WO2019188676A1 - 中間媒体式気化器 - Google Patents

Abstract

中間媒体式気化器（１０）は、加温媒体と中間媒体との間での熱交換によって中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発部（Ｅ１）と、第１流路層と第２流路層とが積層された構成の積層型熱交換器からなる熱交換部（１４）と、を備える。第１流路層は、中間媒体蒸発部（Ｅ１）で蒸発した中間媒体が流入する中間媒体流路部と、加温媒体が流入する加温媒体流路部と、を有する。第２流路層は、液化ガスが流入するように構成されるとともに、中間媒体流路部を流れる中間媒体によって加熱されて液化ガスの少なくとも一部が蒸発する液化ガス流路部と、液化ガス流路部で蒸発したガスが加温媒体流路部を流れる加温媒体によって加温されるガス加温流路部と、を有する。

Description

中間媒体式気化器

　本発明は、中間媒体式気化器に関する。

　下記特許文献１に開示されているように、ＬＮＧ等の低温液化ガスを気化する装置として、中間媒体を用いる中間媒体式気化器が知られている。特許文献１に開示されている中間媒体式気化器は、図８に示すように、中間媒体蒸発器８１と、ＬＮＧ蒸発器８２と、加温器８３と、を備えている。また、中間媒体式気化器には、熱源流体としての海水が通る経路として、入口室８５、多数本の伝熱管８６、中間室８７、多数本の伝熱管８８及び出口室８９が、この順に配置されている。伝熱管８６は加温器８３内に、また伝熱管８８は中間媒体蒸発器８１内にそれぞれ配置されている。中間媒体蒸発器８１内には、海水の温度よりも沸点の低い中間媒体（例えばプロパン）が収容されている。ＬＮＧ蒸発器８２は、ＬＮＧの流路と中間媒体の流路とが積層された積層型熱交換器によって構成されている。加温器８３は、ＮＧ導管９４によってＬＮＧ蒸発器８２と接続されている。

　このような気化器において、熱源流体である海水は、入口室８５、伝熱管８６、中間室８７及び伝熱管８８を通って出口室８９に至る。このとき、伝熱管８８を通る海水は、中間媒体蒸発器８１内の液状中間媒体と熱交換する。これにより、中間媒体が蒸発する。

　一方、気化対象であるＬＮＧは、ＬＮＧ蒸発器８２に導入される。ＬＮＧ蒸発器８２内では、ＬＮＧと中間媒体蒸発器８１で蒸発した中間媒体との熱交換により、ＬＮＧは蒸発してＮＧとなる。このＮＧは、ＮＧ導管９４を通じて加温器８３内に導入され、この加温器８３内の伝熱管８６を流れる海水との熱交換によってさらに加熱される。

　特許文献１に開示された中間媒体式気化器では、ＬＮＧ蒸発器８２と加温器８３とが離れたところに配置されており、ＬＮＧ蒸発器８２及び加温器８３はＮＧ導管９４によって互いに接続されている。このため、中間媒体式気化器が大型化してしまう。また、加温器８３がシェル・アンド・チューブタイプの熱交換器によって構成されているため、中間媒体式気化器が相当な重量となってしまう。

特開２０１７－１２０１２５号公報

　本発明の目的は、中間媒体式気化器の小型化及び軽量化を図ることにある。

　本発明の一局面に係る中間媒体式気化器は、加温媒体と中間媒体との間での熱交換によって前記中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発部と、第１流路層と第２流路層とが積層された構成の積層型熱交換器からなる熱交換部と、を備える。前記第１流路層は、前記中間媒体蒸発部で蒸発した中間媒体が流入する中間媒体流路部と、加温媒体が流入する加温媒体流路部と、を有する。前記第２流路層は、液化ガスが流入するように構成されるとともに、前記中間媒体流路部を流れる中間媒体によって加熱されて前記液化ガスの少なくとも一部が蒸発する液化ガス流路部と、前記液化ガス流路部で蒸発したガスが前記加温媒体流路部を流れる加温媒体によって加温されるガス加温流路部と、を有する。

実施形態に係る中間媒体式気化器の構成を概略的に示す図である。 前記中間媒体式気化器に設けられた中間媒体蒸発部の構成を説明するための図である。 前記中間媒体式気化器に設けられた熱交換部の構成を説明するための図である。 前記熱交換部の第２流路層の構成を説明するための図である。 合流部と境界領域との位置関係を説明するための図である。 変形例における合流部と境界領域との位置関係を説明するための図である。 変形例における合流部と加温媒体流路部との位置関係を説明するための図である。 従来の中間媒体式気化器の構成を示す図である。

実施形態

　以下、添付図面を参照しながら、実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

　図１に示すように、本実施形態に係る中間媒体式気化器１０は、中間媒体蒸発部Ｅ１と、熱交換部１４と、循環流路１６と、接続流路１８と、を備えている。熱交換部１４は、液化ガス蒸発部Ｅ２と加温部Ｅ３とを有している。液化ガス蒸発部Ｅ２には、液化ガスを導入させる液化ガス流入路２２が分配ヘッダ２３を介して接続されている。加温部Ｅ３には、ガスを導出させるガス排出路２５が集合ヘッダ２６を介して接続されている。ガス排出路２５は、ガスの利用側に繋がっている。

　液化ガスとしては、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液体窒素（ＬＮ２）などが用いられる。本実施形態に係る中間媒体式気化器１０は、ＬＮＧを気化させるものとする。

　循環流路１６は、中間媒体蒸発部Ｅ１と熱交換部１４の液化ガス蒸発部Ｅ２とを接続するとともに閉ループを形成している。中間媒体蒸発部Ｅ１には、分配ヘッダ２７及び集合ヘッダ２８が設けられており、これらヘッダ２７，２８に循環流路１６を構成する配管が接続されている。また、液化ガス蒸発部Ｅ２にも分配ヘッダ２９及び集合ヘッダ３０が設けられており、これらヘッダ２９，３０に循環流路１６を構成する配管が接続されている。

　循環流路１６には、中間媒体が封入されている。中間媒体としては、加温媒体（例えば水、グリコール水）の温度よりも沸点の低い流体である例えばプロパンが用いられている。中間媒体は、循環流路１６を一方向に循環する。

　接続流路１８は、熱交換部１４の加温部Ｅ３に設けられた集合ヘッダ３３と中間媒体蒸発部Ｅ１に設けられた分配ヘッダ３４とを互いに接続している。加温部Ｅ３には、加温媒体を導入させる媒体導入路３５が分配ヘッダ３６を介して接続されている。中間媒体蒸発部Ｅ１には、加温媒体を導出させる媒体導出路３７が集合ヘッダ３８を介して接続されている。

　図２に示すように、中間媒体蒸発部Ｅ１は、加温媒体流路層４１と中間媒体流路層４２とが交互に配置された積層型熱交換器によって構成されている。加温媒体流路層４１には、接続流路１８に接続された分配ヘッダ３４から加温媒体が導入される複数の流路４１ａが形成されている。この流路４１ａを流れた加温媒体は、集合ヘッダ３８を通して媒体導出路３７に導出される。一方、中間媒体流路層４２には、循環流路１６に接続された分配ヘッダ２７から液状の中間媒体が導入される複数の流路４２ａが形成されている。この流路４２ａを流れた中間媒体はガス状となり、集合ヘッダ２８を通して循環流路１６に導出される。

　本実施形態では、中間媒体蒸発部Ｅ１は、加温媒体流路層４１を構成する金属板と中間媒体流路層４２を構成する金属板とが拡散接合されることによって構成されたマイクロチャネル熱交換器によって構成されている。加温媒体流路層４１内の流路４１ａ及び中間媒体流路層４２内の流路４２ａは、何れも例えば半円形の断面を有する。なお、中間媒体蒸発部Ｅ１を構成する積層型熱交換器は、マイクロチャネル熱交換器に限られるものではなく、多数の金属板が積層されるとともに、金属板間に流路が形成された構成のプレート式熱交換器によって構成されていてもよい。また、加温媒体流路層４１と中間媒体流路層４２とが交互に積層された構成に限られるものではなく、加温媒体流路層４１と中間媒体流路層４２との間に別の層が形成された構成であってもよい。すなわち、中間媒体蒸発部Ｅ１は、複数の加温媒体流路層４１と複数の中間媒体流路層４２とが積層された積層体を有する構成であればよい。

　中間媒体流路層４２の複数の流路４２ａは、上下方向（重力方向に平行な方向）に延びるように形成されている。積層型熱交換器（中間媒体蒸発部Ｅ１）内に液状の中間媒体を流入させる分配ヘッダ２７は、積層型熱交換器の下面に固定されている。積層型熱交換器（中間媒体蒸発部Ｅ１）内からガス状の中間媒体を流出させる集合ヘッダ２８は、積層型熱交換器の上面に固定されている。

　加温媒体流路層４１の複数の流路４１ａは、蛇行しながら、あるいは直線的に水平方向に延びるように形成されている。加温媒体流路層４１の流路４１ａ内に加温媒体を流入させる分配ヘッダ３４は、積層型熱交換器（中間媒体蒸発部Ｅ１）の一方の側面に固定されている。加温媒体流路層４１の流路４１ａから加温媒体を流出させる集合ヘッダ３８は、積層型熱交換器（中間媒体蒸発部Ｅ１）のもう一方の側面（反対側の側面）に固定されている。

　中間媒体蒸発部Ｅ１では、加温媒体流路層４１内の流路４１ａを流れる加温媒体と、中間媒体流路層４２内の流路４２ａを流れる液状の中間媒体とが熱交換することによって、中間媒体が蒸発する。

　図３に示すように、熱交換部１４は、第１流路層４５と第２流路層４６とが交互に積層された構成の積層型熱交換器によって構成されている。すなわち、熱交換部１４には、複数の第１流路層４５と複数の第２流路層４６とが含まれている。そして、複数の第１流路層４５の何れかに複数の第２流路層４６の何れかが積層されている。この積層が繰り返されて積層体が構成されている。本実施形態では、熱交換部１４は、第１流路層４５を構成する金属板と第２流路層４６を構成する金属板とが拡散接合されることによって構成されたマイクロチャネル熱交換器によって構成されている。なお、熱交換部１４を構成する積層型熱交換器は、マイクロチャネル熱交換器に限られるものではなく、多数の金属板が積層されるとともに、金属板間に流路が形成された構成のプレート式熱交換器によって構成されていてもよい。また、第１流路層４５と第２流路層４６とが交互に積層された構成に限られるものではなく、第１流路層４５と第２流路層４６との間に別の層が形成された構成であってもよい。すなわち、熱交換部１４は、複数の第１流路層４５と複数の第２流路層４６とが積層された積層体を有する構成であればよい。

　第１流路層４５は、中間媒体が導入される中間媒体流路部４７と、加温媒体が流入する加温媒体流路部４８と、を有している。

　中間媒体流路部４７には、循環流路１６に接続された分配ヘッダ２９から中間媒体が導入される複数の流路４７ａが形成されている。この流路４７ａを流れた中間媒体は、集合ヘッダ３０を通して循環流路１６に導出される。流路４７ａは、上下方向に直線的に又は蛇行しながら延びている。中間媒体流路部４７の流路４７ａは、例えば半円形の断面を有する。隣り合う流路４７ａ間の幅は、流路４７ａ自体の幅よりも狭く形成されている。

　加温媒体流路部４８には、媒体導入路３５に接続された分配ヘッダ３６から加温媒体が導入される複数の流路４８ａが形成されている。この流路４８ａを流れた加温媒体は、集合ヘッダ３３を通して接続流路１８に導出される。流路４８ａは、上下方向に直線的に又は蛇行しながら延びている。加温媒体流路部４８の流路４８ａは、例えば半円形の断面を有する。隣り合う流路４８ａ間の幅は、流路４８ａ自体の幅よりも狭く形成されている。

　第１流路層４５において、中間媒体流路部４７と加温媒体流路部４８との間の領域は、流路が形成されていない境界領域５０となっている。境界領域５０は、中間媒体流路部４７の各流路４７ａの幅よりも広い幅を有するとともに加温媒体流路部４８の各流路４８ａの幅よりも広い幅を有している。境界領域５０は、積層型熱交換器（熱交換部１４）における上下方向の全体に亘って形成されている。また、境界領域５０は、中間媒体流路部４７の流路４７ａ間の幅よりも広く、かつ加温媒体流路部４８の流路４８ａ間の幅よりも広い幅を有している。

　図４に示すように、第２流路層４６は、液化ガス流路部５２と、ガス加温流路部５３と、液化ガス流路部５２及びガス加温流路部５３間に位置する合流部５４と、を有している。液化ガス流路部５２には、液化ガス流入路２２に接続された分配ヘッダ２３からＬＮＧが導入される複数の流路５２ａが形成されている。液化ガス流路部５２の流路５２ａは、何れも例えば半円形の断面を有する。図４では、隣り合う流路５２ａ間の幅は、流路５２ａ自体の幅よりも広く描かれているが、隣り合う流路５２ａ間の幅は、流路５２ａ自体の幅よりも狭くなっていてもよい。

　図４に示すように、液化ガス流路部５２の流路５２ａは、一端部（流入開口）５２ｂが積層型熱交換器（熱交換部１４）の側面に開口し、この一端部５２ｂから側方に延びた後、蛇行しながら上方に向かっている。これらの複数の流路５２ａは何れも、上下方向に長い形状を有する合流部５４の一方の側面における上側部位に繋がっている。合流部５４の水平方向における幅は、液化ガス流路部５２の流路５２ａの幅よりも広い。

　合流部５４のもう一方の側面には、ガス加温流路部５３を構成する複数の流路５３ａが繋がっている。流路５３ａは、上下方向に間隔をおいて配置され、合流部５４の上下方向の全体に亘る範囲において合流部５４に接続されている。各流路５３ａは、水平方向に直線状に延び、流路５３ａの一端部（流出開口）５３ｂは、積層型熱交換器（熱交換部１４）の側面に開口している。流路５３ａは、集合ヘッダ２６を通してガス排出路２５に連通している。ガス加温流路部５３の流路５３ａは、何れも例えば半円形の断面を有する。

　液化ガス流路部５２と中間媒体流路部４７とにより、前述した液化ガス蒸発部Ｅ２が構成されている。すなわち、液化ガス蒸発部Ｅ２は、積層型熱交換器における、液化ガス流路部５２の流路５２ａを流れるＬＮＧと、中間媒体流路部４７の流路４７ａを流れる中間媒体とが熱交換する熱交換領域である。これにより、ＬＮＧの少なくとも一部が蒸発し、ガス状の中間媒体が凝縮する。

　ガス加温流路部５３と加温媒体流路部４８とにより、前述した加温部Ｅ３が構成されている。すなわち、加温部Ｅ３は、積層型熱交換器における、加温媒体流路部４８の流路４８ａを流れる加温媒体とガス加温流路部５３の流路５３ａを流れるＮＧとの熱交換領域である。つまり、液化ガス蒸発部Ｅ２及び加温部Ｅ３は、１つの積層型熱交換器によって構成されている。加温部Ｅ３において、ＮＧは所望の温度まで加熱される。ＮＧは、ガス排出路２５を通してガス利用側に供給される。

　図５に示すように、合流部５４は、第２流路層４６内における中間媒体流路部４７に対応する（隣接する）部位と、第２流路層４６内における加温媒体流路部４８に対応する（隣接する）部位との間の位置に配置されている。より具体的には、第１流路層４５では、図５における左右方向の中央部に境界領域５０が設けられており、境界領域５０の左側が中間媒体流路部４７となり、境界領域５０の右側が加温媒体流路部４８となっている。図５の左側は、液化ガス流路部５２の流入開口が形成された側面に近い側であり、図５の右側は、ガス加温流路部５３の流出開口が形成された側面に近い側である。第１流路層４５及び第２流路層４６の積層方向に見て、合流部５４は、図５の左右方向つまりＬＮＧの流入口からＮＧの流出口に向かう方向において、境界領域５０と重なる位置に位置している。言い換えると、合流部５４は、第２流路層４６内において、液化ガス蒸発部Ｅ２と加温部Ｅ３との間に位置している。液化ガス蒸発部Ｅ２は、中間媒体流路部４７を流れる中間媒体と液化ガス流路部５２を流れるＬＮＧとの熱交換領域である。加温部Ｅ３は、加温媒体流路部４８を流れる加温媒体とガス加温流路部５３を流れるＮＧとの熱交換領域である。すなわち、合流部５４は、第２流路層４６内において、加温媒体流路部４８を流れる加温媒体とガス加温流路部５３を流れるＮＧとの熱交換領域よりもＬＮＧの流れ方向における上流側に位置している。このため、低温のＬＮＧによって加温媒体が凍結することを防止することができる。

　なお、図５では、便宜上、液化ガス流路部５２の流路５２ａとガス加温流路部５３の流路５３ａが省略されている。図６～図８においても同様である。

　図５では、合流部５４は、第１流路層４５及び第２流路層４６の積層方向に見た場合に、中間媒体流路部４７と加温媒体流路部４８との間の位置に収まっている。つまり、合流部５４は、第１流路層４５及び第２流路層４６の積層方向に見たときに、中間媒体流路部４７に重ならず、且つ加温媒体流路部４８に重ならないように形成されている。しかし、この構成に限られない。例えば、図６に示すように、合流部５４は、第１流路層４５及び第２流路層４６の積層方向に見たときに、境界領域５０と重なる部位と、中間媒体流路部４７と重なる部位とを有するように形成されていてもよい。この場合でも、合流部５４は、第２流路層４６内において、加温媒体流路部４８を流れる加温媒体とガス加温流路部５３を流れるＮＧとの熱交換領域よりもＬＮＧの流れ方向における上流側に位置する。このため、低温のＬＮＧによって加温媒体が凍結することを防止することができる。

　また、図７に示すように、中間媒体流路部４７と加温媒体流路部４８との間に境界領域５０が形成されない場合には、合流部５４は、第１流路層４５及び第２流路層４６の積層方向に見て、中間媒体流路部４７と重なる一方で、加温媒体流路部４８とは重ならない位置に配置されていてもよい。この構成でも、合流部５４が加温媒体流路部４８から離れているため、低温のＬＮＧによって加温媒体が凍結することを防止することができる。

　ここで、本実施形態に係る中間媒体式気化器１０の運転動作について説明する。

　加温媒体は、媒体導入路３５、熱交換部１４の第１流路層４５内に位置する加温媒体流路部４８、接続流路１８、中間媒体蒸発部Ｅ１の加温媒体流路層４１及び媒体導出路３７をこの順に流れる。具体的に、加温媒体は、媒体導入路３５を流れて分配ヘッダ３６を通して、熱交換部１４における加温媒体流路部４８の各流路４８ａに流入する。この加温媒体は、各流路４８ａを流れた後、集合ヘッダ３３で合流し、接続流路１８を流れる。接続流路１８を流れた加温媒体は、分配ヘッダ３４を通して、中間媒体蒸発部Ｅ１の加温媒体流路層４１における各流路４１ａに流入する。各流路４１ａを流れた加温媒体は、集合ヘッダ３８で合流し、媒体導出路３７に流出する。

　中間媒体は、循環流路１６を流れ、中間媒体蒸発部Ｅ１と、熱交換部１４の液化ガス蒸発部Ｅ２における中間媒体流路部４７との間を自然循環する。より具体的には、中間媒体は、循環流路１６から分配ヘッダ２７を通して、中間媒体蒸発部Ｅ１における中間媒体流路層４２を構成する各流路４２ａに下から流入する。このときの中間媒体は、液状の中間媒体である。各流路４２ａを流れた中間媒体は、集合ヘッダ２８で合流し、循環流路１６を流れる。このときの中間媒体は、後述するように、ガス状の中間媒体となっている。このガス状の中間媒体は、分配ヘッダ２９を通して、熱交換部１４の第１流路層４５内に位置する中間媒体流路部４７の各流路４７ａに上から流入する。この中間媒体は、各流路４７ａを流れ落ちた後、集合ヘッダ３０で合流し、循環流路１６を流れて再び、中間媒体蒸発部Ｅ１に流入する。中間媒体流路部４７から流出したときの中間媒体は、後述するように、液状の中間媒体となっている。液化ガス蒸発部Ｅ２における中間媒体の液面は、循環流路１６又は集合ヘッダ３０において、中間媒体蒸発部Ｅ１よりも上側に位置するため、中間媒体は自然循環が可能となっている。

　ＬＮＧは、液化ガス流入路２２を流れて、分配ヘッダ２３を通して、熱交換部１４の液化ガス蒸発部Ｅ２における液化ガス流路部５２の各流路５２ａに流入する。一方、液化ガス蒸発部Ｅ２の中間媒体流路部４７における各流路４７ａには、前述したように、ガス状の中間媒体が流入している。したがって、液化ガス蒸発部Ｅ２の液化ガス流路部５２において、ＬＮＧは、中間媒体と熱交換する。これにより、少なくとも一部のＬＮＧは蒸発してＮＧとなる。このとき、ＬＮＧは、蛇行しつつ上方に向かって延びる流路５２ａ内を蒸発しつつ流れる。一方、ガス状の中間媒体は、液化ガス蒸発部Ｅ２の中間媒体流路部４７において凝縮して液状となる。液状の中間媒体は、中間媒体流路部４７の各流路４７ａ内を上から下に向かって流れ落ちる。

　液化ガス流路部５２の各流路５２ａを流れたＮＧは、合流部５４における上側部位から合流部５４内に流入する。このとき、ＮＧには液化ガス（ＬＮＧ）が含まれていることもある。ＮＧが合流部５４における上側部位から合流部５４内に導入されるため、液化ガスが含まれている場合には、液化ガスは上から下に流れやすい。このため、ガス分よりも低温となっている液化ガスが分散されやすい。すなわち、合流部５４における下側部位から合流部５４に導入される構成では、ＮＧに液化ガスが含まれている場合、液化ガスは上昇しにくい。このため、ガス加温流路部５３における下側に位置する流路５３ａに液化ガスが流入し易い一方で、上側に位置する流路５３ａには液化ガスが流入しにくい。このため、液化ガス（より低温の流体）の分散性は余り良くない。これに対し、ＮＧが合流部５４における上側部位から合流部５４内に導入される場合には、ガス加温流路部５３における上側の流路５３ａから下側の流路５３ａに亘って液化ガスが流入し易く、分散性が良い。したがって、合流部５４内においてＮＧの温度の偏りが解消される。このＮＧは、ガス加温流路部５３の各流路５３ａを流れて、加温媒体流路部４８の各流路４８ａを流れる加温媒体によってさらに加熱されて、所望の温度となる。このＮＧは、集合ヘッダ２６で合流し、ガス排出路２５を通して、ガス利用側に送られる。

　以上説明したように、本実施形態では、液化ガス流路部５２を有する液化ガス蒸発部Ｅ２と、ガス加温流路部５３を有する加温部Ｅ３とが、配管によって接続されておらず、１つの積層型熱交換器によって構成されている。このため、従来のように、液化ガス蒸発部とガス加温器とが配管によって接続された構成に比べ、小型化を図ることができる。しかも、液化ガス蒸発部Ｅ２及び加温部Ｅ３を有する熱交換部１４が積層型熱交換器によって構成されているので、熱交換部１４がシェル・アンド・チューブタイプの熱交換器によって構成される場合と比べ、軽量化を図ることができる。

　液化ガス流路部５２においては、各流路５２ａを流れるＬＮＧの流量間に差が生じて、流路５２ａ毎にＬＮＧの温度又は蒸発量の差が生ずることがある。しかしながら、液化ガス流路部５２の各流路５２ａは、合流部５４に繋がっている。このため、各流路５２ａのＮＧ（場合によってはＬＮＧが含まれる）が合流部５４において合流する。このため、場合によってはＬＮＧが含まれることがあるとしても、ガス加温流路部５３の各流路５３ａに流入する前に、ＮＧの温度の均一化を図ることができる。

　また本実施形態では、液化ガス流路部５２において、ＬＮＧが下側から上側に向かって蛇行しながら流れて、合流部５４における上側部位から合流部５４に流入する。ＬＮＧが下側から上側に向かって蛇行しながら流路５２ａ内を流れるため、流路長さを稼ぎつつ、ＬＮＧが蒸発するときに流動し易くすることができる。そして、ＮＧ（場合によってはＬＮＧが含まれる）が合流部５４の上側部位から合流部５４に流入するので、ＮＧにＬＮＧが含まれている場合であっても、ＬＮＧが下方に偏ることを抑制することができる。すなわち、ＮＧが合流部５４の下側部位から合流部５４に流入する構成では、ＬＮＧが含まれる場合において、ＬＮＧが合流部５４内の下側を流れやすい。その結果として、ガス加温流路部５３を構成する複数の流路５３ａのうち、下側に位置する流路５３ａにＬＮＧがより多く流入し易くなる。このため、ＬＮＧの偏流が生ずる虞がある。これに対し、ガスが合流部５４の上側部位から合流部５４に流入する構成では、ＬＮＧの偏流を抑制することができる。

　また本実施形態では、液化ガス流路部５２の各流路５２ａを流れたＮＧ（場合によってはＬＮＧが含まれる）が、当該ＮＧと加温媒体流路部４８を流れる加温媒体との熱交換領域に流入する前に、合流部５４に合流する。このため、加温媒体との熱交換がされるときには、ＮＧ（場合によってはＬＮＧが含まれる）の温度ばらつきが抑制されている。したがって、温度の低いＮＧと加温媒体との熱交換が行われることを抑制することができ、加温媒体が凍結することを抑制することができる。

　また本実施形態では、中間媒体流路部４７と加温媒体流路部４８との間に境界領域５０が存在しているので、第１流路層４５内において、中間媒体と加温媒体とが混ざり合うことを防止することができる。しかも、第１流路層４５及び第２流路層４６の積層方向に見て、合流部５４が境界領域５０と重なる位置に位置しているため、温度の低いＮＧと加温媒体との熱交換が行われることを抑制することができ、加温媒体が凍結することを抑制することができる。さらに、中間媒体流路部４７を流れる中間媒体と液化ガス流路部５２を流れるＬＮＧとの熱交換領域に合流部５４が形成される場合に比べ、ＬＮＧが合流部５４に流入する割合を低減させることができる。したがって、加温媒体の凍結を抑制できると同時に合流部５４におけるＮＧの分散性を向上できる。このため、液化ガス流路部５２において流路５２ａ毎に温度のばらつきが生じた場合であっても、より温度の均一化を図ることができる。

　また本実施形態では、合流部５４の幅が、中間媒体流路部４７の各流路４７ａの幅よりも大きく且つ加温媒体流路部４８の各流路４８ａの幅よりも大きい。このため、合流部５４内において、ＮＧが混ざり合い易くすることができる。また本実施形態では、第１流路層４５及び第２流路層４６の積層方向に見て、合流部５４が境界領域５０と重なる位置に位置しているので、境界領域５０の幅も確保することができる。

　また本実施形態では、中間媒体流路部４７と加温媒体流路部４８との間に境界領域５０が存在しているので、第１流路層４５内において、中間媒体と加温媒体とが混ざり合うことを防止することができる。しかも、境界領域５０の幅が中間媒体流路部４７の隣り合う流路４７ａ間の幅よりも広いため、加温媒体が液化ガス流路部５２を流れる低温の液化ガスの熱の影響を受けにくいようにすることができる。

　なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、液化ガス流路部５２の流路５２ａが蛇行しながら上方に延びる構成としたが、これに限られない。例えば、流路５２ａが蛇行することなく斜め上方に延びる構成であってもよく、あるいは蛇行することなく水平方向に延びる構成であってもよい。また、ガス加温流路部５３の流路５３ａが直線状に延びる構成としたが、これに限られない。例えば、ガス加温流路部５３の流路５３ａは蛇行していてもよい。

　前記実施形態では、液化ガス流路部５２の全ての流路５２ａが合流部５４における上側部位に繋がっているが、これに限られない。一部の流路５２ａが合流部５４における上側部位に繋がる一方で、一部の流路５２ａが合流部５４における中間部位又は下側部位に繋がっていてもよい。

　前記実施形態では、加温媒体が、熱交換部１４の加温媒体流路部４８に設けられた流路４８ａを上から下に向かって流れる構成としたが、これに限られるものではない。例えば、加温媒体は、加温媒体流路部４８に設けられた流路４８ａを下から上に向かって流れる構成としてもよい。この場合、分配ヘッダ３６が積層型熱交換器の下面に配置されるとともに、集合ヘッダ３３が積層型熱交換器の上面に配置される構成となる。また、流路４８ａは斜め方向に延びていてもよい。

　前記実施形態では、中間媒体蒸発部Ｅ１が積層型熱交換器によって構成された例を説明したがこれに限られない。例えば、中間媒体蒸発部Ｅ１は、シェル・アンド・チューブ熱交換器によって構成されていてもよい。

　前記実施形態では、中間媒体が循環流路１６を自然循環する構成としたが、これに限られない。循環流路１６に図略のポンプが設けられ、中間媒体がポンプの動力によって循環する構成としてもよい。

　ここで、前記実施形態について概説する。

　（１）前記実施形態に係る中間媒体式気化器は、加温媒体と中間媒体との間での熱交換によって前記中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発部と、第１流路層と第２流路層とが積層された構成の積層型熱交換器からなる熱交換部と、を備える。前記第１流路層は、前記中間媒体蒸発部で蒸発した中間媒体が流入する中間媒体流路部と、加温媒体が流入する加温媒体流路部と、を有する。前記第２流路層は、液化ガスが流入するように構成されるとともに、前記中間媒体流路部を流れる中間媒体によって加熱されて前記液化ガスの少なくとも一部が蒸発する液化ガス流路部と、前記液化ガス流路部で蒸発したガスが前記加温媒体流路部を流れる加温媒体によって加温されるガス加温流路部と、を有する。

　前記実施形態では、熱交換部の第２流路層において、液化ガスは、中間媒体流路部を流れる中間媒体と熱交換することによって少なくとも一部が蒸発する。その後、液化ガスから蒸発したガス及び液化ガスは、加温媒体流路部を流れる加温媒体と熱交換して更に加熱される。したがって、液化ガスから蒸発して加熱されたガスがガス利用側に供給される。液化ガス流路部とガス加温流路部とがそれぞれ積層型熱交換器の一部として構成されているので、従来のように、ガス蒸発部とガス加温器とが配管によって接続された構成に比べ、小型化を図ることができる。しかも、熱交換部が積層型熱交換器によって構成されているので、熱交換部がシェル・アンド・チューブタイプの熱交換器によって構成される場合と比べ、軽量化を図ることができる。

　（２）前記液化ガス流路部及び前記ガス加温流路部は、それぞれ複数の流路を有していてもよい。この場合、前記第２流路層は、前記液化ガス流路部の各流路に繋がるとともに前記ガス加温流路部の各流路に繋がる合流部を有してもよい。

　液化ガス流路部においては、各流路を流れる液化ガスの流量間に差が生じて、流路毎に液化ガスの温度又は蒸発量の差が生ずることがある。しかしながら、液化ガス流路部の各流路には、合流部が繋がっているので、各流路のガス（場合によっては液化ガスが含まれる）が合流部において合流する。これにより、ガスに液化ガスが含まれることがあったとしても、ガス加温流路部の各流路に流入する前にガスの温度の均一化を図ることができる。

　（３）前記液化ガス流路部の各流路は、液化ガスが下側から上側に向かって蛇行しながら流れるように構成されていてもよい。この場合、前記液化ガス流路部の少なくとも一部の流路は、前記合流部における上側部位に繋がっていてもよい。

　この態様では、液化ガスが下側から上側に向かって蛇行しながら液化ガス流路部内を流れるため、流路長さを稼ぎつつ、液化ガスが蒸発するときに流動し易くすることができる。そして、ガス（場合によっては液化ガスが含まれる）が合流部の上側部位から合流部に流入するので、ガスに液化ガスが含まれている場合であっても、液化ガスが下方に偏ることを抑制することができる。すなわち、ガスが合流部の下側部位から合流部に流入する構成では、液化ガスが含まれる場合において、液化ガスが合流部内の下側を流れやすい。その結果として、ガス加温流路部を構成する複数の流路のうち、下側に位置する流路に液化ガスがより多く流入し易くなる。このため、液化ガスの偏流が生ずる虞がある。これに対し、ガスが合流部の上側部位から合流部に流入する構成では、液化ガスの偏流を抑制することができる。

　（４）前記合流部は、前記第２流路層内において、前記加温媒体流路部を流れる加温媒体と前記ガス加温流路部を流れるガスとの熱交換領域よりも液化ガスの流れ方向における上流側に位置していてもよい。

　この態様では、液化ガス流路部の各流路を流れたガスが、当該ガス（場合によっては液化ガスが含まれる）と加温媒体流路部を流れる加温媒体との熱交換領域に流入する前に、合流部に合流する。このため、加温媒体との熱交換がされるときには、ガスに液化ガスが含まれることがあったとしても、ガスの温度ばらつきが抑制されている。このため、温度の低いガスと加温媒体との熱交換が行われることを抑制することができ、加温媒体が凍結することを抑制することができる。

　（５）前記第１流路層は、前記中間媒体流路部と前記加温媒体流路部との間に、流路が形成されない境界領域を有してもよい。この場合、前記第１流路層及び前記第２流路層の積層方向に見て、前記合流部は、前記境界領域と重なる位置に位置していてもよい。

　この態様では、中間媒体流路部と加温媒体流路部との間に境界領域が存在しているので、第１流路層内において、中間媒体と加温媒体とが混ざり合うことを防止することができる。しかも、第１流路層及び第２流路層の積層方向に見て、合流部が境界領域と重なる位置に位置している。このため、温度の低いガスと加温媒体との熱交換が行われることを抑制することができ、加温媒体が凍結することを抑制することができる。さらに、中間媒体流路部を流れる中間媒体と液化ガス流路部を流れる液化ガスとの熱交換領域に合流部が形成される場合に比べ、液化ガスが合流部に流入する割合を低減させることができる。したがって、加温媒体の凍結を抑制できると同時に合流部におけるガスの分散性を向上できる。したがって、液化ガス流路部において流路毎に温度のばらつきが生じた場合であっても、より温度の均一化を図ることができる。

　（６）前記中間媒体流路部は、互いに間隔をおいて配置される複数の流路を有し、また前記加温媒体流路部は、互いに間隔をおいて配置される複数の流路を有してもよい。この場合、前記合流部は、前記中間媒体流路部の各流路の幅よりも大きく且つ前記加温媒体流路部の各流路の幅よりも大きな幅を有してもよい。

　この態様では、合流部の幅が、中間媒体流路部の各流路の幅よりも大きく且つ加温媒体流路部の各流路の幅よりも大きい。このため、合流部において、ガスが混ざり合い易くすることができる。特に、第１流路層及び第２流路層の積層方向に見て、合流部が境界領域と重なる位置に位置している場合には、境界領域の幅も確保することができる。

　（７）前記中間媒体流路部は、互いに間隔をおいて配置される複数の流路を有してもよい。また、前記第１流路層は、中間媒体流路部と加温媒体流路部との間に、流路が形成されない境界領域を有してもよい。この場合、前記境界領域は、前記中間媒体流路部の隣り合う流路間の幅よりも広い幅を有してもよい。

　この態様では、中間媒体流路部と加温媒体流路部との間に境界領域が存在しているので、第１流路層内において、中間媒体と加温媒体とが混ざり合うことを防止することができる。しかも、境界領域の幅が中間媒体流路部の隣り合う流路間の幅よりも広いため、加温媒体が液化ガス流路部を流れる低温の液化ガスの熱の影響を受けにくいようにすることができる。

　以上説明したように、前記実施形態によれば、中間媒体式気化器の小型化及び軽量化を図ることができる。
 

Claims (7)

1. 　加温媒体と中間媒体との間での熱交換によって前記中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発部と、
   　第１流路層と第２流路層とが積層された構成の積層型熱交換器からなる熱交換部と、を備え、
   　前記第１流路層は、前記中間媒体蒸発部で蒸発した中間媒体が流入する中間媒体流路部と、加温媒体が流入する加温媒体流路部と、を有し、
   　前記第２流路層は、液化ガスが流入するように構成されるとともに、前記中間媒体流路部を流れる中間媒体によって加熱されて前記液化ガスの少なくとも一部が蒸発する液化ガス流路部と、前記液化ガス流路部で蒸発したガスが前記加温媒体流路部を流れる加温媒体によって加温されるガス加温流路部と、を有する中間媒体式気化器。
2. 　請求項１に記載の中間媒体式気化器において、
   　前記液化ガス流路部及び前記ガス加温流路部は、それぞれ複数の流路を有しており、
   　前記第２流路層は、前記液化ガス流路部の各流路に繋がるとともに前記ガス加温流路部の各流路に繋がる合流部を有する中間媒体式気化器。
3. 　請求項２に記載の中間媒体式気化器において、
   　前記液化ガス流路部の各流路は、液化ガスが下側から上側に向かって蛇行しながら流れるように構成されており、
   　前記液化ガス流路部の少なくとも一部の流路は、前記合流部における上側部位に繋がっている中間媒体式気化器。
4. 　請求項２又は３に記載の中間媒体式気化器において、
   　前記合流部は、前記第２流路層内において、前記加温媒体流路部を流れる加温媒体と前記ガス加温流路部を流れるガスとの熱交換領域よりも液化ガスの流れ方向における上流側に位置している中間媒体式気化器。
5. 　請求項２又は３に記載の中間媒体式気化器において、
   　前記第１流路層は、前記中間媒体流路部と前記加温媒体流路部との間に、流路が形成されない境界領域を有し、
   　前記第１流路層及び前記第２流路層の積層方向に見て、前記合流部は、前記境界領域と重なる位置に位置している中間媒体式気化器。
6. 　請求項２又は３に記載の中間媒体式気化器において、
   　前記中間媒体流路部は、互いに間隔をおいて配置される複数の流路を有し、
   　前記加温媒体流路部は、互いに間隔をおいて配置される複数の流路を有し、
   　前記合流部は、前記中間媒体流路部の各流路の幅よりも大きく且つ前記加温媒体流路部の各流路の幅よりも大きな幅を有する中間媒体式気化器。
7. 　請求項１から３の何れか１項に記載の中間媒体式気化器において、
   　前記中間媒体流路部は、互いに間隔をおいて配置される複数の流路を有し、
   　前記第１流路層は、前記中間媒体流路部と前記加温媒体流路部との間に、流路が形成されない境界領域を有し、
   　前記境界領域は、前記中間媒体流路部の隣り合う流路間の幅よりも広い幅を有する中間媒体式気化器。
    

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