JPH04251182A - 蓄冷容器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば液化天然ガス
（略称ＬＮＧ）などの冷熱を蓄冷媒体に蓄冷し、ＬＮＧ
タンクから発生するボイルオフガスを再液化させたり、
気化した液化天然ガスを再液化させるためなどに実施す
ることができる蓄冷容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】気化した液化天然ガスである都市ガスの
１日のうちにおける最大送出流量時などにおいて、その
液化天然ガスの冷熱を蓄えておき、その冷熱を利用して
、深夜などの都市ガスの送出流量が少ないときに、ＬＮ
Ｇタンクから気化するボイルオフガスを再液化すること
が望まれる。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】本発明の目的は、液化天然ガ
スなどの冷熱を蓄冷して、有効に利用することができる
ようにした蓄冷容器を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、容器内に蓄冷
媒体を収納し、蓄冷媒体内に、水平に延びかつ上下に連
結される伝熱管を配置し、伝熱管の下部から気化すべき
液化ガスを供給し、その上部から気化したガスを取り出
し、前記伝熱管の上部付近に、液化ガスの気化温度より
も高い温度を有する熱源流体を供給する水平に延びるも
う１つの伝熱管を配置することを特徴とする蓄冷容器で
ある。

【０００５】また本発明は、熱源流体は、温水であり、
温水機を加熱して循環されることを特徴とする。

【０００６】さらに本発明は、容器内に蓄冷媒体を収納
し、　　蓄冷媒体内に、水平に延びかつ上部に連結され
る伝熱管を配置し、伝熱管の上部から液化すべきガスを
供給し、その下部から液化したガスを取り出し、前記伝
熱管の下部付近に、液化すべきガスの凝固点よりも低い
凝固点を有する冷却媒体を供給する水平に延びるもう１
つの伝熱管を配置することを特徴とする蓄冷容器である
。

【０００７】さらにまた本発明は、冷却媒体は、冷凍機
によって冷却されて循環されることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明に従えば、容器内に収納されている蓄冷
媒体内には上下に連結される水平な伝熱管が配置されて
おり、この伝熱管の下部から、液化天然ガスなどのよう
な気化すべき液化ガスを供給し、これによって蓄冷媒体
はその下部から上方に順番に、層を成して凝固して冷却
し、伝熱管の上部からは、気化した液化ガスを取り出す
ことができる。このようにして、液化ガスの冷熱を、蓄
冷媒体に蓄えることができる。

【０００９】この冷熱を蓄える際に、時間の経過ととも
に、取り出される気化した液化ガスの温度は、徐々に降
下してゆく。伝熱管の上部から取り出される気化したガ
スの温度を希望する温度、たとえば常温の一定温度にす
るために、前記伝熱管の上部付近には、もう１つの伝熱
管を配置し、このもう１つの伝熱管は、水平に延びてお
り、このもう１つの伝熱管には、気化すべき液化ガスの
気化温度よりも高い温度を有する熱源流体、たとえば温
水が供給される。これによって伝熱管の上部付近の温度
を、希望する温度に保つことができる。

【００１０】熱源流体を温水とし、温水機で温水を加熱
して循環することによって、温水機は常時運転され、し
たがってこの温水機は、蓄冷時にのみ運転するように構
成したときに比べて、容量の低減を図ることができ、小
形化が可能であり、設備の簡略化とコストダウンが可能
になる。

【００１１】さらに本発明に従えば、蓄冷媒体に蓄冷さ
れた冷熱を取り出すにあたり、上下に連結されて配置さ
れる伝熱管の上部から、気化すべきガス、たとえばＬＮ
Ｇタンクからのボイルオフガスおよび気化した天然ガス
などを供給し、下部から、液化したガスを取り出すこと
ができる。

【００１２】この冷熱の取り出し時には、時間の経過と
ともに取り出す液化ガスの温度が上昇してくる。そこで
得られる液化ガスの温度を希望する温度、たとえば一定
の温度に保つことができるようにするために、前記伝熱
管の下部付近には、もう１つの伝熱管を水平に配置し、
このもう１つの伝熱管に、液化すべきガスの凝固点より
も低い凝固点を有する冷却媒体、たとえば液体窒素など
を供給すれば、これによって上下に連結される前記伝熱
管の下部付近の温度を、希望する温度に保つことができ
る。これによって、得られる液化ガスの温度を一定に保
つことができるようになる。

【００１３】また本発明に従えば、前記もう１つの伝熱
管に供給される冷却媒体は、冷凍機によって冷却されて
循環されるようにし、これによって冷凍機を常時、連続
運転し、そのためガスの液化時だけに冷凍機を運転する
ようにした構成に比べて、その冷凍機の能力の軽減を図
ることができ、また小形化が可能であり、したがって設
備の簡略化とコストダウンが可能となる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例の全体の簡略化した
断面図であり、図２はその一部の斜視図であり、図３は
図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た簡略化した断面
図である。これらの図面を参照して、気密の容器１内に
は、蓄冷媒体２が収納される。この蓄冷媒体２はアルコ
ールであってもよく、あるいはまたアルコールに水を加
えた混合物であってもよく、その他の組成を有していて
もよい。蓄冷媒体２内には、伝熱管３が配置される。こ
の伝熱管３は、複数の上下に配置されるフイン付き伝熱
管部分４と、それらを連結する１８０°エルボ５とを有
し、各伝熱管部分４は水平な軸線を有し、こうして上下
に連結された伝熱管３が構成される。このような伝熱管
３は、たとえばアルミニウムなどの材料から成り、水平
に細長く延びるフィン５ａを有し、そのフィン５ａは図
１では仮想線で示し、図２では図示の簡略化のために円
筒状に示す。伝熱管３は図２に明らかに示されるように
、複数（たとえばこの実施例では４）設けられる。これ
らの各伝熱管３の下部では、容器１の外方で管寄せ６に
接続され、この管寄せ６には管７が接続される。伝熱管
３はまた、その上部で管寄せ８に接続され、この管寄せ
８には管９が接続される。複数の伝熱管３は、その内部
を通過する液化天然ガスまたはその気化したガスの移動
経路に応じて同一の高さ位置にあり、したがって蓄冷媒
体２の各温度に対応した領域を層状に上下に順に形成す
ることができる。

【００１５】伝熱管３の上部付近には、もう１つの伝熱
管１１が配置される。この伝熱管１１は、複数の各伝熱
管３毎に設けられており、前述の伝熱管部分４と同様な
構成を有する伝熱管部分１２と、１８０°エルボ１３と
を有し、これらの各伝熱管部分１２は同一高さ位置にあ
り、伝熱管部分４を含む鉛直面内に水平軸線を有する。 この伝熱管１１には、管１４を介して熱源流体である温
水が供給され、伝熱管１１からの熱源流体は管１５を介
して温水機１６に戻されて循環される。温水機１６は、
温水を加熱して圧送循環させる。

【００１６】伝熱管３の下部付近には、さらに伝熱管１
７が設けられる。この伝熱管１７は、各伝熱管３毎に設
けられる伝熱管部分１８と、それらの伝熱管部分１８を
連結する１８０°エルボ１９とを有する。伝熱管部分１
８は、伝熱管部分４の軸線を含む鉛直平面内に水平な軸
線を有し、これらの複数（この実施例では４）の伝熱管
１７は同一の高さ位置にある。複数の直列に接続された
伝熱管１７の一端部は管２０に接続され、他端部は、伝
熱管２３に接続される。伝熱管２３は、伝熱管３，１１
，１７の側方に配置され、共通な一鉛直平面内に各軸線
を有し、直列に接続される。伝熱管２３の他端部は管２
４を介して冷凍機２２に接続される。伝熱管１７には管
２０から冷却媒体が供給され、伝熱管１７を通過した冷
却媒体は、管２１から伝熱管２３を経て冷凍機２２に戻
されて循環される。冷凍機２２によって循環供給される
冷却媒体は、たとえば液体窒素であってもよく、その他
、たとえば窒素、メタンおよびエチレンなどの混合物で
あってもよい。伝熱管３，１１，１７，２３は、枠体２
５に取付けられて支持される。管１４および管２０には
流量制御弁２６，２７が設けられ、温水および冷却媒体
の流量が制御される。

【００１７】気化した液化天然ガスである都市ガスの需
要送出流量が、たとえば昼間などのように多いときには
、その液化天然ガスの冷熱を蓄冷媒体２に蓄えるために
、ＬＮＧタンクからの液化天然ガスは管路７から管寄せ
６を経て伝熱管３に供給される。これによって蓄冷媒体
２は上下に連結されている伝熱管３の下部に接触してい
る蓄冷媒体から順に上方に凍結し、冷熱が蓄えられる。 気化した液化天然ガスは伝熱管３の上部から管寄せ８を
経て管９から外部に供給される。

【００１８】伝熱管１１には、温水機１６から流量制御
弁２６および管１４を経て温水が供給され、この伝熱管
１１からの温水は、管１５を経て温水機１６に戻って循
環される。これによって冷熱の蓄え時に、時間の経過と
ともに、管９から取り出す気化した液化天然ガスの温度
が徐々に下降するという問題が解決され、流量制御弁２
６による温水の流量を制御することによって、管９から
の気化したガスの出口温度を一定に保つことができる。 蓄冷媒体２は、高粘性であり、したがって容器１内で対
流を生じにくい。したがって容器１の上部付近で蓄冷媒
体の温度勾配を大きくすることができ、最上段の伝熱管
３ａ付近の蓄冷媒体２の温度を、たとえば５〜１０℃に
維持することができ、これによって管９から得られる気
化したガスの出口温度を、たとえば０℃以上とすること
ができる。管路７に供給されるＬＮＧタンクからの液化
天然ガスの温度は、たとえば−１５０〜−１２５℃であ
る。

【００１９】蓄冷媒体２の冷熱を取り出して、ＬＮＧタ
ンクから発生するボイルオフガスを再液化させ、また気
化した天然ガスを再液化するために、管９には液化すべ
き天然ガスを供給し、最上段の伝熱管３ａから最下段の
伝熱管３ｂを経て流れることによって液化され、この液
化された液化天然ガスは、管７から取り出される。

【００２０】このような冷熱の取り出し時に時間の経過
とともに、管７から取り出す天然ガスの温度が徐々に上
昇してくることを防ぐために、伝熱管１７には、冷凍機
２２からの冷却媒体が流量制御弁２７を介して供給され
る。この流量制御弁２７による冷却媒体の流量を制御す
ることによって、管７から得られる液化天然ガスの温度
を一定に制御することができる。天然ガスの液化温度は
、たとえば１０ｋｇ／ｃｍ２　Ｇ以下の圧力では、約−
１２３℃以下である。最下部の伝熱管３ｂ付近における
冷却媒体２の氷結温度は、たとえば−１５０〜−１４０
℃とし、伝熱管１７に供給される冷却媒体としての液体
窒素は、たとえば−１８０℃であり、これによって最下
部の伝熱管３ｂ付近における冷却媒体２は、氷結温度−
１５０〜−１４０℃に保たれ、これによって気化した液
化天然ガスは、完全に液化状態とすることができる。

【００２１】管７から供給される液化天然ガスを気化す
る際に、この管７に供給される液化天然ガスの入口温度
がたとえば−１３０℃であるとき、前述のようにこの最
下部の伝熱管３ｂ付近における蓄冷媒体２の温度が前述
のように−１５０〜−１４０℃であるときには、この最
下部の伝熱管３ｂ付近では、管７からの液化天然ガスは
冷熱を放出せず、より上方の伝熱管３で蓄冷媒体２を冷
却することができる。蓄冷媒体を冷却させるとき、管７
に供給される液化天然ガスの温度が仮に高くても、管９
から得られる気化した天然ガス温度に応じて、冷凍機２
２からの冷却媒体の流量制御弁２７による流量を制御す
ることによって、安定した液化を行うことができる。

【００２２】図４は、図１〜図３の実施例の動作を説明
するためのグラフである。液化天然ガスを気化するとき
には、ラインｌ１で示される特性が得られ、気化した液
化天然ガスを液化するときにはラインｌ２で示される特
性が得られる。このときラインｌ３は、蓄冷媒体２の温
度に対応するエンタルピを表している。ラインｌ３のう
ち、その直線部分ｌ３ａ付近は、凍結した蓄冷媒体２が
溶融している状態で、その蓄冷媒体２の潜熱を利用して
いる状態を示し、曲線の部分ｌ３ｂ付近は、蓄冷媒体２
が液体であり、その顕熱を利用している範囲である。参
照符ΔＡは、冷凍機２２による伝熱管１７によって補給
する寒冷のエンタルピを表す。参照符ΔＢは、温水機１
６による温水による温水によって、蓄冷媒体２に与える
エンタルピを示す。

【００２３】冷凍機２２および伝熱管１７において用い
られる冷却媒体は、液体窒素の代りに、液体空気、ある
いはＬＮＧ液化基地の冷凍設備で使用されている混合冷
媒などであってもよい。温水機１６および伝熱管１１に
おいて用いられる熱源流体は、温水の代りに、常温の水
、水蒸気などであってもよい。液化天然ガスの冷熱の蓄
えおよび冷熱の取り出しに代えて、メタンおよびその他
の物質であってもよい。

【００２４】伝熱管２３は省略されてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、容器内に
収納される蓄冷媒体には、上下に連結される伝熱管が水
平に配置され、この伝熱管の下部から、気化すべき液化
ガスを供給し、上部から気化したガスを取り出し、これ
によって蓄冷媒体を冷却して冷熱を蓄えることができ、
時間経過とともに、得られる気化したガスの温度が徐々
に降下することを防ぐために、伝熱管の上部付近にはも
う１つの水平に延びる伝熱管を配置し、このもう１つの
伝熱管に温水などの熱源流体を供給し、これによって上
下に連結される伝熱管の上部付近の温度を、希望する温
度に保ち、したがって得られる気化したガスの温度を、
たとえば常温程度の予め定める温度とすることができる
。

【００２６】また本発明によれば、上下に連結される伝
熱管の上部から液化すべきガスを供給し、下部から液化
したガスを取り出して、蓄冷媒体の冷熱を取り出すこと
ができ、この冷熱の取り出し時に、時間経過とともに、
得られる液化ガスの温度が上昇してくることを防ぐため
に、上下に連結される伝熱管の下部付近に、もう１つの
水平に延びる伝熱管を配置して冷却媒体を供給し、これ
によって得られる液化したガスの温度を希望する温度に
保つことができる。

【００２７】このようにして、液化ガスの冷熱を蓄え、
またその蓄えた冷熱を取り出して、有効に利用すること
ができるようになる。

【００２８】さらに本発明によれば、温水機で熱源流体
としての温水を加熱して循環して熱源流体として用い、
また冷凍機によって冷却される冷却媒体を循環して用い
る。これによって温水機および冷凍機の容量の軽減を図
り、小形化が可能となり、これによって設備の簡略化と
コストダウンが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の簡略化した断面図である。

【図２】図１に示される実施例の分解斜視図である。

【図３】図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た簡略化
した水平断面図である。

【図４】図１〜図３に示される実施例の動作を説明する
ためのグラフである。

【符号の説明】

１　　容器 ２　　蓄冷媒体 ３，１１，１７，２３　　伝熱管 １６　　温水機 ２２　　冷凍機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　容器内に蓄冷媒体を収納し、蓄冷媒体
   内に、水平に延びかつ上下に連結される伝熱管を配置し
   、伝熱管の下部から気化すべき液化ガスを供給し、その
   上部から気化したガスを取り出し、前記伝熱管の上部付
   近に、液化ガスの気化温度よりも高い温度を有する熱源
   流体を供給する水平に延びるもう１つの伝熱管を配置す
   ることを特徴とする蓄冷容器。
2. 【請求項２】　　熱源流体は、温水であり、温水機を加
   熱して循環されることを特徴とする請求項１記載の蓄冷
   容器。
3. 【請求項３】　　容器内に蓄冷媒体を収納し、蓄冷媒体
   内に、水平に延びかつ上部に連結される伝熱管を配置し
   、伝熱管の上部から液化すべきガスを供給し、その下部
   から液化したガスを取り出し、前記伝熱管の下部付近に
   、液化すべきガスの凝固点よりも低い凝固点を有する冷
   却媒体を供給する水平に延びるもう１つの伝熱管を配置
   することを特徴とする蓄冷容器。
4. 【請求項４】　　冷却媒体は、冷凍機によって冷却され
   て循環されることを特徴とする請求項３記載の蓄冷容器
   。