JPH01256792A - 低温液化ガスの蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は低温液化ガス、たとえば液化天然カスなどの冷
熱を蓄熱するための装置に関する。

従来の技術 液化天然ガスを貯留する基地において冷熱を利用する設
備は、たとえば、その液化天然ガスを貯留しているタン
クの上部から常に発生するいわゆるボイルオフガスを再
液化してタンクに戻す再液化設備であり、また空気分離
設備、液化炭酸ガス製造設備および冷凍倉庫などの設備
がある。これらの各設備では、使用する冷熱量は１日を
通してほぼ一定である。これに対して都市ガスとして使
用される液化天然ガスの流量は、昼夜によって大きく変
動し、昼間の使用量は多いけれども、夜間の使用量は小
さい、したがって液化天然ガスの冷熱を利用する前記各
設備では、夜間のガス送出量に依存して、これら設備の
規模および稼働率が決められてしまうという問題がある
。また中小規模の液化天然ガスを貯留するサテライト基
地においても、昼夜のガスの送出量に大きな変動があり
、したがってこのような基地では液化天然ガスの冷熱は
有効に利用されずに、たとえば空気と熱交換されて無駄
に捨て去られている。

このような問題を解決するために、液化天然ガスなどの
冷熱を蓄熱するための構成は、単純には、第６図および
第７図に示されるものが考えられるでちろう。第６Ｉ２
Ｉは蓄熱装置の縦断面図であり、第７図は第６Ｉ２Ｉの
切断面線■−■から見た断面図である。これらの図面を
参照して、容器１内には蓄冷剤２が貯留されており、こ
の蓄冷剤２内にはたとえばアルミニウム製のフィン付伝
熱管３．４が浸漬される。液化天然ガス（略称ＬＮＧ）
は、一方の伝熱管３内を通過した１＆に気化されて都市
ガスとして供給される。液化天然ガスを貯留するタンク
のボイルオフガスは、被冷却媒体として、他方の伝熱管
４内を通過し、これによって冷却されて再液化され、タ
ンクに戻される。一方の伝熱管３内を流れる液化天然ガ
スによって、蓄冷剤２が冷却されて冷熱が蓄えられ、こ
の蓄冷剤２によ−）で他方の伝熱管４内を流れる被冷却
媒体であるボイルオフガスが冷却されることになる。し
たがって一方の伝熱管３を通る液化天然ガスの流量が大
きいときには、蓄冷剤２が冷却されて冷熱が蓄えられる
。この伝熱管３に流れる液化天然ガスの流量が零または
僅かであるときには、蓄冷剤２に蓄えられている冷熱に
よって伝熱管４内を流れるガスが冷却されることになる
。したがって液化天然ガスの量が大きく変動しても、ボ
イルオフガスの連続的な大量の冷却を、常に行うことが
できるようになる。

発明が解決すべき課題 このような第６図および第７図に示される単純に考えら
れる構造では、一方の伝熱管３によって蓄冷剤２が冷却
され、この冷却された蓄冷剤２によって他方の伝熱管４
内を流れるボイルオフガスが冷却されることになるので
、液化天然ガスとボイルオフガスとの円滑なかつ効率の
よい熱交換を行うことが行われず、特に伝熱管３．４の
相互の間隔が離れているときには、熱交換効率は著しく
悪化することになる。

またこのような構成では、被冷却流体であるボイルオフ
ガスの伝熱管４の出口における温度は、蓄冷剤２の温度
よりも高い。したがって被冷却流体をもつと低い温度に
、冷却することが望まれる。

本発明の目的は熱交換効率が優れており、被冷却流体を
十分に低い温度に冷却することができるようにした低温
液化ガスを蓄熱する装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、蓄冷剤を貯留する容器と、 少なくとも外周部に低温液化ガスの第１通路が形成され
、この第１通路と伝熱壁を介して被冷却流体が導かれる
第２通路が形成され、前記容器内の蓄冷剤に浸漬される
熱交換器とを含むことを特徴とする低温液化ガスの蓄熱
装置である。

また本発明では、蓄冷剤は、低温液化ガスの温度よりも
高い凝固点を有することを特徴とする。

作　　用 本発明に従えば、容器内に蓄冷剤を貯留しておき、この
蓄冷剤内には熱交換器を浸漬する。熱交換器の少なくと
も外周部には低温液化ガス、たとえば液化天然ガスが導
かれる第１通路が形成される。したがってこの低温液化
ガスが第１通路を通過することによって、蓄冷剤が冷却
される。

被冷却流体が導かれる第２通路は、低温液化ガスが導か
れる第１通路と伝熱壁を介して形成されているので、第
１通路に前述のように低温液化ガスが導かれることによ
って、その伝熱壁を介して第２通路内の被冷却流体が冷
却される。したがって低温液化ガスが第１通路に導かれ
ているときには、低温液化ガスの温度に近似した十分に
低い温度にまで被冷却流体が冷却されることになる。し
たがって熱交換効率を向上することができる。

また本発明では、蓄冷剤は、低温液化ガスの温度よりも
高い凝固点を有しており、したがって蓄冷剤によって低
温液化ガスの冷熱を受けて凝固し、大きな蓄熱を達成す
ることができる。またこうして凝固した蓄冷剤によって
、被冷却流体を大きな融解熱で十分に冷却することが可
能となる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の蓄熱装置６の縦断面図で
ある。この蓄熱装置６は、第２１１Ｊに示される液化天
然ガスを貯留するタンク７の上部から発生するボイルオ
フガスを、再液化するために用いられる。ボイルオフガ
スは、タンク７の上部から管路８を経て圧縮機９によっ
て圧縮され、管路１０から蓄熱装置６に導かれ、ここで
ボイルオフガスは冷却されて液化され、液ドラム１２に
貯留される。この液ドラム１２内の液化天然ガスは、管
路１３からタンク７に戻される。タンク７内の液化天然
ガスは、ポンプ１４によって管路１５から蓄熱装置６に
導かれ、これによって前述のようにボイルオフガスが冷
却されて再液化が行われる。

蓄熱装置６を介する管路１５からの液化天然ガスは、管
路１６から気化器１７に導かれて、たとえば海水によっ
て、気化される。気化器１７において気化されたガスは
、管路１８から、都市ガスとして使用に供される。した
がって昼間には、使用量が大きく、夜間にはその使用量
は小さい、したがって蓄熱装置６において管路１５．１
６を流れる液化天然ガスの流量が大幅に変動して、減少
しても、ボイルオフガスを十分に液化することができる
ようにするために、昼間における液化天然ガスの流量が
大きいときにおいて、その液化天然ガスの冷熱を蓄熱装
置６において蓄熱しておき、夜間は液化天然ガスの流量
が小さくても、ボイルオフガスを十分に冷却して再液化
することを可能にする。

第３図は、第１図の切断面線■−■から見た水平断面図
である。直円筒状の容器２０内には、蓄冷剤２１が貯留
されている。この容器２０内の蓄冷剤２１内には、１ま
たは複数（この実施例では偶数である４）の熱交換器２
２ａ〜２２ｄが、水平面内で仮想正方形の各辺の位置に
配置されて浸漬される。

第４図は、これらの熱交換器２２ａ〜２２ｄの相互の配
管系統図である。管路１５からの液化天然ガスは熱交換
３２２ｄの下部から管路２３を経て熱交換°器２２ｃの
下部に導かれ、さらに熱交換器２２ｃの上部から管路２
４を経て熱交換器２２ｂの上部に導かれ、また熱交換器
２２ｂの下部から管路２５を経て熱交換器２２ａを通っ
て管路１６に排出される。被冷却流体であるボイルオフ
ガスは、管路１０から熱交換器２２ａの上部から管路２
６を経て熱交換器２２ｂの下部に導かれ、熱交換器２２
ｂの上部からさらに管路２７から熱交換器２２ｃの上部
に導かれ、続いて管路２８から熱交換器２２ｄの下部に
導かれて冷却されて液化され、こうして再液化された液
化天然ガスは上方の管路１１に排出され、こうして液化
天然ガスと肢冷却流体とは、自流熱交換される。管路２
３〜２８は熱変形を許容することができるようにするた
めに、湾曲して形成されている。

第５図は、熱交換器２２ａの水平断面図である。

この熱交換器２２ａは、いわゆるプレート熱交換器であ
って、外周部には液化天然ガスが流れる第１通路３０ａ
、３０ｂが形成され、熱交換器２２ａの最外周部を構成
する伝熱壁３１．３２にはフィン３３．３４が上下に延
びて植設される。第１通路３０ａ、３０ｂは、被冷却流
体であるボイルオフガスが導かれる第２通路３５ａ、３
５ｂと、伝熱壁３６．３７を介して仕切られている。こ
の第２通路３５ａ、３５ｂは、伝熱壁３８．３９を介し
てもう１つの第１通路３０ｃと佳切られている。これら
の伝熱壁３１，３２．３６，３７，３８．３９は、取は
部材４０によって固定される。

管路２５からの液化天然ガスは第１通路３０ａ。

３０ｂ、３０ｃを並行に流れて管路１６に排出される。

ボイルオフガスは、管路１０から第２通路３５ａ、３５
ｂを同様に並行に流れて管路２６から排出される。

したがって液化天然ガスが管路２５から供給されること
によって、伝熱壁３１．３２およびフィン３３．３４に
よって蓄冷剤２１が冷却されるとともに、伝熱壁３６，
３７，３８．３９を介して熱伝達によって第２通路３５
ａ、３５ｂ内のボイルオフガスが冷却される。この第２
通路３５ａ。

３５ｂ内のボイルオフガスは、上述のように伝達壁３６
．３７．３８．３９によって液化天然ガスからの冷熱を
受けるので、その液化天然ガスに近似したきわめて低い
温度にまで十分に冷却されることが可能であり、これに
よってボイルオフガスの再液化が可能になる。

残余の熱交換器２２ｂ、２２ｃ、２２ｄもまた上述の熱
交換器２２ａと同様な構成を有する。

蓄冷剤２１としては、エタノールなどが好適であり、そ
の凝固点は、液化天然ガスの温度、たとえば−１６０℃
よりも高く、たとえば−１３０℃〜−９０℃である。し
たがって液化天然ガスによって蓄冷剤が冷却されると、
その蓄冷剤が凝固し、その凝固熱によって多量の冷熱を
蓄えることが可能になる。この蓄冷剤２１の沸点は、た
とえば４０℃以上とし、常温での気化を防ぐ。上述のエ
タノールなどの蓄冷剤は、凝固および溶融の繰返しに対
し安定性があり、また不純物の影響によって相変化に恵
影響がなく好ましいものである。

熱交換器２２ａ〜２２ｄは、熱伝導率の良好な材料、た
とえばアルミニウムなどの材料から成る。

容器２０は低温用鋼板製である。

これらの熱交換器２２ａ〜２２ｄは、その上部が取付部
材４２（第１図参照）に固定され、−斉に、容器２０か
ら取出すことが可能となる。これによって保守交換の作
業性が向上される。

交換器２２ａ〜２２ｄは、上述のように偶数個設けられ
ることによって、容器２０の蓄冷剤２１内に管路が縦方
向に通ることを防ぐことができ、熱交換を促進するため
のフィン３３．３４を、容器２０内で一様に配置するこ
とが可能になる。

またこれらの熱交換器２２ａ〜２２（ｊには、液化天然
ガスおよび被冷却流体であるボイルオフガスが直列に導
かれ、したがって並列に流す場合に比べて液化天然ガス
およびボイルオフガスの（Ｎ流のおそれがない、またこ
のように直列で液化天然ガスおよびボイルオフガスが流
れることによって、各熱交換器２２ａ〜２２ｄ毎にそれ
らの表面温度が異なることになり、したがって蓄冷剤の
凝固時に、凝固箇所の順位が生じることになる。したが
って凝固に伴う体積変化を、未凝固部から凝固による体
積変化を上下方向に吸収することができる。

そのため容器２０に無理な力が作用することが防がれる
。

本発明の他の実施例として、被冷却流体は、たとえばフ
ロンタービンを駆動するフロンガスを凝縮するために用
いることができ、このフロンタービンによって発電機を
駆動して、冷熱発電を行うことができる。本発明のさら
に他の実施例として５冷凍倉庫など低温処理食品加工工
場などにおいて、フロンを冷却してたとえば一８０℃前
後の冷凍を達成するためにもまた用いることができる。

さらにまた本発明では、液化天然ガスに代えて液体窒素
、液体酸素などを用いることができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、良好な熱交換効率で、被
冷却流体を低温液化ガスの温度にごく近似した温度にま
で冷却することが可能になる。蓄冷剤は、低温液化ガス
の温度よりも高い凝固点を有することによって、大量の
冷熱を蓄えることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は蓄熱装
置６を用いたボイルオフガスの再液化設備の配管系ｖｔ
図、第３［１は第１図の切断面線■−■から見た水平断
面図、第４ｅ？ｌは熱交換器２２ａ〜２２ｄの配管系統
図、第５Ｉ２１は熱交換器２２ａの水平断面図、第６図
は単純に考えられるＮ熱装置の縦断面図、第７図は第６
図の切断面線■−■から見た断面図である。 ６・・・蓄熱装置、２０・・・容器、２１・・・蓄冷剤
、２２　ａ　〜２２　ｄ−＝熱交換器、３０ａ、３０ｂ
、３ｃ・・・第１通路、３１，３２．３６，３７，３８
．３９・・・伝熱壁、３３．３４・・・フィン、３５ａ
、３弓ｂ・・・第２通路 代理人　　弁理士　画数　圭一部 ８１図 第　２　図 第３番 第４図 第　５図 Ｉｔ）　　　１０３５ａ４０ 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）蓄冷剤を貯留する容器と、 少なくとも外周部に低温液化ガスの第１通路が形成され
   、この第１通路と伝熱壁を介して被冷却流体が導かれる
   第２通路が形成され、前記容器内の蓄冷剤に浸漬される
   熱交換器とを含むことを特徴とする低温液化ガスの蓄熱
   装置。
2. （２）蓄冷剤は、低温液化ガスの温度よりも高い凝固点
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   低温液化ガスの蓄熱装置。