JP2866939B1 - 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
液化天然ガス気化器およびこれを用いる冷熱システムInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
【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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 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 審査官 千壽 哲郎 (56)参考文献 特開 平9−318217(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F28D 7/16 F17C 9/02 F25D 3/10 F28D 20/00
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10035395A JP2866939B1 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 液化天然ガス気化器およびこれを用いる冷熱システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10035395A JP2866939B1 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 液化天然ガス気化器およびこれを用いる冷熱システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2866939B1 true JP2866939B1 (ja) | 1999-03-08 |
JPH11218390A JPH11218390A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12440744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10035395A Expired - Lifetime JP2866939B1 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 液化天然ガス気化器およびこれを用いる冷熱システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2866939B1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104806877A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-07-29 | 江苏誉特能源装备有限公司 | 船用lng强制蒸发器 |
CN108458604A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-08-28 | 天津商业大学 | 天然气余冷过冷与直接接触凝结换热设备 |
CN108489299A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-04 | 天津商业大学 | 利用天然气余冷的立式直接接触换热设备 |
CN113932634A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-14 | 青岛一加亿智能科技有限公司 | 深冷流体冷能回收利用*** |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6668562B1 (en) | 2000-09-26 | 2003-12-30 | Robert A. Shatten | System and method for cryogenic cooling using liquefied natural gas |
JP6956491B2 (ja) * | 2017-02-01 | 2021-11-02 | 株式会社Ihiプラント | 熱交換器及び熱交換システム |
WO2021064869A1 (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | 株式会社 ユーリカ エンジニアリング | Lng冷熱を蓄熱して利用する冷水供給システム |
CN110802996A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-02-18 | 酷豹低碳新能源装备科技(常州)有限公司 | 一种lng空调制冷*** |
-
1998
- 1998-02-03 JP JP10035395A patent/JP2866939B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104806877A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-07-29 | 江苏誉特能源装备有限公司 | 船用lng强制蒸发器 |
CN108458604A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-08-28 | 天津商业大学 | 天然气余冷过冷与直接接触凝结换热设备 |
CN108489299A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-04 | 天津商业大学 | 利用天然气余冷的立式直接接触换热设备 |
CN113932634A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-14 | 青岛一加亿智能科技有限公司 | 深冷流体冷能回收利用*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11218390A (ja) | 1999-08-10 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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