部においては、第１通路２５は密閉していない（図３も参照）。

この構成の伝熱管２は、伝熱管本体２１の管内に配設された伝熱促進体３によって、管内に、複数の第１通路２５と、複数の第２通路２７とが形成されている。第１通路２５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１通路２５のボリュームが小さいため、熱容量が低下する。第１通路２５を流れるＬＮＧは気化しやすくなる。また、第１通路２５は、二股の先端が伝熱管本体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１通路２５には、ガス化したＮＧが充満する。第１通路２５にＮＧが充満すると、気化前のＬＮＧは第１通路２５に入り難くなる。

第１通路２５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１通路２５は、図４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１通路２５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。

それぞれガスが充満している第１通路２５と第１通路２５との間には、第２通路２７が配設されている。この伝熱管は、リブを介して保温層を伝熱管の全周に広げることによって海水とＬＮＧとの間の熱交換を妨げる従来構成を採用していない。第２通路２７は、伝熱管本体２１の内表面に接している。しかしながら、第２通路２７の断面積は、第１通路２５よりも大きい。第２通路２７は、第１通路２５よりも、気化性能が低い通路である。第２通路２７にはガス化したＮＧが充満しない。図１に示すように、伝熱管２の下部からＬＮＧが流入し、上部からＮＧが流出する構成の場合、第２通路を流れるＬＮＧは、伝熱管２の上部に到達するまでに気化する。尚、伝熱促進体３の各羽根３２は、第２通路２７を流れるＬＮＧと、伝熱管本体２１の外表面を流下する海水との間の伝熱に寄与する。

この伝熱管２は、伝熱管２の全体においてＬＮＧを気化させることができるから、気化性能を高めることができる。

図１に示すように、伝熱管２の下部からＬＮＧが流入し、上部からＮＧが流出する構成の場合、伝熱管２の上部においては、外表面を流下する海水の温度が高いと共に、管内を流れるＬＮＧは、ほぼ気化していて温度も高い。そのため、伝熱管本体２１の上部は、あまり着氷しない。伝熱管本体２１の上部においては、第１通路２５にガスが充満しているのはもちろんのこと、第２通路２７も気化後のガスが支配的になる。そのため、伝熱管２の上部は、気化性能を高めることよりも、気化後のガスの昇温性能の要求が高くなる。

伝熱管本体２１の上部においては、伝熱管本体２１の内表面に凹溝２４を形成しているため、伝熱促進体３の羽根３２が、らせん状である場合、第１通路２５は、密閉されていない。つまり、伝熱管２の上部において、第１通路２５と第２通路２７とがつながっているから、伝熱管２の下部において十分に昇温した第１通路２５内のガスと、おおむね気化直後で温度が低い第２通路２７内のガスとが撹拌されて、昇温する。また、伝熱管本体２１の内表面に形成した凹溝２４は、伝熱管本体２１の内側の伝熱面積を増大させるから、昇温性能が向上する。これにより、第１通路２５内よりもガスの温度が低くかつ、昇温性能が比較的低い第２通路２７内のガスを、伝熱管２の上部において、積極的に熱交換させることができ、気化後の昇温性能を向上させることができる。

（伝熱促進体の変形例）
図７は、伝熱促進体３の変形例を示している。尚、図７は、伝熱管本体２１の管内のみを拡大して図示している。図７（ａ）の伝熱促進体３は、羽根３２の数が、図２に示す伝熱促進体３よりも多い。従って、第１通路２５の数も、図７（ａ）の伝熱管２は、図２の伝熱管２よりも多い。第１通路２５の数は、適宜の数にすることができる。第１通路２５の数は、図２に例示する六個よりも少なくてもよい。また、図７（ａ）に例示する八個よりも多くてもよい。

図７（ｂ）は、図７（ａ）の伝熱促進体３よりも羽根３２の長さを短くしている。言い替えると、図７（ｂ）の伝熱促進体３が、芯部３１の径が大きい。これにより、図７（ｂ）の伝熱管２は、第２通路２７の断面積が、図７（ａ）の伝熱管２の第２通路２７の断面積よりも小さくなる。図７（ｂ）の構成例は、伝熱管２の管内におけるＬＮＧの通過面積が小さくなるから、ＬＮＧの流速が上昇する。伝熱管２の伝熱性能を向上させることができる。第１通路２５の断面積、及び／又は、第２通路２７の断面積は、狙いとする伝熱管２の伝熱性能等に応じて、適宜設定することができる。

図８は、伝熱促進体３の変形例を示している。尚、図８は、伝熱管本体２１の管内のみを拡大して図示している。図８（ａ）の伝熱促進体３は、参考例であり、二股にした羽根３２の先端を伝熱管本体２１の内表面に押し付けていると共に、隣り合う先端同士を当接させている。これにより、第１通路２５は、伝熱管本体２１の内表面に接しているが、第２通路２７は、伝熱管本体２１の内表面に接していない。第２通路２７は、気化性能はさらに低下する。このような構成を採用することにより、第２通路２７内の流体と熱交換することにより生じる伝熱管２の外表面の着氷が抑制され、気化性能を調節することができる。伝熱管２の気化性能を、狙いの性能に調節する上で有利になる。

図８（ｂ）は、図８（ａ）の伝熱促進体３に対して、羽根３２の一部を省略した伝熱促進体３を示している。第１通路２５は、周方向に等間隔ではないが、周方向に間隔を空けて規則的に配置されている。

この構成の伝熱促進体３では、羽根３２を省略した箇所に、通過面積が大きい第３通路２９が形成されている。第２通路２７と第３通路２９とを組み合わせることによって、伝熱管２の気化性能を、狙いの性能に調節することができる。

図９は、伝熱促進体３の変形例を示している。尚、図９は、伝熱管本体２１の管内のみを拡大して図示している。図９の伝熱促進体３は、第１通路２５と第２通路２７とを形成している。第１通路２５は、伝熱管本体２１の内表面に接している。第２通路２７も伝熱管本体２１の内表面に接している。また、第１通路２５の断面積と第２通路２７の断面積とは、ほぼ同じである。

第２通路２７は、伝熱管本体２１の断面において、第１通路２５よりも伝熱管本体２１の中心近くまで広がっている。これにより、第２通路２７を流れるＬＮＧの一部は、海水が流下する伝熱管本体２１の外表面から離れるため、気化し難くなる。第２通路２７は、第１通路２５よりも気化性能が低い通路になる。第１通路２５は、前述したように、ガス化したＮＧが充満する。第２通路２７を流れるＬＮＧは、伝熱管２の上部に到達するまでに気化する。

図１０は、伝熱促進体３の変形例を示している。尚、図１０は、伝熱管本体２１の管内のみを拡大して図示している。図１０の伝熱促進体３は、羽根３２の先端部を二股に構成していない。図１０の伝熱促進体３は、芯部３１から伝熱管本体２１の内表面に向かって伸びる一対の、平行な羽根３２を、周方向に等間隔に配置している。各羽根３２の先端は、内表面に接している。一対の平行な羽根３２の間に第１通路２５が形成されている。一対の羽根３２と一対の羽根３２との間に第２通路２７が形成されている。各第１通路２５は、内表面に接していて、周方向に間隔を空けて規則的に配置されている。第２通路２７も、内表面に接している。第２通路２７の断面積は、第１通路２５の断面積よりも大きい。

尚、第１通路２５及び第２通路２７が形成される伝熱促進体３の構成例は、ここに挙げた構成例に限らない。

また、伝熱促進体３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。

さらに、伝熱促進体３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２内に配設する伝熱促進体の構成を、前述の通り、伝熱管２の上部と下部とで異ならせたり、伝熱管２の上部、中間部、及び下部で異ならせたりする場合、一部の伝熱促進体は、ここに開示する構成例に限らず、例えば実公昭６２－１５６７０号公報、実公平４－３５７３１号公報、又は、特開平８－１８３９７１号公報に記載されているような、従来の伝熱促進体であってもよい。

また、伝熱促進体は、ねじらないで真っ直ぐであってもよい。真っ直ぐな伝熱促進体を採用する場合は、当該伝熱促進体の第１通路は、伝熱管本体２１の管軸と、伝熱管２の外表面における放熱フィン２２間の谷部とを結ぶ線上に、配置することが好ましい。伝熱管２の外表面の着氷は、放熱フィン２２の谷部に積極的に生成されるためである。伝熱促進体が真っ直ぐな場合は、放熱フィン２２間の谷部の数と第１通路の数を一致させると共に、両者の配置角度を一致させることが好ましい。

１ オープンラック式気化装置
２ 伝熱管
２１ 伝熱管本体
２５ 第１通路
２７ 第２通路
３ 伝熱促進体
３１ 芯部
３２ 羽根
４ 上部ヘッダー管
５ 下部ヘッダー管
８ トラフ

Claims (8)

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内を、それぞれ前記流体が流れる、複数の第１通路と、複数の第２通路とを形成するよう構成され、
   前記各第１通路は、前記伝熱管本体の内表面に接しかつ、前記第２通路よりも気化性能が高く、
   前記各第２通路は、前記伝熱管本体の内表面に接し、
   前記複数の第１通路は、周方向に間隔を空けて規則的に配置さ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、
   前記複数の第１通路は、前記伝熱管本体の内表面に接しながら、らせん状に伸びてい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、
   前記第１通路の断面積は、前記第２通路の断面積よりも小さいオープンラック式気化装置の伝熱管。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のオープンラック式気化装置の伝熱管において、
   各第２通路は、前記伝熱管本体の断面において、前記第１通路よりも前記伝熱管本体の中心近くまで広がっ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項に記載のオープンラック式気化装置の伝熱管において、
   前記伝熱促進体は、前記伝熱管本体の管内の中心部に配設された芯部と、前記芯部から前記内表面に向かって伸びる複数の羽根と、を有し、
   前記各羽根の先端部は二股に分かれていて、二股に分かれた各先端は、前記伝熱管本体の内表面に接しており、
   前記第１通路は、前記各羽根の、前記二股に分かれた先端部の間に形成され、
   前記第２通路は、隣り合う前記羽根の間に形成されているオープンラック式気化装置の伝熱管。
6. 請求項５に記載のオープンラック式気化装置の伝熱管において、
   前記伝熱管本体の内表面は、平滑面であるオープンラック式気化装置の伝熱管。
7. 請求項６に記載のオープンラック式気化装置の伝熱管において、
   前記伝熱管本体の、前記流体の流入側の部分における内表面は、平滑面であり、
   前記伝熱管本体の、前記流体の流出側の部分における内表面には、前記伝熱管本体の管軸に沿って伸びる凹溝が形成されているオープンラック式気化装置の伝熱管。
8. 請求項１～７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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