JP7467028B2 - Low-temperature liquefied gas vaporizer, cooling system, and method for suppressing ice formation in the vaporizer - Google Patents
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Description
本発明は、低温液化ガス気化器、冷却システム及び気化器における着氷抑制方法に関する。 The present invention relates to a low-temperature liquefied gas vaporizer, a cooling system, and a method for suppressing ice formation in the vaporizer.
従来、下記特許文献1に開示されているように、低温液化ガスの気化器が知られている。特許文献1に開示された気化器には、被冷却流体である水が導入されるシェルと、シェル内に配設され且つ低温流体である低温液化ガスが流入する伝熱管と、伝熱管と平行にシェル内に設けられた側壁と、伝熱管と側壁との間を流れる水の流量を低減させる流量調整部と、が設けられている。この気化器では、流量調整部が設けられることにより、伝熱管同士の間に十分な流速を確保している。これにより、流速の低下に起因する着氷などの不都合が防止される。 Conventionally, a vaporizer for low-temperature liquefied gas is known, as disclosed in the following Patent Document 1. The vaporizer disclosed in Patent Document 1 is provided with a shell into which water, which is a fluid to be cooled, a heat transfer tube disposed within the shell and into which low-temperature liquefied gas, which is a low-temperature fluid, flows, a side wall disposed within the shell parallel to the heat transfer tube, and a flow rate adjustment unit that reduces the flow rate of water flowing between the heat transfer tube and the side wall. In this vaporizer, the provision of the flow rate adjustment unit ensures a sufficient flow rate between the heat transfer tubes. This prevents problems such as icing caused by a decrease in flow rate.
特許文献1には、伝熱管と側壁との間を流れる水の流量が低減されることにより、伝熱管同士の間での水の流れが確保されると記載されている。しかしながら、伝熱管の外面に接するところでは、水の流れが確保されないこともあるため、着氷が生ずる場合があり得る。 Patent Document 1 states that the flow of water between the heat transfer tubes is ensured by reducing the flow rate of water flowing between the heat transfer tubes and the side wall. However, water flow may not be ensured where the heat transfer tubes come into contact with their outer surfaces, which may result in icing.
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、伝熱管の外面付近において水の流れが生じなかった場合であっても、水の凍結を抑制できるようにすることにある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned conventional technology, and its purpose is to make it possible to suppress freezing of water even when no water flow occurs near the outer surface of the heat transfer tube.
前記の目的を達成するため、本発明は、一方向に延びる形状の内側空間を有し、前記内側空間に水が導入されるシェルと、前記内側空間に配置され、内部に低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する伝熱管と、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材と、を備え、前記シェルの外周面には、前記水の導入ポート及び前記水の導出ポートが設けられており、前記内側空間における前記一方向の一端に配置された仕切壁に、前記低温液化ガスの導入側である前記伝熱管の一端部が挿入されており、前記仕切壁は、前記低温液化ガスの流れ方向の上流側に位置する前記導入ポートよりも、前記伝熱管における低温液化ガスの流れ方向における上流側に位置するように設けられており、前記伝熱抑制部材は、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部において前記伝熱管を覆い、前記伝熱管の周囲で水の流れが生じない場合においても水の凍結を抑制する、低温液化ガス気化器である。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a low-temperature liquefied gas vaporizer comprising: a shell having an inner space extending in one direction, into which water is introduced; a heat transfer tube disposed in the inner space, into which low-temperature liquefied gas is introduced and into which the low-temperature liquefied gas is heated by the water; and a heat transfer suppressing member formed of a material having a lower thermal conductivity than water, wherein the outer peripheral surface of the shell is provided with the water inlet port and the water outlet port, one end of the heat transfer tube, which is the inlet side of the low-temperature liquefied gas, is inserted into a partition wall disposed at one end in the one direction of the inner space, the partition wall is disposed so as to be located upstream in the flow direction of the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube relative to the inlet port , which is located upstream in the flow direction of the low-temperature liquefied gas, and the heat transfer suppressing member covers the heat transfer tube in a part of the heat transfer tube including the inlet portion of the low-temperature liquefied gas, and suppresses freezing of water even when no water flow occurs around the heat transfer tube.
本発明では、低温液化ガスが液状のまま流れる部位が伝熱抑制部材で覆われている。すなわち、低温液化ガスが伝熱管内に導入される部位は、伝熱管において最も低温になる部位である。そして、この部位は、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材によって覆われている。このため、伝熱管内の低温液化ガスの冷熱が伝熱管及び伝熱抑制部材を介して水に伝わるため、低温液化ガスの冷熱が伝熱管から直接水に伝わる場合に比べ、水への伝熱を抑制することができる。したがって、伝熱管の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管周囲で水が凍結することを抑制することができる。また、伝熱抑制部材がない場合に着氷が発生すると、着氷は厚み方向及び長さ方向に大きく成長し、伝熱管隙間の着氷閉塞が起きやすくなる。これを防止するためには、供給する水の温度を高くする必要があるが、前記伝熱抑制部材を設けることにより、供給する水の温度を低くなるように設定しても、着氷による閉塞を抑制することができるようになる。 In the present invention, the portion where the low-temperature liquefied gas flows in a liquid state is covered with a heat transfer suppression member. That is, the portion where the low-temperature liquefied gas is introduced into the heat transfer tube is the portion of the heat transfer tube that is the coldest. This portion is covered with a heat transfer suppression member made of a material with a lower thermal conductivity than water. Therefore, the cold of the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube is transferred to the water via the heat transfer tube and the heat transfer suppression member, so that the heat transfer to the water can be suppressed compared to the case where the cold of the low-temperature liquefied gas is transferred directly from the heat transfer tube to the water. Therefore, even if no water flow occurs near the outer surface of the heat transfer tube, the freezing of water around the heat transfer tube can be suppressed. In addition, if ice occurs without a heat transfer suppression member, the ice grows large in the thickness direction and length direction, and ice blockage of the heat transfer tube gap is likely to occur. In order to prevent this, it is necessary to increase the temperature of the water supplied, but by providing the heat transfer suppression member, it becomes possible to suppress blockage due to ice even if the temperature of the water supplied is set to be low.
前記伝熱抑制部材は、前記低温液化ガスが蒸発し始める部位に亘って、又は、前記低温液化ガスが超臨界流体の状態で前記伝熱管内を流れる場合には前記低温液化ガスの前記導入部位から前記低温液化ガスが相変化を伴わないで加熱される部位に亘る範囲において、前記伝熱管を覆っていてもよい。 The heat transfer suppression member may cover the heat transfer tube over the area where the low-temperature liquefied gas begins to evaporate, or, when the low-temperature liquefied gas flows through the heat transfer tube in a supercritical fluid state, over the range from the introduction site of the low-temperature liquefied gas to the area where the low-temperature liquefied gas is heated without a phase change .
低温液化ガスが蒸発し始める部位においては、低温液化ガスが伝熱管から吸熱しやすい。しかしながら、この部位も伝熱抑制部材で覆われていることにより、伝熱管が周囲の水から吸熱することが抑制される。したがって、伝熱管の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管周囲で水が凍結することを抑制することができる。また、低温液化ガスが超臨界流体の状態で伝熱管内を流れる場合には、低温液化ガスが低温の状態で相変化を伴わないで加熱される部位に伝熱抑制部材が設けられていることにより、低温の伝熱管が周囲の水から吸熱することが抑制される。したがって、伝熱管の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管周囲で水が凍結することを抑制することができる。 At the portion where the low-temperature liquefied gas starts to evaporate, the low-temperature liquefied gas is likely to absorb heat from the heat transfer tube. However, since this portion is also covered with the heat transfer suppressing member, the heat transfer tube is prevented from absorbing heat from the surrounding water. Therefore, even if water does not flow near the outer surface of the heat transfer tube, water can be prevented from freezing around the heat transfer tube. Furthermore, when the low-temperature liquefied gas flows through the heat transfer tube in a supercritical fluid state, the low-temperature heat transfer tube is prevented from absorbing heat from the surrounding water by providing the heat transfer suppressing member at the portion where the low-temperature liquefied gas is heated without undergoing a phase change at a low temperature. Therefore, even if water does not flow near the outer surface of the heat transfer tube, water can be prevented from freezing around the heat transfer tube.
前記伝熱抑制部材は、樹脂系材料、ガラス系材料、ゴム系材料又はセラミック系材料で形成されていてもよい。 The heat transfer suppression member may be made of a resin-based material, a glass-based material, a rubber-based material, or a ceramic-based material.
前記伝熱抑制部材は、断面C字状の部材、パイプ状の部材又は2つの半割状の部材によって構成されていてもよい。 The heat transfer suppression member may be composed of a member with a C-shaped cross section, a pipe-shaped member, or two halves.
伝熱抑制部材が断面C字状の部材で構成されていれば、スリットの部分を開くことによって、伝熱抑制部材を外側から伝熱管に装着することができる。したがって、伝熱抑制部材の装着作業が煩わしくなることを防止することができる。しかも、既設の気化器の伝熱管に伝熱抑制部材を取り付ける際の装着作業も煩わしくならない。また、伝熱抑制部材がパイプ状の部材によって構成されている場合には、伝熱管において周方向の一部が切れているというようなことがないため、伝熱抑制部材の内側に水が浸入することを防止することができる。また、伝熱抑制部材が2つの半割状の部材によって構成されている場合にも、伝熱抑制部材の装着作業が煩わしくなることを防止することができる。しかも、既設の気化器の伝熱管に伝熱抑制部材を取り付ける際の装着作業も煩わしくならない。 If the heat transfer suppression member is composed of a member with a C-shaped cross section, the heat transfer suppression member can be attached to the heat transfer tube from the outside by opening the slit portion. Therefore, the installation work of the heat transfer suppression member can be prevented from becoming cumbersome. Moreover, the installation work when attaching the heat transfer suppression member to the heat transfer tube of an existing vaporizer is also not cumbersome. Furthermore, if the heat transfer suppression member is composed of a pipe-shaped member, there is no cut in the circumferential direction of the heat transfer tube, so water can be prevented from penetrating inside the heat transfer suppression member. Furthermore, even if the heat transfer suppression member is composed of two half-shaped members, the installation work of the heat transfer suppression member can be prevented from becoming cumbersome. Moreover, the installation work when attaching the heat transfer suppression member to the heat transfer tube of an existing vaporizer is also not cumbersome.
前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管に対して着脱可能に前記伝熱管に外側から取り付けられていてもよい。この態様では、伝熱抑制部材を交換する必要が生じた場合であっても、容易に対処することができる。 The heat transfer suppression member may be attached to the heat transfer tube from the outside so as to be detachable from the heat transfer tube. In this embodiment, even if it becomes necessary to replace the heat transfer suppression member, this can be easily handled.
前記伝熱抑制部材は、スリットを有する断面C字状の部材によって構成されていてもよい。この場合、前記伝熱抑制部材の前記スリットを覆う第2の伝熱抑制部材が設けられていてもよい。この態様では、スリットからの水の浸入を抑制することができる。すなわち、伝熱抑制部材の装着作業の容易化と、水の侵入防止効果との両立を図ることができる。 The heat transfer suppressing member may be configured as a member having a C-shaped cross section and a slit. In this case, a second heat transfer suppressing member may be provided to cover the slit of the heat transfer suppressing member. In this embodiment, it is possible to suppress the intrusion of water through the slit. In other words, it is possible to achieve both the simplification of the installation work of the heat transfer suppressing member and the effect of preventing the intrusion of water.
前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管の延びる方向に並ぶ複数の分割部材によって構成されていてもよい。この場合、水よりも熱伝導率の低い素材で形成され、前記分割部材間を覆う第2の伝熱抑制部材が設けられていてもよい。この態様では、複数の分割部材を伝熱管の延びる方向に並べることによって、伝熱抑制部材が伝熱管に装着された構成にすることができる。このため、伝熱管が非常に長い構成である場合であっても、非常に長い一体ものの伝熱抑制部材を準備する必要が無くなるため、伝熱抑制部材の装着作業が煩雑になることを抑制することができる。しかも、第2の伝熱抑制部材が分割部材間を覆うため、この分割部材間から水が浸入することを抑制することができる。 The heat transfer suppression member may be composed of a plurality of divided members arranged in the direction in which the heat transfer tube extends. In this case, a second heat transfer suppression member may be provided, which is made of a material with a lower thermal conductivity than water and covers the spaces between the divided members. In this aspect, the heat transfer suppression member can be attached to the heat transfer tube by arranging the plurality of divided members in the direction in which the heat transfer tube extends. Therefore, even if the heat transfer tube is very long, there is no need to prepare a very long, integrated heat transfer suppression member, and the installation work of the heat transfer suppression member can be prevented from becoming complicated. Moreover, since the second heat transfer suppression member covers the spaces between the divided members, it is possible to prevent water from entering between the divided members.
前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管の延びる方向に並ぶ複数の分割部材によって構成されていてもよい。この場合、隣り合う分割部材の一方の端部が、他方の分割部材の端部を覆っていてもよい。この態様では、分割部材の端部同士が当接することがないため、端部同士の隙間から水の浸入する、ということを回避することができる。しかも、伝熱管が非常に長い構成である場合であっても、非常に長い一体ものの伝熱抑制部材を準備する必要が無くなるため、伝熱抑制部材の装着作業が煩雑になることを抑制することができる。 The heat transfer suppression member may be composed of multiple divided members arranged in the direction in which the heat transfer tube extends. In this case, one end of adjacent divided members may cover the end of the other divided member. In this embodiment, the ends of the divided members do not come into contact with each other, so water can be prevented from entering through the gaps between the ends. Furthermore, even if the heat transfer tube is very long, there is no need to prepare a very long, integrated heat transfer suppression member, so the installation work of the heat transfer suppression member can be prevented from becoming complicated.
前記伝熱管が複数設けられてもよく、この場合、前記複数の伝熱管はそれぞれ、複数の直管部と複数のベンド部とを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有し、前記複数の直管部のうち最も下側に位置する直管部に前記低温液化ガスが導入され、前記伝熱抑制部材は、各伝熱管において前記最も下側に位置する直管部に装着されて、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部において前記伝熱管を覆う一方で、最も下側に位置するベンド部には装着されていなくてもよい。この態様では、伝熱管のうち、最も下側に位置する直管部は、伝熱管の中で最も低温になる部位であるため、この部位に伝熱抑制部材が設けられることにより、伝熱管周囲での水の凍結を効果的に抑制することができる。 A plurality of the heat transfer tubes may be provided, in which case each of the plurality of heat transfer tubes has a shape that extends vertically while having a plurality of straight pipe sections and a plurality of bend sections, the low-temperature liquefied gas is introduced into the straight pipe section located at the lowest position among the plurality of straight pipe sections, and the heat transfer suppressing member may be attached to the straight pipe section located at the lowest position in each heat transfer tube, covering the heat transfer tube in a part of the heat transfer tube including the introduction portion of the low-temperature liquefied gas, while not being attached to the bend section located at the lowest position. In this aspect , the straight pipe section located at the lowest position among the heat transfer tubes is the part that becomes the coldest in the heat transfer tube, and therefore, by providing the heat transfer suppressing member in this part, freezing of water around the heat transfer tube can be effectively suppressed.
前記複数のベンド部のうちの上下方向に並ぶ複数のベンド部には、少なくとも1つの第1ベンド部と、前記第1ベンド部よりも直管部の延出方向において引っ込んだ位置にある少なくとも1つの第2ベンド部とが含まれ、前記少なくとも1つの第1ベンド部と前記少なくとも1つの第2ベンド部とが交互に並んでいてもよい。この場合、前記少なくとも1つの第1ベンド部と直管部との溶接部は、前記直管部の延出方向において、前記少なくとも1つの第2ベンド部と直管部との溶接部よりも出っ張っていてもよい。 The plurality of bends arranged in the vertical direction among the plurality of bends include at least one first bend and at least one second bend that is recessed from the first bend in the extension direction of the straight pipe section, and the at least one first bend and the at least one second bend may be arranged alternately. In this case, the weld between the at least one first bend and the straight pipe section may protrude in the extension direction of the straight pipe section more than the weld between the at least one second bend and the straight pipe section.
この態様では、第1ベンド部と直管部との溶接部に隣接する空間における第2ベンド部側の幅が狭くなることを抑制できる。よって、直管部に第1ベンド部を溶接する作業又は溶接部の検査作業において、隣の直管部が邪魔になることを抑制することができる。 In this embodiment, the width of the space adjacent to the weld between the first bend and the straight pipe section on the second bend side can be prevented from narrowing. This prevents the adjacent straight pipe section from getting in the way when welding the first bend to the straight pipe section or when inspecting the weld.
前記低温液化ガス気化器は、前記内側空間において前記伝熱管に隣接するように配置され、低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する隣接伝熱管をさらに備えてもよい。この場合、前記隣接伝熱管は、複数の直管部と複数のベンド部とを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有してもよい。また、前記隣接伝熱管における前記複数のベンド部のうちの上下方向に並ぶ複数のベンド部には、前記少なくとも1つの第1ベンド部に隣接する少なくとも1つの隣接第1ベンド部と、前記少なくとも1つの第2ベンド部に隣接する少なくとも1つの隣接第2ベンド部と、が含まれ、前記少なくとも1つの隣接第1ベンド部と前記少なくとも1つの隣接第2ベンド部とが交互に並んでいてもよい。この場合、前記少なくとも1つの隣接第2ベンド部と直管部との溶接部は、前記直管部の延出方向において、前記少なくとも1つの隣接第1ベンド部と直管部との溶接部よりも出っ張るとともに、前記少なくとも1つの第2ベンド部と直管部との前記溶接部よりも、前記直管部の延出方向において出っ張っていてもよい。 The low-temperature liquefied gas vaporizer may further include an adjacent heat transfer tube arranged adjacent to the heat transfer tube in the inner space, into which low-temperature liquefied gas is introduced and into which the low-temperature liquefied gas is heated by the water. In this case, the adjacent heat transfer tube may have a shape that has a plurality of straight tube sections and a plurality of bend sections and extends vertically while meandering. In addition, the plurality of bend sections arranged vertically among the plurality of bend sections in the adjacent heat transfer tube may include at least one adjacent first bend section adjacent to the at least one first bend section and at least one adjacent second bend section adjacent to the at least one second bend section, and the at least one adjacent first bend section and the at least one adjacent second bend section may be arranged alternately. In this case, the weld between the at least one adjacent second bend section and the straight pipe section may protrude further in the extension direction of the straight pipe section than the weld between the at least one adjacent first bend section and the straight pipe section, and may protrude further in the extension direction of the straight pipe section than the weld between the at least one second bend section and the straight pipe section.
この態様では、隣接第2ベンド部と直管部との溶接部に隣接する空間における隣接第1ベンド部側の幅及び第2ベンド部側の幅が狭くなることを抑制できる。したがって、直管部に隣接第2ベンド部を溶接する作業及び当該溶接部の検査作業において、隣接する直管部が邪魔になることを抑制することができる。 In this embodiment, the width of the space adjacent to the weld between the adjacent second bend and the straight pipe section on the adjacent first bend side and the second bend side can be prevented from narrowing. Therefore, the adjacent straight pipe section can be prevented from getting in the way during the work of welding the adjacent second bend to the straight pipe section and the work of inspecting the weld.
前記低温液化ガス気化器は、前記低温液化ガスが流入する入口室と、前記伝熱管で前記低温液化ガスから気化したガスが流入する出口室と、を備えてもよい。この場合、前記伝熱管は、前記入口室と前記出口室とを直線状に繋ぐ直管によって構成されてもよい。また、前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管において前記入口室からの所定範囲を覆っていてもよい。この態様では、伝熱管のうち最も低温になる入口室側の部位を伝熱抑制部材が覆っている。このため、伝熱管周囲での水の凍結を効果的に抑制することができる。 The low-temperature liquefied gas vaporizer may include an inlet chamber into which the low-temperature liquefied gas flows, and an outlet chamber into which gas vaporized from the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube flows. In this case, the heat transfer tube may be configured as a straight tube that linearly connects the inlet chamber and the outlet chamber. The heat transfer suppression member may cover a predetermined range of the heat transfer tube from the inlet chamber. In this aspect, the heat transfer suppression member covers the portion of the heat transfer tube on the inlet chamber side, which is the coldest. This makes it possible to effectively suppress freezing of water around the heat transfer tube.
前記伝熱管が複数設けられてもよく、この場合、前記複数の伝熱管はそれぞれ、U字管によって構成されていて、前記低温液化ガスは、U字管のうちの下側の直管部に導入され、前記伝熱抑制部材は、各伝熱管において、U字管のうちの下側の直管部を覆うことにより、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部において前記伝熱管を覆っている一方で、前記U字管のうちのベンド部分には装着されていなくてもよい。この態様では、伝熱管のうちの下側の直管部は、伝熱管の中で最も低温になる部位であるため、この部位に伝熱抑制部材が設けられることにより、伝熱管周囲での水の凍結を効果的に抑制することができる。 A plurality of the heat transfer tubes may be provided, in which case each of the plurality of heat transfer tubes is constituted by a U-shaped tube, the low-temperature liquefied gas is introduced into a lower straight tube portion of the U-shaped tube, and the heat transfer suppressing member covers the lower straight tube portion of each heat transfer tube, thereby covering the heat transfer tube in a part of the heat transfer tube including the introduction portion of the low-temperature liquefied gas, while not being attached to a bent portion of the U-shaped tube. In this aspect , the lower straight tube portion of the heat transfer tube is the part that becomes the coldest in the heat transfer tube, so that the heat transfer suppressing member is provided in this part, thereby making it possible to effectively suppress freezing of water around the heat transfer tube.
前記低温液化ガス気化器は、前記低温液化ガスが流入する入口室と、前記伝熱管で前記低温液化ガスから気化したガスが流入する出口室と、を備えてもよい。この場合、前記導入ポートは、前記シェルにおいて前記入口室に隣接する位置に配置されていてもよい。 The low-temperature liquefied gas vaporizer may include an inlet chamber into which the low-temperature liquefied gas flows, and an outlet chamber into which gas vaporized from the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube flows in. In this case, the introduction port may be disposed at a position in the shell adjacent to the inlet chamber.
この態様では、低温液化ガスにおいて最も低温となっているところに熱量の大きな水が導入されるため、水の凍結をより抑制することができる。 In this embodiment, water with a large calorific value is introduced into the part of the low-temperature liquefied gas that has the lowest temperature, so freezing of the water can be further suppressed.
本発明は、前記気化器と、前記気化器において前記低温液化ガスによって冷却された水が導入される冷却器と、を備えている、冷却システムである。 The present invention is a cooling system that includes the vaporizer and a cooler into which water cooled by the low-temperature liquefied gas in the vaporizer is introduced.
この冷却システムでは、気化器において低温液化ガスによって冷却された水が、冷却器において、冷却対象を冷却するのに利用される。したがって、低温液化ガスの冷熱を冷却対象の冷却に利用することができる。しかも、気化器において伝熱抑制部材が設けられることによって、水の凍結抑制が図られている。このため、気化器へ導入する水の温度がより低くなるように設定しても、気化器内で伝熱管隙間の着氷による閉塞が抑制されるため、気化器内から導出される水の温度がより低くなるように気化器を設定することが可能となる。したがって、冷却システムとしての能力向上を図ることができる。 In this cooling system, the water cooled by the low-temperature liquefied gas in the evaporator is used in the cooler to cool the object to be cooled. Therefore, the cold energy of the low-temperature liquefied gas can be used to cool the object to be cooled. Furthermore, the provision of a heat transfer suppression member in the evaporator prevents the water from freezing. Therefore, even if the temperature of the water introduced into the evaporator is set to be lower, blockage due to icing of the gaps in the heat transfer tubes inside the evaporator is suppressed, so it is possible to set the evaporator so that the temperature of the water drawn out from inside the evaporator is lower. Therefore, the performance of the cooling system can be improved.
本発明は、一方向に延びる形状の内側空間を有し、前記内側空間に水が導入されるシェルと、前記内側空間に配置され、内部に低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する伝熱管と、を備え、前記シェルの外周面には、前記水の導入ポート及び前記水の導出ポートが設けられており、前記内側空間における前記一方向の一端に配置された仕切壁に、前記低温液化ガスの導入側である前記伝熱管の一端部が挿入されており、前記仕切壁は、前記低温液化ガスの流れ方向の上流側に位置する前記導入ポートよりも、前記伝熱管における低温液化ガスの流れ方向における上流側に位置するように設けられている気化器における着氷抑制方法であって、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材を、前記伝熱管における、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部の外面に取り付け、前記伝熱管の周囲で水の流れが生じない場合においても水の凍結を抑制する、気化器における着氷抑制方法である。
The present invention is a method for suppressing ice formation in a carburetor, comprising: a shell having an inner space extending in one direction, into which water is introduced; and a heat transfer tube disposed in the inner space, into which low-temperature liquefied gas is introduced and which heats the low-temperature liquefied gas with the water, the outer peripheral surface of the shell being provided with the water inlet port and the water outlet port, one end of the heat transfer tube, which is the inlet side of the low-temperature liquefied gas, is inserted into a partition wall disposed at one end in the one direction of the inner space, the partition wall being disposed so as to be located upstream in the flow direction of the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube than the inlet port , which is located upstream in the flow direction of the low-temperature liquefied gas, the method comprising: attaching a heat transfer suppression member formed of a material having a lower thermal conductivity than water to the outer surface of a part of the heat transfer tube including the inlet portion of the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube; and suppressing freezing of water even when no water flow occurs around the heat transfer tube.
以上説明したように、本発明によれば、伝熱管の外面付近において水の流れが生じなかった場合であっても、水の凍結を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, water freezing can be suppressed even when no water flow occurs near the outer surface of the heat transfer tube.
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。 The following describes in detail the embodiment of the present invention with reference to the drawings.
(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器(以下、単に気化器と称する。)10は、低温液化ガスである液化天然ガス(LNG)を水(海水、工水等)で加熱して気化させるための気化器10である。ここでいう低温液化ガスとは、常温で気体状態となるガスを低温にして液化させたものであるため、気化器10は、液化石油ガス(LPG)、液化水素(LH2)等の液化ガスを気化させるために用いられてもよい。
First Embodiment
As shown in Fig. 1, a low-temperature liquefied gas vaporizer (hereinafter, simply referred to as a vaporizer) 10 according to the first embodiment is a
気化器10は、シェル・アンド・チューブタイプの熱交換器によって構成されており、シェル12と、シェル12内に配設された多数の伝熱管14と、を備えている。シェル12は、中空状に形成されているとともに、一方向に延びる細長い形状に形成されている。シェル12における長手方向の一端部には、入口室16が接続されている。入口室16には、入口ポート16aを通して図外の外部パイプから液化天然ガスが導入される。シェル12における長手方向の他端部には、出口室18が接続されている。出口室18には、液化天然ガスから気化した天然ガス(NG)が流入し、この天然ガスは出口ポート18aを通して図外の外部パイプに導出される。
The
シェル12には、水(熱源媒体)の導入ポート21及び水の導出ポート22が設けられている。水は、導入ポート21を通して外部からシェル12の内側空間ISに導入される。内側空間内の水は、導出ポート22を通して外部に導出される。水の導入ポート21は、シェル12における入口室16に隣接する位置に配置されていてもよく、出口室18に隣接する位置に配置されていてもよい。水の導出ポート22は、シェル12における出口室18に隣接する位置に配置されていてもよく、入口室16に隣接する位置に配置されていてもよい。本実施形態では、導入ポート21は、シェル12における入口室16に隣接する位置に配置され、導出ポート22は、シェル12における出口室18に隣接する位置に配置されている。導入ポート21が入口室16の近傍に配置されることにより、最も温度が低いところに最も熱量の大きな熱源媒体が導入されることとなり、水の凍結をより一層抑制することができる。すなわち、水が導入ポート21を通してシェル12の内側空間ISに流入すると、当該水は、流れの方向を変える前に伝熱管14(後述の伝熱抑制部材30)における入口室16側の端部に接触する。このため、伝熱管14(後述の伝熱抑制部材30)における入口室16側の端部での凍結をより一層抑制することができる。また、導出ポート22が入口室16とは反対側に配置されているため、シェル12内において水が伝熱管14に沿って流れ易く、効率的な熱交換を行うことができる。
The
伝熱管14は、直線状に延びる形状を有しており、シェル12の内側空間ISに配置されている。そして、伝熱管14は、入口室16と出口室18との間に架け渡されている。すなわち、入口室16から内側空間ISを仕切る仕切壁16bは、伝熱管14の一端部を支持する管板として構成されている。また、出口室18から内側空間ISを仕切る仕切壁18bは、伝熱管14の他端部を支持する管板として構成されている。入口室16内の液化天然ガスは各伝熱管14内に流入する。この液化天然ガスは伝熱管14内で気化して天然ガスとなるが、この天然ガスは、出口室18内で合流する。
The
伝熱管14は、ステンレス・スチール、チタン、チタン合金又は鋼等によって構成されている。
The
シェル12には、複数のバッフル板25が設けられている。バッフル板25は、内側空間IS内で流動する水の流れ方向を制御するために設けられている。バッフル板25は、シェル12の長手方向に間隔をあけて並んでいる。そして、長手方向に直交する方向において、バッフル板25とシェル12の内面との間に間隙が形成されている。この間隙は、隣同士のバッフル板25において、長手方向に直交する方向において互いに反対側に位置している。導入ポート21は、入口室16側の仕切壁16bと、最もこの仕切壁16bに近いバッフル板25との間に配置されている。また、導出ポート22は、出口室18側の仕切壁18bと、最もこの仕切壁18bに近いバッフル板25との間に配置されている。このため、内側空間ISにおいて、導入ポート21から導出ポート22まで蛇行した水の流れが生ずる。
The
伝熱管14には、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材30が設けられている。このため、伝熱抑制部材30の熱伝導率は、伝熱管14を構成する素材の熱伝導率よりも低い。伝熱抑制部材30は、伝熱管14の長手方向の一部にのみ装着されているため、伝熱管14の一部は伝熱抑制部材30によって覆われているが、伝熱管14の他部は、伝熱抑制部材30によって覆われておらず、露出している。
The
伝熱管14において伝熱抑制部材30によって覆われている部位は、低温液化ガスが導入される部位から低温液化ガスが蒸発し始める部位に亘る範囲である。すなわち、伝熱抑制部材30が設けられている部位は、伝熱管14において入口室16側の仕切壁16bに繋がる一端部を含む伝熱管14の一部の部位である。言い換えると、伝熱抑制部材30が設けられている部位には、伝熱管14において、液化天然ガスが導入される部位が含まれている。そして、伝熱抑制部材30が設けられている範囲は、前記一端部から伝熱管14の中間部分までの範囲に亘っている。液化天然ガスが蒸発を開始する部位は、液化天然ガスの圧力、流量、水の流量及び温度の影響を受けるため、これら圧力、流量及び温度に応じて、伝熱抑制部材30が装着される範囲が調整される。そして、この部位よりも液化天然ガスの流れ方向における下流側の部位、すなわち、全ての液化天然ガスが蒸発した後の天然ガスがさらに加温される部位では、伝熱抑制部材30が設けられておらず、伝熱管14は露出している。なお、低温液化ガスが超臨界流体の状態で伝熱管14内を流れる場合には、低温液化ガスが導入される部位から、低温液化ガスが低温の状態で相変化を伴わないで加熱される部位に亘る範囲に伝熱抑制部材30が設けられる。
The portion of the
伝熱抑制部材30は、入口室16からの所定範囲を覆っている。すなわち、伝熱抑制部材30は、入口室16側の端部から、最も入口室16側に位置するバッフル板25を超えて配置されている。すなわち、バッフル板25には、伝熱抑制部材30が装着された伝熱管14を挿通可能な貫通孔が形成されていて、伝熱抑制部材30はこの貫通孔を通過している。バッフル板25における貫通孔の内周面と伝熱抑制部材30の外周面との間に隙間が形成されていてもよい。そうすれば、伝熱管14をバッフル板25の貫通孔に挿通させる作業が煩雑にならない。
The heat
伝熱抑制部材30は、伝熱管14の外面に形成された皮膜であってもよい。すなわち、伝熱抑制部材30は、伝熱管14上で施工されることによって、伝熱管14の外面に形成される構成であってもよい。しかしこれに限られるものではない。すなわち、伝熱抑制部材30は、独立して形成された部材を伝熱管14に被せることによって、伝熱管14上に設けられるものであってもよい。
The heat
第1実施形態では、伝熱抑制部材30は、図2及び図3に示すように、長手方向の全体に亘って延びるスリット32aが形成された断面C字状の部材32によって形成されて、伝熱管14の外側に装着されている。すなわち、伝熱抑制部材30を伝熱管14に取り付ける際には、部材32のスリット32aの部分を開き、その状態で部材32を外から伝熱管14に装着するようにすればよい。したがって、既設の気化器10において、伝熱管14をばらすことなく、伝熱管14に伝熱抑制部材30を取り付けることも可能である。なお、伝熱抑制部材30は、断面C字状の部材32ではなく、パイプ状の部材によって構成されていてもよい。
In the first embodiment, as shown in Figs. 2 and 3, the heat
伝熱抑制部材30が伝熱管14に装着された状態では、スリット32aが開いた状態になっていてもよく、スリット32aが閉じた状態になっていてもよい。スリット32aを通して伝熱抑制部材30の内側に水が浸入することがあり得る。しかしながら、この水が凍結することがあったとしても、伝熱抑制部材30の外側にまで氷が成長することはない。
When the heat
本実施形態では、伝熱抑制部材30は伝熱管14に対して着脱可能となっている。ただし、これに限られるものではなく、伝熱抑制部材30は、接着剤等によって伝熱管14に接着されてもよい。
In this embodiment, the heat
伝熱抑制部材30は、水よりも熱伝導率の低い素材で形成されていれば、樹脂系材料、ガラス系材料、ゴム系材料又はセラミック系材料で形成されていてもよい。これにより、液状の液化天然ガスの冷熱が伝熱管14を介して水に伝わることを抑制することができる。
The heat
シェル12の内側空間ISには、導入ポート21を通して水(熱源媒体)が流入する。一方、液化天然ガスは、入口室16から伝熱管14内に流入する。伝熱管14内に流入した液化天然ガスは、水と熱交換して次第に加熱される。ただし、入口室16近傍の伝熱管14は伝熱抑制部材30で覆われているため、液化天然ガスの加熱が抑えられていて、水との熱交換も抑制されている。このため、伝熱抑制部材30の周囲に存在する水の冷却が抑えられており、水の凍結も抑制される。
Water (heat source medium) flows into the inner space IS of the
それでも、伝熱管14内の液化天然ガスは少しずつ加熱されるため、伝熱抑制部材30で覆われている伝熱管14内で液化天然ガスが蒸発し始める。そして、伝熱管14において伝熱抑制部材30で覆われた箇所を過ぎた後、液化天然ガスの全量が、伝熱管14を流れながら気化して、ガス(LNG)となる。ガスは伝熱管14から出口室18に流入し、その後、外部パイプを通して利用側の設備に送られる。
Nevertheless, the liquefied natural gas inside the
以上説明したように、第1実施形態では、液化天然ガスが液状のまま流れる部位が伝熱抑制部材30で覆われるとともに、液化天然ガスが蒸発し始める部位も伝熱抑制部材30で覆われている。一方で、これらの部位以外の部位では、伝熱管14は、伝熱抑制部材30で覆われていない。すなわち、液化天然ガスが伝熱管14内に導入される部位は、伝熱管14において最も低温になる部位である。この部位は、水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材30によって覆われている。このため、伝熱管14内の液化天然ガスの冷熱が伝熱管14及び伝熱抑制部材30を介して水に伝わるため、液化天然ガスの冷熱が伝熱管14から直接水に伝わる場合に比べ、水への伝熱を抑制することができる。したがって、伝熱管14の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管14周囲で水が凍結することを抑制することができる。また、液化天然ガスが蒸発し始める部位においては、液化天然ガスが伝熱管14から吸熱しやすい。しかしながら、この部位も伝熱抑制部材30で覆われているため、伝熱管14は周囲の水から吸熱することが抑制される。したがって、伝熱管14の外面付近において水の流れが生じないことが起こった場合であっても、伝熱管14周囲で水が凍結することを抑制することができる。
As described above, in the first embodiment, the portion where the liquefied natural gas flows in a liquid state is covered with the heat
また第1実施形態では、伝熱抑制部材30が断面C字状の部材32で構成されているので、スリット32aの部分を開くことによって、伝熱抑制部材30を外から伝熱管14に装着することができる。したがって、伝熱抑制部材30の装着作業が煩わしくなることを防止することができる。
In addition, in the first embodiment, the heat
なお、第1実施形態では、伝熱抑制部材30が断面C字状の部材32によって形成された例を示したが、これに限られない。例えば、図4に示すように、伝熱抑制部材30は、管状の部材34によって形成されていてもよい。この場合、管状の部材34を伝熱管14に取り付けるには、伝熱管14が仕切壁16b,18b間に架け渡される前に、伝熱管14の一端部から装着するようにすればよい。この構成では、伝熱管14において周方向の一部が切れているというようなことがないため、伝熱抑制部材30の内側に水が浸入することを防止することができる。
In the first embodiment, the heat
また、伝熱抑制部材30は、図5に示すように、半円弧状の断面を有する2つの半割状の部材35によって構成されていてもよい。この場合、既設の気化器10の伝熱管14に後から伝熱抑制部材30を取り付けることも可能である。なお、半割状の部材35は、接着剤によって伝熱管14に接着されていてもよく、あるいはベルト部材(図示省略)を掛け回すことによって、伝熱管14に固定されてもよい。
The heat
また、伝熱抑制部材30が断面C字状の部材32によって構成される場合、図6に示すように、伝熱抑制部材30の外側に第2の伝熱抑制部材37が設けられていてもよい。第2の伝熱抑制部材37は、水よりも熱伝導率の低い材料で形成されている。このため、第2の伝熱抑制部材37は、伝熱抑制部材30と同じ素材で構成されていてもよい。この場合、図6に示す伝熱抑制部材30の厚みは、図2及び図3に示す伝熱抑制部材30の厚みの半分程度に設定することができる。
In addition, when the heat
第2の伝熱抑制部材37は、内径が伝熱抑制部材30の外径よりも僅かに小さい又は内径が伝熱抑制部材30の外径と同じであって、長手方向の全体に亘ってスリット37aが形成された断面C字状の部材で構成されている。第2の伝熱抑制部材37のスリット37aは、伝熱抑制部材30のスリット32aに対して周方向にずれている。このため、第2の伝熱抑制部材37によって伝熱抑制部材30のスリット32aが覆われている。
The second heat
第2の伝熱抑制部材37が設けられている場合には、スリット32aからの水の浸入を抑制することができる。すなわち、伝熱抑制部材30の装着作業の容易化と、水の侵入防止効果との両立を図ることができる。
When the second heat
伝熱抑制部材30は、図7に示すように、伝熱管14の延びる方向に並ぶ複数の分割部材39によって構成されていてもよい。すなわち、複数の分割部材39が伝熱管14上に配置されることによって、伝熱抑制部材30が伝熱管14に装着された状態となる。この場合、隣り合う分割部材39間を覆うように、第2の伝熱抑制部材41が設けられる。第2の伝熱抑制部材41は、水よりも熱伝導率の低い材料で形成されている。このため、第2の伝熱抑制部材41は、伝熱抑制部材30と同じ素材で構成されていてもよい。第2の伝熱抑制部材41も複数配置される。そして、隣り合う分割部材39同士の当接位置と、隣り合う第2の伝熱抑制部材41の当接位置とが、ずれている。このため、隣り合う分割部材39同士の間に隙間が形成されたとしても、隙間は、第2の伝熱抑制部材41によって覆われる。
The heat
この態様では、複数の分割部材39を伝熱管14の延びる方向に並べることによって、伝熱抑制部材30が伝熱管14に装着された構成にすることができる。このため、伝熱管14が非常に長い構成である場合であっても、非常に長い一体ものの伝熱抑制部材30を準備する必要が無くなるため、伝熱抑制部材30の装着作業が煩雑になることを抑制することができる。しかも、第2の伝熱抑制部材41が分割部材39間の隙間を覆うため、この隙間を通して水が浸入することを抑制することができる。
In this embodiment, the heat
また、図8に示すように、隣り合う分割部材39の一方の端部が、他方の分割部材39の端部を覆っていてもよい。この場合、第2の伝熱抑制部材37を設けなくても、分割部材39の端部同士の間の隙間を覆うことができる。
Also, as shown in FIG. 8, one end of
図1の構成では、水の導入ポート21がシェル12における入口室16側にのみ設けられた構成を示したが、これに限られない。図9に示すように、水の導入ポート21は、入口室16側と出口室18側とに設けられていてもよい。この場合、水の導出ポート22は、シェル12の長手方向の中央位置に配置される。この場合でも、伝熱抑制部材30は、伝熱管14における入口室16側の一部のみに設けられる。なお、バッフル板25は、設けられていてもよく、図9に示すように省略されてもよい。
In the configuration of FIG. 1, the
図1の構成では、伝熱管14が直管によって構成された構成を示したが、これに限られない。図10に示すように、伝熱管14は、U字管によって構成されていてもよい。この場合、入口室16及び出口室18は、シェル12における長手方向の一端部側において、互いに隣接するように配置される。出口室18は、例えば入口室16の上側に配置される。そして、液化天然ガスは、U字管における下側の直管部14aに入口室16から流入する。このため、伝熱抑制部材30は、U字管における下側の直管部14aに設けられている。液化天然ガスは、U字管における下側の直管部14aにおいて、一部が蒸発し始めるため、伝熱抑制部材30は、下側の直管部14aの中間位置まで配設されている。
In the configuration of FIG. 1, the
図11に示すように、気化器10は、液化天然ガスが蒸発する伝熱管14(蒸発部)に加えて、シェル12内に天然ガスの加温部43が設けられていてもよい。この場合、出口室18に連絡管45が接続されており、この連絡管45は、加温部43を構成する伝熱管に連通する接続室47に接続されている。連絡管45を流れた天然ガスは、接続室47を通して加温部43(伝熱管)内に流入し、加温部43において、さらに加温される。加温部43を流れた天然ガスは、供給室49を通して図略の外部パイプに流出する。
As shown in FIG. 11, the
図1の構成では、伝熱管14が直管によって構成された構成を示したが、これに代え、伝熱管14は、図12に示すように、蛇行するように形成されていてもよい。すなわち、伝熱管14は、上下に間隔をおいて配置された複数の直管部14bと、直管部14bの端部に配置された湾曲状の複数のベンド部14cとを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有してもよい。そして、最も下側の直管部14bは、入口室16に繋がり、最も上側の直管部14bは、出口室18に繋がっている。
In the configuration shown in FIG. 1, the
この場合、液化天然ガスは、入口室16から複数の直管部14bのうち最も下側に位置する直管部14bに導入されて、最も下側の直管部14bで一部が蒸発し始める。このため、伝熱抑制部材30は、最も下側の直管部14bに装着されている。なお、最も下側のベンド部14cには伝熱抑制部材30は装着されている必要はない。ベンド部14cにおいては、着氷が生じたとしても、隣り合う伝熱管14同士の間隙を塞いでしまうようなことが起こらないからである。
In this case, the liquefied natural gas is introduced from the
伝熱管14が蛇行するように形成されている場合には、例えば図13及び図14(a)に示すように、直管部14bの一端側において上下に並ぶ複数のベンド部14cが交互に位置ずれした配置であってもよい。他端側においても同様である。具体的に、伝熱管14の複数のベンド部14cには、直管部14bの延出方向に出っ張った方のベンド部である第1ベンド部71と、直管部14bの延出方向において引っ込んだ方のベンド部である第2ベンド部72とが含まれている。そして、第1ベンド部71と第2ベンド部72とが、上下方向に交互に配置されている。なお、第1ベンド部71及び第2ベンド部72はそれぞれ少なくとも1つ含まれていればよい。
When the
第1ベンド部71及び第2ベンド部72は直管部14bの端部に溶接されている。第1ベンド部71と直管部14bとの溶接部71aは、直管部14bの延出方向において、第2ベンド部72と直管部14bとの溶接部72aよりも第2ベンド部72の頂点部72c側(図13、図14(a)における右側)に位置している。また、第1ベンド部71と直管部14bとの溶接部71aは、直管部14bの延出方向において、第2ベンド部72の内側曲面部72bよりも第2ベンド部72の頂点部72c側に位置していてもよい。また、第1ベンド部71と直管部14bとの溶接部71aは、直管部14bの延出方向において、第2ベンド部72の頂点部72cよりもさらに外側(内側曲面部72bから離れた側、図13、図14(a)における右側)に位置していてもよい。あるいは、第1ベンド部71と直管部14bとの溶接部71aは、直管部14bの延出方向において、第2ベンド部72における、頂点部72cと溶接部72aとの間に位置していてもよい。
The
伝熱管14の一端部は入口室16に接続されていてもよいが、これに代えて、図13に示すように、液化天然ガスを複数の伝熱管14に導入させる流入ヘッダ75に接続されていてもよい。流入ヘッダ75はシェル12内に配置されていて、シェル12を貫通する流入管76に接続されている。液化天然ガスは流入管76を通してシェル12の外部から流入ヘッダ75に流入する。伝熱抑制部材30は、流入ヘッダ75に繋がっている最も下側の直管部14bに装着される。
One end of the
伝熱管14の他端部は出口室18に接続されていてもよいが、これに代えて、複数の伝熱管14で得られた天然ガスを合流させる流出ヘッダ77に接続されていてもよい。流出ヘッダ77はシェル12内に配置されていて、シェル12を貫通する流出管78に接続されている。流出ヘッダ77内の天然ガスは流出管78を通してシェル12の外側に導出される。図13に示すように、バッフル板25はスペーサ79及びタイロッド80によってシェル12の一側部に結合されていてもよい。
The other end of the
図14(a)(b)に示すように、水平方向に並ぶ複数の伝熱管14は、ベンド部14cが交互にずれた位置関係になるように配置されている。具体的に、第1伝熱管61と、第1伝熱管61に隣接する第2伝熱管62と、第2伝熱管62に隣接する第3伝熱管63と、第3伝熱管63に隣接する第4伝熱管64とについて説明する。第1伝熱管61及び第3伝熱管63では、ある高さ位置のベンド部14cが直管部14bの延出方向において出っ張った位置にあり、第2伝熱管62及び第4伝熱管64では、同じ高さ位置のベンド部14cが直管部14bの延出方向において引っ込んだ位置にある。したがって、水平方向に見ると、ベンド部14cが出っ張った伝熱管14とベンド部14cが引っ込んだ伝熱管14とが交互に並んでいる。例えば、第1伝熱管61の第1ベンド部71の隣に位置する第2伝熱管62(隣接伝熱管)のベンド部14c(隣接第1ベンド部)は、引っ込んだ位置に配置される第2ベンド部72となる。また、第1伝熱管61の第2ベンド部72の隣に位置する第2伝熱管62のベンド部14c(隣接第2ベンド部)は、出っ張った位置に配置される第1ベンド部71となる。これらの関係は、第2伝熱管62と第3伝熱管63との間でも同様の関係であり、また第3伝熱管63と第4伝熱管64との間でも同様の関係である。なお、第2伝熱管62は、第1伝熱管61に隣接配置されているので、第1伝熱管61に対する隣接伝熱管と言える。一方、第1伝熱管61は、第2伝熱管62に隣接配置されているので、第2伝熱管62に対する隣接伝熱管と言える。
14(a) and 14(b), the
第1伝熱管61の第1ベンド部71の上下には、それぞれ第1伝熱管61の第2ベンド部72が配置される。この第2ベンド部72の隣には、それぞれ第2伝熱管62の第1ベンド部71(隣接第2ベンド部)が配置されている。つまり、上下方向及び水平方向の何れにおいても、出っ張ったベンド部14c(第1ベンド部71)と引っ込んだベンド部14c(第2ベンド部72)とが交互に並ぶ配置となっている。なお、ベンド部14cは、ショートラジアスベンドによって構成されているが、ロングラジアスベンドによって構成されていてもよい。
A
第1伝熱管61における第1ベンド部71と直管部14bとの溶接部71aは、第2伝熱管62における隣接第1ベンド部(第2ベンド部72)と直管部14bとの溶接部72aよりも、直管部14bの延出方向において隣接第1ベンド部の頂点部72c側(図14(a)(b)における右側)に出っ張った位置に配置されている。また、第1伝熱管61における第1ベンド部71の溶接部71aは、第2伝熱管62における隣接第1ベンド部(第2ベンド部72)の内側曲面部72bよりも、直管部14bの延出方向において当該隣接第1ベンド部の頂点部72c側に出っ張った位置に配置されている。そして、第1伝熱管61における第1ベンド部71の溶接部71aは、直管部14bの延出方向において、第2伝熱管62における隣接第1ベンド部(第2ベンド部72)の頂点部72cの位置に対応する位置に配置されている。なお、第1伝熱管61における第1ベンド部71の溶接部71aは、直管部14bの延出方向において、第2伝熱管62における第2ベンド部72の内側曲面部72bと当該ベンド部72の頂点部72cとの間に配置されていてもよく、あるいは、当該ベンド部72の頂点部72cよりもさらに外側(内側曲面部72bから離れた側、図14(a)の右側)に位置していてもよい。
The welded
水平方向に並ぶ何れの伝熱管61~64においても、第1ベンド部71の溶接部(第1管溶接部)71aは、その隣の伝熱管における第2ベンド部72の溶接部(第2管溶接部)よりも、直管部14bの延出方向において出っ張っている。例えば、第2伝熱管62における隣接第2ベンド部は第1ベンド部71となっているので、隣接第2ベンド部と直管部14bとの溶接部71aは、第2ベンド部72となっている隣接第1ベンド部と直管部14bとの溶接部72aよりも、直管部14bの延出方向において出っ張った位置に配置されている。
In any of the
第1伝熱管61~第4伝熱管64の何れにおいて、最も下側の直管部14bに伝熱抑制部材30が装着されている。
A heat
(第2実施形態)
第1実施形態は、液化天然ガスの気化器10であるが、第2実施形態は、気化器10を備えた冷却システム53である。具体的に、図15に示すように、冷却システム53は、気化器10と、冷却器55とを備えている。気化器10は、第1実施形態において説明した何れかの構成の気化器10である。冷却器55は、気化器10の導出ポート22にパイプ56を通して接続されている。冷却器55は、液化天然ガスによって冷却された水によって、所定の対象を冷却する熱交換器によって構成されている。冷却器55によって冷却する対象は、室内冷房、野菜工場、ケーブルピット冷却などに使用する空調空気や冷水、ガスタービンの吸気等、目的に応じて選定することができる。
Second Embodiment
The first embodiment is a
この冷却システム53では、気化器10において液化天然ガスによって冷却された水が、冷却器55において、冷却対象を冷却するのに利用される。したがって、液化天然ガスの冷熱を冷却対象の冷却に利用することができる。しかも、気化器10において伝熱抑制部材30が設けられることによって、水の凍結抑制が図られている。このため、気化器10内から導出される水の温度がより低くなるように気化器10を設定することが可能となる。したがって、冷却システム53としての能力向上を図ることができる。
In this
なお、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、前記第1実施形態の説明を第2実施形態に援用することができる。 Note that the description of the other configurations, actions, and effects will be omitted, but the description of the first embodiment can be applied to the second embodiment.
10 気化器
12 シェル
14 伝熱管
14a 直管部
14b 直管部
14c ベンド部
16 入口室
18 出口室
30 伝熱抑制部材
32 スリット
37 第2の伝熱抑制部材
39 分割部材
41 第2の伝熱抑制部材
REFERENCE SIGNS
Claims (16)
前記内側空間に配置され、内部に低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する伝熱管と、
水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材と、を備え、
前記シェルの外周面には、前記水の導入ポート及び前記水の導出ポートが設けられており、
前記内側空間における前記一方向の一端に配置された仕切壁に、前記低温液化ガスの導入側である前記伝熱管の一端部が挿入されており、
前記仕切壁は、前記低温液化ガスの流れ方向の上流側に位置する前記導入ポートよりも、前記伝熱管における低温液化ガスの流れ方向における上流側に位置するように設けられており、
前記伝熱抑制部材は、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部において前記伝熱管を覆い、前記伝熱管の周囲で水の流れが生じない場合においても水の凍結を抑制する、低温液化ガス気化器。 A shell having an inner space extending in one direction, into which water is introduced;
a heat transfer tube disposed in the inner space, into which a low-temperature liquefied gas is introduced and which heats the low-temperature liquefied gas by the water;
a heat transfer suppressing member formed of a material having a lower thermal conductivity than water,
The shell has an outer circumferential surface provided with the water inlet port and the water outlet port,
One end of the heat transfer tube, which is an inlet side of the low-temperature liquefied gas, is inserted into a partition wall arranged at one end of the inner space in the one direction,
the partition wall is provided so as to be located upstream in the flow direction of the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube with respect to the inlet port located upstream in the flow direction of the low-temperature liquefied gas,
The heat transfer suppression member covers a portion of the heat transfer tube including the introduction portion of the low-temperature liquefied gas, and suppresses freezing of water even when no water flow occurs around the heat transfer tube.
前記伝熱管を覆っている、請求項1に記載の低温液化ガス気化器。 The heat transfer suppressing member is disposed over a region where the low-temperature liquefied gas starts to evaporate, or, when the low-temperature liquefied gas flows through the heat transfer tube in a state of a supercritical fluid, over a region from the introduction region of the low-temperature liquefied gas to a region where the low-temperature liquefied gas is heated without undergoing a phase change,
The low temperature liquefied gas vaporizer according to claim 1 , wherein the heat transfer tube is covered.
前記伝熱抑制部材の前記スリットを覆う第2の伝熱抑制部材が設けられている、請求項1から5の何れか1項に記載の低温液化ガス気化器。 the heat transfer suppressing member is configured with a member having a C-shaped cross section and a slit,
The low-temperature liquefied gas vaporizer according to claim 1 , further comprising a second heat-transfer suppressing member that covers the slits of the heat-transfer suppressing member.
水よりも熱伝導率の低い素材で形成され、前記分割部材間を覆う第2の伝熱抑制部材が設けられている、請求項1から5の何れか1項に記載の低温液化ガス気化器。 the heat transfer suppressing member is composed of a plurality of divided members arranged in an extension direction of the heat transfer tube,
6. The low-temperature liquefied gas vaporizer according to claim 1, further comprising a second heat transfer suppressing member that is made of a material having a lower thermal conductivity than water and that covers the space between the partition members.
隣り合う分割部材の一方の端部が、他方の分割部材の端部を覆っている、請求項1から5の何れか1項に記載の低温液化ガス気化器。 the heat transfer suppressing member is composed of a plurality of divided members arranged in an extension direction of the heat transfer tube,
6. The cryogenic liquefied gas vaporizer according to claim 1, wherein one end of each of adjacent divided members covers an end of the other divided member.
前記複数の伝熱管はそれぞれ、複数の直管部と複数のベンド部とを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有し、
前記複数の直管部のうち最も下側に位置する直管部に前記低温液化ガスが導入され、
前記伝熱抑制部材は、各伝熱管において前記最も下側に位置する直管部に装着されて、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部において前記伝熱管を覆う一方で、最も下側に位置するベンド部には装着されていない、請求項1に記載の低温液化ガス気化器。 A plurality of the heat transfer tubes are provided,
Each of the plurality of heat transfer tubes has a plurality of straight tube portions and a plurality of bent portions, and has a shape that extends vertically while meandering,
the low-temperature liquefied gas is introduced into a straight pipe section located at the lowermost position among the plurality of straight pipe sections,
2. The low-temperature liquefied gas vaporizer of claim 1, wherein the heat transfer suppression member is attached to the lowest straight tube section of each heat transfer tube, covering the heat transfer tube in a portion of the heat transfer tube including the introduction portion of the low-temperature liquefied gas, while not being attached to the lowest bend section.
前記少なくとも1つの第1ベンド部と直管部との溶接部は、前記直管部の延出方向において、前記少なくとも1つの第2ベンド部と直管部との溶接部よりも出っ張っている、請求項9に記載の低温液化ガス気化器。 Among the plurality of bends, the plurality of bends arranged in the vertical direction include at least one first bend and at least one second bend located at a position recessed from the first bend in the extension direction of the straight pipe portion, and the at least one first bend and the at least one second bend are arranged alternately,
The low-temperature liquefied gas vaporizer of claim 9, wherein a weld between the at least one first bend portion and a straight pipe portion protrudes in the extension direction of the straight pipe portion more than a weld between the at least one second bend portion and a straight pipe portion.
前記隣接伝熱管は、複数の直管部と複数のベンド部とを有し、蛇行しながら上下に延びる形状を有し、
前記隣接伝熱管における前記複数のベンド部のうちの上下方向に並ぶ複数のベンド部には、前記少なくとも1つの第1ベンド部に隣接する少なくとも1つの隣接第1ベンド部と、前記少なくとも1つの第2ベンド部に隣接する少なくとも1つの隣接第2ベンド部と、が含まれ、前記少なくとも1つの隣接第1ベンド部と前記少なくとも1つの隣接第2ベンド部とが交互に並んでおり、
前記少なくとも1つの隣接第2ベンド部と直管部との溶接部は、前記直管部の延出方向において、前記少なくとも1つの隣接第1ベンド部と直管部との溶接部よりも出っ張るとともに、前記少なくとも1つの第2ベンド部と直管部との前記溶接部よりも、前記直管部の延出方向において出っ張っている、請求項10に記載の低温液化ガス気化器。 The heat transfer tube may be disposed adjacent to the heat transfer tube in the inner space, and a low-temperature liquefied gas may be introduced into the heat transfer tube, and the low-temperature liquefied gas may be heated by the water.
The adjacent heat transfer tube has a plurality of straight tube portions and a plurality of bent portions, and has a shape that extends vertically while meandering,
the plurality of bends arranged in the vertical direction among the plurality of bends in the adjacent heat transfer tubes include at least one adjacent first bend portion adjacent to the at least one first bend portion and at least one adjacent second bend portion adjacent to the at least one second bend portion, the at least one adjacent first bend portion and the at least one adjacent second bend portion are arranged alternately;
A low-temperature liquefied gas vaporizer as described in claim 10, wherein the welded portion between the at least one adjacent second bend portion and the straight pipe portion protrudes more in the extension direction of the straight pipe portion than the welded portion between the at least one adjacent first bend portion and the straight pipe portion, and protrudes more in the extension direction of the straight pipe portion than the welded portion between the at least one second bend portion and the straight pipe portion.
前記伝熱管で前記低温液化ガスから気化したガスが流入する出口室と、を備え、
前記伝熱管は、前記入口室と前記出口室とを直線状に繋ぐ直管によって構成されており、
前記伝熱抑制部材は、前記伝熱管において前記入口室からの所定範囲を覆っている、請求項1から8の何れか1項に記載の低温液化ガス気化器。 an inlet chamber into which the low-temperature liquefied gas flows;
an outlet chamber into which gas vaporized from the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube flows,
The heat transfer tube is formed of a straight tube that linearly connects the inlet chamber and the outlet chamber,
9. The low-temperature liquefied gas vaporizer according to claim 1, wherein the heat transfer suppressing member covers a predetermined area of the heat transfer tube from the inlet chamber.
前記複数の伝熱管はそれぞれ、U字管によって構成されており、
前記低温液化ガスは、U字管のうちの下側の直管部に導入され、
前記伝熱抑制部材は、各伝熱管において、U字管のうちの下側の直管部を覆うことにより、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部において前記伝熱管を覆っている一方で、前記U字管のうちのベンド部分には装着されていない、請求項1に記載の低温液化ガス気化器。 A plurality of the heat transfer tubes are provided,
Each of the plurality of heat transfer tubes is constituted by a U-shaped tube,
The low-temperature liquefied gas is introduced into a lower straight tube portion of the U-shaped tube,
2. The low-temperature liquefied gas vaporizer of claim 1, wherein the heat transfer suppression member covers the lower straight tube portion of the U-shaped tube in each heat transfer tube, thereby covering the heat transfer tube in a part of the heat transfer tube including the introduction portion of the low-temperature liquefied gas, but is not attached to the bend portion of the U-shaped tube.
前記伝熱管で前記低温液化ガスから気化したガスが流入する出口室と、を備え、
前記導入ポートは、前記シェルにおいて前記入口室に隣接する位置に配置されている、請求項1から8の何れか1項に記載の低温液化ガス気化器。 an inlet chamber into which the low-temperature liquefied gas flows;
an outlet chamber into which gas vaporized from the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube flows,
9. The cryogenic liquefied gas vaporizer of claim 1, wherein the inlet port is disposed in the shell at a position adjacent to the inlet chamber.
前記気化器において前記低温液化ガスによって冷却された水が導入される冷却器と、を備えている、冷却システム。 A vaporizer according to any one of claims 1 to 14;
a cooler into which water cooled by the low-temperature liquefied gas in the vaporizer is introduced.
前記内側空間に配置され、低温液化ガスが導入されて、前記水によって前記低温液化ガスを加熱する伝熱管と、を備え、
前記シェルの外周面には、前記水の導入ポート及び前記水の導出ポートが設けられており、
前記内側空間における前記一方向の一端に配置された仕切壁に、前記低温液化ガスの導入側である前記伝熱管の一端部が挿入されており、
前記仕切壁は、前記低温液化ガスの流れ方向の上流側に位置する前記導入ポートよりも、前記伝熱管における低温液化ガスの流れ方向における上流側に位置するように設けられている気化器における着氷抑制方法であって、
水よりも熱伝導率の低い素材で形成された伝熱抑制部材を、前記伝熱管における、前記低温液化ガスの導入部位を含む前記伝熱管の一部の外面に取り付け、前記伝熱管の周囲で水の流れが生じない場合においても水の凍結を抑制する、気化器における着氷抑制方法。 A shell having an inner space extending in one direction, into which water is introduced;
a heat transfer tube disposed in the inner space, into which a low-temperature liquefied gas is introduced and which heats the low-temperature liquefied gas by the water;
The shell has an outer circumferential surface provided with the water inlet port and the water outlet port,
One end of the heat transfer tube, which is an inlet side of the low-temperature liquefied gas, is inserted into a partition wall arranged at one end of the inner space in the one direction,
The partition wall is disposed upstream of the inlet port in a flow direction of the low-temperature liquefied gas in the heat transfer tube, the inlet port being located upstream of the flow direction of the low-temperature liquefied gas,
A method for suppressing icing in an evaporator, comprising attaching a heat transfer suppression member formed of a material having a lower thermal conductivity than water to the outer surface of a portion of the heat transfer tube including the introduction portion of the low-temperature liquefied gas, thereby suppressing freezing of water even when no water flow occurs around the heat transfer tube.
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