JP7439354B2

JP7439354B2 - 冷却装置

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Publication number: JP7439354B2
Application number: JP2020027938A
Authority: JP
Inventors: 顕一郎三橋; 泰広御手洗; 鍾允趙
Original assignee: Chiyoda Corp; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Chiyoda Corp; Kobe Steel Ltd
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2040-02-21
Also published as: EP4109023A4; US20230032384A1; EP4109023A1; JP2021131207A; WO2021166275A1

Description

本発明は、天然ガスなどの被冷却流体を冷却する冷却装置に関する。

従来、天然ガス（ＮＧ：ＮａｔｕｒａｌＧａｓ）を冷媒によって深冷して液化天然ガス（ＬＮＧ：ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）を生産するプロセスにおいて、液化装置に供給する天然ガスを予冷する冷却装置が知られている。特許文献１には、天然ガスとの熱交換に際して冷媒液が沸騰することで発生する冷媒液ミストを熱交換器内で効率よく分離することができる熱交換装置（冷却装置）が開示されている。当該技術では、熱交換器が、垂直な仕切板によって二つの区画室に仕切られた密閉容器と、前記二つの区画室のうちの第１の区画室に設けられた冷媒流体導入管と、前記第１の区画室を通過しかつ前記仕切板の高さより低い位置に熱交換部位を有する被冷却流体流通管と、前記二つの区画室のうちの第２の区画室に設けられたデミスタと、前記デミスタによって分離された分離ガスを外部に導くガス抜出管と、前記第２の区画室の底部に設けられデミスタによって分離された分離液を排出する排出管と、前記第１の区画室の底部に設けられ冷媒液を排出する冷媒液排出管と、を備える。

特許文献１に記載された熱交換装置は、複数の熱交換器と、当該複数の熱交換器を通過するように配設された一つの流路と、を備え、前記流路に供給された天然ガスなどの被冷却流体が複数の熱交換器によって多段的に冷却され、液化される。また、上記の技術では、冷媒ミストが第１の区画室から第２の区画室に拡散することができるため、第１の区画室における冷媒液の蒸発速度を抑えることなく、冷媒液ミストを第２の区画室に配置されたデミスタによって効率よく分離することができる。また、熱交換装置から抜き出された冷媒ガスはミストを伴っていないので、冷媒ガスを圧縮するコンプレッサーの前に設けられるサクションドラムを省略することができる。

特開平７－２８０４６５号公報

特許文献１に記載された熱交換装置では、複数の熱交換器を順に通過する流路の一部のうち一つの熱交換器部分において破損による漏洩が発生すると、並列に接続されている他の熱交換器の被冷却流体も、その破損部から漏洩してしまう。このため、直ちに装置全体を停止させてメンテナンスを行う必要があり、計画されたメンテナンス期間以前に、被冷却流体の冷却を困難にさせるという問題があった。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、冷却用流路の一部に破損による漏洩などの故障が発生した場合に、装置全体を停止させることなく、計画されたメンテナンス期間まで、被冷却流体を冷却することが可能な冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の一の局面に係る冷却装置は、被冷却流体を受け入れ冷却し排出することが可能な冷却装置であって、上下方向において互いに異なる位置に配置された複数の熱交換器であって、被冷却流体を冷却するための液体冷媒を貯留する冷媒容器と、前記冷媒容器内の前記液体冷媒に浸漬され前記液体冷媒との間で熱交換を行うために被冷却流体が流れることをそれぞれ許容する複数の熱交換器コア部と、をそれぞれ有する複数の熱交換器と、前記複数の熱交換器のうちの互いに隣接する熱交換器間で前記熱交換器コア部同士を互いに接続することで、被冷却流体が前記複数の熱交換器を順に通過するための複数の冷却用流路をそれぞれ形成する複数の熱交換器接続部と、を備え、前記複数の熱交換器接続部は、前記複数の熱交換器のうちの最も上方に位置する熱交換器である最上部熱交換器に接続され被冷却流体を前記冷却用流路に受け入れる受入口と、前記複数の熱交換器のうちの最も下方に位置する熱交換器である最下部熱交換器に接続され冷却された被冷却流体を前記冷却用流路から排出する排出口とをそれぞれ含み、前記複数の冷却用流路は、少なくとも前記最上部熱交換器から前記最下部熱交換器までの間、互いに独立して配設されている。

本構成によれば、複数の冷却用流路を流れる被冷却流体は、複数の熱交換器を通過しながら複数の熱交換器コア部において液体冷媒との熱交換によって深冷される。そして、少なくとも最上部熱交換器から最下部熱交換器までの間、複数の冷却用流路が互いに独立して配設されているため、いずれか一つの冷却用流路に漏洩などの損傷が発生した場合であっても、その流路を閉止することで、漏洩が無い他の冷却用流路において継続的に被冷却流体を冷却することが可能となる。

上記の構成において、前記複数の熱交換器は、前記冷媒容器内に配置され被冷却流体との間での熱交換によって前記液体冷媒からそれぞれ生成される冷媒ミストと冷媒ガスとを互いに分離することが可能なミスト分離部をそれぞれ有し、前記冷媒容器は、前記液体冷媒を貯留する冷媒貯留部を画定する底壁を有し、前記液体冷媒から生成された前記冷媒ミストおよび前記冷媒ガスが前記複数の熱交換器コア部から上昇すると前記ミスト分離部に到達することが可能なように、前記冷媒容器において前記ミスト分離部が前記複数の熱交換器コア部の鉛直上方に配置され、前記ミスト分離部によって捕捉されたミスト状の液体冷媒が前記冷媒貯留部に貯留された前記液体冷媒に落下することが可能なように、前記底壁が前記ミスト分離部の鉛直下方に配置されていることが望ましい。

本構成によれば、熱交換器のメンテナンスに必要となる熱交換器上部の空間を、ミスト分離部として有効利用することができ、装置全体のサイズを最小にすることが出来る。

上記の構成において、前記複数の熱交換器内の前記複数の熱交換器コア部は、特定数の熱交換器コア部を有し、前記複数の熱交換器接続部は、前記熱交換器コア部と同数の特定数の熱交換器接続部を有し、前記特定数の熱交換器接続部は、前記複数の熱交換器内で一つの前記熱交換器コア部が前記複数の冷却用流路にそれぞれ配設されるように、前記複数の熱交換器のうち互いに隣接する熱交換器間で一つの熱交換器コア部同士を互いに接続することが望ましい。

本構成によれば、各熱交換器において特定数の冷却用流路に熱交換器コア部が一つずつ配設されているため、被冷却流体が冷却用流路内で気体と液体とを含む二相流になっても、各冷却用流路に対して複数の熱交換器コア部が並列的に配設されている場合のように二相流を複数のコア間へ再分散する必要がないため、各冷却用流路における被冷却流体の流量の偏差が最小に維持され、冷却処理能力の低下を防止することができる。

上記の構成において、前記複数の熱交換器は、上下方向に沿って互いに接続されており、前記冷媒容器は、前記底壁の上方に配置され前記底壁に接続される側壁と、前記側壁の上端部に接続される上壁部と、を更に有し、前記複数の熱交換器接続部は、前記複数の熱交換器のうちの一の熱交換器の前記底壁および前記一の熱交換器の下方に配置される他の熱交換器の前記上壁部をそれぞれ貫通するようにそれぞれ配設されていることが望ましい。

本構成によれば、熱交換器接続部による熱交換器間の接続が、冷媒容器の底壁および上壁部を貫通して行われる。このため、各熱交換器間の熱交換器接続部（冷却用流路）の長さを短くすることができる。

上記の構成において、前記複数の熱交換器は、前記冷媒容器内を上下に仕切るように配置され前記ミスト分離部を支持する分離支持部であって、前記冷媒ガスおよび前記冷媒ミストが当該分離支持部を通過することを阻止する一方、前記複数の熱交換器接続部が当該分離支持部を上下方向に沿ってそれぞれ貫通することを許容する分離支持部をそれぞれ有し、前記複数の熱交換器接続部は、前記熱交換器の前記上壁部から前記分離支持部を介して前記熱交換器の前記底壁に至るまで、前記熱交換器の前記側壁に沿って前記冷媒容器内を上下方向に延びるようにそれぞれ配設されていることが望ましい。

本構成によれば、分離支持部がミスト分離部を安定して支持することができるとともに、ミスト分離部によって分断される冷媒容器内の２つの領域に亘って、複数の冷却用流路をそれぞれ上下方向に沿って配設することが可能となる。このため、各熱交換器接続部が上壁部と底壁との間で側壁を貫通するように配設される必要がなく、被冷却流体が脱圧運転で過度な低温状態になることを考慮する場合であっても、前記側壁に耐低温性材料を用いる必要がない。

上記の構成において、前記複数の熱交換器のそれぞれの前記冷媒容器は、上下方向に延びる中心軸を含む円筒形状を有し、前記冷媒容器の前記上壁部は、その中央部が他の部分よりも下方に位置するように下方に向かって凸状の曲面形状を有していることが望ましい。

本構成によれば、熱交換器の冷媒容器が上下方向に延びる円筒形状を有することで、冷却装置の水平方向におけるサイズを小さくすることができる。また、液体プロパンを貯留して熱交換器を浸漬するスペースを確保できる。

上記の構成において、前記冷媒容器は、前記熱交換器の前記上壁部の前記凸状の部分に水平方向において対向するように前記側壁の上端部に配設され、前記ミスト分離部によって分離された前記冷媒ガスが前記冷媒容器から排出されることを許容する冷媒ガス排出口を更に有することが望ましい。

本構成によれば、下方に向かって凸状とされた上壁部の径方向外側部分にリング状に溜まった冷媒ガスを、冷媒ガス排出口を通じて冷媒容器から安定して排出することができる。

上記の構成において、前記一の熱交換器の前記底壁が前記他の熱交換器の前記上壁部を兼ねるように、前記複数の熱交換器が上下方向に沿って互いに接続されていることが望ましい。

本構成によれば、互いに隣接する熱交換器同士の間で、底壁と上壁部とを共有することができる。このため、冷却装置の高さ寸法を小さくすることができるとともに、冷却装置のコストを低減することができる。

上記の構成において、前記複数の熱交換器接続部は、被冷却流体が前記受入口から前記冷却用流路に流入することを阻止する機構、および、被冷却流体が前記排出口から逆流することを阻止する機構の両方を有することが望ましい。

本構成によれば、所定の冷却用流路に漏洩などの損傷が発生した場合に、当該冷却用流路における被冷却流体の流れを速やかに阻止することができる。また、他の冷却用流路において被冷却流体の冷却処理を安定して継続することができる。

上記の構成において、上下方向に沿って延びる筒状の筐体と、前記筐体の内部を上下方向において互いに隣接して配置される複数の冷媒貯留部に分割する複数の仕切り部と、を更に備え、前記複数の熱交換器の前記冷媒容器は、前記筐体および前記複数の仕切り部によってそれぞれ構成され、前記複数の熱交換器のそれぞれの前記複数の熱交換器コア部は、前記筐体の前記複数の冷媒貯留部において液体冷媒に浸漬されるように配置され、前記複数の熱交換器接続部は、前記複数の仕切り部を貫通するようにそれぞれ配設されていることが望ましい。

本構成によれば、筐体の内部を複数の仕切り部によって仕切ることで、複数の冷媒貯留部を形成することができる。そして、各冷媒貯留部に複数の熱交換器コア部をそれぞれ配置することで、多段式の冷却装置を構成することが可能となる。

上記の構成において、前記複数の熱交換器が、それぞれ、アルミろう付けプレートフィン熱交換器であることが望ましい。

また、上記の構成において、前記複数の熱交換器が、それぞれ、拡散接合型熱交換器であるものでもよい。

本発明によれば、冷却用流路の一部に漏洩などの故障が発生した場合に、計画されたメンテナンス期間以前に装置を停止させず、被冷却流体を冷却することが可能な冷却装置が提供される。

本発明の第１実施形態に係る冷却装置の正断面図である。本発明の第１実施形態に係る冷却装置の第１熱交換器の水平断面図である。本発明の第１実施形態に係る冷却装置の第２熱交換器または第３熱交換器の水平断面図である。本発明の第１実施形態に係る冷却装置の第４熱交換器の水平断面図である。本発明の第１実施形態に係る冷却装置のミスト分離部の周辺の水平断面図である。本発明の第１実施形態に係る冷却装置の分離支持部の正断面図である。本発明の第２実施形態に係る冷却装置の正断面図である。本発明の第２実施形態に係る冷却装置の第１熱交換器の水平断面図である。本発明の第２実施形態に係る冷却装置の第２熱交換器または第３熱交換器の水平断面図である。本発明の第２実施形態に係る冷却装置の第４熱交換器の水平断面図である。本発明の第３実施形態に係る冷却装置の正断面図である。本発明の第３実施形態に係る冷却装置の側断面図である。本発明の第４実施形態に係る冷却装置の正断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面に基づき、本発明の各実施形態に係る冷却装置を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るガス冷却装置１（冷却装置）の正断面図である。図２は、本実施形態に係るガス冷却装置１の第１熱交換器１Ａの水平断面図である。図３は、本実施形態に係るガス冷却装置１の第２熱交換器１Ｂまたは第３熱交換器１Ｃの水平断面図である。図４は、本実施形態に係るガス冷却装置１の第４熱交換器１Ｄの水平断面図である。なお、図２、図３および図４は、それぞれ、図１の位置Ｉ－Ｉ、ＩＩ－ＩＩ、ＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図に相当する。更に、図５は、本実施形態に係るガス冷却装置１のデミスタ１０６（ミスト分離部）の周辺の水平断面図である。図５は、図１の位置ＩＶ－ＩＶの断面図に相当する。図６は、本実施形態に係るガス冷却装置１のデミスタサポート１０７の正断面図である。

本実施形態に係るガス冷却装置１は、ＬＮＧプラントに配置され、天然ガスや混合冷媒などの被冷却流体を、プロパン（冷媒）を用いて冷却する冷却装置であり、プロパン冷却機（ＰｒｏｐａｎｅＣｈｉｌｌｅｒ）ともいう。ガス冷却装置１は、被冷却流体を受け入れ冷却し排出する。特に、本実施形態では、ガス冷却装置１は、ガス状の天然ガス（ＮＧ）を受け入れ、プロパンの蒸発潜熱で冷却する。図１を参照して、ガス冷却装置１は、第１熱交換器１Ａと、第２熱交換器１Ｂと、第３熱交換器１Ｃと、第４熱交換器１Ｄと、を有する（いずれも、熱交換器。以下、まとめて第１熱交換器１Ａ～第４熱交換器１Ｄと表記することがある）。これらの第１熱交換器１Ａ～第４熱交換器１Ｄは、本発明における複数の熱交換器を構成する。

第１熱交換器１Ａ、第２熱交換器１Ｂ、第３熱交換器１Ｃおよび第４熱交換器１Ｄは、上下方向において互いに異なる位置に配置され、より詳しくは、これらの熱交換器は上下方向に沿って互いに接続されている（積み上げられている）。また、ガス冷却装置１は、第１接続管１１１と、第２接続管１１２と、第３接続管１１３と、第４接続管１１４と、第５接続管１１５と、第６接続管１１６と、第７接続管１１７と、第８接続管１１８と、第９接続管１１９と、第１０接続管１２０と、を有する（以下、まとめて第１接続管１１１～第１０接続管１２０と表記することがある）。これらの接続管は、本発明における複数の熱交換器接続部（特定数の熱交換器接続部）を構成する。本実施形態では、前記特定数は１０である。第１接続管１１１～第１０接続管１２０は、前記複数の熱交換器のうちの互いに隣接する熱交換器間で後記の熱交換器コア部同士を互いに接続することで、天然ガス（被冷却流体）が前記複数の熱交換器を順に通過するための複数の冷却用流路をそれぞれ形成する。

第１熱交換器１Ａ、第２熱交換器１Ｂ、第３熱交換器１Ｃおよび第４熱交換器１Ｄは、それぞれ、第１ドラム１０１、第２ドラム１０２、第３ドラム１０３および第４ドラム１０４（いずれも冷媒容器）を有する（以後、まとめて、第１ドラム１０１～第４ドラム１０４または複数のドラムと表記することがある）。第１ドラム１０１～第４ドラム１０４の各ドラムは、メンテナンス用のマンホール１０５と、デミスタ１０６（ミスト分離部）とを有している。また、各ドラムの内部には、第１接続管１１１～第１０接続管１２０が部分的に収容される内部空間Ｓが形成されており、当該内部空間Ｓは、上記のデミスタ１０６によって下方空間Ｓ１と上方空間Ｓ２とに仕切られている。以下では、第１熱交換器１Ａの詳細構造について説明する。

第１熱交換器１Ａの第１ドラム１０１は、上下方向に延びる中心軸を有する円筒状の部材であり、内部に第１接続管１１１～第１０接続管１２０（冷却用流路）のそれぞれの一部を収容する内部空間Ｓが形成されている。第１ドラム１０１は、内部空間Ｓの側面を画定する第１胴部１０１Ａ（側壁）と、第１胴部１０１Ａの下端部に接続され内部空間Ｓの下面部を画定する第１底部１０１Ｂ（底壁）と、第１胴部１０１Ａの上端部に接続され内部空間Ｓの上面部を画定する第１蓋部１０１Ｃ（上壁部）と、を有する。第１胴部１０１Ａは円筒状であり、第１底部１０１Ｂおよび第１蓋部１０１Ｃは第１胴部１０１Ａの下端部および上端部を塞ぐようにそれぞれ配置されている。第１底部１０１Ｂは、その中央部が他の部分（周縁部）よりも下方に位置するように、下方に向かって凸状の半球形状（曲面形状）からなる。また、第１蓋部１０１Ｃは、その中央部が他の部分（周縁部）よりも上方に位置するように、上方に向かって凸状の半球形状（曲面形状）からなる。

また、第１熱交換器１Ａは、プロパン液供給部１０１Ｐ（冷媒供給口、以下同様）と、プロパンガス排出部１０１Ｑ（冷媒ガス排出口、以下同様）と、プロパン液排出部１０１Ｒと、を有する。プロパン液供給部１０１Ｐは、内部空間Ｓの下方空間Ｓ１に連通するように第１ドラム１０１の第１胴部１０１Ａに配置され、天然ガスを冷却するための液体プロパン（液体冷媒）が内部空間Ｓに供給されることを許容する。なお、第１胴部１０１Ａの下端部および第１底部１０１Ｂは、プロパン液供給部１０１Ｐを通じて内部空間Ｓに供給された液体プロパンを貯留することが可能な冷媒貯留部Ｔを構成する。

プロパンガス排出部１０１Ｑは、内部空間Ｓの上方空間Ｓ２に連通するように第１ドラム１０１の第１蓋部１０１Ｃの頂部に配置され、デミスタ１０６によって分離されたプロパンガス（冷媒ガス）が第１ドラム１０１から排出されることを許容する。

プロパン液排出部１０１Ｒは、第１底部１０１Ｂに配置され、冷媒貯留部Ｔから液体プロパンの一部が排出されることを許容する。

第１熱交換器１Ａは、１０個の第１熱交換器コア部１２１（複数の熱交換器コア部、特定数の熱交換器コア部、以下同様）を更に有する。当該１０個の第１熱交換器コア部１２１は、冷媒貯留部Ｔの液体プロパンに浸漬されるように第１ドラム１０１に配置され、液体プロパンとの間で熱交換を行うために天然ガスが流れることを許容する。

１０個の第１熱交換器コア部１２１は、第１ドラム１０１の内部空間Ｓにおいて、第１接続管１１１～第１０接続管１２０にそれぞれ一つずつ配設されている。本実施形態では、１０個の第１熱交換器コア部１２１は、公知のプレートフィン熱交換器であって、複数の波板と複数の平板とが交互に積層され、アルミろう付けされた構造からなる。この結果、各第１熱交換器コア部１２１の内部には、流体が流れることをそれぞれ許容する不図示の高温段と低温段とが交互に形成される。なお、１０個の第１熱交換器コア部１２１は、拡散接合された構造からなるものでもよい。後記の他の実施形態においても同様である。

デミスタ１０６は、第１ドラム１０１の内部空間Ｓにおいて１０個の第１熱交換器コア部１２１よりも高い位置に配置され、天然ガスとの間での熱交換によって液体プロパンからそれぞれ生成される、プロパンガス（冷媒ガス）とそれに同伴されるミスト状のプロパン（冷媒ミスト）を互いに分離することが可能とされている。本実施形態では、液体プロパンから生成されたミスト状のプロパンおよびプロパンガスが１０個の第１熱交換器コア部１２１から上昇するとデミスタ１０６に到達することが可能なように、デミスタ１０６は第１ドラム１０１の内部空間Ｓにおいて１０個の第１熱交換器コア部１２１の鉛直上方に配置されている。また、デミスタ１０６によって捕捉されたミスト状の液体プロパンが冷媒貯留部Ｔに貯留された液体プロパンに落下することが可能なように、第１底部１０１Ｂがデミスタ１０６の鉛直下方に配置されている。なお、前記液体プロパンは、第１胴部１０１Ａの内周面に沿って冷媒貯留部Ｔに戻ってもよい。

次に、第２熱交換器１Ｂ、第３熱交換器１Ｃおよび第４熱交換器１Ｄについて説明するが、ここでは第１熱交換器１Ａとの相違点を中心に説明し、第１熱交換器１Ａと共通する点の説明を省略する。

第２熱交換器１Ｂの第２ドラム１０２は、第１ドラム１０１と同様に、上下方向に延びる中心軸を有する円筒状の部材であり、内部に第１接続管１１１～第１０接続管１２０のそれぞれの一部を収容する内部空間Ｓが形成されている。第２ドラム１０２は、内部空間Ｓの側面を画定する第２胴部１０２Ａ（側壁）と、第２胴部１０２Ａの下端部に接続され内部空間Ｓの下面部を画定する第２底部１０２Ｂ（底壁）と、を有する。なお、第２ドラム１０２の上壁部（天井部）は、第１ドラム１０１の第１底部１０１Ｂによって構成されており、第１底部１０１Ｂが第２胴部１０２Ａの上端部に接続されることで第２ドラム１０２の内部空間Ｓの上面部を画定する。

第２熱交換器１Ｂは、プロパン液供給部１０２Ｐ（冷媒供給口）と、プロパンガス排出部１０２Ｑと、プロパン液排出部１０２Ｒと、を有する。これらは、第１熱交換器１Ａのプロパン液供給部１０１Ｐ、プロパンガス排出部１０１Ｑ、プロパン液排出部１０１Ｒと同様の機能を有する。なお、プロパンガス排出部１０２Ｑは、第１ドラム１０１の第１底部１０１Ｂ（第２ドラム１０２の上壁部）の前記凸状の部分に水平方向において対向するように配置されている。また、第２熱交換器１Ｂは、第１接続管１１１～第１０接続管１２０にそれぞれ１つずつ配置された１０個の第２熱交換器コア部１２２を有している。

プロパン液排出部１０２Ｒは、第２底部１０２Ｂに配置され、冷媒貯留部Ｔから液体プロパンの一部が排出されることを許容する。

第３熱交換器１Ｃは、第２熱交換器１Ｂと同様の構成を有している。第３熱交換器１Ｃの第３ドラム１０３は、第３胴部１０３Ａ（側壁）と、第３底部１０３Ｂ（底壁）と、を有する。なお、第３ドラム１０３の上壁部（天井部）は、第２ドラム１０２の第２底部１０２Ｂによって構成されている。第３熱交換器１Ｃは、プロパン液供給部１０３Ｐ（冷媒供給口）と、プロパンガス排出部１０３Ｑと、プロパン液排出部１０３Ｒと、を有する。更に、第３熱交換器１Ｃは、第１接続管１１１～第１０接続管１２０にそれぞれ１つずつ配置された１０個の第３熱交換器コア部１２３を有している。

第４熱交換器１Ｄは、第２熱交換器１Ｂおよび第３熱交換器１Ｃと略同様の構成を有している。第４熱交換器１Ｄの第４ドラム１０４は、第４胴部１０４Ａ（側壁）と、第４底部１０４Ｂ（底壁）と、を有する。なお、第４ドラム１０４の上壁部（天井部）は、第３ドラム１０３の第３底部１０３Ｂによって構成されている。第４熱交換器１Ｄは、プロパン液供給部１０４Ｐ（冷媒供給口）と、プロパンガス排出部１０４Ｑと、プロパン液排出部１０４Ｒ（図４）と、を有する。更に、第４熱交換器１Ｄは、第１接続管１１１～第１０接続管１２０にそれぞれ１つずつ配置された１０個の第４熱交換器コア部１２４を有している。

なお、第１熱交換器１Ａの第１ドラム１０１、第２熱交換器１Ｂの第２ドラム１０２、第３熱交換器１Ｃの第３ドラム１０３、第４熱交換器１Ｄの第４ドラム１０４は、上下方向に沿って互いに接合されることで、筐体１００として一体で構成される。ガス冷却装置１は、筐体１００の下端部に配置され地面に設置可能な台座１００Ｇを有する。

なお、本実施形態では、４つの熱交換器には１０個の熱交換器コア部が配置され、第１接続管１１１～第１０接続管１２０（特定数の熱交換器接続部）のそれぞれは、４つの熱交換器内で一つの熱交換器コア部が１０個の冷却用流路にそれぞれ配設されるように、４つの熱交換器のうち互いに隣接する熱交換器間で一つの熱交換器コア部同士を互いに接続する。

図５に示すように、第２熱交換器１Ｂのデミスタ１０６は、上面視で矩形形状を有している。デミスタ１０６は、プロパンガスが下方から通過することを許容する一方、プロパンミストが通過することを阻止することで、プロパンガスとプロパンミストとを分離する。第２熱交換器１Ｂは、更に、内部空間Ｓに配置されたデミスタサポート１０７（分離支持部）を有する。デミスタ１０６の外縁部はデミスタサポート１０７によって支持されている。デミスタサポート１０７は、第２ドラム１０２の第２胴部１０２Ａの内周面に接合された外周縁を有する。

デミスタサポート１０７には、第１接続管１１１～第１０接続管１２０（図５）に対応して、１０個の孔部１０７Ｓ（図６）が開口されている。デミスタサポート１０７は、各孔部１０７Ｓ内に配置された円筒状のメッシュ１０８と、孔部１０７Ｓに固定されるとともにメッシュ１０８を支持する円筒状のメッシュカバー１０９と、を有する。孔部１０７ｓに第１接続管１１１～第１０接続管１２０の各配管がそれぞれ挿通されることで、デミスタサポート１０７は、プロパンガスおよびプロパンミストが当該デミスタサポート１０７を通過することを阻止する一方、第１接続管１１１～第１０接続管１２０がデミスタ１０６（デミスタサポート１０７）を上下方向に沿って貫通することを許容する。この結果、第１接続管１１１～第１０接続管１２０が、第２熱交換器１Ｂの上壁部（第１底部１０１Ｂ）からデミスタサポート１０７を介して第２底部１０２Ｂに至るまで、第２胴部１０２Ａの内面に沿って内部空間Ｓを上下方向に延びるように配設されている（図１）。なお、メッシュ１０８は各配管の位置のばらつきに対応して弾性変形可能とされており、孔部１０７Ｓの周辺をシールすることで、プロパンミストがデミスタ１０６の上方の上方空間Ｓ２に進入することを阻止する。なお、図５、図６の構造は、第１熱交換器１Ａ、第３熱交換器１Ｃおよび第４熱交換器１Ｄにおいても同様である。

図１に示すように、第１接続管１１１は、ＮＧ供給部１１１Ａ（受入口、以下同様）と、ＮＧ排出部１１１Ｂ（排出口、以下同様）と、を有する。また、第２接続管１１２は、ＮＧ供給部１１２Ａと、ＮＧ排出部１１２Ｂと、を有する。更に、第３接続管１１３は、ＮＧ供給部１１３Ａと、ＮＧ排出部１１３Ｂと、を有する。ＮＧ供給部１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａは、複数の熱交換器のうちの最も上方に位置する熱交換器である第１熱交換器１Ａ（最上部熱交換器）に接続され、天然ガス（ＮＧ）を各流路に受け入れる。また、ＮＧ排出部１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂは、前記複数の熱交換器のうちの最も下方に位置する熱交換器である第４熱交換器１Ｄ（最下部熱交換器）に接続され、各流路から天然ガス（冷却された被冷却流体）を排出する。なお、第４接続管１１４、第５接続管１１５、第６接続管１１６、第７接続管１１７、第８接続管１１８、第９接続管１１９および第１０接続管１２０についても上記と同様の構造を有しているため、その説明を省略する。第１接続管１１１～第１０接続管１２０は、第１熱交換器１Ａから第４熱交換器１Ｄに向かって天然ガスが前記複数の熱交換器を順に通過するようにそれぞれ配設されている。また、少なくとも第１熱交換器１Ａから第４熱交換器１Ｄまでの間、第１接続管１１１～第１０接続管１２０が形成する冷却用流路は、互いに独立して配設されている。

更に、第１接続管１１１は、入口側遮断弁１１１Ｐおよび出口側遮断弁１１１Ｑを有する。入口側遮断弁１１１Ｐは、天然ガスがＮＧ供給部１１１Ａから第１接続管１１１内に流入することを阻止するように閉止することが可能な遮断弁（機構）である。出口側遮断弁１１１Ｑは、天然ガスが、ＮＧ排出部から第１接続管１１１内に逆流排出することを阻止するように閉止することが可能な遮断弁（機構）である。入口側遮断弁１１１Ｐおよび出口側遮断弁１１１Ｑは、熱交換器に漏洩などの損傷が発生した場合に、遠隔又はマニュアルで閉止する。なお、入口側遮断弁１１１Ｐおよび出口側遮断弁１１１Ｑは両方配置される。また、図１では、第１接続管１１１に入口側遮断弁１１１Ｐおよび出口側遮断弁１１１Ｑを示しているが、他の第２接続管１１２～第１０接続管１２０においても同様の遮断弁がそれぞれ配置されている。なお、上記の各遮断弁に代えて、閉止板（機構）などによって天然ガスの流れが阻止されるものでもよい。

図１に示すように、第１接続管１１１～第１０接続管１２０の各流路は、複数の熱交換器のうちの一の熱交換器のドラムの底部（底壁）および前記一の熱交換器の下方に配置される他の熱交換器の上壁部をそれぞれ貫通することで、前記一の熱交換器の前記内部空間Ｓから前記他の熱交換器の前記内部空間Ｓに進入するようにそれぞれ配設されている。また、第１接続管１１１～第１０接続管１２０は、第２熱交換器１Ｂ、第３熱交換器１Ｃおよび第４熱交換器１Ｄにおいて、各ドラムの上壁部からデミスタサポート１０７を介して底部に至るまで、各胴部の内面に沿って内部空間Ｓを上下方向に延びるように配設されている。このため、図３および図４に示すように、各流路が各熱交換器のドラム内に収まっており、各ドラムの外側に配設されることがない。

次に、本実施形態に係るガス冷却装置１における天然ガスの液化の流れについて説明する。図１に示すように、各熱交換器内では、冷媒貯留部Ｔに貯留された液体プロパンにプレートフィン型の熱交換器コア部が浸漬される。そして、当該熱交換器コア部の直上にはデミスタ１０６が配置されている。各流路を流れる天然ガス（または混合ガス）は、各熱交換器内で液体プロパンの蒸発潜熱によって冷却され、液化される。具体的に、各熱交換器内の熱交換器コア部は、高温段と低温段とが互いに接するように交互に積層されている。低温流体としての液体プロパンは、冷媒貯留部Ｔに貯留されており、その液面は各熱交換器コア部の上面部よりも僅かに下方に位置している。各熱交換器コア部の低温段は冷媒貯留部Ｔに露出しており、熱交換器コア部の低温段が液体プロパンによって満たされる。一方、高温流体としての天然ガスは、各熱交換器コア部に配置された不図示のヘッダから熱交換器コア部の高温段に流入する。そして、天然ガスは熱交換器コア部の高温段を温め、その熱が隣接する低温段を温める。このため、低温段に満たされた液体プロパンは前記熱によって一部が蒸発し、気液混相（プロパンガス、液体プロパン）になる。気液混相の密度は、液体密度よりも低いため、気液混相は熱交換器コア部の低温段内で上昇する。この結果、低温段の下側部分には冷媒貯留部Ｔから冷たい液体プロパンが流入する。なお、熱を奪われた天然ガスは、冷えた状態で熱交換器コア部から排出され、次の熱交換器へ供給される。上記のような現象が第１熱交換器１Ａ～第４熱交換器１Ｄにおいて繰り返されることによって、天然ガスが最下段のプロパンの温度近辺まで冷却される。

なお、複数の熱交換器１Ａ～１Ｄでは、上方の熱交換器に供給された液体プロパンの一部が抜き出され、減圧されたのち直下の熱交換器に供給される。具体的に、図１の第１熱交換器１Ａにおいて液体プロパンの一部は、プロパン液排出部１０１Ｒから排出され、図示しない減圧弁で減圧された後、第２熱交換器１Ｂのプロパン液供給部１０２Ｐから供給される。同様に、第２熱交換器１Ｂにおいて蒸発しきれない液体プロパンの一部はプロパン液排出部１０２Ｒから排出され、図示しない減圧弁で減圧された後、第３熱交換器１Ｃのプロパン液供給部１０３Ｐから供給される。また、第３熱交換器１Ｃにおいて蒸発しきれない液体プロパンの一部はプロパン液排出部１０３Ｒから排出され、図示しない減圧弁で減圧された後、第４熱交換器１Ｄのプロパン液供給部１０４Ｐから供給される。なお、第２熱交換器１Ｂ、第３熱交換器１Ｃおよび第４熱交換器１Ｄには、専ら直上の熱交換器に供給された液体プロパンの一部が、図示しない減圧弁で減圧された後、供給される。このため、下方の熱交換器に冷えた液体プロパンが供給される。したがって、液体プロパンの圧力が段階的に下げられ、高圧段から低圧段に亘って天然ガス（または混合ガス）が徐々に冷却される。

更に、各熱交換器内で気化したプロパンは、各プロパンガス排出部１０１Ｑ、１０２Ｑ、１０３Ｑ、１０４Ｑからそれぞれ排出され、ガス冷却装置１に隣接された不図示の４段圧縮機に流入される。具体的に、第１熱交換器１Ａのプロパンガス排出部１０１Ｑから排出されたプロパンガスは、前記圧縮機の１段目に供給され圧縮される。同様に、第２熱交換器１Ｂのプロパンガス排出部１０２Ｑから排出されたプロパンガスは、前記圧縮機の２段目に供給され圧縮されたのち、１段目の圧縮機に更に供給され圧縮される。同様に、第３熱交換器１Ｃのプロパンガス排出部１０３Ｑから排出されたプロパンガスは、前記圧縮機の３段目、２段目、１段目に順に圧縮されながら供給される。また、第４熱交換器１Ｄのプロパンガス排出部１０４Ｑから排出されたプロパンガスは、前記圧縮機の４段目、３段目、２段目、１段目に順に圧縮されながら供給される。前記圧縮機によって圧縮されたプロパンは、液体プロパンとしてプロパン液供給部１０１Ｐに供給される。

なお、各熱交換器内に第１接続管１１１～第１０接続管１２０がそれぞれ配設されるにあたって、前述のように各流路の配管がデミスタ１０６の周囲のデミスタサポート１０７を貫通するように配設されている。当該デミスタサポート１０７は熱移動を許容する構造を有している。また、各流路は、第１ドラム１０１、第２ドラム１０２、第３ドラム１０３および第４ドラム１０４のうち、第１底部１０１Ｂ、第２底部１０２Ｂ、第３底部１０３Ｂおよび第４底部１０４Ｂを貫通するように配設されている。天然ガス（または混合冷媒）は異常運転で脱圧した場合、－１００℃以下の低温流体が下流から逆流するため、接続管１１１～１２０は－１００℃の低温になる可能性がある。従って、接続管が貫通するこれらの底部には－１００℃の環境に耐えうる耐低温性のステンレススチールが使用されることが望ましい。一方、このような構造では、第１接続管１１１～第１０接続管１２０の熱交換器間の接続が、上下のドラムの底壁および上壁部を貫通して行われる。各流路が、第２胴部１０２Ａ、第３胴部１０３Ａ、第４胴部１０４Ａを貫通していないため、拘束点が最小となり、接続管に生じる熱応力を最小限に抑制することが出来ることに加え、これらの胴部には耐低温性の材料を用いる必要がなく、上記のステンレススチールと比較して安価なカーボンスチールなどを用いることができる。換言すれば、これらの胴部に、ステンレススチールなどの耐低温材料を用いる必要がなくなる。

以上のように、本実施形態では、少なくとも第１熱交換器１Ａ（最上部熱交換器）から第４熱交換器１Ｄ（最下部熱交換器）までの間、第１接続管１１１～第１０接続管１２０が互いに独立して配設されているため、いずれか一つの流路に漏洩などの損傷が発生した場合であっても、前記一つの流路を遮断弁によって塞ぐことで、他の流路において継続的に天然ガスを冷却し液化することが可能となる。

また、本実施形態では、複数の熱交換器（第１熱交換器１Ａ、第２熱交換器１Ｂ、第３熱交換器１Ｃおよび第４熱交換器１Ｄ）が上下方向に積み上げられた構造をガス冷却装置１が有している。このため、複数の熱交換器が水平方向に沿って隣接して配置される構造と比較して、ガス冷却装置１の設置面積を小さくすることができる。

また、本実施形態では、各熱交換器のドラム（冷媒容器）の内部空間Ｓにおいて、デミスタ１０６が各熱交換器コア部の鉛直上方に配置されているため、デミスタ１０６によって捕捉されたミスト状の液体プロパンが冷媒貯留部Ｔにそのまま落下することができる。このため、熱交換器のメンテナンスに必要となる熱交換器上部の空間を、ミスト分離部として有効利用することができ、装置全体のサイズを最小にすることが出来る。

また、各熱交換器内において第１接続管１１１～第１０接続管１２０の各流路には、コア（熱交換器コア部）が１つずつ配設されており、各ドラム内で各流路は分岐されていない。換言すれば、各流路に対してコアが並列接続されていない。このため、コア内において高温側の天然ガスが凝縮する際に気体と液体との二相流が生じた場合でも、各熱交換器内でコアが並列的に接続されている場合のように二相流を複数のコア間へ再分散する必要がないため、コア間の流量の偏差が最小に維持され、冷却処理能力の低下を防止することができる。

更に、本実施形態では、入口側遮断弁１１１Ｐおよび出口側遮断弁１１１Ｑのうちの少なくとも一方を第１接続管１１１～第１０接続管１２０がそれぞれ有する。このような構成によれば、所定の流路に漏洩などの損傷が発生した場合に、当該流路における天然ガスの流れを速やかに停止し、流路外への天然ガスのリークを防止することができる。また、他の流路において天然ガスの冷却処理を安定して継続することができる。

また、本実施形態では、各熱交換器のドラム内では、デミスタ１０６がデミスタサポート１０７によって支持されており、第１接続管１１１～第１０接続管１２０は、各熱交換器の上壁部からデミスタサポート１０７を介して底部に至るまで、各ドラムの胴部の内面に沿って内部空間Ｓを上下方向に延びるように配設されている。このため、デミスタサポート１０７がデミスタ１０６を安定して支持することが可能になるとともに、各流路がデミスタ１０６によって分断される内部空間Ｓの２つの領域（下方空間Ｓ１、上方空間Ｓ２）に亘ってそれぞれ上下方向に沿って配設されることが可能となる。また、各流路がドラムの胴部を貫通する必要がなく、前記胴部に耐低温性材料を用いる必要が低減される。

また、本実施形態では、各熱交換器のドラムは、上下方向に延びる中心軸を有する円筒形状を有している。このため、内部空間Ｓの冷媒貯留部Ｔに液体プロパンを安定して貯留することができる。また、円筒形状を有するドラムが上下方向に沿って配設されるため、ガス冷却装置１の水平方向に沿ったサイズを小さくすることができる。また、ガス冷却装置１の設置面積を小さくすることができる。

更に、本実施形態では、上下方向において互いに隣接する熱交換器同士の間で、上方の熱交換器の底壁が下方の熱交換器の上壁部を兼ねている、１つの壁部材によって底壁と上壁部とを共有することができる。このため、ガス冷却装置１の高さ寸法（熱交換器間の厚さ）を小さくすることができるとともに、ガス冷却装置１のコストを低減することができる。

また、本実施形態では、各熱交換器のドラムの底部（底壁）が下方に向かって凸状の湾曲面（半円筒面）からなる。このため、ドラムの底部によって画定される冷媒貯留部Ｔに、液体プロパンを貯留して熱交換器を浸漬するスペースを確保できる。。なお、複数の熱交換器間では、上側の熱交換器の方が下側の熱交換器よりも内部に貯留される液体プロパンの圧力が大きい。したがって、上記のように各ドラムの底部が下側に凸状とされることで、圧力の高い容器側に高い強度を与える設計となり各底部が水平な平板である場合と比較して、底部の厚さを大きくすることなく当該底部の強度を高めることができる。

更に、本実施形態では、第２熱交換器１Ｂ、第３熱交換器１Ｃおよび第４熱交換器１Ｄでは、各プロパンガス排出部は、上壁部の前記凸状の部分に水平方向において対向するように配設されている。このような構成によれば、デミスタ１０６によって分離されたプロパンガスは、熱交換器の上壁部の径方向外側部分にリング状に溜まりやすい。そして、当該リング状のプロパンガスの一部がプロパンガス排出部から排出されると、周囲のプロパンガスが前記一部のプロパンガスに追従してプロパンガス排出部に流入する。したがって、分離されたプロパンガスを各プロパンガス排出部を通じてドラム内から安定して排出することができる。

また、図１に示される本実施形態について換言すれば、ガス冷却装置１は、上下方向に沿って延びる筒状の筐体１００と、前記筐体１００の内面部に配置され、前記筐体１００の内部を上下方向において互いに隣接して配置される複数の冷媒貯留部Ｔに分割する複数の仕切り部（第１底部１０１Ｂ、第２底部１０２Ｂ、第３底部１０３Ｂ）と、備えている。そして、複数の熱交換器の各ドラム（冷媒容器）は、前記筐体および前記複数の仕切り部によって構成されている。また、前記複数の熱交換器のそれぞれの複数の熱交換器コア部は、筐体１００内の複数の冷媒貯留部Ｔにおいて液体プロパンに浸漬されるように配置され、第１接続管１１１～第１０接続管１２０（複数の熱交換器接続部）は、前記複数の仕切り部を貫通するようにそれぞれ配設されている。

このような構成によれば、筐体１００の内部を複数の仕切り部によって仕切ることで、複数の冷媒貯留部Ｔを形成することができる。そして、各冷媒貯留部Ｔに複数の熱交換器コア部をそれぞれ配置することで、多段式の冷却装置を構成することが可能となる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態では、先の第１実施形態との相違点について主に説明し、共通する点の説明を省略する。以後の実施形態においても同様である。図７は、本実施形態に係るガス冷却装置１Ｍの正断面図である。図８は、本実施形態に係るガス冷却装置１Ｍの第１熱交換器１Ａの水平断面図である。図９は、本実施形態に係るガス冷却装置１Ｍの第２熱交換器１Ｂまたは第３熱交換器１Ｃの水平断面図である。図１０は、本実施形態に係るガス冷却装置１Ｍの第４熱交換器１Ｄの水平断面図である。なお、図８、図９および図１０は、それぞれ、図７の位置Ｖ－Ｖ、ＶＩ－ＶＩ、ＶＩＩ－ＶＩＩの断面図に相当する。また、各図において、第１実施形態のガス冷却装置１と同じ機能を有する部材については、それぞれ第１実施形態と同じ符号を付している。

本実施形態では、各熱交換器における第１接続管１１１～第１０接続管１２０の配設構造に特徴を有している。すなわち、図７に示すように、第１接続管１１１は、第１底部１０１Ｂと第２底部１０２Ｂとの間において第２胴部１０２Ａを水平方向に沿って貫通することで、デミスタ１０６を迂回するように第２ドラム１０２の径方向外側に配設されている（迂回部１１１Ｍ）（図９、図１０参照）。同様に、第１接続管１１１は、第２底部１０２Ｂと第３底部１０３Ｂとの間においてデミスタ１０６を迂回して第３胴部１０３Ａを貫通し、第３底部１０３Ｂと第４底部１０４Ｂとの間においてデミスタ１０６を迂回して第４胴部１０４Ａを貫通するように配設されている。同様に、第３接続管１１３においても、迂回部１１３Ｍが各熱交換器のドラムの径方向外側に配設されている。なお、図９、図１０に示すように、他の流路も同様に各ドラムの径方向外側に部分的に配設されている。

この結果、先の第１実施形態のように、デミスタ１０６またはデミスタサポート１０７を各流路が貫通する必要がないため、デミスタ１０６周辺の構造を簡易に設定することができる。この際、先の実施形態におけるデミスタサポート１０７の領域までデミスタ１０６を円板状に拡げることができる。なお、本実施形態では、上記のように、各流路がドラムの胴部を貫通するため、当該胴部又は貫通部にステンレススチールなどの耐低温材料を用いることが望ましい。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係るガス冷却装置１Ｎの正断面図である。図１２は、本実施形態に係るガス冷却装置１Ｎの側断面図である。なお、図１１は、図１２の位置ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩにおける断面図である。本実施形態では、第１熱交換器１Ａの第１ドラム１０１、第２熱交換器１Ｂの第２ドラム１０２、第３熱交換器１Ｃの第３ドラム１０３および第４熱交換器１Ｄの第４ドラム１０４がそれぞれ前後方向（水平方向）に延びる中心軸周りに形成された円筒形状を有している。換言すれば、当該実施形態では、各ドラムが横置きされている。

また、ガス冷却装置１Ｎは、筐体１００Ｈを有し、各熱交換器は筐体１００Ｈに階層的に搭載されており、各熱交換器のドラムは台座１００Ｘにそれぞれ支持されている。この結果、本実施形態においても、第１熱交換器１Ａ～第４熱交換器１Ｄが、上下方向に沿って互いに隣接して配置されている。また、図１２に示すように、各熱交換器のドラム内では、複数の第１熱交換器コア部１２１（１２１Ａ、１２１Ｂ）、第２熱交換器コア部１２２（１２２Ａ、１２２Ｂ）、第３熱交換器コア部１２３（１２３Ａ、１２３Ｂ）、第４熱交換器コア部１２４（１２４Ａ、１２４Ｂ）が前後方向に隣接して配置されており、それぞれ複数の第１接続管１１１および複数の第２接続管１１２を流れる天然ガスを冷却し液化する。なお、図１２の１２１Ａ、１２２Ａ、１２３Ａ、１２４Ａは、天然ガスを冷却するための熱交換器コア部であり、１２１Ｂ、１２２Ｂ、１２３Ｂ、１２４Ｂは、他の混合ガスを冷却するための熱交換器コア部である。すなわち、対象とされる被冷却流体に応じて適切な熱交換器コア部が選択されることが望ましい。

上記のような構成によれば、第１実施形態に係るガス冷却装置１と比較して、ガス冷却装置１Ｎの上下方向における寸法を小さくすることができる。また、各熱交換器のドラム内の熱交換器コア部の数が大きくなる場合、ドラムの長さを大きくして径を維持することが可能であり、部材の肉厚を増やすことなく対応ができる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係るガス冷却装置１Ｐの正断面図である。先の第３実施形態では、横置きされた各熱交換器のドラムが上下方向において互いに隣接して配置される態様にて説明したが、図１３に示すように、各熱交換器のドラムは、左右に互い違いに配置されてもよい。この場合、装置全体の高さを抑制できる。

以上、本発明の各実施形態に係るガス冷却装置１、１Ｍ、１Ｎおよび１Ｐについて説明したが、本発明はこれらの形態に限定されるものではなく、以下のような変形実施形態が可能である。

（１）上記の各実施形態では、各熱交換器内の熱交換器コア部の数は各流路に対して１つずつ配置される態様にて説明したが、複数の熱交換器コア部が各流路にそれぞれ配置されてもよい。なお、この場合、熱交換器コア部の数は各熱交換器内の流路間で互いに同じであることが望ましい。

（２）上記の各実施形態では、４つの熱交換器が上下に配置される態様にて説明したが、２つ以上の熱交換器が上下に配置されればよい。また、各熱交換器を通過するように配設される流路は、１０個に限定されるものではなく、２つ以上（特定数）の流路が配設されればよい。

（３）また、先の第１実施形態のように、各流路の配管はデミスタサポート１０７を貫通する代わりに、デミスタ１０６自体を貫通するものでもよい。なお、デミスタサポート１０７を貫通させることで、熱交換器の構造が簡素化され、低コスト化が実現される。また、デミスタ１０６は各ドラムに対して着脱可能とされ、メンテナンスが容易とされるものでもよい。また、本発明に係るミスト分離部は、デミスタ１０６に限定されるものではなく、プロパンガス（冷媒ガス）に同伴されるミスト状のプロパン（冷媒ミスト）を捕捉可能な他の部材からなるものでもよい。

１ガス冷却装置（冷却装置）
１Ａ第１熱交換器（熱交換器）
１Ｂ第２熱交換器（熱交換器）
１Ｃ第３熱交換器（熱交換器）
１Ｄ第４熱交換器（熱交換器）
１００ドラムユニット
１０１第１ドラム（冷媒容器）
１０１Ａ第１胴部（側壁）
１０１Ｂ第１底部（底壁、上壁部）
１０１Ｃ第１蓋部（上壁部）
１０１Ｐ、１０２Ｐ、１０３Ｐ、１０４Ｐプロパン液供給部
１０１Ｑ、１０２Ｑ、１０３Ｑ、１０４Ｑプロパンガス排出部（冷媒ガス排出口）
１０１Ｒ、１０２Ｒ、１０３Ｒ、１０４Ｒプロパン液排出部
１０２第２ドラム（冷媒容器）
１０２Ａ第２胴部（側壁）
１０２Ｂ第２底部（底壁、上壁部）
１０３第３ドラム（冷媒容器）
１０３Ａ第３胴部（側壁）
１０３Ｂ第３底部（底壁、上壁部）
１０４第４ドラム（冷媒容器）
１０４Ａ第４胴部（側壁）
１０４Ｂ第４底部（底壁）
１０５マンホール
１０６デミスタ（ミスト分離部）
１０７デミスタサポート（分離支持部）
１０８メッシュ
１０９メッシュカバー
１１１第１接続管（冷却用流路）
１１１Ａ、１１２Ａ、１１３ＡＮＧ供給部（受入口）
１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３ＢＮＧ排出部（排出口）
１１１Ｐ入口側遮断弁
１１１Ｑ出口側遮断弁
１１２第２接続管（冷却用流路）
１１３第３接続管（冷却用流路）
１１４第４接続管（冷却用流路）
１１５第５接続管（冷却用流路）
１１６第６接続管（冷却用流路）
１１７第７接続管（冷却用流路）
１１８第８接続管（冷却用流路）
１１９第９接続管（冷却用流路）
１２０第１０接続管（冷却用流路）
１２１第１熱交換器コア部
１２２第２熱交換器コア部
１２３第３熱交換器コア部
１２４第４熱交換器コア部
Ｓ内部空間
Ｓ１下方空間
Ｓ２上方空間

Claims

被冷却流体を受け入れ冷却し排出することが可能な冷却装置であって、
上下方向において互いに異なる位置に配置された複数の熱交換器であって、被冷却流体を冷却するための液体冷媒を貯留する冷媒容器と、前記冷媒容器内の前記液体冷媒に浸漬され前記液体冷媒との間で熱交換を行うために被冷却流体が流れることをそれぞれ許容する複数の熱交換器コア部と、をそれぞれ有する複数の熱交換器と、
前記複数の熱交換器のうちの互いに隣接する熱交換器間で前記熱交換器コア部同士を互いに接続することで、被冷却流体が前記複数の熱交換器を順に通過するための複数の冷却用流路をそれぞれ形成する複数の熱交換器接続部と、
を備え、
前記複数の熱交換器接続部は、前記複数の熱交換器のうちの最も上方に位置する熱交換器である最上部熱交換器に接続され被冷却流体を前記冷却用流路に受け入れる受入口と、前記複数の熱交換器のうちの最も下方に位置する熱交換器である最下部熱交換器に接続され冷却された被冷却流体を前記冷却用流路から排出する排出口とをそれぞれ含み、前記複数の冷却用流路は、少なくとも前記最上部熱交換器から前記最下部熱交換器までの間、互いに独立して配設されている、冷却装置。
前記複数の熱交換器は、前記冷媒容器内に配置され被冷却流体との間での熱交換によって前記液体冷媒からそれぞれ生成される冷媒ミストと冷媒ガスとを互いに分離することが可能なミスト分離部をそれぞれ有し、
前記冷媒容器は、前記液体冷媒を貯留する冷媒貯留部を画定する底壁を有し、
前記液体冷媒から生成された前記冷媒ミストおよび前記冷媒ガスが前記複数の熱交換器コア部から上昇すると前記ミスト分離部に到達することが可能なように、前記冷媒容器において前記ミスト分離部が前記複数の熱交換器コア部の鉛直上方に配置され、
前記ミスト分離部によって捕捉されたミスト状の液体冷媒が前記冷媒貯留部に貯留された前記液体冷媒に落下することが可能なように、前記底壁が前記ミスト分離部の鉛直下方に配置されている、請求項１に記載の冷却装置。
前記複数の熱交換器内の前記複数の熱交換器コア部は、特定数の熱交換器コア部を有し、
前記複数の熱交換器接続部は、前記熱交換器コア部と同数の特定数の熱交換器接続部を有し、
前記特定数の熱交換器接続部は、前記複数の熱交換器内で一つの前記熱交換器コア部が前記複数の冷却用流路にそれぞれ配設されるように、前記複数の熱交換器のうち互いに隣接する熱交換器間で一つの熱交換器コア部同士を互いに接続する、請求項１または２に記載の冷却装置。
前記複数の熱交換器は、上下方向に沿って互いに接続されており、
前記冷媒容器は、前記底壁の上方に配置され前記底壁に接続される側壁と、前記側壁の上端部に接続される上壁部と、を更に有し、
前記複数の熱交換器接続部は、前記複数の熱交換器のうちの一の熱交換器の前記底壁および前記一の熱交換器の下方に配置される他の熱交換器の前記上壁部をそれぞれ貫通するようにそれぞれ配設されている、請求項２に記載の冷却装置。
被冷却流体を受け入れ冷却し排出することが可能な冷却装置であって、
上下方向において互いに異なる位置に配置された複数の熱交換器であって、被冷却流体を冷却するための液体冷媒を貯留する冷媒容器と、前記冷媒容器内の前記液体冷媒に浸漬され前記液体冷媒との間で熱交換を行うために被冷却流体が流れることをそれぞれ許容する複数の熱交換器コア部と、をそれぞれ有する複数の熱交換器と、
前記複数の熱交換器のうちの互いに隣接する熱交換器間で前記熱交換器コア部同士を互いに接続することで、被冷却流体が前記複数の熱交換器を順に通過するための複数の冷却用流路をそれぞれ形成する複数の熱交換器接続部と、
を備え、
前記複数の熱交換器接続部は、前記複数の熱交換器のうちの最も上方に位置する熱交換器である最上部熱交換器に接続され被冷却流体を前記冷却用流路に受け入れる受入口と、前記複数の熱交換器のうちの最も下方に位置する熱交換器である最下部熱交換器に接続され冷却された被冷却流体を前記冷却用流路から排出する排出口とをそれぞれ含み、前記複数の冷却用流路は、少なくとも前記最上部熱交換器から前記最下部熱交換器までの間、互いに独立して配設されており、
前記複数の熱交換器は、上下方向に沿って互いに接続されており、
前記冷媒容器は、前記液体冷媒を貯留する冷媒貯留部を画定する底壁と、前記底壁の上方に配置され前記底壁に接続される側壁と、前記側壁の上端部に接続される上壁部と、を有し、
前記複数の熱交換器接続部は、前記複数の熱交換器のうちの一の熱交換器の前記底壁および前記一の熱交換器の下方に配置される他の熱交換器の前記上壁部をそれぞれ貫通するようにそれぞれ配設されており、
前記複数の熱交換器は、前記冷媒容器内に配置され被冷却流体との間での熱交換によって前記液体冷媒からそれぞれ生成される冷媒ミストと冷媒ガスとを互いに分離することが可能なミスト分離部と、前記冷媒容器内を上下に仕切るように配置され前記ミスト分離部を支持する分離支持部であって、前記冷媒ガスおよび前記冷媒ミストが当該分離支持部を通過することを阻止する一方、前記複数の熱交換器接続部が当該分離支持部を上下方向に沿ってそれぞれ貫通することを許容する分離支持部と、をそれぞれがさらに有し、
前記複数の熱交換器接続部は、前記熱交換器の前記上壁部から前記分離支持部を介して
前記熱交換器の前記底壁に至るまで、前記熱交換器の前記側壁に沿って前記冷媒容器内を上下方向に延びるようにそれぞれ配設されている、冷却装置。
前記複数の熱交換器のそれぞれの前記冷媒容器は、上下方向に延びる中心軸を含む円筒形状を有し、前記冷媒容器の前記上壁部は、その中央部が他の部分よりも下方に位置するように下方に向かって凸状の曲面形状を有している、請求項５に記載の冷却装置。
前記冷媒容器は、前記熱交換器の前記上壁部の前記凸状の部分に水平方向において対向するように前記側壁の上端部に配設され、前記ミスト分離部によって分離された前記冷媒ガスが前記冷媒容器から排出されることを許容する冷媒ガス排出口を更に有する、請求項６に記載の冷却装置。
前記一の熱交換器の前記底壁が前記他の熱交換器の前記上壁部を兼ねるように、前記複数の熱交換器が上下方向に沿って互いに接続されている、請求項４乃至７の何れか１項に記載の冷却装置。
前記複数の熱交換器接続部は、被冷却流体が前記受入口から前記冷却用流路に流入することを阻止する機構、および、被冷却流体が前記排出口から前記冷却用流路へ逆流することを阻止する機構の両方を有する、請求項１乃至８の何れか１項に記載の冷却装置。
上下方向に沿って延びる筒状の筐体と、
前記筐体の内部を上下方向において互いに隣接して配置される複数の冷媒貯留部に分割する複数の仕切り部と、
を更に備え、
前記複数の熱交換器の前記冷媒容器は、前記筐体および前記複数の仕切り部によってそれぞれ構成され、
前記複数の熱交換器のそれぞれの前記複数の熱交換器コア部は、前記筐体の前記複数の冷媒貯留部において液体冷媒に浸漬されるように配置され、
前記複数の熱交換器接続部は、前記複数の仕切り部を貫通するようにそれぞれ配設されている、請求項１に記載の冷却装置。
前記複数の熱交換器が、それぞれ、アルミろう付けプレートフィン熱交換器である、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の冷却装置。
前記複数の熱交換器が、それぞれ、拡散接合型熱交換器である、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の冷却装置。