JPH11218390A - 液化天然ガス気化器およびこれを用いる冷熱システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＮＧを常温まで充分に気化させ、ＬＮＧの
冷熱を有効に利用することができる気化器および冷熱シ
ステムを提供する。 【解決手段】 ＬＮＧを気化するＣＲＥ４は、成層型蓄
冷熱貯槽６内に、気化容量に応じた数を設置する。ＣＲ
Ｅ４の胴体２４内の下部の室３０には、複数本の縦型フ
ィン付のＵ字状伝熱管４４が配設される。上部の室２８
では、複数本のコイル状伝熱管４０が筒体４２に巻付け
られる。成層型蓄冷熱貯槽６および胴体２４内には、冷
媒としてアルコール水が貯留され、２系統の循環系統が
形成される。常温付近の高温系統の冷媒は、空調設備１
６を温熱源とし、低温系統の冷媒は冷熱利用設備１４に
冷熱を供給する。ＬＮＧ気化容量や冷熱負荷の変動に応
じて、冷媒の温度界面の位置を変化させて、送出される
ＮＧの温度が一定になるように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、液化天然ガスを気
化させて都市ガスなどとして需要者に供給するための液
化天然ガス気化器、およびそれを用いる冷熱システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液化天然ガス（以下「ＬＮ
Ｇ」と略称する）を気化させて都市ガスとして需要者に
供給する際に発生する冷熱は、冷蔵倉庫や冷凍食品事業
などに利用されている。本出願人は、これらの事業に適
用する冷熱システムおよびこのシステムに用いる熱交換
器として特願平８−１５４７７９号の明細書および図面
に開示されているものを提案した。この先の出願にて開
示された冷熱システムは、熱交換器と、蓄冷容器と、気
化器とを備えている。熱交換器は胴体を有し、この胴体
内に略Ｕ字状の伝熱管が配設され、ＬＮＧはこの伝熱管
を通して送給される。胴体内には、冷媒としてのアルコ
ール水が充填され、伝熱管を通して流れるＬＮＧからの
冷熱がアルコール水に熱交換される。

【０００３】熱交換器は蓄冷槽を介して冷熱利用設備、
たとえば冷凍倉庫に接続される。蓄冷槽は高温層と低温
層の２つの温度成層を有し、その温度差を利用して蓄冷
機能を有する。熱交換器からのアルコールは蓄冷槽の下
層を通して冷熱利用設備に送給され、このアルコール水
の冷熱を利用して冷熱利用設備が、たとえば−３５℃に
冷却される。冷熱利用設備からのアルコール水は、蓄冷
槽の上層を通して熱交換器に戻され、この熱交換器にお
いて再び冷却され、上述した冷却サイクルが繰返し遂行
される。一方、ＬＮＧは、熱交換器を通して流れる間に
気化され、気化された天然ガス（たとえば−６０〜−３
５℃に温度上昇された気体）が気化器に送給され、さら
に気化器にて０℃以上に上昇されて都市ガスとして一般
家庭等に供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案した冷熱システムには、次のとおりの解決すべき問題
が存在する。

【０００５】すなわち、上記冷熱システムにおいては、
冷熱を蓄えるための蓄冷槽と、ＬＮＧを０℃以上に温度
上昇させるための気化器とを別個に必要とするので、冷
熱システムが大型化し、またそのシステムも高価となる
問題がある。

【０００６】また、熱交換器においても、たとえば空調
など常温付近で冷熱を有効に利用可能とすることが望ま
れている。

【０００７】本発明の第１の目的は、液化天然ガスを気
化して充分に常温まで昇温させることができ、その際に
発生する冷熱を有効に利用することができる液化天然ガ
ス気化器を提供することである。

【０００８】また、本発明の第２の目的は、大きな液化
天然ガス気化能力を有し、コンパクトで低コストに構成
することができる冷熱システムを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上下方向に延
び、仕切板によって上下の室に区切られる胴体と、該胴
体の仕切板の下方の室に複数本が配設され、大略的にＵ
字状で縦型フィンが付設され、液化天然ガスが送給され
るＵ字状伝熱管と、該仕切板の近傍に配置され、該複数
本のＵ字状伝熱管の出口側が接続されるヘッダと、該胴
体の仕切板の上方の室に、胴体との間に環状の隙間が生
ずるように配置される筒体と、該筒体と該胴体との間の
隙間に収納され、筒体の外周面に複数本がコイル状に巻
付けられ、下端が該ヘッダに接続されるコイル状伝熱管
とを含み、該胴体の仕切板の下方の室には、該Ｕ字状伝
熱管内の液化天然ガスと熱交換して液化天然ガスを気化
させるための低温冷媒を流通させ、該胴体の仕切板の上
方の室で該環状の隙間には、該コイル状伝熱管内の天然
ガスと熱交換して天然ガスを常温まで昇温させるための
常温冷媒を流通させることを特徴とする液化天然ガス気
化器である。

【００１０】本発明に従えば、胴体の仕切板の下方の室
で、低温冷媒とＵ字伝熱管内の液化天然ガスとの熱交換
によって、低温冷媒は冷却され、液化天然ガスは加温さ
れて気化する。冷却された低温冷媒の冷熱は、たとえば
冷蔵倉庫や冷凍食品などの低温冷熱利用設備で有効に利
用することができる。気化した天然ガスの温度は、低温
冷媒の温度より高くはならない。気化した天然ガスは、
胴体の仕切板の上方の室で、コイル状伝熱管内を流通す
る際に、コイル状伝熱管が巻付けられる筒体と胴体との
間の環状の隙間に流通する常温冷媒との間で行われる熱
交換によって常温まで昇温される。常温冷媒は、熱交換
によって冷却される。常温冷媒の冷熱は、たとえば空調
などで有効に利用することができる。

【００１１】また本発明では、前記低温冷媒および前記
常温冷媒は温度が異なる同一の冷媒であり、前記胴体の
仕切板には、冷媒の流通を許容する通路が設けられ、該
常温冷媒の有する冷熱の需要が増加するときに、該低温
冷媒の有する冷熱を利用して補充する冷熱補充手段を備
えることを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、常温付近の冷熱需要が天
然ガスの昇温の際に発生する冷熱より大きくなっても、
低温冷媒の有する冷熱を補充して対処することができる
ので、冷熱利用側の熱負荷と天然ガス供給量との間の均
衡状態の変動があっても、安定な温度で天然ガスの供給
を行うことができる。

【００１３】さらに本発明は、上記液化天然ガス気化器
を、１基または複数基収納し、内部に貯留される冷媒が
上下方向で大略的に３つの温度成層を形成する蓄冷熱貯
槽と、液化天然ガスの気化流量の変化、および冷媒から
の冷熱を利用する負荷の変動に従って、該蓄冷熱貯槽内
の冷媒の温度成層の界面位置を調整する調整手段とを含
むことを特徴とする液化天然ガス気化器を用いる冷熱シ
ステムである。

【００１４】本発明に従えば、液化天然ガス気化器を蓄
冷熱貯槽内に収納して、気化器と蓄冷熱貯槽とを一体化
するので、設置場所がわずかで済む。蓄冷貯槽内の冷媒
は上下方向で大略的に３つの温度成層を形成し、調整手
段が液化天然ガスの気化流量の変化、および冷媒からの
冷熱を利用する負荷の変動に従って、該蓄冷熱貯槽内の
冷媒の温度成層の界面位置を調整するので、液化天然ガ
スの有する冷熱を有効に活用することができる。液化天
然ガス気化器の胴体を蓄冷熱貯槽内の冷媒中に収納する
ので、液化天然ガス気化器の保冷が不要となり、建設費
を低減させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に従うＬＮＧ気化器およびこれを用いる冷熱システム
の実施形態について説明する。図１は本発明に従う冷熱
システムの全体的な構成を示し、図２は図１の冷熱シス
テムで用いられるＬＮＧ気化器の全体的な断面構成を示
し、図３〜図６はＬＮＧ気化器の部分的な構成を示し、
図７は図１の成層型蓄冷熱貯層内に複数のＬＮＧ気化器
を収納する場合の配置を示す。

【００１６】図１は、本発明の実施の一形態としてのＬ
ＮＧ気化器を用いる冷熱システムの全体的な構成をプロ
セスフローで示す。この冷熱システムは、たとえば気化
能力１ｔ／ｈの縦型Ｕ字管式ＬＮＧ気化器（以下、Cold
energy Recovery heatExchanger から「ＣＲＥ」と略
称する）４を１基ないし数基（最大５基）を、１つの成
層型蓄冷熱貯槽６内に設置した構成であり、たとえば１
ｔ／ｈから５ｔ／ｈまでのＬＮＧを常温まで気化するこ
とができる。成層型蓄冷熱貯槽６には、６０ｗｔ％未満
のエタノールと残部の水とからなるアルコール水などが
冷媒として貯留される。成層型蓄冷熱層６内の冷媒は、
抜出し位置と戻し位置とを制御することによって、上部
で約１０℃、中間部で−２５〜−１５℃の約−２０℃、
下部で−４０〜−３０℃の約−３５℃となるように、比
重に応じて３つの異なる温度を有する蓄冷温度成層に分
れる。この冷熱システムでは、全部の冷媒に、同一のア
ルコール水を使用する。

【００１７】各ＣＲＥ４へのアルコール水冷媒の入口お
よび出口管は、リング管８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄに接続
されている。成層型蓄冷熱貯層６には、冷媒循環ポンプ
１０，１２や冷熱利用設備１４および空調設備１６との
接続用のノズル８Ｅ，８Ｆ，８Ｇ，８Ｈ，８Ｉが取り付
けられており、成層型蓄冷熱貯槽６の下部から保冷が施
されている。この冷熱システムには、高温系および低温
系の２系統の冷媒循環ラインがある。

【００１８】高温系冷媒循環ラインの冷媒循環ポンプ１
０で昇圧された約１０℃の高温系の常温冷媒は、天然ガ
ス（以下、「ＮＧ」と略称する）出口温度が設定値以上
となる流量で各ＣＲＥ４にリング管８Ａより導入され
る。冷却された冷媒は、リング管８Ｂより抜き出され、
空調設備１６等の温熱源設備で再び加熱され循環する。
ＮＧ出口温度は、高温系流量制御弁２０を制御するため
の温度検出器２０ａによって検出される。高温系流量制
御弁２０は、さらに流量検出器２０ｂの検出流量によっ
ても制御される。リング管８Ｂと空調設備１６等との間
には、高温系温度制御弁２２が設けられ、空調設備１６
等からの冷媒出口温度を検出する温度検出器２２ａの検
出出力によって制御される。

【００１９】ＬＮＧ流量が増加あるいは、温熱源である
空調設備１６の負荷が減少した場合は、高温系流量制御
弁２０がさらに開き、あるいは高温系温度制御弁２２が
絞られるため、ＮＧを常温まで昇温させるための熱源と
なる冷媒は、成層型蓄冷熱貯槽６からＣＲＥ４に供給さ
れる。そのためＣＲＥ４の胴体２４内の冷媒のうち、中
間の仕切板２６よりも上部の室２８に貯留される約１０
℃で比較的高温の冷媒は、仕切板２６に設けられる通路
を通って下部の室３０に流れ、１０℃と−２０℃の成層
型蓄冷熱貯槽６内の冷媒の温度界面は上昇する。

【００２０】逆にＬＮＧ流量が減少あるいは、温熱源で
ある空調設備１６の負荷が増加した場合は、高温系流量
制御弁２０が絞られ、あるいは高温系温度制御弁２２が
さらに開くため、熱源となる冷媒は、温熱源である空調
設備１６から成層型蓄冷熱貯槽６へ供給される。そのた
め、冷温系冷媒循環ラインの冷媒循環ポンプ１２で昇圧
された冷媒が、胴体２４内で中間の仕切板２６に設けら
れる通路を通って下部の室３０から上部の室２８に流
れ、冷熱の補充が行われる。すなわち、冷媒循環ポンプ
１２は、本発明を構成する冷熱補充手段としての機能を
備えている。またこの時は、成層型蓄冷熱貯槽６内で冷
媒の１０℃と−２０℃の温度界面は下降する。

【００２１】一方冷媒循環ポンプ１２で昇圧された低温
系冷媒は、低温系流量制御弁３２でほぼ一定の流量に制
御されて各ＣＲＥ４にリング管８Ｃより導入され、冷却
された冷媒は、リング管８Ｄより抜き出される。冷却さ
れた冷媒の一部は、低温系圧力制御弁３４で成層型蓄冷
熱貯槽６に戻される。ＣＲＥ４を出る冷媒温度は、ＬＮ
Ｇの流量にかかわらず常に一定となるよう低温系温度制
御弁３６で制御される。低温系流量制御弁３２の開度を
制御するための流量検出器３２ａは、リング管８Ｄから
冷熱利用設備１４に供給される冷媒の流量を検出する。
低温系圧力制御弁３４の開度を制御するための圧力検出
器３４ａは、リング管８Ｄから抜出される冷媒の圧力を
検出する。低温系温度制御弁３６の開度を制御するため
の温度検出器３６ａは、リング管８Ｄから抜出される冷
媒の温度を検出する。

【００２２】したがって冷熱利用側の熱負荷が一定の場
合、ＬＮＧの気化流量が増加するとＣＲＥ４の出口の冷
媒温度が下がり、低温系温度制御弁３６が絞られるた
め、低温系流量制御弁３２が開いて、−３５℃と−２０
℃の冷媒の成層型蓄冷熱貯槽６内での温度界面が上昇
し、冷熱が貯槽に蓄えられる。逆に気化流量が減少する
と、ＣＲＥ４出口の冷媒温度が上がり、低温系温度制御
弁３６が開くため、低温系流量制御弁３２が閉じて、−
３５℃と−２０℃の冷媒の成層型蓄冷熱貯槽６内での温
度界面が下降し、成層型蓄冷熱貯槽６内の冷熱が使われ
る。

【００２３】また、冷熱利用側の熱負荷が増加あるいは
減少すると、低温系圧力制御弁３４の開度変化で成層型
蓄冷熱貯槽６に戻される冷媒が減少あるいは増加するた
め、冷媒の層間の温度界面は降下あるいは上昇する。前
述のように、冷媒の温度界面の変化は、高温系流量制御
弁２０、高温系温度制御弁２２、低温系流量制御弁３２
および低温系温度制御弁３６の作動によっても生ずる。
すなわち、これらの弁および低温系圧力制御弁３４は、
本発明を構成する調整手段として、界面位置を調整する
機能を備えている。

【００２４】冷熱利用設備１４は、たとえば冷蔵倉庫や
冷凍食品事業などに関連し、−４０〜−３０℃の冷媒が
−２５〜−１５℃の出口温度となるように、負荷側温度
制御弁３８で流量が制御される。負荷側温度制御弁３８
の開度を制御するために、冷熱利用設備１４の冷媒出口
には、温度検出器３８ａが設けられている。

【００２５】ＣＲＥ４の上部の室２８では、複数本のコ
イル状伝熱管４０が筒体４２に巻付けられている。冷媒
は、胴体２４と筒体４２との間に形成される環状の隙間
に貯留される。胴体の下部の室３０には、フィン付のＵ
字状伝熱管４４が複数本配置される。各Ｕ字状伝熱管４
４の両端は、仕切板２６上に設けられる入口液ヘッダ４
６およびガスヘッダ４８にそれぞれ続される。入口液ヘ
ッダ４６には、ＬＮＧが供給され、ガスヘッダ４８から
は、複数本のコイル状伝熱管４０を経てＮＧが取り出さ
れる。

【００２６】破線で示すライン５０を設ければ、万一、
冷熱利用設備１４としての冷蔵倉庫等の事業から熱の供
給を受けることができない場合でも、ＬＮＧの常温まで
の気化を安定して行うことができる。すなわち、開閉弁
５２を開くと、Ｕ字状伝熱管４４と下部の室３０で熱交
換した低温の冷媒を、リング管８Ｄからライン５０を経
て空調設備１６等の温熱源に供給することが可能にな
る。空調設備１６からの熱で高温になった冷媒は、リン
グ管８Ａから上部の室２８に戻り、仕切板２６に設ける
通路を通って下部の室３０に流れる。

【００２７】図２に示すように、ＣＲＥ４は筒状の胴体
２４を備え、この胴体２４は、上下方向に延びる円筒状
の側壁５４と、この側壁５４の下端に設けられた半球状
の底壁５６とを有している。この胴体２４内は、円形状
の仕切板２６によって、上部の室２８と下部の室３０と
に仕切られている。この実施形態では、胴体２４の内径
が９００ｍｍ程度に設定される。仕切板２６の外周面と
胴体２４の側壁５４の内周面との間には、２〜３ｍｍ程
度の間隙が設けられ、この間隙が冷媒の通路となる。

【００２８】胴体２４内には、複数本のＵ字状伝熱管４
４が配設されている。Ｕ字状伝熱管４４は、図３にも示
すように、図１および図２の右側において上下方向に延
びる第１の直線部５８と、図１および図２の左側におい
て上下方向に延びる第２の直線部６０とを有し、第１お
よび第２の直線部５８，６０の下端部が、底壁５６に沿
って弧状に湾曲した湾曲部６２によって接続されてい
る。このＵ字状伝熱管４４は、図１および図２において
紙面に垂直な方向に間隔を置いて複数本、たとえば３５
ｍｍ程度のピッチ間隔でもって２０本程度配設され、−
１６０℃程度に冷却されたＬＮＧがこれらＵ字状伝熱管
４４に、矢印６４で示すとおりに入口液ヘッダ４６を経
て送給される。このように送給されたＬＮＧは、Ｕ字状
伝熱管４４を通して流れる間に、後述する如くして気化
され、気化されたＮＧがガスヘッダ４８からコイル状伝
熱管４０を通って矢印６６で示すとおりにＣＲＥ４から
送出される。

【００２９】胴体２４の下部の室３０には、上下方向に
間隔を置いて複数枚の邪魔板６８が配設されている。図
３に示すとおり、邪魔板６８は、その一側部に弦状に切
欠かれた切欠き７０を有している。かかる邪魔板６８
は、上下に隣接する邪魔板６８間で、切欠き７０の位置
が交互になるように配置される。すなわち、最上位およ
び最上位から奇数番目の邪魔板６８にあっては、切欠き
７０が図１〜図３において右側に位置するように配置さ
れ、最上位から偶数番目の邪魔板６８にあっては、切欠
き７０が図１〜図３において左側に位置するように配置
される。邪魔板６８をこのように配置することによっ
て、下部の室３０内の冷媒の流路は、邪魔板６８によっ
て屈曲して図１〜図３において左右方向に延びる。邪魔
板６８の外周面と胴体２４の側壁５４の内周面との間に
も、仕切板２６と同様に、２〜３ｍｍ程度の間隙が形成
され、この間隙を通しての冷媒の流れが許容される。

【００３０】前述のように、冷媒としては、アルコール
水が用いられる。冷却されるべきアルコール水は、たと
えば６０ｗｔ％未満のエタノールと、残部の水とからな
り、その凝固温度は約−４３．５℃である。なお、ＣＲ
Ｅ４の胴体２４、仕切板２６、コイル状伝熱管４０、Ｕ
字状伝熱管４４、入口液ヘッダ４６、ガスヘッダ４８お
よび邪魔板６８は、耐低温性に優れたステンレス鋼、た
とえばＳＵＳ３０４から形成することができる。

【００３１】図２に示すように、本実施形態のＣＲＥ４
では、さらに、胴体２４の上端は開口されており、この
開口部に蓋部材７２が着脱自在に装着される。蓋部材７
２には、これを貫通して上下方向に延びる入口接続管７
４および出口接続管７６が設けられている。入口接続管
７４の下端部には入口ヘッダ４６が接続され、この入口
ヘッダ４６に各Ｕ字状伝熱管４４の第１の直線部５８の
上端が間隔を置いて接続されている。また、出口接続管
７６の下端部には出口ヘッダ７８が接続され、出口ヘッ
ダ７８に各コイル状伝熱管４０の上端が間隔を置いて接
続されている。各コイル状伝熱管４０の下端は間隔をお
いてガスヘッダ４８に接続され、ガスヘッダ４８に各Ｕ
字状伝熱管４４の第２の直線部６０の上端が間隔を置い
て接続されている。かく構成されているので、入口接続
管７４から矢印６４で示すとおりに供給されたＬＮＧ
は、入口ヘッダ４６を介して各Ｕ字状伝熱管４４に送給
され、各Ｕ字状伝熱管４４を通して送給される間に、下
部の室３０内のアルコール水との間で熱交換され、気化
されたＮＧがガスヘッダ４８を介してコイル状伝熱管４
０に送給され、上部の室２８内のアルコール水との間で
熱交換され、出口ヘッダ７８を経て出口接続管７６から
矢印６６で示すとおりに送出される。

【００３２】図４〜図６を参照して説明すると、Ｕ字状
伝熱管４４の第１および第２の直線部５８，６０には、
隣接する仕切板２６および邪魔板６８の間に、内フィン
部材８０および外フィン部材８２が配設されている。主
として図４に示されるように、邪魔板６８には、図１〜
図３において紙面に垂直な方向に間隔を置いて一対の貫
通孔８４が、各Ｕ字状伝熱管４４の数に対応して複数組
（図４において５組のみ示すが、実際には２０組）設け
られている。邪魔板６８の貫通孔８４は実質上同一部位
に形成されており、したがって邪魔板６８を上下方向に
配置すると、それらの貫通孔８４は上下方向に実質上一
致して配置される。この邪魔板６８には、各貫通孔８４
に対応して、Ｕ字状伝熱管４４の配設方向に対して実質
上垂直な方向に延びる切込みスリット８６が形成されて
いる。切込みスリット８６は、邪魔板６８の外側から、
対応する貫通孔８４を貫通して直線状に延びている。仕
切板２６にも、邪魔板６８と同様な貫通孔が設けられて
いる。

【００３３】図２、図４、図５および図６に示すよう
に、各Ｕ字状伝熱管４４の第１および第２の直線部５
８，６０は、邪魔板６８の一対の貫通孔８４を通して装
着され、仕切板２６についても同様となる。特に図５に
示すように、邪魔板６８の貫通孔８４の内径は、たとえ
ば２０ｍｍ程度に設定され、一方各Ｕ字状伝熱管４４の
第１および第２の直線部５８，６０の外径は、たとえば
１９ｍｍ程度に設定される。邪魔板６８と各Ｕ字状伝熱
管４４の第１および第２の直線部５８，６０との間の間
隙ｄ２は、上記直線部５８，６０の全周にわたってたと
えば０．５ｍｍ程度存在する。このように構成されてい
るので、下部の室３０内のアルコール水は、後述する如
くして氷が氷着しないとき、この間隙ｄ２を通して流れ
ることもできる。

【００３４】この実施形態では、邪魔板６８の切込みス
リット８６の内側部位８６ａ（貫通孔８４から内側に延
びる部位）を貫通して内フィン部材８０が設けられてい
る。内フィン部材８０は、たとえば細長いプレート状部
材から構成され、図５に示すように、各Ｕ字状伝熱管４
４の直線部５８，６０に沿ってその軸線方向に延び、そ
の一側面が切込みスリット８６の内側部位８６ａの底面
に接するとともに、その他側面がＵ字状伝熱管４４の直
線部５８，６０に接するように設けられる。この内フィ
ン部材８０は、胴体２４内の最上位から最下位の邪魔板
６８までそれらを貫通して設けるのが好ましく、このよ
うに設けることによって、後述する所望の伝熱効果と蓄
冷効果が達成される。なお、このような内フィン部材８
０は、たとえば、その幅ｄ３（図５）が５０ｍｍ程度
に、またその軸線方向の長さが６，０００ｍｍ程度に形
成することができる。

【００３５】また、邪魔板６８の切込みスリット８６の
外側部位８６ｂ（貫通孔８４から外側に延びる部位）を
貫通して外フィン部材８２が設けられている。外フィン
部材８２は、たとえば細長いプレート状部材から構成さ
れ、図５に示すように、各Ｕ字状伝熱管４４の直線部５
８，６０に沿ってその軸線方向に延び、その一側面がＵ
字状伝熱管４４の直線部５８，６０に接するように設け
られ、その他側面は切込みスリット８６の開口に面して
いる。この外フィン部材８２も、胴体２４内の最上位か
ら最下位の邪魔板６８までそれらを貫通して設けるのが
好ましく、このように設けることによって、後述する所
望の伝熱効果と蓄冷効果が達成される。なお、外フィン
部材８２は、たとえば、その幅ｄ４（図５）が５０〜１
００ｍｍ程度に、またその軸線方向の長さが６，０００
ｍｍ程度に形成することができ、内フィン部材８０とと
もにアルミニウム合金から形成することができる。

【００３６】次に、上述したＣＲＥ４の作用について説
明すると、次のとおりである。再び主として図２を参照
して、ＬＮＧは、矢印６４で示すとおりに入口接続管７
４および入口ヘッダ４６を通して、下部の室３０内の各
Ｕ字状伝熱管４４に送給され、その第１の直線部５８を
上方から下方に流れ、さらに湾曲部６２を通り、第２の
直線部６０を下方から上方に流れる。このようにＬＮＧ
が流れることによって、ＬＮＧと冷媒としてのアルコー
ル水との間で熱交換が行われ、ＬＮＧは気化されてＮＧ
としてガスヘッダ４８に集る。ガスヘッダ４８からは上
部の室２８内で、コイル状伝熱管４０内を下方から上方
に流れてアルコール水との間で熱交換して加温され、常
温まで昇温されたＮＧが出口ヘッダ７８および出口７６
から矢印６６で示す方向に流出される。

【００３７】図１を参照して、胴体２４の下部の室３０
内のアルコール水は、上方から下方に、実際には図２〜
図６に示す邪魔板６８によって屈曲して形成される流路
を通して流れる間にＬＮＧとの間で熱交換が行われ、こ
れによって所要のとおりに冷却され、冷却されたアルコ
ール水は、下部の室３０の下端付近からリング管８Ｄを
経て、冷熱利用設備１４に送給される。下部の室３０の
上端付近には、リング管８Ｃを経て、低温系の冷媒循環
ポンプ１２で圧送されるアルコール水が供給される。冷
媒循環ポンプ１２には、成層型蓄冷熱貯槽６の−２５〜
−１５℃のアルコール水と−４０〜−３０℃のアルコー
ル水とが、ノズル８Ｆおよび低温系流量制御弁３２とノ
ズル８Ｈおよび低温系温度制御弁３６とを介してそれぞ
れ流量調整されて供給される。冷熱利用設備１４で加温
されたアルコール水は、ノズル８Ｇから成層型蓄冷熱貯
槽６に戻る。また、冷熱利用設備１４の負荷が小さいと
きには、リング管８Ｄから抜出される低温のアルコール
水が低温系圧力制御弁３４を介して成層型蓄冷熱貯槽６
の下端付近のノズル８Ｉから成層型蓄冷熱貯槽６に戻
る。

【００３８】この実施形態では、上部の室２８を流れる
アルコール水の温度は、常温付近、たとえば−１５〜５
℃に設定される。このように冷却されたアルコール水
は、上部の部屋２８の下端付近のリング管８Ｂから、た
とえば空調設備１６の冷却に利用することができる。空
調設備１６からは、１０℃程度のアルコール水が上部の
部屋２８の上端付近にリング管８Ａを介して戻される。
かく設定することによって、出口接続管７６から流出さ
れる天然ガスの温度を５℃以上の常温にすることがで
き、したがってここから流出される天然ガスを家庭用な
どの都市ガスとしてそのまま用いることができる。

【００３９】この実施形態のＣＲＥ４においては、さら
に次のとおりの特徴を有する。第１に、下部の室３０の
アルコール水は−３５℃以下に冷却されるので、Ｕ字状
伝熱管４４の直線部５８，６０にはアルコール水が氷着
し、直線部５８，６０と邪魔板６８との間の間隙がこの
氷着した氷によって詰まり、直線部５８，６０と邪魔板
６８とが氷を介して熱伝導が行われる。したがって、邪
魔板６８は、氷着したアルコール水によって、Ｕ字状伝
熱管４４の直線部５８，６０と一体的な伝熱フィンとし
て作用する。このように、邪魔板６８が伝熱機能を有す
るので、アルコール水との間の熱交換が効率良く行われ
る。また、邪魔板６８の表面の一部には、アルコール水
が氷着するようになるので、この邪魔板６８は蓄冷機能
をも有し、冷熱を蓄えることができる。

【００４０】第２に、Ｕ字状伝熱管４４の直線部５８，
６０に接するように内フィン部材８０および外フィン部
材８２が設けられているので、この内フィン部材８０お
よび外フィン部材８２がＵ字状伝熱管４４の直線部５
８，６０と一体的な伝熱フィンとして作用する。このよ
うに、内フィン部材８０および外フィン部材８２が伝熱
機能を有するので、アルコール水との間の熱交換が効率
良く行われる。また、この内フィン部材８０および外フ
ィン部材８２には、表面に沿ってアルコール水が氷着す
るようになる。それ故に、下部の室３０内において、氷
が内フィン部材８０および外フィン部材８２に付着する
ので、冷熱を蓄えることが期待でき、このような冷熱シ
ステムで従来必要であった蓄冷槽の容積を軽減すること
ができる。

【００４１】上述したＣＲＥ４では、Ｕ字状伝熱管４４
の各直線部５８，６０に内フィン部材８０および外フィ
ン部材８２を設けているが、充分な伝熱効果および蓄冷
効果が達成される場合には、内フィン部材８０または外
フィン部材８２の一方を省略することもでき、また直線
部５８，６０の双方に設けるのではなく、それらの一方
に内フィン部材８０および外フィン部材８２を設けるよ
うにしてもよい。なお、Ｕ字状伝熱管４４および邪魔板
６８は、ＣＲＥ４の性能を考慮して適宜の数設けること
ができる。

【００４２】図７は、図１に示す冷熱システムの成層型
冷熱貯槽６内に、ＬＮＧの気化容量に合わせて、１基ま
たは複数基のＣＲＥ４を用いる場合の構成を示す。図７
において、（ａ）は成層型蓄冷熱貯槽６内に３基のＣＲ
Ｅ４を収納する場合、（ｂ）は、４基のＣＲＥ４を用い
る場合をそれぞれ示す。各ＣＲＥ４の入口接続管７４お
よび出口接続管７６は、入口リング８８および出口リン
グ９０にそれぞれ接続される。ＣＲＥ４が５基以上の場
合であっても、同様に円周上に配置して組合わせること
ができる。あまり大形のＣＲＥ４は、強度的な問題もあ
り、効率も良くないので、気化対象のＬＮＧが大容量で
あっても、１基の大型のＣＲＥ４を用いるより、複数の
ＣＲＥ４を用いる方が好ましい。ただし、６基以上で
は、冷媒やＬＮＧを均等に分配することが困難になる。

【００４３】以上、説明したように本発明を適用すれ
ば、冷蔵倉庫、冷凍食品、空調利用等にＬＮＧ冷熱をカ
スケード的に利用することができて、蓄冷熱機能を有す
るコンパクトで経済的なＬＮＧ気化器であるＣＲＥ４を
含む冷熱システムを得ることができる。本発明を適用し
た冷熱システムは、６０ｗｔ％未満のアルコール水を蓄
冷熱剤とする成層型蓄冷熱貯槽６と縦型Ｕ字管式ＬＮＧ
気化器とを一体化してＬＮＧを常温まで気化昇温するこ
とができるコンパクトで低コストなシステムである。成
層型蓄冷熱槽６は、１０℃と−２０℃並びに−３５℃の
３つの異なる蓄冷温度層を有し、ＬＮＧの負荷変動に対
しても、常に０℃以上に気化できる熱源を貯蔵すること
ができる。

【００４４】縦型Ｕ字管式ＬＮＧ気化器であるＣＲＥ４
は、Ｕ字状伝熱管４４内にＬＮＧ、管外にアルコール水
が流れる形式で、アルコール水がＵ字状伝熱管４４に着
氷しても、流路抵抗が僅かで、安定して冷熱利用事業に
低温の冷媒を供給できる今までにない新しい形式のＬＮ
Ｇ気化器である。着氷時の伝熱性能を高めるため、胴体
２４内を邪間板６８で区切り、アルコール水の通過速度
を高めるとともに、ステンレス製のＵ字状伝熱管４４に
アルミ材等の熱伝導率の高いフィン８０，８２を沿わし
管外の伝熱面積の増加を図った。

【００４５】また上記の伝熱性能を高めるコンセプトを
生かしながら、大容量のＬＮＧ気化に対応させるため、
複数基のＣＲＥ４を同心円上に集合配置し、成層型蓄冷
熱貯槽６に収納させた。

【００４６】本発明を適用すると、次のような特徴が得
られる。

【００４７】ａ）冷熱利用設備（冷蔵倉庫等）の熱負荷
が無くなっても、外気やガスエンジン等の温熱源の高温
循環ラインを運転することで、ＬＮＧの常温までの気化
を安定して行うことができる。従来のＮＧを大気温度で
暖める空温式では、外気温度が下がったり、着氷により
性能が低下した場合は、別に設置した温水式の気化器を
運転する必要があるが、本冷熱システムを採用すれば、
年間を通じてＬＮＧの冷熱利用が可能となるほか、ＬＮ
Ｇの気化システムを簡略化することができる。

【００４８】ｂ）ＬＮＧ気化流量の変化や冷熱利用設備
の負荷変動に対してもＣＲＥと一体となった成層型蓄冷
熱貯槽によりＬＮＧ冷熱を１００％有効に活用すること
ができる。また、一体化構造であるため、設置場所が僅
かで済み、ＣＲＥの保冷が不要となるため建設費を低減
できる。

【００４９】ｃ）危険物の適用外である６０ｗｔ％未満
のアルコール水を冷媒として用い、大気圧で成層型蓄冷
熱貯槽に貯めるため、従来のフロン冷媒やアンモニア冷
媒に比べ維持管理が容易である。

【００５０】さらに、本発明の応用として、本発明のＣ
ＲＥには、都市ガスの発熱量を調整するためのＬＰＧを
混合、気化させる機能を持たせることもできる。Ｕ字状
伝熱管のガスヘッダ内に熱量調整に必要な量のＬＰＧ液
をスプレーし、約−４０℃のＮＧと混合させて、コイル
状伝熱管で常温まで昇温する。これにより、従来のＬＰ
Ｇ気化システムを簡略化できる、また、昇温のための熱
源を空調等の冷却熱源として有効活用ができる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、胴体の仕
切板の下方の室で気化させた天然ガスを、胴体の上方の
室で常温まで昇温させ、その際に発生する冷熱を有効に
利用することができる。仕切板の下方の室では、冷媒が
低温まで冷却され、たとえば冷蔵倉庫や冷凍食品などの
低温冷熱利用設備で冷熱を有効に利用することができ
る。上方の室で熱交換によって冷却される常温付近の冷
媒の冷熱は、たとえば空調などで有効に利用することが
できる。

【００５２】また本発明によれば、冷熱利用側の熱負荷
と天然ガス供給量とに変動があっても、安定な温度で天
然ガスの供給を行うことができる。

【００５３】さらに本発明によれば、液化天然ガス気化
器を蓄冷熱貯槽内に一体化するので、設置場所がわずか
で済む。蓄冷貯槽内の冷媒は上下方向で大略的に３つの
温度成層を形成し、調整手段が冷媒の温度成層間の界面
位置を調整するので、ＬＮＧの気化量や冷熱負荷などに
応じて、液化天然ガスの有する冷熱を有効に活用するこ
とができる。液化天然ガス気化器の胴体を蓄冷熱貯槽内
の冷媒中に収納するので、大きな液化天然ガス気化能力
を有する冷熱システムを、コンパクトで低コストに構成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う冷熱システムの全体的な構成を示
す配管系統図である。

【図２】図１のＣＲＥ４の概略的な構成を示す簡略化し
た断面図である。

【図３】図２のＣＲＥ４の下部の部屋３０内のＵ字状伝
熱管４４および邪魔板６８を示す一部省略した斜視図で
ある。

【図４】図２のＣＲＥ４の邪魔板６８およびＵ字状伝熱
管４４を示す斜視図である。

【図５】図２のＣＲＥ４の邪魔板６８の貫通孔８４にＵ
字状伝熱管４４が挿通されている状態を示す管の軸線に
垂直な断面図である。

【図６】図２のＣＲＥ４のＵ字状伝熱管４４に付設され
るフィン部材を示す管の軸線に平行な断面図である。

【図７】図１の成層型蓄冷熱貯槽６に複数基のＣＲＥ４
を収納する際の構成を示す簡略化した平面図および正面
図である。

【符号の説明】

４ ＣＲＥ ６ 成層型蓄冷熱貯槽 １０，１２ 冷媒循環ポンプ １４ 冷熱利用設備 １６ 空調設備 ２０ 高温系流量制御弁 ２２ 高温系温度制御弁 ２４ 胴体 ２６ 仕切板 ２８ 上部の室 ３０ 下部の室 ３２ 低温系流量制御弁 ３４ 低温系圧力制御弁 ３６ 低温系温度制御弁 ４０ コイル状伝熱管 ４２ 筒体 ４４ Ｕ字状伝熱管 ４８ ガスヘッダ ６８ 邪魔板 ８０ 内フィン部材 ８２ 外フィン部材 ８８ 入口リング ９０ 出口リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝崎 智敏 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 坂本 秀行 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に延び、仕切板によって上下の
   室に区切られる胴体と、 該胴体の仕切板の下方の室に複数本が配設され、大略的
   にＵ字状で縦型フィンが付設され、液化天然ガスが送給
   されるＵ字状伝熱管と、 該仕切板の近傍に配置され、該複数本のＵ字状伝熱管の
   出口側が接続されるヘッダと、 該胴体の仕切板の上方の室に、胴体との間に環状の隙間
   が生ずるように配置される筒体と、 該筒体と該胴体との間の隙間に収納され、筒体の外周面
   に複数本がコイル状に巻付けられ、下端が該ヘッダに接
   続されるコイル状伝熱管とを含み、 該胴体の仕切板の下方の室には、該Ｕ字状伝熱管内の液
   化天然ガスと熱交換して液化天然ガスを気化させるため
   の低温冷媒を流通させ、 該胴体の仕切板の上方の室で該環状の隙間には、該コイ
   ル状伝熱管内の天然ガスと熱交換して天然ガスを常温ま
   で昇温させるための常温冷媒を流通させることを特徴と
   する液化天然ガス気化器。
2. 【請求項２】 前記低温冷媒および前記常温冷媒は温度
   が異なる同一の冷媒であり、 前記胴体の仕切板には、冷媒の流通を許容する通路が設
   けられ、 該常温冷媒の有する冷熱の需要が増加するときに、該低
   温冷媒の有する冷熱を利用して補充する冷熱補充手段を
   備えることを特徴とする請求項１記載の液化天然ガス気
   化器。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の液化天然ガス気
   化器を、１基または複数基収納し、内部に貯留される冷
   媒が上下方向で大略的に３つの温度成層を形成する蓄冷
   熱貯槽と、 液化天然ガスの気化流量の変化、および冷媒からの冷熱
   を利用する負荷の変動に従って、該蓄冷熱貯槽内の冷媒
   の温度成層の界面位置を調整する調整手段とを含むこと
   を特徴とする液化天然ガス気化器を用いる冷熱システ
   ム。